DE102022004859A1

DE102022004859A1 - Thermomanagementsystem und Fahrzeug mit zumindest einem solchen

Info

Publication number: DE102022004859A1
Application number: DE102022004859.0A
Authority: DE
Inventors: Swen Gmeiner; Otfried Schwarzkopf; Martin Sachse; Markus Hasberg; Jan Hartmann
Original assignee: Voss Automotive GmbH
Current assignee: Voss Automotive GmbH
Priority date: 2022-06-16
Filing date: 2022-12-22
Publication date: 2024-04-11
Also published as: DE202022002213U1; DE102022004861A1; DE102022004860A1

Abstract

Bei einem Thermomanagementsystem (200), umfassend ein geschlossenes System eines Temperierkreislaufs (100) eines Fahrzeugs (300), in dem Temperiermedium strömbar ist oder strömt, wobei der Temperierkreislauf (100) zumindest einen ersten Teilkreislauf (101) zum Temperieren einer Batterie (106), wie einer Traktionsbatterie, zumindest einen zweiten Teilkreislauf (102) zum Temperieren zumindest einer Elektronikkomponente (107) und zumindest einen dritten Teilkreislauf (103), umfassend zumindest einen Wärmeübertrager (108), der zur Wärmeaufnahme aus Umgebungsluft und/oder Wärmeabgabe an diese und zur Wärmeübertragung in das Temperiermedium und/oder aus diesem dient, umfasst, wobei die Teilkreisläufe jeweils Vor- und Rückläufe (111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121) umfassen, umfasst das Thermomanagementsystem (200) zumindest ein Thermomanagementmodul (1). Letzteres umfasst das zumindest ein tragendes Strukturbauteil (10), auf dem zumindest eine Komponente zur Temperiermediumförderung (2, 3) und zumindest eine Komponente zur Massenstromregelung (4, 5, 80) anordbar oder angeordnet oder in dieses integriert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermomanagementsystem zum Regeln von Massenströmen eines Temperiermediums in einem geschlossenen System eines Temperierkreislaufs eines Fahrzeugs, wobei der Temperierkreislauf zumindest einen ersten Teilkreislauf zum Temperieren einer Batterie, zumindest einen zweiten Teilkreislauf zum Temperieren zumindest einer Elektronikkomponente und zumindest einen dritten Teilkreislauf, umfassend zumindest einen Wärmeübertrager, der zur Wärmeaufnahme aus Umgebungsluft und/oder Wärmeabgabe an diese und zur Wärmeübertragung in das Temperiermedium und/oder aus diesem dient, umfasst, wobei die Teilkreisläufe jeweils Vor- und Rückläufe umfassen, sowie ein Fahrzeug mit zumindest einem Thermomanagementmodul.
In heutigen Fahrzeugen, insbesondere Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen, sind immer mehr elektronisch geregelte Komponenten, wie beispielsweise elektrisch verstellbare Regelventile, elektrisch verstellbare Pumpen, eine Vielzahl von Sensoren etc., entlang von Fluidkreisläufen bzw. Temperierkreisläufen, wie Kühlkreisläufen, des Fahrzeugs angeordnet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines bedarfsgerechten und fahrzustandsoptimierten Thermomanagements, das einerseits den Fahrkomfort, andererseits eine Reichweitenoptimierung unterstützt. Das jeweils verwendete Temperiermedium wird in einem geschlossenen System eines Temperierkreislaufs eines Fahrzeugs geführt. Ein solcher Temperierkreislauf umfasst zumindest einen ersten Teilkreislauf, der zum Temperieren einer Traktionsbatterie dient, zumindest einen zweiten Teilkreislauf, der zum Temperieren zumindest einer Elektronikkomponente dient, und zumindest einen dritten Teilkreislauf, der einen Wärmeübertrager umfasst, der zur Wärmeaufnahme aus der Umgebungsluft des Fahrzeugs und zur Wärmeabgabe an diese dient und der selbstverständlich ebenfalls vom Temperiermedium durchströmt wird, so dass eine Wärmeübertragung in das Temperiermedium und aus diesem heraus an die Umgebungsluft durch den Wärmeübertrager erfolgen kann. Über den dritten Teilkreislauf kann auch der Klimakomfort für Innenraum bzw. Kabine eines Fahrzeugs geregelt werden. Jeder der Teilkreisläufe weist jeweils einen Vorlauf und einen Rücklauf auf.
Beispielsweise ist aus der DE 10 2020 206 268 A1 ein Thermomanagementsystem für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, eines batterielektrischen Fahrzeugs oder eines Hybridelektrokraftfahrzeugs, bekannt, das eine Steuereinheit, einen ersten Kühlmittelkreislauf, wobei der erste Kühlmittelkreislauf eine Batterie, einen Chiller und eine erste Pumpe aufweist, und einen zweiten Kühlmittelkreislauf umfasst, wobei der zweite Kühlmittelkreislauf einen elektrischen Zuheizer, einen Heizungswärmetauscher und eine zweite Pumpe aufweist, wobei der erste und der zweite Kühlmittelkreislauf über eine Kopplungsvorrichtung thermisch oder thermisch-fluidisch miteinander gekoppelt sind. Die Steuereinheit ist dabei so ausgebildet, dass die Leistungen der ersten Pumpe und der zweiten Pumpe zur Erfüllung der Anforderungen an ein Thermomanagement geregelt werden. Aus dieser Druckschrift des Standes der Technik lässt sich die Komplexität eines solchen Thermomanagementsystems mit mehreren Kühlkreisläufen mit einer Anzahl von Komponenten, wie Pumpen, Batterien, elektrischen Zuheizern, etc. entnehmen, wobei die Kühlkreisläufe miteinander gekoppelt und ineinander verschachtelt sind.
Zur Lösung dieser Problematik wird in der DE 10 2021 102 473 A1 ein Thermomanagementmodul für ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem vorgeschlagen, das ein Modulgehäuse mit mehreren Kühlfluidanschlüssen aufweist, wobei die Kühlfluidanschlüsse einen ersten Kühlfluidanschluss, einen zweiten Kühlfluidanschluss sowie einen dritten Kühlfluidanschluss aufweisen, und ein im Modulgehäuse angeordnetes Stellventil zum Steuern eines Fluiddurchflusses zwischen den Kühlfluidanschlüssen vorgesehen ist. Das Thermomanagementmodul weist eine erste Verbindungsleitung zum Durchleiten von Kühlfluid auf, wobei die erste Verbindungsleitung den ersten Kühlfluidanschluss mit dem zweiten Kühlfluidanschluss fluidkommunizierend koppelt. Das Thermomanagementmodul gemäß diesem Stand der Technik der DE 10 2021 102 473 A1 ist allerdings sehr komplex und aufwendig und somit teuer aufgebaut in Form eines 9/x-Wegeventils zur Regelung des Kühlmediums in verschiedenen Zweigen des Kühlsystems. Im Inneren des Modulgehäuses des Thermomanagementmoduls gemäß diesem Stand der Technik ist ein Innenraum ausgebildet, in dem ein als Drehschieber ausgebildetes Stellventil angeordnet ist. Mittels des Stellventils ist eine fluidkommunizierende Kopplung zwischen den einzelnen Kühlfluidanschlüssen schaltbar sowie unterbrechbar. Hierzu weist das Stellventil Ventilkammern mit Ventilkammeröffnungen auf, die mit den entsprechenden Kühlfluidanschlüssen in Deckung gebracht werden können, so dass zumindest zwei Kühlfluidanschlüsse über eine Ventilkammer miteinander fluidkommunizierend verbunden werden können. Dies erweist sich nicht nur aufgrund der Komplexität dieses Thermomanagementmoduls als nachteilig, sondern auch im Hinblick darauf, dass dieses Thermomanagementmodul auf eine spezielle Anwendung ausgerichtet und nicht vielseitig bzw. universell einsetzbar ist. Dies führt zu einer vergleichsweise geringen Stückzahl an Thermomanagementmodulen, die in dieser Weise gefertigt werden, und dementsprechend zu vergleichsweise hohen Kosten eines solchen Thermomanagementmoduls. Aufgrund der Komplexität der Ausgestaltung dieses Thermomanagementmoduls ist es ebenfalls vergleichsweise fehleranfällig.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Thermomanagementsystem umfassend ein geschlossenes System eines Temperierkreislaufs eines Fahrzeugs, in dem Temperiermedium strömbar ist oder strömt, wobei der Temperierkreislauf zumindest drei Teilkreisläufe umfasst, sowie ein Fahrzeug mit zumindest einem solchen Thermomanagementsystem zu schaffen, bei dem die vorstehend genannten Nachteile des Standes der Technik überwunden werden und eine Kopplung und Verschaltung der Teilkreisläufe und eine Temperiermediumförderung zentralisiert erfolgen können.
