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Die Erfindung betrifft ein Temperierungssystem für eine Hybridantriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Temperierungssystems, welches die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 8 aufweist.
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Die Hybridantriebsvorrichtung dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Hierzu verfügt die Hybridantriebsvorrichtung über die erste Antriebseinrichtung und die zweite Antriebseinrichtung, welche bevorzugt voneinander verschiedenen Typs sind. So kann die erste Antriebseinrichtung als Brennkraftmaschine ausgestaltet sein oder zumindest eine Brennkraftmaschine aufweisen. Die zweite Antriebseinrichtung liegt dagegen zum Beispiel als elektrische Maschine vor oder weist eine solche auf.
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Bei dem Betrieb der ersten Antriebseinrichtung und der zweiten Antriebseinrichtung fällt Wärme an. Gleichzeitig ist es vorteilhaft, die beiden Antriebseinrichtungen jeweils bei einer bestimmten Betriebstemperatur oder zumindest in einem bestimmten Betriebstemperaturbereich zu betreiben, um einen einwandfreien Betrieb und/oder eine möglichst hohe Effizienz zu gewährleisten. Es kann daher notwendig sein, die Antriebseinrichtungen zu temperieren. Zu diesem Zweck sind das Temperierungssystem, insbesondere der erste Kühlmittelkreislauf und der zweite Kühlmittelkreislauf vorgesehen. Der erste Kühlmittelkreislauf ist dabei der ersten Antriebseinrichtung und der zweite Kühlmittelkreislauf der zweiten Antriebseinrichtung zugeordnet. Darunter ist zu verstehen, dass ein in dem jeweiligen Kühlmittelkreislauf vorliegendes Kühlmittel der entsprechenden Antriebseinrichtung selbst, beispielsweise wenigstens einem in dieser ausgebildeten Kühlmittelkanal, oder einem der Antriebseinrichtung wärmeübertragend zugeordneten Wärmetauscher zugeführt wird.
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Einer der Kühlmittelkreislaufe, beispielsweise der erste Kühlmittelkreislauf, kann als Hochtemperaturkühlmittelkreislauf und der jeweils andere Kühlmittelkreislauf, beispielsweise also der zweite Kühlmittelkreislauf, als Niedertemperaturkühlmittelkreislauf ausgestaltet sein. Das bedeutet, dass bei einem Normalbetrieb des Temperierungssystems, in welchem ein quasistationärer Betrieb bei im Wesentlichen gleichbleibender Kühlmitteltemperatur vorliegt, die Temperatur des in dem ersten Kühlmittelkreislauf vorliegenden Kühlmittels größer ist als die Temperatur des in dem zweiten Kühlmittelkreislauf vorliegenden Kühlmittels. Bevorzugt wird in beiden Kühlmittelkreislaufen dasselbe Kühlmittel verwendet.
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Während des Betriebs der Hybridantriebsvorrichtung können unterschiedliche Betriebsarten auftreten. Beispielsweise wird bei Unterschreiten einer bestimmten Temperatur des Kühlmittels in dem ersten Kühlmittelkreislauf ein Warmlaufbetrieb der ersten Antriebseinrichtung durchgeführt, insbesondere bis diese ihre Betriebstemperatur erreicht hat. Anschließend kann ein Normalbetrieb der ersten Antriebseinrichtung durchgeführt werden. Während des Warmlaufbetriebs soll üblicherweise die erste Antriebseinrichtung möglichst rasch auf ihre Betriebstemperatur gebracht werden. Hierzu kann es beispielsweise vorgesehen sein, den ersten Kühlmittelkreislauf abzuschalten oder zumindest keine Kühlung des in dem ersten Kühlmittelkreislauf verwendeten Kühlmittels vorzunehmen.
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Auf diese Art und Weise führt die von der ersten Antriebseinrichtung während ihres Betriebs erzeugte Wärme rasch zu einem Ansteigen der Temperatur der ersten Antriebseinrichtung und/oder des Kühlmittels des ersten Kühlmittelkreislaufs. Analog kann für die zweite Antriebseinrichtung beziehungsweise den zweiten Kühlmittelkreislauf vorgegangen werden. Ist die zweite Antriebseinrichtung als elektrische Maschine ausgestaltet beziehungsweise weist eine solche auf, so kann es bei Unterschreiten einer bestimmten Minimaltemperatur durch die Temperatur eines Energiespeichers der zweiten Antriebseinrichtung notwendig sein, diesen zu erwärmen. Hierzu können Heizelemente vorgesehen sein, welche beispielsweise elektrisch betrieben werden. Dies ist jedoch mit einem hohen Energieaufwand verbunden.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2007 005 391 A1 bekannt. Diese beschreibt eine Kühleranordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem ersten Kühlmittelkreislauf mit einem ersten Kühlmittelkühler und mit einem zweiten Kühlmittelkreislauf mit einem zweiten Kühlmittelkühler. Dabei ist vorgesehen, dass eine Verbindung zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf vorgesehen ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Temperierungssystem für eine Hybridantriebsvorrichtung vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Temperierungssystemen Vorteile aufweist, insbesondere ein schnelleres Erwärmen der ersten Antriebseinrichtung und/oder der zweiten Antriebseinrichtung, insbesondere des Energiespeichers, ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Temperierungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der zweite Kühlmittelkreislauf einen ersten Kühlmittelteilkreislauf und einen zweiten Kühlmittelteilkreislauf aufweist, wobei der erste Kühlmittelteilkreislauf mit einem Antriebsaggregat der zweiten Antriebseinrichtung wärmeübertragend verbunden und der zweite Kühlmittelteilkreislauf mit einem Energiespeicher für das Antriebsaggregat zumindest zeitweise wärmeübertragend verbunden ist, und wobei der erste Kühlmittelteilkreislauf und der zweite Kühlmittelteilkreislauf separat voneinander betreibbar sind.
