DE102019107479A1

DE102019107479A1 - Thermische fahrzeugsysteme mit geringer bis hoher qualität für energiemanagement, speicherung, rückgewinnung und optimierung

Info

Publication number: DE102019107479A1
Application number: DE102019107479.7A
Authority: DE
Inventors: Eugene V. Gonze; Lawrence P. Ziehr; Satish P. Ketkar; Michael H. Carlson
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2019-10-02
Also published as: CN110315928A; US11072259B2; CN110315928B; US20190299791A1

Abstract

Ein Verfahren zum kontinuierlichen Verwalten von Wärmeenergie in einem Kraftfahrzeug beinhaltet die Initialisierung eines kontinuierlichen Regelkreises für das thermische Energiemanagement innerhalb einer im Kraftfahrzeug angeordneten Steuerung, das Berechnen einer Menge gespeicherter Energie in einem am Kraftfahrzeug ausgestatteten Wärmemanagementsystem, das Berechnen einer Menge an Wärmeenergieabfall im Wärmemanagementsystem, Bestimmen, ob Wärmeenergie innerhalb einer Komponente des Wärmemanagementsystems benötigt wird, selektives Erzeugen von Wärmeenergie, selektives Transportieren von Wärmeenergie zu der Komponente des Wärmemanagementsystems, das Bestimmen einer Wärmespeicherkapazität des Wärmemanagementsystems, Bestimmen, ob ein Wärmeenergiedefizit innerhalb des Wärmemanagementsystems vorliegt, und Leiten eines Stroms einer wärmeenergieführenden Flüssigkeit zu einem thermischen Energiespeicher.

Description

EINLEITUNG
Die Erklärungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, die die vorliegende Offenbarung betreffen und dem bisherigen Stand der Technik entsprechen können.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Wärmemanagementsysteme für Kraftfahrzeuge, insbesondere auf Systeme und Verfahren zum Steuern des Betriebs von Wärmeenergiequellen und Kühlkörper in einem Kraftfahrzeug. Emissionsstandards, Umweltbelange sowie die Wahrnehmung von Reaktionsfähigkeit, Laufruhe und Lärm, Vibrationen und Rauheit (NVH) und Bedienerkomfort bestimmen viele der Verfahren, mit denen die Wärmeenergie in einem Kraftfahrzeug gesteuert wird. Traditionell wurden Wirkungsgrade innerhalb der Grenzen der Verbrennungsmotoren (ICE) angestrebt, die als Antriebsmaschinen für Kraftfahrzeuge fungieren. Diese Fortschritte haben im Allgemeinen die Form der Verbesserung der Verbrennungseffizienz (Maximierung der Umwandlung von Verbrennungsenergie in Antriebskraft), der Abfuhr von thermischer Verbrennungsenergie zum Ausführen von HVAC-Funktionen, der Abfuhr von kinetischer Bremsenergie zum Aufladen der Batterie und dergleichen angenommen. Die Scavenging-Funktion (Spülung) wird häufig in speziellen Heizungs-, Kühl- oder elektrischen Kreisläufen durchgeführt, was zu einer relativ komplexen Reihe von Kreisläufen führt, von denen viele fast völlig unabhängig voneinander funktionieren.
Obwohl ICEs jedoch immer effizientere Mengen an thermischer Energie erzeugen und wahrscheinlich auch weiterhin erzeugen werden, werden sie von den ICEs erzeugt, von denen ein erheblicher Teil in der Regel an die Umgebung des Fahrzeugs abgegeben wird. Das heißt, in einem ICE-angetriebenen Fahrzeug wird durch den ICE ein Überschuss an Wärmeenergie erzeugt und kann nicht effektiv oder effizient im Kraftfahrzeug eingedämmt werden. Somit wird häufig eine beträchtliche Menge an sogenannter „hochwertiger“ Wärmeenergie vom Kraftfahrzeug an die Atmosphäre abgegeben. Um den ineffizienten Einsatz von ICEs zu verringern und die Emissionen zu senken, die Umweltbelastung zu reduzieren und die Reaktionsfähigkeit, Laufruhe, NVH und den Fahrerkomfort zu verbessern, verlassen sich Kraftfahrzeuge zunehmend auf elektrische Energie, sowohl für die Motivation als auch für das Management der Fahrgastraumumgebung. Die zunehmende Nutzung von elektrischer Energie, wie sie durch innovative Antriebssysteme, wie beispielsweise Hybridsysteme, Batterien, Brennstoffzellen und dergleichen, erzeugt wird, hat jedoch die Menge und Qualität der von Fahrzeugen mit derartigen innovativen Antriebssystemen erzeugten Wärmeenergie drastisch reduziert.
Dementsprechend können herkömmliche Systeme und Verfahren des Wärmemanagements, die ursprünglich für ICE-Systeme entwickelt wurden, auf innovative Antriebssysteme angewendet werden, während der Überschuss an Wärmeenergie viel geringer ist als bei einem ICE-System. Obwohl herkömmliche Systeme und Verfahren des Wärmemanagements in ICE-Systemen für ihren Zweck betrieben werden können, sind verbesserte Systeme und Verfahren des Wärmemanagements für Fahrzeuge erforderlich, bei denen der Einsatz von ICEs reduziert und/oder ganz vermieden wird. Daher besteht ein Bedarf an neuen und verbesserten Wärmemanagementsystemen und -verfahren, die Wärmeenergie effizient sammeln, speichern und an Fahrzeugsysteme verteilen, die diese Energie benötigen, während sie gleichzeitig die Hardwarekosten und die Komplexität reduzieren, die Zuverlässigkeit verbessern und eine verbesserte Sicherheit und Redundanz sowie eine geringere Reichweite für die Kraftfahrzeugführer bieten.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum kontinuierlichen Verwalten von Wärmeenergie in einem Kraftfahrzeug die Initialisierung eines kontinuierlichen Regelkreises für das thermische Energiemanagement innerhalb einer im Kraftfahrzeug angeordneten Steuerung, das Berechnen einer Menge gespeicherter Energie in einem am Kraftfahrzeug ausgestatteten Wärmemanagementsystem, das Berechnen einer Menge an Wärmeenergieabfall im Wärmemanagementsystem, Bestimmen, ob Wärmeenergie innerhalb einer Komponente des Wärmemanagementsystems benötigt wird, selektives Erzeugen von Wärmeenergie, selektives Transportieren von Wärmeenergie zu der Komponente des Wärmemanagementsystems, Bestimmen einer thermischen Speicherkapazität des Wärmemanagementsystems, Bestimmen, ob ein Wärmeenergiedefizit innerhalb des Wärmemanagementsystems vorliegt, und selektives Leiten eines Stroms einer wärmeenergieführenden Flüssigkeit zu einem thermischen Energiespeicher.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung, die eine Menge gespeicherter Energie in einem Wärmemanagementsystem berechnet, wird ferner eine Menge gespeicherter Wärmeenergie berechnet, die in jedem der mehreren ungleichen thermischen Fluidkreisläufe innerhalb des Wärmemanagementsystems gespeichert ist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet jeder der Vielzahl von unterschiedlichen thermischen Fluidkreisläufen einzigartige Komponenten des Wärmemanagements, die einzigartige Fluide tragen.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung tauscht jeder der Vielzahl von ungleichen thermischen Fluidkreisläufen thermische Energie mit einem anderen der Vielzahl von ungleichen thermischen Fluidkreisläufen über eine Wärmetauschervorrichtung aus.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bestimmen, ob Wärmeenergie benötigt wird, den selektiven Betrieb eines Kondensators, den kontinuierlichen Betrieb des Kondensators, das Überwachen eines Kondensatorwirkungsgrads und das Verhindern von Vereisung des Kondensators durch den Austausch von Wärmeenergie zwischen ungleichen thermischen Fluidkreisläufen.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bestimmen, ob Wärmeenergie benötigt wird, den selektiven Betrieb eines Kondensators weiter und die Verwendung einer Luftstrommanagementvorrichtung, um den Luftstrom zum Kondensator selektiv zu verhindern.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bestimmen, ob Wärmeenergie benötigt wird, das Bestimmen, ob eine Änderung der Umgebungstemperatur im Fahrgastraum angefordert wurde.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bestimmen, ob Wärmeenergie benötigt wird, das Bestimmen einer optimalen Betriebstemperatur für eine Kraftfahrzeugbatterie.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bestimmen, ob Wärmeenergie benötigt wird, das Bestimmen einer optimalen Betriebstemperatur für eine Kraftfahrzeugantriebseinheit, worin die Antriebseinheit einen Motor beinhaltet.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bestimmen, ob Wärmeenergie benötigt wird, das Bestimmen einer optimalen Menge regenerativer Bremsenergie.
n noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bestimmen, ob thermische Energie benötigt wird, das Bestimmen einer optimalen Menge an elektrischer Energie, die aus einem elektrischen Netz bezogen werden soll, wenn das Kraftfahrzeug an das elektrische Netz angeschlossen und geladen wird.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das selektive Erzeugen von Wärmeenergie ferner das Anweisen mindestens eine Komponente in mindestens einem der ungleichen thermischen Fluidkreisläufe, eine vorbestimmte Menge an Wärmeenergie zu erzeugen, und das selektive Leiten eines Stroms eines wärmeenergieführenden Fluids, ferner umfassend das selektive Ableiten von Wärmeenergie in eine das Kraftfahrzeug umgebende Atmosphäre
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung, die bestimmt, ob ein Wärmeenergiedefizit besteht, beinhaltet das Bestimmen, ob eine Menge gespeicherter Wärmeenergie unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum kontinuierlichen Verwalten von Wärmeenergie in einem Kraftfahrzeug die Initialisierung eines kontinuierlichen Regelkreises für das thermische Energiemanagement innerhalb einer im Kraftfahrzeug angeordneten Steuerung, das Berechnen einer Menge gespeicherter Energie in einer Vielzahl von unterschiedlichen thermischen Fluidkreisläufen innerhalb eines für das Kraftfahrzeug ausgestatteten Wärmemanagementsystems, wobei jeder der unterschiedlichen thermischen Fluidkreisläufe einzigartige Komponenten aufweist und ein einzigartiges Fluid trägt, das Berechnen einer Menge an Wärmeenergieabfall in dem Wärmemanagementsystem, das Bestimmen, ob Wärmeenergie innerhalb einer Komponente des Wärmemanagementsystems benötigt wird, selektives Steuern mindestens einer Komponente in mindestens einem der ungleichen thermischen Fluidkreisläufe, um eine vorbestimmte Menge an Wärmeenergie zu erzeugen, selektives Transportieren von Wärmeenergie zu der Komponente des Wärmemanagementsystems, Bestimmen einer thermischen Speicherkapazität des Wärmemanagementsystems, Bestimmen, ob ein Wärmeenergiedefizit innerhalb des Wärmemanagementsystems vorliegt, selektives Leiten eines Stroms eines wärmeenergieführenden Fluids zu einem thermischen Energiespeicher und selektives Leiten eines Stroms des wärmeenergieführenden Fluids zu einer Wärmetauschervorrichtung in mindestens einem der ungleichen thermischen Regelkreise, worin die Wärmetauschervorrichtung einer das Kraftfahrzeug umgebenden Atmosphäre ausgesetzt ist.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bestimmen, ob Wärmeenergie benötigt wird, das Bestimmen, ob ein Kraftfahrzeugführer eine Änderung der Umgebungstemperatur im Fahrgastraum angefordert hat.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bestimmen, ob Wärmeenergie benötigt wird, das Bestimmen einer optimalen Betriebstemperatur für eine Kraftfahrzeugbatterie.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bestimmen, ob Wärmeenergie benötigt wird, das Bestimmen einer optimalen Betriebstemperatur für eine Kraftfahrzeugantriebseinheit, worin die Antriebseinheit einen Motor beinhaltet.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bestimmen, ob Wärmeenergie benötigt wird, das Bestimmen einer optimalen Menge der regenerativen Bremsenergie.
n noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bestimmen, ob thermische Energie benötigt wird, das Bestimmen einer optimalen Menge an elektrischer Energie, die aus einem elektrischen Netz bezogen werden soll, wenn das Kraftfahrzeug an das elektrische Netz angeschlossen und geladen wird.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum kontinuierlichen Verwalten von Wärmeenergie in einem Kraftfahrzeug ferner das Verwalten von Wärmeenergie niedriger Qualität über den kontinuierlichen Regelkreis des Wärmeenergi emanagements.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum kontinuierlichen Verwalten von Wärmeenergie niedriger Qualität in einem Kraftfahrzeug die Initialisierung eines kontinuierlichen Regelkreises für das thermische Energiemanagement innerhalb einer im Kraftfahrzeug angeordneten Steuerung, das Berechnen einer Menge gespeicherter Energie in einer Vielzahl von unterschiedlichen thermischen Fluidkreisläufen innerhalb eines für das Kraftfahrzeug ausgestatteten Wärmemanagementsystems, jeder der ungleichen thermischen Fluidkreisläufe mit einzigartigen Komponenten und einem einzigartigen Fluid, Berechnen einer Menge an Wärmeenergieverschwendung im Wärmemanagementsystem, Bestimmen, ob ein Kraftfahrzeugführer eine Umgebungstemperaturänderung im Fahrgastraum angefordert hat, Bestimmen einer optimalen Betriebstemperatur für eine Kraftfahrzeugbatterie, Bestimmen einer optimalen Betriebstemperatur für eine Kraftfahrzeugantriebseinheit, worin die Antriebseinheit einen Motor beinhaltet, Bestimmen einer optimalen Menge an regenerativer Bremsenergie, selektives Anweisen mindestens einer Komponente in mindestens einem der ungleichen thermischen Fluidkreisläufe, um eine vorbestimmte Menge an Wärmeenergie zu erzeugen, selektives Transportieren von Wärmeenergie zu der Komponente des Wärmemanagementsystems, Bestimmen einer thermischen Speicherkapazität des Wärmemanagementsystems, Bestimmen, ob ein Wärmeenergiedefizit innerhalb des Wärmemanagementsystems besteht, selektives Leiten eines Stroms eines wärmeenergieführenden Fluids zu einem Wärmeenergiespeicher und selektives Leiten eines Stroms des wärmeenergieführenden Fluids zu einer Wärmetauschervorrichtung in mindestens einem der ungleichen thermischen Kreisläufe, worin die Wärmetauschervorrichtung einer das Kraftfahrzeug umgebenden Atmosphäre ausgesetzt ist.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.

1 ist eine Umgebungsansicht eines Wärmemanagementsystems für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein Systemdiagramm, das ein Wärmemanagementsystem für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung darstellt;
3 ist ein erstes Ventildiagramm, das die Öffnungs- und Schließzustände für eine Vielzahl von Ventilen innerhalb eines Wärmemanagementsystems für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung darstellt;
4 ist ein zweites Ventildiagramm, das die Öffnungs- und Schließzustände für ein Ventil innerhalb eines Wärmemanagementsystems für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Wärmemanagementsystems für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen zu begrenzen.
Bezugnehmend auf 1 ist ein Kraftfahrzeug dargestellt und im Allgemeinen mit der Nummer 10 bezeichnet. Obwohl das Kraftfahrzeug 10 als Auto dargestellt ist, ist zu verstehen, dass das Kraftfahrzeug 10 ein Auto, ein Lastwagen, ein SUV, ein Lieferwagen, ein Sattelzug, ein Traktor, ein Bus, ein Go-Kart oder ein anderes ähnliches Kraftfahrzeug 10 sein kann, ohne vom Geltungsbereich oder von der Absicht der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Das Kraftfahrzeug 10 ist mit einem Wärmemanagementsystem 12 ausgestattet. m Großen und Ganzen dient das Wärmemanagementsystem 12 dazu, Wärmeenergie von einer Wärmequelle innerhalb des Wärmemanagementsystems 12 zu einem Kühlkörper innerhalb des Wärmemanagementsystems 12 oder von einer Wärmequelle oder einem Kühlkörper zu einer Stelle innerhalb des Wärmemanagementsystems 12 zu transportieren, an der die Wärmeenergie benötigt wird. Das Wärmemanagementsystem 12 beinhaltet eine Vielzahl von unterschiedlichen thermischen Fluidkreisläufen 14 für verschiedene Subsysteme des Kraftfahrzeugs 10. Jeder der ungleichen thermischen Fluidkreisläufe 14 weist Wärmequellen und Kühlkörper auf, die einem oder mehreren der Subsysteme des Kraftfahrzeugs 10 zugeordnet sind. Einige Kühlkörper sind jedoch deutlich massiver und daher in der Lage, mehr Wärmeenergie zu speichern als andere Kühlkörper. Dementsprechend kann in Abhängigkeit von den thermischen Energiespeicherkapazitäten verschiedener Kühlkörper innerhalb des Wärmemanagementsystems 12 Wärmeenergie von einem der ungleichen thermischen Fluidkreisläufe 14 in einen anderen bewegt werden.
Eine Steuerung 16 in elektronischer Verbindung mit einer Vielzahl von Stellgliedern, Ventilen und dergleichen verwaltet den Betrieb des Wärmemanagementsystems 12, einschließlich der Vielzahl von unterschiedlichen thermischen Fluidkreisläufen 14. Die Steuerung 16 ist eine nicht generalisierte elektronische Steuervorrichtung mit einem vorprogrammierten digitalen Computer oder Prozessor 18, einem Speicher oder nichtflüchtigem computerlesbaren Medium 20 zum Speichern von Daten, wie Steuerlogik, Anweisungen, Nachschlagetabellen usw., und einer Vielzahl von Ein-/Ausgangs-Peripheriegeräten oder Anschlüssen 22. Der Prozessor 18 ist konfiguriert, um die Steuerlogik oder Anweisungen auszuführen. Die Steuerung 16 kann zusätzliche Prozessoren oder zusätzliche integrierte Schaltungen in Verbindung mit dem Prozessor 18 aufweisen, wie beispielsweise Logikschaltungen zum Analysieren von Wärmemanagementdaten. In einigen Beispielen kann die Steuerung 16 besser als eine Vielzahl von Steuerungen 16 beschrieben werden, von denen jede so konzipiert ist, dass sie mit einer bestimmten Komponente innerhalb des Kraftfahrzeugs 10 verbunden und verwaltet wird, und jede der Vielzahl von Steuerungen 16 in elektronischer Verbindung mit den anderen steht. Obwohl in einigen Beispielen mehr als eine Steuerung 16 verwendet werden kann, konzentriert sich die folgende Beschreibung zum besseren Verständnis auf ein Wärmemanagementsystem 12 mit nur einer einzigen Steuerung 16.
