DE102021132034A1 - Cooling arrangement for cooling a battery of a motor vehicle, motor vehicle and method for operating a cooling arrangement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung zum Kühlen einer Batterie (12) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kühlmittelkreis (24), welcher eine von einem Kühlmittel durchströmbare Kühleinrichtung (20) umfasst. Die Kühleinrichtung (20) ist dazu ausgebildet, im Betrieb der Batterie (12) von der Batterie (12) freigesetzte Wärme aufzunehmen. Der Kühlmittelkreis (24) weist einen Auslass (30) auf, über welchen das Kühlmittel einem fahrzeugexternen Kühlmodul (16) zuführbar ist, und einen Einlass (32), über welchen das Kühlmittel in einen fahrzeuginternen Abschnitt (26) des Kühlmittelkreises (24) einbringbar ist, in welchem die Kühleinrichtung (20) angeordnet ist. In dem fahrzeuginternen Abschnitt (26) sind ein von der Kühleinrichtung (20) verschiedener Wärmeübertrager (40) und eine Pumpeinrichtung (22) angeordnet. Mittels der Pumpeinrichtung (22) ist das Kühlmittel über den Auslass (30) dem fahrzeugexternen Kühlmodul (16) zuführbar und/oder über den Einlass (32) in den fahrzeuginternen Abschnitt (26) einbringbar. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben der Kühlanordnung (10).The invention relates to a cooling arrangement for cooling a battery (12) of a motor vehicle, having a coolant circuit (24) which comprises a cooling device (20) through which a coolant can flow. The cooling device (20) is designed to absorb heat released by the battery (12) during operation of the battery (12). The coolant circuit (24) has an outlet (30), via which the coolant can be fed to a cooling module (16) external to the vehicle, and an inlet (32), via which the coolant can be introduced into a vehicle-internal section (26) of the coolant circuit (24). is, in which the cooling device (20) is arranged. A heat exchanger (40) different from the cooling device (20) and a pump device (22) are arranged in the vehicle-internal section (26). The pump device (22) can be used to supply the coolant to the vehicle-external cooling module (16) via the outlet (30) and/or to introduce it into the vehicle-internal section (26) via the inlet (32). The invention also relates to a motor vehicle and a method for operating the cooling arrangement (10).
Description
Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung zum Kühlen einer Batterie eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kühlmittelkreis, welcher eine von einem Kühlmittel durchströmbare Kühleinrichtung umfasst. Die Kühleinrichtung ist dazu ausgebildet, im Betrieb der Batterie von der Batterie freigesetzte Wärme aufzunehmen. Der Kühlmittelkreis weist einen Auslass auf, über welchen das Kühlmittel einem fahrzeugexternen Kühlmodul zuführbar ist. Des Weiteren weist der Kühlmittelkreis einen Einlass auf, über welchen das von dem fahrzeugexternen Kühlmodul kommende Kühlmittel in einen fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises einbringbar ist. In dem fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises sind die Kühleinrichtung und ein von der Kühleinrichtung verschiedener Wärmeübertrager angeordnet. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kühlanordnung und ein Verfahren zum Betreiben einer Kühlanordnung.The invention relates to a cooling arrangement for cooling a battery of a motor vehicle, having a coolant circuit which includes a cooling device through which a coolant can flow. The cooling device is designed to absorb heat released by the battery during operation of the battery. The coolant circuit has an outlet via which the coolant can be fed to a cooling module external to the vehicle. Furthermore, the coolant circuit has an inlet via which the coolant coming from the vehicle-external cooling module can be introduced into a vehicle-internal section of the coolant circuit. The cooling device and a heat exchanger that is different from the cooling device are arranged in the vehicle-internal section of the coolant circuit. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with such a cooling arrangement and a method for operating a cooling arrangement.
Die
Und die
Beim Laden der Batterie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere beim Schnellladen der Batterie, wird vergleichsweise viel Wärme freigesetzt. Wenn ein fahrzeuginternes Kühlsystem dazu ausgelegt wird, auch die beim Laden und insbesondere beim Schnellladen anfallende Abwärme abzuführen, so ist ein derartiges Kühlsystem deutlich größer zu dimensionieren als dies im Hinblick auf den Kühlbedarf der Batterie der Fall ist, welchen die Batterie im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs aufweist. Ein derartiges, für den Fahrbetrieb überdimensioniertes Kühlsystem ist jedoch im Hinblick auf den damit einhergehenden Aufwand und das Gewicht nachteilig.When charging the battery of a motor vehicle, in particular when charging the battery quickly, a comparatively large amount of heat is released. If an in-vehicle cooling system is designed to also dissipate the waste heat generated during charging and in particular during fast charging, such a cooling system must be dimensioned significantly larger than is the case with regard to the cooling requirements of the battery, which the battery has when the motor vehicle is in operation . However, such a cooling system, which is oversized for driving operation, is disadvantageous with regard to the expense involved and the weight.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühlanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine verbesserte Temperierung der Batterie ermöglicht, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kühlanordnung und ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer Kühlanordnung anzugeben.The object of the present invention is to create a cooling arrangement of the type mentioned at the outset, which enables improved temperature control of the battery, as well as to specify a motor vehicle with such a cooling arrangement and a corresponding method for operating a cooling arrangement.
Diese Aufgabe wird durch eine Kühlanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung angegeben.This object is achieved by a cooling arrangement having the features of patent claim 1, by a motor vehicle having the features of patent claim 8 and by a method having the features of
Die erfindungsgemäße Kühlanordnung zum Kühlen einer Batterie eines Kraftfahrzeugs umfasst einen Kühlmittelkreis, welcher eine von einem Kühlmittel durchströmbare Kühleinrichtung umfasst. Die Kühleinrichtung ist dazu ausgebildet, Wärme aufzunehmen, die im Betrieb der Batterie von der Batterie freigesetzt wird. Der Kühlmittelkreis weist einen Auslass auf, über welchen das Kühlmittel einem fahrzeugexternen Kühlmodul zuführbar ist. Der Kühlmittelkreis weist einen Einlass auf, über welchen das von dem fahrzeugexternen Kühlmodul kommende Kühlmittel in einen fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises einbringbar ist, in welchem die Kühleinrichtung angeordnet ist. In dem fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises ist ein von der Kühleinrichtung verschiedener Wärmeübertrager angeordnet. Des Weiteren ist in dem fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises wenigstens eine Pumpeinrichtung angeordnet, mittels welcher das Kühlmittel über den Auslass dem fahrzeugexternen Kühlmodul zuführbar und/oder über den Einlass in den fahrzeuginternen Abschnitt einbringbar ist.The cooling arrangement according to the invention for cooling a battery of a motor vehicle includes a coolant circuit which includes a cooling device through which a coolant can flow. The cooling device is designed to absorb heat that is released by the battery during operation of the battery. The coolant circuit has an outlet via which the coolant can be fed to a cooling module external to the vehicle. The coolant circuit has an inlet via which the coolant coming from the vehicle-external cooling module can be introduced into a vehicle-internal section of the coolant circuit in which the cooling device is arranged. A heat exchanger that is different from the cooling device is arranged in the vehicle-internal section of the coolant circuit. Furthermore, at least one pump device is arranged in the vehicle-internal section of the coolant circuit, by means of which the coolant can be fed to the vehicle-external cooling module via the outlet and/or introduced into the vehicle-internal section via the inlet.
