DE102017129777A1 - Radiator module and method for controlling a refrigerant pressure or an air temperature - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kühlermodul (9) für ein Kraftfahrzeug mit kältemittelgekühltem Energiespeicher, umfassend➢ ein Kühlermodulgehäuse,➢ einen Kondensator (2) und/oder einen Gaskühler eines Kältemittelkreislaufs (A), wobei der Kondensator (2) und/oder der Gaskühler innerhalb des Kühlermodulgehäuses angeordnet sind/ist,➢ eine Mehrzahl von Frischluftklappen (12) zum Regeln von in das Kühlermodulgehäuse und in den Kondensator (2) und/oder Gaskühler eintretenden Frischluft,➢ mindestens eine Umluftklappe (13) zum Regeln eines Umluftstroms (17),➢ mindestens einen durch die Umluftklappe (13) verschließbaren Strömungspfad innerhalb des Kühlermodulgehäuses, der eine fluide Verbindung vom Bereich des Luftaustritts der Abluft (15) aus dem Kondensator und/oder Gaskühler über die zumindest teilweise geöffnete Umluftklappe (13) zurück zum Bereich des Lufteintritts (18) in den Kondensator (2) und/oder Gaskühler bereitstellt, damit bei zumindest teilweise geöffneter Umluftklappe (13) Abluft (15) als Umluft (17) in Richtung des Lufteintritts (18) strömen kann,➢ eine durch eine Luftklappe schließbare Öffnung für das Entweichen der Abluft (15) die in die Umgebung (16). Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regelung des Drucks in einem Bereich des Kältemittelkreislaufs (A) mittels des Kühlermoduls (9) undVerfahren zur Regelung der Lufttemperatur am Lufteintritt in den Kondensator und/oder Gaskühler des Kühlermoduls.The invention relates to a radiator module (9) for a motor vehicle with a refrigeration - cooled energy store, comprising a radiator module housing, a condenser (2) and / or a gas cooler of a refrigerant circuit (A), wherein the condenser (2) and / or the gas cooler within the A plurality of fresh air flaps (12) for regulating fresh air entering the cooler module housing and the condenser (2) and / or gas cooler, ➢ at least one recirculating air flap (13) for regulating a recirculating air flow (17), ➢ at least one through the recirculation flap (13) closable flow path within the radiator module housing, a fluid connection from the area of the air outlet of the exhaust air (15) from the condenser and / or gas cooler on the at least partially open recirculating air flap (13) back to the air inlet (18 ) into the condenser (2) and / or gas cooler, thereby opening at least partially Um recirculation damper (13) exhaust air (15) as circulating air (17) in the direction of the air inlet (18) can flow, ➢ a closable by an air damper opening for the escape of the exhaust air (15) into the environment (16). Moreover, the invention relates to a method for regulating the pressure in a region of the refrigerant circuit (A) by means of the cooler module (9) and method for controlling the air temperature at the air inlet into the condenser and / or gas cooler of the cooler module.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kühlermodul für ein Kraftfahrzeug mit kältemittelgekühltem Energiespeicher, das eine aktive Umluftregulierung aufweist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regelung des Kältemitteldrucks in einem Bereich eines Kältemittelkreislaufs, das heißt auf dessen Hochdruckseite oder dessen Niederdruckseite, mittels dieses Kühlermoduls. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Regelung der Lufttemperatur am Lufteintritt in den Kondensator und/oder Gaskühler des Kühlermoduls.The invention relates to a radiator module for a motor vehicle with refrigerant-cooled energy storage, which has an active circulating air regulation. Moreover, the invention relates to a method for controlling the refrigerant pressure in a region of a refrigerant circuit, that is, on its high-pressure side or its low-pressure side, by means of this cooler module. The invention also relates to a method for controlling the air temperature at the air inlet into the condenser and / or gas cooler of the cooler module.
