DE102021103483A1 - Klimasystem für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit einem Kühlkörper und einer Heizeinrichtung, Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben eines Klimasystems - Google Patents

Klimasystem für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit einem Kühlkörper und einer Heizeinrichtung, Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben eines Klimasystems Download PDF

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Alexander Schulze
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Klimasystem (1) für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit
- einer zu temperierenden ersten Fahrzeugkomponente (5),
- einer zu temperierenden zweiten Fahrzeugkomponente (6), welche an zumindest einem Kühlkörper (12) angeordnet ist, und
- einem zur Temperierung der Fahrzeugkomponenten (5, 6) vorgesehenen Wärmetransportmittel führenden ersten Kreis (2), an welchen die erste Fahrzeugkomponente (5) und der zumindest eine Kühlkörper (12) der zweiten Fahrzeugkomponente (6) angeschlossen sind, wobei an dem zumindest einen Kühlkörper (12) eine Heizeinrichtung (16) angeordnet ist, welche dazu ausgelegt ist, Heizenergie an das Wärmetransportmittel abzugeben, wobei die Heizenergie über das Wärmetransportmittel zumindest teilweise an die erste Fahrzeugkomponente (5) zum Heizen der ersten Fahrzeugkomponente (5) transportierbar ist.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Klimasystems (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Klimasystem für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug. Das Klimasystem weist eine zu temperierende erste Fahrzeugkomponente, eine zu temperierende zweite Fahrzeugkomponente, und einen zur Temperierung der Fahrzeugkomponenten vorgesehenen, Wärmetransportmittel führenden ersten Kreis auf. Die Erfindung betrifft außerdem ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben des Klimasystems.
  • Vorliegend richtet sich das Interesse auf Klimasysteme für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, also Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge. Elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge weisen einen elektrischen Antriebsstrang auf, welcher üblicherweise zumindest eine elektrische Traktionsmaschine bzw. Antriebsmaschine und eine wiederaufladbare Traktionsbatterie, beispielsweise einen Hochvoltenergiespeicher, für die Versorgung der elektrischen Antriebsmaschine aufweist. Die Klimasysteme dienen dabei der Durchführung diverser Temperierungsaufgaben im Kraftfahrzeug, d.h. der Zufuhr oder Abfuhr von Wärme von diversen Fahrzeugkomponenten, um einen optimalen Betrieb des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten.
  • Für einen optimalen Betrieb des Kraftfahrzeugs ist beispielsweise die Temperierung der Traktionsbatterie von besonderer Bedeutung. Zum Temperieren, also zum Heizen und Kühlen der Traktionsbatterie, ist die Traktionsbatterie in der Regel in einen Wärmetransportmittel führenden Kreis des Klimasystems des Kraftfahrzeugs eingebunden. Dieser Kreis weist zum Heizen der Traktionsbatterie üblicherweise einen separaten Heizer auf. Ein solcher Heizer stellt eine zusätzliche Fahrzeugkomponente dar und erhöht somit die Kosten und den Bauraumbedarf des Klimasystems im Kraftfahrzeug. Auch ist es bereits bekannt, eine Verlustleistung anderer Fahrzeugkomponenten zum Beheizen der Traktionsbatterie zu verwenden. Dies ist jedoch oftmals ineffizient.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels welcher Fahrzeugkomponenten eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs effizient und kostengünstig temperiert werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Klimasystem, ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Klimasystems mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
  • Ein erfindungsgemäßes Klimasystem für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug weist eine zu temperierende erste Fahrzeugkomponente, eine zu temperierende zweite Fahrzeugkomponente, welche an zumindest einem Kühlkörper angeordnet ist, und einen zur Temperierung der Fahrzeugkomponenten vorgesehenen, Wärmetransportmittel führenden ersten Kreis auf, an welchen die erste Fahrzeugkomponente und der zumindest eine Kühlkörper der zweiten Fahrzeugkomponente angeschlossen sind. An dem zumindest einen Kühlkörper ist eine Heizeinrichtung angeordnet, welche dazu ausgelegt ist, Heizenergie an das Wärmetransportmittel abzugeben, wobei die Heizenergie über das Wärmetransportmittel zumindest teilweise an die erste Fahrzeugkomponente zum Heizen der ersten Fahrzeugkomponente transportierbar ist.
