DE102019119884A1 - A fluid circuit system regulating the temperature of a plurality of different operating modules - Google Patents
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Abstract
Bei einem Fluidkreislaufsystem (100) mit einem mittels mindestens einer Förderpumpe (101, 102) zwischen einer Kaltseite (110) und einer Warmseite (120) zirkulierbaren Fluidum, wird eine Effizienzmaximierung einer Mehrzahl wärme- bzw. kälteproduzierender Betriebsmodule (150, 151, 152, 153) dadurch erreicht, dass die Mehrzahl zwischen der Kaltseite (110) und der Warmseite (120) parallel durchströmbar angeordneter zu kühlender wärmeentwickelnder Betriebsmodule (150, 151, 152, 153) oder alternativ zu wärmender kälteproduzierender Betriebsmodule (150, 151, 152, 153) von dem Fluidum auswählbar bidirektional durchströmbar ist.In a fluid circulation system (100) with a fluid that can be circulated between a cold side (110) and a warm side (120) by means of at least one feed pump (101, 102), the efficiency of a plurality of heat- or cold-producing operating modules (150, 151, 152, 153) is achieved by the fact that the plurality of heat-generating operating modules (150, 151, 152, 153) to be cooled, or alternatively, cold-producing operating modules (150, 151, 152, 153) that are to be cooled and that are to be heated, are arranged between the cold side (110) and the warm side (120) so that there is a parallel flow ) is selectable bidirectional flow through the fluid.
Description
Die Erfindung betrifft ein Fluidkreislaufsystem mit einem mittels mindestens einer Förderpumpe zwischen einer Kaltseite und einer Warmseite zirkulierbaren Fluidum.The invention relates to a fluid circuit system with a fluid that can be circulated between a cold side and a warm side by means of at least one feed pump.
Fluidkreislaufsysteme der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik für eine Temperaturregelung entweder zu beheizender oder zu kühlender Betriebsmodule bekannt. Die bekannten Fluidkreislaufsysteme weisen insofern sämtlich den Nachteil auf, dass ein gleichzeitiges Beheizen von zum Zweck einer Effizienzmaximierung in vorherbestimmtem Ausmaß zu beheizenden Betriebsmodulen und Kühlen von zum Zweck einer Effizienzmaximierung in vorherbestimmten Ausmaß zu kühlenden Betriebsmodulen nicht durchführbar ist.Fluid circuit systems of the type mentioned at the beginning are known in the prior art for temperature control of operating modules that are either to be heated or to be cooled. The known fluid circuit systems all have the disadvantage that simultaneous heating of operating modules to be heated to a predetermined extent for the purpose of maximizing efficiency and cooling of operating modules to be cooled to a predetermined extent for the purpose of maximizing efficiency cannot be carried out.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Fluidkreislaufsystem zu schaffen, das ein Beheizen einer Mehrzahl von zum Zweck einer Effizienzmaximierung in vorherbestimmtem Ausmaß zu beheizenden Betriebsmodulen bei gleichzeitigem möglichem Kühlen einer Mehrzahl von zum Zweck einer Effizienzmaximierung in vorherbestimmten Ausmaß zu kühlenden Betriebsmodulen ermöglicht.The object of the invention is therefore to create a fluid circuit system which enables heating of a plurality of operating modules to be heated to a predetermined extent for the purpose of maximizing efficiency with simultaneous possible cooling of a plurality of operating modules to be cooled to a predetermined extent for the purpose of maximizing efficiency.
Für ein Fluidkreislaufsystem der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß für eine erste Ausführungsform, gemäß derer eine erste Mehrzahl regelmäßig zu kühlender und eine zweite Mehrzahl regelmäßig zu heizender Betriebsmodule vorgesehen ist dadurch gelöst, dass eine erste Mehrzahl zwischen der Kaltseite und der Warmseite parallel durchströmbar angeordneter zu kühlender wärmeentwickelnder Betriebsmodule von dem Fluidum in zum Zweck einer Kühlung in einer ersten, von der Kaltseite zu der Warmseite führende Strömungsrichtung durchströmbar ist und eine zweite Mehrzahl zwischen der Kaltseite und der Warmseite parallel durchströmbar angeordneter zu wärmender kälteproduzierender Betriebsmodule von dem Fluidum zum Zweck einer Heizung in einer zweiten, der ersten Strömungsrichtung entgegengesetzten, von der Warmseite zu der Kaltseite führenden Strömungsrichtung durchströmbar ist.For a fluid circulation system of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention for a first embodiment, according to which a first plurality of operating modules to be regularly cooled and a second plurality of operating modules to be heated regularly is provided in that a first plurality of operating modules that can be flown through in parallel between the cold side and the warm side Heat-generating operating modules to be cooled can be flowed through by the fluid for the purpose of cooling in a first flow direction leading from the cold side to the warm side, and a second plurality of cold-producing operating modules to be heated, arranged in parallel between the cold side and the warm side, can be flowed through by the fluid for the purpose of heating can be flowed through in a second flow direction, opposite to the first flow direction, leading from the warm side to the cold side.
