DE102019218390A1

DE102019218390A1 - Kühlsystem und eine Kühlanordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019218390A1
Application number: DE102019218390.5A
Authority: DE
Inventors: Markus Boger; Sascha Lindauer
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2021-05-27
Also published as: US11629675B2; CN112855334A; CN112855334B; US20210164423A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem (1) für ein Kraftfahrzeug. Das Kühlsystem (1) weist einen ersten Kreislauf (2a) mit einen ersten Wärmeübertrager (3a) und einen zweiten Kreislauf (2b) mit einem zweiten Wärmeübertrager (3b) auf. Die Wärmeübertrager (3a, 3b) sind vom Kühlmittel durchströmbar. Die Wärmeübertrager (3a, 3b) sind von Umgebungsluft (6) nacheinander durchströmbar und dadurch ist das Kühlmittel in den Wärmeübertragern (3a, 3b) kühlbar. Der erste Wärmeübertrager (3a) ist dabei in Luftströmungsrichtung vor dem zweiten Wärmeübertrager (3b) und zu diesem unmittelbar benachbart angeordnet.Erfindungsgemäß sind die beiden Kreisläufe (2a, 2b) an einer Verteilstelle (7) stromauf von den Wärmeübertragern (3a, 3b) und an einer Sammelstelle (8) stromab von den Wärmeübertragern (3a, 3b) fluidisch verbunden.Die Erfindung betrifft auch eine Kühlanordnung (15) für das Kühlsystem (1) und ein Verfahren zum Betreiben des Kühlsystems (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch eine Kühlanordnung für das Kühlsystem. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des Kühlsystems.
Zum Kühlen einzelner Komponenten eines Kraftfahrzeugs wird üblicherweise ein Kühlsystem eingesetzt. Das Kühlsystem umfasst dabei mehrere separate Kreisläufe, in denen dann Kühlmittel zirkuliert und die einzelnen Komponenten des Kraftfahrzeugs kühlt. So können in einem batterieelektrischen Kraftfahrzeug ein Kreislauf zum Kühlen der Traktionsbatterie und ein weiterer Kreislauf zum Kühlen bzw. zum Kondensieren vom Kältemittel der Klimaanlage eingesetzt werden. Alternativ können in einem Kraftfahrzeug mit dem Verbrennungsmotor ein Kreislauf zum Kühlen von Ladeluft für den Verbrennungsmotor und ein weiterer Kreislauf zum Kühlen bzw. zum Kondensieren vom Kältemittel der Klimaanlage eingesetzt werden. In die beiden Kreisläufe sind dann separate Wärmeübertrager eingebunden, in denen das Kühlmittel von Umgebungsluft bzw. Kühlluft gekühlt wird.
Die Wärmeübertrager werden dazu üblicherweise an der Fahrzeugfront hintereinander angeordnet, so dass die Wärmeübertrager von Umgebungsluft nacheinander durchströmt werden. Hierbei wird die Umgebungsluft beim Durchströmen der Wärmeübertrager stetig erwärmt. Der vorangeordnete bzw. luftseitig vorgeschaltete Wärmeübertrager wird dabei mit Umgebungsluft auf einem Temperaturniveau der Umgebung versorgt und der nachangeordnete bzw. luftseitig nachgeschaltete Wärmeübertrager wird aufgrund der Wärmeabgabe in dem luftseitig vorgeschalteten Wärmeübertrager mit der Umgebungsluft auf einem höheren Temperaturniveau versorgt.
Durch die kontinuierliche Erwärmung von Umgebungsluft wird die aus dem Kühlmittel abzuführende Wärme auf einem zunehmend höheren Temperaturniveau abgegeben. Das ist insbesondere von Bedeutung, wenn sich das höhere Temperaturniveau auf die Effizienz und die Leistung des jeweiligen Kreislaufs negativ auswirkt und die Wärmeabgabe in einem solchen Fall nur unter Aufwendung eines erhöhten Energieaufwands möglich ist. Ist beispielweise der luftseitig nachgeschaltete Wärmeübertrager zum Kühlen bzw. zum Kondensieren vom Kältemittel der Klimaanlage vorgesehen, so kann die Wärmeabgabe auf dem höheren Temperaturniveau zu einem erhöhten Energiebedarf der Klimaanlage führen.
Um dieses Problem zu lösen, kann beispielsweise die Reihenfolge der Wärmeübertrager beim Durchströmen mit Umgebungsluft gewechselt werden. Dies bedeutet jedoch, dass der Kreislauf mit dem nun luftseitig nachgeschalteten Wärmeübertrager ein höheres Temperaturniveau und eventuell einen erhöhten Energiebedarf aufweisen kann. Ferner kann auch die maximal zulässige Temperatur des Kühlmittels in dem nun luftseitig nachgeschalteten Kreislauf überschritten werden. Alternativ können ein oder mehrere zusätzliche Wärmeübertrager in die jeweiligen Kreisläufe eingebunden werden. Dies ist jedoch mit zusätzlichen Kosten und mit dem zusätzlichen Einbauaufwand verbunden. Ferner können die Wärmeübertrager auch als geteilte Wärmeübertrager ausgeführt sein, die dann in einer Reihe nebeneinander angeordnet und gleichzeitig bzw. parallel zueinander mit Umgebungsluft durchströmt werden. Keiner dieser Ansätze bietet jedoch eine ausreichend flexible und effiziente Lösung an.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für ein Kühlsystem der gattungsgemäßen Art mit zwei luftseitig einander nachgeschalteten Wärmeübertragern eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden. Insbesondere soll das Temperaturniveau zur Wärmeabgabe in dem Kreislauf mit dem luftseitig nachgeschalteten Wärmeübertrager gesenkt werden. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine entsprechende Kühlanordnung mit den Wärmeübertragern für das Kühlsystem bereitzustellen. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben des Kühlsystems bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein Kühlsystem ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen. Das Kühlsystem weist dabei einen ersten Kreislauf und einen ersten Wärmeübertrager auf, der in den ersten Kreislauf eingebunden und vom Kühlmittel durchströmbar ist. Das Kühlsystem weist auch einen zweiten Kreislauf und einen zweiten Wärmeübertrager auf, der in den zweiten Kreislauf eingebunden und vom Kühlmittel durchströmbar ist. Die Wärmeübertrager sind von Umgebungsluft nacheinander durchströmbar und dadurch ist das Kühlmittel in den Wärmeübertragern kühlbar. Der erste Wärmeübertrager ist dabei in Luftströmungsrichtung vor dem zweiten Wärmeübertrager und zu diesem unmittelbar benachbart angeordnet. Erfindungsgemäß sind der erste Kreislauf und der zweite Kreislauf an einer Verteilstelle stromauf von den Wärmeübertragern und an einer Sammelstelle stromab von den Wärmeübertragern fluidisch verbunden. An der Verteilstelle kann ein Teilmassenstrom des Kühlmittels aus dem zweiten Kreislauf in den ersten Kreislauf und so in den ersten Wärmeübertrager eingeleitet und an der Sammelstelle kann nun der Teilmassenstrom des Kühlmittels aus dem ersten Wärmeübertrager in den zweiten Kreislauf zurück geleitet werden.
