DE2451221C3 - Luftheizung für ein Elektrokraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftheizung für ein mit Akkumulatoren, Regeleinrichtung und Elektromotor angetriebenes Elektrokraftfahrzeug, wobei die Akkumulatoren, die Regeleinrichtung und der Elektromotor zur Erwärmung eines Innenraumes des Elektrokraftfahrzeuges als mit einer den Innenraum zugeführten Zuluft im Wärmetausch stehende Wärmequellen eingesetzt sind.

Bekannte Luftheizungen dieser Art (BWK 9/73, Seite 368) sollen einigen energietechnischen und konstruktiven Aufwand erfordern, im Prinzip aber realisierbar sein.

Bei einer anderen bekannten Luftheizung für ein mit einem Elektromotor angetriebenes Elektrokraftfahrzeug (US-PS 34 51469) ist der Elektromotor zur Erwärmung eines Innenraumes des Elektrokraftfahrzeuges als Wärmequelle in einem ein- und ausschaltba-

s ren Bypasskanal angeordnet, welcher von einem mit seinem einen Ende in den Innenraum einmündenden Zuluftkanal abzweigt und vor dessen Einmündung in den Innenraum wieder in den Zuluftkanal einmündet, und der ausgeschaltete Bypasskanal zur Kühlung des Elektromotors mit einem aus dem Innenraum herausgeführten Umluftkanal und einer Abluftleitung verbindbar. Weitere Wärmequellen des Elektrokraftfahrzeuges stehen nicht mit der dem Innenraum zugeführten Luft im Wärmetausch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lufthe'i3ung der eingangs genannten Art anzugeben, die bei konstruktiv einfachem Aufbau sowohl eine optimale Betriebsweise, als auch eine möglichst ökonomische Ausnutzung des Wärmeinhaltes von Akkumulatoren, Regeleinrichtung und Elektromotor unter den verschiedenen Einsatzbedingungen zuläßt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in Strömungsrichtung der Zuluft gesehen die Akkumulatoren im Bereich des vorderen Endes eines am anderen Ende in den Innenraum einmündenden Zuluftkanals und die Regeleinrichtung sowie der Elektromotor in Reihe in einem nach den Akkumulatoren abzweigenden und vor der Einmündung in den Innenraum wieder in den Zuluftkanal einmündenden, ein- und ausschaltbaren Bypasskanal angeordnet sind, daß der ausgeschaltete Bypasskanal zur Kühlung der Regeleinrichtung und des Elektromotors mit einer Frischluftleitung und einer Abluftleitung verbindbar ist, daß das in Strömungsrichtung der Zuluft gesehen vor den Akkumulatoren liegende Ende des Zuluftkanals mit einem aus dem Innenraum herausgeführten Umluftkanal verbunden ist, und daß der Zuluftkanal vor der Einmündung in den Innenraum zur Vorwärmung der Akkumulatoren durch die Regeleinrichtung und den Elektromotor durch einen den Innenraum umgehenden Umgehungskanal mit dem Umluftkanal verbindbar ist.

Die Erfindung nutzt hierbei die Erkenntnis, daß eine zusätzliche Einbeziehung von Akkumulatoren und Regeleinrichtung in eine Luftheizung in konstruktiv sehr einfacher Weise möglich ist, wenn in Strömungsrichtung der Zuluft gesehen eine gleichsam thermische Hintereinanderschaltung von Akkumulatoren, Regeleinrichtung und Elektromotor verwirklicht wird und gleichzeitig durch an- und abschaltbare Nebenleitungen dafür gesorgt wird, daß die Akkumulatoren, die Regeleinrichtung und der Elektromotor die für den jeweiligen Betriebszustand optimale Temperatur besitzen, wozu die Akkumulatoren einerseits, die Regeleinrichtung mit dem Elektromotor andererseits als thermisch getrennt schaltbare Einheiten ausgeführt sind.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen darin, daß trotz Ausnutzung der Wärmeinhalte von Akkumulatoren, Regeleinrichtung und Elektromotor zur Erwärmung des Innenraumes die Akkumulatoren, die Regeleinrichtung und der Elektromotor unter den jeweiligen Einsatzbedingungen optimal betrieben werden. Im Gegensatz zu der im Stand der Technik vertretenen Auffassung ist der energietechnische und konstruktive Aufwand gering.

