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Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug (BEV), ein Fahrzeug mit einer Kühlvorrichtung, ein Verfahren zum Reinigen einer Kühlvorrichtung und eine Ladestation für einen elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeugs sowie zum Reinigen einer Kühlvorrichtung des Fahrzeugs.
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Ein BEV-Fahrzeug mit einer unter einem frontseitigen Kofferraum angeordneten Kühlvorrichtung ist aus der
DE 10 2017 005 904 A1 bekannt. Diese Kühlvorrichtung besteht aus einem als Wärmeübertrager ausgeführten Kühler, welcher in dem BEV-Fahrzeug nicht waagerecht, sondern in Fahrtrichtung nach unten geneigt ist. Eine Luftströmung, bspw. der Fahrtwind tritt aus der Umgebung in den Vorderwagen des BEV-Fahrzeugs ein, wird entlang der Unterseite des Kofferraums über den Wärmeübertrager geführt und mündet anschließend in eine Luftkanalanordnung, welche die Luftströmung in Richtung einer Fahrzeugscheibe oder in Richtung der A-Säulen führt. Schließlich kann die Luftströmung mit Umlenkelementen in Richtung eines Fahrzeugunterbodens des BEV-Fahrzeugs, also zur Fahrbahn hin geführt werden.
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Bei solchen Kühlern, insbesondere jedoch Kühlerpaketen, die in der Regel aus mindestens einem Wärmeübertrager sowie einer Luftfördereinheit (Kühlerlüfter) bestehen und deren Einströmfläche zur Horizontalen nach oben geneigt ist, kann es zu einer Ansammlung von Schmutz und Partikeln (bspw. Laub, Staub usw.) vor bzw. auf dem Kühlerpaket kommen, da der Schmutz nicht nach unten abfallen kann. Hierdurch können die Leistung und das Korrosionsverhalten der Komponenten eines Kühlerpaketes negativ beeinflusst werden. Dieser Bereich ist zudem oft schwer oder gar nicht für eine manuelle Reinigung zugänglich.
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Aus der
DE 101 15 596 A1 ist eine Kühlvorrichtung für ein selbstfahrendes Fahrzeug, bspw. für einen selbstfahrenden Rasenmäher mit einem Verbrennungsmotor bekannt. Zur Erzeugung eines aus der Umgebung des Fahrzeugs abgesaugten Kühlluftstromes zur Kühlung des Verbrennungsmotors ist stromaufwärts nach einem Kühler ein von dem Verbrennungsmotor angetriebener Hauptkühlerlüfter angeordnet. Stromaufwärts des Kühlluftstromes ist vor dem Kühler ein Grobfilter angeordnet. Des Weiteren ist zwischen dem Grobfilter und dem Kühler ein Nebenkühlerlüfter angeordnet, welcher elektrisch angetrieben wird und einen Luftstrom in entgegengesetzter Richtung zum Kühlluftstrom erzeugt, so dass Fremdkörper aus dem Kühler und dem Grobfilter abfallen und herausgeblasen werden. Als Nachteil einer solchen Reinigungsfunktion kann der zusätzliche Nebenkühlerlüfter angesehen werden, welcher zu höheren Material- und Herstellungskosten führt.
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Auch die
DE 10 2008 007 628 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Entfernung von Schmutzpartikeln von der Oberfläche eines Filters mit einem Luftführungskanal, einem Filtereinsatz, einem in Strömungsrichtung des Luftstroms vor dem Filtereinsatz angeordneten Lüfter und einer zum Außenumfang des Filtereinsatzes benachbart angeordneten Öffnung in einer Wandung des Luftführungskanals, durch die ein Teil des Luftstroms sowie Schmutzpartikel vor dem Durchgang durch den Filtereinsatz aus dem Luftführungskanal austreten können. In Strömungsrichtung des Luftstroms ist dem Filtereinsatz ein Kühlerpaket nachgeordnet, welches aus einem Kühler und einem Kühlerventilator besteht. Um den Filtereinsatz zu reinigen, ist in Strömungsrichtung vor dem Lüfter ein drehbares flächiges Abdeckteil angeordnet, dessen wirksame Fläche kleiner ist als die Querschnittsfläche des Luftführungskanals. Im Windschatten des Abdeckteils entstehen Wirbelschleppen, die durch das Lüfterrad des Lüfters hindurch bis auf die Oberfläche des Filtereinsatzes reichen und dort die Schmutzpartikel von der Oberfläche des Filtereinsatzes abheben.
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Auch diese aus der
DE 10 2008 007 628 A1 bekannte Vorrichtung zur Entfernung von Schmutzpartikeln von der Oberfläche eines Filters kann konstruktiv sehr aufwändig sein und kann daher zu hohen Herstellungskosten führen.