Das Kühlsystem kann für ein batterieelektrisches Kraftfahrzeug vorgesehen sein. Dabei kann in den ersten Kreislauf eine Kühlvorrichtung zum Kühlen einer Traktionsbatterie und/oder eines elektrischen Antriebs des Kraftfahrzeugs fluidisch eingebunden sein. In den zweiten Kreislauf kann dann ein indirekter Kondensator zum Kühlen bzw. Kondensieren vom Kältemittel einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs fluidisch eingebunden sein. Das Kühlsystem kann für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor vorgesehen sein. Dabei kann in den ersten Kreislauf ein indirekter Ladeluftkühler zum Kühlen von Ladeluft für den Verbrennungsmotor fluidisch eingebunden sein. In den zweiten Kreislauf kann dann ein indirekter Kondensator zum Kühlen bzw. Kondensieren vom Kältemittel einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs fluidisch eingebunden sein. Es versteht sich, dass der erste Kreislauf und der zweite Kreislauf auch weitere vom Kühlmittel durchströmbare Elemente aufweisen können.
Das Kühlmittel ist flüssig und es handelt sich bei den beiden Wärmeübertragern jeweils um einen Luft-Flüssigkeit-Wärmeübertrager bzw. um einen Luft-Flüssigkeit-Kühler. Der jeweilige Wärmeübertrager kann dabei einen Rohrblock aus mehreren vom Kühlmittel durchströmbaren Flachrohren und aus mehreren von Umgebungsluft durchströmbaren Wellrippen aufweisen, die alternierend aufeinander gestapelt sind. Innerhalb des Wärmeübertragers können dann das Kühlmittel und die Umgebungsluft Wärme miteinander austauschen und das Kühlmittel dadurch gekühlt werden. Die beiden Wärmeübertrager können dabei abweichend voneinander ausgestaltet sein. Insbesondere können die Ausgestaltung und die Größe der Rohrblöcke voneinander abweichen. Der erste Wärmeübertrager ist dabei in Luftströmungsrichtung vor dem zweiten Wärmeübertrager und zu diesem unmittelbar benachbart angeordnet. Das bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Rohrblöcke der beiden Wärmeübertrager aneinander anliegen oder einen vernachlässigbar kleinen Abstand zueinander aufweisen. Insbesondere sind die Rohrblöcke so aneinander angeordnet, dass diese von Umgebungsluft ungehindert durchströmbar sind.
Die beiden Kreisläufe sind an der Verteilstelle und an der Sammelstelle fluidisch miteinander verbunden. Die beiden Wärmeübertrager sind dabei kühlmittelseitig zwischen der Verteilstelle und der Sammelstelle parallel zueinander durchströmbar. Die Verteilstelle, die beiden Wärmeübertrager und die Sammelstelle können dabei als eine Kühlanordnung zusammengefasst sein, wie im Folgenden näher erläutert wird. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind stromab von der Verteilstelle und stromauf von der Sammelstelle nur die beiden Wärmeübertrager und keine weiteren durchströmbaren Elemente der beiden Kreisläufe - wie beispielweise Fluidpumpen - angeordnet. Mit anderen Worten sind weitere durchströmbare Elemente der beiden Kreisläufe stromauf von der Verteilstelle und stromab von der Sammelstelle angeordnet. Die beiden Kreisläufe können zudem ausschließlich an der Verteilstelle und an der Sammelstelle fluidisch miteinander verbunden und sonst fluidisch voneinander getrennt sein. Insbesondere können die beiden Kreisläufe stromauf von der Verteilstelle und stromab von der Sammelstelle fluidisch voneinander getrennt sein.
An der Verteilstelle kann der Teilmassenstrom aus dem zweiten Kreislauf abgezweigt und dem Kühlmittel in dem ersten Kreislauf beigemischt werden. Dadurch ist der gesamte Massenstrom durch den ersten Wärmeübertrager um den abgezweigten Teilmassenstrom erhöht. Nach der Verteilstelle strömt dann dieser abgezweigte Teilmassenstrom durch den ersten Wärmeübertrager, so dass die Wärmeabgabe des zweiten Kreislaufs teilweise in dem ersten Wärmeübertrager stattfinden kann. Entsprechend wird der gesamte Massenstrom durch den zweiten Wärmeübertrager und die Wärmeabgabe in dem zweiten Wärmeübertrager reduziert. An der Sammelstelle wird der abgezweigte Teilmassenstrom aus dem ersten Kreislauf zurück in den zweiten Kreislauf geführt. Dadurch bleiben die gesamten Massenströme in den beiden Kreisläufen insgesamt erhalten. Da der erste Wärmeübertrager in Luftströmungsrichtung dem zweiten Wärmeübertrager vorgeschaltet ist, erfolgt die Wärmeabgabe des abgezweigten Teilmassenstroms auf dem Temperaturniveau der Umgebung. Das Kühlmittel in dem zweiten Kreislauf kann dadurch effizient und energiesparend gekühlt werden.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass in den ersten Kreislauf eine erste Fluidpumpe und in den zweiten Kreislauf eine zweite Fluidpumpe fluidisch eingebunden sind. Die jeweilige Fluidpumpe ist zweckgemäß stromauf von der Verteilstelle und stromab von der Sammelstelle angeordnet. Zum Abzweigen des Teilmassenstroms an der Verteilstelle kann dann die Pumpleistung der ersten Fluidpumpe und die Pumpleistung der zweiten Fluidpumpe so eingestellt werden, dass der Druck des Kühlmittels in dem zweiten Kreislauf größer als der Druck des Kühlmittels in dem ersten Kreislauf ist. Liegt der Druck in dem zweiten Kreislauf über dem Druck in dem ersten Kreislauf, so wird ein Überdruck in dem zweiten Kreislauf erzeugt und der Teilmassenstrom geht an der Verteilstelle aus dem zweiten Kreislauf in den ersten Kreislauf über. Die Drücke hängen dabei von der Pumpleistung der Fluidpumpen und von den Druckabfällen in den jeweiligen Kreisläufen - beispielweise in den Wärmeübertragern, Leitungen und weiteren durchströmbaren Elementen - ab.
Die Größe des Teilmassenstroms kann dabei über die Drücke in dem ersten Kreislauf und in dem zweiten Kreislauf eingestellt werden. Gleichzeitig kann auch ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem ersten Kreislauf in den zweiten Kreislauf an der Verteilstelle und dadurch eine unerwünschte Minderung der Kühlleistung der beiden Kreisläufe verhindert werden. Dabei wird der Druck in dem zweiten Kreislauf stets höher als oder gleich wie in dem ersten Kreislauf eingestellt. Um dies zu ermöglichen, kann beispielweise stets eine Überwachung und Abstimmung der Massenströme oder der Drücke in den beiden Kreisläufen erfolgen. Alternativ dazu kann eine kennfeldbasierte Steuerung im Betrieb des Kühlsystems erfolgen. So kann vorab eine Vermessung der hydraulischen Werte und insbesondere des Drucks bei unterschiedlichen Pumpleistungen in den beiden Kreisläufen erfolgen und anschließend ein Kennfeld hinterlegt werden. Dann kann dieses Kennfeld zum Einstellen der Pumpleistungen im Betrieb des Kühlsystems herangezogen werden und der entsprechende Druck in dem jeweiligen Kreislauf eingestellt werden. Bei der kennfeldbasierten Steuerung entfällt vorteilhafterweise eine kontinuierliche Überwachung und Abstimmung der Massenströme oder der Drücke in den beiden Kreisläufen.
Alternativ kann die Größe des Teilmassenstroms über die Drücke in dem ersten Kreislauf und in dem zweiten Kreislauf eingestellt werden und mittels eines Rückschlagventils ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem ersten Kreislauf in den zweiten Kreislauf an der Verteilstelle verhindert werden. Dazu kann an der Verteilstelle das Rückschlagventil angeordnet sein. In diesem Fall kann der Druck des Kühlmittels in dem ersten Kreislauf auch kleiner als in dem zweiten Kreislauf eingestellt sein.
