DE202017103970U1 - Elektrisches Heizgerät - Google Patents

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Abstract

Elektrisches Heizgerät, insbesondere Standheizung, für ein Kraftfahrzeug, wobei das elektrische Heizgerät zum Anschluss an eine externe Netzspannung und zur Einbindung in einen kraftfahrzeugeigenen Kühlkreislauf ausgebildet ist, umfassend mindestens ein elektrisches Heizelement (12) zur Abgabe von Wärme an eine im Kühlkreislauf befindliche Kühlflüssigkeit, ein Netzteil (14) zur Transformation der externen Netzspannung auf eine lokale Spannung, insbesondere zur Versorgung einer Umwälzpumpe und/oder eines Fahrzeuggebläses und/oder einer Batterie zu deren Aufladung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Heizgerät, insbesondere Standheizung, für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Heizgerätes.
  • Im Stand der Technik sind Standheizungen für Kraftfahrzeuge allgemein bekannt. Ein bekanntes Konzept ist hierbei eine Vorwärmung des Motors ohne Innenraumaufheizung. Diese Vorwärmung erfolgt teilweise rein konvektiv ohne eine Umwälzpumpe für das Kühlwasser. Ein weiteres bekanntes Konzept ist ein modulares System mit getrennten Komponenten für Motorvorwärmer und Innenraumaufheizung (und ggf. Batterieladung).
  • Geräte für die reine Motorvorwärmung sind zumindest in der kalten Jahreszeit nachteilhaft, da eine Aufheizung des Innenraums oder ein Abtauen der Scheiben nicht erfolgt.
  • Modular aufgebaute Systeme erfordern die Installation mehrerer Komponenten. Die Innenraumaufheizung erfolgt durch elektrische Heizer, die über ein eigenes Gebläse verfügen. Diese sind im Innenraum (zum Teil auch mit Verkabelung) sichtbar oder werden beispielsweise unter dem Beifahrersitz installiert, so dass eine Enteisung der Scheibe nicht oder nur eingeschränkt möglich ist.
  • Systeme, die über den Zigarettenanzünder betrieben werden oder direkt an die Fahrzeugbatterie angeschlossen werden, haben nur eine eingeschränkte Heizleistung und Entleeren beim Betrieb der Batterie. Bei längerer Benutzung kann die Batterie soweit entladen werden, dass das Fahrzeug nicht mehr starten kann.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Heizgerät, insbesondere eine Standheizung, für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes vorzuschlagen, wobei auf effektive und platzsparende Art und Weise eine Motorvorwärmung und Innenraumaufheizung ermöglicht sein soll. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes System sowie ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Heizgerät vorzuschlagen.
  • Diese Aufgabe wird insbesondere durch ein Heizgerät, vorzugsweise durch eine Standheizung, für ein Kraftfahrzeug (z. B. PKW oder LKW) gelöst, wobei das elektrische Heizgerät zum Anschluss an eine externe Spannungsversorgung (z. B. öffentliches Stromnetz) und zur Einbindung in einen kraftfahrzeugeigenen Kühlkreislauf ausgebildet ist, umfassend mindestens ein Heizelement zur Abgabe von Wärme an eine im Kühlkreislauf befindliche Kühlflüssigkeit (insbesondere Kühlwasser) und ein Netzteil zur Transformation einer Netzspannung der externen Spannungsversorgung auf eine lokale Spannung (insbesondere Gleichspannung) zur Versorgung einer weiteren Komponente oder mehrerer weiterer Komponenten (des Fahrzeugs, insbesondere von Aufwärm- bzw. Heizeinrichtungen des Fahrzeugs), insbesondere einer Umwälzpumpe (für die Kühlflüssigkeit) und/oder eines Fahrzeuggebläses und/oder zum Laden einer Batterie. Dabei kann eine Steuereinheit (zur Ausgabe eines Steuersignals) zum Steuern eines Fahrzeuggebläses des Kraftfahrzeuges und/oder zum Steuern einer Ladung einer Batterie des Kraftfahrzeuges vorgesehen.
  • Ein Kerngedanke der Erfindung liegt darin, ein elektrisches Heizgerät, insbesondere Standheizung, mit einem (integrierten) Netzteil auszustatten, über das weitere Komponenten, insbesondere eine Umwälzpumpe, mit einer lokalen Spannung versorgt werden kann. Vorzugweise kann zusätzlich das Fahrzeuggebläse versorgt und/oder angesteuert werden. Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird dies vorteilhafterweise mit einer Steuerung einer Aufladung der Batterie (insbesondere Erhaltungsladung) kombiniert. Dadurch kann einerseits für die Aufheizung des Innenraums das ohnehin vorgesehene Fahrzeuggebläse verwendet werden. Gleichzeitig kann ein Laden der Batterie dafür sorgen, dass (insbesondere falls das Fahrzeuggebläse über eine Batterie mit Strom versorgt wird) keine Entladung erfolgt, so dass das Auto nicht mehr starten kann. Insgesamt wird dadurch eine effiziente und uneingeschränkte Innenraumheizung ermöglicht.
