WO2009141176A1 - Mobiles heizsystem - Google Patents

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WO2009141176A1
WO2009141176A1 PCT/EP2009/053172 EP2009053172W WO2009141176A1 WO 2009141176 A1 WO2009141176 A1 WO 2009141176A1 EP 2009053172 W EP2009053172 W EP 2009053172W WO 2009141176 A1 WO2009141176 A1 WO 2009141176A1
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WO
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heaters
heating system
master
bus
slave
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PCT/EP2009/053172
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Inventor
Uwe Lohs
Ivan Velev
Frank Faber
Original Assignee
Webasto Ag
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Publication date
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    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2203—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from burners
    • B60H1/2206—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from burners controlling the operation of burners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00371—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles carrying large numbers of passengers, e.g. buses
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/04—Gas or oil fired boiler
    • F24D2200/043—More than one gas or oil fired boiler

Definitions

  • the present invention relates to a mobile heating system with a plurality of fuel-operated heaters according to the preamble of claim 1 and a method for operating a mobile heating system comprising a plurality of fuel-operated heaters, according to the preamble of claim 11.
  • Fuel-fired heaters are usually designed for maximum heating power requirements. They can be designed, for example, for a maximum heat output of 2 kW, 4 kW, 6 kW or 10 kW as well as for a supply voltage of 12 V and / or 24 V. In the case of simple fuel-operated heaters, their heating power is adjustable only in two stages, in particular full load and off, or in three stages, in particular full load, a predetermined partial load (for example 50% of the maximum heating power) and off. In more complex fuel-fired heaters, their heating power is adjustable in a modulating operation, which means that the heating power is continuously controllable between a lower limit (e.g., 30% of the maximum heating power) up to the maximum heating power.
  • a lower limit e.g., 30% of the maximum heating power
  • Heating systems for mobile applications are used, inter alia, for the heating of interiors and semi-open spaces. If a single, fuel-operated heater is used for this purpose, the heating power is designed sufficiently for the maximum heating power requirement of the room to be heated, so is usually the lower limit of the heat output available comparatively high. As a result, the work area in which the respective heating power of the heater is continuously adjustable, relatively small. Further, in the use of a single heater is usually required that air guide parts are provided for a uniform distribution of heat within the room to be heated. In addition, it is problematic that no redundancy exists. For example, if a burner, a glow plug, etc.
  • the heater fails, this leads to total failure and it can (at least temporarily) no more heating power can be provided.
  • a number of fuel-operated heaters are sometimes used in parallel.
  • the individual heaters can be designed as standard heaters.
  • the maximum heating capacity of the heating system can be adapted to the respective requirements by selecting a suitable number of heating appliances.
  • the regulation of the heating power of the individual heaters is carried out independently of each other depending on the actual temperature and a predetermined target temperature. Depending on the design of the respective heaters, they are operated at one of the predetermined levels (see above) or in a modulating operation (heating power is continuously adjustable between the lower limit value and the maximum heating power).
  • the individual heaters must be operated intermittently at a low heat requirement. This is particularly the case when the heating power requirement is lower than a heating power supplied by all heaters of the mobile heating system in their respective lowest level or at their lower limit of the heat output. In an intermittent operation, the individual heaters are switched on and off alternately. Such switching on and off leads to temperature fluctuations in each room to be heated and thus to loss of comfort.
  • the document DE 10 2004 059 149 A1 describes a fuel-operated motor vehicle heater which has at least two burners.
  • these burners can be assigned a common control / regulating device by which a continuous adjustment of the heating power of the two burners can be carried out.
  • the use of such a common control / regulation device leads to increased costs and additional cabling. Occurs in the common control / regulation If a fault occurs, this usually leads to the failure of the entire vehicle heating system.
  • the object of the present invention is to provide a mobile heating system and a method for operating a mobile heating system, by which the heating power can be regulated in a wide range and which is easily adaptable to a respective required, maximum heating power.
  • the present invention relates to a mobile heating system comprising a plurality of fuel-operated heaters, which are in communication communication with each other via a bus system.
  • the heating system is configured such that when starting the heating system based on predetermined rules (or algorithms) of the heaters configured as a master with respect to the control of other, connected to the bus system heaters and the / the remaining (s) heater (e ) are each configured as slave (s).
  • the availability of the mobile heating system is increased due to the redundancy provided.
  • heating power can continue to be provided.
  • the master can generally continue to be used to control the slaves.
  • a control of the heating power of the heating system is made possible over a large area, wherein the individual heaters are operable in the region or in the vicinity of their optimum operating point.
  • one of the heaters configures itself as a master with regard to the activation of further heaters (slaves) connected to the bus system.
  • master-slave principle is understood in this context, a principle in which the master controls one or more slaves such that it determines their behavior (at least partially).
  • the master determines the behavior of the SIA at least with regard to the provision of heating power by the individual slaves.
  • the master can control individual slaves with low heating power requirement that they are completely switched off while one or more slave (s) are operated in the range of their optimum operating point. If the heating power requirement is high, the master can in turn drive additional slaves in such a way that they are switched on.
  • the assignment of "master” and "slave”, as indicated above, can, but need not, necessarily coincide with a bus master and a bus slave with respect to the bus system.
  • a “configuration as master” is in particular the recognition of the relevant heater, that it is to be configured as a master and the establishment of the relevant
  • a control of the further heaters connected to the bus system comprises in particular that the master determines the behavior of the slaves at least with regard to the provision of heating power. This can be done, for example, by transmitting a Walker elaboratesvorgabe to the slaves.
  • the control may also include other functions.
  • configuration as a slave is understood to mean, in particular, the recognition that the relevant heater is to be configured as a slave and the device of the relevant heater can be controlled such that it can be controlled by a master that further parameters which relate, for example, to settings of a burner of the heater are already preset.
  • one of the heaters By configuring one of the heaters as a master, a separate control device is not required. Preferably, such a separate control or control device is also not provided.
  • the automated configuration of the heaters as masters or slaves does not require the manual execution of such a configuration by a user.
  • a variable number of heaters can be combined in a kit-like manner without having to carry out a complex configuration of the heating system obtained by a user in each case.
  • a mobile heating system is understood in the present context to mean a heating system which is designed for use in mobile applications and adapted accordingly. This means in particular that it is transportable (possibly installed in a vehicle or housed only for transport therein) and not exclusively for a permanent, stationary use, as it is the case, for example, in the permanent installation of a building heating in a building designed.
  • the mobile heating system is in particular for heating a vehicle interior, such as a land, water or aircraft, as well as a partially open space, as he fen, for example, on ships, especially yachts, find, designed.
  • the mobile heating system can also be used temporarily stationary, such as in large tents, containers, such as construction containers, etc.
  • the mobile heating system is designed for a maximum heating power of 10 kW and more.
  • a processor unit such as a CPU (Central Processing Unit), etc.
  • CPU Central Processing Unit
  • a plurality of heaters in particular two or more heaters are understood. If the mobile heating system is formed by only two heaters, then only one heater is provided as a slave. In the following, this possibility is not explicitly referred to each time explicitly by the additional use of the singular form in relation to the slave heaters. As far as it makes sense technically, the singular form is included whenever the plural form is used in relation to the slaves.
  • the heating system is set up such that the remaining heaters configure themselves as slaves based on the predetermined rules.
  • the heaters are adapted to recognize based on the predetermined rules whether they are to be configured as slaves and that they themselves may configure themselves as slaves.
  • the configuration of the respective heaters is made as slaves wholly or partially by the respective master.
  • the predetermined rules are stored (or stored) in each of the heaters, so that the information on how to configure the heaters as master and as slaves is available in each heater.
  • all heaters connected to the bus system are identical in hardware and / or software.
  • One each the identical design of the software has the advantage that the heaters are identical and replaceable in terms of control and configuration characteristics. This allows a trouble-free combination of a variable number of heaters.
  • a structurally identical or identical design with respect to the hardware leads to a cost saving in the production costs.
  • a plurality of heaters are combined with each other, which are each designed for different maximum heat outputs, which are operable at different Schutschs- stages and / or the heating power is continuously adjustable in different areas. As a result, the operating points in which the mobile heating system is optimally operable, each desired profiles of preferred heating power ranges can be adjusted.
  • the heaters each have a software module, by which at least one, preferably all, the following functions are executable: function of the detection based on the predetermined rules, if the relevant heater is to be configured as a master or a slave and function of Implementation of a corresponding configuration; Function of assigning bus addresses to the slaves; Function of the operation of a bus interface of the relevant heater; and function of regulating the temperature of the room to be heated.