Es kann also die wenigstens eine fahrzeuginterne Pumpeinrichtung der Kühlanordnung dazu verwendet werden, dem fahrzeugexternen Kühlmodul das Kühlmittel über den Auslass zuzuführen und/oder über den Einlass das Kühlmittel wieder in den fahrzeuginternen Abschnitt einzubringen oder rückzuführen. Dementsprechend braucht zum Nutzen des fahrzeugexternen Kühlmoduls keine fahrzeugexterne Pumpeinrichtung bereitgestellt zu werden. Dies geht mit einem verringerten Aufwand im Betrieb der Kühlanordnung einher.The at least one vehicle-internal pumping device of the cooling arrangement can therefore be used to supply the coolant to the vehicle-external cooling module via the outlet and/or to introduce or recirculate the coolant back into the vehicle-internal section via the inlet. Accordingly, there is no need to provide an off-vehicle pumping facility to utilize the off-vehicle cooling module. This goes hand in hand with a reduced outlay in the operation of the cooling arrangement.
Jedoch selbst in einem Fall, in welchem eine fahrzeugexterne Pumpeinrichtung vorhanden ist, mittels welcher das Kühlmittel dem fahrzeugexternen Kühlmodul zugeführt und/oder über den Einlass in den fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises eingebracht werden kann, ist das Vorsehen der fahrzeuginternen Pumpeinrichtung vorteilhaft. Zum einen kann nämlich die fahrzeuginterne Pumpeinrichtung eine solche fahrzeugexterne Pumpeinrichtung unterstützen. Zum anderen ermöglicht die fahrzeuginterne Pumpeinrichtung ein fahrzeuginternes Fördern des Kühlmittels für Kühlzwecke, also dann, wenn der fahrzeuginterne Abschnitt des Kühlmittelkreises nicht fluidisch mit dem fahrzeugexternen Kühlmodul gekoppelt ist.However, even in a case in which a vehicle-external pump device is present, by means of which the coolant can be supplied to the vehicle-external cooling module and/or introduced via the inlet into the vehicle-internal section of the coolant circuit, the provision of the vehicle-internal pump device is advantageous. On the one hand, the vehicle-internal pumping device can support such a vehicle-external pumping device. On the other hand, the vehicle-internal pumping device enables the coolant to be conveyed inside the vehicle for cooling purposes, that is to say when the vehicle-internal section of the coolant circuit is not fluidically coupled to the vehicle-external cooling module.
Des Weiteren kann durch Nutzung der in dem fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises angeordneten wenigstens einen Pumpeinrichtung sichergestellt werden, dass es zu keiner Überlastung oder gar Beschädigung von Komponenten des fahrzeuginternen Abschnitts des Kühlmittelkreises kommt, wenn im Betrieb der Kühlanordnung mittels der wenigstens einen Pumpeinrichtung das Kühlmittel durch den Kühlmittelkreis gefördert wird. Denn die Komponenten des fahrzeuginternen Abschnitts des Kühlmittelkreises sind üblicherweise auf die Pumpleistung der wenigstens einen Pumpeinrichtung ausgelegt. Folglich ermöglicht die Kühlanordnung eine verbesserte Temperierung der Batterie.Furthermore, by using the at least one pump device arranged in the vehicle-internal section of the coolant circuit, it can be ensured that there is no overloading or even damage to components of the vehicle-internal section of the coolant circuit if, during operation of the cooling arrangement, the coolant is pumped through the at least one pump device Coolant circuit is funded. This is because the components of the section of the coolant circuit inside the vehicle are usually designed for the pump capacity of the at least one pump device. Consequently, the cooling arrangement enables improved temperature control of the battery.
Die damit einhergehenden Vorteile gelten insbesondere dann, wenn die wenigstens eine Pumpeinrichtung im Betrieb der Kühlanordnung das Kühlmittel über den Auslass dem fahrzeugexternen Kühmodul zuführt und das Kühlmittel zusätzlich über den Einlass wieder in den fahrzeuginternen Abschnitt einbringt oder rückführt.The associated advantages apply in particular when the at least one pump device supplies the coolant to the vehicle-external cooling module via the outlet during operation of the cooling arrangement and additionally introduces or returns the coolant via the inlet to the vehicle-internal section.
Mittels des fahrzeugexternen Kühlmoduls kann dem aus dem fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises stammenden Kühlmittel Wärme entzogen werden. Auf diese Weise kann die etwa bei einem Laden der Batterie, insbesondere bei einem Schnellladen der Batterie, anfallende Abwärme sehr gut an das fahrzeugexterne Kühlmodul abgeführt werden. Dies geschieht vorzugsweise, wenn im Betrieb der Kühlanordnung das Kühlmittel den Kühlmittelkreis durchströmt, wobei das fahrzeugexterne Kühlmodul in einem fahrzeugexternen Abschnitt des Kühlmittelkreises angeordnet ist. Folglich ist beispielsweise im Ladebetrieb der Batterie eine verbesserte Kühlung der Batterie erreichbar.By means of the vehicle-external cooling module, heat can be extracted from the coolant coming from the vehicle-internal section of the coolant circuit. In this way, the waste heat that occurs when the battery is charged, in particular when the battery is charged quickly, can be dissipated very well to the cooling module external to the vehicle. This preferably occurs when the coolant flows through the coolant circuit during operation of the cooling arrangement, with the vehicle-external cooling module being arranged in a vehicle-external section of the coolant circuit. Consequently, improved cooling of the battery can be achieved, for example, when the battery is being charged.
Das Laden, insbesondere das Schnellladen, der Batterie wird vorzugsweise bei an einer Ladestation oder Ladesäule stehendem Kraftfahrzeug vorgenommen, wobei die Ladestation oder Ladesäule das fahrzeugexterne Kühlmodul aufweist, welches für eine entsprechende, fahrzeugexterne Kühlung der Batterie sorgen kann.The charging, in particular rapid charging, of the battery is preferably carried out when the motor vehicle is stationary at a charging station or charging station, with the charging station or charging station having the vehicle-external cooling module which can ensure appropriate vehicle-external cooling of the battery.
In vorteilhafter Weise ist es jedoch auch möglich, mittels der Kühlanordnung ein Heizen der Batterie zu bewirken. Dies kann etwa dann sinnvoll sein, wenn aufgrund einer geringen Temperatur die Ladekapazität der Batterie nicht vollständig ausgenutzt werden kann. In einem solchen Fall kann durch ein Vorwärmen oder Anwärmen der Batterie die nutzbare Ladekapazität der Batterie vergrößert werden. Insbesondere kann so ein Zeitpunkt, in welchem die volle Ladekapazität oder Ladeleistung der Batterie zur Verfügung steht, nach vorne verlegt werden. Dies kann insbesondere zur Folge haben, dass der Ladevorgang, bei welchem die volle Ladekapazität der Batterie erreicht oder ausgeschöpft werden soll, besonders rasch durchgeführt werden kann.However, it is also advantageously possible to heat the battery by means of the cooling arrangement. This can be useful, for example, if the charging capacity of the battery cannot be fully utilized due to a low temperature. In such a case, the usable charging capacity of the battery can be increased by preheating or warming up the battery. In particular, a point in time at which the full charging capacity or charging power of the battery is available can be moved forward. In particular, this can mean that the charging process, in which the full charging capacity of the battery is to be reached or exhausted, can be carried out particularly quickly.