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Eine Luftführungsanordnung für eine Arbeitsmaschine gemäß der
DE 10 2020 110 315 A1 weist eine in einem Blech gebildete Kühlöffnung, ein Kühlgebläse, das durch die Kühlöffnung hindurch einen Kühlluftstrom zu einem Kühlpaket erzeugt, zumindest ein feststehendes Sieb, das entlang einer Ansaugöffnung angeordnet ist, und ein erstes Leitblech, das zumindest teilweise zwischen der Kühlöffnung und der Ansaugöffnung angeordnet ist, auf. Dabei leitet das erste Leitblech den Kühlluftstrom teilweise über das feststehende Sieb, um das feststehende Sieb von Ablagerungen zu befreien.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine konstruktiv einfach aufgebaute Kühlvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Kühlerpaket anzugeben, bei welcher das Kühlerpaket von eingetragenen Partikeln und groben Fremdkörpern mittels eines Kühlluftstromes in einfacher Weise gereinigt werden kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Fahrzeug mit einer Kühlvorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen einer Kühlvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
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Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch eine Kühlvorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9. Die drittgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Reinigung einer Kühlvorrichtung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11.
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Eine solche Kühlvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst
- - ein Kühlerpaket, welches in einem Luftführungskanal mit einer Luftansaugöffnung und einer Abluftöffnung angeordnet ist, wobei mittels eines Kühlerlüfters ein Kühlluftstrom aus der Luftansaugöffnung ansaugbar, über das Kühlerpaket führbar und über die Abluftöffnung aus dem Luftführungskanal abführbar ist, und
- - eine Steuereinrichtung, welche eingerichtet ist, zur Reinigung des Kühlerpaketes einen über die Abluftöffnung angesaugten Reinigungsluftstrom durch Drehrichtungsumkehr des Kühlerlüfters zur erzeugen und um den Reinigungsluftstrom über eine Entsorgungsöffnung aus dem Luftführungskanal abzuführen.
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Mit dieser erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist es ohne zusätzliche Komponenten möglich, einen Reinigungsluftstrom in entgegengesetzter Richtung zum Kühlluftstrom zu erzeugen, nämlich allein dadurch, dass die Drehrichtung des Kühlerlüfters entgegengesetzt ist zur Drehrichtung bei der Erzeugung des Kühlluftstroms . Damit wird mit der einen Drehrichtung der Kühlluftstrom und mit der entgegengesetzten Drehrichtung der Reinigungsluftstrom erzeugt. Mit diesem Reinigungsluftstrom wird die Ansammlung von Schmutz und Partikel auf der Anströmseite des Kühlerpaket gelöst und zusammen mit dem Reinigungsluftstrom über die Entsorgungsöffnung in die Umgebung des Fahrzeugs abgeführt.
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Vorzugsweise ist die Luftansaugöffnung die Entsorgungsöffnung für den Reinigungsluftstrom. Falls die Luftansaugöffnung eine Verschließvorrichtung, bspw. eine Lamellenanordnung aufweist, muss diese natürlich geöffnet werden, solange der Reinigungsluftstrom erzeugt wird.
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Eine weiter vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass
- - der Luftführungskanal eine Verschließvorrichtung zum Öffnen und Schlie-ßen der Luftansaugöffnung aufweist,
- - in dem Luftführungskanal stromaufwärts bezogen auf den Kühlluftstrom vor dem Kühlerpaket als Entsorgungsöffnung eine erste Serviceöffnung angeordnet ist, welche mit einer ersten Serviceklappe reversibel verschließbar ist,
- - die erste Serviceklappe derart eingerichtet ist, dass bei einem vorgegebenen Überdruck in dem Luftführungskanal die Serviceklappe geöffnet wird, und
- - die Steuereinrichtung eingerichtet ist, mit der Erzeugung des Reinigungsluftstromes vorab oder gleichzeitig die Verschließvorrichtung zu verschließen.
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Damit wird bei dieser Weiterbildung der Erfindung der mit Partikeln und Fremdkörpern belastete Reinigungsluftstrom nicht über die Luftansaugöffnung des Luftführungskanals in die Umgebung des Fahrzeugs abgeführt, sondern über eine erste Serviceöffnung als Entsorgungsöffnung, die von einer ersten Serviceklappe verschließbar ist. Hierbei ist diese Serviceklappe bspw. mittels eines Federelementes in Schließrichtung derart vorgespannt, dass diese aufgrund eines von dem Reinigungsluftstrom in dem Luftführungskanal erzeugten Überdrucks geöffnet wird.
