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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Thermomanagementmodul für ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem. Ferner betrifft die Erfindung ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem sowie ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem sowie einem gattungsgemäßen Kühlsystem.
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Es sind Kühlsysteme für Kraftfahrzeuge mit elektrischen Antriebssystemen bekannt, bei welchen ein Kühlfluidkreislauf über Kühlfluidleitungen, wie beispielsweise Rohre, Schläuche oder dergleichen, durch mehrere Komponenten des Kühlsystems, wie beispielsweise Wärmetauscher, Fluidspeicher, Kühlfluidpumpen, Absperrventile, Mischventile, Drosseln oder dergleichen, leitbar sind. Mittels derartiger Kühlsysteme sind beispielsweise Elektromotoren, Leistungselektroniken, Traktionsbatterien sowie Fahrgastzellen von Kraftfahrzeugen kühlbar bzw. auf eine SOLL-Temperatur temperierbar.
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Zum Regeln einer Fluiddurchflussmenge durch einen oder mehrere Kühlfluidkreisläufe weisen bekannte Kühlsysteme eine Ventilvorrichtung auf, welche auch als Thermomanagementmodul bezeichnet wird. Aus der
DE 10 2012 211 116 A1 ist ein Thermomanagementmodul mit einem Fluideingang und einem Fluidausgang bekannt. Das Gehäuse weist mindestens zwei Gehäuseteile aus unterschiedlichen Werkstoffen auf. Die
DE 10 2014 206 529 A1 offenbart ein Thermomanagementmodul mit einem Fluideingang, einem Fluidausgang sowie einem als Drehschieber ausgebildeten Stellelement. Aus der
DE 10 2014 207 204 A1 ist ein Thermomanagementmodul mit einem Fluideingang, zwei Fluidausgängen, einem Hauptdrehschieber und einem mechanisch mit dem Hauptdrehschieber gekoppelten Nebendrehschieber zum wahlweisen Freigeben und Verschließen des Fluideingangs bekannt. Die
DE 10 2016 218 924 A1 zeigt einen Drehschieber für ein Thermomanagementmodul, bei welchem ein Fluidkanal des Drehschiebers durch ein winkliges Rohr gebildet ist. Aus der
US 2020/0263595 A1 ist ein Thermomanagementmodul mit einem Drehschieber zum Steuern von drei separaten Kühlfluidkreisläufen bekannt.
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Bekannte Kühlsysteme haben den Nachteil, dass die mit dem Thermomanagementmodul fluidkommunizierend zu koppelnden Kühlfluidkreisläufe oftmals eine Vielzahl zusätzlicher Komponenten, wie beispielsweise Fluidschläuche, Verteiler, Ventile, Schlauchschellen oder dergleichen, aufweisen. Durch den erhöhten Teileaufwand werden die Komplexität der Montage sowie der Bauraumbedarf des Kühlsystems erhöht. Zudem wird durch jede Komponente, jeden Fluidschlauch und jede Verbindungsstelle zwischen einem Fluidschlauch und einer weiteren Komponente des Kühlsystems das potenzielle Risiko eines Versagens des Kühlsystems aufgrund von Fertigungsmängeln, Montagefehlern, Materialdefekten, Verschleiß, Überlastung oder dergleichen erhöht.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug sowie bei einem Kraftfahrzeug zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise eine verbesserte Montierbarkeit und/oder eine verbesserte Lebensdauer aufweisen bzw. weniger wartungsintensiv sind.
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Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein Thermomanagementmodul für ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 9 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Thermomanagementmodul beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kühlsystem sowie dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Thermomanagementmodul für ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem gelöst. Das Thermomanagementmodul weist ein Modulgehäuse mit mehreren Kühlfluidanschlüssen auf, wobei die Kühlfluidanschlüsse einen ersten Kühlfluidanschluss, einen zweiten Kühlfluidanschluss sowie einen dritten Kühlfluidanschluss aufweisen. Zudem weist das Thermomanagementmodul ein im Modulgehäuse angeordnetes Stellventil zum Steuern eines Fluiddurchflusses zwischen den Kühlfluidanschlüssen auf. Erfindungsgemäß weist das Thermomanagementmodul eine erste Verbindungsleitung zum Durchleiten von Kühlfluid auf, wobei die erste Verbindungsleitung den ersten Kühlfluidanschluss mit dem zweiten Kühlfluidanschluss fluidkommunizierend koppelt.
