DE102021214728A1

DE102021214728A1 - Kühlsystem

Info

Publication number: DE102021214728A1
Application number: DE102021214728.3A
Authority: DE
Inventors: Richard Brümmer; Gunther HENTSCHEL; Rainer Lutz; Thomas Strauss
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2021-12-20
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2023-06-22
Also published as: CN116278990A; US20230191899A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem (1) für ein Fahrzeug. Das Kühlsystem (1) weist einen Kühlkreislauf (2) mit einer ersten und zweiten Wärmequelle (3a, 3b) und einem ersten und zweiten Kühler (4a, 4b) auf. In dem Kühlkreislauf (2) sind die Wärmequellen (3a, 3b) und die Kühler (4a, 4b) fluidisch miteinander verschaltet. Zudem sind die erste Wärmequelle (3a) und der erste Kühler (4a) in einem ersten Teilkreislauf (2a) und die zweite Wärmequelle (3b) und der zweite Kühler (4b) in einem zweiten Teilkreislauf (2b) jeweils parallel zueinander geschaltet. Die beiden Teilkreisläufe (2a, 2b) sind hydraulisch voneinander trennbar und hydraulisch miteinander verbindbar.Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben des Kühlsystems (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Lastfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben des Kühlsystems.
Ein Kühlsystem für ein Fahrzeug muss stets eine ausreichende Kühlleistung für eine Energiequelle und ein Bremssystem bereitstellen. Häufig ist in einem Fahrzeug eine Brennstoffzelle als Energiequelle und ein Retarder zum Bremsen eingesetzt. Ein Retarder kann dabei eine Dauerbremse oder eine Kupplung sein und hydrodynamische oder elektrodynamisch arbeiten. Der Retarder wird öfters in schweren Nutzfahrzeugen - wie beispielweise Lastkraftwagen oder Omnibussen - eingesetzt. In diesem Fall kann eine ausreichende Kühlleistung für das Bremssystem öfters nicht bereitgestellt werden, da die Temperatur des Kühlmittels in dem Kühlsystem durch die maximale Kühltemperatur der Brennstoffzelle vorgegeben ist. Um ein Beschädigen der Brennstoffzelle zu vermeiden, ist die Temperatur des Kühlmittels im Kühlsystem also stets unter der maximalen Kühltemperatur der Brennstoffzelle zu halten. Die maximale Kühltemperatur der Brennstoffzelle liegt dabei deutlich unter der möglichen Kühltemperatur der Bremse von 90-105 °C. Die Kühlleistung des Kühlsystems im Fahrzeug mit der Brennstoffzelle ist während des Bremsvorganges dadurch im Vergleich zum Fahrzeug mit einer herkömmlichen Brennkraftmaschine deutlich reduziert. Um die Kühlleistung des Kühlsystems zu steigern, muss das Kühlsystem - beispielweise Kühler und Pumpen - vergrößert werden. Ein derartig vergrößertes Kühlsystem ist kostenintensiv und weist einen erhöhten Platzbedarf in dem Fahrzeug auf.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für ein Kühlsystem der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben des Kühlsystems bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das Kühlsystem ist für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Lastfahrzeug, vorgesehen. Das Kühlsystem weist dabei einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkreislauf auf. Der Kühlkreislauf weist dabei eine erste auf einem niedrigeren Temperaturniveau zu kühlende Wärmequelle und eine zweite auf einem höheren Temperaturniveau kühlbare Wärmequelle auf. Zudem weist der Kühlkreislauf einen ersten Kühler und einen zweiten Kühler auf. Erfindungsgemäß sind die erste Wärmequelle und der erste Kühler in einem ersten Teilkreislauf des Kühlkreislaufs und die zweite Wärmequelle und der zweite Kühler sind in einem zweiten Teilkreislauf des Kühlkreislaufs fluidisch miteinander verschaltet. Der erste Teilkreislauf und der zweite Teilkreislauf sind dabei zeitweise und vollständig oder nahe vollständig hydraulisch voneinander trennbar. Dadurch sind die beiden Teilkreisläufe jeweils von einem Teil des Kühlmittels durchströmbar. Der erste Teilkreislauf und der zweite Teilkreislauf sind zudem zeitweise und vollständig oder nahe vollständig hydraulisch miteinander verbindbar, so dass die beiden Teilkreisläufe von einem gemeinsamen Teil des Kühlmittels gemeinsam durchströmbar sind.