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Dies bietet den Vorteil, dass die erste Serviceöffnung auch manuell geöffnet werden kann, um damit eine manuelle Zugänglichkeit zur Anströmseite (bezogen auf den Kühlluftstrom) zu schaffen, wodurch bspw. Partikel und Fremdkörper entweder manuell oder mit passendem Werkzeug aus dem Luftführungskanal entnommen werden können.
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Zudem bietet es sich an, einen Reinigungsluftstrom über eine solche erste Serviceöffnung zu realisieren, indem eine Absaugvorrichtung mit einem entsprechenden Reinigungslüfter an die Serviceöffnung angeschlossen wird, so dass mittels eines derart realisierten Reinigungsluftstroms Partikel und Fremdkörper aus dem Anströmbereich des Kühlerpakets (bezogen auf den Kühlluftstrom) abgeführt werden.
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Ein solcher Reinigungslüfter kann auch in der ersten Serviceklappe integriert werden und würde somit eine Komponente des Fahrzeugs bilden.
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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
- - der Luftführungskanal eine Verschließvorrichtung zum Öffnen und Schlie-ßen der Luftansaugöffnung aufweist,
- - in dem Luftführungskanal stromaufwärts bezogen auf den Kühlluftstrom vor dem Kühlerpaket als Entsorgungsöffnung eine erste Serviceöffnung angeordnet ist, welche mit einer ersten Serviceklappe reversibel verschließbar ist,
- - der ersten Serviceklappe ein Klappenantrieb zum motorischen Öffnen und Schließen zugeordnet ist, und
- - die Steuereinrichtung eingerichtet ist, mit der Erzeugung des Reinigungsluftstromes das motorische Öffnen der ersten Serviceklappe zum Ableiten des Reinigungsluftstroms aus dem Luftführungskanal zu bewirken und vorab oder gleichzeitig die Verschließvorrichtung zu verschließen.
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Auch bei dieser Weiterbildung der Erfindung wird der mit Partikeln und Fremdkörpern belastete Reinigungsluftstrom nicht über die Luftansaugöffnung des Luftführungskanals in die Umgebung des Fahrzeugs abgeführt, sondern über eine erste Serviceöffnung als Entsorgungsöffnung, die von einer motorisch mittels eines Klappenantriebs angetriebenen ersten Serviceklappe verschließbar ist. Damit wird eine hohe funktionale Sicherheit hinsichtlich des Öffnens und des Schließens der ersten Serviceöffnung sichergestellt.
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Zusammenfassend ist es somit möglich den Reinigungsluftstrom entweder über eine separate Entsorgungsöffnung, d. h. über eine Serviceöffnung oder über die im Regelbetrieb der Kühlvorrichtung genutzten Luftansaugöffnung aus dem Luftführungskanal abzuführen. Hierbei kann das Öffnen der ersten Serviceklappe entweder manuell oder motorisch erfolgen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn weiterbildungsgemäß die erste Serviceöffnung bezogen auf die Fahrzeughochrichtung des Fahrzeugs auf einer unteren Seite des Luftführungskanals angeordnet ist. Damit wird die Ausleitung von Partikeln und Fremdkörpern aus dem Luftführungskanal mittels des Reinigungsluftstroms nach unten schwerkraftmäßig unterstützt.
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Des Weiteren weist nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Luftführungskanal bezogen auf den Kühlluftstrom stromaufwärtsseitig des Kühlerpaketes eine zweite Serviceöffnung auf, welche mit einer zweiten Serviceklappe reversibel verschließbar ist und vorzugsweise bezogen auf die Fahrzeughochrichtung des Fahrzeugs auf einer oberen Seite des Luftführungskanals angeordnet ist.
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Ist diese zweite Serviceöffnung auf der oberen Seite des Luftführungskanals vorgesehen, während die erste Serviceöffnung auf der unteren Seite des Luftführungskanals angeordnet ist, kann die zugehörige Serviceklappe dieser zweiten Serviceöffnung manuell geöffnet werden, um damit eine manuelle Zugänglichkeit zur Anströmseite (bezogen auf den Kühlluftstrom) zu schaffen, wodurch bspw. Partikel und Fremdkörper entweder manuell oder mit passendem Werkzeug aus dem Luftführungskanal entnommen werden können.
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Zudem bietet es sich an, einen Reinigungsluftstrom über eine solche zweite Serviceöffnung zu realisieren, indem eine Absaugvorrichtung mit einem entsprechenden Reinigungslüfter an die zweite Serviceöffnung angeschlossen wird, so dass mittels eines derart realisierten Reinigungsluftstroms Partikel und Fremdkörper aus dem Anströmbereich des Kühlerpakets (bezogen auf den Kühlluftstrom) abgeführt werden. Ein solcher Reinigungslüfter kann auch in der zweiten Serviceklappe integriert werden und würde somit eine Komponente des Fahrzeugs bilden.
