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Die Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf, insbesondere einen Kühlkreislauf für einen Stromspeicher, der bevorzugt in einem Kraftfahrzeug zum Speichern von elektrischer Energie eingesetzt wird. Insbesondere weist das Kraftfahrzeug eine elektrische Maschine zum Antrieb des Kraftfahrzeuges auf, wobei die elektrische Maschine durch die in dem Stromspeicher gespeicherte elektrische Energie antreibbar ist.
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Gerade elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge sollen möglichst energieeffizient betrieben werden. Dabei soll insbesondere eine Verlustwärme der Komponenten des Kraftfahrzeuges möglichst effizient ausgenutzt werden.
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Kühlkreisläufe für derartige Kraftfahrzeuge sollen möglichst einfach aufgebaut sein und eine möglichst reduzierte Aktorik (also Mittel zum Trennen oder Verbinden von Teilkühlkreisläufen bzw. zum Umleiten von Volumenströmen eines durch den Kühlkreislauf zirkulierenden Kühlmittels) aufweisen.
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Aus der nachveröffentlichten
DE 10 2018 112 108 ist ein Kühlkreislauf mit einer Wärmepumpe bekannt. Dabei sind drei 3/2-Wege-Ventile (also drei Anschlüsse, zwei Schaltstellungen) zur Verschaltung der einzelnen Teilkühlkreisläufe vorgesehen.
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Aus der
US 2011/0296855 A1 ist eine Kühlkreislaufanordnung mit zwei Betriebsarten bekannt. In einer ersten Betriebsart werden zwei Teilkühlkreisläufe, der eine dient der Temperierung einer Batterie, der andere der Kühlung von elektrischen Komponenten eines Antriebstrangs, miteinander parallel verschaltet. In einer zweiten Betriebsart werden die Teilkühlkreisläufe in Reihe geschaltet. Dabei ist ein Wärmetauscher einer Wärmepumpe immer in dem Teilkühlkreislauf der Batterie angeordnet.
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Aus der
US 2013/0074525 A1 ist eine Kühlkreisanordnung mit einer Wärmepumpe bekannt, wobei ein Kühlkreislauf für eine Batterie einen Bypass für einen Wärmetauscher der Wärmepumpe aufweist, so dass die Batterie unter Umgehung des Wärmetauschers durch einen Heizer erwärmt werden kann.
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Aus der
US 2017/0152957 A1 ist Ventil bekannt, bei dem mehrere Anschlüsse in verschiedenen Weisen miteinander verschaltbar sind. Das Ventil umfasst einen zentral angeordneten, gegenüber den Anschlüssen drehbaren Ventilkörper, der zwei Strömungswege aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Kühlkreislauf vorgeschlagen werden, durch den eine effiziente Ausnutzung einer Verlustwärme ermöglicht werden kann, wobei der Kühlkreislauf eine möglichst geringe Aktorik zur Realisierung dieser effizienten Ausnutzung aufweisen soll.
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Zur Lösung dieser Aufgaben trägt ein Kühlkreislauf mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Es wird ein Kühlkreislauf vorgeschlagen. Insbesondere ist der Kühlkreislauf einem Stromspeicher (einer Batterie) zugeordnet, wobei der Stromspeicher bevorzugt in einem Kraftfahrzeug zum Speichern von elektrischer Energie eingesetzt wird. Insbesondere weist das Kraftfahrzeug eine elektrische Maschine zum Antrieb des Kraftfahrzeuges auf, wobei die elektrische Maschine durch die in dem Stromspeicher gespeicherte elektrische Energie antreibbar ist.
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Der Kühlkreislauf weist zumindest eine Mehrzahl von miteinander unterschiedlich verschaltbaren und dabei fluidtechnisch verbindbaren Teilkühlkreisläufen und höchstens zwei Mehr-Wege-Ventilen sowie
- • einen ersten Teilkühlkreislauf mit einer ersten Pumpe zur Förderung eines Kühlmittels (z. B. ein Gas oder eine Flüssigkeit; bevorzugt aufweisend Wasser oder Öl) durch den Kühlkreislauf sowie mindestens einer zu temperierenden (also z. B. durch das Kühlmittel durchströmten oder beaufschlagten) ersten Komponente;
- • einen zweiten Teilkühlkreislauf mit einer zweiten Pumpe zur Förderung des Kühlmittels durch den Kühlkreislauf sowie mindestens einer zu temperierenden zweiten Komponente
auf.
