DE102020100501A1 - Wärmemanagementsystem in einem fahrzeug und verfahren zum betrieb des systems - Google Patents

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Christian Schoeneman
Peter Rowling
Sixin Fan
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Wärmemanagementsystem in einem Fahrzeug und Verfahren zum Betrieb des Systems bereit.
Wärmemanagementsysteme und -verfahren zum Betrieb davon sind zum Zuweisen von Kühlmittelfluss in einem Fahrzeug bereitgestellt. Das Wärmemanagementsystem beinhaltet einen Kabinenwärmetauscher in Fluidkommunikation mit einer Heizung und einen Energiespeichervorrichtungswärmetauscher in Fluidkommunikation mit der Heizung. Das Wärmemanagementsystem ist dazu ausgestaltet, in einem ersten Modus erwärmtes Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher in einem ersten Kühlmittelkreislauf zu strömen und gekühltes Kühlmittel von einem Energiespeichervorrichtungskühler zu dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher in einem zweiten Kühlmittelkreislauf, der von dem ersten Kühlmittelkreislauf vorübergehend getrennt ist, zu strömen, und in einem zweiten Modus erwärmtes Kühlmittel in Reihe von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher und dann zu dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher zu strömen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmemanagementsystems.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Frühere Fahrzeuge verwendeten getrennte Heizungen, um verschiedene Fahrzeugsysteme wie eine Traktionsbatterie, die einen Elektromotor antreibt, Kabinenheizungen usw. zu temperieren. Insbesondere wurden batterieelektrische Fahrzeuge (battery electric vehicles - BEV) mit einer speziellen Heizung zum Heizen einer Traktionsbatterie und einer anderen Heizung, die allein Wärme für einen Heizungskern bereitstellt, entwickelt. Das Bereitstellen dedizierter Heizungen für die Batterie- und Kabinenheizung ist kostspielig und erhöht die Fehlermöglichkeiten des Fahrzeugsystems. Infolgedessen ist die Wahrscheinlichkeit einer Beeinträchtigung des Heizsystems zusammen mit den Kosten für die Reparatur des Heizsystems erhöht.
  • Es wurden Versuche unternommen, Heizsysteme zu entwickeln, die erwärmtes Kühlmittel von einer Heizung zu mehreren Fahrzeugsystemen leiten. Ein beispielhafter Ansatz wird von Porras et al. in US 9,950,638 B2 gezeigt. Das System bei Porras verwendet eine Heizung und eine Wärmepumpe, um Wärme zu erzeugen und diese Wärme unter verschiedenen Betriebsbedingungen einem Heizungskern und einer Traktionsbatterie bereitzustellen. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Systemen erkannt. Beispielsweise kann das System von Porras die Batterie nicht kühlen, während die Kabine beheizt wird. Somit können die gewünschten Sollwerte für Kühlung und Heizung der Kabine und der Batterie unter bestimmten Betriebsbedingungen nicht erreicht werden. Darüber hinaus enthält das System von Porras einen hochkomplexen Kühlmittelkreislauf, der das Kühlmittel durch verschiedene Kreisläufe zu einer Heizung, einer Wärmepumpe, einem Kabinenwärmetauscher, einem Batteriewärmetauscher, einem Batteriekühler usw. leitet. Der komplexe Systemaufbau erhöht auch die Wahrscheinlichkeit eines Systemausfalls und erhöht auch die Kosten für Wartung und Reparatur des Systems. Dies erhöht wiederum die Fahrzeugherstellungs- und Betriebskosten.
  • KURZDARSTELLUNG
  • In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch ein Wärmemanagementsystem in einem Fahrzeug gelöst werden, das einen Kabinenwärmetauscher in Fluidkommunikation mit einer Heizung und einen Energiespeichervorrichtungswärmetauscher in Fluidkommunikation mit der Heizung umfasst. Das Wärmemanagementsystem beinhaltet ferner eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die im nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, die bei Ausführung die Steuerung dazu veranlassen, in einem ersten Modus erwärmtes Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher in einem ersten Kühlmittelkreislauf zu strömen und gekühltes Kühlmittel von einem Energiespeichervorrichtungskühler zu dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher in einem zweiten Kühlmittelkreislauf, der von dem ersten Kühlmittelkreislauf vorübergehend getrennt ist, zu strömen. Das System beinhaltet auch computerlesbare Anweisungen, die bei Ausführung die Steuerung dazu veranlassen, in einem zweiten Modus erwärmtes Kühlmittel in Reihe von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher und dann zu dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher zu strömen. Auf diese Weise wird ein optimiertes System erreicht, das dazu dient, die Kabine und die Energiespeichervorrichtung zu erwärmen sowie die Batterie zu kühlen, während die Kabine erwärmt wird. Daraus resultierend wird die Effizienz des Systems erhöht, während gleichzeitig der Heiz- und Kühlbedarf der Fahrzeugkabine und der Energiespeichervorrichtung gedeckt wird.
  • In einem Beispiel ist die Heizung die einzige Heizung in dem Wärmemanagementsystem. Auf diese Weise wird eine einzige Heizung im System bereitgestellt, die eine effiziente Erwärmung sowohl des Kabinenwärmetauschers als auch der Energiespeichervorrichtung ermöglicht.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Schutzumfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Zudem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehende oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile vermeiden.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, beinhaltend ein Wärmemanagementsystem.
    • 2 veranschaulicht ein detailliertes Beispiel des in 1 gezeigten Wärmemanagementsystems.
    • 3 veranschaulicht ein detailliertes Beispiel des in 2 gezeigten Wärmemanagementsystems in einer ersten Konfiguration.
    • 4 zeigt das in 2 abgebildete Wärmemanagementsystems in einer zweiten Konfiguration.
    • 5 veranschaulicht das in 2 abgebildete Wärmemanagementsystems in einer dritten Konfiguration.
    • 6 zeigt ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmemanagementsystems.
    • 7 zeigt ein detailliertes Verfahren zum Betreiben eines Wärmemanagementsystems.
    • 8 zeigt ein Zeitdiagramm mit Graphen, Steuersignalen usw., aufweisend ein Verwendungsbetriebsverfahren für ein Wärmemanagementsystem.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung betrifft ein Wärmemanagementsystem in einem Fahrzeug (z. B. einem Batterieelektrofahrzeug (BEV)) und Verfahren zur effizienten Kühlmittelführung in dem System. Das Wärmemanagementsystem umfasst eine Heizung, die während eines Betriebsmodus zuerst einem Kabinenwärmetauscher und dann einer Energiespeichervorrichtung erwärmtes Kühlmittel bereitstellt. Auf diese Weise können sowohl die Fahrzeugkabine als auch die Energiespeichervorrichtung über eine gemeinsame Heizung effizient in Reihe beheizt werden. In einem Beispiel kann das erwärmte Kühlmittel von dem Kabinenwärmetauscher zu der Energiespeichervorrichtung geleitet werden, ohne durch beliebige dazwischenliegende Wärmetauscher zu laufen. Folglich kann die Effizienz des Systems erhöht werden. Das Wärmemanagementsystem strömt in einem anderen Betriebsmodus erwärmtes Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher in einem ersten Kühlmittelkreislauf und gekühltes Kühlmittel von einem Energiespeichervorrichtungskühler zu der Batterie in einem zweiten Kühlmittelkreislauf. In diesem Modus werden der erste und der zweite Kühlmittelkreislauf vorübergehend fluidisch getrennt. Auf diese Weise kann das System so neukonfiguriert werden, dass Kühlmittel in parallelen Kühlmittelkreisläufen strömt, um es zu ermöglichen, dass unterschiedliche Heiz- und Kühlsollwerte für die Batterie und die Fahrzeugkabine erreicht werden. In einem Beispiel wird während des zweiten Modus der Kühlmittelfluss durch den Energiespeichervorrichtungskühler verhindert. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass erwärmtes Kühlmittel durch den Kühler fließt, um eine Verschlechterung des Kühlers zu verhindern. Ferner kann in einem Beispiel die Heizung die einzige Heizung sein, die dem Kabinenwärmetauscher und der Energiespeichervorrichtung erwärmtes Kühlmittel bereitstellt. Folglich wird die Effizienz des Systems erhöht und die Herstellungskosten werden reduziert.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs (z. B. eines batterieelektrischen Fahrzeugs (BEV)) mit einem Wärmemanagementsystem. Die 2-5 zeigen detaillierte Veranschaulichungen des Wärmemanagementsystems aus 1 in unterschiedlichen Betriebsmodi. 6 zeigt ein Verfahren für den Betrieb eines Wärmemanagementsystems. 7 zeigt ein detaillierteres Verfahren für den Betrieb eines Wärmemanagementsystems. 8 zeigt ein Zeitdiagramm entsprechend einem Wärmemanagementsystems unter Betreibung eines schematischen Verwendungsfalls.
  • Unter Bezugnahme auf 1 stellt die Figur schematisch ein Fahrzeug 10 mit einem Antriebssystem 12 dar. In diesem Beispiel beinhaltet das Antriebssystem 12 eine Energieumwandlungsvorrichtung 14, die unter anderem einen Elektromotor, einen Generator und Kombinationen daraus beinhalten kann. Insbesondere beinhaltet in einem Beispiel die Energieumwandlungsvorrichtung 14 den Motor. Die Energieumwandlungsvorrichtung 14 ist mit einem Getriebe 16 gekoppelt. Das Getriebe 16 kann Drehmomentwandler, Zahnräder und andere mechanische Vorrichtungen beinhalten, um zu ermöglichen, dass die Antriebskraft innerhalb eines gewünschten Drehzahlbereichs oder bei einer bestimmten Drehzahl auf das Antriebsrad bzw. die Antriebsräder 18 übertragen wird. Das Getriebe 16 ist mit dem Antriebsrad 18 gekoppelt gezeigt, das seinerseits mit der Straßenoberfläche 20 in Kontakt steht.
