DE102013214557B4 - Device for pre-conditioning a motor vehicle when stationary - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Vorklimatisierung eines Kraftfahrzeugs (FZG) im Stillstand, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, mit einer Heizeinheit, welche ihre Energie zum Heizen aus einem elektrischen Speicher bezieht, und die mittels einem fahrzeugexternen Bedienelement (BE) aktivierbar und mittels einer Steuereinheit (SG) ansteuerbar ist, wobei die Heizeinheit mehrere als Infrarotstrahler ausgebildete dezentrale Heizflächen (IR1, IR2, IR3, IR4) umfasst, welche zur Vorklimatisierung im Fahrzeugstillstand aktivierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (SG) derart ausgestaltet ist, dass bei Aktivierung der Heizeinheit (Signal s, progT) im Stillstand ein vorgebbarer Teil (Signal ir) der als Infrarotstrahler ausgebildeten dezentralen Heizflächen (IR1, IR2, IR3, IR4) aktiviert wird.

Device for pre-air conditioning a motor vehicle (FZG) at a standstill, in particular an electric vehicle, with a heating unit which draws its energy for heating from an electrical storage device and which can be activated by means of an operating element (BE) external to the vehicle and can be controlled by means of a control unit (SG), the heating unit comprising a plurality of decentralized heating surfaces (IR1, IR2, IR3, IR4) designed as infrared radiators, which can be activated for pre-air conditioning when the vehicle is stationary, characterized in that the control unit (SG) is designed in such a way that when the heating unit is activated (signal s, progT) at standstill, a predeterminable part (signal ir) of the decentralized heating surfaces (IR1, IR2, IR3, IR4) designed as infrared radiators is activated.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Vorklimatisierung eines Kraftfahrzeugs im Stillstand nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for pre-conditioning a motor vehicle when it is stationary according to the preamble of patent claim 1.

Um im Stillstand befindliche Fahrzeuge optimal temperieren zu können, sind derzeit verschiede Vorrichtungen und Verfahren bekannt. So offenbart die DE 197 31 071 A1 eine Anlage zum Temperieren des Fahrzeuginnenraums eines Kraftfahrzeugs im Stillstand, bei dem die im Fahrzeug noch vorhandene Restwärme einer Wärmequelle und Restkälte einer Kältequelle genutzt werden.In order to be able to optimally control the temperature of vehicles that are at a standstill, various devices and methods are currently known. So reveals the DE 197 31 071 A1 a system for temperature control of the vehicle interior of a motor vehicle when stationary, in which the residual heat from a heat source and residual cold from a cold source that are still present in the vehicle are used.

Da die Nutzung von Restwärme und/oder Restkälte nur möglich ist, wenn die dafür genutzten Wärmequellen und/oder Kältequellen sich in einem Zustand befinden, in denen sie Wärme und/oder Kälte abgeben können, in der Regel also unmittelbar nach (längerem) Betrieb des Kraftfahrzeugs, sind derartige Systeme oft nicht ausreichend, um eine optimale Temperierung des Fahrzeuginnenraums im Stillstand zu ermöglichen.Since the use of residual heat and/or residual cold is only possible if the heat sources and/or cold sources used for this purpose are in a state in which they can emit heat and/or cold, i.e. usually immediately after (longer) operation of the Motor vehicle, such systems are often not sufficient to allow optimal temperature control of the vehicle interior when stationary.

Neben den genannten Vorrichtungen zum Temperieren des Fahrzeuginnenraums im Stillstand werden zum Heizen oder Kühlen des Fahrzeugs im Stillstand oft Zuheiz- bzw. Standheizgeräte bzw. elektrisch angetriebene Kühleinrichtungen verwendet, die ihre Energie in der Regel unter Zuhilfenahme von Verbrennungsmaschinen oder thermischen Energiespeichern erhalten. Derartige Heiz- und/oder Kühleinheiten haben einen erheblichen Kraftstoffverbrauch und damit verbunden hohe Schadstoffemissionen.In addition to the above-mentioned devices for temperature control of the vehicle interior when the vehicle is stationary, additional heating or auxiliary heaters or electrically driven cooling devices are often used to heat or cool the vehicle, which usually receive their energy with the aid of internal combustion engines or thermal energy storage devices. Such heating and/or cooling units have a considerable fuel consumption and associated high pollutant emissions.

Neue Fahrzeugkonzepte, insbesondere Hybridfahrzeuge, legen den Ansatz nahe, die notwendige Energie zum Betreiben einer Heiz- und/oder Kühleinheit im Stillstand aus den vorhandenen elektrischen Energiespeichern zu nutzen. So offenbart die EP 2 117 857 B1 ein Verfahren zur Vorklimatisierung eines Kraftfahrzeugs im Stillstand mittels einer Heiz- und/oder Kühleinheit, welche ihre Energie zum Heizen oder Kühlen aus einem elektrischen Speicher bezieht, und die bei Aktivierung in zumindest zwei unterschiedlichen Leistungsstufen betrieben werden kann. Trotz einer derartigen energieeffizienten Ansteuerung der Heiz- und/oder Kühleinheit benötigen bekannte elektrische Heizungen zum Vorklimatisieren des Fahrzeuginnenraums viel Energie.New vehicle concepts, in particular hybrid vehicles, suggest the approach of using the energy required to operate a heating and/or cooling unit at a standstill from the existing electrical energy stores. So reveals the EP 2 117 857 B1 a method for pre-air conditioning a motor vehicle at a standstill by means of a heating and/or cooling unit which draws its energy for heating or cooling from an electrical storage device and which can be operated in at least two different power levels when activated. Despite such an energy-efficient activation of the heating and/or cooling unit, known electric heaters require a lot of energy for pre-conditioning the vehicle interior.

