DE102022117844A1 - Motor vehicle having temperature control device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (10) aufweisend eine erste, zu temperierende Komponente (1) und eine zweite, zu temperierende Komponente (2). Das Kraftfahrzeug (10) weist eine Temperiervorrichtung (4) auf. Die Temperiervorrichtung (4) weist einen ersten Fluidkreislauf (6) mit einem ersten Rohrbündelwärmeübertrager (7) und einen zweiten Fluidkreislauf (8) mit einem zweiten Rohrbündelwärmeübertrager (9) auf.The invention relates to a motor vehicle (10) having a first component (1) to be tempered and a second component (2) to be tempered. The motor vehicle (10) has a temperature control device (4). The temperature control device (4) has a first fluid circuit (6) with a first tube bundle heat exchanger (7) and a second fluid circuit (8) with a second tube bundle heat exchanger (9).
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug aufweisend eine erste zu temperierende Komponente und eine zweite zu temperierende Komponente.The invention relates to a motor vehicle having a first component to be tempered and a second component to be tempered.
Herkömmlich werden Komponenten von Kraftfahrzeugen häufig über einen im Stirnbereich des Kraftfahrzeugs angebrachten Kühler gekühlt. Der Kühler wird dabei bspw. von einem durch Fahrtwind erzeugten Luftstrom umströmt, wodurch einem im Kühler strömenden Kühlfluid Wärme entzogen wird. Das gekühlte Kühlfluid wird den zu temperierenden Komponenten zugeführt, um diesen Wärme zu entziehen.Conventionally, components of motor vehicles are often cooled via a radiator mounted in the front area of the motor vehicle. The cooler is, for example, flowed around by an air flow generated by the wind, as a result of which heat is removed from a cooling fluid flowing in the cooler. The cooled cooling fluid is supplied to the components to be tempered in order to remove heat from them.
Um die benötigte Kühlleistung bereitstellen zu können, bedürfen bekannte Kühler eine vergleichsweise große, mit Luft umströmbare Oberfläche. Sie nehmen dementsprechend vergleichsweise viel Bauraum ein, und zwar aufgrund der dort günstigen Anströmbedingungen durch Fahrtwind meist im ohnehin schon dicht verbauten Stirnbereich des Kraftfahrzeugs (bspw. hinter einem Kühlergrill). Entsprechend müssen dadurch auch Öffnungen, durch die Außenluft zum Kühler strömt, vergleichsweise großflächig ausgeführt werden. Dies führt zu einer Erhöhung des Luftwiderstands des Kraftfahrzeugs (bspw. seines cW-Werts) was sich nachteilhaft auf den Energieverbrauch auswirkt. Ein solcher Aufbau ist bspw. in
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere hinsichtlich des benötigten Bauraums, des Gesamtgewichts und der Aerodynamik des Kraftfahrzeugs verbesserte Technik zur Temperierung von Komponenten des Kraftfahrzeugs bereitzustellen.The invention is based on the object of providing an improved technology for temperature control of components of the motor vehicle, particularly with regard to the required installation space, the overall weight and the aerodynamics of the motor vehicle.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.The task is solved by the features of
Ein Aspekt betrifft ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug und/oder ein (z. B. elektrisch angetriebenes) Nutzfahrzeug (z. B. Lastkraftwagen oder Omnibus).One aspect relates to a motor vehicle, preferably an electrically powered motor vehicle and/or a (e.g. electrically powered) commercial vehicle (e.g. truck or bus).
Das Kraftfahrzeug weist eine erste, zu temperierende Komponente, eine zweite, zu temperierende Komponente und eine Temperiervorrichtung auf.The motor vehicle has a first component to be tempered, a second component to be tempered and a temperature control device.
Die Temperiervorrichtung weist einen ersten Fluidkreislauf zum Führen eines ersten Temperierfluids und einen zweiten Fluidkreislauf zum Führen eines zweiten Temperierfluids auf. Vorzugsweise ist der erste Fluidkreislauf ein erster Kühlkreislauf. Vorzugsweise ist der zweite Fluidkreislauf ein zweiter Kühlkreislauf.The temperature control device has a first fluid circuit for conducting a first temperature control fluid and a second fluid circuit for conducting a second temperature control fluid. Preferably, the first fluid circuit is a first cooling circuit. Preferably, the second fluid circuit is a second cooling circuit.