Insbesondere in Elektrofahrzeugen werden kältemittelbasierte Kontaktkühler für Batterien genutzt, um die Batteriezellen im Fahrmodus, im Auflademodus und im Schnellauflademodus kühlen zu können.Especially in electric vehicles, refrigerant-based battery contact coolers are used to cool the battery cells in the drive mode, the charge mode, and the quick charge mode.
Während die Anforderungen für die Batteriekühlung häufig von den anliegenden Zelltemperaturen abhängig sind, wird das Hochdruckniveau und folgerichtig auch das Niederdruckniveau im Kältemittelkreislauf hauptsächlich durch die Außentemperatur beeinflusst. Bisherige Fahrzeuganwendungen erfordern eine aktive Batteriekühlung in einem Temperaturbereich von -10°C bis + 45 °C, wobei die Außentemperatur annähernd gleich der Kondensator-Lufteintrittstemperatur sein sollte.While the requirements for the battery cooling often depend on the applied cell temperatures, the high pressure level and, consequently, the low pressure level in the refrigerant circuit is mainly influenced by the outside temperature. Previous vehicle applications require active battery cooling in a temperature range of -10 ° C to + 45 ° C, where the outside temperature should be approximately equal to the condenser air inlet temperature.
Für die Batteriekühlung bei hohen Außentemperaturen gelten folgende Bedingungen:
- → die Kondensationstemperatur auf der Hochdruckseite ist höher als die Außentemperatur,
- → die Kondensationstemperatur auf der Hochdruckseite ist höher als die Zelltemperatur,
- → die Verdampfungstemperatur auf der Niederdruckseite ist niedriger als die Außentemperatur,
- → die Verdampfungstemperatur auf der Niederdruckseite ist niedriger als die Zelltemperatur,
- → es besteht ein geringer Temperaturgradient zwischen Verdampfungstemperatur und Zelltemperatur,
- → ein hohe Saugdichte führt zu einem hohen Kältemittelmassenstrom.
- → the condensation temperature on the high pressure side is higher than the outside temperature,
- → the condensation temperature on the high pressure side is higher than the cell temperature,
- → the evaporation temperature on the low pressure side is lower than the outside temperature,
- → the evaporation temperature on the low-pressure side is lower than the cell temperature,
- → there is a small temperature gradient between evaporation temperature and cell temperature,
- → a high suction density leads to a high refrigerant mass flow.
Für die Batteriekühlung bei niedrigen Außentemperaturen gelten folgende Bedingungen:
- → die Kondensationstemperatur auf der Hochdruckseite ist höher als die Außentemperatur,
- → die Kondensationstemperatur auf der Hochdruckseite ist niedriger als die Zelltemperatur,
- → die Verdampfungstemperatur auf der Niederdruckseite ist ähnlich wie die Außentemperatur,
- → die Verdampfungstemperatur auf der Niederdruckseite ist viel kleiner als die Zelltemperatur,
- → es besteht ein hoher Temperaturgradient zwischen Verdampfungstemperatur und Zelltemperatur,
- → eine niedrige Saugdichte führt zu einem niedrigen Kältemittelmassenstrom.
- → the condensation temperature on the high pressure side is higher than the outside temperature,
- → the condensation temperature on the high pressure side is lower than the cell temperature,
- → the evaporation temperature on the low pressure side is similar to the outside temperature,
- → the evaporation temperature on the low pressure side is much smaller than the cell temperature,
- → there is a high temperature gradient between evaporation temperature and cell temperature,
- → a low suction density leads to a low refrigerant mass flow.
