DE102018220150A1 - Pump module for coolant - Google Patents

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Andreas Grüner
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pumpenmodul (1) für Kühlmittel (17),- mit einem Gehäuse (2) mit einem ersten Einlass (3) und einem ersten Auslass (4) und einem ersten Kanal (5), in dem ein erstes Pumpenrad (6) angeordnet ist, und mit einem zweiten Einlass (7) und einem zweiten Auslass (8) und einem zweiten Kanal (9), in dem ein zweites Pumpenrad (10) angeordnet ist,- wobei das erste Pumpenrad (6) axial versetzt zum zweiten Pumpenrad (10) auf einer gemeinsamen Antriebswelle (11) angeordnet ist,- wobei zwischen dem ersten Einlass (3) und dem zweiten Pumpenrad (10) ein erster Verbindungskanal (13) und zwischen dem zweiten Pumpenrad (10) und dem ersten Auslass (4) ein zweiter Verbindungskanal (14) vorgesehen sind,- mit einer Ventileinrichtung (39), die zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verstellbar ist,- wobei in der ersten Stellung der Ventileinrichtung (39) Kühlmittel (17) über den ersten Einlass (3), die beiden Kanäle (5,9), die beiden Verbindungskanäle (13, 14) und damit über das erste und zweite Pumpenrad (6,10) zum ersten Auslass (4) förderbar ist und der zweite Einlass (7) und der zweite Auslass (8) verschlossen sind,- wobei in der zweiten Stellung Kühlmittel (17) über den ersten Einlass (3), das erste Pumpenrad (6) zum ersten Auslass (4), und Kühlmittel (17) über den zweiten Einlass (7), das zweite Pumpenrad (10) zum zweiten Auslass (8) förderbar ist und beide Verbindungskanäle (13,14) verschlossen sind.The invention relates to a pump module (1) for coolant (17), - with a housing (2) with a first inlet (3) and a first outlet (4) and a first channel (5), in which a first pump wheel (6 ) is arranged, and with a second inlet (7) and a second outlet (8) and a second channel (9), in which a second pump wheel (10) is arranged, - the first pump wheel (6) being axially offset from the second Pump wheel (10) is arranged on a common drive shaft (11), - a first connecting channel (13) between the first inlet (3) and the second pump wheel (10) and between the second pump wheel (10) and the first outlet (4 ) a second connecting channel (14) is provided, - with a valve device (39) which is adjustable between a first position and a second position, - in the first position of the valve device (39) coolant (17) via the first inlet ( 3), the two channels (5,9), the two connecting channels (13, 14) and there can be conveyed to the first outlet (4) via the first and second pump wheel (6, 10) and the second inlet (7) and the second outlet (8) are closed, - in the second position coolant (17) via the first Inlet (3), the first pump wheel (6) to the first outlet (4), and coolant (17) via the second inlet (7), the second pump wheel (10) to the second outlet (8) and both connection channels (13 , 14) are closed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pumpenmodul für Kühlmittel. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs mit einem solchen Pumpenmodul.The present invention relates to a pump module for coolants. The invention also relates to a cooling system of a motor vehicle with such a pump module.

In Kraftfahrzeugen wird zunehmend neben einer Kühlung einer Brennkraftmaschine auch eine Kühlung weiterer Komponenten, wie beispielsweise einer Fahrzeugbatterie bei einem Hybridfahrzeug, gefordert, um beispielsweise eine derartige Fahrzeugbatterie in einem leistungsoptimierten Temperaturbereich halten und betreiben zu können. Im Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine ist dabei jedoch ein deutlich höheres Temperaturniveau vorhanden, als beispielsweise in einem Kühlkreislauf für eine solche Fahrzeugbatterie. Aus diesem Grund unterscheidet man auch sogenannte Hochtemperaturkühlmittelkreisläufe und Niedertemperaturkühlmittelkreisläufe, die fluidisch voneinander getrennt sind. Zur Förderung des Kühlmittels im jeweiligen Kühlmittelkreislauf wird dabei üblicherweise eine eigene Kühlmittelpumpe eingesetzt.In motor vehicles, in addition to cooling an internal combustion engine, cooling of further components, such as, for example, a vehicle battery in a hybrid vehicle, is increasingly required in order, for example, to be able to maintain and operate such a vehicle battery in a performance-optimized temperature range. However, a significantly higher temperature level is present in the cooling circuit of an internal combustion engine than, for example, in a cooling circuit for such a vehicle battery. For this reason, a distinction is made between so-called high-temperature coolant circuits and low-temperature coolant circuits, which are fluidly separated from one another. A separate coolant pump is usually used to convey the coolant in the respective coolant circuit.

Das Vorsehen einer jeweils separaten Kühlmittelpumpe für jeden Kühlmittelkreislauf erfordert jedoch einen zunehmenden Bauraumbedarf, bedingt höhere Kosten durch separate Kühlmittelpumpen und einen erhöhten Verkabelungs- und Steuerungsaufwand, was insgesamt zu einer deutlichen Kostensteigerung führt.However, the provision of a separate coolant pump for each coolant circuit requires an increasing space requirement, higher costs due to separate coolant pumps and an increased wiring and control effort, which leads to a significant increase in costs overall.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, ein Pumpenmodul anzugeben, welches beispielsweise in einem Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs einsetzbar ist und welches die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.The present invention is therefore concerned with the problem of specifying a pump module which can be used, for example, in a cooling system of a motor vehicle and which overcomes the disadvantages known from the prior art.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Pumpenmodul anzugeben, welches in der Lage ist, zwei unterschiedliche und fluidisch voneinander getrennte Kühlmittelkreisläufe bedarfsgerecht mit unterschiedlichen Fördervolumina zu betreiben, und dafür lediglich eine einzige Antriebseinrichtung einzusetzen. Das erfindungsgemäße Pumpenmodul besitzt dabei ein Gehäuse mit einem ersten Einlass und einem ersten Auslass, beispielsweise für einen Niedertemperaturkühlmittelkreislauf, wobei zwischen dem ersten Einlass und dem ersten Auslass ein erster Kanal verläuft, in dem ein erstes Pumpenrad angeordnet ist. Das Gehäuse besitzt darüber hinaus einen zweiten Einlass sowie einen zweiten Auslass, welche beispielsweise mit einem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf verbunden sind, und wobei zwischen dem zweiten Einlass und dem zweiten Auslass ein zweiter Kanal verläuft, in dem ein zweites Pumpenrad angeordnet ist. Das erste Pumpenrad ist nun axial versetzt zum zweiten Pumpenrad auf einer gemeinsamen Antriebswelle angeordnet, die von einer einzigen Antriebseinrichtung, beispielsweise einem Elektromotor, angetrieben ist. Eine Förderung des Kühlmittels im ersten und zweiten Kühlmittelkreislauf kann somit durch eine einzige Antriebseinrichtung bewerkstelligt werden. Zwischen dem ersten Einlass und dem zweiten Pumpenrad ist dabei in dem Gehäuse ein erster Verbindungskanal und zwischen dem zweiten Pumpenrad und dem ersten Auslass ein zweiter Verbindungskanal vorgesehen. Des Weiteren vorgesehen ist eine Ventileinrichtung, die zwischen zumindest einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verstellbar ist. In der ersten Stellung der Ventileinrichtung ist dabei Kühlmittel bzw. Kühlflüssigkeit über den ersten Einlass, den ersten und zweiten Kanal, den ersten und zweiten Verbindungskanal und damit über das erste und zweite Pumpenrad zum ersten Auslass förderbar, während der zweite Einlass und der zweite Auslass verschlossen sind. In der ersten Stellung der Ventileinrichtung werden somit zur Förderung des Kühlmittels beide Pumpenräder eingesetzt, wodurch eine deutlich höhere Fördermenge im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf möglich ist, als ausschließlich mit dem ersten Pumpenrad. Im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf wird dabei kein Kühlmittel gefördert. In der zweiten Stellung der Ventileinrichtung ist das Kühlmittel über den ersten Einlass, den ersten Kanal und das erste Pumpenrad zum ersten Auslass und ein separates Kühlmittel über den zweiten Einlass, den zweiten Kanal und das zweite Pumpenrad zum zweiten Auslass förderbar, wobei in diesem Fall beide Verbindungskanäle verschlossen sind. In der zweiten Stellung der Ventileinrichtung fördert somit das erste Pumpenrad das Kühlmittel im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf, während das zweite Pumpenrad Kühlmittel im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf fördert. Unabhängig von der Stellung der Ventileinrichtung ist dabei stets eine fluidische Trennung zwischen den beiden Kühlmittelkreisläufen gegeben, wobei selbstverständlich denkbar ist, dass in diesen dasselbe Kühlmittel fließt, jedoch mit unterschiedlichen Temperaturen um Verunreinigungen durch Undichtigkeiten auszuschließen. Durch das erfindungsgemäße Pumpenmodul ist es somit möglich, zwei separate Kühlmittelkreisläufe zu regeln bzw. zu steuern und eine Förderung des jeweiligen Kühlmittels mit nur einer einzigen Antriebseinrichtung, beispielsweise einem Elektromotor, zu realisieren. Durch den Entfall eines zweiten Elektromotors für eine separate Kühlmittelpumpe kann auch eine kompakte und damit bauraumoptimierte Bauweise erreicht werden, die sich zudem durch den Entfall des zweiten Elektromotors durch eine nicht unerhebliche Kostenreduzierung auszeichnet.The present invention is based on the general idea of specifying a pump module which is capable of operating two different and fluidly separate coolant circuits with different delivery volumes as required and using only a single drive device for this purpose. The pump module according to the invention has a housing with a first inlet and a first outlet, for example for a low-temperature coolant circuit, a first channel running between the first inlet and the first outlet, in which a first pump wheel is arranged. The housing also has a second inlet and a second outlet, which are connected, for example, to a high-temperature coolant circuit, and a second channel, in which a second pump wheel is arranged, runs between the second inlet and the second outlet. The first pump wheel is now axially offset from the second pump wheel on a common drive shaft which is driven by a single drive device, for example an electric motor. A delivery of the coolant in the first and second coolant circuits can thus be accomplished by a single drive device. A first connection channel is provided in the housing between the first inlet and the second pump wheel and a second connection channel is provided between the second pump wheel and the first outlet. Furthermore, a valve device is provided which is adjustable between at least a first position and a second position. In the first position of the valve device, coolant or coolant can be conveyed to the first outlet via the first inlet, the first and second channels, the first and second connecting channels and thus via the first and second pump impellers, while the second inlet and the second outlet are closed are. In the first position of the valve device, both pump wheels are thus used to convey the coolant, as a result of which a significantly higher flow rate in the low-temperature coolant circuit is possible than only with the first pump wheel. No coolant is conveyed in the high-temperature coolant circuit. In the second position of the valve device, the coolant can be conveyed to the first outlet via the first inlet, the first channel and the first impeller and a separate coolant can be conveyed to the second outlet via the second inlet, the second channel and the second impeller, both in this case Connection channels are closed. In the second position of the valve device, the first pump wheel conveys the coolant in the low-temperature coolant circuit, while the second pump wheel conveys coolant in the high-temperature coolant circuit. Regardless of the position of the valve device, there is always a fluidic separation between the two coolant circuits, although it is of course conceivable that the same coolant flows in them, but at different temperatures, in order to exclude contamination from leaks. The pump module according to the invention thus makes it possible to regulate or control two separate coolant circuits and to deliver the respective coolant using only a single drive device, for example an electric motor. By dispensing with a second electric motor for a separate coolant pump, a compact and thus space-optimized design can also be achieved, which is also characterized by the fact that the second electric motor is dispensed with a not inconsiderable cost reduction.