  • Die Energieumwandlungsvorrichtung 14 ist ferner an eine Energiespeichervorrichtung 22 gekoppelt gezeigt, die eine Batterie, einen Kondensator, ein Schwungrad, einen Druckbehälter usw. beinhalten kann. Insbesondere kann die Energiespeichervorrichtung 22 in einem Beispiel eine Traktionsbatterie sein. Die Energieumwandlungsvorrichtung kann dazu betrieben werden, Energie aus Fahrzeugbewegung und/oder dem Motor aufzunehmen und die aufgenommene Energie in eine zur Speicherung durch die Energiespeichervorrichtung geeignete Energieform umzuwandeln (d. h. einen Generatorbetrieb bereitzustellen). Die Energieumwandlungsvorrichtung kann zudem dazu betrieben werden, den Antriebsrädern 18 eine Ausgabe (Leistung, Arbeit, Drehmoment, Drehzahl usw.) zuzuführen. Es versteht sich, dass die Energieumwandlungsvorrichtung in einigen Ausführungsformen nur einen Elektromotor, nur einen Generator oder sowohl einen Elektromotor als auch einen Generator beinhalten kann, unter vielen anderen Komponenten, die zum Bereitstellen der zweckmäßigen Umwandlung von Energie zwischen der Energiespeichervorrichtung und den Fahrzeugantriebsrädern verwendet werden.
  • Die dargestellten Verbindungen zwischen der Energieumwandlungsvorrichtung 14, dem Getriebe 16 und dem Antriebsrad 18 geben die Übertragung von mechanischer Energie von einer Komponente auf die andere an, wohingegen die Verbindungen zwischen der Energieumwandlungsvorrichtung und der Energiespeichervorrichtung die Übertragung von vielfältigen Energieformen wie etwa elektrischer, mechanischer Energie usw. angeben können. Beispielsweise kann ein Drehmoment von der Energieumwandlungsvorrichtung 14 übertragen werden, um die Fahrzeugantriebsräder 18 über das Getriebe 16 anzutreiben. Wie vorstehend beschrieben kann die Energiespeichervorrichtung 22 ausgelegt sein, in einem Generatormodus und/oder einem Elektromotormodus betrieben zu werden. In einem Generatormodus nimmt das System 12 die Ausgabe von dem Getriebe 16 vollständig oder teilweise auf, was die Menge der Antriebsausgabe, die dem Antriebsrad 18 zugeführt wird, oder die Menge des Bremsmoments zu dem Antriebsrad 18 reduziert. Ein derartiger Betrieb kann zum Beispiel eingesetzt werden, um Steigerungen des Wirkungsgrads durch Nutzbremsen, verbesserten Motorwirkungsgrad usw. zu erreichen. Ferner kann die durch die Energieumwandlungsvorrichtung empfangene Ausgabe zum Laden der Energiespeichervorrichtung 22 verwendet werden. Im Elektromotormodus kann die Energieumwandlungsvorrichtung dem Antriebsrad 18 über das Getriebe 16 eine mechanische Ausgabe zuführen, zum Beispiel unter Verwendung von elektrischer Energie, die in einer elektrischen Batterie gespeichert ist. Die Energiespeichervorrichtung 22 kann selektiv mit einer externen Energiequelle wie etwa einer Steckdose, einer Ladestation, einer tragbaren Batterie usw. gekoppelt sein.
  • Das Fahrzeug 10 beinhaltet auch ein Wärmemanagementsystem 26, das dazu ausgelegt ist, die Temperatur einer Fahrzeugkabine 28 und einer Energiespeichervorrichtung 22 einzustellen. Ferner kann in einem Beispiel das Wärmemanagementsystem 26 auch dazu ausgelegt sein, die Temperatur Energieumwandlungsvorrichtung 14 einzustellen. Pfeile, die zwischen dem Wärmemanagementsystem 26 und der Fahrzeugkabine 28 und der Energiespeichervorrichtung 22 verlaufen, zeigen die Übertragung von Wärmeenergie von dem System zu der zugehörigen Komponente oder umgekehrt. Beispielsweise kann erwärmtes oder gekühltes Kühlmittel, Luft usw. von dem System zu der Energiespeichervorrichtung 22 und der Fahrzeugkabine 28 übertragen werden. Das Wärmemanagementsystem 26 weist eine größere Komplexität auf, als dies in 1 dargestellt ist. Eine detaillierte Veranschaulichung einer Ausführungsform des Wärmemanagementsystems ist in 2 gezeigt und hierin ausführlicher beschrieben.
  • Ferner kann in einem anderen Beispiel das Antriebssystem 12 ein Hybridantriebssystem sein. In einem derartigen Beispiel beinhalten das Fahrzeug 10 und das Antriebssystem 12 einen Verbrennungsmotor (nicht gezeigt). Ausführungsformen mit Hybridantrieb können Vollhybridsysteme beinhalten, bei denen das Fahrzeug nur mit dem Motor, nur mit der Energieumwandlungsvorrichtung (z. B. dem Elektromotor) oder einer Kombination aus beiden betrieben werden kann. Hilfs- oder Mildhybridkonfigurationen, bei denen der Motor die primäre Drehmomentquelle ist, können ebenfalls verwendet werden, wobei das Hybridantriebssystem dazu dient, selektiv zusätzliches Drehmoment zuzuführen, zum Beispiel während der Pedalbetätigung oder anderer Bedingungen. Noch ferner können zudem Anlasser/Generator-Systeme und/oder Systeme mit intelligenter Lichtmaschine verwendet werden.
  • Aus dem Vorangehenden sollte hervorgehend, dass das beispielhafte Hybridantriebssystem zu verschiedenen Betriebsmodi in der Lage ist. Bei einer Vollhybridumsetzung kann das Antriebssystem zum Beispiel unter Verwendung der Energieumwandlungsvorrichtung (z. B. eines Elektromotors) als einzige Drehmomentquelle, die das Fahrzeug antreibt, betrieben werden. Dieser „nur elektrische“ Betriebsmodus kann beim Bremsen, bei niedrigen Geschwindigkeiten, beim Anhalten an Ampeln usw. verwendet werden. In einem anderen Modus wird der Motor (nicht gezeigt) eingeschaltet und wirkt als das einzige Drehmomentquellen-Antriebsrad. In noch einem weiteren Modus, der als ein „Hilfsmodus“ bezeichnet werden kann, kann eine alternative Drehmomentquelle das durch den Motor bereitgestellte Drehmoment ergänzen und in Verbindung mit diesem wirken. Wie vorstehend angegeben, kann die Energieumwandlungsvorrichtung zudem in einem Generatormodus betrieben werden, in dem Drehmoment von dem Motor und/oder dem Getriebe aufgenommen wird. Des Weiteren kann die Energieumwandlungsvorrichtung dazu dienen, während Umschaltungen des Motors zwischen unterschiedlichen Verbrennungsmodi (z. B. während Umschaltungen zwischen einem Fremdzündungs- und einem Kompressionszündungsmodus) Drehmoment zu erhöhen oder zu absorbieren. Somit kann der Antriebsstrang verschiedenartig konfiguriert sein, darunter als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug.
  • 1 zeigt außerdem eine Steuerung 100 in dem Fahrzeug 10. Die Steuerung 100 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Verbrennungsmotorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Die Komponenten des Wärmemanagementsystems, die in den 2-5 gezeigt sind, können auch durch die Fahrzeugsteuerung 100 gesteuert werden. Insbesondere ist die Steuerung 100 in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes umfasst: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangskanäle 104, einen Nur-LeseSpeicher 106, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Keep-Alive-Speicher 109 und einen herkömmlichen Datenbus. Die Steuerung 100 ist so konfiguriert, dass sie verschiedene Signale von Sensoren empfängt, die mit dem Antriebssystem 12 gekoppelt sind, und Befehlssignale an Aktoren in Komponenten in dem Fahrzeug sendet, wie etwa die Energieumwandlungsvorrichtung 14. Daneben ist die Steuerung 100 zudem so konfiguriert, dass sie ein Pedalstellungssignal von einem Pedalstellungssensor 110 empfängt, der an ein Pedal 112 gekoppelt ist, das durch einen Fahrzeugführer 114 betätigt wird. Deshalb kann die Steuerung 100 in einem Beispiel ein Pedalpositionssignal empfangen und Aktoren in der Energieumwandlungsvorrichtung 14 auf Grundlage des Pedalpositionssignals einstellen, um den Drehausgang der Energieumwandlungsvorrichtung zu variieren. Es versteht sich, dass andere Komponenten, die Befehlssignale von der Steuerung empfangen, auf ähnliche Art und Weise funktionieren können. Beispielsweise können die Ventile 210 und 238 sowie die Pumpen 216 und 228, die in 2 gezeigt sind, Aktoren umfassen, und die Aktoren können den Fluidfluss durch die Ventile und Pumpen auf der Grundlage von Signalen, die von Sensoren in dem Fahrzeug 10 empfangen werden, ändern. Es versteht sich daher, dass die Aktoren während der hierin beschriebenen Steuerverfahren betrieben werden können, um die Aktionen der Schritte auszuführen.