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Das Kühlerpaket der Kühlvorrichtung weist wenigstens einen Wärmeübertrager auf. So kann das Kühlerpaket einen Wasserkühler als Umgebungswärmeübertrager für einen Kühlmittelkreislauf und/oder einen Kondensator oder Gaskühler für einen Kältemittelkreislauf aufweisen. Ein solcher Kondensator oder Gaskühler kann auch als Wärmepumpenverdampfer fungieren.
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Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung ist geeignet für alle Fahrzeugklassen, die einen geschlossen Luftführungskanal aufweisen, insbesondere für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, wie bspw. Hybrid-Fahrzeuge (HEV) und vollelektrische Fahrzeuge (BEV). Weiterbildungsgemäß ist bei einem solchen Fahrzeug die Luftansaugöffnung des Fahrzeugs eingerichtet, mittels eines Anschlussadapters mit einer Absaugvorrichtung koppelbar zu sein.
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Insbesondere bei BEV-Fahrzeugen ist die Nutzung einer Ladestation mit einer solchen Absaugvorrichtung gegeben, um das in dem Luftführungskanal eines solchen Fahrzeugs angeordnete Kühlerpaket von Partikeln und Fremdkörpern zu reinigen. Damit wird neben der Ladefunktion für einen elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs auch eine Reinigungsfunktion für das Kühlerpaket realisiert. Hierzu wird mittels eines Anschlussadapters die Absaugvorrichtung mit der Luftansaugöffnung des Luftführungskanals gekoppelt und mit einem der Absaugvorrichtung zugeordneten Absauglüfter ein Reinigungsluftstrom in entgegengesetzter Richtung zum Kühlluftstrom erzeugt.
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Das Verfahren zur Reinigung einer Kühlvorrichtung eines Fahrzeugs zeichnen sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass
- - die Kühlvorrichtung ein Kühlerpaket umfasst, welches in einem Luftführungskanal mit einer Luftansaugöffnung und einer Abluftöffnung angeordnet ist, wobei mittels eines Kühlerlüfters ein Kühlluftstrom über die Luftansaugöffnung angesaugt, über das Kühlerpaket geführt und über die Abluftöffnung aus dem Luftführungskanal abgeführt wird, und
- - zur Reinigung des Kühlerpaketes mittels einer Steuereinrichtung ein über die Abluftöffnung angesaugter Reinigungsluftstrom durch Drehrichtungsumkehr des Kühlerlüfters erzeugt und über eine Entsorgungsöffnung aus dem Luftführungskanal abgeführt wird.
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Dieses erfindungsgemäße Verfahren erfordert bei einer Kühlvorrichtung mit einem Kühlerpaket und einem Kühlerlüfter sowie einer geeigneten Steuereinrichtung zur Steuerung dieser Komponenten keine weiteren Komponenten, um einen Reinigungsluftstrom in entgegengesetzter Richtung zum Kühlluftstrom zu erzeugen, nämlich allein dadurch, dass die Drehrichtung des Kühlerlüfters entgegengesetzt ist zur Drehrichtung bei der Erzeugung des Kühlluftstroms. Damit wird mit der einen Drehrichtung der Kühlluftstrom und mit der entgegengesetzten Drehrichtung der Reinigungsluftstrom erzeugt. Mit diesem Reinigungsluftstrom wird die Ansammlung von Schmutz und Partikel auf der Anströmseite (bezogen auf den Kühlluftstrom) des Kühlerpaket gelöst und zusammen mit dem Reinigungsluftstrom über die Entsorgungsöffnung in die Umgebung des Fahrzeugs abgeführt.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass
- - der Luftführungskanal eine Verschließvorrichtung zum Öffnen und Schlie-ßen der Luftansaugöffnung aufweist,
- - in dem Luftführungskanal stromaufwärts bezogen auf den Kühlluftstrom vor dem Kühlerpaket als Entsorgungsöffnung eine erste Serviceöffnung angeordnet ist, welche mit einer ersten Serviceklappe mittels eines Klappenantriebs motorisch geöffnet und geschlossen wird,
- - mittels einer Steuereinrichtung mit der Erzeugung des Reinigungsluftstromes das motorische Öffnen der ersten Serviceklappe zum Ableiten des Reinigungsluftstroms aus dem Luftführungskanal bewirkt wird, und
- - vorab oder gleichzeitig die Verschließvorrichtung verschlossen wird.