Aufgrund des hohen Temperaturgradienten, verbunden mit niedrigen Kältemittelmassenströmen, sind Systeme mit einer direkten Batteriekühlung bei niedrigen Außentemperaturen weniger leistungsfähig, weniger effizient und weisen eine schlechtere Temperaturverteilung auf.Due to the high temperature gradient associated with low refrigerant mass flows, systems with direct battery cooling at low outdoor temperatures are less efficient, less efficient and have a lower temperature distribution.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht insbesondere darin, im Stillstand, aber auch während der Fahrt, das Druckniveau auf der Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufs zu regeln, das heißt, bei Bedarf gezielt anheben zu können.The object underlying the invention is, in particular, to regulate the pressure level on the high-pressure side of the refrigerant circuit at standstill, but also while driving, that is to be able to raise specifically when needed.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Kühlermodul für ein Kraftfahrzeug mit kältemittelgekühltem Energiespeicher mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object of the invention is achieved by a radiator module for a motor vehicle with a refrigerant-cooled energy store having the features according to claim 1. Advantageous developments are specified in the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Kühlermodul umfasst
- ➢ ein Kühlermodulgehäuse,
- ➢ einen Kondensator und/oder einen Gaskühler eines Kältemittelkreislaufs, wobei der Kondensator und/oder der Gaskühler innerhalb des Kühlermodulgehäuses angeordnet sind/ist,
- ➢ eine Mehrzahl von Frischluftklappen zum Regeln von in das Kühlermodulgehäuse und in den Kondensator und/oder Gaskühler eintretender Frischluft,
- ➢ mindestens eine Umluftklappe zum Regeln eines Umluftstroms,
- ➢ mindestens einen durch die Umluftklappe verschließbaren Strömungspfad innerhalb des Kühlermodulgehäuses, der eine fluide Verbindung vom Bereich des Luftaustritts der Abluft aus dem Kondensator und/oder dem Gaskühler über die zumindest teilweise geöffnete Umluftklappe zurück zum Bereich des Lufteintritts in den Kondensator und/oder Gaskühler bereitstellt, damit bei zumindest teilweise geöffneter Umluftklappe Abluft als Umluft in Richtung des Lufteintritts strömen kann,
- ➢ eine durch eine Luftklappe schließbare Öffnung für das Entweichen der Abluft die in die Umgebung.
- ➢ a cooler module housing,
- ➢ a condenser and / or a gas cooler of a refrigerant circuit, the condenser and / or the gas cooler being arranged inside the cooler module housing,
- ➢ a plurality of fresh air flaps for regulating fresh air entering the cooler module housing and into the condenser and / or gas cooler,
- ➢ at least one recirculation damper for regulating a circulating air flow,
- ➢ at least one flow path which can be closed by the recirculation damper within the radiator module housing, which provides a fluid connection from the region of the air outlet of the exhaust air from the condenser and / or the gas cooler via the at least partially opened recirculation damper back to the region of the air inlet into the condenser and / or gas cooler, so that at least partially open recirculation damper exhaust air can flow as circulating air in the direction of the air inlet,
- ➢ an opening that can be closed by an air damper for the escape of exhaust air into the environment.
Das Kühlermodulgehäuse ist abgesehen von Bereichen, die durch aktive Luftklappen geschlossen werden können, frei von Öffnungen zur Umgebung. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst der Kältemittelkreislauf neben dem Kondensator und/oder dem Gaskühler einen Verdichter, ein Expansions- und Drosselorgan, einen Batteriekühler und Kältemittelleitungen, die die genannten Komponenten zu einem Kreislauf verbinden. Der kältemittelbasierte Batteriekühler ist so angeordnet, dass er die Batteriezellen kontaktiert, um sie bei Bedarf abkühlen zu können.The radiator module housing is apart from areas that are closed by active louvers can be, free from openings to the environment. According to one embodiment, the refrigerant circuit in addition to the condenser and / or the gas cooler comprises a compressor, an expansion and throttling member, a battery cooler and refrigerant lines, which connect the said components to a circuit. The refrigerant-based battery cooler is arranged to contact the battery cells for cooling as needed.