Für ein Fluidkreislaufsystem der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß für die zweite Ausführungsform, gemäß derer eine gegebene Mehrzahl von Betriebsmodulen je nach Betriebszustand und Vorgabe entsprechender Messsensoren möglicherweise zu beheizen oder möglicherweise zu kühlen ist, um eine maximale Betriebseffizienz sicherzustellen, dadurch gelöst, dass eine Mehrzahl zwischen der Kaltseite und der Warmseite parallel durchströmbar angeordneter zu kühlender wärmeentwickelnder Betriebsmodule oder alternativ zu wärmender kälteproduzierender Betriebsmodule von dem Fluidum auswählbar bidirektional durchströmbar sind.For a fluid circuit system of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention for the second embodiment, according to which a given plurality of operating modules, depending on the operating state and specification of corresponding measuring sensors, is possibly to be heated or possibly to be cooled in order to ensure maximum operating efficiency, in that a A plurality of heat-generating operating modules to be cooled, or alternatively, cold-producing operating modules to be heated, arranged parallel to flow through between the cold side and the warm side, through which fluid can selectively flow bidirectionally.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, deren Elemente im Sinne einer weiteren Verbesserung des Lösungsansatzes der der Erfindung zugrunde gelegte Aufgabe wirken.Preferred embodiments of the invention are the subject matter of the subclaims, the elements of which act in the sense of a further improvement of the approach to the solution of the object on which the invention is based.
Bei dem erfindungsgemäßen Fluidkreislaufsystem gemäß erster Ausführungsform wird mit Hilfe der Merkmalskombination, dass eine erste Mehrzahl zwischen der Kaltseite und der Warmseite parallel durchströmbar angeordneter zu kühlender wärmeentwickelnder Betriebsmodule von dem Fluidum in zum Zweck einer Kühlung in einer ersten, von der Kaltseite zu der Warmseite führende Strömungsrichtung durchströmbar ist und eine zweite Mehrzahl zwischen der Kaltseite und der Warmseite parallel durchströmbar angeordneter zu wärmender kälteproduzierender Betriebsmodule von dem Fluidum zum Zweck einer Heizung in einer zweiten, der ersten Strömungsrichtung entgegengesetzten, von der Warmseite zu der Kaltseite führenden Strömungsrichtung durchströmbar ist, mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine Optimierung der Betriebstemperatur der betreffenden Betriebsmodule erreicht.In the fluid circuit system according to the invention according to the first embodiment, with the help of the combination of features, a first plurality of heat-generating operating modules to be cooled, which are arranged in parallel between the cold side and the warm side, can be flown through by the fluid in a first flow direction leading from the cold side to the warm side for the purpose of cooling can be flowed through and a second plurality of cold-producing operating modules to be heated, arranged in parallel between the cold side and the warm side, can be flown through by the fluid for the purpose of heating in a second flow direction opposite the first flow direction, leading from the warm side to the cold side, with comparatively simple means an optimization of the operating temperature of the operating modules concerned is achieved.
