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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung, mit wenigstens einem Antriebsaggregat, wenigstens einer zu temperierenden Einrichtung, einem ersten Kühlmittelkreislauf zur Temperierung des wenigstens einen Antriebsaggregats und einem zweiten Kühlmittelkreislauf zur Temperierung der wenigstens einen zu temperierenden Einrichtung, wobei der erste Kühlmittelkreislauf eine erste Kühlmittelpumpe zum Umwälzen von Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreislauf und der zweite Kühlmittelkreislauf eine zweite Kühlmittelpumpe zum Umwälzen von Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreislauf aufweist, wobei die erste Kühlmittelpumpe und die zweite Kühlmittelpumpe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
WO 2008/080872 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf zum Kühlen der Brennkraftmaschine und einem Niedertemperaturkühlmittelkreislauf zum Kühlen eines wassergekühlten Ladeluftkühlers für Ladeluft der Brennkraftmaschine. Die beiden Kühlkreisläufe sind stromaufwärts und stromabwärts einer Kühlmittelpumpe des Hochtemperaturkreislaufs miteinander verbunden, wobei der Niedertemperaturkühlmittelkreislauf eine eigene Kühlmittelpumpe aufweist. Weiterhin verfügt der Niedertemperaturkühlmittelkreislauf über einen Wärmetauscherbypass, der mittels eines Mehranschlussventils angesteuert wird. Dieses Ventil ermöglicht das Einstellen wenigstens zweier verschiedener Betriebsarten, nämlich einer Warmlaufbetriebsart, in welcher heißes Kühlmittel von dem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf verwendet wird, um Ladeluft bei extrem kalten Umgebungsbedingungen zu erwärmen, und eine Kühlungsbetriebsart, in welcher Ladeluft auf bekannte Art und Weise gekühlt wird.
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Weiterhin ist aus der Druckschrift
EP 0 071 807 A2 ein Flüssigkeitskühlsystem für eine Verbrennungskraftmaschine bekannt, die einen ersten Kühlmittelkreislauf und einen zweiten Kühlmittelkreislauf umfasst. Der erste Kühlmittelkreislauf umfasst einen Radiator sowie eine flüssigkeitsgekühlte Wärmequelle, während der zweite Kühlmittelkreislauf einen Radiator sowie einen Luft-Flüssigkeit-Wärmeaustauscher umfasst. Eine Flüssigkeitspumpe ist zwischen die beiden Kühlmittelkreisläufe geschaltet und ermöglicht eine unabhängige Kühlmittelströmung durch die beiden getrennten Kühlmittelkreisläufe. Diese Pumpe weist hierfür ein Flügelrad mit einer scheibenförmigen Wandung auf, auf deren sich gegenüberliegenden Seiten eine Vielzahl von Schaufeln unterschiedlicher Konfiguration vorgesehen sind. Die scheibenförmige Wandung bildet zusammen mit dem Pumpengehäuse zwei separate, voneinander unabhängige Flüssigkeitskammern.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Antriebseinrichtung vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Antriebseinrichtungen Vorteile aufweist, insbesondere ein energieeffizientes und bedarfsgerechtes Kühlen des Antriebsaggregats und der zu temperierenden Einrichtung ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass in dem gemeinsamen Gehäuse eine Verbindungsleitung ausgebildet ist, über die der erste Kühlmittelkreislauf und der zweite Kühlmittelkreislaüf strömungstechnisch aneinander angeschlossen sind.
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Die Antriebseinrichtung dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Die Antriebseinrichtung ist in diesem Fall Bestandteil des Kraftfahrzeugs. Zum Bereitstellen eines Drehmoments, insbesondere des auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments, weist die Antriebseinrichtung das Antriebsaggregat auf. Das Antriebsaggregat kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein, beispielsweise liegt es in Form einer Brennkraftmaschine oder einer elektrischen Maschine vor.
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Die Antriebseinrichtung kann über das genau eine Antriebsaggregat oder über mehrere Antriebsaggregate verfügen. In letzterem Fall sind die mehreren Antriebsaggregate beispielsweise von demselben Typ oder unterschiedlichen Typs. In ersterem Fall liegen die mehreren Antriebsaggregate jeweils beispielsweise als Brennkraftmaschine oder als elektrische Maschine vor. In letzterem Fall ist wenigstens eines der Antriebsaggregate beispielsweise als Brennkraftmaschine und ein anderes der Antriebsaggregate als elektrische Maschine ausgestaltet.