  • Zur Erfindung gehört außerdem ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Klimasystems. Dabei wird ein Heizbedarf der ersten Fahrzeugkomponente ermittelt, die Heizeinrichtung zum Abgeben von Heizenergie angesteuert und der Kühlmittelfluss im ersten Kreis derart gesteuert, dass die über den zumindest einen Kühlkörper an das Wärmetransportmittel abgegebene Heizenergie zumindest teilweise mittels des Wärmetransportmittels von der zweiten Fahrzeugkomponente zu der ersten Fahrzeugkomponente transportiert wird.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes Klimasystem umfasst. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als ein Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug weist einen elektrischen Antriebsstrang auf, welcher insbesondere eine wiederaufladbare Traktionsbatterie bzw. einen Traktionsakkumulator, beispielsweise einen Hochvoltenergiespeicher, eine elektrische Traktionsmaschine und eine entsprechende Leistungselektronik, beispielsweise einen Inverter, aufweist.
  • Das Klimasystem ist zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug ausgebildet. Das Klimasystem ist dabei in unterschiedlichen Betriebsmodi, also unterschiedlichen Heizmodi und unterschiedlichen Kühlmodi, betreibbar. Die unterschiedlichen Betriebsmodi können von einer Steuereinrichtung des Klimasystems bereitgestellt werden. Die Steuereinrichtung kann in ein oder mehrere Steuergeräte des Kraftfahrzeugs integriert sein.
  • Das Klimasystem weist den ersten Kreis auf, welcher zur Zirkulation eines Wärmetransportmittels ausgebildet ist und hierzu insbesondere entsprechende Leitungen sowie zumindest eine Pumpe aufweist. Das Wärmetransportmittel kann beispielsweise ein Kühlmittel, z.B. ein Wasser/Glykol-Gemisch, oder ein Kältemittel sein. Der erste Kreis weist die zwei Fahrzeugkomponenten auf. Der erste Kreis kann über Stellglieder, beispielsweise Ventile, auch an andere Wärmetransportmittel führende Kreise des Klimasystems angeschlossen sein. Vorzugsweise ist die erste Fahrzeugkomponente die Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs und die zweite Fahrzeugkomponente eine Elektronikkomponente, welche insbesondere die mit der Traktionsbatterie elektrisch verbundene Leistungselektronik aufweist. Die Elektronikkomponente kann neben der Leistungselektronik auch weitere Komponenten, beispielsweise einen DC/DC-Wandler, ein Ladegerät, Steuergeräte, etc. aufweisen. Die zweite Fahrzeugkomponente ist an zumindest einem Kühlkörper angeordnet, also thermisch mit dem zumindest einen Kühlkörper gekoppelt. Die zweite Fahrzeugkomponente kann auch auf mehrere Kühlkörper verteilt sein. Im Falle der Elektronikkomponente können beispielsweise Bauelemente der Elektronikkomponente auf einer Oberfläche des Kühlkörpers angebracht sein. Der zumindest eine Kühlkörper ist an den ersten Kreis angeschlossen. Zum Kühlen der zweiten Fahrzeugkomponente kann diese ihre Abwärme an den zumindest einen Kühlkörper abgeben, welcher die Abwärme an das Wärmetransportmittel abgibt. Der zumindest eine Kühlkörper kann dabei von dem Wärmetransportmittel durchströmt werden. Es kann aber auch sein, dass der zumindest eine Kühlkörper ein passiver Kühlkörper ist, welcher beispielsweise an den Wärmetransportmittelleitungen des ersten Kreises angeordnet ist. Über den zumindest einen Kühlkörper ist die zweite Fahrzeugkomponente zum Kühlen der zweiten Fahrzeugkomponente an den ersten Kreis angeschlossen.
