DE102017220376A1 - Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug mit einem solchen Kühlsystem - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem elektrischen Energiespeicher (7) zum Antrieb des Kraftfahrzeugs; einem Chiller (6), der von einem Kältekreislauf und fluidisch davon getrennt von einem Hauptkühlkreislauf durchströmbar ist; einem oder mehreren Stellorganen (11, 12); zumindest einer Wärmequelle (5), und einem oder mehreren Umgebungsluftkühlern (2a, 2b), wobei in einem ersten Betrieb die Stellorgane (11, 12) den Hauptkühlkreislauf so ausbilden, dass von diesem der Chiller (6), der Energiespeicher (7) und keiner der Umgebungsluftkühler (2a, 2b) durchströmbar ist; in einem zweiten Betrieb die Stellorgane (11, 12) den Hauptkühlkreislauf so ausbilden, dass von diesem der Chiller (6), der Energiespeicher (7) und zumindest einer der Umgebungsluftkühler (2a, 2b) durchströmbar ist, und in einem dritten Betrieb die Stellorgane (11, 12) den Hauptkühlkreislauf so ausbilden, dass von diesem der Chiller (6), zumindest einer der Umgebungsluftkühler (2a, 2b) und die Wärmequelle (5) durchströmbar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem elektrischen Energiespeicher zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, sowie ein Kraftfahrzeug mit solch einem Kühlsystem.
- Für die Kühlung eines elektrischen Energiespeichers in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug sind derzeit folgende Möglichkeiten üblich. So ist es möglich den elektrischen Energiespeicher durch Luftkühlung mittels Umgebungsluft oder mittels über den Kältekreis klimatisierter Luft zu kühlen. Eine weitere Möglichkeit ist eine Kühlmittelkühlung, bei der der Energiespeicher von Kühlmittel gekühlt wird. Das Kühlmittel wird durch einen Umgebungsluftkühler oder den Kältekreis konditioniert, wobei bei letzterem ein sog. Chiller erforderlich ist. Ein Chiller ist ein Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher, bei dem Wärmeenergie zwischen einem Kühlkreislauf und einem Kältemittelkreislauf, welche fluidisch voneinander getrennt sind, übertragen wird. Eine weitere Möglichkeit der Energiespeicherkühlung ist eine Direktkältemittelkühlung, bei welcher der Energiespeicher direkt über den Kältekreis gekühlt wird, d.h. das Kältemittel verdampft in Verdampferplatten, die direkt an den Energiespeicher-Zellmodulen angeordnet sind.
- Der Nachteil bei diesem Stand der Technik besteht darin, dass eine Kühlung des Energiespeichers ohne Unterstützung eines Kältekreises insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen nicht über ausreichend Leistung verfügt, insbesondere gilt dies für die Anwendungsfälle des DC-Schnellladens, dynamische Fahrmanöver oder hohe Fahrgeschwindigkeiten.
- Erfolgt eine Kühlung mittels des Kältekreislaufs, dann stellt der Kältekreislauf die Kälteleistung sowohl für die Kühlung des Innenraums als auch für die Kühlung des Energiespeichers zur Verfügung. Aufgrund der erhöhten Kühlanforderungen des Energiespeichers ist in einigen Betriebszuständen (z.B. hohe Fahrgeschwindigkeiten, DC-Schnellladen) die Kälteleistung nicht ausreichend. Außerdem ist zu berücksichtigen, dass zur eigentlichen Kühlleistung zum Zwecke der Kühlung, die Leistung des elektrischen Kältemittelverdichters über das Kühlsystem abgeführt werden muss, was zu einer zusätzlichen Belastung des gesamten Kühlsystems führt (wenn beispielsweise bei einer Energiespeicher-Kühlleistung von 2kW eine Leistung des Kältemittelverdichters von 1 kW anfällt, dann ergeben sich 3kW Kondensatorleistung). Daher ist eine Kühlung des Energiespeichers mittels eines Kältekreislaufs nicht in jedem Betriebszustand energieeffizient.