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Unter einem Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem wird im Rahmen der Erfindung ein Kraftfahrzeug verstanden, welches einen oder mehrere Elektromotoren aufweist, welche zum alleinigen und/oder unterstützenden Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildet sind. Zu derartigen Kraftfahrzeugen zählen beispielsweise Elektrofahrzeuge sowie Hybridfahrzeuge.
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Durch das Modulgehäuse ist ein Bauraum des Thermomanagementmoduls definiert, wobei ein Kühlfluidanschluss, mehrere oder sämtliche Kühlfluidanschlüsse erfindungsgemäß separat vom Modulgehäuse ausgebildet sein und aus dem Modulgehäuse herausragen können. Alternativ können die Kühlfluidanschlüsse integral mit dem Modulgehäuse ausgebildet sein. In diesem Fall sind die äußeren Abmessungen des Thermomanagementmoduls vorzugsweise vollständig durch das Modulgehäuse oder durch das Modulgehäuse und die Verbindungsleitung definiert. In jedem Fall ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Kühlfluidanschlüsse am Modulgehäuse fest, insbesondere starr, gehalten sind. Das Modulgehäuse weist vorzugsweise einen Kunststoff auf oder ist aus einem Kunststoff gebildet. Der Kunststoff weist vorzugsweise einen verhältnismäßig geringen Verschleiß durch Reibung und/oder eine Oberfläche mit einem verhältnismäßig geringen Reibungskoeffizienten auf. Vorzugsweise ist das Modulgehäuse durch einen Spritzgussprozess oder ein additives Fertigungsverfahren, wie beispielsweise Lasersintern, hergestellt. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Modulgehäuse mehrere Gehäuseteile aufweist, die zum Modulgehäuse zusammengesetzt sind.
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Die Kühlfluidanschlüsse weisen zumindest den ersten Kühlfluidanschluss, den zweiten Kühlfluidanschluss und den dritten Kühlfluidanschluss auf. Erfindungsgemäß können die Kühlfluidanschlüsse auch eine höhere Anzahl an Kühlfluidanschlüssen aufweisen, wie beispielsweise fünf oder zehn Kühlfluidanschlüsse. Vorzugsweise weisen die Kühlfluidanschlüsse jeweils eine Kühlfluidleitung zum Durchleiten des Kühlfluids auf. Demnach weist der erste Kühlfluidanschluss vorzugsweise eine erste Kühlfluidleitung, der zweite Kühlfluidanschluss vorzugsweise eine zweite Kühlfluidleitung und der dritte Kühlfluidanschluss vorzugsweise eine dritte Kühlfluidleitung auf. Die fluidkommunizierende Kopplung der Kühlfluidanschlüsse ist vorzugsweise über die jeweiligen Kühlfluidleitungen dargestellt.
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Die einzelnen Kühlfluidanschlüsse weisen vorzugsweise einen runden Querschnitt auf. Die Kühlfluidleitungen weisen vorzugsweise einen runden Querschnitt auf. Weiter bevorzugt weisen die Kühlfluidanschlüsse an einer Außenseite an einem Kühlfluidanschlussende einen Formschlussabschnitt auf, um ein Abrutschen eines mittels einer Schlauchschelle oder dergleichen am Kühlfluidanschluss befestigten Kühlfluidschlauchs vom Kühlfluidanschluss besser zu verhindern. Der Formschlussabschnitt ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist der dritte Kühlfluidanschluss an einer dem ersten Kühlfluidanschluss und/oder zweiten Kühlfluidanschluss entgegengesetzten Seite des Thermomanagementmoduls angeordnet. Vorzugsweise sind der erste Kühlfluidanschluss und der zweite Kühlfluidanschluss an derselben Seite des Thermomanagementmoduls angeordnet.
