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Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein Wärmemanagementsystem eines verbrennungsmotorisch oder zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, wobei das Wärmemanagementsystem umfasst: eine zumindest für die Innenraumklimatisierung einsetzbare Kälteanlage mit einem direkt oder indirekt wirkenden ersten Wärmeübertrager, der Wärme direkt oder indirekt an einen Luftstrom abgibt, und mit wenigstens einem Verdampfer; eine zumindest für die Kühlung von elektrischen Komponenten einsetzbare Kühlungsanlage mit einem direkt oder indirekt wirkenden zweiten Wärmeübertrager, der Wärme direkt oder indirekt an den Luftstrom abgibt; wobei der erste Wärmeübertrager und der zweite Wärmeübertrager bezogen auf die direkte oder indirekte Wärmeübertragung in beliebiger Abfolge in Reihe zueinander angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Wärmemanagementsystem und Kraftfahrzeug mit einem solchen Wärmemanagementsystem.
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Aus der
DE 10 2020 108 969 A1 ist es bekannt, bei einem Batterieelektrofahrzeug ein Steuermodul für das Wärmemanagement einzusetzen, bei dem in Reaktion auf Daten, die angeben, dass eine momentane Temperatur einer Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs eine Schwellenwerttemperatur überschreitet, die Kabinenluft in die Fahrgastkabine zurückgeführt wird, um die Luftauslasstemperatur an einem Kondensator des Kältemittekreislaufs und Lufteinlasstemperatur an einem Kühler des Kühlmittelkreislaufs zu reduzieren.
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Weitere Dokumente, die Informationen zum technologischen Hintergrund von Betriebsverfahren für die Klimatisierung und das Wärmemanagement in Kraftfahrzeugen enthalten, sind die
DE 199 53 51 A1 und die
EP 2 679 421 A1 .
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Bei der einleitend erwähnten und aus dem Stand der Technik bekannten Bauweise für Wärmemanagementsystem in zumindest teilelektrifizierten Kraftfahrzeugen sind der Kondensator/Gaskühler des Kältemittelkreislaufs und der Kühler des Kühlmittelkreislaufs, bezogen auf die luftseitige Durchströmung, zueinander in Reihe geschaltet. Mit anderen Worten trägt der eine Wärmeübertrager immer Wärme in den luftseitig nachfolgenden bzw. nachgeschalteten Wärmeübertrager ein.
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In Fällen von sogenanntem Grenzbetrieb kann diese Konfiguration bei nachgeschaltetem Kühler zu einem Kühlungsmangel im Kühlmittelkreislauf führen. Dies kann zur Folge haben, dass die Kälteanlage, welche den Wärmeeintrag in den nachgeschalteten Kühler verursacht, zumindest zeitweise deaktiviert werden muss, um eine Überhitzung im Kühlmittelkreislauf zu vermeiden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass eine Überhitzung im Kühlmittelkreislauf auch zu einem (erzwungenen) Stillstand des Kraftfahrzeugs führen kann.
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Bei nachgeschaltetem Kondensator/Gaskühler kann durch eine hohe Lufttemperatur, die vom Kühlmittelkreislauf (Kühler) verursacht wird, ein unerwünscht hoher Druck im Kältemittelkreislauf entstehen. Dies führt dazu, dass der Kältemittelkreislauf abgeregelt oder sogar abgeschaltet werden muss.
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Derartige Ereignisse im Grenzbetrieb haben somit eine direkte und spürbare Auswirkung auf den Innenraumkomfort, weil die Kälteanlage nicht optimal oder gar nicht betrieben werden kann und somit die Klimatisierung des Innenraums erschwert oder sogar verunmöglicht ist.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Betriebsverfahren anzugeben, mit dem die obigen Nachteile insbesondere bei (teil-)elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen vermieden werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Betriebsverfahren, ein Wärmemanagementsystem und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Vorgeschlagen wird also ein Betriebsverfahren für ein Wärmemanagementsystem eines verbrennungsmotorisch oder zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, wobei das Wärmemanagementsystem umfasst:
- eine zumindest für die Innenraumklimatisierung einsetzbare Kälteanlage mit einem direkt oder indirekt wirkenden ersten Wärmeübertrager, der Wärme direkt oder indirekt an einen Luftstrom abgibt, und wenigstens einem Verdampfer;
- eine zumindest für die Kühlung von elektrischen Komponenten einsetzbare Kühlungsanlage mit einem direkt oder indirekt wirkenden zweiten Wärmeübertrager, der Wärme direkt oder indirekt an den Luftstrom abgibt; wobei der erste Wärmeübertrager und der zweite Wärmeübertrager bezogen auf die direkte oder indirekte Wärmeübertragung in beliebiger Abfolge in Reihe zueinander angeordnet sind.