Der erste Fluidkreislauf weist einen ersten Rohrbündelwärmeübertrager auf, der zum Durchströmen mit Außenluft angeordnet ist. Der erste Rohrbündelwärmeübertrager ist zur Wärmeübertragung zwischen der den ersten Rohrbündelwärmeübertrager durchströmenden Außenluft und dem ersten Temperierfluid ausgebildet.The first fluid circuit has a first tube bundle heat exchanger, which is arranged for outside air to flow through. The first tube bundle heat exchanger is designed for heat transfer between the outside air flowing through the first tube bundle heat exchanger and the first temperature control fluid.
Der zweite Fluidkreislauf weist einen zweiten Rohrbündelwärmeübertrager auf, der zum Durchströmen mit Außenluft angeordnet ist. Der zweite Rohrbündelwärmeübertrager ist zur Wärmeübertragung zwischen der den zweiten Rohrbündelwärmeübertrager durchströmenden Außenluft und dem zweiten Temperierfluid ausgebildet.The second fluid circuit has a second tube bundle heat exchanger, which is arranged for outside air to flow through. The second tube bundle heat exchanger is designed for heat transfer between the outside air flowing through the second tube bundle heat exchanger and the second temperature control fluid.
Ein Vorteil der Erfindung kann darin liegen, dass die Temperiervorrichtung durch den Einsatz von Rohrbündelwärmeübertragern nicht an eine Positionierung im ohnehin schon dicht verbauten Frontbereich des Kraftfahrzeugs gebunden ist, sondern vielmehr an weniger dicht verbauten Stellen im Kraftfahrzeug vorgesehen werden kann, insbesondere nahe der zu temperierenden Komponenten. Dies birgt Vorteile bspw. in Bezug auf das Packaging des Kraftfahrzeugs. Ein weiterer Vorteil der Erfindung kann in einer Reduzierung der zur Anströmung der Rohrbündelwärmeübertrager mit Luft benötigten offenen Außenfläche des Kraftfahrzeugs liegen. Das wirkt sich insbesondere vorteilhaft auf den Luftwiderstand des Kraftfahrtzeugs aus. Die Reichweite des Kraftfahrzeugs wird dadurch erhöht. Das Vorhandensein zweier getrennter Fluidkreisläufe ermöglicht ferner eine voneinander unabhängige, besser auf den jeweiligen Bedarf der zu temperierenden Komponenten abstimmbare Temperiervorrichtung. Dies kann den technischen Aufwand insgesamt reduzieren und die Energieeffizienz erhöhen.An advantage of the invention may be that, through the use of tube bundle heat exchangers, the temperature control device is not tied to positioning in the already densely installed front area of the motor vehicle, but rather can be provided in less densely installed locations in the motor vehicle, in particular close to the components to be tempered . This has advantages, for example with regard to the packaging of the motor vehicle. A further advantage of the invention can lie in a reduction in the open outer surface of the motor vehicle required for air to flow into the tube bundle heat exchanger. This has a particularly advantageous effect on the air resistance of the motor vehicle. The range of the motor vehicle is thereby increased. The presence of two separate fluid circuits also enables a temperature control device that is independent of one another and can be better tailored to the respective needs of the components to be tempered. This can reduce overall technical effort and increase energy efficiency.