Aufgrund eines üblicherweise trägen Ansprechverhaltens derartiger Heizungen ist auch eine sehr lange Vorlaufzeit erforderlich, bis der Fahrzeuginnenraum die gewünschte Temperatur erreicht.Due to a usually sluggish response of such heaters, a very long lead time is required until the vehicle interior reaches the desired temperature.

Zum weiteren Stand der Technik wird auf US 2011 / 0 127 246 A1 und DE 10 2010 006 149 A1 verwiesen.For further prior art is on U.S. 2011/0 127 246 A1 and DE 10 2010 006 149 A1 referred.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Vorklimatisierung eines Kraftfahrzeugs im Stillstand, also bei abgeschalteter Antriebseinheit oder ausgeschalteter Zündung anzugeben, mit der eine Vorklimatisierung auf einfache und äußerst energieeffiziente Weise ermöglicht werden kann.The object of the invention is to specify a device for pre-air conditioning a motor vehicle when it is stationary, ie when the drive unit is switched off or the ignition is switched off, with which pre-air conditioning can be made possible in a simple and extremely energy-efficient manner.

Grundgedanke der Erfindung ist, dass die Energie zur Vorklimatisierung des Fahrzeuginnenraums aus elektrischen Speichern bezogen wird. Weiter wird davon ausgegangen, dass der Fahrer für den Fall, dass er eine Vorklimatisierung des Fahrzeuginnenraums wünscht, die dazu vorhandenen Heizeinheiten vor dem eigentlichen Betrieb des Fahrzeugs aktiviert. Sobald der Fahrer den Fahrzeuginnenraum öffnet, möchte er zumindest das Gefühl vermittelt bekommen, dass der Fahrzeuginnenraum bereits entsprechend seinen Anforderungen vortemperiert ist.The basic idea of the invention is that the energy for the pre-air conditioning of the vehicle interior is obtained from electrical storage devices. It is also assumed that the driver, if he wants the vehicle interior to be pre-air-conditioned, activates the heating units provided for this purpose before actually operating the vehicle. As soon as the driver opens the vehicle interior, he at least wants to be given the feeling that the vehicle interior has already been pre-heated according to his requirements.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bereits elektrisch betriebene Zusatzheizeinrichtungen in Fahrzeugen bekannt sind, die zur Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums während des Betriebs des Fahrzeugs verwendet werden und äußerst energieeffizient sind. So offenbart die DE 198 08 571 B4 eine Zusatzheizeinrichtung zu einer konventionellen Heiz- und Klimaanlage bestehend aus mindestens einem Infrarotstrahler, der im Fahrzeuginnenraum im Sinne eines dezentralen Heizsystems verbaut ist. Die Wärmeabgabe des Infrarotstrahlers kann dabei durch eine entsprechende Regelungseinrichtung geregelt werden, die eine desto geringere Wärmeabgabe des IR-Strahlers vorsieht, je mehr Wärmeabgabe des konventionellen Heizsystems eingestellt wird.The invention is based on the finding that electrically operated additional heating devices in vehicles are already known, which are used to air-condition the vehicle interior while the vehicle is in operation and are extremely energy-efficient. So reveals the DE 198 08 571 B4 an additional heating device for a conventional heating and air conditioning system consisting of at least one infrared radiator that is installed in the vehicle interior in the sense of a decentralized heating system. The heat output of the infrared radiator can be regulated by a corresponding control device, which provides for the lower the heat output of the IR radiator, the more heat output of the conventional heating system is set.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vorklimatisierung eines Kraftfahrzeugs im Stillstand (also bei abgeschalteter Antriebseinheit oder ausgeschalteter Zündung), insbesondere eines Elektrofahrzeugs, umfasst eine Heizeinheit, welche ihre Energie zum Heizen aus einem elektrischen Speicher bezieht, und die mittels einem fahrzeugexternen Bedienelement aktivierbar und mittels einer Steuereinheit ansteuerbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Heizeinheit mehrere als Infrarotstrahler ausgebildete dezentrale Heizflächen umfasst, die zur Vorklimatisierung bei Fahrzeugstillstand aktivierbar sind.The device according to the invention for pre-conditioning a motor vehicle when it is stationary (i.e. with the drive unit switched off or the ignition switched off), in particular an electric vehicle, comprises a heating unit which draws its energy for heating from an electrical storage device and which can be activated by means of an operating element external to the vehicle and can be controlled by means of a control unit is. The device according to the invention is characterized in that the heating unit comprises a plurality of decentralized heating surfaces designed as infrared radiators, which can be activated for pre-air conditioning when the vehicle is stationary.

Die Infrarotheizflächen können dabei derart aufgebaut und ausgestaltet sein, dass der eigentliche Infrarotstrahler, der bspw. aus einer als Strahlungserzeuger ausgestalteten stromdurchflossenen Folie besteht, auf der vom Fahrzeuginnenraum abgewandten Rückseite an eine Isolationsschicht, und auf der dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Vorderseite an eine wärmedurchlässige Dekorfläche grenzt, so dass der Insasse vor dem direkten Kontakt mit dem Infrarotstrahler geschützt ist. Die Heizflächen können an verschiedenen Orten im Fahrzeuginnenraum, wie z. B. in der Türverkleidung, in der Fußraumverkleidung, im Bereich der Mittelkonsole, im Kniebereich, im Bereich der A-, B-, C-Säule, der Brüstung, dem Fahrzeughimmel, an der Vorderseite der Sitzfläche oder auch an der rückwärtigen Verkleidung der Sitze, dem Tunnel oder den Seitenflächen der Armlehnen angeordnet sein.The infrared heating surfaces can be constructed and designed in such a way that the actual infrared radiator, which consists, for example, of a current-carrying foil designed as a radiation generator, is located on the inside of the vehicle facing away from the back to an insulating layer, and on the vehicle interior facing front to a heat-permeable decorative surface, so that the occupant is protected from direct contact with the infrared radiator. The heating surfaces can be installed at various locations in the vehicle interior, e.g. B. in the door trim, in the footwell trim, in the area of the center console, in the knee area, in the area of the A, B, C pillars, the parapet, the headliner, on the front of the seat or on the rear paneling of the seats , the tunnel or the side surfaces of the armrests.

