DE102010061004A1

DE102010061004A1 - Integriertes Kühlsystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102010061004A1
Application number: DE102010061004A
Authority: DE
Inventors: Jaeyeon Kim; Manhee Park
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2011-06-09
Also published as: CN102085803B; US9815349B2; US20160023537A1; US9180753B2; CN102085803A; US20110132030A1; JP2011116364A

Abstract

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, Systeme, wie elektrische Leistungsbauteile, einen Antriebsmotor, einen Speicher und einen Kondensator einer Klimaanlage, welche die maximale Enthalpie unter ähnlichen Betriebstemperaturen und Nutzungsbedingungen aufweisen, in einem Kreislauf zu integrieren und durch Verwendung eines integrierten Radiators zu steuern. Dadurch ist es möglich, den Luftdurchströmungswiderstand des Radiators zur Kühlung des Speichers und der elektrischen Leistungsbauteile zu minimieren und eine ruhige und stabile Kühlung des Speichers, der elektrischen Leistungsbauteile und des Kondensators einer Klimaanlage sicherzustellen, wobei gleichzeitig die Kraftstoffeffizienz durch Reduzierung des Kondensationsdruckes der Klimaanlage verbessert werden kann. Weiter ist es möglich, die Kühleffizienz durch eine nicht wiederholbare Anordnung von Wärmetauschern zu verbessern und das Gewicht eines Fahrzeuges, das Volumen der Bauteile und die Herstellungskosten zu reduzieren, indem die Verwendung von zu vielen Bauteilen, wie zum Beispiel einen Radiator, eine Wasserpumpe und einen Vorratstank, vermieden wird.

Description

Die vorliegende Erfindung beansprucht Priorität der koreanischen Patentanmeldungen mit den Nummern 10-2009-0119135 und 10-2010-0117150 , eingereicht am 3. Dezember 2009 und am 23. November 2010, wobei durch diese Bezugnahme der gesamte Inhalt von diesen in jeder Hinsicht hier enthalten ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein umweltfreundliches Fahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Kühlsystem, welches einen Speicher, elektrische Leistungsbauteile, Motoren und ein Klimaanlagenkühlmittel in einem Brennstoffzellenfahrzeug kühlt oder elektrische Leistungsbauteile, Motoren und ein Klimaanlagenkühlmittel eines Hybridfahrzeuges oder eines Elektrofahrzeuges kühlt.
Brennstoffzellen haben den Vorteil, Strom zu erzeugen, ohne die Umwelt zu verschmutzen, da sie nur eine geringe Menge an Luftschadstoffen und Karbondioxid produzieren und ferner eine höhere Stromerzeugungseffizienz als eine aus dem Stand der Technik bekannte thermische Energiegewinnung aufweisen, so dass umweltfreundliche Fahrzeuge, welche eine Brennstoffzelle als Energiequelle verwenden, immer bedeutender werden.
Hybridfahrzeuge können die Leistung eines Motors und einer Maschine verwenden, um das Fahrzeug entsprechend des Fahrzustandes des Fahrzeuges anzutreiben. Die Technologie des Antreibens eines Fahrzeuges mit einem Motor ist für Brennstoffzellenfahrzeuge notwendig.
Beim Antreiben eines Fahrzeuges mit einem Motor ist es problematisch, die durch den Betrieb des Motors erzeugte Wärme und die durch Phasenwechsel des Stromes in einem Inverter erzeugte Wärme zu verbrauchen.
Daher ist es notwendig, die elektrischen Leistungsbauteile, wie den Motor und den Inverter, zu kühlen, und auch den Speicher der Brennstoffzelle in Brennstoffzellenfahrzeugen ausreichend zu kühlen.
1 ist ein Diagramm, welches ein Kühlsystem eines Brennstoffzellenfahrzeuges gemäß dem Stand der Technik zeigt, welches einen Kühlkreislauf, welcher aus einer separaten Wasserpumpe, einem Vorratstank und einem Radiator zur Kühlung der elektrischen Leistungsbauteile besteht, und einen Kühlkreislauf, welcher aus einer separaten Wasserpumpe, einem Vorratstank und einem Radiator zur Kühlung eines Speichers besteht, bei welchem ein luftgekühlter Kondensator einer Klimaanlage zwischen den Radiatoren angeordnet ist, um eine Klimaanlage mit einem Kühlgebläse zu kühlen, aufweist.
Das in 2 gezeigte Kühlsystem ist ein wassergekühltes System, welches den Kondensator einer Klimaanlage mit Wasser kühlt, bei welchem ein separater Kühlkreislauf bestehend aus einer Wasserpumpe, welche Kühlwasser zu dem wassergekühlten Typ einer Klimaanlage zirkulieren lässt, einem Vorratstank und einem Radiator zur Kühlung eines Klimaanlagenkühlmittels vorgesehen ist und der Radiator zur Kühlung des Klimaanlagenkühlmittels zwischen dem Speicherradiator und dem Radiator der elektrischen Leistungsbauteile angeordnet ist, um diese mit einem Kühlgebläse zu kühlen.