Mittels des erfindungsgemäßen Pumpenmoduls ist es auch möglich, den ersten und zweiten Auslass des Pumpenmoduls zu verschließen und dadurch eine Förderung von Kühlmittel im Hochtemperaturkühlkreislauf abzuschalten. Mit dem erfindungsgemäßen Kühlmittelmodul sind beispielsweise folgende Szenarien denkbar: Ist die Antriebseinrichtung, beispielsweise der E-Motor, ausgeschaltet und dreht sich somit nicht, so dreht sich auch weder das erste Pumpenrad noch das zweite Pumpenrad und die Ventileinrichtung befindet sich in ihrer ersten Stellung, in welcher sie beispielsweise mittels entsprechender Federn vorgespannt ist. Bei der Inbetriebnahme der Antriebseinrichtung und bei einer Umdrehungsanzahl der Antriebswelle bis beispielsweise 2.500 U/min. befindet sich die Ventileinrichtung in ihrer ersten Stellung, wodurch der zweite Einlass und der zweite Auslass verschlossen sind und eine Förderung des Kühlmittels im beispielsweisen Hochtemperaturkühlmittelkreislauf unterbleibt. In dieser Stellung wird das Kühlmittel im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf sowohl über das erste Pumpenrad als auch über das zweite Pumpenrad gefördert. Steigt nun die Umdrehungsanzahl der Antriebswelle an, beispielsweise über 2.500 U/min., so verstellt sich die Ventileinrichtung in ihre zweite Stellung, in welcher das zweite Pumpenrad das Kühlmittel im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf und das erste Pumpenrad Kühlmittel im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf fördert. Ein Umschalten der Ventileinrichtung kann dabei beispielsweise elektrisch oder aber kühlmitteldruckgesteuert erfolgen, was im Weiteren noch erläutert wird. Unabhängig von der Stellung der Ventileinrichtung ist jedoch stets gegeben, dass beide Kühlmittelkreisläufe fluidisch voneinander getrennt sind. By means of the pump module according to the invention, it is also possible to close the first and second outlet of the pump module and thereby switch off the delivery of coolant in the high-temperature cooling circuit. The following scenarios are conceivable with the coolant module according to the invention: If the drive device, for example the electric motor, is switched off and thus does not rotate, neither the first pump wheel nor the second pump wheel rotates and the valve device is in its first position in which is biased, for example, by means of appropriate springs. When the drive device is started up and the drive shaft revs up to 2,500 rpm, for example. the valve device is in its first position, as a result of which the second inlet and the second outlet are closed and the coolant is not conveyed in the high-temperature coolant circuit, for example. In this position, the coolant in the low-temperature coolant circuit is conveyed both via the first pump wheel and via the second pump wheel. If the number of revolutions of the drive shaft now increases, for example above 2,500 rpm, the valve device moves into its second position, in which the second pump wheel conveys the coolant in the high-temperature coolant circuit and the first pump wheel coolant in the low-temperature coolant circuit. The valve device can be switched, for example, electrically or in a coolant pressure-controlled manner, which will be explained further below. Regardless of the position of the valve device, however, it is always the case that both coolant circuits are fluidly separated from one another.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist das erste Pumpenrad kleiner als das zweite Pumpenrad. Hierdurch kann individuell Einfluss auf die Förderleistung des jeweiligen Pumpenrades genommen werden, wobei selbstverständlich rein theoretisch auch denkbar ist, dass beide Pumpenräder gleich groß sind oder das erste Pumpenrad sogar größer als das zweite Pumpenrad ist, je nach gewünschter Förderleistung im jeweiligen Kühlmittelkreislauf. Hierdurch kann eine besonders hohe Flexibilität erreicht werden. In an advantageous development of the solution according to the invention, the first pump wheel is smaller than the second pump wheel. This allows an individual influence on the delivery rate of the respective pump wheel, although of course it is also theoretically conceivable that both pump wheels are the same size or the first pump wheel is even larger than the second pump wheel, depending on the desired delivery rate in the respective coolant circuit. A particularly high degree of flexibility can be achieved in this way.

Zweckmäßig sind der erste Einlass und der erste Auslass unabhängig von der Stellung der Ventileinrichtung immer geöffnet. Damit wird eine kontinuierliche Förderung von Kühlmittel im beispielsweise Niedertemperaturkühlmittelkreislauf gewährleistet, wobei je nach Umdrehungsanzahl des Elektromotors eine Förderung des Kühlmittels im Niedertemperaturkreislauf über beide Pumpenräder oder bei höherer Drehzahl lediglich über das erste Pumpenrad erfolgt, wobei bei der höheren Drehzahl dann eine separate Förderung des Kühlmittels im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf erfolgt.The first inlet and the first outlet are expediently always open, regardless of the position of the valve device. This ensures a continuous delivery of coolant in the low-temperature coolant circuit, for example, depending on the number of revolutions of the electric motor, the coolant is delivered in the low-temperature circuit via both pump wheels or, at higher speed, only via the first pump wheel, with the higher speed then separately feeding the coolant in High temperature coolant circuit takes place.

Es sei angemerkt, dass die Begrifflichkeit „Hochtemperaturkühlmittelkreislauf“ und „Niedertemperaturkühlmittelkreislauf“ generell auch umgekehrt verwendet werden oder ganz allgemein für ersten Kühlmittelkreislauf und zweiten Kühlmittelkreislauf stehen kann.It should be noted that the terms “high-temperature coolant circuit” and “low-temperature coolant circuit” are generally also used in reverse or can generally stand for first coolant circuit and second coolant circuit.

