DE102014224298A1 - Baugruppe für ein Fahrzeug sowie Fahrzeug mit der Baugruppe - Google Patents

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Arthur Epp
Martin Rauch
Andreas Kinigadner
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    • B60H2001/00307Component temperature regulation using a liquid flow

Abstract

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Baugruppe für ein Fahrzeug sowie ein entsprechendes Fahrzeug vorzuschlagen, welche mindestens eine Kühlfunktion übernimmt und eine geringe Anzahl von Komponenten benötigt. Hierzu wird eine Baugruppe 1 für ein Fahrzeug 2 mit einer Kühlvorrichtung 3, wobei die Kühlvorrichtung 3 einen Kältemittelkreislauf 21 mit einem Kältemittel 8 aufweist, und mit mindestens einer Antriebseinrichtung 4, wobei die Antriebseinrichtung 4 einen Elektromotor 5 zum Antrieb des Fahrzeugs 2 und eine Leistungselektronik 6 zur Spannungsversorgung des Elektromotors 5 aufweist, vorgeschlagen, wobei die Antriebseinrichtung 4 eine Kühleinrichtung 7 aufweist, wobei die Kühleinrichtung 7 strömungstechnisch mit dem Kältemittelkreislauf 21 gekoppelt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Baugruppe für ein Fahrzeug mit einer Kühlvorrichtung, wobei die Kühlvorrichtung einen Kältemittelkreislauf mit einem Kältemittel aufweist, und mit mindestens einer Antriebseinrichtung, wobei die Antriebseinrichtung einen Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs oder zum Antrieb eines Aggregats, und eine Leistungselektronik zur Spannungsversorgung des Elektromotors aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug mit der Baugruppe.
  • Ein konventionelles Fahrzeug kann gedanklich in Funktionsgruppen unterteilt werden, wobei die Funktionsgruppen untereinander verbunden sein können. So ist beispielsweise eine Funktionsgruppe „Generator“ für eine Bereitstellung einer elektrischen Versorgungsspannung zuständig, wobei die Versorgungsspannung jedoch auf eine Vielzahl von anderen Funktionsgruppen, wie z.B. Beleuchtungen, Kommunikationssysteme, Antrieb etc. verteilt wird.
  • In diesem thematischen Zusammenhang schlägt die Druckschrift DE 10128164 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, ein Fahrzeugkühlsystem für eine temperaturerhöhende Einrichtung sowie ein Verfahren zur Kühlung der temperaturerhöhenden Einrichtung mit einem Kühlmittel vor. Das Fahrzeugkühlsystem ist als eine Klimaanlage des Fahrzeugs zur Luftkonditionierung realisiert. Die temperaturerhöhende Einrichtung ist z.B. als eine Fahrbatterie oder eine Brennstoffzelle eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs ausgebildet. Es ist vorgesehen, dass das Kühlmittel eine Kühlflüssigkeit ist, die in einem Kühlkreis zur Kühlung der temperaturerhöhenden Einrichtung geführt wird und zu ihrer Kühlung thermisch in den Kältekreislauf der Klimaanlage eingebunden ist.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Baugruppe für ein Fahrzeug sowie ein entsprechendes Fahrzeug vorzuschlagen, welche mindestens eine Kühlfunktion übernimmt und eine geringe Anzahl von Komponenten benötigt.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
  • Im Rahmen der Erfindung wird damit eine Baugruppe für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Die Baugruppe ist insbesondere zur Integration in das Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet. Im Speziellen ist die Baugruppe in dem Fahrzeug integriert. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen, Bus oder ein ähnliches Mobil. Das Fahrzeug kann als ein Elektrofahrzeug oder als ein Hybridfahrzeug ausgebildet sein. Alternativ kann die Baugruppe für Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor und vorzugsweise mit einem Start-Stopp-System eingesetzt sein. Insbesondere dient das Fahrzeug zur Teilnahme an einem Straßenverkehr.
