DE102020103343A1

DE102020103343A1 - Trennvorrichtung für ein fahrzeugwärmeverwaltungssystemtechnisches gebiet

Info

Publication number: DE102020103343A1
Application number: DE102020103343.5A
Authority: DE
Inventors: Enrique Lopez Hernandez; Mario Alberto Martinez Mendez
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2020-02-10
Publication date: 2020-08-13
Also published as: US20200254844A1; CN111605378A

Abstract

Diese Offenbarung stellt eine Trennvorrichtung für ein Fahrzeugwärmeverwaltungssystem bereit. Ein Fahrzeugwärmeverwaltungssystem weist eine Trennvorrichtung, die einen ersten Satz von Protuberanzen, die innerhalb eines Hohlraums angeordnet sind, und vier Anschlüsse beinhaltet, die zu dem Hohlraum offen sind, eine Pumpe in Fluidverbindung mit einem ersten der vier Anschlüsse, um die Wärmeverwaltungsfluidzufuhr zu dem Hohlraum zu steuern, und eine Entgasungsflasche in Fluidverbindung mit einem zweiten der vier Anschlüsse auf. Die Protuberanzen und die vier Anschlüsse sind derart miteinander angebracht, dass eine laminare Strömung des Wärmeverwaltungsfluids, die in den Hohlraum eintritt, blockiert wird und ein Teil der Luft des Wärmeverwaltungsfluids abgetrennt und durch den zweiten der vier Anschlüsse zu der Entgasungsflasche geleitet wird.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein System zum Abtrennen von Luft aus einem Wärmeverwaltungsfluid innerhalb eines F ahrzeugwärmeverwaltungssystems.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Technologie für verlängerte Fahrreichweiten für elektrifizierte Fahrzeuge, wie etwa Batterieelektrofahrzeuge (battery electric vehicles - „BEVs“) und Plug-in-Hybridfahrzeuge (plug in hybrid vehicles - „PHEVs“), verbessert sich kontinuierlich. Das Erreichen dieser erhöhten Reichweiten erfordert jedoch oftmals, dass Systeme elektrifizierter Fahrzeuge höhere Leistungsabgaben und damit verbundene Wärmeverwaltungssysteme mit erhöhten Kapazitäten im Vergleich zu früheren BEV und PHEV aufweisen. Ein Abtrennen von Luft aus Wärmeverwaltungsfluid, das innerhalb des Wärmeverwaltungssystems strömt, ist ein Beispiel einer aktuellen Herausforderung beim Gestalten der Wärmeverwaltungssysteme. Zukünftige Hybrid- und elektrifizierte Fahrzeuge können im Vergleich zu älteren Hybrid- und elektrifizierten Fahrzeugen, die mit einem System gekühlt werden müssen, dass Luft effektiv aus dem Wärmeverwaltungsfluid abtrennt, zusätzliche Komponenten beinhalten.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeugwärmeverwaltungssystem weist eine Trennvorrichtung, die vier Anschlüsse und einen Körper beinhaltet, der einen Hohlraum definiert, eine Pumpe in Fluidverbindung mit der Trennvorrichtung, um Wärmeverwaltungsfluid dahindurch zu bewegen, und eine oder mehrere Protuberanzen, die an einer unteren Fläche des Hohlraums benachbart zu einem der vier Anschlüsse angeordnet und in Bezug auf die Öffnung angebracht sind, um eine Strömung des Wärmeverwaltungsfluids, das über einen der vier Anschlüsse in den Hohlraum eintritt, zu unterbrechen, auf.
Eine orthogonale Trennvorrichtung für ein Wärmeverwaltungssystem beinhaltet einen Zentralabschnitt, der einen Hohlraum definiert, zwei Einlässe und zwei Auslässe, die sich von dem Zentralabschnitt erstrecken, wobei jeder zu dem Hohlraum offen ist und jeder in Fluidverbindung mit einer Wärmeschleife eines Fahrzeugwärmeverwaltungssystems steht, und einen ersten Satz von Protuberanzen, die innerhalb des Hohlraums angeordnet sind. Die zwei Einlässe befinden sich einander gegenüber und definieren eine erste Zentralachse und jeder der zwei Einlässe definiert einen Querschnittsbereich, wohindurch sich die Zentralachse erstreckt. Jede des ersten Satzes von Protuberanzen ist an einer Position innerhalb des Hohlraums angeordnet, die die Zentralachse schneidet, und jede des ersten Satzes von Protuberanzen ist derart in einer vorbestimmten Entfernung von einem der zwei Einlässe beabstandet, dass Luftblasen des Wärmeverwaltungsfluids, die einen der zwei Einlässe durchqueren, an mindestens einer des ersten Satzes von Protuberanzen haften und ein entgaster Teil des Wärmeverwaltungsfluids den Hohlraum durch einen der zwei Auslässe verlässt.
Ein Fahrzeugwärmeverwaltungssystem weist eine Trennvorrichtung, die einen ersten Satz von Protuberanzen, die innerhalb eines Hohlraums angeordnet sind, und vier Anschlüsse beinhaltet, die zu dem Hohlraum offen sind, eine Pumpe in Fluidverbindung mit einem ersten der vier Anschlüsse, um die Zufuhr von Wärmeverwaltungsfluid zu dem Hohlraum zu steuern, und eine Entgasungsflasche in Fluidverbindung mit einem zweiten der vier Anschlüsse auf. Die Protuberanzen und die vier Anschlüsse sind derart miteinander angebracht, dass eine laminare Strömung des Wärmeverwaltungsfluids, die in den Hohlraum eintritt, blockiert wird und ein Teil der Luft des Wärmeverwaltungsfluids abgetrennt und durch den zweiten der vier Anschlüsse zu der Entgasungsflasche geleitet wird.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für ein elektrifiziertes Fahrzeug veranschaulicht.