  • Die erste Fahrzeugkomponente ist ebenfalls an den ersten Kreis angeschlossen. Beispielsweise kann die erste Fahrzeugkomponente ebenfalls einen weiteren Kühlkörper aufweisen, welcher an den ersten Kreis angeschlossen ist. Im Falle der Traktionsbatterie kann diese als den weiteren Kühlkörper beispielsweise eine von Wärmetransportmittel durchströmte Kühlplatte aufweisen, welche zum Kühlen von Batteriezellen der Traktionsbatterie an den Batteriezellen angeordnet ist. Die Elektronikkomponente sowie der zumindest eine Kühlkörper, an welchem die Elektronikkomponente angeordnet ist, können beispielsweise gemeinsam mit den Batteriezellen in einem Batteriegehäuse der Traktionsbatterie angeordnet sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Elektronikkomponente separat zu der Traktionsbatterie ausgebildet ist. Zum Kühlen der Fahrzeugkomponenten kann an den ersten Kreis ein Chiller bzw. eine Kältemaschine angeschlossen sein, welcher dazu ausgelegt ist, die von der jeweiligen Fahrzeugkomponente an das Wärmetransportmittel abgegebene Abwärme aus dem ersten Kreis zu transportieren. Der Kühlkörper ist in dem ersten Kreis insbesondere stromauf des Chillers und stromab der ersten Fahrzeugkomponente angeordnet.
  • Um die erste Fahrzeugkomponente heizen zu können, ist an dem zumindest einen, der zweiten Fahrzeugkomponente zugeordneten Kühlkörper die Heizeinrichtung angeordnet. Dabei kann die Heizeinrichtung zumindest ein Heizelement aufweisen, welches an oder in einer Oberfläche des zumindest einen Kühlkörpers angeordnet sein kann oder auch in einen Kühlkanal des zumindest einen Kühlkörpers, welcher von dem Wärmetransportmittel durchströmt wird, angeordnet bzw. eingelegt sein kann. Die Elektronikkomponente kann dabei Anschlüsse für die Heizeinrichtung aufweisen, sodass diese beispielsweise aus der Traktionsbatterie mit elektrischer Energie versorgt werden kann. In Fall, dass die Heizeinrichtung aus einer Hochvoltbatterie mit Energie versorgt wird, kann die Heizeinrichtung eine besonders hohe Heizleistung bereitstellen. Das zumindest eine Heizelement ist insbesondere ein PTC-Heizelement. Ein solches PTC-Heizelement weist den Vorteil auf, dass es selbstbegrenzend ist, also auch bei einem Defekt des Heizelementes eine von dem Heizelement bereitgestellte Temperatur einen vorbestimmten Maximalwert nicht überschreitet. Außerdem kann ein solches Heizelement auf einfache Weise betrieben werden, beispielsweise indem es über einen steuerbaren Schalter an die Energieversorgung geschaltet wird.
  • Die Steuereinrichtung des Klimasystems ist insbesondere dazu ausgelegt, die Heizeinrichtung zum Abgeben der Heizenergie an den Kühlkörper anzusteuern. Im aktivierten Zustand der Heizeinrichtung gibt diese die Heizenergie bzw. Wärme ab. Dadurch, dass der zumindest eine Kühlkörper an den Wärmetransportmittel führenden ersten Kreis angeschlossen ist, wird die Heizenergie, über den zumindest einen Kühlkörper oder direkt, an das Wärmetransportmittel abgegeben und durch die Kühlleitungen weitertransportiert. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise den Wärmetransportmittelfluss in dem ersten Kreis zum Transportieren der Heizenergie an die erste Fahrzeugkomponente steuern. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung dazu eine entsprechende Pumpe zum Fördern des Wärmetransportmittels aktivieren und gegebenenfalls bestimmte Stellglieder bzw. Ventile ansteuern, um die erste Fahrzeugkomponente und die zweite Fahrzeugkomponente mit dem Kühlkörper fluidisch seriell zu verbinden.