In dem erfindungsgemäßen Kühlsystem können die erste Wärmequelle über den ersten Kühler und die zweite Wärmequelle über den zweiten Kühler gleichzeitig gekühlt werden, ohne dass eine nennenswerte Durchmischung der Kühlmittelströme der beiden Teilkreisläufe erfolgt. Dadurch kann jede der Wärmequellen auf einem eigenen Temperaturniveau gekühlt werden. Bei alleinigem Betrieb der ersten Wärmequelle hingegen kann die erste Wärmequelle über die beiden Kühler gekühlt werden. Dabei steht die zweite Pumpe still und die zweite Wärmequelle wird nicht durchströmt, wodurch eine Verbindung beider Teilkreisläufe hergestellt ist und die beiden Kühler dann parallelgeschaltet sind.
In dem erfindungsgemäßen Kühlsystem sind die beiden Teilkreisläufe hydraulisch voneinander trennbar und hydraulisch miteinander verbindbar und das Kühlsystem ist zumindest in einem Bremsbetrieb und in einem Normalbetrieb betreibbar. In dem Bremsbetrieb - wie unten näher beschrieben wird - können der erste Teilkreislauf und der zweite Teilkreislauf zeitweise und vollständig oder nahe vollständig hydraulisch bzw. fluidisch voneinander getrennt sein. Entsprechend werden Kühlmittelströme der beiden Teilkreisläufe nicht oder nur geringfügig miteinander durchmischt. Dadurch sind die beiden Teilkreisläufe jeweils von einem Teil des Kühlmittels durchströmbar, wobei die beiden Teile des Kühlmittels durch die beiden Kühler und dadurch die beiden Wärmequellen abweichend kühlbar sind. Mit anderen Worten können dann die erste Wärmequelle über den ersten von dem ersten Teil des Kühlmittels durchströmbaren Kühler und die zweite Wärmequelle über den zweiten von dem zweiten Teil des Kühlmittels durchströmbaren Kühler gekühlt werden. Insgesamt sind die erste Wärmequelle und die zweite Wärmequelle auf den voneinander abweichenden Temperaturniveaus kühlbar. So kann die erste Wärmequelle in dem Kühlsystem auf einem niedrigeren Temperaturniveau als die zweite Wärmequelle gekühlt werden und eine Überhitzung der ersten Wärmequelle kann dadurch verhindert werden. Entsprechend kann die zweite Wärmequelle auf einem höheren Temperaturniveau als die erste Wärmequelle gekühlt werden und dadurch kann die Kühlleistung in dem zweiten Teilkreislauf deutlich erhöht werden. Zusätzlich kann zum Kühlen der zweiten Wärmequelle eine Verdunstungskühlung eingesetzt und die Kühlleistung in dem zweiten Teilkreislauf weiter erhöht werden. In dem Normalbetrieb - wie unten näher beschrieben wird - können der erste Teilkreislauf und der zweite Teilkreislauf zeitweise und vollständig oder nahe vollständig hydraulisch bzw. fluidisch miteinander verbunden sein. Dadurch sind die beiden Teilkreisläufe von einem gemeinsamen Teil des Kühlmittels gemeinsam durchströmbar und dadurch ist der gemeinsame Teil des Kühlmittels von dem ersten Kühler und/oder von dem zweiten Kühler kühlbar. Dadurch kann die erste Wärmequelle auf die beiden Kühler gleichzeitig zugreifen und dadurch in dem Normalbetrieb intensiv gekühlt werden. In dem Normalbetrieb können die beiden Kühler insbesondere parallel zueinander geschaltet sein.
Die Begriffe „nahe vollständig hydraulisch getrennt“ und „nahe vollständig hydraulisch verbunden“ werden hier verwendet, um klarzustellen, dass in dem Kühlsystem Leckströme in einem der oben beschriebenen Betriebe nicht ausgeschlossen werden können. So kann in dem Bremsbetrieb ein Leckstrom durch die beiden Teilkreisläufe strömen, wie es in dem Normalbetrieb vorgesehen ist. Auf gleiche Weise können in dem Normalbetrieb voneinander getrennte Leckströme getrennt voneinander in den beiden Teilkreisläufen strömen, wie es in dem Bremsbetrieb vorgesehen ist. Die Leckströme sind jedoch derart gering, dass der Bremsbetrieb und der Normalbetrieb nur unwesentlich davon beeinflusst sind und voneinander unterscheidbar bleiben.
