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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei zum Temperieren einer ersten zu temperierenden Komponente der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise ein erstes Kühlmittel in einem ersten Kühlmittelkreislauf und zum Temperieren einer zweiten zu temperierenden Komponente der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise ein zweites Kühlmittel in einem zweiten Kühlmittelkreislauf umgewälzt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
US 10,814,716 B2 bekannt. Diese betrifft ein Temperatursteuersystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Hybridfahrzeug, mit einem ersten Wärmeübertragungskreislauf, der eine Brennkraftmaschine umfasst, einer Heizvorrichtung und einem oder vorzugsweise einer Mehrzahl von Wärmeübertragungsbereichen zum Übertragen von Wärme zwischen einem in dem ersten Wärmeübertragungskreislauf umgewälzten Wärmeübertragungsmedium und einer ersten Gruppe von zu temperierenden Systembereichen. Ein zweiter Wärmeübertragungskreislauf umfasst einen oder vorzugsweise eine Mehrzahl von wärmeübertragenden Bereichen zum Übertragen von Wärme zwischen einem in dem zweiten Wärmeübertragungskreislauf umgewälzten zweiten Wärmeübertragungsmedium und einer zweiten Gruppe von zu temperierenden Systembereichen. Ein Wärmeübertragungskreislauf-Wärmetauscher überträgt Wärme zwischen dem ersten Wärmeübertragungsmedium und dem zweiten Wärmeübertragungsmedium.
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Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere ein effizientes Temperieren mehrerer zu temperierenden Komponenten der Antriebseinrichtung ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der erste Kühlmittelkreislauf über einen ersten Wärmeübertrager und der zweite Kühlmittelkreislauf über einen zweiten Wärmeübertrager an einen dritten Kühlmittelkreislauf angeschlossen sind, wobei in dem dritten Kühlmittelkreislauf zumindest zeitweise ein drittes Kühlmittel zum Übertragen von Wärme zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf sowie zum Temperieren einer dritten zu temperierenden Komponente der Antriebseinrichtung umgewälzt wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das Verfahren dient dem Betreiben der Antriebseinrichtung, welche Bestandteil des Kraftfahrzeugs sein, jedoch auch separat von diesem vorliegen kann. Die Antriebseinrichtung dient vorzugsweise einem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoment. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments verfügt die Antriebseinrichtung über zumindest ein Antriebsaggregat. Vorzugsweise verfügt die Antriebseinrichtung über ein erstes als elektrische Maschine ausgebildetes Antriebsaggregat und ein zweites als Brennkraftmaschine ausgebildetes Antriebsaggregat. Die Antriebseinrichtung ist insoweit als Hybridantriebseinrichtung und das Kraftfahrzeug entsprechend als Hybridfahrzeug ausgebildet.
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Die Antriebseinrichtung verfügt über zumindest drei zu temperierende Komponenten, nämlich die erste zu temperierende Komponente, die zweite zu temperierende Komponente und die dritte zu temperierende Komponente. Selbstverständlich können weitere zu temperierende Komponenten vorgesehen sein. Unter den zu temperierenden Komponenten ist jeweils eine Einrichtung der Antriebseinrichtung oder ein bestimmter Bereich der Antriebseinrichtung zu verstehen, an der beziehungsweise an dem während eines Betriebs der Antriebseinrichtung Wärme anfällt und/oder welcher Wärme zugeführt werden muss. Der Begriff „Temperieren“ beschreibt also ganz allgemein das Abführen von Wärme von oder das Zuführen von Wärme zu der zu temperierenden Komponente. Beispielsweise wird die Komponente durch das Temperieren auf eine bestimmte Temperatur eingestellt, insbesondere auf diese gesteuert und/oder geregelt. Von der zu temperierenden Komponente wird insoweit zumindest zeitweise Wärme abgeführt und/oder der zu temperierenden Komponente wird zumindest zeitweise Wärme zugeführt. Soweit im Rahmen dieser Beschreibung von einem Kühlen der zu temperierenden Komponente oder einem Abführen von Wärme von ihr gesprochen wird, so ist hierunter stets allgemein ein Temperieren zu verstehen.
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Bei der ersten zu temperierenden Komponente handelt es sich vorzugsweise um das erste Antriebsaggregat und/oder eine diesem zugeordnete Einrichtung, beispielsweise eine Leistungselektronik des als elektrische Maschine ausgebildeten ersten Antriebsaggregats. Bei der zweiten zu temperierenden Komponente handelt es sich vorzugsweise um das zweite Antriebsaggeragt beziehungsweise um einen ersten Bereich des zweiten Antriebsaggregats. Bei der dritten zu temperierenden Komponente handelt es sich vorzugsweise ebenfalls um das zweite Antriebsaggregat, allerdings um einen von dem ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich des zweiten Antriebsaggregats. Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Bereich um ein Zylinderkurbelgehäuse des als Brennkraftmaschine ausgebildeten zweiten Antriebsaggregats, während es sich bei dem zweiten Bereich um einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine handelt.