  • the provision of these functions as a software module has the advantage that this can also be provided as an update for existing heaters. As a result, existing heaters can be easily upgraded.
  • the individual heating devices each have an integrated heating unit, by means of which heat can be generated, in particular one or more integrated burners.
  • the heaters are each designed as air heaters according to an advantageous development. It can be provided that such an air heater not only for the heating of air but in addition also for heating another carrier medium, e.g. Water, glycol, oil or similar is used.
  • the heaters are spatially arranged at a distance from each other. As a result, a uniform heating of a room to be heated can be achieved.
  • At least one temperature sensor and / or one on-off unit of the mobile heating system is / are connected to one of the heaters, in particular to the master, via which settings can be made by the user regarding the mobile heating system ,
  • One or more of these external circuits is / are preferably connected to the master so that the relevant information is directly available to the master for its control and regulation tasks and does not first have to be transmitted via the bus system.
  • the at least one temperature sensor serves to detect an actual temperature of the room to be heated.
  • several temperature sensors can be provided in a distributed arrangement. For example, these temperature sensors can all be connected to the master or even to slaves which are arranged in spatial proximity to the respective temperature sensors.
  • one of the heaters forms a guide device, which is preferably turned on when heat demand, and the other heaters form followers that are switched depending on the heat demand in a predetermined order.
  • the guide device can be different from the master. It is preferably provided that the guiding device and / or the predetermined sequence of follower devices change. As a result, a uniform utilization of the individual heaters can be realized, whereby the maintenance intervals of the mobile heating system can be extended. A change, for example, depending on the operating time of the mobile heating system, from a time or other criteria, such as depending on certain operating conditions, an already provided amount of energy of the current management device, etc., take place. It is preferably provided that the position of the heaters as master and as slaves remains unchanged during operation.
  • the present invention further relates to a method of operating a mobile heating system comprising a plurality of fuel-powered heaters in communication with each other via a bus system.
  • a mobile heating system comprising a plurality of fuel-powered heaters in communication with each other via a bus system.
  • one of the heaters is configured as master with respect to the control of further heaters connected to the bus system and the remaining heater (s) are / are each configured as slave (s).
  • the advantages explained above with respect to the mobile heating system according to the invention are achieved.
  • the refinements explained with reference to the inventive, mobile heater can be implemented in a corresponding manner.
  • the refinements explained in relation to the method can likewise be implemented in a corresponding manner in the mobile heating system, in which case the mobile heating system, in particular control units or processor units in the respective heating appliances, are set up to carry out the corresponding steps.
  • the configuration of a heater as a slave comprises the assignment of a bus address to the slave, the assignment in particular comprising the following steps: assigning a provisional bus address by the slave based on predetermined rules; Log on the slave at the master at the provisional bus address; and assigning a final bus address by the master.
  • the system is reset and the assignment of a bus address to the individual slaves is restarted.
  • detection is carried out as to which of the heaters is to be configured as a master, as a function of an external circuit of the relevant heater.
  • This development forms a particularly simple realization of the predetermined rules for detecting which of the heaters is to be configured as a master and which as a slave.
  • the detection can be effected as a function of whether a temperature sensor and / or an operating unit via which settings relating to the mobile heating system can be made by the user are / is connected to the relevant heater.
  • the one heater to which a temperature sensor and / or an operating unit is connected configures itself as a master so that the information provided by the respective external circuit is directly available in the master.
  • recognition is made as to which slave the respective heater is to be configured in the heating system, depending on the sequence in which the individual heaters are switched on when starting the heating system (to the bus system).
  • which slave is meant in particular which bus address is assigned to the slave and / or which position the slave with respect to the assignment of a management device (ie first position) and subsequent devices (second or subsequent position) among the plurality of Accordingly, by appropriately selecting the order of connection, a user can easily determine which of the heaters will be configured as which slave.
  • the assignment of the master function and / or the specific slave function of a heater in the heating system by wiring of one or more electrical connections of a control unit of the heater is carried out with predetermined voltage potentials.
  • the assignment of the master function and / or the concrete slave function of a heater in the heating system is carried out by an external NEN intervention eg via a diagnostic or commissioning system.
  • one or more of the following messages are transmitted via the bus system, in particular during operation of the mobile heating system: a switch-on signal and a switch-off signal from the master to one or more slaves; a Walker elaboratesvorgabe from the master to one or more slaves; Set temperature and / or temperature actual values between the master and one or more slaves; Status information about a current operating state of the relevant heater, in particular a "ready to operate” status information, an "error” status information, and / or a status information as to whether the heater in question is heating (in particular)
  • a switch-on signal and a switch-off signal as well as a heating output specification can be used in particular in the context of From which heaters actual temperature values are transmitted depends in particular on which heaters temperature sensors are connected For example, a transmission of a corresponding desired temperature value to these heaters makes sense by automatically transmitting a temperature control to a specific temperature setpoint value s of the individual heaters and take this into account when carrying out their control and regulation tasks.
  • Fig.l shows a schematic representation of a mobile heater for explaining an embodiment of the invention.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a mobile heating system 2 is shown. This has four directly fired, fuel-powered heaters 4, 6, 8, 10, which are interconnected via a bus 12.
  • the four heaters 4, 6, 8, 10 are identical in their hardware and software. In particular, each of the four heaters 4, 6, 8, 10 has a burner. As fuel, for example, diesel can be used. All four heaters 4, 6, 8, 10 are designed as air heaters, the heating power in each case in the range of substantially 1.5 kW to 5 kW is continuously adjustable.
  • the four heaters 4, 6, 8, 10 are arranged in spaced-apart arrangement in a room to be heated.
  • the bus 12 is formed in the present embodiment by a bus according to ISO9141.
  • a temperature sensor 20 through which an actual temperature of the room to be heated is detected in use, connected.
  • Each of the heaters 4, 6, 8, 10 has an activation input.
  • the heaters 4, 6, 8, 10 are basically configured such that they are switched on when an (electrical) potential is present at their switch-on input.
  • a turn-on input 14 of the first heater 4 is connected via a switch 16 with an electrical potential which is applied to a terminal 18.
  • the switch 16 forms an on and off unit of the first heater 4 and at the same time the mobile heating system 2.
  • the terminal 18 is connected for example to a voltage source.
  • the first heater 4 is turned on by manually operating the switch 16.
  • the switching on of the first heating device 4 can alternatively also be automated by applying an electrical potential to the switch-on input 14. Switching on and off of the further heaters 6, 8, 10 via corresponding turn-on signals, which are transmitted from the first heater 4 via the bus 12, which will be discussed below.
  • the switch 16 is integrated in an operating unit 17 of the mobile heating system 2.
  • the operating unit 17 of the mobile heating system 2 is connected to the first heater 4.
  • the operating unit 17 can be arranged separately from the heaters 4, 6, 8, 10, in particular spatially spaced from these.
  • the operation unit 17 has a potentiometer 22 for setting a target temperature by a user.
  • Each of the heaters 4, 6, 8, 10 has a (not shown) processor unit, through which in particular the subsequent steps of the configuration as a master or as a slave can be performed.
  • predetermined rules are stored in each of the heaters 4, 6, 8, 10, by means of which it is clearly established which of the heaters 4, 6, 8, 10 is to be configured as master and which of the heaters 4, 6 , 8, 10 are to be configured as slaves.
  • These rules are each implemented in a software module for master slave detection and configuration in the individual heaters.
  • the software module for master slave detection and configuration also provides the required functions for operating the bus interface of the respective heaters 4, 6, 8, 10 in the present exemplary embodiment. In the present embodiment, it is determined by the predetermined rules that the one heater is to be configured as a master to which a control unit 17 is connected. In the present embodiment, this is the first heater 4.
  • the first heater 4 detects this in that an operating unit 17 is connected and determines on the basis of the predetermined rules that it is to be configured as a master Accordingly, the first heating device 4 configures itself as a master, via the bus 12 a respective switch-on signal is sent to the remaining heating devices 6, 8, 10 transmitted.
  • the software module Upon receipt of the turn-on signal, the software module is also executed in the remaining heaters 6, 8, 10. It is detected by the other heaters 6, 8, 10, that in each case no control unit 17 is connected. Based on the predetermined rules, the remaining heaters 6, 8, 10 recognize that they are each to be configured as slaves. Accordingly, the remaining heaters 6, 8, 10 each configure as a slave.
  • a interception mechanism can be intercepted by the errors that make an unambiguous assignment of master and slaves impossible. For example, this interception mechanism will cause a fault issued to the user if two heaters each have a control unit is connected. In this case, the user must first remove one of the control units before the step of configuring the heaters as a master or slave is feasible.