Die erste Wärmequelle kann dabei insbesondere eine Brennstoffzelle des Fahrzeugs und die zweite Wärmequelle kann insbesondere ein Retarder des Fahrzeugs sein. Um den Unterschied zwischen den Temperaturniveaus zu vergrößern, kann der erste Kühler bezüglich der Luftströmungsrichtung dem zweiten Kühler vorgeschaltet sein. Dabei können sich die beiden Kühler in Luftströmungsrichtung teilweise oder vollständig überlappen. Der jeweilige Kühler kann dabei zweckgemäß ein Kühlmittel-Luft-Kühler sein. Das Kühlmittel kann insbesondere eine Flüssigkeit sein. Durch das Vorschalten des ersten Kühlers dem zweiten Kühler kann das Kühlmittel in dem ersten Teilkreislauf aufgrund eines höheren treibenden Temperaturgefälles intensiver bzw. stärker als in dem zweiten Teilkreislauf gekühlt werden. Zudem sind in dem Kühlsystem die beiden Kühler parallel zueinander geschaltet, so dass im Kühlkreislauf der Druckverlust reduziert werden kann. Dadurch kann auf leistungsstärkere bzw. zusätzliche Pumpen in dem Kühlsystem verzichtet werden.
Insgesamt kann in dem erfindungsgemäßen Kühlsystem eine mit einer Kühlleistung im herkömmlichen Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine vergleichbare Kühlleistung während des Bremsbetriebes erreicht werden. Dabei können Bauraum, Gewicht und Kosten eingespart und ein optimales Kosten-Nutzen-Verhältnis bezüglich der Kühlleistung erreicht werden.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der Kühlkreislauf eine erste Pumpe und eine zweite Pumpe aufweist. Die erste Pumpe ist dann in dem ersten Teilkreislauf der ersten Wärmequelle und die zweite Pumpe ist in dem zweiten Teilkreislauf der zweiten Wärmequelle unmittelbar nachgeschaltet oder vorgeschaltet. Der Begriff „unmittelbar“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die jeweilige Pumpe und die jeweilige Wärmequelle an einer gemeinsamen Strömungsleitung zwischen zwei benachbarten Verzweigungsknoten geschaltet sind. Die erste Pumpe und die zweite Pumpe sind dabei derart regelbar, dass die beiden Teilkreisläufe hydraulisch vollständig oder nahe vollständig voneinander trennbar und hydraulisch vollständig oder nahe vollständig miteinander verbindbar sind.
Die hydraulische Trennung kann dabei insbesondere in einem Bremsbetrieb - wie unten näher beschrieben wird - erfolgen. In dem Bremsbetrieb werden dabei die erste Wärmequelle und die zweite Wärmequelle auf den abweichenden Temperaturniveaus gekühlt. Dazu können der Pumpendruck und der Massenstrom des Kühlmittels in den beiden Pumpen derart eingestellt sein, dass ein gegenseitiges Beeinflussen zwischen den beiden Teilkreisläufen vermieden oder zumindest minimiert ist.
In einem Normalbetrieb - wie unten näher beschrieben wird - ist nur die erste Wärmequelle eingeschaltet und die zweite Wärmequelle ausgeschaltet. Entsprechend ist ein Kühlen der zweiten Wärmequelle nicht notwendig und die zweite Pumpe kann abschaltet sein. Um ein Durchströmen der zweiten Wärmequelle bei der ausgeschalteten zweiten Pumpe zu vermeiden, kann der zweiten Wärmequelle oder einer der zweiten Wärmequelle unmittelbar nachgeschalteten oder vorgeschalteten Pumpe ein Rückschlagventil unmittelbar nachgeschaltet oder vorgeschaltet sein. Der Begriff „unmittelbar“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die zweite Wärmequelle und das Rückschlagventil an einer gemeinsamen Strömungsleitung zwischen zwei benachbarten Verzweigungsknoten geschaltet sind. Das Rückschlagventil kann das Durchströmen der zweiten Wärmequelle verhindern und dadurch können Druckverluste im Kühlkreislauf reduziert werden.
Die beiden Pumpen und zu den Pumpen führende Strömungsleitungen können vorteilhafterweise zu einem Modul zusammengefasst sein. Alternativ können die beiden Pumpen durch eine Doppelpumpe mit einer gemeinsamen Welle und einer Magnetkopplung zum Einstellen von voneinander abweichenden Drehzahlen in den beiden Pumpen abgebildet sein. Denkbar ist es auch, dass die beiden Pumpen jeweils durch eine Pumpe mit einer Visco-Kupplung - einer sogenannten Viscopumpe - abgebildet und mit einem gemeinsamen Motor betreibbar sind.
