DE102011081313A1 - Wärmetauscher und Wärmetauschsystem für ein Fahrzeug - Google Patents

Wärmetauscher und Wärmetauschsystem für ein Fahrzeug Download PDF

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Hans-Georg Herrmann
Lars Ludwig
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    • B60H1/00478Air-conditioning devices using the Peltier effect
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher (100) für ein Fahrzeug. Der Wärmetauscher (100) umfasst mindestens einen ersten Kanal (110), der von einem ersten Fluid eines ersten Fluidkreislaufs zum Temperieren einer ersten Komponente durchströmbar ist, mindestens einen von dem ersten Kanal (110) fluidisch getrennten zweiten Kanal (120), der von einem zweiten Fluid eines zweiten Fluidkreislaufs zum Temperieren einer zweiten Komponente durchströmbar ist, und mindestens ein thermoelektrisches Element (130) zur Generierung eines Wärmestroms (160), das zwischen dem ersten Kanal (110) und dem zweiten Kanal (120) angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für ein Fahrzeug und ein Wärmetauschsystem für ein Fahrzeug.
  • Im hybridisierten oder rein elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug treten beispielsweise an Batterie, Leistungselektronik und E-Maschine Abwärmen auf, die auf moderatem Temperaturniveau abzuführen sind.
  • Die oben beschriebene Notwendigkeit zur Kühlung kann beispielsweise über direkten Kontakt der wärmeübertragenden Materialien mit verdampfendem Kältemittel bewerkstelligt werden, z. B. in einer Kältemittelplatte. Alternativ kann ein einphasiges Kühlmittel in einer Kühlmittelplatte eingesetzt werden. Dieses kann, falls die Bedingungen dies erlauben, in einem separaten Kühler über die Umgebungsluft oder in einem sogenannten Chiller mit verdampfendem Kältemittel gekühlt werden.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Wärmetauscher für ein Fahrzeug und ein verbessertes Wärmetauschsystem für ein Fahrzeug zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Wärmetauscher sowie ein Wärmetauschsystem gemäß den Hauptansprüchen gelöst.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit Hilfe eines Wärmetauschers mit zwei Fluidseiten zwei unabhängige Kreisläufe zum Temperieren verschiedener Komponenten eines Fahrzeugs realisiert werden können. Ein derartiger Wärmetauscher kann z. B. in Schichtenbauweise konzipiert sein. Die zwei Fluidseiten können über thermoelektrische Elemente miteinander in Kontakt stehen.
  • Gemäß dem hier vorgestellten Ansatz kann bei Bestromung der thermoelektrischen Elemente Wärme von einem Fluid zum anderen Fluid gepumpt werden, ohne dass sich die Fluide berühren oder mischen. Eine Fluidseite kann Teil eines Fluidkreislaufes zur Temperierung von Komponenten, z. B. einer Batterie des Fahrzeugs, sein. Die andere Fluidseite kann Teil eines Fluidkreislaufes zur Temperierung anderer Komponenten und/oder zum Wärmetransfer zwischen Fluidkreislauf und Umgebung sein.
  • Vorteilhafterweise kann gemäß dem hier vorgestellten Konzept eine kostengünstige Alternative zu einem Kältekreis bereitgestellt werden, falls dieser ansonsten ausschließlich für die Komponentenkühlung vorgesehen werden müsste. Bei Fahrzeugen mit Klimaanlage könnte sich stattdessen der Vorteil auszahlen, ein von der Klimaanlage vollständig unabhängiges Kühlsystem für die Komponenten zu besitzen. Zusätzlich kann die Batterie bei Bedarf auch beheizt werden, wenn die thermoelektrischen Elemente, beispielsweise Peltier-Elemente, derart bestromt werden, dass sich das Fluid des entsprechenden Kreislaufes erwärmt.