Zweckmäßig weist die Ventileinrichtung einen ersten und einen zweiten Ventildoppelkolben auf, die gemeinsam zwischen der ersten und der zweiten Stellung verstellbar sind. Der erste und der zweite Ventildoppelkolben sind dabei so angeordnet, dass diese saug- und druckseitig auf den zweiten Einlass und den zweiten Auslass wirken.The valve device expediently has a first and a second valve double piston, which are jointly adjustable between the first and the second position. The first and the second valve double pistons are arranged in such a way that they act on the suction and pressure sides of the second inlet and the second outlet.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist der erste Ventildoppelkolben einen ersten Kolbenabschnitt und einen damit über eine erste Kolbenstange verbundenen zweiten Kolbenabschnitt auf, während der zweite Ventildoppelkolben einen dritten Kolbenabschnitt und einen damit über eine zweite Kolbenstange verbundenen vierten Kolbenabschnitt aufweist. Über den ersten und dritten Kolbenabschnitt erfolgt dabei ein Öffnen bzw. Verschlie-ßen des ersten und zweiten Verbindungskanals bzw. des zweiten Ein- und Auslasses, während über den dritten und vierten Kolbenabschnitt eine Verstellung des jeweiligen Ventildoppelkolbens erfolgt.In an advantageous further development of the solution according to the invention, the first valve double piston has a first piston section and a second piston section connected to it via a first piston rod, while the second valve double piston has a third piston section and a fourth piston section connected to it via a second piston rod. The first and third piston sections are used to open or close the first and second connecting channels or the second inlet and outlet, while the respective valve double piston is adjusted via the third and fourth piston sections.

Zweckmäßig gibt der erste Kolbenabschnitt des ersten Ventildoppelkolbens in der ersten Stellung der Ventileinrichtung, das heißt in der ersten Stellung des Ventildoppelkolbens, den ersten Verbindungskanal frei und verschließt den zweiten Einlass. In dieser ersten Stellung gibt der dritte Kolbenabschnitt des zweiten Ventildoppelkolbens den zweiten Verbindungskanal frei, während er den zweiten Auslass verschließt. In der ersten Stellung der beiden Ventildoppelkolben unterbinden diese durch einen Verschluss des zweiten Einlasses und zweiten Auslasses somit eine Förderung von Kühlmittel im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf bzw. im zweiten Kühlmittelkreislauf, während eine Förderung von Kühlmittel im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf, beispielsweise einem ersten Kühlmittelkreislauf sowohl über das erste als auch über das zweite Pumpenrad und damit mit erhöhter Fördermenge auch bei geringerer Drehzahl erfolgt.The first piston section of the first valve double piston expediently releases the first connecting channel in the first position of the valve device, that is to say in the first position of the valve double piston, and closes the second inlet. In this first position, the third piston section of the second valve double piston releases the second connecting channel while closing the second outlet. In the first position of the two valve double pistons, these prevent the conveyance of coolant in the high-temperature coolant circuit or in the second coolant circuit by closing the second inlet and second outlet, while conveying coolant in the low-temperature coolant circuit, for example a first coolant circuit, both via the first and via the second pump wheel and thus with an increased delivery rate also takes place at a lower speed.

Zweckmäßig verschließt der erste Kolbenabschnitt in der zweiten Stellung des ersten Ventildoppelkolbens den ersten Verbindungskanal und gibt den zweiten Einlass frei, während der dritte Kolbenabschnitt in der zweiten Stellung des zweiten Ventildoppelkolbens den zweiten Verbindungskanal verschließt und den zweiten Auslass freigibt. In der zweiten Stellung erfolgt somit eine separate Kühlmittelförderung im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf und im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf und zwar jeweils über das zweite Pumpenrad bzw. das erste Pumpenrad.The first piston section expediently closes the first connecting channel in the second position of the first valve double piston and opens the second inlet, while the third piston section closes the second connecting channel and opens the second outlet in the second position of the second valve double piston. In the second position, separate coolant delivery takes place in the high-temperature coolant circuit and in the low-temperature coolant circuit, in each case via the second pump wheel or the first pump wheel.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist eine Steuerkanal zur Kühlmitteldrucksteuerung der Ventileinrichtung vorgesehen, der stromab des zweiten Pumpenrades aus dem zweiten Kanal abzweigt und kommunizierend mit einem ersten Zylinder und einem zweiten Zylinder verbunden ist, wobei im ersten Zylinder der zweite Kolbenabschnitt des ersten Ventildoppelkolbens und im zweiten Zylinder der vierten Kolbenabschnitt des zweiten Ventildoppelkolbens angeordnet sind. Mittels des Steuerkanals kann somit eine druckabhängige Steuerung der beiden Ventildoppelkolben und damit eine druckabhängige Steuerung der Ventileinrichtung erfolgen, wobei mit zunehmendem Druck bzw. bei Überschreiten eines vordefinierten Grenzdruckes im Steuerkanal, beispielsweise bei einer vordefinierten Drehzahl der Antriebswelle, ein Verstellen der Ventileinrichtung von ihrer ersten Stellung in ihre zweite Stellung erfolgt. Hierdurch kann eine selbstregulierende Betätigung der Ventileinrichtung erreicht werden.In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, a control channel for controlling the coolant pressure of the valve device is provided, which branches off from the second channel downstream of the second impeller and is communicatively connected to a first cylinder and a second cylinder, the second piston section of the first valve double piston being in the first cylinder and the fourth piston section of the second valve double piston is arranged in the second cylinder. By means of the control channel, a pressure-dependent control of the two valve double pistons and thus a pressure-dependent control of the valve device can thus take place, the valve device being adjusted from its first position with increasing pressure or when a predefined limit pressure in the control channel is exceeded, for example at a predefined speed of the drive shaft in their second position. In this way, self-regulating actuation of the valve device can be achieved.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Niedertemperaturkühlmittelkreislauf und einem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf sowie mit einem zuvor beschriebenen Pumpenmodul auszustatten, wobei in diesem Fall der Niedertemperaturkühlmittelkreislauf mit dem ersten Einlass und dem ersten Auslass und der Hochtemperaturkühlmittelkreislauf mit dem zweiten Einlass und dem zweiten Auslass des Pumpenmoduls verbunden sind. Durch die Verwendung des in den vorherigen Absätzen beschriebenen, erfindungsgemäßen Pumpenmoduls kann somit eine bauraumoptimierte Förderung von Kühlmittel in zwei separaten Kühlmittelkreisläufen durch lediglich eine einzige Antriebseinrichtung, beispielsweise einen einzigen Elektromotor, erreicht werden. Durch den Entfall des zweiten Elektromotors bzw. generell einer zweiten Kühlmittelpumpe können zudem auch Kosten, insbesondere im Hinblick auf einen Verkabelungs- und Montageaufwand sowie im Hinblick auf weitere Komponenten erreicht werden.The present invention is further based on the general idea of providing a cooling system of a motor vehicle with a low-temperature coolant circuit and a high-temperature coolant circuit and with a pump module as described above, in which case the low-temperature coolant circuit with the first inlet and the first outlet and the high-temperature coolant circuit with the second inlet and are connected to the second outlet of the pump module. By using the pump module according to the invention described in the previous paragraphs, a space-optimized delivery of coolant in two separate coolant circuits can thus be achieved by only a single drive device, for example a single electric motor. By eliminating the second electric motor or generally a second coolant pump, costs can also be achieved, in particular with regard to cabling and assembly work and with regard to other components.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, das erfindungsgemäße Pumpenmodul in einem Elektrofahrzeug einzusetzen, das zumindest eine Fahrzeugbatterie, einen Elektromotor, eine Leistungselektronik, einen ersten Kühlmittelkreislauf und einen zweiten Kühlmittelkreislauf aufweist, wobei der erste Kühlmittelkreislauf zur Temperierung der Fahrzeugbatterie, insbesondere auch bei einem externen Laden, und der zweite Kühlmittelkreislauf zur Temperierung des Elektromotors und/oder der Leistungselektronik ausgebildet ist.The present invention is further based on the general idea of using the pump module according to the invention in an electric vehicle, which has at least one vehicle battery, an electric motor, power electronics, a first coolant circuit and a second coolant circuit, the first coolant circuit for tempering the vehicle battery, in particular also in the case of an external store, and the second coolant circuit is designed for temperature control of the electric motor and / or the power electronics.

