DE102016214623A1

DE102016214623A1 - Fahrzeugvorrichtung

Info

Publication number: DE102016214623A1
Application number: DE102016214623.8A
Authority: DE
Inventors: Dana Nicgorski; Karsten Mischker; Oliver Tschismar; Thomas Helming; Thomas Holzer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-08-08
Filing date: 2016-08-08
Publication date: 2018-02-08
Also published as: US20180037086A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugvorrichtung (10a; 10b; 10c) mit zumindest einer Wärmemanagementeinheit (12a; 12b; 12c), welche zumindest einen ersten Durchflussbereich (14a; 14b; 14c) und zumindest einen zweiten Durchflussbereich (16a; 16b; 16c), welche bedarfsweise jeweils mit einem ersten Wärmekreislauf (18a) und/oder mit einem zweiten Wärmekreislauf (20a) verbindbar sind, sowie eine Wärmeaustauscheinheit (22a; 22b; 22c) aufweist, die in zumindest einem Betriebszustand bedarfsweise Wärme zwischen dem ersten Durchflussbereich (14a; 14b; 14c) und dem zweiten Durchflussbereich (16a; 16b; 16c) austauscht. Es wird vorgeschlagen, dass der erste Durchflussbereich (14a; 14b; 14c) und der zweite Durchflussbereich (16a; 16b; 16c) dazu vorgesehen sind, jeweils von einer von einem Kältemittel verschiedenen Wärmetransportflüssigkeit durchflossen zu werden.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits eine Fahrzeugvorrichtung mit zumindest einer Wärmemanagementeinheit, welche zumindest einen ersten Durchflussbereich und zumindest einen zweiten Durchflussbereich, welche bedarfsweise jeweils mit einem ersten Wärmekreislauf und/oder mit einem zweiten Wärmekreislauf verbindbar sind, sowie eine Wärmeaustauscheinheit aufweist, die in zumindest einem Betriebszustand bedarfsweise Wärme zwischen dem ersten Durchflussbereich und dem zweiten Durchflussbereich austauscht, vorgeschlagen worden. Derartige Fahrzeugvorrichtungen, die zum Wärmemanagement in Fahrzeugen eingesetzt werden, basieren auf einer Verwendung von Luft und/oder Kältemitteln von Klimaanlagen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugvorrichtung mit zumindest einer Wärmemanagementeinheit, welche zumindest einen ersten Durchflussbereich und zumindest einen zweiten Durchflussbereich, welche bedarfsweise jeweils mit einem ersten Wärmekreislauf und/oder mit einem zweiten Wärmekreislauf verbindbar sind, sowie eine Wärmeaustauscheinheit aufweist, die in zumindest einem Betriebszustand bedarfsweise Wärme zwischen dem ersten Durchflussbereich und dem zweiten Durchflussbereich austauscht.
Es wird vorgeschlagen, dass der erste Durchflussbereich und der zweite Durchflussbereich dazu vorgesehen sind, jeweils von einer von einem Kältemittel verschiedenen Wärmetransportflüssigkeit durchflossen zu werden.
Unter einer „Fahrzeugvorrichtung“ soll insbesondere ein, insbesondere funktionstüchtiger, Bestandteil, insbesondere eine Konstruktions- und/oder Funktionskomponente, eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor oder eines Fahrzeugs mit Hybridantrieb, vorteilhaft dessen Wärmemanagement-Topologie, verstanden werden. Insbesondere kann die Fahrzeugvorrichtung die gesamte Wärmemanagement-Topologie umfassen. Vorteilhaft ist die Fahrzeugvorrichtung ein zentrales Modul einer Wärmemanagement-Topologie eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs. Vorteilhaft umfasst der erste Durchflussbereich und/oder der zweite Durchflussbereich zumindest eine Leitung für eine Flüssigkeit.
Vorzugsweise umfasst die Wärmeaustauscheinheit zumindest einen ersten Wärmetauscher mit einer ersten Seite, welche mit dem ersten Durchflussbereich in thermischem Kontakt steht. Besonders bevorzugt umfasst die Wärmeaustauscheinheit zumindest einen zweiten Wärmetauscher mit einer ersten Seite, welche mit dem zweiten Durchflussbereich in thermischem Kontakt steht. Vorteilhaft umfasst die Wärmeaustauscheinheit zumindest einen inneren Wärmekreislauf, der eine zweite Seite des ersten Wärmetauschers mit einer zweiten Seite des zweiten Wärmetauschers verbindet. Besonders vorteilhaft ist der Wärmekreislauf der Wärmeaustauscheinheit als ein Kältemittelkreislauf ausgebildet. Vorzugsweise steht in dem Betriebszustand die erste Seite des ersten Wärmetauschers in thermischem Kontakt mit der zweiten Seite des ersten Wärmetauschers. Ferner steht, vorzugsweise in dem Betriebszustand, die erste Seite des zweiten Wärmetauschers in thermischem Kontakt mit der zweiten Seite des zweiten Wärmetauschers.
Insbesondere ist die Wärmetransportflüssigkeit oberhalb einer Temperatur von wenigstens –50°C, vorteilhaft von wenigstens –20°C und besonders vorteilhaft von wenigstens –10°C und/oder unterhalb einer Temperatur von höchstens 200°C, vorteilhaft von höchstens 150°C und besonders vorteilhaft von höchstens 110°C flüssig. Vorteilhaft ist die Wärmetransportflüssigkeit ein Kühlmittel, insbesondere ein Kühlwasser. Unter einem „Kühlwasser“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine wasserbasierte Wärmetransportflüssigkeit, insbesondere ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch, beispielsweise ein Wasser-Glykol-Gemisch verstanden werden. Es ist auch denkbar, dass das Kühlmittel Öl und/oder andere geeignete Flüssigkeiten aufweist. Vorzugsweise ist der erste Durchflussbereich und/oder der zweite Durchflussbereich in dem Betriebszustand insbesondere vollständig mit der Wärmetransportflüssigkeit gefüllt. Insbesondere ist in dem Betriebszustand die Wärmetransportflüssigkeit in dem ersten Durchflussbereich und/oder die Wärmetransportflüssigkeit in dem zweiten Durchflussbereich frei von Gasblasen.