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Die erste zu temperierende Komponente, die zweite zu temperierende Komponente und die dritte zu temperierende Komponente unterscheiden sich insbesondere durch eine während des Betrieb der Antriebseinrichtung an der jeweiligen Komponente anfallenden Wärmemenge und/oder eine Betriebstemperatur. Beispielsweise unterscheiden sich das erste Antriebsaggregat und das zweite Antriebsaggregat hinsichtlich einer von dem jeweiligen Antriebsaggregat bereitgestellten Antriebsleistung voneinander, sodass sich insofern eine bei dem bestimmungsgemäßen Betrieb anfallende Wärmemenge der zu temperierenden Komponenten ebenfalls voneinander unterscheidet. Insbesondere ist eine während des Betriebs des ersten Antriebsaggregats bei Nennleistung anfallende Wärmemenge kleiner als eine während des Betriebs des zweiten Antriebsaggregats bei Nennleistung anfallende Wärmemenge.
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Weiterhin unterscheiden sich die zu temperierenden Komponenten durch eine für einen Betrieb der jeweiligen Komponente mit hoher Effizienz erforderliche Betriebstemperatur beziehungsweise einem Betriebstemperaturbereich, innerhalb dessen die Betriebstemperatur der jeweiligen zu temperierenden Komponente während des bestimmungsgemäßen Betriebs liegen soll. Insbesondere ist die Betriebstemperatur des ersten Antriebsaggregats kleiner als die Betriebstemperatur des zweiten Antriebsaggregats. Weiterhin unterscheidet sich vorzugsweise eine Betriebstemperatur des ersten Bereichs des zweiten Antriebsaggregats von einem Betriebstemperaturbereich des zweiten Bereichs des zweiten Antriebaggregats. Beispielsweise kann eine Betriebstemperatur des Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine zumindest zeitweise kleiner sein als eine Betriebstemperatur des Zylinderkurbelgehäuses der Brennkraftmaschine. Unter der Betriebstemperatur ist insbesondere diejenige Temperatur zu verstehen, auf welche die jeweilige Komponente unter Verwendung des jeweiligen Kühlmittelkreislaufs eingestellt, insbesondere gesteuert und/oder geregelt wird.
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Zusammenfassend kann also der ersten zu temperierenden Komponente eine erste Betriebstemperatur sowie eine erste Wärmemenge zugeordnet werden. Entsprechend können der zweiten zu temperierenden Komponente und der dritten zu temperierenden Komponente eine zweite Betriebstemperatur beziehungsweise eine dritte Betriebstemperatur sowie eine zweite Wärmemenge beziehungsweise eine dritte Wärmemenge zugeordnet werden.
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Zum Temperieren der zu temperierenden Komponenten dienen der erste Kühlmittelkreislauf, der zweite Kühlmittelkreislauf und der dritte Kühlmittelkreislauf. Insbesondere ist der erste Kühlmittelkreislauf der ersten zu temperierenden Komponente, der zweite Kühlmittelkreislauf der zweiten zu temperierenden Komponente und der dritte Kühlmittelkreislauf der dritten zu temperierenden Komponente zugeordnet. Anders ausgedrückt wird also die erste zu temperierende Komponente mittels des ersten Kühlmittelkreislaufs, die zweite zu temperierende Komponente mittels des zweiten Kühlmittelkreislaufs und die dritte zu temperierende Komponente mittels des dritten Kühlmittelkreislaufs temperiert, insbesondere auf die jeweilige Betriebstemperatur eingestellt. Selbstverständlich können weitere Kühlmittelkreisläufe zum Temperieren weiterer zu temperierenden Komponenten vorgesehen sein.
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In jedem der Kühlmittelkreisläufe wird zumindest zeitweise ein Kühlmittel umgewälzt. Hierbei können in den Kühlmittelkreisläufen voneinander verschiedene Kühlmittel oder das gleiche Kühlmittel verwendet werden. Vorzugsweise sind die Kühlmittelkreisläufe strömungstechnisch voneinander getrennt. Hierunter ist zu verstehen, dass kein Durchmischen des in dem ersten Kühlmittelkreislauf umgewälzten ersten Kühlmittels mit dem in dem zweiten Kühlmittelkreislauf umgewälzten zweiten Kühlmittel und/oder mit dem in dem dritten Kühlmittelkreislauf umgewälzten dritten Kühlmittel erfolgt. Grundsätzlich kann allerdings vorgesehen sein, dass zumindest zwei der drei Kühlmittelkreisläufe über einen gemeinsamen Ausgleichsbehälter miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das erste Kühlmittel gleich dem dritten Kühlmittel ist und der erste Kühlmittelkreislauf und der dritte Kühlmittelkreislauf über den gemeinsamen Ausgleichsbehälter mit Kühlmittel befüllt werden können. Das jeweilige Kühlmittel wird in dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem dritten Kühlmittelkreislauf allerdings strömungstechnisch voneinander getrennt umgewälzt, sodass von dem gemeinsamen Ausgleichsbehälter abgesehen kein Durchmischen des ersten Kühlmittels mit dem dritten Kühlmittel vorgesehen ist.