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Dabei umfasst das Betriebsverfahren folgende Schritte:
- Erfassen der Kühlmitteltemperatur in der Kühlanlage oder/und Erfassen des hochdruckseitigen Kältemitteldrucks in der Kälteanlage; Einstellen von wenigstens einem Betriebsparameter des Wärmemanagementsystems, wenn die Kühlmitteltemperatur einen Temperaturschwellwert erreicht oder überschreitet oder/und wenn der Kältemitteldruck einen Druckschwellwert erreicht oder überschreitet.
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Durch das Einstellen bzw. Anpassen eines Betriebsparameters des Wärmemanagementsystems kann die im (Kühl-)Luftstrom aufgenommene Wärme, die von einem der Wärmeübertrager eingebracht wird, gezielt reduziert werden, um sowohl bei direkt wirkenden also auch bei indirekt wirkenden Wärmeübertragern einen zeitlich verlängerten Betrieb der Kälteanalage zu ermöglichen. Durch das Einstellen bzw. Anpassen von wenigstens einem Betriebsparameter kann somit ein schlagartiges Abschalten der Kälteanlage bzw. der damit verbundenen Unterbrechung der Klimatisierung des Innenraums vermieden werden.
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Bei dem Betriebsverfahren kann der einzustellende Betriebsparameter eine Solltemperatur von dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zuzuführender Luft stromabwärts von dem Verdampfer sein, wobei die Solltemperatur auf einen höheren Solltemperaturwert eingestellt werden kann, der kleiner oder gleich einem Solltemperaturgrenzwert ist. Der Solltemperaturgrenzwert kann auch als oberer Solltemperaturgrenzwert bezeichnet werden. Der Zielarbeitsbereich für eine Lufttemperatur nach Verdampfer kann dabei durch ein Intervall mit einem unteren und einem oberen Solltemperaturgrenzwert beschrieben werden. Es ist in diesem Zusammenhang denkbar, den einen im Betrieb aktuellen Solltemperaturwert für Luft nach Austritt aus dem Verdampfer von beispielsweise 5°C auf 8°C oder 10°C zu erhöhen. Mit anderen Worten kann die Kälteleistung und damit ggf. auch der Entfeuchtungsgrad am Verdampfer in einer Weise reduziert werden, die zwar einen direkten Einfluss auf das gesamte Wärmemanagement des Kraftfahrzeugs hat, aber im Hinblick auf die Innenraumklimatisierung nicht unmittelbar und sofort für einen Insassen wahrnehmbar bzw. spürbar ist im Gegensatz zu einer Deaktivierung einer Kälteanlage.
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In diesem Zusammenhang kann auch der Solltemperaturgrenzwert angepasst werden, insbesondere erhöht werden, so dass der Solltemperaturwert bis zu dem angepassten, insbesondere erweiterten Solltemperaturgrenzwert einstellbar ist. Der Solltemperaturwert kann in einem Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs bzw. des Wärmemanagementsystem üblicherweise in einem Bereich von 5°C. bis 10°C. eingestellt werden. Sollte sich eine Erhöhung der Solltemperatur auf 10°C. als nicht ausreichend erweisen, kann als eine Art Ausnahmeregelung der Solltemperaturgrenzwert, der im Normalbetrieb bei beispielsweise 10°C. liegt, zeitlich begrenzt auf 15°C. erhöht werden, so dass die Solltemperatur zeitlich begrenzt beispielsweise auf 12°C. angehoben werden kann. Auf diese Weise wird den Insassen weiterhin konditionierte Luft bereitgestellt, jedoch auf höherem (Luft-) Temperaturniveau.