  • Das Heizgerät kann zur Ausgabe eines oder mehrerer Steuersignale für die Ansteuerung von Komponenten, z. B. Umwälzpumpe und/oder Gebläse, mit der lokalen Spannung über das Netzteil ausgebildet ist und/oder zum Steuern einer Ladung einer/der Batterie des Kraftfahrzeuges ausgebildet ist.
  • Unter dem Fahrzeuggebläse ist ein im Kraftfahrzeug (herstellerseitig vorinstalliertes) Gebläse zu verstehen, das üblicherweise mit einem Belüftungssystem zusammenwirkt, das eine Vielzahl von Luftauslassöffnungen (z. B. Schlitzen) umfasst (beispielsweise im Bereich der Frontscheibe oder im Armaturenbereich oder im Fußraum). Netzteil und Steuereinheit können durch verschiedene Bauteile ausgebildet sein oder durch ein gemeinsames Bauteil. Weiterhin kann das Netzteil so ausgebildet sein, dass es zumindest einen Teil der Steuereinheit (zusammen mit weiteren Komponenten) ausbildet. Bei dem (elektrischen) Heizelement handelt es sich vorzugsweise um einen elektrischen Widerstand, beispielsweise einen Rohrheizkörper und/oder mindestens eine Schichtheizung. Das Heizgerät kann die Umwälzpumpe bereits enthalten. Diese kann jedoch auch zusätzlich (z. B. in einem weiteren Gehäuse) vorgesehen werden.
  • Die externe Spannungsversorgung ist vorzugsweise eine Wechselspannung. Die Frequenz der Netzspannung kann zwischen 40 Hertz und 70 Hertz (insbesondere ≥ 50 Hertz sein bzw. ≤ 60 Hertz). Die Netzspannung liegt vorzugsweise zwischen 100 Volt und 500 Volt. Die lokale Spannung kann zwischen 2 Volt und 80 Volt, insbesondere 5 Volt und 50 Volt liegen. Bei einem der lokalen Spannung (Boardspannung) zugeordneten elektrischen Strom kann es sich um (ggf. reinen) Gleichstrom (alternativ Wechselstrom) handeln.
  • In einer konkreten Ausführungsform ist das elektrische Heizgerät zur Versorgung des Fahrzeuggebläses mit der lokalen Spannung über das Netzteil ausgebildet. In dieser Ausführungsform wird also das Fahrzeuggebläse ggf. nicht nur über das elektrische Heizgerät angesteuert (und dann beispielsweise über die Fahrzeugbatterie mit Spannung versorgt), sondern auch die Spannungsversorgung selbst erfolgt über das elektrische Heizgerät, nämlich dessen Netzteil. Dadurch wird eine besonders effiziente Innenraumaufheizung mit einfachen Mitteln ermöglicht.
  • Das Steuern der Ladung der Batterie erfolgt vorzugsweise so, dass ein Erhaltungsladen durchgeführt wird. Dies kann beispielsweise so erfolgen, dass zunächst ein Ist-Zustand der Ladung festgestellt wird (beispielsweise zum Startzeitpunkt des Betriebes des elektrischen Heizgerätes) und die Batterie beim Feststellen eines Absinkens der Ist-Ladung zu einem späteren Zeitpunkt (beispielsweise um einen bestimmten Wert oder einen prozentualen Wert) ein Aufladevorgang stattfindet, bis der ursprünglich Ist-Zustand wieder erreicht ist. Dadurch wird erreicht, dass die Batterie in einem Zustand erhalten bleibt, die sie ohnehin hätte, wenn die Aufwärmung (Innenraumaufheizung bzw. Motovorwärmung) nicht stattfinden würde. Das Steuern kann auch so erfolgen, dass der Batterie dauerhaft (zumindest während des Betriebs der Heizung) eine Spannung zugeführt wird, die eine Ladung ermöglicht (ohne die Batterie zu schädigen).
  • Das Heizelement (ggf. mit Wasserführung) einerseits und Netzteil und/oder Steuereinheit, können in einer Baueinheit (ggf. in einem Gehäuse) angeordnet sein. Unter einer Baueinheit ist insbesondere eine konstruktive Einheit zu verstehen, bei der Heizelement und Netzteil bzw. Steuereinheit in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind (beispielsweise im Abstand von weniger als 10 cm oder weniger als 5 cm oder unmittelbar aneinander liegend). Es kann ggf. auch vorgesehen sein, dass das Heizelement einerseits und Netzteil und/oder Steuereinheit andererseits jeweils in einem separaten Gehäuse angeordnet sind, wobei dann diese mehreren Gehäuse vorzugsweise aneinander angrenzend angeordnet sind (insbesondere in einem Abstand von weniger als 5 cm oder unmittelbar aneinander liegend, insbesondere einander berührend). Dadurch wird ein kompaktes elektrisches Heizgerät vorgeschlagen, das eine effiziente Innenraumheizung mit einfachen Mitteln ermöglicht.