  • the configuration as a slave also includes the assignment of a bus address to this slave.
  • This function is also provided by the software module according to the present embodiment.
  • each of the slaves 6, 8, 10 initially assigns a provisional bus address (or provisional identifier).
  • the tentative bus address in each of the slaves 6, 8, 10 is determined by a random number generator.
  • the slaves 6, 8, 10 report to the master 4 by means of a corresponding message, which is transmitted via the bus 12.
  • the slaves 6, 8, 10 then assigned a final bus address. This remains unchanged at least until the mobile heating system 2 is switched off.
  • the final bus address is communicated to the respective slaves 6, 8, 10 via the bus 12. If the master determines that two slaves have an identical provisional bus address when logging in the slaves under the provisional slave address, the system is reset and the assignment of bus addresses to the slaves is restarted.
  • the software module also provides the function of controlling the heating power of the mobile heating system 2 in the present exemplary embodiment. This function is performed by the master 4 in response to an actual temperature detected by the temperature sensor 20 and a target temperature set via the potentiometer 22 of the operation unit 17 by a user.
  • the heating capacity of the mobile heating system is continuously adjustable in a range from 1.5 kW (lower limit of the heating power of a heater) to 20 kW (all four heaters are operated at maximum heat output).
  • the control of the heating power of the mobile heating system 2 is carried out such that one of the heaters 4, 6, 8, 10 form a guide device and the other heaters each follower.
  • the guide device is preferably turned on when heat demand and the followers are switched depending on the heat demand in a predetermined order.
  • This functionality is implemented in the software module such that the management device and also change the sequence of follower devices over time. The change takes place in such a way that the most uniform possible utilization of all heaters 4, 6, 8, 10 is achieved.
  • a change of the guide device and the sequence of follower devices takes place regardless of the position of one of the heaters as the master and the remaining heaters as slaves.
  • the master 4 transmits via the bus 12 to the slaves 6, 8, 10 in addition to the above-explained switch-on, inter alia, heating power requirements to control a desired heat output of the mobile heating system 2. It is further provided that the individual slaves 6, 8, 10 each transmit status information with respect to their operating state to the master 4. In particular, such status information includes "ready to go" status information and "fault" status information By notifying a fault by a slave, the master 4 may respond appropriately Because of the redundancy provided, the master may, in particular, control (at least) another heater to do so In addition, the bus 12 can also be used to transmit further status information about the current operating state of the relevant slave, such as whether the slave is heating, for example.
  • the present invention is not limited to the embodiments shown in the figures.
  • different bus systems can be used.
  • a CAN bus system (CAN: Controller Area Network), a LIN bus system (LIN: Local Interconnect Network), a proprietary bus system, etc.
  • CAN Controller Area Network
  • LIN LIN: Local Interconnect Network
  • proprietary bus system etc.
  • the heaters can be connected in parallel or in series with respect to the heat dissipation.
  • a digital value can also be set via a corresponding setting device and transmitted digitally to the relevant heating device.
  • the predetermined rules by which the configuration of one of the heaters as the master and the remaining heaters are each configured as a slave may be formed by other rules instead of the described embodiments.
  • the temperature sensor 20 is connected to the same heater as the operating unit 17. If the temperature sensor is not connected to the master, the temperature actual value detected by the temperature sensor may optionally be transmitted via the bus to the master.
  • a plurality of temperature sensors are provided, which are each connected to different heaters. This can be useful in particular with a spaced arrangement of the individual heaters, so that detailed information about the temperature distribution within a room to be heated can be provided.
  • the master only transmits to the respective slaves a setpoint temperature value and the slaves themselves each control their heating power as a function of this temperature setpoint value and one of a temperature sensor (on the relevant heater is connected) carried out detected actual temperature value.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mobiles Heizsystem (2), das eine Mehrzahl von brennstoffbetriebenen Heizgeräten (4, 6, 8, 10), die über ein Bussystem (12) miteinander in Kommunikationsverbindung stehen, aufweist. Das Heizsystem (2) ist dabei derart eingerichtet, dass sich beim Starten des Heizsystems (2) basierend auf vorbestimmten Regeln (bzw. Algorithmen) eines der Heizgeräte (4) als Master bezüglich der Ansteuerung von weiteren, an dem Bussystem (12) angeschlossenen Heizgeräten (6, 8, 10) konfiguriert und das/die verbleibende(n) Heizgerät(e) (6, 8, 10) jeweils als Slave(s) konfiguriert wird/werden.

Description

Mobiles Heizsystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mobiles Heizsystem mit einer Mehrzahl von brennstoffbetriebenen Heizgeräten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines mobilen Heizsystems, das eine Mehrzahl von brennstoffbetriebenen Heizgeräten aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
Brennstoffbetriebene Heizgeräte sind in der Regel für den maximalen Heizleistungsbedarf ausgelegt. Sie können beispielsweise für eine maximale Heizleistung von 2 kW, 4 kW, 6 kW oder 10 kW sowie für eine Versorgungsspannung von 12 V und/oder 24 V ausgelegt sein. Bei einfachen brennstoffbetriebenen Heizgeräten ist deren Heizleistung lediglich in zwei Stufen, insbesondere Volllast und Aus, oder in drei Stufen, insbesondere Volllast, einer vorbestimmten Teillast (z.B. 50% der maximalen Heizleistung) und Aus, einstellbar. Bei aufwändigeren brennstoffbetriebenen Heizgeräten ist deren Heizleistung in einem modulierenden Betrieb einstellbar, was bedeutet, dass die Heizleistung zwischen einem unteren Grenzwert (z.B. 30% der maximalen Heizleistung) bis zu der maximalen Heizleistung kontinuierlich steuerbar ist. Dabei besteht allgemein bei brennstoffbetriebenen Heizgeräten die Problematik, dass deren Heizleistung nicht über einen beliebig großen Bereich kontinuierlich verstellbar ist. Vielmehr zeigen Brenner, wenn sie in Bereichen deutlich unterhalb und/oder oberhalb ihres optimalen Arbeitspunktes betrieben werden, schlechte Brennwerte, eine kürzere Lebensdauer und ein instabiles Brennverhalten.
Heizsysteme für mobile Anwendungen (im Folgenden: mobile Heizsysteme) werden unter anderem zur Beheizung von Innenräumen sowie von teiloffenen Räumen eingesetzt. Wird hierzu ein einzelnes, brennstoffbetriebenes Heizgerät eingesetzt, dessen Heizleistung ausreichend für den maximalen Heizleistungsbedarf des zu beheizenden Raumes ausgelegt ist, so ist in der Regel auch der untere Grenzwert der bereitstellbaren Heizleistung vergleichsweise hoch. Dadurch ist der Arbeitsbereich, in dem die jeweilige Heizleistung des Heizgerätes kontinuierlich einstellbar ist, relativ klein. Ferner ist bei dem Einsatz eines einzelnen Heizgerätes in der Regel erforderlich, dass Luftführungsteile für eine gleichmäßige Verteilung der Wärme innerhalb des zu beheizenden Raumes vorgesehen werden. Darüber hinaus ist problematisch, dass keine Redundanz vorhanden ist. Fällt beispielsweise ein Brenner, ein Glühstift, etc. des Heizgerätes aus, so führt dies zum Totalausfall und es kann (zumindest vorübergehend) keine Heizleistung mehr bereitgestellt werden. In mobilen Heizsystemen wird teilweise auch eine Mehrzahl von brennstoffbetriebenen Heizgeräten parallel eingesetzt. Die einzelnen Heizgeräte können dabei als Standard-Heizgeräte ausgebildet sein. Die maximale Heizleistung des Heizsystems kann durch Auswahl einer ge- eigneten Anzahl von Heizgeräten an den jeweiligen Bedarf angepasst werden. In einer einfachen Ausführung erfolgt die Regelung der Heizleistung der einzelnen Heizgeräte jeweils unabhängig voneinander in Abhängigkeit von der Ist-Temperatur und einer vorgegebenen Soll- Temperatur. Je nach Ausführung der jeweiligen Heizgeräte werden diese auf einer der vorbestimmten Stufen (siehe oben) oder in einem modulierenden Betrieb (Heizleistung ist zwischen dem unteren Grenzwert und der maximalen Heizleistung kontinuierlich verstellbar) betrieben. Dabei besteht die Problematik, dass die einzelnen Heizgeräte bei einem niedrigen Heizleistungsbedarf intermittierend betrieben werden müssen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Heizleistungsbedarf niedriger als eine Heizleistung ist, die durch sämtliche Heizgeräte des mobilen Heizsystems in ihrer jeweils niedrigsten Stufe bzw. an ihrem unteren Grenzwert der bereitstellbaren Heizleistung geliefert wird. In einem intermittierenden Betrieb werden die einzelnen Heizgeräte wechselnd ein- und ausgeschaltet. Solch ein Ein- und Ausschalten führt zu Temperaturschwankungen in dem jeweils zu beheizenden Raum und damit zu Komforteinbußen.
