DE2451221A1

DE2451221A1 - Luftheizung fuer ein elektrokraftfahrzeug

Info

Publication number: DE2451221A1
Application number: DE19742451221
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: ELEKTR STRASSENVERKEHR GES; GES Gesellschaft fuer Elektrischen Strassenverkehr GmbH
Current assignee: ELEKTR STRASSENVERKEHR GES; GES Gesellschaft fuer Elektrischen Strassenverkehr GmbH
Priority date: 1974-10-29
Filing date: 1974-10-29
Publication date: 1976-05-06
Also published as: DE2451221C3; DE2451221B2

Description

Luftheiiuiig. für ein Elektrokraftfalirz.eug.
Die Erfindung betrifft eine Luftheizung für den Innenraum eines vermittels Akkumulatoren, Regeleinrichtung und Elektromotor angetriebenen Elektrokraftfahrzeuges, mit einem in den Innenraum einmündenden Zuluftkanal, zumindest einer im Zuluftkanal angeordneten Wärmequelle zur Erwärmung der Zuluft und einem aus dem Innenraum herausgeführten Abluftkanal.
Bei (aus der Praxis) bekannten Luftheizungen der genannten Gattung besteht die im Zuluftkanal angeordnete Wärmequelle aus einer mit Flüssigbrennstoff betriebenen Fremdwärmequelle und ist das in Strömungsrichtung gesehen vordere Ende des Zuluftkanals mit einem Frischluftkanal verbunden. Nachteilig ist hierbei, daß zum Betrieb der Fremdwärmequelle in jedem Falle eine Entnahme von elektrischer Energie aus den Akkumulatoren notwendig ist, die insbesondere im Winter, wo die Akkumulatoren infolge tiefer Temperaturen ohnehin eine geringere Leistungsfähigkeit besitzen, den Aktionsradius der Elektrokraftfahrzeuge erheblich beschränkt.
Bekannt ist weiterhin, daß die Akkumulatoren, die Regeleinrichtung und der Elektromotor eines Elektrokraftfahrzeuges sich im Betrieb erwärmen, d. h. einen unmittelbaren Wärmeinhalt besitzen. Die Ausnutzung dieses unmittelbaren Wärmeinhaltes wird in der Fachwelt als wenig sinnvoll und unwirtschaftlich angesehen (vgl. Zeitschrift BWK, September 1973, Seite 368).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für Elektrokraftfahrzeuge bestirnmte Luftheizung der eingangs genannten Gattung anzugeben, die möglichst wenig elektrische Energie aus den Akkumulatoren benötigt.
Die Erfindung besteht darin, daß die Akkumulatoren mit ihrem unmittelbaren Wärmeinhalt als Wärmequellen eingesetzt sind.
Die Erfindung nutzt hierbei die Erkenntnis, daß entgegen der Ansicht der Fachwelt die von Blei-Säure-, Natrium- Schwefel-Akkumulatoren o. dgl. im Betrieb erzeugte unmittelbare Wärme sehr wohl als Wärmequelle für die Luftheizung nutzbringend eingesetzt werden kann.
Für die weitere Ausgestaltung bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten. So besteht eine erste bevorzugte Ausführungsform darin, daß die Akkumulatoren in einer dem Zuluftkanal zwischengeschalteten wärmeisolierten Akkumulatorenkammer angeordnet sind. Besteht jedoch die Gefahr der Bildung von Wärmenestern in den Akkumulatoren oder handelt es sich um gasbildende Akkumulatoren, so empfiehlt es sich, die Akkumulatoren mit einem Flüssigkeitskühlkreislauf zu ummanteln und dem Flüssigkeitskühlkreislauf einen im Zuluftkanal angeordneten Wärmetauscher zwischenzuschalten. Gegebenenfalls kann man den Akkumulatoren und dem Zuluftkanal auch eine Wärmepumpe zuordnen.