Durch derartige IR-Heizflächen kann durch die direkte Energieübertragung der Infrarotstrahlung an die Umgebung ein sofortiges Aufwärmen der Insassen bzw. bestimmter Bereiche des Fahrzeuginnenraums ohne Luftbewegung (da ohne Gebläse) und geräuschlos erreicht werden. Aufgrund der direkten Energieübertragung von Infrarotstrahlern ist ein komplettes Durchheizen des gesamten Fahrzeuginnenraums, wie es bei konventionellen Standheizungen notwendig ist, nicht unbedingt erforderlich. Es reicht, wenn die Infrarotstrahler selbst auf eine ausreichende Temperatur bzw. Wärmeleistung gebracht werden, bis der Fahrer in das Fahrzeug einsteigt.Such IR heating surfaces can immediately heat up the occupants or specific areas of the vehicle interior without air movement (because there is no fan) and noiselessly due to the direct energy transfer of the infrared radiation to the environment. Due to the direct transmission of energy from infrared radiators, it is not absolutely necessary to heat the entire vehicle interior, as is necessary with conventional parking heaters. It is sufficient if the infrared radiators themselves are brought to a sufficient temperature or heat output before the driver gets into the vehicle.

Erfindungsgemäß ist die die dezentralen Heizflächen ansteuernde Steuereinheit derart ausgestaltet, dass bei Aktivierung der zur Vorklimatisierung vorgesehenen Heizeinheit im Stillstand (nur) ein vorgegebener Teil der als Infrarotstrahler ausgebildeten dezentralen Heizflächen aktiviert wird. Die zur Vorklimatisierung anzusteuernden dezentralen Heizflächen können bspw. vorausgewählt sein (z. B. diejenigen dezentralen Heizflächen, die sich im Bereich des Fahrersitzes befinden) oder durch den Fahrer mittels eines geeigneten fahrzeuginternen oder fahrzeugexternen Bedienelements ausgewählt werden. Bspw. kann die Auswahl für verschiedene Programmierzeiten auch unterschiedlich sein. Unabhängig von der Auswahl der für die Vorklimatisierung zu aktivierenden dezentralen Heizflächen ist auch eine Voreinstellung dahingehend möglich, dass auch die Leistungsverteilung zwischen den einzelnen Heizflächen - auch innerhalb einer Zone (z. B. Fahrerseite) - festgelegt werden kann.According to the invention, the control unit that activates the decentralized heating surfaces is designed in such a way that when the heating unit provided for pre-air conditioning is activated at a standstill (only) a predetermined part of the decentralized heating surfaces designed as infrared radiators is activated. The decentralized heating surfaces to be controlled for pre-air conditioning can, for example, be preselected (e.g. those decentralized heating surfaces that are located in the area of the driver's seat) or selected by the driver using a suitable vehicle-internal or vehicle-external control element. For example, the selection for different programming times can also be different. Irrespective of the selection of the decentralized heating surfaces to be activated for the pre-air conditioning, a presetting is also possible in such a way that the power distribution between the individual heating surfaces - even within a zone (e.g. driver's side) - can be specified.