  • Vorteilhafterweise ist so kein Kältekreis mit Kältemittel und allen dazu gehörenden Komponenten mehr erforderlich. Es kann also auf Bauteile wie einen Kompressor, einen Kondensator, einen Verdampfer, ein Expansionsventil und Kältemittelleitungen verzichtet werden. In einigen Anwendungen, etwa hybridisierte Baumaschinen ohne Klimaanlage, kann so die Installation eines kostspieligen Kältekreises zur Kühlung der oben angegebenen Aggregate überflüssig gemacht werden. Auch bei Vorhandensein einer Klimaanlage bietet sich der Vorteil, dass eine thermo-fluiddynamische Kopplung zwischen Komponentenkühlung und Kabinenkühlung vermieden werden kann, was einen unabhängigen Betrieb der Komponentenkühlung, beispielsweise im Winter, ermöglichen kann.
  • Die vorliegende Erfindung schafft einen Wärmetauscher für ein Fahrzeug, der folgende Merkmale aufweist:
    mindestens einen ersten Kanal, der von einem ersten Fluid eines ersten Fluidkreislaufs zum Temperieren einer ersten Komponente durchströmbar ist;
    mindestens einen von dem ersten Kanal fluidisch getrennten zweiten Kanal, der von einem zweiten Fluid eines zweiten Fluidkreislaufs zum Temperieren einer zweiten Komponente durchströmbar ist; und
    mindestens ein thermoelektrisches Element zur Generierung eines Wärmestroms, das zwischen dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal angeordnet ist.
  • Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Landfahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug zur Personenbeförderung oder eine Baumaschine, handeln. Das Fahrzeug kann über einen Hybridantrieb oder einen reinen Elektroantrieb verfügen. Der Wärmetauscher bzw. Wärmeübertrager kann eine Vorrichtung sein, die thermische Energie von einem Fluidstrom auf einen anderen überträgt. Der Wärmetauscher kann eine indirekte Wärmeübertragung zwischen den Fluidströmen bewirken, bei der keine Durchmischung der beiden Fluidströme stattfindet. Dazu kann das erste Fluid durch den ersten Kanal und das zweite Fluid durch den zweiten Kanal geleitet werden bzw. leitbar sein. Bei dem ersten bzw. zweiten Kanal kann es sich um fluidundurchlässige Leitungen handeln, die einen kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen können. Der erste Kanal kann einen ersten Fluideinlass zum Aufnehmen des ersten Fluids aus dem ersten Fluidkreislauf und einen ersten Fluidauslass zum Ausleiten des ersten Fluids zurück in den ersten Fluidkreislauf aufweisen. Entsprechend kann der zweite Kanal einen zweiten Fluideinlass zum Aufnehmen des zweiten Fluids aus dem zweiten Fluidkreislauf und einen zweiten Fluidauslass zum Ausleiten des zweiten Fluids zurück in den zweiten Fluidkreislauf aufweisen. Bei dem ersten und zweiten Fluid kann es um ein Kühl- oder ein Kältemittel handeln. Es kann auch eines der beiden Fluide ein Kühlmittel und das andere ein Kältemittel sein. Es können beide Fluide flüssig oder gasförmig sein oder es kann das eine Fluid flüssig und das andere gasförmig sein. Insbesondere können das erste und das zweite Fluid unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Bei dem thermoelektrischen Element kann es sich um ein Bauteil handeln, das mit Hilfe von Elektrizität Wärme erzeugen bzw. beeinflussen kann. So kann für das thermoelektrische Element beispielsweise der Peltier-Effekt genutzt werden, bei dem mittels eines elektrischen Stromflusses in dem thermoelektrischen Element ein Wärmestrom zwischen dem ersten und zweiten Kanal bzw. dem ersten und zweiten Fluid bewirkt werden kann. So kann das thermoelektrische Element eingesetzt werden, um mittels des erzeugten Wärmestroms den Fluidstrom in dem ersten Kanal zu erwärmen oder alternativ abzukühlen oder den Fluidstrom in dem zweiten Kanal zu erwärmen oder alternativ abzukühlen. Der Wärmetauscher kann stapelartig aufgebaut sein. Dazu kann der Wärmetauscher eine Mehrzahl von ersten Kanälen und eine Mehrzahl von zweiten Kanälen aufweisen, die je nach Ausrichtung des Wärmetauschers jeweils abwechselnd stapelartig nebeneinander oder übereinander liegen, wobei