DE10002235A1 - Kühlsystem zur Kühlung einer Mehrzahl von Wärmequellen, insbesondere in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Ein Kühlsystem zur Kühlung einer Mehrzahl von Wärmequellen (22, 24, 26, 28, 30), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, ist derart ausgebildet, daß die Mehrzahl von Wärmequellen (22, 24, 26, 28, 30) in einem Kühlkreislauf (10) enthalten ist, wobei wenigstens eine der Wärmequellen (22, 24, 26, 28, 30) eine Ansteuerelektronik (22, 24) für ein Antriebsorgan (26, 28) umfaßt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem zur Kühlung einer Mehrzahl von Wärmequellen, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.

Die sich im Kraftfahrzeugbau vollziehende Entwicklung zeigt eine Tendenz dahingehend, daß in Fahrzeuge immer mehr Stellglieder oder Betätigungs­ organe eingegliedert werden, die durch jeweils zugeordnete Leistungselek­ troniken anzusteuern sind. Da derartige Leistungselektroniken, welche als Schalterelemente im allgemeinen IGBT-Bauelemente (Insulatet Gate Bipolar Transistor) verwenden, zur Erzeugung von Wärmeenergie führen, sind Kühlkreisläufe vorgesehen, durch welche diese Leistungselektroniken auf die erforderliche Betriebstemperatur gekühlt werden. Da die verschiedenen Leistungselektroniken beziehungsweise die zugeordneten verschiedenen Betätigungsorgane im allgemeinen durch verschiedene Zulieferer bereitge­ stellt werden, werden ebenfalls jeweils separat betriebsfähige Einzelsysteme in das Fahrzeug eingegliedert, die jeweils einen separaten Kühlkreislauf aufweisen. Das Vorsehen mehrerer parallel und voneinander getrennt arbeitender Kühlkreisläufe führt neben relativ hohen Gesamtkosten zu dem Problem einer relativ hohen Fehleranfälligkeit.

Aus der DE 196 18 865 ist ein Hybridantriebssystem bekannt, bei welchem ein Verbrennungsmotor und ein Elektromotor ihre Antriebsenergie auf einen Antriebsstrang übertragen. Die im Verbrennungsmotor anfallende Wärme und die im Stator des Elektromotors anfallende Wärme werden durch ein gemeinsames Kühlsystem abgeführt, wobei zuerst der Elektromotor und dann der Verbrennungsmotor gekühlt wird.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühlsystem zur Kühlung einer Mehrzahl von Wärmequellen, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, vorzusehen, welches kostengünstig ist und die Fehleranfälligkeit eines Gesamtsystems senken kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Kühlsystem zur Kühlung einer Mehrzahl von Wärmequellen, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, gelöst, wobei wenigstens eine der Wärmequellen eine Ansteuerelektronik für ein Antriebsorgan umfaßt und wobei die Mehrzahl von Wärmequellen in einem Kühlkreislauf enthalten ist.

Erfindungsgemäß wird nunmehr also auch eine Ansteuerelektronik in das Kühlsystem integriert, durch welches auch andere Wärmequellen gekühlt werden, so daß darauf verzichtet werden kann, für die Ansteuerelektronik einen separaten Kühler, eine separate Pumpe und dergleichen bereitzustel­ len.

Bei dem erfindungsgemäßen Kühlsystem umfaßt vorzugsweise der Kühl­ kreislauf wenigstens einen der Mehrzahl von Wärmequellen zugeordneten Kühler und wenigstens eine Kühlmittelpumpe.

Diese wenigstens eine Kühlmittelpumpe ist vorzugsweise im Kühlkreislauf stromabwärts des wenigstens einen Kühlers angeordnet, so daß dieser im wesentlichen druckfrei arbeiten kann.

Wenn mehrere Wärmequellen in einem Kühlkreislauf zusammengefaßt sind, dann ist zu erwarten, daß wenigstens zwei der Wärmequellen für ver­ schiedene Kühlmitteltemperaturen ausgelegt sind, d. h., um optimal arbeiten zu können, müssen die verschiedenen Wärmequellen mit verschieden kalten Kühlmitteln versorgt werden. In diesem Falle schlägt die Erfindung vor, daß eine für höhere Kühlmitteltemperaturen ausgelegte Wärmequelle jeweils stromabwärts einer für niedrigere Kühlmitteltemperaturen ausgelegten Wärmequellen angeordnet ist. Beim Durchströmen der für niedrigere Kühlmitteltemperaturen ausgelegten Wärmequellen kann das Kühlmittel erwärmt werden, so daß es die für höhere Kühlmitteltemperaturen ausgelegte, d. h. bei höheren Kühlmitteltemperaturen arbeitende Wärmequelle mit erhöhter Temperatur erreicht, so daß auch diese Wärmequelle im wesentlichen in ihrem optimalen Temperaturbereich arbeiten kann.