Der Kühlkreislauf kann vorteilhafterweise ein Vorlauf-Absperrventil und ein Rücklauf-Absperrventil aufweisen. Das Vorlauf-Absperrventil und das Rücklauf-Absperrventil können dabei zwischen den beiden Teilkreisläufen geschaltet sein. Die beiden Teilkreisläufe können dabei durch das Vorlauf-Absperrventil und das Rücklauf-Absperrventil hydraulisch voneinander trennbar sein. Das Vorlauf-Absperrventil und das Rücklauf-Absperrventil können dabei analog zu den beiden oben beschriebenen Pumpen in einem Bremsbetrieb - wie unten näher beschrieben wird - die beiden Teilkreisläufe voneinander trennen und in einem Normalbetrieb - wie unten näher beschrieben wird - miteinander verbinden.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der erste Teilkreislauf eine parallel zum ersten Kühler geschaltete Warmlauf-Bypass-Leitung zum Umströmen des ersten Kühlers und ein Warmlauf-Bypass-Ventil aufweist. Die Warmlauf-Bypass-Leitung ist dabei mittels des Warmlauf-Bypass-Ventils schließbar und öffenbar. Das Warmlauf-Bypass-Ventil kann vorzugsweise ein Schaltventil oder ein Regelventil oder ein Thermostatventil sein. Hier kann das Kühlsystem dann in einem Warmlaufbetrieb - wie unten näher beschrieben wird - betreibbar sein. In dem Warmlaufbetrieb können der erste Kühler und der zweite Teilkreislauf durch das Warmlauf-Bypass-Ventil von der ersten Wärmequelle abgetrennt sein und die Warmlauf-Bypass-Leitung geöffnet sein. Dadurch kann das Kühlmittel den ersten Kühler umströmen und durch die erste Wärmequelle und die Warmlauf-Bypass-Leitung strömen und sich dadurch aufheizen oder aufgeheizt werden. In einem Bremsbetrieb oder in einem Normalbetrieb kann die Warmlauf-Bypass-Leitung zweckgemäß geschlossen sein.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der zweite Teilkreislauf eine parallel zum zweiten Kühler geschaltete Kühler-Bypass-Leitung zum Umströmen des zweiten Kühlers und ein Kühler-Bypass-Ventil aufweist. Dabei ist die Kühler-Bypass-Leitung mittels des Kühler-Bypass-Ventils schließbar und öffenbar. Mittels des Kühler-Bypass-Ventils ist der Massenstrom des Kühlmittels zwischen dem zweiten Kühler und der Kühler-Bypass-Leitung verteilbar und dadurch ist die Kühlleistung des zweiten Kühlers beliebig anpassbar.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben des oben beschriebenen Kühlsystems. Das Kühlsystem weist dabei eine der ersten Wärmequelle unmittelbar vor- oder nachgeschaltete erste Pumpe und eine der zweiten Wärmequelle unmittelbar vor- oder nachgeschaltete zweite Pumpe auf. Der Begriff „unmittelbar“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die jeweilige Pumpe und die jeweilige Wärmequelle an einer gemeinsamen Strömungsleitung zwischen zwei benachbarten Verzweigungsknoten geschaltet sind. Wie oben bereits erläutert, kann die erste Wärmequelle insbesondere eine Brennstoffzelle und die zweite Wärmequelle insbesondere ein Retarder sein. Der jeweilige Kühler kann insbesondere ein Kühlmittel-Luft-Kühler sein. Das Kühlmittel kann insbesondere eine Flüssigkeit sein. Das Kühlsystem ist dabei in einem Bremsbetrieb, in einem Normalbetrieb und in einem Warmlaufbetrieb betreibbar.
In dem Bremsbetrieb sind die erste Wärmequelle und die zweite Wärmequelle eingeschaltet und werden auf den voneinander abweichenden Temperaturniveaus gekühlt. Die erste Wärmequelle kann dabei in einem Leerlauf sein. In dem Bremsbetrieb werden die erste Pumpe und die zweite Pumpe eingeschaltet und der erste Teilkreislauf und der zweite Teilkreislauf - wie oben bereits beschrieben - zeitweise vollständig oder nahe vollständig hydraulisch voneinander getrennt. Dadurch werden der erste Teilkreislauf von einem ersten Teil des Kühlmittels und der zweite Kühlkreislauf von einem zweiten Teil des Kühlmittels durchströmt. Über eine entsprechende Einstellung der Pumpendrehzahl(-en) der in den beiden Teilkreisläufen geschalteten Pumpen kann der Grad der Durchmischung der Kühlmittelteilströme gering gehalten und somit die Temperatur des ersten Teils des Kühlmittels in dem ersten Teilkreislauf auf eine niedrigere als die Temperatur des zweiten Teils des Kühlmittels in dem zweiten Teilkreislauf eingestellt werden. Dadurch kann die erste Wärmequelle auf einem niedrigeren Temperaturniveau und die zweite Wärmequelle auf einem höheren Temperaturniveau gekühlt werden. Einerseits kann dadurch eine Überhitzung und ein Beschädigen der ersten Wärmequelle verhindert werden und andererseits kann die Kühlleistung an der zweiten Wärmequelle erhöht werden.
