DE102010026601A1

DE102010026601A1 - Temperieren a variety of components of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102010026601A1
Application number: DE201010026601
Authority: DE
Inventors: Thomas Haltmeier; Dr. Böttcher Christof; Helmut Walter
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2012-01-12
Also published as: WO2012003930A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren einer Vielzahl von Komponenten eines Kraftfahrzeugs (3) mittels Peltiertechnologie. Um ein verbessertes Temperieren zu ermöglichen, sind die Schritte: – Transportieren eines Wärmestroms von einer als Wärmequelle dienenden ersten Komponente (17) der Komponenten zu einer als Wärmesenke dienenden zweiten Komponente (21) der Komponenten mittels eines einen thermoelektrischen Wandler (13) aufweisenden Peltier-Wärmetauschers (11), – Auswählen der ersten Komponente (17) und/oder der zweiten Komponente (21) in Abhängigkeit einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten Komponente (17) und der zweiten Komponente (21). vorgesehen.The invention relates to a method for tempering a large number of components of a motor vehicle (3) using Peltier technology. In order to enable an improved temperature control, the steps are: Heat exchanger (11), - selecting the first component (17) and / or the second component (21) as a function of a temperature difference between the first component (17) and the second component (21). intended.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren einer Vielzahl von Komponenten eines Kraftfahrzeugs. Temperieren von Komponenten eines Kraftfahrzeugs ist bekannt. Dazu kann das Kraftfahrzeug einen oder mehrere Wärmetauscher sowie einen oder mehrere diesen zugeordnete Kreisläufe aufweisen. Bei den zu kühlenden oder zu kühlenden Komponenten des Kraftfahrzeugs kann es sich beispielsweise um eine Antriebseinheit, eine Kraftwandlungseinheit, einen Innenraum oder Ähnliches handeln. Die Antriebseinheit kann beispielsweise einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor, eine Kombination aus beidem und/oder Ähnliches aufweisen. Ferner sind Wärmetauscher bekannt, die unter Zwischenschaltung eines thermoelektrischen Wandlers, auch bekannt als Peltier-Element einen Wärmetransport entgegen eines Temperaturgefälles ermöglichen. Die EP 0 952 017 A2 betrifft eine Wärmetauschervorrichtung für ein Klimatisierungssystem. Die Wärmetauschervorrichtung weist Wärmetauschelemente auf, die jeweils einen oder mehrere Fluidpfad für eine Wärme transportierende Flüssigkeit definieren. und eine Vielzahl von thermoelektrischen Einheiten, die benachbart zueinander angeordnet sind und so sandwichartig zwischen den Wärmetauscherelementen angeordnet sind, dass sie damit in einem wärmetauschenden Kontakt stehen, auf. Die US 3 236 056 betrifft einen Kühlapparat bzw. Heizapparat, der eine Kaltseite und eine Warmseite aufweist. wobei zwischen der Warmseite und der Kaltseite eine Vielzahl von thermoelektrischen Einheiten angeordnet istThe invention relates to a method for tempering a plurality of components of a motor vehicle. Temperature control of components of a motor vehicle is known. For this purpose, the motor vehicle may have one or more heat exchangers and one or more circuits associated therewith. The components to be cooled or cooled of the motor vehicle may be, for example, a drive unit, a power conversion unit, an interior or the like. The drive unit may comprise, for example, an internal combustion engine, an electric motor, a combination of both and / or the like. Furthermore, heat exchangers are known which allow heat transfer against a temperature gradient with the interposition of a thermoelectric converter, also known as a Peltier element. The EP 0 952 017 A2 relates to a heat exchanger device for an air conditioning system. The heat exchanger device has heat exchange elements, each defining one or more fluid paths for a heat transporting liquid. and a plurality of thermoelectric units disposed adjacent to each other and sandwiched between the heat exchanger elements so as to be in heat exchanging contact therewith. The US 3,236,056 relates to a cooling apparatus or heater, which has a cold side and a warm side. wherein a plurality of thermoelectric units is arranged between the hot side and the cold side

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Temperieren einer Vielzahl von Komponenten eines Kraftfahrzeugs zu ermöglichen, insbesondere eine Effizienz des Kraftfahrzeugs und/oder des Temperierens zu verbessern.The object of the invention is to enable an improved tempering of a plurality of components of a motor vehicle, in particular to improve an efficiency of the motor vehicle and / or the tempering.