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Ein Wärmetauscher einer Wärmepumpe ist in einer ersten Stellung des mindestens einen Mehr-Wege-Ventils mit der ersten Komponente zusammen nur in dem ersten Teilkühlkreislauf und in einer zweiten Stellung des mindestens einen Mehr-Wege-Ventils zusammen mit der zweiten Komponente nur in dem zweiten Teilkühlkreislauf angeordnet.
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Eine Wärmepumpe umfasst insbesondere ein eigenes Fluid (also gerade nicht das Kühlmittel des Kühlkreislaufs), das durch Leitungen der Wärmepumpe gefördert wird. Dabei wird das Fluid an einer Stelle verdichtet und erwärmt und an einer anderen Stelle entspannt und dadurch abgekühlt. Das entspannte und abgekühlte Fluid kann insbesondere dem Wärmetauscher zugeführt werden, so dass über den Wärmetauscher das Kühlmittel mittels des Fluids abkühlbar ist. Insbesondere wird ein Phasenübergang des Fluids ausgenutzt, wobei das Fluid nach der Verdichtung und Erwärmung verflüssigt und nach der Entspannung in den gasförmigen Zustand überführt wird.
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Die Wärmepumpe wird in dem Kühlkreislauf insbesondere zur regelbaren Temperierung des Kühlmittels eingesetzt.
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Ein Kühlmittel wird über die erste Pumpe und/oder die zweite Pumpe durch den Kühlkreislauf gefördert. Über die Ventile können unterschiedliche Bereiche des Kühlkreislaufs mit einem Volumenstrom des Kühlmittels beaufschlagt werden. Insbesondere können über die Ventile bestimmte, im Kühlkreislauf angeordnete (elektrische) Komponenten mit Kühlmittel beaufschlagt werden, so dass eine Kühlung oder sogar eine Erwärmung der einzelnen Komponenten ermöglicht wird. Insbesondere kann so eine Verlustwärme der Komponenten in dem Kühlkreislauf genutzt werden. Insbesondere kann die Verlustwärme einer Komponente über das Kühlmittel zu einer anderen Komponente transportiert werden.
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Der Kühlkreislauf weist insbesondere höchstens zwei Mehr-Wege-Ventile auf, d. h. der Kühlkreislauf kann (mindestens) ein Mehr-Wege-Ventil oder zwei Mehr-Wege-Ventile aufweisen.
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Ein Mehr-Wege-Ventile weist mindestens drei Anschlüsse auf, wobei die Anschlüsse in unterschiedlicher Weise miteinander fluidtechnisch verbindbar sind. Insbesondere kann ein erster Anschluss mit einem zweiten und/oder einem dritten Anschluss verbunden werden. Insbesondere können auch nur der zweite und der dritte Anschluss miteinander fluidtechnisch verbunden sein.
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Der Kühlkreislauf kann insbesondere andere Ventile (aber keine Mehr-Wege-Ventile) aufweisen, z. B. Rückschlagventile. Rückschlagventile weisen insbesondere nur zwei Anschlüsse auf, die ab einer bestimmten am Ventil anliegenden Druckdifferenz nur in einer Richtung durchströmbar sind.
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Das Kühlmittel wird insbesondere durch den Kühlkreislauf im Kreis gefördert. Dabei kann das Kühlmittel durch den ersten Teilkühlkreislauf und/oder durch den zweiten Teilkühlkreislauf strömen. Ein Teilkühlkreislauf kann z. B. einen Bypass bzw. eine Bypassleitung umfassen, durch den (die) ein Kühlmittel nur bedarfsweise gefördert wird. Weiter kann ein Teilkühlkreislauf einer bestimmten Funktion zugeordnet sein, z. B. um ein schnelles Aufheizen oder Abkühlen nur einer bestimmten Komponente oder eine geringe Wärmeableitung an Komponenten, die gerade keine Kühlung oder Erwärmung erfordern, zu realisieren.
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Der erste Teilkühlkreislauf weist insbesondere eine erste Pumpe zur Förderung eines Kühlmittels durch den Kühlkreislauf sowie mindestens eine durch das Kühlmittel zu temperierende erste Komponente auf.
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Der zweite Teilkühlkreislauf weist insbesondere eine zweite Pumpe zur Förderung des Kühlmittels durch den Kühlkreislauf sowie mindestens eine zu temperierende zweite Komponente auf. Insbesondere kann zumindest zeitweise ein Kühlmittel ausschließlich durch die zweite Pumpe gefördert werden. Insbesondere kann dazu der zweite Teilkühlkreislauf mit der zweiten Pumpe fluidtechnisch von der ersten Pumpe getrennt werden, so dass das Kühlmittel nur durch den zweiten Teilkühlkreislauf und dabei nur durch die zweite Pumpe gefördert wird. Es ist auch möglich, beide Pumpen zur Förderung des Kühlmittels gleichzeitig zu betreiben.
