DE102020101159A1 - Electric motor vehicle with coolant cooler and associated resistance heating device - Google Patents
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Abstract
Ein elektrisches Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Kühlsystem 2, das zumindest einen elektrischen Traktionsmotor 7; 11, eine Traktionsbatterie 6, eine Kühlmittelpumpe16; 17, einen Kühlmittelkühler 14 und eine Widerstandsheizvorrichtung 20 integriert, wobei die Widerstandsheizvorrichtung 20 in den Kühlmittelkühler 14 integriert ist oder die Widerstandsheizvorrichtung 20 und der Kühlmittelkühler 14 separat ausgebildet sind, wobei dann in einer Funktionsstellung eines Kühlmittelverteilsystems Kühlmittel mittels der Kühlmittelpumpe 16; 17 zunächst durch die Widerstandsheizvorrichtung 20 und anschließend durch den Kühlmittelkühler 14 förderbar ist. Die Widerstandsheizvorrichtung 20 und gegebenenfalls auch die Kühlmittelpumpe 16; 17 eines solchen Kraftfahrzeugs kann/können bei einer ermittelten Beeinträchtigung des Kühlmittelkühlers 14 durch Schnee und/oder Eis in Betrieb genommen werden, um den Schnee und/oder das Eis abzutauen. An electric motor vehicle 1 comprises a cooling system 2, which has at least one electric traction motor 7; 11, a traction battery 6, a coolant pump 16; 17, a coolant cooler 14 and a resistance heating device 20 are integrated, the resistance heating device 20 being integrated in the coolant cooler 14 or the resistance heating device 20 and the coolant cooler 14 being formed separately, wherein then in a functional position of a coolant distribution system coolant by means of the coolant pump 16; 17 can be conveyed first through the resistance heating device 20 and then through the coolant cooler 14. The resistance heating device 20 and possibly also the coolant pump 16; 17 of such a motor vehicle can be put into operation in the event of a determined impairment of the coolant cooler 14 by snow and / or ice in order to thaw the snow and / or the ice.
Description
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kraftfahrzeug mit einem Kühlsystem. Als elektrisches Kraftfahrzeug wird dabei ein Kraftfahrzeug verstanden, das zumindest zeitweise ausschließlich mittels eines oder mehrerer elektrischer Traktionsmotoren angetrieben werden kann. Hierunter fallen folglich insbesondere batterieelektrische Kraftfahrzeuge, elektrische Kraftfahrzeuge, bei denen die elektrische Antriebsenergie mittels einer Brennstoffzelle zur Verfügung gestellt wird, sowie ausschließlich elektrisch antreibbare Hybridfahrzeuge, die zusätzlich einen Verbrennungsmotor aufweisen.The invention relates to an electric motor vehicle with a cooling system. An electric motor vehicle is understood to be a motor vehicle that can at least temporarily be driven exclusively by means of one or more electric traction motors. This therefore includes, in particular, battery-electric motor vehicles, electric motor vehicles in which the electrical drive energy is made available by means of a fuel cell, and exclusively electrically driven hybrid vehicles which also have an internal combustion engine.