Vorzugsweise sind der erste Durchflussbereich und der zweite Durchflussbereich mit weiteren Wärmekreisläufen verbindbar. Insbesondere können die weiteren Wärmekreisläufe Teilkreise des ersten Wärmekreislaufs und/oder des zweiten Wärmekreislaufs sein. Es ist denkbar, dass der erste Wärmekreislauf und/oder der zweite Wärmekreislauf in Abhängigkeit von einem Betriebsmodus und/oder von einem Betriebszustand und insbesondere je nach Betriebsmodus und/oder Betriebszustand unterschiedlich ausgebildet ist. Insbesondere ist der erste Wärmekreislauf und/oder der zweite Wärmekreislauf je nach Betriebszustand ein bestimmter Teil, insbesondere ein bestimmter Teilkreis, einer Wärmemanagement-Topologie, insbesondere der Fahrzeugvorrichtung. Ebenso ist denkbar, dass der erste Wärmekreislauf und/oder der zweite Wärmekreislauf in unterschiedlichen Betriebsmodi zumindest im Wesentlichen unverändert und lediglich je nach Betriebsmodus wechselnd mit dem ersten Durchflussbereich und/oder mit dem zweiten Durchflussbereich verbunden ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Fahrzeugvorrichtung können vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer hohen Variabilität und/oder einer hohen Effizienz erzielt werden. Vorteilhaft kann eine benötigte Menge an Kältemittel reduziert werden. Außerdem kann vorteilhaft eine vielseitig und insbesondere in unterschiedlichen Kühl-Topologien einsetzbare Fahrzeugvorrichtung bereitgestellt werden. Ferner kann ein hoher Wirkungsgrad einer Restwärmenutzung erzielt werden. Außerdem können vorteilhaft unterschiedliche Komponenten eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, zuverlässig und/oder effizient bedarfsweise gekühlt oder geheizt werden. Weiterhin kann eine hohe Flexibilität hinsichtlich unterschiedlicher Betriebsmodi für ein gezieltes Vorheizen und/oder Heizen und/oder Vorkühlen und/oder Kühlen bestimmter Komponenten eines Fahrzeugs erzielt werden. Außerdem kann eine Geräuschentwicklung vorteilhaft reduziert werden. Insbesondere für geräuscharme Elektrofahrzeuge können als störend empfundene Hintergrundgeräusche reduziert werden. Vorteilhaft kann ferner ein spontanes Ansprechen bei einem bedarfsweisen Heizen ermöglicht werden. Weiterhin kann eine kompakte Bauweise ermöglicht werden.
Ferner geht die Erfindung aus von einer Fahrzeugvorrichtung mit zumindest einer Wärmemanagementeinheit, welche zumindest einen ersten Durchflussbereich und zumindest einen zweiten Durchflussbereich, welche bedarfsweise jeweils mit einem ersten Wärmekreislauf und/oder mit einem zweiten Wärmekreislauf verbindbar sind, sowie eine Wärmeaustauscheinheit aufweist, die in zumindest einem Betriebszustand bedarfsweise Wärme zwischen dem ersten Durchflussbereich und dem zweiten Durchflussbereich austauscht.
Es wird vorgeschlagen, dass die Wärmemanagementeinheit zumindest einen Zusatzheizer aufweist, der in dem Betriebszustand bedarfsweise Wärme für den ersten Durchflussbereich und/oder für den zweiten Durchflussbereich erzeugt.
Vorteilhaft weist der Zusatzheizer zumindest ein elektrisches Heizelement auf. Insbesondere ist der Zusatzheizer dazu vorgesehen, der Wärmetransportflüssigkeit in dem ersten Durchflussbereich und/oder der Wärmetransportflüssigkeit in dem zweiten Durchflussbereich bedarfsweise Wärme zuzuführen. Vorzugsweise ist der Zusatzheizer entweder dem ersten Durchflussbereich oder dem zweiten Durchflussbereich zugeordnet. Es ist auch denkbar, dass dem ersten Durchflussbereich und dem zweiten Durchflussbereich jeweils ein Zusatzheizer zugeordnet ist. Vorteilhaft ist zumindest ein, insbesondere von der Wärmetransportflüssigkeit in dem Betriebszustand umflossener Teil des Zusatzheizers in dem ersten Durchflussbereich und/oder in dem zweiten Durchflussbereich angeordnet.
Hierdurch können vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich eines spontanen Ansprechverhaltens erzielt werden. Insbesondere kann bedarfsweise Wärme schneller als mit einer Wärmepumpe erzeugt werden. Ferner kann vorteilhaft ein Wirkungsgrad, beispielsweise einer Wärmepumpe, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise unterhalb von –7°C, erhöht werden. Außerdem kann eine kompakte Bauweise ermöglicht werden. Ferner können hierdurch Fahrzeugscheiben vorteilhaft schnell enteist werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Zusatzheizer zumindest ein Heizelement, insbesondere ein PTC-Heizelement, insbesondere das elektrische Heizelement, umfasst, welches zumindest ein Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten aufweist. Hierbei steht die Abkürzung „PTC“ für „positive temperature coefficient“. Vorzugsweise ist das PTC-Material eine Keramik oder ein Kunststoff. Besonders bevorzugt ist das Heizelement elektrisch betreibbar ausgebildet. Vorteilhaft erhöht sich ab einer bestimmten Temperatur des Materials des Heizelements dessen elektrischer Widerstand derart stark ist, dass ein Durchbrennen des Materials des Heizelements vermieden werden kann. Insbesondere ist das Heizelement als ein selbstregelndes Heizelement ausgebildet. Hierdurch kann vorteilhaft ein schnelles Heizen ermöglicht werden. Ferner kann hierdurch ein Überhitzen effektiv vermieden werden.
Außerdem geht die Erfindung aus von einer Fahrzeugvorrichtung mit zumindest einer Wärmemanagementeinheit, welche zumindest einen ersten Durchflussbereich und zumindest einen zweiten Durchflussbereich, welche bedarfsweise jeweils mit einem ersten Wärmekreislauf und/oder mit einem zweiten Wärmekreislauf verbindbar sind, sowie eine Wärmeaustauscheinheit aufweist, die in zumindest einem Betriebszustand bedarfsweise Wärme zwischen dem ersten Durchflussbereich und dem zweiten Durchflussbereich austauscht.