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Das Stellventil ist in einer vom Modulgehäuse gebildeten zentralen Aufnahmekammer angeordnet. Bei entferntem Stellventil sind die Kühlfluidanschlüsse mit der zentralen Aufnahmekammer fluidkommunizierend gekoppelt. Es ist erfindungsgemäß besonders bevorzugt, dass sämtliche Kühlfluidanschlüsse bei entferntem Stellventil mit der zentralen Aufnahmekammer fluidkommunizierend gekoppelt sind. Alternativ hierzu kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass zwei oder mehrere der Kühlfluidanschlüsse mit der zentralen Aufnahmekammer nicht fluidkommunizierend gekoppelt sind. Mittels dieser Kühlfluidanschlüsse ist das Thermomanagementmodul beispielsweise als Kupplung zwischen zwei Kühlfluidschläuchen ausgebildet.
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Überdies ist das Stellventil ausgebildet, in Abhängigkeit einer Ventilstellung des Stellventils Kühlfluidanschlüsse gezielt miteinander fluidkommunizierend zu koppeln, beispielsweise durch Bereitstellen einer Kopplungsleitung, wie beispielsweise einer Rohrleitung, zwischen den entsprechenden Kühlfluidanschlüssen. Weiter bevorzugt ist das Stellventil ausgebildet, in Abhängigkeit der Ventilstellung des Stellventils Kühlfluidanschlüsse gezielt voneinander fluidkommunizierend zu trennen, beispielsweise durch Abdecken bzw. Verschließen der entsprechenden Kühlfluidanschlüsse, wie beispielsweise mittels einer Trennwand, Trennklappe oder dergleichen. Vorzugsweise ist das Stellventil ausgebildet, einen Kopplungsquerschnitt einer fluidkommunizierenden Kopplung zwischen zwei oder mehreren Kühlfluidanschlüssen in Abhängigkeit der Ventilstellung des Stellventils zu verändern, insbesondere zu vergrößern oder zu verkleinern. Auf diese Weise ist die Größe eines zwischen den Kühlfluidanschlüssen strömenden Fluidvolumenstroms, insbesondere bei konstanter bzw. im Wesentlichen konstanter abgegebener Leistung einer Fluidpumpe, gezielt steuerbar. Vorzugsweise ist das Stellventil zur Freigabe einer fluidkommunizierenden Leitung zwischen dem ersten Kühlfluidanschluss und dem dritten Kühlfluidanschluss ausgebildet. Hierbei ist es bevorzugt, dass der dritte Kühlfluidanschluss nicht unmittelbar der ersten Verbindungsleitung fluidkommunizierend gekoppelt ist. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, dass die erste Verbindungsleitung nicht in die dritten Kühlfluidleitung mündet. Eine fluidkommunizierende Kopplung zwischen dem dritten Kühlfluidanschluss und der ersten Verbindungsleitung ist vorzugsweise im Wesentlichen über das Stellventil herstellbar.
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Erfindungsgemäß ist die erste Verbindungsleitung zum Durchleiten von Kühlfluid ausgebildet. Über die erste Verbindungsleitung ist der erste Kühlfluidanschluss mit dem zweiten Kühlfluidanschluss fluidkommunizierend gekoppelt. Vorzugsweise ist die erste Verbindungsleitung im Inneren des Modulgehäuses angeordnet und weiter bevorzugt durch das Modulgehäuse gebildet. Alternativ kann die erste Verbindungsleitung als separates Rohr ausgebildet sein, welches vollständig oder teilweise im Inneren des Modulgehäuses angeordnet ist. Die erste Verbindungsleitung weist ein erstes Leitungsende sowie ein zweites Leitungsende auf. Das erste Leitungsende mündet vorzugsweise in die erste Kühlfluidleitung des ersten Kühlfluidanschlusses und das zweite Leitungsende in die zweite Kühlfluidleitung des zweiten Kühlfluidanschlusses. Alternativ kann die erste Verbindungsleitung auch über einen zwischen dem ersten Leitungsende und dem zweiten Leitungsende ausgebildeten mittleren Leitungsabschnitt der ersten Verbindungsleitung mit dem zweiten Kühlfluidanschluss fluidkommunizierend gekoppelt sein.