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Zur Kühlung des wenigstens einen Antriebsaggregats, also dem genau einen Antriebsaggregat oder den mehreren Antriebsaggregaten, verfügt die Antriebseinrichtung über den ersten Kühlmittelkreislauf. In diesem ist mittels der ersten Kühlmittelpumpe Kühlmittel zum Kühlen des wenigstens einen Antriebsaggregats umwälzbar. Zusätzlich zu dem wenigstens einen Antriebsaggregat weist die Antriebseinrichtung die wenigstens eine zu temperierende Einrichtung auf. Unter der zu temperierenden Einrichtung ist beispielsweise eine Einrichtung zu verstehen, während deren Betrieb Wärme anfällt, welche von der Einrichtung abgeführt werden muss. Die zu temperierende Einrichtung ist beispielsweise eine elektrische Einrichtung, insbesondere eine Elektronikeinrichtung. Beispielsweise liegt die zu temperierende Einrichtung in Form einer Leistungselektronik oder dergleichen vor. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die zu temperierende Einrichtung als Ladeluftkühler für das Antriebsaggregat vorliegt. Die zu temperierende Einrichtung kann in Form einer wärmeerzeugenden Einrichtung vorliegen.
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Insbesondere im Falle der Ausgestaltung des Antriebsaggregats als Brennkraftmaschine soll mittels des ersten Kühlmittelkreislaufs in erster Linie ein Bauteilschutz für Motorkomponenten der Brennkraftmaschine gegen Überhitzung sichergestellt werden. Darüber hinaus kann über den ersten Kühlmittelkreislauf ein wesentlicher Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen des Antriebsaggregats, insbesondere während eines Warmlaufs der Brennkraftmaschine erzielt werden. Unter dem Warmlauf der Brennkraftmaschine ist ein Betrieb der Brennkraftmaschine bei einer Temperatur zu verstehen, welche kleiner ist als eine Betriebstemperatur des Antriebsaggregats. Sobald die Temperatur die Betriebstemperatur erreicht hat, ist der Warmlauf beendet. Unter der Temperatur ist beispielsweise eine Temperatur des Antriebsaggregats selbst oder eine Temperatur des Kühlmittels in den ersten Kühlmittelkreislauf zu verstehen.
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Um den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen der Brennkraftmaschine nach Erreichen der Betriebstemperatur möglichst positiv zu beeinflussen, wird der erste Kühlmittelkreislauf beziehungsweise das in ihm umgewälzte Kühlmittel auf eine erste Kühlmitteltemperatur eingestellt beziehungsweise eingeregelt. Die erste Temperatur beträgt beispielsweise zwischen 80 °C und 120 °C, vorzugsweise zwischen 90 °C und 100 °C. Hierdurch ist eine gleichmäßige Durchwärmung von mechanischen Bauteilen des Antriebsaggregats beziehungsweise der Brennkraftmaschine sowie eine hinreichend hohe Schmiermitteltemperatur gewährleistet. Beides hat einen positiven Einfluss auf die innere Reibung des Antriebsaggregats und senkt damit den Kraftstoffverbrauch.
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Weil der Kühlbedarf des Antriebsaggregats und der Kühlbedarf der zu temperierenden Einrichtung häufig verschieden sind, ist der zu temperierenden Einrichtung der zweite Kühlmittelkreislauf zugeordnet. Der zweite Kühlmittelkreislauf beziehungsweise das in ihm umgewälzte Kühlmittel wird vorzugsweise auf eine zweite Kühlmitteltemperatur eingestellt beziehungsweise eingeregelt. Die zweite Kühlmitteltemperatur kann hierbei von der ersten Kühlmitteltemperatur verschieden sein, insbesondere ist sie niedriger. Der erste Kühlmittelkreislauf kann insoweit auch als Hochtemperaturkreislauf und der zweite Kühlmittelkreislauf als Niedertemperaturkreislauf bezeichnet werden.
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Aufgrund der unterschiedlichen Kühlanforderungen an den ersten Kühlmittelkreislauf und den zweiten Kühlmittelkreislauf müssen diese unabhängig voneinander betreibbar sein. Das bedeutet, dass mittels der ersten Kühlmittelpumpe das Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreislauf unabhängig von dem Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreislauf umwälzbar ist. Umgekehrt ist mittels der zweiten Kühlmittelpumpe das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreislauf unabhängig von dem Kühlmittel in dem ersten Kühlmittelkreislauf umwälzbar. Somit sind das Antriebsaggregat und die zu temperierende Einrichtung vollständig unabhängig voneinander kühlbar beziehungsweise temperierbar, nämlich mittels des ersten Kühlmittelkreislaufs und des zweiten Kühlmittelkreislaufs. In dem ersten Kühlmittelkreislauf liegt vorzugsweise ein erster Kühlmittelkühler und in dem zweiten Kühlmittelkreislauf ein zweiter Kühlmittelkühler vor. Entsprechend sind die Kühlmittelkreisläufe vollständig unabhängig voneinander betreibbar beziehungsweise das in ihnen vorliegende Kühlmittel temperierbar beziehungsweise kühlbar.