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Temperieren einer Vielzahl von Komponenten eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhaft kann der Wärmestrom entsprechend der Auswahl zwischen unterschiedlichen Komponenten des Kraftfahrzeugs geführt werden, wobei vorteilhaft die jeweilige Temperaturdifferenz berücksichtigt werden kann. Die Temperaturdifferenz beeinflusst eine Leistungszahl der thermoelektrischen Wandler, so dass vorteilhaft mittels des Auswählens der Leistungszahl der thermoelektrischen Wandler positiv beeinflusst werden kann.The object is achieved in a method for tempering a plurality of components of a motor vehicle according to claim 1. Advantageously, the heat flow can be performed according to the selection between different components of the motor vehicle, wherein advantageously the respective temperature difference can be taken into account. The temperature difference influences a coefficient of performance of the thermoelectric converters, so that advantageously by means of the selection of the coefficient of performance the thermoelectric converter can be positively influenced.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist ein Minimieren der Temperaturdifferenz mittels des Auswählens vorgesehen. Vorteilhaft ergibt sich bei einer möglichst kleinen Temperaturdifferenz eine besonders gute Leistungszahl der thermoelektrischen Wandler.In one embodiment of the method, minimizing the temperature difference is provided by means of selecting. Advantageously, the smallest possible temperature difference results in a particularly good coefficient of performance of the thermoelectric converters.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Auswählen der ersten Komponente und der zweiten Komponente in Abhängigkeit einer maximalen und/oder optimalen Betriebstemperatur der ersten und/oder der zweiten Komponente vorgesehen. Vorteilhaft können die Komponenten so ausgewählt werden, dass diese schneller die Betriebstemperatur erreichen oder besser auf dieser gehalten werden können. Vorteilhaft kann dadurch eine Gesamtleistungszahl des Kraftfahrzeugs verbessert werden.In a further embodiment of the method, a selection of the first component and the second component is provided as a function of a maximum and / or optimum operating temperature of the first and / or the second component. Advantageously, the components can be selected so that they can reach the operating temperature faster or better held on this. Advantageously, thereby a total power of the motor vehicle can be improved.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Auswählen der ersten Komponente und/oder der zweiten Komponente in Abhängigkeit einer Wärmekapazität der jeweiligen Komponente vorgesehen. Vorteilhaft kann mittels der Wärmekapazität ein Maß dafür gefunden werden, wie gut sich die jeweilige Komponente als Wärmesenke beziehungsweise als Wärmequelle eignet.In a further embodiment of the method, a selection of the first component and / or the second component is provided depending on a heat capacity of the respective component. Advantageously, by means of the heat capacity, a measure can be found for how well the respective component is suitable as a heat sink or as a heat source.

Die Aufgabe ist ferner bei einem Kraftfahrzeug, ausgelegt, konstruiert und/oder eingerichtet zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.The object is further solved in a motor vehicle, designed, constructed and / or set up to carry out a method described above. This results in the advantages described above.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Erfindung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details will become apparent from the following description in which - where appropriate, with reference to the drawings - at least one embodiment is described in detail. Described and / or illustrated features form the subject of the invention, or independently of the claims, either alone or in any meaningful combination, and in particular can additionally also be the subject of one or more separate invention (s). The same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.

Es zeigen:Show it:

1 und 2 jeweils eine schematische Ansicht einer Anordnung von Komponenten eines Kraftfahrzeugs, die mittels zwei Kreisläufen thermisch einander zugeordnet sind, wobei in 1 eine Beheizung und in 2 eine Kühlung einer der Komponenten dargestellt ist; 1 and 2 in each case a schematic view of an arrangement of components of a motor vehicle, which are thermally associated with each other by means of two circuits, wherein in 1 a heating and in 2 a cooling of one of the components is shown;

3 eine weitere Anordnung von Komponenten eines Kraftfahrzeugs, die mittels Kreisläufen einander thermisch zugeordnet sind, wobei eine Parallelschaltung vorgesehen ist; 3 a further arrangement of components of a motor vehicle, which are thermally associated with each other by means of circuits, wherein a parallel circuit is provided;

4 eine weitere Anordnung von Komponenten eines Kraftfahrzeugs, die mittels Kreisläufen einander thermisch zugeordnet sind, wobei eine Serienschaltung vorgesehen ist; 4 a further arrangement of components of a motor vehicle, which are thermally associated with each other by means of circuits, wherein a series circuit is provided;

5 einen Temperaturverlauf über der Zeit für ein Heizen eines Innenraums eines Fahrzeugs; 5 a temperature variation over time for heating an interior of a vehicle;

6, 7, 11–15 die in 3 gezeigte Anordnung jeweils für unterschiedliche Betriebsfälle; 6 . 7 . 11 - 15 in the 3 arrangement shown in each case for different operating cases;

8 einen Temperaturverlauf über der Zeit für eine Vorkonditionierung des Innenraums des Kraftfahrzeugs; 8th a temperature profile over time for a preconditioning of the interior of the motor vehicle;

9 einen Temperaturverlauf über der Zeit für eine Kühlung des Innenraums des Kraftfahrzeugs; 9 a temperature variation over time for cooling the interior of the motor vehicle;

10 einen Temperaturverlauf über der Zeit für ein Vorkonditionieren des Innenraums des Kraftfahrzeugs; und 10 a temperature profile over time for a preconditioning of the interior of the motor vehicle; and

16 eine schematische Ansicht einer Regelung und Steuerung zum Auswählen von Komponenten des Kraftfahrzeugs, zwischen denen ein Wärmestrom transportierbar ist. 16 a schematic view of a control and control for selecting components of the motor vehicle, between which a heat flow is transportable.

Die 1 und 2 zeigen jeweils eine Wärmetransportstrecke 1 eines nur teilweise dargestellten Kraftfahrzeugs 3. Das Kraftfahrzeug 3 weist eine Vielzahl von Komponenten auf, die mittels der Wärmetransportstrecke 1 einander thermisch zugeordnet sind. Die Wärmetransportstrecke 1 weist einen ersten Kreislauf 5 und einen zweiten Kreislauf 7 auf. Die Kreisläufe 5 und 7 weisen jeweils eine Pumpe 9 zum Transportieren eines Wärmetransportmediums, beispielsweise einer Flüssigkeit oder eines Gases, auf.The 1 and 2 each show a heat transport route 1 a partially illustrated motor vehicle 3 , The car 3 has a plurality of components by means of the heat transport path 1 thermally associated with each other. The heat transport route 1 has a first cycle 5 and a second cycle 7 on. The circuits 5 and 7 each have a pump 9 for transporting a heat transfer medium, for example a liquid or a gas.

