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Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kühlsystem.
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Ein Kraftfahrzeug weist in der Regel mindestens ein Kühlsystem auf, das auf der Zirkulation eines Kühlmittels, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, in mindestens einem Kühlkreis beruht. Bei der Durchströmung einer oder mehrerer in den Kühlkreis integrierter und zu kühlender Komponenten des Kraftfahrzeugs nimmt das Kühlmittel Wärmeenergie auf, die in einem Umgebungswärmetauscher zumindest teilweise wieder an die Umgebungsluft abgegeben wird. Dadurch kann eine Kühlung der zu kühlenden Komponenten realisiert werden, die besonders einfach und gut an unterschiedliche Kühlleistungsanforderungen der zu kühlenden Komponenten angepasst ist.
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Eine Auslegung eines solchen Kühlsystems erfolgt in der Regel anhand der Anforderungen an die Kühlleistung bei stationären, d.h. bei relativ lange anhaltenden und nur geringfügig schwankenden (Dauer-)Hochlasten der die Wärmeenergie erzeugenden Komponenten. Diese Komponenten sind bei einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor insbesondere der Verbrennungsmotor selbst und weiterhin regelmäßig noch ein Motorölkühler, ein Getriebeölkühler, ein Ladeluftkühler und ein Kühler für einen Abgasturbolader. Bei einem Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor handelt es sich bei den Komponenten, die diejenige Wärmeenergie erzeugen, die über ein Kühlsystem abgeführt werden muss, insbesondere um den elektrischen Antriebsmotor selbst, um eine dazugehörige Leistungselektronik und gegebenenfalls um eine (Traktions-)Batterie, über die der elektrische Antriebsmotor mit elektrischer Energie versorgt wird. Trotz einer relativ guten Anpassbarkeit der Kühlleistung eines solchen Kühlsystems an unterschiedliche Kühlleistungsanforderungen weist ein solches Kühlsystem eine nicht unerhebliche thermische Trägheit auf, so dass eine relativ große thermische Leistung, die kurzfristig in das Kühlsystem eingetragen wird, zu erheblichen Temperaturspitzen beziehungsweise zu einer temporären Überschreitung von definierten Solltemperaturbereichen führen kann.
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Eine relativ große thermische Leistung, die kurzfristig in ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs eingebracht wird, kann sich beispielsweise dann ergeben, wenn ein in das Kühlsystem integrierter Antriebsmotor mit einer Überlast betrieben wird, wie dies insbesondere für einen elektrischen Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein kann. Ein solcher Antriebsmotor wird dann in zulässiger Weise temporär mit einer über einer definierten Dauernennleistung liegenden Leistungsabgabe betrieben. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, um möglichst schnelle Beschleunigungsvorgänge für ein entsprechend motorisiertes Kraftfahrzeug zu realisieren, wohingegen eine (stationäre) Höchstgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs durch die zur Verfügung stehende Dauernennleistung begrenzt wird.
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Die
DE 10 2006 032 852 A1 beschreibt ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Ausgleichsbehälter, in den eine Wärmespeichereinrichtung integriert ist.
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Ein dazu vergleichbares Kühlsystem mit ebenfalls einer Wärmespeichereinrichtung, die jedoch nicht in einen Ausgleichsbehälter integriert ist, ist in der
DE 10 2013 212 783 A1 offenbart.
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Die
DE 10 2015 201 240 A1 beschreibt eine als Split-Kühlsystem bezeichnete Kombination aus Motorkühl- und Fahrzeugheizsystem für ein Kraftfahrzeug.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Temperaturspitzen in einem Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs, die insbesondere aus einem Betrieb eines Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs mit Überlast resultieren, möglichst zu vermeiden oder gering zu halten.
