DE102020118921A1

DE102020118921A1 - Hybridkraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020118921A1
Application number: DE102020118921.4A
Authority: DE
Inventors: René Staroske; Martin Arbesmeier
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2022-01-20
Also published as: US20220016953A1; CN113942369A; US11590820B2

Abstract

Hybridkraftfahrzeug (1), aufweisend einen Verbrennungsmotor (3), einen Elektromotor (2), eine Innenraumklimatisierungseinrichtung (12), einen dem Verbrennungsmotor (3) zugeordneten Katalysator (6) mit einer bei einer ersten Spannung, insbesondere 48V, aus einem Mittelspannungsnetz (9) betreibbaren Katalysatorheizeinrichtung (7), ein Hochspannungsnetz (4), an das der Elektromotor (2) angeschlossen ist, auf einer zweiten Spannung, die höher als die erste Spannung ist, einen Spannungswandler (8) zum Umwandeln der zweiten Spannung in die erste Spannung, eine Wärmetauscheinrichtung (10) zur Erwärmung eines in einem Temperierungskreislauf (11) zirkulierenden Temperierungsmittels der Innenraumklimatisierungseinrichtung (12) durch Abwärme des Verbrennungsmotors (3) und eine Steuereinrichtung (19) zum Betreiben der Katalysatorheizeinrichtung (7) in Abhängigkeit von dem Betrieb des Verbrennungsmotors (3), wobei an das Mittelspannungsnetz (9) eine bei der ersten Spannung arbeitende Klimatisierungsheizeinrichtung (16) der Innenraumklimatisierungseinrichtung (12) angeschlossen ist, wobei die Steuereinrichtung (19) zum Betrieb der Klimatisierungsheizeinrichtung (16) aus dem Mittelspannungsnetz (9) zumindest bei nicht betriebenem Verbrennungsmotor (3) und/oder nicht betriebener Katalysatorheizeinrichtung (7) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridkraftfahrzeug, aufweisend einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor, eine Innenraumklimatisierungseinrichtung, einen dem Verbrennungsmotor zugeordneten Katalysator mit einer bei einer ersten Spannung, insbesondere 48 V, aus einem Mittelspannungsnetz betreibbaren Katalysatorheizeinrichtung, ein Hochspannungsnetz, an das der Elektromotor angeschlossen ist, auf einer zweiten Spannung, die höher als die erste Spannung ist, einen Spannungswandler zum Umwandeln der zweiten Spannung in die erste Spannung, eine Wärmetauscheinrichtung zur Erwärmung eines in einem Temperierungskreislauf zirkulierenden Temperierungsmittels der Innenraumklimatisierungseinrichtung durch Abwärme des Verbrennungsmotors und eine Steuereinrichtung zum Betreiben der Katalysatorheizeinrichtung in Abhängigkeit von dem Betrieb des Verbrennungsmotors.
Hybridkraftfahrzeuge zeichnen sich dadurch aus, dass sie im Antriebsstrang sowohl einen insbesondere herkömmlichen Verbrennungsmotor als auch einen Elektromotor, der sowohl generativ als auch antreibend verwendet werden kann, aufweisen. Dabei ist der Elektromotor üblicherweise an ein Hochspannungsnetz des Hybridkraftfahrzeugs angeschlossen, dessen Hochspannung insbesondere mehr als 200 V, beispielsweise 450 V, betragen kann. In dem Hochspannungsnetz ist üblicherweise auch eine Hochspannungsbatterie vorgesehen, aus der der Elektromotor gespeist werden kann. Bei sogenannten Plug-In-Hybridkraftfahrzeugen umfasst das Hybridkraftfahrzeug ferner eine Ladeeinrichtung, die es erlaubt, die Hochspannungsbatterie, beispielsweise über eine entsprechende Ladesäule, eine Wall-Box und/oder einen üblichen Hausanschluss, aufzuladen.
Verbrennungsmotoren sind in modernen Kraftfahrzeugen üblicherweise Katalysatoren zur Aufbereitung der Abgase zugeordnet. Derartige Katalysatoren beginnen dann effektiv zu arbeiten, wenn eine bestimmte Arbeitstemperatur erreicht ist. Um eine effektive Nutzung des Katalysators auch bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise unmittelbar nach Anlassen des Verbrennungsmotors, zu erlauben, wurde vorgeschlagen, den Katalysator mit einer Katalysatorheizeinrichtung zu versehen, welche beispielsweise als eine Heizscheibe ausgebildet sein kann. Eine derartige Heizscheibe besteht aus einem gewickelten Metallträger, der bei Bedarf unter Strom gesetzt werden kann und in dem Gehäuse des Katalysators eingebaut ist.
