DE19720895A1 - Passenger space heating e.g. for electric vehicle with thermal energy store esp. during cold-start phase - Google Patents

Passenger space heating e.g. for electric vehicle with thermal energy store esp. during cold-start phase

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Abstract

The method utilises energy stored (3) in a fluid circuit containing a heat exchanger (2) and a burner (4) with temperature-controlled ignition (6) of the fuel. The heat exchanger warms the air in the passenger space before the fluid is returned to the burner by an electric pump (5). The stored heat is transferred to the exchanger by starting of the pump so that fluid circulates before the burner is ignited. The delay in ignition can be adjusted in accordance with the quantity of heat in the store.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung des Fahrgastraumes eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Einrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens, insbesondere für die Kaltstartphase des Fahrzeuges.The invention relates to a method for heating the passenger compartment of a vehicle according to the preamble of claim 1 and a device for performing the Ver driving, especially for the cold start phase of the vehicle.

Aus der DE 42 06 611 A1 ist es bekannt, die Abwärme der Antriebskomponenten, insbeson­ dere die im Antriebsmotor, im Getriebe und in der Batterieeinheit entstehende Abwärme über einen zirkulierenden und durch eine elektrische Pumpe angetriebenen Kühlflüssigkeits­ kreislauf einem Heizwärmetauscher zur Erwärmung von Luft für den Fahrgastraum eines Elektrofahrzeuges zuzuführen und die aus dem Heizwärmetauscher austretende abgekühlte Flüssigkeit durch Nutzung der Abwärme wieder aufzuheizen. Dem Heizwärmetauscher ist ein Wärmespeicher vorgeschaltet, durch den es ermöglicht wird, nach einer auch mehrstün­ digen Fahrtunterbrechung sofort wieder Wärmeenergie zum Heizen des Fahrgastraumes zur Verfügung zu haben. Ebenso kann die Anordnung weiterer Wärmequellen im Kühlflüssig­ keitskreislauf vorgesehen sein, da die Abwärme der Antriebskomponenten von der Wärme­ menge her für eine Beheizung des Fahrgastraumes, insbesondere bei niedrigen Außentem­ peraturen, nicht ausreicht. So kann eine elektrische Zusatzheizung zur Erwärmung von Luft für den Fahrgastraum angeordnet werden, mit der der Fahrgastraum während des Aufla­ dens der Batterie beheizt werden kann, so daß bei Fahrtantritt bereits ein warmer Fahrgast­ raum zur Verfügung steht.From DE 42 06 611 A1 it is known that the waste heat of the drive components, in particular the waste heat generated in the drive motor, in the transmission and in the battery unit via a circulating coolant driven by an electric pump circuit a heat exchanger for heating air for the passenger compartment Electric vehicle supply and the cooled exiting from the heat exchanger Reheat liquid by using waste heat. The heat exchanger is a heat storage upstream, by which it is possible, after a several hours Interruption of the journey immediately restores heat energy to heat the passenger compartment To have available. Likewise, the arrangement of additional heat sources in the coolant speed circuit can be provided because the waste heat of the drive components from the heat quantity for heating the passenger compartment, especially when the outside temperature is low temperatures, not sufficient. An additional electric heater can be used to heat air be arranged for the passenger compartment with which the passenger compartment during Aufla dens the battery can be heated, so that a warm passenger already when driving space is available.