Die Wärmetransportstrecke 1 weist einen Peltier-Wärmetauscher 11 auf. Mittels des Peltier-Wärmetauschers 11 sind die Kreisläufe 5 und 7 einander thermisch zugeordnet. Der Peltier-Wärmetauscher 11 weist einen zwischen die Kreisläufe 5 und 7 geschalteten thermoelektrischen Wandler 13 auf, wobei eine entsprechende Versorgung mit elektrischer Energie in den 1 und 2 nicht näher dargestellt ist. In der Darstellung gemäß 1 ist dem ersten Kreislauf 5 eine erste Komponente 17 des Kraftfahrzeugs 3 zugeordnet. Die Zuordnung erfolgt mittels eines ersten Wärmetauschers 19. Dem zweiten Kreislauf 7 ist eine zweite Komponente 21 des Kraftfahrzeugs 3 zugeordnet. Ein Wärmetransport zwischen dem zweiten Kreislauf 7 und der zweiten Komponente 21 findet mittels eines zweiten Wärmetauschers 23 statt. In der Darstellung gemäß 1 wirkt die erste Komponente 17 als Wärmequelle und die zweite Komponente 21 als Wärmesenke. Bei der ersten Komponente 17 kann es sich beispielsweise um eine Antriebsquelle des Kraftfahrzeugs 3 handeln. Bei der zweiten Komponente 21 kann es sich beispielsweise um einen Klimawärmetauscher. der einem zu wärmenden Innenraum des Kraftfahrzeugs 3 zugeordnet ist, handeln. Eine Wärmetransportrichtung der Wärmetransportstrecke 1, insbesondere des Peltier-Wärmetauschers 11 ist mittels eines ersten Pfeils 25 in 1 eingezeichnet.The heat transport route 1 has a Peltier heat exchanger 11 on. By means of the Peltier heat exchanger 11 are the circuits 5 and 7 thermally associated with each other. The Peltier heat exchanger 11 points one between the circuits 5 and 7 switched thermoelectric converter 13 on, with an appropriate supply of electrical energy in the 1 and 2 not shown in detail. In the illustration according to 1 is the first cycle 5 a first component 17 of the motor vehicle 3 assigned. The assignment takes place by means of a first heat exchanger 19 , The second cycle 7 is a second component 21 of the motor vehicle 3 assigned. A heat transfer between the second cycle 7 and the second component 21 takes place by means of a second heat exchanger 23 instead of. In the illustration according to 1 the first component acts 17 as a heat source and the second component 21 as a heat sink. At the first component 17 For example, it may be a drive source of the motor vehicle 3 act. At the second component 21 For example, it may be an environmental exchanger. the one to be heated interior of the motor vehicle 3 is assigned to act. A heat transport direction of the heat transport path 1 , in particular the Peltier heat exchanger 11 is by means of a first arrow 25 in 1 located.

Gemäß 2 dient die Wärmetransportstrecke 1 zum Kühlen der zweiten Komponente 21, so dass diese als Wärmequelle und die erste Komponente 17 als Wärmesenke dient. Dementsprechend ist die Wärmetransportrichtung der Wärmetransportstrecke 1 umgekehrt, was in 2 ebenfalls mittels des ersten Pfeils 25 symbolisiert ist. Vorteilhaft können die erste Komponente 17 und/oder die zweite Komponente 21 so ausgewählt werden, dass sich eine minimale Temperaturdifferenz zwischen der ersten Komponente 17 und der zweiten Komponente 21 und damit ein maximaler Leistungszahl des thermoelektrischen Wandlers 13 des Peltier-Wärmetauschers 11 ergibt. In den 1 und 2 ist die Wärmetransportstrecke 1 lediglich schematisch dargestellt, wobei Mittel zum Auswählen der ersten Komponente und/oder der zweiten Komponente nicht näher dargestellt sind.According to 2 serves the heat transport route 1 for cooling the second component 21 , so this as a heat source and the first component 17 serves as a heat sink. Accordingly, the heat transport direction of the heat transport path 1 conversely, what in 2 also by means of the first arrow 25 is symbolized. Advantageously, the first component 17 and / or the second component 21 be selected so that there is a minimum temperature difference between the first component 17 and the second component 21 and thus a maximum coefficient of performance of the thermoelectric converter 13 of the Peltier heat exchanger 11 results. In the 1 and 2 is the heat transport route 1 only shown schematically, wherein means for selecting the first component and / or the second component are not shown in detail.

3 zeigt eine weitere Wärmetransportstrecke 1 des Kraftfahrzeugs 3. Im Unterschied ist in den ersten Kreislauf 5 eine erste Ventilvorrichtung 27 geschaltet. Außerdem ist in den zweiten Kreislauf 7 eine zweite Ventilanordnung 29 geschaltet. 3 shows a further heat transport route 1 of the motor vehicle 3 , In difference is in the first cycle 5 a first valve device 27 connected. Also, in the second cycle 7 a second valve arrangement 29 connected.