jeweils eines einer Mehrzahl von thermoelektrischen Elementen zwischen je einem ersten und einem zweiten Kanal angeordnet ist. Der Wärmetauscher kann ferner so ausgelegt sein, dass der erste Fluidstrom in entgegengesetzter Richtung zu dem zweiten Fluidstrom durch die entsprechenden Kanäle strömt. Insbesondere kann der Wärmetauscher in einer Schichtenbauweise konzipiert sein. Dazu können mehrere erste Kanäle und mehrere zweite Kanäle zur Bildung einer Schicht bzw. Lage in einer Ebene parallel zueinander angeordnet sein. Die thermoelektrischen Elemente können entsprechend z. B. plattenförmig sein, um die jeweiligen Schichten erster und zweiter Kanäle vollständig abdecken zu können. So kann der Wärmeübertrager in einer unter Umständen vorteilhaften Quaderform, insbesondere einer Würfelform, realisiert werden. Der Wärmetauscher kann ferner vier Anschlüsse aufweisen, so dass der erste Fluideinlass und der erste Fluidauslass mit dem ersten Fluidkreislauf koppelbar sind und der zweite Fluideinlass und der zweite Fluidauslass mit dem zweiten Fluidkreislauf koppelbar sind. Der erste und zweite Fluidkreislauf können ausgebildet sein, um unterschiedliche Komponenten und/oder eine Fahrgastzelle des Fahrzeugs zu temperieren, also je nach Bedarf entweder abzukühlen oder zu erwärmen. Dazu können die Fluidkreisläufe Leitungen zum Führen von Fluid zwischen dem Wärmetauscher und Komponenten oder zwischen Komponenten unter Auslassung des Wärmetauschers aufweisen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das thermoelektrische Element durch ein Peltier-Element gebildet sein. Dieser elektrothermische Wandler zeichnet sich durch seine geringe Größe aus, so dass der Wärmetauscher vorteilhafterweise sehr bauraumsparend konzipiert werden kann. Ferner erlaubt der Einsatz eines Peltier-Elements eine Umkehr der Stromrichtung des durch das Peltier-Element fließenden Stroms, so dass der Wärmetauscher zum Erwärmen oder alternativ zum Abkühlen des ersten und/oder zweiten Fluids eingesetzt werden kann.
  • Entsprechend kann das thermoelektrische Element ausgebildet sein, um in einem ersten Betriebszustand des Wärmetauschers den ersten Kanal zu erwärmen und den zweiten Kanal zu kühlen und in einem zweiten Betriebszustand des Wärmetauschers den ersten Kanal zu kühlen und den zweiten Kanal zu erwärmen. Dies bietet den Vorteil, dass der Wärmetauscher genau auf aktuell bestehende Anforderungen angepasst werden kann. So kann beispielsweise die Batterie des Fahrzeugs bei niedrigen Umgebungstemperaturen gewärmt und bei hohen Umgebungstemperaturen oder bei langem Einsatz abgekühlt werden.
  • So kann der Wärmetauscher gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Steuereinrichtung zum Schalten zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebszustand aufweisen. Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, um ein Signal eines Temperatursensors zu empfangen, basierend darauf einen geeigneten Betriebszustand des Wärmetauschers zu bestimmen und das thermoelektrische Element entsprechend dem geeigneten Betriebszustand anzusteuern.
  • Insbesondere kann der Wärmetauscher eine Mehrzahl von ersten Kanälen, eine Mehrzahl von zweiten Kanälen und eine Mehrzahl von thermoelektrischen Elementen aufweisen. Dabei können die ersten Kanäle und zweiten Kanäle abwechselnd angeordnet sein und jeweils ein thermoelektrisches Element kann zwischen einem ersten Kanal und einem zweiten Kanal angeordnet sein. Die ersten Kanäle und die zweiten Kanäle können übereinander oder nebeneinander angeordnet sein. Der Wärmetauscher kann so vorteilhafterweise bauraumsparend und besonders effizient konzipiert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann ein von einem der Mehrzahl von thermoelektrischen Elementen generierter Wärmestrom entgegengesetzt zu einem von einem benachbarten der Mehrzahl von thermoelektrischen Elementen generierten Wärmestrom gerichtet sein. Dies bietet den Vorteil, dass das erste bzw. das zweite Fluid besonders effizient gekühlt bzw. erwärmt werden kann.