Mit dem erfindungsgemäßen Kühlermodul ist es möglich, die Lufteintrittstemperatur in den im Kühlermodul befindlichen Kondensator und/oder Gaskühler zu erhöhen und aktiv zu regeln. Mit höheren Kondensator-/Gaskühler-Eintrittstemperaturen werden auch bei niedrigen Außentemperaturen stabile Randbedingungen erreicht. Im Speziellen bei tiefen Außentemperaturen, das heißt bei Temperaturen < als 0°C, kann die Lufteintrittstemperatur vollflächig auf > 10 °C angehoben werden. Die Lufteintrittstemperatur kann durch die aktive Regelung der Luftklappenpositionen so lange erhöht werden, bis der Hochdruck oder Saugdruck im Kältemittelkreislauf den Sollwert erreicht hat.With the radiator module according to the invention, it is possible to increase the air inlet temperature in the condenser and / or gas cooler located in the radiator module and to actively regulate it. With higher condenser / gas cooler inlet temperatures, stable boundary conditions are achieved even at low outside temperatures. Especially at low outside temperatures, ie at temperatures <0 ° C, the air inlet temperature over the entire surface can be raised to> 10 ° C. The air inlet temperature can be increased by actively controlling the damper positions until the high pressure or suction pressure in the refrigerant circuit has reached the set point.
Eine höhere Lufteintrittstemperatur führt zu
- → höheren Druckniveaus auf der Hochdruckseite und bei niedrigen Außentemperaturen auch der Niederdruckseite,
- → einem höheren Saugdruck und demzufolge einer größeren Saugdichte bei niedrigen Außentemperaturen,
- → einem niedrigeren Temperaturgradienten von den Batteriezellen zur Verdampfungstemperatur bei niedrigen Außentemperaturen.
- → higher pressure levels on the high pressure side and at low outside temperatures also the low pressure side,
- → a higher suction pressure and consequently a higher suction density at low outside temperatures,
- → a lower temperature gradient from the battery cells to the evaporation temperature at low outside temperatures.
Vorzugsweise ist die Umluftklappe eine innerhalb des Kühlermodulgehäuses aktiv steuerbare Umluftklappe, die in eine Öffnungsposition und eine Schließposition sowie zwischen diesen Positionen verstellbar ist, um die Umluftströmung zu steuern.Preferably, the recirculation damper is an actively controlled within the radiator module housing recirculation damper, which is adjustable in an open position and a closed position and between these positions to control the circulating air flow.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Frischluftklappen über einen Mechanismus miteinander gekoppelt und gemeinsam verstellbar. Um den Luftstrom in das Kühlermodul und zum Kondensator und/oder Gaskühler besonders effektiv regeln zu können, gibt es gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an der Vorderseite des Kühlermodulgehäuses einen Grill mit aktiven, jalousieartig angeordneten lamellenförmigen Drehklappen als Frischluftklappen, die zusammen in eine Öffnungsposition und eine Schließposition des Kühlermodulgehäuses bewegt werden können und auch zwischen diesen Positionen verstellbar sind. Alternativ oder zusätzlich sind die Frischluftklappen und die mindestens eine Umluftklappe über einen Mechanismus miteinander gekoppelt und gemeinsam verstellbar.According to an advantageous embodiment of the invention, the fresh air flaps are coupled together via a mechanism and jointly adjustable. In order to control the flow of air into the cooler module and the condenser and / or gas cooler particularly effective, there is according to a particularly preferred embodiment of the invention on the front of the radiator module housing a grill with active, louver-like arranged lamellar rotary valves as fresh air flaps, which together in an open position and a closed position of the radiator module housing can be moved and are also adjustable between these positions. Alternatively or additionally, the fresh air flaps and the at least one recirculation flap are coupled together via a mechanism and jointly adjustable.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gibt es innerhalb des Kühlermodulgehäuses einen elektrischen oder einen mechanisch angetriebenen Lüfter. Der Lüfter kann entweder stromabwärts oder stromaufwärts des Kondensators und/oder Gaskühlers angeordnet sein. Durch die Anordnung des Lüfters innerhalb des Kühlermodulgehäuse wird ein Ablenkelement bereitgestellt, was die Rückführung der Luft zum Bereich des Lufteintritts in den Kondensator und/oder den Gaskühler unterstützt.According to a further advantageous embodiment of the invention, there is an electric or a mechanically driven fan within the radiator module housing. The fan may be located either downstream or upstream of the condenser and / or gas cooler. The arrangement of the fan within the radiator module housing provides a baffle which assists in returning the air to the area of air entry into the condenser and / or the gas cooler.