In dem Normalbetrieb ist ausschließlich die erste Wärmequelle eingeschaltet und wird gekühlt. Die zweite Wärmequelle ist dagegen ausgeschaltet und muss nicht gekühlt werden. In dem Normalbetrieb werden der erste Teilkreislauf und der zweite Teilkreislauf zeitweise vollständig oder nahe vollständig hydraulisch miteinander verbunden. Zudem wird die erste Pumpe eingeschaltet und die zweite Pumpe ausgeschaltet. Der erste Teilkreislauf und zumindest bereichsweise der zweite Teilkreislauf werden von einem gemeinsamen Teil des Kühlmittels durchströmt. In dem ersten Teilkreislauf werden dabei die erste Wärmequelle und der erste Kühler durchströmt. Da die beiden Teilkreisläufe hydraulisch nicht mehr getrennt sind, kann auch der zweite Teilkreislauf vollständig oder zumindest bereichsweise durchströmt werden. So kann das Durchströmen der zweiten - ausgeschalteten - Wärmequelle mittels eines der zweiten Wärmequelle unmittelbar nachgeschalteten oder vorgeschalteten Rückschlagventils verhindert werden. Auch der zweite Kühler kann durchströmt oder über eine dem zweiten Kühler parallel geschaltete Kühler-Bypass-Leitung umströmt werden. Wird der zweite Kühler durchströmt, so kann die erste Wärmequelle über die beiden Kühler gekühlt und dadurch das Temperaturniveau der ersten Wärmequelle ausreichend niedrig gehalten werden. Mittels der Kühler-Bypass-Leitung kann zudem die Kühlleistung des zweiten Kühlers angepasst werden.
In dem Warmlaufbetrieb wird die erste Wärmequelle eingeschaltet und die zweite Wärmequelle ausgeschaltet. Zudem wird die erste Pumpe eingeschaltet und die zweite Pumpe ausgeschaltet. Ferner werden der zweite Teilkreislauf und der erste Kühler mittels eines Warmlauf-Bypass-Ventils von der ersten Wärmequelle abgetrennt und nicht durchströmt. In dem Warmlaufbetrieb werden dadurch nur die erste Wärmequelle und eine zur Wärmequelle entgegengesetzt parallel geschaltete Warmlauf-Bypass-Leitung durchströmt. Das Warmlauf-Bypass-Ventil kann vorzugsweise ein Schaltventil oder ein Regelventil oder ein Thermostatventil sein. Durch die reduzierten Massen in dem Warmlaufbetrieb und die Unterbindung der Durchströmung der beiden Kühler erfolgt eine schnellere Aufheizung des Kühlmittels. Dadurch kann die erste Wärmequelle schnell die Arbeitstemperatur erreichen.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch

1 ein Verschaltungsschema eines erfindungsgemäßen Kühlsystems in einer ersten Ausführungsform;
2 ein Verschaltungsschema des erfindungsgemäßen Kühlsystems in einer zweiten Ausführungsform.

1 zeigt ein Verschaltungsschema eines erfindungsgemäßen Kühlsystems 1 in einer ersten Ausführungsform. Das Kühlsystem 1 weist dabei einen Kühlkreislauf 2 mit einem ersten Teilkreislauf 2a und mit einem zweiten Teilkreislauf 2b auf. In dem ersten Teilkreislauf 2a sind eine erste Wärmequelle 3a und ein erster Kühler 4a und in dem zweiten Teilkreislauf 2b sind eine zweite Wärmequelle 3b und ein erster Kühler 4b fluidisch miteinander verbunden. In dem Kühlkreislauf 2 sind zudem die erste Wärmequelle 3a, die zweite Wärmequelle 3b, der erste Kühler 4a und der zweite Kühler 4b fluidisch miteinander verbunden. Anders formuliert, sind in dem Kühlkreislauf 2 die beiden Teilkreisläufe 2a und 2b fluidisch miteinander verbunden.
Das Kühlsystem 1 ist für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Lastfahrzeug, vorgesehen. Die erste Wärmequelle 3a kann insbesondere eine Brennstoffzelle und die zweite Wärmequelle 3b kann insbesondere ein Retarder oder ein Bremswiderstand oder ein sonstiges Bremssystem sein. Der erste Kühler 4a und der zweite Kühler 4b sind Kühlmittel-Luft-Kühler sein. Das Kühlmittel ist vorzugsweise eine Flüssigkeit.