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Der Unterschied der fluidkommunizierenden Kopplung von Kühlfluidanschlüssen über die erste Verbindungsleitung zu den übrigen Fluidkommunizierenden Kopplungen der Kühlfluidanschlüsse über die zentrale Aufnahmekammer ist, dass der Kopplungsquerschnitt der ersten Verbindungsleitung von der Ventilstellung des Stellventils zumindest unmittelbar unberührt bleibt. Gleichwohl kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass ein weiteres Stellventil zum gezielten Verändern des Kopplungsquerschnitts der ersten Verbindungsleitung vorgesehen ist, wobei das weitere Stellventil entweder unabhängig vom Stellventil betätigbar ausgebildet oder zum gemeinsamen bzw. abhängigen Verstellen mit dem Stellventil mechanisch, pneumatisch und/oder elektrisch gekoppelt ist.
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Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Thermomanagementmodul zusätzlich eine Kühlfluidpumpe zum Pumpen des Kühlfluids auf. Die Kühlfluidpumpe ist vorzugsweise am Modulgehäuse angeordnet oder in das Modulgehäuse integriert.
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Ein erfindungsgemäßes Thermomanagementmodul für ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem hat gegenüber herkömmlichen Thermomanagementmodulen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine fluidkommunizierende Kopplung von mindestens zwei Kühlfluidanschlüssen bereitgestellt ist, welche über eine Ventilstellung des Stellventils nicht oder zumindest nur mittelbar beeinflussbar ist. Hierdurch sind Komponenten eines Kühlsystems, wie beispielsweise Mischventile, T-Stücke, Schläuche, Schlauchschellen oder dergleichen sowie deren etwaige Komponentenhalter einsparbar. Auf diese Weise sind ein Montageaufwand eines Kühlsystems sowie ein Bauraumbedarf reduziert.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Thermomanagementmodul vorgesehen sein, dass das Stellventil als Drehschieber ausgebildet ist, wobei der Drehschieber mehrere Ventilkammern mit jeweils einer Ventilkammeröffnung aufweist. Die Ventilkammern sind ausgebildet, in Abhängigkeit eines Stellwinkels des Drehschiebers mindestens zwei Kühlfluidanschlüsse miteinander fluidkommunizierend zu koppeln. Durch den Stellwinkel wird die Ventilstellung des Drehschiebers festgelegt. Der Drehschieber weist vorzugsweise einen zylinderförmigen oder zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildeten Ventilgrundkörper auf. Die Ventilkammern sind im Ventilgrundkörper ausgebildet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ventilkammern kanalartig mit einer nach außen offenen Außenfläche ausgebildet. Die Ventilkammeröffnung erstreckt sich demnach entlang dem Kanal. Eine Kanalbreite der Ventilkammer entspricht vorzugsweise einem Leitungsdurchmesser der zu koppelnden Kühlfluidleitung. In einer fluidkommunizierenden Ventilstellung ist die Ventilkammeröffnung einer Ventilkammer gleichzeitig mindestens zwei Kühlfluidleitungen direkt gegenüber angeordnet, sodass diese Kühlfluidleitungen bzw. die entsprechenden Kühlfluidanschlüsse über diese Ventilkammer miteinander fluidkommunizierend gekoppelt sind. Die übrige offene Außenfläche der Ventilkammeröffnung ist vorzugsweise einer Gehäuseinnenseite des Modulgehäuses zugewandt und weiter bevorzugt von dieser nach außen abgedichtet. Gemäß einer bevorzugten alternativen Ausführungsform sind die Ventilkammern rohrartig mit mindestens einer ersten Ventilkammeröffnung und einer zweiten Ventilkammeröffnung ausgebildet. Alternativ können bei einer Ventilkammer auch noch weitere Ventilkammeröffnungen vorgesehen sein. Ein Innendurchmesser der Ventilkammeröffnungen entspricht vorzugsweise dem Leitungsdurchmesser der zu koppelnden Kühlfluidleitung. Alternativ können Form und Größe der Ventilkammeröffnungen bedarfsgemäß ausgebildet sein, sodass beliebig viele Varianten erfindungsgemäß vorgesehen sein können. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Fluidkommunikation zwischen zwei oder mehreren Kühlfluidanschlüssen realisierbar ist. Zudem sind Drehschieber zuverlässig, verschleißarm und sind in einer besonders kompakten Bauweise herstellbar.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass mindestens eine Ventilkammeröffnung von einer Dichtungsvorrichtung umgeben ist. Die Dichtungsvorrichtung weist vorzugsweise ein Dichtmittel, wie beispielsweise einen Dichtungsring, auf. Der Dichtungsring ist vorzugsweise zumindest teilweise in einer umlaufenden Nut im Ventilgrundkörper angeordnet. Der Dichtungsring weist vorzugsweise ein reibungsreduziertes Material, wie beispielsweise PTFE, auf, beispielsweise als Beschichtung, oder ist aus einem solchen Material gebildet. Vorzugsweise weist der Dichtungsring eine ellipsenförmige Querschnittsfläche auf. Weiter bevorzugt ist die Dichtungsvorrichtung mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet und weist ein Vorspannelement zum Vorspannen des Dichtungsrings auf. Das Vorspannelement ist vorzugsweise als O-Ring ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein seitliches Herausströmen des Kühlfluids an Übergängen zwischen den Kühlfluidanschlüssen und den Ventilkammern vermieden oder zumindest reduziert ist.