Stromabwärts und/oder stromaufwärts des Kondensators und/oder des Gaskühlers können noch zusätzliche Wärmeübertrager, zum Beispiel Niedertemperaturkühler, Hochtemperaturkühler, Ölkühler und/oder Ladeluftkühler, angeordnet sein.Downstream and / or upstream of the condenser and / or the gas cooler, additional heat exchangers, for example low-temperature coolers, high-temperature coolers, oil coolers and / or intercoolers, may be arranged.
Die Umluftklappe kann aus einer oder mehreren Einzelklappen bestehen. Die Umluftklappe kann sowohl unterhalb als auch oberhalb oder seitlich des Kondensators und/oder Gaskühlers im Kühlermodul angeordnet sein. Dabei sind auch Kombinationen zwischen mindestens zwei der drei Varianten möglich. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Umluftklappe unterhalb des Kondensators und/oder Gaskühlers an dessen Boden positioniert, wobei die Breite der Umluftklappe der Breite des Kühlermoduls entspricht.The recirculation damper can consist of one or more individual flaps. The recirculation damper can be arranged both below and above or to the side of the condenser and / or gas cooler in the cooler module. In this case, combinations between at least two of the three variants are possible. In a particularly preferred embodiment, the recirculation damper is positioned below the condenser and / or gas cooler at the bottom thereof, wherein the width of the recirculation damper corresponds to the width of the cooler module.
Die Umluftklappe kann derart positioniert sein, dass sie zwei Funktionen miteinander kombiniert. Neben der Funktion, den Umluftstrom zu erlauben oder zu verhindern, kann sie auch die Luftklappe bilden, die das Freisetzen der warmen Abluft in die Umgebung erlaubt oder verhindert. Anstelle einer kombinierten Umluftklappe, die die Umluft im Kühlermodul und die Abluft aus dem Kühlermodul regelt, können diese Funktionen auch von getrennten Luftklappen erfüllt werden.The recirculation damper can be positioned to combine two functions. In addition to the function of allowing or preventing the circulation air flow, it can also form the air damper, which allows or prevents the release of the warm exhaust air into the environment. Instead of a combined recirculation damper, which regulates the recirculation in the radiator module and the exhaust air from the radiator module, these functions can also be met by separate air dampers.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Kältemitteldrucks in einem Bereich des Kältemittelkreislaufs mittels des erfindungsgemäßen Kühlermoduls, wobei der Kältemittelkreislauf den vom Kühlermodul umfassten Kondensator und/oder Gaskühler, ein Expansions- und Drosselorgan, einen Batteriekühler und Kältemittelleitungen, die die genannten Komponenten zu einem Kältemittelkreislauf mit einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite verbinden, umfasst. Dabei ist zumindest ein Drucksensor zur Erfassung des Kältemitteldrucks in dem Bereich des Kältemittelkreislaufs, der Hochdruckseite oder der Niederdruckseite, vorzugsweise der Hochdruckseite, angeordnet. Bei dem Verfahren wird/werden
- a) ein hinsichtlich einer möglichst hohen Kühlkapazität des Batteriekühlers optimaler Druck auf dem genannten Bereich des Kältemittelkreislaufs ermittelt,
- b) die Frischluftklappen zumindest mehr geschlossen und die mindestens eine Umluftklappe zumindest mehr geöffnet, wenn der durch den Drucksensor ermittelte Kältemitteldruck in dem genannten Bereich des Kältemittelkreislaufs geringer ist als der optimale Druck des Kältemittelkreislaufs,
- c) die Frischluftklappen zumindest mehr geöffnet und die mindestens eine Umluftklappe zumindest mehr geschlossen, wenn der durch den Drucksensor ermittelte Kältemitteldruck im Kältemittelkreislauf höher als der optimale Druck ist,
- d) die Klappenpositionen der Frischluftklappen und der mindestens einen Umluftklappe beibehalten, wenn der durch den Drucksensor ermittelte Druck dem optimalen Druck entspricht.
