DE102016015455A1 - Temperierungssystem for an electric drive of a motor vehicle and method for operating a Temperierungssystems for an electric drive of a motor vehicle - Google Patents

Temperierungssystem for an electric drive of a motor vehicle and method for operating a Temperierungssystems for an electric drive of a motor vehicle Download PDF

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Oliver Wagner
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Temperierungssystem für einen elektrischen Antrieb eines Kraftwagens, mit einem ersten Kreislauf (1), in welchem ein Arbeitsmedium (2) zur Temperierung einer Batterie (3) des elektrischen Antriebs zirkuliert, und mit einer Heizeinrichtung, mittels welcher das Arbeitsmedium (2) im ersten Kreislauf (1) beheizbar ist, wobei die Heizeinrichtung einen zweiten Kreislauf (6) umfasst, in welchem zur Temperierung wenigstens eines Elektromotors (7) ein Arbeitsmedium (5) zirkuliert, durch welchen das Arbeitsmedium (2) des ersten Kreislaufs (1) über einen Wärmetauscher (4) beheizbar ist.The invention relates to a temperature control system for an electric drive of a motor vehicle, with a first circuit (1) in which circulates a working medium (2) for controlling the temperature of a battery (3) of the electric drive, and with a heating device, by means of which the working medium (2 ) in the first circuit (1), wherein the heating device comprises a second circuit (6) in which for circulating at least one electric motor (7) a working medium (5) circulates, through which the working medium (2) of the first circuit (1 ) is heatable via a heat exchanger (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Temperierungssystem für einen elektrischen Antrieb eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Temperierung einer Batterie eines elektrischen Antriebs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.The invention relates to a Temperierungssystem for an electric drive of a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1 and a method for controlling the temperature of a battery of an electric drive according to the preamble of patent claim. 6

Ein derartiges Temperierungssystem ist bereits aus der DE 10 2009 059 982 A1 bekannt und umfasst eine Vorrichtung zum Temperieren einer Stromquelle, insbesondere einer Batterie, eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst einen Kältemittelkreislauf einer Kältemaschine sowie einen Luft-Kältemittel-Wärmetauscher, in welchem ein Luftstrom gekühlt wird. Dieser Luftstrom wiederum kühlt einen Kühlmittelkreislauf mittels eines Luft-Kühlmittel-Wärmetauschers, wobei dieser Kühlmittelkreislauf einer Batterie thermisch zugeordnet ist und dazu dient, Wärme aus der Batterie im Betrieb abzuführen. Darüber hinaus kann der Kühlmittelkreislauf einen Zuheizer aufweisen, welcher die Batterie auf Betriebstemperatur erwärmt. Dies kann insbesondere beim Starten des Kraftwagens sowie bei sehr tiefen Außentemperaturen nötig sein.Such Temperierungssystem is already out of the DE 10 2009 059 982 A1 known and includes a device for controlling the temperature of a power source, in particular a battery, a vehicle. The device comprises a refrigerant circuit of a refrigerating machine and an air-refrigerant heat exchanger in which an air flow is cooled. This air flow in turn cools a coolant circuit by means of an air-coolant heat exchanger, said coolant circuit is thermally associated with a battery and serves to dissipate heat from the battery during operation. In addition, the coolant circuit may have a heater which heats the battery to operating temperature. This may be necessary in particular when starting the motor vehicle and at very low outside temperatures.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Temperierungssystem für einen elektrischen Antrieb eines Kraftwagens sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches energetisch optimiert ist.Object of the present invention is to provide a Temperierungssystem for an electric drive of a motor vehicle and a method of the type mentioned, which is energetically optimized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Temperierungssystem für einen elektrischen Antrieb eines Kraftwagens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Temperierung einer Batterie eines elektrischen Antriebs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This object is achieved by a Temperierungssystem for an electric drive of a motor vehicle with the features of claim 1 and by a method for temperature control of a battery of an electric drive with the features of claim 6. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Zur Schaffung eines energetisch optimierten Temperierungssystems für einen elektrischen Antrieb eines Kraftwagens ist es erfindungsgemäß vorgesehen, ein erstes Arbeitsmedium in einem ersten Temperierungskreislauf einer Batterie mittels einer Heizeinrichtung zu beheizen. Diese Heizeinrichtung umfasst einen zweiten Kreislauf, in welchem zur Temperierung wenigstens eines Elektromotors ein zweites Arbeitsmedium zirkuliert, durch welchen das erste Arbeitsmedium des ersten Kreislaufs zur Temperierung der Batterie über einen Wärmetauscher beheizbar ist. Der zweite Kreislauf des zweiten Arbeitsmediums hat zur Aufgabe, Abwärme wenigstens eines Elektromotors abzuführen. Die Abwärme des Elektromotors kann entweder über einen zweiten Wärmetauscher an die Umgebung abgegeben oder über den ersten Wärmetauscher an den ersten Kreislauf übertragen werden.In order to create an energy-optimized temperature control system for an electric drive of a motor vehicle, it is provided according to the invention to heat a first working medium in a first temperature control circuit of a battery by means of a heating device. This heating device comprises a second circuit in which for circulating the temperature of at least one electric motor circulates a second working medium, through which the first working medium of the first circuit for temperature control of the battery can be heated via a heat exchanger. The second cycle of the second working medium has the task to dissipate waste heat at least one electric motor. The waste heat of the electric motor can either be discharged via a second heat exchanger to the environment or transferred via the first heat exchanger to the first circuit.