Bei den Kühlsystemen gemäß dem Stand der Technik, wie einer in 1 gezeigt ist, ist es problematisch, eine ausreichende Kühlung sicherzustellen, da der luftgekühlte Kondensator einer Klimaanlage den Belüftungswiderstand des Radiators der elektrischen Leistungsbauteile und des Speicherradiators, erhöht. Insbesondere werden die elektrischen Leistungsbauteile und der Speicher bei einer niedrigen Temperatur im Vergleich zu den bestehenden Verbrennungsmaschinen betrieben und benötigen einen Radiator mit einer hohen Kapazität, da die Enthalpie größer als bei den Brennkraftmaschinen ist. Jedoch erhöht die Zunahme der Dicke des Radiators den Belüftungswiderstand und reduziert den Wert der Wärmeabgabe, so dass die Anordnung eines Kühlmoduls und die Optimierung der Kapazität unter Beachtung der Betriebstemperatur der elektrischen Leistungsbauteile und des Speichers notwendig sind.
Andererseits hat der Aufbau, wie er in 2 gezeigt ist, ein Problem, dass dieser zu viele Elemente, wie einen Radiator, eine Wasserpumpe und einen Vorratstank, zur Ausbildung von Kühlkreisläufen für den Speicher, die elektrischen Leistungsbauteile und den Kondensator einer Klimaanlage benötigt, wobei der Kühleffekt durch Anordnung von Wärmetauschern reduziert wird, was einen nachteiligen Effekt auf das Gewicht, die Anordnung der Elemente und der Herstellungskosten eines Fahrzeuges hat.
Die Informationen, welche in diesem Hintergrund der Erfindung offenbart sind, dienen lediglich für ein verbessertes Verständnis des allgemeinen Hintergrundes der Erfindung und sollten nicht als ein Wissen oder irgendeine Form von Vorschlägen verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, welcher einem Fachmann bereits bekannt ist.
Die vorliegende Erfindung dient dazu, ein Kühlsystem für ein umweltfreundliches Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, welches den Belüftungswiderstand der Radiatoren zur Kühlung eines Speichers und zur Kühlung elektrischer Leistungsbauteile zu minimieren, eine glatte und stabile Kühlung des Speichers, der elektrischen Leistungsbauteile und des Kondensators einer Klimaanlage sicherzustellen, die Kraftstoffeffizienz durch Reduzierung des Kondensationsdruckes der Klimaanlage zu verbessern, die Kühleffizienz durch eine nicht wiederholte Anordnung von Wärmetauschern zu verbessern und das Gewicht des Fahrzeuges, das Volumen der Bauteile und die Herstellungskosten zu reduzieren, ohne eine unnötige Anzahl von Bauteilen, wie einem Radiator, einer Wasserpumpe und einen Vorratstank zu verwenden.
Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein integriertes Kühlsystem für ein umweltfreundliches Fahrzeug folgendes auf: einen ersten Radiator, elektrische Leistungsbauteile, welche zur Kühlung in einem geschlossenen Kühlkreislauf umfassend den ersten Radiator angeordnet sind, und einen Kondensator einer Klimaanlage, welcher zur Kühlung in dem geschlossenen Kühlkreislauf umfassend den ersten Radiator angeordnet ist.
Weiter sieht eine andere exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein integriertes Kühlsystem für ein umweltfreundliches Fahrzeug einen zweiten Radiator, einen Speicher, welcher zur Kühlung in einem geschlossenen Kühlkreislauf umfassend den zweiten Radiator angeordnet ist, und einen Kondensator einer Klimaanlage, welcher zur Kühlung in einem geschlossenen Kühlkreislauf umfassend den zweiten Radiator angeordnet ist, vor.
Gemäß der exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Belüftungswiderstand der Radiatoren zur Kühlung eines Speichers und der elektrischen Leistungsbauteile zu minimieren, eine glatte und stabile Kühlung des Speichers, der elektrischen Leistungsbauteile und eines Kondensators einer Klimaanlage sicherzustellen, die Kraftstoffeffizienz durch Reduzierung des Kondensationsdruckes der Klimaanlage zu verbessern, und die Kühleffizienz durch eine nicht wiederholte Anordnung von Wärmetauschern zu verbessern und das Gewicht des Fahrzeuges, das Volumen der Bauteile und die Herstellungskosten zu reduzieren, ohne eine unnötige Anzahl von Bauteilen, wie einen Radiator, eine Wasserpumpe und einen Vorratstank zu verwenden.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, welche in den hier enthaltenen begleitenden Zeichnungen und der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung, welche zusammen dazu dienen, die wichtigen Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern, deutlicher und klarer werden.