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Die mindestens eine erste bzw. zweite Komponente ist z. B. eine Leistungselektronik, eine elektrische Maschine, ein Stromspeicher (ein Akkumulator), ein Heizelement zum Aufheizen des Kühlmittels oder ein Wandler, z. B. ein Gleichstromwandler.
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Über eine Schaltung des mindestens einen Mehr-Wege-Ventils kann der Wärmetauscher entweder in dem ersten Teilkühlkreislauf oder in dem zweiten Teilkühlkreislauf angeordnet werden. Die Teilkühlkreisläufe liegen dabei insbesondere fluidtechnisch getrennt voneinander vor, wobei das Kühlmittel in beiden Teilkühlkreisläufen dann insbesondere nur über einen Ausgleichbehälter des Kühlkreislaufs fluidtechnisch miteinander verbunden ist.
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Ein Ausgleichbehälter liegt insbesondere geodätisch höher als die Teilkühlkreisläufe, so dass diese immer (vollständig) von dem Kühlmittel befüllt sind.
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Über die unterschiedliche Zuordnung des Wärmetauschers kann gezielt Wärme aus dem jeweiligen Teilkühlkreislauf abgeführt werden, bzw. eine gezielte Temperierung ggf. nur einer bestimmten Komponente erfolgen. Gleichzeitig wird diese Verschaltung durch höchstens zwei Mehr-Wege-Ventile ermöglicht, so dass nur ein geringer Aktorik-Aufwand erforderlich ist.
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Insbesondere ist der Wärmetauscher in einer dritten Stellung des mindestens einen Mehr-Wege-Ventils sowohl mit der ersten Komponente als auch mit der zweiten Komponente in Reihe geschaltet angeordnet.
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Insbesondere umfasst der erste Teilkühlkreislauf einen Kühler und eine den Kühler umgehende Bypassleitung, wobei in einer vierten Stellung (und einer zweiten Stellung sowie einer fünften Stellung) des mindestens einen Mehr-Wege-Ventils der Kühler in dem ersten Teilkühlkreislauf angeordnet ist.
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Insbesondere kann der Kühler unabhängig von dem Wärmetauscher in den mindestens einen Teilkühlkreislauf eingebunden oder aus diesem entfernt werden.
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Insbesondere wird der Kühler über Umgebungsluft beaufschlagt, so dass ein Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Umgebungsluft erfolgt.
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Insbesondere ist der Wärmetauscher in einer fünften Stellung des mindestens einen Mehr-Wege-Ventils weder mit der ersten Komponente noch mit der zweiten Komponente zusammen in einem Kühlkreislauf angeordnet. Insbesondere wird der Wärmetauscher dann nicht von einem Volumenstrom des Kühlmittels beaufschlagt. Insbesondere wird das Kühlmittel infolge der fünften Stellung des mindestens einen Mehr-Wege-Ventils an dem Wärmetauscher vorbei geleitet.
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Insbesondere umfasst das mindestens eine Mehr-Wege-Ventil ein erstes (Mehr-Wege-)Ventil und ein zweites (Mehr-Wege-)Ventil (der Kühlkreislauf umfasst dann also zwei Mehr-Wege-Ventile), wobei das erste Ventil und das zweite Ventil jeweils vier Anschlüsse umfassen.
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Insbesondere umfasst das mindestens eine Mehr-Wege-Ventil ein erstes (Mehr-Wege-)Ventil und ein zweites (Mehr-Wege-)Ventil (der Kühlkreislauf umfasst dann also zwei Mehr-Wege-Ventile), wobei das erste Ventil vier Schaltstellungen und das zweite Ventil zwei Schaltstellungen aufweist.
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Durch die Schaltstellung der zwei Ventile können die unterschiedlichen Schaltungen des mindestens einen Mehr-Wege-Ventils realisiert werden.
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Insbesondere umfasst das mindestens eine Mehr-Wege-Ventil ein erstes (Mehr-Wege-)Ventil und ein zweites (Mehr-Wege-)Ventil (der Kühlkreislauf umfasst dann also zwei Mehr-Wege-Ventile), wobei das erste Ventil ein Proportional-(Misch-)ventil mit mehreren Zwischenstellungen zur Regelung eines Volumenstroms über das Ventil und das zweite Ventil ein Umschaltventil ist.