Unter Bezugnahme nun auf 2 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 ist einer der ersten ungleichen thermischen Fluidkreisläufe 14 ein Kühlmittelkreislauf 24. Der Kühlmittelkreislauf 24 beinhaltet eine Kühlmittelpumpe 26, die selektiv Kühlmittel 28 durch eine Vielzahl von Kühlmittelleitungen 32 fördert. Die Kühlmittelleitungen 32 stehen in Fluidverbindung mit einer Vielzahl von Komponenten des Kühlmittelkreislaufs 24. In einigen Aspekten beinhalten die Komponenten des Kühlmittelkreislaufs 24 ein integriertes Leistungselektronik-(IPE)-Modul 34. Das IPE 34 ist eine elektronische Vorrichtung mit einer Vielzahl von Zubehörteilen, die vom Kfz-Betreiber verwendet werden können. In einigen Fällen beinhaltet das IPE 34 einen AC/DC-Wandler (nicht dargestellt), eine Hochspannungsversorgung (nicht dargestellt), ein Navigationssystem (nicht dargestellt), eine Sitzheizung (nicht dargestellt) und andere ähnliche Vorrichtungen und Merkmale. Während des Betriebs des IPE 34 wandelt die Elektronik innerhalb des IPE 34 elektrische Energie in eine Vielzahl von Funktionen um, die vom Kfz-Betreiber genutzt werden können. Darüber hinaus wird thermische Energie als Nebenprodukt der Nutzung elektrischer Energie innerhalb der IPE 34-Vorrichtungen erzeugt. Das Kühlmittel 28 transportiert die Wärmeenergie von den IPE 34-Vorrichtungen an anderer Stelle im Kühlmittelkreislauf 24.
Der Kühlmittelkreislauf 24 beinhaltet weiterhin ein Onboard-Lademodul (OBCM) 36 für eine Batterie 38. Das OBCM 36 ist eine elektrische Vorrichtung, die entwickelt wurde, um Energie in eine Sekundärzelle oder eine wiederaufladbare Batterie 38 zu transportieren, indem sie einen elektrischen Strom durch die Batterie 38 zwingt. In einigen Beispielen ist ein einphasiges 3,5 kW bis 22 kW OBCM 36 im elektrischen System des Kraftfahrzeugs 10 installiert und lädt die Batterie 38 des Kraftfahrzeugs 10 aus einem Stromnetz. In weiteren Beispielen kann die Batterie 38 des Kraftfahrzeugs 10 als Energiequelle verwendet werden, wodurch das OBCM 36 auch elektrische Energie in das Stromnetz oder in Zusatz- oder Nebeneinrichtungen innerhalb des Kraftfahrzeugs 10 leiten kann. Darüber hinaus kann das OBCM 36 auch elektrische Energie an Vorrichtungen leiten, wie beispielsweise Mobiltelefone, und dergleichen, die ein Bediener des Kraftfahrzeugs 10 über elektrische Verbindungen innerhalb der IPE 34 des Kraftfahrzeugs 10 mit Strom versorgen kann. Somit ist das OBCM 36 in einigen Fällen eine bidirektionale Lade- und Entladevorrichtung für Batterien 38. In vielen Fällen wird die Batterie 38 am effizientesten geladen, wenn die Batterie 38 auf eine vorgegebene Solltemperatur erwärmt wird. In einem Aspekt beträgt die vorgegebene Solltemperatur etwa 25 °C. Abhängig von der Komponente und den thermischen Anforderungen der Komponenten des Wärmemanagementsystems 12 kann die vorgegebene Solltemperatur der Batterie 38 jedoch variieren. In einem Beispiel kann die Batterie 38 zum Erreichen des Solltemperaturbereichs elektrisch über die vom OBCM 36 bereitgestellte elektrische Energie erwärmt werden. In dem Beispiel überbrückt die Steuerung 16 effektiv das OBCM 36 oder treibt das OBCM 36 rechnerisch ineffizient an, um eine vorgegebene Menge an elektrischer Energie in Wärmeenergie umzuwandeln. In einem weiteren Beispiel wird die Batterie 38 selbst ineffizient geladen. Das heißt, die Batterie 38 wird ineffizient geladen, sodass ein Teil der vom OBCM 36 in die Batterie 38 getriebenen elektrischen Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird, die dann in der Masse der Batterie 38 gespeichert wird, während die Batterie 38 geladen wird. In noch einem weiteren Beispiel wird die Wärmeenergie über das Kühlmittel 28, das der Kühlmittelkreislauf 24 von anderen Wärmequellen innerhalb und außerhalb des Kühlmittelkreislaufs 24 führt, zur Batterie 38 geleitet. In einigen Beispielen beinhaltet der Kühlmittelkreislauf 24 eine Kühlmittelheizung 30. Die Kühlmittelheizung 30 ist eine elektrisch betriebene Heizung, die dem Kühlmittelstrom 28 Wärmeenergie hinzufügt und dadurch dazu beiträgt, die Batterie 38 auf eine optimale Ladetemperatur zu bringen. In einigen Beispielen wird die Temperatur der Batterie 38, sobald die Batterie 38 ausreichend elektrisch geladen und mit Wärmeenergie ausreichend geladen wurde, durch das OBCM 36 geregelt.
In einigen Aspekten beinhaltet das Bremssystem 37 eines Kraftfahrzeugs 10 eine Regenerationsfunktion. In Kraftfahrzeugen 10 mit regenerativen Bremssystemen wird ein Elektromotor 40 als elektrischer Generator verwendet. Die vom Elektromotor 40 erzeugte Elektrizität wird durch das OBCM 36 in die Batterie 38 zurückgeführt. Bei einigen batteriebetriebenen Elektro- und Hybridfahrzeugen wird die Energie auch in einer Kondensatorbank (nicht dargestellt) oder mechanisch in einem rotierenden Schwungrad (nicht dargestellt) gespeichert. Unter Umständen, wenn die Steuerung 16 und OBCM 36 bestimmen, dass die Batterie 38 vollständig geladen ist, kann der vom Elektromotor 40 erzeugte Strom in Wärmeenergie umgewandelt und in der Masse der Batterie 38 oder anderen Komponenten des Wärmemanagementsystems 12 gespeichert werden.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 1 und 2 beinhaltet der Kühlmittelkreislauf 24 in einigen Beispielen ferner einen Batterie-Bypass 42, um die Temperatur der Batterie 38 optimal zu halten. Im Allgemeinen ist der Batterie-Bypass 42 funktionsfähig, um selektiv den Kühlmittelstrom 28 durch die Batterie 38 bereitzustellen oder die Batterie 38 unter einem vorgegebenen Satz von Bedingungen zu umgehen. So wird beispielsweise der Batterie-Bypass 42 in eine geschlossene Position eingestellt, wenn die Temperatur der Batterie 38 unter der optimalen Temperatur der Batterie 38 liegt. In dem Beispiel fließt das Kühlmittel 28 durch die Batterie 38 und überträgt der Batterie 38 Wärmeenergie vom OBCM 36, der Kühlmittelheizung 30 und anderen Komponenten des Wärmemanagementsystems 12. In einem zweiten Beispiel wird der Batterie-Bypass 42 in eine geöffnete Position eingestellt, wenn die Batterietemperatur über der optimalen Batterietemperatur 38 liegt. Im zweiten Beispiel wird der Kühlmittelstrom 28 von der Batterie 38 weggeleitet. Die Steuerung 16 steuert den Kühlmittelstrom 28 durch den Batterie-Bypass 42 über mindestens ein erstes Bypassventil 44 und ein zweites Bypassventil 46. Das erste Bypassventil 44 bewirkt, dass der Kühlmittelstrom 28 selektiv über einen zweiten der ungleichen thermischen Fluidkreisläufe 14 geleitet wird, nämlich um eine Antriebseinheit 48 herum, die in einem Ölkreislauf 62 der Antriebseinheit angeordnet ist. Die Antriebseinheit 48 liefert ein Drehmoment zum Bewegen des Kraftfahrzeugs 10 und wird im Folgenden näher beschrieben. Das zweite Bypassventil 46 dient dazu, den Kühlmittelstrom 28 selektiv auf ein Drittel der ungleichen thermischen Fluidkreisläufe 14, nämlich auf eine Kältemaschine 50 eines Kältemittelkreislaufs 52, zu richten. Abhängig von den Anforderungen des Wärmemanagementsystems 12 können die ersten und zweiten Bypassventile 44, 46 Magnete mit variabler Kraft (VFS) oder Ventile, Magnete mit variabler Entlüftung (VBS) oder Ventile, Magnete oder Ventile mit einer Binär- oder Modussteuerung sein.