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes, insbesondere effizienteres, Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug, welches einen elektrischen Energiespeicher hat, bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Kühlsystem gemäß Anspruch 1 und ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, mit einem elektrischen Energiespeicher zum Antrieb des Kraftfahrzeugs; einem Chiller, der von einem Kältekreislauf und fluidisch davon getrennt von einem Hauptkühlkreislauf durchströmbar ist, um Wärmeenergie zwischen dem Kältekreislauf und dem Hauptkühlkreislauf zu übertragen; einem oder mehreren Stellorganen; zumindest einer Wärmequelle, und einem oder mehreren Umgebungsluftkühlern, wobei in einem ersten Betrieb die Stellorgane den Hauptkühlkreislauf so ausbilden, dass von diesem der Chiller, der Energiespeicher und keiner der Umgebungsluftkühler durchströmbar ist; in einem zweiten Betrieb die Stellorgane den Hauptkühlkreislauf so ausbilden, dass von diesem der Chiller, der Energiespeicher und zumindest einer der Umgebungsluftkühler durchströmbar ist, und in einem dritten Betrieb die Stellorgane den Hauptkühlkreislauf so ausbilden, dass von diesem der Chiller, zumindest einer der Umgebungsluftkühler und die Wärmequelle durchströmbar ist. Dieses Ausführungsbeispiel bietet den Vorteil, dass ein Umgebungsluftkühler, ein Chiller und ein elektrischer Energiespeicher je nach Bedarf unterschiedlich zueinander geschaltet werden, sodass eine bedarfsgerechte und energieeffiziente Kühlung ermöglicht wird.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in dem dritten Betrieb der Chiller stromabwärts der Wärmequelle und stromaufwärts des zumindest einen Umgebungskühlers angeordnet. Dadurch, dass der Chiller stromabwärts von potentiellen Wärmequellen angeordnet ist, kann die Abwärme dieser Wärmequellen über den Chiller in den Kältekreislauf übertragen werden und so für mögliche Wärmepumpenanwendungen zur energieeffizienten Heizung des Innenraums und/oder des Energiespeichers zur Verfügung stehen. Dadurch, dass der Chiller stromaufwärts des Umgebungskühlers angeordnet ist, kann das Kühlmittel unter Umgebungstemperatur abgekühlt werden und so Wärme aus der Umgebung in den Hauptkühlkreislauf aufgenommen werden und mittels des Chillers in den Kältekreislauf übertragen werden und so für mögliche Wärmepumpenanwendungen zur energieeffizienten Heizung des Innenraums und/oder des Energiespeichers zur Verfügung stehen. Diese Erfindung konzentriert sich jedoch auf die wärmeaufnehmende Seite, wobei es für die Verschaltung des Kältekreises auf der wärmeabgebenden Seite vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten gibt.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein erstes Stellorgan ein Drei-Wege-Ventil, von dem ein erster Eingang mit einem Ausgang der Wärmequelle, ein zweiter Eingang zumindest mit einem Ausgang des Chillers und ein Ausgang mit einem Eingang zumindest eines der Umgebungsluftkühler verbindbar.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein zweites Stellorgan ein Drei-Wege-Ventil, von dem ein erster Eingang mit einem Ausgang zumindest eines der Umgebungsluftkühler, ein zweiter Eingang zumindest mit einem Ausgang der Wärmequelle und ein Ausgang mit einem Eingang des Chillers verbindbar ist.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung bilden in dem ersten Betrieb und/oder in dem zweiten Betrieb die Stellorgane zusätzlich einen Nebenkühlkreislauf aus, von dem die Wärmequelle und zumindest einer der Umgebungsluftkühler durchströmbar ist.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in dem ersten Betrieb ein Austausch von Kühlmittel zwischen dem Hauptkühlkreislauf und dem Nebenkühlkreislauf im Wesentlichen unterbunden.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mündet in dem zweiten Betrieb der Hauptkühlkreislauf stromabwärts des Energiespeichers in den Nebenkühlkreislauf, so dass sich der Hauptkühlkreislauf und der Nebenkühlkreislauf abschnittsweise überlappen.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist stromabwärts des Energiespeichers ein Rückschlagventil vorgesehen.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Wärmequelle zumindest ein Element aus der Gruppe, welche Folgendes umfasst: eine Elektronikkomponente, insbesondere eine Leistungselektronikkomponente, eine Elektromaschine, insbesondere ein Elektromotor und/oder ein Generator, einen Verbrennungsmotor, zumindest ein Nebenaggregat des Verbrennungsmotors, einen Kühlmittel-Luft-Wärmetauscher einer Heckentlüftung (welcher beispielsweise für eine Energierückgewinnung aus Innenraumluft in der Heckentlüftung angeordnet sein kann) und einen elektrischen Heizer.
- Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einem Kühlsystem bereit.
- Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
-
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kühlsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
2 stellt einen ersten Betrieb des Kühlsystems aus1 dar; -
3 stellt einen zweiten Betrieb des Kühlsystems aus1 dar, und -
4 stellt einen dritten Betrieb des Kühlsystems aus1 dar. -
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kühlsystem1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Kühlsystem1 ist insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welches zeitweise oder vollständig elektrisch angetrieben wird, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug. Das Kühlsystem1 weist einen ersten Umgebungsluftkühler2a und einen zweiten Umgebungsluftkühler2b auf, denen ein elektrisches Gebläse3 zugeordnet ist. Darüber hinaus hat das Kühlsystem1 eine erste Kühlmittelpumpe4 , eine Wärmequelle5 , einen Chiller6 und einen elektrischen Energiespeicher7 . Bei der Wärmequelle5 kann es sich um ein oder mehrere Elemente aus der folgenden Gruppe handeln, welche umfasst: Eine Elektronikkomponente (beispielsweise eine Leistungelektronikkomponente), eine Elektromaschine (beispielsweise ein Elektromotor und/oder ein Generator), einen Verbrennungsmotor, zumindest ein Nebenaggregat des Verbrennungsmotors, einen Kühlmittel-Luft-Wärmetauscher einer Heckentlüftung (welcher beispielsweise für eine Energierückgewinnung aus Innenraumluft in der Heckentlüftung angeordnet sein kann) und einen elektrischen Heizer. Der Chiller6 ist ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher, der Wärmeenergie zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel, welche fluidisch voneinander getrennt sind, übertragen kann. Bezugszeichen8 deutet dabei einen Kältekreislauf an, der den Chiller6 durchströmt, wobei der Kältekreislauf8 fluidisch von einem Hauptkühlkreislauf getrennt ist, welcher ebenfalls den Chiller6 durchströmt. Der Energiespeicher7 ist ein elektrischer Energiespeicher, der zum Antrieb des Kraftfahrzeugs dient, insbesondere umfassend Lithium-Ionen-Zellen. - Darüber hinaus weist das Kühlsystem
1 eine zweite Kühlmittelpumpe9 , ein Rückschlagventil10 , ein erstes Stellorgan11 sowie ein zweites Stellorgan12 auf. Das erste Stellorgan11 und das zweite Stellorgan12 sind jeweils Drei-Wege-Ventile. Insbesondere werden die Drei-Wege-Ventile im vorliegenden Ausführungsbeispiel so verbaut, dass sie zwei Eingänge und einen Ausgang ausbilden. - Nachfolgend wird die Verschaltung der vorstehend genannten Bauteile beschrieben, wobei der Begriff „verbunden“ für eine fluidisch leitende Leitung, beispielsweise in Form von Schläuchen oder Rohren, des Kühlsystems steht. Ein Ausgang des ersten Umgebungsluftkühlers
2a ist mit einem Eingang der ersten Kühlmittelpumpe4 verbunden. Stromabwärts des Ausgangs der ersten Kühlmittelpumpe verzweigt sich eine Kühlmittelleitung wobei ein Kühlmittelstrang zu einem Eingang des zweiten Umgebungsluftkühlers2b und der andere Kühlmittelstrang zu einem Eingang der Wärmequelle5 führt. Der Ausgang der Wärmequelle5 ist mit einem ersten Eingang13 des ersten Stellorgans11 verbunden. Ein Ausgang14 des ersten Stellorgans ist wiederum mit dem Eingang des ersten Umgebungsluftkühlers2a verbunden. Ein Ausgang des zweiten Umgebungsluftkühlers2b ist mit