Bei elektrischen Kraftfahrzeugen und insbesondere bei solchen, die nicht als Hybridfahrzeuge ausgebildet sind, kann sich bei Umgebungstemperaturen um oder unter 0°C das Problem ergeben, dass ein Kühlmittelkühler eines Kühlsystems des jeweiligen Kraftfahrzeugs, der dafür vorgesehen ist, zeitweise im Betrieb des Kraftfahrzeugs angefallene Abwärme an die Umgebungsluft zu übertragen, durch Schnee und Eis beeinträchtigt wird. Dies gilt insbesondere bei einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs bei Schneefall, was dazu führen kann, dass sich der Kühlmittelkühler, der über Durchgangsöffnungen in der Karosserie des Kraftfahrzeugs einer Strömung der Umgebungsluft ausgesetzt ist, mit Schnee zusetzt. Eine wirksame Durchströmung des Kühlmittelkühlers kann dann durch den Schnee verhindert sein. Ebenso kann ein solches Zusetzen des Kühlmittelkühlers mit Schnee Auswirkungen auf die Funktionsfähigkeit eines Lautsprechers haben, der dafür vorgesehen ist, ein künstliches Fahrgeräusch des elektrischen Kraftfahrzeugs zu erzeugen, wie dies teilweise gesetzlich vorgeschrieben ist, und der hierfür häufig unmittelbar vor dem Kühlmittelkühler angeordnet ist. Da bei einem Betrieb eines elektrischen Kraftfahrzeugs bei Temperaturen nahe oder unter 0°C üblicherweise auch nur wenig bis keine Wärmeenergie in dem Kühlsystem anfällt, die über den Kühlmittelkühler an die Umgebung abgeführt werden soll, kann es vorkommen, dass der Kühlmittelkühler bei entsprechenden Witterungsbedingungen über einen relativ langen Zeitraum mit Schnee zugesetzt verbleibt. Dies kann sich negativ auf den Betrieb des entsprechenden Kraftfahrzeugs auswirken, auch wenn dabei grundsätzlich die Kühlfunktion des Kühlmittelkühlers nicht verwendet wird. Dies gilt insbesondere, wenn das Kühlsystem auch dazu genutzt wird, den Innenraum des Kraftfahrzeugs zu temperieren beziehungsweise zu beheizen. Hierzu kann auch vorgesehen sein, der den Kühlmittelkühler durchströmenden Luft Wärme zu entziehen, um diese in einem Wärmepumpenprozess zur Beheizung des Innenraums zu nutzen. Diese Funktionalität kann durch einen mit Schnee zugesetzten Kühler beeinträchtigt werden. Ein vergleichbares Problem kann sich ergeben, wenn in dem Kühlmittelkühler Wasser, beispielsweise Tauwasser anfällt, das infolge einer anschließenden Aussetzung des Kraftfahrzeugs einer entsprechend kalten Umgebung friert und dadurch insbesondere die Funktionsfähigkeit eines dem Kühlmittelkühler zugeordneten Kühlergebläses beeinträchtigt.In the case of electric motor vehicles and especially those that are not designed as hybrid vehicles, at ambient temperatures around or below 0 ° C the problem can arise that a coolant cooler of a cooling system of the respective motor vehicle, which is provided for this purpose, temporarily accumulates waste heat during operation of the motor vehicle to the ambient air, is affected by snow and ice. This applies in particular when the motor vehicle is being driven when it is snowing, which can lead to the coolant cooler, which is exposed to a flow of ambient air via passage openings in the body of the motor vehicle, becoming clogged with snow. An effective flow through the coolant cooler can then be prevented by the snow. Such a clogging of the coolant cooler with snow can also affect the functionality of a loudspeaker which is intended to generate an artificial driving noise of the electric motor vehicle, as is sometimes required by law, and which for this purpose is often arranged directly in front of the coolant cooler. Since when an electric motor vehicle is operated at temperatures close to or below 0 ° C there is usually little or no thermal energy in the cooling system that is to be dissipated to the environment via the coolant cooler, it can happen that the coolant cooler has a remains clogged with snow for a relatively long time. This can have a negative effect on the operation of the corresponding motor vehicle, even if the cooling function of the coolant cooler is not used in principle. This applies in particular if the cooling system is also used to control the temperature or to heat the interior of the motor vehicle. For this purpose, it can also be provided that heat is withdrawn from the air flowing through the coolant cooler in order to use this in a heat pump process for heating the interior. This functionality can be impaired by a cooler clogged with snow. A comparable problem can arise if water, for example condensation water, accumulates in the coolant cooler, which freezes as a result of a subsequent exposure of the motor vehicle to a correspondingly cold environment and thereby in particular impairs the functionality of a radiator fan assigned to the coolant cooler.
Die
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit eines Kühlmittelkühlers eines elektrischen Kraftfahrzeugs durch Schnee und Eis zu vermeiden.The invention was based on the object of preventing the functionality of a coolant cooler of an electric motor vehicle from being impaired by snow and ice.