Im Unterschied zum bisher bekannten Stand der Technik, bei welchem die Batterie bei kalter Witterung zum schnellen Erreichen ihrer Betriebstemperatur mittels einer externen Wärmequelle, insbesondere einem elektrischen Heizer, erwärmt wird, wird nunmehr die Batterie mittelbar über die Abwärme des Elektromotors beheizt. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass die zum Anwärmen der Batterie benötigte Wärme nicht aus dem Energievorrat einer Fahrbatterie erzeugt werden muss und somit die Reichweite des Elektrofahrzeugs mit dem vorhandenen Energievorrat der Fahrbatterie erhöht werden kann. Des Weiteren kann durch diese Konstruktion die Abwärme der elektrischen Antriebskomponenten sinnvoll genutzt werden.In contrast to the previously known state of the art, in which the battery is heated in cold weather to quickly reach its operating temperature by means of an external heat source, in particular an electric heater, now the battery is indirectly heated by the waste heat of the electric motor. This has the significant advantage that the heat required for warming the battery does not have to be generated from the energy supply of a driving battery and thus the range of the electric vehicle can be increased with the existing energy supply of the driving battery. Furthermore, by this construction, the waste heat of the electric drive components can be used meaningfully.

Des Weiteren hat die Verwendung eines Wärmetauschers zur indirekten Übertragung der Abwärme der Umrichter und der elektrischen Antriebsmotoren auf die Batterie den Vorteil, dass im Gegensatz zu einer Konstruktion, bei der hydraulische Verbindungen der Temperierungskreisläufe bestehen, keine aktiv anzusteuernden Ventile benötigt werden und die Arbeitsmittelkreisläufe getrennt bleiben.Furthermore, the use of a heat exchanger for indirect transmission of the waste heat of the inverter and the electric drive motors to the battery has the advantage that, in contrast to a design in which there are hydraulic connections of the Temperierungskreisläufe no active control valves are needed and the working fluid circuits remain separate ,

In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Heizeinrichtung zusätzlich einen Zuheizer, mittels welchem das erste Arbeitsmedium im ersten Kreislauf erwärmbar ist. Bei diesem Zuheizer kann es sich beispielsweise um einen elektrischen Heizer handeln. In Fällen, in denen die Wärme des zweiten Arbeitsmediums aus dem zweiten Kreislauf nicht ausreicht, um die Batterie auf Betriebstemperatur anzuheizen, kann dieser Zuheizer genutzt werden, um die Batterie möglichst schnell auf Betriebstemperatur zu erwärmen. Es kann sich bei dem Heizer beispielsweise um einen HV-PTC-Heizer handeln.In an advantageous embodiment, the heating device additionally comprises a heater, by means of which the first working medium in the first circuit can be heated. This heater may be, for example, an electric heater. In cases where the heat of the second working medium from the second circuit is not sufficient to heat the battery to operating temperature, this heater can be used to heat the battery as quickly as possible to operating temperature. For example, the heater may be an HV PTC heater.