  • Eine solche an dem Kühlkörper angeordnete Heizeinrichtung weist eine besonders hohe Effizienz auf. Durch die gute thermische Kopplung zwischen dem Wärmetransportmittel und der Heizeinrichtung über den Kühlkörper kann in dem ersten Kreis in vorteilhafter Weise auf einen zusätzlichen kosten- und bauraumintensiven Heizer, beispielsweise einen elektrischen Durchlauferhitzer (EDH), verzichtet werden.
  • Bevorzugt ist der zumindest eine Kühlkörper eine von Wärmetransportmittel durchströmbare Kühlplatte. Im Falle, dass die Kühlplatte als die zweite Fahrzeugkomponente die Elektronikkomponente, also beispielsweise den Inverter, den DC/DC-Wandler, das Ladegerät, Steuergeräte, etc., trägt, weist diese vergleichsweise große Abmessungen, beispielsweise zumindest 80 cm*30 cm, und damit eine große zur Temperierung nutzbare Fläche auf. Die Kühlplatte weist Oberflächen in Form von einer Oberseite und einer Unterseite auf, zwischen welchen Kühlkanäle zum Führen des Wärmetransportmittels ausgebildet sind. Bauelemente der zweiten Fahrzeugkomponente sind auf einer der Oberflächen, beispielsweise der Oberseite, angeordnet. Die Heizeinrichtung weist insbesondere zumindest ein flächiges Heizelement auf, welches an oder in zumindest einer der Oberflächen des zumindest einen Kühlkörpers, beispielsweise der Kühlplatte, angeordnet ist und somit die Heizenergie über den zumindest einen Kühlkörper an das Wärmetransportmittel abgibt. Im Falle, dass die Heizeinrichtung in die Kühlkanäle eingelegt ist, kann sie das Heizenergie direkt an das Wärmetransportmittel abgeben. Das flächige Heizelement kann beispielsweise zwischen der Oberfläche des zumindest einen Kühlkörpers und der zweiten Fahrzeugkomponente angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein flächiges Heizelement auf einer ersten Oberfläche des zumindest einen Kühlkörpers angeordnet sein, während die zweite Fahrzeugkomponente auf einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des zumindest einen Kühlkörpers angeordnet ist.
  • Das flächige Heizelement kann beispielsweise ein Heizdraht sein, welcher an oder in der Oberfläche des zumindest einen Kühlkörpers angeordnet ist oder in den Kühlkanal eingelegt ist. Zum Verlängern der durch den Heizdraht gebildeten Heizstrecke kann der Heizdraht beispielsweise mäanderförmig in oder an der Oberfläche angeordnet sein.
  • Besonders bevorzugt ist das zumindest eine Heizelement jedoch eine Heizfolie, welche sich insbesondere über zumindest 50%, vorzugsweise zumindest 90%, der Oberfläche des zumindest einen Kühlkörpers erstreckt. Die Heizfolie kann beispielsweise zwei dünnen Lagen Kunststoff aufweisen, zwischen welchen eine elektrisch leitfähige Schicht liegt. Die Schicht kann beispielsweise Karbonpaste umfassen. Die Heizfolie kann beispielsweise durch Aufdampfen an der Oberfläche des zumindest einen Kühlkörpers angeordnet sein. Dadurch, dass die Kühlplatte eine große, zur Temperierung nutzbare Fläche aufweist, kann auch die Heizfolie eine große Fläche auf der Oberfläche der Kühlplatte einnehmen und somit eine besonders hohe Heizleistung zum Beheizen der ersten Fahrzeugkomponente bereitstellen. Außerdem weist eine solche Heizfolie einen geringen Bauraumbedarf auf, sodass die Heizeinrichtung besonders platzsparend ausgebildet ist.
  • Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das Klimasystem zumindest eine dritte Fahrzeugkomponente aufweist, welche mit dem ersten Kreis thermisch gekoppelt ist, wobei die von der Heizeinrichtung bereitgestellte Heizenergie teilweise an die zumindest eine dritte Fahrzeugkomponente zum Beheizen der zumindest einen dritten Fahrzeugkomponente übertragbar ist. Die von der Heizeinrichtung bereitgestellte Wärme kann also, beispielsweise von der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von dem Heizbedarf der Fahrzeugkomponenten beliebig auf die Fahrzeugkomponenten aufgeteilt werden. Die dritte Fahrzeugkomponente kann dabei eine Komponente sein, welche direkt an den ersten Kreis angeschlossen ist. Eine solche Komponente kann beispielsweise ein Heizkondensator zum Beheizen eines Innenraums des Kraftfahrzeugs sein.
  • Auch kann die zumindest eine dritte Komponente ein zweiter Wärmetransportmittel führender Kreis des Klimasystems sein, welcher mit dem ersten Kreis thermisch gekoppelt ist, wobei der erste und der zweite Kreis als das Wärmetransportmittel ein Kühlmittel führen und die von der Heizeinrichtung bereitgestellte Heizenergie teilweise an den zweiten Kreis zum Beheizen des zweiten Kreises übertragbar ist. Der zweite Kreis ist insbesondere zum Temperieren des Innenraums des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Die Heizenergie der Heizeinrichtung wird dabei an das in dem zweiten Kreis zirkulierende Kühlmittel abgegeben. Zum Übertragen der Heizleistung von dem in dem zweiten Kreis zirkulierenden Kühlmittel in den Innenraum bzw. die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs kann an den zweiten Kreis beispielsweise ein Wärmetauscher angeschlossen sein.
  • Auch kann vorgesehen sein, dass das Klimasystem einen Kältemittel führenden Kältekreis aufweist, über welchen der Kühlmittel führende erste Kreis und der Kühlmittel führende zweite Kreis thermisch gekoppelt sind, wobei die Heizenergie über den Kältekreis von dem ersten Kreis in den zweiten Kreis übertragbar ist. Beispielsweise können der Chiller des ersten Kreises, welcher ebenfalls an den Kältekreis angeschlossen ist, und ein an den zweiten Kreis angeschlossener Kondensator, beispielsweise ein wassergekühlter Kondensator, in einem Wärmepumpenbetrieb betrieben werden, in welchem Wärme, beispielsweise die Heizenergie der Heizeinrichtung, aus dem ersten Kreis in den zweiten Kreis transferiert wird. Alternativ oder zusätzlich können der erste Kreis und der zweite Kreis auch über einen Wärmetauscher thermisch gekoppelt sein.
  • Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Klimasystem vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie für das erfindungsgemäße Verfahren.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Klimasystems;
    • 2 eine schematische Darstellung der zweiten Fahrzeugkomponente, des Kühlkörpers und der Heizeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; und
    • 3 eine schematische Darstellung der zweiten Fahrzeugkomponente, des Kühlkörpers und der Heizeinrichtung gemäß einer zweiten
  • Ausführungsform.
  • In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt vereinfacht eine Ausführungsform eines Klimasystems 1 für ein hier nicht gezeigtes elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug. Das Klimasystem 1 weist hier einen Wärmetransportmittel führenden ersten Kreis 2, einen Wärmetransportmittel führenden zweiten Kreis 3 und einen Wärmetransportmittel führenden dritten Kreis 4 auf. Der erste Kreis 2, der zweite Kreis 3 und der dritten Kreis 4 führen hier ein Kühlmittel bzw. Kühlfluid als das Wärmetransportmittel. Alternativ dazu könnten die Kreise 2, 3, 4 auch ein Kältemittel als das Wärmetransportmittel führen. An den ersten Kreis 2 sind zwei Fahrzeugkomponenten 5, 6 angeschlossen. Die erste Fahrzeugkomponente 5 ist hier eine Traktionsbatterie 7 des Kraftfahrzeugs und die zweite Fahrzeugkomponente 6 ist hier eine Elektronikkomponente 8 des Kraftfahrzeugs. Die Elektronikkomponente 8 kann beispielsweise einen Inverter aufweisen, welcher mit der Traktionsbatterie 7 und mit einer elektrischen Antriebsmaschine 9, welche hier an den dritten Kreis 4 angeschlossen ist, elektrisch verbunden ist. Zum Kühlen der elektrischen Antriebsmaschine 9 ist an den dritten Kreis 4 eine Umgebungskühleinrichtung 10 angeschlossen, über welche die Abwärme der Antriebsmaschine 9 an eine Umgebung des Kraftfahrzeugs abgeführt werden kann. Der erste Kreis 2 und der dritte Kreis 4 können hier über eine Ventileinrichtung 11 fluidisch und damit thermisch gekoppelt werden. Weitere mögliche Pumpen, Ventileinrichtungen, beispielsweise Absperrventile, Bypässe, etc. der Kreise 2, 3, 4 sind hier entweder nicht dargestellt oder nicht näher beschrieben.
