Calefacción eléctrica adicional para vehículo a motor.

Calefacción eléctrica adicional para vehículo a motor, con: varios elementos térmicos (2) colocados juntos en un bloque calefactor,

de modo que el bloque calefactor es sostenido en un bastidor rectangular (3, 4, 5); y un sistema de control (1) para gobernar los elementos térmicos (2), que forma una unidad constructiva con el bloque calefactor montado en el bastidor (3, 4, 5), de modo que la potencia calefactora de los elementos térmicos (2) se ajusta a través de la corriente que fluye por los elementos térmicos (2) y el sistema de control (1) lleva transistores de potencia (11) para ajustar la corriente que pasa a través de los elementos térmicos (2); caracterizada por el hecho de que el sistema de control (1) para ajustar la potencia calefactora modula la corriente que fluye a través de un elemento térmico (2) con una modulación de amplitud de impulso; y tan solo se controla uno de los respectivos elementos térmicos (2) al mismo tiempo con la correspondiente subida o bajada de la corriente.

Calefacción eléctrica adicional para vehículo a motor.

El invento hace referencia a una calefacción eléctrica adicional para vehículos automóviles, de acuerdo con el concepto inicial de la reivindicación 1.

Las calefacciones eléctricas se utilizan en los vehículos automóviles, por ejemplo, para calentar el aire interior del habitáculo, para el precalentamiento del agua de refrigeración en motores enfriados por agua o para calentar el combustible. Normalmente, este tipo de calefacciones adicionales consiste por lo menos en una etapa térmica con elementos calefactores y un sistema de control. En general, los elementos calefactores son resistencias térmicas eléctricas, especialmente hechas como elementos de PTC. La calefacción y la unidad de control pueden estar formadas tanto como unidades funcionales separadas o también estar hechas como un componente único.

El inconveniente de una configuración separada es que se requieren conductos de conexión entre la calefacción y la unidad de control, que en parte han de conducir corrientes considerables. Además, la potencia de pérdida generada en la unidad de control debe ser evacuada de manera especial.

A través de la patente EP-A2-0.901.311 se conoce una instalación de calefacción eléctrica para vehículos a motor. La unidad adicional descrita comprende varios elementos térmicos que componen un bloque calefactor. El bloque calefactor se mantiene en un bastidor común junto con el sistema de control para el gobierno de los elementos térmicos. De este modo, el sistema de control forma una unidad constructiva con el bloque calefactor montado en el bastidor. El sistema de control comprende una electrónica de potencia con interruptores electrónicos que presentan cuerpos refrigerantes.

La patente EP-A2.0.837.381 describe una calefacción eléctrica, en la cual tanto los elementos calefactores como el sistema de control van dispuestos en una misma unidad constructiva. En este documento se describen diversos conceptos de control para calefacciones eléctricas suplementarias.

La patente DE 198 45 401 describe una calefacción eléctrica con una pluralidad de elementos calefactores. El sistema de regulación de potencia se realiza de modo que solamente una resistencia térmica es regulable continuamente a través de un gobierno PWM, mientras que todos los demás elementos calefactores solamente son conectados o desconectados completamente. La conexión o desconexion de resistencias térmicas es controlada en función de la potencia calefactora requerida. La relación de ciclos para el gobierno PWM de la resistencia térmica se realiza en función de la diferencia entre la potencia térmica requerida y la potencia térmica generada por las demás resistencias térmicas.

El sistema de regulación de potencia más sencillo para una calefacción adicional formada por varios circuitos térmicos separados unos de otros, consiste en un gobierno simultáneo de las etapas térmicas. Un tal sistema de gobierno se ha representado en la figura 5a, utilizando como ejemplo tres etapas térmicas. Las potencias P1, P2 y P3 de cada una de las etapas térmicas han sido representadas por separado. A medida de que aumentan las necesidades de calor se van gobernando simultáneamente las etapas térmicas de modo que cada una de las etapas proporcione una potencia calorífica cada vez mayor. La potencia total P se ha representado en el gráfico inferior de la figura 5a. La potencia total P corresponde a la suma de las potencias térmicas individuales P1 a P3.

Un gobierno de este tipo permite un sobrecalentamiento regularmente repartido de toda la calefacción adicional. Sin embargo, el inconveniente de tal regulación de potencia es que el sistema de control para todos las etapas térmicas al mismo tiempo produce una elevada potencia de pérdida.

Puede evitarse la potencia de pérdida que se produce en el dispositivo de control, si se ajusta por separado la potencia a ceder a cada circuito o elemento térmico. De este modo, cada etapa térmica se gobierna independientemente de las otras y se ajusta de manera secuencial cuando aumentan las necesidades de calor.

Tal como se ha representado en la figura 5b, salvo una etapa térmica todas las demás funcionan a cero carga o bien a plena carga. Cuando la necesidad de calor es reducida, primero se ajusta una primera etapa térmica hasta llegar a pleno funcionamiento. A medida que aumentan las necesidades de calor, se ajusta adicionalmente una segunda etapa térmica. A continuación, tan sólo puede ajustarse la tercera etapa térmica, hasta que todas las unidades térmicas funcionen a plena potencia. De este modo aumenta la potencia total P, tal como se ha representado en el gráfico inferior de la figura 5b, del mismo modo como en el gobierno simultáneo de las etapas térmicas de acuerdo a la figura 5a.

La ventaja de este ajuste de potencia es que tan sólo la etapa térmica que no se encuentra en pleno funcionamiento genera una alta potencia de pérdida, mientras que las otras etapas térmicas únicamente producen una reducida potencia de pérdida.

El objeto del invento es proporcionar una calefacción adicional más perfeccionada.

Este objeto se consigue gracias a las características que figuran a la reivindicación 1.