Diese Aufgabe wird mittels eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftfahrzeugs ist Gegenstand des Patentanspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.This object is achieved by means of a motor vehicle according to claim 1. A method for operating such a motor vehicle is the subject of
Erfindungsgemäß ist ein elektrisches Kraftfahrzeug mit einem Kühlsystem, das zumindest einen elektrischen Traktionsmotor, eine Traktionsbatterie, eine Kühlmittelpumpe, einen Kühlmittelkühler und eine (elektrische) Widerstandsheizvorrichtung, insbesondere eine PTC-Heizvorrichtung, integriert, wobei die Widerstandsheizvorrichtung in den Kühlmittelkühler integriert ist oder die Widerstandsheizvorrichtung und der Kühlmittelkühler separat ausgebildet sind, wobei dann in einer (ersten) Funktionsstellung eines Kühlmittelverteilsystems des Kühlsystems Kühlmittel mittels der Kühlmittelpumpe zunächst durch die Widerstandsheizvorrichtung und anschließend, insbesondere unmittelbar anschließend (d.h. ohne dazwischen angeordnete funktionale Wärmequelle oder Wärmesenke) durch den Kühlmittelkühler förderbar ist.According to the invention, an electric motor vehicle is integrated with a cooling system that includes at least one electric traction motor, a traction battery, a coolant pump, a coolant cooler and an (electrical) resistance heating device, in particular a PTC heating device, the resistance heating device being integrated in the coolant cooler or the resistance heating device and the coolant cooler are formed separately, in which case, in a (first) functional position of a coolant distribution system of the cooling system, coolant can be conveyed by means of the coolant pump first through the resistance heating device and then, in particular immediately thereafter (i.e. without a functional heat source or heat sink arranged in between) through the coolant cooler.
Als „Kühlmittelkühler“ wird dabei ein Wärmetauscher, in dem eine Kühlung von Kühlmittel des Kühlsystems durch einen Übergang von Wärmeenergie auf Umgebungsluft, die den Wärmetauscher durch- und/oder umströmt, erfolgen soll, verstanden. Ein Heizungswärmetauscher, bei dem eine solche Wärmeübertragung ebenfalls auf Umgebungsluft vorgesehen ist, dies jedoch mit dem Ziel, diese Umgebungsluft, die anschließend einem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeführt wird, zu temperieren, soll nicht unter die vorgenannte Definition eines Kühlmittelkühlers fallen.A “coolant cooler” is understood to mean a heat exchanger in which the coolant of the cooling system is to be cooled by a transfer of thermal energy to ambient air that flows through and / or around the heat exchanger. A heating system heat exchanger in which such a heat transfer is also provided to ambient air, but with the aim of controlling the temperature of this ambient air, which is then supplied to an interior of the motor vehicle do not fall under the aforementioned definition of a coolant cooler.
Die Widerstandsheizvorrichtung und gegebenenfalls auch die Kühlmittelpumpe eines solchen Kraftfahrzeugs kann/können in vorteilhafter Weise gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs bei einer ermittelten Beeinträchtigung des Kühlmittelkühlers durch Schnee und/oder Eis in Betrieb genommen werden, um den Schnee und/oder das Eis abzutauen. Ein entsprechender Betrieb der Widerstandsheizvorrichtung mit dem Ziel, den Schnee und/oder das Eis abzutauen, kann dabei insbesondere (nur) solange vorgesehen sein, bis der Schnee und/oder das Eis abgetaut ist.The resistance heating device and possibly also the coolant pump of such a motor vehicle can advantageously be put into operation according to a method according to the invention for operating a motor vehicle if the coolant cooler is determined to be impaired by snow and / or ice in order to thaw the snow and / or ice . Corresponding operation of the resistance heating device with the aim of thawing the snow and / or the ice can in particular (only) be provided until the snow and / or the ice has thawed.