Werden beispielsweise vier brennstoffbetriebene Heizgeräte, die jeweils in einem Bereich von 1 ,5 kW (unterer Grenzwert der Heizleistung) bis zu 5 kW (maximale Heizleistung) kontinuierlich verstellbar sind, gemäß der oberhalb beschriebenen, einfachen Ausführung zu einem mobilen Heizsystem kombiniert, so ist ein modulierender Betrieb in einem Heizleistungsbereich von 6 kW bis 20 kW möglich. Ist der Heizleistungsbedarf geringer als 6 kW (unterer Grenzwert der bereitstellbaren Heizleistung), so muss das mobile Heizsystem intermittierend betrieben werden.
In der Druckschrift DE 10 2004 059 149 Al ist eine brennstoffbetriebene Kraftfahrzeugheizung beschrieben, die mindestens zwei Brenner aufweist. Dabei kann diesen Brennern eine gemeinsame Steuerungs-/Regelungseinrichtung zugeordnet sein, durch die eine kontinuierliche Einstellung der Heizleistung der beiden Brenner durchführbar ist. Die Anwendung solch einer gemeinsamen Steuerungs-/Regelungseinrichtung führt zu erhöhten Kosten und einem zusätzlichen Verkabelungsaufwand. Tritt in der gemeinsamen Steuerungs-/ Regelungseinrich- tung ein Fehler auf, so führt dies in der Regel zum Ausfall der gesamten Kraftfahrzeugheizung.
Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein mobiles Heizsystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines mobilen Heizsystems bereitzustellen, durch das die Heizleistung in einem großen Bereich regelbar ist und das einfach an eine jeweils geforderte, maximale Heizleistung anpassbar ist.
Die Aufgabe wird durch ein mobiles Heizsystem gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfah- ren zum Betreiben eines mobilen Heizsystems gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mobiles Heizsystem, das eine Mehrzahl von brennstoffbetriebenen Heizgeräten, die über ein Bussystem miteinander in Kommunikationsverbin- düng stehen, aufweist. Das Heizsystem ist dabei derart eingerichtet, dass sich beim Starten des Heizsystems basierend auf vorbestimmten Regeln (bzw. Algorithmen) eines der Heizgeräte als Master bezüglich der Ansteuerung von weiteren, an dem Bussystem angeschlossenen Heizgeräten konfiguriert und das/die verbleibende(n) Heizgerät(e) jeweils als Slave(s) konfiguriert wird/werden.
Durch die Anwendung einer Mehrzahl von Heizgeräten ist aufgrund der bereitgestellten Redundanz die Verfügbarkeit des mobilen Heizsystems erhöht. Bei einem Ausfall von einem der Heizgeräte kann weiterhin Heizleistung bereitgestellt werden. Selbst dann, wenn das Heizgerät, das bisher als Master eingesetzt wurde, bezüglich seiner Heizfunktion ausfällt, kann der Master in der Regel weiterhin zur Ansteuerung der Slaves eingesetzt werden. Ferner wird eine Steuerung der Heizleistung des Heizsystems über einen großen Bereich ermöglicht, wobei die einzelnen Heizgeräte im Bereich oder in der Nähe ihres optimalen Arbeitspunktes betreibbar sind.
Gemäß der Erfindung konfiguriert sich eines der Heizgeräte als Master bezüglich der Ansteuerung von weiteren, an dem Bussystem angeschlossenen Heizgeräten (Slaves). Unter dem Master-Slave-Prinzip wird in diesem Zusammenhang ein Prinzip verstanden, bei dem der Master einen oder mehrere Slaves derart ansteuert, dass er deren Verhalten (zumindest teilweise) bestimmt. Bei der vorliegenden Erfindung bestimmt der Master das Verhalten der SIa- ves zumindest bezüglich der Erbringung von Heizleistung durch die einzelnen Slaves. Insbesondere kann der Master bei niedrigem Heizleistungsbedarf einzelne Slaves ansteuern, dass diese vollständig ausgeschaltet werden, während ein oder mehrere Slave(s) im Bereich ihres optimalen Arbeitspunktes betrieben werden. Bei hohem Heizleistungsbedarf kann der Master wiederum weitere Slaves derart ansteuern, dass diese zugeschaltet werden. Die Zuweisung von „Master" und „Slave", wie sie oberhalb angegeben ist, kann, muss aber nicht zwingend mit einem Bus-Master und einem Bus-Slave bezüglich des Bussystems übereinstimmen.
Unter einer „Konfiguration als Master" wird insbesondere das Erkennen des betreffenden Heizgerätes, dass es als Master zu konfigurieren ist und die Einrichtung des betreffenden
Heizgerätes derart, dass es die Ansteuerung der weiteren, an dem Bussystem angeschlossenen Heizgeräte vornehmen kann, verstanden. Eine Ansteuerung der weiteren, an dem Bussystem angeschlossenen Heizgeräte umfasst insbesondere, dass der Master das Verhalten der Slaves zumindest bezüglich der Erbringung von Heizleistung bestimmt. Dies kann beispielsweise durch Übermittlung einer Heizleistungsvorgabe an die Slaves erfolgen. Gegebenenfalls kann die Ansteuerung auch noch weitere Funktionen umfassen. Unter einer „Konfiguration als Slave" wird insbesondere das Erkennen, dass das betreffende Heizgerät als Slave zu konfigurieren ist und die Einrichtung des betreffenden Heizgerätes derart, dass es von einem Master ansteuerbar ist, verstanden. Vorzugsweise sind die jeweiligen Heizgeräte im Übrigen bereits parametriert, so dass weitere Parameter, die beispielsweise Einstellungen eines Brenners des Heizgerätes betreffen, bereits voreingestellt sind.
Durch die Konfiguration eines der Heizgeräte als Master ist eine separate Regelungs- oder Steuerungseinrichtung nicht erforderlich. Vorzugsweise ist solch eine separate Regelungs- oder Steuereinrichtung auch nicht vorgesehen. Durch die automatisierte Konfiguration der Heizgeräte als Master bzw. Slaves ist die manuelle Vornahme solch einer Konfiguration durch einen Benutzer nicht erforderlich. Insbesondere kann eine variable Anzahl von Heizgeräten bausatzartig kombiniert werden, ohne dass hierzu durch einen Benutzer jeweils eine aufwändige Konfiguration des erhaltenen Heizsystems durchgeführt werden muss.
Unter einem mobilen Heizsystem wird in dem vorliegenden Zusammenhang ein Heizsystem verstanden, das für den Einsatz in mobilen Anwendungen ausgelegt und dementsprechend angepasst ist. Dies bedeutet insbesondere, dass es transportabel ist (ggf. in einem Fahrzeug eingebaut oder lediglich für den Transport darin untergebracht) und nicht ausschließlich für einen dauerhaften, stationären Einsatz, wie es beispielsweise bei der dauerhaften Installation einer Gebäudeheizung in einem Gebäude der Fall ist, ausgelegt ist. Das mobile Heizsystem ist insbesondere zur Beheizung eines Fahrzeug-Innenraums, wie beispielsweise eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs, sowie eines teiloffenen Raumes, wie er beispielsweise auf Schif- fen, insbesondere Yachten, aufzufinden ist, ausgelegt. Ferner kann das mobile Heizsystem auch vorübergehend stationär eingesetzt werden, wie beispielsweise in großen Zelten, Containern, wie beispielsweise Baucontainern, etc.. Vorzugsweise ist das mobile Heizsystem für eine maximale Heizleistung von 10 kW und mehr ausgelegt.
