WO2020020501A1 - Vorrichtung und verfahren zum anheben einer temperatur in zumindest einem teil eines fahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum anheben einer temperatur in zumindest einem teil eines fahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Anheben einer Temperatur in zumindest einem Teil eines Fahrzeugs (7) von einem niedrigen Temperatur- wert zu einem gegenüber diesem erhöhten Temperaturwert, mit mindestens einem Abwärme erzeugenden elektronischen Bauteil. Das mindestens eine elektronische Bauteil ist als ein Prozessor (2) gebildet ist. Weiterhin ist ein Controller (3) vorgesehen, der ausgebildet ist, in einem Heizmodus den Prozessor (2) zu veranlassen, Rechenkapazität bereitzustellen, sowie die beim Durchführen von mindestens einer Berechnung des Prozessors (2) erzeugte Abwärme dem zumindest einen Teil des Fahrzeugs (7) zuzuführen. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Anheben einer Temperatur zumindest eines Teils eines Fahrzeugs (7) von einem niedrigen Temperaturwert zu einem gegenüber diesem erhöhten Temperaturwert.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Anheben einer Temperatur in zumindest einem Teil eines Fahrzeugs
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anheben einer Temperatur in zumindest einem Teil eines Fahrzeugs von einem niedrigen Temperaturwert zu einem gegenüber diesem erhöhten Temperaturwert, mit mindestens ei- nem Abwärme erzeugenden elektronischen Bauteil.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Anheben einer Tem- peratur in zumindest einem Teil eines Fahrzeugs von einem niedrigen Tem- peraturwert zu einem gegenüber diesem erhöhten Temperaturwert. Die DE 10 2011 076 897 A1 zeigt eine Temperaturregelungsvorrichtung für ein Fahrzeug. Diese nutzt die durch elektrische Einrichtungen erzeugte Ab- wärme, um die Leistungsfähigkeit der Klimatisierung von Fahrzeugen mit einer Wärmepumpe zu verbessern. Gleichzeitig wird beispielsweise in den Bereichen der Kryptowährungen bzw. Blockchain, in der Wirtschaft, Wissenschaft oder in der Entwicklung das Be- reitstellen immer höherer Rechenkapazitäten und Rechenleistungen benö- tigt. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass zumindest ein Teil eines Fahrzeugs effektiv geheizt werden kann und gleich- zeitig Rechenkapazität zur Verfügung gestellt wird. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des An spruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 ge löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das mindestens eine elektronische Bauteil als ein Prozessor gebildet ist, und dass ein Controller vorgesehen ist, der ausgebildet ist, in einem Heizmodus den Prozessor zu veranlassen, Rechen kapazität bereitzustellen, sowie die beim Durchführen von mindestens einer Berechnung des Prozessors er zeugte Abwärme dem zumindest einen Teil des Fahrzeugs zuzuführen.
Dies ermöglicht einerseits die Erhöhung von Rechenkapazität, indem in Fahrzeugen angeordnete Prozessoren zur Durchführung von Berechnungen genutzt werden können und gleichzeitig wird die dadurch erzeugten Abwär me zum Heizen des Fahrzeugs verwendet. Die Vorrichtung ist bevorzugt in einem Fahrzeug angeordnet, wobei das Fahrzeug ein über eine Brennstoff zelle betriebenes Fahrzeug oder auch ein mit einem Verbrennungsmotor be triebenes Fahrzeug sein kann. Alternativ kommen auch elektromotorbetrie- bene Fahrzeuge oder Hybridfahrzeuge in Frage. Der Controller kann dem Prozessor selber zugeordnet oder in eine Steuereinrichtung des Fahrzeugs integriert sein. Die vom Prozessor durchgeführten Berechnungen können Berechnungen im Bereich der Kryptowährungen, mithin also Berechnungen einer Blockchain sein. Alternativ oder ergänzend werden Berechnungen im Bereich der Wirtschaft, der Wissenschaft oder im medizinischen Bereich durchgeführt.
Die Abwärme ist dabei vorzugsweise einem Fahrzeuginnenraum und/oder einem Motorraum zuführbar. Das Anheben der Temperatur erfolgt also vor- teilhafter Weise innerhalb des Fahrzeuginnenraums und/oder innerhalb des Motorraums. Das Erwärmen des Motorraums ist beispielsweise bei brenn stoffzellenbetriebenen Fahrzeugen vorteilhaft. Dabei ist es bevorzugt, wenn der Prozessor im Motorraum selber, benachbart oder in der Nähe zu einem Brennstoffzellenstapel angeordnet ist. Die durch den Prozessor erzeugte Abwärme kann so beispielsweise zum Vorwärmen des Brennstoffzellensta pels genutzt werden, beispielsweise bei Vorliegen eines Kaltstarts.