Über das fahrzeugexterne Kühlmodul kann demnach auch Wärme in den fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises eingebracht werden. Dies kann auch in einer Anwendung sinnvoll sein, bei welcher der Kühlmittelkreis zum Erwärmen oder Vorwärmen eines Fahrgastraums und/oder anderer Komponenten des Kraftfahrzeugs als der Batterie genutzt werden soll.Accordingly, heat can also be introduced into the vehicle-internal section of the coolant circuit via the vehicle-external cooling module. This can also be useful in an application in which the coolant circuit is to be used for heating or preheating a passenger compartment and/or components of the motor vehicle other than the battery.
Durch Koppeln des fahrzeuginternen Abschnitts des Kühlmittelkreises mit dem fahrzeugexternen Kühlmodul kann also eine externe Kältequelle oder Wärmequelle genutzt werden, welche durch das fahrzeugexterne Kühlmodul bereitgestellt ist. Das fahrzeugexterne Kühlmodul kann daher auch als fahrzeugexternes Temperiermodul bezeichnet werden.Thus, by coupling the in-vehicle portion of the coolant circuit to the off-board cooling module, an external cold source or heat source provided by the off-board cooling module can be utilized. The vehicle-external cooling module can therefore also be referred to as a vehicle-external temperature control module.
Vorzugsweise ist das Kühlmittel mittels der wenigstens einen Pumpeinrichtung dem Wärmeübertrager zuführbar. Hierbei umfasst der Wärmeübertrager einen ersten Teilraum, welcher von dem Kühlmittel durchströmbar ist, und einen zweiten Teilraum, welcher in einen fahrzeuginternen Kältemittelkreis der Kühlanordnung eingebunden ist. Der zweite Teilraum ist als Verdampfer des Kältemittelkreises betreibbar. Dementsprechend kann der Wärmeübertrager als sogenannter Chiller ausgebildet sein. Ein derartiger Chiller kann insbesondere zugeschaltet werden, um dann, wenn das Kraftfahrzeug an der Ladestation steht, eine zusätzliche Kühlleistung bereitzustellen. Dementsprechend kann während des Ladens der Batterie das Kühlmittel sowohl mittels des fahrzeugexternen Kühlmoduls als auch mittels des Chillers gekühlt werden. Folglich ist eine sehr intensive Kühlung der Batterie erreichbar. Dies ist insbesondere während eines Schnellladens der Batterie vorteilhaft.The coolant can preferably be supplied to the heat exchanger by means of the at least one pump device. In this case, the heat exchanger comprises a first partial space, through which the coolant can flow, and a second partial space, which is integrated into a vehicle-internal coolant circuit of the cooling arrangement. The second partial space can be operated as an evaporator of the refrigerant circuit. Accordingly, the heat exchanger can be designed as a so-called chiller. Such a chiller can be switched on in particular in order to provide additional cooling capacity when the motor vehicle is standing at the charging station. Accordingly, while the battery is being charged, the coolant can be cooled both by means of the cooling module external to the vehicle and by means of the chiller. Consequently, a very intensive cooling of the battery can be achieved. This is particularly advantageous during rapid charging of the battery.
Des Weiteren kann durch Betreiben des Chillers auch im Fahrbetrieb des die Batterie aufweisenden Kraftfahrzeugs eine aktive Kühlung der Batterie sichergestellt werden.Furthermore, by operating the chiller while driving, the battery can also have the motor vehicle active cooling of the battery can be ensured.
Vorzugsweise umfasst der fahrzeuginterne Abschnitt des Kühlmittelkreises eine Verbindungsleitung, welche einen stromaufwärts des Auslasses angeordneten ersten Teilbereich des fahrzeuginternen Abschnitts mit einem stromabwärts des Einlasses angeordneten zweiten Teilbereich des fahrzeuginternen Abschnitts verbindet. Eine derartige Verbindungsleitung kann insbesondere genutzt werden, wenn im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs, also dann, wenn das Kraftfahrzeug nicht an der Ladestation steht, der Wärmeübertrager zum Abführen von Wärme aus dem Kühlmittel und somit der Batterie genutzt werden soll.The in-vehicle section of the coolant circuit preferably comprises a connecting line which connects a first sub-area of the in-vehicle section arranged upstream of the outlet to a second sub-area of the in-vehicle section arranged downstream of the inlet. Such a connecting line can be used in particular if the heat exchanger is to be used to dissipate heat from the coolant and thus the battery while the motor vehicle is being driven, ie when the motor vehicle is not at the charging station.
Zudem kann durch Vorsehen der Verbindungsleitung erreicht werden, dass in einem Kühlbetrieb der Kühlanordnung, in welchem sowohl das fahrzeugexterne Kühlmodul als auch der Wärmeübertrager zum Abführen von Wärme aus dem Kühlmittel genutzt werden, eine parallele Durchströmung sowohl des fahrzeugexternen Kühlmoduls als auch des Wärmeübertragers mit dem Kühlmittel realisiert werden kann. Dies ist einer verbesserten Kühlung der Batterie zuträglich.In addition, by providing the connecting line it can be achieved that in cooling operation of the cooling arrangement, in which both the vehicle-external cooling module and the heat exchanger are used to dissipate heat from the coolant, a parallel flow through both the vehicle-external cooling module and the heat exchanger with the coolant can be realized. This is conducive to improved cooling of the battery.
Zusätzlich oder alternativ kann der fahrzeuginterne Abschnitt des Kühlmittelkreises eine Umgehungsleitung umfassen, über welche das Kühlmittel unter Umgehung des Wärmeübertragers durch den fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises förderbar ist. Das Vorsehen einer solchen Umgehungsleitung ermöglicht es, in einem Kühlbetrieb, in welchem das fahrzeugexterne Kühlmodul genutzt wird, ein Hindurchströmen des Kühlmittels durch den Wärmeübertrager zu vermeiden. Dies geht in vorteilhafter Weise mit einer Verringerung des Druckverlusts einher, sodass die wenigstens eine Pumpeinrichtung das Kühlmittel besonders einfach durch den fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises fördern kann.Additionally or alternatively, the vehicle-internal section of the coolant circuit can comprise a bypass line, via which the coolant can be conveyed through the vehicle-internal section of the coolant circuit, bypassing the heat exchanger. The provision of such a bypass line makes it possible to prevent the coolant from flowing through the heat exchanger in cooling operation in which the vehicle-external cooling module is used. This is advantageously accompanied by a reduction in the pressure loss, so that the at least one pump device can pump the coolant through the vehicle-internal section of the coolant circuit in a particularly simple manner.