  • Die Sensoren können einen Energiespeichervorrichtungs-Temperatursensor 150, einen Energieumwandlungsvorrichtungs-Temperatursensor 152, einen Energieumwandlungsvorrichtungs-Drehzahlsensor 154, einen Kabinentemperatursensor 156, einen Umgebungstemperatursensor 158, eine Kabinenheizschnittstelle 160 usw. beinhalten.
  • Es versteht sich, dass die Kabinenheizschnittstelle 160 in dem Wärmemanagementsystem 26 enthalten sein kann. Die Kabinenheizschnittstelle 160 kann ein Ziffernblatt, ein Schieber, eine grafische Benutzerschnittstelle (z. B. eine Berührungsschnittstelle), ein Peripheriegerät usw. sein, die dazu ausgelegt sind, einen Kabinenheizbefehl zu erzeugen und den Befehl an die Steuerung 100 zu senden. Der Kabinenheizbefehl kann ein gewünschter Kabinenwärmetauscherausgang, ein Kabinentemperatursollwert usw. sein. In einigen Beispielen kann der Kabinenheizbefehl als Reaktion auf eine Benutzerinteraktion mit der Kabinenheizschnittstelle 160 erzeugt werden. In anderen Beispielen kann der Kabinenheizbefehl jedoch automatisch von der Steuerung 100 zum Beispiel basierend auf vorbestimmten Kabinenklimasollwerten erzeugt werden.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform 200 des in 1 gezeigten Wärmemanagementsystems 26. Somit kann das in 2 gezeigte Wärmemanagementsystem 200 in dem in 1 gezeigten Fahrzeug 10 enthalten sein.
  • Das Wärmemanagementsystem 200 beinhaltet einen ersten Kühlmittelkreislauf 202. Das Arbeitsfluid in den Kühlmittelkreisläufen kann eine Lösung aus Wasser und einer organischen Chemikalie (z. B. Ethylenglycol, Diethylenglycol oder Propylenglycol) beinhalten. Es wurden jedoch auch andere Kühlmittellösungen oder Arten von Kühlmitteln in Betracht gezogen.
  • Der erste Kühlmittelkreislauf 202 beinhaltet eine Heizung 204. Die Heizung 204 ist dazu ausgelegt, die Wärme des durch sie fließenden Kühlmittels zu erhöhen. Die Heizung 204 kann in einem Beispiel eine Heizung mit positivem Temperaturkoeffizient (positive temperature coefficient - PTC) sein. Durch die Verwendung einer PTC-Heizung kann eine gewünschte Wärmemenge auf kompakte Weise effizient erzeugt werden. Die PTC-Heizung kann in einem Fall ein halbleitendes Keramikelement beinhalten, um die effiziente Wärmeerzeugung zu ermöglichen. Es wurden jedoch auch andere Arten von Heizungen in Betracht gezogen, wie etwa andere Arten von elektrischen Heizungen, Gasheizungen, Kombinationen davon usw.
  • Die Heizung 204 steht über eine Kühlmittelleitung 208 mit einem Kabinenwärmetauscher 206 (z. B. Heizungskern) in Fluidkommunikation. Wie hierin beschrieben, ist eine Kühlmittelleitung eine Leitung, die Kühlmittel zwischen verschiedenen Komponenten fließen lassen kann. Somit kann jede Kühlmittelleitung einen Einlass, einen Auslass, ein Gehäuse, einen internen Strömungskanal usw. aufweisen.
  • Der Kabinenwärmetauscher 206 ist in oder neben einer Fahrzeugkabine, wie etwa der in 1 gezeigten Fahrzeugkabine 32, positioniert. Somit ist der Kabinenwärmetauscher 206 so ausgelegt, dass er der Fahrzeugkabine erwärmte Luft bereitstellt. Beispielsweise kann es eine Wicklung von Kühlmittelleitungen mit vorbeiströmender Kabinenluft dem Wärmetauscher ermöglichen, der Kabine erwärmte Luft bereitzustellen. Es können jedoch zahlreiche geeignete Wärmetauscheranordnungen verwendet werden.
  • Der Kabinenwärmetauscher 206 steht über eine Kühlmittelleitung 212 mit einem Ventil 210 (z. B. Zwei-Wege-Ventil) in Fluidkommunikation. Das Ventil 210 ist dazu konfiguriert, den ersten Kühlmittelkreislauf 202 mit einem zweiten Kühlmittelkreislauf 214 zu verbinden und von diesem zu trennen. Beispielsweise ist das Ventil 210 in einer ersten Position so ausgelegt, dass es einen Kühlmittelfluss zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf 202 und dem zweiten Kühlmittelkreislauf 214 verhindert. In einer zweiten Position ist das Ventil 210 jedoch so ausgelegt, dass es Kühlmittel zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf 202 und dem zweiten Kühlmittelkreislauf 214 durch einen Kreuzungskanal im Ventil strömt. Somit kann in einem Beispiel das Ventil 210 ein Kühlmittelkreuzungsventil sein. Das Ventil 210 kann Anschlüsse, Sitze, Schafte, Klappen, Kammern und/oder andere geeignete Mechanismen beinhalten, um es zu ermöglichen, dass das Ventil in die erste und die zweite Position gebracht wird. Darüber hinaus können, wie zuvor erörtert, das Ventil 210 und die anderen Ventile in dem System 200 einen Aktor zum Erreichen der hierin beschriebenen Steuerschemata beinhalten.
  • Das Ventil 210 steht in Fluidkommunikation mit einer ersten Kühlmittelpumpe 216, die dazu ausgelegt ist, Kühlmittel durch den ersten Kühlmittelkreislauf 202 zu bewegen. Eine Kühlmittelleitung 218 verläuft zwischen dem Ventil 210 und der ersten Kühlmittelpumpe 216. Die erste Kühlmittelpumpe 216 und/oder die anderen hierin beschriebenen Pumpen können einen stufenlos einstellbaren Ausgang aufweisen, sodass die Durchflussmenge des Kühlmittels durch den entsprechenden Kühlmittelkreislauf präzise variiert werden kann. In anderen Beispielen können jedoch die erste Kühlmittelpumpe 216 und/oder die anderen hierin beschriebenen Kühlmittelpumpen diskret eingestellt werden. Beispielsweise kann die erste Kühlmittelpumpe eine „Ein“- und „Aus“-Konfiguration aufweisen. Somit kann der Ausgang der ersten Kühlmittelpumpe 216 und/oder der anderen hierin beschriebenen Kühlmittelpumpen einstellbar sein. Die erste Kühlmittelpumpe 216 kann eine Vielzahl geeigneter Komponenten enthalten, wie beispielsweise Kolben, Pumpenkammern, Flügel, Dichtungen, Elektromotoren, Kombinationen davon usw., um die Pumpfunktion zu erreichen. Somit kann die erste Kühlmittelpumpe 216 in einem Beispiel eine elektrisch betriebene Pumpe sein. Es versteht sich, dass die erste Kühlmittelpumpe 216, die Heizung 204, der Kabinenwärmetauscher 206 und andere fluidische Komponenten in dem System 200 Einlässe und Auslässe beinhalten, die mit stromaufwärtigen bzw. stromabwärtigen Komponenten gekoppelt sind.
  • Der zweite Kühlmittelkreislauf 214 beinhaltet eine Kühlmittelleitung 219, die Fluidkommunikation zwischen dem Ventil 210 und einer Verbindungsstelle 220 bereitstellt. Die Verbindungsstelle 220 ist der Zusammenfluss einer Kühlmittelleitung 222, die mit einem Energiespeichervorrichtungskühler 224 und der Kühlmittelleitung 219 gekoppelt ist. Der Energiespeichervorrichtungskühler 224 ist so ausgelegt, dass er dem durchfließenden Kühlmittel Wärme entzieht, und kann Komponenten wie etwa Kühlmittelleitungen, Kühlkörper (z. B. Kühlrippen), Lüfter und/oder andere geeignete Komponenten zum Erreichen der Kühlfunktionalität beinhalten.
  • Zusätzlich verläuft eine Kühlmittelleitung 226 zwischen der Verbindungsstelle 220 und einer zweiten Kühlmittelpumpe 228, die dazu ausgelegt ist, den Kühlmittelfluss durch den zweiten Kühlmittelkreislauf 214 zu regulieren. Die zweite Kühlmittelpumpe 228 kann in einem Beispiel ähnliche Komponenten wie die erste Kühlmittelpumpe 216 beinhalten. In anderen Beispielen kann die zweite Kühlmittelpumpe 228 jedoch andere mechanische Komponenten als die erste Kühlmittelpumpe 216 beinhalten und/oder kann sich in der Größe von der ersten Kühlmittelpumpe unterscheiden.
  • Eine Kühlmittelleitung 230 verläuft zwischen der zweiten Kühlmittelpumpe 228 und einem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher 232. Der Energiespeichervorrichtungswärmetauscher 232 ist mit einer Energiespeichervorrichtung 234 (z. B. einer Traktionsbatterie) gekoppelt und überträgt entweder Wärme zu der Energiespeichervorrichtung oder leitet Wärme von dieser ab. Es versteht sich, dass die in 2 gezeigte Energiespeichervorrichtung 234 ein Beispiel der in 1 gezeigten Energiespeichervorrichtung 22 ist. Der Energiespeichervorrichtungswärmetauscher 232 kann Platten, Kühlmittelleitungen, Gehäuse usw. beinhalten, die mit der Energiespeichervorrichtung 234 gekoppelt sind, um die Wärmeübertragungs-/-ableitungsfunktion zu erreichen.