Eine Ermittlung einer Beeinträchtigung des Kühlmittelkühlers durch Schnee und/oder Eis kann einerseits auf einer Sensor-basierten Ermittlung der tatsächlichen Anwesenheit von Schnee und/oder Eis in oder an dem Kühlmittelkühler erfolgen. Ebenso besteht die Möglichkeit, modellbasiert eine Wahrscheinlichkeit einer solchen Beeinträchtigung basierend auf ermittelten Parametern zu ermitteln. Solche Parameter können beispielsweise die Außentemperatur oder bekannte Witterungsbedingungen, in denen das Kraftfahrzeug betrieben wurde, was beispielsweise anhand des Einsatzes eine Scheibenwischer detektiert werden kann, sein. Gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform kann für ein Ermitteln einer (potentiellen) Beeinträchtigung des Kühlmittelkühlers durch Schnee und/oder Eis die nacheinander erfolgenden Inbetriebnahmen des Kraftfahrzeugs bei Umgebungstemperaturen kleiner oder gleich 0°C automatisiert gezählt werden, wobei nach einer definierten Anzahl an Inbetriebnahmen die Widerstandsheizvorrichtung in Betrieb genommen wird, um möglicherweise vorhandenen Schnee und/oder Eis abzutauen. Auf eine konstruktiv relativ aufwändige Sensor-basierte Ermittlung kann dadurch verzichtet werden.An impairment of the coolant cooler by snow and / or ice can be determined on the one hand on a sensor-based determination of the actual presence of snow and / or ice in or on the coolant cooler. There is also the possibility of using a model to determine a probability of such an impairment based on determined parameters. Such parameters can be, for example, the outside temperature or known weather conditions in which the motor vehicle was operated, which can be detected, for example, on the basis of the use of a windshield wiper. According to a particularly simple embodiment, the successive start-ups of the motor vehicle at ambient temperatures less than or equal to 0 ° C can be automatically counted to determine a (potential) impairment of the coolant cooler due to snow and / or ice, with the resistance heating device in It is operated to thaw any snow and / or ice that may be present. A sensor-based determination, which is relatively complex in terms of construction, can therefore be dispensed with.
Die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, d.h. die Inbetriebnahme der Widerstandsheizvorrichtung, um Schnee und/oder Eis abzutauen, kann während eines Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs und/oder während eines Ladebetriebs, bei dem die Traktionsbatterie durch eine stromführende Verbindung mit einer externen elektrischen Energiequelle aufgeladen wird, durchgeführt werden. Die Durchführung während eines Ladebetriebs kann dabei vorteilhaft sein, weil dadurch die für den Betrieb der Widerstandsheizvorrichtung benötigte elektrische Energie von der externen Energiequelle bereitgestellt werden kann. Im Gegensatz dazu kann eine Durchführung während des Fahrbetriebs dazu führen, dass die für den Betrieb der Widerstandsheizvorrichtung benötigte elektrische Energie nicht mehr für den Antrieb des Traktionsmotors zur Verfügung steht und damit die Reichweite des Kraftfahrzeugs verringert wird. Vor diesem Hintergrund kann es auch sinnvoll sein, ein erfindungsgemäßes Verfahren beziehungsweise den Betrieb der Widerstandsheizvorrichtung mit dem Ziel, in und/oder an dem Kühlmittelkühler vorhandenen Schnee und/oder vorhandenes Eis abzutauen, ausschließlich während eines Ladebetriebs des Kraftfahrzeugs durchzuführen.The implementation of a method according to the invention, ie the commissioning of the resistance heating device to thaw snow and / or ice, can be carried out while the motor vehicle is being driven and / or during a charging operation in which the traction battery is charged by a current-carrying connection to an external electrical energy source become. Implementation during a charging operation can be advantageous because the electrical energy required for operating the resistance heating device can be provided by the external energy source. In contrast to this, implementation during driving operation can result in the electrical energy required to operate the resistance heating device no longer being available for driving the traction motor and thus reducing the range of the motor vehicle. Against this background, it can also be useful to carry out a method according to the invention or the operation of the resistance heating device with the aim of thawing snow and / or ice present in and / or on the coolant cooler exclusively while the motor vehicle is being charged.