Vorteilhafterweise kann der erste Kreislauf, welcher zur Temperierung der Batterie des elektrischen Antriebs installiert ist, über einen weiteren dritten Wärmetauscher mit einem Kühlmedium aus einem Kältekreislauf, welcher Bestandteil einer Kühleinrichtung ist, gekühlt werden. Die Wärme der Batterie kann entweder über den dritten Wärmetauscher über diesen Kältemittelkreislauf abgeführt werden oder alternativ über einen weiteren vierten Wärmetauscher, insbesondere als Luftkühler ausgeführt, an die Umgebung abgegeben werden.Advantageously, the first circuit, which is installed for controlling the temperature of the battery of the electric drive, via a further third heat exchanger with a cooling medium from a refrigeration cycle, which is part of a cooling device, are cooled. The heat of the battery can either be dissipated via the third heat exchanger via this refrigerant circuit or alternatively via a further fourth heat exchanger, in particular designed as an air cooler, be discharged to the environment.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Kühleinrichtung thermisch mit einer Klimatisierungseinrichtung zur Temperierung des Innenraums des Kraftwagens gekoppelt. Die aus dem ersten Kreislauf, welcher die Batterie kühlt, abgeführte Wärme kann somit genutzt werden, um den Fahrzeuginnenraum bei Bedarf zur erwärmen. Durch diese thermische Kopplung wird weniger Energie aus dem Energievorrat der Fahrbatterie benötigt, um den Innenraum des Fahrzeugs zu beheizen. Dies erhöht die Reichweite des Elektrofahrzeugs, die mit dem Energievorrat aus der Fahrbatterie möglich ist.In an advantageous embodiment, the cooling device is thermally coupled to an air conditioning device for controlling the temperature of the interior of the motor vehicle. The heat dissipated from the first circuit, which cools the battery, can thus be used to heat the vehicle interior if necessary. By this thermal Coupling requires less energy from the power supply of the driving battery to heat the interior of the vehicle. This increases the range of the electric vehicle, which is possible with the energy supply from the driving battery.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Heizeinrichtung, mittels welcher der erste Kreislauf beheizbar ist, abhängig von der Temperatur des Arbeitsmediums im zweiten Kreislauf steuerbar. Liegt die Temperatur des zweiten Arbeitsmediums im zweiten Kreislauf beispielsweise unter einer Grenztemperatur von 35°C, so kann das zweite Arbeitsmedium im zweiten Kreislauf mittels eines thermostatischen Ventils über den ersten Wärmetauscher im ersten Kreislauf geleitet werden und somit das erste Arbeitsmedium im ersten Kreislauf anheizen. Weist das zweite Arbeitsmedium im zweiten Kreislauf eine Temperatur über 35°C auf, so kann über das thermostatische Ventil das zweite Arbeitsmedium im zweiten Kreislauf über einen zweiten Wärmetauscher, beispielsweise einen Arbeitsmedium-Luft-Wärmetauscher, an die Umgebung gekühlt werden. Mit anderen Worten, solange das zweite Arbeitsmittel des zweiten Kreislaufs eine Temperatur unterhalb einer vorgegebenen Grenztemperatur aufweist, wird der zweite Wärmetauscher, auch Kühler genannt, im zugehörigen zweiten Kreislauf bypassiert und die Abwärme über einen ersten Wärmetauscher an den ersten Arbeitsmittelkreislauf, welcher die Batterie kühlt oder auf Betriebstemperatur erwärmt, abgegeben.In a further advantageous embodiment, the heating device, by means of which the first circuit can be heated, depending on the temperature of the working medium in the second cycle controllable. If the temperature of the second working medium in the second circuit, for example, below a threshold temperature of 35 ° C, the second working fluid can be passed in the second circuit by means of a thermostatic valve via the first heat exchanger in the first circuit and thus heat the first working fluid in the first cycle. If the second working medium in the second circuit has a temperature above 35 ° C., the second working medium in the second circuit can be cooled via the thermostatic valve to the environment via a second heat exchanger, for example a working medium-air heat exchanger. In other words, as long as the second working fluid of the second circuit has a temperature below a predetermined limit temperature, the second heat exchanger, also called cooler, bypassed in the associated second circuit and the waste heat via a first heat exchanger to the first working fluid circuit which cools the battery or heated to operating temperature, delivered.