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Sollte bei einem Fahrzeug eine aktive Batteriekühlung parallel zur Innenraumklimatisierung aktiv sein, so kann auch durch (temporäre) Reduktion der Kühlleistung für einen Hochvoltspeicher eine Verminderung der Luft-/ Kühlmittelaustrittstemperatur am ersten Wärmeübertrager erzielt werden.
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Bei dem Betriebsverfahren kann der einzustellende Betriebsparameter ein Leistungsaufnahmewert einer Gebläseeinrichtung für die Innenraumluftversorgung sein, wobei der Leistungsaufnahmewert reduziert wird. Durch eine solche Maßnahme wird die Menge der in dem Innenraum umgesetzten Luftmenge (Luftvolumen) reduziert, was einen unmittelbaren Einfluss auf den Kühlbedarf von Luft am Verdampfer der Kälteanlage hat.
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In diesem Zusammenhang kann der Leistungsaufnahmewert beispielsweise durch eine Drehzahl der Gebläseeinrichtung oder eines der Gebläseeinrichtung zugeordneten Motors repräsentiert sein.
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Bei dem Betriebsverfahren kann der einzustellende Betriebsparameter ein Aktivierungswert eines dem Fondraum des Kraftfahrzeugs zugeordneten Heckverdampfers sein, wobei der Aktivierungswert auf deaktiviert eingestellt wird. Dabei kann Aktivierungswert in Abhängigkeit von wenigstens einem Belegungswert für eine Sitzeinrichtung in dem Fondraum eingestellt werden. Hierdurch kann unnötiger Kühlbedarf von Luft an einem Heckverdampfer vermieden werden, so dass zeitlich beschränkt Einfluss auf den Druck und die Temperatur im Kältemittelkreislauf genommen werden kann.
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Bei dem Betriebsverfahren kann der Anteil von Frischluft, die dem wenigstens einen Verdampfer der Kälteanlage zugeführt wird, reduziert werden und der Anteil an aus dem Innenraum stammender Umluft erhöht werden. Der einzustellende Betriebsparameter kann also das Mischverhältnis von Frischluft und Umlauft sein bzw. eine Klappenstellung einer Umluft- bzw. Frischluftklappe. Dabei kann der Anteil an Umluft zumindest temporär auf bis zu 100% eingestellt werden, insbesondere auf einen Anteil, bei dem die Enthalpie der dem Verdampfer zugeführten Luft einen Minimalwert erreicht.
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Bei dem Betriebsverfahren können mehrere der oben beispielhaft genannten Betriebsparameter gleichzeitig oder zeitlich überlappend oder zeitlich (beliebig) nacheinander verändert werden. Dabei kann die Auswahl von einem oder mehreren einzustellenden Betriebsparametern gemäß einer vorbestimmten Priorisierung erfolgen. Dies ermöglicht die gezielte und rechtzeitige Umsetzung von Maßnahmen, wenn das Kraftfahrzeug in einen Grenzbetrieb kommt bzw. zu erwarten ist, dass ein solcher Grenzbetrieb eintreten kann bzw. wird.
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Ein Beispiel für einen solchen Grenzbetrieb des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise eine Bergfahrt sein. In einem solchen Betriebszustand des (teil-)elektrischen Kraftfahrzeugs gibt es antriebsseitig, insbesondere in antriebsseitigen Hochvoltkomponenten, oder/und in weiteren elektrischen Komponenten eine hohe Leistungsaufnahme verbunden mit einer entsprechenden Wärmeabgabe an die Kühlungsanlage bzw. das in der Kühlungsanlage zirkulierende Kühlmittel. Entsprechend wird an dem direkt oder indirekt wirkenden Kühler der Kühlanlage viel Wärme direkt oder indirekt an den Luftstrom abgegeben, was sich negativ auf die Kühlung des Kältemittels in der Kälteanlage mittels des Kondensators/Gaskühlers auswirkt. Durch Einstellung eines oder mehrere der oben erwähnten Betriebsparameter kann somit in oder ggf. vor Eintritt in den Grenzbetrieb die Last im Kältekreis reduziert werden. Dabei wird zwar die Klimatisierung für den Innenraum geschwächt, aber sie muss nicht (schlagartig) abgeschaltet werden. Mit anderen Worten kann das Wärmemanagementsystem in gewisser Weise vorausschauend betrieben werden, so dass die Kälteanlage dauerhaft betrieben werden kann, aber gegebenenfalls auf einem reduzierten Lastniveau, insbesondere bis der Grenzbetrieb wieder verlassen wird.