Die Aufgabe wird für ein Thermomanagementsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das Thermomanagementsystem zumindest ein Thermomanagementmodul umfasst, das zumindest ein tragendes Strukturbauteil umfasst, auf dem zumindest eine Komponente zur Temperiermediumförderung und zumindest eine Komponente zur Massenstromregelung anordbar oder angeordnet oder in dieses integriert sind. Für ein Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug, batterieelektrisches Fahrzeug oder Hybridfahrzeug, wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Fahrzeug zumindest ein solches Thermomanagementsystem umfasst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Dadurch wird ein Thermomanagementsystem geschaffen, das zumindest ein Thermomanagementmodul umfasst. Das Thermomanagementmodul umfasst zumindest ein tragendes Strukturbauteil, auf dem zumindest eine Komponente zur Temperiermediumförderung und zumindest eine Komponente zur Massenstromregelung des Temperiermediums, wie beispielsweise von Kühlmittel als Temperiermedium, angeordnet werden können oder angeordnet sind bzw. in das diese Komponenten integriert werden können oder sind. Das Thermomanagementmodul bzw. dessen zumindest eine tragende Strukturbauteil verbindet vorzugsweise zumindest zwei der Teilkreisläufe des Temperierkreislaufs fluidisch miteinander, besonders bevorzugt drei Teilkreisläufe des Temperierkreislaufs. Die Vor- und Rückläufe der zumindest zwei, insbesondere der zumindest drei, Teilkreisläufe sind über das Thermomanagementmodul fluidisch miteinander verbindbar oder verbunden. Unter den Teilkreisläufen werden vorzugsweise solche verstanden, die in sich geschlossen sind, somit z.B. kein Kurzschluss zu einem anderen Teilkreislauf vorliegt und die jeweils über Vor- und Rücklauf an das Thermomanagementmodul angeschlossen sein können oder angeschlossen sind.
Die zumindest eine Komponente zur Temperiermediumförderung und auch die zumindest eine Komponente zur Massenstromregelung können Standardkomponenten sein, somit keine Spezialanfertigungen, wie dies bei dem Spezialventil gemäß der DE 10 2021 102 473 A1 der Fall ist, so dass die Kosten für ein solches Thermomanagementmodul gegenüber dem Stand der Technikdeutlich verringert werden können. Das sehr komplex aufgebaute Spezialventil gemäß diesem Stand der Technik ersetzt lediglich die Funktion herkömmlicher Standardventile, bündelt diese jedoch nicht, im Unterschied zum vorliegenden Thermomanagementmodul. Es umfasst auch keine Komponenten zur Temperiermediumförderung, wie Pumpeinrichtungen, oder Sensoreinrichtungen, im Unterschied zum vorliegenden Thermomanagementmodul. Mit dem vorliegenden Thermomanagementmodul wird nicht die Komplexität der Ventilfunktion erhöht, sondern auf bzw. an bzw. in dessen tragendem Strukturbauteil können übliche Standardkomponenten angeordnet werden, insbesondere Standardventile.
Im Unterschied zu der DE 10 2020 206 268 A1 umfasst das vorliegende Thermomanagementsystem zumindest ein Thermomanagementmodul, innerhalb dessen die Teilkreisläufe gekoppelt werden können und auf, an bzw. in dessen tragendem Strukturbauteil Komponenten zur Temperiermediumförderung und zur Massenstromregelung und ggf. zumindest eine Sensoreinrichtung angeordnet werden können bzw. angeordnet sind. Das Thermomanagementmodul bzw. dessen zumindest eines tragendes Strukturbauteil umfasst somit fluidische Verbindungswege, insbesondere Fluidkanäle, zum fluidischen Verbinden der Teilkreisläufe, die an diesem angeschlossen werden (können), ebenso wie zumindest eine Komponente zur Temperiermediumförderung und zumindest eine Komponente zur Massenstromregelung. Die Vor- und Rückläufe der Teilkreisläufe sind jeweils vorzugsweise an das Thermomanagementmodul bzw. dessen tragendes Strukturbauteil anschließbar oder angeschlossen. Das Thermomanagementmodul mit seinem zumindest einen tragenden Strukturbauteil ermöglicht somit zentralisiert eine Kopplung der zumindest drei Teilkreisläufe über die inneren Fluidwege bzw. Fluidkanäle des tragenden Strukturbauteils, eine Verschaltung der Teilkreisläufe durch die zumindest eine auf oder an oder in diesem angeordnete Komponente zur Massenstromregelung und eine Temperiermediumförderung durch die zumindest eine auf oder an oder in diesem angeordnete Komponente zur Temperiermediumförderung. Die zumindest eine Komponente zur Massenstromregelung und die zumindest eine Komponente zur Temperiermediumförderung können übliche Standardkomponenten sein, die auf, an oder in dem zumindest einen tragenden Strukturbauteil angebracht werden. Das tragende Strukturbauteil bietet somit eine Struktur zur Anbringung dieser Standardkomponenten.
Als Komponenten des Thermomanagementmoduls zur Temperiermediumförderung und zur Massenstromregelung können zumindest eine Komponente zur Temperiermediumförderung, insbesondere zumindest zwei Komponenten zur Temperiermediumförderung, und zumindest zwei Komponenten zur Massenstromförderung vorgesehen sein. Eine solche Komponente des Thermomanagementmoduls zur Temperiermediumförderung ist beispielsweise als Pumpeinrichtung ausgebildet zum Fördern des Temperiermediums und eine solche Komponente zur Massenstromregelung des Temperiermediums ist insbesondere als Ventil ausgebildet. Vorteilhaft umfasst das Thermomanagementmodul bzw. dessen tragendes Strukturbauteil zumindest eine Pumpeinrichtung zum Fördern des Temperiermediums und zumindest zwei Ventile zur Regelung der Massenströme des Temperiermediums, insbesondere zumindest zwei Pumpeinrichtungen zum Fördern des Temperiermediums und zumindest zwei Ventile zur Regelung der Massenströme des Temperiermediums. Die zumindest zwei Ventile können vorteilhaft als Standardventile ausgebildet sein, so dass sie vergleichsweise kostengünstig sind. Unter einem Standardventil wird hier insbesondere ein 2/2-Wegeventil, ein 3/2-Wegeventil, ein 3/3-Wegeventil, ein 4/2-Wegeventil bzw. ein 4/3-Wegeventil verstanden. Das Vorsehen einer oder zweier Pumpeinrichtung(en) zum Fördern des Temperiermediums und zweier Ventile zur Regelung der Massenströme des Temperiermediums als Komponenten des Thermomanagementmoduls, die auf oder in dem tragenden Strukturbauteil des Thermomanagementmoduls angeordnet sind, können insbesondere zum Regeln der Temperiermedium-Massenströme in drei Teilkreisläufen des Temperierkreislaufs eines Fahrzeugs dienen, das insbesondere ein Elektrofahrzeug, batterieelektrisches Fahrzeug oder Hybridfahrzeug ist, somit insbesondere eine Traktionsbatterie umfasst. Der Temperierkreislauf eines solchen Fahrzeugs umfasst den zumindest einen ersten Teilkreislauf zum Temperieren der Batterie bzw. Traktionsbatterie des Fahrzeugs. Er umfasst ferner den zumindest einen zweiten Teilkreislauf zum Temperieren zumindest einer Elektronikkomponente, wie beispielsweise der Leistungselektronik, eines oder mehrerer Steuergeräte, eines Inverters, eines Chargers, ggf. eines Elektromotors, der auch in einem separaten Teilkreislauf mit einem Thermoöl als Temperiermedium angeordnet sein kann, oder anderer Elektronikkomponenten, die temperiert werden müssen bzw. sollen, wobei zu solchen anderen Elektronikkomponenten vorliegend nicht andere elektrische Komponenten, wie ein elektrischer Zuheizer, gehören. Dieser würde in einem separaten Teilkreislauf angeordnet. Der Temperierkreislauf umfasst ferner den zumindest einen dritten Teilkreislauf, der einen Wärmeübertrager umfasst, der dazu dient, aus der das Fahrzeug umgebenden Umgebungsluft Wärme aufzunehmen und/oder an diese abzugeben und auch den Klimakomfort im Innenraum bzw. einer Kabine eines Fahrzeugs zu regeln. Die aufgenommene und/oder abgegebene Wärme wird auf das Temperiermedium übertragen oder von dem Temperiermedium entnommen. Ein solcher Wärmeübertrager des zumindest einen dritten Teilkreislaufs ist somit insbesondere am vorderen Ende eines Fahrzeugs angeordnet und über den dritten Teilkreislauf mit dem Thermomanagementmodul bzw. dessen tragendem Strukturbauteil fluidisch verbunden. Auch der erste Teilkreislauf zum Temperieren der Batterie bzw. Traktionsbatterie des Fahrzeugs ist mit dem Thermomanagementmodul bzw. dessen tragenden Strukturbauteil fluidisch verbunden, ebenso wie der zweite Teilkreislauf zum Temperieren der Elektronikkomponenten, wie beispielsweise der Leistungselektronik. Das Temperiermedium, das in den Teilkreisläufen gefördert wird bzw. strömt, kann beispielsweise Kühlmittel, z.B. Kühlwasser, insbesondere Kühlwasser mit Frostschutzmittel, sein.