In einem Ausführungsbeispiel kann der zweite Rohrbündelwärmeübertrager stromabwärts des ersten Rohrbündelwärmeübertragers angeordnet sein. Vorzugsweise sind der erste Rohrbündelwärmeübertrager und der zweite Rohrbündelwärmeübertrager mittels eines Luftführungskanals fluidisch verbunden. Beispielsweise können der erste Rohrbündelwärmeübertrager und der zweite Rohrbündelwärmeübertrager seriell hintereinandergeschaltet sein. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die erste zu temperierende Komponente bspw. einen höheren Kühlbedarf aufweist als die zweite zu temperierende Komponente. Beispielsweise kann dem ersten Rohrbündelwärmeübertrager so die stromaufwärts noch kühlere Luft zugeführt werden, während dem zweiten Rohrbündelwärmeübertrager mit ohnehin niedrigerem Kühlbedarf die stromabwärts im Vergleich dazu wärmere Luft zugeführt wird. Gleiches gilt für den Fall, dass die erste zu temperierende Komponente bspw. einen höheren Heizbedarf aufweist als die zweite zu temperierende Komponente. Beispielsweise kann dem ersten Rohrbündelwärmeübertrager so die stromaufwärts noch wärmere Luft zugeführt werden, während dem zweiten Rohrbündelwärmeübertrager mit ohnehin niedrigerem Heizbedarf die stromabwärts im Vergleich dazu kühlere Luft zugeführt wird.In one embodiment, the second tube bundle heat exchanger can be arranged downstream of the first tube bundle heat exchanger. Preferably, the first tube bundle heat exchanger and the second tube bundle heat exchanger are fluidly connected by means of an air duct. For example, the first tube bundle heat exchanger and the second tube bundle heat exchanger can be connected in series. This can be particularly advantageous if, for example, the first component to be tempered has a higher cooling requirement than the second component to be tempered. For example, the first tube bundle heat exchanger can be supplied with even cooler air upstream, while the second tube bundle heat exchanger, which already has a lower cooling requirement, can be supplied with the warmer air downstream in comparison Air is supplied. The same applies in the event that the first component to be tempered has, for example, a higher heating requirement than the second component to be tempered. For example, the first tube bundle heat exchanger can be supplied with air that is even warmer upstream, while the second tube bundle heat exchanger, which already has a lower heating requirement, is supplied with air that is cooler in comparison downstream.
Alternativ oder zusätzlich kann das Kraftfahrzeug eine Luftfördereinrichtung zum Fördern der Außenluft aufweisen. Vorzugsweise ist die Luftfördereinrichtung stromaufwärts des ersten Rohrbündelwärmeübertragers angeordnet. Alternativ dazu kann die Luftfördereinrichtung auch stromabwärts des zweiten Rohrbündelwärmeübertragers angeordnet sein. Dadurch kann bspw. eine geförderte Luftmenge und somit die Leistung der Temperiervorrichtung insgesamt erhöht werden.Alternatively or additionally, the motor vehicle can have an air conveying device for conveying outside air. Preferably, the air delivery device is arranged upstream of the first tube bundle heat exchanger. Alternatively, the air delivery device can also be arranged downstream of the second tube bundle heat exchanger. As a result, for example, the amount of air delivered and thus the performance of the temperature control device as a whole can be increased.
In einem Ausführungsbeispiel kann das Kraftfahrzeug einen gemeinsamen Lufteinlass aufweisen, der sowohl den ersten Rohrbündelwärmeübertrager als auch den zweiten Rohrbündelwärmeübertrager fluidisch mit einem das Kraftfahrzeug umgebenden Außenbereich verbindet. Der gemeinsame Lufteinlass ist vorzugsweise trichterförmig ausgebildet. Beispielsweise kann der gemeinsame Lufteinlass aber auch kegel-, konus- tetraeder-, pyramiden- oder schaufelförmig ausgebildet sein. Der gemeinsame Lufteinlass kann auch jede weitere, zum Einlass von Außenluft geeignete Form aufweisen.In one exemplary embodiment, the motor vehicle can have a common air inlet which fluidly connects both the first tube bundle heat exchanger and the second tube bundle heat exchanger to an external area surrounding the motor vehicle. The common air inlet is preferably funnel-shaped. For example, the common air inlet can also be designed in the shape of a cone, cone, tetrahedron, pyramid or blade. The common air inlet can also have any other shape suitable for admitting outside air.