Außerdem ist in die Wärmetransportstrecke 1 gemäß der 3 eine dritte Komponente 31 geschaltet. Die dritte Komponente 31 ist in den zweiten Kreislauf 7 schaltbar und diesem mittels eines dritten Wärmetauschers 33 thermisch zugeordnet. Der dritte Wärmetauscher 33 kann mittels der zweiten Ventilanordnung 29 dem zweiten Wärmetauscher 23 parallel geschaltet werden.It is also in the heat transport route 1 according to the 3 a third component 31 connected. The third component 31 is in the second cycle 7 switchable and this by means of a third heat exchanger 33 thermally assigned. The third heat exchanger 33 can by means of the second valve assembly 29 the second heat exchanger 23 be switched in parallel.

Als weiterer Unterschied ist der zweiten Komponente 21 ein vierter Wärmetauscher 35 zugeordnet. Der vierte Wärmetauscher 35 ist Teil des ersten Kreislaufs 5 und kann mittels der ersten Ventilvorrichtung 27 dem ersten Wärmetauscher 19 parallel geschaltet werden.Another difference is the second component 21 a fourth heat exchanger 35 assigned. The fourth heat exchanger 35 is part of the first cycle 5 and can by means of the first valve device 27 the first heat exchanger 19 be switched in parallel.

Gemäß der Darstellung der 3 kann es sich bei der ersten Komponente 17 des Kraftfahrzeugs 3 um einen Frontend-Wärmetauscher. bei der zweiten Komponente 21 um ein Klimagerät, welches die beiden Wärmetauscher 23 und 35 beinhaltet beziehungsweise einen dieser zugeordneten Innenraum des Kraftfahrzeugs und bei der dritten Komponente 31 um Antriebskomponenten, insbesondere um elektrische Antriebskomponenten, handeln.According to the presentation of the 3 It may be the first component 17 of the motor vehicle 3 around a front end heat exchanger. at the second component 21 to an air conditioner, which the two heat exchangers 23 and 35 includes or one of these associated interior of the motor vehicle and the third component 31 to drive components, in particular to drive electrical components.

4 zeigt eine weitere Wärmetransportstrecke 1 des Kraftfahrzeugs 3 ähnlich der in 3 gezeigten Wärmetransportstrecke 1. 4 shows a further heat transport route 1 of the motor vehicle 3 similar to the one in 3 shown heat transport route 1 ,

Im Unterschied zur Darstellung der 3 ist die Wärmetransportstrecke 1 gemäß 4 so ausgelegt, dass der erste Wärmetauscher 19 und der vierte Wärmetauscher 35 in Reihe schaltbar sind. Außerdem sind der zweite Wärmetauscher 23 und der dritte Wärmetauscher 33 in Reihe schaltbar. Dazu sind die erste Ventilvorrichtung 27 und die zweite Ventilvorrichtung 29 entsprechend verschaltet. Als weiterer Unterschied weist der erste Kreislauf 5 eine dritte Ventilvorrichtung 37 auf. Außerdem weist der zweite Kreislauf 7 eine vierte Ventilvorrichtung 39 auf. Mittels der dritten Ventilvorrichtung 37 kann der erste Wärmetauscher 19 des ersten Kreislaufs 5 in einem Parallelzweig umgangen beziehungsweise abgeschaltet werden. Dies ist zumindest bei einem Teilmassenstrom des strömenden Fluids vorgesehen, wobei auch eine Massenstromaufteilung auf Bypass und Wärmetauscher möglich ist, nicht nur 0% bzw. 100%-Regelung.In contrast to the representation of the 3 is the heat transport route 1 according to 4 so designed that the first heat exchanger 19 and the fourth heat exchanger 35 can be switched in series. In addition, the second heat exchanger 23 and the third heat exchanger 33 switchable in series. These are the first valve device 27 and the second valve device 29 connected accordingly. Another difference is the first cycle 5 a third valve device 37 on. In addition, the second cycle points 7 a fourth valve device 39 on. By means of the third valve device 37 can the first heat exchanger 19 of the first cycle 5 be bypassed or switched off in a parallel branch. This is provided at least at a partial mass flow of the flowing fluid, wherein a mass flow distribution to bypass and heat exchanger is possible, not only 0% or 100% control.

Analog dazu verzweigt die vierte Ventilvorrichtung 39 den zweiten Kreislauf 7 in einen dem zweiten Wärmetauscher 23 parallel geschalteten Zweig, so dass auch der zweite Wärmetauscher 23 des zweiten Kreislaufs 7 mittels der vierten Ventilvorrichtung 39 des zweiten Kreislaufs 7 umgangen beziehungsweise abgeschaltet werden kann. Dies ist zumindest bei einem Teilmassenstrom des strömenden Fluids vorgesehen. wobei auch eine Massenstromaufteilung auf Bypass und Wärmetauscher möglich ist. nicht nur 0% bzw. 100%-Regelung.Similarly, the fourth valve device branches 39 the second cycle 7 in a second heat exchanger 23 parallel branch, so that also the second heat exchanger 23 of the second cycle 7 by means of the fourth valve device 39 of the second cycle 7 bypassed or can be switched off. This is provided at least at a partial mass flow of the flowing fluid. whereby a mass flow distribution on bypass and heat exchanger is possible. not just 0% or 100% regulation.