Das Kühlsystem kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs eine Ausgestaltung aufweisen, bei der der Traktionsmotor, der Kühlmittelkühler und ein dazugehöriger Bypass, die Traktionsbatterie, eine erste Kühlmittelpumpe und eine zweite Kühlmittelpumpe in einer Reihenschaltung in einen Hauptkreis des Kühlsystems integriert sind. In diesen Hauptkreis können vorzugsweise weiterhin noch ein DC-DC-Wandler und/oder ein Ladegerät und/oder eine Leistungselektronik integriert sein. Weiterhin kann das Kühlsystem noch eine den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher integrierende erste Kurzschlussleitung umfassen, die derart angeordnet ist, dass diese einen die Traktionsbatterie und die erste Kühlmittelpumpe integrierenden Abschnitt des Hauptkreises überbrückt. Zudem kann noch eine zweite Kurzschlussleitung vorgesehen sein, die derart angeordnet ist, dass diese einen die Traktionsbatterie, die erste Kühlmittelpumpe sowie die Verzweigungen zu der ersten Kurzschlussleitung integrierenden Abschnitt des Hauptkreises überbrückt. Dadurch kann trotz eines sehr einfachen Aufbaus des Kühlsystems eine vorteilhafte Funktionalität realisiert werden. Insbesondere kann bei einem solchen Kühlsystem eine besonders einfache Steuerung der bedarfsgerechten Verteilung des Kühlmittels in dem Kühlsystem realisiert werden, indem in zumindest eine Verzweigung zu der ersten Kurzschlussleitung eine erste Verteilvorrichtung, insbesondere in Form eines aktiv mittels einer Steuerungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs ansteuerbaren Ventils, und in zumindest eine Verzweigung zu dem Bypass eine zweite Verteilvorrichtung, insbesondere in Form eines selbständig agierenden Thermostatventils, integriert ist. Insbesondere kann ermöglicht sein, ausschließlich mittels dieser beiden Verteilvorrichtungen oder zusätzlich noch mit einer einzigen weiteren Ventilvorrichtung, die vorzugsweise ebenfalls in Form eines aktiv ansteuerbaren Ventils ausgebildet sein kann, eine bedarfsgerechten Verteilung des Kühlmittels zu realisieren.According to a preferred embodiment of a motor vehicle according to the invention, the cooling system can have a configuration in which the traction motor, the coolant cooler and an associated bypass, the traction battery, a first coolant pump and a second coolant pump are integrated in a series circuit in a main circuit of the cooling system. A DC-DC converter and / or a charger and / or power electronics can preferably also be integrated into this main circuit. Furthermore, the cooling system can also comprise a first short-circuit line which integrates the coolant-refrigerant heat exchanger and which is arranged in such a way that it bridges a section of the main circuit that integrates the traction battery and the first coolant pump. In addition, a second short-circuit line can also be provided, which is arranged in such a way that it bridges a section of the main circuit that integrates the traction battery, the first coolant pump and the branches to the first short-circuit line. As a result, an advantageous functionality can be implemented despite a very simple structure of the cooling system. In particular, in such a cooling system, a particularly simple control of the needs-based distribution of the coolant in the cooling system can be implemented by having a first distribution device in at least one branch to the first short-circuit line, in particular in the form of a valve that can be actively controlled by means of a control device of the motor vehicle, and in at least a branch to the bypass, a second distribution device, in particular in the form of an independently acting thermostatic valve, is integrated. In particular, it can be made possible to implement a needs-based distribution of the coolant exclusively by means of these two distribution devices or additionally with a single further valve device, which can preferably also be designed in the form of an actively controllable valve.