  • Die Baugruppe weist eine Kühlvorrichtung auf, wobei die Kühlvorrichtung einen Kältemittelkreislauf mit einem Kältemittel umfasst. Insbesondere ist die Kühlvorrichtung als eine Klimaanlage zur Luftkonditionierung in dem Fahrzeug ausgebildet. Das Kältemittel ist vorzugsweise als ein Fluid definiert, das zur Wärmeübertragung in dem Kältemittelkreislauf eingesetzt wird und das bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck Wärme aufnimmt und bei höherer Temperatur und höherem Druck Wärme abgibt. Vorzugsweise erfolgt in dem Kältemittelkreislauf eine Zustandsänderung des Fluids. Als Zustandsänderung ist eine Änderung des Aggregatszustands des Kältemittels gemeint.
  • Die Baugruppe umfasst mindestens eine Antriebseinrichtung. Die Antriebseinrichtung umfasst einen Elektromotor, welcher ein Antriebsdrehmoment erzeugt, welches bei einer Alternative zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt wird. Insbesondere wird das Antriebsdrehmoment des Elektromotors zu einer angetriebenen Achse des Fahrzeugs geleitet. Es kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug ausschließlich durch einen derartigen Elektromotor oder mehrere derartige Elektromotoren angetrieben wird, sodass der oder die Elektromotoren ein Hauptantriebsdrehmoment bereitstellen. Besonders bevorzugt ist zumindest in einem Betriebszustand des Fahrzeugs vorgesehen, dass das Fahrzeug ausschließlich durch den einen oder die mehreren Elektromotoren angetrieben wird. Alternativ stellt der Elektromotor ein Hilfsantriebsdrehmoment bereit, welches mit einem Hauptantriebsdrehmoment eines anderen Motors überlagert wird.
  • Bei einer Weiterbildung oder Ergänzung wird der oder ein weiterer Elektromotor zum Antrieb eines Aggregats, wie z.B. von einer Kompressoreinrichtung, oder als Startermotor zum Antrieb und/oder zum Starten des Verbrennungsmotors insbesondere für das Start-Stopp-System genutzt.
  • Ferner umfasst die Antriebseinrichtung eine Leistungselektronik zur Spannungsversorgung des Elektromotors. Insbesondere umfasst die Leistungselektronik einen DC-AC-Wandler. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Fahrzeug eine Gleichspannung, im Speziellen von 48 Volt, bereitstellt, welche durch die Leistungselektronik in eine AC-Spannung zur Versorgung des Elektromotors umgesetzt wird.
  • Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinrichtung eine Kühleinrichtung, insbesondere mindestens oder genau eine Kühleinrichtung, aufweist, wobei die Kühleinrichtung strömungstechnisch, insbesondere fluidtechnisch, mit dem Kältemittelkreislauf gekoppelt ist. Insbesondere erfolgt die Kopplung derart, dass die Kühleinrichtung mit dem Kältemittel der Kühlvorrichtung gekühlt ist.
  • Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass die Antriebseinrichtung im Betrieb Verlustwärme erzeugt, welche zum einen durch die Leistungselektronik, insbesondere durch die Spannungsumsetzung, und zum anderen durch den Elektromotor begründet ist. Daraus resultiert im Betrieb der Antriebseinrichtung eine Temperaturerhöhung und daraus u.a. ein verminderter Wirkungsgrad der Antriebseinrichtung. Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinrichtung die Kühleinrichtung umfasst, um die im Betrieb erzeuge Verlustwärme abzutransportieren, um die Temperaturerhöhung zu vermeiden. Dabei ist zudem vorgesehen, dass die Kühleinrichtung strömungstechnisch mit dem ersten Kältemittelkreislauf gekoppelt ist und somit durch das Kältemittel versorgt wird. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass eine in vielen Fahrzeugen ohnehin vorhandene Kühlvorrichtung eine Doppelfunktion einnehmen kann: Zum einen kann die Kühlvorrichtung, wie bislang bekannt, z.B. die Klimaanlage in dem Fahrzeug bilden; zum anderen kann die Kühlvorrichtung Kältemittel für eine aktive Kühlung der Antriebseinrichtung bereitstellen. Durch die Doppelfunktion der Kühlvorrichtung können in dem Fahrzeug Komponenten eingespart werden, sodass eine Vielzahl von Vorteilen mit der Erfindung einhergeht: Beispielhaft sind die aus der Einsparung der Komponenten resultierende Einsparung von Gewicht, Fertigungskosten, Bauraum etc. zu nennen. Zudem reduziert sich die Komplexität der Baugruppe bzw. des Fahrzeugs, da auf eine separate Kühleinheit zur Kühlung der Antriebseinrichtung verzichtet werden kann.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung setzt die Kühlvorrichtung einen Kältekreislauf um, wobei das Kältemittel einen gasförmigen und einem flüssigen Zustand einnimmt. Optional kann das Kältemittel auch einen Zwischenzustand flüssig/gasförmig einnehmen.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Kältemittel ausgewählt aus der Gruppe: Ammoniak, Kohlenstoffdioxid, Kohlenwasserstoffe, HFCKW, HFKW, FCKW, FKW, PFKW. Im Speziellen handelt es sich um ein in Kraftfahrzeugen übliches Kältemittel für Klimaanlagen für den Fahrzeuginnenraum wie z.B. R134a, R744 oder R1234yf.
  • Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist die Kühleinrichtung zur Kühlung des Elektromotors angeordnet. Besonders bevorzugt steht die Kühleinrichtung in einem thermischen und/oder körperlichen Kontakt zu dem Elektromotor, insbesondere zu dem Stator des Elektromotors. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Kühleinrichtung als ein Gehäuse des Elektromotors, welche den Stator des Elektromotors umschließt, und/oder als ein Schild, insbesondere Lagerschild realisiert ist. Alternativ oder ergänzend ist die Kühleinrichtung zur Kühlung der Leistungselektronik angeordnet. Insbesondere steht die Kühleinrichtung mit der Leistungselektronik in einem thermischen und/oder körperlichen Kontakt. Durch die Positionierung der Kühleinrichtung in direktem Kontakt zu dem Elektromotor und/oder zu der Leistungselektronik kann die Kühlung besonders effektiv umgesetzt werden.
  • Konstruktiv betrachtet ist es besonders bevorzugt, dass die Kühleinrichtung mindestens einen Kühlkanal aufweist, welcher mit dem Kältemittel durchströmbar und/oder durchströmt ist.
  • Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist der Kältemittelkreislauf eine oder die Kompressoreinrichtung zur Verdichtung des Kältemittels und eine Expansionseinrichtung, insbesondere eine Expansionsventileinrichtung und/oder eine Expansionsdrosseleinrichtung, auf.
  • Insbesondere dient die Kompressoreinrichtung zur Überführung des Kältemittels von einem Niederdruckzustand in einen Hochdruckzustand. Vorzugsweise ist der Druck, insbesondere Absolutdruck, bei dem Niederdruckzustand kleiner 5 bar, vorzugsweise kleiner 3 bar, insbesondere 1,2 bar. Alternativ oder ergänzend ist es bevorzugt, dass das Kältemittel in dem Hochdruckzustand einen Druck größer 8 bar, vorzugsweise größer 10 bar und insbesondere ca. 16 bar aufweist.