In einem Ausführungsbeispiel kann das Kraftfahrzeug einen ersten Lufteinlass aufweisen, der den ersten Rohrbündelwärmeübertrager fluidisch mit einem das Kraftfahrzeug umgebenden Außenbereich verbindet. Ferner kann das Kraftfahrzeug in diesem Ausführungsbeispiel einen zweiten Lufteinlass aufweisen, der den zweiten Rohrbündelwärmeübertrager fluidisch mit dem das Kraftfahrzeug umgebenden Außenbereich verbindet. Vorzugsweise ist der erste Lufteinlass und/oder der zweite Lufteinlass trichterförmig. Beispielsweise kann der erste Lufteinlass und/oder der zweite Lufteinlass aber auch kegel-, konus- tetraeder-, pyramiden- oder schaufelförmig ausgebildet sein. Der erste Lufteinlass und/oder der zweite Lufteinlass kann auch jede weitere, zum Einlass von Außenluft geeignete Form aufweisen. Vorzugsweise sind der erste Rohrbündelwärmeübertrager und der zweite Rohrbündelwärmeübertrager fluidisch parallel zueinander angeordnet. In anderen Worten können der erste Rohrbündelwärmeübertrager und der zweite Rohrbündelwärmeübertrager ausgebildet sein, Außenluft in fluidisch parallel angeordneten Leitungen zu führen. Das Kraftfahrzeug kann stromaufwärts oder stromabwärts des ersten Rohrbündelwärmeübertragers und des zweiten Rohrbündelwärmeübertragers eine Sammelleitung aufweisen, aus der mehrere Leitungen abzweigen oder in die mehrere Leitungen münden. Der erste Rohrbündelwärmeübertrager und der zweite Rohrbündelwärmeübertrager können in jeweils einer anderen dieser Leitungen angeordnet sein. Dadurch werden dem ersten Rohrbündelwärmeübertrager und dem zweiten Rohrbündelwärmeübertrager separate Luftströme zugeführt, was die jeweils übertragbare Temperierleistung steigern kann.In one exemplary embodiment, the motor vehicle can have a first air inlet which fluidly connects the first tube bundle heat exchanger to an external area surrounding the motor vehicle. Furthermore, in this exemplary embodiment, the motor vehicle can have a second air inlet, which fluidly connects the second tube bundle heat exchanger to the outside area surrounding the motor vehicle. Preferably, the first air inlet and/or the second air inlet is funnel-shaped. For example, the first air inlet and/or the second air inlet can also be designed in the shape of a cone, cone, tetrahedron, pyramid or blade. The first air inlet and/or the second air inlet can also have any other shape suitable for admitting outside air. Preferably, the first tube bundle heat exchanger and the second tube bundle heat exchanger are fluidly arranged parallel to one another. In other words, the first tube bundle heat exchanger and the second tube bundle heat exchanger can be designed to conduct outside air in lines arranged fluidly in parallel. The motor vehicle can have a manifold upstream or downstream of the first tube bundle heat exchanger and the second tube bundle heat exchanger, from which several lines branch off or into which several lines open. The first tube bundle heat exchanger and the second tube bundle heat exchanger can each be arranged in a different one of these lines. As a result, separate air flows are supplied to the first tube bundle heat exchanger and the second tube bundle heat exchanger, which can increase the temperature control output that can be transferred in each case.
In einem Ausführungsbeispiel kann das Kraftfahrzeug eine erste Luftfördereinrichtung (z. B. ein Gebläse) zum Fördern der den ersten Rohrbündelwärmeübertrager durchströmenden Außenluft aufweisen. Vorzugsweise ist die erste Luftfördereinrichtung stromaufwärts oder stromabwärts des ersten Rohrbündelwärmeübertragers angeordnet. Dadurch kann die durch den ersten Rohrbündelwärmeübertrager strömende Luftmenge und damit die Leistung der Temperiervorrichtung erhöht werden.In one exemplary embodiment, the motor vehicle can have a first air conveying device (e.g. a blower) for conveying the outside air flowing through the first tube bundle heat exchanger. Preferably, the first air delivery device is arranged upstream or downstream of the first tube bundle heat exchanger. As a result, the amount of air flowing through the first tube bundle heat exchanger and thus the performance of the temperature control device can be increased.