  • Vorzugsweise wird über denselben Netzanschluss des elektrischen Heizgerätes das elektrische Heizelement und das Netzteil bzw. die Steuereinheit versorgt. Dabei wird vorzugsweise das elektrische Heizelement unmittelbar (also ohne „Umweg” über das Netzteil) mit der Netzspannung versorgt. Insgesamt wird damit ein effizienter Betrieb ermöglicht.
  • Die obengenannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein System, umfassend ein elektrisches Heizgerät der oben beschriebenen Art sowie (die obige) Umwälzpumpe und/oder ein (das obige) Gebläse und/oder eine (die obige) Batterie und/oder Mittel zur Aktivierung des Systems/Heizgerätes, z. B. Fernbedienung und/oder UMTS-Anbindung, und/oder Mittel zur temperaturabhängigen Aktivierung des Fahrzeuggebläses und/oder Mittel zur temperaturabhängigen Steuerung der Wasserpumpe.
  • Die obige Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Kraftfahrzeug, umfassend ein elektrisches Heizgerät der oben beschriebenen Art und/oder ein System der oben beschriebenen Art.
  • Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch die Verwendung eines elektrischen Heizgerätes, vorzugsweise einer Standheizung, insbesondere der oben beschriebenen Art, eines Kraftfahrzeuges (insbesondere der oben beschriebenen Art), wobei das elektrische Heizgerät zum Anschluss an eine externe Spannungsversorgung und zur Einbindung in einen kraftfahrzeugeigenen Kühlkreislauf ausgebildet ist, und mindestens ein Heizelement zur Abgabe von Wärme an eine im Kühlkreislauf befindliche Kühlflüssigkeit umfasst, zur Aufladung einer Batterie des Fahrzeuges und/oder zur Versorgung eines fahrzeugeigenen Ein Kerngedanke der Erfindung liegt also darin, dass das elektrische Heizgerät zur Aufladung einer Batterie des Fahrzeugs und/oder zur Versorgung eines fahrzeugeigenen Gebläses mit einer Versorgungsspannung verwendet wird. Insbesondere kann ein Netzteil des Heizgerätes einen entsprechenden Ausgang aufweisen, der dies ermöglicht (bzw. mehrere Ausgänge).
  • Dadurch kann effektiv und über einen längeren Zeitraum das Heizgerät, insbesondere die Standheizung, betrieben werden.
  • Die obige Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes der oben beschriebenen Art oder eines Systems der oben beschriebenen Art oder eines Kraftfahrzeugs der oben beschriebenen Art, wobei eine Batterie des Fahrzeugs über das Heizgerät zu dessen Aufladung mit Strom versorgt wird und/oder wobei ein fahrzeugeigenes Gebläse über das Heizgerät mit Strom versorgt wird und/oder wobei eine Aufladung einer/der Batterie des Fahrzeugs über das Heizgerät gesteuert wird und/oder wobei ein Betrieb eines/des fahrzeugeigenen Gebläses über das Heizgerät gesteuert wird. Weiterhin wird auch insbesondere die Umwälzpumpe über das elektrische Heizgerät mit Spannung versorgt und ggf. gesteuert.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das anhand der 1 näher erläutert wird. Hierbei zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Heizgerätes.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Heizgerätes. Das Heizgerät umfasst ein Gehäuse 10 mit einer Wasserführung 11. In der Wasserführung 11 ist ein elektrisches Heizelement 12 angeordnet, so dass bei Vorliegen eines Stroms durch das elektrische Heizelement die dabei entstehende Wärme dazu führt, dass eine Flüssigkeit (Wasser) in der Wasserführung 11 erwärmt wird. Die Kühlflüssigkeit (das Kühlwasser) kann über (schematisch angedeutete) Anschlüsse 13 zu- und abgeführt werden.
  • Das Heizgerät weist weiterhin ein Netzteil 14 sowie Ausgänge 15, 16 und 17 (optional) für eine Batterieladung, den Betrieb einer Umwälzpumpe und (gegebenenfalls) den Betrieb eines Fahrzeuggebläses. Weiterhin ist ein Netzanschluss 18 vorgesehen, über den das elektrische Heizgerät an eine externe Spannungsversorgung (öffentliches Stromnetz) angeschlossen werden kann. Über einen Schalter (Thermoschalter) 19 kann das elektrische Heizelement eingeschaltet werden. Das elektrische Heizelement wird (direkt, also nicht über das Netzteil) mit der externen Spannung aus dem öffentlichen Stromnetz versorgt. Weiterhin ist eine Steuereinheit 20 (ggf. zumindest teilweise als Bestandteil des Netzteils 14) vorgesehen, über die ggf. die Umwälzpumpe und/oder die Batterieladung und/oder das Fahrzeuggebläse über einen oder mehrere Ausgänge 22a, 22b, 22c angesteuert werden kann/können.