Um Berechnungsaufträge oder Daten von extern, also außerhalb des Fahr- zeugs, empfangen zu können und um bereits berechnete Ergebnisse von Berechnungsaufträgen an Auftraggeber senden zu können, ist es vorteilhaft, wenn dem Prozessor eine Sende- und Empfangseinheit zum Empfangen von Daten und/oder Berechnungsaufträgen und zum Senden von Ergebnissen der Berechnungsaufträge zugeordnet ist.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der Prozessor mittels der Sende- und Empfangseinheit mit mindestens einem weiteren externen Pro zessor drahtlos kommunikationsverbunden oder kommunikationsverbindbar ist, und dass der Prozessor mit dem mindestens einen externen Prozessor, ein verteiltes System zur gemeinsamen Berechnung von Berechnungsauf trägen bildet. Dies ermöglicht es, den Prozessor in ein verteiltes System zu integrieren, so dass Berechnungsaufträge, die eine sehr hohe Rechenkapa zität benötigen, gemeinsam mit den einem oder mehreren externen Prozes soren des verteilten Systems durchgeführt werden, indem Rechenleistung gebündelt wird. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn eine Vielzahl von Pro zessoren zu einem verteilten System kommunikationsverbunden oder kom munikationsverbindbar sind. Alternativ oder ergänzend weist die Vorrichtung selbst eine Mehrzahl von Prozessoren auf, die miteinander drahtlos oder drahtgebunden kommunikationsverbunden oder kommunikationsverbindbar sind. Dies ermöglicht es, innerhalb der Vorrichtung mehrere oder komplexere Berechnungen durchzuführen oder gemeinsam eine Berechnung durchzu führen, die eine hohe Rechen kapazität benötigt. In diesem Zusammenhang ist es natürlich auch möglich, dass die Mehrzahl an Prozessoren mit mindes tens einem externen Prozessor zu einem verteilten System drahtlos kommu- nikationsverbunden und kommunikationsverbindbar sind.
Um zumindest den einen Teil des Fahrzeugs auch heizen zu können, wenn keine Berechnungsaufträge durchgeführt werden, ist es bevorzugt, wenn mindestens ein Heizelement vorgesehen ist und wenn der Controller ausge- bildet ist zwischen dem Heizmodus und einem zweiten Heizmodus zu schal ten, wobei im zweiten Heizmodus die durch das Heizelement erzeugt Wär me, dem zumindest einen Teil des Fahrzeugs zuführbar ist. Das Heizelement ist vorzugsweise als eine Wärmepumpe gebildet, kann allerdings auch als ein weiteres elektronisches Bauteil, beispielweise als ein Widerstand oder als ein Motor oder als ein Verdichter gebildet sein. Das Heizelement kann auch ausgebildet sein, die Temperatur in einem anderen Teil des Fahrzeugs von einem niedrigeren Temperaturwert zu einem gegenüber diesem erhöhten Temperaturwert anzuheben. Beispielsweise könnte die Abwärme des Pro- zessors dem Motorraum und die durch das Heizelement erzeugte Wärme dem Fahrzeuginnenraum zuführbar sein, oder umgekehrt. Das mindestens eine Heizelement und/oder der Prozessor sind dabei bevorzugt mittels einer Batterie oder mittels einer Brennstoffzelle betreibbar. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Anheben einer Temperatur in zumin dest einem Teil eines Fahrzeugs von einem niedrigen Temperaturwert zu einem gegenüber diesem erhöhten Temperaturwert, wobei das Fahrzeug einen Prozessor aufweist, umfasst die folgenden Schritte: Einstellen eines Heizmodus, in welchem ein Controller den Prozessor veranlasst, Rechenka- pazität bereitzustellen und in welchem dem Fahrzeug die beim Durchführen von mindestens einer Berechnung vom Prozessor erzeugte Abwärme zuge führt, wodurch die Temperatur zu einem erhöhten Temperaturwert angeho ben wird. Das Verfahren ermöglicht, Rechen kapazität bereitzustellen und gleichzeitig die bei der Durchführung von Berechnungen erzeugte Abwärme zum Heizen eines Fahrzeugs oder eines Teils davon, insbesondere eines Fahrzeuginnenraums oder eines Motorraums, zu nutzen.