  • Die Expansionseinrichtung ist dagegen ausgebildet, sodass ein Wechsel von dem Hochdruckzustand in den Niederdruckzustand des Kältemittels erfolgt. Zwischen der Expansionseinrichtung und der Kompressoreinrichtung bildet der Kältemittelkreislauf einen Niederdruckabschnitt aus, wobei die Kühleinrichtung strömungstechnisch mit dem Niederdruckabschnitt gekoppelt ist. Insbesondere bildet die Kühleinrichtung einen weiteren Niederdruckabschnitt. Besonders bevorzugt sind der Aggregatszustand und/oder der Druckzustand des Kältemittels in dem Niederdruckabschnitt und in der Kühleinrichtung gleich. Die Kühleinrichtung wird somit strömungstechnisch derart mit dem Kältemittelkreislauf gekoppelt, dass Kältemittel aus dem Niederdruckabschnitt durch die Kühleinrichtung durchgeführt wird. Insbesondere erfolgt keine Verdampfung des Kältemittels oder nur noch eine Restverdampfung in der Kühleinrichtung.
  • Es ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Kältemittelkreislauf eine Verdampfereinrichtung aufweist, wobei in der Verdampfereinrichtung das Kältemittel aus einem flüssigen/gasförmigen Niederdruckzustand in einen gasförmigen Niederdruckzustand überführt wird. Durch die Überführung der Aggregatszustände entsteht Verdunstungskälte, sodass die Verdampfereinrichtung eine weitere Kühleinrichtung bildet. Besonders bevorzugt ist die weitere Kühleinrichtung als Bestandteil einer oder der Klimaanlagen ausgebildet und wird über ein optionales Gebläse mit Luft durchströmt, um kalte Luft für das Fahrzeug zu erzeugen.
  • Zwischen der Verdampfereinrichtung, insbesondere dem Ausgang der Verdampfereinrichtung, und der Kompressoreinrichtung bildet der Kältemittelkreislauf einen Rücklaufteilabschnitt, wobei die Kühleinrichtung strömungstechnisch mit dem Rücklaufteilabschnitt gekoppelt ist. Insbesondere ist die Verdampfereinrichtung strömungstechnisch hinter der Expansionseinrichtung angeordnet, sodass der Rücklaufteilabschnitt einen Teilabschnitt des Niederdruckabschnitts bildet. Mit dieser Ausgestaltung wird unterstrichen, dass das Kältemittel primär oder zunächst für die Kühlvorrichtung, insbesondere Klimaanlage, eingesetzt wird und nur nachfolgend oder nachrangig zum Kühlen der Antriebseinrichtung durch die Kühleinrichtung verwendet wird.
  • Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Kühleinrichtung in dem Kältemittelkreislauf strömungstechnisch seriell angeordnet. Insbesondere wird die Kühleinrichtung stets von 100% des Kältemittels durchströmt. Diese Ausbildung vereinfacht den Aufbau der Baugruppe weiter.
  • Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Kühleinrichtung in einem Bypass des Kältemittelkreislaufs angeordnet. Der Bypass hat den Vorteil, dass die Kältemittelstrom durch den Bypass beliebig und optional gesteuert eingestellt werden kann und somit auf den aktuellen Betriebszustand der Antriebseinrichtung und/oder des Fahrzeugs angepasst werden kann. Besonders bevorzugt ist der Kältemittelstrom durch den Bypass durch eine Steuereinrichtung steuerbar. Insbesondere wird die Kühleinrichtung mit weniger als 100% des Kältemittels durchströmt.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bildet ein Fahrzeug mit der Baugruppe, wie diese zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Die Kühlvorrichtung ist insbesondere als eine Klimaanlage ausgebildet, die Antriebseinrichtung ist zum Antrieb von mindestens einem Rad des Fahrzeugs und/oder zum Antrieb eines Aggregats ausgebildet. Dabei kann es sich bei der Antriebseinrichtung um mindestens einen Radnabenmotor oder um eine elektrische Achse handeln. Es ist auch möglich, dass die Antriebseinrichtung in einem Hybridantriebsstrang des Fahrzeugs neben einem Verbrennungsmotor als alternativer oder ergänzender Antriebsdrehmomenterzeuger angeordnet ist.
  • Als Alternative oder Weiterbildung ist es möglich, dass die Antriebseinrichtung, insbesondere der oder ein weiterer Elektromotor, als Antrieb der Kompressoreinrichtung ausgebildet ist.