  • Zum Kühlen der zweiten Fahrzeugkomponente 6 ist diese hier an einem Kühlkörper 12 angeordnet. Der Kühlkörper 12 ist an den ersten Kreis 2 angeschlossen. Die Abwärme der zweiten Fahrzeugkomponente 6 kann somit über den Kühlkörper 12 an das Kühlmittel des ersten Kreises 2 abgegeben werden. Auch die erste Fahrzeugkomponente 5 kann einen hier nicht gezeigten Kühlkörper aufweisen, über welchen die erste Fahrzeugkomponente 5 zum Kühlen an den ersten Kreis 2 angeschlossen ist. Um die von dem Kühlmittel transportierte Abwärme der Fahrzeugkomponenten 5, 6 aus dem ersten Kreis 2 abführen zu können, ist an den ersten Kreis 2 hier außerdem ein Chiller 13 angeschlossen. Der Chiller 13 ist mit einem hier nicht gezeigten Kältekreis des Klimasystems 1 gekoppelt, in welchem ein Kältemittel zirkuliert. Zum Fördern des Kühlmittels in dem ersten Kreis 2 ist hier außerdem eine Pumpe 14 in dem Kreis 2 angeordnet, welche von einer Steuereinrichtung 15 des Klimasystems 1 angesteuert werden kann.
  • Da es für den optimalen Betrieb der ersten Fahrzeugkomponente 5 auch erforderlich sein kann, diese zu heizen, ist an den ersten Kreis 2 auch eine Heizeinrichtung 16 angeschlossen, welche Heizenergie in das Kühlmittel und damit in den ersten Kreis 2 einspeisen kann. Dazu ist die Heizeinrichtung 16 an dem Kühlkörper 12, welcher die zweite Fahrzeugkomponente 6 trägt, angeordnet. 2 und 3 zeigen unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten der Heizeinrichtung 16 am Kühlkörper 12. Der Kühlkörper 12 ist insbesondere als eine Kühlplatte 17 mit Oberfläche in Form von einer Oberseite 18 und einer Unterseite 19 ausgebildet. Auf einer der Oberflächen 18, 19, hier der Oberseite 18, sind Bauelemente 20 der zweiten Fahrzeugkomponenten 6 angeordnet. Die Kühlplatte 17 ist in einem Strömungspfad 21 des Kühlmittels angeordnet. Beispielsweise kann die Kühlplatte 17 Kühlkanäle aufweisen, welche von dem Kühlmittel durchströmt werden. Die Heizeinrichtung 16 weist hier zumindest eine Heizfolie 22 auf, welche anliegend an zumindest einer der Oberflächen 18, 19 angeordnet ist. Gemäß 2 ist die Heizfolie 22 auf der Unterseite 19 der Kühlplatte 17 angeordnet, sodass die Kühlplatte 17 zwischen der zweiten Fahrzeugkomponente 5 und der Heizfolie 22 angeordnet ist. Gemäß 3 ist die Heizfolie 22 auf der Oberseite 18 zwischen der zweiten Fahrzeugkomponente 5 und der Kühlplatte 17 angeordnet. Die Heizfolie 22 kann beispielsweise durch Aufdampfen an der jeweiligen Oberfläche 18, 19 befestigt sein. Aufgrund der geringen Dicke der Heizfolie 22 kann diese besonders platzsparend in dem Klimasystem 1 angeordnet werden.