In einer alternativen Ausführungsform kann die gesamte Wärme des zweiten Arbeitsmediums im zweiten Kreislauf über den ersten Wärmetauscher an das erste Arbeitsmedium im ersten Kreislauf übertragen werden. Die so von dem zweiten Kreislauf in den ersten Kreislauf verschobene Wärme kann über den dritten Wärmetauscher der Kühleinrichtung im ersten Kreislauf dem ersten Kreislauf wieder entnommen werden. Die überschüssige Wärme kann nun über die Kühleinrichtung mittels des Kältemittelkreislaufs und über weitere Wärmetauscher an den Innenraum des Fahrzeugs übertragen werden.In an alternative embodiment, the entire heat of the second working medium in the second circuit can be transmitted via the first heat exchanger to the first working medium in the first circuit. The so shifted from the second circuit in the first circuit heat can be removed again via the third heat exchanger of the cooling device in the first cycle the first cycle. The excess heat can now be transmitted via the cooling device by means of the refrigerant circuit and via further heat exchanger to the interior of the vehicle.

Die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Temperierungssystem genannten Vorteile gelten in ebensolcher Weise für das Verfahren gemäß Patentanspruch 6. Dieses zeichnet sich des Weiteren dadurch aus, dass der erste Kreislauf mittels eines Kältekreislaufs über einen dritten Wärmetauscher gekühlt wird. Vorteilhafterweise wird der Fahrzeuginnenraum mittels des Kältekreislaufs beheizt.The advantages mentioned above in connection with the temperature control system according to the invention apply equally to the method according to claim 6. This is further characterized by the fact that the first circuit is cooled by means of a refrigeration cycle via a third heat exchanger. Advantageously, the vehicle interior is heated by means of the refrigeration cycle.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung beheizt der Kältekreislauf über wenigstens einen weiteren Wärmetauscher und mittels wenigstens eines weiteren Kreislaufs den Fahrzeuginnenraum. Die Einführung weiterer Zwischenkreisläufe hat den Vorteil, dass das Temperaturniveau der Beheizung des Fahrzeuginnenraums angepasst werden kann, ohne das Druckgefälle im Kältekreislauf zu sehr zu spreizen.In a further advantageous embodiment, the refrigeration cycle via at least one further heat exchanger and by means of at least one further circuit heats the vehicle interior. The introduction of additional intermediate circuits has the advantage that the temperature level of the heating of the vehicle interior can be adjusted without spreading the pressure gradient in the refrigeration cycle too much.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or alone in the single figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the frame to leave the invention.

Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung des Temperierungssystems für einen elektrischen Antrieb eines Kraftwagens.The only Fig. Shows a schematic representation of the temperature control for an electric drive of a motor vehicle.

Die Fig. zeigt den ersten Kreislauf 1 mit dem ersten Arbeitsmedium 2 zur Temperierung einer Batterie 3 eines Elektrofahrzeugs. Die Batterie 3 bildet zusammen mit wenigstens einem Elektromotor 7 den elektrischen Antrieb des Elektrofahrzeugs. Sowohl die Batterie 3 als auch der wenigstens eine Elektromotor 7 müssen über Arbeitsmittel-Kreisläufe temperiert werden. Die Temperierung der Batterie 3 erfolgt mittels eines ersten Kreislaufs 1, wohingegen die Temperierung des wenigstens einen Elektromotors 7 über einen Kreislauf 6 stattfindet.The figure shows the first cycle 1 with the first working medium 2 for temperature control of a battery 3 an electric vehicle. The battery 3 forms together with at least one electric motor 7 the electric drive of the electric vehicle. Both the battery 3 as well as the at least one electric motor 7 must be tempered via working fluid circuits. The temperature of the battery 3 takes place by means of a first cycle 1 whereas the temperature control of the at least one electric motor 7 about a cycle 6 takes place.