- a) determines an optimum pressure with respect to the highest possible cooling capacity of the battery cooler in said area of the refrigerant circuit,
- b) the fresh air flaps are at least more closed and the at least one recirculated-air flap at least more open when the refrigerant pressure determined by the pressure sensor in the said area of the refrigerant circuit is lower than the optimum pressure of the refrigerant circuit,
- c) the fresh air flaps are opened at least more and the at least one recirculation air flap is closed at least more when the refrigerant pressure determined by the pressure sensor in the refrigerant circuit is higher than the optimum pressure,
- d) maintaining the flap positions of the fresh air flaps and the at least one recirculating air flap when the pressure detected by the pressure sensor corresponds to the optimum pressure.
Das System kann dabei im Wesentlichen in drei verschiedenen Modi betrieben werden, nämlich im Modus „Frischluft“, bei dem die mindestens eine Umluftklappe vollständig geschlossen ist, im Modus teilweise Umluft/Frischluft“, bei dem sowohl die Frischluftklappen als auch die mindestens eine Umluftklappe teilweise geöffnet sind, und dem Modus „Umluft“ mit vollständig geschlossenen Frischluftklappen.The system can be operated essentially in three different modes, namely in the mode "fresh air" in which the at least one recirculation damper is completely closed, in the partial recirculation / fresh air mode, in which both the fresh air flaps and the at least one recirculation damper partially are open, and the mode "recirculation" with fully closed fresh air dampers.
Der Kältemittelkreislauf kann mit einem beliebigen Kältemittel, aber insbesondere R1234yf (2,3,3,3-Tetrafluorpropen), R134a (1,2,2,2-Tetrafluorethan), R744 (Kohlendioxid), R404a (44 % Pentafluorethan, 4 % 1,1,1,2 Tetrafluorethan, 52 % 1,1,1-Trifluorethan), R600a (Isobutan), R290 (Propan), R152a (1,1-Difluorethan oder R32 (Difluormethan) betrieben werden.The refrigerant cycle can be treated with any refrigerant, but especially R1234yf (2,3,3,3-tetrafluoropropene), R134a (1,2,2,2-tetrafluoroethane), R744 (carbon dioxide), R404a (44% pentafluoroethane, 4% 1 , 1,1,2-tetrafluoroethane, 52% 1,1,1-trifluoroethane), R600a (isobutane), R290 (propane), R152a (1,1-difluoroethane or R32 (difluoromethane).
Statt hochdruckseitigen Drucksensoren im Kältemittelkreislauf können auch ein oder mehrere niederdruckseitige bzw. saugseitige Drucksensoren zwischen dem Expansions- und Drosselorgan und dem Kältemittelverdichter, also der Niederdruckseite bzw. Saugseite, vorgesehen werden. Die Regelung der Frischluftklappen und der mindestens einen Umluftklappe erfolgt dann analog, wobei dann nicht auf den optimalen Hochdruck, sondern auf den optimalen Saugdruck geregelt wird.Instead of high-pressure side pressure sensors in the refrigerant circuit, one or more low-pressure side or suction-side pressure sensors between the expansion and throttle member and the refrigerant compressor, so the low-pressure side or suction side can be provided. The regulation of the fresh air flaps and the at least one recirculation damper then takes place analogously, in which case it is not regulated to the optimum high pressure, but to the optimum suction pressure.
Der Kältemittelkreislauf kann zusätzliche parallele und/oder serielle Kondensatoren/Gaskühler und/oder Verdampfer und/oder Expansions- und Drosselorgane enthalten.The refrigerant circuit may include additional parallel and / or serial condensers / gas coolers and / or evaporators and / or expansion and throttling devices.