Alternativ kann an der Verteilstelle oder an der Sammelstelle ein Steuerventil angeordnet sein. Mittels des Steuerventils kann dann die Größe des Teilmassenstroms eingestellt werden und ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem zweiten Kreislauf in den ersten Kreislauf an der Sammelstelle und/oder aus dem ersten Kreislauf in den zweiten Kreislauf an der Verteilstelle verhindert werden.
Die Größe des Teilmassenstroms kann in dem Kühlsystem gezielt eingestellt und dadurch die an den jeweiligen Wärmeübertragern abgegebene Wärmemenge gesteuert werden. Insgesamt ist die aus den beiden Kreisläufen an die Umgebungsluft abgegebene Wärmemenge immer nahezu identisch. Der große Vorteil ist jedoch, dass das Temperaturniveau des zweiten Kreislaufs gezielt abgesenkt ist. Insbesondere für Betriebspunkte des ersten Kreislaufs abseits der Extrembedingungen bzw. der maximalen Kühlleistung kann der Teilmassenstrom des Kühlmittels aus dem zweiten Kreislauf in dem ersten Kreislauf effizient und energiesparend gekühlt werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Kühlanordnung für das oben beschriebene Kühlsystem. Die Kühlanordnung weist dabei einen ersten Wärmeübertrager und einen zweiten Wärmeübertrager auf. Der erste Wärmeübertrager ist von einem Einlass zu einem Auslass vom Kühlmittel durchströmbar und fluidisch in einen ersten Kreislauf einbindbar. Der zweite Wärmeübertrager ist von einem Einlass zu einem Auslass vom Kühlmittel durchströmbar und fluidisch in einen zweiten Kreislauf einbindbar. Die Wärmeübertrager sind von Umgebungsluft nacheinander durchströmbar und dadurch ist das Kühlmittel in den Wärmeübertragern kühlbar. Der erste Wärmeübertrager ist in Luftströmungsrichtung vor dem zweiten Wärmeübertrager und zu diesem unmittelbar benachbart angeordnet. Die Kühlanordnung ist dabei eine einzelne Baueinheit, wobei eine Verteilstelle stromauf und eine Sammelstelle stromab von den beiden Wärmeübertragern diese fluidisch verbinden. Dadurch kann ein Teilmassenstrom des Kühlmittels an der Verteilstelle aus dem zweiten Kreislauf in den ersten Kreislauf und so in den ersten Wärmeübertrager eingeleitet und an der Sammelstelle aus dem ersten Wärmeübertrager in den zweiten Kreislauf zurückgeleitet werden.
Die Kühlanordnung kann in das oben beschriebene Kühlsystem integriert sein und zum Kühlen von Kühlmittel in den beiden Kreisläufen eingesetzt werden. Die sich dadurch ergebenen Vorteile sind oben bereits ausführlich erläutert. Dabei ist die Kühlanordnung die einzelne Baueinheit, was eine vereinfachte Integration der Kühlanordnung in das Kühlsystem ermöglicht. Ferner ist die Kühlanordnung kompakt ausgeführt und der Bauraumbedarf sowie Einbaukosten können reduziert werden. Der Begriff „einzelne Baueinheit“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Bestandteile der Kühlanordnung aneinander lösbar oder unlösbar festgelegt sind und die Kühlanordnung nur in dieser Form ihre Funktion erfüllen kann. Insbesondere sind die Verteilstelle und die Sammelstelle innerhalb der Kühlanordnung angeordnet, so dass auch die gewünschte Verschaltung der beiden Kreisläufe bereits in der Kühlanordnung integriert ist. Somit kann die Kühlanordnung vormontiert sein und in das Kühlsystem als ein einzelnes Bauteil in das Kühlsystem integrierbar sein.
Vorteilhafterweise kann die Verteilstelle zwischen den Einlässen und Rohrblöcken der beiden Wärmeübertrager und die Sammelstelle zwischen den Rohrblöcken und den Auslässen der beiden Wärmeübertrager ausgebildet sein. Die Begriffe „stromauf“ und „stromab“ sind dann in Bezug auf die Rohrblöcke der Wärmeübertrager zu verstehen. Vorteilhafterweise kann an der Verteilstelle ein Rückschlagventil angeordnet sein, das ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem ersten Wärmeübertrager in den zweiten Wärmeübertrager verhindern kann. Alternativ kann an der Verteilstelle oder an der Sammelstelle ein Steuerventil angeordnet sein, das die Größe des Teilmassenstroms an der Verteilstelle einstellen und ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem zweiten Kreislauf in den ersten Kreislauf an der Sammelstelle und/oder aus dem ersten Wärmeübertrager in den zweiten Wärmeübertrager an der Verteilstelle verhindern kann. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird an dieser Stelle zur Funktion des Rückschlagventils und des Steuerventils auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Kühlanordnung ist vorgesehen, dass die Verteilstelle durch ein Verteilrohr und die Sammelstelle durch ein Sammelrohr gebildet sind. Das Verteilrohr verbindet dabei fluidisch einen Verteilkasten des ersten Wärmeübertragers und einen Verteilkasten des zweiten Wärmeübertragers. Das Sammelrohr verbindet fluidisch einen Sammelkasten des ersten Wärmeübertragers und einen Sammelkasten des zweiten Wärmeübertragers. Die jeweiligen Verteilkasten sind dann über das Verteilrohr fluidisch miteinander verbunden, so dass das Kühlmittel aus dem Verteilkasten des zweiten Wärmeübertragers in den Verteilkasten des ersten Wärmeübertragers einströmen und weiter über die Flachrohre des ersten Wärmeübertragers geführt werden kann. Entsprechend sind die beiden Sammelkasten durch das Sammelrohr fluidisch miteinander verbunden, so dass das Kühlmittel aus dem Sammelkasten des ersten Wärmeübertragers in den Sammelkasten des zweiten Wärmeübertragers einströmen und so dem zweiten Kreislauf zugeführt werden kann.
Bei einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform der Kühlanordnung ist vorgesehen, dass Verteilkasten der beiden Wärmeübertrager zu einem gemeinsamen Verteilkasten und Sammelkasten der beiden Wärmeübertrager zu einem gemeinsamen Sammelkasten zusammengefasst sind. Die Verteilkasten der beiden Wärmeübertrager sind dann in dem gemeinsamen Verteilkasten durch zwei fluidisch voneinander getrennte Verteilbereiche abgebildet, die ausschließlich über die Verteilstelle in Form einer Verteilöffnung miteinander fluidisch verbunden sind. Die Sammelkasten der beiden Wärmeübertrager sind in dem gemeinsamen Sammelkasten durch zwei fluidisch voneinander getrennte Sammelbereiche gebildet, die ausschließlich über die Sammelstelle in Form einer Sammelöffnung miteinander fluidisch verbunden sind. Anders formuliert, münden die Flachrohre des ersten Wärmeübertragers in den ersten Verteilbereich und in den ersten Sammelbereich fluidisch ein und die Flachrohre des zweiten Wärmeübertrages in den zweiten Verteilbereich und in den zweiten Sammelbereich fluidisch ein. Die Einlässe der Wärmeübertrager führen dann fluidisch in den entsprechenden Verteilbereich und die Auslässe der Wärmeübertrager führen dann fluidisch in den entsprechenden Sammelbereich. Der gemeinsame Verteilkasten weist dabei ein Gehäuse auf, der innenliegend beispielsweise durch eine Trennwand in die jeweiligen Verteilbereiche aufgeteilt ist. Entsprechend weist dann auch der Sammelkasten ein Gehäuse auf, der innenliegend beispielsweise durch eine Trennwand in die jeweiligen Sammelbereiche aufgeteilt ist. Die Verteilöffnung und die Sammelöffnung sind dann in der entsprechenden Trennwand ausgebildet. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung kann die Kühlanordnung besonders kompakt ausgeführt sein.