Des Weiteren ist ein derartiger Betrieb der Kühlanordnung vorteilhaft, wenn nicht beabsichtigt ist, den Wärmeübertrager für ein zusätzliches Abführen von Wärme aus dem Kühlmittel zu nutzen. Insbesondere, wenn die Kühlleistung des fahrzeugexternen Kühlmoduls ausreichend für das Kühlen der Batterie ist, kann daher die Umgehungsleitung vorteilhaft genutzt werden.Furthermore, such an operation of the cooling arrangement is advantageous if it is not intended to use the heat exchanger for additional dissipation of heat from the coolant. In particular, when the cooling capacity of the vehicle-external cooling module is sufficient for cooling the battery, the bypass line can therefore be used advantageously.
Vorzugsweise ist in den fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises wenigstens ein von dem Kühlmittel durchströmbarer Kühler eingebunden, welcher mittels wenigstens eines Lüfters der Kühlanordnung mit einem Luftstrom beaufschlagbar ist. Ein derartiger, im Betrieb mit Luft beaufschlagter Kühler ist sowohl während des Ladens der Batterie an der stationären Ladestation als auch im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs in vorteilhafter und einfacher Weise zum Abführen von Wärme aus dem Kühlmittel nutzbar.At least one cooler through which the coolant can flow is preferably integrated into the vehicle-internal section of the coolant circuit, which can be subjected to an air flow by means of at least one fan of the cooling arrangement. Such a cooler, which is subjected to air during operation, can be used in an advantageous and simple manner for dissipating heat from the coolant both during charging of the battery at the stationary charging station and when the motor vehicle is being driven.
Insbesondere durch Vorsehen des als Chiller ausgebildeten Wärmeübertragers und/oder des wenigstens einen Kühlers kann sichergestellt werden, dass für einen Großteil aller Betriebsfälle der Kühlanordnung eine thermodynamisch günstige Abfuhr von Wärme von der Batterie erreichbar ist.In particular, by providing the heat exchanger designed as a chiller and/or the at least one cooler, it can be ensured that a thermodynamically favorable dissipation of heat from the battery can be achieved for the majority of all operating cases of the cooling arrangement.
Der wenigstens eine Kühler kann in einem Parallelstrang des fahrzeuginternen Abschnitts angeordnet sein, wobei über den Parallelstrang das Kühlmittel parallel zu dem fahrzeugexternen Kühlmodul in dem Kühlmittelkreis förderbar ist. Eine derartige, parallele Verschaltung des wenigstens einen Kühlers ermöglicht es auf einfache Art und Weise, den Kühler bei Bedarf zu nutzen. The at least one cooler can be arranged in a parallel line of the vehicle-internal section, wherein the coolant can be conveyed parallel to the vehicle-external cooling module in the coolant circuit via the parallel line. Such a parallel connection of the at least one cooler makes it possible in a simple manner to use the cooler when required.
Insbesondere kann durch Nutzung des Kühlers zusätzlich zu dem fahrzeugexternen Kühlmodul eine verbesserte Abfuhr von Wärme aus dem Kühlmittel und somit eine verbesserte Kühlung der Batterie erreicht werden.In particular, improved dissipation of heat from the coolant and thus improved cooling of the battery can be achieved by using the cooler in addition to the vehicle-external cooling module.
Zudem kann bei einer derartigen Anordnung des wenigstens einen Kühlers abhängig von einer Temperatur des Luftstroms, mit welcher der wenigstens eine Lüfter den Kühler beaufschlagt, die Nutzung des wenigstens einen Kühlers vorgenommen werden. Ist die Temperatur des Luftstroms derart, dass es zu einem unerwünschten Eintrag von Wärme in das Kühlmittel an dem Kühler kommen würde oder generell der Kühler thermodynamisch betrachtet unwirksam wäre, wenn der Lüfter in Betrieb ist, so kann ein Durchströmen des Parallelstrangs unterbunden werden, etwa durch Betätigen eines Absperrventils oder dergleichen.In addition, with such an arrangement of the at least one cooler, the at least one cooler can be used depending on a temperature of the air flow with which the at least one fan impinges on the cooler. If the temperature of the air flow is such that there would be an undesirable input of heat into the coolant at the cooler or, from a thermodynamic point of view, the cooler would generally be ineffective when the fan is in operation, flow through the parallel line can be prevented, for example by Operating a shut-off valve or the like.
Zusätzlich oder alternativ kann der wenigstens eine Kühler in einem Zweig des fahrzeuginternen Abschnitts angeordnet sein, über welchen das Kühlmittel seriell zu dem fahrzeugexternen Kühlmodul in dem Kühlmittelkreis förderbar ist. Auf diese Weise kann etwa erreicht werden, dass bereits an dem Kühler eine Abfuhr von Wärme aus dem Kühlmittel erfolgt, bevor das Kühlmittel dem fahrzeugexternen Kühlmodul zugeführt wird. Dies ist einem verbesserten Kühlen der Batterie zuträglich.Additionally or alternatively, the at least one cooler can be arranged in a branch of the vehicle-internal section, via which the coolant can be conveyed in series to the vehicle-external cooling module in the coolant circuit. In this way it can be achieved, for example, that heat is already dissipated from the coolant at the radiator before the coolant is supplied to the cooling module external to the vehicle. This is conducive to improved cooling of the battery.
Der Kühler kann stromabwärts der Kühleinrichtung und stromaufwärts des Auslasses angeordnet sein. Insbesondere eine derartige Anordnung des Kühlers ermöglicht es in vorteilhafter Weise, denn Kühler einerseits zusätzlich zu dem fahrzeugexternen Kühlmodul zum Kühlen des Kühlmittels zu nutzen und andererseits im Fahrbetrieb des die Kühlanordnung aufweisenden Kraftfahrzeugs. Dadurch ist eine hohe Flexibilität im Hinblick auf die Nutzung des Kühlers gegeben.The cooler may be located downstream of the cooler and upstream of the outlet. In particular, such an arrangement of the cooler advantageously makes it possible to use the cooler on the one hand in addition to the vehicle-external cooling module for cooling the coolant and on the other hand during operation of the motor vehicle having the cooling arrangement. This gives a high degree of flexibility with regard to the use of the cooler.
Vorzugsweise ist in dem fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises wenigstens eine weitere Pumpeinrichtung angeordnet, mittels welcher das Kühlmittel durch den Kühler hindurch förderbar ist. Eine derartige weitere Pumpeinrichtung kann insbesondere vorgesehen sein, um im Kühlbetrieb der Kühlanordnung eine Zwangsdurchströmung des wenigstens einen Kühlers zu erreichen. Des Weiteren kann mittels der wenigstens einen weiteren Pumpeinrichtung auch das Fördern des Kühlmittels durch den Wärmeübertrager unterstützt werden, welcher in dem fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises angeordnet ist. Das Vorsehen der mindestens einen weiteren Pumpe oder Pumpeinrichtung ist dabei vorzugsweise abhängig von der Lage der Einbindung des Kühlers in den fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises.At least one further pump device is preferably arranged in the vehicle-internal section of the coolant circuit, by means of which the coolant can be pumped through the radiator. Such a further pump device can be provided in particular in order to achieve forced flow through the at least one cooler during cooling operation of the cooling arrangement. Furthermore, the conveying of the coolant through the heat exchanger, which is arranged in the vehicle-internal section of the coolant circuit, can also be supported by means of the at least one further pump device. The provision of the at least one additional pump or pumping device is preferably dependent on the position of the integration of the cooler in the vehicle-internal section of the coolant circuit.