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Diese Aufgabe wird mittels eines Kühlsystems für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kühlsystem ist Gegenstand des Patentanspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Kühlsystems und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
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Ein erfindungsgemäßes Kühlsystem für ein (erfindungsgemäßes) Kraftfahrzeug umfasst zumindest einen Hauptkühlkreis, in den zumindest eine Kühlmittelpumpe zur Förderung von Kühlmittel, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, in dem Hauptkühlkreis, eine zu kühlende Komponente und ein Umgebungswärmetauscher integriert sind. Weiterhin ist ein Kühlmittelreservoir vorgesehen, das mittels einer Ventilvorrichtung bedarfsweise fluidleitend mit dem Hauptkühlkreis verbindbar ist, um Kühlmittel, bei dem es sich insbesondere um dieselbe Art von Kühlmittel handelt, die innerhalb des Hauptkühlkreises vorhanden ist, aus dem Kühlmittelreservoir in den Hauptkühlkreis einzubringen, wobei dem Kühlmittelreservoir eine Kühlvorrichtung zur Kühlung des darin enthaltenen Kühlmittels zugeordnet ist.
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Als „Umgebungswärmetauscher“ wird erfindungsgemäß ein Wärmetauscher verstanden, in dem eine Kühlung des Kühlmittels durch einen Übergang von Wärmeenergie auf Umgebungsluft, die den Wärmetauscher durch- und/oder umströmt, erfolgen kann.
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Bei dem Umgebungswärmetauscher des Hauptkühlkreises kann sich insbesondere um den sogenannten Haupt(wasser)kühler des Kühlsystems beziehungsweise des Kraftfahrzeugs handeln, in dem primär beziehungsweise hauptsächlich die Rückkühlung des Kühlmittels infolge eines entsprechenden Wärmeübergangs auf Umgebungsluft erfolgt.
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Ein erfindungsgemäßes Kühlsystem ist demnach derart ausgebildet, dass in dem Kühlmittelreservoir Kühlmittel vorgehalten werden kann, dessen Temperatur infolge einer Nutzung der Kühlvorrichtung unterhalb der Temperatur des Kühlmittels, das in dem Hauptkühlkreis vorhanden ist, liegt. Dieses relativ kalte Kühlmittel kann dann bedarfsweise mittels der Ventilvorrichtung in den Hauptkühlkreis eingebracht werden, wodurch die mittlere Temperatur des Kühlmittels in dem Hauptkühlkreis relativ schnell abgesenkt werden kann. Auf diese Weise kann entsprechend schnell auf das kurzfristige Einbringen einer relativ hohen thermischen Leistung in das in dem Hauptkühlkreis vorhandene Kühlmittel reagiert werden, da eine Erhöhung der Kühlleistung infolge der dann größeren Temperaturdifferenz zwischen der (abgesenkten) Temperatur des Kühlmittels in dem Hauptkühlkreis und der Temperatur der zu kühlenden Komponente realisiert wird.
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Dementsprechend kann für ein erfindungsgemäßes Kühlsystem eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen sein, die derart ausgebildet ist, dass diese das Kühlmittelreservoir temporär mit dem Hauptkühlkreis verbindet, wenn für die zu kühlende Komponente temporär eine erhöhte Kühlleistungsanforderung besteht. Dabei kann eine Kühlleistungsanforderung beispielsweise in Abhängigkeit von der Last beziehungsweise der Leistungsabgabe, mit der eine zu kühlende Komponente betrieben wird, ermittelt werden. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass eine solche fluidleitende Verbindung des Kühlmittels mit dem Hauptkühlkreis über die Ventilvorrichtung lediglich für diesen Zweck ausgebildet wird.
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Die Ventilvorrichtung eines erfindungsgemäßen Kühlsystems kann in konstruktiv vorteilhafter Weise in Form eines einfachen Umschaltventils ausgebildet sein, durch das eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Hauptkühlkreis und dem Kühlmittelreservoir entweder freigegeben oder verschlossen ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass mittels der Ventilvorrichtung eine Variabilität hinsichtlich der Freigabe einer fluidleitenden Verbindung zwischen dem Hauptkühlkreis und dem Kühlmittelreservoir realisierbar ist, so dass die Menge des aus dem Kühlmittelreservoir in den Hauptkühlkreis strömenden Kühlmittels definiert eingestellt werden kann. Auf diese Weise kann ein Zumischen von zu viel relativ kaltem Kühlmittel in das in dem Hauptkühlkreis strömenden Kühlmittel und dadurch bedingte lokal zu geringe beziehungsweise zu starke schwankende Kühlmitteltemperaturen, die sich negativ auf die in den Hauptkühlkreis integrierte, zu kühlende Komponente auswirken können, vermieden werden. Eine solche variable Ventilvorrichtung kann beispielsweise in Form eines Proportionalventils ausgebildet sein.