Alternativ oder zusätzlich kann das Kraftfahrzeug eine zweite Luftfördereinrichtung (z. B. ein Gebläse) zum Fördern der den ersten Rohrbündelwärmeübertrager durchströmenden Außenluft aufweisen. Vorzugsweise ist die zweite Luftfördereinrichtung stromaufwärts oder stromabwärts des zweiten Rohrbündelwärmeübertragers angeordnet. Dadurch kann die durch den zweiten Rohrbündelwärmeübertrager strömende Luftmenge und damit die Leistung der Temperiervorrichtung weiter erhöht werdenAlternatively or additionally, the motor vehicle can have a second air conveying device (e.g. a blower) for conveying the outside air flowing through the first tube bundle heat exchanger. Preferably, the second air delivery device is arranged upstream or downstream of the second tube bundle heat exchanger. As a result, the amount of air flowing through the second tube bundle heat exchanger and thus the performance of the temperature control device can be further increased
In einem Ausführungsbeispiel kann der gemeinsame Lufteinlass und/oder der erste Lufteinlass und/oder der zweite Lufteinlass an einer Vorderseite oder Rückseite des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. In Bezug auf eine Anströmung mit Fahrtwind stellt dies eine besonders günstige Positionierung der Lufteinlässe dar. Dadurch kann der Stauluft-Effekt (engl. „ram air effect“) zur Förderung von Luft durch die Rohrbündelwärmeübertrager genutzt werden, was die Energieeffizienz der Temperiervorrichtung steigert.In one embodiment, the common air inlet and/or the first air inlet and/or the second air inlet may be arranged at a front or rear of the motor vehicle. With regard to an inflow with wind, this represents a particularly favorable positioning of the air inlets. This means that the ram air effect can be used to convey air through the tube bundle heat exchanger, which increases the energy efficiency of the temperature control device.
Alternativ oder zusätzlich kann der gemeinsame Lufteinlass und/oder der erste Lufteinlass und/oder der zweite Lufteinlass an einer Längsaußenseite des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Dadurch wird die offene Fläche im Frontbereich des Kraftfahrzeugs reduziert, was Vorteile in Bezug auf den Luftwiderstand des Kraftfahrzeugs bietet. Ferner kann diese Ausführung der Lufteinlässe vorteilhaft sein, wenn die Temperiervorrichtung direkt in der Nähe der zu temperierenden Komponente liegen sollte, z. B. in der Nähe der E-Achse. Diese „Modularität“ der Kühlanlage kann eine Reduzierung der Komplexität der Leitungsführung des ersten Fluidkreislaufs und des zweiten Fluidkreislaufs im Kraftfahrzeug ermöglichen.Alternatively or additionally, the common air inlet and/or the first air inlet and/or the second air inlet can be arranged on a longitudinal outside of the motor vehicle. This reduces the open area in the front area of the motor vehicle, which offers advantages in terms of the air resistance of the motor vehicle. Furthermore, this design of the air inlets can be advantageous if the temperature control device should be located directly near the component to be tempered, e.g. B. near the E-axis. This “modularity” of the cooling system can reduce the complexity of the piping of the first fluid circuit and the second fluid circuit in the motor vehicle.
Alternativ oder zusätzlich kann der gemeinsame Lufteinlass und/oder der erste Lufteinlass und/oder der zweite Lufteinlass an einem Unterboden des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Dies kann insbesondere bei einem Kraftfahrzeug mit großer Bodenfreiheit eine aerodynamisch günstige Positionierung der Lufteinlässe darstellen.Alternatively or additionally, the common air inlet and/or the first air inlet and/or the second air inlet can be arranged on an underbody of the motor vehicle. This can represent an aerodynamically favorable positioning of the air inlets, particularly in a motor vehicle with high ground clearance.
Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Lufteinlass an einer Oberseite des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Dadurch wird den Rohrbündelwärmeübertragern besonders saubere Luft zugeführt, was die Verschmutzung der Rohrbündelwärmeübertrager reduzieren kann.Alternatively or additionally, the at least one air inlet can be arranged on a top side of the motor vehicle. This means that particularly clean air is supplied to the tube bundle heat exchangers, which can reduce contamination of the tube bundle heat exchangers.