Die Wärmeübertrager der Kühlanordnung können dabei vom Kühlmittel nach einem I-Strömungsmuster oder nach einem U-Strömungsmuster durchströmbar sein. Unabhängig davon ändern sich der Aufbau der Verteilstelle und der Sammelstelle sowie die Funktion der Kühlanordnung nicht.
So können die beiden Wärmeübertrager jeweils einen Verteilkasten, einen Sammelkasten und einen Rohrblock aufweisen. Der Rohrblock ist dabei aus mehreren vom Kühlmittel durchströmbaren Flachrohren und aus mehreren von Umgebungsluft durchströmbaren Wellrippen gebildet, die alternierend aufeinander gestapelt sind. Innerhalb des Wärmeübertragers können dann das Kühlmittel und die Umgebungsluft Wärme miteinander austauschen und das Kühlmittel dadurch gekühlt werden. Dabei sind dann der jeweilige Verteilkasten an einem Längsende des jeweiligen Rohrblocks und der jeweilige Sammelkasten an einem anderen Längsende des Rohrblocks angeordnet. Die Flachrohre des jeweiligen Rohrblocks münden dabei fluidisch einseitig in den jeweiligen Verteilkasten und andersseitig in den jeweiligen Sammelkasten. Das Kühlmittel durchströmt dann den jeweiligen Wärmeübertrager von dem jeweiligen Verteilkasten zu dem jeweiligen Sammelkasten nach dem I-Strömungsmuster. Anders formuliert, wird das Kühlmittel in dem jeweiligen Wärmeübertrager nicht umgelenkt und strömt in allen Flachrohren des jeweiligen Rohrblocks in dieselbe Richtung. In dem jeweiligen Verteilkasten ist dann der jeweilige Einlass und in dem jeweiligen Sammelkasten ist dann der jeweilige Auslass des jeweiligen Wärmeübertragers ausgebildet. Die beiden Wärmeübertrager sind dann in der Kühlanordnung so angeordnet, dass die jeweiligen Verteilkasten zueinander und die jeweiligen Sammelkasten zueinander benachbart sind.
Alternativ können die beiden Wärmeübertrager jeweils einen Verteilkasten, einen Sammelkasten, einen Umlenkkasten und einen Rohrblock aufweisen. Der jeweilige Rohrblock ist dabei aus mehreren vom Kühlmittel durchströmbaren Flachrohren und aus mehreren von Umgebungsluft durchströmbaren Wellrippen gebildet, die alternierend aufeinander gestapelt sind. Der jeweilige Verteilkasten und der jeweilige Sammelkasten sind dabei an einem Längsende des jeweiligen Rohrblocks und der jeweilige Umlenkkasten ist an einem anderen Längsende des Rohrblocks angeordnet. Einige Flachrohre des jeweiligen Rohrblocks münden dabei fluidisch einseitig in den jeweiligen Verteilkasten und andersseitig in den jeweiligen Umlenkkasten. Restliche Flachrohre des jeweiligen Rohrblocks münden dann fluidisch einseitig in den Umlenkkasten und andersseitig in den Sammelkasten. Das Kühlmittel strömt dann von dem Verteilkasten durch die einigen Flachrohre des Rohrblocks zu dem Umlenkkasten, wird in diesem umgelenkt und strömt durch die restlichen Flachrohre des Rohrblocks zu dem Sammelkasten. Dadurch strömt das Kühlmittel in dem jeweiligen Wärmeübertrager nach dem U-Strömungsmuster. Anders formuliert, wird das Kühlmittel in dem jeweiligen Wärmeübertrager umgelenkt und das Kühlmittel strömt in den einigen Flachrohren des Rohrblocks von dem jeweiligen Verteilkasten zu dem Umlenkkasten in eine Richtung und in den restlichen Flachrohren des Rohrblocks von dem Umlenkkasten zu dem Sammelkasten in eine entgegengesetzte Richtung. In dem jeweiligen Verteilkasten ist dann der jeweilige Einlass und in dem jeweiligen Sammelkasten ist dann der jeweilige Auslass des jeweiligen Wärmeübertragers ausgebildet. Die beiden Wärmeübertrager sind dann in der Kühlanordnung so angeordnet, dass die jeweiligen Verteilkasten zueinander und die jeweiligen Sammelkasten zueinander benachbart sind. Denkbar ist auch, dass der Verteilkasten des einen Wärmeübertragers und der Sammelkasten des anderen Wärmeübertragers und entsprechend der Sammelkasten des einen Wärmeübertragers und der Verteilkasten des anderen Wärmeübertragers zueinander benachbart sind.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben des oben beschriebenen Kühlsystems. Dabei wird an der Verteilstelle ein Teilmassenstrom vom Kühlmittel des zweiten Kreislaufs abgezweigt und zum Kühlmittel des ersten Kreislaufs dazugegeben. Der abgezweigte Teilmassenstrom wird dann über den ersten Wärmeübertrager geleitet und in diesem gekühlt. An der Sammelstelle wird dann der abgezweigte Teilmassenstrom aus dem ersten Kreislauf abgezweigt und in den zweiten Kreislauf zurückgeführt. Da der erste Wärmeübertrager in Luftströmungsrichtung dem zweiten Wärmeübertrager vorgeschaltet ist, erfolgt das Kühlen des abgezweigten Teilmassenstroms auf dem Temperaturniveau der Umgebung. Anders formuliert, kann die Abwärme des zweiten Kreislaufs teilweise auf einem niedrigeren Temperaturniveau abgegeben werden.
Vorteilhafterweise kann die Größe des abgezweigten Teilmassenstroms abhängig von der geforderten Kühlleistung des ersten Kreislaufs und von der geforderten Kühlleistung des zweiten Kreislaufs eingestellt werden. So kann der Teilmassenstrom höher Null sein, wenn der erste Kreislauf nicht unter Extrembedingungen bzw. nicht bei der maximalen Kühlleistung betrieben wird. Wird jedoch der erste Kreislauf unter Extrembedingungen bzw. bei der maximalen Kühlleistung betrieben, so kann die Größe des Teilmassenstroms gleich Null bleiben und das Kühlmittel des zweiten Kreislaufes vollständig über den zweiten Wärmeübertrager geführt werden. Dadurch wird eine mögliche negative Auswirkung des in dem ersten Wärmeübertrager dazugegebenen Teilmassenstroms auf die maximale Kühlleistung bzw. auf die maximale zulässige Temperatur des Kühlmittels des ersten Kreislaufes vermieden.
Vorteilhafterweise können in den ersten Kreislauf eine erste Fluidpumpe und in den zweiten Kreislauf eine zweite Fluidpumpe fluidisch eingebunden werden. Die jeweilige Fluidpumpe ist zweckgemäß stromauf von der Verteilstelle und stromab von der Sammelstelle angeordnet. Zum Abzweigen des Teilmassenstroms an der Verteilstelle kann dann die Pumpleistung der ersten Fluidpumpe und die Pumpleistung der zweiten Fluidpumpe so eingestellt werden, dass der Druck des Kühlmittels in dem zweiten Kreislauf größer als der Druck des Kühlmittels in dem ersten Kreislauf ist. Die Größe des Teilmassenstroms kann beispielweise über die Drücke in dem ersten Kreislauf und in dem zweiten Kreislauf eingestellt werden. Gleichzeitig kann auch ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem ersten Kreislauf in den zweiten Kreislauf an der Verteilstelle verhindert werden. Alternativ kann die Größe des Teilmassenstroms über die Drücke in dem ersten Kreislauf und in dem zweiten Kreislauf eingestellt werden und mittels eines Rückschlagventils ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem ersten Kreislauf in den zweiten Kreislauf an der Verteilstelle verhindert werden. Das Rückschlagventil ist dann an der Verteilstelle angeordnet. Alternativ kann mittels eines Steuerventils an der Sammelstelle die Größe des Teilmassenstroms eingestellt werden und ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem ersten Kreislauf in den zweiten Kreislauf an der Verteilstelle verhindert werden. Alternativ kann die Größe des Teilmassenstroms mittels eines an der Verteilstelle angeordneten Steuerventils eingestellt werden und mittels dieses Steuerventils ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem zweiten Kreislauf in den ersten Kreislauf an der Sammelstelle verhindert werden. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird an dieser Stelle auf die obigen Ausführungen hierzu verwiesen.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Figurenliste

1 bis 3 Ansichten eines erfindungsgemäßen Kühlsystems in abweichenden Ausführungsformen;
4 bis 6 Ansichten einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung für die in 1-3 gezeigten Kühlsysteme;
7 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Kühlsystems in einer weiteren Ausführungsform;
8 bis 10 Ansichten von Wärmeübertragern des in 7 gezeigten Kühlsystems;
11 bis 16 Ansichten der erfindungsgemäßen jeweils abweichend ausgestalteten Kühlanordnungen.