Insbesondere kann die wenigstens eine weitere Pumpeinrichtung genutzt werden, wenn vergleichsweise niedrige Temperaturen der Umgebungsluft vorliegen, mit welcher der wenigstens eine Lüfter der Kühlanordnung den Kühler beaufschlagen kann.In particular, the at least one further pump device can be used when the ambient air temperature is comparatively low, with which the at least one fan of the cooling arrangement can act upon the cooler.
Die wenigstens eine weitere Pumpeinrichtung kann in vorteilhafter Weise etwa dann genutzt werden, wenn das Kraftfahrzeug an der Ladestation steht und die Batterie geladen wird, und/oder dann, wenn das die Batterie aufweisende Kraftfahrzeug sich fortbewegt. In beiden Fällen kann durch das mittels der wenigstens einen weiteren Pumpeinrichtung bewirkte Durchströmen des Kühlers eine vorteilhafte Kühlung der Batterie erreicht werden.The at least one further pump device can be used advantageously when the motor vehicle is standing at the charging station and the battery is being charged, and/or when the motor vehicle with the battery is moving. In both cases, advantageous cooling of the battery can be achieved by the at least one further pump device flowing through the cooler.
Zusätzlich oder alternativ kann der fahrzeuginterne Abschnitt des Kühlmittelkreises wenigstens eine Umgehungsleitung zum Umgehen des wenigstens einen Kühlers aufweisen. Durch Bereitstellen einer solchen Umgehungsleitung oder Bypassleitung kann auf besonders einfache Weise erreicht werden, dass der Kühler nur dann genutzt wird, wenn dies für das Abführen von Wärme aus dem Kühlmittel vorteilhaft ist, also insbesondere, wenn durch Beaufschlagen des Kühlers mit dem Luftstrom kein unerwünschter Eintrag von Wärme in das Kühlmittel stattfindet.Additionally or alternatively, the vehicle-internal section of the coolant circuit can have at least one bypass line for bypassing the at least one cooler. By providing such a bypass line or bypass line, it can be achieved in a particularly simple manner that the cooler is only used when this is advantageous for dissipating heat from the coolant, i.e. in particular when there is no undesired entry by impinging on the cooler with the air flow of heat into the coolant takes place.
Zusätzlich oder alternativ kann die Kühlanordnung wenigstens eine Kühlerjalousie umfassen, welche in einem geschlossenen Zustand verhindert, dass der von dem Lüfter geförderte Luftstrom auf den Kühler auftrifft. Auch durch eine derartige Maßnahme kann vermieden werden, dass es bei hoher Temperatur der Umgebungsluft zu einem unerwünschten Kälteverlust an dem wenigstens einen Kühler kommt.In addition or as an alternative, the cooling arrangement can comprise at least one radiator blind which, in a closed state, prevents the air flow conveyed by the fan from impinging on the radiator. Such a measure can also prevent an undesired loss of cold from occurring at the at least one cooler when the temperature of the ambient air is high.
Die Kühleinrichtung ist vorzugsweise in wärmeleitendem Kontakt mit der Batterie. Auf diese Weise kann sehr gut die im Betrieb der Batterie, also beim Laden und/oder Entladen der Batterie, freigesetzte Wärme in das Kühlmittel eingebracht werden und dann zu dem fahrzeugexternen Kühlmodul und/oder zu dem Wärmeübertrager gelangen. Für eine gute Wärmeübertragung in dem Wärmeübertrager ist es vorteilhaft, wenn das Kühlmittel als Kühlflüssigkeit ausgebildet ist.The cooling device is preferably in thermally conductive contact with the battery. In this way, the heat released during operation of the battery, ie when charging and/or discharging the battery, can very well be introduced into the coolant and then reach the vehicle-external cooling module and/or the heat exchanger. For good heat transfer in the heat exchanger, it is advantageous if the coolant is in the form of a cooling liquid.
Die Kühleinrichtung zum Aufnehmen der von der Batterie im Betrieb der Batterie freigesetzten Wärme kann insbesondere als Kühlplatte ausgebildet sein, welche von dem Kühlmittel durchströmbar ist. Mittels einer derartigen Kühlplatte lässt sich eine sehr gute Kühlung der Batterie, aber auch ein Erwärmen der Batterie erreichen, indem das Kühlmittel die Kühlplatte durchströmt.The cooling device for absorbing the heat released by the battery during operation of the battery can be designed in particular as a cooling plate through which the coolant can flow. A cooling plate of this type allows the battery to be cooled very well, but the battery can also be heated by the coolant flowing through the cooling plate.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine erfindungsgemäße Kühlanordnung und eine Batterie auf. Hierbei ist die Batterie zum Versorgen einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie ausgebildet. In dem Kraftfahrzeug kann die Kühlanordnung in vorteilhafter Weise zum Kühlen der Batterie genutzt werden.The motor vehicle according to the invention has a cooling arrangement according to the invention and a battery. In this case, the battery is designed to supply a drive device of the motor vehicle with electrical energy. In the motor vehicle, the cooling arrangement can advantageously be used to cool the battery.
Die Batterie kann insbesondere als Hochvoltbatterie oder Hochvoltspeicher ausgebildet sein, welche beziehungsweise welcher eine Nennspannung von mehr als 60 Volt und vorzugsweise von bis zu mehreren hundert Volt aufweist. Alternativ kann die Batterie als Niedervoltbatterie ausgebildet sein, welche eine geringere Nennspannung aufweist, etwa eine Nennspannung von 48 Volt oder auch weniger. Insbesondere bei einer als Hochvoltspeicher ausgebildeten Batterie tritt beim Laden, insbesondere beim Schnellladen, an der Ladestation oder Ladesäule oder dergleichen eine vergleichsweise hohe Abwärme auf, welche mittels der Kühlanordnung auf besonders effiziente Art und Weise abgeführt werden kann.The battery can be designed in particular as a high-voltage battery or high-voltage storage device, which has a nominal voltage of more than 60 volts and preferably of up to several hundred volts. Alternatively, the battery can be in the form of a low-voltage battery which has a lower nominal voltage, for example a nominal voltage of 48 volts or less. In particular in the case of a battery designed as a high-voltage storage device, a comparatively large amount of waste heat occurs during charging, in particular during fast charging, at the charging station or charging station or the like, which can be dissipated in a particularly efficient manner by means of the cooling arrangement.
Vorzugsweise ist die elektrische Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs dazu ausgebildet, ein Fortbewegen des Kraftfahrzeugs zu bewirken oder zumindest zu unterstützen. Dementsprechend kann das Kraftfahrzeug insbesondere als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildet sein.The electric drive device of the motor vehicle is preferably designed to cause the motor vehicle to move or at least to support it. Accordingly, the motor vehicle can be designed in particular as an electric vehicle or hybrid vehicle.