einem ersten Eingang15 des zweiten Stellorgans12 verbunden. BezugszeichenS1 kennzeichnet dabei einen ersten Temperaturmesspunkt stromabwärts des zweiten Umgebungsluftkühlers2b und stromaufwärts des zweiten Stellorgans12 . Ein zweiter Eingang16 des zweiten Stellorgans12 ist an einer Verbindungsstelle17 mit der vom Ausgang der Wärmequelle5 zum ersten Eingang13 des ersten Stellorgans11 führenden Leitung verbunden. Ein Ausgang18 des zweiten Stellorgans12 ist mit dem Eingang des Chillers6 verbunden. Der Ausgang des Chillers6 verzweigt sich einerseits zu einem zweiten Eingang19 des ersten Stellorgans11 und andererseits zu einem Eingang der zweiten Kühlmittelpumpe9 . Der Ausgang der zweiten Kühlmittelpumpe9 führt zu einem Eingang des Energiespeichers7 , ein Ausgang des Energiespeichers7 führt zu einer Verbindungsstelle20 an der eine vom Ausgang des Energiespeichers7 kommende Leitung mit der Leitung, welche vom zweiten Eingang16 des zweiten Stellorgans12 zur Verbindungsstelle17 führt, zusammengeführt wird. In der Leitung, welche vom Ausgang des Energiespeichers7 zur Verbindungsstelle20 führt, ist ein Rückschlagventil10 vorgesehen, welches so verschaltet ist, dass nur eine Strömung in Richtung vom Ausgang des Energiespeichers7 hin zur Verbindungsstelle20 zugelassen wird. Zwischen einem Eingang des Rückschlagventils10 und dem Ausgang des Energiespeichers7 ist ein TemperaturmesspunktS2 vorgesehen. Die TemperaturmesspunkteS1 undS2 liefert die Temperatur des an dieser Stelle strömenden Kühlmittels mittels Temperatursensoren. Ein Ausgleichsbehälter trägt Bezugszeichen21 und ist so in das Kühlsystem1 integriert, dass ein Ausgang des Ausgleichsbehälters21 in die Leitung mündet, welche von Ausgang des ersten Umgebungsluftkühlers2a zum Eingang der ersten Kühlmittelpumpe4 führt. Die Eingänge des Ausgleichsbehälters21 sind jeweils mit den Umgebungsluftkühlern2a ,2b verbunden. Die Umgebungsluftkühler2a ,2b können wie dargestellt als zwei separate Umgebungsluftkühler ausgebildet sein oder als ein einziger Umgebungsluftkühler. Außerdem können sie baulich als einziger Umgebungsluftkühler ausgebildet sein, die intern unterteilt sind. - Alternativ zum vorstehend beschriebenen Aufbau kann die Kühlmittelpumpe
9 auch in der Leitung zwischen dem Energiespeicher7 und der Verbindungsstelle20 angeordnet sein. - Ferner kann alternativ zum vorstehend beschriebenen Aufbau die Temperaturmessstelle
S2 auch zwischen dem Ausgang des Rückschlagventils10 und der Verbindungsstelle20 angeordnet sein. - Nachfolgend werden drei unterschiedliche Betriebszustände des Kühlsystems
1 beschrieben, wobei in den jeweiligen Betriebszuständen durchströmte Leitungen als Volllinien dargestellt sind und nicht durchströmte Leitungen bzw. Leitungen mit stehendem Kühlmittel als gepunktete Linien dargestellt sind. Die beiden Linien am Eingang des Ausgleichsbehälters21 sind unabhängig von den Betriebszuständen oder deren Durchströmung immer als gestrichelte Linien dargestellt. -
2 stellt einen ersten Betrieb dar. In diesem ersten Betrieb wird ein Hauptkühlkreislauf ausgebildet, in dem das Kühlmittel, in der nachfolgend genannten Reihenfolge, den Chiller6 , die zweite Kühlmittelpumpe9 , den Energiespeicher7 , das Rückschlagventil10 und das zweite Stellorgan12 durchströmt, um dann wieder zum Chiller6 zurückgeführt zu werden. - Des Weiteren wird im ersten Betrieb ein Nebenkühlkreislauf ausgebildet, in dem, in der nachfolgend genannten Reihenfolge, vom Kühlmittel der erste Umgebungsluftkühler