Der Kühlkreislauf 1 weist eine erste Pumpe 5a und eine zweite Pumpe 5b auf. Die erste Pumpe 5a ist in dem ersten Teilkreislauf 2a der ersten Wärmequelle 3a und die zweite Pumpe 5b ist der zweiten Wärmequelle 3b unmittelbar nachgeschaltet. Denkbar ist es aber auch, dass die zweite Pumpe 5b der zweiten Wärmequelle 3b unmittelbar vorgeschaltet ist. Ferner ist ein Rückschlagventil 6 in dem ersten Teilkreislauf 2 der ersten Wärmequelle 3a unmittelbar nachgeschaltet.
Ferner weist der erste Teilkreislauf 2a eine Warmlauf-Bypass-Leitung 7 und ein Warmlauf-Bypass-Ventil 8 auf. Die Warmlauf-Bypass-Leitung 7 ist entgegengesetzt parallel zur ersten Wärmequelle 3a und zum ersten Kühler 4a geschaltet und kann in einem Bypassbetrieb durchströmt werden. Das Warmlauf-Bypass-Ventil 8 kann dabei derart geschaltet sein, dass der erste Kühler 4a über die Warmlauf-Bypass-Leitung 7 umströmbar ist. Der zweite Teilkreislauf 2b weist eine Kühler-Bypass-Leitung 9 und ein Kühler-Bypass-Ventil 10 auf. Grundsätzlich kann jedoch von der eine Kühler-Bypass-Leitung 9 auch abgesehen werden. Die Kühler-Bypass-Leitung 9 ist entgegengesetzt parallel zur zweiten Wärmequelle und parallel zum zweiten Kühler 4b geschaltet. Das Kühler-Bypass-Ventil 10 kann dabei derart geschaltet sein, dass der zweite Kühler 4b über die Kühler-Bypass-Leitung 9 umströmbar ist. Ist eine thermostatische Regelung der Temperatur des Kühlmittels in der zweiten Wärmequelle 3b nicht erforderlich, so können die die Kühler-Bypass-Leitung 9 und das Kühler-Bypass-Ventil 10 entfallen. Dadurch kann das Kühlsystem 1 vereinfacht werden.
Die beiden Kühler 4a und 4b sind von Luft in eine Luftströmungsrichtung SR durchströmbar. Dabei können sich der erste Kühler 4a und der zweiten Kühler 4b in Luftströmungsrichtung SR vollständig oder bereichsweise überlappen, wobei der erste Kühler 4a dem zweiten Kühler 4b bezüglich der Luftströmungsrichtung SR vorgeschaltet ist. Hinter dem zweiten Kühler 4b ist zudem ein Gebläse 11 angeordnet, das das Durchströmen von Luft durch den zweiten Kühler 4b unterstützen kann. Denkbar ist es auch, dass ein weiteres Gebläse - hier nicht gezeigt - hinter dem zweiten Kühler 4b angeordnet ist. Die beiden Pumpen 5a und 5b und das Rückschlagventil 6 können in einem gemeinsamen Modul 14 - wie mit durchbrochenen Linien angedeutet ist - zusammengefasst sein. Dadurch entstehen Kostenvorteile und die Montage des Kühlsystems 1 wird vereinfacht. Das Modul 14 umfasst zudem fünf Flüssigkeitsanschlüsse, die zur ersten Wärmequelle 3a, zur zweiten Wärmequelle 3b, zur Warmlauf-Bypass-Leitung 7, zum ersten Kühler 4a und zum zweiten Kühler 4b führen.
2 zeigt ein Verschaltungsschema des erfindungsgemäßen Kühlsystems 1 in einer zweiten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform weist der Kühlkreislauf 2 ein Vorlauf-Absperrventil 12 und ein Rücklauf-Absperrventil 13 auf. Das Vorlauf-Absperrventil 12 und das Rücklauf-Absperrventil 13 sind dabei zwischen den beiden Teilkreisläufen 2a und 2b geschaltet und können die beiden Teilkreisläufe 2a und 2b hydraulisch voneinander trennen.
Unabhängig von der Ausführungsform kann das Kühlsystem 1 mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Bremsbetrieb, in einem Normalbetrieb und in einem Warmlaufbetrieb betrieben werden.
In dem Bremsbetrieb sind die erste Wärmequelle 3a und die zweite Wärmequelle 3b eingeschaltet und werden auf den voneinander abweichenden Temperaturniveaus gekühlt. Die Pumpen 5a und 5b sind eingeschaltet und die Teilkreisläufe 2a und 2b sind hydraulisch voneinander getrennt. In der ersten Ausführungsform des Kühlsystems 1 können der Pumpendruck und der Massenstrom des Kühlmittels in den beiden Pumpen 5a und 5b entsprechend angepasst werden. In der zweiten Ausführungsform können das Vorlauf-Absperrventil 12 und das Rücklauf-Absperrventil 13 geschlossen werden. Der erste Teilkreislauf 2a wird dadurch von einem ersten Teil des Kühlmittels und der zweite Teilkreislauf 2b wird von einem zweiten Teil des Kühlmittels durchströmt. Die beiden Teile des Kühlmittels können dabei abweichende Temperatur aufweisen und dadurch die erste Wärmequelle 3a auf einem niedrigeren Temperaturniveau und die zweite Wärmequelle 3b auf einem höheren Temperaturniveau gekühlt werden. Dadurch kann eine Überhitzung der ersten Wärmequelle 3a verhindert werden und die Kühlleistung in dem zweiten Teilkreislauf 2b erhöht werden. Die Kühlleistung in dem zweiten Teilkreislauf 2b kann dabei mittels des Kühler-Bypass-Ventils 10 angepasst werden.