Im Beispiel von 3 ist das erste Bypassventil 44 vom Typ VFS oder VBS. Somit ist das erste Bypassventil 44 so konfiguriert, dass es entlang eines kontinuierlichen Spektrums zwischen einem vollständig geschlossenen Zustand und einem geöffneten Zustand variiert werden kann. Im vollständig geschlossenen Zustand verhindert das erste Bypassventil 44, dass der gesamte Kühlmittelstrom 28, der auf einen Einlass des ersten Bypassventils 44 auftritt, durch das erste Bypassventil 44 zu einem Auslass des ersten Bypassventils 44 strömt. Im Gegensatz dazu stellt das erste Bypassventil 44 im vollständig geöffneten Zustand den gesamten Kühlmittelstrom 28 zur Verfügung, der auf den Einlass des ersten Bypassventils 44 zum Auslass des ersten Bypassventils 44 auftrifft. Das erste Bypassventil 44 sollte so verstanden werden, dass die Ventilöffnung gemäß den Anforderungen des Kühlmittelstroms 28 des Wärmemanagementsystems 12 variiert wird.
In 3 stellt die obere Hälfte des Ventildiagramms eine Situation dar, in der die Antriebseinheit 48 über eine Wärmetauschervorrichtung, wie beispielsweise einen Getriebeölkühler (TOC) 60, Wärmeenergie aus dem Kühlmittel 28 aufnimmt. Die obere Hälfte des Ventildiagramms zeigt, dass das erste Bypassventil 44 eine variable Durchflussmenge durch den Kühler 54 und die Kältemaschine 50 bereitstellt und gleichzeitig Kühlmittel 28 für den TOC 60 bereitstellt. In der unteren Hälfte des Ventildiagramms in 3 zeigt das Ventildiagramm eine Situation, in der das erste Bypassventil 44 das Kühlmittel 28 vom TOC 60 wegbewegt und so den Wärmeaustausch mit dem Ölkreislauf 62 der Antriebseinheit vollständig umgeht. Das erste Bypassventil 44 stellt jedoch weiterhin einen variablen Durchfluss durch den Kühler 54 und die Kältemaschine 50 bereit.
Im Beispiel von 4 ist das zweite Bypassventil 46 binär oder modusgesteuert. Das heißt, das zweite Bypassventil 46 ist ein Binärventil, das nur den Zustand vollständig geöffnet und vollständig geschlossen aufweist. Im vollständig geschlossenen Zustand verhindert das zweite Bypassventil 46, dass der gesamte Kühlmittelstrom 28, der auf einen Einlass des zweiten Bypassventils 46 auftritt, durch das zweite Bypassventil 46 zu einem Auslass des zweiten Bypassventils 46 strömt. Im Gegensatz dazu stellt das zweite Bypassventil 46 im vollständig geöffneten Zustand den gesamten Kühlmittelstrom 28 zur Verfügung, der auf den Einlass des zweite Bypassventils 46 zum Auslass des zweite Bypassventils 46 auftrifft. Das zweite Bypassventil 46 sollte so verstanden werden, dass es im geöffneten oder geschlossenen Zustand gemäß den Anforderungen an den Kühlmittelstrom 28 des Wärmemanagementsystems 12 funktioniert. In der oberen Hälfte des Ventildiagramms von 4 ist das zweite Bypassventil 46 von 4 in einem geschlossenen Zustand dargestellt, in dem der Kühlmittelstrom 28 der Kältemaschine 50 zugeführt wird. In der unteren Hälfte des Ventildiagramms von 4 leitet das zweite Bypassventil 46 im geöffneten Zustand das Kühlmittel 28, um die Kältemaschine 50 und auch die Batterie 38 zu umgehen, wodurch es Teil des Batterie-Bypass 42 ist. Somit strömt bei geöffnetem zweiten Bypassventil 46 das Kühlmittel 28 vom zweiten Bypassventil 46 direkt in die Kühlmittelleitungen 32 zur Kühlmittelpumpe 26.
In einigen Beispielen leiten die ersten und zweiten Bypassventile 44, 46 den Kühlmittelstrom 28 selektiv durch einen Kühler 54. Der Kühler 54 tauscht Wärmeenergie zwischen dem Kühlmittel 28 und der Atmosphäre außerhalb des Kraftfahrzeugs 10 aus. Somit wird bei Verwendung des Kühlers 54 die Wärmeenergie aus dem Kraftfahrzeug 10 abgeführt. In einigen Beispielen funktioniert der Kühler 54 in Verbindung mit einem Ventilator 56 und einer Luftstrommanagementvorrichtung, wie beispielsweise einem Verschlussmechanismus 58, der die Temperatur des Kühlers 54 und damit das durch den Kühler 54 strömende Kühlmittel 28 präzise regelt. In einigen Aspekten ist der Verschlussmechanismus 58 eine Reihe von Schaufeln oder Klappen, die in einer Öffnung (nicht dargestellt) auf einer Außenfläche des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sind, wie beispielsweise ein vorderer, seitlicher, unterer oder oberer Lufteinlass (nicht dargestellt), oder ein Einlass, der in einem Nebelscheinwerfergehäuse (nicht dargestellt) oder dergleichen angeordnet ist. Die Schaufeln oder Klappen des Verschlussmechanismus 58 werden durch einen Bewegungsbereich bewegt, der mindestens eine geöffnete Position und eine geschlossene Position bereitstellt. In mehreren Aspekten kann die Steuerung 16 die Position des Verschlussmechanismus 58 elektromechanisch über Magnete, Motoren, Stellglieder und dergleichen, hydraulisch, durch aerodynamische Kräfte oder eine beliebige Kombination der vorstehend genannten verändern. In der geöffneten Position kann der auf den Verschlussmechanismus 58 auftreffende Luftstrom durch den Verschlussmechanismus 58 und zum Kühler 54 und/oder zum Ventilator 56 geleitet werden. In der geschlossenen Position wird verhindert, dass der auf den Verschlussmechanismus 58 auftreffende Luftstrom durch den Kühler 54 und/oder den Ventilator 56 strömt. Obwohl der Verschlussmechanismus 58 hierin als eine geöffnete und geschlossene Position beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass der Verschlussmechanismus 58 auch in jede beliebige Position zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Position gebracht werden kann. Somit kann die Steuerung 16 den Verschlussmechanismus 58 präzise manipulieren, um den Luftstrom zum Kühler 54 vorzusehen und zu modulieren, wenn ein derartiger Luftstrom wünschenswert ist, und um diesen Luftstrom zu verhindern, wenn kein Luftstrom benötigt wird. In einigen Beispielen steuert die Steuerung 16 den Verschlussmechanismus 58 derart, dass er bei einem breiten Spektrum von Fahrzyklusbedingungen geschlossen bleibt, wodurch die Ableitung von Wärmeenergie an die Atmosphäre über den Kühler 54 minimiert wird.
In weiteren Beispielen lenken die ersten und zweiten Bypassventile 44, 46 den Kühlmittelstrom 28 variabel sowohl durch die Batterie 38 als auch durch den Kühler 54, wie in 3 dargestellt, wodurch der Kühlmittelkreislauf 24 die Möglichkeit erhält, die Batterie 38 und andere Komponenten innerhalb des Kühlmittelkreislaufs 24 präzise thermisch zu regulieren.
Das erste Bypassventil 44 leitet selektiv den Kühlmittelstrom 28 durch die Batterie 38 und/oder durch einen Getriebeölkühler (TOC) 60, der in dem zweiten der ungleichen thermischen Fluidkreisläufe 14, nämlich einem Ölkreislauf 62 der Antriebseinheit, angeordnet ist. Das TOC 60 ist eine Wärmetauschervorrichtung, die eine Wärmeenergieübertragung zwischen dem Kühlmittelkreislauf 24 und dem Ölkreislauf 62 der Antriebseinheit ermöglicht. Der TOC 60 beinhaltet mindestens zwei physisch voneinander getrennte Durchgänge. Das heißt, auf einer ersten Seite des TOC 60 führt ein Kühlmittelkanal 28 (nicht dargestellt) Kühlmittel 28 durch den TOC 60 als Teil des Kühlmittelkreislaufs 24. Auf einer zweiten Seite des TOC 60 führt ein Ölkanal (nicht dargestellt) das Öl 64 als Teil des Ölkreislaufs 62 der Antriebseinheit durch das TOC 60. Es sollte jedoch verstanden werden, dass trotz der Tatsache, dass das TOC 60 sowohl einen Teil des Kühlmittelkreislaufs 24 als auch des Ölkreislaufs 62 beinhaltet, innerhalb des TOC 60 keine Fluidschnittstelle zwischen Kühlmittel 28 und Öl 64 besteht, wodurch das Kühlmittel 28 und das Öl 64 nicht vermischt werden können.