1 und 2 sind Diagramme, welche ein Kühlsystem eines Brennstoffzellenfahrzeuges gemäß des Standes der Technik zeigen.
3 ist ein Diagramm, welches eine exemplarische Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Diagramm, welches eine zweite exemplarische Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Diagramm, welches eine dritte exemplarische Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Diagramm, welches eine vierte exemplarische Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Es soll verstanden werden, dass die beigefügten Zeichnungen nicht als Maßstab notwendig sind, sondern illustrativ eine vereinfachte Darstellung von verschiedenen Merkmalen der Grundprinzipien der Erfindung darstellen. Die besonderen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, welche z. B. spezielle Abmessungen, Orientierungen, Orte und Formen umfassen, welche hier offenbart sind, werden teilweise durch die entsprechende spezielle Anwendungsbestimmung und Verwendungsumgebung bestimmt.
Die Bezugszeichen in den Figuren beziehen sich auf die gleichen oder äquivalenten Teile der vorliegenden Erfindung in den verschiedenen Figuren der Zeichnungen.
Bezug wird nun detailliert auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, Beispiele, welche in den begleitenden Zeichnungen dargestellt und nachfolgend beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, ist zu verstehen, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu bestimmt ist, die Erfindung auf diese exemplarischen Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil ist die Erfindung dazu bestimmt, nicht nur die exemplarischen Ausführungsformen abzudecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Verbesserungen, Äquivalente und weitere Ausführungsformen, welche von dem Umfang und dem Gedanken der Erfindung, wie sie in den angehangenen Ansprüchen definiert ist, umfasst sind.
Bezug nehmend auf die 3 bis 6 umfasst ein integriertes Kühlsystem für ein umweltfreundliches Fahrzeug gemäß der exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen ersten Radiator 1, eine erste Kühlleitung 7 zur Ausbildung eines geschlossenen Kühlkreislaufes mit dem ersten Radiator 1 und zur Kühlung eines ersten Bauteiles 3, welches eine Vielzahl von elektrischen Leistungsbauteilen umfasst, und einen Antriebsmotor 5. Weiter umfasst das Kühlsystem eine zweite Kühlleitung 11 zur Ausbildung eines geschlossenen Kühlkreislaufes mit einem ersten Radiator 1, wobei die zweite Kühlleitung 11 parallel zu der ersten Kühlleitung 7 angeordnet ist und ein zweites Bauteil 9, welches weitere Bauteile der elektrischen Leistungsbauteile umfasst, kühlt. Ferner umfasst das Kühlsystem einen zweiten Radiator 13 und eine dritte Kühlleitung 17 zur Ausbildung eines geschlossenen Kühlkreislaufes mit dem zweiten Radiator 13 zur Kühlung eines Speichers 15.
Die erste Kühlleitung 7 und die zweite Kühlleitung 11 sind parallel zueinander angeordnet und teilen sich den ersten Radiator 1, während die dritte Kühlleitung 17 eine geschlossene Kühlkreislaufleitung ausbildet durch die alleinige Verwendung eines zweiten Radiators 13.
Es ist aber auch möglich, dass die dritte Kühlleitung 17 bei Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen, welche keinen Speicher verwenden, entfällt.
Der Antriebsmotor 5 ist ein Bauteil, welches eine Antriebskraft für das Fahrzeug zur Verfügung stellt, und die elektrischen Leistungsbauteile bestehen aus einer Vielzahl von elektrischen Komponenten, wie einen Inverter, welcher durch eine elektrische Verbindung des Speichers 15 mit dem Antriebsmotor 5 Strom in/aus dem Antriebsmotor 5 fließen lässt. Einige der elektrischen Komponenten sind in dem ersten Bauteil 3 und die restlichen elektrischen Komponenten sind in dem zweiten Bauteil 9 vorgesehen.
Die elektrischen Leistungsbauteile können derart ausgebildet sein, dass sie zusammen in dem ersten Bauteil 3 gekühlt werden, oder sie können derart ausgebildet sein, dass sie zusammen in dem zweiten Bauteil 9 gekühlt werden, so dass diese dann nicht unterteilt sind in das erste Bauteil 3 und das zweite Bauteil 9. Weiter können die elektrischen. Leistungsbauteile derart angeordnet sein, dass sie durch die erste Kühlleitung 7 und die zweite Kühlleitung 11 oder nur durch die erste Kühlleitung 7 oder nur durch die zweite Kühlleitung 11 gekühlt werden, welche den geschlossenen Kühlkreislauf umfassend den ersten Radiator 1 ausbilden.