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Zum einen bedingt das Vorsehen mehrerer Kühlmittelkreisläufe, welche unabhängig voneinander betreibbar sind, ein erschwertes Befüllen und Entlüften der Kühlmittelkreisläufe. Zum anderen müssen zwei Kühlmittelpumpen vorgesehen sein. Dies ist jedoch platzaufwendig. Erfindungsgemäß ist es daher zunächst vorgesehen, dass die beiden Kühlmittelpumpen in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Um den Platzbedarf weiter zu optimieren, ist zudem in dem gemeinsamen Gehäuse die Verbindungsleitung ausgebildet, über die die beiden Kühlmittelkreisläufe strömungstechnisch aneinander angeschlossen sind.
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Die Verbindungsleitung ermöglicht insbesondere ein einfaches Befüllen der beiden Kühlmittelkreisläufe, welches nicht separat erfolgen muss. Vielmehr kann beispielsweise der zweite Kühlmittelkreislauf über den ersten Kühlmittelkreislauf oder umgekehrt befüllt werden. Durch die Integration der Verbindungsleitung in das gemeinsame Gehäuse gemeinsam mit den beiden Kühlmittelpumpen wird eine hochkompakte Einrichtung geschaffen, die sowohl dem ersten Kühlmittelkreislauf als auch dem zweiten Kühlmittelkreislauf zugeordnet ist.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verbindungsleitung stromabwärts der ersten Kühlmittelpumpe aus dem ersten Kühlmittelkreislauf abzweigt und stromabwärts der zweiten Kühlmittelpumpe an den zweiten Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist oder in ihn einmündet. Sowohl die erste Kühlmittelpumpe als auch die zweite Kühlmittelpumpe weisen jeweils eine Saugseite und eine Druckseite auf. Jeder der Kühlmittelpumpen fördert das in dem entsprechenden Kühlmittelkreislauf vorliegende Kühlmittel von der Saugseite in Richtung der Druckseite, sodass das Kühlmittel in dem entsprechenden Kühlmittelkreislauf umgewälzt wird.
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Es ist nun vorgesehen, dass die Verbindungsleitung stromabwärts beider Kühlmittelpumpen in dem jeweiligen Kühlmittelkreislauf vorliegt. Auf diese Art und Weise kann beispielsweise mittels der ersten Kühlmittelpumpe Kühlmittel aus dem ersten Kühlmittelkreislauf entweder in den ersten Kühlmittelkreislauf umgewälzt oder zumindest zum Teil dem zweiten Kühlmittelkreislauf zugeführt und in diesem umgewälzt werden. Das bedeutet, dass mithilfe der ersten Kühlmittelpumpe Kühlmittel sowohl in dem ersten Kühlmittelkreislauf als auch in dem zweiten Kühlmittelkreislauf umwälzbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann dies auch umgekehrt für die zweite Kühlmittelpumpe gelten, wozu die vorstehenden Ausführungen in analoger Art und Weise herangezogen werden können. Mit einer derartigen Ausgestaltung kann zumindest zeitweise auf den Betrieb einer der Kühlmittelpumpen, beispielsweise der zweiten Kühlmittelpumpe, verzichtet werden, sodass ein äußerst energieeffizienter Betrieb der Antriebseinrichtung möglich ist.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Schaltventil einen Durchströmungsquerschnitt zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf in einer ersten Einstellung auf einen ersten Durchströmungsquerschnitt und in einer zweiten Einstellung auf einen zweiten Durchströmungsquerschnitt einstellt. Beispielsweise mündet die Verbindungsleitung über das Schaltventil in den zweiten Kühlmittelkreislauf ein. Entsprechend ist in diesem Fall das Schaltventil stromabwärts der zweiten Kühlmittelpumpe in dem zweiten Kühlmittelkreislauf angeordnet.
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In jedem Fall dient das Schaltventil jedoch dem Einstellen unterschiedlicher Durchströmungsquerschnitte zwischen den beiden Kühlmittelkreisläufen. In der ersten Einstellung liegt der erste Durchströmungsquerschnitt und in der zweiten Einstellung der zweite Durchströmungsquerschnitt vor. In der ersten Einstellung sind beispielsweise die beiden Kühlmittelkreisläufe mittels des Schaltventils strömungstechnisch voneinander getrennt, sodass der erste Durchströmungsquerschnitt gleich Null beträgt. In der zweiten Einstellung liegt hingegen die Strömungsverbindung zwischen den beiden Kühlmittelkreisläufen über die Verbindungsleitung vor. Entsprechend ist der zweite Durchströmungsquerschnitt größer als Null. Beispielsweise ist also der zweite Durchströmungsquerschnitt größer als der erste Durchströmungsquerschnitt. Besonders bevorzugt entspricht der zweite Durchströmungsquerschnitt einem maximalen Durchströmungsquerschnitt des Schaltventils.