Bei dem erfindungsgemäßen Fluidkreislaufsystem gemäß der zweiten Ausführungsform wird mit Hilfe der Merkmalskombination, dass eine Mehrzahl zwischen der Kaltseite und der Warmseite parallel durchströmbar angeordneter zu kühlender wärmeentwickelnder Betriebsmodule oder alternativ zu wärmender kälteproduzierender Betriebsmodule von dem Fluidum auswählbar bidirektional durchströmbar ist, mit immer noch vergleichsweise einfachen Mitteln die komplexe Aufgabe der Optimierung der Betriebstemperatur der betreffenden temperatursensiblen Betriebsmodule gelöst.In the fluid circuit system according to the invention according to the second embodiment, with the aid of the combination of features that a plurality of heat-generating operating modules to be cooled, or alternatively to be heated, cold-producing operating modules arranged in parallel between the cold side and the warm side, the fluid can selectively flow through bi-directionally, still comparatively simple means solved the complex task of optimizing the operating temperature of the temperature-sensitive operating modules concerned.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluidkreislaufsystems gemäß erster Ausführungsform ist vorgesehen, dass stromaufwärts jedem zu kühlenden wärmeentwickelnden Betriebsmoduls ein Regelventil vor- oder nachgeschaltet ist, um die Menge des von der Kaltseite zu der Warmseite fließenden Fluidums zu regeln.According to a first preferred embodiment of the fluid circuit system according to the invention according to the first embodiment it is provided that upstream of each heat-generating operating module to be cooled, a control valve is connected upstream or downstream in order to regulate the amount of fluid flowing from the cold side to the warm side.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluidkreislaufsystems gemäß erster Ausführungsform ist vorgesehen, dass stromaufwärts jedem zu wärmenden kälteproduzierenden Betriebsmoduls ein Regelventil vor- oder nachgeschaltet ist, um die Menge des von der Warmseite zu der Kaltseite fließenden Fluidums zu regeln.According to another preferred embodiment of the fluid circuit system according to the invention according to the first embodiment, it is provided that a control valve is connected upstream or downstream of each cold-producing operating module to be heated in order to regulate the amount of fluid flowing from the warm side to the cold side.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluidkreislaufsystems gemäß zweiter Ausführungsform ist vorgesehen, dass jedem Betriebsmodul im Falle einer Kühlung stromabwärts der Kaltseite stromaufwärts eines Betriebsmoduls ein kälteseitiges 3-Wege Umschaltventil vorgeschaltet ist und stromabwärts eines Betriebsmoduls ein wärmeseitiges 3-Wege Umschaltventil nachgeschaltet ist, wobei im Falle einer Heizung eines betreffenden Betriebsmoduls das wärmeseitige 3-Wege Umschaltventil dem betreffenden Betriebsmodul stromabwärts der Warmseite und stromaufwärts des Betriebsmoduls vorgeschaltet ist und stromabwärts des Betriebsmoduls das kälteseitige 3-Wege Umschaltventil nachgeschaltet ist. According to a first preferred embodiment of the fluid circuit system according to the invention according to the second embodiment, it is provided that each operating module, in the event of cooling downstream of the cold side, upstream of an operating module, is preceded by a cold-side 3-way switchover valve and downstream of an operating module, a warm-side 3-way switchover valve is connected downstream, with the In the event of heating of a relevant operating module, the warm-side 3-way switch valve is connected upstream of the relevant operating module downstream of the warm side and upstream of the operating module and the cold-side 3-way switch valve is connected downstream of the operating module.
Vorzugsweise ist dabei zwischen einem Ausgang der Kaltseite und einem Eingang eines jedem Betriebsmoduls ein kälteseitiges 3-Wege Umschaltventil geschaltet, das im Falle einer Kühlung des betreffenden Betriebsmoduls aktivierbar ist, um das Fluidum von der Kaltseite in das Betriebsmodul einzuleiten, und zwischen dem Ausgang des Betriebsmoduls und dem Eingang der Warmseite ein wärmeseitiges 3-Wege Umschaltventil geschaltet ist, das im Falle einer Kühlung des betreffenden Betriebsmoduls aktivierbar ist, um das Fluidum stromabwärts des Betriebsmoduls in den Eingang der Warmseite einzuleiten.A cold-side 3-way switch valve is preferably connected between an output of the cold side and an input of each operating module, which can be activated in the event of a cooling of the operating module concerned in order to introduce the fluid from the cold side into the operating module, and between the output of the operating module and a warm side 3-way switch valve is connected to the inlet of the warm side, which can be activated in the event of cooling of the operating module concerned in order to introduce the fluid downstream of the operating module into the inlet of the warm side.
Auf gleiche Weise ist vorzugsweise zwischen dem Ausgang des kälteseitigen 3-Wege Umschaltventils und dem Eingang des wärmeseitigen 3-Wege Umschaltventils ein Regelventil zugeschaltet, das im Falle einer Kühlung eines betreffenden Betriebsmoduls aktivierbar ist, um zum Zweck einer Regelung der Temperatur des Betriebsmoduls die Menge an das Betriebsmodul passierendem Fluidum auf ein vorherbestimmtes Maß einzustellen.In the same way, a control valve is preferably connected between the output of the cold-side 3-way switch valve and the input of the warm-side 3-way switch valve, which can be activated in the case of cooling of a relevant operating module in order to control the temperature of the operating module adjust the fluid passing through the operating module to a predetermined level.