Die exemplarischen Ausführungsformen, wie sie in 3 bis 6 gezeigt sind, zeigen exemplarisch eine Ausführungsform, bei der die elektrischen Leistungsbauteile in ein erstes Bauteil 3 und ein zweites Bauteil 9 geteilt sind und zur Kühlung in beiden, der ersten Kühlleitung 7 und der zweiten Kühlleitung 11, angeordnet sind.
Der erste Radiator 1 und der zweite Radiator 13 sind benachbart zueinander in Reihe in einem Kühlluftweg, welcher durch das Kühlgebläse 19 ausgebildet wird, angeordnet.
Der zweite Radiator 13 ist in der Nähe des Kühlgebläses 19 angeordnet, während der erste Radiator 1 weiter entfernt von dem Kühlgebläse 19 als der zweite Radiator 13 angeordnet ist, so dass die von dem Kühlgebläse 19 angesaugte Luft zuerst den zweiten Radiator 13 und anschließend den ersten Radiator 1 passiert.
Eine erste Pumpe 23 ist zwischen dem ersten Radiator 1 und einem Knotenpunkt 21 der ersten Kühlleitung 7 und der zweiten Kühlleitung 11 angeordnet, um ein Kühlmittel von dem ersten Radiator 1 zu dem Knotenpunkt 21 unter Druck zu schicken, während eine zweite Pumpe 25 zwischen dem zweiten Radiator 13 und dem Speicher 15 angeordnet ist, um ein Kühlmittel von dem zweiten Radiator 15 zu dem Speicher 15 unter Druck zu schicken.
Daher pumpt die erste Pumpe 23 das Kühlmittel von dem ersten Radiator 1 zu dem Knotenpunkt 21, so dass einiges des gepumpten Kühlmittels zu dem ersten Radiator 1 entlang der ersten Kühlleitung 7 von dem Knotenpunkt 21 aus zirkuliert, während das restliche Kühlmittel zu dem ersten Radiator 1 entlang der zweiten Kühlleitung 11 von dem Knotenpunkt 21 aus zirkuliert. Ferner wird das Kühlmittel in dem zweiten Radiator 13 unabhängig von der ersten Kühlleitung 7 oder der zweiten Kühlleitung 11 durch eine zweite Pumpe 25 gepumpt und zirkuliert zu dem zweiten Radiator 13 über den Speicher 15.
Das erste Bauteil 3 und der Antriebsmotor 5 sind in Reihe angeordnet, so dass das Kühlmittel, welches das erste Bauteil 3 gekühlt hat, den Antriebsmotor 5 in der ersten Kühlleitung 7 kühlt. Ein erster Vorratstank 27 ist vor dem ersten Bauteil 3 in der ersten Kühlleitung 7 angeordnet und ein zweiter Vorratstank 29 ist hinter dem Speicher 15 in der dritten Kühlleitung 17 angeordnet.
Bei diesem Aufbau ist der Grund, dass der Antriebsmotor 5 hinter dem ersten Bauteil 3 angeordnet ist, dass die Betriebstemperatur des Antriebsmotors 5 höher als die Betriebstemperatur der elektrischen Leistungsbauteile des ersten Bauteiles 3 sind, so dass es ermöglicht wird, dass das Kühlmittel den Antriebsmotor 5 kühlt, nachdem das erste Bauteil 3 gekühlt wurde.
Der zuvor beschriebene Aufbau ist der ersten exemplarischen Ausführungsform bis zur vierten exemplarischen Ausführungsform gemeinsam, wobei die exemplarischen Ausführungsformen lediglich einen Unterschied in der Position des Kondensators einer Klimaanlage aufweisen, welcher in allen Ausführungsformen vorgesehen ist.
Bei den ersten exemplarischen Ausführungsform, wie sie in 3 gezeigt ist, ist ein Kondensator 31 einer Klimaanlage hinter dem zweiten Bauteil 9 der zweiten Kühlleitung 11 angeordnet, um durch das Kühlmittel, welches zuvor das zweite Bauteil 9 gekühlt hat, gekühlt zu werden.
Die Betriebstemperatur der elektrischen Leistungsbauteile hängt von deren Typ ab, so dass die elektrischen Leistungsbauteile auch hinter dem Kondensator 31 einer Klimaanlage angeordnet sein können.
Die elektrischen Leistungsbauteile des zweiten Bauteils 9 und der Kondensator 31 einer Klimaanlage sind in Reihe in der zweiten Kühlleitung 11 in dem gleichen Kühlkreislauf angeordnet, während der Kondensator 31 einer Klimaanlage parallel zu dem ersten Bauteil 3 und dem Antriebsmotor 5 in der ersten Kühlleitung 7 angeordnet sein kann.