Vorzugsweise ist der fahrzeuginterne Abschnitt des Kühlmittelkreises mit einem fahrzeugexternen Abschnitt des Kühlmittelkreises gekoppelt, wobei das fahrzeugexterne Kühlmodul in den fahrzeugexternen Abschnitt des Kühlmittelkreises eingebunden ist. Dann lässt sich das Kühlmittel durch den Kühlmittelkreises hindurch fördern und auf diese Weise die Kühlleistung oder Temperierleistung des fahrzeugexternen Kühlmoduls zum Temperieren, also zum Kühlen oder Erwärmen der Batterie nutzen.The vehicle-internal section of the coolant circuit is preferably coupled to a vehicle-external section of the coolant circuit, with the vehicle-external cooling module being integrated into the vehicle-external section of the coolant circuit. The coolant can then be conveyed through the coolant circuit and in this way the cooling capacity or temperature control capacity of the vehicle-external cooling module can be increased i.e. use it to cool or heat the battery.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Kühlanordnung wird eine Batterie eines Kraftfahrzeugs temperiert, indem eine Kühleinrichtung eines Kühlmittelkreises der Kühlanordnung von einem Kühlmittel durchströmt wird. Die Kühlanordnung ist dazu ausgebildet, im Betrieb der Batterie von der Batterie freigesetzte Wärme aufzunehmen. Der Kühlmittelkreis weist einen Auslass auf, über welchen das Kühlmittel einem fahrzeugexternen Kühlmodul zugeführt wird. Des Weiteren weist der Kühlmittelkreis einen Einlass auf, über welchen das von dem fahrzeugexternen Kühlmodul kommende Kühlmittel in einen fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises eingebracht wird, in welchem die Kühleinrichtung angeordnet ist. In dem fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises ist ein von der Kühleinrichtung verschiedener Wärmeübertrager angeordnet. Des Weiteren ist in dem fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises wenigstens eine Pumpeinrichtung angeordnet, mittels welcher das Kühlmittel über den Auslass dem fahrzeugexternen Kühlmodul zugeführt wird und/oder über den Einlass in den fahrzeuginternen Abschnitt eingebracht wird.In the method according to the invention for operating a cooling arrangement, the temperature of a battery of a motor vehicle is controlled by a coolant flowing through a cooling device of a coolant circuit of the cooling arrangement. The cooling arrangement is designed to absorb heat released by the battery during operation of the battery. The coolant circuit has an outlet via which the coolant is supplied to a cooling module external to the vehicle. Furthermore, the coolant circuit has an inlet, via which the coolant coming from the vehicle-external cooling module is introduced into a vehicle-internal section of the coolant circuit, in which the cooling device is arranged. A heat exchanger that is different from the cooling device is arranged in the vehicle-internal section of the coolant circuit. Furthermore, at least one pump device is arranged in the vehicle-internal section of the coolant circuit, by means of which the coolant is supplied to the vehicle-external cooling module via the outlet and/or is introduced into the vehicle-internal section via the inlet.
Mit anderen Worten kann die wenigstens eine Pumpeinrichtung zum Beaufschlagen des fahrzeugexternen Kühlmoduls mit dem Kühlmittel genutzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Pumpeinrichtung zum Rückführen des Kühlmittels in den fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises genutzt werden. Durch Nutzung der wenigstens einen fahrzeuginternen Pumpeinrichtung wird ein verbessertes Temperieren der Batterie im Betrieb der Kühlanordnung erreicht.In other words, the at least one pump device can be used to apply the coolant to the vehicle-external cooling module. Additionally or alternatively, the pump device can be used to return the coolant to the section of the coolant circuit inside the vehicle. By using the at least one vehicle-internal pump device, improved temperature control of the battery is achieved during operation of the cooling arrangement.
Die für die erfindungsgemäße Kühlanordnung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen gelten in analoger Weise für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.The advantages and preferred configurations described for the cooling arrangement according to the invention apply in an analogous manner to the motor vehicle according to the invention and to the method according to the invention and vice versa.
Zu der Erfindung gehören demnach auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kühlanordnung oder des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention therefore also includes developments of the method according to the invention, which have features as have already been described in connection with the developments of the cooling arrangement according to the invention or the motor vehicle according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus ausgestaltet.The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.The invention also includes the combinations of features of the described embodiments. The invention also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, provided that the embodiments were not described as mutually exclusive.
Im Folgenden sind schematische Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
-
1 eine Kühlanordnung zum Kühlen einer Batterie eines Kraftfahrzeugs, wobei eine fahrzeuginterne Pumpe der Kühlanordnung genutzt werden kann, um Kühlmittel durch ein fahrzeugexternes Kühlmodul zu pumpen; -
2 eine Variante der Kühlanordnung gemäß1 , bei welcher in einem fahrzeuginternen Abschnitt eines Kühlmittelkreises der Kühlanordnung ein zusätzlicher Kühler und eine zusätzliche Pumpe angeordnet sind; -
3 eine weitere Variante der Kühlanordnung, bei welcher ein zusätzlicher Kühler in dem fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises angeordnet ist, wobei der Kühler seriell zu dem fahrzeugexternen Kühlmodul durchströmbar ist; und -
4 stark schematisiert das die Batterie aufweisende Kraftfahrzeug sowie eine Ladestation, welche das fahrzeugexterne Kühlmodul aufweist.
-
1 a cooling arrangement for cooling a battery of a motor vehicle, wherein an on-board pump of the cooling arrangement can be used to pump coolant through an off-board cooling module; -
2 according to a variant of the cooling arrangement1 wherein an additional radiator and an additional pump are arranged in an in-vehicle portion of a coolant circuit of the cooling arrangement; -
3 a further variant of the cooling arrangement, in which an additional cooler is arranged in the vehicle-internal section of the coolant circuit, the cooler being able to flow through in series with the vehicle-external cooling module; and -
4 the motor vehicle having the battery and a charging station, which has the cooling module external to the vehicle, are highly schematic.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that each also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is also intended to encompass combinations of the features of the embodiments other than those illustrated. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols designate elements with the same function.