Um eine möglichst individuelle Vorklimatisierungsstrategie bereitstellen zu können, kann das fahrzeugexterne Bedienelement, das zur Aktivierung der dezentralen Heizflächen im Stillstand des Fahrzeugs verwendet werden kann, derart ausgestaltet sein, dass durch eine entsprechende Betätigung des Bedienelements entweder eine sofortige Aktivierung oder eine zeitgesteuerte Aktivierung zumindest einer dezentralen Heizfläche im Stillstand erfolgt. Erfolgt eine zeitgesteuerte Aktivierung, kann diese derart erfolgen, dass zu einer vorprogrammierbaren Zeit zumindest eine dezentrale Heizfläche mit einer vorgegebenen Leistungsstufe aktiviert wird oder dass zu einer vorprogrammierbaren Zeit eine vorgegebene Leistungsstufe zumindest einer der dezentralen Heizflächen erreicht ist, d. h. die Aktivierung würde in diesem Fall bereits vor der vorprogrammierten Zeit erfolgen, so dass mit Erreichen des programmierten Zeitpunkts bereits die gewünschte bzw. vorgegebene Leistung der zumindest einen dezentralen Heizfläche erreicht ist. Das fahrzeugexterne Bedienelement kann bspw. in einer separaten Funkfernbedienung oder in einer Schlüsseleinheit integriert sein. Die Aktivierung oder Programmierung kann mittels einer sog. App durch ein Smartphone oder ein Tablet erfolgen.In order to be able to provide a pre-conditioning strategy that is as individual as possible, the vehicle-external control element, which can be used to activate the decentralized heating surfaces when the vehicle is stationary, can be designed in such a way that a corresponding actuation of the control element results in either immediate activation or time-controlled activation of at least one decentralized heating surface heating surface is at a standstill. If time-controlled activation takes place, this can be done in such a way that at least one decentralized heating surface is activated with a predetermined power level at a pre-programmable time or that a predetermined power level of at least one of the decentralized heating surfaces is reached at a pre-programmable time, i. H. in this case, the activation would already take place before the preprogrammed time, so that when the programmed point in time is reached, the desired or specified output of the at least one decentralized heating surface is already achieved. The vehicle-external operating element can be integrated, for example, in a separate radio remote control or in a key unit. Activation or programming can be done using a so-called app on a smartphone or tablet.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Aktivierung der dezentralen Heizflächen zur Vorklimatisierung des Fahrzeugs im Stillstand anstelle mittels eines fahrzeugexternen Bedienelements auch auf andere Weise erfolgen, d. h. die Steuereinheit kann derart ausgestaltet sein, dass auch bei Vorliegen einer vom fahrzeugexternen Bedienelement unabhängigen Aktivierungsbedingung im Stillstand zumindest eine dezentrale Heizfläche zum Zwecke der Vorklimatisierung des Fahrzeugs aktiviert wird. Eine Aktivierung zumindest einer dezentralen Heizfläche bei Fahrzeugstillstand kann bspw. dann durch die Steuereinheit erfolgen, wenn der Ladestecker zum Laden einer Fahrzeugbatterie eines mit einer elektrischen Antriebseinheit ausgestatteten Fahrzeugs abgesteckt wird und/oder wenn ein im Fahrzeug dafür vorgesehenes Bedienelement betätigt wird.Alternatively or additionally, the decentralized heating surfaces for pre-air conditioning of the vehicle can also be activated in a different way when the vehicle is stationary instead of using a vehicle-external control element, i. H. the control unit can be designed in such a way that at least one decentralized heating surface is activated for the purpose of pre-air conditioning the vehicle even if an activation condition independent of the vehicle-external operating element is present when the vehicle is stationary. At least one decentralized heating surface can be activated by the control unit when the vehicle is stationary, for example, when the charging plug is unplugged to charge a vehicle battery of a vehicle equipped with an electric drive unit and/or when a control element provided for this purpose in the vehicle is actuated.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Aktivierung der dezentralen Heizflächen zur Vorklimatisierung des Fahrzeugs im Stillstand mittels einer Übermittlung der GPS-Position des fahrzeugexternen Bedienelements (z.B. Smartphone) oder einer Änderung dieser GPS-Position derart erfolgen, dass das Steuergerät im Fahrzeug diese Position mit der Fahrzeugposition vergleicht und bei einer vorgegebenen Entfernung oder Annäherung zum Fahrzeug die Vorklimatisierung aktiviert. In einer weiteren Ausgestaltung können bestimmte Zonen, wie z. B. eine Garage zu Hause oder am Arbeitsplatz vorgemerkt werden, wo diese Funktion nicht aktiviert wird. In einer weiteren Ausgestaltung kann eine Aktivierung der Vorklimatisierung dann jedoch erfolgen, wenn eine Bewegung zum Fahrzeug hin detektiert wird.Alternatively or additionally, the decentralized heating surfaces can be activated for pre-conditioning the vehicle when it is stationary by transmitting the GPS position of the vehicle-external control element (e.g. smartphone) or by changing this GPS position in such a way that the control unit in the vehicle compares this position with the vehicle position and activates the pre-conditioning at a predetermined distance from or proximity to the vehicle. In a further embodiment, certain zones, such as. For example, a garage at home or at work can be reserved where this function is not activated. In a further refinement, however, the pre-air conditioning can be activated when a movement towards the vehicle is detected.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Aktivierung der dezentralen Heizflächen zur Vorklimatisierung des Fahrzeugs im Stillstand durch die Erkennung von Bluetooth-Signalen, die das fahrzeugexterne Bedienelement (z.B. Smartphone) aussendet, erfolgen.Alternatively or additionally, the decentralized heating surfaces can be activated to pre-climate the vehicle while it is stationary by recognizing Bluetooth signals that the vehicle-external control element (e.g. smartphone) sends out.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die zumindest eine dezentrale Heizfläche umfassende Heizeinheit in zumindest zwei Leistungsstufen betrieben werden. Die Steuereinheit ist dabei derart ausgestaltet, dass bei einer Aktivierung der Heizeinheit im Stillstand zumindest eine dezentrale Heizfläche anfänglich in einer ersten Leistungsstufe aktiviert wird. In Abhängigkeit von vorgegebenen Bedingungen kann dann von der ersten Leistungsstufe in eine zweite Leistungsstufe der Heizeinheit bzw. der dezentralen Heizfläche geschaltet werden, wobei vorteilhafterweise die zweite Leistungsstufe eine größere Heizleistung erbringt als die erste Leistungsstufe.In a further advantageous embodiment, the heating unit comprising at least one decentralized heating surface can be operated in at least two power levels. The control unit is designed in such a way that when the heating unit is activated at a standstill, at least one decentralized heating surface is initially activated in a first power level. Depending on the specified conditions, the heating unit or the decentralized heating surface can then be switched from the first power level to a second power level, with the second power level advantageously providing a greater heat output than the first power level.

Die erste Leistungsstufe kann verschieden ausgestaltet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die erste Leistungsstufe derart ausgestaltet sein, dass zumindest eine dezentrale Heizfläche lediglich mit einer geringen oder mittleren Leistung betrieben wird, d. h. die dezentrale Heizfläche wird nicht auf die volle Heizleistung temperiert. Insbesondere kann die dezentrale Heizfläche nur mit einer geringen Leistung betrieben werden, wenn der Ladezustand oder die Kapazität des die Heizfläche mit Energie versorgenden elektrischen Speichers sehr gering ist.The first power stage can be designed in different ways. In an advantageous embodiment of the invention, the first power stage can be designed in such a way that at least one decentralized heating surface is only operated with a low or medium power, i. H. the decentralized heating surface is not tempered to the full heating capacity. In particular, the decentralized heating surface can only be operated with a low output if the state of charge or the capacity of the electrical storage device supplying the heating surface with energy is very low.