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Die jeweilige zu temperierende Komponente wird in dem ihr zugeordneten Kühlmittelkreislauf mit dem in dem jeweiligen Kühlmittelkreislauf umgewälzten Kühlmittel beaufschlagt beziehungsweise von diesem durchströmt. Hierbei erfolgt ein Übertragen von Wärme zwischen dem jeweiligen Kühlmittel und der jeweiligen zu temperierenden Komponente. Vorzugsweise wird eine Temperatur der jeweiligen zu temperierenden Komponente mittels des in dem jeweiligen Kühlmittelkreislauf umgewälzten Kühlmittels auf die Betriebstemperatur der jeweiligen Komponente eingestellt, insbesondere regelnd eingestellt. Beispielsweise wird zumindest zeitweise die Temperatur der ersten zu temperierenden Komponente mittels des in dem ersten Kühlmittelkreislauf umgewälzten ersten Kühlmittels auf die erste Betriebstemperatur eingestellt, insbesondere regelnd eingestellt. Für die zweite und die dritte zu temperierende Komponente wird entsprechend analog vorgegangen.
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Während des Betriebs liegen somit wenigstens drei Betriebstemperaturen vor, nämlich die erste Betriebstemperatur der ersten zu temperierenden Komponente, die zweite Betriebstemperatur der zweiten zu temperierenden Komponente und die dritte Betriebstemperatur der dritten zu temperierenden Komponente. Wie bereits vorstehend erläutert, sind die Betriebstemperaturen vorzugsweise voneinander verschieden. Besonders bevorzugt ist die zweite Betriebstemperatur höher als die erste Betriebstemperatur, die zweite zu temperierende Komponente wird somit zumindest zeitweise mit einer höheren Temperatur betrieben als die erste zu temperierende Komponente. Insofern handelt es sich bei dem ersten Kühlmittelkreislauf vorzugsweise um einen Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf und bei dem zweiten Kühlmittelkreislauf um einen Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf der Antriebseinrichtung.
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Es ist vorgesehen, dass der erste Kühlmittelkreislauf und der zweite Kühlmittelkreislauf an den dritten Kühlmittelkreislauf angeschlossen sind. Hierbei sind der erste Kühlmittelkreislauf und der zweite Kühlmittelkreislauf nicht unmittelbar aneinander angeschlossen, sondern lediglich mittelbar über den dritten Kühlmittelkreislauf. Dies bedeutet, dass ein Übertragen von Wärme zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf lediglich über den dritten Kühlmittelkreislauf möglich ist, nicht jedoch direkt zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlmittelkreislauf.
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Der dritte Kühlmittelkreislauf ist insofern wärmeübertragend einerseits an den ersten Kühlmittelkreislauf und andererseits an den zweiten Kühlmittelkreislauf angeschlossen, strömungstechnisch jedoch von ihnen getrennt, zumindest abseits des Ausgleichsbehälters. Hierzu sind der erste Wärmeübertrager und der zweite Wärmeübertrager vorgesehen. Über den ersten Wärmeübertrager ist ein Übertragen von Wärme zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem dritten Kühlmittelkreislauf möglich. Der erste Wärmeübertrager wird hierzu zumindest zeitweise von dem ersten Kühlmittel und zumindest zeitweise von dem dritten Kühlmittel durchströmt, wobei ein entsprechender Übergang von Wärme zwischen dem ersten Kühlmittel und dem dritten Kühlmittel erfolgt. Entsprechend ist über den zweiten Wärmeübertrager ein Übertragen von Wärme zwischen dem dritten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf möglich, wobei der zweite Wärmeübertrager zumindest zeitweise von dem zweiten Kühlmittel und zumindest zeitweise von dem dritten Kühlmittel durchströmt wird.
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Das in dem ersten Kühlmittelkreislauf umgewälzte erste Kühlmittel wird somit zumindest zeitweise dem ersten Wärmeübertrager und das in dem zweiten Kühlmittel umgewälzte zweite Kühlmittel zumindest zeitweise dem zweiten Wärmeübertrager zugeführt. Das in dritten Kühlmittelkreislauf umgewälzte dritte Kühlmittel wird hingegen zumindest zeitweise sowohl dem ersten Wärmeübertrager als auch dem zweiten Wärmeübertrager zugeführt.
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In anderen Worten erfolgt eine Übertragung von Wärme zwischen dem ersten Kühlmittel und dem zweiten Kühlmittel lediglich über die zwei Wärmeübertrager und das in dem dritten Kühlmittelkühler umgewälzte dritte Kühlmittel. Die an der zweiten zu temperierenden Komponenten anfallende zweite Wärmemenge wird über den zweiten Wärmeübertrager an das dritte Kühlmittel übertragen. Über den dritten Kühlmittelkreislauf wird die zweite Wärmemenge und die an der dritten zu temperierenden Komponente anfallende dritte Wärmemenge mittels des ersten Wärmeübertragers an den ersten Kühlmittelkreislauf übertragen. Über den ersten Kühlmittelkreislauf können schließlich die erste Wärmemenge, die zweite Wärmemenge und die dritte Wärmemenge abgeführt werden, vorzugsweise an eine Außenumgebung des Kraftfahrzeugs.