Der erste Kreislauf 1 umfasst ebenfalls einen ersten Wärmetauscher 4, welcher von einem zweiten Arbeitsmedium 5 durchströmt wird. Das zweite Arbeitsmedium 5 zirkuliert im zweiten Kreislauf 6. Dieser zweite Kreislauf 6 umfasst ebenfalls wenigstens einen Elektromotor 7 sowie weitere zu kühlende Gerätschaften, wie beispielsweise dem Elektromotor 7 zuordenbare Umrichter 8. Das zweite Arbeitsmedium 5 zirkuliert im zweiten Kreislauf 6 und nimmt dabei die Wärme der Elektromotoren 7 sowie der Umrichter 8 auf und gibt diese über den ersten Wärmetauscher 4 an das erste Arbeitsmedium 2 im Kreislauf 1 ab. Alternativ kann die Wärme aus dem Kreislauf 6 über einen zweiten Wärmetauscher 9 an die Umgebung abgegeben werden.The first cycle 1 also includes a first heat exchanger 4 , which of a second working medium 5 is flowed through. The second working medium 5 circulates in the second cycle 6 , This second cycle 6 also includes at least one electric motor 7 and other equipment to be cooled, such as the electric motor 7 assignable inverters 8th , The second working medium 5 circulates in the second cycle 6 while taking the heat of the electric motors 7 as well as the inverter 8th and gives these over the first heat exchanger 4 to the first working medium 2 in the cycle 1 from. Alternatively, the heat from the circulation 6 via a second heat exchanger 9 be delivered to the environment.

Dem ersten Kreislauf 1 kann sowohl über den ersten Wärmetauscher 4 Wärme zugeführt werden als auch über einen Zuheizer 10, der ebenfalls in dem Kreislauf 1 angeordnet ist. Bei diesem Zuheizer 10 kann es sich beispielsweise um einen elektrischen Zuheizer handeln.The first cycle 1 can be both over the first heat exchanger 4 Heat are supplied as well as via a heater 10 who is also in the cycle 1 is arranged. With this heater 10 it may be, for example, an electric heater.

Neben der den ersten Wärmetauscher 4 und den Zuheizer 10 umfassenden Heizeinrichtung zur Erwärmung der Batterie 3 auf Betriebstemperatur enthält der erste Kreislauf 1 auch eine Kühleinrichtung. Die Kühleinrichtung weist mindestens einen Wärmetauscher, typischerweise wenigstens zwei voneinander verschiedene Wärmetauscher auf. In der dargestellten Ausführungsform weist die Kühleinrichtung einen vierten Wärmetauscher 11 und einen dritten Wärmetauscher 12 auf. Muss die Batterie 3 gekühlt werden, so kann beispielsweise über den vierten Wärmetauscher 11 Wärme an die Umgebung abgegeben werden. Alternativ kann Wärme über den dritten Wärmetauscher 12 an einen Kältemittelkreislauf 13 abgegeben werden. Dieser Kältemittelkreislauf 13 kann die aufgenommene Wärme aus dem ersten Kreislauf 1 beispielsweise über einen Kondensator 14 an einen weiteren Kreislauf 15 abgeben.In addition to the first heat exchanger 4 and the heater 10 comprehensive heating device for heating the battery 3 on Operating temperature contains the first cycle 1 also a cooling device. The cooling device has at least one heat exchanger, typically at least two mutually different heat exchangers. In the illustrated embodiment, the cooling device has a fourth heat exchanger 11 and a third heat exchanger 12 on. Must the battery 3 can be cooled, for example, via the fourth heat exchanger 11 Heat to be given to the environment. Alternatively, heat can be transferred through the third heat exchanger 12 to a refrigerant circuit 13 be delivered. This refrigerant circuit 13 can absorb the heat received from the first cycle 1 for example via a capacitor 14 to another circuit 15 submit.