Da auch die Regeleinrichtung und der Elektromotor im Betrieb des Elektrokraftfahrzeuges einen beachtlichen unmittelbaren Wärmeinhalt aufweisen, ist nach einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Anordnung so getroffen, daß die Regeleinrichtung und der Elektromotor dem Zuluftkanal als weitere Wärmequellen zugeordnet sind. Dabei sollen diese weiteren Wärmequellen den Akkumulatoren in Strömungsrichtung der Zuluft gesehen in Reihe nachgeschaltet sein, um im kalten Zustand des Elektrokraftfahrzeuges eine Vorwärmung der Regeleinrichtung und des Elektromotors zu ermöglichen. Auf der anderen Seite empfiehlt es sich, um ggf. eine Überhitzung der Regeleinrichtung des Elektromotors zu vermeiden, die weiteren Wärmequellen einem aus- und zuschaltbaren Zuluftbypasskanal zwischenzuschalten. Prinzipiell besteht die Möglichkeit, wie es bei Luftheizungen von mit Verbrennungsmotor ausgerüsteten Kraftfahrzeugen üblich ist, das in Strömungsrichtung der Zuluft gesehen vordere Ende des Zuluftkanals mit einem Frischluftkanal zu verbinden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform, die den Betriebsparametern eines Elektrokraftfahrzeuges Rechnung trägt und der daher in Kombination zu den beschriebenen Maßnahmen besondere Bedeutung zukommt, ist jedoch vorgesehen, daß das in Strömungsrichtung der Zuluft gesehen vordere Ende des Zuluftkanals mit einem aus dem Innenraum herausgeführten Umluftkanal verbunden und der Umluftkanal oder der Zuluftkanal mit einem Zuluftgebläse versehen ist. Auf diese Weise kann trotz tiefer Außentemperaturen eine ausreichende Beheizung des Innenraumes bei zumindest gedrosselter Frischluftzufuhr gewährleistet werden, da nicht die kalte Frischluft sondern die demgegenüber wärmere Innenraumluft erwärmt wird. Darüber hinaus ermöglicht die beschriebene Anordnung eine wirtschaftliche Vorwärmung des Innenraumes vor Inbetriebnahme des Elektrokraftfahrzeuges, wenn letzteres je nach Wärmebilanz in an sich bekannter Weise mit einer Fremdwärmequelle ausgestattet ist und wenn diese Fremdwärmequelle den Akkumulatoren und ggf. auch der elektrischen Regeleinrichtung und dem Elektromotor in Reihe nachgeschaltet im Zuluftkanal angeordnet ist.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß eine Luftheizung für Elektrokraftfahrzeuge geschaffen ist, die bei minimaler Belastung der Akkumulatoren eine ausreichende Erwärmung des Innenraumes der Elektrokraftfahrzeuge sicherstellt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert.
Die einzige Figur zeigt ein Schema einer erfindungsgemäßen Luftheizung für den Innenraum 1 eines vermittels Akkumulatoren 2, elektrischer oder mechanischer Regeleinrichtung 3 und Elektromotor 4 angetriebenen Elektrokraftfahrzeuges. In ihrem grundsätzlichen Aufbau weist die Luftheizung zunächst einen in den Innenraum 1 einmündenden Zuluftkanal 5, zumindest eine im Zuluftkanal 5 angeordnete Wärmequelle zur Erwärmung der Zuluft und einen aus den Innenraum 1 herausgeführten Abluftkanal 6 auf.
Außerdem mündet im Innenraum 1 ein mit einer Drosselklappe 7 versehener Frischluftkanal 8.
Die Akkumulatoren 2 sind mit ihrem unmittelbaren Wärmeinhalt als Wärmequellen im Zuluftkanal 5 eingesetzt. Dazu sind sie im Ausführungsbeispiel in einer dem Zuluftkanal 5 zwischengeschalteten wärmeisolierten Akkumulatorenkammer 9 angeordnet. Außerdem sind dem Zuluftkanal 5 die Regeleinrichtung 3 und der Elektromotor 4 mit ihren unmittelbaren Wärme inhalten als weitere Wärmequellen zugeordnet und zwar derart, daß sie den Akkumulatoren 2 in Strömungsrichtung der Zuluft gesehen in Reihe nachschaltbar sind. Dazu sind zunächst die Regeleinrichtung 3 und der Elektromotor 4 wiederum in wärmeisolierten Kammern 10, 11 angeordnet, die einem Zuluftbypasskanal 12 zwischengeschaltet sind. Es besteht aber auch die nicht dargestellte Möglichkeit, daß die Regeleinrichtung 3 und der Elektromotor 4 mit von der Zuluft durchströmten Gehäusemänteln versehen oder in einer gemeinsamen wärmeisolierten Kammer angeordnet sind. Die beiden Enden des Zuluftbypasskanals 12 