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Die oben genannten Betriebsparameter sind nur einige Beispiele von möglichen Einstellungen, an denen Veränderungen vorgenommen werden können. Als weitere Betriebsparameter, auf die Einfluss genommen werden kann, wird beispielhaft auf die Leistungsaufnahme des Kältemittelverdichters der Kälteanlage oder Klappenstellungen von Luftzufuhröffnungen zum Innenraum hingewiesen.
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Vorgeschlagen wird auch ein Wärmemanagementsystem eines verbrennungsmotorisch oder zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend:
- eine zumindest für die Innenraumklimatisierung einsetzbare Kälteanlage mit einem direkt oder indirekt wirkenden ersten Wärmeübertrager, der Wärme direkt oder indirekt an einen Luftstrom abgibt, und wenigstens einem Verdampfer;
- eine zumindest für die Kühlung von elektrischen Komponenten einsetzbare Kühlungsanlage mit einem direkt oder indirekt wirkenden zweiten Wärmeübertrager, der Wärme direkt oder indirekt an den Luftstrom abgibt;
- wobei der erste Wärmeübertrager und der zweite Wärmeübertrager bezogen auf die direkte oder indirekte Wärmeübertragung in beliebiger Abfolge in Reihe zueinander angeordnet sind, und
- eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet das oben beschriebene Betriebsverfahren durchzuführen.
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Ein Kraftfahrzeug mit verbrennungsmotorischem oder zumindest teilweise elektrischem Antrieb kann mit einem solchen Wärmemanagementsystem ausgerüstet sein.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren. Dabei zeigt:
- 1 in den Teilfiguren A) bis C) vereinfachte und schematische Prinzipdarstellungen von Wärmemanagementsystemen mit direkt wirkenden Wärmeübertragern;
- 2 in den Teilfiguren A) und B) vereinfachte und schematische Prinzipdarstellungen von Wärmemanagementsystemen mit indirekt wirkenden Wärmeübertragern;
- 3 vereinfacht und schematisch ein Diagramm für ein Betriebsverfahren für Wärmemanagementsysteme;
- 4 vereinfacht und schematisch ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einem Wärmemanagementsystem.
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In 1 sind in den Teilfiguren A) bis C) vereinfacht und schematisch dargestellte Beispiele bzw. Ausführungsformen von Wärmemanagementsystemen 10 für zumindest teilweise elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge gezeigt. Jedes Wärmemanagementsystem 10 verfügt über mehrere Wärmeübertrager 12a, 12b, 12c, die unterschiedlichen Kältemittel- oder Kühlmittelkreisläufen 14a, 14b, 14c zugeordnet sind.
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In 1A ist ein Wärmemanagementsystem 10 gezeigt mit einer Kälteanlage 16, in der ein Kältemittel zirkuliert. Die Kälteanlage 16 umfasst einen ersten Wärmeübertrager 12a, insbesondere einen Kondensator bzw. Gaskühler. Die Kälteanlage 16 umfasst ferner wenigstens einen Verdampfer 18. Der Verdampfer 18 dient insbesondere dazu, einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs zuzuführende Luft zu kühlen oder/und zu entfeuchten. Es wird darauf hingewiesen, dass die Kälteanlage 16 stark vereinfacht dargestellt ist, insbesondere sind weitere übliche Komponenten, wie etwa Kältemittelverdichter, Kältemittelsammler, Ventile und dergleichen nicht dargestellt.