Der mindestens eine Lufteinlass kann in räumlicher Nähe zur jeweils zu temperierenden Komponente angeordnet sein.The at least one air inlet can be arranged in spatial proximity to the component to be tempered.
In einem Ausführungsbeispiel kann das Kraftfahrzeug eine Abwärmenutzungseinrichtung aufweisen, die bezüglich der den ersten Rohrbündelwärmeübertrager durchströmenden Außenluft stromabwärts des ersten Rohrbündelwärmeübertragers angeordnet ist. Optional ist die Abwärmenutzungseinrichtung bezüglich der den zweiten Rohrbündelwärmeübertrager durchströmenden Außenluft stromabwärts des zweiten Rohrbündelwärmeübertragers angeordnet. Die Abwärmenutzungseinrichtung ist zur Abwärmenutzung der von dem ersten Rohrbündelwärmeübertrager und/oder von dem zweiten Rohrbündelwärmeübertrager an die Außenluft abgegebenen Wärme ausgebildet. Vorzugsweise ist die Abwärmenutzungseinrichtung zur Innenraumheizung ausgebildet. Denkbar ist aber auch, dass die Abwärmenutzungseinrichtung bspw. eine Temperiervorrichtung einer (z. B. Traktions-)Batterie und/oder von E-Komponenten ist. Ferner ist denkbar, dass die Abwärme in Wärmespeicherprozessen, in Desorptionsprozessen bei der Kälteerzeugung und auch als Nutzwärme für Aufbauten auf der Ladefläche verwendet wird. Dies nutzt die ansonsten ungenutzte Abwärme in vorteilhafter Weise aus, was die Energieeffizienz des Kraftfahrzeugs erhöhen kann.In one exemplary embodiment, the motor vehicle can have a waste heat utilization device which is arranged downstream of the first tube bundle heat exchanger with respect to the outside air flowing through the first tube bundle heat exchanger. Optionally, the waste heat utilization device is arranged downstream of the second tube bundle heat exchanger with respect to the outside air flowing through the second tube bundle heat exchanger. The waste heat utilization device is designed to utilize waste heat from the heat given off to the outside air by the first tube bundle heat exchanger and/or by the second tube bundle heat exchanger. The waste heat utilization device is preferably designed for interior heating. However, it is also conceivable that the waste heat utilization device is, for example, a temperature control device for a (e.g. traction) battery and/or e-components. It is also conceivable that the waste heat is used in heat storage processes, in desorption processes in cold generation and also as useful heat for structures on the loading area. This makes advantageous use of the otherwise unused waste heat, which can increase the energy efficiency of the motor vehicle.
In einem Ausführungsbeispiel kann die erste zu temperierende Komponente eine Normalbetriebstemperatur aufweisen, die höher oder niedriger als eine Normalbetriebstemperatur der zweiten zu temperierenden Komponente ist. Vorzugsweise liegt die Normalbetriebstemperatur der ersten zu temperierenden Komponente in einem von 20°C bis 30°C, von 30°C bis 55°C und von 55°C bis 75° und die Normalbetriebstemperatur der zweiten zu temperierenden Komponente in einem anderen von 20°C bis 30°C, von 30°C bis 55°C und von 55°C bis 75°C. Die jeweiligen Fluidkreisläufe können so besser auf den jeweiligen Temperierbedarf der jeweiligen zu temperierenden Komponente abgestimmt werden.In one embodiment, the first component to be tempered can have a normal operating temperature that is higher or lower than a normal operating temperature of the second component to be tempered. Preferably, the normal operating temperature of the first component to be tempered is in one of 20 ° C to 30 ° C, from 30 ° C to 55 ° C and from 55 ° C to 75 ° and the normal operating temperature of the second component to be tempered is in another of 20 ° C to 30°C, from 30°C to 55°C and from 55°C to 75°C. The respective fluid circuits can thus be better tailored to the respective temperature control requirements of the respective component to be tempered.