Die 6, 7, 11, 12, 13, 14, 15 zeigen jeweils die in 3 gezeigte Wärmetransportstrecke 1 in unterschiedlichen Betriebsfällen beziehungsweise Schaltstellungen der ersten Ventilvorrichtung 27 und der zweiten Ventilvorrichtung 29. Je nach Betriebsfall dienen eine oder mehrere der Komponenten des Kraftfahrzeugs 3 als Wärmequelle oder als Wärmesenke. Dementsprechend verhalten sich die Kreisläufe 5 und 7 bezüglich des Peltier-Wärmetauschers 11 als Wärmequelle oder Wärmesenke. Um dies für die unterschiedlichen Betriebsfälle zu symbolisieren, ist derjenige der Kreisläufe 5, 7, der als Wärmequelle dient, gestrichelt und derjenige, der als Wärmesenke dient, strichpunktiert dargestellt. Dementsprechend ist die Wärmetransportrichtung der jeweils dargestellten Wärmetransportstrecke 1 mittels des Pfeils 25 symbolisiert. Nicht durchströmte Zweige der Wärmetransportstrecke 1 sind jeweils als durchgezogene Linien symbolisiert.The 6 . 7 . 11 . 12 . 13 . 14 . 15 each show the in 3 shown heat transport path 1 in different operating cases or switching positions of the first valve device 27 and the second valve device 29 , Depending on the operating case serve one or more of the components of the motor vehicle 3 as a heat source or as a heat sink. Accordingly, the circuits behave 5 and 7 concerning the Peltier heat exchanger 11 as heat source or heat sink. To symbolize this for the different operating cases is that of the circuits 5 . 7 , which serves as a heat source, dashed and the one which serves as a heat sink, shown in phantom. Accordingly, the heat transport direction of the illustrated heat transfer path 1 by means of the arrow 25 symbolizes. Non-perfused branches of the heat transport route 1 are each symbolized as solid lines.

6 zeigt die Wärmetransportstrecke 1 in einem ersten Betriebsfall, wobei die elektrischen Antriebskomponenten als Wärmequelle zum Beheizen des Innenraums des Kraftfahrzeugs 3 dienen. 6 shows the heat transport route 1 in a first case of operation, wherein the electric drive components as a heat source for heating the interior of the motor vehicle 3 serve.

7 zeigt die Wärmetransportstrecke 1 in einem weiteren Betriebsfall, wobei eine Umgebung des Kraftfahrzeugs 3 als Wärmequelle dient, wobei ebenfalls der Innenraum des Kraftfahrzeugs 3 beheizt wird. 7 shows the heat transport route 1 in another operating case, wherein an environment of the motor vehicle 3 serves as a heat source, wherein also the interior of the motor vehicle 3 is heated.

11 zeigt die Wärmetransportstrecke 1 in einem weiteren Betriebsfall, wobei die Umgebung des Kraftfahrzeugs 3 als Wärmesenke dient. In dem in 11 gezeigten Betriebsfall dient der Innenraum des Kraftfahrzeugs 3 dementsprechend als Wärmequelle, wird also gekühlt. 11 shows the heat transport route 1 in another operating case, the environment of the motor vehicle 3 serves as a heat sink. In the in 11 shown operating case serves the interior of the motor vehicle 3 Accordingly, as a heat source, so it is cooled.

12 zeigt die Wärmetransportstrecke 1 in einem weiteren Betriebsfall, wobei die elektrischen Antriebskomponenten des Kraftfahrzeugs 3 als Wärmesenke dienen und der Innenraum des Kraftfahrzeugs 3 gekühlt wird. 12 shows the heat transport route 1 in another operating case, wherein the electric drive components of the motor vehicle 3 serve as a heat sink and the interior of the motor vehicle 3 is cooled.

13 zeigt die Wärmetransportstrecke 1 in einem weiteren Betriebsfall, wobei die Umgebung des Kraftfahrzeugs 3 als Wärmesenke dient und die elektrischen Komponenten des Kraftfahrzeugs 3 als Wärmequelle, wobei die elektrischen Komponenten gekühlt werden. Dieser Betriebsfall kann beispielsweise bei vergleichsweise hohen Umgebungstemperaturen der Umgebung des Kraftfahrzeugs 3, also beispielsweise während eines Sommers verwendet werden, insbesondere um eine maximale Betriebstemperatur der elektrischen Antriebskomponenten nicht zu überschreiten. 13 shows the heat transport route 1 in another operating case, the environment of the motor vehicle 3 serves as a heat sink and the electrical components of the motor vehicle 3 as a heat source, wherein the electrical components are cooled. This operating case, for example, at relatively high ambient temperatures of the environment of the motor vehicle 3 Thus, for example, be used during a summer, in particular in order not to exceed a maximum operating temperature of the electric drive components.

14 zeigt die Wärmetransportstrecke 1 in einem weiteren Betriebsfall, wobei die elektrischen Antriebskomponenten des Kraftfahrzeugs 3 als Wärmesenke dienen, also aufgeheizt werden. Dieser Betriebsfall kann während eines Winters, also bei vergleichsweise niedrigen Umgebungstemperaturen verwendet werden. Die Umgebung des Kraftfahrzeugs 3 wird dabei als Wärmequelle ausgenutzt. 14 shows the heat transport route 1 in another operating case, wherein the electric drive components of the motor vehicle 3 serve as a heat sink, so be heated. This operating case can be used during a winter, ie at comparatively low ambient temperatures. The environment of the motor vehicle 3 is used as a heat source.