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Bei dieser Weiterbildung der Erfindung wird der mit Partikeln und Fremdkörpern belastete Reinigungsluftstrom nicht über die Luftansaugöffnung des Luftführungskanals in die Umgebung des Fahrzeugs abgeführt, sondern über eine erste Serviceöffnung als Entsorgungsöffnung, die von einer motorisch mittels eines Klappenantriebs angetriebenen ersten Serviceklappe verschließbar ist. Damit wird eine besondere Funktionalität hinsichtlich des Öffnens und des Schließens der ersten Serviceöffnung sichergestellt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Kühlvorrichtung als Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 eine detaillierte Darstellung der Kühlvorrichtung nach 1, und
- 3 eine schematische Darstellung eines mit einer Ladestation verbundenen HEV- oder BEV-Fahrzeugs mit einer Kühlvorrichtung als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die 1 zeigt ein elektrifiziertes Fahrzeug (HEV, BEV) mit einem elektrischen Energiespeicher 11 als Traktionsbatterie sowie einer Kühlvorrichtung 1 im Vorderwagen des Fahrzeugs 10; weitere Komponenten, wie bspw. eine elektrische Antriebsmaschine sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Kühlvorrichtung 1 dient bspw. der Kühlung des Energiespeichers 11 und/oder der elektrischen Antriebsmaschine mittels eines Wasser-Kühlers. Die Kühlvorrichtung 1 kann auch einen Kondensator eines Kältemittelkreislaufs umfassen, der auch als Wärmepumpenverdampfer einsetzbar ist.
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Die Kühlvorrichtung 1, die in 2 detaillierter dargestellt ist, befindet sich in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) gesehen unterhalb eines frontseitigen Kofferraums (in 1 nicht dargestellt) des Fahrzeugs 10. Daher liegt ein Kühlerpaket 2 schräg gegenüber der Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) in einem Luftführungskanal 3 der Kühlvorrichtung 1. Hierbei ist dieses Kühlerpaket 2 in dem Luftführungskanal 3 derart angeordnet, dass ausgehend vom heckseitigen Ende das Kühlerpaket 2 in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) gesehen nach unten geneigt ist.
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Das Kühlerpaket 2 umfasst zwei Wärmeübertrager 2.1 und 2.2. So ist bspw. ein Wärmeübertrager 2.1 als Umgebungswärmeübertrager mit Wasser als Kühlmittel für einen Kühlmittelkreislauf und ein weiterer Wärmeübertrager 2.2 als Kondensator oder Gaskühler für einen Kältemittelkreislauf ausgeführt. Ein solcher Wärmeübertrager 2.2 kann auch als Wärmepumpenverdampfer dienen.
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Mit einem solchen schräg liegenden Kühlerpaket 2 kann es zu einer Ansammlung von Schmutz und Partikel (bspw. Laub, Staub usw.) kommen, wenn ein Kühlluftstrom L1 zur Kühlung des Kühlerpakets 2 mittels eines in dem Luftführungskanal 3 angeordneten Kühlerlüfters 4 erzeugt wird, welcher aus einer Luftansaugöffnung 3.1 angesaugt, über das Kühlerpaket 2 geführt und anschließend über eine Abluftöffnung 3.2 aus dem Luftführungskanal 3 in die Fahrzeugumgebung abgeführt wird.
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Der Luftführungskanal 3 endet frontseitig des Fahrzeugs in einem rohrförmigen Abschnitt mit der Luftansaugöffnung 3.1, über welche der Kühlluftstrom L1 zugeführt wird. Dabei liegt die Öffnungsebene der Luftansaugöffnung 3.1 in der Frontseite des Fahrzeugs 10. Heckseitig endet der Luftführungskanal 3 in einem rohrförmigen Abschnitt mit der Abluftöffnung 3.2 im Bereich des Unterbodens des Fahrzeugs 10, nämlich frontseitig vor dessen Vorderachse. Zwischen diesen beiden rohrförmigen Abschnitten befindet sich ein annähernd kugelförmiger Abschnitt, in welchem das Kühlerpaket 2 und stromabwärts desselben bezogen auf den Kühlluftstrom L1 der Kühlerlüfter 4 angeordnet ist.