Es wird vorgeschlagen, dass die Wärmeaustauscheinheit zumindest einen elektrochemischen Kompressor umfasst. Insbesondere ist der elektrochemische Kompressor zu einem Verdichten eines Kältemittels der Wärmeaustauscheinheit vorgesehen. Vorteilhaft weist der elektrochemische Kompressor zumindest eine Membran zum Transport von Ionen auf. Insbesondere ist die Membran eine Elektrolytmembran, bevorzugt eine Polymerelektrolytmembran. Besonders vorteilhaft weist der elektrochemische Kompressor zumindest eine Anode und zumindest eine Kathode zur Erzeugung eines elektrischen Feldes für einen Ionentransport durch die Membran auf. Vorzugsweise werden Anionen und/oder Kationen durch die Membran transportiert und besonders bevorzugt nach dem Transport entsprechend oxidiert und/oder reduziert. Vorteilhaft werden Moleküle und/oder Atome des Kältemittels der Wärmeaustauscheinheit vor dem Transport ionisiert. Insbesondere ist der elektrochemische Kompressor zur Erzeugung eines Drucks von wenigstens 1 bar, vorteilhaft von wenigstens 5 bar, besonders vorteilhaft von wenigstens 10 bar, vorzugsweise von wenigstens 100 bar und besonders bevorzugt von wenigstens 500 bar vorgesehen, wobei auch noch höhere Drücke denkbar sind. Hierdurch kann vorteilhaft eine Geräuschentwicklung reduziert werden. Ferner kann hierdurch vorteilhaft eine hohe Lebensdauer erzielt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Wärmeaustauscheinheit zumindest eine Wärmepumpe für den Wärmeaustausch aufweist. Insbesondere tauscht die Wärmepumpe in dem Betriebszustand Wärme zwischen dem ersten Durchflussbereich und dem zweiten Durchflussbereich aus. Vorteilhaft ist die Wärmepumpe dazu vorgesehen, Wärme zwischen der zweiten Seite des ersten Wärmetauschers und der zweiten Seite des zweiten Wärmetauschers auszutauschen. Besonders vorteilhaft pumpt die Wärmepumpe in dem Betriebszustand Wärme von dem kälteren der beiden Durchflussbereiche zu dem wärmeren der beiden Durchflussbereiche. Insbesondere weist die Wärmepumpe zumindest einen Kompressor, insbesondere den elektrochemischen Kompressor, auf. Hierdurch kann vorteilhaft eine hohe Flexibilität hinsichtlich eines Wärmemanagements erzielt werden. Außerdem kann vorteilhaft Wärme zwischen unterschiedlichen Wärmekreisläufen einer Kühlmitteltopologie effizient ausgetauscht werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Wärmemanagementeinheit eine Pumpeneinheit aufweist, die zumindest eine Pumpe umfasst, welche in dem Betriebszustand einen Fluss in dem ersten Durchflussbereich und/oder in dem zweiten Durchflussbereich erzeugt. Vorteilhaft umfasst die Wärmemanagementvorrichtung mehrere Pumpen, die jeweils einem Wärmekreislauf und/oder jeweils einem Teilkreis und/oder jeweils einem der Durchflussbereiche zugeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist die Pumpe in Abhängigkeit von einem Betriebsmodus der Fahrzeugvorrichtung und/oder der Wärmemanagementvorrichtung ansteuerbar ausgebildet. Vorzugsweise erzeugt die Pumpe je nach Betriebsmodus einen unterschiedlichen Fluss in dem ersten Wärmekreislauf und/oder in dem zweiten Wärmekreislauf und/oder in dem ersten Durchflussbereich und/oder in dem zweiten Durchflussbereich. Bevorzugt ist die Pumpe elektrisch ansteuerbar ausgebildet. Hierdurch kann vorteilhaft ein Einsatz in unterschiedlichen Wärmemanagement-Topologien ermöglicht werden. Weiterhin kann hierdurch eine einfache und/oder flexible und/oder komfortable Programmierbarkeit erzielt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Wärmemanagementeinheit eine Schalteinheit aufweist, die zumindest ein Ventil umfasst, mittels dessen ein Anbindungszustand des ersten Wärmekreislaufs und des zweiten Wärmekreislaufs an die Wärmeaustauscheinheit, insbesondere an den ersten Durchflussbereich und/oder an den zweiten Durchflussbereiche, bedarfsweise anpassbar ist. Vorzugsweise umfasst die Schalteinheit eine Mehrzahl von Ventilen. Besonders bevorzugt ist mittels einer Stellung des Ventils beziehungsweise der Ventile, insbesondere in Kombination mit einem Betriebszustand der Pumpeneinheit, ein Betriebszustand der Wärmemanagementeinheit definiert und/oder definierbar. Hierdurch können vorteilhaft unterschiedliche Betriebsmodi einfach abrufbar realisiert werden.
Vorteilhaft weist die Wärmemanagementeinheit zumindest eine Steuereinheit auf, die dazu vorgesehen ist, die Pumpeneinheit und/oder die Schalteinheit anzusteuern, insbesondere in Abhängigkeit von einem wählbaren und/oder gewählten Betriebsmodus. Vorzugsweise weist die Steuereinheit zumindest eine Schnittstelle auf, die eine Übermittlung externer Steuersignale, beispielsweise einer zentralen Steuereinheit eines Fahrzeugs, an die Steuereinheit ermöglicht. Besonders bevorzugt ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, externe Steuersignale zu verarbeiten und/oder die Pumpeneinheit und/oder die Schalteinheit in Abhängigkeit von externen Steuersignalen anzusteuern.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Ventil ein Mehrwegeventil und/oder ein Proportionalventil ist. Insbesondere weist die Schalteinheit mehrere Ventile auf, von denen zumindest einige oder auch alle als Mehrwegeventile und/oder als Proportionalventile ausgebildet sind. Vorzugsweise ist die Schalteinheit dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von einem Betriebsmodus das Proportionalventil unterschiedlich anzusteuern, um einen Fluss durch das Proportionalventil auf einen Sollwert einzustellen oder zu regeln. Hierdurch kann vorteilhaft eine hohe Flexibilität hinsichtlich einer Steuerung von Kühlmittel-Flüssen erzielt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Wärmemanagementvorrichtung als eine separate Baueinheit ausgebildet ist. Insbesondere ist die Wärmemanagementvorrichtung als ein Wärmemanagementmodul ausgebildet. Vorteilhaft weist die Wärmemanagement Anschlüsse für den ersten Wärmekreislauf und für den zweiten Wärmekreislauf auf. Je nach Betriebsmodus der Wärmemanagementeinheit, insbesondere je nach Ventilstellung und/oder Betriebsmodus der Pumpeneinheit, können die Anschlüsse mit dem ersten Wärmekreislauf und/oder mit dem zweiten Wärmekreislauf verbunden sein. Vorzugsweise sind die Anschlüsse als Anschlüsse für Kühlmittelleitungen ausgebildet. Besonders bevorzugt sind die Anschlüsse als Steckverbindungen ausgebildet, welche insbesondere eine werkzeuglose Montage ermöglichen. Hierdurch kann vorteilhaft ein einfacher und/oder schneller Einbau in eine bestehende oder in eine aufzubauende Wärmemanagement-Topologie ermöglicht werden. Außerdem kann hierdurch eine vielseitige Einsetzbarkeit erzielt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Wärmemanagementeinheit eine Gehäuseeinheit aufweist, welche zumindest die Wärmeaustauscheinheit einhaust. Vorzugsweise haust die Gehäuseeinheit sämtliche Komponenten der Wärmemanagementeinheit ein, insbesondere auch die Schalteinheit und die Pumpeneinheit. Besonders bevorzugt weist die Gehäuseeinheit den Anschluss auf. Hierdurch kann vorteilhaft ein modularer Aufbau einer Wärmemanagement-Topologie ermöglicht werden. Außerdem kann hierdurch ein variabel einsetzbares Zentralmodul für Wärmemanagement-Topologien, insbesondere von Fahrzeugen beziehungsweise Elektrofahrzeugen, bereitgestellt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Gehäuseeinheit die Anschlüsse für den ersten Wärmekreislauf und für den zweiten Wärmekreislauf aufweist. Hierdurch kann vorteilhaft eine einfache Montierbarkeit erzielt werden.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Fahrzeugvorrichtung den ersten Wärmekreislauf und den zweiten Wärmekreislauf aufweist, welche in dem Betriebszustand von einem Kühlmittel, insbesondere von der Wärmetransportflüssigkeit, durchflossen sind. Hierdurch kann eine vorteilhafte Abstimmung unterschiedlicher Komponenten aufeinander abgestimmt werden.
Vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer hoher Variabilität und/oder einer flexiblen Verwendbarkeit, insbesondere in unterschiedlichen Fahrzeugtypen und/oder unterschiedlichen Wärmemanagement-Topologien, können mit einer Wärmemanagement für eine erfindungsgemäße Fahrzeugvorrichtung und insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Wärmemanagementeinheit erzielt werden.
Vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer hohen Effizienz und/oder eines hohen Komforts, insbesondere aufgrund einer niedrigen Geräuschentwicklung, können mit einem Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Fahrzeugvorrichtung erzielt werden.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Fahrzeugvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Teilweise sind in den Zeichnungen Leitungen beziehungsweise Leitungszweige aus Gründen einer Anschaulichkeit mit unterschiedlichen Symbolen gekennzeichnet. Diese sollen möglicherweise auftretende unterschiedliche Temperaturen beziehungsweise Temperaturbereiche entsprechender Wärmetransportflüssigkeiten darstellen, sind aber nicht einschränkend zu verstehen. Insbesondere können auftretende Temperaturen einzelner oder auch aller Leitungen auch anders verteilt sein als dargestellt. Insbesondere kann eine Temperatur auch entlang einer Leitung variieren, obwohl die Leitung durchgehend mit demselben Symbol gekennzeichnet ist. Die Symbole sind daher ausschließlich als schematische Verständnishilfe zu verstehen. Die Bedeutung der Symbole kann zu einem besseren Verständnis der Ausführungsbeispiele wie folgt interpretiert werden: Kreis – heiß, Dreieck – sehr warm, Sechseck – warm, Raute – kühl, Quadrat – kalt.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Fahrzeugvorrichtung mit einer Wärmemanagementeinheit in einem ersten Betriebszustand,
2 eine Wärmeaustauscheinheit der Wärmemanagementeinheit in einer schematischen Darstellung,
3 einen ersten Wärmetauscher der Wärmeaustauscheinheit mit einem Zusatzheizer in einer schematischen Draufsicht,
4 einen alternativen Wärmetauscher mit einem Zusatzheizer in einer schematischen Draufsicht,
5 den alternativen Wärmetauscher in einer schematischen Seitenansicht,
6 den ersten Wärmetauscher der Wärmeaustauscheinheit in einer schematischen Schnittdarstellung,
7 eine schematische Darstellung der Fahrzeugvorrichtung in einem zweiten Betriebszustand,
8 eine schematische Darstellung der Fahrzeugvorrichtung in einem dritten Betriebszustand,
9 eine schematische Darstellung der Fahrzeugvorrichtung in einem vierten Betriebszustand,
10 eine schematische Darstellung der Fahrzeugvorrichtung in einem fünften Betriebszustand,
11 eine schematische Darstellung der Fahrzeugvorrichtung in einem sechsten Betriebszustand,
12 eine schematische Darstellung der Fahrzeugvorrichtung in einem siebten Betriebszustand,
13 die Wärmemanagementeinheit der Fahrzeugvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
14 eine schematische Darstellung einer zweiten Fahrzeugvorrichtung mit einer Wärmemanagementeinheit und
15 eine schematische Darstellung einer dritten Fahrzeugvorrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fahrzeugvorrichtung 10a mit einer Wärmemanagementeinheit 12a in einem ersten Betriebszustand. Die Wärmemanagementeinheit 12a weist einen ersten Durchflussbereich 14a und einen zweiten Durchflussbereich 16a auf, welche bedarfsweise jeweils mit einem ersten Wärmekreislauf 18a und/oder mit einem zweiten Wärmekreislauf 20a verbindbar sind. Die Wärmemanagementeinheit 12a weist eine Wärmeaustauscheinheit 22a auf, die in der 2 schematisch dargestellt ist. Die Wärmeaustauscheinheit 22a tauscht in dem ersten Betriebszustand Wärme zwischen dem ersten Durchflussbereich 14a und dem zweiten Durchflussbereich 16a aus. Der erste Durchflussbereich 14a und der zweite Durchflussbereich 16a sind dazu vorgesehen, jeweils von einer von einem Kältemittel verschiedenen Wärmetransportflüssigkeit durchflossen zu werden. Im vorliegenden Fall sind die Durchflussbereiche 14a, 16a als Kühlmittelleitungsabschnitte ausgebildet.
Die Wärmeaustauscheinheit 22a weist eine Wärmepumpe 32a für den Wärmeaustausch auf. Die Wärmepumpe 32a umfasst einen internen Wärmekreislauf 44a mit einem internen Wärmetauscher 46a, mittels dessen ein Wirkungsgrad der Wärmepumpe 32a erhöht werden kann. Der interne Wärmekreislauf 44a ist ein Kältemitte-Kreislauf. Die Wärmepumpe 32a umfasst ferner zumindest einen Kompressor 48a, zumindest einen Kondensator 50a, zumindest einen Akkumulator 52a, zumindest ein Expansionsventil 54a, beispielsweise ein thermostatisches Expansionsventil und/oder ein elektrisches Expansionsventil, sowie zumindest einen Verdampfer 56a.
Die Wärmeaustauscheinheit 22a weist einen ersten Wärmetauscher 58a auf. Der erste Wärmetauscher 58a ist einer Wärmeseite 60a der Wärmepumpe 32a zugeordnet. Der erste Durchflussbereich 14a liegt innerhalb des ersten Wärmetauschers 58a. Der erste Durchflussbereich 14a steht in thermischem Kontakt mit der Wärmeseite 60a der Wärmepumpe 32a. Ferner weist die Wärmeaustauscheinheit 22a einen zweiten Wärmetauscher 62a auf. Der zweite Wärmetauscher 62a ist einer Kälteseite 64a der Wärmepumpe 32a zugeordnet. Der zweite Durchflussbereich 16a liegt innerhalb des zweiten Wärmetauschers 62a. Der zweite Durchflussbereich 16a ist in thermischem Kontakt mit der Kälteseite 64a der Wärmepumpe 32.