2A ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Abschnitts eines Wärmeverwaltungssystems für ein Fahrzeug veranschaulicht.
2B ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Abschnitts eines Wärmeverwaltungssystems für ein Fahrzeug veranschaulicht.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer Trennvorrichtung zur Verwendung in einem Fahrzeugwärmeverwaltungssystem.
4 ist eine Vorderansicht der Trennvorrichtung aus 3 einschließlich einer schematischen Darstellung von Wärmeverwaltungsfluidströmung zu und aus der Trennvorrichtung.
5A ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer Trennvorrichtung im Teilquerschnitt zur Verwendung in einem Fahrzeugwärmeverwaltungssystem.
5B ist eine Vorderansicht der Trennvorrichtung aus 5A.
5C ist eine Vorderansicht eines weiteren Beispiels einer Trennvorrichtung zur Verwendung in einem Fahrzeugwärmeverwaltungssystem.
6A ist eine Draufsicht der Trennvorrichtung aus den 3, 4, 5A und 5B im Querschnitt.
6B ist eine fragmentarische Vorderansicht eines Abschnitts der Trennvorrichtung aus den 2, 4, 5A und 5B.
6C ist eine fragmentarische Vorderansicht eines Abschnitts der Trennvorrichtung aus 5C.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details konkreter Komponenten zu zeigen. Daher sind hierin offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Offenbarung zu lehren. Der Durchschnittsfachmann versteht, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen veranschaulichter Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für übliche Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
1 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein elektrifiziertes Fahrzeug. In diesem Beispiel ist das elektrifizierte Fahrzeug ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (PHEV), das in dieser Schrift als ein Fahrzeug 12 bezeichnet wird. Das Fahrzeug 12 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 14 beinhalten, die mechanisch mit einem Hybridgetriebe 16 verbunden sind. Jede der elektrischen Maschinen 14 kann in der Lage sein, als ein Elektromotor oder ein Generator betrieben zu werden. Außerdem ist das Hybridgetriebe 16 mechanisch mit einem Verbrennungsmotor 18 verbunden. Das Hybridgetriebe 16 ist zudem mechanisch mit einer Antriebswelle 20 verbunden, die mechanisch mit den Rädern 22 verbunden ist. Die elektrischen Maschinen 14 können eine Antriebs- und Abbremsfunktion bereitstellen, wenn der Verbrennungsmotor 18 ein- oder ausgeschaltet wird. Die elektrischen Maschinen 14 können auch als Generatoren betrieben werden und Kraftstoffeffizienzvorteile bereitstellen, indem Energie zurückgewonnen wird, die normalerweise, zum Beispiel in einem Reibungsbremssystem, als Wärme verloren gehen würde.
Eine Traktionsbatterie 24 speichert Energie, die von den elektrischen Maschinen 14 verwendet werden kann. Die Traktionsbatterie 24 kann einen Hochspannungs-DC-Ausgang (direct current - DC) aus einem oder mehreren Batteriezellenarrays, mitunter als Batteriezellenstapel bezeichnet, innerhalb der Traktionsbatterie 24 bereitstellen. Jeder der Batteriezellenarrays kann eine oder mehrere Batteriezellen beinhalten. Die Traktionsbatterie 24 ist durch ein oder mehrere Schütze (nicht gezeigt) elektrisch mit einem oder mehreren Leistungselektronikmodulen 26 verbunden. Das eine oder die mehreren Schütze isolieren die Traktionsbatterie 24 von anderen Komponenten, wenn sie geöffnet sind, und verbinden die Traktionsbatterie 24 mit anderen Komponenten, wenn sie geschlossen sind. Das Leistungselektronikmodul 26 ist zudem elektrisch mit den elektrischen Maschinen 14 verbunden und stellt die Fähigkeit bereit, elektrische Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie 24 und den elektrischen Maschinen 14 zu übertragen. Beispielsweise kann eine typische Traktionsbatterie 24 eine DC-Spannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 14 eine Dreiphasen-AC-Spannung (alternating current - AC) erfordern können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 26 kann die DC-Spannung in eine Dreiphasen-AC-Spannung umwandeln, wie sie von den elektrischen Maschinen 14 oder anderen elektrischen Komponenten benötigt wird. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 26 die Dreiphasen-AC-Spannung aus den elektrischen Maschinen 14, die als Generatoren fungieren, in die DC-Spannung umwandeln, die von der Traktionsbatterie 24 benötigt wird. Abschnitte der hierin bereitgestellten Beschreibung gelten gleichermaßen für ein reines Elektrofahrzeug.
Zusätzlich zum Bereitstellen von Energie für den Antrieb kann die Traktionsbatterie 24 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Ein typisches System kann ein DC/DC-Wandlermodul 28 beinhalten, das den Hochspannungs-DC-Ausgang der Traktionsbatterie 24 in eine Niederspannungs-DC-Versorgung umwandelt, die mit anderen Fahrzeugverbrauchern kompatibel ist. Andere Hochspannungsverbraucher, wie etwa Verdichter und elektrische Heizvorrichtungen, können ohne die Verwendung eines DC/DC-Wandlermoduls 28 direkt mit der Hochspannung verbunden sein. In einem typischen Fahrzeug sind die Niederspannungssysteme elektrisch mit einer Hilfsbatterie 30 (z. B. einer Zwölf-Volt-Batterie) verbunden.
