DE102022108697A1

DE102022108697A1 - Komponentenanordnung an einem Kühlpaket

Info

Publication number: DE102022108697A1
Application number: DE102022108697.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Hacker; Patrick Then
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2022-04-11
Filing date: 2022-04-11
Publication date: 2023-10-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung von Komponenten des Thermomanagements eines Kraftfahrzeugs an einem Kühlpaket und ein die Komponentenanordnung umfassendes Elektrofahrzeug.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung von Komponenten des Thermomanagements eines Kraftfahrzeugs an einem Kühlpaket und ein die Komponentenanordnung umfassendes Elektrofahrzeug.
In Elektrofahrzeugen müssen Bauteile wie E-Maschinen, HV-Batterie, Pulswechselrichter und Ladegeräte temperiert werden. Dazu werden diese Komponenten in den Kühlkreis eingebunden, dadurch miteinander und mit einem Kühler, Chiller bzw. HV-Heizer verbunden und mit Kühlmittel durchströmt.
Um verbindende Elemente (Leitungen) und Halterungen der Einzelkomponenten einzusparen und die Effizienz zu erhöhen, werden in heutigen Elektrofahrzeugen Module erzeugt. Diese erfüllen mehrere Einzelfunktionalitäten und beinhalten beispielsweise einen Ausgleichsbehälter, Pumpen, Ventile, Chiller usw. und werden als ein zentrales Modul im Vorderwagen an der Karosserie montiert.
In Fahrzeugkonzepten, die neue Fahrfunktionen ermöglichen (autonomes Fahren Level 4), nimmt die Anzahl der Hochvolt-Bauteile, die idealerweise neben dem Niedervolt-System im crashsicheren Bereich im Vorderwagen positioniert werden sollten, zu. Beispielsweise sind im Regelfall DC-DC Wandler, Pulswechselrichter oder HV-Heizer entsprechend unterzubringen. Ein zentrales Kühlungsmodul im Vorderwagen ist hierbei ein zu großer Block und kann sich bei einem Unfall negativ auf das Crash-Verhalten auswirken.
Aus der WO 2021 / 048 095 A1 geht ein Kompaktmodul zur Temperierung eines Kraftfahrzeugs hervor, das einen Kältemittelkreislauf zur Führung eines Kältemittels aufweist, mit einem elektrischen Kältemittelverdichter, zwei Wärmetauschern sowie einem Expansionsventil und einer Kanalplatte, in welcher Kältemittelkanäle des Kältemittelkreislaufs und Kühlmittelkanäle zur Führung eines Kühlmittels integriert sind, sowie einer modularen Ventileinheit als Anschlussbereich für Kühlmittelleitungen des Kraftfahrzeugs.
Die DE 10 2010 011 481 A1 betrifft ein Elektrofahrzeug mit einem entnehmbaren Klimatisierungsmodul, mit dem die Fahrgastzelle des Elektrofahrzeugs klimatisierbar ist. Das Klimatisierungsmodul weist eine Heizung und/oder eine Kältemaschine auf und ist innerhalb des Elektrofahrzeugs benachbart zu einem Motorraum, einer Fahrgastzelle, einem Unterboden und/oder einem Kofferraum entnehmbar angeordnet.
Die DE 10 2012 108 535 A1 offenbart eine Klimatisierungsvorrichtung für eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere ein Flurförderzeug, mit einem Heiz-/Kühlkreis mit einer Kühlflüssigkeit, mit einem Innenwärmetauscher für eine Fahrerkabine, und einem Zwischenwärmetauscher, der mit einem Klimakreislauf verbunden ist. Der Zwischenwärmetauscher ist ein Verdampfer des Klimakreislaufes. Der Klimakreislauf umfasst einen Kompressor, einen Außenwärmetauscher mit der Umgebungsluft als Kondensator und eine Expansionsventileinrichtung und ein Kältemittel läuft in dem Klimakreislauf um.
Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine besonders kompakte und sichere Komponentenanordnung für das Thermomanagement eines Elektrofahrzeugs zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Komponentenanordnung in einem Kraftfahrzeug, welche mehrere zusammenwirkende Komponenten eines Thermomanagementsystems für das Kraftfahrzeug und ein Kühlpaket für das Kraftfahrzeug umfasst. In der Komponentenanordnung sind die Komponenten des Thermomanagementsystems zumindest überwiegend auf oder an dem Kühlpaket angeordnet und befestigt, also nicht in einem separaten Modulblock angeordnet.
Die Komponentenanordnung bildet ein Modul im Kühlkreis des Kraftfahrzeugs. In einer Ausführungsform umfassen die zusammenwirkenden Komponenten des Thermomanagementsystems wenigstens ein regelndes Wasserventil und wenigstens eine Pumpe. In einer weiteren Ausführungsform umfassen die zusammenwirkenden Komponenten des Thermomanagementsystems einen Sensor, mindestens eine Kühlmittelleitung, gegebenenfalls einen Chiller, und/oder gegebenenfalls einen Ausgleichsbehälter.
In einer Ausführungsform sind die zusammenwirkenden Komponenten des Thermomanagementsystems auf einem Halter (z. B. einer Halteplatte) angeordnet, der in einer Halterung des Kühlpakets befestigt ist. In einer anderen Ausführungsform weist das Kühlpaket integrierte Halterungen für die zusammenwirkenden Komponenten des Thermomanagementsystems auf.
Das Kühlpaket umfasst mindestens einen Wärmetauscher, der dafür eingerichtet ist, Wärme mit der Umgebungsluft auszutauschen. In einer Ausführungsform ist das Kühlpaket liegend im Kraftfahrzeug eingebaut. In einer Ausführungsform weist das Kühlpaket Halter auf, mit denen es an einer Karosserie oder einem Chassis eines Kraftfahrzeugs befestigt werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Kraftfahrzeug, das eine erfindungsgemäße Komponentenanordnung umfasst. In einer Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug (BEV).
In einer Ausführungsform ist die Komponentenanordnung in einem kritischen Crashbereich im Vorderwagen des Kraftfahrzeugs angeordnet, d. h. in einem exponierten Bereich des Kraftfahrzeugs. In einer weiteren Ausführungsform ist die Komponentenanordnung in einem von außen zugänglichen Bereich des Kraftfahrzeugs angeordnet. Im erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug sind die HV-Komponenten in einem crashsicheren Bereich untergebracht, um das Risiko einer Beschädigung bei einem Unfall möglichst gering zu halten, bevorzugt nicht beschädigt zu werden. Die Thermomanagement-Komponenten des Kraftfahrzeugs sind hingegen in einem exponierten Bereich angeordnet, der sich bei einem Unfall verformen kann.
Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung zählt, dass bei einem Unfall mit Aufprall (Crash) das Risiko einer kritischen Verblockung der Komponentenanordnung möglicht gering gehalten wird, bevorzugt eine kritische Verblockung der Komponentenanordung nicht auftritt. Die Anordnung der Komponenten ist sehr kompakt, die Anzahl der Schnittstellen der Komponenten des Thermomanagements im Bauraum ist reduziert, da die Komponenten zum Großteil zusammengefasst sind, und es lassen sich Halter einsparen. Außerdem ist die Komponentenanordnung für den Kundendienst besser zugänglich. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend 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.
Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung;
2 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung.