  • Das Netzteil 14 kann in einem Bauraum 21 (gegebenenfalls zusammen mit der Steuereinheit) angeordnet sein. Dieser Bauraum kann zusammen mit dem elektrischen Heizelement in einem gemeinsamen Gehäuse vorgesehen sein oder durch ein separates (jedoch an dem Gehäuse, in dem das elektrische Heizelement angeordnet ist, angeordneten) Gehäuse aufgenommen sein.
  • In der Ausführungsform gemäß 1 wird die Wärme direkt an das Kühlwasser abgegeben. Das Netzteil 14 erlaubt eine Transformation der Versorgungsspannung (z. B. 230 Volt) auf beispielsweise (ca.) 13,8 Volt für eine Versorgung der Umwälzpumpe und ggf. des Fahrzeuggebläses.
  • An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Gehäuse
    11
    Wasserführung
    12
    Elektrisches Heizelement
    13
    Anschluss
    14
    Netzteil
    15
    Ausgang für eine Umwälzpumpe
    16
    Ausgang für die Batterieladung
    17
    Ausgang für ein Gebläse
    18
    Netzanschluss
    19
    Schalter
    20
    Steuereinheit
    21
    Bauraum

Claims (9)

  1. Elektrisches Heizgerät, insbesondere Standheizung, für ein Kraftfahrzeug, wobei das elektrische Heizgerät zum Anschluss an eine externe Netzspannung und zur Einbindung in einen kraftfahrzeugeigenen Kühlkreislauf ausgebildet ist, umfassend mindestens ein elektrisches Heizelement (12) zur Abgabe von Wärme an eine im Kühlkreislauf befindliche Kühlflüssigkeit, ein Netzteil (14) zur Transformation der externen Netzspannung auf eine lokale Spannung, insbesondere zur Versorgung einer Umwälzpumpe und/oder eines Fahrzeuggebläses und/oder einer Batterie zu deren Aufladung.
  2. Elektrisches Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Netzspannung zwischen 100 V und 500 V liegt und/oder eine Frequenz der Netzspannung zwischen 50 Hz und 60 Hz liegt und/oder die lokale Spannung zwischen 5 V und 50 V liegt.
  3. Elektrisches Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizgerät zur Ausgabe eines oder mehrerer Steuersignale für die Ansteuerung von Komponenten, z. B. Umwälzpumpe und/oder Gebläse, mit der lokalen Spannung über das Netzteil ausgebildet ist und/oder zum Steuern einer Ladung einer/der Batterie des Kraftfahrzeuges ausgebildet ist.
  4. Elektrisches Heizgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern der Ladung der Batterie ein Erhaltungsladen bewirkt.
  5. Elektrisches Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Heizelement (12), einerseits, und Netzteil (14) und/oder Steuereinheit (20), andererseits, in einer Baueinheit, ggf. in einem Gehäuse, angeordnet sind.
  6. Elektrisches Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über denselben Netzanschluss das elektrische Heizelement (12) und das Netzteil (14) und/oder die Steuereinheit (20) versorgt wird.
  7. System, umfassend das elektrische Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie die Umwälzpumpe und/oder das Gebläse und/oder die Batterie und/oder Mittel zur Aktivierung des Systems/Heizgerätes, z. B. Fernbedienung und/oder UMTS-Anbindung, und/oder Mittel zur temperaturabhängigen Aktivierung des Fahrzeuggebläses und/oder Mittel zur temperaturabhängigen Steuerung der Wasserpumpe.
  8. Kraftfahrzeug, umfassend ein elektrisches Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder ein System nach Anspruch 7.
  9. Verwendung eines elektrischen Heizgerätes, vorzugsweise einer Standheizung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, und/oder eines Systems nach Anspruch 7 eines Kraftfahrzeuges, insbesondere nach Anspruch 8, wobei das elektrische Heizgerät zum Anschluss an eine externe Spannungsversorgung und zur Einbindung in einen kraftfahrzeugeigenen Kühlkreislauf ausgebildet ist und mindestens ein Heizelement (12) zur Abgabe von Wärme an eine im Kühlkreislauf befindliche Kühlflüssigkeit umfasst, zur Aufladung einer Batterie des Fahrzeuges und/oder zur Versorgung eines fahrzeugeigenen Gebläses mit einer Versorgungsspannung und/oder zur Versorgung einer Umwälzpumpe.
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