Beispielsweise kann wenigstens eine der Wärmequellen eine Brenn­ kraftmaschine umfassen, welche dann im Kühlkreislauf stromabwärts der wenigstens einen Ansteuerelektronik angeordnet ist. Dies bedeutet also, daß die wenigstens eine Ansteuerelektronik, beispielsweise für einen Motorölkühler, eine Lenkhilfe, einen Getriebeölkühler oder eine Klimaanlage in den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine integriert werden kann. Ferner ist es möglich, daß wenigstens eine der Wärmequellen einen Elektromotor oder einen elektromagnetischen Stellantrieb umfaßt, welches stromabwärts der wenigstens einen Leistungselektronik angeordnet ist.

In diesem Falle wird es bevorzugt, daß die wenigstens eine Leistungselek­ tronik dem Elektromotor beziehungsweise dem elektromagnetischen Stellantrieb zur Ansteuerung desselben zugeordnet ist.

Ferner kann bei der Integration mehrerer Wärmequellen in ein einziges Kühlsystem oder einen einzigen Kühlkreislauf vorgesehen sein, daß wenigstens zwei der Wärmequellen in Wärmeaustausch Kontakt mit dem gleichen Wärmeaustauschbereich des Kühlkreislaufs sind.

Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß wenigstens zwei der Wärmequellen an den gleichen Wärmetauscher angeschlossen sind oder/und zu einer einheitlichen Baugruppe zusammengefaßt sind. Auch durch diese Maßnahmen läßt sich der Aufbau eines Kühlsystems deutlich vereinfachen und insbesondere läßt sich eine sehr platzsparende Anordnung schaffen.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß die wenigstens zwei Wärmequel­ len wenigstens die wenigstens eine Ansteuerelektronik und das durch die wenigstens eine Ansteuerelektronik ansteuerbare Betätigungsorgan umfassen, oder/und wenigstens zwei Ansteuerelektroniken umfassen oder/und wenigstens zwei Betätigungsorgane umfassen.

In dem erfindungsgemäßen Kühlsystem sind wenigstens zwei der Wärme­ quellen seriell in dem Kühlkreislauf angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, daß wenigstens zwei der Wärmequellen im Kühlreislauf parallel angeordnet sind.

In bestimmten Betriebszuständen kann es vorteilhaft sein, eine Wärmequelle bei erhöhter Temperatur arbeiten zu lassen, um diese zunächst auf Betriebstemperatur zu bringen. Dies trifft beispielsweise für eine Brennkraftmaschine zu, die nach dem Anlassen relativ schnell eine gewünschte Betriebstemperatur erreichen soll, so daß sie ihren optimalen Betriebszustand hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemission erreicht. Zu diesem Zweck wird ferner vorgeschlagen, daß der Kühlmittelstrom durch wenigstens eine der Wärmequellen hindurch oder/und durch den wenigstens einen Kühler hindurch gemindert oder unterbrochen werden kann.

Wie bereits angesprochen, ist die Ansteuerelektronik vorzugsweise eine zu kühlende Leistungselektronik mit wenigstens einer Leistungsschaltanord­ nung.

Bei bekannten Leistungselektroniken werden im allgemeinen als Leistungs­ schalter IGBT-Bauelemente eingesetzt, welche zum Erhalt der optimalen Betriebscharakteristiken vorzugsweise mit einem Kühlmittel mit einer Temperatur im Bereich von 50 bis 70°C versorgt werden sollten. Ist die Kühlmitteltemperatur deutlich höher, so nehmen auch die Leistungsverluste in den Leistungsschaltern zu. Ferner wird die Schaltfunktion im allgemeinen durch einen einzigen Leistungsschalter vorgenommen, der dann durch das Kühlmittel zu kühlen ist. Demgegenüber schlägt die vorliegende Erfindung jedoch vor, daß die Leistungsschaltanordnung eine Mehrzahl von parallel geschalteten Leistungsschaltelementen umfaßt. Durch die Aufgliederung der Schaltfunktion in mehrere parallel geschaltete beziehungsweise parallel wirkende Leistungsschaltelemente kann dafür gesorgt werden, daß die in den einzelnen Schaltelementen erzeugte Wärmemenge geringer wird, wodurch die Abfuhr dieser in den einzelnen Schalterelementen erzeugten Wärme erleichtert wird. Ferner kann durch das räumliche Erweitern der Schaltfunktion auf mehrere räumliche Bereiche, jeweils vorgesehen durch die Leistungsschaltelemente, das Kühlmittel leichter an diese verschiedenen Bereiche herangeführt werden, was ebenfalls zu einer verbesserten Wärmeabfuhr durch das Kühlmittel beiträgt.

In diesem Falle wird vorgeschlagen, daß die Leistungsschaltelemente Feldeffekttransistoren sind. Feldeffekttransistoren können bei höheren Temperaturen arbeiten, als IGBTs, was insbesondere von Vorteil ist, wenn die Leistungselektronik in den Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine integriert werden soll. Brennkraftmaschinen erfordern im allgemeinen eine Kühlmitteltemperatur am Eingang des Kühlkreislaufs der Brennkraftmaschine im Bereich von 100°C. Dies ist jedoch auch ein Temperaturbereich, in welchem als Schaltelemente eingesetzte Feldeffekttransistoren noch hervorragende Betriebscharakteristiken aufweisen. Es ist also dann nicht erforderlich, das Kühlmedium auf Temperaturen im Bereich von 50 bis 70° herabzukühlen, so daß die Kompatibilität der beiden Kühlkreislaufabschnitte Brennkraftmaschine einerseits und Leistungselektronik andererseits deutlich erhöht werden kann.