1 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Kühlsystems 1 für ein Kraftfahrzeug in einer ersten Ausführungsform. Das Kühlsystem 1 weist dabei einen ersten Kreislauf 2a und einen ersten Wärmeübertrager 3a auf, der in den ersten Kreislauf 2a eingebunden und vom Kühlmittel durchströmbar ist. In dem ersten Kreislauf 2a sind eine Fluidpumpe 4a und weitere vom Kühlmittel durchströmbare Elemente - hier allgemein mit 5a bezeichnet - fluidisch eingebunden. Ferner weist das Kühlsystem 1 einen zweiten Kreislauf 2b und einen zweiten Wärmeübertrager 3b auf, der in den zweiten Kreislauf 2b eingebunden und vom Kühlmittel durchströmbar ist. In den zweiten Kreislauf 2b sind zudem eine Fluidpumpe 4b und weitere vom Kühlmittel durchströmbare Elemente - hier allgemein mit 5b bezeichnet - fluidisch eingebunden. Ist das Kühlsystem 1 beispielweise für ein batterieelektrisches Kraftfahrzeug vorgesehen, so kann eins der weiteren Elemente 5a eine Kühlvorrichtung zum Kühlen einer Traktionsbatterie und/oder eines elektrischen Antriebs und eins der weiteren Elemente 5b ein indirekter Kondensator zum Kühlen bzw. Kondensieren vom Kältemittel einer Klimaanlage sein. Ist das Kühlsystem 1 beispielweise für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor vorgesehen, so kann eins der weiteren Elemente 5a ein indirekter Ladeluftkühler zum Kühlen von Ladeluft für den Verbrennungsmotor und eins der weiteren Elemente 5b ein indirekter Kondensator zum Kühlen bzw. Kondensieren vom Kältemittel einer Klimaanlage sein.
Die Wärmeübertrager 3a und 3b sind von Umgebungsluft 6 nacheinander durchströmbar und dadurch ist das Kühlmittel in den Wärmeübertragern 3a und 3b kühlbar. Der erste Wärmeübertrager 3a ist dabei in Luftströmungsrichtung - hier mit Pfeilen angedeutet - vor dem zweiten Wärmeübertrager 3b und zu diesem unmittelbar benachbart angeordnet. Der Wärmeübertrager 3a bzw. 3b weist dabei einen Rohrblock 9a bzw. 9b auf, der mehrere Flachrohre und mehrere mit diesen alternierende Wellrippen umfasst. Die Flachrohre des Rohrblocks 9a bzw. 9b sind vom Kühlmittel und die Wellrippen sind von Umgebungsluft 6 durchströmbar, so dass das Kühlmittel in den Flachrohren kühlbar ist. Die Flachrohre des Rohrblocks 9a bzw. 9b münden dabei einseitig in einen Verteilteilkasten 10a bzw. 10b und andersseitig in einen Sammelkasten 11a bzw. 11b fluidisch ein. Das Kühlmittel strömt dann in dem Wärmeübertrager 3a bzw. 3b von einem Einlass 12a bzw. 12b an dem Verteilkasten 10a bzw. 10b in den Verteilkasten 10a bzw. 10b, aus diesem in die Flachrohre des Rohrblocks 9a bzw. 9b, aus diesen in den Sammelkasten 11a bzw. 11b und über einen Auslass 13a bzw. 13b an dem Sammelkasten 11a bzw. 11b zu weiteren Elementen 5a bzw. 5b. Der Wärmeübertrager 3a bzw. 3b wird somit nach einem I-Strömungsmuster durchströmt. Die Strömungsrichtung des Kühlmittels ist hier und weiter mit Pfeilen angedeutet.
Die beiden Kreisläufe 2a und 2b sind dabei an einer Verteilstelle 7 stromauf von den Wärmeübertragern 3a und 3b und an einer Sammelstelle 8 stromab von den Wärmeübertragern 3a und 3b fluidisch verbunden. Dadurch kann an der Verteilstelle 7 ein Teilmassenstrom 14 des Kühlmittels aus dem zweiten Kreislauf 2b in den ersten Kreislauf 2a und so in den ersten Wärmeübertrager 3a eingeleitet und dort gekühlt werden. An der Sammelstelle 8 kann dann der Teilmassenstrom 14 des Kühlmittels aus dem ersten Wärmeübertrager 3a zurück in den zweiten Kreislauf 2b geleitet werden. Dadurch bleiben die gesamten Massenströme des Kühlmittels in den Kreisläufen 2a und 2b erhalten. Da der erste Wärmeübertrager 3a in Luftströmungsrichtung dem zweiten Wärmeübertrager 3b vorgeschaltet ist, erfolgt das Kühlen des abgezweigten Teilmassenstroms 14 auf dem Temperaturniveau der Umgebung. Die Verteilstelle 7, die beiden Wärmeübertrager 3a und 3b und die Sammelstelle 8 können dabei zu einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung 15 - wie in 4-6 gezeigt ist und im Folgenden näher erläutert wird - zusammengefasst sein.
Die Größe des Teilmassenstroms 14 kann dabei abhängig von den geforderten Kühlleistungen der Kreisläufe 2a und 2b eingestellt werden. Wird der erste Kreislauf 2a nicht unter Extrembedingungen bzw. nicht bei der maximalen Kühlleistung betrieben, so kann die Größe des Teilmassenstroms 14 größer Null sein und abhängig von der geforderten Kühlleistung in dem zweiten Kreislauf 2b angepasst werden. Wird jedoch der erste Kreislauf 2a unter Extrembedingungen bzw. bei der maximalen Kühlleistung betrieben, so kann die Größe des Teilmassenstroms 14 gleich Null bleiben und das Kühlmittel des zweiten Kreislaufes 2b vollständig über den zweiten Wärmeübertrager 3b geleitet werden.