Die wünschenswerte Heizleistung solcher Katalysatorheizeinrichtungen kann beispielsweise im Bereich von einigen Kilowatt, beispielsweise bei 4 KW liegen. Allerdings stellen übliche Bordnetze von Kraftfahrzeugen meist lediglich eine Niederspannung von 12 V zur Verfügung, so dass, um die Katalysatorheizeinrichtung entsprechend betreiben zu können, eine äußerst hohe Stromzufuhr erforderlich wäre, was eine entsprechende Auslegung zur Folge hat, die teuer und schwer umsetzbar ist. Daher wurde, zumindest für Hybridkraftfahrzeuge, vorgeschlagen, die Katalysatorheizeinrichtung bei einer Mittelspannung (Zwischenspannung), insbesondere bei 48 V, zu betreiben. Diese Mittelspannung kann beispielsweise aus dem Hochspannungsnetz des Elektromotors über einen entsprechenden Spannungswandler bereitgestellt werden und erlaubt es, geringere Stromstärken zu benutzen und somit die Anforderungen an die Katalysatorheizeinrichtung und deren Zuleitungen deutlich zu reduzieren. Eine derartige Ausgestaltung ist beispielsweise der DE 198 04 098 A1 zu entnehmen. Gemäß DE 10 2012 209 202 A1 wurde in einem alternativen Ansatz vorgeschlagen, ein regeneratives Bremssystem zum Bereitstellen der Energie zum Beheizen eines Kraftfahrzeugkatalysators zu verwenden.
Auch Hybridkraftfahrzeuge weisen üblicherweise Innenraumklimatisierungseinrichtungen auf, welche insbesondere zum Erwärmen des Innenraums auf eine angenehme, insbesondere insassenseitig wählbare Temperatur ausgebildet sind. Hierfür ist es bei klassischen, lediglich einen Verbrennungsmotor aufweisenden Kraftfahrzeugen bekannt, Abwärme des Verbrennungsmotors über eine Wärmetauscheinrichtung an einen beispielsweise Kühlwasser nutzenden Temperierungskreislauf oder ggf. unmittelbar an dem Innenraum zuzuführende Luft zu übertragen, um die gewünschte Erwärmung bereitzustellen. Bei Hybridkraftfahrzeugen wird jedoch zumindest dann keine Abwärme für die Beheizung des Innenraums erzeugt, wenn das Hybridkraftfahrzeug rein elektrisch fährt. Entsprechend wurde vorgeschlagen, in dem Temperierungskreislauf das Temperierungsmittel, insbesondere Kühlwasser, mittels eines aus dem Hochspannungsnetz betriebenen Hochvoltwiderstandheizers, insbesondere eines Hochvolt-PTCs, zu betreiben. Eine derartige Hochspannungsheizeinrichtung muss immer dann nicht betrieben werden, wenn der Verbrennungsmotor entsprechende Abwärme erzeugt, die ebenso über das Wasser des Temperierungskreislaufs, der auch der Kühlung des Verbrennungsmotors dient, abgeführt wird.
Innenraumklimatisierungseinrichtungen für bekannte Hybridkraftfahrzeuge weisen zusätzlich zu derartigen Möglichkeiten zur Erwärmung eines Temperierungsmittels, dessen Wärme wiederum zur Erwärmung von dem Innenraum zuzuführender Luft genutzt wird, insbesondere mittels eines Wärmetauschers, häufig auch zusätzlich eine im 12 V-Bordnetz betriebene Niederspannungsheizeinrichtung für die dem Innenraum zuzuführende Luft auf, die aus dem Bordnetz der Niederspannung betrieben wird und selbst nicht ausreichende Leistung erbringen kann, um eine hinreichende, gewünschte Wärme bereitzustellen, aber für eine initiale Erwärmung der Luft bei kaltem Verbrennungsmotor und/oder zur Nachregelung/Ergänzung der Beheizungstätigkeit zu späteren Zeitpunkten eingesetzt werden kann.