15 zeigt die Wärmetransportstrecke 1 in einem weiteren Betriebsfall, wobei die elektrischen Komponenten des Kraftfahrzeugs 3 aufgeheizt werden, also als Wärmesenke dienen. Dabei dient der Innenraum des Kraftfahrzeugs 3 als Wärmequelle, wird also gekühlt. Dieser Betriebsfall kann während des Sommers verwendet werden. 15 shows the heat transport route 1 in another operating case, wherein the electrical components of the motor vehicle 3 be heated, so serve as a heat sink. In this case, the interior of the motor vehicle is used 3 as a heat source, so it is cooled. This operation case can be used during the summer.

Die 5, 8, 9 und 10 zeigen jeweils ein Diagramm für unterschiedliche Betriebsfälle, wobei über eine Zeit jeweils insgesamt drei Temperaturverläufe eingezeichnet sind. Ein erster Temperaturverlauf 41 kennzeichnet eine Temperatur der elektrischen Antriebskomponenten des Kraftfahrzeugs 3. Ein zweiter Temperaturverlauf 43 kennzeichnet eine Temperatur des Innenraums des Kraftfahrzeugs 3. Ein dritter Temperaturverlauf 45 kennzeichnet eine Temperatur der Umgebung des Kraftfahrzeugs 3.The 5 . 8th . 9 and 10 each show a diagram for different operating cases, with a total of three temperature curves are shown over a time. A first temperature profile 41 indicates a temperature of the electric drive components of the motor vehicle 3 , A second temperature profile 43 indicates a temperature of the interior of the motor vehicle 3 , A third temperature profile 45 indicates a temperature of the environment of the motor vehicle 3 ,

Gemäß der Darstellung der 5 ist ein Betriebsfall dargestellt, bei dem das Fahrzeug mit sämtlichen Komponenten bei niedrigen Außentemperaturen dasselbe Temperaturniveau wie die Umgebung hat. Dabei dient als Wärmequelle die E-Komponente. Damit kann zum einen die Vereisung des Frontend-Wärmetauschers vermieden werden. Ein weiterer positiver Aspekt ist der vergleichbare Temperaturverlauf des Kühlmediums der E-Komponenten (Infolge der Verlustwärme durch den Betrieb des Fahrzeugs.) und der Fahrzeuginnenraumluft mit zunehmender Fahrtdauer. Damit kann im Umluftbetrieb der Temperaturgradient von Waste- zu Nutzseite des Peltier-Wärmetauschers positiv gestaltet werden. Ein solches Szenario ist ebenfalls denkbar, wenn eine Fahrt beendet wurde und die E-Komponenten bis zum Antritt der nächsten Fahrt ein höheres Temperaturniveau als die Umgebung besitzen.According to the presentation of the 5 is shown an operating case in which the vehicle with all components at low outside temperatures has the same temperature level as the environment. The E component is used as the heat source. Thus, on the one hand, the icing of the front-end heat exchanger can be avoided. Another positive aspect is the comparable temperature profile of the cooling medium of the E components (as a result of the heat loss through the operation of the vehicle.) And the vehicle interior air with increasing travel time. Thus, the temperature gradient from waste to useful side of the Peltier heat exchanger can be made positive in the recirculation mode. Such a scenario is also conceivable when a trip has been completed and the e-components have a higher temperature level than the environment until the start of the next journey.

Ein anderes Szenario in einem Heizbetrieb, bei dem die Umgebungsluft als Wärmequelle genutzt werden sollte, stellt der Betrachtungsfall dar, bei dem sich die Umgebung, beispielsweise im Laufe eines Tages, erhitzt und die elektrischen Antriebskomponenten aufgrund der thermischen Trägheit dem dritten Temperaturverlauf 45 der Umgebungsluft nachfolgen. Aufgrund des höheren Temperaturniveaus der Umgebungsluft wird diese als Wärmequelle genutzt. Entsprechende Verschaltungen der Wärmetransportstrecke 1 sind in den 6 und 7 dargestellt.Another scenario in a heating mode, in which the ambient air should be used as a heat source, is the view case in which the environment, for example, in the course of a day, heated and the electric drive components due to the thermal inertia of the third temperature profile 45 follow the ambient air. Due to the higher temperature level of the ambient air, this is used as a heat source. Corresponding interconnections of the heat transport path 1 are in the 6 and 7 shown.