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Das Wärmemanagementsystem 10 der 1A umfasst ferner eine Kühlungsanlage 20, die einen zweiten Wärmeübertrager 12b, insbesondere einen Niedertemperaturkühler oder Ladeluftkühler, aufweist. Mittels der Kühlungsanlage 20 kann beispielsweise wenigstens eine elektrische Komponente 22, wie beispielsweise Hochvoltbatterie, DC-Wandler, elektrischer Antrieb und dergleichen, gekühlt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Kühlungsanlage 20 stark vereinfacht dargestellt ist, insbesondere sind weitere übliche Komponenten, wie etwa Kühlmittelpumpe, Ausgleichsbehälter, Ventile und dergleichen nicht dargestellt.
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Das Wärmemanagementsystem 10 der 1A umfasst eine weitere Kühlungsanlage 24, die einen dritten Wärmeübertrager 12c, insbesondere einen Hochtemperaturkühler, aufweist. Mittels der weiteren Kühlungsanlage 24 kann beispielsweise ein Verbrennungsmotor 26 eines (Hybrid-) Fahrzeugs gekühlt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Kühlungsanlage 24 stark vereinfacht dargestellt ist, insbesondere sind weitere übliche Komponenten, wie etwa Kühlmittelpumpe, Ausgleichsbehälter, Ventile und dergleichen nicht dargestellt.
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Das Wärmemanagementsystem 10 der 1A zeigt also vereinfacht eine beispielhafte Konfiguration für Hybridfahrzeuge, die zumindest teilweise elektrisch angetrieben werden können. Bezogen auf einen Luftstrom LS von Umgebungsluft bzw. Stauluft, die durch die Wärmeübertrager 12a, 12b, 12c strömt, sind die Wärmeübertrager 12a, 12b, 12c zueinander in Reihe geschaltet. Die Wärmeübertrager 12a, 12b, 12c sind hier als direkt wirkende Wärmeübertrager ausgeführt, welche die Wärme direkt an den Luftstrom LS abgeben. Anders ausgedrückt sind die Wärmeübertrager 12a, 12b, 12c auf die direkte Wärmeübertragung an den Luftstrom LS in Reihe zueinander angeordnet. Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebene Abfolge der Wärmeübertrager 12a, 12b, 12c auch anders sein könnte. Beispielsweise könnte der Wärmeübertrager 12b des Kühlungsanlage für die elektrischen Komponenten 22 dem Wärmeübertrager 12a der Kälteanlage 16 vorgeschaltet sein.
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Das Wärmemanagementsystem 10 der 1B zeigt eine beispielhafte Konfiguration für ein rein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug. Das Wärmemanagementsystem 10 umfasst die Kälteanlage 16 und die Kühlungsanlage 20. Dabei ist der (zweite) Wärmeübertrager 12b der Kühlungsanlage 20 dem (ersten) Wärmeübertrager 12a der Kälteanlage 16 nachgeschaltet bezogen auf die direkte Wärmeübertragung auf den Luftstrom LS.
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Das Wärmemanagementsystem 10 der 1C zeigt eine beispielhafte Konfiguration für ein rein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug. Das Wärmemanagementsystem 10 umfasst die Kälteanlage 16 und die Kühlungsanlage 20. Dabei ist der (erste) Wärmeübertrager 12a der Kälteanlage 16 dem (zweiten) Wärmeübertrager 12a der Kühlungsanlage 20 nachgeschaltet bezogen auf die direkte Wärmeübertragung auf den Luftstrom LS.
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Aus den in 1 A-C gezeigten beispielhaften Konfigurationen ist also insbesondere ersichtlich, dass die direkt wirkenden Wärmeübertrager 12a, 12b, 12c in beliebiger Abfolge in Reihe zueinander angeordnet sein können.
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Damit ist es möglich zumindest an dem ersten im Luftstrom befindlichen Wärmeübertrager bzw. innerhalb des mit ihm verbundenen Systems leistungsreduzierende Maßnahmen einfließen zu lassen, um in thermisch kritischen Betriebssituationen die nachgeschalteten Wärmeübertrager und damit die mit diesem gekoppelten Systeme zu entlasten.