Eine Ölpumpe 66 fördert das Schmieröl 64 durch eine Vielzahl von Ölleitungen 68 in Fluidverbindung mit einer Antriebseinheit 48. Die Antriebseinheit 48 ist eine Vielzahl von mechanischen Vorrichtungen, die chemische oder elektrische Energie in Drehmoment umwandeln, um das Kraftfahrzeug 10 zu bewegen. In mehreren Aspekten beinhalten die mechanischen Vorrichtungen einen Motor 70 und ein Getriebe 72. Der Motor 70 kann ein Verbrennungsmotor (ICE) oder ein Elektromotor 40 und/oder jede andere Art von Antriebsmaschine sein, ohne vom Umfang oder der Absicht der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In einigen Aspekten arbeitet der Motor 70 in Verbindung mit mindestens einem Elektromotor 40 oder kann vollständig durch diesen ersetzt werden. Der Motor 70 und/oder der Elektromotor 40 liefert ein Drehmoment, welches das Kraftfahrzeug 10 über ein Getriebe 72 bewegt. Das Getriebe 72 kann ein Schalt-, Automatik-, Mehrfachkupplungs- oder stufenloses Getriebe oder jede andere Art von elektronisch und/oder pneumatisch gesteuertem Kraftfahrzeuggetriebe 72 sein ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Das Getriebe 72 ist mechanisch und/oder fluidisch mit dem Motor 70 gekoppelt. Der Ölkreislauf 62 der Antriebseinheit zirkuliert das Öl 64 durch das Getriebe 72 und hält so die internen Komponenten des Getriebes 72 geschmiert. In einigen Aspekten teilen sich das Getriebe 72 und der Motor 70 eine Ölversorgung 64 über den Ölkreislauf 62. Zudem wird in einigen Beispielen das zirkulierende Öl 64 verwendet, um das Getriebe 72 beim Anlassen des Motors 70 zu erhitzen oder zu erwärmen oder das Getriebe 72 bei starkem Gebrauch nach Bedarf zu kühlen. Die Antriebseinheit 48 weist eine vorgegebene optimale Betriebstemperatur auf, bei der das Schmieröl 64 die gewünschte Viskosität und Schmiereigenschaften aufweist. Die vorgegebene optimale Betriebstemperatur beträgt in mehreren Aspekten etwa 70° Celsius. Abhängig von der Anwendung und den Komponenten der Antriebseinheit 48 und im Ölkreislauf 62 der Antriebseinheit kann die optimale Betriebstemperatur jedoch stark variieren. So zirkuliert beispielsweise in den Antriebseinheiten 48 mit einem Verbrennungsmotor 70 die optimale Öltemperatur 64 zwischen etwa 85° Celsius und etwa 120° Celsius durch den Motor 70. In einem weiteren Beispiel, in den Antriebseinheiten 48 mit einem automatischen Getriebe 72, kann die optimale Temperatur des Öls 64, das durch das automatische Getriebe 72 zirkuliert, zwischen etwa 20° Celsius und etwa 110° Celsius liegen. In noch einem weiteren Beispiel, in den Antriebseinheiten 48 mit einem Automatikgetriebe 72, das mit einem Drehmomentwandler gekoppelt ist (nicht dargestellt), kann die Temperatur des durch den Drehmomentwandler zirkulierenden Öls 64 zwischen etwa 90° und etwa 180° Celsius liegen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 1 - 3 leitet das zweite Bypassventil 46 selektiv den Kühlmittelstrom 28 durch die Batterie 38 und/oder durch eine Kältemaschine 50, die im dritten der ungleichen thermischen Fluidkreisläufe 14, insbesondere einem Kühlmittelkreislauf 52, angeordnet ist. Die Kältemaschine 50 ist eine Wärmetauschervorrichtung, die eine Wärmeenergieübertragung zwischen dem Kühlmittelkreislauf 24 und dem Kältekreislauf 52 ermöglicht. Wie das TOC 60 beinhaltet die Kältemaschine 50 jedoch mindestens zwei physisch voneinander getrennte Durchgänge. Das heißt, auf einer ersten Seite der Kältemaschine 50 führt ein Kühlmittelkanal 28 (nicht dargestellt) Kühlmittel 28 durch die Kältemaschine 50 als Teil des Kühlmittelkreislaufs 24. Auf einer zweiten Seite der Kältemaschine 50 führt ein Kältemittelkanal (nicht dargestellt) ein Kältemittel 74 als Teil des Kältemittelkreislaufs 52 durch die Kältemaschine 50. Es sollte jedoch verstanden werden, dass trotz der Tatsache, dass die Kältemaschine 50 sowohl einen Teil des Kühlmittelkreislaufs 24 als auch des Kältekreislaufs 52 beinhaltet, es innerhalb der Kältemaschine 50 keine Flüssigkeitsschnittstelle zwischen Kühlmittel 28 und Kältemittel 74 gibt, wodurch ein Vermischen des Kühlmittels 28 mit Kältemittel 74 verhindert wird.
Der Kältekreislauf 52 beinhaltet eine Vielzahl von Kältemittelleitungen 76, die eine Vielzahl von Vorrichtungen fluidisch verbinden, die dazu dienen, einen Fahrgastraum (nicht speziell dargestellt) des Kraftfahrzeugs 10 thermisch zu regeln. Der Kältekreislauf 52 führt auch Wärmeenergie über die Kältemaschine 50 zum und vom Kühlmittelkreislauf 24. Der Kältekreislauf 52 beinhaltet eine Vielzahl von Bedienerkomfortsystemen, wie beispielsweise ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimasystem (HVAC) 78. Grundsätzlich weist der Kältekreislauf 52 eine Heizfunktion und eine Kühlfunktion auf. Innerhalb des Kältekreislaufs 52 stellt das HVAC-System 78 erwärmte und/oder gekühlte Luft für einen Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs 10 bereit. Anders ausgedrückt, transportiert das HVAC-System 78 Wärmeenergie von einer kühleren Position zu einer wärmeren Position innerhalb des Kältekreislaufs 52. In einigen Aspekten fungiert das HVAC-System 78 als Wärmepumpe. Das heißt, das HVAC-System 78 ist eine Klimaanlage, in der sowohl Heiz- als auch Kühlfunktionen möglich sind.
In einem Beispiel bestimmt der Bediener des Kraftfahrzeugs 10 eine gewünschte Fahrgastraumlufttemperatur und wählt einen Heizzyklus für das HVAC-System 78. Das HVAC-System 78 beinhaltet einen Verdichter 80. Das Kältemittel 74 gelangt über eine Kältemittelleitung 76, die als Saugleitung 82 bezeichnet wird, in den Verdichter 80. Der Verdichter 80 verdichtet gasförmiges Kältemittel 74 und erhöht damit die Temperatur und den Druck des Kältemittels 74. Das Hochdruck- und Hochtemperaturkältemittel 74 verlässt dann den Verdichter 80 über eine Kältemittelleitung 76, die als Druckleitung 84 bezeichnet wird, und strömt in einen Kabinenkondensator 86. In einigen Aspekten ist der Kabinenkondensator 86 eine Wärmetauschervorrichtung mit einer Vielzahl von Kondensatorspulen, durch die das Kältemittel 74 strömt. Die Spulen sind in Kontakt mit der Fahrgastraum-Atmosphäre. Ein HVAC-Gebläse oder Ventilator 88 bläst Luft über den Kabinenkondensator 86 und gibt so Wärmeenergie aus dem Kondensator 86 an die Fahrgastraum-Atmosphäre ab. In einigen Aspekten beinhaltet der Kältekreislauf 52 einen zweiten oder äußeren Kondensator 90. Der äußere Kondensator 90 ist in Kontakt mit der Atmosphäre außerhalb des Kraftfahrzeugs 10 und gibt beim Einschalten Wärmeenergie aus dem Kältemittel 74 aus dem Kraftfahrzeug 10 an die Atmosphäre ab.
Das HVAC-System 78 beinhaltet ferner eine Vielzahl von Expansionsventilen 92. Abhängig von den Auslegungsparametern des HVAC-Systems 78 können die Expansionsventile 92 mechanische thermostatische Expansionsventile (TXV) (nicht speziell dargestellt) und/oder elektronische Expansionsventile (EXV) (nicht speziell dargestellt) sein. Die Steuerung der Kältemittelverteilung 74 kann mit EXVs direkter und genauer gesteuert werden als mit TXVs, wobei es in einigen Fällen jedoch aus Kostengründen, aus Gründen der Einfachheit usw. wünschenswert ist, TXVs einzusetzen. Das vom Kabinenkondensator 86 und/oder äußeren Kondensator 90 aufgenommene kondensierte, druckbeaufschlagte und noch etwas warme Kältemittel 74 wird durch ein Expansionsventil 92 geleitet. Da das Kältemittel 74 durch das Expansionsventil 92 drucklos gemacht wird, kühlt das Kältemittel 74. Das Kältemittel 74 durchläuft dann einen Verdampfer 94. Der Verdampfer 94 ist eine Wärmetauschervorrichtung, in der eine Reihe von Kühlspulen (nicht dargestellt) einen Strom von gekühltem Kältemittel 74 mitführen. Die Kühlspulen tauschen Wärmeenergie mit der Fahrgastraumatmosphäre aus. Das HVAC-Gebläse oder der Ventilator 88 bläst Luft über den Kabinenverdampfer 94 und kühlt so den Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs 10. Das Kältemittel 74, das durch den Verdampfer 94 geleitet wurde, wird dann durch den Verdichter 80 zurückgeführt. Das Kältemittel 74 wird auch selektiv durch ein Expansionsventil 92 zur Kältemaschine 50 geleitet, wobei die Wärmeenergie entweder aus dem Kühlmittelkreislauf 24 bezogen oder an diesen abgegeben wird, abhängig von den relativen Temperaturen des Kühlmittels 28 und des Kältemittels 74 und den thermischen Anforderungen der Batterie 38 und anderer Komponenten des Wärmemanagementsystems 12.