Die bekannten Ausgestaltungen von Hybridkraftfahrzeugen weisen das Problem auf, dass mit der Hochspannungsheizeinrichtung eine zusätzliche, bezüglich der Auslegung und der Sicherheitsbedürfnisse, nachdem es sich um eine Hochspannungskomponente handelt, komplexe und bauraumintensive Komponente benötigen, welche bei aktuellen Hybridkraftfahrzeugen nicht immer oder nur unter Einbußen in die Fahrzeugstruktur integriert werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber verbessertes, insbesondere bezüglich der benötigten Komponenten und des Bauraumbedarfs verbessertes Hybridkraftfahrzeug anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Hybridkraftfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass an das Mittelspannungsnetz eine bei der ersten Spannung arbeitende Klimatisierungsheizeinrichtung der Innenraumklimatisierungseinrichtung angeschlossen ist, wobei die Steuereinrichtung zum Betrieb der Klimatisierungseinrichtung aus dem Mittelspannungsnetz zumindest bei nicht betriebenem Verbrennungsmotor und/oder nicht betriebener Katalysatorheizeinrichtung ausgebildet ist.
Die Erfindung nutzt dabei aus, dass insbesondere bei Forschungen hinsichtlich des Ersetzens von herkömmlichen 12V-Bordnetzen durch 48V-Bordnetze bereits Klimatisierungsheizeinrichtungen für in den Innenraum des Kraftfahrzeugs einzuleitende Luft entwickelt wurden, die mithin mit einer Betriebsspannung von 48 V arbeiten können, was bevorzugt der ersten Spannung (Mittelspannung) entspricht. Erfindungsgemäß wurde nun erkannt, dass dann, wenn ohnehin eine erste Spannung, die zwischen der zweiten Spannung (Hochspannung) des Hochspannungsnetzes und der dritten Spannung (Niederspannung) eines Niederspannungsnetzes (Bordnetzes) liegt, vorhanden ist, hier um eine Katalysatorheizeinrichtung zu betreiben, diese auch zum Betrieb einer derartigen, eine 12V-Heizeinrichtung ersetzenden Klimatisierungsheizeinrichtung bei der ersten Spannung genutzt werden kann. Dies gilt insbesondere aus der weiteren Erkenntnis heraus, dass die Klimatisierungsheizeinrichtung genau dann, wenn die Katalysatorheizeinrichtung betrieben wird, nicht benötigt wird, da dann ja der Verbrennungsmotor Abwärme bereitstellt. Auf der anderen Seite wird die Katalysatorheizeinrichtung dann üblicherweise nicht oder nur mit sehr geringer Leistung benötigt, wenn der keine Abwärme bereitstellende Elektromotor genutzt wird, mithin die Klimatisierungsheizeinrichtung der Innenraumklimatisierungseinrichtung benötigt wird, um die gewünschte Innenraumerwärmung bereitzustellen. Mit anderen Worten liegt auch bei Betrieb des Elektromotors durch den Spannungswandler die erste Spannung im Mittelspannungsnetz vor, selbst wenn die Katalysatorheizeinrichtung gerade nicht (oder nur in einem sehr geringen Maße) benötigt wird, so dass letztlich der Spannungswandler zur Bereitstellung der ersten Spannung aus der zweiten Spannung einem weiteren Einsatzzweck zugeführt werden kann.
In dem erfindungsgemäßen Hybridkraftfahrzeug, welches insbesondere ferner ein Bordnetz bei einer dritten Spannung aufweist, die niedriger als die erste oder die zweite Spannung ist, insbesondere 12 V beträgt, wird mithin die Tatsache der Verfügbarkeit einer Mittelspannung, nämlich der zwischen der zweiten Spannung und der dritten Spannung liegenden ersten Spannung, ausgenutzt, um ein bei hinreichend niedriger Stromstärke hinreichende Heizleistung zur Erwärmung von dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zuzuführender Luft bereitstellendes Ersatzmittel für die gängige 12V-Heizeinrichtung der Inneneinrichtungsklimatisierungseinrichtung und die Hochspannungsheizeinrichtung für das Temperierungsmittel bereitzustellen, so dass durch das Vorsehen der bei der ersten Spannung betreibbaren Klimatisierungsheizeinrichtung auch die Hochspannungsheizeinrichtung, die bei der zweiten Spannung des Hochspannungsnetzes betrieben wurde, insbesondere also die Hochspannungs-PTC-Heizung, entfallen kann. Dies bedeutet wiederum, dass eine deutliche Kosten- und Gewichtsreduktion möglich ist und zudem mehr freier Bauraum im Hybridkraftfahrzeug für andere Komponenten bzw. als insassennutzbarer Raum bereitgestellt wird.