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2 zeigt in den Teilfiguren A) und B) vereinfacht und schematisch ein Wärmemanagementsystem 10 mit indirekt wirkenden Wärmeübertragern 12a, 12b.
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Das Wärmemanagementsystem 10 der 2A zeigt eine beispielhafte Konfiguration für ein rein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug. Das Wärmemanagementsystem 10 umfasst die Kälteanlage 16 und die Kühlungsanlage 20. Dabei ist der (zweite) Wärmeübertrager 12b der Kühlungsanlage 20 dem (ersten) Wärmeübertrager 12a der Kälteanlage 16 nachgeschaltet bezogen auf die indirekte Wärmeübertragung auf den Luftstrom LS an einem Kühler 28 eines Kühlmediumkreislaufs 30.
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Das Wärmemanagementsystem 10 der 2B zeigt eine beispielhafte Konfiguration für ein rein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug. Das Wärmemanagementsystem 10 umfasst die Kälteanlage 16 und die Kühlungsanlage 20. Dabei ist der (erste) Wärmeübertrager 12a der Kälteanlage 16 dem (zweiten) Wärmeübertrager 12b der Kühlungsanlage 20 nachgeschaltet bezogen auf die indirekte Wärmeübertragung auf den Luftstrom LS an einem Kühler 28 eines Kühlmediumkreislaufs 30.
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Rein beispielhaft ist in den 2A und 2B gestrichelt noch ein optionaler Kühlkreislauf dargestellt. Dabei kann es sich im Prinzip um jede Art eines weiteren Kühlkreislaufs handeln. Rein beispielhaft ist der gestrichelte Kühlkreislauf als Kühlungsanlage 24 gekennzeichnet für einen Verbrennungsmotor 26. Ferner wird darauf hingewiesen, dass der zugehörige Wärmeübertrager 12c dem Kühler bzw. Wärmeübertrager 28 in Reihe vor- oder nachgeschaltet sein kann, wie dies in den 2A und 2B illustriert ist, je nachdem welche Konfiguration für die Funktionalität des gesamten Thermomanagementsystems ganzheitlich betrachtet am vorteilhaftesten ist.
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Für die oben beispielhaft beschriebenen Wärmemanagementsysteme 10 der 1 und 2 mit direkt oder indirekt wirkenden Wärmeübertragern 12a, 12b, 12c kann ein Betriebsverfahren 500 eingesetzt werden, das nachfolgend unter Bezugnahme auf die 3 genauer beschrieben wird.
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3 zeigt vereinfacht ein Ablaufschema für ein mögliches Betriebsverfahren 500, das für das Wärmemanagementsystem 10 eingesetzt werden kann.
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Das hier vorgestellte Betriebsverfahren 500 kann Teil von einem übergeordneten Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung des Wärmemanagements eines verbrennungsmotorisch oder (zumindest teilweise) elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs sein.
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Gemäß einem Schritt S501 wird eine Kühlmitteltemperatur bzw. Kühlfluidtemperatur Tkf in der Kühlungsanlage 20, 24 erfasst. Alternativ oder ergänzend kann gemäß einem Schritt S502 der hochdruckseitige Kältemitteldruck pkm in der Kälteanlage 16 erfasst werden. Basierend auf einem oder beiden Schritten S501, S502 kann gemäß einem Schritt S503 wenigstens ein (weiterer) Betriebsparameter BP des Wärmemanagementsystems 10 eingestellt bzw. angepasst werden, wenn die Kühlfluidtemperatur Tkf einen Temperaturschwellwert TSkf erreicht oder überschreitet oder/und wenn der Kältemitteldruck pkm einen Druckschwellwert pSkm erreicht oder überschreitet. Das wahlweise Einstellen bzw. Anpassen des wenigstens einen Betriebsparameters BP ist durch die beiden nach oben bzw. unten weisenden Pfeile illustriert.