Wird die dezentrale Heizfläche in der ersten Leistungsstufe lediglich mit geringer oder mittlerer Leistung betrieben, kann die zweite Leistungsstufe derart ausgestaltet sein, dass die zumindest eine dezentrale Heizfläche in dieser zweiten Leistungsstufe mit hoher Leistung, insb. mit maximaler Leistung betrieben wird.If the decentralized heating surface is only operated with low or medium power in the first power level, the second power level can be designed such that the at least one decentralized heating surface is operated in this second power level with high power, especially with maximum power.

Ein weiterer wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, einen geeigneten Umschaltzeitpunkt von der ersten Leistungsstufe in die zweite Leistungsstufe anzugeben. Der Umschaltzeitpunkt sollte derart gewählt werden, dass der Fahrer, sobald er in das Fahrzeug einsteigt, das Gefühl vermittelt bekommt, dass seinem Wunsch nach Vorklimatisierung Rechnung getragen wird. Um zu einem optimale Zeitpunkt von der ersten Leistungsstufe in die zweite Leistungsstufe wechseln zu können, kann die Steuereinheit derart ausgestaltet sein, dass dann von einer ersten Leistungsstufe in eine zweite Leistungsstufe geschaltet wird, wenn eine Fahrzeugtür, vorzugsweise die Fahrer-Fahrzeugtür entriegelt oder geöffnet wird. Je nach Ausgestaltung des Entriegelungssystems des Kraftfahrzeugs, findet eine Entriegelung des Fahrzeugs statt, wenn der Fahrer ein entsprechendes Bedienelement einer Fernbedienungseinheit betätigt, wenn eine Funkeinheit innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um das Fahrzeug detektiert wird, oder wenn der Fahrer das Fahrzeug mittels eines Schlüssels manuell am Schloss einer Tür oder des Kofferraums entriegelt. Ob eine Aktivierung der zweiten Leistungsstufe beim Entriegeln des Fahrzeugs oder beim Öffnen einer Fahrzeugtür bzw. der Fahrer-Fahrzeugtür erfolgt, kann fest vorgegeben werden, oder in Abhängigkeit vom Ladezustand des elektrischen Speichers erfolgen, wobei bei geringem Ladezustand der Umschaltvorgang von der ersten Leistungsstufe in die zweite Leistungsstufe erst möglichst spät erfolgen sollte, vorzugsweise erst beim Öffnen der Fahrertür des Kraftfahrzeugs.Another essential point of the invention is to specify a suitable switchover time from the first power level to the second power level. The switchover time should be selected in such a way that the driver, as soon as he gets into the vehicle, gets the feeling that his wish for pre-air conditioning is being taken into account. In order to be able to switch from the first power level to the second power level at an optimal point in time, the control unit can be designed in such a way that it switches from a first power level to a second power level when a vehicle door, preferably the driver's vehicle door, is unlocked or opened . Depending on the design of the unlocking system of the motor vehicle, the vehicle is unlocked when the driver actuates a corresponding operating element of a remote control unit, when a radio unit is detected within a specified range around the vehicle, or when the driver manually locks the vehicle using a key unlocked a door or trunk. Whether the second power level is activated when the vehicle is unlocked or when a vehicle door or the driver's vehicle door is opened can be specified in a fixed manner, or it can be done depending on the state of charge of the electrical storage device, with the switching process from the first power level to the second power level should take place as late as possible, preferably only when opening the driver's door of the motor vehicle.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Aktivierung der zweiten Leistungsstufe durch die Erkennung von Bluetooth-Signalen erfolgen, welches das fahrzeugexterne Bedienelement (z.B. Smartphone) aussendet.Alternatively or additionally, the second power level can be activated by recognizing Bluetooth signals, which the vehicle-external control element (e.g. smartphone) sends out.

In vorteilhafter Weise kann diese Vorklimatisierung zudem auch mit der Vorklimatisierung des Klimagerätes aus DE 102013202601 A1 kombiniert werden, womit eine sehr energieeffiziente Vorklimatisierung möglich ist.Advantageously, this pre-conditioning can also end with the pre-conditioning of the air conditioning unit DE 102013202601 A1 can be combined, which makes a very energy-efficient pre-air conditioning possible.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei zeigt

• 1 den Innenraum eines Fahrzeugs mit einem zentralen Heizsystem und dezentralen Heizflächen, und
• 2 einen funktionalen Zusammenhang zwischen fahrzeugexternem Bedienelement, Steuereinheit und Infrarotstrahlern zur Vorklimatisierung des Fahrzeuginnenraums.

Further features and advantages of the invention result from the following description and the drawings. while showing

• 1 the interior of a vehicle with a central heating system and decentralized heating surfaces, and
• 2 a functional relationship between the vehicle-external control element, control unit and infrared radiators for pre-air conditioning of the vehicle interior.