2a , die erste Kühlmittelpumpe4 und die Wärmequelle5 durchströmt wird. Von der Wärmequelle5 führt der Nebenkühlkreislauf über das erste Stellorgan11 zurück zum Eingang des ersten Umgebungsluftkühlers2a . - Damit dieser Hauptkühlkreislauf und dieser Nebenkühlkreislauf ausgebildet werden, ist der erste Eingang
15 des zweiten Stellorgans12 gesperrt und der zweite Eingang16 geöffnet, sodass das zweite Stellorgan12 vom zweiten Eingang16 zum Ausgang18 durchgeschaltet ist. Ferner ist das erste Stellorgan11 so geschaltet, dass der zweite Eingang19 gesperrt und der erste Eingang13 geöffnet ist, sodass das erste Stellorgan11 vom ersten Eingang13 zum Ausgang14 durchschaltet. - Bedingt durch die Sperrung des zweiten Eingangs
19 des ersten Stellorgans11 findet im gepunktet dargestellten Leitungsabschnitt22 keine Kühlmittelströmung statt, sodass kein Kühlmittel aus dem Hauptkühlkreislauf ausströmen kann. Da keine Ausströmung von Kühlmittel aus dem Hauptkühlkreislauf stattfindet, kann auch kein Kühlmittel über den gepunktet dargestellten Leitungsabschnitt23 von dem Nebenkühlkreislauf in den Hauptkühlkreislauf einströmen. Folglich findet im Wesentlichen kein Kühlmittelaustausch zwischen dem Hauptkühlkreislauf und dem Nebenkühlkreislauf statt (abgesehen natürlich von minimalem Austausch in der Leitung23 selbst). - Dieser erste Betrieb wird insbesondere dann ausgewählt, beispielsweise von einer Klimatisierungssteuerung, wenn eine Kühlmitteltemperatur am Temperaturmesspunkt
S2 kleiner als eine Kühlmitteltemperatur am TemperaturmesspunktS1 ist oder wenn eine Abwärme des Energiespeichers7 für eine Wärmepumpenanwendung genutzt werden soll, d.h. wenn die Abwärme des Energiespeichers7 über den Chiller6 in den Kältekreislauf8 eingetragen werden soll, um den Kältekreislauf8 für Heizzwecke zu verwenden. - Sollte weder eine Kühlanforderung für den Energiespeicher
7 noch eine Wärmepumpenanforderung bestehen, dann kann der Hauptkühlkreislauf auch deaktiviert werden, indem die zweite Kühlmittelpumpe9 abgeschaltet wird. In einem solchen Fall wäre nur der Nebenkühlkreislauf aktiv und nicht der Hauptkühlkreislauf, d.h. im Nebenkühlkreislauf würde Kühlmittel strömen, während das Kühlmittel im Hauptkühlkreislauf steht. -
3 stellt einen zweiten Betrieb dar. In dem zweiten Betrieb wird ein Nebenkühlkreislauf ausgebildet, in dem, in der nachfolgend genannten Reihenfolge, vom Kühlmittel der erste Umgebungsluftkühler2a , die erste Kühlmittelpumpe4 und die Wärmequelle5 durchströmt wird. Von der Wärmequelle5 führt der Nebenkühlkreislauf über das erste Stellorgan11 zurück zum Eingang des ersten Umgebungsluftkühlers2a . - Des Weiteren wird in diesem zweiten Betrieb ein Hauptkühlkreislauf ausgebildet, in dem das Kühlmittel stromabwärts der ersten Kühlmittelpumpe
4 und stromaufwärts der Wärmequelle5 an einer Verbindungsstelle24 abzweigt und in der nachfolgend genannten Reihenfolge den zweiten Umgebungsluftkühler2b , das zweite Stellorgan12 , den Chiller6 , die zweite Kühlmittelpumpe9 , den Energiespeicher7 und das Rückschlagventil10 durchströmt, um an der Verbindungsstelle17 zurück in den Nebenkühlkreislauf zu strömen. Zwischen der Verbindungsstelle17 und der Verbindungsstelle24 überlappen sich der Hauptkühlkreislauf und der Nebenkühlkreislauf. - Damit im zweiten Betrieb dieser Nebenkühlkreislauf und dieser Hauptkühlkreislauf ausgebildet wird, ist der erste Eingang