Für die weitere Ausgestaltung bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten. So besteht eina erste bevorzugte Ausführungsform darin, daß die

Akkumulatoren in einer dem Zuluftkanal zwischengeschalteten wärmeisolierten Akkumulatorenkammer angeordnet sind. Besteht jedoch die Gefahr der Bildung von Wärmenestern in den Akkumulatoren oder handelt es sich um gasbildende Akkumulatoren, empfiehlt die Erfindung, die Akkumulatoren mit einem Flüssigkeitskühlkreislauf zu ummanteln und dem Flüssigkeitskühlkreislauf einen im Zuluftkanal angeordneten Wärmetauscher zwischenzuschalten. In diesem Zusammenhang könnte man auch an den Einsatz einer Wäi mepumpe denken. Zwerkmäßigerweise wird jedenfalls den Akkumulatoren und dem Zuluftkanal ein Gebläse zugeordnet. Um auch eine wirtschaftliche Vorwärmung des Innenraumes vor einer Inbetriebnahme des Elektrofahrzeuges zu ermöglichen, ist das Elektrofahrzeug je nach Wärmebilanz in an sich bekannter Weise mit einer Fremdwärmequelle auszustatten und die Fremdwärmequelle den Akkumulatoren und ggf. auch der Regeleinrichtung und dem Elektromotor in Reihe nachgeschaltet im Zuluftkanal anzuordnen.

Fm folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert.

Die einzige Figur zeigt ein Schema einer Luftheizung für den Innenraum 1 eines mit Akkumulatoren 2, elektrischer oder mechanischer Regeleinrichtung 3 und Elektromotor 4 angetriebenen Elektrokraftfahrzeuges. In ihrem grundsätzlichen Aufbau weist die Lufth 'izung zunächst einen in den Innenraum 1 einmündenden Zuluftkanal S, zumindest eine im Zuluftkanal 5 angeordnete Wärmequelle zur Erwärmung der Zuluft und einen aus den Innenraum 1 herausgeführten Abluftkanal 6 auf. Außerdem mündet im Innenraum 1 ein mit einer Drosselklappe 7 versehener Frischluftkanal 8. Die Akkumulatoren 2 sind mit ihrem unmittelbaren Wärmeinhalt als Wärmequellen im Zuluftkanal 5 eingesetzt. Dazu sind sie in einer dem Zuluftkanal 5 zwischengeschalteten wärmeisolierten Akkumulatorenkammer 9 angeordnet. Außerdem sind dem Zuluftkanal 5 die Regeleinricntung 3 und der Elektromotor 4 mit ihrer, unmittelbaren Wärmeinhalten als weitere Wärmequellen zugeordnet und zwar derart, daß sie den Akkumulatoren 2 in Strömungsrichtung der Zuluft gesehen in Reihe nachschaltbar sind. Dazu sind zunächst die Regeleinrichtung 3 und der Elektromotor 4 wiederum in wärmeisolierten Kammern 10,11 angeordnet, die einem Bypasskanal 12 zwischengeschaltet sind, der hinter den Akkumulatoren 2 vom Zuluftkanal 5 abzweigt und vor dessen Einmündung in den Innenraum 1 wieder im Zuluftkanal 5 einmündet. Es besteht auch die nicht dargestellte Möglichkeit, daß die Regeleinrichtung 3 und der Elektromotor 4 mit luftdurchströmten Gehäusemänteln versehen oder in einer gemeinsamen wärmeisolierten Kammer angeordnet sind. Der Zuluftkanal 5 ist im Bereich des in Strömungslichtung vorderen Endes des Bypasskanals 12 mit einer Schwenkklappe 13 versehen, die eine Zu- oder Abschaltung des Bypasskanals 12 gestattet. Der Bypasskanal 12 weist außerdem noch eine Frischluftleitung 14, eine Abluftleitung 15, ein Gebläse 16 und verschwenkbare Verschlußklappen 17, 18 auf, um bei am Bypasskanal 12 vorbeigeleiteter Zuluft die elektrische Regeleinrichtung 3 und den Elektromotor 4 vermittels Frischluft kühlen zu können. Das in Strömungsrichtung der Zuluft gesehen vordere Ende des Zuluftkanals 5 ist mit einem acs dem Innenraum 1 herausgeführten Umluftkanal 19 oder ggf. mit einem Frischluftzutritt 22, welcher in der Figur nur angedeutet ist, verbunden. Zur Vorwärmung der über den Frischluftzutritt 22 zufließenden Frischluft vermittels der Abluftwärme kann dem Frischluftzutritt 22 und dem Abluftkanal 6 ein Wärmetauscherkreislauf 24 zugeordnet sein. Den Akkumulatoren 2 und bei Einschaltung des Bypasskanals 12 auch der Regeleinrichtung 3 und dem Elektromotor 4 in Reihe nachgeschaltet sind im Zuluftkanal 5 eine lediglich schematisch angedeutete Fremdwärmequelle 20, beispielsweise in Form einer mit Flüssig- oder Gasbrennstoff betriebenen Heizeinrichtung oder auch in Form einer an die Akkumulatoren 2 oder im Stillstand des Elektrokraftfahrzeuges an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossenen Heizspirale — und ein in seiner Leistung einstellbares Gebläse 21 vorgesehen.