In einem Ausführungsbeispiel kann die erste zu temperierende Komponente als eines ausgeführt sein von einer elektrischen Antriebseinheit, einem Wechselrichter und einer (z. B. Traktions-)Batterie und die zweite zu temperierende Komponente als ein anderes ausgeführt sein von der elektrischen Antriebseinheit, dem Wechselrichter und der (z. B. Traktions-)Batterie sein. Dadurch kann der erste Fluidkreislauf und der zweite Fluidkreislauf besser auf den jeweiligen Temperierbedarf abgestimmt werden.In one exemplary embodiment, the first component to be tempered can be designed as one of an electric drive unit, an inverter and a (e.g. traction) battery and the second component to be tempered can be designed as another one of the electric drive unit, the inverter and the (e.g. traction) battery. This allows the first fluid circuit and the second fluid circuit to be better tailored to the respective temperature control requirements.
In einem Ausführungsbeispiel kann der erste Rohrbündelwärmeübertrager benachbart zur ersten, zu temperierenden Komponente angeordnet sein. In anderen Worten kann der erste Rohrbündelwärmeübertrager in räumlicher Nähe zur ersten, zu temperierenden Komponente angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Rohrbündelwärmeübertrager benachbart zur zweiten zu temperierenden Komponente angeordnet sein. In anderen Worten kann der zweite Rohrbündelwärmeübertrager in räumlicher Nähe zur zweiten, zu temperierenden Komponente angeordnet sein. Durch die Anordnung des ersten Rohrbündelwärmeübertragers in unmittelbarer Umgebung der ersten zu temperierenden Komponente und des zweiten Rohrbündelwärmeübertragers in unmittelbarer Umgebung der zweiten zu temperierenden Komponente können die Leitungsverläufe des ersten Fluidkreislaufs und des zweiten Fluidkreislaufs vergleichsweise kurz ausgeführt werden, was den technischen Aufwand reduzieren kann.In one exemplary embodiment, the first tube bundle heat exchanger can be arranged adjacent to the first component to be tempered. In other words, the first tube bundle heat exchanger can be arranged in spatial proximity to the first component to be tempered. Alternatively or additionally, the second tube bundle heat exchanger can be arranged adjacent to the second component to be tempered. In other words, the second tube bundle heat exchanger can be arranged in spatial proximity to the second component to be tempered. By arranging the first tube bundle heat exchanger in the immediate vicinity of the first component to be tempered and the second tube bundle heat exchanger in the immediate vicinity of the second component to be tempered, the line routes of the first fluid circuit and the second fluid circuit can be made comparatively short, which can reduce the technical effort.
Alternativ oder zusätzlich kann der erste Rohrbündelwärmeübertrager und/oder der zweite Rohrbündelwärmeübertrager unterhalb von oder im Wesentlichen auf einer Höhe mit einer Rahmenkonstruktion, einem Chassis oder einem Leiterrahmen des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Dadurch kann im hoch verbauten Frontbereich Bauraum eingespart werden, was sich vorteilhaft auf das Packaging des Kraftfahrzeugs auswirkt. Ferner kann der Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs dadurch in vorteilhafter Weise in Richtung der Fahrbahn rücken.Alternatively or additionally, the first tube bundle heat exchanger and/or the second tube bundle heat exchanger can be arranged below or essentially at the same height as a frame structure, a chassis or a ladder frame of the motor vehicle. As a result, installation space can be saved in the high front area, which has an advantageous effect on the packaging of the motor vehicle. Furthermore, the center of gravity of the motor vehicle can thereby advantageously move towards the road.
In einem Ausführungsbeispiel kann der erste Rohrbündelwärmeübertrager und/oder der zweite Rohrbündelwärmeübertrager in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Ferner kann der erste Rohrbündelwärmeübertrager und/oder der zweite Rohrbündelwärmeübertrager in einer horizontalen oder annähernd horizontalen Einbaulage ausgerichtet sein. Vorzugsweise sind der erste Rohrbündelwärmeübertrager und der zweite Rohrbündelwärmeübertrager parallel zueinander angeordnet. Dadurch kann eine im Vergleich zu herkömmlichen Kühlern niedrigere Bauhöhe erreicht werden. Ferner kann der freiwerdende Bauraum des Kraftfahrzeugs anderweitig verwendet, bspw. für weitere Batteriemodule, oder ganz eingespart werden.In one embodiment, the first tube bundle heat exchanger and/or the second tube bundle heat exchanger can be arranged in a front area of the motor vehicle. Furthermore, the first tube bundle heat exchanger and/or the second tube bundle heat exchanger can be aligned in a horizontal or approximately horizontal installation position. Preferably, the first tube bundle heat exchanger and the second tube bundle heat exchanger are parallel to one another arranged. This means that a lower overall height can be achieved compared to conventional coolers. Furthermore, the freed-up space in the motor vehicle can be used for other purposes, for example for additional battery modules, or can be saved entirely.