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Bei einem Proportionalventil kann ein Volumenstrom über das Ventil zwischen z. B. zwei Anschlüssen durch die Ventilstellung (insbesondere stufenlos) kontinuierlich verstellt (also ausgehend von dem durch die jeweilige Pumpe geförderten Volumenstrom verkleinert) werden. Demgegenüber kann bei einem Umschaltventil ein Volumenstrom nur umgeleitet, aber nicht verstellt (also z. B. kontinuierlich verkleinert) werden.
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Insbesondere wird ein Kühlkreislauf vorgeschlagen, der trotz einer geringen Anzahl von Aktorikelementen (hier die Ventile) eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebsarten aufweist (hier mindestens fünf verschiedene Betriebsarten, die der jeweiligen Stellung des mindestens einen Mehr-Wege-Ventils zugeordnet sind).
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Der Kühlkreislauf ist insbesondere einem elektrisch betriebenen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zugeordnet.
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Es wird weiter ein Verfahren zum Betrieb des beschriebenen Kühlkreislaufs vorgeschlagen, wobei der Kühlkreislauf ein Steuergerät zur Regelung der ersten Pumpe, der zweiten Pumpe und des mindestens einen Mehr-Wege-Ventils aufweist, wobei durch das Steuergerät unterschiedliche Stellungen des mindestens einen Ventils auswählbar sind zur Ausbildung unterschiedlicher fluidtechnischer Verbindungen innerhalb des Kühlkreislaufs.
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Insbesondere wird durch die unterschiedlichen Stellungen des mindestens einen Mehr-Wege-Ventils eine bestimmte Beaufschlagung des Kühlkreislaufs mit Kühlmittel bewirkt.
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Es wird weiter ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest aufweisend zumindest eine elektrische erste Komponente zum Antrieb des Kraftfahrzeuges, einen Stromspeicher als elektrische zweite Komponente, den beschriebenen Kühlkreislauf zum Temperieren der elektrischen Komponenten und ein Steuergerät zur Regelung der ersten Pumpe, der zweiten Pumpe und des mindestens einen Mehr-Wege-Ventils, wobei durch das Steuergerät unterschiedliche Stellungen des mindestens einen Ventils auswählbar sind zur Ausbildung unterschiedlicher fluidtechnischer Verbindungen innerhalb des Kühlkreislaufs.
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Das Steuergerät ist zumindest zum Betreiben des Kühlkreislaufs geeignet ausgeführt. Das Steuergerät ist insbesondere zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens geeignet ausgeführt.
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Die Ausführungen zu dem Verfahren und dem Kühlkreislauf gelten gleichermaßen für das Kraftfahrzeug und umgekehrt.
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Über die unterschiedliche Verschaltung der Teilkühlkreisläufe eines Kühlkreislaufs können insbesondere unterschiedliche Funktionen realisiert werden. So können einzelne Komponenten z. B. in einem geschlossen ausgeführten (zweiten) Teilkühlkreislauf (mit eigener - zweiter - Pumpe) erwärmt werden. Dafür kann z. B. nach Einstellen bzw. Beenden eines (Fahr-)Betriebs des Kraftfahrzeuges weiter vorliegende Abwärme der mindestens einen (elektrischen) Komponente (und ggf. weiterer Komponenten des Kraftfahrzeuges) in dem (zweiten) Teilkühlkreislauf gespeichert werden und zum Erwärmen einer ausgewählten Komponente verwendet werden. Insbesondere kann so z. B. ein in dem Kühlkreislauf, bzw. in dem (zweiten) Teilkühlkreislauf, angeordneter Stromspeicher mit der Verlustwärme temperiert werden. Damit kann die Wärmeenergie des Kraftfahrzeuges genutzt und z. B. in den Stromspeicher übertragen werden. Die so in dem Stromspeicher gespeicherte Wärme kann insbesondere für Neustarts des Kraftfahrzeuges wieder genutzt werden, wobei der Bedarf hinsichtlich einer Vorheizung des Stromspeichers reduziert werden kann.
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Weiter kann ein Teilkühlkreislauf gebildet werden, in dem das Kühlmittel durch eine Komponente beheizt, also erwärmt, wird, z. B. durch ein Heizelement, insbesondere ein PTC-Heizelement. Infolge der Beheizung kann z. B. ein Stromspeicher auf eine erforderliche bzw. günstige Betriebstemperatur erwärmt werden. Die fluidtechnische Abtrennung des Teilkühlkreislaufs von den anderen Bereichen des Kühlkreislaufs ermöglicht, dass andere Komponenten zeitgleich nicht beheizt, sondern ggf. gekühlt werden können.
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Weiter können bestimmte Komponenten nach Start der ersten Pumpe gezielt mit Kühlmittel beaufschlagt und gekühlt werden, während andere Komponenten erst zu einem späteren Zeitpunkt mit einer Kühlleistung bzw. dem Volumenstrom des Kühlmittels beaufschlagt werden.