Analog zur Regelung des Kältemitteldrucks mittels des erfindungsgemäßen Kühlermoduls kann auch ein Verfahren zur Regelung der Lufttemperatur am Lufteintritt in den Kondensator und/oder Gaskühler des Kühlermoduls erfolgen, wobei der Kondensator und/oder Gaskühler Teil eines Kältemittelkreislaufs ist/sind, der als weitere Komponenten ein Expansions- und Drosselorgan, einen Batteriekühler und Kältemittelleitungen, die die genannten Komponenten zu einem Kältemittelkreislauf mit einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite verbinden, umfasst, wobei zumindest ein Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur am Ort des Lufteintritts in den Kondensator und/oder in den Gaskühler angeordnet ist und wobei bei dem Verfahren
- a) eine hinsichtlich einer möglichst hohen Kühlkapazität des Batteriekühlers optimale Lufttemperatur am Lufteintritt in den Kondensator und/oder Gaskühler ermittelt wird,
- b) die Frischluftklappen zumindest mehr geschlossen werden und die mindestens eine Umluftklappe zumindest mehr geöffnet wird, wenn die durch den Temperatursensor ermittelte Temperatur geringer als die optimale Temperatur ist,
- c) die Frischluftklappen zumindest mehr geöffnet werden und die mindestens eine Umluftklappe zumindest mehr geschlossen wird, wenn die durch den Temperatursensor ermittelte Temperatur höher als die optimale Temperatur ist,
- d) die Klappenpositionen der Frischluftklappen und der Umluftklappe beibehalten werden, wenn die durch den Temperatursensor ermittelte Temperatur der optimalen Temperatur entspricht.
- a) determining an optimum air temperature at the air inlet into the condenser and / or gas cooler with regard to the greatest possible cooling capacity of the battery cooler,
- b) the fresh air flaps are closed at least more and the at least one recirculation air flap is opened at least more when the temperature determined by the temperature sensor is lower than the optimum temperature,
- c) the fresh air flaps are opened at least more and the at least one recirculation air flap is closed at least more if the temperature determined by the temperature sensor is higher than the optimum temperature,
- d) the flap positions of the fresh air flaps and the recirculation flap are maintained when the temperature determined by the temperature sensor corresponds to the optimum temperature.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht in einem Effizienzgewinn des Kältekreislaufes bei niedrigen Außentemperaturen im Vergleich zum Stand der Technik.An essential advantage of the invention is an increase in the efficiency of the refrigeration cycle at low outside temperatures compared to the prior art.
Ein weiterer Vorteil besteht in einer Kälteleistungssteigerung des Kältemittelkreislaufs bei geringen Außentemperaturen. So ist ein Schnellladen der Batterie mit unveränderter Stromstärke auch bei geringen Außentemperaturen möglich.Another advantage is a cooling capacity increase of the refrigerant circuit at low outside temperatures. So a fast charging of the battery with unchanged current is possible even at low outdoor temperatures.