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Um die mit dem Kühlluftstrom L1 auf der Anströmseite des Kühlerpakets 2 eingetragenen Partikel zu beseitigen, d. h. das Kühlerpaket 2 zu reinigen, wird ein Reinigungsluftstrom L2 in umgekehrter Strömungsrichtung zum Kühlluftstrom L1 durch Drehrichtungsumkehr des Kühlerlüfters 4 erzeugt. Hierzu wird der Kühlerlüfter 4 mittels eines Steuersignals St1, welches von einer Steuereinrichtung 5 erzeugt wird, derart gesteuert, dass dieser in entgegengesetzter Richtung zu derjenigen Drehrichtung rotiert, mit welcher der Kühlluftstrom L1 erzeugt wird. Dieser Reinigungsluftstrom L2 wird über die Abluftöffnung 3.2 aus der Fahrzeugumgebung angesaugt, über das Kühlerpaket 2 geführt und anschließend über die Ansaugöffnung 3.1 als Entsorgungsöffnung 3.3 wieder in die Fahrzeugumgebung abgeführt. Hierbei wird eine Verschließvorrichtung 3.4, mit welcher die Luftansaugöffnung 3.1 verschließbar ist, mittels eines von der Steuereinrichtung 5 erzeugten Steuersignals St2 in deren geöffneten Zustand gesteuert. Diese Reinigungsfunktion wird bspw. über eine Softwarefunktion der Kühlerlüfterregelung aktiviert, so dass Partikel aus dem Ansaugbereich stromaufwärtsseitig des Kühlerpakets 2 bezogen auf den Kühlluftstrom L1 über die Ansaugöffnung 3.1 als Entsorgungsöffnung 3.3 nach außen ausgetragen werden. Dies betrifft sowohl Partikel, die von der Anströmseite des Kühlerpaket 2 bezogen auf den Kühlluftstrom L1 als auch von den Innenwänden des Luftführungskanals 3 stromaufwärtsseitig des Kühlerpakets 2 bezogen auf den Kühlluftstrom L1 abgelöst werden.
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Die Steuereinrichtung 5 ist im Vorderwagen des Fahrzeugs 10 angeordnet, kann insbesondere im Kühlerlüfter 4 integriert werden.
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Zusätzlich oder alternativ zur Verwendung der Ansaugöffnung 3.1 als Entsorgungsöffnung 3.3 wird der Luftführungskanal 3 mit einer ersten Serviceöffnung 3.31 als Entsorgungsöffnung 3.3 ausgestattet, die bezogen auf den Kühlluftstrom L1 stromaufwärtsseitig des Kühlerpakets 2 an einer unteren Seite 3.5 des Luftführungskanals 3 bezogen auf die Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) angeordnet und mit einer ersten Serviceklappe 6.1 verschließbar ist. Hierzu ist die erste Serviceklappe 6.1 mittels eines Federelementes derart in Richtung des die erste Serviceöffnung 3.31 verschließenden Zustandes derart vorgespannt, dass bei einem bestimmten Überdruck innerhalb des Luftführungskanals 3 die erste Serviceklappe 6.1 gegen die Federkraft des Federelementes geöffnet wird. Zur Erzeugung dieses Überdruckes innerhalb des Luftführungskanals 3 wird mittels eines von der Steuereinrichtung 5 erzeugten Steuersignals St2 zunächst die Verschließeinrichtung 3.4 in deren die Luftansaugöffnung 3.1 verschließenden Zustand gesteuert und gleichzeitig oder anschließend der Kühlerlüfter 4 zur Erzeugung des Reinigungsluftstroms L2 mit dem Steuersignal St1 angesteuert. Da aufgrund der geschlossenen Verschließeinrichtung 3.4 der Reinigungsluftstrom L2 nicht an die Fahrzeugumgebung abgeführt werden kann, steigt der Druck innerhalb des Luftführungskanals 3 an, bis die erste Serviceklappe 6.1 geöffnet wird. Damit wird für den Reinigungsluftstrom L2 ein Zwangsluftaustritt über die erste Serviceöffnung 3.31 als Entsorgungsöffnung 3.3 realisiert. Mit diesem Zwangsluftaustritt des Reinigungsluftstroms L2 über die geöffnete erste Serviceöffnung 3.31 erfolgt gleichzeitig ein Austrag der von der Anströmseite des Kühlerpaket 2 mittels des Reinigungsluftstroms L2 abgelösten Partikel in Richtung der Fahrbahn. Da die erste Serviceöffnung 3.31 an der unteren Seite 3.5 des Luftführungskanals 3 angeordnet ist, wird der Austrag der abgelösten Partikel zusätzlich durch die Schwerkraft unterstützt. Auch solche Partikel, welche von den stromabwärtsseitig des Kühlerpakets 2 (bezogen auf den Reinigungsluftstrom L2) sich befindenden Innenwänden des Luftführungskanals 3 abgelöst werden, werden ebenso an die Fahrzeugumgebung ausgetragen.
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Anstelle einer durch eine Federkraft vorgespannten ersten Serviceklappe 6.1 wird alternativ eine solche Serviceklappe 6.1 motorisch mittels eines Klappenantriebs 6.10 geöffnet und geschlossen. So wird nach oder mit dem Schließen der Verschließvorrichtung 3.4 mittels des Steuersignals St2 die erste Serviceklappe 6.1 durch Ansteuerung des Klappenantriebs 6.10 mittels eines von der Steuereinrichtung 5 erzeugten Steuersignals St3 geöffnet und gleichzeitig oder anschließend mittels des Steuersignals St1 der Kühlerlüfter 4 zur Erzeugung des Reinigungsluftstroms L2 angesteuert.