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Insbesondere werden unterschiedliche (elektrische) Komponenten durch voneinander unterschiedliche Teilkühlkreisläufe temperiert.
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Das beschriebene Verfahren zum Betrieb des Kühlkreislaufs kann auch von einem Computer bzw. mit einem Prozessor des Steuergeräts ausgeführt werden.
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Es wird demnach auch ein System zur Datenverarbeitung vorgeschlagen, das einen Prozessor umfasst, der so angepasst/konfiguriert ist, dass er das Verfahren ausführt.
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Es kann ein computerlesbares Speichermedium vorgesehen sein, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung durch einen Computer/Prozessor diesen veranlassen, das vorgeschlagene Verfahren auszuführen.
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Die Ausführungen zu dem Verfahren sind insbesondere auf den Kühlkreislauf, das Kraftfahrzeug, das System, das Speichermedium oder das computerimplementierte Verfahren übertragbar und umgekehrt.
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Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
- 1: ein Kraftfahrzeug mit elektrischen Komponenten, einem Steuergerät sowie einem Kühlkreislauf;
- 2: den Kühlkreislauf nach 1 mit einer dritten Stellung der Mehr-Wege-Ventile, wobei zur Umgehung des Kühlers eine Bypassleitung mit Kühlmittel beaufschlagt ist;
- 3: den Kühlkreislauf nach 1 mit einer ersten Stellung der Mehr-Wege-Ventile;
- 4: den Kühlkreislauf nach 1 mit einer fünften Stellung der Mehr-Wege-Ventile;
- 5: den Kühlkreislauf nach 1 mit einer zweiten Stellung der Mehr-Wege-Ventile; und
- 6: den Kühlkreislauf nach 1 mit einer vierten Stellung der Mehr-Wege-Ventile, wobei ein Kühler mit Kühlmittel beaufschlagt ist.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 35 mit elektrischen Komponenten 8, 10, 36, 37, 40, einem Steuergerät 34 sowie einem Kühlkreislauf 1. Das Kraftfahrzeug 35 weist mehrere Komponenten 8, 10, 36, 37, 40 zum Antrieb des Kraftfahrzeuges 35 auf. Die erste elektrische Komponente 8 ist z. B. ein Wärmetauscher für einen DC-DC-Wandler. Die zweite Komponente 10 ist ein Stromspeicher. Das Kraftfahrzeug 35 umfasst weiter einen Wärmetauscher für eine Leistungselektronik (dritte Komponente 36), einen Wärmetauscher für eine elektrische Maschine (vierte Komponente 37), einen Wärmetauscher für ein Ladegerät mit einer induktiven Leiterplatte (fünfte Komponente 40). In dem Kühlkreislauf 1 sind weiter ein HV-Heizelement 41 und ein Kühler 16 angeordnet.
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Das Kraftfahrzeug 35 umfasst weiter ein Steuergerät 34 zum Ansteuern der ersten Pumpe 6, der zweiten Pumpe 9, des ersten Ventils 4 und des zweiten Ventils 5.
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Das erste Ventil 4 ist ein Mehr-Wege-Ventil, das einen ersten Anschluss 20 (ausgehend vom Kühler 16), einen zweiten Anschluss 21 (hin zum zweiten Teilkühlkreislauf 3), einen dritten Anschluss 22 (ausgehend von der Bypassleitung 17) und einen vierten Anschluss 23 (hin zur ersten Pumpe 6) aufweist.
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Das erste Ventil 4 ist ein Proportionalventil. Das erste Ventil 4 umfasst einen zentral angeordneten, gegenüber den Anschlüssen 20, 21, 22, 23 drehbaren Ventilkörper, der im Folgenden in zumindest vier verschiedenen Schaltstellungen 28, 29, 30, 31 angeordnet ist.
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Das zweite Ventil 5 ist ein Umschaltventil mit zwei verschiedenen Schaltstellungen 32, 33 und vier Anschlüssen 24, 25, 26, 27. Über den fünften Anschluss 24 strömt das Kühlmittel 7 ausgehend vom ersten Teilkühlkreislauf 3 hin zum zweiten Ventil 5, über den sechsten Anschluss 25 ausgehend von dem zweiten Ventil 5 hin zum Heizelement 41, über den siebten Anschluss 26 ausgehend von der zweiten Komponente 10 hin zum zweiten Ventil 5 und über den achten Anschluss 27 hin zum Wärmetauscher 11.