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Weiter bevorzugt ist die erste Verbindungsleitung im Modulgehäuse ausgebildet. Hierbei ist es bevorzugt, dass die erste Verbindungsleitung vollständig durch das Modulgehäuse gebildet ist. Alternativ kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die erste Verbindungsleitung nur teilweise, insbesondere zur Hälfte, durch das Modulgehäuse und teilweise durch eine zusätzliche, am Modulgehäuse angeordnete Außenwandung gebildet ist. Vorzugsweise ist zwischen der Außenwandung und dem Modulgehäuse eine Dichtungsvorrichtung angeordnet. Die Außenwandung ist vorzugsweise durch Clipsen und/oder Schrauben und/oder Kleben oder dergleichen am Modulgehäuse fixiert. Bei einer Klebverbindung ist eine Dichtungsvorrichtung verzichtbar. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise die erste Verbindungsleitung erzeugbar ist. Der Herstellungsaufwand sowie die Herstellungskosten des Thermomanagementmoduls sind somit reduzierbar.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann bei einem Thermoelement vorgesehen sein, dass die Kühlfluidanschlüsse einen vierten Kühlfluidanschluss aufweisen, wobei die erste Verbindungsleitung den ersten Kühlfluidanschluss mit dem zweiten Kühlfluidanschluss und dem vierten Kühlfluidanschluss fluidkommunizierend verbindet. Mit anderen Worten sind die erste Kühlfluidleitung, die zweite Kühlfluidleitung und eine vierte Kühlfluidleitung des vierten Kühlfluidanschlusses über die erste Verbindungsleitung miteinander fluidkommunizierend gekoppelt. Hierdurch ist beispielsweise eine Mischkammer zum Vermischen von zwei ansonsten voneinander getrennten Kühlfluidkreisläufen realisierbar. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Teilezahl, ein Montageaufwand, eine Fehleranfälligkeit sowie Abmessungen eines Kühlsystems weiter reduzierbar sind.
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Vorzugsweise ist in der ersten Verbindungsleitung eine Durchflussreduzierungsvorrichtung zum Reduzieren eines Fluidstroms zwischen dem ersten Kühlfluidanschluss und dem zweiten Kühlfluidanschluss angeordnet. Unter einer Durchflussreduzierungsvorrichtung wird im Rahmen der Erfindung eine Vorrichtung verstanden, mittels welcher ein Volumenstrom des Kühlfluids verringerbar ist. Die Durchflussreduzierungsvorrichtung kann erfindungsgemäß als statische Durchflussreduzierungsvorrichtung mit einer konstanten Reduzierung des Volumenstroms oder dynamische Durchflussreduzierungsvorrichtung mit einer veränderbaren Reduzierung des Volumenstroms ausgebildet sein. Die Durchflussreduzierungsvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, einen effektiven Fluiddurchleitquerschnitt der Verbindungsleitung zu reduzieren. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise statische Drücke zwischen den über die erste Verbindungsleitung fluidkommunizierend gekoppelten Kühlfluidanschlüssen zumindest teilweise kompensierbar und somit ein ungewollter Fluidaustausch zwischen den Kühlfluidanschlüssen verhinderbar bzw. zu reduzierbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Durchflussreduzierungsvorrichtung eine Drossel und/oder eine Blende und/oder einen Dämpfungskörper und/oder eine Labyrinthströmungsführung und/oder ein Absperrventil auf. Mittels einer Drossel oder Blende ist der effektive Fluiddurchleitquerschnitt reduzierbar. Ein Dämpfungskörper kann beispielsweise als poröses Element, wie beispielsweise ein Schaumstoffelement, poröses Hartmaterialelement oder dergleichen, als Wirrfaserelement aus ungeordnetem Fasermaterial oder dergleichen ausgebildet sein. Die Labyrinthströmungsführung ist vorzugsweise ähnlich einer Labyrinthdichtung ausgebildet, sodass der durch die erste Verbindungsleitung strömende Kühlfluidstrom mehrfach umlenkbar und somit abbremsbar ist. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein ungewollter Fluidstrom durch die erste Verbindungleitung verhinderbar oder zumindest reduzierbar ist.