Ein elektrisches Batteriesteuermodul (battery electrical control module - BECM) 33 kann mit der Traktionsbatterie 24 in Kommunikation stehen. Das BECM 33 kann als Steuerung für die Traktionsbatterie 24 fungieren und zudem ein elektronisches Überwachungssystem beinhalten, das die Temperatur und einen Ladestatus für jede Batteriezelle der Traktionsbatterie 24 verwaltet. Die Traktionsbatterie 24 kann einen Temperatursensor 31, wie etwa einen Thermistor oder anderen Temperaturanzeiger, aufweisen. Der Temperatursensor 31 kann mit dem BECM 33 in Kommunikation stehen, um Temperaturdaten in Bezug auf die Traktionsbatterie 24 bereitzustellen.
Das Fahrzeug 12 kann durch eine externe Leistungsquelle 36, wie etwa eine Quelle, die in Verbindung mit einer Steckdose steht, wieder aufgeladen werden. Die externe Leistungsquelle 36 kann elektrisch mit einer Elektrofahrzeugversorgungsausrüstung (Electric Vehicle Supply Equipment - EVSE) 38 verbunden sein. Die EVSE 38 kann eine Schaltung und Steuerungen bereitstellen, um die Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Leistungsquelle 36 und dem Fahrzeug 12 zu regulieren und zu verwalten. Die externe Leistungsquelle 36 kann der EVSE 38 elektrische DC- oder AC-Leistung bereitstellen. Die EVSE 38 kann einen Ladestecker 40 zum Einstecken in einen Ladeanschluss 34 des Fahrzeugs 12 aufweisen. Bei dem Ladeanschluss 34 kann es sich um eine beliebige Art von Anschluss handeln, die dazu konfiguriert ist, Leistung von der EVSE 38 an das Fahrzeug 12 zu übertragen. Der Ladeanschluss 34 kann elektrisch mit einer Ladevorrichtung oder einem bordeigenen Leistungsumwandlungsmodul 32 verbunden sein. Das Leistungsumwandlungsmodul 32 kann die Leistung aufbereiten, die von der EVSE 38 bereitgestellt wird, um der Traktionsbatterie 24 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Leistungsumwandlungsmodul 32 kann mit der EVSE 38 eine Schnittstelle bilden, um die Zufuhr von Leistung an das Fahrzeug 12 zu koordinieren. Der Ladestecker 40 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Vertiefungen des Ladeanschlusses 34 zusammenpassen.
2A ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Abschnitts eines Fahrzeugwärmeverwaltungssystems für eine Brennkraftmaschine veranschaulicht, das hierin im Allgemeinen als ein Wärmeverwaltungssystem 100 bezeichnet wird. Das Wärmeverwaltungssystem 100 kann dabei helfen, die Wärmebedingungen, zum Beispiel eines Verbrennungsmotors 110 eines Fahrzeugs, zu verwalten. Das Wärmeverwaltungssystem 100 beinhaltet eine erste Wärmeschleife 106 und eine zweite Wärmeschleife 108.
Die erste Wärmeschleife 106 beinhaltet ein erstes Leitungssystem 114, um das Wärmeverwaltungsfluid durch die erste Wärmeschleife 106 zu verteilen. Jede Leitung des ersten Leitungssystems 114 ist zum Beispiel derart mit anderen angebracht, dass Wärmeverwaltungsfluid zwischen einem Kühler 116, einer Entgasungsflasche 118 und einer Wasserpumpe 120 verteilt wird. Beispiele des Wärmeverwaltungsfluids beinhalten Kühlmittel und Kältemittel. Der Kühler 116 kann betrieben werden, um das Wärmeverwaltungsfluid, das innerhalb der ersten Wärmeschleife 106 strömt, zu erwärmen oder abzukühlen. Die Entgasungsflasche 118 kann dazu betrieben werden, das Wärmeverwaltungsfluid zu entgasen, das dahindurch strömt. Die Wasserpumpe 120 kann dazu betrieben werden, das Entfernen von Wärme, die durch den Verbrennungsmotor 110 erzeugt wird, zu unterstützen, indem sie diesem Wärme entzieht.
Die zweite Wärmeschleife 108 beinhaltet ein zweites Leitungssystem 130, um das Wärmeverwaltungsfluid durch die zweite Wärmeschleife 108 zu verteilen. Jede Leitung des zweiten Leitungssystems 130 ist zum Beispiel derart mit anderen abgebracht, dass Wärmeverwaltungsfluid zwischen dem Verbrennungsmotors 110, einer Heizvorrichtung 132 und einem Wärmetauscher (TOHEX) 134 verteilt wird. Ein Umgehungsventil 136 kann das Wärmeverwaltungsfluid selektiv um den TOHEX 134 herum umleiten, wenn ein Befehl empfangen wird, dies zu tun. In einem Beispiel kann ein Ventil 140 selektiv geöffnet werden, um Wärmeverwaltungsfluid entlang einer Umgehungsleitung 141 zwischen dem Umgehungsventil 136 und dem Ventil 140 zu ziehen.