Der erste Wärmetauscher 58a ist in den 3 und 4 schematisch dargestellt. Die 3 zeigt den ersten Wärmetauscher 58a in einer schematischen Draufsicht. Die 4 zeigt den ersten Wärmetauscher 58a in einer schematischen Schnittdarstellung entlang der Schnitteben A-A in der 3.
Die Wärmemanagementeinheit 22a weist einen Zusatzheizer 24a auf, der in dem ersten Betriebszustand bedarfsweise Wärme für den zweiten Durchflussbereich 16a erzeugt. Der Zusatzheizer 24a ist in dem zweiten Durchflussbereich 16a angeordnet. Der Zusatzheizer 24a ist innerhalb des ersten Wärmetauschers 58a angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass ein Zusatzheizer in dem ersten Durchflussbereich 14a angeordnet ist. Der Zusatzheizer 24a umfasst ein Heizelement 26a, welches zumindest ein Material 28a mit einem positiven Temperaturkoeffizienten aufweist. Im vorliegenden Fall ist das Heizelement 26a als ein elektrisches PTC-Heizelement ausgebildet. Das Heizelement 26a weist einen elektrischen Anschluss 66a auf. In dem ersten Betriebszustand ist das Heizelement 26a von der Wärmetransportflüssigkeit in dem zweiten Wärmekreislauf 20a umflossen. Der Zusatzheizer 24a kann bedarfsweise aktiviert werden, falls eine Temperatur in dem zweiten Durchflussbereich 16a schnell erhöht werden soll, beispielsweise bei einem Starten der Wärmemanagementeinheit 22a und/oder bei niedrigen Umgebungstemperaturen.
Die 5 und 6 zeigen schematische Darstellungen eines alternativen Wärmetauschers 104a, der beispielsweise anstelle des Wärmetauschers 58a verwendbar ist. Der alternative Wärmetauscher 104 weist einen Anschluss 106a auf, der mit einer Kühlmittelleitung verbindbar ist. Der Anschluss 106a ist mit einem Zusatzheizer 108a verbunden, der bei einem Betrieb von Kühlmittel durchflossen ist. Der Zusatzheizer 108a ist an einer Oberseite des alternativen Wärmetauschers 104a angeordnet. Der Zusatzheizer 108a ist im vorliegenden Fall als ein Zusatzheizmodul ausgebildet, welches auf einen konventionellen Wärmetauscher montiert werden kann. Insbesondere kann ein konventioneller Wärmetauscher auf diese Weise mit einem Zusatzheizer versehen werden, ohne dass weitere Anpassungen notwendig sind. Ferner weist der alternative Wärmetauscher 104a einen weiteren Anschluss 110a auf, aus dem das Kühlmittel bei dem Betrieb wieder austritt. Der alternative Wärmetauscher 104a kann einen Durchflussbereich beinhalten, welcher von dem Anschluss 106a zu dem weiteren Anschluss 110a führt.
Wie in der 1 gezeigt, weist die Wärmemanagementeinheit 12a eine Pumpeneinheit 34a auf, die zumindest eine Pumpe 36a, 68a umfasst, welche in dem ersten Betriebszustand einen Fluss in dem ersten Durchflussbereich 14a und/oder in dem zweiten Durchflussbereich 16a erzeugt. Im vorliegenden Fall ist eine erste Pumpe 36a dem ersten Durchflussbereich 14a zugeordnet. Ferner ist im vorliegenden Fall eine zweite Pumpe 68a dem zweiten Durchflussbereich 16a zugeordnet. Die erste Pumpe 36a und die zweite Pumpe 68a sind bedarfsweise ansteuerbar, um einen Fluss in dem ersten Wärmekreislauf 18a beziehungsweise dem zweiten Wärmekreislauf 20a zu erzeugen. In analoger Weise umfasst im vorliegenden Fall die Pumpeneinheit 34a eine dritte Pumpe 70a sowie eine vierte Pumpe 72a.
Weiterhin weist die Wärmemanagementeinheit 12a eine Schalteinheit 38a auf, die zumindest ein Ventil 40a umfasst, mittels dessen ein Anbindungszustand des ersten Wärmekreislaufs 18a und des zweiten Wärmekreislaufs 20a an die Wärmeaustauscheinheit 22a bedarfsweise anpassbar ist. Das Ventil 40a ist im vorliegenden Fall ein Mehrwegeventil, insbesondere ein Drei-Wege-Ventil. Ferner ist im vorliegenden Fall das Ventil 40a ein Proportionalventil. Daneben umfasst die Schalteinheit 38a im vorliegenden Fall sieben weitere Ventile 74a, 76a, 78a, 80a, 82a, 84a, 85a. Wie nachfolgend dargestellt, kann mittels der Schalteinheit 38a beziehungsweise mittels der Ventile 40a, 74a, 76a, 78a, 80a, 82a, 84a, 85a der Schalteinheit 38a ein Verlauf des ersten Wärmekreislaufs 18a und des zweiten Wärmekreislaufs 20a je nach gewähltem Betriebsmodus angepasst werden.
Im vorliegenden Fall weist die Fahrzeugvorrichtung 10a den ersten Wärmekreislauf 18a und den zweiten Wärmekreislauf 20a auf, welche in dem ersten Betriebszustand jeweils von einem Kühlmittel durchflossen sind. Im vorliegenden Fall ist das Kühlmittel ein Wasser-Glykol-Gemisch. Selbstverständlich sind aber auch andere geeignete Kühlmittel denkbar.
Die Fahrzeugvorrichtung 10a umfasst im vorliegenden Fall eine Wärmemanagement-Topologie 86a eines nicht gezeigten Elektrofahrzeugs, welches die Fahrzeugvorrichtung 10a aufweist. Die Wärmemanagement-Topologie 86a umfasst eine Mehrzahl von Leitungen für die Wärmetransportflüssigkeit, die aus Gründen einer Übersichtlichkeit nicht einzeln mit Bezugszeichen versehen sind. Die Wärmemanagement-Topologie 86a wird im Folgenden detaillierter beschrieben.
Ein Ausgang des ersten Durchflussbereichs 14a ist mit einem ersten Anschluss der zweiten Pumpe 68a verbunden. Ein zweiter Anschluss der zweiten Pumpe 68a ist mit einem Eingang einer Wärmeseite einer Wärmepumpe 88a verbunden, die einer Innenraumlüftung 90a eines Fahrzeugs zugeordnet ist. Ein Ausgang der Wärmeseite der Wärmepumpe 88a ist mit einem ersten Anschluss des Ventils 40a verbunden. Ein zweiter Anschluss des Ventils 40a ist mit einem Eingang des ersten Durchflussbereichs 14a verbunden.