Der Kondensator 31 einer Klimaanlage ist in einem Kühlkreislauf umfassend einen Verdampfer 33, einen Kompressor, ein Expansionsventil 41 und einen Sammelbehälter 35 zur Kühlung des Innenraumes eines Fahrzeuges vorgesehen.
Bei dieser Ausgestaltung ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Kompressor ein elektrischer Kompressor 37 ist, so dass dessen Funktionsweise auf Basis des Betriebszustandes der Geräte in der Kühlleitung umfassend den Kondensator 31 einer Klimaanlage, z. B. den Antriebsmotor 5, das erste Bauteil 3, das zweite Bauteil 9 oder den Speicher 15, abhängig von den exemplarischen Ausführungsformen gesteuert werden kann.
Bei der ersten exemplarischen Ausführungsform, wie sie in 3 gezeigt ist, ist das zweite Bauteil 9 durch die zweite Kühlleitung 11, welche die gleiche Kühlleitung für den Kondensator 31 einer Klimaanlage ist, gekühlt, wobei es möglich ist, die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeuges und die Kühlleistung für den Innenraum des Fahrzeuges durch eine Reduzierung des Kondensationsdruckes des Kühlmittels der Klimaanlage durch eine Erhöhung der Kühlung des Kondensators 31 einer Klimaanlage durch Verwendung eines ersten Radiators 1 bei einer geringen Ausgabemenge des zweiten Bauteiles 9 zu verbessern, wobei es möglich ist, die Kühlleistung des zweiten Bauteiles 9 durch Reduzierung der Ausgabe des elektrischen Kompressors 37 zu verbessern, so dass die Menge an Wärme, welche von dem Kondensator 31 einer Klimaanlage ausgegeben wird, bei einer großen Ausgabemenge des zweiten Bauteiles 9 reduziert werden kann.
Bei der zweiten exemplarischen Ausführungsform, wie sie in 4 gezeigt ist, ist ein Kondensator 31 einer Klimaanlage zwischen dem ersten Bauteil 3 und dem Antriebsmotor 5 in der ersten Kühlleitung 7 angeordnet, um durch das Kühlmittel, welches zuvor das erste Bauteil 3 gekühlt hat, gekühlt zu werden.
Bei dieser Ausbildung kann der Kondensator 31 einer Klimaanlage in Reihe in der gleichen Kühlleitung wie das erste Bauteil 3 angeordnet sein und kann parallel zu dem ersten Radiator 1 mit Bezug auf das zweite Bauteil 9 verbunden sein, wobei das erste Bauteil 3 und das zweite Bauteil 9 nicht notwendigerweise geteilt sein müssen, wie in 4 gezeigt ist, sondern sie können auch zusammengelegt sein zu einem Bauteil, um zusammen gekühlt zu werden.
Bei dieser exemplarischen Ausführungsform ist der Kondensator 31 einer Klimaanlage derart angeordnet, um zusammen mit dem ersten Bauteil 3 und dem Antriebsmotor 5 durch das Kühlmittel, welches entlang der ersten Kühlleitung 7 strömt, gekühlt zu werden, und die erste Kühlleitung 7 ist derart ausgebildet, dass der Kondensator 31 einer Klimaanlage durch das Kühlmittel, welches durch das erste Bauteil 3, welches eine geringere Betriebstemperatur als der Kondensator 31 einer Klimaanlage aufweist, strömt, gekühlt wird, und der Antriebsmotor 5, welcher eine höhere Betriebstemperatur als der Kondensator 31 einer Klimaanlage aufweist, wird dann durch das Kühlmittel, welches zuvor den Kondensator 31 einer Klimaanlage gekühlt hat, gekühlt.
In dieser exemplarischen Ausführungsform ist es ebenfalls möglich, die Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeuges und die Kühlleistung durch die Reduzierung des Kondensationsdruckes des Klimaanlagenkühlmittels durch Erhöhung der Kühlleistung des Kondensators 31 einer Klimaanlage durch Verwendung eines elektrischen Kompressors 37, welcher in dem gleichen Kühlkreislauf wie der Kondensator 31 einer Klimaanlage angeordnet ist, zu verbessern, wenn die Ausgabemenge des ersten Bauteils 3 und des Antriebsmotors 5 gering ist. Ferner ist es möglich, die Leistung der Kühlung des ersten Bauteils 3 und des Antriebsmotors 5 durch Reduzierung der Ausgabemenge des elektrischen Kompressors 37 zu verbessern, wenn die Ausgabemenge des ersten Bauteiles 3 und des Antriebsmotors 5 groß ist, wodurch der wirtschaftliche Wert des Fahrzeuges erhöht wird.