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Durch die relativ schnelle Reaktion auf das kurzfristige Einbringen einer relativ hohen thermischen Leistung in das in dem Hauptkühlkreis vorhandene Kühlmittel, die durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Kühlsystems ermöglicht wird, kann erreicht werden, dass ein in den Hauptkühlkreis des Kühlsystems integrierter Antriebsmotor eines ein solches Kühlsystem umfassenden (erfindungsgemäßen) Kraftfahrzeugs relativ lange mit einer Überlast betrieben werden kann, bevor dessen thermische Überlastung erreicht wird. Dementsprechend kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Hauptkühlkreis eines erfindungsgemäßen Kühlsystems einen Antriebsmotor für das Kraftfahrzeug und/oder eine Leistungselektronik und/oder eine Batterie, insbesondere eine Traktionsbatterie, als zu kühlende Komponente umfasst. Als „Antriebsmotor“ wird dabei ein Motor verstanden, der zur Erzeugung einer Fahrantriebsleistung für das Kraftfahrzeug vorgesehen ist.
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Da die Möglichkeit, einen Antriebsmotor temporär definiert mit einer Überlast im Vergleich zu einer Dauernennleistung zu betreiben, insbesondere bei einem elektrischen Antriebsmotor vorgesehen sein kann, kann es sich bei dem Antriebsmotor oder zumindest bei einem von mehreren in den Hauptkühlkreis des Kühlsystems integrierten Antriebsmotoren um einen solchen elektrischen Antriebsmotor handeln. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass es sich bei dem Antriebsmotor oder zumindest bei einem von mehreren in den Hauptkühlkreis des Kühlsystems integrierten Antriebsmotoren um einen Verbrennungsmotor handelt, bei dem zudem ebenfalls eine Überlastfunktion realisiert sein kann. Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug kann demnach vorzugsweise als sogenanntes Hybridahrzeug (HEV) oder als (reines) Elektrofahrzeug (BEV) ausgestaltet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Kühlsystems kann vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung in Abhängigkeit von dem (tatsächlichen oder geplanten) Vorliegen oder Nicht-Vorliegen einer Verbindung des Kühlmittelreservoirs mit dem Hauptkühlkreis (bei einem Vorliegen vorzugsweise auch in Abhängigkeit den dem Ausmaß des Vorliegens) und/oder in Abhängigkeit von der absoluten oder relativen (im Vergleich zu der Temperatur des Kühlmittels in dem Hauptkühlkreis) Temperatur des Kühlmittels in dem Kühlmittelreservoir einen Grenzwert für einen Überlastbetrieb des Antriebsmotors und/oder der Leistungselektronik und/oder der Batterie verändert. Demnach kann vorgesehen sein, dass mittels der Steuerungsvorrichtung ein Grenzwert, beispielsweise eine maximal zulässige Zeitspanne, für einen Überlastbetrieb des Antriebsmotors und/oder der Leistungselektronik und/oder der Batterie verändert wird, je nachdem, ob und, wenn ja, in welchem Ausmaß durch das Zumischen von relativ kaltem Kühlmittel aus dem Kühlmittelreservoir in den Hauptkühlkreis eine temporäre Kühlleistungserhöhung für die zu kühlende Komponente erreichbar ist.