Die Größe des abgezweigten Teilmassenstroms 14 kann über die Drücke in den beiden Kreisläufen 2a und 2b geregelt werden. Die Drücke hängen dabei unter anderem von mit den Fluidpumpen 4a und 4b eingestellten Massenströmen und von den Druckabfällen - beispielweise in Wärmeübertragern, Leitungen und weiteren durchströmbaren Elementen - in den beiden Kreisläufen 2a und 2b ab. Liegt der Druck in dem zweiten Kreislauf 2b über dem Druck in dem ersten Kreislauf 2a, so wird ein Überdruck in dem zweiten Kreislauf 2b erzeugt und der Teilmassenstrom 14 geht an der Verteilstelle 7 aus dem zweiten Kreislauf 2b in den ersten Kreislauf 2a über. Die Größe des Teilmassenstroms 14 hängt dabei von dem erzeugten Überdruck in dem zweiten Kreislauf 2b ab. Um ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem ersten Kreislauf 2a in den zweiten Kreislauf 2b zu verhindern, kann der Druck in dem zweiten Kreislauf 2b stets gleich oder über dem Druck in dem ersten Kreislauf 2a eingestellt werden. Dies kann durch eine ständige Überwachung und Abstimmung der Massenströme oder der Drücke in den beiden Kreisläufen 2a und 2b erfolgen. Alternativ zur Überwachung kann eine kennfeldbasierte Steuerung im Betrieb des Kühlsystems 1 erfolgen.
4 zeigt nun eine Ansicht der erfindungsgemäßen Kühlanordnung 15, die für das Kühlsystem 1 in der ersten Ausführungsform nach 1 vorgesehen ist. Hier ist die Verteilstelle 7 durch ein Verteilrohr 7a und die Sammelstelle 8 durch ein Sammelrohr 8a abgebildet. Das Verteilrohr 7a verbindet dabei die Verteilkasten 10a und 10b fluidisch miteinander und ist zwischen Einlässen 12a und 12b und den Rohrblöcken 9a und 9b angeordnet. Das Sammelrohr 8a verbindet dabei die Sammelkasten 11a und 11b fluidisch miteinander und ist jeweils zwischen Auslässen 13a und 13b und den Rohrblöcken 9a und 9b angeordnet. Dadurch sind die Verteilstelle 7 stromauf von den Rohrblöcken 9a und 9b und die Sammelstelle stromab von den Rohrblöcken 9a und 9b angeordnet. Die Kühlanordnung 15 ist eine einzelne Einheit, die kompakt und vereinfacht in das Kühlsystem 1 in der ersten Ausführungsform integrierbar ist.
2 zeigt eine Ansicht des erfindungsgemäßen Kühlsystems 1 in einer zweiten Ausführungsform. Abweichend zu dem Kühlsystem 1 in der ersten Ausführungsform ist hier an der Verteilstelle 7 ein Rückschlagventil 16 angeordnet. Das Rückschlagventil 16 verhindert ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem ersten Kreislauf 2a in den zweiten Kreislauf 2b an der Verteilstelle 7 und aus dem zweiten Kreislauf 2b in den ersten Kreislauf 2a an der Sammelstelle 8 unabhängig von den eingestellten Massenströmen oder den eingestellten Drücken in den Kreisläufen 2a und 2b. Dadurch kann das Regeln des Kühlsystems 1 deutlich vereinfacht werden. Im Übrigen stimmen die Kühlsysteme 1 in der ersten und zweiten Ausführungsform überein.
5 zeigt eine Ansicht der erfindungsgemäßen Kühlanordnung 15, die für das Kühlsystem 1 in der zweiten Ausführungsform nach 2 vorgesehen ist. Hier ist im Unterschied zur Kühlanordnung 15 nach 4 das Rückschlagventil 16 an der Verteilstelle 7 angeordnet bzw. in das Verteilrohr 7a eingebaut. Dadurch ist das Rückschlagventil in die Kühlanordnung 15 integriert. Wie zu 2 erläutert, verhindert das Rückschlagventil 16 ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem ersten Kreislauf 2a in den zweiten Kreislauf 2b unabhängig von den eingestellten Massenströmen oder den eingestellten Drücken in den beiden Kreisläufen 2a und 2b. Im Übrigen stimmen die Kühlanordnungen in 4 und 5 überein.
3 zeigt eine Ansicht des erfindungsgemäßen Kühlsystems 1 in einer dritten Ausführungsform. Abweichend zu dem Kühlsystem 1 in der ersten und zweiten Ausführungsform ist hier an der Verteilstelle 7 ein Steuerventil 17 angeordnet. Das Steuerventil 17 verhindert ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem ersten Kreislauf 2a in den zweiten Kreislauf 2b an der Verteilstelle 7 und aus dem zweiten Kreislauf 2b in den ersten Kreislauf 2a an der Sammelstelle 8 unabhängig von den eingestellten Massenströmen oder den eingestellten Drücken in den Kreisläufen 2a und 2b. Ferner regelt das Steuerventil 17 die Größe des abgezweigten Teilmassenstroms 14, der aus dem zweiten Kreislauf 2b in den ersten Kreislauf 2a übertritt. Dadurch kann das Regeln des Kühlsystems 1 deutlich vereinfacht werden. Im Übrigen stimmen die Kühlsysteme 1 in der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform überein.
6 zeigt eine Ansicht der erfindungsgemäßen Kühlanordnung 15, die für das Kühlsystem 1 in der dritten Ausführungsform nach 3 vorgesehen ist. Abweichend zu der Kühlanordnung 15 in der ersten und zweiten Ausführungsform ist hier das Steuerventil 17 an der Verteilstelle 7 angeordnet bzw. in das Verteilrohr 7a eingebaut. Dadurch ist das Steuerventil 17 in die Kühlanordnung 15 integriert. Wie zu 3 erläutert, steuert das Steuerventil 16 die Größe des Teilmassenstroms 14 und verhindert ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem ersten Kreislauf 2a in den zweiten Kreislauf 2b an der Verteilstelle 7 und aus dem zweiten Kreislauf 2b in den ersten Kreislauf 2a an der Sammelstelle 8. Im Übrigen stimmen die Kühlanordnungen in 4, 5 und 6 überein.
7 zeigt nun eine Ansicht des Kühlsystems 1 in einer vierten Ausführungsform. Das Kühlsystem 1 weist hier zwei Wärmeübertrager 3a und 3b auf, die vom Kühlmittel nach einem U-Strömungsmuster durchströmt werden. Im Übrigen entspricht das Kühlsystem 1 in der vierten Ausführungsform dem Kühlsystem 1 in der ersten Ausführungsform nach 1.
8 zeigt eine Ansicht des Wärmeübertragers 3a bzw. 3b in dem Kühlsystem nach 7. 9 und 10 zeigen weitere Ansichten der Wärmeübertrager 3a und 3b in dem Kühlsystem 1 nach 7. In 9 liegen die Verteilkasten 10a und 10b unterhalb der jeweiligen Sammelkasten 11a und 11b und sind daher nicht sichtbar. Aus diesem Grund sind die den Verteilkasten 10a und 10b zugeordnete Elemente mit durchbrochenen Linien dargestellt. Bezugnehmend auf 8, 9 und 10, weist der Wärmeübertrager 3a bzw. 3b neben dem Verteilkasten 10a bzw. 10b und dem Sammelkasten 11a bzw. 11b auch einen Umlenkkasten 18a bzw. 18b auf. Der Verteilkasten 10a bzw. 10b und der Sammelkasten 11a bzw. 11b sind dabei an einem Längsende des Rohrblocks 9a bzw. 9b und der Umlenkkasten 18a bzw. 18b ist an einem gegenüberliegenden Längsende des Rohrblocks 9a bzw. 9b angeordnet. Wie mit Pfeilen angedeutet, strömt das Kühlmittel von dem Einlass 12a bzw. 12b in den Verteilkasten 10a bzw. 10b und weiter in einige Flachrohre des Rohrblocks 9a bzw. 9b. Aus diesen einigen Flachrohren strömt das Kühlmittel in den Umlenkkasten 18a bzw. 18b, wird in diesem umgelenkt und strömt in restliche Flachrohre des Rohrblocks 9a bzw. 9b ein. Aus diesen restlichen Flachrohren des Rohrblocks 9a bzw. 9b strömt das Kühlmittel in den Sammelkasten 11a bzw. 11b ein und anschließend aus dem Auslass 13a bzw. 13b aus. Der Einlass 12a bzw. 12b und der Auslass 13a bzw. 13b sind dadurch benachbart zueinander in dem Wärmeübertrager 3a bzw. 3b angeordnet bzw. einem Längsende des Rohrblocks 9a bzw. 9b zugeordnet. Dadurch ergibt sich das U-Strömungsmuster in dem Wärmeübertrager 3a bzw. 3b.