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Grundsätzlich ist vorgesehen, dass der ersten Antriebseinrichtung ein Kühlmittelkreislaufteilstück wärmeübertragend zugeordnet ist, das in einer ersten Betriebsart mit dem ersten Kühlmittelkreislauf strömungsverbunden ist sowie von dem zweiten Kühlmittelkreislauf strömungstechnisch getrennt vorliegt und in einer zweiten Betriebsart mit dem zweiten Kühlmittelkreislauf strömungsverbunden ist und von dem ersten Kühlmittelkreislauf strömungstechnisch getrennt vorliegt.
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Das Kühlmittelkreislaufteilstück soll der ersten Antriebseinrichtung wärmeübertragend zugeordnet sein. Darunter ist zu verstehen, dass das Kühlmittelkreislaufteilstück beispielsweise unmittelbar durch die erste Antriebseinrichtung führt, beispielsweise in Form wenigstens eines Kühlmittelkanals. Liegt die erste Antriebseinrichtung in Form der Brennkraftmaschine vor, so kann der Kühlmittelkanal beispielsweise in einem Gehäuse der Brennkraftmaschine, insbesondere einem Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine, ausgestaltet sein.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das Kühlmittelkreislaufteilstück durch einen Wärmeübertrager verläuft, der mit der ersten Antriebseinrichtung wärmeübertragend verbunden ist. Die Wärmeübertragungsverbindung zwischen dem Wärmeübertrager und der ersten Antriebseinrichtung kann beispielsweise unmittelbar vorgesehen sein, sodass also der Wärmeübertrager unmittelbar an der ersten Antriebseinrichtung vorgesehen, an dieser befestigt oder Teil von dieser ist. Die Wärmeübertragungsverbindung kann jedoch auch über ein weiteres Medium, beispielsweise ein Kühlmittel, ein Kältemittel oder dergleichen, hergestellt sein, welches insoweit durch den Wärmeübertrager läuft und anschließend der ersten Antriebseinrichtung zugeführt wird.
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Das Kühlmittelkreislaufteilstück kann nun wahlweise dem ersten Kühlmittelkreislauf oder dem zweiten Kühlmittelkreislauf zugeordnet werden. In der ersten Betriebsart bildet das Kühlmittelkreislaufteilstück dabei einen Teil des ersten Kühlmittelkreislaufs und in der zweiten Betriebsart einen Teil des zweiten Kühlmittelkreislaufs. Anders ausgedrückt ist das Kühlmittelkreislaufteilstück in der ersten Betriebsart mit dem ersten Kühlmittelkreislauf strömungsverbunden, während es in der zweiten Betriebsart mit dem zweiten Kühlmittelkreislauf strömungsverbunden ist. Bevorzugt ist es dabei von dem jeweils anderen Kühlmittelkreislauf strömungstechnisch getrennt, in der ersten Betriebsart also von dem zweiten Kühlmittelkreislauf und in der zweiten Betriebsart von dem ersten Kü h lm ittelkreislauf.
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Eine derartige Ausgestaltung des Temperierungssystems erschließt zahlreiche Möglichkeiten, insbesondere während des Warmlaufbetriebs. Beispielsweise kann die von der ersten Antriebseinrichtung erzeugte Wärme zum Erwärmen der zweiten Antriebseinrichtung, insbesondere des Energiespeichers, oder die von der zweiten Antriebseinrichtung erzeugte Wärme zum Erwärmen der ersten Antriebseinrichtung und/oder des Energiespeichers verwendet werden. Beispielsweise wird bei dem Erwärmen der ersten Antriebseinrichtung wenigstens ein Element der ersten Antriebseinrichtung, zum Beispiel ein Lager, insbesondere eine Laufbuchse und/oder eine Lagerstelle des Lagers, erwärmt.
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Beispielsweise kann die Betriebsweise des Temperierungssystems oder der Hybridantriebsvorrichtung beziehungsweise das Verfahren zu dessen Betreiben in Abhängigkeit von einer Temperatur ausgewählt und durchgeführt werden. Als Temperatur wird dabei beispielsweise eine Außentemperatur, also eine Umgebungstemperatur, oder eine Temperatur des Temperierungssystems oder der Hybridantriebsvorrichtung herangezogen. Besonders bevorzugt ist die Temperatur eine Energiespeichertemperatur des Energiespeichers. Ist die Temperatur kleiner als eine Temperaturschwelle, so kann dem Energiespeicher keine oder nicht ausreichend Energie zum Betreiben der zweiten Antriebseinrichtung entnommen werden. Entsprechend ist es notwendig, zunächst den Energiespeicher zu erwärmen. Zu diesem Zweck wird die von der ersten Antriebseinrichtung beziehungsweise der Brennkraftmaschine erzeugte Wärme verwendet.