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Der dritte Kühlmittelkreislauf dient somit einerseits dem Übertragen von Wärme zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf sowie andererseits dem Temperieren der dritten zu temperierenden Komponente. Die der dritten zu temperierenden Komponente zugeordnete dritte Betriebstemperatur ist vorzugsweise größer als die erste Betriebstemperatur und kleiner als die zweite Betriebstemperatur. Die dritte zu temperierende Komponente wird somit mit einer Temperatur betrieben, die zwischen der ersten Betriebstemperatur und der zweiten Betriebstemperatur liegt. Hierbei kann die dritte Betriebstemperatur zumindest zeitweise in Richtung der kleineren ersten Betriebstemperatur abgesenkt und zumindest zeitweise in Richtung der höheren zweiten Betriebstemperatur angehoben werden.
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In anderen Worten wird der dritte Kühlmittelkreislauf zumindest zeitweise als Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf und zumindest zeitweise als Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf betrieben. Hierzu wird das dritte Kühlmittel entsprechend in dem dritten Kühlmittelkreislauf umgewälzt. Insbesondere wird ein Durchsatz des dritten Kühlmittels derart eingestellt, dass das dritte Kühlmittel an der dritten zu temperierenden Komponente die gewünschte Temperatur aufweist, insbesondere die Betriebstemperatur der dritten Komponente oder eine in Abhängigkeit von dieser ermittelten Temperatur. Beispielsweise wird also der Durchsatz des dritten Kühlmittels zum Steuern und/oder Regeln der Temperatur des dritten Kühlmittels verwendet, nämlich auf eine Temperatur, die zwischen der ersten Betriebstemperatur und der zweiten Betriebstemperatur liegt.
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Diese Vorgehensweise ermöglicht eine besonders flexible Kühlung der Antriebseinrichtung. Einerseits ist lediglich der zweite Kühlmittekreislauf als Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf vorgesehen. Dieser kann somit kleiner ausfallen, insbesondere wenn die zweite zu temperierende Komponente lediglich das Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine ist. In diesem Fall ist in dem zweiten Kühlmittelkreislauf eine geringere Menge des zweiten Kühlmittels erforderlich, im Vergleich zu bekannten Kühlmittelkreisläufen, die sowohl eine Kühlung des Zylinderkurbelgehäuses als auch des Zylinderkopfs in einem gemeinsamen Kühlmittelkreislauf vorsehen. Dies wirkt sich insbesondere positiv auf einen Aufwärmbetrieb der Antriebseinrichtung aus, während dessen die zweite zu temperierenden Komponente möglichst rasch auf die zweite Betriebstemperatur aufgewärmt werden soll.
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Andererseits kann die dritte Betriebstemperatur vorübergehend in Richtung der zweiten Betriebstemperatur des Hochtemperatur-Kühlmittelkreislaufs angehoben werden. Hierbei kann eine Wärmekapazität des in dem dritten Kühlmittelkreislauf umgewälzten dritten Kühlmittels zum vorübergehenden Speichern der zweiten Wärmemenge verwendet werden, die von dem zweiten Kühlmittel über den zweiten Wärmeübertrager an das dritte Kühlmittel übertragen wird. Somit kann eine Erhöhung der zweiten Wärmemenge durch das Anheben der dritten Betriebstemperatur vorübergehend ausgeglichen werden. Anschließend wird die zweite Wärmemenge durch ein entsprechendes Absenken der dritten Betriebstemperatur über den ersten Kühlmittelkreislauf abgeführt. Dies ermöglicht ein vorübergehendes Erhöhen einer von der Antriebseinrichtung bereitgestellten maximalen Antriebsleistung.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das in dem ersten Kühlmittelkreislauf umgewälzte erste Kühlmittel zumindest zeitweise einem Kühlmittelkühler zugeführt wird. Das erste Kühlmittel wird vorzugsweise mittels einer ersten Kühlmittelpumpe umgewälzt. Der Kühlmittelkühler ist beispielsweise strömungstechnisch zwischen der ersten zu temperierenden Komponente und dem ersten Wärmeübertrager einerseits und der ersten Kühlmittelpumpe andererseits angeordnet. In anderen Worten wird das erste Kühlmittel mittels der ersten Kühlmittelpumpe der ersten zu temperierenden Komponente und dem ersten Wärmeübertrage zugeführt und anschließend über den Kühlmittelkühler erneut der ersten Kühlmittelpumpe zugeführt.