Ferner ist der Ausgang des ersten Durchflussbereichs 14a mit einem ersten Anschluss eines Ventils 78a verbunden. Ein zweiter Anschluss des Ventils 78a ist mit einem Eingang der vierten Pumpe 72a verbunden. Ein Ausgang der vierten Pumpe 72a ist mit einem Eingang eines Energiespeichers 92a verbunden. Im vorliegenden Fall ist der Energiespeicher 92 als eine Batterie des Elektrofahrzeugs ausgebildet. Ein Ausgang des Energiespeichers 92a ist mit einem ersten Anschluss des Ventils 80a verbunden. Ein zweiter Anschluss des Ventils 80a ist mit einem Eingang des ersten Durchflussbereichs 14a verbunden.
Ein Ausgang des zweiten Durchflussbereichs 16a ist mit einem Eingang der Pumpe 36a verbunden. Ein Ausgang der Pumpe 36a ist mit einem ersten Anschluss des Ventils 76a verbunden. Ein zweiter Anschluss des Ventils 76a ist mit einer ersten Seite 94a eines Wärmetauschers eines Fahrzeugkühlers 112a des Elektrofahrzeugs verbunden. Ein Ausgang der ersten Seite 94 des Wärmetauschers des Fahrzeugkühlers 112a ist mit einem ersten Anschluss des Ventils 82a verbunden. Ein zweiter Anschluss des Ventils 82a ist mit einem ersten Anschluss des Ventils 84a verbunden. Ein zweiter Anschluss des Ventils 84a ist mit einem Eingang des zweiten Durchflussbereichs 16a verbunden.
Ein dritter Anschluss des Ventils 80a ist mit einem Eingang der dritten Pumpe 70a verbunden. Ein Ausgang der dritten Pumpe 70a ist mit einem Eingang einer zweiten Seite 96a des Wärmetauschers des Fahrzeugkühlers 112a verbunden. Ein Ausgang der zweiten Seite 96a des Wärmetauschers des Fahrzeugkühlers 112a ist mit einem ersten Anschluss des Ventils 85a verbunden. Ein zweiter Anschluss des Ventils 85a ist mit einem Eingang eines Elektromotors 98a des Elektrofahrzeugs verbunden. Ein Ausgang des Elektromotors 98a ist mit einem Eingang eines Inverters 100a des Elektrofahrzeugs verbunden. Ein Ausgang des Inverters 100a ist mit einem Eingang eines Laders 102a des Elektrofahrzeugs verbunden. Ein Ausgang des Laders 102a ist mit einem dritten Anschluss des Ventils 80a verbunden. Ferner ist der Ausgang des Laders 102a mit dem Eingang der dritten Pumpe 70a verbunden. Weiterhin ist der Eingang des Elektromotors 98a mit einem dritten Anschluss des Ventils 84a verbunden.
Ein dritter Anschluss des Ventils 76a ist mit einem Eingang einer Kälteseite der Wärmepumpe 88a verbunden. Ein Ausgang der Kälteseite der Wärmepumpe 88a ist mit dem zweiten Anschluss des Ventils 82a verbunden.
Der Ausgang der Pumpe 36a ist mit einem ersten Anschluss des Ventils 74a verbunden. Ein zweiter Anschluss des Ventils 74a ist mit dem Eingang der ersten Seite 94a des Wärmetauschers des Fahrzeugkühlers 112a verbunden.
Die Wärmemanagement-Topologie 86a ermöglicht im vorliegenden Fall Wärmeaustausch zwischen Komponenten der Innenraumlüftung 90a, Komponenten des Antriebsstrangs, umfassend beispielsweise den Elektromotor 98a, den Inverter 100a sowie den Lader 102 und Komponenten des Energiespeichers 92a. Selbstverständlich sind teilweise oder gänzlich andere Wärmemanagement-Topologien denkbar, beispielsweise im Fall eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor und/oder mit Hybrid-Antriebsstrang. Beispielsweise ist auch denkbar, dass ein Lader und ein Inverter parallel anstatt seriell in einem Wärmekreis geschaltet sind. Ferner können einige oder alle Kühlmittelströme umgekehrt verlaufen, beispielsweise durch den Elektromotor 98a und/oder den Inverter 100a und/oder den Lader.
Außerdem ist denkbar, dass eine Wärmemanagement-Topologie zusätzliche Komponenten umfasst und/oder hier gezeigte Teilkreise zusammengelegt und/oder auf mehrere weitere Teilkreise aufgeteilt sind. Beispielsweise ist denkbar, dass ein Fahrzeug mehrere Elektromotoren und/oder mehrere Batterien aufweist, welche entsprechend seriell und/oder parallel zueinander in einer Wärmemanagement-Topologie angeordnet sein können. Insbesondere bei großen Fahrzeugen ist auch denkbar, dass eine Fahrzeuglüftung mehr als eine Wärmepumpe umfasst. Selbstverständlich ist auch denkbar, einen internen Wärmekreislauf einer Wärmeaustauscheinheit zusätzlich durch bestimmte Komponenten einer Wärmemanagement-Topologie zu führen, wie beispielsweise durch Komponenten einer Innenraumlüftung.
Der in der 1 dargestellte erste Betriebszustand entspricht einem Winter-Vorkonditionierungs-Betriebsmodus. Der Energiespeicher 92a wird in dem ersten Betriebsmodus erwärmt. Der erste Wärmekreislauf 18a verläuft durch den zweiten Durchflussbereich 16a und durch den Wärmetauscher des Fahrzeugkühlers 112a. Der zweite Wärmekreislauf 20a verläuft durch den ersten Durchflussbereich 14a. Ein erster Teilkreis des zweiten Wärmekreislaufs 20a verläuft durch die Wärmepumpe 88a der Innenraumlüftung 90a. Ein zweiter Teilkreis des zweiten Wärmekreislaufs 20a veläuft durch den Energiespeicher 92a. In dem ersten Betriebsmodus wird der Energiespeicher 92a aufgewärmt, insbesondere vor einem Betrieb des Fahrzeugs. Bedarfsweise erzeugt in dem ersten Betriebszustand der Zusatzheizer 24a Wärme, die dem zweiten Wärmekreislauf 20a zugeführt wird.
In der 7 ist die Fahrzeugvorrichtung 10a in einem zweiten Betriebszustand dargestellt. Der zweite Betriebszustand entspricht einem Winter-Betriebsmodus. Der erste Wärmekreislauf 18a verläuft durch den zweiten Durchflussbereich 16a, den Wärmetauscher des Fahrzeugkühlers 112a, den Elektromotor 98a, den Inverter 100a und den Lader 102a. Der zweite Wärmekreislauf 20a ist entsprechend des ersten Betriebszustands ausgebildet. In dem zweiten Betriebsmodus wird, beispielsweise während einer Fahrt, der Antriebsstrang des Elektrofahrzeugs gekühlt und der Energiespeicher 92a erwärmt.