1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung 100. Auf einem Kühlpaket 10, das für den liegenden Einbau in einem Kraftfahrzeug vorgesehen und zum Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft konfiguriert ist, befindet sich eine Halteplatte 30, die über Halter 15 am Kühlpaket 10 befestigt ist. Die Halter 15 dienen auch zur Befestigung des Kühlpakets 15 an einer Karosserie oder einem Chassis eines Kraftfahrzeugs. Im Crashfall können sich die Halter 15 lösen oder abreißen. Die Anordnung und die Verteilung der Komponenten auf dem Kühlpaket verhindert ein kritisches Verblocken des Kühlpakets 10. Auf der Halteplatte 30 sind Pumpen 40 und ein Ventil-Zusammenbau 50 inklusive Sensoren angeordnet. Über Kühlmittelleitungen 20 ist der Ventil-Zusammenbau 50 mit den Pumpen 40 und dem Kühlpaket 10 verbunden.
2 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung 100, bei der die Halteplatte 30 durch in das Kühlpaket 10 integrierte Halterungen ersetzt ist. Die Halter 15 dienen ausschließlich der Befestigung des Kühlpakets 15 an einer Karosserie oder einem Chassis eines Kraftfahrzeugs. Auf dem Kühlpaket 10 sind Pumpen 40 und ein Ventil-Zusammenbau 50 inklusive Sensoren angeordnet und über integrierte Halterungen befestigt. Der Ventil-Zusammenbau 50 ist über Kühlmittelleitungen 20 mit den Pumpen 40 und dem Kühlpaket 10 verbunden.
Bezugszeichenliste

100: Komponentenanordnung
10: Kühlpaket (liegend)
15: Halter Kühlpaket
20: Kühlmittelleitung
30: Halteplatte
40: Pumpe
50: Ventil-Zusammenbau (inkl. Sensoren)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2021048095 A1 [0005]
DE 102010011481 A1 [0006]
DE 102012108535 A1 [0007]

Claims

Komponentenanordnung (100) in einem Kraftfahrzeug, welche ein Modul im Kühlkreis des Kraftfahrzeugs bildet und mehrere zusammenwirkende Komponenten (20, 40, 50) eines Thermomanagementsystems für das Kraftfahrzeug und ein Kühlpaket (10) für das Kraftfahrzeug umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (20, 40, 50) des Thermomanagementsystems zumindest überwiegend auf oder an dem Kühlpaket (10) angeordnet und befestigt sind.
Komponentenanordnung (100) nach Anspruch 1, worin die zusammenwirkenden Komponenten (20, 40, 50) des Thermomanagementsystems wenigstens ein regelndes Wasserventil (50) und wenigstens eine Pumpe (40) umfassen.
Komponentenanordnung (100) nach Anspruch 2, worin die zusammenwirkenden Komponenten (20, 40, 50) des Thermomanagementsystems einen Sensor, mindestens eine Kühlmittelleitung (20), gegebenenfalls einen Chiller und/oder gegebenenfalls einen Ausgleichsbehälter umfassen.
Komponentenanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die zusammenwirkenden Komponenten (20, 40, 50) des Thermomanagementsystems auf einem Halter (30) angeordnet sind, der in einer Halterung des Kühlpakets (10) befestigt ist.
Komponentenanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Kühlpaket (10) integrierte Halterungen aufweist, in denen die zusammenwirkenden Komponenten (20, 40, 50) des Thermomanagementsystems befestigt sind.
Komponentenanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das Kühlpaket (10) mindestens einen Wärmetauscher umfasst, der dafür eingerichtet ist, Wärme mit der Umgebungsluft auszutauschen.
Komponentenanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das Kühlpaket (10) Halter (15) aufweist, mit denen es an einer Karosserie oder einem Chassis eines Kraftfahrzeugs befestigt werden kann.
Kraftfahrzeug, welches eine Komponentenanordnung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche umfasst.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, worin die Komponentenanordnung (100) in einem kritischen Crashbereich im Vorderwagen des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8 oder 9, welches ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug (BEV) ist.