Aus der DE 43 27 866 C2 ist es bekannt, einen in einem Kühlflüssigkeitskreislauf für die Antriebskomponenten eines Elektrofahrzeuges angeordneten und einem Heizwärme­ tauscher für die Beheizung des Fahrgastraumes vorgeschalteten oder vorschaltbaren Wär­ mespeicher mit bei der Batterieaufladung an einer stationären Ladestation entstehenden Abwärme über den Kühlflüssigkeitskreislauf zu laden, so daß bedarfsweise Wärme aus diesem entnommen werden kann. Zusätzlich kann der Wärmespeicher bei der Batterieaufla­ dung auch mit einem separaten, in der Schrift nicht näher dargestellten, im Kühlflüssigkeits­ kreislauf angeordneten zusätzlichen Heizelement geladen werden. Mit diesem Heizelement kann der Fahrgastraum auch unter Umgehung des Wärmespeichers vorgeheizt werden, solange das Elektrofahrzeug zum Laden der Batterie mit dem Ladestrom verbunden ist, vor­ geheizt werden, so daß zugunsten einer größeren Reichweite keine bordeigene Energie zum Beheizen des Fahrgastraumes verwendet werden muß. In einem solchen Fall werden rechtzeitig vor Abfahrtzeit mit Hilfe einer Zeituhr das elektrische Heizelement aktiviert und die im Flüssigkeitskreislauf angeordnete elektrische Umwälzpumpe und das Gebläse für die durch den Heizwärmetauscher zu erwärmende Luft für den Fahrgastraum erwärmt.From DE 43 27 866 C2 it is known for a in a coolant circuit for the Drive components of an electric vehicle arranged and a heat heat exchanger for heating the passenger compartment memory that is created when the battery is charged at a stationary charging station To load waste heat via the coolant circuit, so that heat from when necessary this can be removed. In addition, the heat storage in the battery charging also with a separate, not shown in the script, in the coolant  circuit arranged additional heating element can be loaded. With this heating element the passenger compartment can also be preheated bypassing the heat accumulator, as long as the electric vehicle is connected to the charging current to charge the battery be heated so that no on-board energy in favor of a greater range must be used to heat the passenger compartment. In such a case the electric heating element is activated and timely before departure with the help of a timer the electric circulation pump arranged in the liquid circuit and the blower for the Air to be heated by the heating heat exchanger is heated for the passenger compartment.

Die elektrischen Zusatzheizungen für die Aufladung des Wärmespeichers oder die Behei­ zung des Fahrgastraumes können nur stationär aus dem Netz betrieben werden. Eine Energieentnahme aus der Traktionsbatterie würde mit einer Verringerung der Reichweite des Elektrofahrzeuges einhergehen.The additional electrical heaters for charging the heat accumulator or the heater The passenger compartment can only be operated stationary from the network. A Extracting energy from the traction battery would reduce the range of the electric vehicle.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Beheizung des Fahrgastraumes eines Fahr­ zeuges zu schaffen, durch welches die Beheizung unabhängig von einem Netzanschluß und bei geringer Umweltbelästigung jederzeit möglich ist, und eine Einrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens anzugeben.It is an object of the invention to provide a method for heating the passenger compartment of a vehicle Stuff to create, through which the heating regardless of a network connection and is possible at any time with low environmental pollution, and a facility for implementation tion of the procedure.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 oder 3 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is solved by the features of claims 1 or 3. Beneficial Training and further education are specified in the subclaims.

In einem separaten Heizflüssigkeitskreislauf, in dem eine Heizflüssigkeit mit einer ansteuer­ baren Pumpe einem Wärmespeicher und danach zur Wärmeabgabe an Luft für den Fahr­ gastraum einem Heizwärmetauscher zugeführt und nach Durchströmung desselben wieder erhitzt und erneut dem Wärmespeicher zugeführt wird, wird die Erhitzung der Heizflüssigkeit erfindungsgemäß durch eine kraftstoffbetriebene Zusatzheizung vorgenommen. Die ansteu­ erbare Pumpe ist unabhängig von der Zusatzheizung betreibbar, diese jedoch nur in Abhängigkeit von der Pumpe, derart, daß bei Einschalten der Zusatzheizung zunächst die Pumpe und danach mit einer vorbestimmbaren Verzögerung die Zusatzheizung in Betrieb gesetzt wird. Ist das Fahrzeug ausgekühlt und der Wärmespeicher nicht geladen, so wird die Zeitverzögerung vorbestimmbar gering gewählt. Wird das Fahrzeug bei Benutzung während der Heizperiode mit geladenem Wärmespeicher abgestellt, so daß auch bei einer mehr­ stündigen Fahrtunterbrechung Wärme aus dem Wärmespeicher zur Verfügung steht, so wird bei Fahrtbeginn und ausgekühltem Fahrgastraum und Einschalten der Zusatzheizung zuerst die Pumpe in Betrieb gesetzt, wodurch die Flüssigkeit im Heizflüssigkeitskreislauf aus dem Wärmespeicher durch den Heizwärmetauscher unter Abgabe von Wärme an Luft für den Fahrgastraum und danach durch die noch nicht gezündete Zusatzheizung strömt. Diese zündet bei einer bevorzugten Ausführungsform, wenn sie durch die Heizflüssigkeit auf eine vorbestimmte Temperatur aufgewärmt ist, so daß deren Zündbereitschaft zuverlässig sichergestellt ist und Schadstoffemissionen reduziert sind.In a separate heating fluid circuit in which a heating fluid with a control pump, a heat accumulator and then to give off heat to the air for the driver gas room fed to a heat exchanger and after flowing through it again is heated and fed back to the heat accumulator, the heating of the heating liquid made according to the invention by a fuel-operated auxiliary heater. The control Pump that can be operated can be operated independently of the additional heater, but only in Dependence on the pump, such that when the auxiliary heater is switched on, the Pump and then the additional heating in operation with a predeterminable delay is set. If the vehicle has cooled down and the heat accumulator is not charged, the Time delay chosen to be predeterminably small. If the vehicle is in use during the heating period with charged heat storage turned off, so that even with one hour drive interruption heat from the heat storage is available, so when the journey begins and the passenger compartment has cooled down and the additional heating is switched on first the pump is started, which causes the liquid in the heating liquid circuit from the Heat storage through the heat exchanger, giving off heat to air for the  Passenger compartment and then flows through the auxiliary heater not yet ignited. This ignites in a preferred embodiment when the heating liquid on a predetermined temperature is warmed up so that its readiness for ignition is reliable is ensured and pollutant emissions are reduced.