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Alternativ oder zusätzlich zur ersten Serviceöffnung 3.31 weist der Luftführungskanal 3 eine zweite Serviceöffnung 3.32 auf, die mittels einer zweiten Serviceklappe 6.2 manuell geöffnet und geschlossen wird. Damit ist die Anströmseite des Kühlerpakets 2 (bezogen auf den Kühlluftstrom L1) manuell zugänglich, wodurch Partikel und Fremdkörper entweder manuell oder mit passendem Werkzeug aus dem Luftführungskanal 3 entnommen werden können.
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Zudem bietet es sich an, einen Reinigungsluftstrom über eine solche zweite Serviceöffnung 3.32 zu realisieren, indem eine Absaugvorrichtung (in 2 nicht dargestellt) mit einem entsprechenden Reinigungslüfter an die zweite Serviceöffnung 3.32 angeschlossen wird, so dass mittels eines derart realisierten Reinigungsluftstroms Partikel und Fremdkörper aus dem Anströmbereich des Kühlerpaket (bezogen auf den Kühlluftstrom L1) abgeführt werden. Auch ist es möglich, über diese zweite Serviceöffnung 3.32 eine Spritzlanze in den Luftführungskanal 3 einzuführen und mit derselben das Kühlerpaket 2 zu reinigen. Das Reinigungsmittel fließt über die Abluftöffnung 3.2 ab.
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Ein solcher Reinigungslüfter kann auch in der zweiten Serviceklappe 6.2 integriert werden und würde somit eine Komponente des Fahrzeugs 10 bilden. Es wäre auch möglich, den Reinigungslüfter zur Servicezwecken bereitzustellen und bei Bedarf an die Serviceöffnung 3.32 anzuschließen.
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Mit der Erzeugung eines Reinigungsluftstroms L2 ist es nicht auszuschließen, dass über die Abluftöffnung 3.2 Fremdkörper, wie bspw. Partikel und Staub angesaugt werden. In der Regel werden solche Fremdkörper mit Erzeugung des Kühlluftstromes L1 wieder aus der Abluftöffnung 3.2 ausgetragen. Es ist jedoch auch möglich, die Abluftöffnung 3.2 mit einer Filter- oder Siebvorrichtung auszustatten. Eine solche Filter- oder Siebvorrichtung sollte optimal hinsichtlich eines möglichst geringen luftseitigen Widerstandes mit jedoch einem maximal möglichen Luftstrom-Säuberungseffektes realisiert werden.
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Auch ist es möglich, die Luftansaugöffnung 3.1 mit einer Lufteinlassfiltervorrichtung oder einer Siebvorrichtung auszustatten, um den Eintritt von groben Partikeln und groben Fremdkörpern in den Luftführungskanal 3 zu verhindern. Auch eine solche Vorrichtung sollte einen möglichst geringen luftseitigen Widerstand mit einem maximal möglichen Luftstrom-Säuberungseffekt aufweisen.
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Gleiches gilt für die Luftaustrittsöffnung 3.2, die zur Durchführung eines Reinigungsprozesses mit einer Lufteinlassfiltervorrichtung oder einer Siebvorrichtung ausgestattet werden kann, um auf diese Weise Fremdkörpereintritt zu vermeiden. Auf eine solche Vorrichtung könnte auch verzichtet werden, da mit Rückkehr zu der normalen Lüfterdrehrichtung, d. h. zum Regelbetrieb der Kühlvorrichtung 1, diese Partikel wieder aus dem Luftführungskanal 3 herausgedrückt werden.
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In einer einfachsten Ausführung kann die Serviceklappe 6.1 auch auf eine ausschließlich manuelle Funktion ausgerichtet werden. Im Servicefall wäre zur Öffnung der ersten Serviceklappe 6.1 eine Verriegelung manuell zu lösen und manuell, bspw. mit einer Absaugvorrichtung die Fremdkörperansammlung zu beseitigen.
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Die 3 zeigt ein elektrifiziertes Fahrzeug (HBEV, BEV) mit einem elektrischen Energiespeicher 11 als Traktionsbatterie sowie einer Kühlvorrichtung 1 im Vorderwagen des Fahrzeugs 10; weitere Komponenten, wie bspw. eine elektrische Antriebsmaschine sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Kühlvorrichtung 1 dient bspw. der Kühlung des Energiespeichers 11 und/oder der elektrischen Antriebsmaschine mittels eines Wasser-Kühlers. Die Kühlvorrichtung 1 kann auch einen Kondensator eines Kältemittelkreislaufs umfassen, der auch als Wärmepumpenverdampfer einsetzbar ist.
