Calefacción eléctrica para un vehículo con accionamiento eléctrico o accionamiento híbrido.

Calefacción eléctrica para un vehículo con accionamiento eléctrico o accionamiento híbrido,

con

- un elemento calefactor (42) para el calentamiento de un medio portador de calor líquido en circulación,

- en la que el elemento calefactor (42) presenta un material ferromagnético (44) que puede ser humedecido por el medio portador de calor y/o puede ser atravesado y/o rodeado por la corriente, y

- una unidad de generación de campo magnético (52) para la generación de un campo magnético alterno (56), en el que está dispuesto el elemento calefactor (42),

caracterizado porque

- curso abajo del elemento calefactor (42) está dispuesto un intercambiador de calor (22, 28) que está en contacto térmico con el medio portador de calor para la cesión de calor a su entorno, y

- porque a través del campo magnético (56) en el material ferromagnético (44) del elemento calefactor (42) se pueden inducir corrientes parásitas para el calentamiento del elemento calefactor (42).

Calefacción eléctrica para un vehículo con accionamiento eléctrico o accionamiento híbrido La invención se refiere a una calefacción eléctrica para un vehículo con accionamiento eléctrico o accionamiento híbrido, es decir, para un vehículo con red de a bordo de alto voltaje.

Los cuerpos calefactores eléctricos en redes de a bordo de alto voltaje deben estar aislados de forma costosa y deben estar diseñados a prueba de contacto. El aislamiento eléctrico representa en este caso también siempre una resistencia térmica considerable, que dificulta ceder la energía térmica a un medio que transporta el calor. Así, por ejemplo, los radiadores-PCT conocidos necesitan un aislamiento eléctrico costoso en redes de a bordo de alta tensión entre la fuente de calor y el sumidero de calor. El sumidero de calor es, por ejemplo, un medio portador de calor.

Las calefacciones del tipo mencionado anteriormente se pueden utilizar, por ejemplo, en vehículos con accionamiento eléctrico o accionamiento híbrido, por ejemplo, para el calentamiento de la batería y/o de la cabina del vehículo.

Se conocen calefacciones eléctricas del tipo mencionado anteriormente, por ejemplo, a partir del documento DE-A10 2009 028 328, a partir del cual se parte en el preámbulo de la reivindicación 1. Además, se conoce a partir del documento DE-A-10 2008 056 991 una calefacción eléctrica para la ventilación de un vehículo. Se conoce a partir de los documentos EP-A-0 964 604, FR-A-2 831 108 y DE-A-100 15 064 la utilización de corrientes parásitas para el calentamiento de un medio portador de calor en un automóvil, en el que se utilizan imagen que generan campos magnéticos permanentes.

El cometido de la invención es crear una calefacción eléctrica para un vehículo con accionamiento o accionamiento híbrido, que es ventajosa con respecto a las medidas de seguridad eléctrica.

Para la solución de este cometido se propone con la invención una calefacción eléctrica para un vehículo con accionamiento eléctrico o accionamiento hidráulico de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las configuraciones individuales de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes respectivas.

Por lo tanto, con la invención se propone el empleo de una calefacción por inducción en un vehículo con accionamiento eléctrico o accionamiento híbrido, en el que la calefacción por inducción calienta un medio portador de calor, que cede de nuevo su energía térmica a través de un intercambiador de calor en su entorno. De esta manera se puede calentar, por ejemplo, la batería del vehículo y/o su espacio interior.

La ventaja de la calefacción por inducción consiste, entre otras cosas en que el calor se puede ceder directamente, es decir, sin pérdidas térmicas a través de aislamientos o similares al medio portador de calor. En este caso, en el material ferromagnético del elemento calefactor de la calefacción por inducción se inducen corrientes parásitas. En el caso de que a través de la utilización de materiales correspondientes aparezcan adicionalmente pérdidas de remagnetización, éstas contribuyen de la misma manera al calentamiento del elemento calefactor. De acuerdo con la invención se puede incorporar una calefacción por inducción sin conexión galvánica con la electrónica de control y, por lo tanto, de una manera sencilla concebible con el aislamiento y evitando resistencias de transición térmica al circuito que transporta el medio portador de calor.