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Besonders bevorzugt ist das Stellventil zur Freigabe einer fluidkommunizierenden Leitung zwischen dem ersten Kühlfluidanschluss und dem dritten Kühlfluidanschluss ausgebildet, wobei die Kühlfluidanschlüsse einen fünften Kühlfluidanschluss aufweisen, wobei das Thermomanagementmodul eine gegenüber der ersten Verbindungsleitung abgedichtete zweite Verbindungsleitung aufweist, und wobei die zweite Verbindungsleitung den dritten Kühlfluidanschluss mit dem fünften Kühlfluidanschluss fluidkommunizierend verbindet. Vorzugsweise sind der dritte Kühlfluidanschluss und der fünfte Kühlfluidanschluss auf derselben Seite des Thermomanagementmoduls angeordnet. Weiter bevorzugt ist der dritte Kühlfluidanschluss und/oder der fünfte Kühlfluidanschluss auf einer dem ersten Kühlfluidanschluss und/oder zweiten Kühlfluidanschluss und/oder vierten Kühlfluidanschluss entgegengesetzten Seite des Thermomanagementmoduls angeordnet. Die zweite Verbindungsleitung kann erfindungsgemäß dieselben Merkmale aufweisen, wie voranstehend zur ersten Verbindungsleitung beschrieben sind. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise statische Drücke zwischen den über die zweite Verbindungsleitung fluidkommunizierend gekoppelten Kühlfluidanschlüssen zumindest teilweise kompensierbar und somit ein ungewollter Fluidaustausch zwischen den Kühlfluidanschlüssen verhinderbar bzw. zu reduzierbar ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem gelöst. Das Kühlsystem weist einen ersten Kühlfluidkreislauf mit einer ersten Kühlfluidpumpe sowie einer als Kühlvorrichtung ausgebildeten ersten Temperiervorrichtung und einen zweiten Kühlfluidkreislauf mit einer zweiten Kühlfluidpumpe sowie einer zweiten Temperiervorrichtung auf. Erfindungsgemäß weist das Kühlsystem zum Steuern eines Kühlfluidflusses durch den ersten Kühlfluidkreislauf und den zweiten Kühlfluidkreislauf ein erfindungsgemäßes Thermomanagementmodul auf. Die zweite Temperiervorrichtung kann erfindungsgemäß als Kühlvorrichtung und/oder Heizvorrichtung ausgebildet sein. Die erste Kühlfluidpumpe und/oder die zweite Kühlfluidpumpe kann erfindungsgemäß in das Thermomanagementmodul integriert sein. Vorzugsweise ist der erste Kühlfluidkreislauf über den ersten Kühlfluidanschluss und den dritten Kühlfluidanschluss an das Thermomanagementmodul angeschlossen. Weiter bevorzugt ist der zweite Kühlfluidkreislauf über den zweiten Kühlfluidanschluss und den fünften Kühlfluidanschluss an das Thermomanagementmodul angeschlossen. Somit sind der erste Kühlfluidkreislauf und der zweite Kühlfluidkreislauf über die erste Verbindungsleitung fluidkommunizierend miteinander gekoppelt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kühlsystem ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Thermomanagementmodul gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kühlsystem gegenüber herkömmlichen Kühlsystemen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine fluidkommunizierende Kopplung von mindestens zwei Kühlfluidanschlüssen bereitgestellt ist, welche über eine Ventilstellung des Stellventils nicht oder zumindest nur mittelbar beeinflussbar ist. Hierdurch sind zusätzliche Komponenten von Kühlsystemen, wie beispielsweise Mischventile, T-Stücke, Schläuche, Schlauchschellen oder dergleichen sowie deren etwaige Komponentenhalter vermieden. Auf diese Weise sind ein Montageaufwand des Kühlsystems sowie ein Bauraumbedarf reduziert.