  • Eine Kühlmittelleitung 236 stellt Fluidkommunikation zwischen dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher 232 und einem Ventil 238 her. Das Ventil 238 kann dazu konfiguriert sein, in einer ersten Konfiguration Kühlmittel in eine Kühlmittelleitung 240, die mit dem Energiespeichervorrichtungskühler 224 gekoppelt ist, zu strömen. In einer zweiten Konfiguration kann das Ventil 238 dazu konfiguriert sein, Kühlmittel in eine Kühlmittelleitung 242, die zwischen dem Ventil 238 und dem Ventil 210 verläuft, zu strömen. In der zweiten Konfiguration ist das Ventil 238 dazu konfiguriert, Kühlmittelfluss von dem Ventil in die Kühlmittelleitung 240 im Wesentlichen zu verhindern. Andererseits ist das Ventil 238 in der ersten Konfiguration dazu konfiguriert, Kühlmittelfluss von dem Ventil in die Kühlmittelleitung 242 im Wesentlichen zu verhindern.
  • Es versteht sich, dass die in 1 gezeigte Steuerung 100 in dem Wärmemanagementsystem 200 aus 2 enthalten sein kann. Somit kann die Steuerung 100 verschiedene Steuerungsstrategien in dem in 2 gezeigten Wärmemanagementsystem 200 umsetzen.
  • Die 3-5 zeigen unterschiedlichen Betriebsmodi des Wärmemanagementsystems 200. Konkret zeigt 3 das Wärmemanagementsystems 200, wie es in einem ersten Modus betrieben wird. Die Eintrittsbedingungen für den ersten Modus können eine Bedingung sein, bei der sich die Energiespeichervorrichtung 234 über einer Schwellenbetriebstemperatur oder einem Schwellenbetriebstemperaturbereich befindet (z. B. 30 °C, -10 °C bis 30 °C, 0 °C bis 20 °C, 5 °C bis 25 °C usw.) und/oder wenn eine Anforderung für die Kabinenheizung von der Steuerung empfangen wird.
  • In dem ersten Modus wird erwärmtes Kühlmittel durch den ersten Kühlmittelkreislauf 202 geleitet, angezeigt durch die Pfeile 300. Konkret wird erwärmtes Kühlmittel von der Heizung 204 zu dem Kabinenwärmetauscher 206 geleitet. Auf diese Weise stellt der erste Kühlmittelkreislauf 202 Wärme an die Fahrzeugkabine bereit. Es versteht sich, dass die erste Pumpe 216 und das Ventil 210 betrieben werden können, um das System in den ersten Betriebsmodus zu versetzen. Beispielsweise kann das Ventil 210 in einer Konfiguration angeordnet sein, die einen Kühlmittelfluss zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf 202 und dem zweiten Kühlmittelkreislauf 214 verhindert und es ermöglicht, dass Kühlmittel durch den ersten Kreislauf zirkuliert.
  • Zusätzlich wird in dem ersten Modus Kühlmittel, das durch den Energiespeichervorrichtungskühler 224 hindurchgegangen ist, zu dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher 232 geleitet, der mit der Energiespeichervorrichtung 234 gekoppelt ist, was durch die Pfeile 302 angezeigt ist. Auf diese Weise kann Kühlmittel mit einer verringerten Temperatur verwendet werden, um die Energiespeichervorrichtung 234 zu kühlen. Es versteht sich, dass im ersten Modus das Kühlmittel, das durch den ersten und den zweiten Kreislauf 202 und 214 fließt, vorübergehend voneinander getrennt sein kann. Auf diese Weise kann Kühlmittel parallel durch den ersten und den zweiten Kühlmittelkreislauf geleitet werden. Es versteht sich, dass der Kühlmittelfluss durch die Kühlmittelleitungen 218 und 242 in dem ersten Modus über die Ventile 210 und 238 verhindert werden kann.
  • 4 zeigt das Wärmemanagementsystems 200, wie es in einem zweiten Modus betrieben wird. In dem zweiten Modus wird erwärmtes Kühlmittel von der Heizung 204 in Reihe zum Kabinenwärmetauscher 206 und dann zum Energiespeichervorrichtungswärmetauscher 232 übertragen. Konkret wird erwärmtes Kühlmittel von der Heizung 204 zum Kabinenwärmetauscher 206 und dann durch das Ventil 210 in den zweiten Kühlmittelkreislauf 214 geleitet, was durch die Pfeile 400 angezeigt ist. Das erwärmte Kühlmittel wird dann durch die Pumpe 228 und den Energiespeichervorrichtungswärmetauscher 232 geleitet. Das Kühlmittel fließt dann vom Wärmetauscher 232 zum Ventil 238 und dann durch die Kühlmittelleitung 242 zurück zum Ventil 210 und dann in den ersten Kühlmittelkreislauf 202 stromaufwärts der ersten Kühlmittelpumpe 216.
  • Es versteht sich, dass in dem zweiten Modus das Ventil 210 Kreuzungskühlmittelfluss zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf 202 und dem zweiten Kühlmittelkreislauf 214 ermöglicht. Zusätzlich leitet das Ventil 238 Kühlmittel direkt in die Kühlmittelleitung 242 und verhindert, dass Kühlmittel in die Kühlmittelleitung 240 fließt. Darüber hinaus wird die Heizung 204 angeschaltet, um das durch sie fließende Kühlmittel zu erwärmen, und die Pumpen 216 und 228 werden angeschaltet, um den Kühlmittelfluss durch beide Kühlmittelkreisläufe zu führen.
  • Auf diese Weise kann eine Heizung verwendet werden, um Wärme sowohl an die Fahrzeugkabine als auch an die Energiespeichervorrichtung 234 bereitzustellen, wodurch die Systemeffizienz erhöht wird. Es versteht sich, dass in dem veranschaulichten Beispiel erwärmtes Kühlmittel vom Kabinenwärmetauscher 206 zum Energiespeichervorrichtungswärmetauscher 232 geleitet wird, ohne durch einen Wärmetauscher zu laufen. Wie hierin beschrieben, ist ein Wärmetauscher eine Vorrichtung, die dazu verwendet wird, Wärme an eine ausgewählte Fahrzeugkomponente zu übertragen, und kann Rohre, Rippen, Leitungen usw. umfassen, um die Wärmeübertragungsfunktion zu erreichen. Es versteht sich, dass die hierin beschriebenen Kühlmittelleitungen keine Wärmetauscher sind. Somit kann erwärmtes Kühlmittel effizient zu der Kabine und der Energiespeichervorrichtung geleitet werden. In anderen Beispielen können jedoch auch andere Kühlmittelkreislaufkonfigurationen verwendet werden.
  • 5 zeigt das Wärmemanagementsystems 200, wie es in einem dritten Modus betrieben wird. In dem dritten Modus wird erwärmtes Kühlmittel durch den ersten Kühlmittelkreislauf 202 zum Kabinenwärmetauscher 206 geführt, angezeigt durch die Pfeile 500. Insbesondere bewegt sich erwärmtes Kühlmittel von der Heizung 204, dann dem Kabinenwärmetauscher 206, durch das Ventil 210 und dann zu der ersten Kühlmittelpumpe 216. In dem dritten Modus ist der zweite Kühlmittelkreislauf 214 inaktiv. Das heißt, dass weder erwärmtes noch gekühltes Kühlmittel zum Energiespeichervorrichtungswärmetauscher 232 geführt wird. Auf diese Weise kann die Kabine geheizt werden, während das Erwärmen/Abkühlen der Energiespeichervorrichtung inaktiv bleibt. Es versteht sich, dass während des dritten Modus die Heizung 204 angeschaltet ist, um das durch sie fließende Kühlmittel zu erwärmen, und das Ventil 210 dazu konfiguriert ist, Kreuzungskühlmittelfluss zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf 202 und dem zweiten Kühlmittelkreislauf 214 zu verhindern, und die erste Kühlmittelpumpe 216 aktiv Kühlmittelfluss in den ersten Kreislauf führt.
  • Es versteht sich, dass andere Betriebsmodi des Wärmemanagementsystems in Erwägung gezogen wurden. Beispielsweise kann in einem vierten Modus gekühltes Kühlmittel zu der Energiespeichervorrichtung geführt werden, während der Kühlmittelfluss im ersten Kreislauf im Wesentlichen inaktiv ist. Auf diese Weise kann die Energiespeichervorrichtung gekühlt werden, während keine Kabinenheizung erfolgt.
  • Durch Betreiben des Wärmemanagementsystems 200 in den verschiedenen Modi, die in den 3-5 gezeigt sind, kann das System dazu angepasst werden, den Heiz- und Kühlbedarf der Kabine und der Energiespeichervorrichtung bei einer umfassenden Vielzahl von Betriebsbedingungen zu decken. Daraus resultierend kann die Anwendbarkeit des Systems erhöht werden. Darüber hinaus kann das System über eine effiziente Kühlmittelführung in den verschiedenen Modi betrieben werden, um Verluste im System zu verringern und somit die Systemeffizienz zu erhöhen.