Das Thermomanagementmodul verbindet vorzugsweise zumindest zwei der Teilkreisläufe des Temperierkreislaufs, insbesondere drei Teilkreisläufe des Temperierkreislaufs, fluidisch miteinander, wobei die Vor- und Rückläufe der zumindest zwei Teilkreisläufe über das Thermomanagementmodul fluidisch miteinander verbindbar oder verbunden sind. Bei lediglich zwei Teilkreisläufen können lediglich ein Ventil und eine Pumpeinrichtung vorgesehen sein, bei mehr als zwei Teilkreisläufen mehr als ein Ventil und eine Pumpeinrichtung, insbesondere bei drei Teilkreisläufen zwei Ventile und zwei Pumpeinrichtungen. Die zumindest zwei Ventile dienen der Regelung der entsprechenden Massenströme des Temperiermediums, so dass entsprechend temperiertes Temperiermedium in den jeweiligen Teilkreislauf des Temperierkreislaufs über die zumindest eine Pumpeinrichtung, die ebenfalls auf oder in dem Thermomanagementmodul bzw. dessen zumindest einen tragendem Strukturbauteil angeordnet ist, gefördert werden kann.
Das tragende Strukturbauteil des Thermomanagementmoduls ist vorteilhaft plattenartig und/oder im Wesentlichen flach ausgebildet. Hierdurch ist zum einen eine platzsparende Ausgestaltung des tragenden Strukturbauteils möglich, zum anderen zugleich eine stabile biegesteife Ausgestaltung. Die zumindest eine Komponente zur Temperiermediumförderung und die zumindest eine Komponente zur Massenstromregelung können auf dem plattenartig und/oder im Wesentlichen flach ausgebildeten tragenden Strukturbauteil etwa parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sein oder werden. Hierbei können die insbesondere zumindest eine oder zwei Pumpeinrichtung(en) und die insbesondere zumindest zwei Ventile in etwa gleicher Ausrichtung zueinander, somit etwa parallel zueinander ausgerichtet, auf bzw. in dem tragenden Strukturbauteil angeordnet werden. Die etwa parallele Ausrichtung bezieht sich hierbei insbesondere auf die Antriebsachsen der zumindest einen Komponente zur Temperiermediumförderung und der zumindest einen Komponente zur Massenstromregelung, die entsprechend etwa parallel zueinander und in Bezug zu den tragenden Strukturbauteil etwa senkrecht zu diesem anordbar oder angeordnet sind. Unter den Antriebsachsen wird bei dem Ventil eine Antriebsnabe oder -welle eines Aktuators bzw. Rotor oder Drehkolben des Ventils, bei einer Pumpeinrichtung deren Antriebswelle verstanden. Aufgrund der etwa parallelen Ausrichtung der Antriebsachsen der auf dem tragenden Strukturbauteil des Thermomanagementmoduls anzuordnenden Komponenten (Komponente(n) zur Massenstromregelung und Komponente(n) zur Temperiermediumförderung) ist ein vergleichsweise einfaches Bestücken des tragenden Strukturbauteils des Thermomanagementmoduls mit der zumindest einen Pumpeinrichtung als Komponente zur Temperiermediumförderung und der zumindest zwei Ventile bzw. Standardventile als Komponenten zur Massenstromregelung des Temperiermediums möglich. Diese können von einer Seite aus in jeweils etwa gleicher Ausrichtung der jeweiligen Antriebsachsen der auf dem tragenden Strukturbauteil anzuordnenden Komponenten erfolgen, somit der zumindest einen Pumpeinrichtung und der zumindest zwei Ventile.
Weiter vorteilhaft umfasst das tragende Strukturbauteil zumindest einen Fluidweg, insbesondere zumindest einen Fluidkanal, zum fluidischen Verbinden der auf oder innerhalb des tragenden Strukturbauteils angeordneten Komponenten, also zum fluidischen Verbinden der zumindest einen Komponente zur Temperiermediumförderung und der zumindest einen Komponente zur Massenstromregelung des Temperiermediums, und auch zum fluidischen Verbinden der zumindest zwei Komponenten zur Massenstromregelung des Temperiermediums untereinander.
Ferner weist das tragende Strukturbauteil vorteilhaft Fluidanschlusseinrichtungen zum Anschließen der Vor- und Rückläufe der Teilkreisläufe des Temperierkreislaufs auf, wobei die Fluidanschlusseinrichtungen fluidisch mit dem zumindest einen Fluidweg, insbesondere Fluidkanal, innerhalb des tragenden Strukturbauteils und/oder auf diesem in Verbindung stehen. Hierdurch ist es somit möglich, an den Fluidanschlusseinrichtungen die Vor- und Rückläufe der Teilkreisläufe des Temperierkreislaufs des Fahrzeugs anzuschließen, so dass das Temperiermedium über die Fluidanschlusseinrichtungen in den zumindest einen Fluidweg im Inneren oder auf dem tragenden Strukturbauteil des Thermomanagementmoduls gelangen kann.
Die Fluidanschlusseinrichtungen an dem, auf dem oder innerhalb des tragenden Strukturbauteils können ferner vorteilhaft fluidisch mit der zumindest einen Komponente zur Temperiermediumförderung und der zumindest einen Komponente zur Massenstromregelung verbindbar oder verbunden sein. Die zumindest eine Komponente zur Temperiermediumförderung, wie eine Pumpeinrichtung, und die zumindest eine Komponente zur Massenstromregelung des Temperiermediums, also insbesondere die zumindest zwei Ventile bzw. Standardventile, sind vorteilhaft entlang des zumindest einen Fluidweges, insbesondere des zumindest einen Fluidkanals, innerhalb des oder auf dem tragenden Strukturbauteil angeordnet. Dementsprechend stehen auch die Fluidanschlusseinrichtungen, die fluidisch mit dem zumindest einen Fluidweg innerhalb des tragenden Strukturbauteils oder auf diesem fluidisch in Verbindung stehen, auch mit der zumindest einen Pumpeinrichtung und den zumindest zwei Ventilen als Komponenten in fluidischer Verbindung.
Da die zumindest drei Teilkreisläufe des Temperierkreislaufs eines Fahrzeugs mit dem Thermomanagementmodul über dessen Fluidanschlusseinrichtungen fluidisch verbunden werden, stehen die Fluidanschlusseinrichtungen nach dem Anschließen der Teilkreisläufe fluidisch somit auch mit den Wärmeübertragern und/oder Wärmequellen und/oder Wärmesenken der einzelnen Teilkreisläufe in Verbindung, korrespondieren fluidisch somit mit diesen. Wie bereits vorstehend erwähnt, umfassen die zumindest drei Teilkreisläufe des Temperierkreislaufs Wärmeübertrager und/oder Wärmequellen und/oder Wärmesenken, die entweder zum Erwärmen oder zum Abkühlen des Temperiermediums beim Durchströmen des jeweiligen Teilkreislaufs innerhalb von diesem führen.