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Gemäß einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Kühlsystems kann vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung einen Umgebungswärmetauscher und/oder eine Kältemaschine, beispielsweise eine Kompressionskältemaschine und/oder einen thermoelektrischen Kühler (z.B. Peltier-Element), umfasst. Bei einer solchen Kältemaschine kann es sich beispielsweise auch um eine Kältemaschine handeln, die in einem das Kühlsystem umfassenden Kraftfahrzeug (zusätzlich beziehungsweise primär) für die bedarfsweise Klimatisierung beziehungsweise Kühlung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
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Die dem Kühlmittelreservoir zugeordnete Kühlvorrichtung kann unmittelbar in das Kühlmittelreservoir integriert sein. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Kühlmittelreservoir in Form eines Wärmetauschers ausgebildet ist oder dieses einen solchen Wärmetauscher umfasst. In einem solchen Wärmetauscher kann das mittels des Kühlmittelreservoirs vorgehaltene Kühlmittel zumindest teilweise enthalten sein, wobei der Wärmetauscher zudem von einem anderen Wärmetauschfluid, beispielsweise von Umgebungsluft oder einem Kältemittel einer Kältemaschine, durchströmbar ist, um das in dem Kühlmittelreservoir enthaltene Kühlmittel zu kühlen.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung einen Zusatzkühlkreis umfasst, der das Kühlmittelreservoir sowie einen Zusatzkühler und/oder eine Zusatzkühlmittelpumpe umfasst. Durch das Vorsehen eines solchen Zusatzkühlkreises kann erreicht werden, die Funktion des Vorhaltens beziehungsweise des Zwischenspeicherns des in dem Kühlmittelreservoir enthaltenen Kühlmittels einerseits und des Kühlens des in dem Zusatzkühlkreis insgesamt enthaltenen Kühlmittels andererseits räumlich zu trennen, was die Integration eines erfindungsgemäßen Kühlsystems in beispielsweise den Motorraum eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs vereinfachen kann. Der Zusatzkühler der Kühlvorrichtung kann vorzugsweise wiederum einen Umgebungswärmetauscher und/oder eine Kältemaschine umfassen oder dieser kann als ein Umgebungswärmetauscher oder als Kältemaschine ausgebildet sein.
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Ein Wärmetauscher der dem Kühlmittelreservoir zugeordneten Kühlvorrichtung kann vorzugsweise in Form eines konventionellen Lamellen-, Mikrokanal oder eines anderen primär durchströmten Wärmetauschers ausgebildet sein. Ein solcher Wärmetauscher kann aber auch in Form eines primär oder ausschließlich umströmten Wärmetauschers, der beispielsweise als Teil des Unterbodens eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, ausgestaltet sein, wodurch dessen Integration in ein Kraftfahrzeug vorteilhaft realisiert werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Kühlsystems kann vorgesehen sein, dass das Kühlmittelreservoir als Ausgleichsbehälter für den Hauptkühlkreis dient. Dadurch kann eine vorteilhafte Doppelnutzung für das Kühlmittelreservoir beziehungsweise den Ausgleichsbehälter erreicht werden.
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Als „Ausgleichsbehälter“ wird ein Reservoir für das Kühlmittel des Kühlsystems verstanden, der dazu dient, insbesondere temperaturbedingte Ausdehnungen des Kühlmittels durch eine Veränderung des Füllstands des Kühlmittels in dem Ausgleichsbehälter auszugleichen. Dazu kann ein solcher Ausgleichsbehälter insbesondere teilweise mit dem Kühlmittel und teilweise mit einem Gas gefüllt sein, wobei bei einer Verwendung eines flüssigen Kühlmittels auf eine strukturelle Trennung dieser beiden Fluide verzichtet werden kann.
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Da das Kühlmittelreservoir zumindest auch dem Vorhalten beziehungsweise der Zwischenspeicherung von relativ kaltem Kühlmittel für ein bedarfsweises Einmischen in das in dem Hauptkühlkreis strömende Kühlmittel dient, kann es gemäß einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Kühlsystems sinnvoll sein, dass zumindest das Kühlmittelreservoir als thermisch zur Umgebung isolierend ausgebildet ist, wodurch ein Wärmeübergang aus der Umgebung an das darin enthaltene Kühlmittel und damit gegebenenfalls eine aufzubringende Leistung zur Kühlung dieses Kühlmittels gering gehalten werden kann.