Dabei ist das wärmeseitige 3-Wege Umschaltventil vorzugsweise zwischen einem Ausgang der Warmseite und einem Eingang eines jedem Betriebsmoduls geschaltet und im Falle einer Heizung des betreffenden Betriebsmoduls aktivierbar, um das Fluidum von der Warmseite in das Betriebsmodul einzuleiten, wobei das kälteseitige 3-Wege Umschaltventil zwischen dem Ausgang des Betriebsmoduls und dem Eingang der Kaltseite geschaltet ist und im Falle einer Heizung des betreffenden Betriebsmoduls aktivierbar ist, um das Fluidum stromabwärts des Betriebsmoduls in den Eingang der Kaltseite einzuleiten.The warm side 3-way changeover valve is preferably connected between an output of the warm side and an input of each operating module and can be activated in the case of heating of the relevant operating module in order to introduce the fluid from the warm side into the operating module, with the cold side 3-way changeover valve between is connected to the output of the operating module and the input of the cold side and can be activated in the case of heating of the operating module concerned in order to introduce the fluid downstream of the operating module into the input of the cold side.
Das zwischen dem Ausgang des wärmeseitigen 3-Wege Umschaltventils und dem Eingang des kälteseitigen 3-Wege Umschaltventils geschaltete Regelventil ist des Weiteren im Falle einer Heizung des betreffenden Betriebsmoduls aktivierbar, um zum Zweck einer Regelung der Temperatur des Betriebsmoduls die Menge an das Betriebsmodul passierendem Fluidum auf ein vorherbestimmtes Maß einzustellen.The control valve connected between the output of the 3-way switch valve on the warm side and the input of the 3-way switch valve on the cold side can also be activated in the case of heating of the operating module concerned in order to increase the amount of fluid passing through the operating module for the purpose of regulating the temperature of the operating module to set a predetermined amount.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluidkreislaufsystems gemäß zweiter Ausführungsform ist stromabwärts der Kaltseite und stromaufwärts des kälteseitigen 3-Wege Umschaltventils eines jeden Betriebsmoduls eine erste Busleitung gelegt, über die der Eingang eines jeden kälteseitigen 3-Wege Umschaltventils mit dem Ausgang der Kaltseite verbunden ist und über die das Fluidum in den Eingang des kälteseitigen Umschaltventils einleitbar ist.According to a further preferred embodiment of the fluid circuit system according to the invention according to the second embodiment, a first bus line is laid downstream of the cold side and upstream of the cold side 3-way switch valve of each operating module, via which the input of each cold side 3-way switch valve is connected to the output of the cold side and via which the fluid can be introduced into the inlet of the cold-side switchover valve.
In entsprechender Weise ist stromabwärts der Warmseite und stromaufwärts des wärmeseitigen 3-Wege Umschaltventils eines jeden Betriebsmoduls vorzugsweise eine zweite Busleitung gelegt, über die der Eingang eines jeden wärmeseitigen 3-Wege Umschaltventils mit dem Ausgang der Warmseite verbunden ist und über die das Fluidum in den Eingang des wärmeseitigen Umschaltventils einleitbar ist.In a corresponding manner, a second bus line is preferably placed downstream of the warm side and upstream of the warm side 3-way switch valve of each operating module, via which the input of each warm side 3-way switch valve is connected to the output of the warm side and via which the fluid enters the input of the heat-side switching valve can be introduced.
Beiden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kreislaufsystems sind gemein, dass das Fluidum von einer Flüssigkeit, in der Regel, aber nicht notwendigerweise von Wasser gebildet ist.Both embodiments of the circulatory system according to the invention have in common that the fluid is formed by a liquid, as a rule, but not necessarily, water.
Des Weiteren ist beiden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kreislaufsystems gemein, dass die Warmseite vorzugsweise von einem Wärmereservoir gebildet ist und die Kaltseite vorzugsweise von einem Kältereservoir gebildet ist, wobei das Wärmereservoir und das Kältereservoir von der Warmseite bzw. Kaltseite einer Kältemaschine gebildet sind. Das Wärmereservoir ist dabei vorzugsweise mit einem Pufferspeicher und das Kältereservoir mit einem Pufferspeicher versehen.Furthermore, both embodiments of the circulatory system according to the invention have in common that the warm side is preferably formed by a heat reservoir and the cold side is preferably formed by a cold reservoir, the heat reservoir and the cold reservoir being formed by the warm side or cold side of a refrigeration machine. The heat reservoir is preferably provided with a buffer store and the cold reservoir with a buffer store.