Weiterhin kann das Verfahren den Schritt des Berechnens von Daten oder des Durchführens von Berechnungsaufträgen umfassen, welche mittels einer Sende- und Empfangseinheit empfangen wurden. Die bei der Berechnung oder der Durchführung erlangten Ergebnisse werden vorteilhafterweise dann mittels der Sende- und Empfangseinheit wieder weiter- oder an den Auftrag geber zurückgesendet. Dies ermöglicht es, Berechnungsaufträge auch von extern, beispielsweise von einem Server außerhalb des Fahrzeugs anzu- nehmen und die entsprechenden Daten zu empfangen und ggfs weiterver arbeitet zurückzusenden.
Um Berechnungen durchzuführen, die eine hohe Rechenkapazität oder eine hohe Rechenleistung benötigen, umfasst das Verfahren vorzugsweise wei terhin den Schritt, dass der Prozessor sich mit mindestens einem externen Prozessor zu einem verteilten System drahtlos kommunikationsverbindet und seine Rechenkapazitätskapazität innerhalb des verteilten Systems bereitstellt zur gemeinsamen Berechnung von mindestens einem Berechnungsauftrag. Alternativ oder ergänzend können in diesem Zusammenhang im Fahrzeug auch eine Mehrzahl von Prozessoren vorgesehen sein, wobei sich die Mehr zahl von Prozessoren drahtlos oder drahtgebunden zu einem internen Netz werk kommunikationsverbinden, um ihre Rechenkapazität innerhalb des in ternen Netzwerks bereitzustellen zur gemeinsamen Berechnung von mindes- tens einem Berechnungsauftrag oder zum parallelen Durchführen von Be rechnungsaufträgen.
Um den zumindest einen Teil des Fahrzeugs auch ohne den Prozessor hei zen zu können oder um sicherzustellen, dass das Fahrzeug auch beheizbar ist, wenn der Prozessor keine Berechnungen durchführt, ist es vorgesehen, dass der Controller zwischen dem Heizmodus und einem zweiten Heizmo dus schaltet, wobei die im zweiten Heizmodus durch das Betreiben eines im Fahrzeug angeordneten Heizelements erzeugte Wärme in oder an den zu mindest einen Teil des Fahrzeugs geführt wird.
Alternativ oder ergänzend kann der Controller auch in einen dritten Heizmo dus schalten, in welchem sowohl die vom Prozessor beim Durchführen von Berechnungen erzeugte Abwärme als auch die beim Betreiben eines Heiz elements erzeugte Wärme in den zumindest einen Teil des Fahrzeugs ge- führt oder geleitet werden. Alternativ kann die durch den Prozessor erzeugte Abwärme auch in einen ersten Teil des Fahrzeugs und die durch das Heiz element erzeugte Wärme in einen zweiten, anderen Teil des Fahrzeugs ge führt werden. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Aus führungsform sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit der erfin dungsgemäßen Vorrichtung.
Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 7 mit einer Vorrichtung 1 zum Anheben einer Temperatur in zumindest einem Teil des Fahrzeugs 7 von einem niedrigen Temperaturwert zu einem gegenüber diesem erhöhten Temperaturwert. Die Vorrichtung 1 umfasst mindestens ein als ein Prozessor 2 gebildetes elektro nisches Bauteil und einen Controller 3. Der Controller 3 ist dabei ausgebildet, den Prozessor 2 in einem ersten Heizmodus zu veranlassen, Rechenkapazi tät bereitzustellen. Dabei wird die beim Durchführen von mindestens einer Berechnung durch den Prozessor 2 erzeugte Abwärme dem zumindest einen Teil des Fahrzeugs 7 zugeführt. Bevorzugt wird die Temperatur einem Fahr zeuginnenraum 8 und/oder dem Motorraum 9 zugeführt. Die Abwärme kann dem zumindest einen Teil des Fahrzeugs 7 über mindestens eine nicht näher dargestellte Leitung zugeführt werden.