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Der Kühlkreislauf 1 weist einen Ausgleichbehälter 38 auf, über den eine ausreichende Füllung des Kühlkreislauf 1 mit Kühlmittel 7 gewährleistet wird.
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In 2 zeigt den Kühlkreislauf 1 nach 1 mit einer dritten Stellung 15 der Mehr-Wege-Ventile 4, 5, wobei zur Umgehung des Kühlers 16 eine Bypassleitung 17 mit Kühlmittel 7 beaufschlagt ist. In dieser dritten Stellung 15 ist der Ventilkörper im ersten Ventil 4 in einer vierten Schaltstellung 31 so angeordnet, dass das Kühlmittel 7 über den dritten Anschluss 22 hin zum zweiten Anschluss 21 strömt. Der erste Anschluss 20 und der vierte Anschluss 23 sind durch den Ventilkörper verschlossen.
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In dieser dritten Stellung 15 ist das zweite Ventil 5 in einer sechsten Schaltstellung 33 so geschaltet, dass das Kühlmittel 7 über den siebten Anschluss 26 hin zum achten Anschluss 27 strömt.
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In dieser dritten Stellung 15 wird das Kühlmittel 7 durch die erste Pumpe 6 im Kreis gefördert, wobei die erste Komponente 8, die zweite Komponente 10, die dritte Komponente 36, die vierte Komponente 37, die fünfte Komponente 40, die Bypassleitung 17 und der Wärmetauscher 11 in Reihe geschaltet sind.
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In der dritten Stellung 15 erfolgt eine Temperierung der Komponenten 8, 10, 36, 37, 40 über den Wärmetauscher 11.
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In dieser dritten Stellung 15 wird Abwärme der Komponente 8, 36, 37, 40 hin zur zweiten Komponente 10 und über den Wärmetauscher 11 aus dem Kühlkreislauf 1 abgeführt und ggf. über die Wärmepumpe 12 z. B. einem Innenraum des Kraftfahrzeugs 35 zugeführt.
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3 zeigt den Kühlkreislauf 1 nach 1 mit einer ersten Stellung 13 der Mehr-Wege-Ventile 4, 5, wobei zur Umgehung des Kühlers 16 eine Bypassleitung 17 mit Kühlmittel 7 beaufschlagt ist. In dieser ersten Stellung 13 ist der Ventilkörper im ersten Ventil 4 in einer vierten Schaltstellung 31 so angeordnet, dass das Kühlmittel 7 über den dritten Anschluss 22 hin zum zweiten Anschluss 21 strömt. Der erste Anschluss 20 und der vierte Anschluss 23 sind durch den Ventilkörper verschlossen.
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In dieser ersten Stellung 13 ist das zweite Ventil 5 in einer fünften Schaltstellung 32 so geschaltet, dass das Kühlmittel 7 über den siebten Anschluss 26 hin zum sechsten Anschluss 25 strömt.
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In dieser ersten Stellung 13 wird das Kühlmittel 7 durch die erste Pumpe 6 durch den ersten Teilkühlkreislauf 2 gefördert, wobei die erste Komponente 8, die dritte Komponente 36, die vierte Komponente 37, die fünfte Komponente 40, die Bypassleitung 17 und der Wärmetauscher 11 in Reihe geschaltet sind. Über das zweite Ventil 5 wird das Kühlmittel des ersten Teilkühlkreislaufs 2 über den fünften Anschluss 24 hin zum achten Anschluss 27 und weiter zum Wärmetauscher 11 gefördert.
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In dieser ersten Stellung 13 wird das Kühlmittel 7 durch die zweite Pumpe 9 durch den zweiten Teilkühlkreislauf 3 gefördert, wobei die zweite Komponente 10 und das Heizelement 41 in Reihe geschaltet sind.
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Der erste Teilkühlkreislauf 2 und der zweite Teilkühlkreislauf 3 sind in einer Parallelschaltung angeordnet und fluidtechnisch voneinander getrennt.
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In der ersten Stellung 13 kann der Stromspeicher (die zweite Komponente 10) über das Heizelement 41 aufgeheizt werden. Die im ersten Teilkühlkreislauf 2 angeordneten Komponenten 8, 36, 37, 40 werden durch den Wärmetauscher 11 temperiert.
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In dieser ersten Stellung 13 wird Abwärme der Komponente 8, 36, 37, 40 über den Wärmetauscher 11 aus dem Kühlkreislauf 1 abgeführt und ggf. über die Wärmepumpe 12 z. B. einem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeführt. Parallel dazu kann die zweite Komponente 10 über das Heizelement 41 beheizt werden.