Des Weiteren bietet die Erfindung ein erhebliches Kosteneinsparungspotenzial. So muss das Design für den Batteriekühler weniger robust ausgeführt werden. Bei niedrigeren Außentemperaturen ist eine geringere Kältemittelfüllmenge erforderlich, was ebenfalls ein Kosteneinsparungspotential, hier hinsichtlich des Kältemittels, darstellt. Außerdem kann der Kältemittelsammler kleiner ausgeführt werden, was neben dem Kostenvorteil einen kleineren Bauraum und ein geringeres Gewicht bedingt.Furthermore, the invention offers a considerable cost saving potential. So the design for the battery cooler must be made less robust. At lower outdoor temperatures, a lower refrigerant charge is required, which also represents a cost-saving potential, here with regard to the refrigerant. In addition, the refrigerant collector can be made smaller, which in addition to the cost advantage requires a smaller space and a lower weight.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 : einen Kreisprozess eines Kältemittelkreislaufs nach dem Stand der Technik bei niedrigen Außentemperaturen in einem Druck-Enthalpie-Zustandsdiagramm mit logarithmisch aufgetragenem Druck, -
2 : eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreislaufs, -
3 : eine schematische Darstellung des Kältemittelkreislaufs mit einem Systembetrieb bei hohen Außentemperaturen, -
4 : einen typischen Kreisprozess des Kältemittelkreislaufs bei hohen Außentemperaturen im log(p), h - Diagramm, -
5 : eine schematische Darstellung des Kältemittelkreislaufs mit einem Systembetrieb bei geringen Außentemperaturen im instationären Fall, mit Zufuhr von Umluft, -
6 : einen typischen Kreisprozess des Kältemittelkreislaufs bei niedriger Außentemperatur und Zufuhr von Umluft, -
7 : eine schematische Darstellung des Kältemittelkreislaufs mit einem Systembetrieb bei geringen Außentemperaturen im stationären Fall, mit Zufuhr von einem Teil Umluft und einem Teil Frischluft, -
8 : einen typischen Kreisprozess des Kältemittelkreislaufs bei niedrigen Außentemperaturen im log(p), h - Diagramm und Zufuhr von einem Teil Umluft und einem Teil Frischluft, -
9 : die schematische Darstellung einer Regelungsstrategie für Luftklappen.
-
1 FIG. 1: a cycle of a prior art refrigerant cycle at low outside temperatures in a pressure-enthalpy state diagram with logarithmic applied pressure, FIG. -
2 : a schematic representation of a refrigerant circuit, -
3 : a schematic representation of the refrigerant circuit with a system operation at high outside temperatures, -
4 : a typical cycle of the refrigerant circuit at high outside temperatures in the log (p), h - diagram, -
5 : a schematic representation of the refrigerant circuit with a system operation at low outside temperatures in the transient case, with supply of circulating air, -
6 : a typical cycle of the refrigerant circuit at low outside temperature and supply of circulating air, -
7 : a schematic representation of the refrigerant circuit with a system operation at low outside temperatures in the stationary case, with supply of a part of circulating air and a part of fresh air, -
8th : a typical cycle of the refrigerant circuit at low outside temperatures in the log (p), h - diagram and supply of a part circulating air and a part fresh air, -
9 : the schematic representation of a control strategy for air dampers.
Die
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Die
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Vorteilhaft ist zudem eine Vorsteuerung der Klappenpositionen in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit, so dass bei mittels Drucksensor
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- AA
- KältemittelkreislaufRefrigerant circulation
- 11
- KältemittelverdichterRefrigerant compressor
- 22
- Kondensatorcapacitor
- 33
- Expansions- und DrosselorganExpansion and throttle organ
- 44
- Batteriekühlerbattery cooler
- 55
-
Kältemittelleitung, Kältemittelleitungsabschnitt zwischen Kältemittelverdichter
1 und Kondensator2 Refrigerant line, refrigerant line section between refrigerant compressor1 andcapacitor 2 - 66
-
Kältemittelleitung, Kältemittelleitungsabschnitt zwischen Kondensator
2 und Drosselorgan3 Refrigerant line, refrigerant line section betweencondenser 2 andthrottle body 3 - 77
-
Kältemittelleitung, Kältemittelleitungsabschnitt zwischen Batteriekühler
4 und Kältemittelverdichter1 Refrigerant line, refrigerant line section betweenbattery cooler 4 and refrigerant compressor1 - 88th
- BatteriezellmodulBattery cell module
- 99
- Kühlermodulcooler module
- 1010
- LüfterFan
- 1212
- FrischluftklappenFresh air flaps
- 1313
- Umluftklapperecirculation damper
- 1414
- Frischluft, FrischluftstromFresh air, fresh air flow
- 1515
- Abluftexhaust
- 1616
- UmgebungSurroundings
- 1717
- Umluft, UmluftstromCirculating air, circulating air flow
- 1818
- Lufteintrittair inlet
- 1919
- Drucksensorpressure sensor
- 19a19a
- Drucksensorpressure sensor
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