Die Schritte der Konfiguration als Master bzw. Slave sowie die weiteren, in Bezug auf das erfindungsgemäße mobile Heizsystem und Verfahren erläuterten Schritte werden jeweils automatisiert, d.h. ohne menschliches Eingreifen, durchgeführt. Hierzu ist in den einzelnen Heizgeräten vorzugsweise eine Prozessoreinheit, wie beispielsweise eine CPU (Central Processing Unit), etc. vorgesehen. Unter einer Mehrzahl von Heizgeräten werden insbesondere zwei oder mehr Heizgeräte verstanden. Wird das mobile Heizsystem durch nur zwei Heizgeräte gebildet, so ist nur ein Heizgerät als Slave vorgesehen. Auf diese Möglichkeit wird im Folgenden nicht jedes Mal explizit durch die zusätzliche Verwendung der Singularform in Bezug auf die Slave-Heizgeräte hingewiesen. Soweit es technisch sinnvoll ist, ist die Singularform jeweils mit umfasst, wenn die Pluralform in Bezug auf die Slaves verwendet wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Heizsystem derart eingerichtet, dass sich die verbleibenden Heizgeräte basierend auf den vorbestimmten Regeln selbst als Slave konfigurieren. Dies bedeutet, dass die Heizgeräte derart angepasst sind, dass sie basierend auf den vorbestimmten Regeln erkennen, ob sie als Slave zu konfigurieren sind, und dass sie sich ge- gebenenfalls selbst als Slave konfigurieren. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Konfiguration der betreffenden Heizgeräte als Slaves ganz oder teilweise von dem jeweiligen Master vorgenommen wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die vorbestimmten Regeln in jedem der Heiz- gerate hinterlegt (bzw. gespeichert), so dass die Informationen, wie die Heizgeräte als Master und wie als Slaves zu konfigurieren sind, in jedem Heizgerät verfügbar sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind sämtliche Heizgeräte, die an dem Bussystem angeschlossen sind, bezüglich der Hardware und/oder der Software identisch. Eine jeweils identische Ausführung der Software hat den Vorteil, dass die Heizgeräte bezüglich der Ansteuerung und den Konfigurationseigenschaften identisch und austauschbar sind. Dies ermöglicht eine problemlose Kombination einer variablen Anzahl von Heizgeräten. Eine baugleiche bzw. identische Ausführung bezüglich der Hardware führt zu einer Kosteneinsparung bei den Herstellungskosten. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass mehrere Heizgeräte miteinander kombiniert werden, die jeweils für unterschiedliche maximale Heizleistungen ausgelegt sind, die auf unterschiedlichen Heizleistungs- Stufen betreibbar sind und/oder deren Heizleistung in unterschiedlichen Bereichen kontinuierlich verstellbar ist. Dadurch können die Arbeitspunkte, in denen das mobile Heizsystem optimal betreibbar ist, jeweils gewünschten Profilen von bevorzugten Heizleistungsbereichen angepasst werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die Heizgeräte jeweils ein Softwaremodul auf, durch welches mindestens eine, vorzugsweise alle, der nachfolgenden Funktionen ausführbar sind: Funktion der Erkennung basierend auf den vorbestimmten Regeln, ob das betreffende Heizgerät als Master oder als Slave zu konfigurieren ist und Funktion der Durchführung einer entsprechenden Konfiguration; Funktion der Zuweisung von Bus- Adressen an die Slaves; Funktion der Bedienung einer Bus- Schnittstelle des betreffenden Heizgerätes; und Funktion der Regelung der Temperatur des zu beheizenden Raumes. Die Bereitstellung dieser Funktionen als Softwaremodul hat den Vorteil, dass dieses auch als Update für bestehende Heizgeräte bereitstellbar ist. Dadurch können bestehende Heizgeräte in einfacher Weise aufgerüstet werden.
Bei der Funktion der Erkennung als Slave und der Durchführung einer entsprechenden Konfiguration können wiederum die oberhalb erläuterten Varianten (1. Variante: Slaves konfϊgurie- ren sich selbst; 2. Variante: Konfiguration der Slaves wird ganz oder teilweise von dem jeweiligen Master durchgeführt) implementiert sein. Bei der Funktion der Zuweisung von Bus- Adressen an die Slaves, und gegebenenfalls auch der Zuweisung einer Bus- Adresse an den Master, ist zu berücksichtigen, dass sämtliche Bus-Teilnehmer eine eindeutige, von den jeweils anderen Bus-Teilnehmern unterschiedliche Bus- Adresse aufweisen müssen. Durch die Bereitstellung der Funktion der Bedienung einer Bus- Schnittstelle in dem Softwaremodul wird ermöglicht, dass auch ältere Heizgeräte, bei denen ein Update mit dem Softwaremodul durchgeführt wurde, an das Bussystem anschließbar sind. Die Funktion der Regelung der Temperatur des zu beheizenden Raumes wird von dem jeweiligen Master ausgeführt. Je nach Wärmebedarf werden durch den Master insbesondere eines oder mehrere Heizgeräte derart angesteuert, dass diese zur Temperaturreglung des gesamten Heizsystems beitragen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die einzelnen Heizgeräte jeweils eine integ- rierte Heizeinheit, durch die Wärme erzeugbar ist, insbesondere einen oder mehrere integrierte^) Brenner, auf. Ferner sind die Heizgeräte gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung jeweils als Luftheizgeräte ausgebildet. Dabei kann vorgesehen sein, dass solch ein Luftheizgerät nicht ausschließlich zur Beheizung von Luft sondern zusätzlich auch noch zur Beheizung eines anderen Trägermediums, z.B. Wasser, Glykol, Öl o.a. eingesetzt wird. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Heizgeräte räumlich mit Abstand voneinander angeordnet. Dadurch kann eine gleichmäßige Beheizung eines zu beheizenden Raumes erzielt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist/sind an einem der Heizgeräte, insbesondere an dem Master, eine Bedieneinheit, über die durch einen Benutzer Einstellungen bezüglich des mobilen Heizsystems vornehmbar sind, mindestens ein Temperatursensor und/oder eine Ein- und Ausschalt-Einheit des mobilen Heizsystems angeschlossen. Eine oder mehrere dieser Außenbeschaltungen ist/sind vorzugsweise an dem Master angeschlossen, so dass die betreffenden Informationen dem Master für dessen Steuerungs- und Regelungsaufgaben direkt zur Verfügung stehen und nicht zunächst über das Bussystem übertragen werden müssen. Der mindestens eine Temperatursensor dient zur Erfassung einer Ist-Temperatur des zu beheizenden Raumes. Insbesondere bei großen, zu beheizenden Räumen können mehrere Temperatursensoren in verteilter Anordnung vorgesehen sein. Beispielsweise können diese Temperatursensoren alle an dem Master oder aber auch an Slaves, die in räumlicher Nähe zu den jeweili- gen Temperatursensoren angeordnet sind, angeschlossen sein.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung bildet eines der Heizgeräte ein Führungsgerät, das bei Wärmebedarf bevorzugt eingeschaltet wird, und die weiteren Heizgeräte bilden Folgegeräte, die je nach Wärmebedarf in einer vorbestimmten Reihenfolge zugeschaltet werden. Das Führungsgerät kann dabei unterschiedlich zu dem Master sein. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Führungsgerät und/oder die vorbestimmte Reihenfolge der Folgegeräte wechseln. Dadurch kann eine gleichmäßige Auslastung der einzelnen Heizgeräte realisiert werden, wodurch die Wartungsintervalle des mobilen Heizsystems verlängert werden können. Ein Wechsel kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Betriebszeit des mobilen Heizsystems, von einer Uhrzeit oder auch von weiteren Kriterien, wie beispielsweise in Abhängigkeit von bestimmten Betriebszuständen, einer bereits erbrachten Energiemenge des aktuellen Führungsgerätes etc., erfolgen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Stellung der Heizgeräte als Master und als Slaves während des Betriebs unverändert bleibt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines mobilen Heizsystems, das eine Mehrzahl von brennstoffbetriebenen Heizgeräten, die über ein Bussystem miteinander in Kommunikationsverbindung stehen, aufweist. Dabei konfiguriert sich beim Starten des Heizsystems basierend auf vorbestimmten Regeln eines der Heizgeräte als Master bezüglich der Ansteuerung von weiteren, an dem Bussystem angeschlossenen Heizgeräten und das/die verbleibende(n) Heizgerät(e) wird/werden jeweils als Slave(s) konfiguriert.