In der 8 ist die Fahrzeugvorrichtung 10a in einem dritten Betriebszustand dargestellt. Der dritte Betriebszustand entspricht einem Sommer-Betriebsmodus. Der erste Wärmekreislauf 18a verläuft durch den ersten Durchflussbereich 14a und den Wärmetauscher des Fahrzeugkühlers 112a. Der zweite Wärmekreislauf 20a verläuft durch den zweiten Durchflussbereich 16a. Ein erster Teilzweig des zweiten Wärmekreislaufs 20a verläuft durch die Kälteseite der Wärmepumpe 88a der Innenraumlüftung 90a. Ein zweiter Teilzweig des zweiten Wärmekreislaufs 20a verläuft durch den Energiespeicher 92a. Ein dritter Wärmekreislauf 114a verläuft durch den Wärmetauscher des Fahrzeugkühlers 112a, den Elektromotor 98a, den Inverter 100a und den Lader 102a. Der dritte Wärmekreislauf 114a kühlt den Antriebsstrang unabhängig vom Betrieb der Wärmeaustauscheinheit 22a. In dem dritten Betriebsmodus wird der Energiespeicher 92a gekühlt.
In der 9 ist die Fahrzeugvorrichtung 10a in einem vierten Betriebszustand dargestellt. Der vierte Betriebszustand entspricht einem Sommer-Vorkonditionierungs-Betriebsmodus. Der erste Wärmekreislauf 18a und der zweite Wärmekreislauf 20a sind entsprechend wie in dem dritten Betriebsmodus ausgebildet. In dem vierten Betriebsmodus zirkuliert jedoch kein Kühlmittel durch den Antriebsstrang, da dieser, beispielsweise vor einer Inbetriebnahme des Elektrofahrzeugs, noch nicht in Verwendung ist. In dem vierten Betriebszustand wird der Energiespeicher 92a auf Betriebstemperatur abgekühlt.
In der 10 ist die Fahrzeugvorrichtung 10a in einem fünften Betriebszustand dargestellt. Der fünfte Betriebszustand entspricht einem Scheibenbeschlag-Entfernungs-Betriebsmodus, in welchem eventuell beschlagene Scheiben des Elektrofahrzeugs von Beschlag befreit werden. Der fünfte Betriebszustand kann alternativ oder zusätzlich auch zu einem Enteisen von Fahrzeugscheiben herangezogen werden. Der erste Wärmekreislauf 18a verläuft durch den zweiten Durchflussbereich 16a. Der erste Wärmekreislauf 18a weist einen ersten Teilkreis auf, der durch den Wärmetauscher des Fahrzeugkühlers 112a verläuft. Ferner weist der erste Wärmekreislauf 18a einen bedarfsweise aktivierbaren zweiten Teilkreis auf, der durch die Kälteseite der Wärmepumpe 88a der Innenraumlüftung 90a verläuft. Insbesondere wird der zweite Teilkreis des ersten Wärmekreislaufs 18a in Abhängigkeit von einer Innenraumtemperatur und/oder einen Umgebungstemperatur und/oder einen Luftfeuchtigkeit aktiviert. Der zweite Wärmekreislauf 20a verläuft durch den ersten Durchflussbereich 14a und durch die Wärmeseite der Wärmepumpe 88a der Innenraumlüftung 90a. Falls der fünfte Betriebsmodus bei einem Fahrbetrieb gewählt ist, wird ferner der Antriebsstrang insbesondere unabhängig von der Wärmeaustauscheinheit 22a mittels des Fahrzeugkühlers 112a gekühlt.
In der 11 ist die Fahrzeugvorrichtung 10a in einem sechsten Betriebszustand dargestellt. Der sechste Betriebszustand entspricht einem Schnelllade-Betriebsmodus, der zu einem schnellen Laden des Energiespeichers 92a vorgesehen sein kann. Der erste Wärmekreislauf 18a verläuft durch den ersten Durchflussbereich 16a und den Fahrzeugkühler 112a. Der zweite Wärmekreislauf 20a verläuft durch den zweiten Durchflussbereich 16a und den Energiespeicher 92a. Ferner wird der Antriebsstrang, insbesondere der Inverter 100a und der Lader 102a, mittels des Fahrzeugkühlers 112a gekühlt. In dem sechsten Betriebszustand wird der Energiespeicher 92a gekühlt, insbesondere um einen hohen Wirkungsgrad bei einem Laden des Energiespeichers 92a zu erzielen und/oder ein Überhitzen des Energiespeichers 92a bei einem Laden zu verhindern.
In der 12 ist die Fahrzeugvorrichtung 10a in einem siebten Betriebszustand dargestellt. Der siebte Betriebszustand entspricht einem Batteriewärme-Betriebsmodus, der eine Nutzung von in der Batterie vorhandener und/oder gespeicherter Wärme ermöglicht. Der erste Wärmekreislauf 18a verläuft durch den zweiten Durchflussbereich 16a und durch den Energiespeicher 92a. Der zweite Wärmekreislauf 20a verläuft durch den ersten Durchflussbereich 14a und die Wärmeseite der Wärmepumpe 88a der Innenraumlüftung 90a. In dem siebten Betriebszustand kann Wärme des Energiespeichers 92a für eine Erwärmung des Innenraums verwendet werden.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Ventil 40a kann auch das Ventil 76a und/oder das Ventil 78a und/oder das Ventil 80a und/oder das Ventil 84a als Proportionalventil ausgebildet sein. Insbesondere für die Ventile 78a und/oder 80a kann hierdurch ein Druckabfall in einer Versorgungsleitung des Energiespeichers 92a angepasst beziehungsweise reduziert werden. Vorteilhaft kann in diesem Fall ein Fluss durch den Energiespeicher 92a gezielt gesteuert und/oder geregelt werden.
Die 13 zeigt die Wärmemanagementeinheit 12a der Fahrzeugvorrichtung 10a in einer schematischen Darstellung. Die Wärmemanagementeinheit 12a ist als eine separate Baueinheit ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist die Wärmemanagementeinheit 12a ein Wärmemanagementmodul. Die Wärmemanagementeinheit 12a weist eine Gehäuseeinheit 42a auf, welche zumindest die Wärmeaustauscheinheit 22a einhaust. Im vorliegenden Fall haust die Gehäuseeinheit 42a sämtliche Komponenten der Wärmemanagementeinheit 12a ein. Die Gehäuseeinheit 42a weist Anschlüsse 116a, 118a, 120a, 122a für den ersten Wärmekreislauf 18a und für den zweiten Wärmekreislauf 20a auf. Im vorliegenden Fall sind die Anschlüsse 116a, 118a, 120a, 122a als Steckanschlüsse ausgebildet, welche werkzeuglos mit Kühlmittelleitungen verbindbar sind. Aus Gründen einer Übersichtlichkeit sind lediglich vier Anschlüsse 116a, 118a, 120a, 122a dargestellt. Selbstverständlich weist die Wärmemanagementeinheit 12a eine Anzahl an Anschlüssen auf, die einen Anschluss der Wärmemanagementeinheit 12a in der gezeigten Wärmemanagement-Topologie 86a erlaubt. Eine Anzahl an Anschlüssen einer Wärmemanagementeinheit ist entsprechend je nach Bedarfsfall anpassbar.