Bei einem solchen Kühlsystem eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs kann die Widerstandsheizvorrichtung in vorteilhafter Weise entweder in den Hauptkreis oder in die erste Kurzschlussleitung integriert sein. Bei einer Integration der Widerstandsheizvorrichtung in den Hauptkreis könnte dann vorzugsweise vorgesehen sein, dass diese stromaufwärts des Kühlmittelkühlers in den von dem Bypass überbrückten Abschnitt des Hauptkreises integriert ist. Bevorzugt vorgesehen sein kann jedoch die Integration der Widerstandsheizvorrichtung in die erste Kurzschlussleitung, um in vorteilhafter Weise zu ermöglichen, diese nicht lediglich für ein Abtauen von Schnee und/oder Eis, das sich in und/oder an dem Kühlmittelkühler befindet, nutzen zu können, sondern zusätzlich auch für eine Temperierung beziehungsweise für ein Beheizen eines Innenraums des Kraftfahrzeugs und/oder der Traktionsbatterie.In such a cooling system of a motor vehicle according to the invention, the resistance heating device can advantageously be integrated either into the main circuit or into the first short-circuit line. When the resistance heating device is integrated into the main circuit, it could then preferably be provided that it is integrated upstream of the coolant cooler in the section of the main circuit bridged by the bypass. Preferably, however, can be provided Integration of the resistance heating device into the first short-circuit line in order to advantageously enable it to be used not only for defrosting snow and / or ice that is in and / or on the coolant cooler, but also for temperature control or respectively for heating an interior of the motor vehicle and / or the traction battery.
Auch um dies zu realisieren kann grundsätzlich bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug vorgesehen sein, dass in der ersten Funktionsstellung des Kühlmittelverteilsystems Kühlmittel in einem ersten Kühlmittelumlauf förderbar ist, der (gegebenenfalls ausschließlich, neben einer oder mehreren Verteilvorrichtungen des Kühlmittelverteilsystems sowie der Kühlmittelpumpe oder mehreren Kühlmittelpumpen,) einen/den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher eines/des Klimageräts, die Widerstandsheizvorrichtung und den Kühlmittelkühler sowie möglicherweise auch die Traktionsbatterie umfasst, während in einer zweiten Funktionsstellung des Kühlmittelverteilsystems Kühlmittel in einem zweiten Kühlmittelumlauf förderbar ist, der (gegebenenfalls ausschließlich, neben einer oder mehreren Verteilvorrichtungen des Kühlmittelverteilsystems sowie der Kühlmittelpumpe oder mehreren Kühlmittelpumpen,) den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher, die Widerstandsheizvorrichtung und die Traktionsbatterie umfasst, dabei jedoch den Kühlmittelkühler ausschließt. Bei der bevorzugten Ausgestaltungsform des Kühlsystems mit Hauptkreis und erster und zweiter Kurzschlussleitung kann hierzu vorzugsweise vorgesehen sein, dass in die erste Kurzschlussleitung eine (ggf. dritte) Verteilvorrichtung des Kühlmittelverteilsystems integriert ist, wobei mittels dieser Verteilvorrichtung an dieser ankommendes Kühlmittel bedarfsweise in eine Überströmleitung umleitbar ist, die in den Hauptkreis und insbesondre in den von dem Bypass überbrückten Abschnitt des Hauptkreises mündet. Der Ausschluss des Kühlmittelkühlers aus dem zweiten Kühlmittelumlauf stellt dabei sicher, dass die von der Widerstandsheizvorrichtung in das Kühlmittel eingetragene Wärmeleistung möglichst ausschließlich auf den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher des Klimageräts sowie auf die Traktionsbatterie übertragen wird, zumindest jedoch nicht in dem Kühlmittelkühler an die Umgebung abgegeben wird. Die von der Widerstandsheizvorrichtung erzeugte Wärmeenergie wird folglich möglichst vollständig funktional genutzt.To achieve this, a motor vehicle according to the invention can basically provide that, in the first functional position of the coolant distribution system, coolant can be conveyed in a first coolant circuit which (possibly exclusively, in addition to one or more distribution devices of the coolant distribution system and the coolant pump or several coolant pumps) has one / includes the coolant-refrigerant heat exchanger of an air-conditioning unit, the resistance heating device and the coolant cooler and possibly also the traction battery, while in a second functional position of the coolant distribution system, coolant can be conveyed in a second coolant circuit, which (if necessary exclusively, in addition to one or more distribution devices of the Coolant distribution system and the coolant pump or a plurality of coolant pumps,) includes the coolant-refrigerant heat exchanger, the resistance heating device and the traction battery, dabe i excludes the coolant cooler. In the preferred embodiment of the cooling system with the main circuit and first and second short-circuit line, a (possibly third) distribution device of the coolant distribution system can be integrated into the first short-circuit line, whereby coolant arriving at this can be diverted into an overflow line if necessary by means of this distribution device which opens into the main circuit and in particular into the section of the main circuit bridged by the bypass. The exclusion of the coolant cooler from the second coolant circulation ensures that the heat output introduced into the coolant by the resistance heating device is transferred as exclusively to the coolant-refrigerant heat exchanger of the air conditioning unit and the traction battery, but at least not released to the environment in the coolant cooler will. The thermal energy generated by the resistance heating device is consequently used functionally as completely as possible.