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Ist die Temperatur also kleiner als die Temperaturschwelle, so wird die erste Antriebseinrichtung betrieben, während die zweite Antriebseinrichtung deaktiviert ist. Zudem wird das Kühlmittelkreislaufteilstück dem zweiten Kühlmittelkreislauf zugeordnet. Entsprechend wird das in diesem befindliche Kühlmittel von der von der ersten Antriebseinrichtung erzeugten Wärme erwärmt, sodass auch ein Erwärmen der zweiten Antriebseinrichtung und insbesondere des Energiespeichers erfolgt. Übersteigt dagegen die Temperatur die Temperaturschwelle, so kann die zweite Antriebseinrichtung mittels der dem Energiespeicher entnommener elektrischer Energie betrieben werden.
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Falls die Temperatur der ersten Antriebseinrichtung kleiner ist als ihre Betriebstemperatur, so kann es vorgesehen sein, an der zweiten Antriebseinrichtung anfallende Wärme zum Erwärmen der ersten Antriebseinrichtung zu verwenden. Dies ist insbesondere der Fall, falls dem Energiespeicher Energie zum Betreiben der zweiten Antriebseinrichtung entnommen werden kann, die Temperatur also die Temperaturschwelle übersteigt. Entsprechend ist auch hier das Kühlmittelkreislaufteilstück dem zweiten Kühlmittelkreislauf zugeordnet. Es wird also die zweite Betriebsart durchgeführt. In der zweiten Betriebsart ist bevorzugt das Kühlmittelkreislaufteilstück von einem Kühler des Temperierungssystems, insbesondere einem Hauptkühler des Temperierungssystems, entkoppelt. Das Kühlmittelkreislaufteilstück durchströmende Kühlmittel wird insoweit nicht dem Kühler zugeführt. Die Betriebstemperatur der ersten Antriebseinrichtung ist bevorzugt höher als die Temperaturschwelle.
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Ist die Energiespeichertemperatur größer als die Temperaturschwelle, jedoch die Temperatur der ersten Antriebseinrichtung kleiner als ihre Betriebstemperatur, so wird bevorzugt die zweite Antriebseinrichtung betrieben, während die erste Antriebseinrichtung deaktiviert ist. Entsprechend wird die erste Antriebseinrichtung mit von der zweiten Antriebseinrichtung erzeugter Wärme erwärmt. Selbstverständlich kann jedoch auch die erste Antriebseinrichtung zusätzlich betrieben werden. In diesem Fall wird die erste Antriebseinrichtung durch von ihr selbst erzeugte Wärme erwärmt. Die Wärme der zweiten Antriebseinrichtung kann ihr jedoch zum zusätzlichen Erwärmen zugeführt werden.
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Erreicht die Temperatur der ersten Antriebseinrichtung ihre Betriebstemperatur beziehungsweise ihren Betriebstemperaturbereich, so ist weder ein weiteres Erwärmen der ersten Antriebseinrichtung noch der zweiten Antriebseinrichtung beziehungsweise deren Energiespeicher, notwendig. Aus diesem Grund wird nachfolgend die erste Betriebsart durchgeführt, in welcher das Kühlmittelkreislaufteilstück mit dem ersten Kühlmittelkreislauf strömungsverbunden ist sowie von dem zweiten Kühlmittelkreislauf strömungstechnisch getrennt vorliegt. Zudem kann während des weiteren Betriebs der Hybridantriebsvorrichtung wahlfrei festgelegt werden, ob nur die erste Antriebseinrichtung, nur die zweite Antriebseinrichtung oder sowohl die erste Antriebseinrichtung als auch die zweite Antriebseinrichtung betrieben werden, insbesondere zum Bereitstellen des auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments.
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Die Erfindung betrifft selbstverständlich auch eine Hybridantriebsvorrichtung, die eine erste Antriebseinrichtung und eine zweite Antriebseinrichtung aufweist. Weiterhin verfügt die Hybridantriebsvorrichtung über ein Temperierungssystem, insbesondere über ein Temperierungssystem gemäß den vorstehenden Ausführungen, das einen ersten Kühlmittelkreislauf zur Temperierung der ersten Antriebseinrichtung und einen zweiten Kühlmittelkreislauf zur Temperierung der zweiten Antriebseinrichtung aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass der ersten Antriebseinrichtung ein Kühlmittelkreislaufteilstück wärmeübertragend zugeordnet ist, das in einer ersten Betriebsart mit dem ersten Kühlmittelkreislauf strömungsverbunden ist sowie von dem zweiten Kühlmittelkreislauf strömungstechnisch getrennt vorliegt und in einer zweiten Betriebsart mit dem zweiten Kühlmittelkreislauf strömungsverbunden ist und von dem ersten Kühlmittelkreislauf strömungstechnisch getrennt vorliegt.