Bei der dritten exemplarischen Ausführungsform, wie sie in 5 gezeigt ist, ist ein Kondensator 31 einer Klimaanlage parallel zu einem Speicher 15 in Bezug auf eine zweite Pumpe 25 und einen zweiten Radiator 13 angeordnet, um zusammen mit dem Speicher 15 durch ein Kühlmittel von der zweiten Pumpe 25 der dritten Kühlleitung 17 gekühlt zu werden.
Eine dritte Pumpe 39 ist ferner zwischen dem ersten Vorratstank 27 und dem ersten Bauteil 3 in der ersten Kühlleitung 7 angeordnet.
Wenn die zweite Pumpe 25 ein Kühlmittel von dem zweiten Radiator 13 aus pumpt und das Kühlmittel gleichzeitig zu dem Kondensator 31 einer Klimaanlage und dem Speicher 15 gefördert wird, werden der Kondensator 31 einer Klimaanlage und der Speicher 15 getrennt voneinander gekühlt und das Kühlmittel fließt zu dem zweiten Radiator 13 zurück, während die dritte Pumpe 39 in der ersten Kühlleitung 7 den Fluss des Kühlmittels, welches entlang der ersten Kühlleitung 7 fließt, verstärkt, so dass die Kühlleistung des ersten Bauteiles 3 und des Antriebsmotors 5 gegenüber der Kühlleistung für das zweite Bauteil 9 verbessert ist.
Bei dieser exemplarischen Ausführungsform ist es möglich, die Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeugs und die Kühlleistung des Innenraumes des Fahrzeuges durch eine Reduzierung des Kondensationsdruckes des Klimaanlagenkühlmittels durch Erhöhung der Kühlleistung des Kondensators 31 einer Klimaanlage durch Verwendung eines zweiten Radiators 13 bei einer kleinen Ausgabemenge des Speichers 15 zu verbessern, während es möglich ist, die Kühlleistung des Speichers 15 durch eine Verringerung der Ausgabemenge des elektrischen Kompressors 37 zu verbessern, so dass die Menge der abgeführten Wärme von dem Kondensator 31 einer Klimaanlage bei einer großen Ausgabemenge des Speichers 15 reduziert wird.
6 ist ein Diagramm, welches eine vierte exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, bei welcher ein Kondensator 31 einer Klimaanlage zwischen einer zweiten Pumpe 25 und einem Speicher 15 in der dritten Kühlleitung 17 angeordnet ist, um durch ein Kühlmittel von der zweiten Pumpe 25 gekühlt zu werden, und eine dritte Pumpe 39 ist zwischen dem ersten Vorratstank 27 und dem ersten Bauteil 3 in der ersten Kühlleitung 7 angeordnet.
Der Kondensator 31 einer Klimaanlage und der Speicher 15 sind zur Kühlung in Reihe in der dritten Kühlleitung 17 angeordnet, wobei der Speicher 15 durch das Kühlmittel, welches zuvor den Kondensator 31 einer Klimaanlage gekühlt hat, gekühlt wird, da die Betriebstemperatur des Kondensators 31 einer Klimaanlage geringer als die Betriebstemperatur des Speichers 15 ist.
Bei dieser Ausgestaltung hängt die Kondensationstemperatur des Kühlmittels des Kühlkreislaufes umfassend den Kondensator 31 einer Klimaanlage von dem verwendeten Typ ab, so dass der Speicher 15 auch vor dem Kondensator 31 einer Klimaanlage angeordnet sein kann. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Kondensator 31 einer Klimaanlage hinter dem Speicher 15 angeordnet ist, wenn als Kühlmittel Karbondioxid (CO₂) verwendet wird.
Bei dieser exemplarischen Ausführungsform ist es möglich, die Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeuges und die Kühlleistung des Innenraumes des Fahrzeuges durch eine Reduzierung des Kondensationsdruckes des Kühlmittels der Klimaanlage durch Erhöhung der Kühlleistung des Kondensators 31 einer Klimaanlage unter einer Nutzung des zweiten Radiators 13 bei einer kleinen Ausgabemenge des Speichers 15 zu verbessern, während es ferner möglich ist, die Kühlleistung des Speichers 15 durch eine Reduzierung der Ausgabemenge des elektrischen Kompressors 37 zu verbessern, so dass die Menge der abgegebenen Wärme von dem Kondensator 31 einer Klimaanlage bei einer großen Ausgabemenge des Speichers 15 reduziert wird.
Gemäß der exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie sie zuvor beschrieben worden sind, ist es möglich, die Anzahl der Pumpen, der Reservetanks und der Radiatoren zu reduzieren, das Gewicht eines Fahrzeuges zu reduzieren, einen ausreichend großen Raum für einen Motorraum im Vergleich dazu zur Verfügung zu stellen, wenn ein Kühlkreislauf für die elektrischen Leistungsbauteile und ein Kühlkreislauf für den Kondensator 31 einer Klimaanlage separat voneinander vorgesehen sind, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist, und entsprechend ist es möglich, die Herstellungskosten eines Fahrzeuges zu reduzieren.