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Der Kühlmittelkühler wird zumindest zeitweise mit aus einer Außenumgebung des Kraftfahrzeugs zugeführter Kühlluft beaufschlagt, beispielsweise mittels eines entsprechenden Lüfters. Über den Kühlmittelkühler erfolgt ein Übertragen von Wärme aus dem ersten Kühlmittel an die Kühlluft. Ein Übertragen von Wärme aus dem zweiten Kühlmittel und dem dritten Kühlmittel erfolgt lediglich mittelbar über das erste Kühlmittel. Insofern sind der zweite Kühlmittelkreislauf und der dritte Kühlmittelkreislauf nicht unmittelbar an den Kühlmittelkühler angeschlossen. Der zweite Kühlmittelkreislauf ist lediglich über den zweiten Wärmeübertrager an den dritten Kühlmittelkreislauf und dieser über den ersten Wärmeübertrager an den ersten Kühlmittelkreislauf und den Kühlmittelkühler angeschlossen. In anderen Worten erfolgt ein Übertragen von Wärme aus der ersten zu temperierenden Komponente, der zweiten zu temperierenden Komponente und der dritten zu temperierenden Komponente an die Kühlluft lediglich über den im ersten Kühlmittelkreislauf angeordneten Kühlmittekühler. Hierdurch wird eine besonders kompakte Antriebseinrichtung erschaffen, da zum Temperieren dieser Komponenten lediglich ein einziger Kühlmittelkühler erforderlich ist.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine in dem dritten Kühlmittelkreislauf vorliegende dritte Kühlmitteltemperatur in einer ersten Betriebsart der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise auf eine in dem ersten Kühlmittelkreislauf vorliegende erste Kühlmitteltemperatur und/oder in einer zweiten Betriebsart der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise auf eine in dem zweiten Kühlmittelkreislauf vorliegende zweite Kühlmitteltemperatur eingestellt wird, wobei die erste Kühlmitteltemperatur niedriger ist als die zweite Kühlmitteltemperatur. Unter der ersten Kühlmitteltemperatur ist vorzugsweise eine höchste Temperatur des ersten Kühlmittels entlang eines Strömungswegs innerhalb der ersten Kühlmittelkreislaufs zu verstehen. Diese liegt beispielsweise eingangsseitig des Kühlmittelkühlers vor. Entsprechend ist die zweite Kühlmitteltemperatur vorzugsweise eine höchste Temperatur des zweiten Kühlmittels und die dritte Kühlmitteltemperatur eine höchste Temperatur des dritten Kühlmittels in dem entsprechenden Kühlmittelkreislauf. Die zweite Kühlmitteltemperatur liegt beispielsweise eingangsseitig des zweiten Wärmeübertragers vor, während die dritte Kühlmitteltemperatur eingangsseitig des ersten Wärmeübertragers vorliegt.
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Wie bereits vorstehend erläutert, ist der zweite Kühlmittelkreislauf über den dritten Kühlmittelkreislauf an den ersten Kühlmittelkreislauf angeschlossen. In dem ersten Kühlmittelkühler liegt vorzugsweise der Kühlmittel vor. Insofern ist die erste Kühlmitteltemperatur kleiner als die zweite Kühlmitteltemperatur. Die dritte Kühlmitteltemperatur ist vorzugsweise größer als oder gleich der ersten Kühlmitteltemperatur und/oder kleiner als oder gleich der zweiten Kühlmitteltemperatur. Die dritte Kühlmitteltemperatur wird vorzugsweise durch ein entsprechendes Umwälzen der Kühlmittel in den jeweiligen Kühlmittelkreisläufen eingestellt. Beispielsweise ist zusätzlich zu der in dem ersten Kühlmittelkreislauf angeordneten ersten Kühlmittelpumpe in dem dritten Kühlmittelkreislauf eine zweite Kühlmittelpumpe vorgesehen. Durch ein entsprechendes Einstellen einer Förderleistung der Kühlmittelpumpen kann die dritte Kühlmitteltemperatur eingestellt werden, insbesondere regelnd eingestellt werden.
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In der ersten Betriebsart der Antriebseinrichtung wird die dritte Kühlmitteltemperatur auf die erste Kühlmitteltemperatur eingestellt. Insofern ist in der ersten Betriebsart die erste Kühlmitteltemperatur gleich der dritten Kühlmitteltemperatur, die kleiner ist als die zweite Kühlmitteltemperatur. In der ersten Betriebsart wird somit der dritte Kühlmittelkreislauf als ein Niedertemperatur-Kreislauf betrieben. In der zweiten Betriebsart der Antriebseinrichtung wird die dritte Kühlmitteltemperatur hingegen auf die zweite Kühlmitteltemperatur eingestellt. Insbesondere wird die dritte Kühlmitteltemperatur in der zweiten Betriebsart in Richtung der zweiten Kühlmitteltemperatur erhöht. Hierbei erwärmt sich das in dem dritten Kühlmittelkreislauf vorliegende dritte Kühlmittel entsprechend. Dies erfolgt beispielsweise im Rahmen einer zeitweisen Vergrößerung der Antriebsleistung des zweiten Antriebsaggregats. Hierbei wird die Wärmekapazität des dritten Kühlmittels zum Zwischenspeichern der aufgrund der vergrößerten Antriebsleistung anfallenden Wärme verwendet. Anschließend wird erneut in die erste Betriebsart durchgeführt, in der die zwischengespeicherte Wärme durch ein entsprechendes Absenken der dritten Kühlmitteltemperatur über den