In einem Beispiel kann das HVAC-System 78 intermittierend oder kontinuierlich von Insassen im Fahrgastraum oder von der Steuerung 16 abhängig vom optimalen Heiz- und/oder Kühlbedarf des Fahrgastraums oder vom optimalen Heiz- und/oder Kühlbedarf anderer Komponenten des Wärmemanagementsystems 12 betrieben werden. In einem Beispiel arbeitet das HVAC-System 78 kontinuierlich als Wärmepumpe. Wie bereits erwähnt, leitet das HVAC-System 78 während des Betriebs als Wärmepumpe das Kältemittel 74 durch den Kabinenkondensator 86, wodurch die Wärmeenergie im Kältemittel 74 in den Fahrgastraum zurückgeführt und das Kältemittel 74 gekühlt wird. Da der Kältekreislauf 52 jedoch Wärmeenergie mit dem Kältekreislauf 24 in der Kältemaschine 50 austauscht, bleibt eine Temperatur des Kältemittels 74 im Kältekreislauf 52 deutlich über dem Gefrierpunkt von Wasser. Das heißt, das Kältemittel 74 tauscht kontinuierlich Wärmeenergie mit dem Kühlmittel 28 und mit dem Öl 64 im Ölkreislauf 62 über das Kühlmittel 28 im Kühlmittelkreislauf 24 aus. Daher wird, während das Kältemittel 74, das durch den Kabinenkondensator 86 und den Außenkondensator 90 strömt, Wärmeenergie abführt und dadurch gekühlt wird, auch Wärmeenergie gewonnen, wenn das Kältemittel 74 die Kältemaschine 50 durchläuft. Da die Temperatur des Kältemittels 74 somit deutlich über dem Gefrierpunkt von Wasser liegt, bleibt der Kabinenkondensator 86 im Wesentlichen frei von Eisansammlungen. In einem zweiten Beispiel leitet die Steuerung 16 das Kältemittel 74 durch den Außenkondensator 90, wobei das Kältemittel 74 gekühlt wird, indem Wärmeenergie an die Atmosphäre abgegeben wird, aber da das Kältemittel 74 auch durch die Kältemaschine 50 strömt, bleibt eine Temperatur des Kältemittels 74 deutlich über dem Gefrierpunkt von Wasser. Daher wird sowohl im ersten als auch im zweiten Beispiel verhindert, dass sich Eis sowohl auf den Kabinen- als auch auf den Außenkondensatoren 86, 90 bildet, auch wenn der eine, der andere oder die Kabinen- und Außenkondensatoren 86, 90 kontinuierlich verwendet werden. Darüber hinaus leitet die Steuerung 16, selbst wenn sich Eis auf den Kabinen- und Außenkondensatoren 86, 90 zu sammeln beginnt, Wärmeenergie von einem der Wärmeenergiespeicher im Ölkreislauf 62 oder im Kühlmittelkreislauf 24 an die Kältemaschine 50 und unter Verwendung der Expansionsventile 92 durch die Innen- und/oder Außenkondensatoren 86, 90 weiter, wodurch jede Eisansammlung nach Bedarf geschmolzen wird.
Mit Blick nun auf 5 wird ein Wärmemanagementverfahren 100 zum Steuern der Funktionalität des Wärmemanagementsystems 12 in Form eines Flussdiagramms dargestellt. Im Allgemeinen verwaltet die Steuerung 16 die Funktionen des Kühlmittelkreislaufs 24, des Ölkreislaufs 62 der Antriebseinheit und des Kältekreislaufs 52 über das TOC 60 und die Kältemaschine 50, um Wärmeenergie an Vorrichtungen im Kraftfahrzeug 10 zu übertragen, wo die Wärmeenergie benötigt wird. Darüber hinaus leitet die Steuerung 16 die Speicherung der Wärmeenergie in verschiedenen Komponenten der ungleichen thermischen Fluidkreisläufe 14 in Abhängigkeit von den Anforderungen des Wärmemanagementsystems 12.
Das Wärmemanagementverfahren 100 beginnt bei Block 102, wobei ein kontinuierliches Wärmemanagementsystem 12 mit einem Regelkreis eingeleitet wird. Das Verfahren fährt mit Block 104 fort, wobei die Steuerung 16 eine gespeicherte Energie im Wärmemanagementsystem 12 berechnet. Im Allgemeinen ist die gespeicherte Energie eine Summe aus der in der Batterie 38 gespeicherten Energie, der in der Antriebseinheit 48 gespeicherten Energie, der in einer anderen Komponente des Kraftfahrzeugs 10 gespeicherten Energie (z. B. eine Summe der im Kältekreislauf 52, IPE 34 und dergleichen gespeicherten Energie). Konkreter ausgedrückt ist die in der Batterie 38 gespeicherte Energie ein Maß für die Wärmekapazität der Batterie 38 multipliziert mit der Temperatur der Batterie 38, die von der Temperatur des Kühlmittels 28 abgezogen wird. Die Energie der Antriebseinheit 48 ist die Wärmekapazität der Antriebseinheit 48 multipliziert mit der Temperatur des Öls 64, das von der Temperatur des Kühlmittels 28 abgezogen wird. Die in einer anderen Komponente des Kraftfahrzeugs 10 gespeicherte Energie ist eine Funktion der Summe der Wärmekapazitäten der verschiedenen Komponenten multipliziert mit der Fluidtemperatur in dem jeweiligen der ungleichen thermischen Fluidkreisläufe 14, die von der Temperatur des Kühlmittels 28 abgezogen werden.
Das Verfahren 100 geht dann zu Block 106 über, wobei die Steuerung 16 eine Systemabwärme berechnet. Die Systemabwärme ist eine Summe aus überschüssiger Wärmeenergie in jeder Komponente des Wärmemanagementsystems 12. Das Verfahren fährt dann mit Block 108 fort, wobei die Steuerung 16 bestimmt, ob eine Anforderung für das HVAC-System 78 gestellt wurde. Die Anforderung des HVAC-Systems 78 bei Block 108 kann in Form einer „Wärme“-Anforderung oder einer „Kühl“-Anforderung erfolgen. Wenn die Anforderung des HVAC-Systems 78 eine „Kühl“-Anforderung ist, arbeitet das Wärmemanagementsystem 12 als Wärmepumpe zum Kühlen des Fahrgastraums bei Block 110. Bei Block 112 berechnet die Steuerung 16 einen Kühlmittelstrom 28 in Abhängigkeit von der Menge der Wärmeenergie im Kühlmittel 28, der Batterie 38, dem HVAC-System 78 und elektronischen Heizgeräten, wie beispielsweise Wandladegeräten für das Kraftfahrzeug 10 und dergleichen, die durch das OBCM 36 betrieben werden. Bei Block 114 verlässt das Wärmemanagementverfahren 100 den Block 102 und kehrt zu diesem zurück, wobei die kontinuierliche Wärmemanagementschleife erneut beginnt.