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die oberhalb, in Bezug auf das erfindungsgemäße, mobile Heizsystem erläuterten Vorteile erzielt. Ferner sind die in Bezug auf das er- fmdungsgemäße, mobile Heizgerät erläuterten Weiterbildungen in entsprechender Weise realisierbar. In umgekehrter Richtung sind auch die in Bezug auf das Verfahren erläuterten Weiterbildungen in entsprechender Weise bei dem mobilen Heizsystem realisierbar, wobei in diesem Fall das mobile Heizsystem, insbesondere Steuergeräte bzw. Prozessoreinheiten in den jeweiligen Heizgeräten, zur Durchführung der entsprechenden Schritte eingerichtet sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Konfiguration eines Heizgerätes als Slave die Zuweisung einer Bus- Adresse an den Slave, wobei die Zuweisung insbesondere nachfolgende Schritte umfasst: Zuweisen einer vorläufigen Bus- Adresse durch den Slave basierend auf vorbestimmten Regeln; Anmelden des Slaves bei dem Master unter der vorläufi- gen Bus- Adresse; und Zuweisen einer endgültigen Bus- Adresse durch den Master. Bei der Zuweisung von Bus- Adressen an die Slaves und gegebenenfalls an den Master können neben der oberhalb beschriebenen Weiterbildung allgemein bei Bussystemen einsetzbare Verfahren verwendet werden. Die Zuweisung der vorläufigen Bus- Adresse durch den Slave kann beispielsweise durch einen Zufallsgenerator oder in Abhängigkeit von dem Zeitpunkt oder der Reihenfolge der Zuschaltung der Slaves erfolgen. Ferner kann vorgesehen sein, dass bei einer fehlerhaften und/oder doppelten Adress- Vergabe das System zurückgesetzt wird und die Zuweisung einer Bus- Adresse zu den einzelnen Slaves erneut gestartet wird. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt eine Erkennung, welches der Heizgeräte als Master zu konfigurieren ist, in Abhängigkeit von einer Außenbeschaltung des betreffenden Heizgerätes. Diese Weiterbildung bildet eine besonders einfache Realisierung der vorbestimmten Regeln zur Erkennung, welches der Heizgeräte als Master und welches als Slave zu konfigurieren ist. Insbesondere kann die Erkennung in Abhängigkeit davon erfolgen, ob an dem betreffenden Heizgerät ein Temperatursensor und/oder eine Bedieneinheit, über die durch einen Benutzer Einstellungen bezüglich des mobilen Heizsystems vornehmbar sind, angeschlossen ist/sind. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass dasjenige Heizgerät, an dem ein Temperatursensor und/oder eine Bedieneinheit angeschlossen ist, sich als Master konfϊgu- riert, so dass die von der jeweiligen Außenbeschaltung bereitgestellten Informationen direkt im Master verfügbar sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt eine Erkennung, welches der Heizgeräte als Master zu konfigurieren ist, in Abhängigkeit von der Reihenfolge, in der die einzelnen Heiz- gerate beim Starten des Heizsystems zugeschaltet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt eine Erkennung, als welcher Slave das jeweilige Heizgerät im Heizsystem zu konfigurieren ist, in Abhängigkeit von der Reihenfolge, in der die einzelnen Heizgeräte beim Starten des Heizsystems (zu dem Bussystem) zugeschal- tet werden. Unter „als welcher Slave" wird dabei insbesondere verstanden, welche Bus- Adresse an den Slave zugewiesen wird und/oder welche Position der Slave bezüglich der Zuweisung eines Führungsgerätes (d.h. erste Position) und von Folgegeräten (zweite oder fortfolgende Position) unter der Mehrzahl von Heizgeräten einnimmt. Durch entsprechende Auswahl der Reihenfolge der Zuschaltung kann folglich ein Benutzer auf einfache Weise bestimmen, welches der Heizgeräte sich als welcher Slave konfiguriert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt die Zuweisung der Master-Funktion und/oder der konkreten Slave-Funktion eines Heizgerätes im Heizsystem durch Beschaltung von einem oder mehreren elektrischen Anschlüssen eines Steuergerätes des Heizgerätes mit vorbestimmten Spannungspotenzialen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt die Zuweisung der Master-Funktion und/oder der konkreten Slave-Funktion eines Heizgerätes im Heizsystem durch einen exter- nen Eingriff z.B. über ein Diagnose- oder Inbetriebnahmesystem.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung werden über das Bussystem, insbesondere während des Betriebs des mobilen Heizsystems, eine oder mehrere der nachfolgenden Nachrichten übermittelt: ein Einschaltsignal und ein Ausschaltsignal von dem Master an einen oder mehrere Slaves; eine Heizleistungsvorgabe von dem Master an einen oder mehrere Slaves; Temperatur-Soll- und/oder Temperatur-Ist-Werte zwischen dem Master und einem oder mehreren Slaves; Statusinformationen über einen aktuellen Betriebszustand des betreffenden Heizgerätes, insbesondere eine „Betriebsbereif-Statusinformation, eine „Fehler"-Statusinformation, und/oder eine Statusinformation ob das betreffende Heizgerät (gerade) heizt. Ein Einschaltsignal und ein Ausschaltsignal sowie eine Heizleistungsvorgabe können insbesondere im Rahmen der Einstellung einer gewünschten Heizleistung des mobilen Heizsystems von dem Master an die jeweiligen Slaves übermittelt werden. Von welchen Heizgeräten Temperatur-Ist- Werte aus übermittelt werden, hängt insbesondere davon ab, an welchen Heizgeräten Tempe- ratursensoren angeschlossen sind. Sofern vorgesehen ist, dass einzelne Heizgeräte selbsttätig eine Temperaturregelung auf einen bestimmten Temperatur-Soll- Wert durchführen, ist beispielsweise eine Übermittlung eines entsprechenden Temperatur-Soll- Wertes an diese Heizgeräte sinnvoll. Durch die Übermittlung von Statusinformationen kann der Master über den Status der einzelnen Heizgeräte informiert werden und dies bei der Durchführung seiner Steu- erungs- und Regelungsaufgaben berücksichtigen.
Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur.
Fig.l : zeigt eine schematische Darstellung eines mobilen Heizgerätes zur Erläuterung einer Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines mobilen Heizsystems 2 gezeigt. Dieses weist vier direkt befeuerte, brennstoffbetriebene Heizgeräte 4, 6, 8, 10 auf, die über einen Bus 12 miteinander verbunden sind. Die vier Heizgeräte 4, 6, 8, 10 sind bezüglich ihrer Hardware und ihrer Software identisch ausgebildet. Insbesondere weist jedes der vier Heizgeräte 4, 6, 8, 10 einen Brenner auf. Als Brennstoff kann beispielsweise Diesel eingesetzt werden. Alle vier Heizgeräte 4, 6, 8, 10 sind als Luftheizgeräte ausgebildet, deren Heizleistung jeweils im Bereich von im Wesentlichen 1,5 kW bis 5 kW kontinuierlich verstellbar ist. Die vier Heizgeräte 4, 6, 8, 10 sind in räumlich voneinander beabstandeter Anordnung in einem zu beheizenden Raum angeordnet. Die jeweiligen Bauteile zur Zufuhr von Brennstoff und Brennluft und zur Abführung der Verbrennungsgase sowie die Kabel und Bauteile zur Stromversorgung der einzelnen Heizgeräte 4, 6, 8, 10 sind in Fig. 1 nicht dargestellt. Der Bus 12 wird in dem vor- liegenden Ausführungsbeispiel durch einen Bus nach ISO9141 gebildet. An einem ersten Heizgerät 4 ist ein Temperatursensor 20, durch den im Einsatz eine Ist-Temperatur des zu beheizenden Raumes erfasst wird, angeschlossen.
Jedes der Heizgeräte 4, 6, 8, 10 weist einen Einschalteingang auf. Die Heizgeräte 4, 6, 8, 10 sind grundsätzlich derart eingerichtet, dass sie eingeschaltet werden, wenn ein (elektrisches) Potenzial an ihrem Einschalteingang anliegt. In der dargestellten Ausführungsform ist ein Einschalteingang 14 des ersten Heizgerätes 4 über einen Schalter 16 mit einem elektrischen Potenzial, das an einem Anschluss 18 anliegt, verbunden. Der Schalter 16 bildet eine Ein- und Ausschalteinheit des ersten Heizgerätes 4 und gleichzeitig des mobilen Heizsystems 2. Der Anschluss 18 ist beispielsweise mit einer Spannungsquelle verbunden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das erste Heizgerät 4 durch manuelles Betätigen des Schalters 16 eingeschaltet. Das Einschalten des ersten Heizgerätes 4 kann alternativ auch automatisiert durch Anlegen eines elektrischen Potenzials an den Einschalteingang 14 erfolgen. Ein Ein- und Ausschalten der weiteren Heizgeräte 6, 8, 10 erfolgt über entsprechende Einschaltsignale, die von dem ersten Heizgerät 4 über den Bus 12 übertragen werden, worauf unterhalb eingegangen wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Schalter 16 in eine Bedieneinheit 17 des mobilen Heizsystems 2 integriert.
