DE102011116816A1

DE102011116816A1 - Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Heizeinrichtung für eine in dem Kraftfahrzeug vorgesehene Komponente

Info

Publication number: DE102011116816A1
Application number: DE102011116816A
Authority: DE
Inventors: Roman Landes; Dr. Wolf Michael
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-10-22
Filing date: 2011-10-22
Publication date: 2013-04-25

Abstract

Kraftfahrzeug (1), umfassend wenigstens eine Heizeinrichtung (3) für eine in dem Kraftfahrzeug (1) vorgesehene Komponente (2), wobei die Heizeinrichtung (3) wenigstens ein Kohlenstoffnanoröhren (5) umfassendes Heizelement (4) aufweist, wobei die Heizeinrichtung (3) zur Beheizung eines Gangwahlhebels (17) und/oder eines Anschnallgurts (19) und/oder einer eine Rücksitzbank gegenüber einer Heckscheibe (21) abschließenden Hutablage (20) und/oder einer Sonnenblende (16) und/oder des Bodens (18) des Innenraums (15) als Komponente (2) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Heizeinrichtung für eine in dem Kraftfahrzeug vorgesehene Komponente, wobei die Heizeinrichtung wenigstens ein Kohlenstoffnanoröhren umfassendes Heizelement aufweist.
Heizeinrichtungen auf der Basis von Kohlenstoffnanoröhren sind im Stand der Technik bereits bekannt. Kohlenstoffnanoröhren stellen eine bestimmte Form des Kohlenstoffs dar, bei denen die Struktur durch in Form von Röhren geformte Graphitebenen gebildet ist. Derartige Kohlenstoffnanoröhren können, insbesondere eingebettet in ein bestimmtes Matrixmaterial (oft auch „Bindermatrix” genannt), die Leitfähigkeit und die Heizwirkung eines Heizelements herstellen. Heizeinrichtungen, die Kohlenstoffnanoröhren im Heizelement verwenden, sind besonders gut für flächige Heizungen geeignet und weisen eine Vielzahl von Vorteilen auf. So ist eine äußerst homogene, gleichmäßige Erwärmung großer Flächen vollkommen ohne sogenannte „Hot Spots” möglich, wobei beliebig geformte Oberflächengeometrien beheizt werden können. Nachdem die Heizeinrichtungen mit ungefährlicher Niederspannung betrieben werden können, ist eine hohe elektrische Sicherheit gegeben. Dennoch lässt sich eine hohe Heizleistung bei niedrigen Versorgungsspannungen erreichen. Beispielsweise ist die Bordspannung eines Kraftfahrzeugs bereits ausreichend, um die Heizeinrichtung zu betreiben. Der elektrische Anschluss gestaltet sich äußerst einfach, nachdem letztlich nur Elektroden mit entsprechenden Zuleitungen mit dem Heizelement gekoppelt werden müssen. Auch die Kontrolle und Steuerung erweist sich als einfach, zudem sind Kohlenstoffnanoröhren kostengünstig im Vergleich zu herkömmlichen Heizsystemen. Insbesondere Heizschichten mit Kohlenstoffnanoröhren lassen sich mit hervorragenden Materialeigenschaften, beispielsweise hoher Robustheit, hoher Härte und hoher Resistenz gegenüber Wasser und alkalischen Materialien, herstellen.
Während es grundsätzlich bereits vorgeschlagen wurde, Kohlenstoffnanoröhren bei der Beheizung von Komponenten eines Kraftfahrzeugs einzusetzen, sind doch die vorteilhaften Möglichkeiten, die derartige Heizeinrichtungen bieten, in Kraftfahrzeugen noch nicht vollständig ausgenutzt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug anzugeben, in dem neue Einsatzgebiete für Kohlenstoffnanoröhren umfassende Heizeinrichtungen im Innenraum des Kraftfahrzeugs erschlossen werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Heizeinrichtung zur Beheizung eines Gangwahlhebels und/oder eines Anschnallgurts und/oder einer eine Rücksitzbank gegenüber einer Heckscheibe abschließende Hutablage und/oder einer Sonnenblende und/oder des Bodens des Innenraums als Komponente ausgebildet ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde also erkannt, dass im Innenraum des Kraftfahrzeugs noch eine Vielzahl von Komponenten existieren, deren Beheizung bislang aufgrund nicht zur Verfügung stehenden Bauraums beziehungsweise einer zu komplexen Anordnung einer Heizeinrichtung noch nicht in Betracht gezogen wurde, welche aber nun durch Verwendung einer auf Kohlenstoffnanoröhren basierenden Heizeinrichtung ermöglicht wird.
Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn das Heizelement integral mit der Komponente ausgebildet oder als Beschichtung auf der Komponente ausgebildet ist, insbesondere das Heizelement eine Kohlenstoffnanoröhren und ein Matrixmaterial umfassende Schicht ist. Ist das Heizelement als eine Beschichtung ausgebildet oder gar integral mit der Komponente ausgebildet, indem beispielsweise dem Grundmaterial der Komponente Kohlenstoffnanoröhren zugemischt sind, lässt sich eine raumsparende und insbesondere auch großflächig homogen erwärmende Beheizungsmöglichkeit mit einem geringen Aufwand schaffen.
Dabei ist bei der Beheizung eines Gangwahlhebels besonders vorteilhaft, dass insbesondere im Winter, wenn Komponenten des Kraftfahrzeugs für den Fahrer sehr unangenehm zu berühren sind, diese nun vorgeheizt werden können. Der Gangwahlhebel ist ein häufig auch bereits beim Losfahren betätigtes Bedienelement, dessen Erwärmung besonders vorteilhaft und wünschenswert ist. Nachdem eine Kohlenstoffnanoröhren umfassende Heizeinrichtung geometrisch flexibel gestaltbar ist, ist es erstmalig auch möglich, aufwandsarm und einfach realisierbar eine Beheizung des Gangwahlhebels zu ermöglichen.
Ähnliches gilt für einen Anschnallgurt, der ein dort insbesondere integriertes Heizelement aufweisen kann, um das Tragen bei kalten Temperaturen angenehmer zu machen und den Komfort von Insassen des Kraftfahrzeugs zu erhöhen.
Als vorteilhaft kann sich auch die Beheizung einer Hutablage in einem Kraftfahrzeug erweisen, nachdem dies zum einen zu einem dezentralen Innenraumheizungskonzept beitragen kann, welches eine besonders wohlige Wärme im Innenraum des Kraftfahrzeugs erzeugt, zum anderen aber auch vorgesehen sein kann, dass bei einer Beheizung der Hutablage das Heizelement zur Mitbeheizung einer Heckscheibe durch Abstrahlung ausgebildet ist. Durch die von der Hutablage abgestrahlte Wärme kann also auch eine Heckscheibe beheizt und dadurch abgetaut werden.
Auch für die Sonnenblende gilt, dass die Beheizung der Sonnenblende wie auch die Beheizung der Hutablage Teil eines dezentralen Beheizungssystems sein kann. Durch von allen Seiten abgestrahlte Wärme kann der Komfort von Insassen des Kraftfahrzeugs besonders gut erhöht werden.
Teil eines solchen dezentralen Beheizungssystems kann auch die Beheizung des Bodens des Innenraums sein, wobei dieser den zusätzlichen vorteilhaften Effekt hat, dass ein Insasse, dessen Füße zur Auskühlung neigen, hier eine besonders intensive, bodennahe warme Atmosphäre vorfindet, nachdem insbesondere die Wärme vom Boden aufsteigt und mithin ein wohlig warmes Gefühl an kalten Füßen erzeugen kann. Gerade für Großflächen, wie sie am Boden eines Kraftfahrzeugs häufig vorkommen, eignet sich eine Beschichtung mit einem Kohlenstoffnanoröhren enthaltenden Material besonders.
Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass als weitere, für sich vorteilhafte Möglichkeit im Rahmen der Beheizungsarchitektur eines Kraftfahrzeugs auch die Möglichkeit besteht, eine Heizeinrichtung mit einem Kohlenstoffnanoröhren umfassenden Heizelement zur Beheizung von Glühkerzen einzusetzen. Glühkerzen sind elektrische Heizmittel im Brennraum von Verbrennungsmotoren, die üblicherweise nur kurzzeitig beim Start elektrisch beheizt werden. Hierbei kann über eine Heizeinrichtung mit Kohlenstoffnanoröhren eine Art „Heizstoß” durchgeführt werden, der sich bei Glühkerzen besonders eignet.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, und
2 einen Längsschnitt durch ein Kraftfahrzeug mit beheizbaren Komponenten.