Ferner kann der erste Radiator 1, welcher den Kondensator 31 einer Klimaanlage der ersten exemplarischen Ausführungsform und der zweiten exemplarischen Ausführungsform kühlt, die Kühleffizienz durch Erhöhung der Kapazität mehr verbessern als ein Radiator für die elektrischen Leistungsbauteile gemäß dem Stand der Technik, so dass der Strömungswiderstand des Kühlmittels darin reduziert werden kann und die Durchflussrate des Kühlmittels entsprechend erhöht werden kann. Ferner können der zweite Radiator 13 der dritten exemplarischen Ausführungsform und der vierten exemplarischen Ausführungsform die Kühleffizienz durch Erhöhung der Kapazität mehr als ein Speicherradiator des Standes der Technik verbessern, so dass der Strömungswiderstand des Kühlmittels darin reduziert werden kann und die Durchflussrate des Kühlmittels entsprechend erhöht werden kann.
Gemäß der Radiatoren der ersten exemplarischen Ausführungsform bis zur vierten exemplarischen Ausführungsform, wie sie oben beschrieben sind, kann, da nur zwei Radiatoren, der erste Radiator 1 und der zweite Radiator 2, sich einander überlappen, der Luftströmungswiderstand gegenüber einer Verwendung, wenn drei oder mehr Radiatoren einander überlappen, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist, reduziert werden, so dass es möglich ist, eine verbesserte Kühleffizienz zu erreichen.
Wie oben beschrieben ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung in einem Kreislauf Systeme, wie elektrische Leistungsbauteile, einen Antriebsmotor, einen Speicher und einen Kondensator einer Klimaanlage, welche die maximale Enthalpie unter gleicher Betriebstemperatur und gleichen Nutzungsbedingungen aufweisen, zu integrieren und durch Verwendung eines integrierten Radiators zu steuern. Dadurch ist es möglich, den Luftdurchströmungswiderstand des Radiators zur Kühlung des Speichers und der elektrischen Leistungsbauteile zu reduzieren, eine glatte und stabile Kühlleistung des Speichers, der elektrischen Leistungsbauteile und des Kondensators einer Klimaanlage sicherzustellen, während die Kraftstoffeffizienz durch Reduzierung des Kondensationsdruckes der Klimaanlage verbessert wird. Ferner ist es möglich, die Kühleffizienz durch eine nicht wiederholbare Anordnung von Wärmetauschern zu verbessern, das Gewicht eines Fahrzeuges, das Volumen der Bauteile und die Herstellungskosten durch Vermeidung der Verwendung von zu vielen Bauteilen, wie einen Radiator, eine Wasserpumpe und einen Vorratstank zu reduzieren.
Die vorangehenden Beschreibungen von speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zum Zwecke der Illustration und Beschreibung dargelegt. Sie sind nicht dazu bestimmt, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die hier dargestellten speziellen Ausgestaltungen einzuschränken, da offensichtlich viele Ausgestaltungen und Variationen im Sinne der obigen Lehre möglich sind. Die exemplarischen Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und deren praktische Anwendung zu beschreiben und dadurch einem Fachmann zu ermöglichen, verschiedene exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie verschiedene Alternativen und Weiterentwicklungen vorzunehmen. Es ist bestimmt, dass der Umfang der Erfindung durch die angehangenen Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 10-2009-0119135 [0001]
KR 10-2010-0117150 [0001]

Claims

Integriertes Kühlsystem für ein Fahrzeug, umfassend: einen ersten Radiator, elektrische Leistungsbauteile, welche in einem geschlossenen Kühlkreislauf umfassend den ersten Radiator zur Kühlung angeordnet sind, und einen Kondensator einer Klimaanlage, welcher zur Kühlung in dem geschlossenen Kühlkreislauf umfassend den ersten Radiator angeordnet ist.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei die elektrischen Leistungsbauteile und der Kondensator einer Klimaanlage in Reihe in dem gleichen Kühlkreislauf angeordnet sind.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 2, weiter umfassend einen Antriebsmotor, welcher zur Kühlung in dem geschlossenen Kühlkreislauf umfassend den ersten Radiator angeordnet ist.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 3, wobei der Antriebsmotor in Reihe in dem Kühlkreislauf umfassend. den Kondensator einer Klimaanlage angeordnet ist.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 3, wobei der Antriebsmotor und der Kondensator einer Klimaanlage parallel zu dem ersten Radiator angeordnet sind.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei die elektrischen Leistungsbauteile und der Kondensator einer Klimaanlage parallel zu dem ersten Radiator angeordnet sind.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 6, weiter umfassend einen Antriebsmotor, welcher zur Kühlung in dem geschlossenen Kühlkreislauf umfassend den ersten Radiator angeordnet ist.