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Die unbestimmten Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausgestaltungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
- 1: in vereinfachter Darstellung ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kühlsystem.
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Die 1 zeigt in stark vereinfachter Darstellung ein (erfindungsgemäßes) Kraftfahrzeug 10 mit einem erfindungsgemäßen Kühlsystem.
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Das Kühlsystem umfasst einen Hauptkühlkreis 12, in den ein Umgebungswärmetauscher (Hauptkühler) 14, eine elektromotorisch antreibbare (Haupt-)Kühlmittelpumpe 16 sowie zwei zumindest zeitweise im Rahmen eines Betriebs des Kraftfahrzeugs 10 zu kühlende Komponenten, konkret ein elektrischer Antriebsmotor 18 sowie eine dazugehörige Leistungselektronik 20 integriert sind. Die in den Hauptkühlkreis 12 integrierten Funktionskomponenten sind mittels entsprechender Kühlmittelleitungen miteinander verbunden.
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Mittels der Hauptkühlmittelpumpe 16 kann bedarfsweise Kühlmittel (Kühlflüssigkeit) in dem Hauptkühlkreis 12 gefördert werden, wodurch das Kühlmittel nacheinander zunächst die Leistungselektronik 20 und anschließend den Antriebsmotor 18 beziehungsweise diesen Komponenten zugeordnete Kühlkanäle (nicht dargestellt) durchströmt. Dabei wird Wärmeenergie von den zu kühlenden Komponenten, d.h. dem Antriebsmotor 18 und der Leistungselektronik 20, auf das Kühlmittel übertragen. Das Kühlmittel durchströmt daraufhin den Hauptkühler 14, wobei Wärmeenergie von dem Kühlmittel auf Umgebungsluft, die den Hauptkühler 14 durch- und umströmt, übertragen wird. Das Kühlmittel wird dadurch rückgekühlt, so dass es bei einer erneuten Durchströmung der Kühlkanäle der Leistungselektronik 20 und des Antriebsmotors 18 wiederum Wärmeenergie aufnehmen kann, ohne dass es zu einer dauerhaften Temperaturerhöhung im Kühlmittel kommen würde.
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Das Kühlmittel des Kühlsystems kann im Rahmen der Nutzung Temperaturen aufweisen, die innerhalb eines relativ großen Wertebereich liegen. Nach einem Kaltstart des Kraftfahrzeugs 10 kann die Temperatur des Kühlmittels insbesondere der Umgebungstemperatur entsprechen, die bereits großen Schwankungen unterliegt und die bei deutlichen Minusgraden liegen kann. Während der Nutzung des Kühlsystems nach einem solchen Kaltstart wärmt sich das in dem Hauptkühlkreis 12 strömende Kühlmittel infolge eines Übergangs von Wärmeenergie von den zu kühlenden Komponenten auf, bis ein definierter Betriebstemperaturbereich erreicht ist. Dieser Betriebstemperaturbereich kann beispielsweise für das Kühlmittel des Hauptkühlkreises 12 des Kühlsystems gemäß der 1, in den ausschließlich zu kühlende Komponenten eines elektrischen Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs integriert sind, bei um die 70°C betragen. Wäre in den Hauptkühlkreis 12 alternativ oder ergänzend ein Antriebsmotor in Form eines Verbrennungsmotors integriert, könnte der Betriebstemperaturbereich für das in dem Hauptkühlkreis 12 strömende Kühlmittel auch deutlich höher liegen.