Wie bereits angesprochen, werden die mehreren Leistungsschaltelemente, welche gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, zur Durch­ führung eines Schaltvorgangs gemeinsam angesteuert.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Kühlkreislaufs, welcher eine Brennkraftmaschine und mehrere Leistungselek­ troniken beziehungsweise Betätigungsorgane kühlt; und

Fig. 2 einen Kühlkreislauf, der keine Brennkraftmaschine, jedoch eine Vielzahl verschiedener Leistungselektroniken beziehungsweise Betätigungsorgane aufweist.

In Fig. 1 ist ein erstes Beispiel eines allgemein mit 10 bezeichneten Kühlkreislaufs dargestellt. Dieser Kühlkreislauf 10 enthält eine Mehrzahl von nachfolgend beschriebenen Wärmequellen, die zu kühlen sind. Der Kühlkreislauf 10 umfaßt einen Kühler 12, und an einer Kühlmittelaus­ gabeseite 14 des Kühlers ist eine Pumpe 16 angeordnet, durch welche das Kühlmittel in Richtung auf die Wärmequellen zu gepumpt wird. Folgend auf die Pumpe 16 verzweigt sich der Kühlkreislauf 10 zunächst in zwei Zweige 18, 20. In jedem der Zweige 18, 20 ist eine jeweilige Ansteuerelektronik 22, 24 angeordnet, durch welche ein jeweiliges im Kühlmittelkreislauf stromabwärts angeordnetes Antriebsorgan oder Betätigungsorgan 26, 28 anzusteuern ist. Diese Betätigungsorgane 26, 28 können beispielsweise einen Antrieb für eine automatisierte Kupplung umfassen, d. h. einen Elektromotor dafür, oder können verschiedene andere Antriebsmotoren oder elektromagnetische Antriebe, wie beispielsweise auch einen Ventilantrieb oder dergleichen, umfassen. Auch ist es grundsätzlich möglich, daß diese Betätigungsorgane oder Antriebsorgane einen Elektroantriebsmotor eines Hybridantriebsfahrzeugs umfaßt.

In jedem der Zweige 18, 20 durchströmt also das Kühlmittel zunächst die zu kühlende Ansteuerelektronik 20, 22 und dann das zu kühlende Betäti­ gungsorgan 26, 28. Der Grund für diese Anordnung der Wärmequellen in den verschiedenen Zweigen 18, 20 ist, daß im allgemeinen die Ansteuer­ elektroniken 22, 24 eine optimale Betriebstemperatur aufweisen, die niedriger ist als diejenige der verschiedenen Betätigungsorgane. Das heißt, bei vorgegebener Kühlmitteltemperatur ist es vorteilhaft, zunächst die empfindlicheren Ansteuerelektroniken 22, 24 zu kühlen, in diesen das Kühlmittel etwas zu erwärmen und erst dann die temperaturunempfindlicheren, also für etwas höhere Kühlmitteltemperaturen ausgelegten Betätigungsorgane zu kühlen. Stromabwärts der Betätigungsorgane 26, 28 verbinden sich die beiden Zweige 18, 20 wieder, und das Kühlmittel fließt dann zur Kühlung durch einen Brennkraftmotor 30 hindurch. Dies bedeutet, daß das den Brennkraftmotor 30 durchströmende Kühlmittel durch die in den beiden Zweigen 18, 20 angeordneten Wärmequellen 22, 24, 26, 28 bereits hinsichtlich der Kühlmitteltemperatur an der Ausgabeseite 14 des Kühlers 12 erhöht worden ist. Da Brennkraftmotoren im allgemeinen jedoch Kühlmitteltemperaturen im Bereich von 100°C erfordern, ist die bereits zuvor erfolgte Erwärmung des Kühlmittels durch die Wärmequellen 22, 24, 26, 28 nicht problemhaft. Nach dem Durchströmen des Brennkraftmotors 30 strömt das Kühlmittel zurück zu einer Kühlmitteleingabeseite 32 des Kühlers 12 und wird dort wieder auf die Temperatur gekühlt, welche unter Berücksichtigung der parallelen beziehungsweise seriellen Anordnung der Wärmequellen 22, 24, 26, 28 und 30 für die im Kühlkreislauf 10 strom­ aufwärts angeordneten Ansteuerelektroniken 22, 24 optimal ist.