Ein Übertragungsmechanismus 146 (z. B. ein Körper, der vier Anschlüsse definiert, wovon einige Strömung dahindurch begrenzen können) der ersten Wärmeschleife 106 und ein Ölkühler 148 der zweiten Wärmeschleife 108 können miteinander betrieben werden, um selektiv Wärmeverwaltungsfluid zwischen der ersten Wärmeschleife 106 und der zweiten Wärmeschleife 108 auszutauschen. Es kann sich zum Beispiel eine erste Leitung 150 von dem Übertragungsmechanismus 146 zu dem Ölkühler 148 erstrecken und der zweiten Wärmeschleife 108 auf Grundlage empfangener Anweisungen Wärmeverwaltungsfluid aus der ersten Wärmeschleife 106 zuführen. Es kann sich eine zweite Leitung 152 von dem Ölkühler 148 zu dem Übertragungsmechanismus 146 erstrecken und der ersten Wärmeschleife 106 Wärmeverwaltungsfluid aus der zweiten Wärmeschleife 108 zuführen. Eine Steuerung 153 kann in drahtgebundener oder drahtloser Kommunikation mit Komponenten des Wärmeverwaltungssystems 100 stehen, wie etwa dem Übertragungsmechanismus 146 oder dem Ölkühler 148, um deren Betrieb zu leiten und Informationssignale von diesen zu empfangen.
2B ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Abschnitts eines Fahrzeugwärmeverwaltungssystems für ein elektrisches Fahrzeugsystem veranschaulicht, das hierin im Allgemeinen als ein Wärmeverwaltungssystem 200 bezeichnet wird. Das Fahrzeugwärmeverwaltungssystem 200 kann das Verwalten von Wärmebedingungen eines elektrischen Systems einschließlich einer Hochspannungsbatterie 204 unterstützen. Das Fahrzeugwärmeverwaltungssystem 200 beinhaltet eine dritte Wärmeschleife 206 und eine vierte Wärmeschleife 208. Das Fahrzeugwärmeverwaltungssystem 200 und das Fahrzeugwärmeverwaltungssystem 100 können zum Betrieb miteinander innerhalb eines gleichen Fahrzeugs enthalten sein, um die Wärmebedingungen von Systemen und Komponenten des gleichen Fahrzeugs zu verwalten.
Die dritte Wärmeschleife 206 beinhaltet ein drittes Leitungssystem 214, um das Wärmeverwaltungsfluid durch die dritte Wärmeschleife 206 zu verteilen. Beispiele des Wärmeverwaltungsfluids beinhalten Kühlmittel und Kältemittel. Jede Leitung des dritten Leitungssystems 214 ist derart mit anderen angebracht, dass das Wärmeverwaltungsfluid zwischen einem Kühler 216, einem Dreiwegeventil 217, einem DC/DC-Wandler 218, einer Pumpe 219 und einer Wechselrichtersystemsteuerung (inverter system controller - ISC) 220 verteilt wird. Der Kühler 216 kann betrieben werden, um das Wärmeverwaltungsfluid, das innerhalb der dritten Wärmeschleife 206 strömt, zu erwärmen oder abzukühlen. Das Dreiwegeventil 217 kann dazu betrieben werden, das Wärmeverwaltungsfluid über eine Leitung 215 aufzunehmen, nachdem es durch eine Entgasungsflasche 226 entgast wurde.
Die vierte Wärmeschleife 208 beinhaltet ein viertes Leitungssystem 230, um das Wärmeverwaltungsfluid durch die vierte Wärmeschleife 208 zu verteilen. Jede Leitung des vierten Leitungssystems 230 ist derart mit anderen angebracht, dass Wärmeverwaltungsfluid zwischen der Hochspannungsbatterie 204, einem Niedertemperaturkühler 234, einer Batteriekühleinrichtung 236 und einem Wärmetauscher 238 verteilt wird. Die Hochspannungsbatterie 204 kann betrieben werden, um den Komponenten des Fahrzeugs Leistung bereitzustellen. Der Niedertemperaturkühler 234 kann betrieben werden, um das Verwalten der Wärmebedingungen der vierten Wärmeschleife 208 zu unterstützen. Die Batteriekühleinrichtung 236 kann betrieben werden, um das Verwalten der Wärmebedingungen der Hochspannungsbatterie 204 zu unterstützen. Der Wärmetauscher 238 kann betrieben werden, um das Verwalten der Wärmebedingungen der vierten Wärmeschleife 208 zu unterstützen.
Die dritte Wärmeschleife 206 und die vierte Wärmeschleife 208 können miteinander betrieben werden, um die Wärmebedingungen der elektrischen Komponenten des Wärmeverwaltungssystems 200 einschließlich der Hochspannungsbatterie 204 zu verwalten. Eine Trennvorrichtung kann in dem Wärmeverwaltungssystem 100 und/oder dem Wärmeverwaltungssystem 200 enthalten sein, um das Abtrennen von Luft aus dem Wärmeverwaltungsfluid, wie hierin näher beschrieben wird, zu unterstützen.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer Trennvorrichtung 300 zur Verwendung in einem Wärmeverwaltungssystem, wie etwa dem Wärmeverwaltungssystem 100 und/oder dem Wärmeverwaltungssystem 200. Die Trennvorrichtung 300 kann betrieben werden, um Luft aus dem Wärmeverwaltungsfluid abzutrennen, das durch das Wärmeverwaltungssystem strömt.
Die Trennvorrichtung 300 kann einen ersten Anschluss 304, einen zweiten Anschluss 306, einen dritten Anschluss 308 und einen vierten Anschluss 310 beinhalten. Jeder der Anschlüsse kann durch eine zylindrische Röhre definiert sein, wenngleich in Betracht gezogen wird, dass für jede Röhre andere Formen verwendet werden können. Jeder der Anschlüsse kann als ein Einlass oder ein Auslass betrieben werden und in Fluidverbindung mit einer Kammer stehen, die durch einen Zentralabschnitt 314 der Trennvorrichtung 300 definiert wird. Der erste Anschluss 304 und der dritte Anschluss 308 können derart miteinander angebracht sein, dass sie eine erste Zentralachse 315 definieren. Der zweite Anschluss 306 und der vierte Anschluss 310 können derart miteinander angebracht sein, dass sie eine zweite Zentralachse 317 definieren. Die Anschlüsse können derart miteinander angebracht sein, dass die erste Zentralachse 315 und die zweite Zentralachse 317 in Bezug aufeinander senkrecht ausgerichtet sind.