Die Bedieneinheit 17 des mobilen Heizsystems 2 ist an dem ersten Heizgerät 4 angeschlossen. Die Bedieneinheit 17 kann dabei separat von den Heizgeräten 4, 6, 8, 10, insbesondere räumlich beabstandet von diesen, angeordnet sein. Über solch eine Bedieneinheit 17 können je nach Ausführung neben dem oberhalb erläuterten Ein- und Ausschalten des mobilen Heizsystems 2 durch einen Benutzer beispielsweise eine Soll-Temperatur, eine gewünschte Heizleistung, ein gewünschtes Temperaturprofil und/oder gewünschte Ein- und Ausschaltzeiten, etc. des mobilen Heizsystems 2 einstellbar sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Bedieneinheit 17 ein Potentiometer 22 zur Einstellung einer Soll-Temperatur durch einen Benutzer auf. Jedes der Heizgeräte 4, 6, 8, 10 weist eine (nicht dargestellte) Prozessoreinheit auf, durch die insbesondere die nachfolgenden Schritte der Konfiguration als Master bzw. als Slave durchführbar sind. In jedem der Heizgeräte 4, 6, 8, 10 sind ferner vorbestimmte Regeln (bzw. Algorithmen) hinterlegt, durch die eindeutig festgelegt wird, welches der Heizgeräte 4, 6, 8, 10 als Master zu konfigurieren ist und welche der Heizgeräte 4, 6, 8, 10 als Slaves zu konfigurieren sind. Diese Regeln sind jeweils in einem Softwaremodul zur Master- S lave-Erkennung und - Konfiguration in den einzelnen Heizgeräten implementiert. Durch das Softwaremodul zur Master- S lave-Erkennung und -Konfiguration werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch die erforderlichen Funktionen zur Bedienung der Bus- Schnittstelle der jeweiligen Heizgeräte 4, 6, 8, 10 bereitgestellt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird durch die vorbestimmten Regeln festgelegt, dass dasjenige Heizgerät als Master zu konfigurieren ist, an dem eine Bedieneinheit 17 angeschlossen ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dies das erste Heizgerät 4.
Im Folgenden wird beispielhaft anhand einer Ausführungsform erläutert, welche Schritte nach einem Einschalten des mobilen Heizsystems 2 über den Schalter 16 (Ein-/ Ausschalteinheit) der Bedieneinheit 17 ausgeführt werden. Erst nach Betätigen des Schalters 16 wird das mobile Heizsystem 2 freigegeben und eine Konfiguration des Masters und der Slaves kann durchgeführt werden. In dem ersten Heizgerät 4 wird nach Erhalt des Einschaltsignals über den Ein- schalteingang 14 das in dem ersten Heizgerät 4 implementierte Softwaremodul zur Master- S lave-Erkennung und -Konfiguration (im Folgenden: „Softwaremodul") ausgeführt. Dabei erfasst das erste Heizgerät 4, dass eine Bedieneinheit 17 angeschlossen ist und bestimmt basierend auf den vorbestimmten Regeln, dass es als Master zu konfigurieren ist. Dementsprechend konfiguriert sich das erste Heizgerät 4 als Master. Über den Bus 12 wird jeweils ein Einschaltsignal an die verbleibenden Heizgeräte 6, 8, 10 übermittelt.
Nach Erhalt des Einschaltsignals wird in den verbleibenden Heizgeräten 6, 8, 10 ebenfalls das Softwaremodul ausgeführt. Dabei wird durch die weiteren Heizgeräte 6, 8, 10 erfasst, dass an ihnen jeweils keine Bedieneinheit 17 angeschlossen ist. Basierend auf den vorbestimmten Regeln erkennen die verbleibenden Heizgeräte 6, 8, 10, dass sie jeweils als Slave zu konfigurieren sind. Dementsprechend konfigurieren sich die verbleibenden Heizgeräte 6, 8, 10 jeweils als Slave. In dem Softwaremodul ist dabei ein Abfangmechanismus vorgesehen, durch den Fehler, die eine eindeutige Zuordnung von Master und Slaves unmöglich machen, abgefangen werden können. Beispielsweise wird durch diesen Abfangmechanismus eine Fehler- meidung an den Benutzer ausgegeben, falls an zwei Heizgeräten jeweils eine Bedieneinheit angeschlossen ist. In diesem Fall muss der Benutzer zunächst eine der Bedieneinheiten entfernen, bevor der Schritt der Konfiguration der Heizgeräte als Master bzw. Slave durchführbar ist.
Die Konfiguration als Slave umfasst auch die Zuweisung einer Bus- Adresse an diesen Slave. Diese Funktion wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform ebenfalls durch das Softwaremodul bereitgestellt. Dabei weist sich jeder der Slaves 6, 8, 10 zunächst eine vorläufige Bus- Adresse (bzw. vorläufige Kennung) zu. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die vorläufige Bus- Adresse in jedem der Slaves 6, 8, 10 durch einen Zufallsgenerator bestimmt. Unter der vorläufigen Bus- Adresse melden sich die Slaves 6, 8, 10 durch eine entsprechende Nachricht, die über den Bus 12 übersendet wird, bei dem Master 4 an. Durch den Master 4 wird den Slaves 6, 8, 10 dann eine endgültige Bus- Adresse zugewiesen. Diese bleibt zumindest bis zu einem Ausschalten des mobilen Heizsystems 2 unverändert. Die endgültige Bus- Adresse wird den jeweiligen Slaves 6, 8, 10 über den Bus 12 mitgeteilt. Stellt der Master bei der Anmeldung der Slaves unter der vorläufigen Slave- Adresse fest, dass zwei Slaves eine identische vorläufige Bus- Adresse aufweisen, so wird das System zurückgesetzt und die Zuweisung von Bus- Adressen an die Slaves wird erneut begonnen.
Nach der Konfiguration der Heizgeräte 4, 6, 8, 10 als Master bzw. Slaves geht das mobile Heizsystem in die Betriebsphase über. Durch das Softwaremodul wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch die Funktion der Steuerung der Heizleistung des mobilen Heizsystems 2 bereitgestellt. Diese Funktion wird durch den Master 4 in Abhängigkeit von einer Ist- Temperatur, die von dem Temperatursensor 20 erfasst wird, und einer Soll-Temperatur, die über das Potentiometer 22 der Bedieneinheit 17 durch einen Benutzer eingestellt wurde, ausgeführt. Dabei ist die Heizleistung des mobilen Heizsystems in einem Bereich von 1,5 kW (unterer Grenzwert der Heizleistung eines Heizgerätes) bis 20 kW (alle vier Heizgeräte werden bei maximaler Heizleistung betrieben) kontinuierlich verstellbar.
Die Steuerung der Heizleistung des mobilen Heizsystems 2 erfolgt dabei derart, dass eines der Heizgeräte 4, 6, 8, 10 ein Führungsgerät und die weiteren Heizgeräte jeweils Folgegeräte bilden. Das Führungsgerät wird bei Wärmebedarf bevorzugt eingeschaltet und die Folgegeräte werden je nach Wärmebedarf in einer vorbestimmten Reihenfolge zugeschaltet. Diese Funktionalität ist dabei in dem Softwaremodul derart implementiert, dass das Führungsgerät und auch die Reihenfolge der Folgegeräte mit der Zeit wechseln. Der Wechsel erfolgt dabei derart, dass eine möglichst gleichmäßige Auslastung sämtlicher Heizgeräte 4, 6, 8, 10 erzielt wird. Ein Wechsel des Führungsgerätes und der Reihenfolge der Folgegeräte erfolgt dabei unabhängig von der Stellung eines der Heizgeräte als Master und der verbleibenden Heizgeräte als Slaves.
Während der Betriebsphase übermittelt der Master 4 über den Bus 12 an die Slaves 6, 8, 10 neben dem oberhalb erläuterten Einschaltsignal unter anderem Heizleistungsvorgaben, um eine gewünschte Heizleistung des mobilen Heizsystems 2 zu steuern. Ferner ist vorgesehen, dass die einzelnen Slaves 6, 8, 10 jeweils Statusinformationen bezüglich ihres Betriebszustandes an den Master 4 übermitteln. Solche Statusinformationen umfassen insbesondere eine „Betriebsbereif-Statusinformation und eine „Fehler"-Statusinformation. Durch die Mitteilung eines Fehlers durch einen Slave kann der Master 4 geeignet reagieren. Aufgrund der bereitgestellten Redundanz kann der Master insbesondere (mindestens) ein weiteres Heizgerät ansteuern, dass dieses an Stelle des defekten Heizgerätes die erforderliche Heizleistung erbringt und gegebenenfalls das defekte Heizgerät ausschalten. Daneben können über den Bus 12 auch noch weitere Statusinformationen über den aktuellen Betriebszustand des betreffenden Slaves, wie beispielsweise ob der Slave gerade heizt, übermittelt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere können verschiedene Bussysteme eingesetzt werden. Beispielsweise kann neben einem Bus nach ISO 9141 auch ein CAN-Bussystem (CAN: Controller Area Network), ein LIN-Bussystem (LIN: Local Interconnect Network), ein proprietäres Bussystem etc. eingesetzt werden. Zur Abfuhr der Wärme, die durch die verschiedenen Heizgeräte bereitgestellt wird, sind ebenfalls verschiedene Varianten möglich. Insbesondere können die Heizgeräte bezüglich der Wärmeabfuhr parallel oder in Reihe geschaltet sein. Anstelle der Verwendung eines Potentiometers zur Einstellung einer Soll-Temperatur kann über eine entsprechende Einstellvorrichtung auch ein digitaler Wert eingestellt und an das betreffende Heizgerät digital übermittelt werden.