In dem Normalbetrieb ist die erste Wärmequelle 3a eingeschaltet und die zweite Wärmequelle 3b ausgeschaltet. Demnach muss in dem Normalbetrieb nur die erste Wärmequelle 3a gekühlt werden. Der erste Teilkreislauf 2a und der zweite Teilkreislauf 2b sind hier nicht hydraulisch voneinander getrennt und werden durch ein gemeinsames Teil des Kühlmittels durchströmt. Dazu sind in der ersten Ausführungsform die zweite Pumpe 5b ausgeschaltet und in der zweiten Ausführungsform die zweite Pumpe 5b ausgeschaltet und das Vorlauf-Absperrventil 12 und das Rücklauf-Absperrventil 13 geöffnet. Die erste Pumpe 5a ist dagegen eingeschaltet. Das Kühlmittel kann demnach in dem Normalbetrieb die erste Wärmequelle 3a und den ersten Kühler 4a durchströmen. Der zweite Kühler 4b kann durchströmt oder über die Kühler-Bypass-Leitung 9 umströmt werden. Das Durchströmen der zweiten Wärmequelle 3b wird dabei hier gegebenenfalls durch das Rückschlagventil 6 verhindert.
In dem Warmlaufbetrieb sind die erste Wärmequelle 3a eingeschaltet und die zweite Wärmequelle 3b ausgeschaltet. In dem Warmlaufbetrieb wird die zweite Pumpe 5b ausgeschaltet und das Warmlauf-Bypass-Ventil 10 derart geschaltet, dass der zweite Teilkreislauf 2b und der erste Kühler 4a nicht durchströmt werden. Die erste Pumpe 5a ist dagegen eingeschaltet und fordert ein reduziertes Teil des Kühlmittels durch die erste Wärmequelle 3a und die Warmlauf-Bypass-Leitung 7.

Claims

Kühlsystem (1) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Lastfahrzeug, - wobei das Kühlsystem (1) einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkreislauf (2) aufweist, - wobei der Kühlkreislauf (2) eine erste auf einem niedrigeren Temperaturniveau zu kühlende Wärmequelle (3a), einen ersten Kühler (4a), eine zweite auf einem höheren Temperaturniveau kühlbare Wärmequelle (3b) und einen zweiten Kühler (4b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, - dass in einem ersten Teilkreislauf (2a) des Kühlkreislaufs (2) die erste Wärmequelle (3a) und der erste Kühler (4a) und in einem zweiten Teilkreislauf (2b) des Kühlkreislaufs (2) die zweite Wärmequelle (3b) und der zweite Kühler (4b) fluidisch miteinander verschaltet sind, und - dass der erste Teilkreislauf (2a) und der zweite Teilkreislauf (2b) zeitweise und vollständig oder nahe vollständig hydraulisch voneinander trennbar sind, so dass die beiden Teilkreisläufe (2a, 2b) jeweils von einem Teil des Kühlmittels durchströmbar sind, und - dass der erste Teilkreislauf (2a) und der zweite Teilkreislauf (2b) zeitweise und vollständig oder nahe vollständig hydraulisch miteinander verbindbar sind, so dass die beiden Teilkreisläufe (2a, 2b) von einem gemeinsamen Teil des Kühlmittels gemeinsam durchströmbar sind.
Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass der Kühlkreislauf (2) eine erste Pumpe (5a) und eine zweite Pumpe (5b) aufweist, - dass die erste Pumpe (5a) in dem ersten Teilkreislauf (2a) der ersten Wärmequelle (3a) und die zweite Pumpe (5b) in dem zweiten Teilkreislauf (2b) der zweiten Wärmequelle (3b) unmittelbar nachgeschaltet oder vorgeschaltet ist, und - dass die beiden Pumpen (5a, 5b) derart regelbar sind, dass die beiden Teilkreisläufe (2a, 2b) hydraulisch vollständig oder nahe vollständig voneinander trennbar und hydraulisch vollständig oder nahe vollständig miteinander verbindbar sind.
Kühlsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Kühlkreislauf (2) ein Vorlauf-Absperrventil (12) und ein Rücklauf-Absperrventil (13) aufweist, - dass das Vorlauf-Absperrventil (12) und das Rücklauf-Absperrventil (13) zwischen den beiden Teilkreisläufen (2a, 2b) geschaltet sind, und - dass die beiden Teilkreisläufe (2a, 2b) durch das Vorlauf-Absperrventil (12) und das Rücklauf-Absperrventil (13) hydraulisch voneinander trennbar sind.
Kühlsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der erste Teilkreislauf (2a) eine parallel zum ersten Kühler (4a) geschaltete Warmlauf-Bypass-Leitung (7) zum Umströmen des ersten Kühlers (4a) und ein Warmlauf-Bypass-Ventil (8), vorzugsweise ein Schaltventil oder ein Regelventil oder ein Thermostatventil, aufweist, wobei die Warmlauf-Bypass-Leitung (7) mittels des Warmlauf-Bypass-Ventils (8) schließbar und öffenbar ist, und/oder - dass der zweite Teilkreislauf (2b) eine parallel zum zweiten Kühler (4b) geschaltete Kühler-Bypass-Leitung (9) zum Umströmen des zweiten Kühlers (4b) und ein Kühler-Bypass-Ventil (10) aufweist, wobei die Kühler-Bypass-Leitung (9) mittels des Kühler-Bypass-Ventils (10) schließbar und öffenbar ist.
Kühlsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückschlagventil (6) der zweiten Wärmequelle (3b) oder einer der zweiten Wärmequelle (3b) unmittelbar nachgeschalteten oder vorgeschalteten Pumpe (5b) unmittelbar nachgeschaltet oder vorgeschaltet ist.
Kühlsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der erste Kühler (4a) bezüglich einer Luftströmungsrichtung dem zweiten Kühler (4b) vorgeschaltet ist, und/oder - dass der erste Kühler (4a) und der zweite Kühler (4b) sich bezüglich einer Luftströmungsrichtung teilweise oder vollständig überlappen.
Verfahren zum Betreiben des Kühlsystems (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kühlsystem (1) eine der ersten Wärmequelle (3a) unmittelbar vor- oder nachgeschaltete erste Pumpe (5a) und eine der zweiten Wärmequelle (3b) unmittelbar vor- oder nachgeschaltete zweite Pumpe (5b) aufweist und wobei das Kühlsystem (1) in einem Bremsbetrieb, in einem Normalbetrieb und in einem Warmlaufbetrieb betreibbar ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem (1) in dem Bremsbetrieb betrieben wird, wobei in dem Bremsbetrieb: - die erste Pumpe (5a) und die zweite Pumpe (5b) eingeschaltet werden; - der erste Teilkreislauf (2a) und der zweite Teilkreislauf (2b) zeitweise vollständig oder nahe vollständig hydraulisch voneinander getrennt werden; - der erste Teilkreislauf (2a) von einem ersten Teil des Kühlmittels und der zweite Kühlkreislauf (2b) von einem zweiten Teil des Kühlmittels durchströmt werden; - die Temperatur des ersten Teils des Kühlmittels in dem ersten Teilkreislauf (2a) niedriger als die Temperatur des zweiten Teils des Kühlmittels in dem zweiten Teilkreislauf (2b) wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem (1) in dem Normalbetrieb betrieben wird, wobei in dem Normalbetrieb: - die erste Pumpe (5a) eingeschaltet und die zweite Pumpe (5b) ausgeschaltet wird; - der erste Teilkreislauf (2a) und der zweite Teilkreislauf (2b) zeitweise vollständig oder nahe vollständig hydraulisch miteinander verbunden werden; - dass der erste Teilkreislauf (2a) und zumindest bereichsweise der zweite Teilkreislauf (2b) von einem gemeinsamen Teil des Kühlmittels durchströmt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Normalbetrieb oder in dem Bremsbetrieb der zweite Kühler (4b) durchströmt oder über eine Kühler-Bypass-Leitung (9) umströmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem (1) in dem Warmlaufbetrieb betrieben wird, wobei in dem Warmlaufbetrieb: - die zweite Pumpe (5b) ausgeschaltet wird; - der zweite Teilkreislauf (2b) und der erste Kühler (4a) mittels eines Warmlauf-Bypass-Ventils (8) von der ersten Wärmequelle (3a) abgetrennt und nicht durchströmt werden; - die erste Pumpe (5a) eingeschaltet wird; - die erste Wärmequelle (3a) und eine zu der ersten Wärmequelle (3a) parallel geschaltete Warmlauf-Bypass-Leitung (7) durchströmt werden.