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Das Schaltventil kann zum diskreten oder stetigen Einstellen des Durchströmungsquerschnitts ausgebildet sein. Im Falle des diskreten Einstellens kann das Schaltventil lediglich entweder den ersten Durchströmungsquerschnitt oder den zweiten Durchströmungsquerschnitt einstellen. Im Falle des stetigen Einstellens kann das Schaltventil weitere Durchströmungsquerschnitte einstellen, beispielsweise zwischen dem ersten Durchströmungsquerschnitt und dem zweiten Durchströmungsquerschnitt liegende Durchströmungsquerschnitte. Mittels des Schaltventils kann gezielt der Austausch von Kühlmittel zwischen den beiden Kühlmittelkreisläufen eingestellt werden, sodass eine bedarfsgerechte Kühlung beziehungsweise Temperierung sowohl des Antriebsaggregats als auch der zu temperierenden Einrichtung erfolgen kann.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Schaltventil in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist. Beispielsweise liegt hierzu das Schaltventil in der Verbindungsleitung selbst vor. Durch die Anordnung des Schaltventils in dem Gehäuse wird eine besonders hohe Integration erzielt und zusätzlicher Bauraumbedarf durch das Schaltventil vermieden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Druckseite der zweiten Kühlmittelpumpe an einen ersten Einlassanschluss des Schaltventils und die Verbindungsleitung an einen zweiten Einlassanschluss des Schaltventils angeschlossen ist. Das Schaltventil weist insoweit zumindest zwei Einlassanschlüsse, nämlich den ersten Einlassanschluss und den zweiten Einlassanschluss auf. Weiterhin verfügt das Schaltventil über wenigstens einen Auslassanschluss, insbesondere über genau einen Auslassanschluss. An die beiden Einlassanschlüsse sind die Druckseite der zweiten Kühlmittelpumpe und die Verbindungsleitung auf ihrer dem ersten Kühlmittelkreislauf abgewandten Seite angeschlossen. An den Auslassanschluss wiederum ist der zweite Kühlmittelkreislauf angeschlossen beziehungsweise die zu temperierende Einrichtung.
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Über die beiden Einlassanschlüsse kann Kühlmittel dem Schaltventil zugeführt werden. In Abhängigkeit von der Einstellung des Schaltventils wird nun das über den ersten Einlassanschluss zugeführte Kühlmittel oder das über den zweiten Einlassanschluss zugeführte Kühlmittel oder ein Gemisch aus beiden dem Auslassanschluss und mithin dem zweiten Kühlmittelkreislauf zugeführt. Diese Ausgestaltung ermöglicht die bereits beschriebene flexible Temperierung des Antriebsaggregats und der zu temperierenden Einrichtung.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die erste Kühlmittelpumpe und die zweite Kühlmittelpumpe von einer gemeinsamen Antriebswelle antreibbar sind. Grundsätzlich wäre es beispielsweise möglich, sowohl für die erste Kühlmittelpumpe als auch für die zweite Kühlmittelpumpe jeweils einen separaten Antrieb vorzusehen, also einen ersten Antrieb für die erste Kühlmittelpumpe und einen zweiten Antrieb für die zweite Kühlmittelpumpe. Der erste Antrieb liegt beispielsweise in Form des Antriebsaggregats vor, sodass die erste Kühlmittelpumpe unmittelbar von dem Antriebsaggregat antreibbar ist beziehungsweise angetrieben wird.