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 7, wobei der Antriebsmotor in Reihe in dem Kühlkreislauf umfassend den Kondensator einer Klimaanlage angeordnet ist.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 7, wobei der Antriebsmotor und der Kondensator einer Klimaanlage parallel zu dem ersten Radiator angeordnet sind.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei die elektrischen Leistungsbauteile in einer Vielzahl von Bauteilen getrennt angeordnet sind, welche parallel zu dem ersten Radiator miteinander verbunden sind.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei eine Pumpe, welche ein Kühlmittel pumpt, und ein Vorratstank in dem Kühlkreislauf angeordnet und mit dem ersten Radiator verbunden sind.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei der Kondensator einer Klimaanlage zur Ausbildung eines Kühlkreislaufes mit einem elektrischen Kompressor, welcher eine variable Kühlkapazität aufweist, verbunden ist.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 1, weiter umfassend: einen zweiten Radiator und einen Speicher, welcher zur Ausbildung eines geschlossenen Kühlkreislaufes zusammen mit dem zweiten Radiator angeordnet ist und in den geschlossenen Kühlkreislauf eingebunden ist, wobei der erste Radiator und der zweite Radiator benachbart zueinander in Reihe in einem Kühlluftweg, welcher durch ein Kühlgebläse ausgebildet ist, angeordnet sind.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 13, wobei der zweite Radiator in der Nähe des Kühlgebläses angeordnet ist und der erste Radiator weiter entfernt von dem Kühlgebläse als der zweite Radiator angeordnet ist, so dass die von dem Kühlgebläse angesaugte Luft zuerst den zweiten Radiator und anschließend den ersten Radiator passiert.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 14, wobei eine Pumpe, welche ein Kühlmittel pumpt, und ein Vorratstank in dem mit dem ersten Radiator verbundenen Kühlkreislauf angeordnet sind.
Integriertes Kühlsystem für ein Fahrzeug, umfassend: einen zweiten Radiator, einen Speicher, welcher zur Kühlung in einem geschlossenen Kühlkreislauf umfassend den zweiten Radiator angeordnet ist, und einen Kondensator einer Klimaanlage, welcher zur Kühlung in dem geschlossenen Kreislauf umfassend den zweiten Radiator angeordnet ist.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 16, wobei der Speicher und der Kondensator einer Klimaanlage in Reihe in dem gleichen Kühlkreislauf angeordnet sind.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 16, wobei der Speicher und der Kondensator einer Klimaanlage parallel zu dem zweiten Radiator angeordnet sind.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 17, weiter umfassend: einen ersten Radiator und elektrische Leistungsbauteile, welche zur Kühlung in einem geschlossenen Kühlkreislauf umfassend den ersten Radiator angeordnet sind, wobei der erste Radiator und der zweite Radiator benachbart zueinander in Reihe in einem Kühlluftweg, welcher durch das gleiche Kühlgebläse ausgebildet wird, angeordnet sind.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 19, wobei der zweite Radiator in der Nähe des Kühlgebläses angeordnet ist und der erste Radiator weiter von dem Kühlgebläse entfernt angeordnet ist als der zweite Radiator, so dass die von dem Kühlgebläse angesaugte Luft zuerst den zweiten Radiator und anschließend den ersten Radiator passiert.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 20, weiter umfassend einen Antriebsmotor, welcher zur Kühlung in dem geschlossenen Kühlkreislauf umfassend den ersten Radiator angeordnet ist.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 21, wobei der Antriebsmotor in Reihe in dem Kühlkreislauf umfassend die elektrischen Leistungsbauteile angeordnet ist.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 21, wobei der Antriebsmotor und die elektrischen Leistungsbauteile parallel zu dem ersten Radiator angeordnet sind.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 20, wobei die elektrischen Leistungsbauteile in einer Vielzahl von Bauteilen getrennt angeordnet sind, welche parallel zu dem ersten Radiator miteinander verbunden sind.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 20, wobei eine Pumpe und ein Vorratstank in einem Kühlkreislauf, welcher mit dem ersten Radiator verbunden ist, und einem Kühlkreislauf, welcher mit dem zweiten Radiator verbunden ist, angeordnet sind.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 20, wobei der Kondensator einer Klimaanlage zur Ausbildung eines Kühlkreislaufes mit einem elektrischen Kompressor, welcher eine variable Kühlkapazität aufweist, verbunden ist.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 16, wobei das Kühlmittel des Kondensators einer Klimaanlage Karbondioxid ist.