  • 6 zeigt ein Verfahren 600 für den Betrieb eines Wärmemanagementsystems. Das Verfahren 600 und/oder die anderen hierin beschriebenen Verfahren können über das Wärmemanagementsystem und die Fahrzeuge, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1-5 beschrieben sind, umgesetzt werden. In anderen Beispielen können jedoch andere geeignete Wärmemanagementsysteme und Fahrzeuge verwendet werden, um das Verfahren 600 und/oder die anderen hierin beschriebenen Verfahren umzusetzen. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 600 und der übrigen hier enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems, wie etwa den Sensoren, die vorstehend unter Bezugnahme auf 1-6 beschrieben worden sind, empfangenen Signalen ausgeführt werden. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren anzupassen.
  • Bei 602 beinhaltet das Verfahren Bestimmen von Betriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können eine Energiespeichervorrichtungstemperatur, einen Kabinenheizbefehlszustand, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Energieumwandlungsvorrichtungsdrehzahl, eine Energieumwandlungsvorrichtungstemperatur, eine Pedalposition, eine Umgebungstemperatur usw. beinhalten. Die Bedingungen können basierend auf Eingaben von Fahrzeugsensoren bestimmt werden und/oder durch Modellieren oder andere geeignete Vorhersagealgorithmen, die beispielsweise Signale von anderen Fahrzeugsensoren verwenden, abgeleitet werden. In anderen Beispielen können empirisch bestimmte Werte, die mit anderen Motorbetriebsbedingungen korreliert sind, in Tabellen (z. B. Lookup-Tabellen) gespeichert werden, um zu ermöglichen, dass die vorstehend dargelegten Bedingungen bestimmt werden.
  • Bei 604 beinhaltet das Verfahren Bestimmen eines aktuellen Betriebsmodus für das Wärmemanagementsystem. Jeder Modus kann einen eigenen Satz von Eintrittsbedingungen beinhalten. In einem Beispiel können zum Beispiel die Eintrittsbedingungen für den ersten Modus eine Bedingung sein, bei der die Energiespeichervorrichtung über einer Schwellentemperatur liegt und/oder die Kabine unter einer Schwellentemperatur liegt. In anderen Beispielen kann jedoch eine der Bedingungen sein, dass eine Kabinenheizungsanforderung von der Steuerung empfangen wird. Die Eintrittsbedingungen für den zweiten Modus können in einem Beispiel eine Bedingung sein, bei der die Energiespeichervorrichtung und/oder die Kabine über einer Schwellentemperatur liegt. Die Eintrittsbedingungen für den dritten Modus können in einem Beispiel eine Bedingung sein, bei der die Energiespeichervorrichtung in einem gewünschten Betriebstemperaturbereich arbeitet und eine Kabinenheizungsanforderung empfangen wird. Es wurden jedoch auch andere Arten von modalen Eintrittsbedingungen in Erwägung gezogen. Darüber hinaus versteht es sich, dass das Verfahren basierend auf einer Bestimmung, ob der erste, zweite oder dritte Satz von Eintrittsbedingungen vorliegt, bestimmen kann, ob in den ersten, zweiten oder dritten Modus eingetreten werden soll.
  • Bei 606 setzt das Verfahren den ersten Modus um. In dem ersten Modus werden die Schritte 608-610 initiiert. Es versteht sich, dass die Schritte 608-610 in einem Beispiel in überlappenden (z. B. gleichzeitigen) Zeitintervallen umgesetzt werden können.
  • Bei 608 beinhaltet das Verfahren Strömen von erwärmtem Kühlmittel von der Heizung zum Kabinenwärmetauscher. Das Strömen von erwärmtem Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher kann (i) Betreiben der Pumpe in dem ersten Kühlmittelkreislauf, um Kühlmittelzirkulation in dem ersten Kühlmittelkreislauf zu erzeugen oder aufrechtzuerhalten, und/oder (ii) Platzieren oder Aufrechterhalten des Kühlmittelkreislaufkreuzungsventils in einer Konfiguration, die den ersten und den zweiten Kühlmittelkreislauf vorübergehend trennt, beinhalten.
  • Bei 610 beinhaltet das Verfahren das Strömen von gekühltem Kühlmittel von dem Energiespeichervorrichtungskühler zu dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher. Das Strömen von gekühltem Kühlmittel von dem Energiespeichervorrichtungskühler zu dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher kann (i) Platzieren oder Aufrechterhalten des Kühlerumgehungsventils in einer Konfiguration, in der das Kühlmittel zu dem Kühler geleitet wird, und (ii) Betreiben der Pumpe in dem zweiten Kühlmittelkreislauf, um Kühlmittelzirkulation in dem zweiten Kühlmittelkreislauf zu erzeugen oder aufrechtzuerhalten, beinhalten.
  • Bei 612 setzt das Verfahren den zweiten Modus um. In dem zweiten Modus werden die Schritte 614-616 ausgeführt. Bei 614 beinhaltet das Verfahren Strömen von erwärmtem Kühlmittel von der Heizung zum Kabinenwärmetauscher. Das Strömen des erwärmten Kühlmittels von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher kann Betreiben der Pumpe in dem ersten Kühlmittelkreislauf, um Kühlmittelzirkulation in dem ersten Kühlmittelkreislauf zu erzeugen oder aufrechtzuerhalten, beinhalten.
  • Bei 616 beinhaltet das Verfahren Strömen von erwärmtem Kühlmittel von dem Kabinenwärmetauscher zu dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher in Reihe. Das Strömen von erwärmtem Kühlmittel von dem Kabinenwärmetauscher zu dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher kann (i) Platzieren oder Aufrechterhalten des Kühlmittelkreislaufkreuzungsventils in einer Konfiguration, die den ersten und den zweiten Kühlmittelkreislauf in Reihe koppelt, und/oder (ii) Betreiben der Pumpe in dem zweiten Kühlmittelkreislauf, um Kühlmittelzirkulation in dem zweiten Kühlmittelkreislauf zu erzeugen oder aufrechtzuerhalten, beinhalten. Es versteht sich, dass die Schritte 614 und 616 nacheinander umgesetzt werden können.
  • Bei 618 setzt das Verfahren den dritten Modus um. Die Umsetzung des dritten Modus beinhaltet Schritt 620. Bei 620 beinhaltet das Verfahren Strömen von erwärmtem Kühlmittel von der Heizung zum Kabinenwärmetauscher. Das Strömen des erwärmten Kühlmittels von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher kann Betreiben der Pumpe in dem ersten Kühlmittelkreislauf, um Kühlmittelzirkulation in dem ersten Kühlmittelkreislauf zu erzeugen oder aufrechtzuerhalten, beinhalten. Es versteht sich auch, dass sich im dritten Modus das Kühlmittelkreislaufkreuzungsventil in einer Position befinden kann, die den ersten und den zweiten Kühlmittelkreislauf trennt.
  • Es versteht sich, dass das System in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen in dem System und/oder dem Fahrzeug zwischen den verschiedenen Modi wechseln kann. Daher können Übergänge zwischen den Modi als Reaktion auf eine Änderung der Betriebsbedingungen auftreten. Beispielsweise kann das System von dem ersten Modus in den zweiten Modus übergehen, wenn die Temperatur der Energiespeichervorrichtung eine Schwellentemperatur überschreitet oder umgekehrt. Darüber hinaus versteht es sich, dass, wenn ein Betriebsmodus umgesetzt ist, die anderen Modi daran gehindert werden, umgesetzt zu werden.
  • 7 zeigt ein detailliertes Verfahren zum Betreiben eines Wärmemanagementsystems. Bei 702 beinhaltet das Verfahren Bestimmen von Betriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können eine oder mehrere der in Schritt 602 angegebenen Betriebsbedingungen beinhalten und können unter Verwendung einer oder mehrerer der zuvor dargelegten Techniken bestimmt werden.