15 des zweiten Stellorgans12 geöffnet und der zweite Eingang16 gesperrt, sodass das zweite Stellorgan12 vom ersten Eingang15 zum Ausgang18 durchgeschaltet ist. Ferner ist das erste Stellorgan11 so geschaltet, dass der zweite Eingang19 gesperrt und der erste Eingang13 geöffnet ist, sodass das erste Stellorgan11 vom ersten Eingang13 zum Ausgang14 durchschaltet. - In diesem zweiten Betrieb sind die Umgebungsluftkühler
2a und2b , der Chiller6 und der Energiespeicher7 seriell angeordnet. Die Umgebungsluftkühler2a ,2b sorgen somit im Hauptkühlkreislauf für ein möglichst niedriges Temperaturniveau, welches dann durch den Chiller6 , dem durch den Kältekreislauf8 zusätzlich Kälte zugeführt wird, weiter abgesenkt wird. Dieser zweite Betrieb ist dann sinnvoll, wenn die Kühlmitteltemperatur am TemperaturmesspunktS2 größer als die Kühlmitteltemperatur am TemperaturmesspunktS1 ist und wenn keine Wärmepumpenanwendung genutzt werden soll. Ist der Chiller6 aktiv, sorgt dieser für eine zusätzliche Unterkühlung des Kühlmittels, welches vom zweiten Umgebungsluftkühler2b kommt. Dadurch ist eine besonders leistungsstarke und energieffiziente Kühlung des Energiespeichers7 möglich. In diesem zweiten Betrieb ist auch möglich, dass je nach Kühlleistungsbedarf zur Energieeffizienzsteigerung der Chiller6 zwar durchströmt wird, aber auf der Kältemittelseite abgesperrt ist. -
4 stellt einen dritten Betrieb dar. In dem dritten Betrieb wird ein Hauptkühlkreislauf ausgebildet, in dem, in der nachfolgend genannten Reihenfolge, vom Kühlmittel der erste Umgebungsluftkühler2a , die erste Kühlmittelpumpe4 , die Wärmequelle5 , das zweite Stellorgan12 , der Chiller6 und das erste Stellorgan11 durchströmt wird, um vom ersten Stellorgan11 zurück zum ersten Umgebungsluftkühler2a geführt zu werden. - Um diesen Hauptkühlkreislauf auszubilden ist das zweite Stellorgan
12 so geschaltet, dass der erste Eingang15 gesperrt und der zweite Eingang16 geöffnet ist, sodass das zweite Stellorgan12 vom zweiten Eingang16 zum Ausgang18 durchgeschaltet ist. Das erste Stellorgan11 ist so geschaltet, dass der zweite Eingang19 geöffnet und der erste Eingang13 gesperrt ist, sodass das erste Stellorgan11 vom zweiten Eingang19 zum Ausgang14 durchschaltet. - In diesem dritten Betrieb sind der erste Umgebungsluftkühler
2a , die Wärmequelle5 und der Chiller6 in Serie geschaltet. Die Kühlmittelpumpe9 ist nicht aktiv, sodass keine Durchströmung des Energiespeichers7 erfolgt. Bei diesem dritten Betrieb wird Wärme bzw. Abwärme der Wärmequelle5 zum Chiller6 transportiert und kann für eine Wärmepumpenanwendung verwendet werden, d.h. über den Chiller6 kann die Wärme bzw. Abwärme der Wärmequelle5 in den Kältekreislauf8 eingetragen und somit über den Kältekreislauf8 für Heizzwecke verwendet werden. Dieser dritte Betrieb ist dann sinnvoll, wenn keine Kühlanforderung für den Energiespeicher7 vorliegt und die Wärme der Wärmequelle5 oder die Umgebungswärme (welche über den Umgebungsluftkühler aufgenommen wird, wie bereits eingangs beschrieben) für eine Wärmepumpenanwendung genutzt werden soll. - Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf das offenbarte Ausführungsbeispiel zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.