In den 14 und 15 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der 1 bis 12, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 12 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 14 und 15 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b und c ersetzt.
Die 14 zeigt eine zweite Fahrzeugvorrichtung 10b in einer schematischen Darstellung. Die zweite Fahrzeugvorrichtung 10b weist eine Wärmemanagementeinheit 12b auf. Die Wärmemanagementeinheit 12b weist einen ersten Durchflussbereich 14b und einen zweiten Durchflussbereich 16b auf, welche bedarfsweise jeweils mit einem ersten Wärmekreislauf 18b und/oder mit einem zweiten Wärmekreislauf 20b verbindbar sind. Die Wärmemanagementeinheit 12b weist eine Wärmeaustauscheinheit 22b auf. Die Wärmeaustauscheinheit 22b tauscht in zumindest einem Betriebszustand Wärme zwischen dem ersten Durchflussbereich 14b und dem zweiten Durchflussbereich 16b aus. Die Wärmeaustauscheinheit 22b umfasst zumindest einen elektrochemischen Kompressor 30b. Die Wärmeaustauscheinheit 22b ist grundsätzlich analog zu der Wärmeaustauscheinheit 22a aus dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 13 ausgebildet, weist jedoch anstelle des Kompressors 48a den elektrochemischen Kompressor 30b auf.
Die 15 zeigt eine dritte Fahrzeugvorrichtung 10c in einer schematischen Darstellung. Die dritte Fahrzeugvorrichtung 10c weist eine Wärmemanagementeinheit 12c auf. Die Wärmemanagementeinheit 12c weist einen ersten Durchflussbereich 14c und einen zweiten Durchflussbereich 16c auf, welche bedarfsweise jeweils mit einem ersten Wärmekreislauf 18c und/oder mit einem zweiten Wärmekreislauf 20c verbindbar sind. Die Wärmemanagementeinheit 12c weist eine Wärmeaustauscheinheit 22c auf. Die Wärmeaustauscheinheit 22c tauscht in zumindest einem Betriebszustand Wärme zwischen dem ersten Durchflussbereich 14c und dem zweiten Durchflussbereich 16c aus. Die Wärmemanagementeinheit 12c weist zumindest einen Zusatzheizer 24c auf, der in dem Betriebszustand bedarfsweise Wärme für den zweiten Durchflussbereich 16c erzeugt. Im vorliegenden Fall ist der zweite Durchflussbereich 16c einer Kälteseite der Wärmeaustauscheinheit 22c zugeordnet. Eine derartige Anordnung stellt eine Alternative zu der Anordnung des Zusatzheizers 24a gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 13 dar, in welchem der Zusatzheizer 24a einer Wärmeseite zugeordnet ist.

Claims

Fahrzeugvorrichtung (10a; 10b; 10c) mit zumindest einer Wärmemanagementeinheit (12a; 12b; 12c), welche zumindest einen ersten Durchflussbereich (14a; 14b; 14c) und zumindest einen zweiten Durchflussbereich (16a; 16b; 16c), welche bedarfsweise jeweils mit einem ersten Wärmekreislauf (18a) und/oder mit einem zweiten Wärmekreislauf (20a) verbindbar sind, sowie eine Wärmeaustauscheinheit (22a; 22b; 22c) aufweist, die in zumindest einem Betriebszustand bedarfsweise Wärme zwischen dem ersten Durchflussbereich (14a; 14b; 14c) und dem zweiten Durchflussbereich (16a; 16b; 16c) austauscht, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Durchflussbereich (14a; 14b; 14c) und der zweite Durchflussbereich (16a; 16b; 16c) dazu vorgesehen sind, jeweils von einer von einem Kältemittel verschiedenen Wärmetransportflüssigkeit durchflossen zu werden.
Fahrzeugvorrichtung (10a; 10c) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmemanagementeinheit (12a; 12c) zumindest einen Zusatzheizer (24a; 24c) aufweist, der in dem Betriebszustand bedarfsweise Wärme für den ersten Durchflussbereich (14a; 14c) und/oder für den zweiten Durchflussbereich (16a; 16c) erzeugt.
Fahrzeugvorrichtung (10a) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzheizer (24a) zumindest ein Heizelement (26a) umfasst, welches zumindest ein Material (28a) mit einem positiven Temperaturkoeffizienten aufweist.
Fahrzeugvorrichtung (10b) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauscheinheit (22b) zumindest einen elektrochemischen Kompressor (30b) umfasst.
Fahrzeugvorrichtung (10a; 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauscheinheit (22a; 22b) zumindest eine Wärmepumpe (32a; 32b) für den Wärmeaustausch aufweist.
Fahrzeugvorrichtung (10a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmemanagementeinheit (12a) eine Pumpeneinheit (34a) aufweist, die zumindest eine Pumpe (36a) umfasst, welche in dem Betriebszustand einen Fluss in dem ersten Durchflussbereich (14a) und/oder in dem zweiten Durchflussbereich (16a) erzeugt.
Fahrzeugvorrichtung (10a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmemanagementeinheit (12a) eine Schalteinheit (38a) aufweist, die zumindest ein Ventil (40a) umfasst, mittels dessen ein Anbindungszustand des ersten Wärmekreislaufs (18a) und des zweiten Wärmekreislaufs (20a) an die Wärmeaustauscheinheit (22a) bedarfsweise anpassbar ist.
Fahrzeugvorrichtung (10a) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (40a) ein Mehrwegeventil und/oder ein Proportionalventil ist.
Fahrzeugvorrichtung (10a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmemanagementeinheit (12a) als eine separate Baueinheit ausgebildet ist.
Fahrzeugvorrichtung (10a) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmemanagementeinheit (12a) eine Gehäuseeinheit (42a) aufweist, welche zumindest die Wärmeaustauscheinheit (22a) einhaust.
Fahrzeugvorrichtung (10a) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseeinheit Anschlüsse (116a, 118a, 120a, 122a) für den ersten Wärmekreislauf (18a) und für den zweiten Wärmekreislauf (20a) aufweist.
Fahrzeugvorrichtung (10a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den ersten Wärmekreislauf (18a) und den zweiten Wärmekreislauf (20a), welche in dem Betriebszustand jeweils von einem Kühlmittel durchflossen sind.
Wärmemanagementeinheit für eine Fahrzeugvorrichtung (10a; 10b; 10c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug, mit einer Fahrzeugvorrichtung (10a; 10b; 10c) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.