11 zeigt eine Ansicht der Kühlanordnung 15, die für das Kühlsystem 1 in der vierten Ausführungsform nach 7 vorgesehen ist. Hier sind die Verteilstelle 7 und die Sammelstelle 8 durch jeweils eine Leitung abgebildet.
12 zeigt eine Ansicht der Kühlanordnung 15, die für das Kühlsystem 1 in der vierten Ausführungsform nach 7 vorgesehen ist. Hier ist die Verteilstelle 7 durch das Verteilrohr 7a und die Sammelstelle 8 durch das Sammelrohr 8a abgebildet. Die Kühlanordnung entspricht dabei mit Ausnahme der nach U-Strömungsmuster durchströmten Wärmeübertrager 3a und 3b der Kühlanordnung nach 4.
13 zeigt eine Ansicht der Kühlanordnung 15, die für das Kühlsystem 1 vorgesehen ist. Hier sind die Verteilstelle 7 und die Sammelstelle 8 durch jeweils eine Leitung abgebildet. An der Verteilstelle 7 ist das Steuerventil 17 angeordnet. Die Kühlanordnung 15 entspricht hier mit Ausnahme der abweichend ausgestalteten Verteilstelle 7 und der abweichend ausgestalteten Sammelstelle 8 sowie der nach U-Strömungsmuster durchströmten Wärmeübertrager 3a und 3b der Kühlanordnung nach 6.
14 zeigt eine Ansicht der Kühlanordnung 15, die für das Kühlsystem 1 vorgesehen ist. Hier ist die Verteilstelle 7 durch das Verteilrohr 7a und die Sammelstelle 8 durch das Sammelrohr 8a abgebildet. An der Verteilstelle 7 ist das Steuerventil 17 angeordnet. Die Kühlanordnung 15 entspricht dabei mit Ausnahme der nach U-Strömungsmuster durchströmten Wärmeübertrager 3a und 3b der Kühlanordnung nach 6.
15 zeigt eine Ansicht der Kühlanordnung 15, die für das Kühlsystem 1 vorgesehen ist. Hier sind die Verteilstelle 7 und die Sammelstelle 8 durch jeweils eine Leitung abgebildet. An der Verteilstelle 7 ist das Rückschlagventil 16 angeordnet. Die Kühlanordnung 15 entspricht hier mit Ausnahme der abweichend ausgestalteten Verteilstelle 7 und der abweichend ausgestalteten Sammelstelle 8 und der nach U-Strömungsmuster durchströmten Wärmeübertrager 3a und 3b der Kühlanordnung nach 5.
16 zeigt eine Ansicht der Kühlanordnung 15, die für das Kühlsystem 1 vorgesehen ist. Hier ist die Verteilstelle 7 durch das Verteilrohr 7a und die Sammelstelle 8 durch das Sammelrohr 8a abgebildet. An der Verteilstelle 7 ist das Rückschlagventil 16 angeordnet. Die Kühlanordnung 15 entspricht dabei mit Ausnahme der nach U-Strömungsmuster durchströmten Wärmeübertrager 3a und 3b der Kühlanordnung nach 5.

Claims

Kühlsystem (1) für ein Kraftfahrzeug, - wobei das Kühlsystem (1) einen ersten Kreislauf (2a) und einen ersten Wärmeübertrager (3a) aufweist, der in den ersten Kreislauf (2a) eingebunden und vom Kühlmittel durchströmbar ist, - wobei das Kühlsystem (1) einen zweiten Kreislauf (2b) und einen zweiten Wärmeübertrager (3b) aufweist, der in den zweiten Kreislauf (2b) eingebunden und vom Kühlmittel durchströmbar ist, - wobei die Wärmeübertrager (3a, 3b) von Umgebungsluft (6) nacheinander durchströmbar sind und dadurch das Kühlmittel in den Wärmeübertragern (3a, 3b) kühlbar ist, und - wobei der erste Wärmeübertrager (3a) in Luftströmungsrichtung vor dem zweiten Wärmeübertrager (3b) und zu diesem unmittelbar benachbart angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kreislauf (2a) und der zweite Kreislauf (2b) an einer Verteilstelle (7) stromauf von den Wärmeübertragern (3a, 3b) und an einer Sammelstelle (8) stromab von den Wärmeübertragern (3a, 3b) fluidisch verbunden sind, so dass ein Teilmassenstrom (14) des Kühlmittels an der Verteilstelle (7) aus dem zweiten Kreislauf (2b) in den ersten Kreislauf (2a) und so in den ersten Wärmeübertrager (3a) eingeleitet und an der Sammelstelle (8) aus dem ersten Wärmeübertrager (3a) in den zweiten Kreislauf (2b) zurückgeleitet werden kann.
Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den ersten Kreislauf (2a) eine erste Fluidpumpe (4a) und in den zweiten Kreislauf (2b) eine zweite Fluidpumpe (4b) fluidisch eingebunden sind.
Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass an der Verteilstelle (7) ein Rückschlagventil (16) angeordnet ist, das ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem ersten Kreislauf (2a) in den zweiten Kreislauf (2b) an der Verteilstelle (7) verhindert, oder - dass an der Verteilstelle (7) oder an der Sammelstelle (8) ein Steuerventil (17) angeordnet ist, das die Größe des Teilmassenstroms (14) an der Verteilstelle (7) einstellt und ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem zweiten Kreislauf (2b) in den ersten Kreislauf (2a) an der Sammelstelle (8) und/oder aus dem ersten Kreislauf (2a) in den zweiten Kreislauf (2b) an der Verteilstelle (7) verhindert.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, - dass das Kühlsystem (1) für ein batterieelektrisches Kraftfahrzeug vorgesehen ist, wobei in den ersten Kreislauf (2a) eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines elektrischen Antriebs und/oder einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs fluidisch eingebunden ist, und wobei in den zweiten Kreislauf (2b) ein indirekter Kondensator zum Kühlen bzw. Kondensieren vom Kältemittel einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs fluidisch eingebunden ist, oder - dass das Kühlsystem (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor vorgesehen ist, wobei in den ersten Kreislauf (2a) ein indirekter Ladeluftkühler zum Kühlen von Ladeluft für den Verbrennungsmotor fluidisch eingebunden ist, und wobei in den zweiten Kreislauf (2b) ein indirekter Kondensator zum Kühlen bzw. Kondensieren vom Kältemittel einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs fluidisch eingebunden ist.