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4 zeigt den Kühlkreislauf 1 nach 1 mit einer fünften Stellung 19 der Mehr-Wege-Ventile 4, 5, wobei der Kühler 16 mit Kühlmittel 7 beaufschlagt ist. In dieser fünften Stellung 19 ist der Ventilkörper im ersten Ventil 4 in einer zweiten Schaltstellung 29 so angeordnet, dass das Kühlmittel 7 über den ersten Anschluss 20 hin zum vierten Anschluss 23 und hin zur ersten Pumpe 6 strömt. Der zweite Anschluss 21 und der dritte Anschluss 22 sind durch den Ventilkörper verschlossen.
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In dieser fünften Stellung 19 ist das zweite Ventil 5 in einer fünften Schaltstellung 32 so geschaltet, dass das Kühlmittel 7 über den siebten Anschluss 26 hin zum sechsten Anschluss 25 strömt.
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In dieser fünften Stellung 19 wird das Kühlmittel 7 durch die erste Pumpe 6 durch den ersten Teilkühlkreislauf 2 gefördert, wobei die erste Komponente 8, die dritte Komponente 36, die vierte Komponente 37, die fünfte Komponente 40 und der Kühler 16 in Reihe geschaltet sind. Über das erste Ventil 4 wird das Kühlmittel 7 des ersten Teilkühlkreislaufs 2 unter Umgehung des zweiten Ventils 5 und des Wärmetauschers 11 direkt zurück zur ersten Pumpe 6 gefördert.
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In dieser fünften Stellung 19 wird das Kühlmittel 7 durch die zweite Pumpe 9 durch den zweiten Teilkühlkreislauf 3 gefördert, wobei die zweite Komponente 10 und das Heizelement 41 in Reihe geschaltet sind.
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Der erste Teilkühlkreislauf 2 und der zweite Teilkühlkreislauf 3 sind in einer Parallelschaltung angeordnet und fluidtechnisch voneinander getrennt.
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In der fünften Stellung 19 kann der Stromspeicher (die zweite Komponente 10) über das Heizelement 41 aufgeheizt werden. Die im ersten Teilkühlkreislauf 2 angeordneten Komponenten 8, 36, 37, 40 werden durch den Kühler 16 temperiert.
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In einer hier nicht dargestellten weiteren Stellung könnte der Ventilkörper im ersten Ventil 4 in einer ersten Schaltstellung 28 (in 4 angedeutet) so angeordnet sein, dass das Kühlmittel 7 über den dritten Anschluss 22 hin zum vierten Anschluss 23 und hin zur ersten Pumpe 6 strömt. Der erste Anschluss 20 und der zweite Anschluss 21 wären dann durch den Ventilkörper verschlossen.
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In dieser ersten Schaltstellung 28 würde das Kühlmittel 7 durch die erste Pumpe 6 durch den ersten Teilkühlkreislauf 2 gefördert, wobei die erste Komponente 8, die dritte Komponente 36, die vierte Komponente 37, die fünfte Komponente 40 und die Bypassleitung 17 in Reihe geschaltet wären. Über das erste Ventil 4 würde das Kühlmittel 7 des ersten Teilkühlkreislaufs 2 unter Umgehung des zweiten Ventils 5 und des Wärmetauschers 11 direkt zurück zur ersten Pumpe 6 gefördert. Die im ersten Teilkühlkreislauf 2 angeordneten Komponenten 8, 36, 37, 40 würden dann weder durch den Kühler 16 noch den Wärmetauscher 11 temperiert.
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In dieser fünften Stellung 19 erfolgt eine gezielte Kühlung der Komponenten 8, 36, 37, 40 durch den Kühler 16. Parallel dazu kann die zweite Komponente 10 über das Heizelement 41 beheizt werden.
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5 zeigt den Kühlkreislauf 1 nach 1 mit einer zweiten Stellung 14 der Mehr-Wege-Ventile 4, 5, wobei der Kühler 16 mit Kühlmittel 7 beaufschlagt ist. In dieser zweiten Stellung 14 ist der Ventilkörper im ersten Ventil 4 in einer zweiten Schaltstellung 29 so angeordnet, dass das Kühlmittel 7 über den ersten Anschluss 20 hin zum vierten Anschluss 23 und hin zur ersten Pumpe 6 strömt. Der zweite Anschluss 21 und der dritte Anschluss 22 sind durch den Ventilkörper verschlossen.
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In dieser zweiten Stellung 14 ist das zweite Ventil 5 in einer sechsten Schaltstellung 33 so geschaltet, dass das Kühlmittel 7 über den siebten Anschluss 26 hin zum achten Anschluss 27 strömt.