Über das Thermomanagementmodul können beispielsweise auch vier Teilkreisläufe des Temperierkreislaufs eines Fahrzeugs miteinander fluidisch gekoppelt werden, wobei die vier Teilkreisläufe Wärmeübertrager und/oder Temperiereinrichtungen bzw. Wärmequellen und/oder Wärmesenken umfassen. Weiter vorteilhaft kann das Thermomanagementmodul mit fünf Teilkreisläufen des Temperierkreislaufs eines Fahrzeugs fluidisch verbunden bzw. gekoppelt werden, wobei die fünf Teilkreisläufe Wärmeübertrager und/oder Temperiereinrichtungen bzw. Wärmequellen und/oder Wärmesenken umfassen. Ferner ist selbstverständlich auch ein fluidisches Verbinden des Thermomanagementmoduls mit mehr als fünf Teilkreisläufen des Temperierkreislaufs eines Fahrzeugs möglich. Die Anzahl der Fluidanschlusseinrichtungen des Thermomanagementmoduls kann entsprechend an die Anzahl der mit diesem zu verbindenden Teilkreisläufe des Temperierkreislaufs eines Fahrzeugs angepasst werden.
Weiter vorteilhaft ist das tragende Strukturbauteil zumindest teilweise gitterförmig ausgebildet. Hierdurch ist eine thermische Entkopplung einzelner Bereiche des tragenden Strukturbauteils von anderen benachbarten Bereichen möglich, da über den jeweiligen gitterförmigen Abschnitt des tragenden Strukturbauteils wenig oder kaum Wärme übertragen wird/werden kann. Andere Bereiche des tragenden Strukturbauteils können gezielt thermisch gekoppelt werden, wobei in diesen Bereichen dann beispielsweise keine gitterförmige Ausbildung des tragenden Strukturbauteils vorgesehen wird. Bei bekannten Thermomanagementmodulen sind üblicherweise vollflächig geschlossene Kunststoffspritzgussgeometrien vorgesehen. Hierdurch ergibt sich in Bezug auf das Bauteilvolumen ein relativ großer projizierter Flächeninhalt, der zwangsläufig im Rahmen der Herstellung eines solchen Thermomanagementmoduls zu einem Spritzgussmaschinenpark führt, der in der Lage sein muss, derartige große Bauteile zu fertigen. Große Flächen führen nämlich zu großen Zuhaltekräften der Maschine und hierdurch zu hohen Investitionskosten und dementsprechend auch zu hohen Bauteilkosten. Bei dem erfindungsgemäßen tragenden Strukturbauteil werden demgegenüber vorteilhaft Bereiche, die nicht fluidische Funktionen erfüllen sollen, gitterförmig ausgebildet. Hierdurch lassen sich auch die Abmessungen einer entsprechenden Spritzgussmaschine zum Herstellen des Thermomanagementmoduls bzw. von dessen tragendem Strukturbauteil gegenüber dem Stand der Technik reduzieren. Ebenfalls kann der Materialeinsatz beim Herstellen eines spritzgegossenen tragenden Strukturbauteils des Thermomanagementmoduls gegenüber dem Stand der Technik reduziert und auch der Verzug des Bauteils gegenüber den großvolumigen Spritzgussgeometrien des Standes der Technik reduziert werden.
Das Thermomanagementmodul wird zumeist im Motorraum eines Fahrzeugs angeordnet. Das zumindest eine tragende Strukturbauteil wird vorteilhaft etwa waagerecht in den Motorraum integriert, insbesondere nahe unter der Motorhaube des Fahrzeugs. Dies führt dazu, dass die Fluidanschlusseinrichtungen des Thermomanagementmoduls gut zugänglich sind, so dass Medienleitungen der Teilkreisläufe des Temperierkreislaufs an diese problemlos angeschlossen werden können. Alternativ ist jedoch auch eine abweichende Anordnung des Thermomanagementmoduls bzw. von dessen zumindest einem tragenden Strukturbauteil im Fahrzeug möglich, wie z.B. eine vertikale oder anderweitige Anordnung.
Durch das Thermomanagementmodul bzw. dessen tragendes Strukturbauteil können somit die zumindest eine Komponente zur Temperiermediumförderung, also die zumindest eine Pumpeinrichtung, und die zumindest eine Komponente zur Massenstromregelung des Temperiermediums, somit insbesondere die zumindest zwei Ventile bzw. Standardventile, auf bzw. in dem tragenden Strukturbauteil des Thermomanagementmoduls gebündelt werden. Es sind komplexe Regelungen der Massenströme an Temperiermedium, insbesondere Kühlmittel, innerhalb des Thermomanagementmoduls bzw. dessen tragendem Strukturbauteil unter Verwendung von Standardkomponenten in Form der zumindest einen Pumpeinrichtung und der zumindest zwei Ventile bzw. Standardventile möglich. Dies führt zu einer deutlichen Kostenreduzierung im Vergleich zum Stand der Technik. Medienleitungen der einzelnen Teilkreisläufe des Temperierkreislaufs eines Fahrzeugs, wie beispielsweise eines Kühlmittelkreislaufs, können auf einfache Art und Weise an den Fluidanschlusseinrichtungen an dem tragenden Strukturbauteil montiert werden. Die einzelnen Komponenten zur Temperiermediumförderung und zur Massenstromregelung des Temperiermediums können ohne das Erfordernis einer zusätzlichen Leitung direkt miteinander verbunden werden, so dass die Anzahl an Leitungen bzw. Medienleitungen hier gegenüber dem Stand der Technik reduziert werden kann. Da die zumindest eine Komponente zur Temperiermediumförderung und die zumindest eine Komponente zur Massenstromregelung auf dem bzw. innerhalb des tragenden Strukturbauteils angeordnet und fluidisch mit dem zumindest einen Fluidweg innerhalb bzw. auf dem tragenden Strukturbauteil verbunden sind, ist es nicht erforderlich, weitere Medienleitungen im Bereich des Thermomanagementmoduls hierfür vorzusehen. Über das Thermomanagementmodul können beispielsweise drei bis fünf Wärmeübertrager oder Temperierkomponenten bzw. Temperiereinrichtungen durch Anschließen einer entsprechenden Anzahl an Teilkreisläufen des Temperierkreislaufs eines Fahrzeugs verbunden werden.
Über das Thermomanagementmodul können somit Teilkreisläufe des Temperierkreislaufs gekoppelt oder getrennt werden, wobei alle auf dem Thermomanagementmodul angeordneten bzw. in dessen tragendes Strukturbauteil integrierten Komponenten, die der Temperiermedienförderung bzw. der Massenstromregelung des Temperiermediums dienen, miteinander fluidisch verbindbar oder verbunden oder strömungstechnisch verschaltet sind. Ein strömungstechnisches Verschalten bedeutet, dass mehrere Teilkreisläufe einen gemeinsamen Fluidstrom aufweisen können.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im Folgenden Ausführungsbeispiele von dieser näher anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in:

1 eine Prinzipskizze einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Thermomanagementsystems mit einem Temperierkreislauf mit drei Teilkreisläufen und einem erfindungsgemäßen Thermomanagementmodul,
2 eine Prinzipskizze einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Thermomanagementsystems mit einem Temperierkreislauf mit fünf Teilkreisläufen und einem erfindungsgemäßen Thermomanagementmodul,
3 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Thermomanagementmoduls mit zwei Pumpeinrichtungen und zwei Ventilen,
4 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Thermomanagementmoduls mit zwei Pumpeinrichtungen und zwei Ventilen, wobei diese in zwei nicht fluidisch miteinander verbundenen Teilmodulen des Thermomanagementmoduls angeordnet sind,
5 eine Draufsicht auf ein Verteilerstück zum Verteilen eines Temperiermediums innerhalb eines erfindungsgemäßen Thermomanagementmoduls mit einem Einlass und zwei Auslässen,
6 eine Unteransicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Thermomanagementmoduls mit zwei Pumpeinrichtungen,
7 eine Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Thermomanagementmoduls mit zwei Pumpeinrichtungen,
8 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Thermomanagementmoduls im Bereich dreier Fluidanschlusseinrichtungen,
9 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Thermomanagementmoduls,
10 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Thermomanagementmoduls mit zwei Pumpeinrichtungen und zwei Ventilen, und.