Die Anschlüsse können zum Beispiel angebracht sein, um, wie in den 3 und 4 gezeigt, eine im Wesentlichen orthogonale Beziehung zwischen den Zentralachsen zu definieren. Die Trennvorrichtung 300 kann derart innerhalb eines Wärmeverwaltungssystems angebracht sein, dass zwei der Anschlüsse als Einlässe betrieben werden und zwei der Anschlüsse als Auslässe betrieben werden, damit Wärmeverwaltungsfluid dahindurch strömen kann. Der Zentralabschnitt 314 der Trennvorrichtung 300 kann einen Hohlraum 318 definieren (am besten in den 5A bis 5C gezeigt). Der Hohlraum 318 kann ein Volumen definieren, das im Wesentlichen 125 ml entspricht.
4 ist eine Vorderansicht der Trennvorrichtung 300 und beinhaltet eine schematische Darstellung von Wärmeverwaltungsfluidströmung zu und aus der Trennvorrichtung 300, wie sie durch die Pfeile 319 dargestellt ist. Der erste Anschluss 304 kann zum Beispiel Wärmeverwaltungsfluid aus einer ersten Komponente 320 des Wärmeverwaltungssystems aufnehmen und der dritte Anschluss 308 kann Wärmeverwaltungsfluid aus einer zweiten Komponente 322 des Wärmeverwaltungssystems aufnehmen. Das Wärmeverwaltungsfluid kann die Trennvorrichtung 300 auf dem Weg zu einer Entgasungsflasche 324 über den zweiten Anschluss 306 verlassen und das Wärmeverwaltungsfluid kann die Trennvorrichtung 300 auf dem Weg zu einer Pumpe 326 über den vierten Anschluss 310 verlassen. Die Pumpe 326 kann betrieben werden, um das Steuern einer Strömung des Wärmeverwaltungsfluids durch die Trennvorrichtung 300 zu unterstützen. Beispiele der ersten Komponente 320 beinhalten die ISC 220. Beispiele der zweiten Komponente 322 beinhalten einen Batteriewärmetauscher.
Die 5A bis 5C sind Teilquerschnittsansichten von Ausführungsformen der Trennvorrichtung 300, die Beispiele innerer Komponenten veranschaulichen. Die Trennvorrichtung 300 kann Protuberanzen oder Turbulatoren innerhalb des Zentralabschnitts 314 beinhalten, um das Blockieren von Strömung zu unterstützen und Turbulenzen innerhalb des Wärmeverwaltungsfluids zu erzeugen, das durch den Zentralabschnitt 314 strömt. Die Protuberanzen können zum Beispiel innerhalb des Zentralabschnitts 314 angebracht sein, um eine laminare Strömung von Wärmeverwaltungsfluid zu stören, das dahindurch strömt, und kann auch eine Reynolds-Zahl des Wärmeverwaltungsfluids erhöhen. Das Stören der laminaren Strömung und das Erhöhen der Reynolds-Zahl des Wärmeverwaltungsfluids unterstützt das Fördern einer Abtrennung von Luft aus dem Wärmeverwaltungsfluid.
Wie in den 5A und 5B gezeigt, beinhaltet die Trennvorrichtung 300 einen ersten Satz von Protuberanzen 330 und einen zweiten Satz von Protuberanzen 332. Jede des ersten Satzes von Protuberanzen 330 kann an einer unteren inneren Fläche des Zentralabschnitts 314 innerhalb des Hohlraums 318 angeordnet sein. Jede des ersten Satzes von Protuberanzen 330 kann um eine Öffnung zu dem vierten Anschluss 310 angeordnet sein (am besten in den 5A und 6A gezeigt). Jede des zweiten Satzes von Protuberanzen 332 kann an einer oberen inneren Fläche des Zentralabschnitts 314 innerhalb des Hohlraums 318 angeordnet sein.
Für die Protuberanzen der Trennvorrichtung 300 stehen verschiedene Formen zu Verfügung. Jede des erstens Satzes von Protuberanzen 330 und jede des zweiten Satzes von Protuberanzen 332 kann, wie in den 5A bis 6C gezeigt, eine rechteckige Form definieren, wenngleich in Betracht gezogen wird, dass jede der Protuberanzen andere Formen, wie etwa dreieckige, gekrümmte usw., definieren kann. Die Protuberanzen können derart miteinander innerhalb des Zentralabschnitts 314 angebracht sein, dass Luftblasen des Wärmeverwaltungsfluids, das in den Hohlraum 318 strömt, an einer entsprechenden Protuberanz haften und dann zu dem zweiten Anschluss 306 aufsteigen, sobald eine entsprechende Luftblase ein ausreichendes Volumen definiert.