Man erkennt in Fig. 1 ferner, daß in den beiden Zweigen 18, 20 jeweils stellungsschaltbare Ventile 34, 36 angeordnet sind. Soll beispielsweise aufgrund der Tatsache, daß das Betätigungsorgan 26 nicht zu betreiben ist, im Zweig 18 keine Kühlung erfolgen, kann das Ventil 34 in seine unter­ brechende Stellung geschaltet werden, so daß Kühlmittel ausschließlich durch den Zweig 20 und dann zum Brennkraftmotor 30 strömt. Es kann dann die Kühlleistung des Kühlers 12 gesenkt werden, mit der Folge eines ebenso gesenkten Energieverbrauchs. Entsprechendes gilt selbstverständlich auch für den Zweig 20. Weiterhin ist eine Anordnung möglich, in welcher beispielsweise für jeden Zweig 18 oder 20 eine Umgehungsleitung vorgesehen ist, wie beim Zweig 18 strichliert bei 38 angedeutet, und bei welcher dann das zugeordnete Ventil, hier das Ventil 34, wegeumschaltbar ist. Das heißt, es kann das in den Zweig 18 einströmende Kühlmittel entweder zu den Wärmequellen 22, 26 strömen und diese Kühlen, oder kann bei Umschalten des Ventils 34 diese Wärmequellen 22, 26 umgehen und unmittelbar zum Brennkraftmotor 30 strömen. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß unabhängig vom Schaltzustand des Ventils 34 die in die beiden Zweige 18, 20 einströmende Kühlmittelmenge jeweils im wesentlichen konstant gehalten werden kann, so daß das Umschalten des Ventils in einem der Zweige die durch den anderen der Zweige strömende Kühlmittelmenge nicht beeinträchtigt. Zu diesem Zweck ist es ferner vorteilhaft, daß die die Wärmequellen umgehende Leitung 38 im wesentlichen den gleichen Fluidströmungswiderstand vorsieht, wie der die beiden Wärmequellen 22, 26 beinhaltende Strömungsweg. Beispielsweise ist es möglich, in der Leitung 38 eine Drossel vorzusehen. Ferner ist es möglich, nicht nur einen gesamten Zweig durch eine derartige Umgehungsleitung zu umgehen, sondern auch die einzelnen Wärmequellen jeweils zu umgehen und jeder Umgehungsleitung dann separat ein derartiges Ventil zuzuordnen.

Man erkennt, daß auch dem Kühler 12 ein Ventil 40 zugeordnet ist, so daß je nach Stellzustand des Ventils 40 das aus dem Brennkraftmotor 30 austretende Kühlmittel entweder den Kühler 12 durchströmen oder diesen umgehen kann. Das Umgehen des Kühlers 12 kann beispielsweise in einem Startzustand der Brennkraftmaschine 30 vorteilhaft sein, in welchem zunächst die Brennkraftmaschine 30 auf eine erhöhte Betriebstemperatur gebracht werden soll. Gleichwohl ist es auch möglich, der Brennkraftma­ schine 30 eine Umgehungsleitung und ein Ventil zuzuordnen, so daß unabhängig davon, ob die in den Zweigen 18, 20 angeordneten Wärmequellen 22, 24, 26, 28 gekühlt werden sollen, die Kühlung der Brennkraftmaschine 30 unterbrochen werden kann.

Anstelle des vollständigen Unterbrechens der Kühlung durch Umgehung der jeweiligen Wärmequellen ist es auch möglich, die Kühlung zu mindern. Zu diesem Zwecke können beispielsweise Ventile vorgesehen werden, welche in ihrer Durchströmungscharakteristik einstellbar sind, so daß je nach Kühlmittelbedarf eine größere oder eine kleinere Kühlmittelmenge zu den jeweiligen Wärmequellen geleitet werden kann. Auch ist bei schaltbaren Ventilen ein getakteter Betrieb möglich, so daß je nach Größe des Verhält­ nisses der Zeit, zu der das Ventil offen ist, und der Zeit, zu der das Ventil geschlossen ist, die zu den einzelnen Wärmequellen herangeführte Kühlmittelmenge eingestellt werden kann. Dies gilt selbstverständlich auch für den Kühler 12.

Die in Fig. 1 dargestellten Ansteuerelektroniken 22, 24 können beispiels­ weise Leistungselektroniken mit einer Leistungsschaltanordnung 42, 44 sein, durch welche die jeweiligen Betätigungsanordnungen anzusteuern sind, d. h. beispielsweise elektromagnetische Betätigungsanordnungen zu erregen sind oder Elektromotoren in einen Betriebszustand zu versetzen sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, daß zum Durchführen derartiger Schaltvorgänge die Leistungsschaltanordnungen eine Mehrzahl parallel arbeitender Feldeffekttransistoren 46, 48, 50, 52 umfassen. Die Feldeffekttransistoren 46, 48 beziehungsweise 50, 52 in den verschiedenen Ansteuerelektroniken 22, 24 werden parallel geschaltet, so daß in den einzelnen Feldeffekttransistoren 46, 48, 50, 52 jeweils nur ein Teil der gesamten erzeugten Wärme anfällt. Das heißt, die Funktion, welche bei bekannten Ansteuerelektroden jeweils durch ein einziges Schaltelement, beispielsweise einen IGBT vorgenommen worden ist, wird nunmehr auf mehrere, beispielsweise drei, Schaltelemente aufgeteilt, welche parallel angesteuert werden und somit zusammen einen Schaltvorgang vornehmen. Auf diese Art und Weise wird es ermöglicht, an diese einzelnen Transistoren das Kühlmittel durch die räumliche Aufteilung besser heranzuführen, so daß bei gleicher Strömungsrate eine verbesserte Wärmeabfuhr erfolgen kann. Darüber hinaus hat der Einsatz von Feldeffekttransistoren gegenüber IGBT-Bauelementen den Vorteil, daß Feldeffekttransistoren auch bei höheren Temperaturen noch hervorragende Betriebscharakteristiken aufweisen. Dies ist insbesondere bei Kombination derartiger Ansteuerelektroniken mit einem Brennkraftmotor in einem einzigen Kühlkreislauf vorteilhaft, da der Brennkraftmotor im allgemeinen eine Kühlmitteltemperatur im Bereich von 100°C erfordert. Dies ist jedoch ein Temperaturbereich, in welchem Feldeffekttransistoren noch gut arbeiten können. Das heißt, der Kühler 12 muß beispielsweise das Kühlmittel nur auf eine Temperatur von etwas unter 100°C, beispeilsweise 80 bis 90°C, kühlen, worauffolgend in den Wärmequellen 22, 24 und dann den Wärmequellen 26, 28 das Kühlmittel erwärmt wird, so daß es letztendlich mit einer Temperatur von etwa 100°C den Brennkraftmotor 30 erreicht.