11 eine skizzenhafte Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Thermomanagementsystems mit einem Temperierkreislauf mit mehreren Teilkreisläufen und einem erfindungsgemäßen Thermomanagementmodul.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines Thermomanagementsystems 200 mit einem Temperierkreislauf 100 mit drei Teilkreisläufen, nämlich einem ersten Teilkreislauf 101, der zum Temperieren einer Batterie 106 bzw. Traktionsbatterie 106 bzw. eines entsprechenden Batteriesystems dient, einem zweiten Teilkreislauf 102, der zum Temperieren von Elektronikkomponenten 107 dient, und einem dritten Teilkreislauf 103, der einen Wärmeübertrager 108 in einem vorderen Bereich eines Fahrzeugs 300 (siehe 11) umfasst, der zur Wärmeaufnahme aus der Umgebungsluft und Wärmeabgabe an diese bzw. zur Wärmeübertragung der Wärme aus der Umgebungsluft in das Temperiermedium, das durch den dritten Teilkreislauf 103 strömt, und aus diesem zur Wärmeabgabe an die Umgebungsluft dient. Dieser dritte Teilkreislauf 103 ist somit der Komfortkreislauf, da er zur Klimatisierung des Innenraums des Fahrzeugs dient, während der erste Teilkreislauf 101 zum Temperieren der Batterie bzw. Traktionsbatterie 106 des Fahrzeugs 300 dient und der zweite Teilkreislauf 102 zum Temperieren der zumindest einen Elektronikkomponente 107. Zur Temperierung des Innenraums des Fahrzeugs 300 kann hinter Lüftungsklappen im Dashboard des Fahrzeugs eine sog. HVAC (Heating Ventilation Air Conditioning Unit) eingesetzt werden, die im Wesentlichen zumindest zwei Wärmetauscher beinhaltet. Dies ist zum einen ein Heizungswärmetauscher, durch den Kühlwasser, insbesondere im Winter erwärmtes Kühlwasser, geleitet wird. Dieser Heizungswärmetauscher ist üblicherweise an den Komfortkreislauf gekoppelt, also an den dritten Teilkreislauf 103. Die für den Innenraum vorgesehene Luft bzw. Außen- oder Umgebungsluft strömt durch Ventilation über den Heizungswärmetauscher und wird dabei erwärmt. Die Wärme des Kühlwassers kann durch Abwärme verschiedener Fahrzeugkomponenten bereitgestellt werden, wobei die bei einem batterieelektrischen Fahrzeug (BEV) abfallende Wärmemenge jedoch meist nicht ausreichen wird, oder durch einen PTC-Zuheizer 206 oder durch einen Wärmetauscher einer Wärmepumpe 205, wie sie in 2 angedeutet sind, was einen Betrieb eines Kältekreises im Umkehrbetrieb bedeutet bzw. ein Liefern erforderlicher Wärme durch die heiße Seite eines Kältekreises. Ferner kann dort ein Verdampfer des Kältekreislaufs angeordnet werden, der geeignet ist, nach dem gleichen Verfahren Luft zu kühlen. Außerdem kann auch ein dritter Wärmetauscher vorgesehen sein. Ein solcher kann ein Wärmetauscher einer Wärmepumpe sein, der Wärme bereitstellt. Alternativ kann Wärme direkt an die Luft übertragen werden oder Wärme wird dem Kühlkreislauf bereitgestellt und von diesem erfolgt ein Wärmeübertrag an die Luft.
Der vorstehend genannte PTC-Zuheizer 206, der kein PTC-Wärmetauscher ist, stellt lediglich unter Zuhilfenahme elektrischer Energie Wärme bereit, die er in das Kühlwasser als Temperiermedium überträgt. Die Position dieser zusätzlichen elektrischen Wärmequelle in den Teilkreisläufen kann relativ beliebig gewählt werden. Möglich ist z.B. die Anordnung im Komfortkreislauf, also dem dritten Teilkreislauf 103, oder in einem separaten Kreislauf, der über das Thermomanagementmodul 1 zugeschaltet wird. Ein solcher PTC-Zuheizer 206 kann zwar an einer beliebigen Stelle im Kühlmittelsystem angeordnet werden, ist jedoch nicht Teil eines Kältemittelkreislaufs.
Der vorstehend bereits erwähnte Verdampfer ist eine Komponente des Kältemittelkreislaufes, in dem Kältemittel verdampft. Dabei wird Wärme durch das Kältemittel aufgenommen. Der Verdampfer kann einen Luftstrom in der HVAC-Einheit erwärmen.
Ein Chiller 204 ist neben dem Verdampfer des Kältemittelkreislaufes ein weiterer Wärmetauscher an der sog. kalten Seite des Kältemittelkreislaufes. Der Chiller 204 wird meist parallel, ggf. in Reihe, zu dem Verdampfer angeordnet. Der Chiller 204 kühlt eine Komponente oder ein anderes Temperiermedium, wie Kühlwasser, ist nicht in der HVAC-Einheit angeordnet und kühlt keinen Luftstrom.
Es können somit zwei bis drei oder sogar mehr Wärmequellen und Wärmesenken in die einzelnen Teilkreisläufe und somit auch in den Temperierkreislauf 100 integriert oder separat angeordnet werden. In 1 ist somit der Minimalumfang an Teilkreisläufen 101, 102 und 103 eines solchen Temperierkreislaufs 100 eines Fahrzeugs zum Temperieren von dessen Komponenten gezeigt, in 2 drei weitere Teilkreisläufe 104, 105, 109.
Alle Teilkreisläufe 101, 102 und 103 des Temperierkreislaufs 100 gemäß 1 sind mit einem Thermomanagementmodul 1 fluidisch verbunden. Dies bedeutet, dass sowohl die jeweiligen Vorläufe 110, 112, 114 der drei Teilkreisläufe 101, 102, 103 als auch deren jeweilige Rückläufe 111, 113, 115 jeweils an das Thermomanagementmodul 1 fluidisch angeschlossen sind. Über das Thermomanagementmodul 1 können diese einzelnen Teilkreisläufe 101, 102 und 103 miteinander fluidisch verbunden bzw. voneinander getrennt werden. Zu diesem Zweck umfasst das Thermomanagementmodul 1 zumindest eine Pumpeneinrichtung und zumindest zwei Ventile. Hierauf wird weiter unten näher eingegangen. Alle drei Teilkreisläufe 101, 102, 103 sind in sich geschlossen, wie 1 zu entnehmen ist. Es liegt somit kein Kurzschluss zwischen diesen vor. Die jeweiligen Vor- und Rückläufe 110, 111, 112, 113, 114, 115 der drei Teilkreisläufe 101, 102, 103 sind fluidisch an das Thermomanagementmodul 1 angeschlossen.
In 2 umfasst der Temperierkreislauf 100 fünf Teilkreisläufe, die drei Teilkreisläufe 101, 102 und 103 entsprechen dabei den in 1 gezeigten. Zusätzlich zu diesen umfasst der Temperierkreislauf 100 noch einen vierten Teilkreislauf, der den Chiller 204 als Schnittstelle zu einem Kältekreislauf einer Klimaanlage umfasst, einen fünften Teilkreislauf 105 mit einem Wärmeübertrager bzw. der Wärmepumpe 205 als Schnittstelle zu einem Kältekreislauf, und einen sechsten Teilkreislauf 109, der einen Wärmeerzeuger, insbesondere den PTC-Zuheizer 206, umfasst. Der PTC-Zuheizer 206 und somit der sechste Teilkreislauf 109 kann separat zu dem fünften Teilkreislauf 105 mit der Wärmepumpe bzw. dem Wärmeübertrager als Schnittstelle zum Kältekreislauf vorgesehen oder beide in Reihe oder parallel geschaltet werden. Ferner ist es grundsätzlich möglich, dass der PTC-Zuheizer 206 in den dritten Teilkreislauf 103 mit aufgenommen wird. Ohnehin ist in den 1 und 2 jeweils durch gestrichelte Linien in den einzelnen Teilkreisläufen 101, 102, 103, 104, 105, 109 angedeutet, dass dort weitere Komponenten enthalten sein bzw. dort aufgenommen werden können. Dementsprechend kann der PTC-Zuheizer 206 mit in den fünften Teilkreislauf 105 integriert sein oder aber auch im dritten Teilkreislauf 103.