Auch einsetzbar ist das erfindungsgemäße Pumpenmodul in einem Brennstoffzellenfahrzeug mit einem Brennstoffzellenstapel und einer Fahrzeugbatterie, wobei in diesem Fall der erste Kühlmittelkreislauf zur Temperierung des Brennstoffzellenstapels und der zweite Kühlmittelkreislauf zur Temperierung der Fahrzeugbatterie ausgebildet sind.The pump module according to the invention can also be used in a fuel cell vehicle with a fuel cell stack and a vehicle battery, in which case the first coolant circuit is designed for temperature control of the fuel cell stack and the second coolant circuit for temperature control of the vehicle battery.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination indicated in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the description below, the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,

  • 1 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Pumpenmoduls,
  • 2 ein erfindungsgemäßes Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Niedertemperaturkühlmittelkreislauf und einem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf und einem erfindungsgemäßen Pumpenmodul mit einer Ventileinrichtung in einer ersten Stellung,
  • 3 eine Darstellung wie in 2, jedoch mit sich in ihrer zweiten Stellung befindlicher Ventileinrichtung,
  • 4 eine Seitenansicht auf das erfindungsgemäße Pumpenmodul mit sich in ihrer ersten Stellung befindlicher Ventileinrichtung,
  • 5 eine Darstellung wie in 4, jedoch bei einer Schnittdarstellung,
  • 6 eine Ansicht wie in 4, jedoch bei sich in ihrer zweiten Stellung befindlicher Ventileinrichtung,
  • 7 eine Darstellung wie in 6, jedoch in einer Schnittdarstellung,
  • 8 eine Schnittdarstellung durch das erfindungsgemäße Pumpenmodul bei sich in ihrer ersten Stellung befindlicher Ventileinrichtung auf einer Saugseite,
  • 9 eine Darstellung wie in 8, jedoch bei sich in ihrer zweiten Stellung befindlicher Ventileinrichtung,
  • 10 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Pumpenmodul im Bereich einer Druckseite mit sich in ihrer ersten Stellung befindlicher Ventileinrichtung,
  • 11 eine Darstellung wie in 10, jedoch mit sich in ihrer zweiten Stellung befindlicher Ventileinrichtung,
  • 12 eine Schnittdarstellung durch das erfindungsgemäße Pumpenmodul mit sich in ihrer ersten Stellung befindlicher Ventileinrichtung,
  • 13 eine Darstellung wie in 12, jedoch mit sich in ihrer zweiten Stellung befindlicher Ventileinrichtung,
  • 14 eine weitere Schnittdarstellung durch das erfindungsgemäße Pumpenmodul, ähnlich zu 13, mit einer Schnittebene durch die Druckseite,
  • 15 eine Detaildarstellung aus 14 zur Verdeutlichung eines Steuerkanals,
  • 16 einen Deckel der Ventileinrichtung mit Steuerkanal.
Here, each schematically,
  • 1 an exploded view of a pump module according to the invention,
  • 2nd an inventive cooling system of a motor vehicle with a low-temperature coolant circuit and a high-temperature coolant circuit and a pump module according to the invention with a valve device in a first position,
  • 3rd a representation like in 2nd but with the valve device in its second position,
  • 4th 2 shows a side view of the pump module according to the invention with the valve device in its first position,
  • 5 a representation like in 4th but with a sectional view,
  • 6 a view like in 4th but with the valve device in its second position,
  • 7 a representation like in 6 , but in a sectional view,
  • 8th 2 shows a sectional view through the pump module according to the invention with the valve device in its first position on a suction side,
  • 9 a representation like in 8th but with the valve device in its second position,
  • 10th 2 shows a sectional view through an inventive pump module in the area of a pressure side with the valve device in its first position,
  • 11 a representation like in 10th but with the valve device in its second position,
  • 12 2 shows a sectional view through the pump module according to the invention with the valve device in its first position,
  • 13 a representation like in 12 but with the valve device in its second position,
  • 14 a further sectional view through the pump module according to the invention, similar to 13 , with a section plane through the printed page,
  • 15 a detailed presentation 14 to clarify a control channel,
  • 16 a cover of the valve device with control channel.

Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßes Pumpenmodul 1 für Kühlmittel 17 ein Gehäuse 2 mit einem ersten Einlass 3 und einem ersten Auslass 4 auf. Zwischen dem ersten Einlass 3 und dem ersten Auslass 4 verläuft ein erster, insbesondere U-förmiger, Kanal 5, in dem ein erstes Pumpenrad 6 angeordnet ist. Darüber hinaus besitzt das teilbare Gehäuse 2 einen zweiten Einlass 7 und einen zweiten Auslass 8, die über einen zweiten Kanal 9, insbesondere auch einen zweiten U-förmigen Kanal 9, miteinander verbunden sind, wobei in dem zweiten Kanal 9 ein zweites Pumpenrad 10 angeordnet ist. Das erste Pumpenrad 6 ist dabei axial versetzt zum zweiten Pumpenrad 10 auf einer gemeinsamen Antriebswelle 11 angeordnet, die von einer einzigen Antriebseinrichtung 12, beispielsweise einem Elektromotor, angetrieben ist. Zwischen dem ersten Einlass 3 und dem zweiten Pumpenrad 10 (eingangsseitig) ist darüber hinaus ein erster Verbindungskanal 13 (vgl. beispielsweise die 5, 8, 9) und zwischen dem zweiten Pumpenrad 10 (ausgangsseitig) und dem ersten Auslass 4 ein zweiter Verbindungskanal 14 (vgl. insbesondere auch wiederum die 5, 10 und 11) vorgesehen. Darüber hinaus vorgesehen ist eine Ventileinrichtung 39 (vgl. insbesondere die 1 bis 15), die zwischen einer ersten Stellung (vgl. die 2, 4 und 5, 8, 10, 12) und einer zweiten Stellung (vgl. 3, 6, 7, 9, 11, 13 sowie 14 und 15) verstellbar ist.According to the 1 , has a pump module according to the invention 1 for coolant 17th a housing 2nd with a first entry 3rd and a first outlet 4th on. Between the first entry 3rd and the first outlet 4th runs a first, especially U-shaped, channel 5 in which a first impeller 6 is arranged. In addition, the divisible housing 2nd a second inlet 7 and a second outlet 8th that have a second channel 9 , in particular also a second U-shaped channel 9 , are interconnected, being in the second channel 9 a second impeller 10th is arranged. The first impeller 6 is axially offset from the second impeller 10th on a common drive shaft 11 arranged by a single drive device 12 , for example an electric motor, is driven. Between the first entry 3rd and the second impeller 10th (input side) is also a first connection channel 13 (see e.g. the 5 , 8th , 9 ) and between the second impeller 10th (outlet side) and the first outlet 4th a second connection channel 14 (cf. especially the 5 , 10th and 11 ) intended. In addition, a valve device is provided 39 (see in particular the 1 to 15 ) between a first position (cf. the 2nd , 4th and 5 , 8th , 10th , 12 ) and a second position (cf. 3rd , 6 , 7 , 9 , 11 , 13 and 14 and 15) is adjustable.

In der ersten Stellung der Ventileinrichtung 39 ist dabei Kühlmittel 17 über den ersten Einlass 3, die beiden Kanäle 5, 9, die beiden Verbindungskanäle 13, 14 und die beiden Pumpenräder 6, 10 zum ersten Auslass 4 förderbar, während bei dieser ersten Stellung der Ventileinrichtung 39, der zweite Einlass 7 und der zweite Auslass 8 verschlossen sind. In der zweiten Stellung der Ventileinrichtung 39 ist Kühlmittel 17 über den ersten Einlass 3, den ersten Kanal 5 und das erste Pumpenrad 6 zum ersten Auslass 4 und separat dazu Kühlmittel 17 über den zweiten Einlass 7, den zweiten Kanal 9 und das zweite Pumpenrad 10 zum zweiten Auslass 8 förderbar, während in dieser zweiten Stellung die beiden Verbindungskanäle 13, 14 verschlossen sind. Die erste Stellung der Ventileinrichtung 39 ist dabei auch anschaulich in 2 gezeigt, während die zweite Stellung der Ventileinrichtung 39 gemäß der 3 dargestellt ist. In beiden Stellungen sind dabei beide Kühlmittelkreisläufe 15, 16, beispielsweise ein Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 15 und ein Niedertemperaturkühlmittelkreislauf 16 fluidisch voneinander getrennt, wobei in der ersten Stellung der Ventileinrichtung 39 das beispielsweise im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf 16 strömende Kühlmittel 17 über beide Pumpenräder 6, 10 gefördert wird, während es in der zweiten Stellung der Ventileinrichtung 39 lediglich über das erste Pumpenrad 6 gefördert wird. In der ersten Stellung der Ventileinrichtung 39 erfolgt eine Förderung von Kühlmittel 17 im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 15 oder generell in einem ersten Kühlmittelkreislauf, überhaupt nicht, wie dies gemäß der 2 dargestellt ist, während es in der zweiten Stellung der Ventileinrichtung 39 im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 15 ausschließlich über das zweite Pumpenrad 10 und im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf 16 ausschließlich über das erste Pumpenrad 6 gefördert wird. Hierdurch lässt sich eine vergleichsweise einfache, bauraumoptimierte und kostengünstige Lösung erreichen.In the first position of the valve device 39 is coolant 17th about the first entry 3rd , the two channels 5 , 9 , the two connecting channels 13 , 14 and the two pump wheels 6 , 10th to the first outlet 4th conveyable while in this first position of the valve device 39 , the second inlet 7 and the second outlet 8th are closed. In the second position of the valve device 39 is coolant 17th about the first entry 3rd , the first channel 5 and the first impeller 6 to the first outlet 4th and coolant separately 17th through the second inlet 7 , the second channel 9 and the second impeller 10th to the second outlet 8th conveyable, while in this second position the two connecting channels 13 , 14 are closed. The first position of the valve device 39 is also vivid in 2nd shown while the second position of the valve device 39 according to the 3rd is shown. Both coolant circuits are in both positions 15 , 16 , for example a high temperature coolant circuit 15 and a low temperature coolant circuit 16 fluidly separated from each other, with the valve device in the first position 39 for example in the low-temperature coolant circuit 16 flowing coolant 17th over both pump wheels 6 , 10th is conveyed while it is in the second position of the valve device 39 only via the first pump wheel 6 is promoted. In the first position of the valve device 39 coolant is pumped 17th in the high-temperature coolant circuit 15 or generally in a first coolant circuit, not at all, as is the case with the 2nd is shown while it is in the second position of the valve device 39 in the high-temperature coolant circuit 15 exclusively via the second pump wheel 10th and in the low temperature coolant circuit 16 exclusively via the first pump wheel 6 is promoted. This enables a comparatively simple, space-optimized and inexpensive solution to be achieved.