Als „Klimagerät“ wird eine Vorrichtung verstanden, mittels der Luft, die einem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeführt werden soll, temperiert werden kann, was sowohl ein Aufheizen als auch ein Abkühlen der Luft erfordern kann. Das Klimagerät kann dabei vorzugsweise in Form einer Kreisprozessvorrichtung zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses ausgeführt sein und hierzu in einem ein Kältemittel aufnehmenden Kreislaufsystem zumindest einen Verdichter zur Verdichtung des dann gasförmigen Kältemittels, einen Kondensator zum Verflüssigen des zuvor gasförmigen Kältemittels unter Abgabe von Wärmeenergie, eine Drossel zum Reduzieren des Drucks des dann flüssigen Kältemittels sowie einen Verdampfer zum Verdampfen des zuvor flüssigen Kältemittels unter Aufnahme von Wärmeenergie integriert. Weiterhin kann eine solche Kreisprozessvorrichtung des Klimageräts noch eine Pumpe zum Fördern des Kältemittels innerhalb des Kreislaufsystems umfassen. Bei einer eine solche Kreisprozessvorrichtung umfassenden Ausgestaltung des Klimageräts kann insbesondere vorgesehen sein, dass es sich bei dem in das Kühlsystem integrierten Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher um den Verdampfer der Kreisprozessvorrichtung handelt. Das Klimagerät kann dabei auch als Wärmepumpe betreibbar sein, so dass in dem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher aufgenommene Wärmeenergie, zusammen mit insbesondere von dem Verdichter in das Kältemittel eingebrachter Energie (Überdruck), als Nutzwärme in dem Kondensator auf die zur Temperierung des Innenraums des Kraftfahrzeugs vorgesehene Luft übertragen wird. Auch kann vorgesehen sein, dass Wärmeenergie, die in dem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher von dem Kühlmittel auf das Kältemittel des Klimageräts übergeht, zum Kühlen der Traktionsbatterie genutzt wird, d.h. es ist dann eine aktive Kühlung der Traktionsbatterie mittels des Klimageräts realisierbar.An “air conditioner” is understood to mean a device by means of which air that is to be supplied to an interior of the motor vehicle can be tempered, which can require both heating and cooling of the air. The air conditioning unit can preferably be designed in the form of a cycle device for performing a thermodynamic cycle and for this purpose at least one compressor for compressing the then gaseous refrigerant, a condenser for liquefying the previously gaseous refrigerant with the release of thermal energy, a throttle for in a refrigerant-receiving circuit system Reduction of the pressure of the then liquid refrigerant and an evaporator for evaporating the previously liquid refrigerant while absorbing thermal energy are integrated. Furthermore, such a cycle device of the air conditioner can also include a pump for conveying the refrigerant within the cycle system. In a configuration of the air conditioning device that includes such a cycle device, it can in particular be provided that the coolant-refrigerant heat exchanger integrated into the cooling system is the evaporator of the cycle device. The air conditioning unit can also be operated as a heat pump, so that the heat energy absorbed in the coolant-refrigerant heat exchanger, together with the energy introduced into the refrigerant by the compressor (overpressure), is used as useful heat in the condenser for the temperature control of the interior of the motor vehicle intended air is transmitted. It can also be provided that thermal energy which is transferred from the coolant to the refrigerant of the air conditioning unit in the coolant-refrigerant heat exchanger is used to cool the traction battery, i.e. active cooling of the traction battery can then be implemented by means of the air conditioning unit.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt, jeweils in schematischer Darstellung:
-
1 : ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausgestaltungsform und; -
2 : ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug gemäß einer zweiten Ausgestaltungsform.