Nachdem die vorliegende Erfindung mit besonderem Vorteil in einem Plug-In-Hybridkraftfahrzeug (PHEV - Plug-In Hybrid Electric Vehicle) eingesetzt wird, ist es selbstverständlich auch möglich, eine Nutzung in anderen Hybridkraftfahrzeugen vorzusehen, beispielsweise bei ein 12V-Bordnetz nutzenden Mild-Hybriden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung existieren im Wesentlichen zwei Betriebsszenarien. In einem ersten Betriebszustand ist der Verbrennungsmotor ausgeschaltet bzw. kalt und das Hybridkraftfahrzeug fährt elektrisch unter Nutzung des Elektromotors. Dann erzeugt der Verbrennungsmotor keine Abwärme für die Beheizung des Innenraums des Hybridkraftfahrzeugs, da das Hybridkraftfahrzeug rein elektrisch fährt. Ein Heizen des Katalysators ist nicht erforderlich, da der Verbrennungsmotor keine Abgase produziert, die gereinigt werden müssten. Über den Spannungswandler kann dann die gesamte Leistung für die Klimatisierungsheizeinrichtung genutzt werden, um eine Innenraumerwärmung herbeizuführen.
In einem zweiten Betriebszustand ist der Verbrennungsmotor angeschaltet bzw. warm, so dass durch die Verbrennung Abwärme erzeugt wird, welche über den Temperierungskreislauf, insbesondere das Kühlwasser, abgeführt wird und den Innenraum des Kraftfahrzeugs über beispielsweise einen Wärmetauscher der Innenraumklimatisierungseinrichtung heizt. Der Spannungswandler muss somit nicht zur Innenraumerwärmung genutzt werden, so dass er für das Heizen des Katalysators über die Katalysatorheizeinrichtung im Betrieb ist und den Katalysator schnellstmöglich aufheizt, um eine schnelle Wirksamkeit des Katalysators zu ermöglichen.
Dabei erfolgt die Steuerung durch die Steuereinrichtung selbstverständlich nach Maßgabe der insbesondere benutzerseitigen Vorgaben der Innenraumklimatisierungseinrichtung, beispielsweise einer gewählten, gewünschten Innenraumtem peratur.
Wie bereits angedeutet wurde, handelt es sich bei der Klimatisierungsheizeinrichtung besonders vorteilhaft um eine zur Beheizung von in einen zu beheizenden Innenraum einzuleitender Luft ausgebildete Klimatisierungsheizeinrichtung. Dabei kann mithin die in den zu beheizenden Innenraum einzuleitende Luft entweder mittels des Temperierungskreislaufs, insbesondere also aus dem Kühlwasser des Verbrennungsmotors, sowie über die bei der ersten Spannung betriebene Klimatisierungsheizeinrichtung erwärmt werden. Insbesondere kann die Innenraumklimatisierungseinrichtung mithin ferner eine weitere Wärmetauscheinrichtung zur Übertragung von Wärme des durch die Abwärme des Motors erwärmten Temperierungsmittels auf die Luft zur Beheizung des Innenraums aufweisen.
Die Klimatisierungsheizeinrichtung kann mit besonderem Vorteil eine Widerstandsheizung sein oder umfassen, insbesondere eine PTC-Heizung (PTC - „Positive Temperature Coefficient“). Derartige Klimatisierungsheizeinrichtungen wurden, wie bereits erwähnt, bereits für Kraftfahrzeuge entwickelt, bei denen statt einem 12V-Bordnetz ein 48V-Bordnetz eingesetzt wird, so dass die entsprechenden Komponenten als Gleichteile nun sowohl im erfindungsgemäßen Hybridkraftfahrzeug als auch in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden können, die grundsätzlich mit einem 48V-Bordnetz arbeiten.