Auch die vorbestimmten Regeln, anhand derer die Konfiguration eines der Heizgeräte als Master und die verbleibenden Heizgeräte jeweils als Slave konfiguriert werden, können anstelle der beschriebenen Ausführungsformen auch durch andere Regeln gebildet werden. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner nicht zwingend erforderlich, dass der Temperatursensor 20 an dem gleichen Heizgerät wie die Bedieneinheit 17 angeschlossen ist. Ist der Temperatursensor nicht an dem Master angeschlossen, kann gegebenenfalls der von dem Temperatursensor erfasste Temperatur-Ist-Wert über den Bus an den Master übertragen werden. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Temperatursensoren vorge- sehen sind, die jeweils an verschiedenen Heizgeräten angeschlossen sind. Dies kann insbesondere bei einer beabstandeten Anordnung der einzelnen Heizgeräte sinnvoll sein, so dass detaillierte Informationen über die Temperaturverteilung innerhalb eines zu beheizenden Raumes bereitstellbar sind. Ferner kann dabei vorgesehen sein, dass der Master an die jeweiligen Slaves nur einen Temperatur-Soll- Wert übermittelt und die Slaves jeweils selbst die Steue- rung ihrer Heizleistung in Abhängigkeit von diesem Temperatur-Soll- Wert und einem von einem Temperatursensor (der an dem betreffenden Heizgerät angeschlossen ist) erfassten Temperatur-Ist-Wert durchführen.

Claims

Patentansprüche
1. Mobiles Heizsystem aufweisend eine Mehrzahl von brennstoffbetriebenen Heizgeräten (4, 6, 8, 10), die über ein Bussystem (12) miteinander in Kommunikationsverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizsystem (2) derart eingerichtet ist, dass sich beim Starten des Heizsystems (2) basierend auf vorbestimmten Regeln eines der Heizgeräte (4) als Master bezüglich der Ansteuerung von weiteren, an dem Bussystem angeschlossenen Heizgeräten (6, 8, 10) konfiguriert und das/die verbleibende(n) Heizgeräte) (6, 8, 10) jeweils als Slave(s) konfiguriert wird/werden.
2. Mobiles Heizsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizsystem (2) derart eingerichtet ist, dass sich die verbleibenden Heizgeräte (6, 8, 10) basierend auf den vorbestimmten Regeln selbst als Slave konfigurieren.
3. Mobiles Heizsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmten Regeln in jedem der Heizgeräte (4, 6, 8, 10) hinterlegt sind.
4. Mobiles Heizsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Heizgeräte (4, 6, 8, 10), die an dem Bussystem (12) ange- schlössen sind, bezüglich der Hardware und/oder der Software identisch sind.
5. Mobiles Heizsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizgeräte (4, 6, 8, 10) jeweils ein Softwaremodul aufweisen, durch welches mindestens eine, vorzugsweise alle, der nachfolgenden Funktionen ausführbar sind:
Funktion der Erkennung basierend auf den vorbestimmten Regeln, ob das betreffende Heizgerät (4, 6, 8, 10) als Master oder als Slave zu konfigurieren ist und Funktion der Durchführung einer entsprechenden Konfiguration; Funktion der Zuweisung von Bus- Adressen an die Slaves (6, 8, 10); Funktion der Bedienung einer Bus- Schnittstelle des betreffenden Heizgerätes (4, 6, 8,
10); und
Funktion der Steuerung der Heizleistung des mobilen Heizsystems (2) nach vorbestimmten Algorithmen, insbesondere zur Temperaturreglung eines Raumes.
6. Mobiles Heizsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Heizgeräte (4, 6, 8, 10) jeweils eine integrierte Heizeinheit, insbesondere einen oder mehrere integrierte^) Brenner, aufweisen.
7. Mobiles Heizsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizgeräte (4, 6, 8, 10) jeweils als Luftheizgeräte ausgebildet sind.
8. Mobiles Heizsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizgeräte (4, 6, 8, 10) räumlich beabstandet voneinander angeordnet sind.
9. Mobiles Heizsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der Heizgeräte (4), insbesondere an dem Master, eine Bedieneinheit (17), über die durch einen Benutzer Einstellungen bezüglich des mobilen Heiz- Systems (2) vornehmbar sind, mindestens ein Temperatursensor (20) und/oder eine Ein- und Ausschalt-Einheit (16) des mobilen Heizsystems (2) angeschlossen ist/sind.
10. Mobiles Heizsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Heizgeräte (4, 6, 8, 10) ein Führungsgerät bildet, das bei Wär- mebedarf bevorzugt eingeschaltet wird, und die weiteren Heizgeräte Folgegeräte, die je nach Wärmebedarf in einer vorbestimmten Reihenfolge zugeschaltet werden, bilden, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Führungsgerät und/oder die vorbestimmte Reihenfolge der Folgegeräte wechseln.
11. Verfahren zum Betreiben eines mobilen Heizsystems (2), das eine Mehrzahl von brennstoffbetriebenen Heizgeräten (4, 6, 8, 10), die über ein Bussystem (12) miteinander in Kommunikationsverbindung stehen, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich beim Starten des Heizsystems (2) basierend auf vorbestimmten Regeln eines der Heizgeräte (4) als Master bezüglich der Ansteuerung von weiteren, an dem Bussystem angeschlos- senen Heizgeräten (6, 8, 10) konfiguriert und das/die verbleibende(n) Heizgerät(e) (6, 8,
10) jeweils als Slave(s) konfiguriert wird/werden.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Konfiguration eines Heizgerätes (6, 8, 10) als Slave die Zuweisung einer Bus- Adresse an den Slave umfasst, wobei die Zuweisung insbesondere nachfolgende Schritte umfasst: Zuweisen einer vorläufigen Bus- Adresse durch den Slave (6, 8, 10) basierend auf vorbestimmten Regeln;
Anmelden des Slaves (6, 8, 10) bei dem Master (4) unter der vorläufigen Bus- Adresse; und
Zuweisen einer endgültigen Bus- Adresse durch den Master (4).
13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erkennung, welches der Heizgeräte (4, 6, 8, 10) als Master zu konfigurieren ist, in Abhängigkeit von einer Außenbeschaltung des betreffenden Heizgerätes (4, 6, 8, 10) erfolgt, insbesondere in Abhängigkeit davon, ob an dem betreffenden Heizgerät (4, 6, 8, 10) ein Temperatursensor (20) und/oder eine Bedieneinheit(17), über die durch einen Benutzer Einstellungen bezüglich des mobilen Heizsystems (2) vornehmbar sind, angeschlossen ist/sind.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass eine Erkennung, welches der Heizgeräte (4, 6, 8, 10) als Master zu konfigurieren ist, in Abhängigkeit von der Reihenfolge, in der die einzelnen Heizgeräte (4, 6, 8, 10) beim Starten des Heizsystems (2) zugeschaltet werden, erfolgt.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass über das Bussystem (12), insbesondere während des Betriebs des mobilen Heizsystems (2), eine oder mehrere der nachfolgenden Nachrichten übermittelt werden: ein Einschaltsignal und ein Ausschaltsignal von dem Master (4) an einen oder mehrere Slaves (6, 8, 10); eine Heizleistungsvorgabe von dem Master (4) an einen oder mehrere Slaves (6, 8, 10);
Temperatur-Soll- und/oder Temperatur-Ist-Werte zwischen dem Master (4) und einem oder mehreren Slaves (6, 8, 10);
Statusinformationen über einen aktuellen Betriebszustand des betreffenden Heizgerätes (4, 6, 8, 10), insbesondere eine „Betriebsbereif-Statusinformation, eine „Fehler"-
Statusinformation, und/oder eine Statusinformation ob das betreffende Heizgerät heizt.
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