  • Bei 704 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob die Energiespeichervorrichtung unter einer Schwellenwerttemperatur oder einem Schwellenwerttemperaturbereich (z. B. -10 °C, 0 °C, - 10 °C bis 30 °C, 0 °C bis 30 °C, 0 °C bis 20 °C usw.) liegt. Das Bestimmen, ob die Energiespeichervorrichtung unter der Schwellentemperatur liegt, kann Empfangen eines Signals von einem Temperatursensor, wie etwa einem mit der Energiespeichervorrichtung gekoppelten Temperatursensor, und Bestimmen, ob die durch das Signal angegebene Temperatur unter einem vorbestimmten Wert liegt, beinhalten. In anderen Beispielen kann die Temperatur der Energiespeichervorrichtung jedoch beispielsweise mit einem dynamischen Schwellenwert verglichen werden, der durch ein Batteriebetriebsmodell erzeugt wird.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Energiespeichervorrichtung nicht unter der Schwellentemperatur liegt (NEIN bei 704), geht das Verfahren zu 706 über. Bei 706 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob die Energiespeichervorrichtungstemperatur über einem Schwellenwert oder einem Schwellenwertbereich (z. B. 30 °C, 20 °C, -10 °C bis 30 °C, 0 °C bis 30 °C usw.) liegt. Es versteht sich, dass die Bestimmung in Schritt 706 eine oder mehrere der vorstehend in Bezug auf Schritt 704 beschriebenen Techniken verwenden kann, wie etwa Empfangen von Sensoreingaben, Vergleichen des aktuellen Temperaturwerts mit einem vorbestimmten Schwellenwert usw.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Energiespeichervorrichtungstemperatur über dem Schwellenwert oder dem Schwellenwertbereich liegt (JA bei 706), geht das Verfahren zu 708 über. Bei 708 beinhaltet die Verfahren Bestimmen, ob eine Kabinenheizanforderung empfangen wurde. Eine Kabinenheizanforderung kann durch eine Kabinenheizschnittstelle erzeugt werden. Die Kabinenheizschnittstelle kann auswählbare vorbestimmte Kabinenheizausgänge, Klimaregelungssollwerte (z. B. gewählte Kabinentemperatur) usw. aufweisen. Somit kann die Kabinenheizschnittstelle Ziffernblätter, eine grafische Benutzeroberfläche, die über Berührungseingaben, Sprachbefehle, Peripheriegeräte usw., gesteuert wird, Berührungsleisten usw. beinhalten. In anderen Beispielen kann die Kabinenheizanforderung jedoch automatisch erzeugt werden.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Kabinenheizanforderung empfangen wurde (JA bei 708), geht das Verfahren zu 710 über, wo das Verfahren Umsetzen des ersten Modus einschließlich der Schritte 712-714 umfasst. Bei 712 beinhaltet das Verfahren Strömen von erwärmtem Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher und bei 714 beinhaltet das Verfahren Strömen von gekühltem Kühlmittel von dem Energiespeichervorrichtungskühler zu dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher, ähnlich den Schritten 608-610, die in 6 gezeigt sind.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Kabinenheizanforderung nicht empfangen wurde (NEIN bei 708). Das Verfahren geht zu 716 über, wo ein vierter Betriebsmodus umgesetzt wird. Der vierte Modus beinhaltet Schritt 718. Bei 718 beinhaltet das Verfahren das Strömen von gekühltem Kühlmittel von dem Energiespeichervorrichtungskühler zu der Energiespeichervorrichtung. Der vierte Modus kann auch Verhindern des Flusses von erwärmtem Kühlmittel zum Kabinenwärmetauscher beinhalten.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Energiespeichervorrichtung nicht über dem Schwellentemperaturwert oder -bereich liegt (NEIN bei 706), endet das Verfahren. Darüber hinaus, wenn bestimmt wird, dass die Energiespeichervorrichtungstemperatur unter der Schwellentemperatur oder dem Schwellentemperaturbereich liegt (JA bei 704), fährt das Verfahren mit 720 fort.
  • Bei 720 beinhaltet die Verfahren Bestimmen, ob eine Kabinenheizanforderung empfangen wurde. Wenn eine Kabinenheizanforderung empfangen wurde (JA bei 720), geht das Verfahren zu 722 über, wo das Verfahren Umsetzen eines zweiten Betriebsmodus beinhaltet. Die Schritte 724-726 werden in dem zweiten Modus initiiert. Bei 724 beinhaltet das Verfahren Strömen von erwärmtem Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher und bei 726 beinhaltet das Verfahren Strömen von erwärmtem Kühlmittel von dem Kabinenwärmetauscher zu dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher in Reihe, ähnlich den Schritten 614-616, die in 6 gezeigt sind.
  • Wenn andererseits bestimmt wird, dass eine Kabinenheizanforderung nicht empfangen wurde (NEIN bei 720), geht das Verfahren zu 728 über. Bei 728 beinhaltet das Verfahren Umsetzen eines dritten Modus, was Schritt 730 beinhaltet. Bei 730 beinhaltet das Verfahren Strömen von erwärmtem Kühlmittel von der Heizung zum Kabinenwärmetauscher, ähnlich Schritt 620, der in 6 gezeigt ist.
  • Nun wird auf 8 Bezug genommen, in der ein Verwendungsfallbeispiel eines Steuerverfahrens für das Wärmemanagementsystem abgebildet ist. Temperaturdiagramme, Ventilsteuersignale, Pumpensteuersignale usw. werden grafisch veranschaulicht. Die Zeit ist auf der Abszisse dargestellt. Das Beispiel aus 8 ist im Wesentlichen maßstabsgetreu gezeichnet, wenn auch nicht jeder einzelne Punkt mit Zahlenwerten beschriftet ist. Demnach können relative Unterschiede von Zeitpunkten anhand der Abmessungen der Zeichnungen abgeschätzt werden. Falls gewünscht, können jedoch auch andere relative Steuerungszeiten verwendet werden.
  • Ein Energiespeichervorrichtungsdiagramm ist bei 802 angegeben. Bei 804 ist eine gewünschte Batterietemperatur, die als Schwellenwert verwendet werden kann, veranschaulicht. 806 zeigt an, ob ein Kabinenheizbefehl empfangen wird. Wie gezeigt, wird von t0 bis t3 ein Kabinenheizbefehl empfangen.
  • Ein Befehlssignal für das Kühlmittelkreislaufkreuzungsventil ist bei 808 angegeben. Es versteht sich, dass das Kühlmittelkreislaufkreuzungsventil das Ventil 210, das in den 2-5 gezeigt ist, sein kann. Die Kühlmittelkreuzungsventilkonfigurationen bezeichnen auf der Ordinate eine Ventilkonfiguration, bei der der erste und der zweite Kühlmittelkreislauf in Reihe geschaltet sind, oder eine Ventilkonfiguration, bei der der erste und der zweite Kühlmittelkreis fluidisch getrennt sind.
  • Bei 810 ist ein Befehlssignal für ein Kühlerumgehungsventil angegeben. Es versteht sich, dass das Kühlerumgehungsventil das Ventil 238, das in den 2-5 gezeigt ist, sein kann. Die Kühlerumgehungsventilkonfigurationen bezeichnen auf der Ordinate eine Ventilkonfiguration, bei der das Ventil Kühlmittel zum Energiespeichervorrichtungskühler leitet, oder eine Ventilkonfiguration, bei der das Ventil den Kühlmittelfluss um den Energiespeichervorrichtungskühler herum leitet.
  • Ein Befehlssignal für die Pumpe in dem ersten Kühlmittelkreislauf ist bei 812 angegeben. Es versteht sich, dass die Pumpe die Pumpe 216, die in den 2-5 gezeigt ist, sein kann. Pumpenkonfigurationen bedeuten auf der Ordinate eine „Ein“- oder „Aus“-Position. Es versteht sich jedoch, dass eine differenziertere Pumpensteuerung umgesetzt sein kann, wie etwa Steuern des Pumpenausgangs auf eine kontinuierlich variable Weise.
  • Ein Befehlssignal für die Pumpe in dem zweiten Kühlmittelkreislauf ist bei 814 angegeben. Es versteht sich, dass die Pumpe die Pumpe 228, die in den 2-5 gezeigt ist, sein kann. Pumpenkonfigurationen bedeuten auf der Ordinate eine „Ein“- oder „Aus“-Position. Es versteht sich jedoch, dass eine differenziertere Pumpensteuerung umgesetzt sein kann, wie etwa Steuern auf eine kontinuierlich variable Weise.
  • Bei 816 ist ein Heizungsbefehlssignal angegeben. Es versteht sich, dass die Heizung die Heizung 204, die in den 2-5 gezeigt ist, sein kann. Heizungskonfigurationen bedeuten auf der Ordinate eine „Ein“- oder „Aus“-Zustand. Es versteht sich jedoch, dass die Heizung in anderen Beispielen für eine für feinere Steuerung konfiguriert sein kann.
  • Wie gezeigt, liegt die Temperatur der Energiespeichervorrichtung von t0 bis t1 unter dem Schwellenwert 804 und es wird ein Kabinenheizbefehl empfangen. Als Reaktion auf das Auftreten dieser Zustände führt das Kühlmittelkreislaufkreuzungsventil Kühlmittel in Reihe zwischen den beiden Kreisläufen, und die ersten und die zweiten Pumpe werden eingeschaltet, um den Kühlmittelfluss durch jeden Kreislauf und zwischen den beiden Kreisläufen anzutreiben. Zusätzlich leitet das Kühlerumgehungsventil das Kühlmittel durch den zweiten Kühlmittelkreislauf, sodass das Kühlmittel den Energiespeichervorrichtungskühler umgeht. Darüber hinaus ist die Heizung von t0 bis t1 angeschaltet. Es versteht sich, dass die Heizung Wärme erzeugt und diese auf das dort durchströmende Kühlmittel überträgt, wenn sie angeschaltet wird.
  • Bei t1 überschreitet die Energiespeichervorrichtungstemperatur den Schwellenwert 804 und der Kabinenheizbefehl wird weiterhin erzeugt. Als Reaktion auf das Auftreten dieser Zustände trennt das Kühlmittelkreuzungsventil den ersten und den zweiten Kühlmittelkreislauf, und das Kühlerumgehungsventil führt das Kühlmittel im zweiten Kreislauf durch den Energiespeichervorrichtungskühler. Die erste und die zweite Pumpe werden ebenfalls angeschaltet oder die Aktivierung der Pumpen wird von t1 bis t2 aufrechterhalten. Zusätzlich ist die Heizung von t1 bis t2 angeschaltet.
  • Bei t2 erreicht die Energiespeichervorrichtungstemperatur den Schwellenwert 804 und bleibt von t2 bis t3 innerhalb eines gewünschten Bereichs um den Schwellenwert und der Kabinenheizbefehl wird weiterhin von t2 bis t3 erzeugt. Als Reaktion auf das Auftreten dieser Zustände trennt das Kühlmittelkreuzungsventil den ersten und den zweiten Kühlmittelkreislauf, und die zweite Pumpe im zweiten Kreislauf wird abgeschaltet. Auf diese Weise kann dem Kabinenwärmetauscher Wärme bereitgestellt werden, während das Heizen oder Kühlen der Energiespeichervorrichtung ausgesetzt ist. Die Heizung ist auch von t2 bis t3 angeschaltet.