  • Als Alternative oder Weiterbildung ist es ferner möglich, dass die Antriebseinrichtung, insbesondere der oder ein weiterer Elektromotor, als Startermotor für den Verbrennungsmotor ausgebildet ist.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Antriebseinrichtung einen Getriebeabschnitt auf, wobei der Getriebeabschnitt z.B. als ein Planetengetriebe ausgebildet ist. Es kann vorgesehen sein, dass ein erstes Getriebeorgan mit dem Verbrennungsmotor, z.B. über einen Riemenantrieb, als ein Aggregat wirkverbunden ist. Ferner kann ein zweites Getriebeorgan mit dem Elektromotor wirkverbunden sein. Ein drittes Getriebeorgan ist mit der Kompressoreinrichtung als weiteres Aggregat wirkverbunden. In dieser Ausgestaltung kann der Elektromotor als Startermotor für den Verbrennungsmotor, insbesondere im Rahmen eines Start-Stopp-Systems betrieben werden. In einer weiteren Funktion kann der Elektromotor zum Antrieb, insbesondere als Hauptantrieb oder Hilfsantrieb, der Kompressoreinrichtung eingesetzt werden. Optional ergänzend kann der Elektromotor als Generator betrieben werden, um mechanische Leistung des Verbrennungsmotors in elektrische Leistung zu wandeln. Neben den Hauptfunktionen kann der Elektromotor als eine steuerbare Bremseinrichtung oder als ein Überlagerungsantrieb in dem Getriebeabschnitt ausgebildet sein.
  • Alternativ oder ergänzend ist die Antriebseinrichtung als ein riemengetriebener Startmotor oder Startergenerator ausgebildet, welcher zudem einen Antrieb für die Kompressoreinrichtung bildet.
  • Die meisten der genannten Funktionen führen zur Generierung von Abwärme in dem Elektromotor. Durch die Nutzung des Kältemittelkreislaufs der Kühlvorrichtung kann diese Abwärme zuverlässig abtransportiert werden, ohne dass ein weiterer Kühlkreislauf benötigt wird.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
  • 1 eine schematische Illustration einer Baugruppe in einem Fahrzeug als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 ein Blockdiagramm der Baugruppe mit einer Auswahl von Komponenten;
  • 3 eine alternative Ausgestaltung der Baugruppe in den vorhergehenden Figuren.
  • Die 1 zeigt in einer schematischen Illustration eine Baugruppe 1, welche in einem Fahrzeug 2 integriert oder eingebaut ist. Bei dem Fahrzeug 2 handelt es sich insbesondere um ein Elektrofahrzeug oder um ein Hybridfahrzeug. Alternativ hierzu weist das Fahrzeug 2 einen Verbrennungsmotor auf. Die Baugruppe 1 umfasst eine Kühlvorrichtung 3, welche als eine Klimaanlage zur Luftkonditionierung ausgebildet ist.
  • Ferner umfasst die Baugruppe 1 eine Antriebseinrichtung 4, welche in der 1 nur grob schematisch angedeutet ist. Die Antriebseinrichtung 4 dient bei einem Ausführungsbeispiel zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Fahrzeug 2. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinrichtung als ein riemengetriebener Startmotor ohne Generator oder als riemengetriebener Startergenerator ausgebildet.
  • Die Antriebseinrichtung 4 weist einen Elektromotor 5 sowie eine Leistungselektronik 6 zur Spannungsversorgung des Elektromotors 5 auf. Der Elektromotor 5 dient bei dem ersten Ausführungsbeispiel zum Antrieb des Fahrzeugs 2. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel dient der Elektromotor als Startermotor für einen nicht-dargestellten Verbrennungsmotor des Fahrzeugs.