sind mit dem Zuluftkanal 5 verbunden, welch letzterer im Bereich des in Strömungsrichtung vorderen Endes des Zuluftbypasskanals 12 mit einer Schwenkklappe 13 versehen ist, die eine Zu- oder Abschaltung des Zuluftbypasskanals 12 gestattet. Der Zuluftbypasskanal 12 weist außerdem noch eine Frischluftzuführungsleitung 14, eine Fortluftableitungsleitung 15 und ein Gebläse 16 und jeweils mit einer verschwenkbaren Verschlußklappe 17, 18 auf, um bei am Zuluftbypasskanal 12 vorbeigeleiteter Zuluft die elektrische Regeleinrichtung 3 und den Elektromotor 4 vermittels Frischluft kühlen zu können. Das in Strömungsrichtung der Zuluft gesehen vordere Ende des Zuluftkanals 5 ist mit einem aus dem Innenraum 1 herausgeführten Umluftkanal 19 oder ggf. mit einem Frischluftzutritt 22, welcher in der Figur nur angedeutet ist, verbunden. Zur Vorwärmung der über den Frischluftzutritt 22 zufließenden Frischluft vermittels der Abluftwärme kann dem Frischluftzutritt 22 und dem Abluftkanal 6 ein Wärmetauscherkreislauf 24 zugeordnet sein. Den Akkumulatoren 2 und bei Einschaltung des Zuluftbypasskanals 12 auch der Regeleinrichtung 3 und dem Elektromotor 4 in Reihe nachgeschaltet sind im Zuluftkanal 5 eine lediglich schematisch angedeutete Fremdwärmequelle 20 z. B. in Form einer mit Flüssig- oder Gasbrennstoff betriebenen Heizeinrichtung oder auch in Form einer an die Akkumulatoren 2 oder im Stillstand des Elektrokraftfahrzeuges an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossenen Heizspirale -und ein in seiner Leistung einstellbares Zuluftgebläse 21 vorgesehen.
Die Funktionsweise der beschriebenen Luftheizung ergibt sich unschwer aus der Figur. Angenommen, das Elektrokraftfahrzeug befindet sich im Stillstand und ist auf tiefe Außentemperatur abgekühlt. Zur Vorwärmung wird die Drosselklappe 7 im Frischluftkanal 8 geschlossen. Die Schwenkklappe 13 im Zuluftkanal wird so eingestellt, daß die Akkumulatorenkammer 9 über den Zuluftbypasskanal 12 mit den die Regeleinrichtung 3 und den Elektromotor 4 enthaltenden Kammern 10, 11 verbunden ist. Mit Einschalten der Fremdwärmequelle 20 und des Zuluftgebläses 21 wird im Innenraum 1 befindliche Luft durch den Umluftkanal 19 und den Zuluft- und Zuluftbypasskanal 5 bzw. 12 in den Innenraum 1 zurückgeleitet, wobei sie infolge Erwärmung vermittels der Fremdwärmequelle 20 den Innenraum 1 und auch die Akkumulatoren 2 sowie die Regeleinrichtung 3 und den Elektromotor 4 erwärmt. Vermittels eines Innenraumbypasskanals 23 (in der Figur schematisch angedeutet) besteht auch die Möglichkeit einer ausschließlichen Vorwärmung der Regeleinrichtung 3 und des Elektromotors 4. Im Betrieb des Elektrokraftfahrzeuges werden zunächst ausschließlich die Akkumulatoren 2 mit ihrem unmittelbaren Wärmeinhalt als Wärmequellen eingesetzt. Bei größerem Wärmebedarf werden der Zuluftbypasskanal 12 und bei noch größerem Wärmebedarf die Fremdheizquelle 20 zugeschaltet.
Besteht die Gefahr einer Überhitzung der elektrischen Regeleinrichtung 3 und des Elektromotors 4 durch die an den Akkumulatoren 2 vorgewärmte Zuluft, wird der Zuluftbypasskanal 12 an seinem vorderen Ende durch Betätigen der Schwenkklappe 13 geschlossen. Zur Kühlung der Regeleinrichtung 3 und des Elektromotors 4 werden durch Betätigen der Verschlußklappen 17, 18 die Frischluftzuführungsleitung 14 und die Fortluftableitungsleitung 15 geöffnet und das Gebläse 16 in der Fortluftableitungsleitung 15 eingeschaltet.
Die Betätigung der Drosselklappe 7 der Schwenkklappe 13, der Verschlußklappen 17, 18, der Gebläse 16, 21 usw. kann mit bekannten Einrichtungen, soweit erforderlich, automatisch gesteuert werden.