  • Gemäß einer speziellen Ausführungsform kann der Wärmetauscher eine Würfelform aufweisen. Die Würfelform weist den Vorteil auf, dass sie für die in Kraftfahrzeugen besonders knapp bemessenen Bauräume ideal geeignet ist.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Wärmetauschsystem für ein Fahrzeug, das folgende Merkmale aufweist:
    einen ersten Fluidkreislauf für ein erstes Fluid zum Temperieren einer ersten Komponente;
    einen zweiten Fluidkreislauf für ein zweites Fluid zum Temperieren einer zweiten Komponente; und
    einen im Vorhergehenden erläuterten Wärmetauscher, wobei der mindestens eine erste Kanal des Wärmetauschers Teil des ersten Fluidkreislaufs ist und der mindestens eine zweite Kanal des Wärmetauschers Teil des zweiten Fluidkreislaufs ist.
  • Das Wärmetauschsystem kann in einem im Vorhergehenden erläuterten Landfahrzeug zum Einsatz kommen. Die Fluidkreisläufe können Leitungen zum Führen des ersten bzw. zweiten Fluids zwischen dem Wärmetauscher und der ersten bzw. zweiten Komponente aufweisen. Die Komponenten können Teil des jeweiligen Fluidkreislaufs sein. Jeder der beiden Fluidkreisläufe kann wahlweise auch mindestens eine weitere Komponente aufweisen. Einer der beiden Fluidkreisläufe kann auch eine Klimaanlage für die Fahrgastzelle des Fahrzeugs bedienen. Umfasst ein Fluidkreislauf mehrere Komponenten, können diese in Serie oder alternativ in Reihe geschaltet sein. Der erste und/oder der zweite Fluidkreislauf können je über eine Verbindungsleitung verfügen, mit der der erste und zweite Fluidkreislauf bei Bedarf gekoppelt werden können. Der erste und/oder der zweite Fluidkreislauf können ferner eine oder mehrere Pumpeinrichtungen zum Pumpen des jeweiligen Fluids durch die Leitungen des Kreislaufs und den entsprechenden Kanal des Wärmetauschers aufweisen. Bei den Fluiden kann es sich um die oben genannten Fluide handeln, die über die erwähnten Anschlüsse des Wärmetauschers in die Fluidkreisläufe eingeleitet bzw. aus diesen herausgeleitet werden.
  • Beispielsweise kann die erste Komponente ein Kühler des Fahrzeugs sein. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Komponente eine Speichereinheit für einen Elektromotor des Fahrzeugs sein. Somit können sich auf moderatem Temperaturniveau befindliche relevante Komponenten des Fahrzeugs temperiert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das Wärmetauschsystem eine erste Ventilvorrichtung zum Abkoppeln des Wärmetauschers von dem ersten Fluidkreislauf und Verbinden des ersten Fluidkreislaufs mit dem zweiten Fluidkreislauf aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Wärmetauschsystem eine zweite Ventilvorrichtung zum Abkoppeln des Wärmetauschers von dem zweiten Fluidkreislauf und Verbinden des zweiten Fluidkreislaufs mit dem ersten Fluidkreislauf aufweisen. Das Ventilsystem kann beispielsweise verwendet werden, um Verbindungsleitungen zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidkreislauf zu öffnen oder zu schließen. So kann vorteilhafterweise ohne weiteres der Wärmetauscher von den Fluidkreisläufen abgekoppelt werden, falls das Temperaturniveau des ersten bzw. zweiten Fluids bereits ohne Betrieb des Wärmetauschers zur Temperierung z. B. einer der Komponenten geeignet ist. Dies bietet den Vorteil, dass das Wärmetauschsystem besonders flexibel und energiesparend eingesetzt werden kann.
  • Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Prinzipdarstellung eines Wärmetauschers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 2 ein Blockdiagramm eines Wärmetauschsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszechen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
  • 1 zeigt einen Wärmetauscher 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher 100 als ein Chiller mit Thermoelektrik ausgeführt. Der Wärmetauscher 100 umfasst eine Mehrzahl von ersten Kanälen 110, eine Mehrzahl von zweiten Kanälen 120 sowie eine Mehrzahl von thermoelektrischen Elementen 130. Die thermoelektrischen Elemente 130 weisen elektrische Anschlüsse auf. Plus-Minus-Symbole rechterhand der elektrischen Anschlüsse der thermoelektrischen Elemente 130 zeigen eine Polung der thermoelektrischen Elemente 130 an. Die Polung jedes der thermoelektrischen Elemente 130 ist umschaltbar. Benachbarte der thermoelektrischen Elemente 130 weisen jeweils eine entgegengesetzte Polung auf.
  • In der Darstellung in 1 ist eine Strömungsrichtung 140 eines ersten Fluids durch die ersten Kanäle 110 durch nach rechts weisende Pfeile gekennzeichnet, und eine Strömungsrichtung 150 eines zweiten Fluids durch die zweiten Kanäle 120 ist durch nach links weisende Pfeile gekennzeichnet. Vertikal nach oben bzw. nach unten weisende Pfeile kennzeichnen eine Richtung eines durch die thermoelektrischen Elemente bzw. Schichten 130 erzwungenen oder gepumpten Wärmestroms 160. Dieser ist abhängig von der Polung der thermoelektrischen Elemente 130 umschaltbar. Bei einer Umschaltung wären die den Wärmestrom darstellenden Pfeile 160 in die jeweils entgegengesetzte Richtung als in 1 dargestellt gerichtet.
  • Der in 1 gezeigte Wärmetauscher 100 ist in Schichtenbauweise gestaltet. Dabei folgt in einer sich wiederholenden Reihenfolge ein erster Kanal 110, eine Schicht mit thermoelektrischen Elementen 130 und ein zweiter Kanal 120 aufeinander. Der erste Kanal 110 ist ausgebildet, um in der durch die Pfeile gekennzeichneten Strömungsrichtung 140 ein Fluid bzw. Kühlmittel eines – in 1 nicht gezeigten – ersten Kreislaufs zu führen. Der zweite Kanal 120 ist ausgebildet, um in der durch die Pfeile gekennzeichneten Strömungsrichtung 150 ein Fluid bzw. Kühlmittel eines – in 1 ebenfalls nicht gezeigten – zweiten Kreislaufs zu führen. Gemäß der in 1 gezeigten Darstellung strömen bei Einsatz des Wärmetauschers 100 das erste und das zweite Fluid in jeweils entgegengesetzter Richtung durch den Wärmetauscher 100. Bei dem in der Darstellung gezeigten Betriebsmodus des Wärmetauschers 100 wird das in den zweiten Kanälen 120 geführte zweite Fluid erwärmt und das in den ersten Kanälen 110 geführte erste Fluid gekühlt, wie es durch die Pfeile 160 in der Zeichnung verdeutlicht wird. Der in 1 gezeigte Wärmetauscher 100 kann eine – in der Darstellung nicht gezeigte – Steuereinrichtung aufweisen, mittels der die Polung der thermoelektrischen Elemente 130 umgeschaltet werden kann, so dass beispielsweise das in den ersten Kanälen 110 geführte erste Fluid erwärmt werden könnte.
  • Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers 100 weist im Wesentlichen eine Würfelform auf, d. h., es weist in keiner der drei Raumdimensionen erheblich größere Abmessungen als in den jeweiligen anderen auf. So kann der Wärmetauscher 100 flexibel mit hoher Ausnutzung von freien Bauräumen verbaut werden. Alternative Ausführungsbeispiele des Wärmetauschers 100 können auch andere Formen, beispielsweise eine Rechteckform mit unterschiedlich langen Seiten, aufweisen. Allgemein richtet sich die Baugröße, d. h. die Anzahl der Fluten bzw. Kanäle und die Größe der Grundflächen, des Wärmetauschers 100 nach der geforderten Kühl- oder Heizleistung.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Wärmetauschsystems 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Wärmetauschsystem 200 umfasst einen ersten Fluidkreislauf 210, einen zweiten Fluidkreislauf 220, eine erste Komponente 230, eine zweite Komponente 240 sowie den Wärmetauscher 100 aus 1. Gemäß der Darstellung in 1 ist die erste Komponente 230 Teil des ersten Fluidkreislaufs 210 und die zweite Komponente 240 Teil des zweiten Fluidkreislaufs 220. Alternativ können einer oder beide Kreisläufe 210, 220 auch eine Mehrzahl von Komponenten aufweisen. Der Wärmetauscher 100 ist sowohl mit dem ersten Fluidkreislauf 210 als auch mit dem zweiten Fluidkreislauf 220 verbunden. Die Fluidkreisläufe 210, 220 weisen je eine Pumpenrichtung 250 zum Pumpen von Fluid durch die Leitungen der Kreisläufe 210, 220 auf. Entsprechend ist eine Strömungsrichtung 260 eines ersten Fluids in dem Kreislauf 210 bzw. eines zweiten Fluids in dem Kreislauf 220 durch mehrere Dreieckpfeile angedeutet. Ferner weisen die Fluidkreisläufe 210, 220 je eine Ventilvorrichtung 270 auf. Durch entsprechende Betätigung der Ventile kann der Wärmetauscher 100 von den Kreisläufen 210, 220 abgekoppelt werden, so dass die Fluidkreisläufe 210, 220 zu einem gemeinsamen Kreislauf durch die Komponenten 230, 240 sowie die Pumpeinrichtung 250 eines der Fluidkreisläufe 210, 220, hier des ersten Fluidkreislaufs 210, verbunden werden können.
  • In der Darstellung in 2 handelt es sich bei der ersten Komponente 230 um einen Kühler eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, in dem das Wärmetauschsystem 200 installiert ist, und bei der zweiten Komponente 240 handelt es sich um die Batterie bzw. den Antriebsakkumulator des Fahrzeugs. Alternativ kann es sich dabei auch um andere Komponenten wie beispielsweise eine Klimaanlage für eine Fahrgastzelle des Fahrzeugs handeln. Ein auf den Kühler 230 des Fahrzeugs auftreffender Umgebungsluftstrom 280 ist mit drei parallel angeordneten Pfeilen gekennzeichnet.
  • Wie bereits erläutert beinhaltet das Wärmetauschsystem 200 den Chiller bzw. Wärmetauscher 100, der eine Wärmeübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid ermöglicht, die den Wärmetauscher 100 durchströmen und dem Wärmetauscher und jeweils einem der Fluidkreisläufe 210, 220 angehören. In der Darstellung in 2 steht der Fluidkreislauf 210 über einen separaten Wärmetauscher, nämlich den Kühler 230, im thermischen Kontakt zur Umgebung. Der zweite Fluidkreislauf 220 steht über eine Kühlmittelplatte (in 2 nicht gezeigt) im thermischen Austausch mit der Batterie 240. Alternativ kann auch der erste Fluidkreislauf 210 direkt die Batterie 240 temperieren, wenn das Temperaturniveau des ersten Kreislaufes 210 bereits für diese Aufgabe ausreicht. Dies wäre beispielsweise der Fall, wenn niedrige Umgebungstemperaturen vorliegen und die Batterie 240 wegen hoher elektrischer Lasten gekühlt werden soll. Die entsprechende Umschaltung erfolgt mittels des Ventilsystems 270. Beide Fluidkreisläufe 210, 220 können optional weitere in 2 nicht dargestellte Fahrzeugkomponenten temperieren, deren bevorzugtes Temperierniveau mit Temperatur und Wärmeangebot des jeweiligen Fluidkreislaufes 210, 220 kompatibel ist.
  • Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Wärmetauscher bzw. Wärmeübertrager
    110
    erster Kanal
    120
    zweiter Kanal
    130
    thermoelektrisches Element bzw. thermoelektrische Schicht
    140
    Strömungsrichtung des ersten Fluids
    150
    Strömungsrichtung des zweiten Fluids
    160
    Richtung des Wärmestromes
    200
    Wärmetauschsystem
    210
    erster Fluidkreislauf
    220
    zweiter Fluidkreislauf
    230
    erste Komponente
    240
    zweite Komponente
    250
    Pumpeinrichtung
    260
    Strömungsrichtung des ersten und zweiten Fluids
    270
    Ventilvorrichtung
    280
    Umgebungsluftstrom

Claims (10)

  1. Wärmetauscher (100) für ein Fahrzeug, der folgende Merkmale aufweist: mindestens einen ersten Kanal (110), der von einem ersten Fluid eines ersten Fluidkreislaufs (210) zum Temperieren einer ersten Komponente (230) durchströmbar ist; mindestens einen von dem ersten Kanal fluidisch getrennten zweiten Kanal (120), der von einem zweiten Fluid eines zweiten Fluidkreislaufs (220) zum Temperieren einer zweiten Komponente (240) durchströmbar ist; und mindestens ein thermoelektrisches Element (130) zur Generierung eines Wärmestroms (180), das zwischen dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal angeordnet ist.
  2. Wärmetauscher (100) gemäß Anspruch 1, bei dem das thermoelektrische Element (130) durch ein Peltier-Element gebildet ist.
  3. Wärmetauscher (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das thermoelektrische Element (130) ausgebildet ist, um in einem ersten Betriebszustand des Wärmetauschers den ersten Kanal (110) zu erwärmen und den zweiten Kanal (120) zu kühlen und in einem zweiten Betriebszustand des Wärmetauschers den ersten Kanal zu kühlen und den zweiten Kanal zu erwärmen.
  4. Wärmetauscher (100) gemäß Anspruch 3, der eine Steuereinrichtung zum Schalten zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebszustand aufweist.
  5. Wärmetauscher (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer Mehrzahl von ersten Kanälen (110), einer Mehrzahl von zweiten Kanälen (120) und einer Mehrzahl von thermoelektrischen Elementen (130), wobei die ersten Kanäle und zweiten Kanäle abwechselnd angeordnet sind und jeweils ein thermoelektrisches Element zwischen einem ersten Kanal und einem zweiten Kanal angeordnet ist.
  6. Wärmetauscher (100) gemäß Anspruch 5, bei dem ein von einem der Mehrzahl von thermoelektrischen Elementen (130) generierter Wärmestrom (160) entgegengesetzt zu einem von einem benachbarten der Mehrzahl von thermoelektrischen Elementen generierten Wärmestrom gerichtet ist.
  7. Wärmetauscher (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, der eine Würfelform aufweist.
  8. Wärmetauschsystem (200) für ein Fahrzeug, das folgende Merkmale aufweist: einen ersten Fluidkreislauf (210) für ein erstes Fluid zum Temperieren einer ersten Komponente (230); einen zweiten Fluidkreislauf (220) für ein zweites Fluid zum Temperieren einer zweiten Komponente (240); und einen Wärmetauscher (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der mindestens eine erste Kanal (110) des Wärmetauschers Teil des ersten Fluidkreislaufs (210) ist und der mindestens eine zweite Kanal (120) des Wärmetauschers Teil des zweiten Fluidkreislaufs (220) ist.
  9. Wärmetauschsystem (200) gemäß Anspruch 8, bei dem die erste Komponente (230) ein Kühler des Fahrzeugs ist, und/oder die zweite Komponente (240) eine Speichereinheit für einen Elektromotor des Fahrzeugs ist.
  10. Wärmetauschsystem (200) gemäß Anspruch 8 oder 9, das eine erste Ventilvorrichtung (270) zum Abkoppeln des Wärmetauschers (100) von dem ersten Fluidkreislauf (210) und Verbinden des ersten Fluidkreislaufs mit dem zweiten Fluidkreislauf (220) und/oder eine zweite Ventilvorrichtung (270) zum Abkoppeln des Wärmetauschers von dem zweiten Fluidkreislauf und Verbinden des zweiten Fluidkreislaufs mit dem ersten Fluidkreislauf aufweist.
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