Der zweite Teilkreislauf 102 kann als Elektronikkomponenten 107 verschiedene Arten von Komponenten einzeln, selektiv, in Reihe oder parallel geschaltet umfassen. Beispielhaft sind hier vier verschiedene Arten von Elektronikkomponenten in 2 angedeutet, nämlich eine Leistungselektronik 207 als Wärmeübertrager, die hier beispielhaft in den zweiten Teilkreislauf 102 integriert ist, oder ein Elektromotor 208 oder ein Inverter 209 als Wärmeübertrager, oder auch ein Charger 210, ebenfalls als Wärmeübertrager, oder aber weitere Elektronikkomponenten 107, die durch das Kästchen 211 beispielhaft angedeutet sind. Alle diese Elektronikkomponenten 107 sind somit jeweils Wärmeübertrager, die Wärme in den zweiten Teilkreislauf 102 des Temperierkreislaufs 100 abgeben können. Es können noch weitere Elektronikkomponenten vorgesehen werden, deren Kühlung jedoch nicht notwendig oder sinnvoll wäre. Auch der PTC-Zuheizer stellt grundsätzlich eine solche Komponente dar. Unter Elektronikkomponenten 107 werden daher hier nur solche verstanden, die enorme Wärmeleistung erzeugen und daher der Kühlung bedürfen. Ebenso kann die Wärme, die in das Temperiermedium, wie Kühlwasser, eingekoppelt wird, auch an anderer Stelle genutzt werden. Bei den Elektronikkomponenten 107 handelt es sich daher um Leistungselektroniken 207, Steuergeräte, Inverter 209, Charger 210. Ferner ist auch der Elektromotor 208 zu kühlen, jedoch geschieht dies in der Regel nicht direkt über das Kühlmittel, sondern das (dann erste) Kühlmittel kühlt ein weiteres vom ersten Kühlmittel unabhängiges zweites Kühlmittel, wie z.B. ein Thermoöl. Es findet somit eine indirekte Kühlung des Elektromotors 208 statt.
Jeder der Teilkreisläufe 104, 105 und 109 weist ebenfalls jeweils einen Vorlauf und einen Rücklauf auf. Diese sind in 2 ebenfalls zu sehen und dort mit den Bezugszeichen 116 bis 121 gekennzeichnet, wobei die Vorläufe die Bezugszeichen 116, 118, 120 und die Rückläufe die Bezugszeichen 117, 119 und 121 tragen. Auch der Chiller 204 und die Wärmepumpe 205 bzw. der Wärmeübertrager können jeweils einzeln bzw. selektiv oder in Reihe oder auch parallel zueinander vorgesehen werden. Je nach Ausgestaltung können somit auch weniger Teilkreisläufe als in 2 gezeigt mit der entsprechenden Anzahl an in diesen Teilkreisläufen vorhandenen Komponenten 204, 205 und 206 vorgesehen sein.
3 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Thermomanagementmodul 1 als Prinzipskizze. Das Thermomanagementmodul 1 umfasst zwei Pumpeinrichtungen 2, 3 sowie zwei Ventile 4, 5. Diese sind über Fluidkanäle 20, 21, 30, 31, 40, 41, 50 sowohl untereinander als auch mit Fluidanschlusseinrichtungen 6, 7, 8, 9 fluidisch verbunden. Die erste Pumpeinrichtung 2 ist somit über den Fluidkanal 21 mit dem Ventil 4, das Ventil 4 mit dem Ventil 5 über den Fluidkanal 41 und die zweite Pumpeinrichtung 3 mit dem Ventil 5 über den Fluidkanal 31 fluidisch verbunden. Alle Komponenten der beiden Pumpeinrichtungen 2, 3 und der Ventile 4, 5 sowie alle Fluidkanäle 20, 21, 30, 31, 40, 41, 50 sind auf einem tragenden Strukturbauteil 10 des Thermomanagementmoduls 1 angeordnet. Das tragende Strukturbauteil 10 ist in dieser Ausführungsvariante etwa U-förmig ausgebildet, kann jedoch auch eine andere Formgebung aufweisen. Durch die U-Form des tragenden Strukturbauteils 10 kann im Bereich des Spaltes 11 zwischen den beiden Schenkeln 12, 13 des u-förmigen tragenden Strukturbauteils 10 eine thermische und ggf. auch akustische Entkopplung und ferner eine Bewegungsmöglichkeit, somit die Möglichkeit zum Ausgleich von Lastbeaufschlagungen auf den tragenden Strukturbauteil 10, ausgeglichen werden. Das thermische und akustische Entkoppeln ermöglicht es, dass einerseits die beiden mit den beiden Pumpeinrichtungen 2, 3 versehenen Schenkel 12, 13 thermisch voneinander getrennt werden können, somit sich zumindest weniger thermisch gegenseitig beeinflussen. Fluidisch sind jedoch die jeweiligen Pumpeinrichtungen 2 bzw. 3 mit den ihnen zugeordneten Ventilen 4, 5 sowie die beiden Ventile 4, 5 untereinander verbunden.
An dem tragenden Strukturbauteil 10 des Thermomanagementmoduls 1 sind außenseitig Befestigungsstellen 14, 15, 16 angeordnet, hier in Form von Befestigungslaschen. Die Befestigungsstellen 14, 15, 16 bzw. Befestigungslaschen dienen dazu, das tragende Strukturbauteil 10 des Thermomanagementmoduls 1 in einem Fahrzeug befestigen zu können, beispielsweise im Motorraum eines Fahrzeugs.
In 4 ist eine alternative Ausführungsform des Thermomanagementmoduls 1 gezeigt. Auf dessen tragendem Strukturbauteil, das hier ohne den Spalt 11, also nicht U-förmig, ausgebildet ist, sondern eine in der Draufsicht etwa Rechteckform aufweist, sind wiederum die beiden Pumpeinrichtungen 2, 3 sowie die beiden Ventile 4, 5 angeordnet. Allerdings ist in dieser Ausführungsvariante keine Verbindung der beiden Ventile 4, 5 miteinander innerhalb des Thermomanagementmoduls 1 bzw. auf dessen tragendem Strukturbauteil 10 vorgesehen. Eine fluidische Verbindung ist lediglich zwischen der jeweiligen Pumpeinrichtung 2 bzw. 3 und dem jeweils dieser zugeordneten Ventil 4, 5 vorgesehen. Das Ventil 4 ist dementsprechend über einen weiteren Fluidkanal 42 mit einer Fluidanschlusseinrichtung 18 fluidisch verbunden und das Ventil 5 über einen weiteren Fluidkanal 51 mit einer Fluidanschlusseinrichtung 19 fluidisch verbunden. Das Thermomanagementmodul 1 umfasst in der in 4 gezeigten Ausführungsvariante daher zwei Teilmodule 1a und 1b, wobei das Teilmodul 1a die Komponenten der ersten Pumpeinrichtung 2 und des Ventils 4 mit den entsprechend zugehörigen Fluidkanälen 20, 21, 40, 42 und den entsprechenden Fluidanschlusseinrichtungen 6, 7, 18 umfasst, während das zweite Teilmodul 1b des Thermomanagementmoduls 1 die Komponenten der zweiten Pumpeinrichtung 3 und des Ventils 5 mit den zugehörigen Fluidkanälen 30, 31, 50, 51 und den mit diesen fluidisch verbundenen Fluidanschlusseinrichtungen 8, 9, 19 umfasst.
Im Unterschied zu der Ausführungsform nach 3 sind bei der Ausführungsform des Thermomanagementmoduls 1 gemäß 4 vier Befestigungsstellen 14, 15, 16, 17 jeweils auch wiederum in Form von Befestigungslaschen vorgesehen. Die Anzahl der Befestigungsstellen zum Befestigen des tragenden Strukturbauteils 10 in einem Fahrzeug kann von dem jeweiligen Anwendungsfall abhängig gemacht werden, wobei im Prinzip drei Befestigungsstellen in vielen Fällen ausreichend sein können.
5 zeigt eine Prinzipskizze eines Verteilerstücks 60 bzw. T-Stücks als Teil des Thermomanagementmoduls 1. Das Verteilerstück 60 weist einen skizzierten Einlass 61 und zwei Auslässe 62, 63 auf. Die beiden Auslässe 62, 63 sind mit dem Einlass durch jeweils einen Fluidkanal 64, 65 fluidisch verbunden. Auch solche fluidischen Verbindungen zum Verteilen von Temperiermedium innerhalb des Thermomanagementmoduls 1 können auf diesem bzw. in dessen tragendem Strukturbauteil 10 oder auf dessen tragendem Strukturbauteil 10 vorgesehen werden.