ersten Kühlmittelkreislauf und den Kühlmittelkühler an die Außenumgebung abgeführt wird. Durch diese Vorgehensweise wird eine besonders kompakte und flexible Antriebseinrichtung geschaffen, da eine verwendete Kühlmittelmenge minimiert aber zugleich zumindest zeitweise eine hohe Antriebsleistung bereitgestellt werden kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zum Temperieren einer weiteren zu temperierenden Einrichtung zumindest zeitweise ein weiteres Kühlmittel in einem weiteren Kühlmittelkreislauf umgewälzt und einem weiteren Kühlmittelkühler zugeführt wird. Der weitere Kühlmittelkreislauf liegt zusätzlich zu dem ersten Kühlmittelkreislauf, dem zweiten Kühlmittelkreislauf und dem dritten Kühlmittelkreislauf vor. Ebenso liegt der zweite Kühlmittelkühler zusätzlich zu dem Kühlmittelkreislauf vor. Bei der weiteren zu temperierenden Komponente handelt es sich insbesondere um eine Einrichtung der Antriebseinrichtung, die eine im Vergleich den Antriebsaggregaten gleichförmige und konstante Kühlung erfordert und/oder unabhängig von einem Betrieb der Antriebsaggregate gekühlt werden muss. Beispielsweise handelt es sich bei der weiteren zu temperierenden Komponente um einen Energiespeicher, insbesondere einen Energiespeicher des elektrischen Antriebsaggregats, oder um eine Klimaanlage zum Temperieren eines Fahrgastraums des Kraftfahrzeugs. Hierdurch ist ein bedarfsgerechtes Temperieren der weitern zu temperierenden Komponente möglich.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgebildet ist, zum Temperieren einer ersten zu temperierenden Komponente der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise ein erstes Kühlmittel in einem ersten Kühlmittelkreislauf und zum Temperieren einer zweiten zu temperierenden Komponente der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise ein zweites Kühlmittel in einem zweiten Kühlmittelkreislauf umzuwälzen. Dabei ist vorgesehen, dass der erste Kühlmittelkreislauf über einen ersten Wärmeübertrager und der zweite Kühlmittelkreislauf über ein zweiten Wärmeübertrager an einen dritten Kühlmittelkreislauf angeschlossen sind, wobei die Antriebseinrichtung weiterhin dazu vorgesehen und ausgebildet ist, in dem dritten Kühlmittelkreislauf zumindest zeitweise ein drittes Kühlmittel zum Übertragen von Wärme zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf und dem zweiten Kühlmittelkreislauf sowie zum Temperieren einer dritten zu temperierenden Komponente der Antriebseinrichtung umzuwälzen.
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Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Wärmeübertrager strömungstechnisch zwischen einer ersten Kühlmittelpumpe und der ersten zu temperierenden Komponente an den ersten Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist. Die erste Kühlmittelpumpe dient dem Umwälzen des ersten Kühlmittels in dem ersten Kühlmittelkreislauf. Mittels der ersten Kühlmittelpumpe wird das erste Kühlmittel der ersten zu temperierenden Komponente und dem ersten Wärmeübertrager zugeführt. Hierbei sind die erste zu temperierende Komponente und der erste Wärmeübertrager vorzugsweise strömungstechnisch parallel zueinander angeordnet. Insofern werden die erste zu temperierende Komponente und der erste Wärmeübertrager von dem ersten Kühlmittel parallel durchströmt.
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Vorzugsweise sind in dem ersten Kühlmittelkreislauf weitere zu temperierende Einrichtungen angeordnet, beispielsweise ein Ladeluftkühler der Brennkraftmaschine. Die weiteren zu temperierenden Einrichtungen sind vorzugsweise ebenfalls strömungstechnisch parallel zu der ersten zu der ersten zu temperierenden Komponente beziehungsweise dem ersten Wärmeübertrage angeordnet.
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Anschließend wird das aus der ersten zu temperierenden Komponente, der weiteren zu temperierenden Einrichtung und dem ersten Wärmeübertrager strömende erste Kühlmittel gemeinsam dem Kühlmittelkühler und über diesen erneut der ersten Kühlmittelpumpe zugeführt. Hierdurch wird das erste Kühlmittel der ersten zu temperierenden Komponente, der weiteren zu temperierenden Einrichtung und dem ersten Wärmeübertrager jeweils mit einer gleichen Temperatur zugeführt. Dies ermöglicht einen besonders effizienten Betrieb der Antriebseinrichtung.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Wärmeübertrager strömungstechnisch zwischen einer zweiten Kühlmittelpumpe und der dritten zu temperierenden Komponente an den Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist. Die dritte Kühlmittelpumpe dient dem Umwälzen des dritten Kühlmittels in dem dritten Kühlmittelkreislauf. Beispielsweise wird das dritte Kühlmittel mittels der zweiten Kühlmittelpumpe zunächst dem ersten Wärmeübertrager zugeführt. Anschließend durchströmt das dritte Kühlmittel die dritte zu temperierende Komponente und den zweiten Wärmeübertrager.