Die Anordnung der verschiedenen Wärmequellen in dem gesamten Kühl­ kreislauf, d. h. die serielle Staffelung beziehungsweise parallele Anordnung von verschiedenen Zweigen, wird dann vorzugsweise derart vorgenommen, daß durch die in den verschiedenen Zweigen beziehungsweise in der seriellen Anordnung auftretende sukzessive Erwärmung des Kühlmittels die verschiedenen Wärmequellen jeweils mit einem Kühlmittel versorgt werden, das eine für die spezifischen Wärmequellen näherungsweise optimale Temperatur aufweist. Das heißt, wenn beispielsweise das Betätigungsorgan 28 eine relativ niedrige Kühlmitteltemperatur erfordert, wäre es durchaus auch denkbar, die diesem Betätigungsorgan 28 zugeordnete Ansteuerelektronik 24 nicht seriell vor das Betätigungsorgan 28 zu schalten, sondern zu diesem parallel zu schalten, beispielsweise in den Zweig 18 einzugliedern. Auch wäre es grundsätzlich denkbar, alle in den beiden Zweigen 18, 20 angeordneten Wärmequellen 22, 24, 26, 28 in einer Reihe anzuordnen, wobei aufgrund deren Temperaturverhalten vorzugsweise zunächst die Ansteuerelektroniken 22, 24 im stromaufwärtigen Bereich anzuordnen wären, und dann im stromabwärtigen Bereich, jedoch noch vor dem Brennkraftmotor 30, die Betätigungsorgane 26, 28 anzuordnen wären.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Strömungscharakteristik in den verschiedenen Zweigen jeweils an die Kühlanforderungen der verschiedenen Wärmequellen angepaßt sein kann. So kann beispielsweise der Zweig 18 mit einer geringeren Durchströmungsrate ausgebildet werden, als der Zweig 20, wenn im Zweig 18 eine geringere Kühlleistung erforderlich ist. Dies kann durch Bereitstellen von Drosselstellen oder von geringeren Leitungsquerschnitten erfolgen.

Es sei ferner noch darauf hingewiesen, daß die schematisch angedeuteten Feldeffekttransistoren 46, 48 ein beliebiger Typ von Feldeffekttransistoren sein können, und das in der Fig. 1 erkennbare Schaltzeichen soll lediglich symbolhaft und allgemein für das Bauteil "Feldeffekttransistor" stehen. Der konkrete Aufbau jedes Feldeffekttransistors ergibt sich jeweils aus dem speziellen Einsatzzweck beziehungsweise der vorzusehenden elektrischen Schaltung.

Eine alternative Ausgestaltungsform eines Kühlkreislaufs ist in Fig. 2 dargestellt. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Kom­ ponenten hinsichtlich Aufbau beziehungsweise Funktion entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "a" bezeichnet.

Der Kühlkreislauf 10a der Fig. 2 umfaßt fünf parallel liegende Zweige 54a, 18a, 56a, 20a, 58a, in welchen nachfolgend genauer beschriebene Wärmequellen liegen. So ist im Zweig 54a eine einzige Wärmequelle 60a, beispielsweise eine Ansteuerelektronik für ein Kupplungsbetätigungsstell­ glied vorgesehen. Diese Ansteuerelektronik kann wiederum so, wie vorangehend mit Bezug auf die Fig. 1 beschrieben, ausgebildet sein. Im dann folgenden Zweig 18a liegt beispielsweise die vorangehend be­ schriebene Ansteuerelektronik 22a mit dem ihr zugeordneten Betätigungs­ organ 26a, welches beispielsweise ein Servomotor zur Erzeugung einer Hilfslenkkraft sein kann.