Betrachtet man die 1, 12 und 13 weiter, so kann man erkennen, dass das erste Pumpenrad 6 kleiner ist als das zweite Pumpenrad 10 und dadurch üblicherweise eine kleinere Förderleistung bei gleicher Drehzahl aufweist. Selbstverständlich ist rein theoretisch auch denkbar, dass das erste Pumpenrad 6 größer oder gleich groß ist wie das zweite Pumpenrad 10. Über die Größe der jeweiligen Pumpenräder 6, 10 kann somit individuell Einfluss auf die Förderleistung in der jeweiligen Ventilstellung bzw. im jeweiligen Kühlmittelkreislauf 15, 16 (vgl. 2 und 3) genommen werden.If you look at that 1 , 12 and 13 further, it can be seen that the first impeller 6 is smaller than the second pump wheel 10th and therefore usually has a smaller delivery rate at the same speed. Of course, it is also theoretically conceivable that the first pump wheel 6 is larger or the same size as the second pump wheel 10th . About the size of the respective pump wheels 6 , 10th can thus individually influence the delivery rate in the respective valve position or in the respective coolant circuit 15 , 16 (see. 2nd and 3rd ) are taken.

Unabhängig von der Stellung der Ventileinrichtung 39 sind der erste Einlass 3 und der erste Auslass 4 immer geöffnet, so dass eine Förderung von Kühlmittel 17 im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf 16 immer erfolgt, sofern die Antriebswelle 11 von der Antriebseinrichtung 12, beispielsweise dem Elektromotor, angetrieben wird, und zwar in der ersten Stellung der Ventileinrichtung 39 über beide Pumpenräder 6, 10 und in der zweiten Stellung der Ventileinrichtung 39 ausschließlich über das erste Pumpenrad 6. Eine Förderung von Kühlmittel 17 im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 15 hingegen erfolgt ausschließlich in der zweiten Stellung der Ventileinrichtung 39 und dann ausschließlich über das zweite Pumpenrad 10.Regardless of the position of the valve device 39 are the first entry 3rd and the first outlet 4th always open, so a promotion of coolant 17th in the low-temperature coolant circuit 16 always takes place provided the drive shaft 11 from the drive device 12 , for example the electric motor, is driven, in the first position of the valve device 39 over both pump wheels 6 , 10th and in the second position of the valve device 39 exclusively via the first pump wheel 6 . A promotion of coolant 17th in the high-temperature coolant circuit 15 on the other hand takes place only in the second position of the valve device 39 and then only via the second pump wheel 10th .

Betrachtet man die Ventileinrichtung 39 näher, so kann man erkennen, dass diese einen ersten Ventildoppelkolben 18 und einen zweiten Ventildoppelkolben 19 aufweist, die stets gemeinsam zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung verstellbar sind, so dass der zweite Einlass 7 und der zweite Auslass 8 stets gleichzeitig geöffnet oder geschlossen sind. Betrachtet man den ersten Ventildoppelkolben 18 näher, so kann man erkennen, dass dieser einen ersten Kolbenabschnitt 20 und einen damit über eine erste Kolbenstange 21 verbundenen zweiten Kolbenabschnitt 22 aufweist. Der zweite Ventildoppelkolben 19 besitzt einen dritten Kolbenabschnitt 23 und einen damit über eine zweite Kolbenstange 24 verbundenen vierten Kolbenabschnitt 25. Dies ist beispielsweise in den 1, 5, sowie 7 bis 15 dargestellt. Der erste Kolbenabschnitt 20 gibt dabei in der ersten Stellung des ersten Ventildoppelkolbens 18 den ersten Verbindungskanal 13 frei (vgl. die 4 und 5 sowie 8, 10 und 12), während er den zweiten Einlass 7 verschließt. In der zweiten Stellung des ersten Ventildoppelkolbens 18 (vgl. die 6 und 7, 9, 11, 13 sowie 14 und 15) verschließt der ersten Kolbenabschnitt 20 den ersten Verbindungskanal 13 und gibt den zweiten Einlass 7 frei. Der dritte Kolbenabschnitt 23 des zweiten Ventildoppelkolbens 19 gibt in der ersten Stellung (vgl. die 4 und 5 sowie 8, 10 und 12) den zweiten Verbindungskanal 14 frei und verschließt den zweiten Auslass 8. In der zweiten Stellung (vgl. die 6 und 7, 9, 11, 13 sowie 14 und 15) verschließt der dritte Kolbenabschnitt 23 des zweiten Ventildoppelkolbens 19 den zweiten Verbindungskanal 14 und gibt den zweiten Auslass 8 frei. Dabei ist eine erste Feder 26 vorgesehen, die den ersten Ventildoppelkolben 18 in seine erste Stellung vorspannt und eine zweite Feder 27, die den zweiten Ventildoppelkolben 19 in seine erste Stellung vorspannt.Looking at the valve device 39 closer, you can see that this is a first valve double piston 18th and a second valve double piston 19th has, which are always adjustable together between the first position and the second position, so that the second inlet 7 and the second outlet 8th are always open or closed at the same time. Consider the first valve double piston 18th closer, you can see that this is a first piston section 20th and one with a first piston rod 21st connected second piston section 22 having. The second valve double piston 19th has a third piston section 23 and one with a second piston rod 24th connected fourth piston section 25th . This is for example in the 1 , 5 , as well as 7 to 15. The first piston section 20th gives in the first position of the first valve double piston 18th the first connection channel 13 free (see the 4th and 5 as well as 8, 10 and 12) while entering the second 7 closes. In the second position of the first valve double piston 18th (cf. the 6 and 7 , 9 , 11 , 13 and 14 and 15) closes the first piston section 20th the first connection channel 13 and gives the second entry 7 free. The third piston section 23 of the second valve double piston 19th gives in the first position (cf. the 4th and 5 and 8, 10 and 12) the second connection channel 14 free and closes the second outlet 8th . In the second position (cf. the 6 and 7 , 9 , 11 , 13 and 14 and 15) closes the third piston section 23 of the second valve double piston 19th the second connection channel 14 and gives the second outlet 8th free. There is a first spring 26 provided the first valve double piston 18th preloaded in its first position and a second spring 27th that the second valve double piston 19th biased into its first position.

Die beiden Ventildoppelkolben 18, 19 können dabei einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, wie dies beispielsweise gemäß den 1, 5, 7, etc. dargestellt ist, wobei zusätzlich oder alternativ auch vorstellbar ist, dass die beiden Ventildoppelkolben 18, 19, wie dies in den 5 und 7 dargestellt ist, parallel zueinander angeordnet sind.The two valve double pistons 18th , 19th can have a different diameter, as is the case, for example, in accordance with FIGS 1 , 5 , 7 , etc. is shown, it being additionally or alternatively conceivable that the two valve double pistons 18th , 19th how this in the 5 and 7 is shown are arranged parallel to each other.