In
Zum Kühlen der Batterie 12 ist eine Kühleinrichtung vorgesehen, welche als Kühlplatte 20 ausgebildet sein kann. Vorzugsweise bilden die Batterie 12 und die Kühleinrichtung 20 ein Gesamtkonstrukt beziehungsweise einen Zusammenbau in Form einer Energiespeichereinrichtung, insbesondere in Form einer Hochvolt-Energiespeichereinrichtung. Die dem Abführen von Wärme von der Batterie 12 dienende Kühleinrichtung 20 ist also vorzugsweise in diese Energiespeichereinrichtung integriert.A cooling device, which can be embodied as a
Gemäß
Der Kühlmittelkreis 24 umfasst einen fahrzeuginternen Abschnitt 26, in welchem die Kühlplatte 20 und die Pumpe 22 oder Kühlmittelpumpe angeordnet sind. Des Weiteren umfasst der Kühlmittelkreis 24 einen fahrzeugexternen Abschnitt 28, in welchem das fahrzeugexterne Kühlmodul 16 angeordnet ist. Schnittstellen des Kühlmittelkreises 24 zu einer Umgebung des Kraftfahrzeugs 14 sind vorliegend durch einen Auslass 30 und durch einen Einlass 32 bereitgestellt. Der Einlass 32 und der Auslass 30 können in einer Variante der Kühlanordnung 10 als ein gemeinsamer Steckverbinder mit fluidisch voneinander getrennten Schnittstellen ausgeführt sein.The
An den Auslass 30 und an den Einlass 32 können einzelne oder miteinander gekoppelte Leitungen oder dergleichen angeschlossen werden, um das fahrzeugexterne Kühlmodul 16 mit dem fahrzeuginternen Abschnitt 26 des Kühlmittelkreises 24 zu koppeln (vergleiche
Bei der in
In analoger Weise kann gemäß
Der Einlass 30 und der Auslass 32 können ebenso wie die Ventile 34, 36 im Bereich einer Außenhaut 38 des Kraftfahrzeugs 14 angeordnet sein (vergleiche
Durch Verschließen oder Abdecken des Einlasses 30 und des Auslasses 32 kann insbesondere verhindert werden, dass von außerhalb des Kraftfahrzeugs 14 Verunreinigungen oder dergleichen in den fahrzeuginternen Abschnitt 26 des Kühlmittelkreises 24 gelangen. Beispielsweise können der Einlass 30 und/oder der Auslass 32 durch (nicht gezeigte) Schutzkappen oder dergleichen Verschlusseinrichtungen vor einer Verschmutzung geschützt werden. Weiter verhindern solche Verschlusseinrichtungen ein Austreten von Kühlfluid beziehungsweise Kühlmittel und damit Kühlmittelverluste an die Umgebung bei einem Fahrzeugbetrieb und damit Kühlmittelkreisbetrieb abseits der Ladestation 18.By closing or covering the
Nach einem Entfernen oder Abnehmen derartiger Schutzkappen können die in
Insbesondere kann mittels der mindestens einen fahrzeuginternen Pumpe 22 ein Durchströmen auch des fahrzeugexternen Kühlmoduls 16 mit dem Kühlmittel sichergestellt werden. Es ist jedoch möglich, dass zusätzlich in dem fahrzeugexternen Abschnitt 28 des Kühlmittelkreises 24 eine (nicht gezeigte) Fördereinrichtung oder Pumpe angeordnet ist, mittels welcher ein Hindurchströmen des Kühlmittels durch das fahrzeugexterne Kühlmodul 16 und weiter durch den fahrzeuginternen Abschnitt 26 des Kühlmittelkreises 24 bewirkt oder zumindest unterstützt werden kann. Die zusätzliche externe Fördereinrichtung oder Pumpe kann ihrerseits in das fahrzeugexterne Kühlmodul 16 integriert sein.In particular, the at least one vehicle-
Wenn, wie in
Gemäß
Des Weiteren umfasst der Wärmeübertrager 40 einen zweiten Teilraum 44, welcher in einen fahrzeuginternen Kältemittelkreis 46 der Kühlanordnung 10 eingebunden ist. Der zweite Teilraum 44 des Wärmeübertragers 40 ist als Verdampfer des Kältemittelkreises 46 betreibbar. Übliche Komponenten 48 des Kältemittelkreises 46 wie beispielsweise ein Verdichter, ein dem Verdichter nachgeschalteter Kondensator oder Gaskühler sowie ein dem Verdampfer in Form des zweiten Teilbereichs 44 vorgeschaltetes Expansionsorgan sind in
Der Wärmeübertrager 40 kann auch als Chiller bezeichnet werden. Dieser Chiller kann bei Bedarf zugeschaltet werden, etwa wenn bei an der Ladestation 18 stehendem Kraftfahrzeug 14 sowohl das fahrzeugexterne Kühlmodul 16 als auch der Wärmeübertrager 40 oder Chiller für die Kühlung der Batterie 12 genutzt werden sollen.The
Des Weiteren ist es möglich, den Chiller oder Wärmeübertrager 40 auch im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 14 zu nutzen, also dann, wenn vorliegend die Ventile 34, 36 geschlossen sind.It is also possible to use the chiller or
Der fahrzeuginterne Abschnitt 26 des Kühlmittelkreises 24 weist bei der in
Die Verbindungsleitung 50 stellt insbesondere einen Kreislaufschluss innerhalb des fahrzeuginternen Abschnitts 26 des Kühlmittelkreises 24 für einen von einer Ladestation 18 entkoppelten oder abgekoppelten Kühlkreisbetrieb des Kraftfahrzeugs 14 dar.The connecting
Anschlussstellen, an welchen die Verbindungsleitung 50 an den ersten Teilbereich 52 einerseits und an den zweiten Teilbereich 54 andererseits angeschlossen ist, können als Verzweigungsstellen des fahrzeuginternen Abschnitts 26 des Kühlmittelkreises 24 ausgebildet sein. Des Weiteren ist es möglich, an diesen Anschlussstellen (vorliegend nicht gezeigte) Ventile, insbesondere Schaltventile, vorzusehen.Connection points at which the connecting
Darüber hinaus kann in der Verbindungsleitung 50 ein beispielsweise als Rückschlagventil oder als Absperrventil ausgebildetes Ventil 56 angeordnet sein. Wenn das von der Pumpe 22 geförderte Kühlmittel das Ventil 56 aufdrückt, kann ein Durchströmen des ersten Teilraums 42 des Wärmeübertragers 40 erreicht werden. Das Vorsehen eines derartigen, zu dem zweiten Teilbereich 54 hin öffnenden Rückschlagventils ist insbesondere dann sinnvoll, wenn in dem fahrzeugexternen Abschnitt 28 des Kühlmittelkreises 24 die weitere (nicht gezeigte) Pumpe angeordnet ist. Denn wenn diese, fahrzeugexterne Pumpe Kühlmittel über den Einlass 32 in den fahrzeuginternen Abschnitt 26 des Kühlmittelkreises 24 einbringt, so bewirkt das Rückschlagventil, dass das Kühlmittel nicht über die Verbindungsleitung 50 direkt wieder zu dem Auslass 30 gelangt, sondern erst nach einem Durchströmen der Kühlplatte 20.In addition, a
Wenn jedoch lediglich die fahrzeuginterne Pumpe 22 für das Fördern des Kühlmittels durch das fahrzeugexterne Kühlmodul 16 hindurch sorgt, ist es vorteilhaft, das Ventil 56 als Absperrventil auszubilden. Denn dann kann durch Schließen des Absperrventils bewirkt werden, dass das von der Pumpe 22 geförderte Kühlmittel nicht die Verbindungsleitung 50 durchströmt, sondern bei geöffneten Ventilen 34, 36 das fahrzeugexterne Kühlmodul 16.However, if only the vehicle-
In
Die in
So ist gemäß
Bei der in