Im nächsten Zweig 56a liegen stromaufwärtig zunächst zwei Ansteuerelek­ troniken 62a, 64a, worauf dann zwei Betätigungsorgane 66a, 68a folgen. Die beiden Ansteuerelektroniken 62a, 64a stehen in Kontakt mit dem gleichen Wärmeaustauschbereich 70a des Zweigs 56a, und in entsprechender Weise stehen die beiden Betätigungsorgane 66a, 68a in Wärmeaustauschkontakt mit dem gleichen Wärmeaustauschbereich 72a des Zweigs 56a. Dies kann jeweils beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die beiden Ansteuerelektroniken 62a, 64a beziehungsweise Betätigungsorgane 66a, 68a in ein gemeinsames Gehäuse integriert sind oder/und auf eine gemeinsame Wärmetauscherplatte oder -anordnung gesetzt sind. Es kann auf diese Art und Weise durch das Zusammenfassen verschiedener Wärmequellen 62a, 64a beziehungsweise 66a, 68a zu jeweiligen Baueinheiten, welche dann gemeinsam gekühlt werden, der Aufbau des Kühlsystems vereinfacht werden.

In dem dann folgenden Zweig 20a sind beispielsweise wieder die in Fig. 1 erkennbaren Wärmequellen 24a, 28a vorgesehen, nunmehr jedoch ebenfalls zu einer Baueinheit zusammengefaßt. Das heißt, es kann beispielsweise die Ansteuerelektronik 24a in das Betätigungsorgan 28a baulich integriert werden und in Kontakt mit denjenigen Bereichen des Betätigungsorgans 28a gebracht werden, welche durch das den Zweig 20a durchströmende Kühlmittel gekühlt werden. In diesem Falle sind also die Ansteuerelektronik 24a und das durch diese anzusteuernde Betätigungsorgan 28a jeweils in Wärmeaustauschkontakt mit dem gleichen Wärmeaustauschbereich 74a des Zweigs 20a.

Im Zweig 58a liegen wieder zwei voneinander getrennte Wärmequellen 76a, 78a, welche in diesem Falle beispielsweise zwei Ansteuerelektroniken sein können. Das Zusammenfassen zweier Ansteuerelektroniken 76a, 78a in einem Zweig des Kühlkreislaufs 10a hat den Vorteil, daß durch die Dimensionierung dieses Zweigs 58a beziehungsweise die Dimensionierung der anderen Zweige 54a, 18a, 56a, 20a hinsichtlich ihrer jeweiligen Strömungscharakteristiken in den verschiedenen Zweigen beispielsweise verschiedene Kühlmittel-Strömungsraten, eingestellt werden können, die jeweils für einen bestimmten Typ an Wärmequelle erforderlich beziehungs­ weise optimal sind. Das heißt, beispielsweise kann im Zweig 58a die Kühlmittelströmungsrate für eine Ansteuerelektronik optimiert werden. Entsprechendes gilt selbstverständlich für Zweige, in denen beispielsweise mehrere Betätigungsorgane liegen. Durch das Zusammenfassen ver­ schiedener, jedoch funktionell gleichwertiger Wärmequellen in Zweigen wird es ferner ermöglicht, beispielsweise denjenigen Zweigen, welche eine niedrigere Kühlmitteltemperatur erfordern, einen zusätzlichen Kühler und gegebenenfalls eine zusätzliche Kühlmittelpumpe zuzuordnen, so daß in den verschiedenen Zweigen in einfacher Weise verschiedene Kühlmittel­ temperaturen erreicht werden können. Auch ist es möglich, innerhalb eines Zweiges, beispielsweise im Zweig 18a, einen zusätzlichen Kühler anzuord­ nen, so daß zwischen den Wärmequellen 22a und 26a das Kühlmittel wieder gekühlt werden kann. In diesem Falle kann es beispielsweise vorteilhaft sein, stromaufwärts diejenige Wärmequelle anzuordnen, welche bei höherer Kühlmitteltemperatur arbeiten kann und dann, nachdem das Kühlmittel erneut gekühlt worden ist, diejenige Wärmequelle anzuordnen, welche eine geringere Kühlmitteltemperatur erfordert.

Man erkennt, daß bei dem Kühlkreislauf in Fig. 2 kein Brennkraftmotor als Wärmequelle vorhanden ist. Es ist also ein Kühlkreislauf vorgesehen, in welchem im wesentlichen Wärmequellen zusammengefaßt sind, die bei näherungsweise gleichen Kühlmitteltemperaturen arbeiten können, so daß die Temperatur an der Kühlerausgabeseite 14a hier auf für diese Wärme­ quellen optimierte Temperaturbereiche eingestellt werden kann, ohne dabei auf die für einen Brennkraftmotor erforderliche Kühlmitteltemperatur achten zu müssen.