Betrachtet man die Kolbenabschnitte näher, so kann man erkennen, dass der erste Kolbenabschnitt 20 denselben Durchmesser aufweist, wie der zweite Kolbenabschnitt 22, wobei der dritte Kolbenabschnitt 23 denselben Durchmesser aufweist wie der vierte Kolbenabschnitt 25. Der erste und zweite Kolbenabschnitt 20, 22 besitzt dabei einen größeren Durchmesser als der dritte und vierte Kolbenabschnitt 23 und 25.If one looks closer at the piston sections, one can see that the first piston section 20th has the same diameter as the second piston section 22 , the third piston section 23 has the same diameter as the fourth piston section 25th . The first and second piston sections 20th , 22 has a larger diameter than the third and fourth piston sections 23 and 25th .

Betrachtet man noch die 14 bis 16, so kann man erkennen, dass ein Steuerkanal 28 zur Kühlmitteldrucksteuerung der Ventileinrichtung 39 vorgesehen ist, der stromab des zweiten Pumpenrades 10 und stromauf des zweiten Auslasses 8 aus dem zweiten Kanal 9 abzweigt und kommunizierend mit einem ersten Zylinder 29 und einem zweiten Zylinder 30 verbunden ist, wobei im ersten Zylinder 29 (vgl. 7) der zweite Kolbenabschnitt 22 des ersten Ventildoppelkolbens 18 und im zweiten Zylinder 30 (vgl. ebenfalls 7) der vierte Kolbenabschnitt 25 des zweiten Ventildoppelkolbens 19 angeordnet sind. Steigt somit aufgrund einer erhöhten Drehzahl der Antriebswelle 11 der Druck im Steuerkanal 28, so bewirkt dies ein Verstellen der beiden Ventildoppelkolben 18, 19 von ihrer ersten Stellung, in welcher sie mittels der jeweiligen Feder 26, 27 vorgespannt sind, in ihre zweite Stellung. Die Steuerleitung 28 kann dabei zumindest bereichsweise in einen Deckel 38 der Ventileinrichtung 39 eingelassen sein, um eine gleichzeitige Betätigung der beiden Ventildoppelkolben 18, 19 zu bewirken. Dies ist beispielsweise gemäß der 16 dargestellt.Looking at that 14 to 16 , so you can see that a control channel 28 for coolant pressure control of the valve device 39 is provided, the downstream of the second pump wheel 10th and upstream of the second outlet 8th from the second channel 9 branches and communicates with a first cylinder 29 and a second cylinder 30th is connected, being in the first cylinder 29 (see. 7 ) the second piston section 22 of the first valve double piston 18th and in the second cylinder 30th (see also 7 ) the fourth piston section 25th of the second valve double piston 19th are arranged. Thus increases due to an increased speed of the drive shaft 11 the pressure in the control channel 28 , this causes an adjustment of the two valve double pistons 18th , 19th from its first position, in which it is by means of the spring 26 , 27th are biased to their second position. The control line 28 can at least partially in a lid 38 the valve device 39 be let in for simultaneous actuation of the two valve double pistons 18th , 19th to effect. This is, for example, according to the 16 shown.

Betrachtet man die 2 und 3, so kann in diesen die eigentliche Funktion des erfindungsgemäßen Pumpenmoduls 1 innerhalb eines Kühlsystems 31 eines Kraftfahrzeugs 32 erkennen. Das Kühlsystem 31 besitzt dabei einen Niedertemperaturkühlmittelkreislauf 16 sowie einen Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 15, wobei der Niedertemperaturkühlmittelkreislauf 16 mit dem ersten Einlass 3 und dem ersten Auslass 4 des Pumpenmoduls 1 und der Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 15 mit dem zweiten Einlass 7 und dem zweiten Auslass 8 des Pumpenmoduls 1 verbunden sind. Im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 15 sind dabei beispielsweise ein Hochtemperaturkühler 33 und eine Brennkraftmaschine 34 angeordnet, während im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf 16 ein Niedertemperaturkühler 35, ein Niedertemperaturchiller 36 und eine Batterie 37 angeordnet sind.If you look at that 2nd and 3rd , the actual function of the pump module according to the invention can be carried out in these 1 within a cooling system 31 a motor vehicle 32 detect. The cooling system 31 has a low-temperature coolant circuit 16 as well as a high temperature coolant circuit 15 , with the low temperature coolant circuit 16 with the first entry 3rd and the first outlet 4th of the pump module 1 and the high temperature coolant circuit 15 with the second inlet 7 and the second outlet 8th of the pump module 1 are connected. In the high temperature coolant circuit 15 are, for example, a high temperature cooler 33 and an internal combustion engine 34 arranged while in the low temperature coolant circuit 16 a low temperature cooler 35 , a low-temperature bullet 36 and a battery 37 are arranged.

Mit dem erfindungsgemäßen Pumpenmodul 1 ist es dabei vergleichsweise einfach, kostengünstig und bauraumsparend möglich, zwei separate Kühlmittelkreisläufe 15, 16 individuell zu steuern bzw. zu regeln, wobei in beiden Kühlmittelkreisläufen 15, 16 ein gleiches oder aber auch unterschiedliches Kühlmittel 17 vorgesehen werden kann. Auch bei dem Vorsehen des gleichen Kühlmittels 17 weist dies in den unterschiedlichen Kühlmittelkreisläufen 15, 16 unterschiedliche Temperaturen auf.With the pump module according to the invention 1 it is comparatively simple, inexpensive and space-saving, two separate coolant circuits 15 , 16 to control or regulate individually, in both coolant circuits 15 , 16 the same or different coolant 17th can be provided. Even if the same coolant is provided 17th points this out in the different coolant circuits 15 , 16 different temperatures.

Mit dem erfindungsgemäßen Pumpenmodul 1 lässt sich somit ein Kühlsystem 31 eines Kraftfahrzeugs 32 mit zwei Kühlmittelkreisläufen 15, 16 drehzahlabhängig und damit druckabhängig mit nur einer einzigen Antriebseinrichtung 12 vergleichsweise einfach steuern bzw. regeln. Beispielsweise erfolgt bei abgeschalteter Antriebseinrichtung 12 keinerlei Förderung von Kühlmittel 17 weder im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 15 noch im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf 16. Bei einer Drehzahl der Antriebswelle 11 bis zu 2.500 U/min. befindet sich die Ventileinrichtung 16 des erfindungsgemäßen Pumpenmoduls 1 in ihrer ersten Stellung, in welcher Kühlmittel 17 ausschließlich im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf 16 gefördert wird, da in dieser ersten Stellung der zweite Einlass 7 und der zweiten Auslass 8 vom ersten Kolbenabschnitt 20 bzw. zweiten Kolbenabschnitt 23 verschlossen sind (vgl. die 2, 4, 5, 8, 10). Übersteigt die Drehzahl der Antriebswelle 11 die Drehzahl von beispielsweise 2.500 U/min., so wird aufgrund des ansteigenden Drucks des Kühlmittels 17 im Steuerkanal 28 sowohl der ersten Ventildoppelkolben 18 als auch der zweite Ventildoppelkolben 19 in ihre jeweilige zweite Stellung überführt (vgl. die 3, 6, 7, 9, 11 sowie 14 und 15), wobei in dieser Stellung eine Förderung von Kühlmittel 17 im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf 16 über den ersten Einlass 3, den ersten Kanal 5, ausschließlich über das erste Pumpenrad 6 und den ersten Auslass 4 erfolgt, während separat dazu eine Förderung von Kühlmittel 17 im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 15 über den zweiten Einlass 7, den zweiten Kanal 9, das zweite Pumpenrad 10 und den zweiten Auslass 8 erfolgt. In der ersten Stellung der Ventileinrichtung 39 erfolgt somit die Förderung des Kühlmittels 17 ausschließlich im ersten Kühlmittelkreislauf bzw. Niedertemperaturkühlmittelkreislauf 16 über beide Pumpenräder 6, 10, während im zweiten Kühlmittelkreislauf bzw. im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 15 keine Förderung von Kühlmittel 17 erfolgt. Befindet sich die Ventileinrichtung 39 in ihrer zweiten Stellung, so erfolgt eine separate Förderung von Kühlmittel 17 im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf 16 und im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 15 über das erste Pumpenrad 6 bzw. das zweite Pumpenrad 10. In allen Stellungen ist jedoch stets eine Trennung der beiden Kühlmittelkreisläufe 15, 16 gegeben.With the pump module according to the invention 1 can be a cooling system 31 a motor vehicle 32 with two coolant circuits 15 , 16 Speed-dependent and therefore pressure-dependent with only a single drive device 12 control relatively easy. For example, when the drive device is switched off 12 no promotion of coolant 17th neither in the high temperature coolant circuit 15 still in the low temperature coolant circuit 16 . At a speed of the drive shaft 11 up to 2,500 rpm. is the valve device 16 of the pump module according to the invention 1 in their first position, in what coolant 17th exclusively in the low-temperature coolant circuit 16 is promoted because in this first position the second inlet 7 and the second outlet 8th from the first piston section 20th or second piston section 23 are closed (cf. the 2nd , 4th , 5 , 8th , 10th ). Exceeds the speed of the drive shaft 11 the speed of 2,500 rpm, for example, due to the increasing pressure of the coolant 17th in the control channel 28 both the first valve double piston 18th as well as the second valve double piston 19th transferred to their respective second position (cf. the 3rd , 6 , 7 , 9 , 11 and 14 and 15), in this position a promotion of coolant 17th in the low-temperature coolant circuit 16 about the first entry 3rd , the first channel 5 , only via the first pump wheel 6 and the first outlet 4th takes place, while separately conveying coolant 17th in the high-temperature coolant circuit 15 through the second inlet 7 , the second channel 9 , the second impeller 10th and the second outlet 8th he follows. In the first position of the valve device 39 the coolant is thus pumped 17th exclusively in the first coolant circuit or low-temperature coolant circuit 16 over both pump wheels 6 , 10th , while in the second coolant circuit or in the high-temperature coolant circuit 15 no promotion of coolant 17th he follows. The valve device is located 39 in its second position, coolant is conveyed separately 17th in the low-temperature coolant circuit 16 and in the high temperature coolant circuit 15 via the first pump wheel 6 or the second pump wheel 10th . However, there is always a separation of the two coolant circuits in all positions 15 , 16 given.