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Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem zweiten Kühlmittelkreislauf eine erste Ventileinrichtung zugeordnet ist, die den zweiten Kühlmittelkreislauf in einem ersten Schaltzustand mit einem Kühlmittelkühler und in einem zweiten Schaltzustand mit dem Kühlmittelkreislaufteilstück verbindet. Die erste Ventileinrichtung weist wenigstens ein Ventil, also beispielsweise genau ein Ventil oder mehrere Ventile, auf. Mithilfe der ersten Ventileinrichtung können das Kühlmittelkreislaufteilstück und der Kühlmittelkühler dem zweiten Kühlmittelkreislauf zugeordnet oder von ihm entkoppelt werden. Besonders bevorzugt können das Kühlmittelkreislaufteilstück und der Kühlmittelkühler mithilfe der ersten Ventileinrichtung unabhängig voneinander entweder dem zweiten Kühlmittelkreislauf zugeordnet oder von ihm strömungstechnisch getrennt werden. Das Ventil kann zum Beispiel als Schaltventil, Mischventil, Schieber oder dergleichen ausgestaltet sein.
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Es ist vorgesehen, dass in dem ersten Schaltzustand der ersten Ventileinrichtung der Kühlmittelkühler mit dem zweiten Kühlmittelkreislauf strömungsverbunden ist. Dabei kann es vorgesehen sein, dass das Kühlmittelkreislaufteilstück von dem zweiten Kühlmittelkreislauf getrennt ist. In dem zweiten Schaltzustand ist es dagegen vorgesehen, dass der zweite Kühlmittelkreislauf mit dem Kühlmittelkreislaufteilstück verbunden ist. Hierbei kann es wiederum vorgesehen sein, dass der Kühlmittelkühler von dem zweiten Kühlmittelkreislauf getrennt ist.
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Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der erste Kühlmittelkreislauf einen Klimatisierungskreislauf und einen unabhängig von dem Klimatisierungskreislauf betreibbaren, zumindest zeitweise das Kühlmittelkreislaufteilstück aufweisenden Kühlkreislauf aufweist. Der erste Kühlmittelkreislauf setzt sich insoweit aus dem Klimatisierungskreislauf und dem Kühlkreislauf zusammen. Der Klimatisierungskreislauf dient beispielsweise dem Temperieren beziehungsweise Klimatisieren eines Kraftfahrzeuginnenraums, insbesondere einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs. Der Kühlkreislauf weist dagegen zumindest zeitweise das Kühlmittelkreislaufteilstück auf, nämlich in der ersten Betriebsart. Der Kühlkreislauf dient also dem Abführen von Wärme von der ersten Antriebseinrichtung oder dem Zuführen von Wärme zu der ersten Antriebseinrichtung. Weil der Klimatisierungskreislauf und der Kühlkreislauf voneinander unabhängig betreibbar sein sollen, ist bevorzugt jedem der Kreisläufe wenigstens eine separate Kühlmittelpumpe zugeordnet.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem ersten Kühlmittelkreislauf, insbesondere in dem Klimatisierungskreislauf, eine Wärmequelle, insbesondere eine elektrische Wärmequelle, vorgesehen ist. Wird beispielsweise die von der ersten Antriebseinrichtung erzeugte Wärme zum Erwärmen der zweiten Antriebseinrichtung beziehungsweise des Energiespeichers herangezogen, so steht diese Wärme nicht mehr zum Temperieren des Kraftfahrzeuginnenraums zur Verfügung. Entsprechend muss dem ersten Kühlmittelkreislauf beziehungsweise dem Klimatisierungskreislauf auf andere Art und Weise Wärme zugeführt werden. Hierzu ist die Wärmequelle vorgesehen. Diese liegt beispielsweise in Form einer elektrischen Heizung oder dergleichen vor. Die Wärmequelle kann beispielsweise Bestandteil einer Standheizung des Kraftfahrzeugs sein.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Kühlmittelkreislauf einen ersten Kühlmittelteilkreislauf und einen zweiten Kühlmittelteilkreislauf aufweist, wobei der erste Kühlmittelteilkreislauf mit einem Antriebsaggregat der zweiten Antriebseinrichtung wärmeübertragend verbunden und der zweite Kühlmittelteilkreislauf mit einem Energiespeicher für das Antriebsaggregat zumindest zeitweise wärmeübertragend verbunden ist. Auch für den zweiten Kühlmittelkreislauf kann also eine Aufteilung in unterschiedliche Teilkreisläufe vorgesehen sein. Im Falle des zweiten Kühlmittelkreislaufs werden diese als erster Kühlmittelteilkreislauf und zweiter Kühlmittelteilkreislauf bezeichnet.