Es sei darauf verwiesen, daß auch bei der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 2 die verschiedenen Ansteuerelektroniken, welche im allgemeinen als Leistungselektroniken ausgebildet sind, jeweils mehrere Feldeffekttransisto­ ren zur Durchführung der Schaltvorgänge zum Erregen beziehungsweise Entregen der verschiedenen Betätigungsorgane umfassen können. Es wird ferner darauf hingewiesen, daß die dargestellten Kühlkreisläufe lediglich exemplarisch sind. Es sind verschiedenste andere Kombinationsmöglichkei­ ten von Wärmequellen in serieller oder paralleler Anordnung denkbar, wobei, wie bereits vorangehend ausgeführt, die Positionierung einer bestimmten Wärmequelle an einem vorgegebenen Ort im Kühlkreislauf beruhend auf der erforderlichen Kühlmitteltemperatur beziehungsweise beruhend auf der erforderlichen Kühlmittelmenge ausgewählt werden kann. An beliebigen Stellen innerhalb des Kühlkreislaufs können zusätzliche Kühler vorgesehen werden, um punktuell verschiedene Kühlmitteltemperaturen erreichen zu können. Auch ist es möglich, Kühler einzusetzen, welche mehrstufig ausgebildet sind beziehungsweise mehrere Ausgänge aufweisen, so daß ein einziger Kühler dazu vorgesehen werden kann, in verschiedene Bereiche des Kühlkreislaufs verschieden temperierte Kühlmittelströme einzuleiten. Beispielsweise kann ein Kühlmittel, welches den ersten Bereich des Kühlers, d. h. seine erste Stufe gekühlt worden ist, aus dem Kühler heraus in einen Brennkraftmotor geleitet werden, und das Kühlmittel, welches noch eine weitere Stufe des Kühlers durchströmt hat und weiter gekühlt worden ist, kann in die verschiedenen Ansteuerelektroniken beziehungsweise Betätigungsorgane eingeleitet werden und von diesen entweder direkt zurück zum Kühler oder in den Brennkraftmotor zur Kühlung desselben eingeleitet werden. Es ist für den Fachmann ferner offensichtlich, daß an geeingneten Stellen in den verschiedenen Bereichen des Strömungskreislaufs Pumpen vorgesehen werden können, um die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten. Es ist jedoch darauf zu achten, daß die Kühler zum Erhalt der erforderlichen Kühlleistung nicht mit übermäßigem Druck beaufschlagt werden.

Ferner wird darauf hingewiesen, daß auch bei der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 2 vor oder in den verschiedenen Zweigen Ventile vorgesehen sein können, durch welche das Einströmen von Fluid in die Zweige zumindest beschränkt werden kann beziehungsweise die verschiedenen Zweige umgangen werden können.

Bei dem erfindungsgemäßen Kühlsystem können Ventile, Pumpen oder Steuerelemente, welche zur Aufteilung des Kühlmittelstroms innerhalb des Kühlkreislaufs dienen oder beitragen, in verschiedene im Kreislauf enthaltene Komponenten integriert sein beziehungsweise durch in den Kreislauf integrierte und durch diesen zu kühlende Elektroniken angesteuert werden. Durch die Kombination beispielsweise von Ventilen mit verschiedenen Wärmequellen, z. B. Elektroniken, welche durch entsprechende Schaltstellungen der Ventile umgangen oder in den Kühlkreislauf eingeschaltet werden können, wird erreicht, daß ein sehr schnelles Ansprechverhalten des Kühlkreislaufs bezüglich dieser speziellen Wärmequelle erreicht wird, da lange Leitungsverbindungen zwischen Ventilen und den zugeordneten Wärmequellen vermieden werden können. Ferner kann der Volumenstrom, d. h. die Menge des zirkulierenden Kühlmittels, gemäß der Temperatur oder dem Belastungszustand bezie­ hungsweise dem Leistungsbedarf durch Drehzahlregelung der Pumpe oder der Pumpen eingestellt werden. Auch die den verschiedenen Kühlern zugeordneten Lüftermotoren können je nach Lastzustand durch Drehzahlre­ gelung in ihrer Kühlleistung eingestellt werden. Ferner wird darauf hingewiesen, daß die verschiedenen dargestellten Leistungselektroniken vorzugsweise aufgrund der Lebensdauer von Leistungshalbleitern mit wenigen Temperaturzyklen belastet werden. Dies bedeutet, daß bei Leistungselektroniken nach einer geringfügigen Erwärmung derselben am Anfang der Inbetriebnahme diese auf einem näherungsweise konstanten Temperaturniveau betrieben werden sollen, was z. B. dadurch erreicht werden kann, daß die Temperatur der Leistungselektronik oder der Leistungselektroniken durch ein Regelungssystem, welches bereits in eine Wärmequelle integriert sein kann, auf dem gewünschten Temperaturniveau gehalten wird.

Claims (17)

1. Kühlsystem zur Kühlung einer Mehrzahl von Wärmequellen (22, 24, 26, 28, 30; 60a, 22a, 26a, 62a, 64a, 66a, 68a, 24a, 28a, 76a, 78a), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei wenigstens eine der Wärmequellen (22, 24, 26, 28, 30; 60a, 22a, 26a, 62a, 64a, 66a, 68a, 24a, 28a, 76a, 78a) eine Ansteuerelektronik (22, 24; 22a, 24a, 60a, 62a, 64a, 76a, 78a) für ein Ansteuerorgan (26, 28; 26a, 28a, 66a, 68a) umfaßt und wobei die Mehrzahl von Wärmequellen (22, 24, 26, 28, 30; 60a, 22a, 26a, 62a, 64a, 66a, 68a, 24a, 28a, 76a, 78a) in einem Kühlkreislauf (10; 10a) enthalten ist.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkreislauf (10; 10a) wenigstens einen der Mehrzahl von Wärme­ quellen (22, 24, 26, 28, 30; 60a, 22a, 26a, 62a, 64a, 66a, 68a, 24a, 28a, 76a, 78a) zugeordneten Kühler (12; 12a) und wenigstens eine Kühlmittelpumpe (16; 16a) umfaßt.

3. Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Kühlmittelpumpe (16; 16a) in dem Kühlkreislauf (10; 10a) stromabwärts des wenigstens einen Kühlers (12; 12) an­ geordnet ist.

4. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mehrzahl von Wärmequellen (22, 24, 26, 28, 30; 60a, 22a, 26a, 62a, 64a, 66a, 68a, 24a, 28a, 76a, 78a) wenigstens zwei Wärmequellen (22, 24, 26, 28, 30; 60a, 22a, 26a, 62a, 64a, 66a, 68a, 24a, 28a, 76a, 78a) umfaßt, die für verschiedene Kühlmitteltemperaturen ausgelegt sind, und daß eine für höhere Kühlmitteltemperaturen ausgelegte Wärmequelle jeweils stromabwärts einer für niedrigere Kühlmitteltemperaturen ausgelegten Wärmequelle angeordnet ist.

5. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mehrzahl von Wärmequellen (22, 24, 26, 28, 30) eine Brennkraftmaschine (30) umfaßt und daß die Brennkraftma­ schine (30) im Kühlkreislauf (10) stromabwärts der wenigstens einen Ansteuerelektronik (22, 24) angeordnet ist.

6. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eine der Wärmequellen (22, 24, 26, 28, 30; 60a, 22a, 26a, 62a, 64a, 66a, 68a, 24a, 28a, 76a, 78a) einen Elektromotor oder einen elektromagnetischen Stellantrieb umfaßt, welcher stromabwärts der wenigstens einen Ansteuerelektronik (22, 24; 22a, 24a, 62a, 64a) angeordnet ist.

7. Kühlsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerelektronik (22, 24; 22a, 24a, 62a, 64a) dem Elektromotor beziehungsweise elektromagnetischen Stellantrieb (26, 28; 26a, 28a, 66a, 68a) zur Ansteuerung desselben zugeordnet ist.

8. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens zwei der Wärmequellen (62a, 64a, 66a, 68a, 24a, 28a) in Wärmeaustauschkontakt mit dem gleichen Wärmeaustauschbereich (70a, 72a, 74a) des Kühlkreislaufs (10a) sind.

9. Kühlsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Wärmequellen (62a, 64a, 66a, 68a, 24a, 28a) an den gleichen Wärmetauscher (70a, 72a, 74a) angeschlossen sind oder/und zu einer einheitlichen Baugruppe zusammengefaßt sind.

10. Kühlsystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Wärmequellen (62a, 64a, 66a, 68a, 24a, 28a) wenigstens die wenigstens eine Ansteuerelektronik (24a) und das durch die wenigstens eine Ansteuerelektronik (24a) anzusteuernde Antriebsorgan (28a) umfassen oder/und wenigstens zwei Ansteuer­ elektroniken (62a, 64a) umfassen oder/und wenigstens zwei Betätigungsorgane (66a, 68a) umfassen.

11. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens zwei der Wärmequellen (22, 24, 26, 28, 30; 60a, 22a, 26a, 62a, 64a, 66a, 68a, 24a, 28a, 76a, 78a) in dem Kühlreislauf (10; 10a) seriell angeordnet sind.

12. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens zwei der Wärmequellen (22, 24, 26, 28, 30; 60a, 22a, 26a, 62a, 64a, 66a, 68a, 24a, 28a, 76a, 78a) in dem Kühlmittelkreislauf (10; 10a) parallel angeordnet sind.

13. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kühlmittelstrom durch wenigstens eine der Wärmequellen (22, 24, 26, 28, 30; 60a, 22a, 26a, 62a, 64a, 66a, 68a, 24a, 28a, 76a, 78a) hindurch oder/und durch den wenigstens einen Kühler (12; 12a) hindurch gemindert oder unterbrochen werden kann.

14. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ansteuerelektronik (22, 24; 22a, 24a, 60a, 62a, 64a, 76a, 78a) eine Leistungselektronik (22, 24; 22a, 24a, 60a, 62a, 64a, 76a, 78a) mit wenigstens einer Leistungsschaltanordnung (42, 44) umfaßt.

15. Kühlsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Leistungsschaltanordnung (42, 42) eine Mehrzahl von vorzugsweise parallel geschalteten Leistungsschaltelementen (46, 48, 50, 52) umfaßt.

16. Kühlsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsschaltelemente (46, 48, 50, 52) Feldeffekttransistoren (46, 48, 50, 52) sind.

17. Kühlsystem nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsschaltelemente (46, 48, 50, 52) zur Durchführung eines Schaltvorgangs gemeinsam ansteuerbar sind.