Wie bereits erwähnt wurde, kann die Steuereinrichtung in wenigstens zwei ersten Betriebsmodi zum exklusiven Betrieb der Katalysatorheizeinrichtung oder der Klimatisierungsheizeinrichtung ausgebildet sein. Das bedeutet insbesondere, dass dann, wenn der Verbrennungsmotor ausgeschaltet (und insbesondere kalt) ist und der Elektromotor genutzt wird, die Klimatisierungsheizeinrichtung betrieben werden kann, während dann, wenn der Verbrennungsmotor betrieben wird und Abwärme liefert, ausschließlich die Katalysatorheizeinrichtung eingesetzt werden kann. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es jedoch auch denkbar, dass die Steuereinrichtung in wenigstens einem Betriebsmodus zum gleichzeitigen Betreiben der Katalysatorheizeinrichtung und der Klimatisierungsheizeinrichtung aus dem Mittelspannungsnetz ausgebildet ist. Das bedeutet, es ist eine Mischform der oben bereits diskutierten Betriebszustände denkbar, in denen beispielsweise der Katalysator warm gehalten wird, während gleichzeitig eine Innenraumbeheizung mittels der Klimatisierungsheizeinrichtung stattfinden soll. Dabei ist der Spannungswandler bezüglich seiner Ausgangsleistung entsprechend zu dimensionieren, beispielsweise zum Betrieb beider Heizeinrichtungen, gegebenenfalls mit jeweils reduzierter, aber ausreichender Heizleistung. Konkret kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung in dem zweiten Betriebsmodus zum Betrieb der Katalysatorheizeinrichtung mit reduzierter Heizleistung zum Aufrechterhalten einer Mindesttemperatur des bereits aufgeheizten Katalysators ausgebildet ist. In diesem Fall wäre der entsprechende zweite Betriebsmodus eine Art Warmhaltemodus, der insgesamt zu Energieeinsparungen führen kann.
Um die entsprechende Nutzung der Katalysatorheizeinrichtung und der Klimatisierungsheizeinrichtung vornehmen zu können, kann die Steuereinrichtung wenigstens eine Schalteinrichtung zum Schalten der Stromversorgungen zu der Katalysatorheizeinrichtung und der Klimatisierungsheizeinrichtung aufweisen. Beispielsweise kann dem Spannungswandler die wenigstens eine Schalteinrichtung entsprechend nachgeschaltet sein. Die Schalteinrichtung kann, so sie nicht als Teil der Steuereinrichtung angesehen wird, auch außerhalb der Steuereinrichtung realisiert sein.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes Hybridkraftfahrzeug in einem ersten Betriebszustand, und
2 das erfindungsgemäße Hybridkraftfahrzeug in einem zweiten Betriebszustand.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Hybridkraftfahrzeugs 1. Dieses weist im Antriebsstrang sowohl einen Elektromotor 2 als auch einen Verbrennungsmotor 3 auf. Der Elektromotor 2 ist dabei an ein Hochspannungsnetz 4 angeschlossen, das auf einer zweiten Spannung (Hochspannung) liegt. An das Hochspannungsnetz 4 ist ferner auch eine Hochspannungsbatterie 5 angeschlossen, die über ein nicht näher gezeigtes Ladegerät aufgeladen werden kann, so dass es sich bei dem Hybridkraftfahrzeug 1 um ein Plug-In-Hybridkraftfahrzeug handelt.
Dem Verbrennungsmotor 3 ist ein Katalysator 6 zugeordnet, der eine hier als Heizscheibe ausgebildete Katalysatorheizeinrichtung 7 aufweist. Die Katalysatorheizeinrichtung 7 ist bei einer erste Spannung (Mittelspannung) zu betreiben, die mittels eines Spannungswandlers 8 aus der zweiten Spannung des Hochspannungsnetzes 4 gewonnen wird, so dass mithin der Spannungswandler 8 die erste Spannung für ein Mittelspannungsnetz 9 bereitstellt. Das Hybridkraftfahrzeug 1 weist ferner auch ein der Übersichtlichkeit halber nicht näher gezeigtes Bordnetz (Niederspannungsnetz) auf, dessen dritte Spannung niedriger als die erste Spannung und die zweite Spannung ist. In einem Beispiel kann die erste Spannung 48 V, die zweite Spannung 450 V und die dritte Spannung 12 V betragen.