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Kraftfahrzeug weist ein elektrisches Antriebssystem mit einem Elektromotor und einer Batterie auf. Erfindungsgemäß weist das elektrische Antriebssystem zum Kühlen des Elektromotors und/oder der Batterie ein erfindungsgemäßes Kühlsystem auf. Die Batterie ist vorzugsweise als Traktionsbatterie zum Versorgen des Elektromotors zum Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das elektrische Antriebssystem mehrere Elektromotoren zum Antreiben des Kraftfahrzeugs aufweist. Besonders bevorzugt weist das elektrische Antriebssystem einen solchen Elektromotor zum Antreiben von Vorderrädern des Kraftfahrzeugs sowie einen solchen Elektromotor zum Antreiben von Hinterrädern des Kraftfahrzeugs auf.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Thermomanagementmodul gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie zu einem Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Kühlsystem mit einer fluidkommunizierenden Kopplung von mindestens zwei Kühlfluidanschlüssen bereitgestellt ist, welche über eine Ventilstellung des Stellventils nicht oder zumindest nur mittelbar beeinflussbar ist. Hierdurch sind zusätzliche Komponenten von Kühlsystemen, wie beispielsweise Mischventile, T-Stücke, Schläuche, Schlauchschellen oder dergleichen sowie deren etwaige Komponentenhalter vermieden. Auf diese Weise sind ein Montageaufwand des Kühlsystems sowie ein Bauraumbedarf im Kraftfahrzeug reduziert.
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Ein erfindungsgemäßes Thermomanagementmodul, ein erfindungsgemäßes Kühlsystem sowie ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 in einer Schnittdarstellung ein Thermomanagementmodul gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,
- 2 in einer Schnittdarstellung einen Ausschnitt einer ersten Verbindungsleitung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Thermomanagementmoduls,
- 3 in einem Anschlussplan eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlsystems, und
- 4 in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 4 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Thermomanagementmodul 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einer Schnittdarstellung abgebildet. Das Thermomanagementmodul 1 weist ein Modulgehäuse 5 auf, durch welches in diesem Ausführungsbeispiel zehn Kühlfluidanschlüsse 6 zum fluidkommunizierenden Koppeln mit einer nicht dargestellten Kühlfluidleitung, wie beispielsweise einem Kühlfluidschlauch oder einem Kühlfluidrohr, gebildet sind. Die Kühlfluidanschlüsse 6 umfassen unter anderem einen ersten Kühlfluidanschluss 6a, einen zweiten Kühlfluidanschluss 6b, einen dritten Kühlfluidanschluss 6c, einen vierten Kühlfluidanschluss 6d sowie einen fünften Kühlfluidanschluss 6e. Im Inneren des Modulgehäuses 5 ist ein Innenraum ausgebildet, in welchem ein als Drehschieber ausgebildetes Stellventil 7 angeordnet ist. Mittels des Stellventils 7 ist beispielsweise eine fluidkommunizierende Kopplung zwischen dem ersten Kühlfluidanschluss 6a und dem dritten Kühlfluidanschluss 6c schaltbar sowie unterbrechbar ist. Hierfür weist das Stellventil 7 Ventilkammern 9 mit Ventilkammeröffnungen 10 auf, welche mit den entsprechenden Kühlfluidanschlüssen 6 in Deckung bringbar sind, sodass mindestens zwei Kühlfluidanschlüsse 6 über eine Ventilkammer 9 miteinander fluidkommunizierend verbunden sind. Der erste Kühlfluidanschluss 6a, der zweite Kühlfluidanschluss 6b und der vierte Kühlfluidanschluss 6d sind über eine im Modulgehäuse 5 ausgebildete erste Verbindungsleitung 8 fluidkommunizierend miteinander gekoppelt. Ferner sind der dritte Kühlfluidanschluss 6c und der fünfte Kühlfluidanschluss 6e über eine im Modulgehäuse 5 ausgebildete zweite Verbindungsleitung 14 fluidkommunizierend miteinander gekoppelt.