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Aufgrund des relativ großen Wertebereichs für die Temperatur des Kühlmittels dehnt sich dieses im Rahmen der Nutzung in einem entsprechend relativ großen Maße unterschiedlich aus. Um eine solche Ausdehnung kompensieren zu können, umfasst das Kühlsystem weiterhin einen Ausgleichsbehälter 22, der über eine Ausgleichsleitung 24 mit dem Hauptkühlkreis 12 verbunden ist. Der Ausgleichsbehälter 22 ist teilweise mit dem Kühlmittel und teilweise mit einem Gas, insbesondere Luft, gefüllt. Die erhebliche Kompressibilität dieses Gases ermöglicht, dass sich in dem Ausgleichsbehälter 22, in Abhängigkeit von der jeweiligen Ausdehnung des Kühlmittels, unterschiedliche Pegelstände des Kühlmittels einstellen.
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In die Ausgleichsleitung 24, über die zudem eine Entlüftung des Hauptkühlkreises 12 erfolgen kann, ist ein erstes Rückschlagventil 26 integriert, das bei einem Unterdruck auf Seiten des Hauptkühlkreises 12 schließt und dadurch ein ungewolltes Rückströmen von Kühlmittel aus einem den Ausgleichsbehälter 22 integrierenden Zusatzkühlkreis 28 in den Hauptkühlkreis12 unterbindet. Ein solches Rückströmen wird jedoch mittels einer Ventilvorrichtung 30 in Form eines Proportionalventils 30 bedarfsweise durch das Einstellen einer entsprechenden Öffnungsstellung des Proportionalventils 30 ermöglicht.
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In den Zusatzkühlkreis ist (in entsprechender Reihenfolge bezüglich einer vorgesehenen Strömungsrichtung des Kühlmittels in dem Zusatzkühlkreis 28) neben dem als Kühlmittelreservoir 22 dienenden Ausgleichsbehälter 22 und dem Proportionalventil 30 noch ein zweites Rückschlagventil 32, eine elektromotorisch antreibbare Zusatzkühlmittelpumpe 34 und ein als Umgebungswärmetauscher ausgebildeter Zusatzkühler 36 integriert.
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Mittels der Zusatzkühlmittelpumpe 34 kann Kühlmittel in dem Zusatzkühlkreis 28 gefördert werden, wobei das Kühlmittel bei einer Durchströmung des Zusatzkühlers 36, der als Umgebungswärmetauscher ausgebildet ist, durch den Übergang von Wärmeenergie auf Umgebungsluft, die den Zusatzkühler 36 durch- und umströmt, gekühlt wird. Dadurch kann sich eine Temperatur für das in dem Zusatzkühlkreis 28 strömende Kühlmittel einstellen, die deutlich unterhalb derjenigen Temperatur liegen kann, die sich in dem Hauptkühlkreis 12 eingestellt hat. Dies gilt insbesondere auch, weil in den Zusatzkühlkreis 28 keine Funktionskomponente integriert ist, durch die im relevanten Ausmaß Wärmeenergie in das dort vorhandene Kühlmittel eingetragen würde.
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Die Kühlleistung des Hauptkühlkreises 12 kann insbesondere hinsichtlich eines Aufrechthaltens des Betriebstemperaturbereichs für das Kühlmittel (auch) bei einem dauerhaften Betrieb des Antriebsmotors 18 (und der Leistungselektronik 20) mit einer definierten Dauernennleistung ausgelegt sein. Für den elektrischen Antriebsmotor 18 und damit auch für die Leistungselektronik 20 kann jedoch ein temporärer Überlastbetrieb zugelassen sein, in dem der Antriebsmotor 18 eine deutlich über der Dauernennleistung liegende Antriebsleistung zur Verfügung stellt. Bei einem solchen Überlastbetrieb wird mittels des Antriebsmotors 18 und der Leistungselektronik 20 eine deutlich erhöhte thermische Leistung in das in dem Hauptkühlkreis 12 strömende Kühlmittel eingetragen, die nicht unmittelbar und vollständig in dem Hauptkühler 14 wieder an die Umgebungsluft abgegeben werden kann. Daraus folgt demnach eine Erhöhung der Temperatur des Kühlmittels in dem Hauptkühlkreis 12, womit dann auch eine schlechtere Kühlleistung für den Antriebsmotor 18 und die Leistungselektronik 20 verbunden ist.