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Die 3 zeigt ferner eine Ladestation 20 mit einer Energiezuführeinrichtung 21, die über ein Ladekabel 21.1 mit dem Fahrzeug 10 und damit mit dem Energiespeicher 11 elektrisch verbunden ist und damit aufgeladen wird.
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Die Kühlvorrichtung 1 entspricht in ihrem Aufbau der Kühlvorrichtung 1 gemäß den 1 oder 2 und befindet sich ebenso in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) gesehen unterhalb eines frontseitigen Kofferraums (in 3 nicht dargestellt) des Fahrzeugs 10. Daher liegt ein Kühlerpaket 2 schräg gegenüber der Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) in einem Luftführungskanal 3 der Kühlvorrichtung 1. Hierbei ist dieses Kühlerpaket 2 in dem Luftführungskanal 3 derart angeordnet, dass ausgehend vom heckseitigen Ende das Kühlerpaket 2 in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) gesehen nach unten geneigt ist.
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Die Ladestation 20 ist mit einer Reinigungsfunktion ausgestattet, die mit einer Absaugvorrichtung 22 realisiert wird. Diese Absaugvorrichtung 22 umfasst einen Anschlussadapter 22.1, welcher mit der Ansaugöffnung 3.1 luftdicht gekoppelt wird. Mittels eines Absauglüfters 22.2 der Absaugvorrichtung 22 wird ein Reinigungsluftstrom L3 aus dem Luftführungskanal 3 abgesaugt. Dieser Reinigungsluftstrom L3 wird über die Abluftöffnung 3.2 des Luftführungskanals 3 angesaugt, anschließend über den stillstehenden Kühlerlüfter 4 und das Kühlerpaket 2 geführt und anschließend aus der Ansaugöffnung 3.1 in die Absaugvorrichtung 22 abgeführt. Bei diesem Reinigungsvorgang ist die Verschließvorrichtung 3.4 der Ansaugöffnung 3.1 geöffnet. Damit werden die von der Anströmseite des Kühlerpakets 2 und den Innenwänden des Luftführungskanals 3 abgelösten Verunreinigungen über die Ansaugöffnung 3.1 in die Absaugvorrichtung 22 abgeführt.
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Wird eine Ladestation 20 mit einer solchen Reinigungsfunktion für die Kühlvorrichtung 1 des Fahrzeugs 10 angeboten, kann die Kühlvorrichtung 1 ohne eine Drehrichtungsumkehrung zur Erzeugung eines Reinigungsluftstroms L2 (vgl. 1 und 2) sowie ohne eine erste und/oder zweite Serviceklappe 3.31 und 3.32 (vgl. 1 und 2) realisiert werden.
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In den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 3 ist das Kühlerpaket 2 gegenüber der Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) geneigt in dem Luftführungskanal 3 angeordnet. Es ist natürlich auch möglich, das Kühlerpaket mit anderen Orientierungen in dem Luftführungskanal 3, wie bspw. stehend bzw. horizontal oder vertikal anzuordnen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlvorrichtung
- 2
- Kühlerpaket
- 2.1
- Wärmeübertrager
- 2.2
- Wärmeübertrager
- 3
- Luftführungskanal
- 3.1
- Luftansaugöffnung des Luftführungskanals
- 3.2
- Abluftöffnung des Luftführungskanals
- 3.3
- Entsorgungsöffnung des Luftführungskanals
- 3.31
- erste Serviceöffnung
- 3.32
- zweite Serviceöffnung
- 3.4
- Verschließvorrichtung
- 3.5
- untere Seite des Luftführungskanals 3
- 3.6
- obere Seite des Luftführungskanals 3
- 4
- Kühlerlüfter
- 5
- Steuereinrichtung
- 6.1
- erste Serviceklappe
- 6.10
- Klappenantrieb der ersten Serviceklappe 6.1
- 6.2
- zweite Serviceklappe
- 10
- Fahrzeug mit Kühlvorrichtung 1
- 11
- elektrischer Energiespeicher des Fahrzeugs 10
- 20
- Ladestation
- 21
- Energiezuführeinheit
- 21.1
- Ladekabel
- 22
- Absaugvorrichtung
- 22.1
- Anschlussadapter der Absaugvorrichtung 22
- 22.2
- Absauglüfter der Absaugvorrichtung 22
- L1
- Kühlluftstrom
- L2
- Reinigungsluftstrom
- L3
- Reinigungsluftstrom
- St1
- Steuersignal
- St2
- Steuersignal
- St3
- Steuersignal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017005904 A1 [0002]
- DE 10115596 A1 [0004]
- DE 102008007628 A1 [0005, 0006]
- DE 102020110315 A1 [0007]