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Der erste Kühlmittelteilkreislauf ist mit dem Antriebsaggregat der zweiten Antriebseinrichtung wärmeübertragend verbunden. Analog zu den Ausführungen für die erste Antriebseinrichtung kann es dabei vorgesehen sein, das in dem ersten Kühlmittelteilkreislauf vorliegende Kühlmittel unmittelbar dem Antriebsaggregat oder einem mit dem Antriebsaggregat wärmeübertragend verbundenen Wärmeübertrager zuzuführen. Dasselbe gilt für den zweiten Kühlmittelkreislauf und den Energiespeicher. Das Antriebsaggregat der zweiten Antriebseinrichtung liegt beispielsweise in Form einer elektrischen Maschine oder der elektrischen Maschine zusammen mit ihrer Leistungselektronik vor. Der erste Kühlmittelteilkreislauf kann insoweit mit der elektrischen Maschine oder alternativ sowohl mit der elektrischen Maschine als auch ihrer Leistungselektronik wärmeübertragend verbunden sein.
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Der zweite Kühlmittelteilkreislauf soll zumindest zeitweise oder auch dauerhaft mit dem Energiespeicher wärmeübertragend verbunden sein. In ersterem Fall ist beispielsweise eine Bypassleitung vorgesehen, um den Energiespeicher zu umgehen. Der Energiespeicher kann beispielsweise Batteriezellen selbst oder sowohl die Batteriezellen als auch eine ihr zugeordnete Leistungselektronik, beispielsweise ein Ladegerät, umfassen. Der zweite Kühlmittelkreislauf ist also beispielsweise mit den Batteriezellen oder alternativ sowohl mit den Batteriezellen als auch der Leistungselektronik wärmeübertragend verbunden.
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Im Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Kühlmittelteilkreislauf eine Bypassleitung zur Umgehung des Energiespeichers aufweist. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Die Bypassleitung dient dem Herumführen von in dem zweiten Kühlmittelteilkreislauf zirkulierendem Kühlmittel um den Energiespeicher. Es kann vorgesehen sein, dass mittels der Bypassleitung die Batteriezellen des Energiespeichers umgehbar sind, während die Leistungselektronik des Energiespeichers permanent mit dem zweiten Kühlmittelteilkreislauf wärmeübertragend verbunden ist.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem zweiten Kühlmittelkreislauf, insbesondere dem zweiten Kühlmittelteilkreislauf, ein an einen Kältekreislauf angeschlossener Wärmeübertrager vorliegt. Dieser Wärmeübertrager kann auch als „chiller“ bezeichnet werden. Der Kältekreislauf dient dem Kühlen des in dem zweiten Kühlmittelkreislaufs beziehungsweise dem zweiten Kühlmittelteilkreislauf vorliegenden Kühlmittels unabhängig von der Umgebungstemperatur. Auch bei hohen Umgebungstemperaturen ist es daher mithilfe des Kältekreislaufs möglich, das dem Energiespeicher zugeführte Kühlmittel auf einer ausreichend niedrigen Temperatur zu halten. Das in dem zweiten Kühlmittelkreislauf zirkulierende Kühlmittel ist über den Wärmeübertrager mit einem in dem Kältekreislauf verwendeten Kältemittel wärmeübertragend gekoppelt. Beispielsweise ist es vorgesehen, das Kältemittel in oder zumindest im Bereich des Wärmeübertragers zu entspannen, sodass das Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufs abgekühlt werden kann.
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Die Erfindung sieht vor, dass der erste Kühlmittelteilkreislauf und der zweite Kühlmittelteilkreislauf separat voneinander betreibbar sind. Das bedeutet insbesondere, dass in jedem der Kühlmittelteilkreisläufe jeweils eine Kühlmittelpumpe vorliegt. Das in dem ersten Kühlmittelteilkreislauf vorhandene Kühlmittel kann also unabhängig von dem zweiten Kühlmittelteilkreislauf umgewälzt werden und umgekehrt. Beispielsweise kann so die von der zweiten Antriebseinrichtung erzeugte Wärme zum Erwärmen der ersten Antriebseinrichtung herangezogen werden, ohne dass auch der Energiespeicher weiter erwärmt wird. Dieser kann vielmehr in thermischer Hinsicht von der ersten Antriebseinrichtung entkoppelt sein, indem die beiden Kühlmittelteilkreisläufe unabhängig voneinander betrieben werden. Selbstverständlich kann einer der Kühlmittelteilkreisläufe auch vollständig abgeschaltet werden.