Ebenfalls beiden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kreislaufsystems ist gemein, dass mindestens ein Betriebsmodul mit einem Temperatursensor versehen ist, um zu ermitteln ob dieses Betriebsmodul eine zu hohe oder zu niedrige Betriebstemperatur gegenüber einer eine maximale Betriebseffizienz bedingenden Optimaltemperatur aufweist, wobei der Temperatursensor mit einer Steuereinrichtung zum Aktivieren und Regeln der betreffenden Regelventile und, je nach Ausführungsform, auch mit den betreffenden 3-Wege Umschaltventilen verbunden ist.It is also common to both embodiments of the circulatory system according to the invention that at least one operating module is provided with a temperature sensor in order to determine whether this operating module has an operating temperature that is too high or too low compared to an optimal temperature that requires maximum operating efficiency, the temperature sensor having a control device for activating and Control of the relevant control valves and, depending on the embodiment, also connected to the relevant 3-way switchover valves.
Das erfindungsgemäße Fluidkreislaufsystem ist insbesondere für mobile Arbeitsmaschinen einsetzbar, bei denen unterschiedliche Fahrzeugkomponenten wie beispielsweise Batterien, Heiz-Klimagerätschaften, Motoren, Getriebe, Fahrzeugelektronik, Antriebsstränge o.ä. zu temperieren sind.The fluid circuit system according to the invention can be used in particular for mobile work machines in which different vehicle components such as batteries, heating / air conditioning units, motors, transmissions, vehicle electronics, drive trains or the like are to be temperature controlled.
Das erfindungsgemäße Fluidkreislaufsystem wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen:
-
1 eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluidkreislaufsystems in Form eines schematisierten Diagramms; -
2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluidkreislaufsystems in Form eines schematisierten Diagramms, -
3 Eine dritte bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluidkreislaufsystems in Form eines schematisierten Diagramms.
-
1 a first preferred embodiment of the fluid circuit system according to the invention in the form of a schematic diagram; -
2 a second preferred embodiment of the fluid circuit system according to the invention in the form of a schematic diagram, -
3 A third preferred embodiment of the fluid circuit system according to the invention in the form of a schematic diagram.
Das in
Stromaufwärts jedem zu kühlenden wärmeentwickelnden Betriebsmoduls
Das in
Jedem Betriebsmodul
Zwischen einem Ausgang der Kaltseite
Zwischen dem Ausgang des kälteseitigen 3-Wege Umschaltventils
Das wärmeseitige 3-Wege Umschaltventil
Das zwischen dem Ausgang des wärmeseitigen 3-Wege Umschaltventils
Stromabwärts der Kaltseite
Entsprechend ist auch stromabwärts der Warmseite
Jedes Betriebsmodul
Beiden obigen Ausführungsformen ist gemein, dass das Fluidum von einer Flüssigkeit, in der Regel von Wasser gebildet ist.Both of the above embodiments have in common that the fluid is formed by a liquid, usually water.
Des Weiteren ist die Warmseite
Das in
Die oben erläuterten Ausführungsbeispiele der Erfindung dienen lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche vorgegebenen erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch die Ausführungsbeispiele nicht eingeschränkt sind.The exemplary embodiments of the invention explained above only serve the purpose of a better understanding of the teaching according to the invention given by the claims, which as such are not restricted by the exemplary embodiments.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- FluidkreislaufsystemFluid circuit system
- 101, 102101, 102
- FörderpumpeFeed pump
- 110110
- KaltseiteCold side
- 120120
- WarmseiteWarm side
- 131131
- kälteproduzierende Betriebsmodulecold-producing operating modules
- 132132
- wärmeentwickelnde Betriebsmoduleheat-generating operating modules
- 141, 142141, 142
- RegelventileControl valves
- 150, 151, 152, 153150, 151, 152, 153
- BetriebsmoduleOperating modules
- 161, 162161, 162
- UmschaltventileChangeover valves
- 171, 172171, 172
- PufferspeicherBuffer storage
- 181, 181'; 182, 182'181, 181 '; 182, 182 '
- BusleitungenBus lines
Claims (10)
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Country | Link |
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