Die von beiden Pumpenräder 6, 10 geförderte Menge an Kühlmittel 17 im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf 16 nimmt somit drehzahlabhängig von 0 - 2.500 U/min. zu. Ab dieser Drehzahl schaltet die Ventileinrichtung 40 in ihre zweite Stellung, in welcher die Kühlmittelförderung im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf 16 nur noch über das erste Pumpenrad 6, dann aber mit drehzahlbedingt höherer Fördermenge erfolgt. Unabhängig von der Drehzahl wird jedoch im Niedertemperaturkühlmittelkreislauf 16 bei aktiver Antriebseinrichtung 12 immer Kühlmittel 17 gefördert.That of both pump wheels 6 , 10th amount of coolant delivered 17th in the low-temperature coolant circuit 16 takes from 0 to 2,500 rpm depending on the speed. to. The valve device switches from this speed 40 in its second position, in which the coolant delivery in the low-temperature coolant circuit 16 only via the first pump wheel 6 , but then with a higher flow rate due to speed. Regardless of the speed, however, in the low-temperature coolant circuit 16 with active drive device 12 always coolant 17th promoted.

Einsetzbar ist das erfindungsgemäße Pumpenmodul 1 beispielsweise in einem Elektrofahrzeug 41, das zumindest eine nicht gezeichnete Fahrzeugbatterie, einen Elektromotor, eine Leistungselektronik, einen ersten Kühlmittelkreislauf 16' und einen zweiten Kühlmittelkreislauf 15' aufweist, wobei der erste Kühlmittelkreislauf 16' mit dem ersten Einlass 3 und dem ersten Auslass 4 des Pumpenmoduls 1 und der zweite Kühlmittelkreislauf 15' mit dem zweiten Einlass 7 und dem zweiten Auslass 8 des Pumpenmoduls 1 verbunden sind und wobei der erste Kühlmittelkreislauf 16' zur Temperierung der Fahrzeugbatterie, insbesondere auch bei einem externen Laden, und der zweite Kühlmittelkreislauf 15' zur Temperierung des Elektromotors und/oder der Leistungselektronik ausgebildet ist.The pump module according to the invention can be used 1 for example in an electric vehicle 41 , the at least one vehicle battery, not shown, an electric motor, power electronics, a first coolant circuit 16 ' and a second coolant circuit 15 ' has, wherein the first coolant circuit 16 ' with the first entry 3rd and the first outlet 4th of the pump module 1 and the second coolant circuit 15 ' with the second inlet 7 and the second outlet 8th of the pump module 1 are connected and wherein the first coolant circuit 16 ' for temperature control of the vehicle battery, in particular also for external charging, and the second coolant circuit 15 ' is designed for temperature control of the electric motor and / or the power electronics.

Auch einsetzbar ist das erfindungsgemäße Pumpenmodul 1 in einem Brennstoffzellenfahrzeug 42 mit einem Brennstoffzellenstapel und einer Fahrzeugbatterie, wobei in diesem Fall der erste Kühlmittelkreislauf 16' zur Temperierung des Brennstoffzellenstapels und der zweite Kühlmittelkreislauf 15' zur Temperierung der Fahrzeugbatterie ausgebildet ist.The pump module according to the invention can also be used 1 in a fuel cell vehicle 42 with a fuel cell stack and a vehicle battery, in which case the first coolant circuit 16 ' for temperature control of the fuel cell stack and the second coolant circuit 15 ' is designed for temperature control of the vehicle battery.

Durch den Umstand, dass die beiden Pumpenräder 6, 10 unterschiedliche Fördervolumen haben, können auch unterschiedliche Fördermengen bei gleicher Drehzahl erreicht werden.Due to the fact that the two pump wheels 6 , 10th have different delivery volumes, different delivery rates can be achieved at the same speed.

Claims (16)