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Schließlich kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass eine zweite Ventileinrichtung vorgesehen ist, die den ersten Kühlmittelkreislauf und den zweiten Kühlmittelkreislauf in einem ersten Schaltzustand strömungstechnisch miteinander verbindet und in einem zweiten Schaltzustand strömungstechnisch voneinander trennt. Die zweite Ventileinrichtung kann analog zu der ersten Ventileinrichtung wenigstens ein Ventil aufweisen, insbesondere genau ein Ventil oder mehrere Ventile. Das Ventil kann zum Beispiel als Schaltventil, Mischventil, Schieber oder dergleichen ausgestaltet sein. Das strömungstechnische Verbinden kann zum Beispiel mit einem einstellbaren Massenstrom erfolgen. Es ist also nicht notwendig, dass die zweite Ventileinrichtung beziehungsweise das wenigstens eine Ventil der zweiten Ventileinrichtung in dem ersten Schaltzustand permanent vollständig geöffnet ist. Vielmehr kann die zweite Ventileinrichtung beziehungsweise das wenigstens eine Ventil in dem ersten Schaltzustand auch nur teilweise geöffnet oder sogar zeitweise vollständig geschlossen sein, insbesondere getaktet betrieben werden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Temperierungssystems, nämlich eines Temperierungssystems nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Temperierungssystem einen ersten Kühlmittelkreislauf zur Temperierung einer ersten Antriebseinrichtung einer Hybridantriebsvorrichtung und einen zweiten Kühlmittelkreislauf zur Temperierung einer zweiten Antriebseinrichtung der Hybridantriebsvorrichtung aufweist, wobei der ersten Antriebseinrichtung ein Kühlmittelkreislaufteilstück wärmeübertragend zugeordnet ist, das in einer ersten Betriebsart mit dem ersten Kühlmittelkreislauf strömungsverbunden wird sowie von dem zweiten Kühlmittelkreislauf strömungstechnisch getrennt vorliegt und in einer zweiten Betriebsart mit dem zweiten Kühlmittelkreislauf strömungsverbunden wird und von dem ersten Kühlmittelkreislauf strömungstechnisch getrennt vorliegt.
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Dabei ist vorgesehen, dass der zweite Kühlmittelkreislauf einen ersten Kühlmittelteilkreislauf und einen zweiten Kühlmittelteilkreislauf aufweist, wobei der erste Kühlmittelteilkreislauf mit einem Antriebsaggregat der zweiten Antriebseinrichtung wärmeübertragend verbunden und der zweite Kühlmittelteilkreislauf mit einem Energiespeicher für das Antriebsaggregat zumindest zeitweise wärmeübertragend verbunden ist, und wobei der erste Kühlmittelteilkreislauf und der zweite Kühlmittelteilkreislauf separat voneinander betreibbar sind.
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Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung des Temperierungssystems beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Verfahren als auch das Temperierungssystem können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebsvorrichtung mit einem Temperierungssystem gemäß den vorstehenden Ausführungen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
- Figur eine schematische Darstellung einer Hybridantriebsvorrichtung mit einem Temperierungssystem.
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Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Hybridantriebsvorrichtung 1, welche in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs dient, von welchem lediglich ein Rad 2 einer Vorderachse und ein Rad 3 einer Hinterachse dargestellt sind. Zumindest das Rad 3 ist mithilfe der Hybridantriebsvorrichtung 1 antreibbar. Hierzu ist es über ein Getriebe 4, insbesondere ein Mehrganggetriebe, mit einer ersten Antriebseinrichtung 5 und einer zweiten Antriebseinrichtung 6 wirkverbunden oder wirkverbindbar. Die erste Antriebseinrichtung 5 liegt in Form einer Brennkraftmaschine vor. Die zweite Antriebseinrichtung 6 weist eine elektrische Maschine 7, eine dieser zugeordnete Leistungselektronik 8, einen Energiespeicher 9 sowie eine Leistungselektronik 10 des Energiespeichers 9 auf.
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Die Hybridantriebsvorrichtung 1 verfügt weiterhin über ein Temperierungssystem 11. Dieses weist einen ersten Kühlmittelkreislauf 12 und einen zweiten Kühlmittelkreislauf 13 auf. Der erste Kühlmittelkreislauf 12 dient einer Temperierung der ersten Antriebseinrichtung 5 und der zweite Kühlmittelkreislauf 13 einer Temperierung der zweiten Antriebseinrichtung 6. Das Temperierungssystem 11 verfügt zudem über ein Kühlmittelkreislaufteilstück 14, das in einer ersten Betriebsart mit dem ersten Kühlmittelkreislauf 12 und in einer zweiten Betriebsart mit dem zweiten Kühlmittelkreislauf 13 strömungsverbunden ist. Besonders bevorzugt liegt es dabei von dem jeweils anderen Kühlmittelkreislauf strömungstechnisch getrennt vor. Das Kühlmittelkreislaufteilstück 14 verläuft beispielsweise durch die erste Antriebseinrichtung 5, insbesondere durch die Brennkraftmaschine, beispielsweise durch ein Gehäuse der Brennkraftmaschine, bevorzugt durch ein Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine.
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Zum Einstellen der ersten Betriebsart oder der zweiten Betriebsart ist eine erste Ventileinrichtung 15 vorgesehen. Dargestellt ist hier lediglich ein Ventil 16 dieser Ventileinrichtung 15. Mithilfe der ersten Ventileinrichtung 15 beziehungsweise des Ventils 16 kann festgelegt werden, ob ein Kühlmittelkühler 17, der insbesondere als Niedertemperaturkühlmittelkühler ausgestaltet ist, oder das Kühlmittelkreislaufteilstück 14 Bestandteil des zweiten Kühlmittelkreislaufs ist. Insbesondere verbindet die erste Ventileinrichtung 15 in einem ersten Schaltzustand mit dem Kühlmittelkühler 17 und in einem zweiten Schaltzustand mit dem Kühlmittelkreislaufteilstück 14.