El elemento calefactor puede estar configurado de acuerdo con una configuración ventajosa de la invención como intercambiador de calor, que es recorrido por la corriente de medio portador de calor, con material ferromagnético, que está expuesto a un campo alterno magnético. La unidad de generación de campo magnético para la generación del campo alterno magnético está dispuesta fuera del intercambiador de calor. El calor introducido de esta manera en el medio portador de calor es transportado a través de éste hacia un intercambiador de calor, para cederlo a su medio ambiente. De esta manera se puede calentar, por ejemplo, el espacio interior o bien la cabina del vehículo y/o la batería del vehículo.

Cerca del intercambiador de calor de calefacción por inducción se encuentra de manera más ventajosa una bobina atravesada por la corriente, que está dispuesta especialmente estacionaria y genera un campo alterno magnético. Éste induce en el intercambiador de calor de calefacción por inducción a través de inducción unas corrientes parásitas, que calientan el metal (material ferromagnético) del intercambiador de calor. Las frecuencias que se aplican a tal fin convencionalmente del campo alterno magnético están en el intervalo de aproximadamente 25 kHz a 50 kHz. Aunque las calefacciones por inducción funcionan, en principio, en casi todos los objetos metálicos (conductores de corriente) , (por ejemplo, también de aluminio) , para una función suficientemente buena es necesario un elemento calefactor de material ferromagnético. El material (ferromagnético) debería presentar, además, una resistencia específicas suficientemente más elevada que el material (presumiblemente) cobre, del que están constituidas la bobina de inducción o las bobinas de inducción. Éste es el caso, por ejemplo, en el hierro. El aislamiento eléctrico de las bobinas de inducción se puede realizar a través de procedimientos conocidos, que no impiden el proceso de inducción. El aislamiento eléctrico necesario, fácil de realizar, no contiene, por lo tanto,

resistencias térmicas perturbadoras. El intercambiador de calor no tiene ninguna conexión galvánica con partes conductoras de tensión. El circuito de calefacción / refrigeración del vehículo con accionamiento eléctrico o accionamiento híbrido se puede continuar utilizando de forma inalterada, puesto que estos circuitos presentan ya un medio térmico o medio portador de calor.

Un control de la anchura del impulso de la unidad de generación de campo magnético posibilita la regulación de la potencia de la calefacción por inducción.

A través de la utilización de un material ferromagnético con temperatura de Curie entre 120ºC y 150ºC se puede limitar adicionalmente de forma automática la temperatura máxima del elemento calefactor.

Por lo tanto, con la invención se propone una calefacción eléctrica, en la que el elemento calefactor no presenta ninguna conexión galvánica con la electrónica de activación, lo que simplifica el montaje y el aislamiento eléctrico. En particular, no es necesario tender líneas de conexión eléctrica como cables o similares hasta la línea que conduce el medio portador de calor. En su lugar, el elemento calefactor puede estar alojado sin conexión eléctrica, lo que tiene, entre otras cosas, la ventaja del montaje previo de la calefacción eléctrica.

Además, se reduce el número de componentes de la calefacción de acuerdo con la invención frente a la calefacción de resistencia de acuerdo con el estado de la técnica. Mientras que una calefacción de resistencia convencional presenta una electrónicas de activación, elementos calefactores- (PCT) , un cuerpo de refrigeración o nervaduras onduladas, que ceden el calor al aire, y conectores de enchufe entre la electrónica de activación y los elementos calefactores, la calefacción por inducción de acuerdo con la invención solamente necesita una electrónica de activación y el elemento calefactor (por inducción) , que presenta material ferromagnético. Otra ventaja de la invención es que el elemento calefactor rodeado por la corriente del medio portador de calor propiamente dicho está totalmente sin tensión y la electrónica de activación puede estar totalmente encapsulada.