Claims

Patentansprüche :

für für für den Innenraum eines vermittels Akkumulatoren, Regeleinrichtung und Elektromotor angetriebenen Elektrokraftfahrzeuges, mit einem in den Innenraum einmündenden Zuluftkanal, zumindest einer im Zuluftkanal angeordneten Wärmequelle zur Erwärmung der Zuluft und einem aus dem Innenraum herausgeführten Abluftkanal, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Akkumulatoren (2) mit ihrem unmittelbaren Wärmeinhalt als Wärmequellen eingesetzt sind.
2. Luftheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Akkumulatoren (2) in einer dem Zuluftkanal (5) zwischengeschalteten wärmeisolierten Akkumulatorenkammer (9) angeordnet sind.
3. Luftheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Akkumulatoren (2) mit einem Flüssigkeitskühlkreislauf ummantelt sind und dem Flüssigkeitskühlkreislauf ein im Zuluftkanal (5) angeordneter Wärmetauscher- zwischengeschaltet ist.
4. Luftheizung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Akkumulatoren (2) und dem Zuluftkanal (5) eine Wärmepumpe zugeordnet ist.
5. Luftheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zuluftkanal (5) die Regeleinrichtung(3) und der Elektromotor (4) als weitere Wärmequellen zugeordnet sind.
6. Luftheizung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Wärmequellen (3, 4) den Akkumulatoren (2) in Strömungsrichtung der Zuluft gesehen in Reihe nachgeschaltet sind.
7. Luftheizung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Wärmequellen (3, 4) einem Zuluftbypasskanal (1.2) zwischengeschaltet sind.
8. Luftheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das in Strömungsrichtung der Zuluft gesehen vordere Ende des Zuluftkanals (5) mit einem aus dem Innenraum (1) herausgeführten Umluftkanal (19) verbunden und der Umluftkanal (19) oder der Zuluftkanal (5) mit einem Zuluftgebläse (21) versehen ist.
9. Luftheizung nach Anspruch 8 in der Ausführungsform mit einer Fremdwärmequelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdwärmequelle (20) den Akkumulatoren (2) und ggf. auch der Regeleinrichtung (3) und dem Elektromotor (4) in Reihe nachgeschaltet im Zuluftkanal (5) angeordnet ist.

L e e r s e i t e