1 zeigt schematisch einen Teil eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1. Im Innenraum des Kraftfahrzeugs 1 ist wenigstens eine Komponente 2 angeordnet, die mittels einer Heizeinrichtung 3 beheizt werden soll. Hierzu weist die Heizeinrichtung 3 ein Heizelement 4 auf, welches Kohlenstoffnanoröhren 5 umfasst, die in einem Matrixmaterial 6 gebunden sind. Das Heizelement 4 kann als Beschichtung integral mit der Komponente 2 ausgebildet werden, es ist jedoch auch denkbar, die Komponente 2 oder einen Teil der Komponente selbst als Heizelement 4 vorzusehen, wenn dort Kohlenstoffnanoröhren 5 zugemischt werden.
Über Elektroden 7 und entsprechende Zuleitungen 8 kann das Heizelement 4 bestromt werden und so seine Heizwirkung entfalten. Nachdem bereits eine sehr niedrige Spannung ausreicht, um das Heizelement 4 zu betreiben, wird es im vorliegenden Ausführungsbeispiel über ein nur schematisch dargestelltes Bordnetz 9 betrieben.
Wird ein Schaltmittel 10 geschlossen, fließt ein Strom durch das Heizelement 4, so dass eine äußerst gleichmäßige Erwärmung des Heizelements 4 und somit der Komponente 2 erfolgt. Das Schaltmittel 10 wird durch ein Steuergerät 11 angesteuert, welches beispielsweise Signale eines Bedienelements 12, das ebenso im Innenraum des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein kann, beispielsweise eines Schalters, verarbeitet. Jedoch sind auch andere Möglichkeiten denkbar, bei denen der Betrieb der Heizeinrichtung 3 automatisch gesteuert wird, beispielsweise durch Auswertung von Daten eines Sensors 13, beispielsweise eines Temperatursensors, der an der Komponente 2 vorgesehen sein kann. Beispielsweise kann bei Unterschreitung einer bestimmten Temperatur der Komponente 2 eine Aktivierung des Heizmittels 3 erfolgen. Denkbar ist es aber auch, dass Signale zur Aktivierung des Heizmittels 3 von einem anderen Fahrzeugsystem 14 geliefert werden, beispielsweise von einem dezentralen Beheizungssystem, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird.
2 zeigt anhand eines schematischen Längsschnittes durch das Kraftfahrzeug 1 Komponenten, deren Beheizung im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein kann. So können als beheizbare Komponente 2 im Innenraum 15 des Kraftfahrzeugs 1 wenigstens eine Sonnenblende 16, ein Gangwahlhebel 17, ein Boden 18, Anschnallgurte 19 und eine Hutablage 20 vorgesehen sein. Sämtlichen dieser Komponenten 2 ist also ein Heizelement 4 zugeordnet, wobei insbesondere die Beheizung des Bodens 18, der Sonnenblende 16 sowie der Hutablage 20 Teil eines dezentralen Beheizungssystems sein können. Die Beheizung der Hutablage 20 kann so ausgelegt sein, dass eine Heckscheibe 21 durch Abstrahlung mitbeheizt wird.

Claims

Kraftfahrzeug (1), umfassend wenigstens eine Heizeinrichtung (3) für eine in dem Kraftfahrzeug (1) vorgesehene Komponente (2), wobei die Heizeinrichtung (3) wenigstens ein Kohlenstoffnanoröhren (5) umfassendes Heizelement (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (3) zur Beheizung eines Gangwahlhebels (17) und/oder eines Anschnallgurts (19) und/oder einer eine Rücksitzbank gegenüber einer Heckscheibe (21) abschließenden Hutablage (20) und/oder einer Sonnenblende (16) und/oder des Bodens (18) des Innenraums (15) als Komponente (2) ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (4) integral mit der Komponente (2) ausgebildet oder als Beschichtung auf der Komponente (2) ausgebildet ist, insbesondere das Heizelement (4) eine Kohlenstoffnanoröhren (5) und ein Matrixmaterial (6) umfassende Schicht ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beheizung der Hutablage (20) und/oder der Sonnenblende (16) und/oder des Bodens (18) des Innenraums (15) Teil eines dezentralen Beheizungssystems sind.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Beheizung der Hutablage (20) das Heizelement (4) zur Mitbeheizung einer Heckscheibe (21) durch Abstrahlung ausgebildet ist.