Die 1 zeigt einen Fahrzeuginnenraum FZG mit vier Sitzen S1 - S4 und einem zentralen Steuergerät SG zum Temperieren des Fahrzeuginnenraums FZG entsprechend einer Heizanforderung eines Fahrzeuginnsassen. Das Fahrzeug ist mit einer konventionellen Heiz-Klimaanlage HKA als zentrales Heizsystem ausgestattet, welches durch das Steuergerät SG zur Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums entsprechend den Heiz-Anforderungen angesteuert werden kann. Neben dem zentralen Heizsystem HKA sind im Fahrzeug verteilt 4 dezentrale Heizflächen IR1 - IR4 angeordnet, wobei jede der Heizflächen IR1 - IR4 derart positioniert ist, dass sie zum Temperieren eines bestimmten Teils des Fahrzeuginnenraums FZG, insb. zum Temperieren eines Bereichs, in dem sich ein Insasse befindet, dient. Jede dieser Heizflächen IR1 - IR4 kann wiederum aus mehreren Heizflächen-Teilen bestehen, die z. B. in der Türverkleidung oder im Fußraum des entsprechenden Bereichs verbaut sind. Weiter sind diese Heizflächen IR1 - IR4 als sog. Infrarotstrahler ausgestaltet und bestehen aus einem Strahlungserzeuger (z. B. stromdurchflossene Folie), der aus elektrischer Energie Wärme erzeugt und in Form von Infrarotstrahlung abstrahlt.The 1 shows a vehicle interior FZG with four seats S1 - S4 and a central control unit SG for temperature control of the vehicle interior FZG according to a heating requirement of a vehicle occupant. The vehicle is equipped with a conventional HKA heating and air conditioning system as the central heating system, which can be controlled by the control unit SG to air condition the vehicle interior according to the heating requirements. In addition to the central heating system HKA, 4 decentralized heating surfaces IR1 - IR4 are distributed throughout the vehicle, with each of the heating surfaces IR1 - IR4 being positioned in such a way that they are used to control the temperature of a specific part of the vehicle interior FZG, especially an area in which there is a inmate is serving. Each of these heating surfaces IR1 - IR4 can in turn consist of several heating surface parts z. B. are installed in the door panel or in the footwell of the corresponding area. Furthermore, these heating surfaces IR1 - IR4 are designed as so-called infrared radiators and consist of a radiation generator (e.g. current-carrying foil) which generates heat from electrical energy and emits it in the form of infrared radiation.

Die als Infrarotstrahler ausgestalteten dezentralen Heizflächen IR1 -IR4 können einerseits zum Temperieren des Fahrzeugs während des Betriebs des Fahrzeugs in Kombination mit dem zentralen Heizsystem, und andererseits im Sinne einer Heizeinheit zum Vorklimatisieren des Fahrzeugs im Fahrzeugstillstand, d. h. bei abgeschalteter Antriebseinheit oder ausgeschalteter Zündung verwendet werden. Um die Infrarotstrahler IR1 - IR4 bei abgestelltem Fahrzeug zur Vorklimatisierung aktivieren zu können, zeigt die 1 noch ein fahrzeugexternes Bedienelement BE, welches über Funksignale entsprechende Vorklimatisierungsanforderungen an das Steuergerät SG sendet.The decentralized heating surfaces IR1 -IR4 designed as infrared radiators can be used on the one hand to control the temperature of the vehicle while the vehicle is in operation in combination with the central heating system, and on the other hand in the sense of a heating unit for pre-conditioning the vehicle when the vehicle is stationary, i.e. when the drive unit is switched off or the ignition is switched off. In order to be able to activate the infrared radiators IR1 - IR4 for pre-conditioning when the vehicle is parked, the shows 1 another control element BE external to the vehicle, which sends corresponding pre-conditioning requirements to control unit SG via radio signals.

Die 2 zeigt nun, wie die wesentlichen Elemente der Vorrichtung zur Vorklimatisierung, also die Infrarotstrahler IR1 - IR4, das Steuergerät SG und das fahrzeugexterne Bedienelement BE miteinander in Beziehung stehen, um eine Anforderung des Fahrers zum Vorklimatisieren des Fahrzeugs umsetzen zu können.The 2 now shows how the essential elements of the device for pre-air conditioning, ie the infrared radiators IR1-IR4, the control unit SG and the vehicle-external operating element BE, are related to one another in order to be able to implement a driver's request for pre-air conditioning of the vehicle.

Die 2 zeigt ein fahrzeugexternes Bedienelement BE, das derart ausgestaltet ist, dass der Fahrer durch entsprechende Bedienung auswählen kann, welche der als Infrarotstrahler ausgebildeten dezentralen Heizflächen IR1 - IR4 (entsprechend der 1) zur Vorklimatisierung angesteuert werden können. Entsprechend der Auswahl der anzusteuernden dezentralen Heizflächen IR1 - IR4 sendet das Bedienelement BE per Funkübertragung ein entsprechendes Auswahlsignal ir an das Steuergerät SG. Weiter kann der Fahrer durch Betätigung der mittleren Taste „Start“ ein sofortiges Aktivieren der angewählten IR-Heizflächen zum Vorklimatisieren des Fahrzeugs anfordern, wodurch ein Signal s an das Steuergerät SG übertragen wird. Schließlich hat der Fahrer bzw. Bediener des Bedienelements BE noch die Möglichkeit, eine Uhrzeit zu programmieren, zu der die Vorklimatisierung starten soll. In Abhängigkeit von der programmierten Uhrzeit wird ein entsprechendes Signal progT an das Steuergerät SG übertragen.The 2 shows a vehicle-external control element BE, which is designed in such a way that the driver can select by appropriate operation which of the decentralized heating surfaces IR1 - IR4 designed as infrared radiators (according to 1 ) can be controlled for pre-conditioning. Depending on the selection of the decentralized heating surfaces IR1 - IR4 to be controlled, the operating element BE sends a corresponding selection signal ir to the control unit SG by radio transmission. Furthermore, the driver can request immediate activation of the selected IR heating surfaces for pre-conditioning the vehicle by pressing the middle "Start" button, whereby a signal s is transmitted to the control unit SG. Finally, the driver or operator of the operating element BE still has the option of programming a time at which the pre-air conditioning should start. Depending on the programmed time, a corresponding signal progT is transmitted to control unit SG.