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In dieser zweiten Stellung 14 wird das Kühlmittel 7 durch die erste Pumpe 6 durch den ersten Teilkühlkreislauf 2 gefördert, wobei die erste Komponente 8, die dritte Komponente 36, die vierte Komponente 37, die fünfte Komponente 40 und der Kühler 16 in Reihe geschaltet sind. Über das erste Ventil 4 wird das Kühlmittel 7 des ersten Teilkühlkreislaufs 2 unter Umgehung des zweiten Ventils 5 und des Wärmetauschers 11 direkt zurück zur ersten Pumpe 6 gefördert.
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In dieser zweiten Stellung 14 wird das Kühlmittel 7 durch die zweite Pumpe 9 durch den zweiten Teilkühlkreislauf 3 gefördert, wobei die zweite Komponente 10, der Wärmetauscher 11 und das Rückschlagventil 39 in Reihe geschaltet sind. Das Heizelement 41 wird hier umgangen.
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Der erste Teilkühlkreislauf 2 und der zweite Teilkühlkreislauf 3 sind in einer Parallelschaltung angeordnet und fluidtechnisch voneinander getrennt.
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In der zweiten Stellung 14 kann der Stromspeicher (die zweite Komponente 10) über den Wärmetauscher 11 temperiert werden. Die im ersten Teilkühlkreislauf 2 angeordneten Komponenten 8, 36, 37, 40 werden durch den Kühler 16 temperiert.
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In dieser zweiten Stellung 19 erfolgt eine gezielte Kühlung der Komponenten 8, 36, 37, 40 durch den Kühler 16. Parallel dazu wird die zweite Komponente 10 über den Wärmetauscher 11 gekühlt.
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6 zeigt den Kühlkreislauf 1 nach 1 mit einer vierten Stellung 18 der Mehr-Wege-Ventile 4, 5, wobei ein Kühler 16 mit Kühlmittel 7 beaufschlagt ist. In dieser vierten Stellung 18 ist der Ventilkörper im ersten Ventil 4 in einer dritten Schaltstellung 30 so angeordnet, dass das Kühlmittel 7 über den ersten Anschluss 20 hin zum zweiten Anschluss 21 strömt. Der erste dritte Anschluss 22 und der vierte Anschluss 23 sind durch den Ventilkörper verschlossen.
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In dieser vierten Stellung 18 ist das zweite Ventil 5 in einer sechsten Schaltstellung 33 so geschaltet, dass das Kühlmittel 7 über den siebten Anschluss 26 hin zum achten Anschluss 27 strömt.
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In dieser vierten Stellung 18 wird das Kühlmittel 7 durch die erste Pumpe 6 im Kreis gefördert, wobei die erste Komponente 8, die zweite Komponente 10, die dritte Komponente 36, die vierte Komponente 37, die fünfte Komponente 40 und der Kühler 16 (sowie der abgeschaltete Wärmetauscher 11) in Reihe geschaltet sind.
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In der vierten Stellung 18 erfolgt eine Temperierung (Kühlung) der Komponenten 8, 10, 36, 37, 40 über den Kühler 16.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlkreislauf
- 2
- erster Teilkühlkreislauf
- 3
- zweiter Teilkühlkreislauf
- 4
- erstes Ventil
- 5
- zweites Ventil
- 6
- erste Pumpe
- 7
- Kühlmittel
- 8
- erste Komponente
- 9
- zweite Pumpe
- 10
- zweite Komponente
- 11
- Wärmetauscher
- 12
- Wärmepumpe
- 13
- erste Stellung
- 14
- zweite Stellung
- 15
- dritte Stellung
- 16
- Kühler
- 17
- Bypassleitung
- 18
- vierte Stellung
- 19
- fünfte Stellung
- 20
- erster Anschluss
- 21
- zweiter Anschluss
- 22
- dritter Anschluss
- 23
- vierter Anschluss
- 24
- fünfter Anschluss
- 25
- sechster Anschluss
- 26
- siebter Anschluss
- 27
- achter Anschluss
- 28
- erste Schaltstellung
- 29
- zweite Schaltstellung
- 30
- dritte Schaltstellung
- 31
- vierte Schaltstellung
- 32
- fünfte Schaltstellung
- 33
- sechste Schaltstellung
- 34
- Steuergerät
- 35
- Kraftfahrzeug
- 36
- dritte Komponente
- 37
- vierte Komponente
- 38
- Ausgleichbehälter
- 39
- Rückschlagventil
- 40
- fünfte Komponente
- 41
- Heizelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018112108 [0004]
- US 2011/0296855 A1 [0005]
- US 2013/0074525 A1 [0006]
- US 2017/0152957 A1 [0007]