-
1 : a motor vehicle according to the invention according to a first embodiment and; -
2 : a motor vehicle according to the invention according to a second embodiment.
Die
Die Kühlsysteme
Die Kühlsysteme
Die genannten Funktionskomponenten der Kühlsysteme
Mittels des jeweiligen Thermostatventils
Mittels des Schaltventils
Das zweite Schaltventil
Die Kühlsysteme
Die Ausgestaltungen der Kraftfahrzeuge
Sofern bei einem Kraftfahrzeug
Das Kraftfahrzeug
Eine entsprechende Funktionalität ist auch bei dem Kraftfahrzeug gemäß der
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- 22
- KühlsystemCooling system
- 33
- erste Antriebseinheitfirst drive unit
- 44th
- DC-DC-WandlerDC-DC converter
- 55
- erstes Ladegerätfirst charger
- 66th
- TraktionsbatterieTraction battery
- 77th
- erster Traktionsmotorfirst traction motor
- 88th
- Leistungselektronik des ersten TraktionsmotorsPower electronics of the first traction motor
- 99
- zweite Antriebseinheitsecond drive unit
- 1010
- zweites Ladegerätsecond charger
- 1111
- zweiter Traktionsmotorsecond traction motor
- 1212th
- Leistungselektronik des zweiten TraktionsmotorsPower electronics of the second traction motor
- 1313th
- Hauptkreis des KühlsystemsMain circuit of the cooling system
- 1414th
- KühlmittelkühlerCoolant cooler
- 1515th
- Bypass zu dem KühlmittelkühlerBypass to the coolant cooler
- 1616
- erste Kühlmittelpumpefirst coolant pump
- 1717th
- zweite Kühlmittelpumpesecond coolant pump
- 1818th
- erste Kurzschlussleitungfirst short-circuit line
- 1919th
- Kühlmittel-Kältemittel-WärmetauscherCoolant-refrigerant heat exchanger
- 2020th
- WiderstandsheizvorrichtungResistance heater
- 2121
- zusätzliche Heizvorrichtungadditional heating device
- 2222nd
- zweite Kurzschlussleitungsecond short-circuit line
- 2323
- Verzweigung zu der ersten KurzschlussleitungBranch to the first short-circuit line
- 2424
- erstes Schaltventilfirst switching valve
- 2525th
- zweites Schaltventilsecond switching valve
- 2626th
- ThermostatventilThermostatic valve
- 2727
- Ausgleichsbehältersurge tank
- 2828
- VerbindungsleitungConnecting line
- 2929
- EntlüftungsleitungVent line
- 3030th
- ÜberströmleitungOverflow line
- 3131
- Verzweigung zu dem BypassBranch to the bypass
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102010002018 A1 [0003]DE 102010002018 A1 [0003]
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DE102020101159.8A Pending DE102020101159A1 (en) | 2020-01-20 | 2020-01-20 | Electric motor vehicle with coolant cooler and associated resistance heating device |
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Citations (3)
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DE19730678A1 (en) | 1997-07-17 | 1999-01-21 | Volkswagen Ag | Hybrid vehicle drive component cooling and interior heating arrangement |
DE102010002018A1 (en) | 2010-02-17 | 2011-08-18 | Behr GmbH & Co. KG, 70469 | Heating system for an electrically driven vehicle and operating method |
DE102017120615A1 (en) | 2017-09-07 | 2019-03-07 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Motor vehicle with a cooling system |
-
2020
- 2020-01-20 DE DE102020101159.8A patent/DE102020101159A1/en active Pending
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