Das Steuergerät SG empfängt neben den oben genannten Signalen ir, s bzw. progT des fahrzeugexternen Bedienelements BE noch ein Signal ta einer Zentralverriegelungsanlage ZA des Fahrzeugs, sobald das Fahrzeug entriegelt wird. Das Steuergerät SG ist nun derart ausgestaltet, dass dieses, sobald ein sofortiges Signal s ankommt oder die vorprogrammierte Zeit (Signal progT) erreicht ist, entsprechend der ausgewählten Infrarotstrahler IR1 - IR4 (durch Auswertung des Signals ir bekannt) diese in einer ersten Leistungsstufe 11 mit geringer Leistung aktiviert. Ab dem Zeitpunkt, ab dem das Fahrzeug entriegelt wird (Signal ta), schaltet das Steuergerät SG von der ersten Leistungsstufe I1 in die zweite Leistungsstufe I2, so dass die angesteuerten dezentralen Heizflächen IR1 - IR4 mit maximaler Heizleistung betrieben werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass mindestens der Fahrer, sobald er in das Fahrzeug einsteigt, eine angenehme Wärme spürt.In addition to the above-mentioned signals ir, s or progT from the vehicle-external operating element BE, control unit SG also receives a signal ta from a central locking system ZA of the vehicle as soon as the vehicle is unlocked. The control unit SG is now designed in such a way that, as soon as an immediate signal s arrives or the pre-programmed time (signal progT) is reached, according to the selected infrared emitters IR1 - IR4 (known through evaluation of the signal ir) this in a first power stage 11 with low power enabled. From the point at which the vehicle is unlocked (signal ta), the control unit SG switches from the first power level I1 to the second power level I2, so that the controlled decentralized heating surfaces IR1 - IR4 are operated at maximum heating power. This can ensure that at least the driver feels pleasant warmth as soon as he gets into the vehicle.

Mittels der hier dargestellten Vorrichtung kann eine optimale Vorklimatisierung des Fahrzeugs bei geringem Energieverbrauch ermöglicht werden. Durch das sehr schnelle Ansprechverhalten der Infrarotstrahler und die hohe Wärmefreisetzung kann ein sehr schnelles Aufheizen des Fahrzeugs bei minimalem Energieaufwand (im Vergleich zum kompletten Durchheizen, wie es bei konventionellen Standheizungen erforderlich ist) ermöglicht werden. Durch eine Vorauswahl der anzusteuernden Infrarotstrahler kann auch eine bedarfsgerechte Vorklimatisierung erreicht werden, da nur die für die zu erwartenden Personen relevanten Bereiche beheizt werden.Using the device shown here, optimal pre-air conditioning of the vehicle can be made possible with low energy consumption. Due to the very fast response behavior of the infrared radiators and the high heat release, the vehicle can be heated up very quickly with minimal energy consumption (compared to the complete heating, as is necessary with conventional parking heaters). By pre-selecting the infrared radiators to be controlled, needs-based pre-air conditioning can also be achieved, since only the areas relevant to the people to be expected are heated.

Diese kostengünstige Vorrichtung ist insbesondere für Kraftfahrzeuge geeignet, die mit einem hybriden Kraftmaschinensystem oder einem rein elektrischen Antriebssystem ausgestattet sind. Abschließend ist noch zu erwähnen, dass die Infrarotheizflächen entweder anstelle einer konventionellen Standheizung oder auch in Kombination mit einer konventionellen Standheizung zum Vortemperieren des Fahrzeugs bzw. eines bestimmten Bereichs des Fahrzeugs eingesetzt werden können.This inexpensive device is particularly suitable for motor vehicles equipped with a hybrid engine system or an all-electric drive system. Finally, it should be mentioned that the infrared heating surfaces can be used either instead of a conventional auxiliary heater or in combination with a conventional auxiliary heater to pre-heat the vehicle or a specific area of the vehicle.

In vorteilhafter Weise kann diese Vorklimatisierung auch mit der Vorklimatisierung gemäß der DE 102013202601 A1 kombiniert werden, womit eine sehr energieeffiziente Vorklimatisierung möglich ist.Advantageously, this pre-air conditioning with the pre-air conditioning according to DE 102013202601 A1 can be combined, which makes a very energy-efficient pre-air conditioning possible.

Claims (8)