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Der zweite Antrieb der zweiten Kühlmittelpumpe kann beispielsweise in Form einer elektrischen Maschine vorliegen, mittels welcher das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreislauf bedarfsgerecht umgewälzt werden kann. Das Vorsehen mehrerer Antriebe bedingt jedoch einen großen Bauraumbedarf. Aus diesem Grund sollen die beiden Kühlmittelpumpen von beziehungsweise über die gemeinsame Antriebswelle antreibbar sein, nämlich vorzugsweise von lediglich einem Antrieb. Auf diese Art und Weise wird eine besonders kompakte Ausgestaltung der Kühlmittelpumpen erzielt.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Antriebswelle permanent oder zumindest zeitweise zum Antreiben der ersten Kühlmittelpumpe und/oder der zweiten Kühlmittelpumpe durch das Antriebsaggregat mit dem Antriebsaggregat gekoppelt ist. In anderen Worten ist die Antriebswelle permanent mit dem Antriebsaggregat gekoppelt oder zumindest mit ihm koppelbar, sodass sie zumindest zeitweise, insbesondere nur zeitweise, mit dem Antriebsaggregat gekoppelt werden kann. Über die Antriebswelle sollen die erste Kühlmittelpumpe und/oder die zweite Kühlmittelpumpe mittels des Antriebsaggregats antreibbar sein. Das Antreiben der Kühlmittelpumpen mittels des Antriebsaggregats erlaubt einen hohen Wirkungsgrad, weil Wirkungsgradverluste, die bei einem separaten Antrieb der zweiten Kühlmittelpumpe mittels einer elektrischen Maschine auftreten, entfallen.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung kann vorsehen, dass die erste Kühlmittelpumpe permanent mit der Antriebswelle gekoppelt ist. Bei einer Drehbewegung der Antriebswelle erfolgt also stets ein Antreiben der ersten Kühlmittelpumpe. Ist beispielsweise die Antriebswelle permanent mit dem Antriebsaggregat gekoppelt, so wird die erste Kühlmittelpumpe während einer Betriebsdauer des Antriebsaggregats über die Antriebswelle von diesem angetrieben. Weil der erste Kühlmittelkreislauf, welchem die erste Kühlmittelpumpe zugeordnet ist, dem Kühlen des Antriebsaggregats dient, erfolgt eine vorteilhafte lastabhängige beziehungsweise leistungsabhängige Kühlung des Antriebsaggregats aufgrund der unmittelbaren Kopplung der ersten Kühlmittelpumpe mit dem Antriebsaggregat über die Antriebswelle.
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Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die zweite Kühlmittelpumpe über eine Schaltkupplung an die Antriebswelle angeschlossen ist, wobei in einer ersten Schaltstellung der Schaltkupplung zwischen der zweiten Kühlmittelpumpe und der Antriebswelle ein erstes Drehzahlverhältnis und in einer zweiten Schaltstellung ein zweites Drehzahlverhältnis eingestellt ist. Die zweite Kühlmittelpumpe ist insoweit nicht starr mit der Antriebswelle verbunden. Vielmehr liegt in der Wirkverbindung zwischen der zweiten Kühlmittelpumpe und der Antriebswelle die Schaltkupplung vor. Die Schaltkupplung kann in eine aus wenigstens zwei Schaltstellungen ausgewählte Schaltstellung gebracht werden.
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In einer ersten der Schaltstellungen liegt zwischen der zweiten Kühlmittelpumpe und der Antriebswelle das erste Drehzahlverhältnis und in einer zweiten der Schaltstellungen das zweite Drehzahlverhältnis vor. Beispielsweise ist das erste Drehzahlverhältnis gleich eins, sodass in der ersten Schaltstellung die zweite Kühlmittelpumpe drehfest mit der Antriebswelle gekoppelt ist. In der zweiten Schaltstellung hingegen soll das zweite Drehzahlverhältnis vorliegen, welches von dem ersten Drehzahlverhältnis verschieden ist. Beispielsweise ist das zweite Drehzahlverhältnis größer oder kleiner als das erste Drehzahlverhältnis, sodass die zweite Kühlmittelpumpe entweder mit einer größeren oder einer kleineren Drehzahl betrieben wird als die Antriebswelle.
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Beispielsweise weist die Schaltkupplung in der zweiten Schaltstellung einen Kupplungsschlupf auf, sodass die Drehzahl der zweiten Kühlmittelpumpe geringer ist als die Drehzahl der Antriebswelle. Auf diese Art und Weise kann mit geringem Aufwand ein bedarfsgerechtes Betreiben der zweiten Kühlmittelpumpe erfolgen. Die Schaltkupplung ist hierzu vorzugsweise als kraftschlüssige Kupplung beziehungsweise Reibkupplung, insbesondere als Lamellenkupplung, ausgestaltet.