In den 6 bis 10 sind verschiedene Ausführungsvarianten des Thermomanagementmoduls 1 gezeigt, die jeweils gitterförmige Bereiche 70 im Bereich des jeweils tragenden Strukturbauteils 10 des Thermomanagementmoduls 1 aufweisen. Bei der Ausführungsvariante nach 6 ist ein sehr großer gitterförmiger Bereich 70 des tragenden Strukturbauteils 10 vorgesehen, in 9 ebenfalls. Die beiden Ausführungsvarianten unterscheiden sich unter anderem durch die unterschiedliche Anzahl an Fluidanschlusseinrichtungen und dementsprechend auch Ventilen. Die Anzahl der Fluidanschlusseinrichtungen 160, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 167, 168, 169, 170, 171 ist bei der Ausführungsform nach 9 deutlich größer als die Anzahl der Fluidanschlusseinrichtungen 6, 7, 8, 9 bei der Ausführungsform nach 6. Dies zeigt, dass eine beliebige Anzahl an Fluidanschlusseinrichtungen in Kombination mit Standardventilen und Standard-Pumpeinrichtungen als Komponenten des Thermomanagementmoduls 1 vorgesehen sein können. Beide Ausführungsvarianten nach 6 und 9 umfassen jeweils zwei Pumpeinrichtungen 2, 3, die Ausführungsform nach 6 lediglich zwei Ventile 4, 5, die Ausführungsform nach 9 jedoch drei Ventile 4, 5, 80. Dementsprechend sind auch mehr Fluidkanäle 175 bzw. 180, die jeweils die Fluidanschlusseinrichtungen 160, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 167, 168, 169, 170, 171 bzw. 6, 7, 8, 9 miteinander bzw. mit den Pumpeinrichtungen 2, 3 und den Ventilen 4, 5, 80 verbinden, bei der Ausführungsvariante nach 9 vorgesehen.
Der gitterförmige Bereich 70 ist bei der Ausführungsvariante des Thermomanagementmoduls 1 in 7 kleiner ausgebildet. Auch bei dieser Ausführungsvariante sind zwei Pumpeinrichtungen 2, 3 als Komponenten bzw. Fluidkomponenten des Thermomanagementmoduls in dessen tragendes Strukturbauteil 10 integriert. Auch bei dieser Ausführungsvariante ist zumindest ein Ventil 4 bzw. 5 ebenfalls im tragenden Strukturbauteil 10 bzw. auf diesem angeordnet.
Durch die gitterförmigen Bereiche 70 kann eine thermische Entkopplung erfolgen, da die Stege 71 und die Öffnungen 72, die von den Stegen 71 umgrenzt werden, zu einer solchen entsprechenden thermischen Entkopplung führen. Ferner erweisen sich die gitterförmigen Bereiche 70 gegenüber der vollflächigen Ausgestaltung des tragenden Strukturbauteils 10 nach 4 als vorteilhaft, da bei Lastbeanspruchungen die Gefahr von Rissbildung bei Vorsehen der gitterförmigen Bereiche 70 deutlich geringer ist.
Wie insbesondere 7 gut zu entnehmen ist, sind Antriebsachsen, genauer die Antriebswellen 25, 35 und 45, 55, der auf dem tragenden Strukturbauteil 10 des Thermomanagementmoduls 1 angeordneten Pumpeinrichtungen 2, 3 und des (nicht gezeigten) Aktuators der Ventile 4 und 5 etwa parallel zueinander und in Bezug zu dem tragenden Strukturbauteil 10 etwa senkrecht zu diesem angeordnet.
In 8 ist ein Ausschnitt des tragenden Strukturbauteils 10 im Bereich dreier Fluidanschlusseinrichtungen 90, 91, 92 gezeigt, wobei eine weitere Fluidanschlusseinrichtung 93 senkrecht zu der Fluidanschlusseinrichtung 91 im Bereich des zu dieser führenden Fluidkanals 93 angeordnet ist. Dies zeigt, dass die Fluidanschlusseinrichtungen nicht nur in einer Ebene, sondern auch senkrecht zu dieser angeordnet sein können. Wie auch den 6 und 10 entnommen werden kann, können die Fluidanschlusseinrichtungen, in 6 die Fluidanschlusseinrichtung 9 und in 10 die Fluidanschlusseinrichtung 94, auch in einem von 90° abweichenden Winkel zur Ebene des tragenden Strukturbauteils 10 angeordnet sein. Wie ebenfalls 10 entnommen werden kann, können elektrische Verbinder 22, 32 der beiden Pumpeinrichtungen 2, 3 in gewohnter Weise auf deren Oberseite angeordnet werden. Es ist somit problemlos möglich, die Pumpeinrichtungen 2, 3 über zumindest eine elektrische Verbindungsleitung mit elektrischem Strom zu versorgen. Ferner ist es möglich, elektrische Verbindungsleitungen in das Thermomanagementmodul 1 zu integrieren oder zumindest auf diesem anzuordnen.
In 11 ist skizzenhaft eine Draufsicht auf das Fahrzeug 300 gezeigt, wobei dieses zwei Vorderräder 301, zwei Hinterräder 302, einen vorderen Fahrzeugbereich 303 mit Wärmeübertrager 108 und Inverter 209, im Bereich des einen Vorderrades 301 Chiller 204 und einen Temperiermediumtank 212, z.B. Kühlmitteltank, im Bereich des anderen Vorderrades 301 den PTC-Zuheizer 206, im Übergang vom vorderen Fahrzeugbereich 303 in einen mittleren Fahrzeugbereich 304 das Thermomanagementmodul 1 des Thermomanagementsystems 200, im mittleren Fahrzeugbereich 304 die Batterie 106 und im hinteren Fahrzeugbereich 305 den Elektromotor 208 mit der Leistungselektronik 207 und den Charger 210 umfasst. Erkennbar erstreckt sich eine Anzahl von Fluidleitungen der einzelnen Teilkreisläufe des Temperierkreislaufs 100 des Fahrzeugs 300 zwischen dem Thermomanagementmodul 1 und den einzelnen vorstehend genannten Fahrzeugkomponenten. Auf dem Thermomanagementmodul 1 sind zwei Pumpeinrichtungen 2, 3 und zwei Ventile 4, 5 aufgenommen zur Förderung des Temperiermediums und zur Regelung der Massenströme an Temperiermedium in den einzelnen Teilkreisläufen des Temperierkreislaufs 100.
Das tragende Strukturbauteil 10 des Thermomanagementmoduls 1 ist in den in den Figuren gezeigten Ausführungsvarianten als Spritzgussteil ausgebildet, so dass beliebige Ausführungsvarianten kostengünstig hergestellt werden können. Ein Bestücken des tragenden Strukturbauteils 10 mit den entsprechenden Fluidkomponenten in Form von Pumpeinrichtungen und Ventilen bzw. Standard-Pumpeinrichtungen und Standard-Ventilen kann unabhängig von der anwendungsspezifisch optimierten Formgebung des tragenden Strukturbauteils 10 nachfolgend vorteilhaft von einer Seite aus problemlos erfolgen.
Neben den im Vorstehenden beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen von Thermomanagementsystemen, umfassend zumindest ein Thermomanagementmodul, das zumindest ein tragendes Strukturbauteil umfasst, auf dem zumindest eine Komponente zur Temperiermediumförderung und zumindest eine Komponente zur Massenstromregelung anordbar oder angeordnet oder in dieses integriert sind, können noch zahlreiche weitere gebildet werden, insbesondere auch beliebige Kombinationen der einzelnen Merkmale von diesen, wobei das Thermomanagementmodul bzw. dessen tragendes Strukturbauteil jeweils dazu dient, eine Struktur zur Anbringung üblicher Standardkomponenten, also von Standard-Ventilen und Standard-Pumpeinrichtungen, zu schaffen.