Wenn die Anforderung des HVAC-Systems 78 eine „Wärme“-Anforderung ist, geht das Verfahren 100 zu Block 116 über, wobei die Steuerung 16 das Wärmemanagementsystem 12 als Wärmepumpe betreibt, um den Fahrgastraum zu erwärmen. Bei Block 118 berechnet die Steuerung 16 einen Wärmebedarf des Wärmemanagementsystems 12. Der Wärmebedarf des Wärmemanagementsystems 12 ist eine Summe aus der benötigten Wärme der Wärmepumpe, der benötigten Batterie 38 und der erforderlichen Wärme der Antriebseinheit 48. Bei Block 120 berechnet die Steuerung 16 basierend auf dem Wärmebedarf des Wärmemanagementsystems 12, subtrahiert von der Summe aus rückgewonnener gespeicherter Wärmeenergie und Systemabwärme, einen Wärmeverlust. Bei Block 122 bestimmt die Steuerung 16, ob das Wärmedefizit von Block 120 größer als Null ist. Bei Block 124, wenn das Wärmedefizit größer als Null ist, arbeitet die Batterie 38 so, dass sie dem Wärmemanagementsystem 12 Wärmeenergie zuführt. Das heißt, die Batterie 38 gibt die in der Masse der Batterie 38 gespeicherte Wärmeenergie in das Kühlmittel 28 ab und transportiert so die Wärmeenergie von einer Quelle (der Batterie 38) zu dem entsprechenden Kühlkörper (in diesem Fall zu dem HVAC-System 78). In einem weiteren Beispiel kann die Steuerung 16 die Batterie 38 anweisen, elektrische Energie für einen Wärmeenergiegenerator, wie beispielsweise den Kabinenkondensator 86, bereitzustellen. In noch einem weiteren Beispiel steuert die Steuerung 16 alle Hochspannungsvorrichtungen im Wärmemanagementsystem 12, wie beispielsweise die Kühlmittelheizung 30, IPE 34, OBCM 36 und Batterie 38, zu einem ineffizienten Betrieb an, wodurch Wärmeenergie als Nebenprodukt der elektrischen Energienutzung erzeugt und die Wärmeenergie über das Kühlmittel 28 der entsprechenden Wärmeenergiequelle zugeführt wird. In noch einem weiteren Beispiel weist die Steuerung 16 das OBCM 36 an, elektrische Energie aus dem regenerativen Bremssystem 37 in Wärmeenergie umzuwandeln. In einigen Aspekten, um elektrische Energie aus dem regenerativen Bremssystem 37 in Wärmeenergie umzuwandeln, wird der Elektromotor 40 ineffizient betrieben. Das heißt, unter bestimmten Umständen stellt der Elektromotor 40 einen Widerstand gegen ein vom Motor 70 bereitgestelltes Drehmoment bereit, wodurch sowohl der Motor 70 als auch der Elektromotor 40 als Nebenprodukt des Betriebs Wärmeenergie erzeugen. Die Wärmeenergie wird dann durch das zirkulierende Kühlmittel 28 gesammelt und an Stellen verteilt, an denen die Wärmeenergie benötigt wird. Bei Block 126, wenn das Wärmedefizit nicht größer als Null ist, bleibt die Batterie 38 ein thermischer und elektrischer Energiespeicher und die Steuerung 16 weist die Batterie 38 nicht an, Energie an das Wärmemanagementsystem 12 für Heizzwecke abzugeben. Nach entweder Block 124 oder Block 126 fährt das Verfahren 100 mit Block 112, dann mit Block 114 und anschließend mit Block 102 fort, wobei der kontinuierliche Wärmemanagement-Kreislauf erneut beginnt.
Unter erneuter Bezugnahme auf Block 108 stellt das HVAC-System 78 nicht immer eine Anforderung. Wenn daher keine solche Anforderung gestellt wird, fährt das Wärmemanagementverfahren 100 mit Block 128 fort, wobei die Steuerung 16 bestimmt, ob eine Batterie 38 Anforderung gestellt wurde. Wie die Anforderungen des HVAC-Systems 78 kann die Batterieanforderung in Form einer „Heizung“ oder einer „Kühlung“ oder gar keiner Anforderung erfolgen. Im Fall einer „Kühl“-Anforderung fährt das Wärmemanagementverfahren 100 mit Block 110 fort, wobei die Steuerung 16 das Wärmemanagementsystem 12 als Wärmepumpe zum Kühlen der Batterie 38 betreibt. Das heißt, die Steuerung 16 betreibt das Wärmemanagementsystem 12, um Wärmeenergie aus der Batterie 38 über das Kühlmittel 28 zu evakuieren und so die Wärmeenergie an andere Stellen innerhalb des Wärmemanagementsystems 12 zu transportieren, an denen die Wärmeenergie benötigt wird. Bei Block 112 berechnet die Steuerung 16 einen Kühlmittelstrom 28 in Abhängigkeit von der Menge der Wärmeenergie im Kühlmittel 28, der Batterie 38, dem HVAC-System 78 und elektronischen Heizgeräten, wie beispielsweise Wandladegeräten für das Kraftfahrzeug 10 und dergleichen, die durch das OBCM 36 betrieben werden. Bei Block 114 verlässt das Wärmemanagementverfahren 100 den Block 102 und kehrt zu diesem zurück, wobei die kontinuierliche Wärmemanagementschleife erneut beginnt.
Wenn die Anforderung der Batterie 38 eine „Wärme“-Anforderung ist, wie bei der Wärmeanforderung des HVAC-Systems 78, fährt das Wärmemanagementverfahren 100 mit Block 116 fort, wobei die Steuerung 16 das Wärmemanagementsystem 12 als Wärmepumpe betreibt, um Wärmeenergie aus Wärmeenergiequellen und Speichern innerhalb des Wärmemanagementsystems 12 zu sammeln und die Wärmeenergie auf die Batterie 38 zu übertragen. Das Wärmemanagementverfahren 100 fährt dann mit den Blöcken 118, 120, 122 und 124 oder 126 fort, dann 112 und 114 wie im Beispiel der vorstehenden Wärmeanforderung des HVAC-Systems 78. Unter erneuter Bezugnahme auf Block 128 stellt die Batterie 38 nicht immer eine Anforderung. Wenn daher keine Anforderung gestellt wird, fährt das Wärmemanagementverfahren 100 mit Block 130 fort, wobei die Steuerung 16 bestimmt, ob eine Anforderung der Antriebseinheit 48 gestellt wurde.
Wie beim HVAC-System 78 und der vorgenannten Batterie 38 kann die Anforderung der Antriebseinheit 48 in Form einer „Heiz“- oder einer „Kühl“-Anforderung oder gar keiner Anforderung erfolgen. Wenn die Steuerung 16 bestimmt, dass eine „Kühl“-Anforderung erfolgt ist, fährt das Verfahren 100 mit Block 132 fort, wobei die Steuerung 16 das Wärmemanagementsystem 12 anweist, Wärmeenergie in einem der verschiedenen thermischen Energiespeicher des Wärmemanagementsystems 12 zu speichern. Die thermischen Energiespeicher können beliebige Komponenten des Kühlmittelkreislaufs 24, des Ölkreislaufs 62 der Antriebseinheit oder des Kältekreislaufs 52 sein. In einigen Aspekten gilt, je mehr Masse ein thermischer Energiespeicher aufweist, desto mehr Wärmeenergie kann der Speicher speichern. Die Zusammensetzung, Dichte, Oberfläche, Isolierung und andere physikalische Eigenschaften der thermischen Energiespeicher sind jedoch auch relevante Faktoren für die Speicherkapazität der Wärmeenergie eines bestimmten Speichers. Darüber hinaus berechnet die Steuerung 16 bei Block 132 die Menge der Wärmespeicherkapazität des verwendeten Wärmemanagementsystems 12. Die Steuerung 16 verwendet Informationen bezüglich der Menge der im Wärmemanagementsystem 12 bei Block 120 verwendeten Wärmespeicherkapazität, um das Wärmedefizit des Wärmemanagementsystems 12 zu berechnen. Darüber hinaus berechnet die Steuerung 16 bei Block 132 einen Prozentsatz der Gesamtkapazität der Wärmespeicherkapazität des Wärmemanagementsystems 12, die mit Wärmeenergie gefüllt wurde.
Wenn die Steuerung 16 bestimmt, dass die Anforderung der Antriebseinheit 48 eine „Wärme“-Anforderung ist, fährt das Verfahren 100 mit Block 118 fort, in dem das Wärmemanagementsystem 12 als Wärmepumpe arbeitet, um Wärmeenergie aus Wärmeenergiequellen und Speichern innerhalb des Wärmemanagementsystems 12 zu sammeln und die Wärmeenergie an die Antriebseinheit 48 zu übertragen. Das Wärmemanagementverfahren 100 fährt dann mit den Blöcken 118, 120, 122 und 124 oder 126 fort, dann 112, 114, und anschließend zurück zu Block 102, wie im Beispiel des HVAC-Systems 78 und der Batterie 38 vorstehend beschrieben. Unter erneuter Bezugnahme auf Block 130 stellt die Antriebseinheit 48 nicht immer eine Anforderung. Daher fährt das Wärmemanagementverfahren 100, wenn keine Anforderung gestellt wird, mit Block 132 fort, wobei die Steuerung 16 das Wärmemanagementsystem 12 anweist, Wärmeenergie in einem der verschiedenen Wärmeenergiespeicher in dem Wärmemanagementsystem 12 zu speichern. Die thermischen Energiespeicher können beliebige Komponenten des Kühlmittelkreislaufs 24, des Ölkreislaufs 62 der Antriebseinheit oder des Kältekreislaufs 52 sein. In einigen Aspekten gilt, je mehr Masse ein thermischer Energiespeicher aufweist, desto mehr Wärmeenergie kann der Speicher speichern. Die Zusammensetzung, Dichte, Oberfläche, Isolierung und andere physikalische Eigenschaften der thermischen Energiespeicher sind jedoch auch relevante Faktoren für die Speicherkapazität der Wärmeenergie eines bestimmten Speichers. Darüber hinaus berechnet die Steuerung 16 bei Block 132 die Menge der Wärmespeicherkapazität des verwendeten Wärmemanagementsystems 12. Die Steuerung 16 verwendet Informationen bezüglich der Menge der im Wärmemanagementsystem 12 bei Block 120 verwendeten Wärmespeicherkapazität, um das Wärmedefizit des Wärmemanagementsystems 12 zu berechnen. Darüber hinaus berechnet die Steuerung 16 bei Block 132 einen Prozentsatz der Gesamtkapazität der Wärmespeicherkapazität des Wärmemanagementsystems 12, die mit Wärmeenergie gefüllt wurde.