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Neben den hier genannten Größen wie einer Fluidtemperatur Tkf oder auch eines Kältemitteldruckes pkm können zusätzlich und/oder alternative Größen wie auch eine Kältemitteltemperatur oder Bauteiltemperaturen wie die eines Hochvoltspeichers, einer Leistungselektronik, etc. in die Umsetzung des Verfahrens mit eingebunden und für dessen Abbildung mit einbezogen werden.
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Die ergänzende oder alternative Abfrage der Überschreitung der Schwellwerte TSkf oder/und pSkm ist durch die Schritte S504 bzw. S505 illustriert. Ist die Bedingung in den Schritten S504 oder/und S505 nicht erfüllt, wird der Schritt S503 nicht durchgeführt und das Wärmemanagementsystem 10 wird weiterhin in einem sogenannten Normalbetrieb Bnorm gelassen bzw. betrieben, auf den hier nicht genauer eingegangen wird. Während des Normalbetriebs Bnorm kann das hier vorgestellte Verfahren wiederholt ausgeführt bzw. durchlaufen werden, etwa im Sinne einer dauerhaften bzw. regelmäßigen Überwachung, was durch die von Bnorm zu S501 weisenden, gestrichelten Pfeile illustriert ist.
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Der einzustellende Betriebsparameter BP kann eine Solltemperatur TSir von dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zuzuführender Luft stromabwärts von dem Verdampfer sein. Gemäß Schritt S507 kann die Solltemperatur TSir auf einen höheren Solltemperaturwert eingestellt werden, wobei in Schritt S508 überprüft wird, ob die Solltemperatur TSir kleiner oder gleich einem Solltemperaturgrenzwert TSirg ist. Dabei kann der Solltemperaturgrenzwert TSirg bei Bedarf angepasst, insbesondere erhöht werden, was durch den Schritt S509 illustriert ist, so dass der Solltemperaturwert TSir bis zu dem angepassten, insbesondere erweiterten Solltemperaturgrenzwert TSirg einstellbar ist.
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Der einzustellende Betriebsparameter kann ein Leistungsaufnahmewert PG einer Gebläseeinrichtung für die Innenraumluftversorgung sein. Gemäß Schritt S510 kann der Leistungsaufnahmewert PG reduziert werden. Der Leistungsaufnahmewert PG kann beispielsweise repräsentiert werden durch eine Drehzahl der Gebläseeinrichtung oder eines der Gebläseeinrichtung zugeordneten Motors.
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Der einzustellende Betriebsparameter BP kann ein Aktivierungswert AW eines dem Fondraum des Kraftfahrzeugs zugeordneten Heckverdampfers sein. Dabei kann gemäß Schritt S511 der Aktivierungswert AW auf deaktiviert (=0) eingestellt werden. Der Aktivierungswert AW kann gemäß Schritt S512 auch in Abhängigkeit von wenigstens einem Belegungswert BW für eine Sitzeinrichtung in dem Fondraum eingestellt werden. Insbesondere wird der Aktivierungswert AW auf deaktiviert (=0) gesetzt, wenn die Sitzeinrichtung nicht belegt ist (BW=0).
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Bei dem Betriebsverfahren kann gemäß Schritt S513 der Anteil von Frischluft FL, die dem wenigstens einen Verdampfer 18 der Kälteanlage 16 zugeführt wird, reduziert werden und der Anteil an aus dem Innenraum stammender Umluft UL erhöht werden. Dies in Schritt S513 durch die entsprechenden Pfeile illustriert. Dabei kann der Anteil an Umluft UL auf bis zu 100% eingestellt werden, insbesondere auf einen Anteil, bei dem die Enthalpie der dem Verdampfer zugeführten Luft einen Minimalwert erreicht.
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Bei dem Betriebsverfahren 500 können mehrere Betriebsparameter gleichzeitig oder zeitlich überlappend oder zeitlich nacheinander verändert werden. Mit anderen Worten können die obigen Schritte S507 bis S511 zeitlich nacheinander, überlappend oder parallel durchgeführt werden.