Der Prozessor 2 umfasst eine Sende- und Empfangseinheit 4 oder dem Pro zessor 2 ist eine solche zugeordnet. Sie dient dem Empfangen von Daten und/oder von Berechnungsaufträgen, beispielsweise von einem externen Server. Außerdem dient sie dem Senden der Ergebnisse der vom Prozessor 2 durchgeführten oder abgearbeiteten Berechnungsaufträge, beispielsweise an den externen Server. Insbesondere kann der Prozessor 2 dazu genutzt werden, mittels der Sende- und Empfangseinheit 4 mit mindestens einem externen Prozessor 5 drahtlos kommunikationsverbunden zu werden. Dadurch bildet der Prozessor 2 mit dem mindestens einen externen Prozessor 5 ein verteiltes System zur ge meinsamen Berechnung von Berechnungsaufträgen. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 mindestens ein Heizelement 6. Dieses Heizelement 6 kann als Wärmepumpe oder als ein weiteres elektronisches Bauteil, beispielsweise als ein Widerstand, oder als ein Motor oder als ein Verdichter gebildet sein. Der Controller 3 ist dabei ausgebildet, zwischen dem oben beschriebenen Heizmodus und einem zweiten Heizmodus zu schalten, wobei beim zweiten Heizmodus die durch das Heizelement 6 er zeugte Wärme dem zumindest einen Teil des Fahrzeugs 7 zugeführt wird. Das mindestens eine Heizelement 6 und/oder der mindestens eine Prozes- sor 2 sind mittels einer nicht näher dargestellten Batterie oder mittels einer Brennstoffzelle betreibbar. In einem brennstoffzellenbetriebenen Fahrzeug 7 ist die Vorrichtung 1 und damit auch der Prozessor 2 vorzugsweise benach bart zu oder räumlich nahe zu einem Brennstoffzellenstapel angeordnet. Das erfindungsgemäße Verfahren läuft vorzugsweise folgendermaßen ab: Eine nicht näher dargestellte Steuereinheit des Fahrzeugs 7 erhält den Be fehl die Temperatur in zumindest einem Teil des Fahrzeugs 7 von einem niedrigen Temperaturwert auf einen gegenüber diesem erhöhten Tempera turwert anzuheben. Weiterhin erhält die Steuereinheit den Befehl, ob das Erwärmen des zumindest einen Teils des Fahrzeugs 7 mittels des Heizmo dus d.h. mittels der vom Prozessor 2 erzeugten Abwärme, oder mittels der vom Heizelement 6 erzeugten Wärme im zweiten Heizmodus oder mittels eines dritten Heizmodus erfolgen soll, in welchem sowohl der Prozessor 2 und als auch das Heizelement 6 zur Erzeugung der Wärme aktiv sind. Der Controller 3 wählt den entsprechenden Heizmodus (erster, zweiter oder drit ter Heizmodus) in Abhängigkeit des von der Steuereinheit übergegeben Be fehls oder Steuerungssignal.
Wird in den (ersten) Heizmodus oder in den dritten Heizmodus geschaltet, so überprüft der Controller 3, ob im Prozessor 2 noch Berechnungsaufträge ab gearbeitet werden. Ist dies der Fall, so veranlasst der Controller 3 den Pro zessor 2, zu prüfen ob für einen anstehenden (weiteren) Berechnungsauftrag ausreichend Rechenkapazität vorhanden ist. Wenn nicht genügend Rechen- kapazität vorhanden ist, so wird der Prozessor 2 durch den Controller 3 ver anlasst, Rechenleistung bereitzustellen.
Werden im Prozessor 2 keine Berechnungsaufträge abgearbeitet so verbin- det sich der Prozessor 2 (oder der Controller 3) mit einem Datenträger oder einem Server mittels der Sende- und Empfangseinheit 4. Dies kann bei spielsweise drahtlos mit einem nicht näher dargestellten externen Ser ver/Netzwerk erfolgen, um Berechnungsaufträge entgegenzunehmen bzw. zu empfangen. Alternativ oder ergänzend kann der Prozessor 2 sich mit dem mindestens einen externen Prozessor 5 drahtlos verbinden. Der Prozessor 2 und der externe Prozessor 5 bilden dann ein verteiltes System und können einen Berechnungsauftrag gemeinsam durchführen.
Ist der erhöhte Temperaturwert erreicht, so veranlasst der Controller 3 im Heizmodus oder im dritten Heizmodus eine Unterbrechung der Berechnung bzw. des Berechnungsauftrags. Diese kann zu einem späteren Zeitpunkt fortgeführt werden. Sind die Berechnungen bzw. Berechnungsaufträge ab geschlossen, so kann das erzielte Ergebnis wiederum über die Sende- und Empfangseinheit an den externen Server oder auch an den externen Pro- zessor 5 zur Weiterverarbeitung gesendet werden.