Bei Block 134 bestimmt die Steuerung 16, ob die Temperatur des Kühlmittels 28 höher als eine vorgegebene Solltemperatur ist. Die vorgegebene Solltemperatur wird als Indikator dafür gewählt, wann die volle Speicherkapazität des Wärmemanagementsystems 12 erreicht ist. Das heißt, wenn das Wärmemanagementsystem 12 vollständig mit Wärmeenergie gefüllt ist, steigt die Temperatur des Kühlmittels 28 für jedes zusätzliche Quantum Energie (thermisch oder anderweitig), das dem Wärmemanagementsystem 12 hinzugefügt wird. Wenn das Wärmemanagementsystem 12 voll ist, fährt das Verfahren 100 mit Block 110 fort, wobei das Wärmemanagementsystem 12 als Wärmepumpe zum Kühlen der Komponenten des Wärmemanagementsystems 12 arbeitet. In mehreren Aspekten, um das Wärmemanagementsystem 12 zu kühlen, steuert die Steuerung 16 das Wärmemanagementsystem 12 an, überschüssige Wärmeenergie über den Kühler 54 und/oder den Außenkondensator 90 des HVAC-Systems 78 oder andere Wärmetauscher an den Fahrgastraum oder die das Kraftfahrzeug 10 umgebende Atmosphäre abzuleiten. Das Wärmemanagementverfahren 100 fährt dann mit den Blöcken 112, 114 und anschließend mit dem Block 102 fort, wobei das Verfahren 100 kontinuierlich arbeitet. Wenn die Steuerung 16 jedoch bestimmt, dass das Wärmemanagementsystem 12 nicht voll ist, fährt das Verfahren 100 mit Block 112 fort, wobei die Steuerung 16 einen Kühlmittelstrom 28 in Abhängigkeit von der Menge der Wärmeenergie im Kühlmittel 28, der Batterie 38, dem HVAC-System 78 und elektronischen Heizgeräten, wie beispielsweise Wandladegeräten für das Kraftfahrzeug 10 und dergleichen, die durch das OBCM 36 betrieben werden, berechnet. Bei Block 114 verlässt das Wärmemanagementverfahren 100 den Block 102 und kehrt zu diesem zurück, wobei die kontinuierliche Wärmemanagementschleife erneut beginnt.
Obwohl das vorstehend beschriebene Wärmemanagementverfahren 100 so beschrieben wird, dass es einen serienmäßigen Satz von Berechnungen basierend auf der Anforderung des HVAC-Systems 78 bei Block 108, der Anforderung der Batterie 38 bei Block 128 und der Anforderung der Antriebseinheit 48 bei Block 130 aufweist, ist zu verstehen, dass jede der in den Blöcken 108, 128 und 130 ausgeführten Berechnungen in Reihe, parallel oder außerhalb der in 5 angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden kann, ohne vom Umfang oder der Absicht der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Ein Kraftfahrzeug-Wärmemanagementsystem 12 und Verfahren 100 zum Steuern des Wärmemanagementsystems 12 eines Kraftfahrzeugs 10 der vorliegenden Offenbarung bietet mehrere Vorteile. Dazu zählen niedrige Produktionskosten, vereinfachte Komponenten, reduzierte Größe und Kosten der Komponenten, vereinfachte Computer- und Fluidsteuerungsarchitektur, Anpassungsfähigkeit, verbrauchsoptimierter Kraftstoffverbrauch (MPGe), verbesserte Sicherheit, verbesserte Emissionen und Anwendbarkeit auf eine Vielzahl von Kraftfahrzeugen 10 und Antriebsstrangtypen. Darüber hinaus verbessern das System und das Verfahren der vorliegenden Offenbarung die Zuverlässigkeit und Robustheit des Wärmemanagements für Systeme des Kraftfahrzeugs 10, indem sie eine erhöhte Redundanz und Belastbarkeit der Speicherenergie in bereits vorhandenen Komponenten des Kraftfahrzeugs 10 gewährleisten.
Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist nur als Beispiel zu verstehen und Variationen, die sich nicht vom Kern der Erfindung entfernen, werden als im Rahmen der Erfindung befindlich vorausgesetzt. Solche Varianten sollen nicht als eine Abweichung vom Sinn und Umfang der Erfindung betrachtet werden.

Claims

Verfahren zum kontinuierlichen Verwalten von Wärmeenergie in einem Kraftfahrzeug, umfassend: Initialisieren eines kontinuierlichen Regelkreises für das Wärmeenergiemanagement innerhalb einer im Kraftfahrzeug angeordneten Steuerung; Berechnen einer Menge gespeicherter Energie in einem Wärmemanagementsystem, das für das Kraftfahrzeug ausgestattet ist; Berechnen einer Menge an Wärmeenergieabfall im Wärmemanagementsystem; Bestimmen, ob Wärmeenergie innerhalb einer Komponente des Wärmemanagementsystems benötigt wird; selektives Erzeugen von Wärmeenergie; selektives Transportieren von Wärmeenergie zu der Komponente des Wärmemanagementsystems; Bestimmen einer Wärmespeicherkapazität des Wärmemanagementsystems; Bestimmen, ob ein Wärmeenergiedefizit innerhalb des Wärmemanagementsystems vorliegt, und selektives Leiten eines Stroms einer wärmeenergieführenden Flüssigkeit zu einem W ärmeenergi espei cher.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Berechnen einer Menge an gespeicherter Energie in einem Wärmemanagementsystem ferner das Berechnen einer Menge an Wärmeenergie umfasst, die in jedem von einer Vielzahl von unterschiedlichen thermischen Fluidkreisläufen innerhalb des Wärmemanagementsystems gespeichert ist.
Verfahren nach Anspruch 2, worin jeder der Vielzahl von unterschiedlichen thermischen Fluidkreisläufen einzigartige Wärmemanagementkomponenten umfasst, die einzigartige Fluide tragen.
Verfahren nach Anspruch 2, worin jeder der Vielzahl von ungleichen thermischen Fluidkreisläufe Wärmeenergie mit einem anderen der Vielzahl von ungleichen thermischen Fluidkreisläufen durch eine Wärmetauschervorrichtung austauscht.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend das selektive Betreiben eines Kondensators, worin das selektive Betreiben eines Kondensators ferner das kontinuierliche Betreiben des Kondensators, das Überwachen eines Kondensatorwirkungsgrads und das Verhindern von Vereisung des Kondensators durch Austausch von Wärmeenergie zwischen ungleichen thermischen Fluidkreisläufen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, worin das selektive Betreiben eines Kondensators ferner das Verwenden einer Luftstrommanagementvorrichtung umfasst, um den Luftstrom zum Kondensator selektiv zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Bestimmen, ob Wärmeenergie benötigt wird, ferner das Bestimmen umfasst, ob eine Umgebungstemperaturänderung im Fahrgastraum angefordert wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Bestimmen, ob Wärmeenergie benötigt wird, ferner das Bestimmen einer optimalen Betriebstemperatur für eine Kraftfahrzeugbatterie umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Bestimmen, ob Wärmeenergie benötigt wird, ferner das Bestimmen einer optimalen Betriebstemperatur für eine KraftfahrzeugAntriebseinheit umfasst, worin die Antriebseinheit einen Motor beinhaltet.
Verfahren zum kontinuierlichen Verwalten von Wärmeenergie niedriger Qualität in einem Kraftfahrzeug, umfassend: Initialisieren eines kontinuierlichen Regelkreises für das Wärmeenergiemanagement innerhalb einer im Kraftfahrzeug angeordneten Steuerung; Berechnen einer Menge gespeicherter Energie in einer Vielzahl von unterschiedlichen thermischen Fluidkreisläufen innerhalb eines für das Kraftfahrzeug ausgestatteten Wärmemanagementsystems, wobei jeder der unterschiedlichen thermischen Fluidkreisläufe einzigartige Komponenten aufweist und ein einzigartiges Fluid trägt; Berechnen einer Menge an Wärmeenergieabfall im Wärmemanagementsystem; Bestimmen, ob ein Kraftfahrzeugführer eine Änderung der Umgebungstemperatur im Fahrgastraum angefordert hat; Bestimmen einer optimalen Betriebstemperatur für eine Kraftfahrzeugbatterie; Bestimmen einer optimalen Betriebstemperatur für eine KraftfahrzeugAntriebseinheit, wobei die Antriebseinheit einen Motor beinhaltet; Bestimmen einer optimalen Menge an regenerativer Bremsenergie; selektives Anweisen mindestens einer Komponente in mindestens einem der ungleichen thermischen Fluidkreisläufe, um eine vorbestimmte Menge an Wärmeenergie zu erzeugen; selektives Transportieren von Wärmeenergie zu der Komponente des Wärmemanagementsystems; Bestimmen einer Wärmespeicherkapazität des Wärmemanagementsystems; Bestimmen, ob ein Wärmeenergiedefizit innerhalb des Wärmemanagementsystems vorliegt; selektives Richten eines Stroms eines wärmeenergieführenden Fluids auf einen thermischen Energiespeicher; und selektives Richten eines Stroms des wärmeenergieführenden Fluids auf eine Wärmetauschervorrichtung in mindestens einem der ungleichen thermischen Kreisläufe, worin die Wärmetauschervorrichtung einer das Kraftfahrzeug umgebenden Atmosphäre ausgesetzt ist.