Durch die Kopplung des Wärmespeichers mit der kraftstoffbetriebenen Zusatzheizung gelingt es somit, die bis zu mehrere Minuten dauernde Aufheizphase des Fahrgastraumes ohne Betreiben der Zusatzheizung vorzunehmen und eine rauch-, geruch- und geräuschbe­ lästigende Vorheizung über eine Zeituhr vor Fahrtbeginn zu vermeiden, wie sie bei kraft­ stoffbetriebenen Zusatzheizungen üblich ist.By coupling the heat accumulator with the fuel-operated auxiliary heater The heating-up phase of the passenger compartment, which lasts up to several minutes, is thus successful without operating the auxiliary heater and smoke, smell and noise to avoid annoying preheating via a timer before the start of the journey, as with power fabric-powered auxiliary heaters is common.

Während des weiteren Fahrbetriebes bei Betreiben der Zusatzheizung wird auch der Wär­ mespeicher nachgeladen, und die Zusatzheizung wird automatisch wieder ausgeschaltet, wenn der Wärmespeicher geladen ist. Bei aufgeheiztem Fahrgastraum verringert sich der Wärmebedarf, so daß die Nachladung des Wärmespeichers nur in größeren Zeitabständen zu erfolgen braucht. Damit fungiert der Wärmespeicher auch als Puffer im Heizkreislauf und reduziert die Anzahl der Ein- und Ausschaltvorgänge der Zusatzheizung. Es werden eine gleichmäßige Wärmeversorgung sichergestellt, Komfort und Betriebssicherheit erhöht.During the further driving operation when the additional heating is operated, the heat is also memory is reloaded and the additional heating is automatically switched off again, when the heat accumulator is charged. When the passenger compartment is heated, the Heat requirement, so that the recharging of the heat accumulator only at longer intervals to take place. The heat accumulator thus also acts as a buffer in the heating circuit and reduces the number of times the auxiliary heating is switched on and off. It will be one uniform heat supply ensured, comfort and operational safety increased.

Die Durchführung des Verfahrens wird mit einer Einrichtung ermöglicht, die einen Flüssig­ keitskreislauf, einen in diesem angeordneten Heizwärmetauscher, einen diesem vorgeschal­ teten Wärmespeicher und eine ansteuerbare Pumpe aufweist, wobei diese vorzugsweise in einer kraftstoffbetriebenen Zusatzheizung angeordnet ist. Die Pumpe ist unabhängig von der Zusatzheizung betreibbar, während die Zusatzheizung nur abhängig von der Pumpe betreibbar ist und erst nach Inbetriebnahme der Pumpe mit vorbestimmbarer Verzögerung zündet. Dazu weist die Zusatzheizung eine Zündeinrichtung auf, die bei Erreichen einer vor­ bestimmbaren Temperatur am Gehäuse und/oder der Zündeinrichtung gezündet wird. Zur Ermittlung der Temperatur des Gehäuses der Zusatzheizung ist dort ein Temperaturfühler angeordnet.The implementation of the method is made possible with a device that uses a liquid keitskreislauf, a arranged in this heat exchanger, this upstream Teten heat storage and a controllable pump, which preferably in a fuel-operated auxiliary heater is arranged. The pump is independent of the Additional heating can be operated, while the additional heating only depends on the pump is operable and only after commissioning the pump with a predetermined delay ignites. For this purpose, the additional heater has an ignition device which, when one reaches determinable temperature is ignited on the housing and / or the ignition device. For A temperature sensor is used to determine the temperature of the additional heater housing arranged.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt schematisch eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Elektrofahrzeug.The invention is explained using an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows schematically a device for performing the method according to the invention an electric vehicle.