8 zeigt einen weiteren Betrachtungsfall einer Vorkonditionierung des Innenraums des Kraftfahrzeugs 3, also eine Aufheizung oder Abkühlung des Innenraums. Während der Vorkonditionierung des Innenraums, beispielsweise einer Temperierung während eines Netzladebetriebs beziehungsweise eines Ladeerhaltungsbetriebs in einem Stillstand des Kraftfahrzeugs 3, stellt sich für den Aufheizfall eine andere Charakteristik der Temperaturverläufe 41 und 43 dar. Aufgrund des betriebslosen Zustandes der elektrischen Antriebskomponenten kann das Temperaturniveau hier als mehr oder weniger konstant angenommen werden. Werden die elektrischen Komponenten als Wärmesenke genutzt. stellt sich hierbei sogar ein negativer erster Temperaturverlauf 41 ein, wobei die elektrischen Antriebskomponenten gekühlt werden, siehe 8. Aufgrund der hohen thermischen Kapazitäten der elektrischen Antriebskomponenten können diese jedoch trotzdem als Wärmequelle genutzt werden. Ein Elektromotor und/oder eine Leistungselektronik der elektrischen Antriebskomponenten zeigen sich gegenüber niedrigen Temperaturen als sehr robust und weisen dabei vorteilhaft in einem anschließenden Betriebsfall sogar höhere Leistungszahlen auf. Sobald das Temperaturniveau der elektrischen Antriebskomponenten zu niedrig und damit der Betrieb des Peltier-Wärmetauschers 11 ineffizient wird, kann vorteilhaft die Umgebungsluft als Wärmequelle genutzt werden. Entsprechende Betriebsfälle sind in den 6 und 7 dargestellt. 8th shows a further case of a preconditioning of the interior of the motor vehicle 3 , ie a heating or cooling of the interior. During the preconditioning of the interior, for example, a temperature control during a mains charging operation or a trickle charge operation in a standstill of the motor vehicle 3 , For the Aufheizfall another characteristic of the temperature curves 41 and 43 Due to the idle state of the electric drive components, the temperature level here can be assumed to be more or less constant. Are the electrical components used as a heat sink. this is even a negative first temperature profile 41 a, wherein the electric drive components are cooled, see 8th , Due to the high thermal capacity of the electric drive components, however, they can still be used as a heat source. An electric motor and / or a power electronics of the electric drive components are very stable compared to low temperatures and advantageously have even higher performance figures in a subsequent operating case. Once the temperature level of the electric drive components is too low and thus the operation of the Peltier heat exchanger 11 Inefficient, the ambient air can be used advantageously as a heat source. Corresponding operating cases are in the 6 and 7 shown.

9 zeigt einen weiteren Betrachtungsfall einer Kühlung des Innenraums des Kraftfahrzeugs 3. In diesem Fall ist die Wärmequelle stets die Innenraumluft des Innenraums, die es abzukühlen gilt. Als Wärmesenke kann zum einen die Umgebungsluft, zum anderen die elektrischen Antriebskomponenten genutzt werden. 9 shows a further consideration of a cooling of the interior of the motor vehicle 3 , In this case, the heat source is always the indoor air of the interior, which has to be cooled. As a heat sink, on the one hand, the ambient air, on the other hand, the electric drive components can be used.

Dabei sollte stets die Wärmesenke mit dem niedrigsten Temperaturniveau genutzt werden.Always use the heat sink with the lowest temperature level.

Bei der Nutzung der elektrischen Antriebskomponenten als Wärmesenken besteht für diesen Betrachtungsfall der Nachteil darin, dass über den Zeitverlauf des Fahrbetriebs der erste Temperaturverlauf 41 der elektrischen Antriebskomponenten genau gegensätzlich zum gewünschten Temperaturniveau der Innenraumluft ist. Dies ist in 9 dargestellt. Je nach auftretender Temperaturdifferenz kann vorteilhaft als Wärmesenke auf die Umgebungsluft umgeschaltet werden.When using the electric drive components as heat sinks, the disadvantage for this viewing case is that over the time course of the driving operation, the first temperature profile 41 the electric drive components is exactly opposite to the desired temperature level of the indoor air. This is in 9 shown. Depending on the occurring temperature difference can be advantageously switched as a heat sink to the ambient air.

10 zeigt einen weiteren Betrachtungsfall einer Vorkonditionierung des Innenraums des Kraftfahrzeugs beziehungsweise eine Abkühlung des Fahrzeuginnenraums während eines Stillstands des Kraftfahrzeugs 3. Die Wärmequelle stellt hier ebenfalls der Innenraum des Kraftfahrzeugs 3 dar. Als Wärmesenke können die Umgebung beziehungsweise die elektrischen Komponenten genutzt werden. Aufgrund des betriebslosen Zustands der elektrischen Komponenten kann deren Temperaturniveau als mehr oder weniger konstant angenommen werden. Bei einer Nutzung der elektrischen Antriebskomponenten als Wärmesenken steigt deren Temperaturniveau aufgrund der hohen thermischen Massen vorteilhaft nur relativ langsam an, was in 10 dargestellt ist. Sobald eine gewisse Schwelltemperatur durch Erwärmen der elektrischen Antriebskomponenten, insbesondere eine Hochvolt-Batterie, erreicht ist, kann vorteilhaft auf eine Nutzung der Umgebungsluft als Wärmesenke umgestellt werden. Des Weiteren ist dabei vorteilhaft der Temperaturgradient von einer Nutzseite zu einer Wasteseite des Peltier-Wärmetauschers 11 minimal. Entsprechende Betriebsweisen beziehungsweise Betriebsfälle sind in den 11 und 12 dargestellt. 10 shows a further case of a preconditioning of the interior of the motor vehicle or a cooling of the vehicle interior during a standstill of the motor vehicle 3 , The heat source here also represents the interior of the motor vehicle 3 As a heat sink, the environment or the electrical components can be used. Due to the non-operating state of the electrical components, their temperature level can be assumed to be more or less constant. When using the electric drive components as heat sinks whose temperature level increases due to the high thermal mass advantageously only relatively slowly, which in 10 is shown. As soon as a certain threshold temperature has been reached by heating the electric drive components, in particular a high-voltage battery, it is advantageously possible to switch to using the ambient air as a heat sink. Furthermore, the temperature gradient from a useful side to a waste side of the Peltier heat exchanger is advantageous 11 minimal. Corresponding operating modes or operating cases are in the 11 and 12 shown.