  • Ferner umfasst die Antriebseinrichtung 4 eine Kühleinrichtung 7, wobei die Kühleinrichtung 7 zur Kühlung des Elektromotors 5 und/oder der Leistungselektronik 6 ausgebildet ist. Die Kühleinrichtung 7 ist als eine Fluidkühleinrichtung ausgebildet und kann beispielsweise ein Gehäuse für den Elektromotor 5 mit Kühlkanälen umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Kühleinrichtung 7 einen Montageabschnitt für die Leistungselektronik 6, welche mit Kühlkanälen durchzogen ist, umfassen.
  • Als Fluid für die Kühleinrichtung 7, und für die Kühlvorrichtung 3 wird ein gemeinsames Kältemittel 8 eingesetzt, welches die Kühlvorrichtung 3 als auch die Kühleinrichtung 7 durchströmt.
  • Die Kühlvorrichtung 3 ist als ein Kältemittelkreislauf 21 (2 und 3) ausgebildet, wobei ausgehend von einer Kompressoreinrichtung 9 das Kältemittel 8 in einen Hochdruckzustand, insbesondere einen gasförmigen Hochdruckzustand überführt wird. Beispielsweise weist das Kältemittel 8 einen Betriebsdruck von 16 Bar und eine Temperatur von 65 Grad Celsius auf. Die Kompressionseinrichtung 9 wird z.B. über einen Antriebsriemen 23 angetrieben wird, welcher mit einem Motor gekoppelt ist. Bei dem Motor kann es sich um einen separaten Motor oder um einen Verbrennungsmotor oder einen bzw. den Elektromotor 5 handeln. Die Kompressionseinrichtung 9 kann auch über einen Getriebeabschnitt mit dem Elektromotor 5 gekoppelt sein.
  • Strömungstechnisch in Flussrichtung des Kältemittels 8 ist der Kompressoreinrichtung 9 eine Kondensatoreinrichtung 10 nachgeschaltet, welche das Kältemittel 8 druckneutral auf eine verringerte Temperatur, z.B. 55 Grad Celsius, abkühlt. Dabei erfolgt ein Wechsel des Aggregatszustands, wobei das Kältemittel 8 von einem gasförmigen Aggregatszustand am Eingang der Kondensatoreinrichtung 10 in einen flüssigen Aggregatszustand am Ausgang der Kondensatoreinrichtung 10 überführt wird. Die Kondensatoreinrichtung 10 kann beispielsweise als ein Kühler in dem Fahrzeug 2 ausgebildet sein und weist eine Kühlschlangenanordnung auf, durch die das Kältemittel 8 geführt wird. Die Kondensatoreinrichtung 10 wird durch den Fahrtwind gekühlt, optional kann zudem ein Lüfter 11 vorgesehen sein.
  • Nachfolgend strömt das Kältemittel 8 durch einen Vorratsbehälter mit Trockner 12 sowie einen Druckschalter/Hochdruckgeber 13. Diese Komponenten sind jedoch optional.
  • Strömungstechnisch ist der Kondensatoreinrichtung 10 eine Expansionseinrichtung 14 angeordnet, welche das Kältemittel 8 expandiert und von einem Hochdruckzustand in einen Niederdruckzustand, insbesondere in einen flüssigen/gasförmigen Niederdruckzustand von z.B. 1,2 bar überführt. Durch die Expansion wird das Kältemittel 8 stark abgekühlt, sodass es beispielhaft eine Temperatur von –7 Grad Celsius aufweist. Die Expansionseinrichtung 14 kann als eine Expansionsventileinrichtung oder als eine Expansionsdrosseleinrichtung ausgebildet sein. Das Kältemittel 8 durchströmt eine Verdampfereinrichtung 15, welche das Kältemittel 8 verdampft, sodass dieses von dem flüssigen/gasförmigen Zustand in einen gasförmigen Zustand prinzipiell weiter abgekühlt wird. Die Verdampfereinrichtung 15 wird jedoch mit Luft zur Innenraumluftversorgung durchströmt, sodass diese gekühlt wird und als gekühlte Luft in dem Innenraum bereitsteht. Dadurch wird im Ergebnis das Kältemittel 8 in der Verdampfereinrichtung 15 z.B. auf eine Temperatur von –3 Grad Celsius erwärmt. Optional umfasst die Kühlvorrichtung 3 ein Gebläse 16, welches einen aktiven Luftstrom durch die Verdampfereinrichtung 15 führt. Die Verdampfereinrichtung 15 ist als eine Kühlschlangenanordnung ausgebildet.