Der Kältemittelkreislauf 13 umfasst neben dem Verdampfer 12 einen weiteren Verdampfer 16. Bei Bedarf kann über diesen Verdampfer 16 Wärme aus dem Fahrzeuginnenraum abgeführt werden. Die Wärme, die über den Verdampfer 16 aus dem Fahrzeuginnenraum aufgenommen wird, kann über den Kondensator 14 an den Kreislauf 15 übertragen werden. Zur Verbesserung der Wärmeintegration enthält der Kreislauf 13 einen internen Wärmetauscher 17.The refrigerant circuit 13 includes next to the evaporator 12 another evaporator 16 , If necessary, you can use this evaporator 16 Heat to be dissipated from the vehicle interior. The heat that passes through the evaporator 16 taken from the vehicle interior, can through the capacitor 14 to the circulation 15 be transmitted. To improve the heat integration contains the cycle 13 an internal heat exchanger 17 ,

Der Kreislauf 15 nimmt über den Wärmetauscher 14 Wärme aus dem Kreislauf 13 auf und kann diese entweder über den Wärmetauscher 18 an den Innenraum des Fahrzeugs abgeben oder über den Wärmetauscher 11 an die Umgebung. In dieser beispielhaften Ausgestaltung des Temperierungssystems kann sowohl der erste Kreislauf 1 als auch der Kreislauf 15 über den Wärmetauscher 11 Wärme an die Umgebung abgeben. Dies funktioniert, da die beiden Kreisläufe über die Schnittstellen 19 hydraulisch gekoppelt sind. Über den Wärme aufnehmenden Wärmetauscher 16 und den Wärme abgebenden Wärmetauscher 18, welche thermisch mit dem Innenraum des Fahrzeugs gekoppelt sind, kann die Temperatur im Innenraum des Fahrzeugs gesteuert werden.The circulation 15 takes over the heat exchanger 14 Heat from the circulation 13 on and can this either over the heat exchanger 18 to the interior of the vehicle or through the heat exchanger 11 to the environment. In this exemplary embodiment of the tempering system, both the first cycle 1 as well as the cycle 15 over the heat exchanger 11 Give off heat to the environment. This works as the two circuits over the interfaces 19 hydraulically coupled. About the heat-absorbing heat exchanger 16 and the heat-releasing heat exchanger 18 , which are thermally coupled to the interior of the vehicle, the temperature in the interior of the vehicle can be controlled.