5C veranschaulicht eine alternative Ausführungsform der Trennvorrichtung 300, die hierin im Allgemeinen als Trennvorrichtung 301 bezeichnet wird. Die Komponenten der Trennvorrichtung 301, die gleich oder ähnlich den Komponenten der Trennvorrichtung 300 sind, sind ähnlich oder gleich nummeriert. Die Trennvorrichtung 301 beinhaltet einen dritten Satz von Protuberanzen 350. Jede Protuberanz des dritten Satzes von Protuberanzen 350 kann an einer unteren inneren Fläche eines Zentralabschnitts 314 innerhalb eines Hohlraums 318 der Trennvorrichtung 301 angeordnet sein. Jede des dritten Satzes von Protuberanzen 350 kann um eine Öffnung von dem Hohlraum 318 zu einem vierten Anschluss 310 angeordnet sein. Für die Protuberanzen des dritten Satzes von Protuberanzen 350 stehen verschiedene Formen zur Verfügung. In diesem Beispiel definiert jede Protuberanz des dritten Satzes von Protuberanzen 350 eine rechteckige Form, wenngleich in Betracht gezogen wird, dass auf Grundlage von Leistungsmetriken andere Formen verwendet werden können.
Die Protuberanzen des dritten Satzes von Protuberanzen 350 können derart miteinander innerhalb des Zentralabschnitts 314 angebracht sein, dass Luftblasen des Wärmeverwaltungsfluids, an einer des dritten Satzes von Protuberanzen 350 haften. In einem Beispiel kann der dritte Satz von Protuberanzen 350 derart auf einer unteren inneren Fläche des Zentralabschnitts 314 angebracht sein, dass Luftblasen des Wärmeverwaltungsfluids, das in den Hohlraum 318 strömt, an einer entsprechenden Protuberanz haften und dann zu einem zweiten Anschluss 306 aufsteigen, sobald eine entsprechende Luftblase ein ausreichendes Volumen definiert.
Die 6A und 6B veranschaulichen die Trennvorrichtung 300 ausführlicher. 6A ist eine Draufsicht eines Abschnitts der Trennvorrichtung 300 im Querschnitt, die Beispiele von Positionen des ersten Satzes von Protuberanzen 330 und des zweiten Satzes von Protuberanzen 332 veranschaulicht. 6B ist eine fragmentarische Vorderansicht eines Abschnitts der Trennvorrichtung 300, die ein Beispiel einer Beziehung zwischen den Positionen des ersten Satzes von Protuberanzen 330 und einer Öffnung 370 zu dem Hohlraum 318 veranschaulicht.
Wie vorstehend erwähnt, kann die Trennvorrichtung 300 Protuberanzen beinhalten, die innerhalb des Hohlraums 318 angeordnet sind, wie etwa den ersten Satz von Protuberanzen 330 oder den zweiten Satz von Protuberanzen 332. Jede Protuberanz des ersten Satzes von Protuberanzen 330 kann in Stapeln angebracht sein, die benachbart zu einer Öffnung 360 sind. Jede Protuberanz des zweiten Satzes von Protuberanzen 332 (in 6A in gestrichelten Linien gezeigt) kann von anderen gleich beabstandet sein und sich an einem oberen Abschnitt einer inneren Fläche des Hohlraums 318 befinden. Die Öffnung 360 kann als eine Position definiert sein, bei der sich einer der Anschlüsse der Trennvorrichtung 300, wie etwa der vierte Anschluss 310, zu dem Hohlraum 318 öffnet.
Eine Protuberanz des ersten Satzes von Protuberanzen 330 kann in einer Entfernung 364 von der Öffnung 370 an einer Position beabstandet sein, bei der sich der dritte Anschluss 308 zu dem Hohlraum 318 öffnet. Die Entfernung 364 kann auf Grundlage der gewünschten Störung der Wärmeverwaltungsfluidströmung ausgewählt werden und zum Beispiel über Tests oder Simulation bestimmt werden. Die Störung der Wärmeverwaltungsfluidströmung erhöht sich mit abnehmender Länge der Entfernung 364. In einem Beispiel kann der erste Satz von Protuberanzen 330 derart mit der Öffnung 370 angebracht sein, dass im Wesentlichen sechzig Prozent des Wärmeverwaltungsfluids, das durch die Öffnung 370 strömt, blockiert werden (am besten in 6B gezeigt).
6C ist eine fragmentarische Vorderansicht eines Abschnitts der Trennvorrichtung 301. In diesem Beispiel kann der dritte Satz von Protuberanzen 350 derart mit einer Öffnung 380 angebracht sein, dass im Wesentlichen einhundert Prozent des Wärmeverwaltungsfluids, das durch die Öffnung 380 strömt, blockiert werden. Ein Hohlraum der Trennvorrichtung 301 kann ein Volumen definieren, das im Wesentlichen 120 ml entspricht.
Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen sind. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende als einschränkende Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Offenbarung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Charakteristika als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Charakteristika in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Zu diesen Attributen können unter anderem Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Packung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. gehören. Demnach liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Charakteristika als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugwärmeverwaltungssystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Trennvorrichtung, die vier Anschlüsse und einen Körper beinhaltet; der einen Hohlraum definiert, eine Pumpe in Fluidverbindung mit der Trennvorrichtung, um Wärmeverwaltungsfluid dahindurch zu bewegen; und eine oder mehrere Protuberanzen, die an einer unteren Fläche des Hohlraums benachbart zu einem der vier Anschlüsse angeordnet und in Bezug auf die Öffnung angebracht sind, um Strömung des Wärmeverwaltungsfluids, das über einen der vier Anschlüsse in den Hohlraum eintritt, zu unterbrechen.
Gemäß einer Ausführungsform definiert der Hohlraum ein Volumen, das im Wesentlichen zwischen 120 ml und 125 ml liegt.