  • Wie durch die hier veranschaulichten Beispiele kann das Verfahren zum Betreiben und Durchführen von Handlungen als Reaktion auf eine Bestimmung einer Bedingung das Betreiben in dieser Bedingung (z. B. Betreiben des Systems in einem gewählten Modus), das Bestimmen, ob diese Bedingung vorliegt (wie etwa basierend auf einer Sensorausgabe) und das Durchführen von Handlungen als Reaktion darauf sowie das Betreiben, ohne dass diese Bedingung vorliegt, Bestimmen, dass die Bedingung nicht vorliegt, und Durchführen einer unterschiedlichen Handlung als Reaktion darauf beinhalten. Ferner können in einem Beispiel die Betriebsmodi des Systems notwendigerweise beispielsweise in einem Fahrzyklus auftreten.
  • Die hierin beschriebenen Wärmemanagementsysteme und -verfahren ermöglichen, dass Heiz- und Kühlbedarf der Kabine und der Energiespeichervorrichtung mit einem robusten und optimierten Kühlleitschema gedeckt werden.
  • Der technische Effekt des Bereitstellens eines Wärmemanagementsystems in einem Fahrzeug, das dazu ausgelegt ist, während eines ersten Modus erwärmtes Kühlmittel durch einen ersten Kühlmittelkreislauf mit einer Heizung und einem Kabinenwärmetauscher zu leiten und gekühltes Kühlmittel durch einen zweiten Kreislauf mit einem Energiespeichervorrichtungskühler und einer Batterie zu leiten, und während eines zweiten Modus erwärmtes Kühlmittel von einer Heizung zu einem Kabinenwärmetauscher und dann zu einer Batterie zu leiten, besteht darin, die Betriebseffizienz des Systems zu erhöhen und die Systemkomplexität zu verringern, während der gewünschte Heiz- und Kühlbedarf der Fahrzeugkabine und des Fahrzeugs gedeckt wird.
  • Die Erfindung wird in den folgenden Absätzen näher beschrieben. In einem Aspekt ist ein Wärmemanagementsystem in einem Fahrzeug bereitgestellt, umfassend einen Kabinenwärmetauscher in Fluidkommunikation mit einer Heizung; einen Energiespeichervorrichtungswärmetauscher in Fluidkommunikation mit der Heizung; und eine Energiespeichervorrichtung, die mit dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher gekoppelt ist; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die im nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: in einem ersten Modus erwärmtes Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher in einem ersten Kühlmittelkreislauf zu strömen und gekühltes Kühlmittel von einem Energiespeichervorrichtungskühler zu dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher in einem zweiten Kühlmittelkreislauf, der von dem ersten Kühlmittelkreislauf vorübergehend getrennt ist, zu strömen; und in einem zweiten Modus erwärmtes Kühlmittel in Reihe von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher und dann zu dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher zu strömen.
  • In einem anderen Aspekt wird ein Verfahren bereitgestellt, das Folgendes umfasst: in einem ersten Modus Strömen von erwärmtem Kühlmittel von einer Heizung zu einem Kabinenwärmetauscher in einem ersten Kühlmittelkreislauf und Strömen von gekühltem Kühlmittel von einem Energiespeichervorrichtungskühler zu einem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher in einem zweiten Kühlmittelkreislauf, der von dem ersten Kühlmittelkreislauf vorübergehend getrennt ist; und in einem zweiten Modus Strömen von erwärmtem Kühlmittel in Reihe von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher und zu der Energiespeichervorrichtung. In einem Beispiel kann das Verfahren ferner, in einem dritten Modus, Strömen von erwärmtem Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher und Verhindern von Heizen oder Kühlen des Kühlmittels in dem zweiten Kühlmittelkreislauf beinhalten. Ferner kann in einem Beispiel das Verfahren Übergehen aus dem ersten Modus oder dem zweiten Modus in den dritten Modus beinhalten, wenn eine Energiespeichervorrichtungstemperatur innerhalb eines gewünschten Betriebsbereichs liegt. In einem anderen Beispiel kann das Verfahren ferner Übergehen aus dem ersten Modus in den zweiten Modus beinhalten, wenn eine Energiespeichervorrichtungstemperatur unter einem Schwellenwert liegt und wenn ein Kabinenheizbefehl empfangen wird. Ferner noch in einem anderen Beispiel kann das Verfahren auch, in dem zweiten Modus, Verhindern eines Flusses von Kühlmittel durch den Energiespeichervorrichtungskühler beinhalten.
  • In einem anderen Aspekt ist ein Wärmemanagementsystem in einem batterieelektrischen Fahrzeug (BEV) bereitgestellt, umfassend: einen Kabinenwärmetauscher in Fluidkommunikation mit einer Heizung; einen Traktionsbatteriewärmetauscher in Fluidkommunikation mit einer Heizung; eine Traktionsbatterie, die mit dem Traktionsbatteriewärmetauscher gekoppelt ist; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nichtflüchtigem Speicher gespeichert sind, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: in einem ersten Modus erwärmtes Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher in einem ersten Kühlmittelkreislauf zu strömen und gekühltes Kühlmittel von einem Energiespeichervorrichtungskühler zu dem Traktionsbatteriewärmetauscher in einem zweiten Kühlmittelkreislauf, der von dem ersten Kühlmittelkreislauf vorübergehend getrennt ist, zu strömen; und in einem zweiten Modus erwärmtes Kühlmittel in Reihe von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher und dann zu dem Traktionsbatteriewärmetauscher zu strömen; und
    in einem dritten Modus erwärmtes Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher zu strömen und Heizen oder Kühlen des Kühlmittels in dem zweiten Kühlmittelkreislauf zu verhindern.
  • In einem beliebigen der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Fahrzeug ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) sein und die Energiespeichervorrichtung ist eine Traktionsbatterie.
  • In einem beliebigen der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Wärmemanagementsystem ferner computerlesbare Anweisungen, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, umfassen, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: in einem dritten Modus erwärmtes Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher zu strömen und Heizen oder Kühlen des Kühlmittels in dem zweiten Kühlmittelkreislauf zu verhindern.
  • In einem beliebigen der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Wärmemanagementsystem ferner computerlesbare Anweisungen, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, umfassen, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: aus dem ersten Modus oder dem zweiten Modus in den dritten Modus überzugehen, wenn eine Energiespeichervorrichtungstemperatur innerhalb eines gewünschten Betriebsbereichs liegt.
  • In einem beliebigen der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Wärmemanagementsystem ferner computerlesbare Anweisungen, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, umfassen, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: aus dem ersten Modus in den zweiten Modus überzugehen, wenn eine Energiespeichervorrichtungstemperatur unter einem Schwellenwert liegt und wenn ein Kabinenheizbefehl empfangen wird.
  • In einem beliebigen der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der erste Modus initiiert werden, wenn eine Energiespeichervorrichtungstemperatur über einem Schwellenwert oder Temperaturbereich liegt, und wobei der zweite Modus initiiert wird, wenn die Energiespeichervorrichtungstemperatur unter dem Schwellenwert oder Temperaturbereich liegt.
  • In einem beliebigen der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Wärmemanagementsystem ferner computerlesbare Anweisungen, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, umfassen, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: einen Fluss von Kühlmittel durch den Energiespeichervorrichtungskühler in dem zweiten Modus zu verhindern.
  • In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann die Heizung die einzige Heizung in dem Wärmemanagementsystem sein.
  • In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann die Heizung eine Heizung mit positivem Temperaturkoeffizient (PTC) sein.
  • In einem beliebigen der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Wärmemanagementsystem ferner computerlesbare Anweisungen, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, umfassen, die bei Ausführung die Steuerung dazu veranlassen, aus dem zweiten Modus in den ersten Modus überzugehen, wobei das Übergehen aus dem ersten Modus in den zweiten Modus Neukonfigurieren eines Ventils, das mit dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf gekoppelt ist, um Fluss zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf zu ermöglichen, beinhaltet.
  • In einem beliebigen der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte kann in dem zweiten Modus das erwärmte Kühlmittel von dem Kabinenwärmetauscher zu der Traktionsbatterie geströmt werden, ohne sich durch andere Wärmetauschervorrichtungen zu bewegen.
  • In einer anderen Darstellung umfasst ein Verfahren in einem ersten Modus Strömen von erwärmtem Kühlmittel von einer Heizung zu einem Kabinenwärmetauscher getrennt von Strömen von gekühltem Kühlmittel von einem Energiespeichervorrichtungskühler zu einem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher; und
    in einem zweiten Modus Strömen von erwärmtem Kühlmittel in Reihe von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher und zu der Energiespeichervorrichtung.
  • Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Verbrennungsmotor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in dieser Schrift offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Verbrennungsmotorhardware ausgeführt werden. Die in dieser Schrift beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Zudem können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen nicht flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Verbrennungsmotorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Verbrennungsmotorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technik auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Verbrennungsmotorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und sonstige in der vorliegenden Schrift offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
  • Im hier verwendeten Sinne ist der Ausdruck „ungefähr“ so zu verstehen, dass er plus oder minus fünf Prozent des Bereichs bedeutet, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben.
  • Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmemanagementsystem in einem Fahrzeug bereitgestellt, aufweisend: einen Kabinenwärmetauscher in Fluidkommunikation mit einer Heizung; einen Energiespeichervorrichtungswärmetauscher in Fluidkommunikation mit der Heizung; eine Energiespeichervorrichtung, die mit dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher gekoppelt ist; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die im nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: in einem ersten Modus erwärmtes Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher in einem ersten Kühlmittelkreislauf zu strömen und gekühltes Kühlmittel von einem Energiespeichervorrichtungskühler zu dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher in einem zweiten Kühlmittelkreislauf, der von dem ersten Kühlmittelkreislauf vorübergehend getrennt ist, zu strömen; und in einem zweiten Modus erwärmtes Kühlmittel in Reihe von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher und dann zu dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher zu strömen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das Fahrzeug ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) und die Energiespeichervorrichtung ist eine Traktionsbatterie.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch computerlesbare Anweisungen, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: in einem dritten Modus erwärmtes Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher zu strömen und Heizen oder Kühlen des Kühlmittels in dem zweiten Kühlmittelkreislauf zu verhindern.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch computerlesbare Anweisungen, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: aus dem ersten Modus oder dem zweiten Modus in den dritten Modus überzugehen, wenn eine Energiespeichervorrichtungstemperatur innerhalb eines gewünschten Betriebsbereichs liegt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch computerlesbare Anweisungen, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, umfassen, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: aus dem ersten Modus in den zweiten Modus überzugehen, wenn eine Energiespeichervorrichtungstemperatur unter einem Schwellenwert liegt und wenn ein Kabinenheizbefehl empfangen wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird der erste Modus initiiert, wenn eine Energiespeichervorrichtungstemperatur über einem Schwellenwert oder Temperaturbereich liegt, und wobei der zweite Modus initiiert wird, wenn die Energiespeichervorrichtungstemperatur unter dem Schwellenwert oder Temperaturbereich liegt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch computerlesbare Anweisungen, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: einen Fluss von Kühlmittel durch den Energiespeichervorrichtungskühler in dem zweiten Modus zu verhindern.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Heizung die einzige Heizung in dem Wärmemanagementsystem.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Heizung eine Heizung mit positivem Temperaturkoeffizient (PTC).
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Folgendes: in einem ersten Modus Strömen von erwärmtem Kühlmittel von einer Heizung zu einem Kabinenwärmetauscher in einem ersten Kühlmittelkreislauf und Strömen von gekühltem Kühlmittel von einem Energiespeichervorrichtungskühler zu einem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher in einem zweiten Kühlmittelkreislauf, der von dem ersten Kühlmittelkreislauf vorübergehend getrennt ist; und in einem zweiten Modus Strömen von erwärmtem Kühlmittel in Reihe von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher und zu der Energiespeichervorrichtung.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch, in einem dritten Modus, Strömen von erwärmtem Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher und Verhindern von Heizen oder Kühlen des Kühlmittels in dem zweiten Kühlmittelkreislauf.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Übergehen aus dem ersten Modus oder dem zweiten Modus in den dritten Modus, wenn eine Energiespeichervorrichtungstemperatur innerhalb eines gewünschten Betriebsbereichs liegt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Übergehen aus dem ersten Modus in den zweiten Modus, wenn eine Energiespeichervorrichtungstemperatur unter einem Schwellenwert liegt und wenn ein Kabinenheizbefehl empfangen wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch, in dem zweiten Modus, Verhindern eines Flusses von Kühlmittel durch den Energiespeichervorrichtungskühler.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird der erste Modus initiiert, wenn eine Energiespeichervorrichtungstemperatur über einem Schwellenwert oder Temperaturbereich liegt, und wobei der zweite Modus initiiert wird, wenn die Energiespeichervorrichtungstemperatur unter dem Schwellenwert oder Temperaturbereich liegt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Heizung die einzige Heizung in dem Wärmemanagementsystem.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmemanagementsystem in einem batterieelektrischen Fahrzeug (BEV) bereitgestellt, aufweisend: einen Kabinenwärmetauscher in Fluidkommunikation mit einer Heizung; einen Traktionsbatteriewärmetauscher in Fluidkommunikation mit einer Heizung; eine Traktionsbatterie, die mit dem Traktionsbatteriewärmetauscher gekoppelt ist; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nichtflüchtigem Speicher gespeichert sind, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: in einem ersten Modus erwärmtes Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher in einem ersten Kühlmittelkreislauf zu strömen und gekühltes Kühlmittel von einem Energiespeichervorrichtungskühler zu dem Traktionsbatteriewärmetauscher in einem zweiten Kühlmittelkreislauf, der von dem ersten Kühlmittelkreislauf vorübergehend getrennt ist, zu strömen; in einem zweiten Modus erwärmtes Kühlmittel in Reihe von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher und dann zu dem Traktionsbatteriewärmetauscher zu strömen; und in einem dritten Modus erwärmtes Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher zu strömen und Heizen oder Kühlen des Kühlmittels in dem zweiten Kühlmittelkreislauf zu verhindern.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Übergehen in den ersten Modus in den zweiten Modus, wobei das Übergehen aus dem ersten Modus in den zweiten Modus Neukonfigurieren eines Ventils, das mit dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf gekoppelt ist, um Fluss zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf zu ermöglichen, beinhaltet.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird in dem zweiten Modus das erwärmte Kühlmittel von dem Kabinenwärmetauscher zu der Traktionsbatterie geströmt, ohne sich durch andere Wärmetauschervorrichtungen zu bewegen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Heizung die einzige Heizung in dem Wärmemanagementsystem.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 9950638 B2 [0003]

Claims (15)

  1. Wärmemanagementsystem in einem Fahrzeug, umfassend: einen Kabinenwärmetauscher in Fluidkommunikation mit einer Heizung; einen Energiespeichervorrichtungswärmetauscher in Fluidkommunikation mit der Heizung; eine Energiespeichervorrichtung, die mit dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher gekoppelt ist; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nichtflüchtigem Speicher gespeichert sind, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: in einem ersten Modus erwärmtes Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher in einem ersten Kühlmittelkreislauf zu strömen und gekühltes Kühlmittel von einem Energiespeichervorrichtungskühler zu dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher in einem zweiten Kühlmittelkreislauf, der von dem ersten Kühlmittelkreislauf vorübergehend getrennt ist, zu strömen; und in einem zweiten Modus erwärmtes Kühlmittel in Reihe von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher und dann zu dem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher zu strömen.
  2. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug ein batterieelektrisches Fahrzeug (battery electric vehicle - BEV) ist und die Energiespeichervorrichtung eine Traktionsbatterie ist.
  3. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend computerlesbare Anweisungen, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: in einem dritten Modus erwärmtes Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher zu strömen und Heizen oder Kühlen des Kühlmittels in dem zweiten Kühlmittelkreislauf zu verhindern.
  4. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 3, ferner umfassend computerlesbare Anweisungen, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: aus dem ersten Modus oder dem zweiten Modus in den dritten Modus überzugehen, wenn eine Energiespeichervorrichtungstemperatur innerhalb eines gewünschten Betriebsbereichs liegt.
  5. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend computerlesbare Anweisungen, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: aus dem ersten Modus in den zweiten Modus überzugehen, wenn eine Energiespeichervorrichtungstemperatur unter einem Schwellenwert liegt und wenn ein Kabinenheizbefehl empfangen wird.
  6. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei der erste Modus initiiert wird, wenn eine Energiespeichervorrichtungstemperatur über einem Schwellenwert oder Temperaturbereich liegt, und wobei der zweite Modus initiiert wird, wenn die Energiespeichervorrichtungstemperatur unter dem Schwellenwert oder Temperaturbereich liegt.
  7. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend computerlesbare Anweisungen, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: einen Fluss von Kühlmittel durch den Energiespeichervorrichtungskühler in dem zweiten Modus zu verhindern.
  8. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei die Heizung die einzige Heizung in dem Wärmemanagementsystem ist.
  9. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei die Heizung eine Heizung mit positivem Temperaturkoeffizient (positive temperature coefficient - PTC) ist.
  10. Verfahren, umfassend: in einem ersten Modus Strömen von erwärmtem Kühlmittel von einer Heizung zu einem Kabinenwärmetauscher in einem ersten Kühlmittelkreislauf und Strömen von gekühltem Kühlmittel von einem Energiespeichervorrichtungskühler zu einem Energiespeichervorrichtungswärmetauscher in einem zweiten Kühlmittelkreislauf, der von dem ersten Kühlmittelkreislauf vorübergehend getrennt ist; und in einem zweiten Modus Strömen von erwärmtem Kühlmittel in Reihe von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher und zu der Energiespeichervorrichtung.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend, in einem dritten Modus, Strömen von erwärmtem Kühlmittel von der Heizung zu dem Kabinenwärmetauscher und Verhindern von Heizen oder Kühlen des Kühlmittels in dem zweiten Kühlmittelkreislauf.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend Übergehen aus dem ersten Modus oder dem zweiten Modus in den dritten Modus, wenn eine Energiespeichervorrichtungstemperatur innerhalb eines gewünschten Betriebsbereichs liegt.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend Übergehen aus dem ersten Modus in den zweiten Modus, wenn eine Energiespeichervorrichtungstemperatur unter einem Schwellenwert liegt und wenn ein Kabinenheizbefehl empfangen wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend, in dem zweiten Modus, Verhindern eines Flusses von Kühlmittel durch den Energiespeichervorrichtungskühler.
  15. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der erste Modus initiiert wird, wenn eine Energiespeichervorrichtungstemperatur über einem Schwellenwert oder Temperaturbereich liegt, und wobei der zweite Modus initiiert wird, wenn die Energiespeichervorrichtungstemperatur unter dem Schwellenwert oder Temperaturbereich liegt und/oder wobei die Heizung die einzige Heizung in dem Wärmemanagementsystem ist.
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