Pumpenmodul (1) für Kühlmittel (17), - mit einem Gehäuse (2) mit einem ersten Einlass (3) und einem ersten Auslass (4) und einem ersten Kanal (5), in dem ein erstes Pumpenrad (6) angeordnet ist, und mit einem zweiten Einlass (7) und einem zweiten Auslass (8) und einem zweiten Kanal (9), in dem ein zweites Pumpenrad (10) angeordnet ist, - wobei das erste Pumpenrad (6) axial versetzt zum zweiten Pumpenrad (10) auf einer gemeinsamen Antriebswelle (11) angeordnet ist, die von einer Antriebseinrichtung (12) angetrieben ist, - wobei zwischen dem ersten Einlass (3) und dem zweiten Pumpenrad (10) ein erster Verbindungskanal (13) und zwischen dem zweiten Pumpenrad (10) und dem ersten Auslass (4) ein zweiter Verbindungskanal (14) vorgesehen sind, - mit einer Ventileinrichtung (39), die zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verstellbar ist, - wobei in der ersten Stellung der Ventileinrichtung (39) Kühlmittel (17) über den ersten Einlass (3), die beiden Kanäle (5,9), die beiden Verbindungskanäle (13,14) und damit über das erste und zweite Pumpenrad (6,10) zum ersten Auslass (4) förderbar ist und der zweite Einlass (7) und der zweite Auslass (8) verschlossen sind, - wobei in der zweiten Stellung Kühlmittel (17) über den ersten Einlass (3), den ersten Kanal (5) und das erste Pumpenrad (6) zum ersten Auslass (4), und Kühlmittel (17) über den zweiten Einlass (7), den zweiten Kanal (9) und das zweite Pumpenrad (10) zum zweiten Auslass (8) förderbar ist und beide Verbindungskanäle (13,14) verschlossen sind. Pump module (1) for coolant (17), - with a housing (2) with a first inlet (3) and a first outlet (4) and a first channel (5), in which a first pump wheel (6) is arranged, and with a second inlet (7) and a second outlet (8) and a second channel (9), in which a second pump wheel (10) is arranged, - the first pump wheel (6) being axially offset from the second pump wheel (10) is arranged on a common drive shaft (11), which is driven by a drive device (12), - a first connecting channel (13) between the first inlet (3) and the second pump wheel (10) and between the second pump wheel (10) and the first outlet (4) is provided with a second connecting duct (14), - with a valve device (39) which is adjustable between a first position and a second position, - in the first position of the valve device (39), coolant (17 ) via the first inlet (3), the two channels (5,9), the two Connection channels (13, 14) and thus via the first and second pump wheel (6, 10) can be conveyed to the first outlet (4) and the second inlet (7) and the second outlet (8) are closed, - in the second position Coolant (17) via the first inlet (3), the first channel (5) and the first pump wheel (6) to the first outlet (4), and coolant (17) via the second inlet (7), the second channel (9) and the second pump wheel (10) to the second outlet (8) and both connection channels ( 13, 14) are closed. Pumpenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Pumpenrad (6) kleiner ist als das zweite Pumpenrad (10).Pump module after Claim 1 , characterized in that the first pump wheel (6) is smaller than the second pump wheel (10). Pumpenmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Einlass (3) und der erste Auslass (4) unabhängig von der Stellung der Ventileinrichtung (39) immer geöffnet sind.Pump module after Claim 1 or 2nd , characterized in that the first inlet (3) and the first outlet (4) are always open regardless of the position of the valve device (39). Pumpenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (39) einen ersten Ventildoppelkolben (18) und einen zweiten Ventildoppelkolben (19) aufweist, die gemeinsam zwischen der ersten der zweiten Stellung verstellbar sind.Pump module according to one of the preceding claims, characterized in that the valve device (39) has a first valve double piston (18) and a second valve double piston (19), which can be adjusted together between the first and the second position. Pumpenmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, - dass der erste Ventildoppelkolben (18) einen ersten Kolbenabschnitt (20) und einen damit über eine erste Kolbenstange (21) verbundenen zweiten Kolbenabschnitt (22) aufweist, - dass der zweite Ventildoppelkolben (19) einen dritten Kolbenabschnitt (23) und einen damit über eine zweite Kolbenstange (24) verbundenen vierten Kolbenabschnitt (25) aufweist.Pump module after Claim 4 , characterized in that - the first valve double piston (18) has a first piston section (20) and a second piston section (22) connected thereto via a first piston rod (21), - that the second valve double piston (19) has a third piston section (23) and has a fourth piston section (25) connected thereto via a second piston rod (24). Pumpenmodul nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolbenabschnitt (20) in der ersten Stellung des ersten Ventildoppelkolbens (18) den ersten Verbindungskanal (13) freigibt und den zweiten Einlass (7) verschließt.Pump module after Claim 3 and 5 , characterized in that the first piston section (20) in the first position of the first valve double piston (18) releases the first connecting channel (13) and closes the second inlet (7). Pumpenmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolbenabschnitt (20) in der zweiten Stellung des ersten Ventildoppelkolbens (18) den ersten Verbindungskanal (13) verschließt und den zweiten Einlass (7) freigibt.Pump module after Claim 6 , characterized in that the first piston section (20) closes the first connecting channel (13) in the second position of the first valve double piston (18) and releases the second inlet (7). Pumpenmodul nach Anspruch 3 und 5 oder 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kolbenabschnitt (23) in der ersten Stellung des zweiten Ventildoppelkolbens (19) den zweiten Verbindungskanal (14) freigibt und den zweiten Auslass (8) verschließt.Pump module after Claim 3 and 5 or 6 or 7 , characterized in that the third piston section (23) in the first position of the second valve double piston (19) opens the second connecting channel (14) and closes the second outlet (8). Pumpenmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kolbenabschnitt (23) in der zweiten Stellung des zweiten Ventildoppelkolbens (19) den zweiten Verbindungskanal (14) verschließt und den zweiten Auslass (8) freigibt.Pump module after Claim 8 , characterized in that the third piston section (23) closes the second connecting channel (14) in the second position of the second valve double piston (19) and opens the second outlet (8). Pumpenmodul nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, - dass eine erste Feder (26) vorgesehen ist, die den ersten Ventildoppelkolben (18) in seine erste Stellung vorspannt, - dass eine zweite Feder (27) vorgesehen ist, die den zweiten Ventildoppelkolben (19) in seine erste Stellung vorspannt.Pump module according to one of the Claims 4 to 9 , characterized in that - a first spring (26) is provided, which biases the first valve double piston (18) into its first position, - that a second spring (27) is provided, which holds the second valve double piston (19) into its first position preloaded. Pumpenmodul nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, - dass die beiden Ventildoppelkolben (18,19) einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, und/oder - dass die beiden Ventildoppelkolben (18,19) parallel zueinander angeordnet sind.Pump module according to one of the Claims 4 to 10th , characterized in that - the two valve double pistons (18, 19) have a different diameter, and / or - that the two valve double pistons (18, 19) are arranged parallel to one another. Pumpenmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, - dass der erste Kolbenabschnitt (20) denselben Durchmesser aufweist wie der zweite Kolbenabschnitt (22), - dass der dritte Kolbenabschnitt (23) denselben Durchmesser aufweist wie der vierte Kolbenabschnitt (25), - dass der erste und zweite Kolbenabschnitt (20,22) einen größeren Durchmesser aufweisen wie der dritte und vierte Kolbenabschnitt (23,25).Pump module according to one of the Claims 5 to 11 , characterized in that - the first piston section (20) has the same diameter as the second piston section (22), - that the third piston section (23) has the same diameter as the fourth piston section (25), - that the first and second piston sections ( 20, 22) have a larger diameter than the third and fourth piston sections (23, 25). Pumpenmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerkanal (28) zur Kühlmitteldrucksteuerung der Ventileinrichtung (39) vorgesehen ist, der stromab des zweiten Pumpenrades (10) aus dem zweiten Kanal (9) abzweigt und kommunizierend mit einem ersten Zylinder (29) und einem zweiten Zylinder (30) verbunden ist, wobei im ersten Zylinder (29) der zweite Kolbenabschnitt (22) des ersten Ventildoppelkolbens (18) und im zweiten Zylinder (30) der vierte Kolbenabschnitt (25) des zweiten Ventildoppelkolbens (19) angeordnet sind.Pump module according to one of the Claims 5 to 12 , characterized in that a control channel (28) for coolant pressure control of the valve device (39) is provided which branches downstream of the second pump wheel (10) from the second channel (9) and communicates with a first cylinder (29) and a second cylinder ( 30) is connected, the second piston section (22) of the first valve double piston (18) being arranged in the first cylinder (29) and the fourth piston section (25) of the second valve double piston (19) being arranged in the second cylinder (30). Kühlsystem (31) eines Kraftfahrzeugs (32) mit einem Niedertemperaturkühlmittelkreislauf (16) und einem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf (15) und einem Pumpenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Niedertemperaturkühlmittelkreislauf (16) mit dem ersten Einlass (3) und dem ersten Auslass (4) des Pumpenmoduls (1) und der Hochtemperaturkühlmittelkreislauf (15) mit dem zweiten Einlass (7) und dem zweiten Auslass (8) des Pumpenmoduls (1) verbunden sind.Cooling system (31) of a motor vehicle (32) with a low-temperature coolant circuit (16) and a high-temperature coolant circuit (15) and a pump module (1) according to one of the preceding claims, wherein the low-temperature coolant circuit (16) with the first inlet (3) and the first outlet (4) of the pump module (1) and the high-temperature coolant circuit (15) are connected to the second inlet (7) and the second outlet (8) of the pump module (1). Elektrofahrzeug (41) mit einer Fahrzeugbatterie, einem Elektromotor, einer Leistungselektronik, einem ersten Kühlmittelkreislauf (16') und einem zweiten Kühlmittelkreislauf (15') und einem Pumpenmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der erste Kühlmittelkreislauf (16') mit dem ersten Einlass (3) und dem ersten Auslass (4) des Pumpenmoduls (1) und der zweite Kühlmittelkreislauf (15') mit dem zweiten Einlass (7) und dem zweiten Auslass (8) des Pumpenmoduls (1) verbunden sind und wobei der erste Kühlmittelkreislauf (16') zur Temperierung der Fahrzeugbatterie, insbesondere auch bei einem externen Laden, und der zweite Kühlmittelkreislauf (15') zur Temperierung des Elektromotors und/oder der Leistungselektronik ausgebildet ist.Electric vehicle (41) with a vehicle battery, an electric motor, power electronics, a first coolant circuit (16 ') and a second coolant circuit (15') and a pump module (1) according to one of the Claims 1 to 13 , wherein the first coolant circuit (16 ') with the first inlet (3) and the first outlet (4) of the pump module (1) and the second coolant circuit (15') with the second inlet (7) and the second outlet (8) of the pump module (1) are connected and wherein the first coolant circuit (16 ') is designed for temperature control of the vehicle battery, in particular also for external charging, and the second coolant circuit (15') is designed for temperature control of the electric motor and / or the power electronics. Brennstoffzellenfahrzeug (42) mit einem Brennstoffzellenstapel, einer Fahrzeugbatterie, einem ersten Kühlmittelkreislauf (16') und einem zweiten Kühlmittelkreislauf (15') und einem Pumpenmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der erste Kühlmittelkreislauf (16') mit dem ersten Einlass (3) und dem ersten Auslass (4) des Pumpenmoduls (1) und der zweite Kühlmittelkreislauf (15') mit dem zweiten Einlass (7) und dem zweiten Auslass (8) des Pumpenmoduls (1) verbunden sind und wobei der erste Kühlmittelkreislauf (16') zur Temperierung des Brennstoffzellenstapels und der zweite Kühlmittelkreislauf (15') zur Temperierung der Fahrzeugbatterie ausgebildet ist.Fuel cell vehicle (42) with a fuel cell stack, a vehicle battery, a first coolant circuit (16 ') and a second coolant circuit (15') and a pump module (1) according to one of the Claims 1 to 13 , wherein the first coolant circuit (16 ') with the first inlet (3) and the first outlet (4) of the pump module (1) and the second coolant circuit (15') with the second inlet (7) and the second outlet (8) of the pump module (1) and the first coolant circuit (16 ') is designed for temperature control of the fuel cell stack and the second coolant circuit (15') is designed for temperature control of the vehicle battery.
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