Die Funktionsweise der beschriebenen Luftheizung ergibt sich unschwer aus der Figur. Angenommen, das Elektrokraftfahrzeug befindet sich im Stillstand und ist auf tiefe Außentemperatur abgekühlt. Zur Vorwärmung wird die Drosselklappe 7 im Frischluftkanal 8 geschlossen. Die Schwenkklappe 13 im Zuluftkanal 5 wird so eingestellt, daß die Akkumulatorenkammer 9 über den Bypasskanal 12 mit den die Regeleinrichtung 3 und den Elektromotor 4 enthaltenden Kammern 10, 11 verbunden ist. Mit Einschalten der Fremdwärmequelle 20 und des Gebläses 21 wird im Innenraum 1 befindliche Luft durch den Umluftkanal 19, den Zuluftkanal 5 und den Bypasskanal 12 in den Innenraum 1 zurückgeleitet, wobei sie infolge Erwärmung vermittels der Fremdwärmequelle 20 den Innenraum 1 und auch die Akkumulatoren 2 sowie die Regeleinrichtung 3 und den Elektromotor 4 erwärmt. Vermittels eines Umgehungskanals 23 (in der Figur schematisch angedeutet) besteht auch die Möglichkeit einer ausschließlichen Vorwärmung der Regeleinrichtung 3 und des Elektromotors 4. Im Betrieb des Elektrokraftahrzeuges werden zunächst ausschließlich die Akkumulatoren 2 mit ihrem unmittelbaren Wärmeinhalt r.ls Wärmequellen eingesetzt. Bei größerem Wärmebedarf werden der Bypasskanal 12 und bei noch größerem Wärmebedarf die Fremdheizquelle 20 zugeschaltet. Besteht die Gefahr einer Überhitzung der elektrischen Regeleinrichtung 3 und des Elektromotors 4 durch die an den Akkumulatoren 2 vorgewärmte Zuluft, wird der Bypasskanal 12 an seinem vorderen Ende durch Betätigen der Schwenkklappe 13 geschlossen. Zur Kühlung der Regeleinrichtung 3 und des Elektromotors 4 werden durch Betätigen der Verschlußklappen 17, 18 die Frischluftleitung 14 und die Abluftleitung 15 geöffnet und das Gebläse 16 in der Abluftleitung 15 eingeschaltet. Die Betätigung der Drosselklappe 7 der Schwenkklappe 13, der Verschlußklappen 17, 18, der Gebläse 16, 21 usw. kann mit bekannten Einrichtungen, soweit erforderlich automatisch gesteuert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Luftheizung für ein mit Akkumulatoren, Regeleinrichtung und Elektromotor angetriebenes Elektrokraftfahrzeug, wobei die Akkumulatoren, die Regeleinrichtung und der Elektromotor zur Erwärmung eines Innenraumes des Elektrokraftfahrzeuges als mit einer dem Innenraum zugeführten Zuluft im Wärmetausch stehende Wärmequellen eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung der Zuluft gesehen die Akkumulatoren (2) im Bereich des vorderen Endes eines am anderen Ende in den Innenraum (1) einmündenden Zuluftkanais (5) und die Regeleinrichtung (3) sowie der Elektromotor (4) in Reihe in einem nach den Akkumulatoren (2) abzweigenden und vor der Einmündung in den Innenraum (I) wieder in den Zuluftkanal (5) einmündenden, ein- und ausschaltbaren Bypasskanal (12) angeordnet sind, daß der ausgeschaltete Bypasskanal (t2) zur Kühlung der Regeleinrichtung (3) und des Elektromotors (4) mit einer Frischluftleitung (14) und einer Abluftleitung (15) verbindbar ist, daß das in Strömungsrichtung der Zuluft gesehen vor den Akkumulatoren liegende Ende des Zuluftkanals (5) mit einem aus dem Innenraum (1) herausgeführten Umluftkanal (19) verbunden ist, und daß der Zuluftkanal (5) vor der Einmündung in den Innenraum (1) zur Vorwärmung der Akkumulatoren (2) durch die Regeleinrichtung (3) und den Elektromotor (4) durch einen den Innenraum (1) umgehenden Umgehungskanal (23) mit dem Umluftkanal (19) verbindbar ist.

2. Luftheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Akkumulatoren (2) in einer dem Zuluftkanal (5) zwischengeschalteten wärmeisolierten Akkumulatorenkammer (9) angeordnet sind.

3. Luftheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Akkumulatoren (2) mit einem Flüssigkeitskühlkreislauf ummantelt sind und dem Flüssigkeitskreislauf ein im Zuluftkanal (5) angeordneter Wärmetauscher zwischengeschaltet ist.

4. Luftheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Akkumulatoren

(2) und dem Zuluftkanal (5) ein Gebläse (21) zugeordnet ist.

5. Luftheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in der Ausführungsform mit einer Fremdwärmequelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdwärmequelle (20) den Akkumulatoren (2), der Regeleinrichtung

(3) und dem Elektromotor (4) in Reihe nachgeschaltet im Zuluftkanal (5) angeordnet ist.