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Um kurzfristig auf eine solche erhöhte thermische Leistung, die in das in dem Hauptkühlkreis 12 strömende Kühlmittel eingetragen wird, zu reagieren ist vorgesehen, das Proportionalventil 30 mittels einer zentralen Steuerungsvorrichtung (Motorsteuerung) 40 derart anzusteuern, dass dieses in einem variablen Ausmaß eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Hauptkühlkreis 12 und dem Zusatzkühlkreis 28 herstellt, wodurch (infolge eines durch die Zusatzkühlmittelpumpe 34 erzeugten Überdrucks im Vergleich zu dem Druck des Kühlmittels in dem Hauptkühlkreis 12) relativ kaltes Kühlmittel aus dem Zusatzkühlkreis 28 und insbesondere aus dem Ausgleichsbehälter 22 in den Hauptkühlkreis 12 strömen kann. Dadurch wird dann gleichzeitig relativ heißes Kühlmittel über die Ausgleichsleitung 24 und das darin integrierte, dann öffnende erste Rückschlagventil 26 in den Zusatzkühlkreis 28 verdrängt. Auf diese Weise kann relativ schnell die mittlere Temperatur des in dem Hauptkühlkreis 12 strömenden Kühlmittels gesenkt und folglich die Kühlleistung für den Antriebsmotor 18 und die Leistungselektronik 20 erhöht werden. Dies kann ermöglichen, den Antriebsmotor 18 relativ lange mit Überlast zu betreiben, bevor ein insbesondere thermischer Grenzwert erreicht wird und der Überlastbetrieb wieder beendet werden muss.
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Durch das über die Ausgleichsleitung 24 in den Zusatzkühlkreis 28 verdrängte, relativ heiße Kühlmittel wird die mittlere Temperatur des in dem Zusatzkühlkreis 28 strömenden Kühlmittels temporär erhöht. Diese Temperaturerhöhung kann anschließend durch einen Wärmeübergang von dem Kühlmittel auf Umgebungsluft in dem Zusatzkühler 36 wieder rückgängig gemacht werden, so dass für ein darauffolgendes Einbringen von Kühlmittel aus dem Zusatzkühlkreis 28 in den Hauptkühlkreis 12 wieder entsprechend kaltes Kühlmittel zur Verfügung steht.
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Da der Ausgleichsbehälter 22 (auch) zum Vorhalten beziehungsweise zum Zwischenspeichern von relativ kaltem Kühlmittel dient, ist dieser mit einer Isolationsschicht 38 versehen, um das darin enthaltene Kühlmittel thermisch gegenüber der Umgebung zu isolieren. Dadurch kann eine Übertragung von Wärmeenergie aus der Umgebung in das in dem Ausgleichsbehälter 22 enthaltene Kühlmittel gering gehalten werden, wenn dieses eine Temperatur aufweist, die unterhalb der Umgebungstemperatur liegt. Eine solche thermische Isolation kann insbesondere bei einer regelmäßigen Nutzung des Kraftfahrzeugs 10 bei hohen Umgebungstemperaturen sinnvoll sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Hauptkühlkreis
- 14
- Umgebungswärmetauscher/Hauptkühler
- 16
- (Haupt-)Kühlmittelpumpe
- 18
- Antriebsmotor
- 20
- Leistungselektronik
- 22
- Ausgleichsbehälter/ Kühlmittelreservoir
- 24
- Ausgleichsleitung
- 26
- erstes Rückschlagventil
- 28
- Zusatzkühlkreis
- 30
- Ventilvorrichtung / Proportionalventil
- 32
- zweites Rückschlagventil
- 34
- Zusatzkühlmittelpumpe
- 36
- Umgebungswärmetauscher/Zusatzkühler
- 38
- Isolationsschicht
- 40
- Steuerungsvorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006032852 A1 [0005]
- DE 102013212783 A1 [0006]
- DE 102015201240 A1 [0007]