Claims (10)
- Kühlsystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem elektrischen Energiespeicher (7) zum Antrieb des Kraftfahrzeugs; einem Chiller (6), der von einem Kältekreislauf (8) und fluidisch davon getrennt von einem Hauptkühlkreislauf durchströmbar ist, um Wärmeenergie zwischen dem Kältekreislauf (8) und dem Hauptkühlkreislauf zu übertragen; einem oder mehreren Stellorganen (11, 12); zumindest einer Wärmequelle (5), und einem oder mehreren Umgebungsluftkühlern (2a, 2b), wobei in einem ersten Betrieb die Stellorgane (11, 12) den Hauptkühlkreislauf so ausbilden, dass von diesem der Chiller (6), der Energiespeicher (7) und keiner der Umgebungsluftkühler (2a, 2b) durchströmbar ist; in einem zweiten Betrieb die Stellorgane (11, 12) den Hauptkühlkreislauf so ausbilden, dass von diesem der Chiller (6), der Energiespeicher (7) und zumindest einer der Umgebungsluftkühler (2a, 2b) durchströmbar ist, und in einem dritten Betrieb die Stellorgane (11, 12) den Hauptkühlkreislauf so ausbilden, dass von diesem der Chiller (6), zumindest einer der Umgebungsluftkühler (2a, 2b) und die Wärmequelle (5) durchströmbar ist.
- Kühlsystem (1) gemäß
Anspruch 1 , wobei in dem dritten Betrieb der Chiller (6) stromabwärts der Wärmequelle (5) und stromaufwärts des zumindest einen Umgebungsluftkühlers (2a, 2b) angeordnet ist. - Kühlsystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erstes Stellorgan (11) ein Drei-Wege-Ventil ist, von dem ein erster Eingang (13) mit einem Ausgang der Wärmequelle, ein zweiter Eingang (19) zumindest mit einem Ausgang des Chillers (6) und ein Ausgang (14) mit einem Eingang zumindest eines der Umgebungsluftkühler (2a) verbindbar ist.
- Kühlsystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zweites Stellorgan (12) ein Drei-Wege-Ventil ist, von dem ein erster Eingang (15) mit einem Ausgang zumindest eines der Umgebungsluftkühler (2b), ein zweiter Eingang (16) zumindest mit einem Ausgang der Wärmequelle (5) und ein Ausgang mit einem Eingang des Chillers (6) verbindbar ist.
- Kühlsystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem ersten Betrieb und/oder in dem zweiten Betrieb die Stellorgane (11, 12) zusätzlich einen Nebenkühlkreislauf ausbilden, von dem die Wärmequelle (5) und zumindest einer der Umgebungsluftkühler (2a) durchströmbar ist.
- Kühlsystem (1) gemäß
Anspruch 5 , wobei in dem ersten Betrieb ein Austausch von Kühlmittel zwischen dem Hauptkühlkreislauf und dem Nebenkühlkreislauf im Wesentlichen unterbunden wird. - Kühlsystem (1) gemäß
Anspruch 5 oder6 , wobei in dem zweiten Betrieb der Hauptkühlkreislauf stromabwärts des Energiespeichers (7) in den Nebenkühlkreislauf mündet, so dass sich der Hauptkühlkreislauf und der Nebenkühlkreislauf abschnittsweise überlappen. - Kühlsystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei stromabwärts des Energiespeichers (7) ein Rückschlagventil (10) vorgesehen ist.
- Kühlsystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmequelle (5) zumindest ein Element aus der Gruppe ist, welche Folgendes umfasst: eine Elektronikkomponente, insbesondere eine Leistungselektronikkomponente, eine Elektromaschine, insbesondere ein Elektromotor und/oder ein Generator, einen Verbrennungsmotor, zumindest ein Nebenaggregat des Verbrennungsmotors, einen Kühlmittel-Luft-Wärmetauscher einer Heckentlüftung und einen elektrischen Heizer.
- Kraftfahrzeug mit einem Kühlsystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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