Mit anderen Worten, den Kern des Temperierungssystems, welches in der Fig. abgebildet ist, bildet der Kreislauf 1 mit dem Arbeitsmittel 2. Über den Wärmetauscher 4 sowie den Zuheizer 10 kann dem Kreislauf Wärme zugeführt werden. Dies ist nötig, um die Batterie 3 auf Betriebstemperatur zu erwärmen. Über den Wärmetauscher 12 kann die im Betrieb abzuführende Wärme der Batterie 3 über den Kreislauf 13 abgeführt werden und bei Bedarf dem Fahrzeuginnenraum über den Kreislauf 15 mit dem Wärmetauscher 18 zugeführt werden. Der Aufbau dieses Systems bietet die Möglichkeit, die Abwärme der Elektromotoren 7 und der Umschaltrichter 8 in den Kreislauf 1 zu integrieren, damit weniger elektrische Leistung für die Zuheizer 10 zum Erwärmen der Batterie 3 auf Betriebstemperatur benötigt wird. Dies senkt die für die Batterie 3 zur Temperierung benötigte elektrische Leistung. Die nun nicht mehr zur Temperierung der Batterie benötigte elektrische Leistung kann stattdessen genutzt werden, um die Reichweite des Elektrofahrzeugs zu erhöhen. Die Einbindung der Abwärme des Elektromotors 7 und der Umrichter 8 kann auch in Abhängigkeit der Temperatur des Arbeitsmittels 5 im Kreislauf 6 erfolgen. Solange das Arbeitsmedium 5 des zweiten Kreislaufs 6 noch unterhalb einer Grenztemperatur ist (zum Beispiel 35°C), wird der Wärmetauscher 9 zur schnelleren Aufwärmung des Kreislaufs 1 mittels eines thermostatischen Ventils bypassiert und die Abwärme über einen Wärmetauscher 4 (zum Beispiel einen Plattenwärmetauscher) dem ersten Kreislauf 1 und somit der Batterie 3 zugeführt. Die Abwärme der Umrichter 8 und der elektrischen Antriebsmotoren 7 dient somit zur Anwärmung der Batterie 3. Vorteil dieser Ausführung ist, dass keine aktiv anzusteuernden Ventile benötigt werden und die getrennten Kreisläufe 6 und 1 nicht hydraulisch verbunden sind. Daher gibt es keine Probleme bei der Ansteuerung sowie der Verteilung der Arbeitsmedienströme.In other words, the core of the tempering system shown in the figure forms the circuit 1 with the work equipment 2 , About the heat exchanger 4 as well as the heater 10 Heat can be supplied to the circuit. This is necessary to the battery 3 to warm up to operating temperature. About the heat exchanger 12 can be dissipated during operation heat of the battery 3 over the cycle 13 be removed and, if necessary, the vehicle interior via the circuit 15 with the heat exchanger 18 be supplied. The structure of this system offers the possibility of the waste heat of electric motors 7 and the switching funnel 8th in the cycle 1 to integrate, thus less electric power for the heaters 10 for heating the battery 3 to operating temperature is needed. This lowers the for the battery 3 required for temperature control electrical power. The electric power that is no longer needed to control the temperature of the battery can instead be used to increase the range of the electric vehicle. The integration of the waste heat of the electric motor 7 and the inverter 8th can also depend on the temperature of the working fluid 5 in the cycle 6 respectively. As long as the working medium 5 of the second cycle 6 is still below a threshold temperature (for example, 35 ° C), the heat exchanger 9 for faster warming up of the circuit 1 bypassed by a thermostatic valve and the waste heat through a heat exchanger 4 (For example, a plate heat exchanger) the first cycle 1 and thus the battery 3 fed. The waste heat of the inverter 8th and the electric drive motors 7 thus serves to warm the battery 3 , The advantage of this design is that no active actuated valves are needed and the separate circuits 6 and 1 are not hydraulically connected. Therefore, there are no problems in controlling and distributing the working medium flows.

Vom zweiten Kreislauf 6 kann mittels des Wärmetauschers 12 auch mindestens ein Teilstrom der Wärme über die Wärmepumpenfunktion eines Kältekreislaufs 13 dem Innenraum des Fahrzeugs zugeführt werden.From the second cycle 6 can by means of the heat exchanger 12 also at least a partial flow of heat via the heat pump function of a refrigeration cycle 13 be supplied to the interior of the vehicle.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (9)