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2 zeigt einen Ausschnitt einer ersten Verbindungsleitung 8 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Thermomanagementmoduls 1 schematisch in einer Schnittdarstellung. Über die erste Verbindungsleitung 8 sind der erste Kühlfluidanschluss 6a und der zweite Kühlfluidanschluss 6b fluidkommunizierend miteinander verbunden. In der ersten Verbindungsleitung 8 ist eine als Labyrinthströmungsführung 13 ausgebildete Durchflussreduzierungsvorrichtung 12 angeordnet.
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In 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlsystems 2 schematisch in einem Anschlussplan dargestellt. Das Kühlsystem 2 weist ein erfindungsgemäßes Thermomanagementmodul 1 auf, welches über Kühlfluidanschlüsse mit einem ersten Kühlfluidkreislauf 15 sowie einem zweiten Kühlfluidkreislauf 18 fluidkommunizierend gekoppelt ist. Der erste Kühlfluidkreislauf 15 weist unter anderem eine erste Kühlfluidpumpe 16 sowie eine als Kühlvorrichtung ausgebildete erste Temperiervorrichtung 17 auf. Der zweite Kühlfluidkreislauf 18 weist unter anderem eine zweite Kühlfluidpumpe 19 sowie eine als Kühlvorrichtung ausgebildete zweite Temperiervorrichtung 20 auf. Über eine nicht dargestellte erste Verbindungsleitung 8 (vgl. 1) und/oder zweite Verbindungsleitung 14 (vgl. 1) ist der erste Kühlfluidkreislauf 15 mit dem zweiten Kühlfluidkreislauf 18 fluidkommunizierend gekoppelt. Zudem kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der der erste Kühlfluidkreislauf 15 über das Stellventil 7 (vgl. 1) des Thermomanagementmoduls 1 mit dem zweiten Kühlfluidkreislauf 18 fluidkommunizierend koppelbar ist.
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4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 3 schematisch in einer Seitenansicht. Das Kraftfahrzeug 3 weist ein elektrisches Antriebssystem 4 mit einem Elektromotor 21 sowie einer als Traktionsbatterie ausgebildeten Batterie 22 auf. Zum Kühlen des Elektromotors 21 und der Batterie 22 weist das Kraftfahrzeug 3 ein erfindungsgemäßes Kühlsystem 2 auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Thermomanagementmodul
- 2
- Kühlsystem
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- elektrisches Antriebssystem
- 5
- Modulgehäuse
- 6
- Kühlfluidanschluss
- 6a
- erster Kühlfluidanschluss
- 6b
- zweiter Kühlfluidanschluss
- 6c
- dritter Kühlfluidanschluss
- 6d
- vierter Kühlfluidanschluss
- 6e
- fünfter Kühlfluidanschluss
- 7
- Stellventil
- 8
- erste Verbindungsleitung
- 9
- Ventilkammer
- 10
- Ventilkammeröffnung
- 11
- Dichtungsvorrichtung
- 12
- Durchflussreduzierungsvorrichtung
- 13
- Labyrinthströmungsführung
- 14
- zweite Verbindungsleitung
- 15
- erster Kühlfluidkreislauf
- 16
- erste Kühlfluidpumpe
- 17
- erste Temperiervorrichtung
- 18
- zweiter Kühlfluidkreislauf
- 19
- zweite Kühlfluidpumpe
- 20
- zweite Temperiervorrichtung
- 21
- Elektromotor
- 22
- Batterie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012211116 A1 [0003]
- DE 102014206529 A1 [0003]
- DE 102014207204 A1 [0003]
- DE 102016218924 A1 [0003]
- US 2020/0263595 A1 [0003]