Der Verbrennungsmotor 3 ist über eine Wärmetauscheinrichtung 10 ferner mit einem Temperierungskreislauf 11 gekoppelt, so dass Abwärme des Verbrennungsmotors 3 bei dessen Betrieb zur Erwärmung von einem Temperierungsmittel, hier Kühlwasser, genutzt werden kann. Mittels einer weiteren Wärmetauschereinrichtung 13 kann diese Wärme in einer Innenraumklimatisierungseinrichtung 12 zur Erwärmung von einem Innenraum des Kraftfahrzeugs 1 zuzuführender Luft eingesetzt werden. Diese Innenraumklimatisierungseinrichtung 12 umfasst entsprechend eine Luftquelle 14 für Außenluft und/oder umgewälzte Innenraumluft sowie eine Verteilereinrichtung 15 zur Verteilung der erwärmten Luft im Innenraum des Hybridkraftfahrzeugs 1, um dessen Erwärmung zu erreichen.
Vorliegend umfasst die Innenraumklimatisierungseinrichtung 12 jedoch auch eine elektrische Klimatisierungsheizeinrichtung 16, die ebenso zur Erwärmung von dem Innenraum zuzuführender Luft eingesetzt werden kann. Die Klimatisierungsheizeinrichtung 16 ist als eine PTC-Heizung ausgebildet und wird ebenso bei der von dem Spannungswandler 8 erzeugten ersten Spannung, hier 48 V, betrieben. Über hier schematisch angedeutete Schalteinrichtungen 17, 18 einer Steuereinrichtung 19, die auch ein Steuergerät 20 umfassen kann, können sowohl die Katalysatorheizeinrichtung 7 als auch die Klimatisierungsheizeinrichtung 16 von dem Spannungswandler 8 mit Strom und somit entsprechender elektrischer Leistung versorgt werden.
In beiden in den 1 und 2 gezeigten Betriebszuständen soll nun der Innenraum erwärmt werden, was beispielsweise über eine entsprechende Bedieneinrichtung von einem Insassen des Hybridkraftfahrzeugs 1 angewählt sein kann. Im ersten Betriebszustand gemäß der 1 wird der Verbrennungsmotor 3 nicht genutzt und ist kalt. Zum Fahren wird der Elektromotor 2 eingesetzt. Entsprechend erfolgt keine Wärmeabgabe an den Temperierungskreislauf 11, so dass die weitere Wärmetauschereinrichtung 13 nicht genutzt werden kann, um dem Innenraum des Kraftfahrzeugs 1 zuzuführende Luft der Luftquelle 14 zu erwärmen. Andererseits entstehen auch keine Abgase, so dass der Katalysator 6 nicht erwärmt werden muss und mithin die Katalysatorheizeinrichtung 7 nicht betrieben werden muss. Wie anhand der Schalteinrichtungen 17 und 18 gezeigt, ist die Steuereinrichtung 19 ausgebildet, in diesem Betriebszustand, vorliegend exklusiv, die Klimatisierungsheizeinrichtung 16 zu bestromen, so dass trotz der Abwesenheit von Abwärme des Verbrennungsmotors 3 Luft gemäß dem Pfeil 21 mittels der Klimatisierungsheizeinrichtung 16 erwärmt werden kann, vgl. Pfeil 22, und über die Luftverteilereinrichtung 15 an den Innenraum des Kraftfahrzeugs 1 ausgegeben werden kann, vgl. Pfeile 23. Hierfür ist nicht, wie bei herkömmlichen Hybridkraftfahrzeugen, eine Hochspannungsheizeinrichtung für das Kühlwasser des Temperierungskreislaufs 11 erforderlich.
2 zeigt einen zweiten Betriebszustand, in dem der Verbrennungsmotor 3 betrieben wird und mithin Abwärme gemäß dem Pfeil 24 in den Temperierungskreislauf 11 eingebracht wird. Mithin kann in diesem Fall, vgl. die Pfeile 25 und 26, mittels der weiteren Wärmetauschereinrichtung 13 in den Innenraum einzubringende Luft erwärmt werden, während die Klimatisierungsheizeinrichtung 16, vgl. die Stellung der Schalteinrichtung 17, nicht betrieben wird. Stattdessen wird die Katalysatorheizeinrichtung 7, vgl. Stellung der Schalteinrichtung 18, durch die Steuereinrichtung 19 von dem Spannungswandler 8 zur Beheizung des Katalysators 6 mit elektrischer Leistung versorgt.