Temperierungssystem für einen elektrischen Antrieb eines Kraftwagens, mit einem ersten Kreislauf (1), in welchem ein Arbeitsmedium (2) zur Temperierung einer Batterie (3) des elektrischen Antriebs zirkuliert, und mit einer Heizeinrichtung, mittels welcher das Arbeitsmedium (2) im ersten Kreislauf (1) beheizbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung einen zweiten Kreislauf (6) umfasst, in welchem zur Temperierung wenigstens eines Elektromotors (7) ein Arbeitsmedium (5) zirkuliert, durch welchen das Arbeitsmedium (2) des ersten Kreislaufs (1) über einen Wärmetauscher (4) beheizbar ist.Temperierungssystem for an electric drive of a motor vehicle, with a first circuit ( 1 ), in which a working medium ( 2 ) for controlling the temperature of a battery ( 3 ) of the electric drive, and with a heating device, by means of which the working medium ( 2 ) in the first cycle ( 1 ) is heated, characterized in that the heating device is a second circuit ( 6 ), in which for the temperature control of at least one electric motor ( 7 ) a working medium ( 5 ), through which the working medium ( 2 ) of the first cycle ( 1 ) via a heat exchanger ( 4 ) is heated. Temperierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung zusätzlich einen Zuheizer (10) umfasst, mittels welchem das Arbeitsmedium (2) im ersten Kreislauf (1) erwärmbar ist.Temperierungssystem according to claim 1, characterized in that the heating device additionally a heater ( 10 ), by means of which the working medium ( 2 ) in the first cycle ( 1 ) is heated. Temperierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühleinrichtung mit einem Kältekreislauf (13) vorgesehen ist, mittels welchem der erste Kreislauf (1) zur Temperierung der Batterie (3) des elektrischen Antriebs kühlbar ist.Temperierungssystem according to claim 1 or 2, characterized in that a cooling device with a refrigeration cycle ( 13 ) is provided, by means of which the first circuit ( 1 ) for temperature control of the battery ( 3 ) of the electric drive is coolable. Temperierungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung thermisch mit einer Klimatisierungseinrichtung zur Temperierung des Innenraums des Kraftwagens gekoppelt ist.Temperierungssystem according to claim 3, characterized in that the cooling device is thermally coupled to an air conditioning device for controlling the temperature of the interior of the motor vehicle. Temperierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung, mittels welcher der erste Kreislauf (1) beheizbar ist, abhängig von der Temperatur des zweiten Kreislaufs (6) steuerbar ist.Temperature control system according to one of the preceding claims, characterized in that the heating device, by means of which the first circuit ( 1 ) is heatable, depending on the temperature of the second circuit ( 6 ) is controllable. Verfahren zur Temperierung einer Batterie (3) eines elektrischen Antriebs, bei welchem ein Arbeitsmedium (2) zur Temperierung der Batterie (3) des elektrischen Antriebs in einem ersten Kreislauf (1) mittels einer Heizeinrichtung beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Heizeinrichtung das Arbeitsmedium (2) des ersten Kreislaufs (1) mittels eines zweiten Kreislaufes (6), in welchem zur Temperierung wenigstens eines Elektromotors (7) ein Arbeitsmedium (5) zirkuliert, über einen Wärmetauscher (4) beheizt wird.Method for tempering a battery ( 3 ) of an electric drive, in which a working medium ( 2 ) for temperature control of the battery ( 3 ) of the electric drive in a first circuit ( 1 ) is heated by means of a heating device, characterized in that in the heating device, the working medium ( 2 ) of the first cycle ( 1 ) by means of a second cycle ( 6 ), in which for the temperature control of at least one electric motor ( 7 ) a working medium ( 5 ), via a heat exchanger ( 4 ) is heated. Verfahren zur Temperierung einer Batterie (3) eines elektrischen Antriebs nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kreislauf (1) mittels eines Kältekreislaufs (13) über einen Wärmetauscher (12) gekühlt wird.Method for tempering a battery ( 3 ) of an electric drive according to claim 6, characterized in that the first circuit ( 1 ) by means of a refrigeration cycle ( 13 ) via a heat exchanger ( 12 ) is cooled. Verfahren zur Temperierung einer Batterie (3) eines elektrischen Antriebs nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Kältekreislaufs (13) der Fahrzeuginnenraum beheizt wird.Method for tempering a battery ( 3 ) of an electric drive according to claim 7, characterized in that by means of the refrigeration cycle ( 13 ) the vehicle interior is heated. Verfahren zur Temperierung einer Batterie (3) eines elektrischen Antriebs nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältekreislauf (13) über wenigstens einen weiteren Wärmetauscher (14, 18) und mittels wenigstens eines weiteren Kreislaufs (15) den Fahrzeuginnenraum beheizt.Method for tempering a battery ( 3 ) of an electric drive according to claim 8, characterized in that the refrigeration cycle ( 13 ) via at least one further heat exchanger ( 14 . 18 ) and by means of at least one further circuit ( 15 ) Heated the vehicle interior.
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