  • Die Heizeinrichtung 16 kann vor der Steuereinrichtung 15 angesteuert und aktiviert werden. Die Heizeinrichtung 16 gibt daraufhin Heizenergie an den Kühlkörper 12 ab, über welchen die Heizenergie in das Kühlmittel eingespeist wird. Die Steuereinrichtung 15 aktiviert außerdem die Pumpe 14, um das Kühlmittel von der zweiten Fahrzeugkomponente 6 zu der ersten Fahrzeugkomponente 5 zu fördern. Dadurch wird die Heizenergie zu der ersten Fahrzeugkomponente 5 transportiert, um diese zu heizen. An den ersten Kreis 2 ist insbesondere keine weitere Heizeinrichtung, insbesondere kein elektrischer Durchlauferhitzer, angeschlossen.
  • Die Heizenergie kann dabei vollständig oder nur teilweise zu der ersten Fahrzeugkomponente 5 transportiert werden. Es kann auch ein Teil der Heizenergie in den zweiten Kreis 3 eingespeist werden. Der zweite Kreis 3 ist hier zum Temperieren eines Innenraums des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Die in den zweiten Kreis 3 transferierte Heizenergie kann also zum Beheizen des Innenraums verwendet werden. Dazu kann an den zweiten Kreis 3 beispielsweise ein Wärmetauscher 23 angeschlossen sein, über welchen die in den zweiten Kreis 3 transportierte Wärme an den Innenraum abgeführt werden kann. Zum Fördern des Kühlmittels in dem zweiten Kreis 3 ist an diesen eine weitere Pumpe 24 angeschlossen. Auch kann ein zusätzlicher Heizer 25 an den zweiten Kreis 3 angeschlossen sein.
  • Der erste Kreis 2 und der zweite Kreis 4 sind thermisch gekoppelt. Hier erfolgt die thermische Kopplung über eine Wärmepumpe, welche mittels des Chillers 13 des ersten Kreises 2, des Kältekreises und eines Kondensators 26 des zweiten Kreises 3 gebildet wird. In dem Wärmepumpenbetrieb kann der Chiller 13 über den Kältekreis Wärme an den Kondensator 26 abgeben. Dadurch, dass die zweite Fahrzeugkomponente 5 mit dem Kühlkörper 12 stromauf vor dem Chiller 13 in dem ersten Kreis 2 angeordnet ist und damit der Chiller 13 zwischen dem Kühlkörper 12 und der ersten Fahrzeugkomponente 5 angeordnet ist, kann die Steuereinrichtung 15 einen Anteil der Heizenergie steuern, welcher über den Chiller 13 aus dem ersten Kreis 2 an den zweiten Kreis 3 abgeführt wird.

Claims (15)

  1. Klimasystem (1) für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit - einer zu temperierenden ersten Fahrzeugkomponente (5), - einer zu temperierenden zweiten Fahrzeugkomponente (6), welche an zumindest einem Kühlkörper (12) angeordnet ist, und - einem zur Temperierung der Fahrzeugkomponenten (5, 6) vorgesehenen Wärmetransportmittel führenden ersten Kreis (2), an welchen die erste Fahrzeugkomponente (5) und der zumindest eine Kühlkörper (12) der zweiten Fahrzeugkomponente (6) angeschlossen sind, wobei an dem zumindest einen Kühlkörper (12) eine Heizeinrichtung (16) angeordnet ist, welche dazu ausgelegt ist, Heizenergie an das Wärmetransportmittel abzugeben, wobei die Heizenergie über das Wärmetransportmittel zumindest teilweise an die erste Fahrzeugkomponente (5) zum Heizen der ersten Fahrzeugkomponente (5) transportierbar ist.