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Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die zweite Kühlmittelpumpe in wenigstens einer der Schaltstellungen über ein Getriebe an die Antriebswelle angeschlossen ist beziehungsweise mit ihr in Wirkverbindung steht. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die zweite Kühlmittelpumpe in der ersten Schaltstellung unmittelbar, mit der Antriebswelle gekoppelt ist. In der zweiten Schaltstellung kann hingegen die Kopplung der zweiten Kühlmittelpumpe mit der Antriebswelle über das Getriebe vorgesehen sein. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht ein besonders bedarfsgerechtes Antreiben der zweiten Kühlmittelpumpe.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung, nämlich einer Antriebseinrichtung gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Antriebseinrichtung über wenigstens ein Antriebsaggregat, wenigstens eine zu temperierende Einrichtung, einen ersten Kühlmittelkreislauf zur Temperierung des wenigstens einen Antriebsaggregats und einen zweiten Kühlmittelkreislauf zur Temperierung der wenigstens einen zu temperierenden Einrichtung verfügt, wobei der erste Kühlmittelkreislauf eine erste Kühlmittelpumpe zum Umwälzen von Kühlmittel in den ersten Kühlmittelkreislauf und der zweite Kühlmittelkreislauf eine zweite Kühlmittelpumpe zum Umwälzen von Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkreislauf aufweist, wobei die erste Kühlmittelpumpe und die zweite Kühlmittelpumpe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
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Dabei ist vorgesehen, dass in dem gemeinsamen Gehäuse eine Verbindungsleitung ausgebildet ist, über die der erste Kühlmittelkreislauf und der zweite Kühlmittelkreislauf strömungstechnisch aneinander angeschlossen werden können. Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass ein Schaltventil einen Durchströmungsquerschnitt zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf in einer ersten Einstellung auf einen ersten Durchströmungsquerschnitt und in einer zweiten Einstellung auf einen zweiten Durchströmungsquerschnitt einstellt, wobei eine Einstellung zumindest aus der ersten Einstellung und der zweiten Einstellung ausgewählt und an dem Schaltventil eingestellt wird.
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Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung wurde bereits eingegangen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Zusätzlich oder alternativ ist es - wie bereits vorstehend erläutert - vorgesehen, dass die beiden Kühlmittelpumpen gemeinsam über eine Antriebswelle antreibbar sind. Die Antriebswelle ist vorzugsweise permanent mit dem Antriebsaggregat gekoppelt. Die erste Kühlmittelpumpe ist zudem bevorzugt permanent mit der Antriebswelle gekoppelt, sodass die erste Kühlmittelpumpe während eines Betriebs des Antriebsaggregats permanent von diesem angetrieben wird. Die zweite Kühlmittelpumpe ist hingegen über die Schaltkupplung an die Antriebswelle angeschlossen, sodass in Abhängigkeit von einer an der Schaltkupplung eingestellten Schaltstellung zwischen der zweiten Kühlmittelpumpe und der Antriebswelle ein erstes Drehzahlverhältnis oder ein zweites Drehzahlverhältnis eingestellt ist.
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Beispielsweise ist in der ersten Schaltstellung die zweite Kühlmittelpumpe starr mit der Antriebswelle gekoppelt, sodass ein erstes Drehzahlverhältnis von eins vorliegt. In der zweiten Schaltstellung hingegen soll ein Drehzahlverhältnis zwischen der zweiten Kühlmittelpumpe und der Antriebswelle vorliegen, welches kleiner ist als das erste Drehzahlverhältnis, jedoch von null verschieden. In einer dritten Schaltstellung der Schaltkupplung hingegen kann die zweite Kühlmittelpumpe vollständig von der Antriebswelle entkoppelt sein.
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Die Antriebseinrichtung kann nun in einer oder mehreren der nachfolgend aufgeführten Betriebsarten betrieben werden: In einer ersten Betriebsart ist die zweite Kühlmittelpumpe mittels der Schaltkupplung von der Antriebswelle entkoppelt. Insoweit wird zwar die erste kühlmittelpumpe, nicht jedoch die zweite Kühlmittelpumpe mittels des Antriebsaggregats angetrieben. Das Schaltventil ist gleichzeitig derart eingestellt, dass die beiden Kühlmittelkreisläufe strömungstechnisch voneinander separiert sind. Entsprechend wird nur in dem ersten Kühlmittelkreislauf, nicht jedoch in dem zweiten Kühlmittelkreislauf Kühlmittel umgewälzt. In anderen Worten ist der zweite Kühlmittelkreislauf außer Betrieb.
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In einer zweiten Betriebsart ist die Schaltkupplung derart eingestellt, dass die zweite Kühlmittelpumpe starr mit der Antriebswelle gekoppelt ist. Entsprechend werden sowohl die erste Kühlmittelpumpe als auch die zweite Kühlmittelpumpe über die Antriebswelle mittels des Antriebsaggregats angetrieben. Das Schaltventil ist wiederum derart eingestellt, dass die beiden Kühlmittelkreisläufe strömungstechnisch voneinander entkoppelt sind. Folglich liegt ein vollständig unabhängiger Betrieb der beiden Kühlmittelkreisläufe voneinander vor.