Die Einrichtung weist einen Flüssigkeitskreislauf 1, einen in diesem angeordneten Heizwär­ metauscher 2, einen diesem in Zirkulationsrichtung der Flüssigkeit vorgeschalteten Wärme­ speicher 3 sowie eine kraftstoffbetriebene Zusatzheizung 4 auf. Diese ist in Zirkulationsrich­ tung zwischen dem Heizwärmetauscher 2 und dem Wärmespeicher 3 angeordnet und mit einer integrierten elektrischen Pumpe 5 ausgestattet. Die Pumpe 5 wird von der Traktions­ batterie U des Elektrofahrzeuges gespeist und ist unabhängig von der Zusatzheizung 4 betreibbar. Die Zusatzheizung weist eine temperaturgesteuerte Zündeinrichtung 6 auf, die mit einem am Gehäuse der Zusatzheizung 4 angeordneten Temperaturfühler 7 verbunden ist und ebenfalls von der Traktionsbatterie gespeist wird.The device has a liquid circuit 1 , a heat exchanger arranged in this heat exchanger 2 , a heat store 3 connected upstream thereof in the direction of circulation of the liquid, and a fuel-operated auxiliary heater 4 . This is arranged in the circulation direction between the heat exchanger 2 and the heat accumulator 3 and equipped with an integrated electric pump 5 . The pump 5 is powered by the traction battery U of the electric vehicle and can be operated independently of the auxiliary heater 4 . The additional heater has a temperature-controlled ignition device 6 , which is connected to a temperature sensor 7 arranged on the housing of the additional heater 4 and is likewise fed by the traction battery.

Soll nun das Elektrofahrzeug bei geladenem Wärmespeicher 3 und ausgekühltem Fahrgast­ raum benutzt werden, wird die Zusatzheizung 4 eingeschaltet ohne jedoch die Zündein­ richtung 6 zu zünden, wodurch zunächst die Pumpe 5 gestartet wird. Die Heizflüssigkeit beginnt im Flüssigkeitskreislauf 1 zu zirkulieren, gelangt aus dem Wärmespeicher 3 in den Heizwärmetauscher 2 und wird dort unter Abgabe von Wärme an Luft für den Fahrgastraum teilabgekühlt. Danach gelangt die teilabgekühlte Heizflüssigkeit in die Zusatzheizung 4, durchströmt diese und gelangt anschließend wieder in und durch den Wärmespeicher 3. Die Zusatzheizung 4 wird dabei durch die Heizflüssigkeit erwärmt. Durch den am Gehäuse der Zusatzheizung 4 angeordneten Temperaturfühler 7 wird an die Zündeinrichtung 6 das Errei­ chen einer vorbestimmten Zündtemperatur signalisiert, die daraufhin die Zusatzheizung 4 zündet. Die Zündung erfolgt bei geladenen Wärmespeicher 3, wenn die Zusatzheizung 4 durch Wärmeabgabe aus der Heizflüssigkeit so erwärmt ist, daß deren Zündfähigkeit erheb­ lich verbessert und Emissionen verringert sind. Durch die erhitzte Heizflüssigkeit aus dem Wärmespeicher 3 wird so die bis zu mehrere Minuten dauernde Aufwärmphase der Zusatz­ heizung überbrückt und eine belästigende Vorheizung über eine Zeituhr bei stehendem Elektrofahrzeug vor dem Start vermieden.If the electric vehicle is now to be used with the heat accumulator 3 charged and the passenger compartment cooled down, the auxiliary heater 4 is switched on without however igniting the ignition device 6 , as a result of which the pump 5 is first started. The heating liquid begins to circulate in the liquid circuit 1 , passes from the heat accumulator 3 into the heating heat exchanger 2 and is partially cooled there, giving off heat to air for the passenger compartment. Then the partially cooled heating liquid gets into the additional heater 4 , flows through it and then gets back into and through the heat accumulator 3 . The auxiliary heater 4 is heated by the heating liquid. Arranged on the housing of the auxiliary heater 4 , temperature sensor 7 signals to the ignition device 6 that a predetermined ignition temperature is reached, which then ignites the auxiliary heater 4 . The ignition takes place when the heat accumulator 3 is charged when the additional heater 4 is heated by heat from the heating liquid so that its ignitability is improved considerably and emissions are reduced. The heated heating fluid from the heat accumulator 3 bridges the warm-up phase of the additional heating, which lasts up to several minutes, and avoids annoying preheating via a timer with the electric vehicle at a standstill before the start.