En un desarrollo ventajoso de la invención, está previsto que la unidad de generación de campo magnético esté dispuesta fuera de la línea que conduce el medio portador de calor líquido y en articular presente un cuerpo de bobina eléctrica, que puede ser recorrido por una corriente eléctrica que modifica de forma alterna su dirección, siendo generado un campo magnético alterno, en el que está dispuesto el material ferromagnético del elemento calefactor.

Además, el elemento térmico presenta con ventaja un material conductor térmico (por ejemplo, metal) , con el que está acoplado térmicamente el material ferromagnético del elemento calefactor. El calor generado como consecuencia de corrientes parásitas inducidas y, dado el caso, pérdidas de remagnetización en el material ferromagnético es cedido, entre otras cosas, a través del material conductor de calor al medio portador de calor líquido. El elemento calefactor presenta a tal fin de manera más conveniente... [Seguir leyendo]

1. Calefacción eléctrica para un vehículo con accionamiento eléctrico o accionamiento híbrido, con -un elemento calefactor (42) para el calentamiento de un medio portador de calor líquido en circulación, -en la que el elemento calefactor (42) presenta un material ferromagnético (44) que puede ser humedecido por el medio portador de calor y/o puede ser atravesado y/o rodeado por la corriente, y -una unidad de generación de campo magnético (52) para la generación de un campo magnético alterno (56) , en el que está dispuesto el elemento calefactor (42) , caracterizado porque -curso abajo del elemento calefactor (42) está dispuesto un intercambiador de calor (22, 28) que está en contacto térmico con el medio portador de calor para la cesión de calor a su entorno, y -porque a través del campo magnético (56) en el material ferromagnético (44) del elemento calefactor (42) se pueden inducir corrientes parásitas para el calentamiento del elemento calefactor (42) .

2. Calefacción eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la unidad de generación de campo magnético (52) presenta un cuerpo de bobina eléctrica (54) , que está dispuesto especialmente fijo estacionario.

3. Calefacción eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el elemento calefactor (42) presenta, además del material ferromagnético (44) , adicionalmente, otro material conductor de calor no ferromagnético (46) , que está acoplado térmicamente con el material ferromagnético (44) .

4. Calefacción eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el elemento calefactor (42) presenta una estructura y/o geometría para el incremento de su superficie que se puede pone en contacto con el medio portador de calor.

5. Calefacción eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la unidad de generación de campo magnético (52) está dispuesta fuera de una línea (16) que conduce el medio portador de calor en circulación.

6. Calefacción eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el material ferromagnético (44) presenta una temperatura de Curie por debajo de una temperatura máxima crítica para la seguridad predeterminable, que está especialmente entre 100ºC y 160ºC.

7. Calefacción eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el intercambiador de temperatura (22, 28) se puede acoplar directa o indirectamente con una batería (14) a calentar.

8. Calefacción eléctrica de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada por un soplante (32) para la generación de una corriente de aire (24) , que pasa a través del intercambiador de calor (22) previsto para el calentamiento de la batería (14) y en el que está dispuesta la batería (14) curso abajo del intercambiador de calor (22) .

9. Calefacción eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el intercambiador de calor (28) está dispuesto en una corriente de aire (30) que se puede introducir en un espacio interior del vehículo (12) .

10. Calefacción eléctrica de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizada porque curso abajo del elemento calefactor (42) está dispuesto otro intercambiador de calor (28) especialmente en serie con el intercambiador de calor (22) previsto para el calentamiento de la batería (14) , porque el otro intercambiador de calor (28) está en contacto térmico con el medio portador de calor y porque el otro intercambiador de calor (28) está dispuesto en una corriente de aire (30) que puede ser introducida en un espacio interior del vehículo (12) .