Bezugszeichenliste

1: Thermomanagementmodul
1a: Teilmodul
1b: Teilmodul
2: erste Pumpeinrichtung
3: zweite Pumpeinrichtung
4: Ventil
5: Ventil
6: Fluidanschlusseinrichtung
7: Fluidanschlusseinrichtung
8: Fluidanschlusseinrichtung
9: Fluidanschlusseinrichtung
10: tragendes Strukturbauteil
11: Spalt
12: erster Schenkel
13: zweiter Schenkel
14: Befestigungsstelle
15: Befestigungsstelle
16: Befestigungsstelle
17: Befestigungsstelle
18: Fluidanschlusseinrichtung
19: Fluidanschlusseinrichtung
20: Fluidkanal
21: Fluidkanal
22: elektrischer Verbinder
25: Antriebwelle
30: Fluidkanal
31: Fluidkanal
32: elektrischer Verbinder
35: Antriebswelle
40: Fluidkanal
41: Fluidkanal
42: Fluidkanal
45: Antriebswelle
50: Fluidkanal
51: Fluidkanal
55: Antriebswelle
60: Verteilerstück
61: Einlass
62: Auslass
63: Auslass
64: Fluidkanal
65: Fluidkanal
70: gitterförmiger Bereich
71: Steg
72: Öffnung
80: Ventil
90: Fluidanschlusseinrichtung
91: Fluidanschlusseinrichtung
92: Fluidanschlusseinrichtung
93: Fluidkanal
94: Fluidanschlusseinrichtung
100: Temperierkreislauf
101: erster Teilkreislauf
102: zweiter Teilkreislauf
103: dritter Teilkreislauf
104: vierter Teilkreislauf
105: fünfter Teilkreislauf
106: Batterie/Traktionsbatterie
107: Elektronikkomponente
108: Wärmeübertrager
109: sechster Teilkreislauf
110: Vorlauf von 101
111: Rücklauf von 101
112: Vorlauf von 102
113: Rücklauf von 102
114: Vorlauf von 103
115: Rücklauf von 103
116: Vorlauf von 104
117: Rücklauf von 104
118: Vorlauf von 105
119: Rücklauf von 105
120: Vorlauf von 109
121: Rücklauf von 109
160: Fluidanschlusseinrichtung
161: Fluidanschlusseinrichtung
162: Fluidanschlusseinrichtung
163: Fluidanschlusseinrichtung
164: Fluidanschlusseinrichtung
165: Fluidanschlusseinrichtung
166: Fluidanschlusseinrichtung
167: Fluidanschlusseinrichtung
168: Fluidanschlusseinrichtung
169: Fluidanschlusseinrichtung
170: Fluidanschlusseinrichtung
171: Fluidanschlusseinrichtung
175: Fluidkanal
180: Fluidkanal
200: Thermomanagementsystem
204: Chiller
205: Wärmepumpe
206: PTC-Zuheizer
207: Leistungselektronik
208: Elektromotor
209: Inverter
210: Charger
211: weitere Elektronikomponenten
212: Temperiermediumtank/Kühlmitteltank
300: Fahrzeug
301: Vorderrad
302: Hinterrad
303: vorderer Fahrzeugbereich
304: mittlerer Fahrzeugbereich
305: hinterer Fahrzeugbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102020206268 A1 [0003, 0009]
DE 102021102473 A1 [0004, 0008]

Claims

Thermomanagementsystem (200), umfassend ein geschlossenes System eines Temperierkreislaufs (100) eines Fahrzeugs (300), in dem Temperiermedium strömbar ist oder strömt, wobei der Temperierkreislauf (100) zumindest einen ersten Teilkreislauf (101) zum Temperieren einer Batterie (106), wie einer Traktionsbatterie, zumindest einen zweiten Teilkreislauf (102) zum Temperieren zumindest einer Elektronikkomponente (107) und zumindest einen dritten Teilkreislauf (103), umfassend zumindest einen Wärmeübertrager (108), der zur Wärmeaufnahme aus Umgebungsluft und/oder Wärmeabgabe an diese und zur Wärmeübertragung in das Temperiermedium und/oder aus diesem dient, umfasst, wobei die Teilkreisläufe jeweils Vor- und Rückläufe (111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermomanagementsystem (200) zumindest ein Thermomanagementmodul (1) umfasst, das zumindest ein tragendes Strukturbauteil (10) umfasst, auf dem zumindest eine Komponente zur Temperiermediumförderung (2, 3) und zumindest eine Komponente zur Massenstromregelung (4, 5, 80) anordbar oder angeordnet oder in dieses integriert sind.
Thermomanagementsystem (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten des Thermomanagementmoduls (1) zur Temperiermediumförderung und zur Massenstromregelung, insbesondere zumindest zwei Komponenten zur Temperiermediumförderung und zumindest zwei Komponenten zur Massenstromförderung, zumindest eine Pumpeinrichtung (2, 3) zum Fördern des Temperiermediums und zumindest zwei Ventile (4, 5, 80) zur Regelung der Massenströme des Temperiermediums umfassen, insbesondere zumindest zwei Pumpeinrichtungen (2, 3) zum Fördern des Temperiermediums und zumindest zwei Ventile (4, 5, 80) zur Regelung der Massenströme des Temperiermediums.
Thermomanagementsystem (200) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Ventile (4, 5, 80) Standardventile sind, insbesondere als Standardventil zumindest ein 2/2-Wegeventil, 3/2-Wegeventil, 3/3-Wegeventil, 4/2-Wegeventil, 4/3-Wegeventil vorgesehen ist.
Thermomanagementsystem (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermomanagementmodul (1) zumindest zwei Teilkreisläufe (101, 102, 103, 104, 105, 109) des Temperierkreislaufs (100) miteinander fluidisch verbindet, wobei die Vor- und Rückläufe (111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121) der zumindest zwei Teilkreisläufe (101, 102, 103, 104, 105, 109) über das Thermomanagementmodul (1) fluidisch miteinander verbindbar oder verbunden sind.
Thermomanagementsystem (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das tragende Strukturbauteil (10) des Thermomanagementmoduls (1) plattenartig und/oder im Wesentlichen flach ausgebildet ist, wobei die zumindest eine Komponente zur Temperiermediumförderung und die zumindest eine Komponente zur Massenstromregelung auf dem tragenden Strukturbauteil (10) etwa parallel zueinander ausgerichtet anordbar oder angeordnet sind.
Thermomanagementsystem (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Antriebsachsen (25, 35, 45) der auf dem tragenden Strukturbauteil (10) des Thermomanagementmoduls (1) angeordneten zumindest einen Komponente zur Temperiermediumförderung (2, 3) und zumindest einen Komponente zur Massenstromregelung (4, 5, 80) etwa parallel zueinander und in Bezug zu dem tragenden Strukturbauteil (10) etwa senkrecht zu diesem angeordnet sind.
Thermomanagementsystem (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das tragende Strukturbauteil (10) des Thermomanagementmoduls (1) zumindest einen Fluidweg, insbesondere zumindest einen Fluidkanal (40, 41, 42, 50, 51, 64, 65, 93, 175, 180), umfasst zum fluidischen Verbinden der zumindest einen Komponente zur Temperiermediumförderung (2, 3) und der zumindest einen Komponente zur Massenstromregelung (4, 5, 80) auf oder innerhalb des tragenden Strukturbauteils (10).
Thermomanagementsystem (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das tragende Strukturbauteil (10) des Thermomanagementmoduls (1) Fluidanschlusseinrichtungen (6, 7, 8, 9, 18, 19, 90, 91, 92, 94, 160, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 167, 168, 169, 170, 171) aufweist zum Anschließen der Vor- und Rückläufe (111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121) der Teilkreisläufe (101, 102, 103, 104, 105, 109) des Temperierkreislaufs (100).
Thermomanagementsystem (200) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidanschlusseinrichtungen (6, 7, 8, 9, 18, 19, 90, 91, 92, 94, 160, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 167, 168, 169, 170, 171) auf dem oder innerhalb des tragenden Strukturbauteils (10) des Thermomanagementmoduls (1) fluidisch mit der zumindest einen Komponente zur Temperiermediumförderung (2, 3) und der zumindest einen Komponente zur Massenstromregelung (4, 5, 80) verbindbar oder verbunden sind.
Thermomanagementsystem (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das tragende Strukturbauteil (10) des Thermomanagementmoduls (1) zumindest teilweise gitterförmig ausgebildet ist.
Fahrzeug (300), insbesondere Elektrofahrzeug, batterieelektrisches Fahrzeug oder Hybridfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (300) zumindest ein Thermomanagementsystem (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche umfasst.