Gemäß einer Ausführungsform sind die vier Anschlüsse in Bezug aufeinander angebracht, um eine orthogonale Trennvorrichtung zu definieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen zweiten Satz von Protuberanzen gekennzeichnet, der an einer Fläche des Hohlraums angeordnet und in Bezug auf die Öffnung angebracht ist, um die Strömung weiter zu unterbrechen.
Gemäß einer Ausführungsform definiert die Öffnung einen Strömungsquerschnitt, wobei mindestens eine der einen oder mehreren ersten Protuberanzen derart in Bezug auf den einen der vier Anschlüsse angebracht ist, dass ungefähr sechzig Prozent des Wärmeverwaltungsfluids, das in den Hohlraum eintritt und den Strömungsquerschnitt durchquert, gestört werden.
Gemäß einer Ausführungsform definiert die Öffnung einen Strömungsquerschnitt, wobei mindestens eine der einen oder mehreren ersten Protuberanzen derart in Bezug auf den einen der vier Anschlüsse angebracht ist, dass ungefähr einhundert Prozent des Wärmeverwaltungsfluids, das in den Hohlraum eintritt und den Strömungsquerschnitt durchquert, gestört werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine orthogonale Trennvorrichtung für ein Wärmeverwaltungssystem bereitgestellt, die Folgendes aufweist: einen Zentralabschnitt, der einen Hohlraum definiert; zwei Einlässe und zwei Auslässe, die sich von dem Zentralabschnitt erstrecken, wobei jeder zu dem Hohlraum offen ist und jeder in Fluidverbindung mit einer Wärmeschleife eines Fahrzeugwärmeverwaltungssystems steht; und einen ersten Satz von Protuberanzen, der innerhalb des Hohlraums angeordnet sind, wobei sich die zwei Einlässe einander gegenüber befinden und eine erste Zentralachse definieren und jeder der zwei Einlässe einen Querschnittsbereich definiert, wohindurch sich die Zentralachse erstreckt, wobei jede des ersten Satzes von Protuberanzen an einer Position innerhalb des Hohlraums angeordnet ist, die die Zentralachse schneidet, und jede des ersten Satzes von Protuberanzen derart in einer vorbestimmten Entfernung von einem der zwei Einlässe beabstandet ist, dass Luftblasen des Wärmeverwaltungsfluids, die einen der zwei Einlässe durchqueren, an mindestens einer des ersten Satzes von Protuberanzen haften und ein entgaster Teil des Wärmeverwaltungsfluids den Hohlraum durch einen der zwei Auslässe verlässt.
Gemäß einer Ausführungsform sind die zwei Auslässe derart miteinander angebracht, dass sie eine zweite Zentralachse definieren, wobei die Einlässe und die Auslässe derart miteinander angebracht sind, dass die erste und die zweite Zentralachse senkrecht zueinander ausgerichtet sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist jede Protuberanz des zweiten Satzes von Protuberanzen an einem oberen Innenabschnitt des Hohlraums angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist jede Protuberanz des zweiten Satzes von Protuberanzen an einem oberen Innenabschnitt des Hohlraums angeordnet und von einer anderen gleich beabstandet.
Gemäß einer Ausführungsform ist mindestens eine des ersten Satzes von Protuberanzen derart mit einem der zwei Einlässe angebracht, dass sechzig bis einhundert Prozent von Wärmeverwaltungsfluidströmung, die in den Hohlraum eintritt, blockiert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugwärmeverwaltungssystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Trennvorrichtung, die einen ersten Satz von Protuberanzen, die innerhalb eines Hohlraums angeordnet sind, und vier Anschlüsse beinhaltet, die zu dem Hohlraum offen sind; eine Pumpe in Fluidverbindung mit einem ersten der vier Anschlüsse, um die Wärmeverwaltungsfluidzufuhr zu dem Hohlraum zu steuern; und eine Entgasungsflasche in Fluidverbindung mit einem zweiten der vier Anschlüsse, wobei die Protuberanzen und die vier Anschlüsse derart miteinander angebracht sind, dass eine laminare Strömung des Wärmeverwaltungsfluids, die in den Hohlraum eintritt, blockiert wird und ein Teil der Luft des Wärmeverwaltungsfluids abgetrennt und durch den zweiten der vier Anschlüsse zu der Entgasungsflasche geleitet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen zweiten Satz von Protuberanzen gekennzeichnet, der an einem oberen Abschnitt einer Fläche innerhalb des Hohlraums angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform sind die vier Anschlüsse derart miteinander angebracht, dass sie eine orthogonale Beziehung definieren.
Gemäß einer Ausführungsform befindet sich mindestens eine des ersten Satzes von Protuberanzen innerhalb des Hohlraums, um im Wesentlichen sechzig Prozent der Strömung des Wärmeverwaltungsfluids, das in den Hohlraum eintritt, zu unterbrechen.
Gemäß einer Ausführungsform befindet sich mindestens eine des ersten Satzes von Protuberanzen innerhalb des Hohlraums, um im Wesentlichen einhundert Prozent der Strömung des Wärmeverwaltungsfluids, das in den Hohlraum eintritt, zu unterbrechen.

Claims

Fahrzeugwärmeverwaltungssystem, umfassend: eine Trennvorrichtung, die vier Anschlüsse und einen Körper beinhaltet, der einen Hohlraum definiert; eine Pumpe in Fluidverbindung mit der Trennvorrichtung, um Wärmeverwaltungsfluid dahindurch zu bewegen; und eine oder mehrere Protuberanzen, die an einer unteren Fläche des Hohlraums benachbart zu einem der vier Anschlüsse angeordnet und in Bezug auf die Öffnung angebracht sind, um Strömung des Wärmeverwaltungsfluids, das über einen der vier Anschlüsse in den Hohlraum eintritt, zu unterbrechen.