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Der erste Kühlmittelkreislauf 12 besteht aus mehreren Kreisläufen, nämlich einem Klimatisierungskreislauf 18 und einem Kühlkreislauf 19. Der Klimatisierungskreislauf 18 dient insbesondere der Temperierung beziehungsweise Klimatisierung eines Kraftfahrzeuginnenraums, insbesondere einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs. Hierzu ist dem Klimatisierungskreislauf 18 beispielsweise ein Klimawärmetauscher 20 zugeordnet. Weiterhin können in dem Klimatisierungskreislauf 18 eine Wärmequelle 21 sowie eine Kühlmittelpumpe 22 vorliegen.
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Der Kühlkreislauf 19 weist zumindest zeitweise das Kühlmittelkreislaufteilstück 14 auf, nämlich in der ersten Betriebsart. In der zweiten Betriebsart, in welcher das Kühlmittelkreislaufteilstück 14 dem zweiten Kühlmittelkreislauf 13 zugeordnet ist, kann dagegen der Kühlkreislauf 19 unterbrochen sein. Dem Kühlkreislauf 19 ist weiterhin ein Kühler 23, insbesondere ein Hauptkühler, welcher auch als Hochtemperaturkühler bezeichnet werden kann, zugeordnet. Zudem weist der Kühlkreislauf 19 eine Kühlmittelpumpe 24 auf.
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Der erste Kühlmittelkreislauf 12 verfügt über wenigstens zwei Ventile 25 und 26. Mittels diesen sind der Klimatisierungskreislauf 18 und der Kühlkreislauf 19 voneinander strömungstechnisch trennbar. Das Ventil 25 ist dabei beispielsweise als 3/2-Wegeventil und das Ventil 26 als 2/2-Wegeventil ausgestaltet. In einer ersten Schaltstellung des Ventils 25 ist der Klimawärmetauscher 20 beispielsweise mit der ersten Antriebseinrichtung 5 strömungsverbunden, insbesondere über die erste Antriebseinrichtung 5 mit dem Kühler 23. Ausgehend von dem Kühler 23 wird das Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs 12 mittels der Kühlmittelpumpe 24 in Richtung des Klimawärmetauschers 20 gefördert. Dabei durchströmt es beispielsweise die Kühlmittelpumpe 22 und/oder die Wärmequelle 21.
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In einer zweiten Schaltstellung des Ventils 25 dagegen wird der Klimawärmetauscher 20 vorzugsweise strömungstechnisch von der ersten Antriebseinrichtung 5 entkoppelt und über eine Bypassleitung 27 das aus dem Klimawärmetauscher 20 ausströmende Kühlmittel mittels der Kühlmittelpumpe 22 wieder dem Klimawärmetauscher 20 zugeführt, insbesondere über die Wärmequelle 21. In der zweiten Schaltstellung des Ventils 25 ist somit der Klimatisierungskreislauf 18 unabhängig von dem Kühlkreislauf 19 betreibbar.
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Liegt die erste Schaltstellung des Ventils 25 vor, so befindet sich das Ventil 26 in einer ersten Schaltstellung, in welcher eine Bypassleitung 28, in welcher es angeordnet ist, versperrt ist. In einer zweiten Schaltstellung des Ventils 26, welche eingestellt wird, wenn sich auch das Ventil 25 in seiner zweiten Schaltstellung befindet, ist die Bypassleitung 28 dagegen freigegeben. Über diese kann Kühlmittel mittels der Kühlmittelpumpe 24 dem Kühlmittelkreislaufteilstück 14 und über diesen beispielsweise dem Kühler 23 zugeführt werden. Über diesen gelangt das Kühlmittel nachfolgend vorzugsweise wieder zu der Kühlmittelpumpe 24. Grundsätzlich ist auch der Kühlkreislauf 19 unabhängig betreibbar, insbesondere von dem Klimatisierungskreislauf 18. Dies ist jedoch nur in der ersten Betriebsart möglich, in welcher das Kühlmittelkreislaufteilstück 14 dem ersten Kühlmittelkreislauf 12 zugeordnet ist.
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Auch der zweite Kühlmittelkreislauf 13 besteht aus mehreren Teilkreisläufen, nämlich einem ersten Kühlmittelteilkreislauf 29 und einem zweiten Kühlmittelteilkreislauf 30. Der erste Kühlmittelteilkreislauf 29 ist mit der zweiten Antriebseinrichtung 6, insbesondere der elektrischen Maschine und/oder deren Leistungselektronik 8, wärmeübertragend verbunden. Dabei wird mithilfe der ersten Ventileinrichtung 15 festgelegt, ob der Kühlmittelkühler 17 oder das Kühlmittelkreislaufteilstück 14 Bestandteil des ersten Kühlmittelteilkreislaufs 29 sein soll. Ersteres ist vorzugsweise stets in der ersten Betriebsart, letzteres stets in der zweiten Betriebsart der Fall. In dem ersten Kühlmittelteilkreislauf 29 liegt neben der elektrischen Maschine 7 und/oder der Leistungselektronik 8 eine Kühlmittelpumpe 31 vor.