BezugszeichenlisteReference list

1 Flüssigkeitskreislauf
2 Heizwärmetauscher
3 Wärmespeicher
4 Zusatzheizung
5 Pumpe
6 Zündeinrichtung
7 Temperaturfühler
U Traktionsbatterie 1 fluid circuit
2 heat exchangers
3 heat stores
4 additional heating
5 pump
6 ignition device
7 temperature sensors
U traction battery

Claims (6)

1. Verfahren zur Beheizung des Fahrgastraumes eines Fahrzeuges, bei dem in einem Heiz­ flüssigkeitskreislauf Heizflüssigkeit mit einer ansteuerbaren Pumpe einem Wärmespei­ cher zur Wärmeaufnahme und danach zur Wärmeabgabe an Luft für den Fahrgastraum einem Heizwärmetauscher zugeführt und nach Durchströmung desselben wieder erhitzt und dem Wärmespeicher zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung der Heizflüssigkeit durch eine kraftstoffbetriebene Zusatzheizung (4) erfolgt, daß die Pumpe (5) unabhängig von der Zusatzheizung (4) und die Zusatzheizung (4) nur in Ab­ hängigkeit von der Pumpe (5) derart betrieben wird, daß bei Einschalten der Zusatzhei­ zung (4) zuerst die Pumpe (5) und danach mit einer vorbestimmbaren Verzögerung die Zusatzheizung (4) in Betrieb gesetzt wird.1. A method for heating the passenger compartment of a vehicle, in which heating fluid in a heating liquid circuit with a controllable pump is supplied to a heat accumulator for heat absorption and then for heat transfer to air for the passenger compartment of a heating heat exchanger and, after flowing through it, is again heated and fed to the heat accumulator, characterized in that the heating liquid is heated by a fuel-operated auxiliary heater ( 4 ), that the pump ( 5 ) is operated independently of the auxiliary heater ( 4 ) and the auxiliary heater ( 4 ) only as a function of the pump ( 5 ), that when switching on the auxiliary heater ( 4 ) first the pump ( 5 ) and then with a predetermined delay the auxiliary heater ( 4 ) is put into operation. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung, mit der die Zusatzheizung (4) in Betrieb gesetzt wird, in Abhängigkeit der Ladung des Wärmespei­ chers festgelegt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the delay with which the additional heating ( 4 ) is put into operation is determined as a function of the charge of the heat storage device. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung der Zu­ satzheizung (4) in Abhängigkeit von der Temperatur des Gehäuses und/oder der Zünd­ einrichtung der Zusatzheizung (4) erfolgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the ignition of the auxiliary heater ( 4 ) as a function of the temperature of the housing and / or the ignition device of the auxiliary heater ( 4 ). 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Flüssigkeitskreislauf, einem in diesem angeordneten Heizwärmetauscher, einem diesem vorgeschalteten Wärmespeicher und einer ansteuerbaren Pumpe, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Heizwärmetauscher (2) und dem Wärmespeicher (3) eine diesem vorgeschaltete kraftstoffbetriebene Zusatzheizung (4) angeordnet ist, daß die Pumpe (5) unabhängig von der Zusatzheizung (4) betreibbar ist, und daß die Zusatz­ heizung (4) eine temperaturgesteuerte Zündeinrichtung (6) aufweist.4. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 3 with a liquid circuit, a heat exchanger arranged in this, a heat accumulator connected upstream thereof and a controllable pump, characterized in that between the heat exchanger ( 2 ) and the heat accumulator ( 3 ) this upstream fuel-operated auxiliary heater ( 4 ) is arranged that the pump ( 5 ) can be operated independently of the auxiliary heater ( 4 ), and that the auxiliary heater ( 4 ) has a temperature-controlled ignition device ( 6 ). 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung (6) in Abhängigkeit des Ausgangssignals eines am Gehäuse der Zusatzheizung (4) angeordne­ ten Temperaturfühlers steuerbar ist. 5. Device according to claim 4, characterized in that the ignition device ( 6 ) depending on the output signal of a on the housing of the auxiliary heater ( 4 ) angeordne th temperature sensor is controllable. 6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (5) in der Zusatzheizung (4) integriert ist.6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that the pump ( 5 ) in the additional heater ( 4 ) is integrated.
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