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In einer dritten Betriebsart wird die Schaltkupplung derart eingestellt, dass ein von eins abweichendes Drehzahlverhältnis zwischen der zweiten Kühlmittelpumpe und der Antriebswelle vorliegt, sodass die zweite Kühlmittelpumpe mit einer Drehzahl betrieben wird, die kleiner ist als die Drehzahl der Antriebswelle. Beispielsweise wird hierzu die Schaltkupplung zyklisch geschlossen und geöffnet. Wiederum ist das Schaltventil zum strömungstechnischen Entkoppeln der beiden Kühlmittelkreisläufe eingestellt. Entsprechend erfolgt ein unabhängiger Betrieb der beiden Kühlmittelkreisläufe voneinander, sodass sowohl die Antriebseinrichtung als auch die zu temperierende Einrichtung jeweils bedarfsbezogen gekühlt beziehungsweise temperiert werden.
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In einer vierten Betriebsart ist die Schaltkupplung zum starren Verbinden der zweiten Kühlmittelpumpe mit der Antriebswelle eingestellt, sodass beide Kühlmittelpumpen über die Antriebswelle von dem Antriebsaggregat angetrieben werden, nämlich vorzugsweise mit derselben Drehzahl. Das Schaltventil wird zum Austauschen von Kühlmittel zwischen den beiden Kühlmittelkreisläufen eingestellt. Entsprechend gelangt beispielsweise mittels der ersten Kühlmittelpumpe gefördertes Fluid von deren Druckseite in den zweiten Kühlmittelkreislauf, nämlich auf die Druckseite der zweiten Kühlmittelpumpe. Das von der ersten Kühlmittelpumpe geförderte Fluid wird also der zu kühlenden Einrichtung zugeführt. Beispielsweise wird das Schaltventil in Abhängigkeit von einer Temperatur des Kühlmittels in dem zweiten Kühlmittelkreislauf geregelt, sodass die Temperatur des Kühlmittels in dem zweiten Kühlmitteikreislauf auf eine Solltemperatur eingestellt wird.
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In einer fünften Betriebsart ist die Schaltkupplung zum Entkoppeln der zweiten Kühlmittelpumpe von der Antriebswelle eingestellt. Zudem ist das Schaltventil zum strömungstechnischen Verbinden der beiden Kühlmittelkreisläufe eingestellt. Entsprechend wird das Kühlmittel sowohl in dem ersten Kühlmittelkreislauf als auch in dem zweiten Kühlmittelkreislauf ausschließlich mittels der ersten Kühlmittelpumpe umgewälzt, wohingegen die zweite Kühlmittelpumpe außer Betrieb ist.
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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
- Figur eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung.
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Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug. Die Antriebseinrichtung verfügt über wenigstens ein Antriebsaggregat 2, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine Brennkraftmaschine. Zusätzlich verfügt die Antriebseinrichtung 1 über eine zu temperierende Einrichtung 3, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel über zwei zu temperierende Einrichtungen 3. Zur Temperierung des Antriebsaggregats 2 ist ein erster Kühlmittelkreislauf 4 und zur Temperierung der zu temperierenden Einrichtung 3 ein zweiter Kühlmittelkreislauf 5 vorgesehen.
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In dem ersten Kühlmittelkreislauf 4 liegen eine erste Kühlmittelpumpe 6 und ein erster Kühlmittelkühler 7 und in dem zweiten Kühlmittelkreislauf 5 eine zweite Kühlmittelpumpe 8 und ein zweiter Kühlmittelkühler 9 vor. Den beiden Kühlmittelkühlern 7 und 9 kann ein Lüfter 10 zugeordnet sein, mittels welchem ein Kühlluftstrom über oder durch die Kühlmittelkühler 7 und 9 erzeugbar ist. Beiden Kühlmittelkreisläufen 4 und 5 gemeinsam ist ein Ausgleichsbehälter 11 zugeordnet, welcher über ein Rückschlagventil 12 eingangsseitig an den ersten Kühlmittelkühler 7 angeschlossen ist. Ausgangsseitig ist der Ausgleichsbehälter 11 sowohl an den ersten Kühlmittelkreislauf 4 als auch den zweiten Kühlmittelkreislauf 5 angeschlossen, nämlich an den ersten Kühlmittelkreislauf 4 stromabwärts des ersten Kühlmittelkühlers 7 und an den zweiten Kühlmittelkreislauf 5 stromaufwärts des zweiten Kühlmittelkühlers 9 beziehungsweise strömungstechnisch der zu kühlenden Einrichtung 3 und dem zweiten Kühlmittelkühler 9.