Kühlanordnung (15) für ein Kühlsystem (1) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, - wobei die Kühlanordnung (15) einen ersten Wärmeübertrager (3a) und einen zweiten Wärmeübertrager (3b) aufweist, - wobei der erste Wärmeübertrager (3a) von einem Einlass (12a) zu einem Auslass (13a) vom Kühlmittel durchströmbar ist und fluidisch in einen ersten Kreislauf (2a) einbindbar ist, - wobei der zweite Wärmeübertrager (3b) von einem Einlass (12b) zu einem Auslass (13b) vom Kühlmittel durchströmbar ist und fluidisch in einen zweiten Kreislauf (2b) einbindbar ist, - wobei die Wärmeübertrager (3a, 3b) von Umgebungsluft (6) nacheinander durchströmbar sind und dadurch das Kühlmittel in den Wärmeübertragern (3a, 3b) kühlbar ist, und - wobei der erste Wärmeübertrager (3a) in Luftströmungsrichtung vor dem zweiten Wärmeübertrager (3b) und zu diesem unmittelbar benachbart angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanordnung (15) eine einzelne Baueinheit ist, wobei eine Verteilstelle (7) stromauf von den beiden Wärmeübertragern (3a, 3b) diese fluidisch verbindet und eine Sammelstelle (8) stromab von den beiden Wärmeübertragern (3a, 3b) diese fluidisch verbindet, so dass ein Teilmassenstrom (14) des Kühlmittels an der Verteilstelle (7) aus dem zweiten Kreislauf (2b) in den ersten Kreislauf (2a) und so in den ersten Wärmeübertrager (3a) eingeleitet und an der Sammelstelle (8) aus dem ersten Wärmeübertrager (3a) in den zweiten Kreislauf (2b) zurückgeleitet werden kann.
Kühlanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, - dass an der Verteilstelle (7) ein Rückschlagventil (16) angeordnet ist, das ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem ersten Kreislauf (2a) in den zweiten Kreislauf (2b) verhindern kann, oder - dass an der Verteilstelle (7) oder an der Sammelstelle (8) ein Steuerventil (17) angeordnet ist, das die Größe des Teilmassenstroms (14) aus dem zweiten Kreislauf (2b) in den ersten Kreislauf (2a) einstellen und ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem zweiten Kreislauf (2b) in den ersten Kreislauf (2a) an der Sammelstelle (8) und/oder aus dem ersten Kreislauf (2a) in den zweiten Kreislauf (2b) verhindern kann.
Kühlanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilstelle (7) zwischen den Einlässen (12a, 12b) und Rohrblöcken (9a, 9b) der beiden Wärmeübertrager (3a, 3b) und die Sammelstelle (8) zwischen Rohrblöcken (9a, 9b) und den Auslässen (13a, 13b) der beiden Wärmeübertrager (3a, 3b) ausgebildet ist.
Kühlanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, - dass die Verteilstelle (7) durch ein Verteilrohr (7a) und die Sammelstelle (8) durch ein Sammelrohr (8a) gebildet sind, - dass das Verteilrohr (7a) einen Verteilkasten (10a) des ersten Wärmeübertragers (3a) und einen Verteilkasten (10b) des zweiten Wärmeübertragers (3b) fluidisch verbindet, und - dass das Sammelrohr (8a) einen Sammelkasten (11a) des ersten Wärmeübertragers (3a) und einen Sammelkasten (11b) des zweiten Wärmeübertragers (3b) fluidisch verbindet.
Kühlanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, - dass Verteilkasten (10a, 10b) der beiden Wärmeübertrager (3a, 3b) zu einem gemeinsamen Verteilkasten und Sammelkasten (11a, 11b) der beiden Wärmeübertrager (3a, 3b) zu einem gemeinsamen Sammelkasten zusammengefasst sind, - dass die Verteilkasten (10a, 10b) der beiden Wärmeübertrager (3a, 3b) in dem gemeinsamen Verteilkasten durch zwei fluidisch voneinander getrennte Verteilbereiche abgebildet sind, die ausschließlich über die Verteilstelle (7) in Form einer Verteilöffnung miteinander fluidisch verbunden sind, und - dass die Sammelkasten (11a, 11b) der beiden Wärmeübertrager (3a, 3b) in dem gemeinsamen Sammelkasten durch zwei fluidisch voneinander getrennte Sammelbereiche gebildet sind, die ausschließlich über die Sammelstelle (8) in Form einer Sammelöffnung miteinander fluidisch verbunden sind.
Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, - dass die beiden Wärmeübertrager (3a, 3b) jeweils einen Verteilkasten (10a, 10b), einen Sammelkasten (11a, 11b) und einen Rohrblock (9a, 9b) aufweisen, wobei der jeweilige Verteilkasten (10a, 10b) an einem Längsende des jeweiligen Rohrblocks (9a, 9b) und der jeweilige Sammelkasten (11a, 11b) an einem anderen Längsende des Rohrblocks (9a, 9b) angeordnet sind, so dass das Kühlmittel den jeweiligen Wärmeübertrager (3a, 3b) nach einem I-Strömungsmuster durchströmen kann, oder - dass die beiden Wärmeübertrager (3a, 3b) jeweils einen Verteilkasten (10a, 10b), einen Sammelkasten (11a, 11b), einen Umlenkkasten (18a, 18b) und einen Rohrblock (9a, 9b) aufweisen, wobei der jeweilige Verteilkasten (10a, 10b) und der jeweilige Sammelkasten (11a, 11b) an einem Längsende des jeweiligen Rohrblocks (9a, 9b) und der jeweilige Umlenkkasten (18a, 18b) an einem anderen Längsende des Rohrblocks (9a, 9b) angeordnet sind, so dass das Kühlmittel den jeweiligen Wärmeübertrager (3a, 3b) nach einem U-Strömungsmuster durchströmen kann.
Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, - wobei an der Verteilstelle (7) ein Teilmassenstrom (14) vom Kühlmittel des zweiten Kreislaufs (2b) abgezweigt und zum Kühlmittel des ersten Kreislaufs (2a) dazugegeben wird, - wobei der abgezweigte Teilmassenstrom (14) über den ersten Wärmeübertrager (3a) geleitet und in diesem gekühlt wird, und - wobei an der Sammelstelle (8) der abgezweigte Teilmassenstrom (14) aus dem ersten Kreislauf (2a) abgezweigt und in den zweiten Kreislauf (2b) zurückgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des abgezweigten Teilmassenstroms (14) abhängig von der geforderten Kühlleistung des ersten Kreislaufs (2a) und von der geforderten Kühlleistung des zweiten Kreislaufs (2b) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, - dass in den ersten Kreislauf (2a) eine erste Fluidpumpe (4a) und in den zweiten Kreislauf (2b) eine zweite Fluidpumpe (4b) fluidisch eingebunden werden, und - dass zum Abzweigen des Teilmassenstroms (14) an der Verteilstelle (7) die Pumpleistung der ersten Fluidpumpe (4a) und die Pumpleistung der zweiten Fluidpumpe (4b) so eingestellt werden, dass der Druck des Kühlmittels in dem zweiten Kreislauf (2b) größer als der Druck des Kühlmittels in dem ersten Kreislauf (2a) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, - dass die Größe des Teilmassenstroms (14) über die Drücke in den beiden Kreisläufen (2a, 2b) eingestellt wird und ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem ersten Kreislauf (2a) in den zweiten Kreislauf (2b) an der Verteilstelle (7) über die Drücke in den beiden Kreisläufen (2a, 2b) verhindert wird, oder - dass die Größe des Teilmassenstroms (14) über die Drücke in den beiden Kreisläufen (2a, 2b) eingestellt wird und mittels eines an der Verteilstelle (7) angeordneten Rückschlagventils (16) ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem ersten Kreislauf (2a) in den zweiten Kreislauf (2b) an der Verteilstelle (7) verhindert wird, oder - dass die Größe des Teilmassenstroms (14) mittels eines an der Sammelstelle (8) angeordneten Steuerventils (17) eingestellt wird und mittels dieses Steuerventils (17) ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem ersten Kreislauf (2a) in den zweiten Kreislauf (2b) an der Verteilstelle (7) verhindert wird, oder - dass die Größe des Teilmassenstroms (14) mittels eines an der Verteilstelle (7) angeordneten Steuerventils (17) eingestellt wird und mittels dieses Steuerventils (17) ein Übertreten vom Kühlmittel aus dem zweiten Kreislauf (2b) in den ersten Kreislauf (2a) an der Sammelstelle (8) verhindert wird.