In dem Parallelstrang 64 kann ein (nicht gezeigtes) Verschließorgan, beispielweise ausgeführt als Rückschlagventil, angeordnet sein, welches zu dem Wärmeübertrager 40 oder Chiller hin öffnet. Dies ist etwa dann sinnvoll, wenn in dem fahrzeugexternen Abschnitt 28 des Kühlmittelkreises 24 die (vorliegend nicht gezeigte) Pumpe angeordnet ist, welche das Kühlmittel über den Auslass 30 ansaugt und/oder über den Einlass 32 in den fahrzeuginternen Abschnitt 26 des Kühlmittelkreises 24 einbringt. Wenn außerdem und wie in
Die weitere fahrzeuginterne Pumpe 66 kann dann betrieben werden, wenn das Kraftfahrzeug 14 an der Ladestation 18 steht und die Batterie 12 des Kraftfahrzeugs 14 geladen wird. Dann sorgt der Kühler 60 zusätzlich zu dem externen Kühlmodul 16 und vorzugsweise zusätzlich zu dem Chiller oder Wärmeübertrager 40 für die Kühlung des Kühlmittels. Die weitere fahrzeuginterne Pumpe 66 kann jedoch auch dann betrieben werden, wenn das Kraftfahrzeug 14 fährt.The other vehicle-
Wenn für den optionalen Fall einer nicht vorhandenen Umgehungsleitung 50 trotz eines Durchströmens des Kühlers 60 mit dem Kühlmittel kein Wärmeaustausch gewünscht ist, so kann der Lüfter 62 außer Betrieb genommen werden. Zudem kann dem Kühler 60 eine (nicht gezeigte) Kühlerjalousie vorgeschaltet sein, welche in einer Geschlossenstellung oder Schließstellung verhindert, dass von dem Lüfter 62 geförderte Luft auf den Kühler 60 auftrifft. Wenn andererseits die Umgehungsleitung 50 vorhanden ist, dann kann alternativ der Zusatzstrang oder Parallelstrang 64 gesperrt werden und das Kühlmittel strömt über den externen Abschnitt 28 oder über die Umgehungsleitung 50.If, in the optional case of a
In
In einer ersten Schaltstellung des Wegeventils 68 kann das Kühlmittel einen Zweig 70 des fahrzeuginternen Abschnitts 26 durchströmen, in welchem der Kühler 60 angeordnet ist. In einer weiteren Schaltstellung des Wegeventils 68 kann das Kühlmittel unter Umgehung des Zweigs 70 direkt dem Auslass 30 zugeführt werden.In a first switching position of the
Insbesondere kann durch einen Teilbereich des fahrzeuginternen Abschnitts 26 des Kühlmittelkreises 24, welcher von dem Wegeventil 68 zu einer Einmündungsstelle führt, an welcher der Zweig 70 stromaufwärts des Auslasses 30 wieder in eine Leitung des fahrzeuginternen Abschnitts 26 einmündet, eine Umgehungsleitung 78 zum Umgehen des Kühlers 60 bereitgestellt sein.In particular, a
Insbesondere wenn die Temperatur der Umgebungsluft vergleichsweise niedrig ist, kann bei der in
Auch bei der in
Alternativ kann die Abzweigstelle 74 hin zu der Umgehungsleitung 50 stromabwärts des Wegeventils 68 oder Mehrwegeventils positioniert sein. Diese Anordnung erlaubt auch eine Nutzung des in den Zweig 70 integrierten Kühlers 68 für einen von der Ladestation 18 abgekoppelten Betrieb des fahrzeuginternen Abschnitts 26 des Kühlmittelkreises 24.Alternatively, the
Auch bei der in
In den vorstehend erläuterten Varianten der Kühlanordnung 10 können weitere Ventile etwa in Form von Absperrventilen, Umschaltventilen, Mischventilen oder dergleichen angeordnet sein, welche für die Sicherstellung einer gewünschten Fließrichtung des Kühlmittels durch den Kühlmittelkreis 24 sorgen, und welche in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher dargestellt sind.In the variants of the
Insbesondere aufgrund der vorstehend beschriebenen Anordnungen des wenigstens einen Kühlers 60 und/oder des wenigstens einen vorliegend als Chiller ausgebildeten Wärmeübertragers 40 können für eine Vielzahl von Betriebspunkten oder Betriebszuständen der Kühlanordnung 10 vorteilhafte beziehungsweise thermodynamisch günstige Ausgestaltungen erreicht werden.In particular, due to the above-described arrangements of the at least one cooler 60 and/or the at least one
Vorliegend wird vorzugsweise durch geeignete Maßnahmen sichergestellt, dass nach einem Abkoppeln des fahrzeugexternen Abschnitts 28 des Kühlmittelkreises 24 von dem fahrzeuginternen Abschnitt 26 des Kühlmittelkreises 24 das in dem fahrzeuginternen Abschnitt 26 verbleibende Kühlmittel frei von Luftblasen und/oder Verunreinigungen ist. Insbesondere kann dies durch die Ladestation 18 bewirkt werden, bevor das Abkoppeln stattfindet.In the present case, it is preferably ensured by suitable measures that after the vehicle-
Es kann eine Platzierung von Anschlüssen in Form des Einlasses 32 und des Auslasses 30 für das Kühlmittel in dem fahrzeuginternen Abschnitt 26 des Kühlmittelkreises 24 an einer, relativ zu allen weiteren Bauteilen des Abschnitts 26 betrachtet, höchsten Stelle in dem oder an dem Kraftfahrzeug 14 vorgesehen sein. So kann auf konstruktive Weise einer Luftblasenausbildung in dem fahrzeugintern oder autark innerhalb des fahrzeuginternen Abschnitts 26 des Kühlmittelkreises 24 zirkulierenden Kühlmittel zumindest reduziert oder sogar unterbunden werden. Auch Siphonlösungen im Bereich des Einlasses 32 und/oder des Auslasses 30 können in dem fahrzeuginternen Abschnitt 26 vorgesehen sein, um Blasenausbildungen zu reduzieren.Connections in the form of the
Es kann vorgesehen sein, dass durch die Ladestation 18 nicht nur eine Blasenfreiheit des Kühlmittels sichergestellt wird, sondern durch die Ladestation 18 auch eine gewünschte Qualität oder Güte des Kühlmittels eingestellt oder aufrechterhalten wird. Auf diese Weise kann insbesondere erreicht werden, dass weder eine qualitative Zusammensetzung des Kühlmittels noch eine bestehende Gefrierfestigkeit des Kühlmittels nachteilig beeinflusst werden.It can be provided that the charging
In
In
Auf eine Darstellung von Sensorik und/oder Sensorelementen, von Steuergeräten und/oder Kommunikationsschnittstellen und dergleichen zum Informationsaustausch zwischen dem Kraftfahrzeug 14 und der das Kühlmodul 16 aufweisenden Ladestation 18 und von sonstigen zum ordnungsgemäßen Betrieb einer solchen Einrichtung vorzugsweise vorgesehenen Komponenten wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Denn diese Komponenten sind für die Beschreibung der grundsätzlichen Funktionalität der Kühlanordnung 10 als solcher und des Zusammenwirkens der Kühlanordnung 10 mit der Ladestation 18 nicht zwingend erforderlich.Sensors and/or sensor elements, control units and/or communication interfaces and the like for the exchange of information between
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Kühlanordnung 10 eine externe Batteriekühlung unter Nutzung eines offenen Systems und genau einer Kühleinrichtung etwa in Form der Kühlplatte 20 bereitgestellt werden kann.Overall, the examples show how the cooling
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 112012003099 T5 [0002]DE 112012003099 T5 [0002]
- DE 102018209279 A1 [0003]DE 102018209279 A1 [0003]
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