En la calefacción adicional de acuerdo con el invento se varía la potencia térmica dado que la corriente, que pasa a través del respectivo elemento calefactor, es modulada por medio de una modulación de amplitud del impulso. Una tal regulación de potencia tiene la ventaja de que puede reducirse la potencia de pérdida de una manera especialmente eficaz. La potencia térmica se consigue por medio de la relación de ciclos con la cual se aplica la correspondencia cadencia a la corriente. La relación de ciclos puede variarse para adaptarla a una determinada potencia térmica requerida. Así puede conseguirse una regulación de potencia sin escalonamientos de la calefacción adicional. Mejora la regularidad de la generación de calor a través de los elementos térmicos, lo que da como consecuencia un control de las etapas térmicas desplazadas temporalmente una de otra. De este modo la conmutación de etapas térmicas contiguas variará temporalmente entre el funcionamiento sin carga y a plena carga. El desplazamiento en el tiempo se controla de manera que la corriente total absorbida permanezca lo más constante posible, para conseguir una carga lo más regular posible de la alimentación de potencia, por ejemplo en el circuito a bordo de un automóvil.

Dado que cada etapa térmica se conmuta únicamente entre el funcionamiento sin carga y a plena carga por la modulación de la amplitud del impulso, puede reducirse eficazmente la potencia de pérdida generada por el sistema de control.

En una forma de realización ventajosa del invento, tan sólo se establece una etapa térmica con un intervalo a corriente máxima, mientras las etapas térmicas restantes se conectan y desconectan en función de las necesidades. Tal regulación de potencia, en que se determina una única etapa con regulación de potencia sin escalonamientos a través de intervalos de corriente máxima, tiene como consecuencia una reducción global de la potencia de pérdida, además de una construcción sencilla. Es decir, el establecimiento del ciclo sólo es necesario para una etapa térmica.

Para conseguir una mayor homogeneidad de la generación de calor, en el caso de elementos térmicos dispuestos unos al lado de otros, preferiblemente se establecen intervalos en todas las etapas térmicas.

Así puede mejorarse más la regularidad de la generación del calor a través de los elementos térmicos, dado que se produce un ciclo de las etapas térmicas desplazado temporalmente entre sí. De este modo varía en el tiempo la conmutación entre el funcionamiento sin carga y a plena carga de las etapas térmicas contiguas.

Entonces pueden evitarse todavía más las puntas de carga, si las etapas térmicas no mantienen con un ritmo sincronizado, sino que tan sólo se conecta y desconecta cíclicamente una de las etapas térmicas.

En las reivindicaciones adicionales figuran otras formas de realización ventajosas del invento. A continuación se describe el invento haciendo referencia a las figuras adjuntas, en las cuales: Las figuras 1a y 1b muestran una vista en planta y una vista lateral, respectivamente, de una calefacción adicional eléctrica de acuerdo con el invento; La figura 2 muestra un esquema básico de un dispositivo de conmutación eléctrica...

1. Calefacción eléctrica adicional para vehículo a motor, con:

varios elementos térmicos (2) colocados juntos en un bloque calefactor, de modo que el bloque calefactor es sostenido en un bastidor rectangular (3, 4, 5) y el bastidor en el que está sostenido el bloque calefactor es formado por barras longitudinales (3) opuestas y barras laterales (4, 5) dispuestas perpendicularmente, y un sistema de control (1) para gobernar los elementos térmicos (2) , que forma una unidad constructiva con el bloque calefactor montado en el bastidor (3, 4, 5) , de modo que la potencia calefactora de los elementos térmicos (2) se ajusta a través de la corriente que fluye por los elementos térmicos (2) y el sistema de control (1) lleva transistores de potencia (11) para ajustar la corriente que pasa a través de los elementos térmicos (2) ; caracterizada por el hecho de que el sistema de control (1) para ajustar la potencia calefactora modula la corriente que fluye a través de un elemento térmico (2) con una modulación de amplitud de impulso; y tan solo se controla uno de los respectivos elementos térmicos (2) al mismo tiempo con la correspondiente subida o bajada de la corriente, al menos una de las barras laterales (5) está configurada como caja abierta de un lado en la cual se puede introducir el sistema de control, unas aberturas de ventana (7) están previstas en la barra lateral (5) sobre los lados que están dispuestos en el plano de superficie del bastidor, y están dispuestas de tal modo que están situadas en el flujo del aire a ser calentado, y unos elementos de refrigeración (8) de los transistores de potencia (11) están dispuestos respectivamente entre las aberturas de ventana opuestas (7) cuando el sistema de control está introducido.

2. Calefacción eléctrica adicional de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que sólo puede modularse la corriente que pasa a través de uno de los elementos térmicos (2) y los demás elementos térmicos (2) se conectan y desconectan en función de la respectiva potencia calefactora a ajustar.

3. Calefacción eléctrica adicional de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que las corrientes que fluyen a través de los elementos térmicos eléctricos (2) son modulables respectivamente en función de la potencia calefactora a ajustar.

4. Calefacción eléctrica adicional de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada por el hecho de que el impulso, que es modula a través de la corriente que fluye por los elementos calefactores (2) , es desplazado temporalmente, de manera que la corriente total resultante que pasa a través del elemento térmico (2) es lo más constante posible.

5. Calefacción eléctrica adicional de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4, caracterizada por el hecho de que el impulso para la modulación de las corrientes respectivas es desplazado temporalmente de modo que tan sólo se controla al mismo tiempo una de los elementos térmicos (2) con una correspondiente subida o bajada de impulso.

6. Calefacción eléctrica adicional de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que existen medios para influir en la corriente de aire entre las aberturas de ventana opuestas (7) .