  2. Klimasystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimasystem (1) eine Steuereinrichtung (15) aufweist, welche dazu ausgelegt ist, die Heizeinrichtung (16) zum Abgeben der Heizenergie an den zumindest einen Kühlkörper (12) anzusteuern und einen Wärmetransportmittelfluss in dem ersten Kreis (2) zum Transportieren der Heizenergie an die erste Fahrzeugkomponente (5) zu steuern.
  3. Klimasystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fahrzeugkomponente (5) eine Traktionsbatterie (7) des Kraftfahrzeugs und die zweite Fahrzeugkomponente (6) eine Elektronikkomponente (8), welche insbesondere eine mit der Traktionsbatterie (7) elektrisch verbundene Leistungselektronik aufweist, ist.
  4. Klimasystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kühlkörper (12) eine von Wärmetransportmittel durchströmbare Kühlplatte (17) ist.
  5. Klimasystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (16) zumindest ein Heizelement aufweist, welches an oder in zumindest einer Oberfläche (18, 19) des zumindest einen Kühlkörpers (12) angeordnet ist oder in den zumindest einen Kühlkörper (12) integriert ist.
  6. Klimasystem (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Heizelement als eine Heizfolie (22) ausgebildet ist, welche sich insbesondere über zumindest 50%, vorzugsweise zumindest 90%, der Oberfläche (18, 19) des Kühlkörpers (12) erstreckt.
  7. Klimasystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den ersten Kreis (2) ein Chiller (13) zum Kühlen der Fahrzeugkomponenten (5, 6) des ersten Kreises (2) angeschlossen ist.
  8. Klimasystem (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kühlkörper (12) in dem ersten Kreis stromauf des Chillers (13) und stromab der ersten Fahrzeugkomponente (5) angeordnet ist.
  9. Klimasystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimasystem (1) zumindest eine dritte Fahrzeugkomponente aufweist, welche thermisch mit dem ersten Kreis (2) gekoppelt ist, wobei die von der Heizeinrichtung (16) bereitgestellte Heizenergie teilweise an die zumindest eine dritte Fahrzeugkomponente zum Beheizen der zumindest einen dritten Fahrzeugkomponente übertragbar ist.
  10. Klimasystem (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimasystem (1) als die zumindest eine dritte Fahrzeugkomponente einen Wärmetransportmittel führenden zweiten Kreis (3) aufweist, welcher mit dem ersten Kreis (2) thermisch gekoppelt ist, wobei der erste Kreis (2) und der zweite Kreis (3) ein Kühlmittel als das Wärmetransportmittel führen und wobei die von der Heizeinrichtung (16) bereitgestellte Heizenergie teilweise an den zweiten Kreis (3) zum Beheizen des zweiten Kreises (3) übertragbar ist.
  11. Klimasystem (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimasystem (1) einen Kältemittel führenden Kältekreis aufweist, über welchen der erste Kreis (2) und der zweite Kreis (3) thermisch gekoppelt sind, wobei die Heizenergie über den Kältekreis von dem ersten Kreis (2) in den zweiten Kreis (3) übertragbar ist.
  12. Klimasystem (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kreis (3) zum Temperieren eines Innenraums des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.
  13. Klimasystem (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (15) des Klimasystems (1) dazu ausgelegt ist, die Heizenergie auf die erste Fahrzeugkomponente (5) und die zumindest eine dritte Fahrzeugkomponente aufteilen.
  14. Kraftfahrzeug mit einem Klimasystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  15. Verfahren zum Betreiben eines Klimasystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit den Schritten: - Ermitteln eines Heizbedarfs der ersten Fahrzeugkomponente (5), - Ansteuern der Heizeinrichtung (16) zum Abgeben von Heizenergie; - Steuern eines Wärmetransportmittelflusses in dem ersten Kreis (2) derart, dass die über den zumindest einen Kühlkörper (12) an das Wärmetransportmittel abgegebene Heizenergie zumindest teilweise über das Wärmetransportmittel von der zweiten Fahrzeugkomponente (6) zu der ersten Fahrzeugkomponente (5) transportiert wird.
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