System nach Anspruch 1, wobei der Hohlraum ein Volumen definiert, das im Wesentlichen zwischen 120 ml und 125 ml liegt.
System nach Anspruch 1, wobei die vier Anschlüsse in Bezug aufeinander angebracht sind, um eine orthogonale Trennvorrichtung zu definieren.
System nach Anspruch 1, ferner einen zweiten Satz von Protuberanzen umfassend, der an einer Fläche des Hohlraums angeordnet und in Bezug auf die Öffnung angebracht ist, um die Strömung weiter zu unterbrechen.
System nach Anspruch 1, wobei die Öffnung einen Strömungsquerschnitt definiert und wobei mindestens eine der einen oder mehreren ersten Protuberanzen derart in Bezug auf den einen der vier Anschlüsse angebracht ist, dass ungefähr sechzig Prozent des Wärmeverwaltungsfluids, das in den Hohlraum eintritt und den Strömungsquerschnitt durchquert, gestört werden.
System nach Anspruch 1, wobei die Öffnung einen Strömungsquerschnitt definiert und wobei mindestens eine der einen oder mehreren ersten Protuberanzen derart in Bezug auf den einen der vier Anschlüsse angebracht ist, dass ungefähr einhundert Prozent des Wärmeverwaltungsfluids, das in den Hohlraum eintritt und den Strömungsquerschnitt durchquert, gestört werden.
Orthogonale Trennvorrichtung für ein Wärmeverwaltungssystem, Folgendes umfassend: einen Zentralabschnitt, der einen Hohlraum definiert; zwei Einlässe und zwei Auslässe, die sich von dem Zentralabschnitt erstrecken, wobei jeder zu dem Hohlraum offen ist und jeder in Fluidverbindung mit einer Wärmeschleife eines Fahrzeugwärmeverwaltungssystems steht; und einen ersten Satz von Protuberanzen, der innerhalb des Hohlraums angeordnet sind, wobei sich die zwei Einlässe einander gegenüber befinden und eine erste Zentralachse definieren und jeder der zwei Einlässe einen Querschnittsbereich definiert, wohindurch sich die Zentralachse erstreckt, wobei jede des ersten Satzes von Protuberanzen an einer Position innerhalb des Hohlraums angeordnet ist, die die Zentralachse schneidet, und jede des ersten Satzes von Protuberanzen derart in einer vorbestimmten Entfernung von einem der zwei Einlässe beabstandet ist, dass Luftblasen des Wärmeverwaltungsfluids, die einen der zwei Einlässe durchqueren, an mindestens einer des ersten Satzes von Protuberanzen haften und ein entgaster Teil des Wärmeverwaltungsfluids den Hohlraum durch einen der zwei Auslässe verlässt.
Trennvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die zwei Auslässe derart miteinander angebracht sind, dass sie eine zweite Zentralachse definieren, und wobei die Einlässe und die Auslässe derart miteinander angebracht sind, dass die erste und die zweite Zentralachse senkrecht zueinander ausgerichtet sind.
Trennvorrichtung nach Anspruch 7, ferner einen zweiten Satz von Protuberanzen umfassend, wobei jede Protuberanz des zweiten Satzes von Protuberanzen an einem oberen Innenabschnitt des Hohlraums angeordnet ist.
Trennvorrichtung nach Anspruch 7, ferner einen zweiten Satz von Protuberanzen umfassend, wobei jede Protuberanz des zweiten Satzes von Protuberanzen an einem oberen Innenabschnitt des Hohlraums angeordnet und von anderen gleich beabstandet ist.
Trennvorrichtung nach Anspruch 7, wobei mindestens eine des ersten Satzes von Protuberanzen derart mit einem der zwei Einlässe angebracht ist, dass sechzig bis einhundert Prozent von Wärmeverwaltungsfluidströmung, die in den Hohlraum eintritt, blockiert werden.
Fahrzeugwärmeverwaltungssystem, umfassend: eine Trennvorrichtung, die einen ersten Satz von Protuberanzen, die innerhalb eines Hohlraums angeordnet sind, und vier Anschlüsse beinhaltet, die zu dem Hohlraum offen sind; eine Pumpe in Fluidverbindung mit einem ersten der vier Anschlüsse, um die Wärmeverwaltungsfluidzufuhr zu dem Hohlraum zu steuern; und eine Entgasungsflasche in Fluidverbindung mit einem zweiten der vier Anschlüsse, wobei die Protuberanzen und die vier Anschlüsse derart miteinander angebracht sind, dass eine laminare Strömung des Wärmeverwaltungsfluids, die in den Hohlraum eintritt, blockiert wird und ein Teil der Luft des Wärmeverwaltungsfluids abgetrennt und durch den zweiten der vier Anschlüsse zu der Entgasungsflasche geleitet wird.
System nach Anspruch 12, ferner einen zweiten Satz von Protuberanzen umfassend, der an einem oberen Abschnitt einer Fläche innerhalb des Hohlraums angeordnet ist.
System nach Anspruch 12, wobei die vier Anschlüsse derart miteinander angebracht sind, dass sie eine orthogonale Beziehung definieren.
System nach Anspruch 12, wobei sich mindestens eine des ersten Satzes von Protuberanzen innerhalb des Hohlraums befindet, um im Wesentlichen sechzig Prozent der Strömung des Wärmeverwaltungsfluids, das in den Hohlraum eintritt, zu unterbrechen.