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Vorzugsweise sind die dritte zu temperierende Komponente und der zweite Wärmeübertrager strömungstechnisch parallel zueinander angeordnet. Insofern werden die dritte zu temperierende Komponente und der zweite Wärmeübertrager von dem dritten Kühlmittel parallel durchströmt. Hierdurch wird das dritte Kühlmittel der dritten zu temperierenden Komponente und den zweiten Wärmeübertrager jeweils mit einer gleichen Temperatur zugeführt. Anschließend wird das dritte Kühlmittel erneut der zweiten Kühlmittelpumpe zugeführt. Dies ermöglicht einen besonders effizienten Betrieb der Antriebseinrichtung.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste zu temperierende Komponente eine elektrische Maschine und/oder eine Leistungselektronik der elektrischen Maschine ist. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen, sodass insofern auf diese Ausführungen verwiesen wird. Sowohl die elektrische Maschine als auch die Leistungselektronik erfordern eine geringere Kühlmitteltemperatur als die Brennkraftmaschine. Dabei ist vorgesehen, die elektrische Maschine und/oder der Leistungselektronik als die in dem ersten Kühlmittelkreislauf angeordnete erste zu temperierende Komponente vorzusehen. Hierdurch wird eine zuverlässige Kühlung der elektrischen Maschine beziehungsweise Leistungselektronik erreicht.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Antriebseinrichtung eine Brennkraftmaschine aufweist, wobei die zweite zu temperierende Komponente ein Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine und die dritte zu temperierende Komponente ein Zylinderkopf der Brennkraftmaschine ist. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen, sodass insofern auf diese Ausführungen verwiesen wird. Die Brennkraftmaschine, insbesondere das Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine erfordert eine Betriebstemperatur, die höher ist als die Betriebstemperatur der elektrischen Maschine. Entsprechend ist das Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine als die in dem zweiten Kühlmittelkreislauf angeordnete zweite zu temperierende Komponente vorgesehen. Der Zylinderkopf der Brennkraftmaschine ist hingegen als die in dem dritten Kühlmittelkreislauf angeordnete dritte zu temperierende Komponente vorgesehen. Hierdurch wird ein besonders rasches Aufwärmen des Zylinderkurbelgehäuses der Brennkraftmaschine ermöglicht, da in einem entsprechenden Aufwärmbetrieb lediglich das durch das Zylinderkurbelgehäuse strömende zweite Kühlmittel aufgewärmt werden muss. Der Zylinderkopf der Brennkraftmaschine wird hingegen mit dem dritten Kühlmittel beaufschlagt. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Kühlung der Brennkraftmaschine.
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Schließlich sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass das erste Kühlmittel von dem zweiten Kühlmittel verschieden und/oder gleich dem dritten Kühlmittel ist, und/oder dass jedes der Kühlmittel aus folgenden Kühlmitteln ausgewählt ist: wasserhaltiges Kühlmittel und ölbasiertes Kühlmittel. Die elektrische Maschine beziehungsweise deren Leistungselektronik wird vorzugsweise mit dem wasserhaltigen Kühlmittel gekühlt. Das wasserhaltiges Kühlmittel besteht beispielsweise aus einem Gemisch aus Wasser und Glykol. Die Brennkraftmaschine, insbesondere das Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine, wird vorzugsweise mit dem ölbasierten Kühlmittel gekühlt, das beispielsweise zugleich als Schmiermittel dient. Entsprechend ist vorzugsweise das erste Kühlmittel das wasserhaltiges Kühlmittel und das zweite Kühlmittel das ölbasiertes Kühlmittel.
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Da die dritte Kühlmitteltemperatur des in dem dritten Kühlmittelkreislauf umgewälzten dritten Kühlmittels zumindest zeitweise auf die erste Kühlmitteltemperatur abgesenkt beziehungsweise zumindest zeitweise auf die zweite Kühlmitteltemperatur angehoben wird, kann als drittes Kühlmittel sowohl das wasserhaltige Kühlmittel als auch das ölbasierte Kühlmittel verwendet werden.
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Vorzugsweise wird allerdings das wasserhaltige Kühlmittel als das dritte Kühlmittel verwendet. Der erste Wärmeübertrager liegt insofern als ein Wasser-Wasser-Wärmeübertrager und der zweite Wärmeübertrager als ein ÖI-Wasser-Wärmeübertrager vor. Hierdurch ist ein Betrieb der Antriebseinrichtung mit einer geringeren Menge an ölbasiertem Kühlmittel möglich.
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Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Die 1 zeigt eine Antriebseinrichtung 1 für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug. Zum Temperieren einer ersten zu temperierenden Komponente 2 der Antriebseinrichtung 1 wird zumindest zeitweise ein erstes Kühlmittel in einem ersten Kühlmittelkreislauf 3 umgewälzt. Zum Temperieren einer zweiten zu temperierenden Komponente 4 der Antriebseinrichtung 1 wird zumindest zeitweise ein zweites Kühlmittel in einem zweiten Kühlmittelkreislauf 5 umgewälzt. Bei der ersten zu temperierenden Komponente 2 handelt es sich vorzugsweise um eine elektrische Maschine und/oder um eine Leistungselektronik der elektrischen Maschine. Bei der zweiten zu temperierenden Komponente 4 handelt es sich vorzugsweise um einen ersten Bereich einer Brennkraftmaschine, insbesondere um ein Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine. Das Kraftfahrzeug ist insofern als ein Hybridfahrzeug ausgebildet.