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Die Auswahl, welcher der oben erwähnten Betriebsparameter BP eingestellt bzw. angepasst wird, kann gemäß einer vorbestimmten Priorisierung erfolgen, was durch den Schritt S514 und die dort beispielhaft genannten Betriebsparameter BP1, BP2, BP3 illustriert ist.
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Speziell für dieses hier dargestellte Flussdiagramm des Verfahrens 500 sei angemerkt, dass in diesem Fall aktiv auf den Kältekreis und seine Arbeitspunkte Einfluss genommen wird, um dessen Abwärme und auf diese Weise exakt dessen Wärmeeintrag in nachgeschaltete Systeme zu reduzieren, falls deren Arbeitspunkte sich einem grenzwertigen Betriebsbereich annähern bzw. sich in einem solchen bereits befinden.
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Allgemein formuliert ist dieses skizzierte Verfahren 500 auf jeden Wärmeübertrager übertragbar, der einem anderen Wärmeübertrager stromaufwärts vorangeschaltet ist. Dabei ist zu beachten, dass dann insbesondere Betriebsparameter BP desjenigen Wärmemanagementsystems zu verändern sind, in dem der vorangeschaltete Wärmeübertrager eingebunden ist.
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4 zeigt vereinfacht und schematisch ein verbrennungsmotorisch oder zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug 100, das ein Wärmemanagementsystem 10 aufweist, das mittels des oben beschriebenen Betriebsverfahrens 500 betrieben werden kann. Das Betriebsverfahren 500 kann beispielsweise mittels einer Steuereinrichtung 102 des Kraftfahrzeugs 100 bzw. des Wärmemanagementsystems 10 ausgeführt werden. Je nach Priorisierung eines jeweiligen Anlagenbetriebs wie beispielsweise Fahrleistung, Fahrerlebnis oder Komfort gibt es jeweils unterschiedliche Stellgrößen und, je nach vorliegender Verschaltung der direkten/ indirekten (Umgebungs-) Wärmeübertrager, werden entweder die Komfortansprüche oder bereitgestellte Fahrleistungsbedingungen durch das hier vorgestellte Verfahren 500 beeinflusst und im Bedarfsfall verändert bzw. gedrosselt. In der Regel bedeutet dies, dass der stromaufwärts des zweiten Wärmeübertragers luft- oder fluidseitig positionierte erste Wärmeübertrager und damit insbesondere das an ihn gekoppelte System in seinen Leistungsdaten reduziert wird, um das zweite System so lange wie möglich an seinem Leistungsmaximum betreiben zu können.
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Allgemein formuliert kann das hier vorgestellte Verfahren 500 für grundsätzlich jede Art der Anordnung von luft- oder kühlfluidseitig in Reihe verschalteten Wärmeübertragern angewandt werden, wenn die erwähnten mindestens zwei Wärmeübertrager in mindestens zwei voneinander unabhängigen Fluidsystemen arbeiten und funktionieren. Auf diese Weise kann der eine erste Wärmeübertrager bzw. das an diesen gekoppelte System gezielt und idealerweise in seiner Funktionsweise und/oder Leistungsfähigkeit reduziert werden, so dass der nachgeschaltete zweite Wärmeübertrager mit dem an ihn gekoppelten zweiten Fluidsystem eine geringere wärmeseitige Belastung erfährt und somit seine eigene Leistungsfähigkeit über einen längeren Zeitraum uneingeschränkt ausüben kann. Somit ist dieses Verfahren für
- - Rein verbrennungsmotorische Konzepte (bspw. Verschaltung von Kondensator/Gaskühler mit einem Hauptwasserkühler)
- - Teilelektrifizierte Konzepte (bspw. Niedertemperaturkühler und Kondensator/Gaskühler oder Kondensator/Gaskühler und Hauptwasserkühler)
- - Vollelektrifizierte Konzepte (bspw. Niedertemperaturkühler und Kondensator/Gaskühler)
geeignet und kann gezielt in solchen umgesetzt werden in der Form einer Leistungsreduktion ohne Abschaltung der Funktion.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020108969 A1 [0002]
- DE 1995351 A1 [0003]
- EP 2679421 A1 [0003]