  • Am Ausgang der Verdampfereinrichtung 15 liegt das Kältemittel 8 in einem gasförmigen Niederdruckzustand vor. Danach wird das Kältemittel 8 in Richtung zur Kompressionseinrichtung 9 zurückgeführt.
  • Der Teil des Kältemittelkreislaufes 21 zwischen dem Ausgang der Kompressionseinrichtung 9 und dem Eingang zu dem Expansionsventil 14 kann als Hochdruckabschnitt H bezeichnet werden. Dagegen kann der Teil des Kältemittelkreislaufes 21 von der Expansionseinrichtung 14 zu dem Eingang der Kompressionseinrichtung 9 als Niederdruckabschnitt N bezeichnet werden. Bei einer weiteren Unterteilung kann der Abschnitt zwischen dem Ausgang der Verdampfereinrichtung 15 und dem Eingang zu der Kompressionseinrichtung 9 als Rücklaufteilabschnitt R bezeichnet werden.
  • Es ist vorgesehen, dass die strömungstechnische Kopplung der Kühleinrichtung 7 mit der Kühlvorrichtung 3 in dem Niederdruckbereich N und insbesondere im Rücklaufteilabschnitt R erfolgt. Somit erfolgt ein Abzweigen des Kältemittels 8 oder ein Integrieren der Kühleinrichtung 7 im Rücklaufteilabschnitt R, insbesondere kurz vor dem Eingang in die Kompressionseinrichtung 9.
  • In der 1 sind zur Erläuterung noch weitere Komponenten, wie ein Steuergerät 17 für die Klimaanlage als Kühlvorrichtung 3, ein Thermoschalter 18 für Lüfter und Kühlmittel, ein Motorsteuergerät 19 für Gebläse 16 und Lüfter 11 sowie ein Schalter 20 für die Klimaanlage als Kühlvorrichtung 3 vorgesehen. Diese Komponenten können bei anderen Ausführungsbeispielen auch anders ausgebildet sein.
  • Die 2 zeigt die Baugruppe 1 in einer vereinfachten und schematisierten Blockdarstellung. In dem reduziert dargestellten Kältemittelkreislauf 21 sind nur noch die Kompressionseinrichtung 9, die Kondensatoreinrichtung 10, die Expansionseinrichtung 14 und die Verdampfereinrichtung 15 gezeigt. Ferner ist die Kühleinrichtung 7 dargestellt, welche thermisch mit dem Elektromotor 5 und der Leistungselektronik 6 gekoppelt ist. In der Blockdarstellung ist nochmals deutlich zu erkennen, dass die Kühleinrichtung 7 in Bezug auf den Kältemittelkreislauf 21 des Kältemittels 8 stromabwärts zu der Verdampfereinrichtung 15 angeordnet ist und damit nur noch eine Restleistung des Kältemittels 8 nutzt. In dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kühleinrichtung 7 seriell zwischen Verdampfereinrichtung 15 und der Kompressoreinrichtung 9 angeordnet, sodass die Kühleinrichtung 7 von 100 % des Kältemittels 8 durchflossen wird.