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Der erste Kühlmittelkreislauf 3 und der zweite Kühlmittelkreislauf 5 sind über einen dritten Kühlmittelkreislauf 6 aneinander angeschlossen. Hierzu ist der erste Kühlmittelkreislauf 3 über einen ersten Wärmeübertrager 7 an den dritten Kühlmittelkreislauf 6 angeschlossen. Der zweite Kühlmittelkreislauf 5 ist über einen zweiten Wärmeübertrager 8 an den dritten Kühlmittelkreislauf 6 angeschlossen. In dem dritten Kühlmittelkreislauf 6 wird zumindest zeitweise ein drittes Kühlmittel zum Übertragen von Wärme zwischen dem ersten Kühlmittelkreislauf 3 und dem zweiten Kühlmittelkreislauf 5 umgewälzt.
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Weiterhin ist in dem dritten Kühlmittelkreislauf 6 eine dritte zu temperierende Komponente 9 der Antriebseinrichtung 1 angeordnet. Bei der dritten zu temperierenden Komponente 9 handelt es sich vorzugsweise um einen zweiten Bereich der Brennkraftmaschine, insbesondere um einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine.
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In dem ersten Kühlmittelkreislauf 3 wird zumindest zeitweise das erste Kühlmittel mittels einer ersten Kühlmittelpumpe 10 umgewälzt und einem Kühlmittelkühler 11 zugeführt. Bei dem ersten Kühlmittel handelt es sich vorzugsweise um ein wasserhaltiges Kühlmittel. Zusätzlich zu der ersten zu temperierenden Komponente 2 ist in dem ersten Kühlmittelkreislauf 3 ein Ladeluftkühler 12 der Brennkraftmaschine angeordnet. Die erste zu temperierende Komponente 2, der erste Wärmeübertrager 7 und der Ladeluftkühler 12 sind in dem ersten Kühlmittelkreislauf 3 strömungstechnisch parallel zueinander angeordnet.
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In dem zweiten Kühlmittelkreislauf 5 wird zumindest zeitweise das zweite Kühlmittel umgewälzt. Bei dem zweiten Kühlmittel handelt es sich vorzugsweise um ein ölbasiertes Kühlmittel. Insofern ist in dem zweiten Kühlmittelkreislauf 5 eine entsprechende Ölpumpe vorgesehen. Das zweite Kühlmittel wird in dem zweiten Kühlmittelkreislauf 5 zwischen der zweiten zu temperierenden Komponente 4 und dem zweiten Wärmeübertrager 8 umgewälzt.
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In dem dritten Kühlmittelkreislauf 6 ist eine zweite Kühlmittelpumpe 13 angeordnet. Mittels der zweiten Kühlmittelpumpe 13 wird zumindest zeitweise das dritte Kühlmittel umgewälzt, bei dem es sich vorzugsweise um ein wasserhaltiges Kühlmittel handelt. Dieses wird zunächst dem ersten Wärmeübertrager 7 und anschließend dem zweiten Wärmeübertrager 8 und der dritten zu temperierenden Komponente 9 zugeführt. Hierbei sind der zweite Wärmeübertrager 8 und die dritte zu temperierende Komponente 9 strömungstechnisch parallel zueinander angeordnet. Das in dem dritten Kühlmittelkreislauf 6 umgewälzte Kühlmittel dient somit einerseits eine Übertragung von Wärme zwischen dem zweiten Wärmeübertrager 8 und dem ersten Wärmeübertrager 7 und andererseits dem Temperieren der dritten zu temperierende Komponente 9.
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Der Kühlmittelkühler 11 wird über einen Lüfter 14 zumindest zeitweise mit Kühlluft beaufschlagt. Zusätzlich zu dem Kühlmittelkühler 11 werden ein Kondensator 15 einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs und ein weiterer Kühlmittelkühler 16 von dem Lüfter 14 mit Kühlluft beaufschlagt. Der weitere Kühlmittelkühler 16 ist insbesondere Teil eines weiteren Kühlmittelkreislauf 17. Dieser dient dem Temperieren einer weiteren zu temperierenden Einrichtung 18.. Hierzu ist in den weiteren Kühlmittelkreislauf 17 eine weitere Kühlmittelpumpe 19 angeordnet, mittels derer in dem weiteren Kühlmittelkreislauf 17 ein weiteres Kühlmittel umgewälzt wird. Bei der weiteren zu temperierenden Einrichtung 18 handelt es sich insbesondere um einen Energiespeicher der elektrischen Maschine.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebseinrichtung
- 2
- erste zu temperierende Komponente
- 3
- erster Kühlmittelkreislauf
- 4
- zweite zu temperierende Komponente
- 5
- zweiter Kühlmittelkreislauf
- 6
- dritter Kühlmittelkreislauf
- 7
- erster Wärmeübertrager
- 8
- zweiter Wärmeübertrager
- 9
- dritte zu temperierende Komponente
- 10
- erste Kühlmittelpumpe
- 11
- Kühlmittelkühler
- 12
- Ladeluftkühler
- 13
- zweite Kühlmittelpumpe
- 14
- Lüfter
- 15
- Kondensator
- 16
- weiterer Kühlmittelkühler
- 17
- weiterer Kühlmittelkreislauf
- 18
- weitere zu temperierende Einrichtung
- 19
- weitere Kühlmittelpumpe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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