16 zeigt eine schematische Ansicht eines Regel- und/oder Steuerschemas der Wärmetransportstrecke 1. Es ist zu erkennen, dass mittels des Peltier-Wärmetauschers 11 unterschiedlichste Komponenten des Kraftfahrzeugs 3 einander thermisch zugeordnet werden können. Als Wärmequellen beziehungsweise Wärmesenken können, was in 16 links dargestellt ist, ein Verbrennungsmotor. die Umgebung, ein Elektromotor, eine Leistungselektronik, eine Batterie des Kraftfahrzeugs 3 dienen. Als zu konditionierende Elemente des Kraftfahrzeugs 3 können der Fahrzeuginnenraum, der Elektromotor, die Leistungselektronik und die Batterie dienen. Vorteilhaft ist der Wärmetransportstrecke 1 eine Regeleinheit 47 zugeordnet. Diese Regeleinhet kann als sogenannte intelligente Regeleinheit ausgelegt sein, wobei diese zu jedem Zeitpunkt des Betriebs des Kraftfahrzeugs 3 beziehungsweise der beschriebenen Wärmetransportstrecke 1 das jeweils günstigste Temperaturniveau aus dem Angebot an Wärmequellen und Wärmesenken in Bezug auf die jeweils zu konditionierende Komponenten nutzt. Damit ist vorteilhaft gewährleistet, dass die Temperaturdifferenz zwischen Medien der Kreisläufe 5 und 7, die dem Peltier-Wärmetauscher 11 zugeordnet sind, stets minimal bleibt. 16 shows a schematic view of a control and / or control scheme of the heat transport path 1 , It can be seen that by means of the Peltier heat exchanger 11 various components of the motor vehicle 3 can be assigned to each other thermally. As heat sources or heat sinks can, what in 16 On the left is an internal combustion engine. the environment, an electric motor, power electronics, a battery of the motor vehicle 3 serve. As to be conditioned elements of the motor vehicle 3 Can the vehicle interior, the electric motor, the Power electronics and the battery are used. The heat transport route is advantageous 1 a control unit 47 assigned. This Regeleinhet can be designed as a so-called intelligent control unit, which at any time of the operation of the motor vehicle 3 or the described heat transport path 1 the most favorable temperature level from the supply of heat sources and heat sinks with respect to the components to be conditioned in each case uses. This ensures advantageous that the temperature difference between the media of the circuits 5 and 7 that the Peltier heat exchanger 11 are assigned, always remains minimal.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: WärmetransportstreckeHeat transport route
33: Kraftfahrzeugmotor vehicle
55: erster Kreislauffirst cycle
77: zweiter Kreislaufsecond cycle
99: Pumpepump
1111: Peltier-WärmetauscherPeltier heat exchanger
1313: thermoelektrischer Wandlerthermoelectric converter
1515
1717: erste Komponentefirst component
1919: erster Wärmetauscherfirst heat exchanger
2121: zweite Komponentesecond component
2323: zweiter Wärmetauschersecond heat exchanger
2525: erster Pfeilfirst arrow
2727: erste Ventilvorrichtungfirst valve device
2929: zweite Ventilanordnungsecond valve arrangement
3131: dritte Komponentethird component
3333: dritter Wärmetauscherthird heat exchanger
3535: vierter Wärmetauscherfourth heat exchanger
3737: dritte Ventilvorrichtungthird valve device
3939: vierte Ventilvorrichtungfourth valve device
4141: erster Temperaturverlauffirst temperature profile
4343: zweiter Temperaturverlaufsecond temperature profile
4545: dritter Temperaturverlaufthird temperature profile
4747: Regeleinheitcontrol unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0952017 A2 [0001]
US 3236056 [0001]

Claims

Method for tempering a plurality of components of a motor vehicle ( 3 ), comprising: - transporting a heat flow from a first component serving as a heat source ( 17 ) of the components to a heat sink serving second component ( 21 ) of the components by means of a thermoelectric converter ( 13 ) having Peltier heat exchanger ( 11 ), - selecting the first component ( 17 ) and / or the second component ( 21 ) as a function of a temperature difference between the first component ( 17 ) and the second component ( 21 ).

A method according to the preceding claim, comprising: - Minimize the temperature difference by selecting.

Method according to one of the preceding claims, comprising: - selecting the first component ( 17 ) and the second component ( 21 ) as a function of a maximum, minimum and / or optimum operating temperature of the first and / or the second component ( 17 . 21 ).

Method according to one of the preceding claims. with: - selecting the first component ( 17 ) and / or the second component ( 21 ) depending on a heat capacity of the respective component.

Motor vehicle ( 3 ), designed, arranged and / or constructed for carrying out a method according to one of the preceding claims.