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Der zweite Kühlmittelteilkreislauf 30 ist mit dem Energiespeicher 9 zumindest zeitweise wärmeübertragend verbunden. Weiterhin kann er der Leistungselektronik 10, insbesondere einem Ladegerät des Energiespeichers 9, wärmeübertragend zugeordnet sein. Auch der zweite Kühlmittelteilkreislauf 30 weist eine Kühlmittelpumpe 32 auf. Das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelteilkreislauf 30 kann über eine Bypassleitung 33 an dem Energiespeicher 9 vorbeigeführt werden. Die Bypassleitung 33 wird mittels eines Ventils 34 wahlweise verschlossen oder freigegeben. Das Ventil 34 liegt beispielsweise als 3/2-Wegeventil vor. In einer ersten Schaltstellung des Ventils 34 durchströmt das Kühlmittel des zweiten Kühlmittelteilkreislaufs 30 den Energiespeicher, während die Bypassleitung 33 verschlossen ist. In einer zweiten Schaltstellung durchströmt das Kühlmittel die Bypassleitung 33, nicht jedoch den Energiespeicher 9.
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Dem zweiten Kühlmittelkreislauf 13 ist eine zweite Ventileinrichtung 35 zugeordnet. Diese besteht beispielsweise aus Ventilen 36 und 37. Mittels den Ventilen 36 und 37 können die Kühlmittelteilkreisläufe 29 und 30 wahlweise miteinander verbunden oder strömungstechnisch voneinander getrennt werden. Beispielsweise wird in einer ersten Schaltstellung des Ventils 36 Kühlmittel des ersten Kühlmittelteilkreislaufs 29 von der Kühlmittelpumpe 31 direkt der Leistungselektronik 8 und/oder der elektrischen Maschine zugeführt. In einer zweiten Schaltstellung dagegen strömt das Kühlmittel ausgehend von der Kühlmittelpumpe 31 in Richtung der Kühlmittelpumpe 32, beispielsweise über einen Wärmeübertrager 38, der an einen hier nicht dargestellten Kältekreislauf angeschlossen ist.
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In einer ersten Schaltstellung des Ventils 37 liegt eine Strömungsverbindung einer stromabwärts gelegenen Seite der Kühlmittelpumpe 32 und dem Wärmeübertrager 38 vor, insbesondere über den Energiespeicher 9 (in der ersten Schaltstellung des Ventils 34) und/oder die Leistungselektronik 10. In der zweiten Schaltstellung des Ventils 37 ist die Strömungsverbindung dagegen unterbrochen, sodass stattdessen eine Strömungsverbindung zwischen der stromabwärtigen Seite der Kühlmittelpumpe 32 und der Leistungselektronik 8 und/oder der elektrischen Maschine 7 vorliegt, ebenfalls bevorzugt über den Energiespeicher 9 und/oder die Leistungselektronik 10.
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Mithilfe der Ventileinrichtungen 15 und 35 sowie der Ventile 25, 26 und 34 ist eine bedarfsgerechte Kühlung der ersten Antriebseinrichtung 5 und der zweiten Antriebseinrichtung 6 beziehungsweise ein bedarfsgerechter Wärmetransport zwischen den Antriebseinrichtungen 5 und 6 möglich. Beispielsweise kann dabei die von einer der Antriebseinrichtung 5 oder 6 erzeugte Wärme zum Erwärmen der jeweils anderen Antriebseinrichtung 6 beziehungsweise 5 und/oder des Energiespeichers 9 herangezogen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hybridantriebsvorrichtung
- 2
- Rad
- 3
- Rad
- 4
- Getriebe
- 5
- erste Antriebseinrichtung
- 6
- zweite Antriebseinrichtung
- 7
- elektrische Maschine
- 8
- Leistungselektronik
- 9
- Energiespeicher
- 10
- Leistungselektronik
- 11
- Kühlsystem
- 12
- erster Kühlmittelkreislauf
- 13
- zweiter Kühlmittelkreislauf
- 14
- Kühlmittelkreislaufteilstück
- 15
- erste Schaltventileinrichtung
- 16
- Schaltventil
- 17
- Kühlmittelkühler
- 18
- Klimatisierungskreislauf
- 19
- Kühlkreislauf
- 20
- Klimawärmetauscher
- 21
- Wärmequelle
- 22
- Kühlmittelpumpe
- 23
- Hauptkühler
- 24
- Kühlmittelpumpe
- 25
- Schaltventil
- 26
- Schaltventil
- 27
- Bypassleitung
- 28
- Bypassleitung
- 29
- erster Kühlmittelteilkreislauf
- 30
- zweiter Kühlmittelteilkreislauf
- 31
- Kühlmittelpumpe
- 32
- Kühlmittelpumpe
- 33
- Bypassleitung
- 34
- Schaltventil
- 35
- zweite Schaltventileinrichtung
- 36
- Schaltventil
- 37
- Schaltventil
- 38
- Wärmeübertrager