Neben den in den 1 und 2 gezeigten Betriebsmodi, in denen exklusiv entweder die Klimatisierungsheizeinrichtung 16 oder die Katalysatorheizeinrichtung 7 betrieben wird, sind auch Mischzustände denkbar, beispielsweise ein Betrieb der Katalysatorheizeinrichtung 7 mit reduzierter Leistung, um eine bestimmte Mindesttemperatur aufrechtzuerhalten, während gleichzeitig Luft für den Innenraum durch die Klimatisierungsheizeinrichtung 16 erwärmt wird.
Auch andere derartige zweite Betriebsmodi können selbstverständlich durch die Steuereinrichtung 19 entsprechend umgesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19804098 A1 [0004]
DE 102012209202 A1 [0004]

Claims

Hybridkraftfahrzeug (1), aufweisend einen Verbrennungsmotor (3), einen Elektromotor (2), eine Innenraumklimatisierungseinrichtung (12), einen dem Verbrennungsmotor (3) zugeordneten Katalysator (6) mit einer bei einer ersten Spannung, insbesondere 48V, aus einem Mittelspannungsnetz (9) betreibbaren Katalysatorheizeinrichtung (7), ein Hochspannungsnetz (4), an das der Elektromotor (2) angeschlossen ist, auf einer zweiten Spannung, die höher als die erste Spannung ist, einen Spannungswandler (8) zum Umwandeln der zweiten Spannung in die erste Spannung, eine Wärmetauscheinrichtung (10) zur Erwärmung eines in einem Temperierungskreislauf (11) zirkulierenden Temperierungsmittels der Innenraumklimatisierungseinrichtung (12) durch Abwärme des Verbrennungsmotors (3) und eine Steuereinrichtung (19) zum Betreiben der Katalysatorheizeinrichtung (7) in Abhängigkeit von dem Betrieb des Verbrennungsmotors (3), dadurch gekennzeichnet, dass an das Mittelspannungsnetz (9) eine bei der ersten Spannung arbeitende Klimatisierungsheizeinrichtung (16) der Innenraumklimatisierungseinrichtung (12) angeschlossen ist, wobei die Steuereinrichtung (19) zum Betrieb der Klimatisierungsheizeinrichtung (16) aus dem Mittelspannungsnetz (9) zumindest bei nicht betriebenem Verbrennungsmotor (3) und/oder nicht betriebener Katalysatorheizeinrichtung (7) ausgebildet ist.
Hybridkraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridkraftfahrzeug (1) ferner ein Bordnetz bei einer dritten Spannung aufweist, die niedriger als die erste und die zweite Spannung ist, insbesondere 12 V beträgt.
Hybridkraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungsheizeinrichtung (16) zur Beheizung von in einen zu beheizenden Innenraum einzuleitender Luft ausgebildet ist.
Hybridkraftfahrzeug (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenraumklimatisierungseinrichtung (12) ferner eine weitere Wärmetauscheinrichtung (13) zur Übertragung von Wärme des durch die Abwärme des Verbrennungsmotors (3) erwärmten Temperierungsmittels auf die Luft zur Beheizung des Innenraums aufweisen.
Hybridkraftfahrzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungsheizeinrichtung (16) eine Widerstandsheizung ist oder umfasst, insbesondere eine PTC-Heizung.
Hybridkraftfahrzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (19) in wenigstens zwei ersten Betriebsmodi zum exklusiven Betrieb der Katalysatorheizeinrichtung (7) oder der Klimatisierungsheizeinrichtung (16) und/oder in wenigstens einem zweiten Betriebsmodus zum gleichzeitigen Betrieb der Katalysatorheizeinrichtung (7) und der Klimatisierungsheizeinrichtung (16) aus dem Mittelspannungsnetz (9) ausgebildet ist.
Hybridkraftfahrzeug (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (19) in dem zweiten Betriebsmodus zum Betrieb der Katalysatorheizeinrichtung (7) mit reduzierter Heizleistung zum Aufrechterhalten einer Mindesttemperatur des bereits aufgeheizten Katalysators (6) ausgebildet ist.
Hybridkraftfahrzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (19) wenigstens eine Schalteinrichtung (17, 18) zum Schalten der Stromversorgungen zu der Katalysatorheizeinrichtung (7) und der Klimatisierungsheizeinrichtung (16) aufweist.
Hybridkraftfahrzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als ein Plug-In-Hybridkraftfahrzeug (1) ausgebildet ist.