  • In der 3 ist ein abweichendes Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei der Kältemittelkreislauf 21 einen Bypass 22 aufweist, welcher strömungstechnisch hinter der Verdampfereinrichtung 15 aus dem Kältemittelkreislauf 21 abzweigt und strömungstechnisch vor der Kompressoreinrichtung 9 wieder zurückkehrt. Der Bypass 22 fördert das Kältemittel 8 zu der Kühleinrichtung 7. In dieser Ausgestaltung können im Bypass 22 oder in der dazu parallelen Leitung des Kältemittelkreislaufs 21 Ventileinrichtungen, insbesondere gesteuerte Ventileinrichtungen, vorgesehen sein, um nur einen Teil des Kältemittels 8, insbesondere weniger als 100 % und mehr als 0 % des Kältemittels 8, durch die Kühleinrichtung 7 zu leiten.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Baugruppe
    2
    Fahrzeug
    3
    Kühlvorrichtung
    4
    Antriebseinrichtung
    5
    Elektromotor
    6
    Leistungselektronik
    7
    Kühleinrichtung
    8
    Kältemittel
    9
    Kompressoreinrichtung
    10
    Kondensatoreinrichtung
    11
    Lüfter
    12
    Vorratsbehälter mit Trockner
    13
    Druckschalter/Hochdruckgeber
    14
    Expansionseinrichtung
    15
    Verdampfereinrichtung
    16
    Gebläse
    17
    Steuergerät
    18
    Thermoschalter
    19
    Motorsteuergerät
    20
    Schalter
    21
    Kältemittelkreislauf
    22
    Bypass
    23
    Antriebsriemen
    H
    Hochdruckabschnitt
    N
    Niederdruckabschnitt
    R
    Rücklaufteilabschnitt
  • 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
    • DE 10128164 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Baugruppe (1) für ein Fahrzeug (2) mit einer Kühlvorrichtung (3), wobei die Kühlvorrichtung (3) einen Kältemittelkreislauf (21) mit einem Kältemittel (8) aufweist, mit mindestens einer Antriebseinrichtung (4), wobei die Antriebseinrichtung (4) einen Elektromotor (5) zum Antrieb des Fahrzeugs oder eines Aggregats (2) und eine Leistungselektronik (6) zur Spannungsversorgung des Elektromotors (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (4) eine Kühleinrichtung (7) aufweist, wobei die Kühleinrichtung (7) strömungstechnisch mit dem Kältemittelkreislauf (21) gekoppelt ist.
  2. Baugruppe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (3) einen Kältekreislauf umsetzt, wobei das Kältemittel (8) einen gasförmigen und einen flüssigen Zustand einnimmt.
  3. Baugruppe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel (8) ausgewählt ist aus der Gruppe: Ammoniak, Kohlenstoffdioxid, Kohlenwasserstoffe, HFCKW, HFKW, FCKW, FKW, PFKW.
  4. Baugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (7) zur Kühlung des Elektromotors (5) und/oder der Leistungselektronik (6) angeordnet ist.
  5. Baugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (7) mindestens einen Kühlkanal aufweist, wobei der mindestens einer Kühlkanal mit dem Kältemittel (8) durchströmbar und/oder durchströmt ist.
  6. Baugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf (21) eine Kompressoreinrichtung (9) und eine Expansionseinrichtung (14) aufweist, wobei der Kältemittelkreislauf (21) zwischen der Expansionseinrichtung (14) und der Kompressoreinrichtung (9) einen Niederdruckabschnitt (N) bildet, wobei die Kühleinrichtung (7) strömungstechnisch mit dem Niederdruckabschnitt (N) gekoppelt ist.
  7. Baugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf (21) eine Verdampfereinrichtung (15) aufweist, wobei der Kältemittelkreislauf (21) zwischen der Verdampfereinrichtung (15) und der Kompressoreinrichtung (9) einen Rücklaufteilabschnitt (R) bildet, wobei die Kühleinrichtung (7) strömungstechnisch mit dem Rücklaufteilabschnitt (R) gekoppelt ist.
  8. Baugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (7) in dem Kältemittelkreislauf (21) strömungstechnisch seriell angeordnet ist.
  9. Baugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (7) in einem Bypass (22) des Kältemittelkreislaufs (21) angeordnet ist.
  10. Fahrzeug (2) mit der Baugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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