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Der erste Kühlmittelkreislauf 4 weist einen ersten Teilkreislauf 13 und einen zweiten Teilkreislauf 14 auf. In dem ersten Teilkreislauf 13 liegen die Kühlmittelpumpe 6 und das Antriebsaggregat 2 vor. Der zweite Teilkreislauf 14 ist über ein Thermostätventil 15 an den ersten Teilkreislauf 13 strömungstechnisch angeschlossen. In dem zweiten Teilkreislauf 14 liegt der erste Kühlmittelkühler 7 vor. Das Thermostatventil 15 stellt in Abhängigkeit von einer Temperatur des Kühlmittels in dem ersten Kühlmittelkreislauf eine Strömungsverbindung zwischen den beiden Teilkreisläufen 13 und 14 her oder unterbricht sie.
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Die erste Kühlmittelpumpe 6 und die zweite Kühlmittelpumpe 8 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 16 angeordnet. In dem Gehäuse 16 ist zudem eine Verbindungsleitung 17 angeordnet beziehungsweise ausgebildet, über die der erste Kühlmittelkreislauf 4 und der zweite Kühlmittelkreislauf 5 strömungstechnisch aneinander angeschlossen sind. Die Verbindungsleitung 17 zweigt stromabwärts der ersten Kühlmittelpumpe 6, also strömungstechnisch zwischen der ersten Kühlmittelpumpe 6 und dem Antriebsaggregat 2, von dem ersten Kühlmittelkreislauf 4 ab und mündet über ein Schaltventil 18 in den zweiten Kühlmittelkreislauf 5 ein, nämlich stromabwärts der zweiten Kühlmittelpumpe 8 beziehungsweise strömungstechnisch zwischen der zweiten Kühlmittelpumpe 8 und der zu temperierenden Einrichtung 3.
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Die beiden Kühlmittelpumpen 6 und 8 sind von einer gemeinsamen Antriebswelle 19 antreibbar. Die Antriebswelle 19 ist einerseits mit dem Antriebsaggregat 2 gekoppelt, insbesondere starr und/oder permanent. Dies gilt ebenso für die erste Kühlmittelpumpe 6, welche starr und/oder permanent mit der Antriebswelle 19 gekoppelt ist. Die zweite Kühlmittelpumpe 8 ist hingegen über eine Schaltkupplung 20 an die Antriebswelle 19 angeschlossen. Die Schaltkupplung 20 ermöglicht das Einstellen unterschiedlicher Drehzahlverhältnisse zwischen der zweiten Kühlmittelpumpe 8 und der Antriebswelle 19. Bevorzugt ist die zweite Kühlmittelpumpe 8 mittels der Schaltkupplung 20 vollständig von der Antriebswelle 19 entkoppelbar.
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Zusätzlich zu der Verbindungsleitung 17 kann eine weitere Verbindungsleitung (hier nicht dargestellt) zwischen den beiden Kühlmittelkreisläufen 4 und 5 vorliegen, welche bevorzugt ebenfalls in dem Gehäuse 16 ausgebildet ist. Diese weitere Verbindungsleitung ist stromaufwärts der ersten Kühlmittelpumpe 6 an den ersten Kühlmittelkreislauf 4 und stromaufwärts der zweiten Kühlmittelpumpe 8 an den zweiten Kühlmittelkreislauf 5 angeschlossen. In anderen Worten zeigt die weitere Verbindungsleitung strömungstechnisch zwischen dem Thermostatventil 15 und der ersten Kühlmittelpumpe 6 von dem ersten Kühlmittelkreislauf 4 ab und mündet strömungstechnisch zwischen dem zweiten Kühlmittelkühler 9 und der zweiten Kühlmittelpumpe 8 in den zweiten Kühlmittelkreislauf 5 ein. Über die weitere Verbindungsleitung kann ein Kühlmittelausgleich hergestellt werden, sofern dem zweiten Kühlmittelkreislauf 5 über die Verbindungsleitung 17 Kühlmittel aus dem ersten Kühlmittelkreislauf 4 zugeführt wird.
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Die beschriebene Ausgestaltung der Antriebseinrichtung 1 ermöglicht ein zielgerichtetes und bedarfsgerechtes Kühlen beziehungsweise Temperieren sowohl des Antriebsaggregats 2 als auch der zu temperierenden Einrichtung 3. Hierzu kann die zweite Kühlmittelpumpe 8 entweder mit der Antriebswelle 19 zu ihrem Antrieb gekoppelt oder die Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle 19 und der zweiten Kühlmittelpumpe 8 unterbrochen werden. Zusätzlich kann mittels des Schaltventils 18, welches auch als Mischventil bezeichnet werden kann, eine Strömungsverbindung zwischen den beiden Kühlmittelkreisläufen 4 und 5 wahlweise hergestellt oder unterbrochen sein.