Stehen keine Berechnungsaufträge zur Verfügung oder wurde der zweite Heizmodus gewählt, so schaltet der Controller 3 in den zweiten Heizmodus und veranlasst das Heizelement 6, die erforderliche Wärme zu erzeugen, wobei die durch das Heizelement 6 erzeugte Wärme dem zumindest einen Teil des Fahrzeugs 7 zugeführt wird.
BEZUGSZEICHENLISTE: 1 Vorrichtung
2 Prozessor
3 Controller
4 Sende- und Empfangseinheit
5 Externer Prozessor
6 Heizelement
7 Fahrzeug
8 Fahrzeuginnenraum
9 Motorraum

Claims

ANSPRÜCHE:
1 . Vorrichtung (1 ) zum Anheben einer Temperatur in zumindest einem Teil eines Fahrzeugs (7) von einem niedrigen Temperaturwert zu ei- nem gegenüber diesem erhöhten Temperaturwert, mit mindestens ei nem Abwärme erzeugenden elektronischen Bauteil, dadurch gekenn zeichnet, dass das mindestens eine elektronische Bauteil als ein Pro zessor (2) gebildet ist, und dass ein Controller (3) vorgesehen ist, der ausgebildet ist, in einem Heizmodus den Prozessor (2) zu veranlas- sen, Rechen kapazität bereitzustellen, sowie die beim Durchführen von mindestens einer Berechnung des Prozessors (2) erzeugte Abwärme dem zumindest einen Teil des Fahrzeugs (7) zuzuführen.
2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Prozessor (2) eine Sende- und Empfangseinheit (4) zum Empfangen von Daten und/oder Berechnungsaufträgen und zum Senden von Er gebnissen der Berechnungsaufträge zugeordnet ist.
3. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor mittels der Sende- und Empfangseinheit (4) mit mindestens einem externen Prozessor (5) drahtlos kommunikationsverbunden oder kommunikationsverbindbar ist, und dass der Prozessor (2) mit dem mindestens einen externen Prozessor (5) ein verteiltes System zur gemeinsamen Berechnung von Berechnungsaufträgen bildet.
4. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass mindestens ein Heizelement (6) vorgesehen ist und dass der Controller (3) ausgebildet ist, zwischen dem Heizmodus und einem zweiten Heizmodus zu schalten, wobei im zweiten Heizmodus die durch das Heizelement (6) erzeugte Wärme dem zumindest einen
Teil des Fahrzeugs (7) zuführbar ist.
5. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Heizelement (6) und/oder der Prozessor (2) mittels einer Batterie oder mittels einer Brennstoffzelle betreibbar ist.
6. Verfahren zum Anheben einer Temperatur in zumindest einem Teil ei nes Fahrzeugs (7) von einem niedrigen Temperaturwert zu einem ge genüber diesem erhöhten Temperaturwert, wobei das Fahrzeug (7) einen Prozessor (2) aufweist, umfassend die Schritte: Einstellen eines Heizmodus, in welchem ein Controller (3) den Prozessor (2) veran- lasst, Rechen kapazität bereitzustellen und in welchem dem Fahrzeug
(7) die beim Durchführen von mindestens einer Berechnung vom Pro zessor (2) erzeugte Abwärme zugeführt und dadurch die Temperatur zum erhöhten Temperaturwert angehoben wird. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Daten zur
Berechnung oder Berechnungsaufträge mittels einer Sende- und Empfangseinheit (4) empfangen werden, und dass Ergebnisse von Berechnungen oder Daten mittels der Sende- und Empfangseinheit (4) gesendet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Pro zessor (2) sich mit mindestens einem externen Prozessor (5) zu ei nem verteilten System drahtlos verbindet und seine Rechen kapazität innerhalb des verteilten Systems bereitstellt zur gemeinsamen Be- rechnung von mindestens einem Berechnungsauftrag.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeich net, dass der Controller (3) zwischen dem Heizmodus und einem zweiten Heizmodus schaltet, wobei im zweiten Heizmodus eine durch das Betreiben eines im Fahrzeug (7) angeordneten Heizelements (6) erzeugte Wärme in den zumindest einen Teil des Fahrzeugs (7) ge führt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeich net, dass der Controller (3) in einen dritten Heizmodus schaltet, in welchem sowohl die vom Prozessor (2) beim Durchführen von Be rechnungen erzeugte Abwärme als auch die beim Betreiben eines Heizelements (6) erzeugte Wärme in den zumindest einen Teil des
Fahrzeugs (7) geführt werden.
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