Vorrichtung zur Vorklimatisierung eines Kraftfahrzeugs (FZG) im Stillstand, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, mit einer Heizeinheit, welche ihre Energie zum Heizen aus einem elektrischen Speicher bezieht, und die mittels einem fahrzeugexternen Bedienelement (BE) aktivierbar und mittels einer Steuereinheit (SG) ansteuerbar ist, wobei die Heizeinheit mehrere als Infrarotstrahler ausgebildete dezentrale Heizflächen (IR1, IR2, IR3, IR4) umfasst, welche zur Vorklimatisierung im Fahrzeugstillstand aktivierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (SG) derart ausgestaltet ist, dass bei Aktivierung der Heizeinheit (Signal s, progT) im Stillstand ein vorgebbarer Teil (Signal ir) der als Infrarotstrahler ausgebildeten dezentralen Heizflächen (IR1, IR2, IR3, IR4) aktiviert wird.Device for pre-air conditioning a motor vehicle (FZG) at a standstill, in particular an electric vehicle, with a heating unit which draws its energy for heating from an electrical storage device and which can be activated by means of an operating element (BE) external to the vehicle and can be controlled by means of a control unit (SG), the heating unit comprising a plurality of decentralized heating surfaces (IR1, IR2, IR3, IR4) designed as infrared radiators, which can be activated for pre-air conditioning when the vehicle is stationary, characterized in that the control unit (SG) is designed in such a way that when the heating unit is activated (signal s, progT) at standstill, a predeterminable part (signal ir) of the decentralized heating surfaces (IR1, IR2, IR3, IR4) designed as infrared radiators is activated. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fahrzeugexterne Bedienelement (BE) derart ausgestaltet ist, dass bei entsprechender Betätigung eine sofortige Aktivierung (Signal s) oder eine zeitgesteuerte Aktivierung (Signal progT) zumindest einer dezentralen Heizfläche (IR1, IR2, IR3, IR4) erfolgt, wobei bei der zeitgesteuerten Aktivierung (Signal progT) zu einer vorprogrammierbaren Zeit zumindest eine dezentrale Heizfläche (IR1, IR2, IR3, IR4) mit einer vorgegebenen Leistungsstufe (I1, I2) aktiviert wird oder zu einer vorprogrammierbaren Zeit eine vorgegebene Leistungsstufe (I1, I2) zumindest einer der dezentralen Heizflächen (IR1, IR2, IR3, IR4) erreicht ist.device after claim 1 , characterized in that the vehicle-external control element (BE) is designed such that with corresponding actuation, immediate activation (signal s) or time-controlled activation (signal progT) of at least one decentralized heating surface (IR1, IR2, IR3, IR4) takes place, with time-controlled activation (signal progT) at a pre-programmable time at least one decentralized heating surface (IR1, IR2, IR3, IR4) is activated with a specified power level (I1, I2) or a specified power level (I1, I2) of at least one of the decentralized heating surfaces (IR1, IR2, IR3, IR4) is reached at a pre-programmable time. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine dezentrale Heizfläche (IR1, IR2, IR3, IR4) umfassende Heizeinheit in zumindest zwei Leistungsstufen (I1, I2) betrieben werden kann, und dass die Steuereinheit (SG) derart ausgestaltet ist, dass bei einer Aktivierung (Signal s, progT) der Heizeinheit im Stillstand zumindest eine dezentrale Heizfläche (IR1, IR2, IR3, IR4) in einer ersten Leistungsstufe (11) aktiviert wird und in Abhängigkeit von vorgegebenen Bedingungen (Signal ta) von der ersten Leistungsstufe (11) in eine zweite Leistungsstufe (I2) der Heizeinheit geschaltet wird.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating unit comprising at least one decentralized heating surface (IR1, IR2, IR3, IR4) can be operated in at least two power levels (I1, I2), and that the control unit (SG) is designed in this way that when the heating unit is activated (signal s, progT) at a standstill, at least one decentralized heating surface (IR1, IR2, IR3, IR4) is activated in a first power level (11) and, depending on specified conditions (signal ta), by the first Power level (11) is switched to a second power level (I2) of the heating unit. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leistungsstufe (11) derart ausgestaltet ist, dass zumindest eine dezentrale Heizfläche (IR1, IR2, IR3, IR4) mit kleiner oder mittlerer Leistung betrieben wird.device after claim 3 , characterized in that the first power level (11) is designed such that at least one decentralized heating surface (IR1, IR2, IR3, IR4) is operated with low or medium power. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ersten Leistungsstufe (11), bei der zumindest eine dezentrale Heizfläche (IR1, IR2, IR3, IR4) mit kleiner oder mittlerer Leistung betrieben wird, die zweite Leistungsstufe (I2) derart ausgestaltet ist, dass die zumindest eine dezentrale Heizfläche (IR1, IR2, IR3, IR4) mit hoher Leistung, insbesondere mit maximaler Leistung betrieben wird.device after claim 3 or 4 , characterized in that in a first power level (11), in which at least one decentralized heating surface (IR1, IR2, IR3, IR4) is operated with low or medium power, the second power level (I2) is designed in such a way that the at least one decentralized heating surface (IR1, IR2, IR3, IR4) is operated with high power, in particular with maximum power. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (SG) derart ausgestaltet ist, dass von einer ersten Leistungsstufe (11) in eine zweite Leistungsstufe (I2) geschaltet wird, wenn eine Fahrzeugtür, vorzugsweise die Fahrer-Fahrzeugtür entriegelt oder geöffnet (Signal ta) wird.Device according to one of claims 3 - 5 , characterized in that the control unit (SG) is designed in such a way that a first power level (11) is switched to a second power level (I2) when a vehicle door, preferably the driver's vehicle door, is unlocked or opened (signal ta). Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (SG) derart ausgestaltet ist, dass die Heizeinheit im Stillstand aktiviert wird, wenn ein zum Laden des elektrischen Speichers vorgesehener Ladestecker abgesteckt wird.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (SG) is designed in such a way that the heating unit is activated when the vehicle is at a standstill when a charging plug provided for charging the electrical storage device is unplugged. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (SG) derart ausgestaltet ist, dass die Heizeinheit im Stillstand aktiviert wird, wenn erkannt wird, dass sich das fahrzeugexterne Bedienelement (BE) in einem definierten Bereich um das Fahrzeug befindet, wobei vorteilhafterweise die Position des fahrzeugexternen Bedienelements (BE) durch Auswertung von GPSgestützten Positionsdaten des fahrzeugexternen Bedienelements (BE) und/oder durch Auswertung von Nahfeldfunksignalen ermittelt wird.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (SG) is designed such that the heating unit is activated at a standstill when it is detected that the vehicle-external control element (BE) is in a defined area around the vehicle, wherein advantageously the position of the vehicle-external control element (BE) is determined by evaluating GPS-supported position data of the vehicle-external control element (BE) and/or by evaluating near-field radio signals.

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