Alternativ kann der erste Rohrbündelwärmeübertrager und/oder der zweite Rohrbündelwärmeübertrager in einer vertikalen oder annähernd vertikalen Einbaulage ausgerichtet sein, z. B. im Frontbereich des Kraftfahrzeugs. Vorzugsweise sind der erste Rohrbündelwärmeübertrager und der zweite Rohrbündelwärmeübertrager parallel zueinander angeordnet. Vorteilhaft kann damit eine leichte Implementierung der vorliegenden Technik in bestehende Fahrerhäuser usw. vorgenommen werden, in denen das Kühlerpaket bisher ebenfalls vertikal ausgerichtet und im Frontbereich angeordnet sein kann.Alternatively, the first tube bundle heat exchanger and/or the second tube bundle heat exchanger can be aligned in a vertical or approximately vertical installation position, e.g. B. in the front area of the motor vehicle. Preferably, the first tube bundle heat exchanger and the second tube bundle heat exchanger are arranged parallel to one another. Advantageously, the present technology can be easily implemented in existing driver's cabs, etc., in which the cooler package can previously also be vertically aligned and arranged in the front area.
In einem Ausführungsbeispiel kann das Kraftfahrzeug als ein fahrerhausloses, autonomes Kraftfahrzeug ausgeführt sein. Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug in diesem Ausführungsbeispiel ein in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs angebrachtes Windschild auf. Da fahrerhauslose, autonome Kraftfahrzeuge meist ohne komplizierte Rahmenteile und/oder Federungen ausgeführt werden, kann die Temperiervorrichtung auf diese Weise im Bodenbereich des Kraftfahrzeugs positioniert werden, ohne Einbußen bezüglich der übertragbaren Temperierleistung.In one embodiment, the motor vehicle can be designed as a driverless, autonomous motor vehicle. In this exemplary embodiment, the motor vehicle preferably has a windshield mounted in a front area of the motor vehicle. Since driverless, autonomous motor vehicles are usually designed without complicated frame parts and/or suspensions, the temperature control device can be positioned in the floor area of the motor vehicle in this way without sacrificing the transferable temperature control performance.
In einem Ausführungsbeispiel kann der erste Rohrbündelwärmeübertrager und/oder der zweite Rohrbündelwärmeübertrager jeweils ein Rohrbündel aufweisen mit einer Rohranzahl ≥100, ≥ 500, ≥ 1000, ≥ 2000, ≥ 3000, ≥ 4000 oder ≥ 5000 Rohren. Vorzugsweise sind die Rohre Aluminiumrohre oder Kunststoffrohre. Dies kann die übertragbare Temperierleistung in vorteilhafter Weise erhöhen.In one embodiment, the first tube bundle heat exchanger and/or the second tube bundle heat exchanger can each have a tube bundle with a number of tubes ≥100, ≥ 500, ≥ 1000, ≥ 2000, ≥ 3000, ≥ 4000 or ≥ 5000 tubes. Preferably the tubes are aluminum tubes or plastic tubes. This can advantageously increase the transferable temperature control performance.
In einem Ausführungsbeispiel kann das Kraftfahrzeug eine dritte zu temperierende Komponente aufweisen. Die Temperiervorrichtung kann ferner einen dritten Fluidkreislauf zum Führen eines dritten Temperierfluids umfassen. Der dritte Fluidkreislauf ist vorzugsweise ein Kühlkreislauf. Der dritte Fluidkreislauf kann einen dritten Rohrbündelwärmeübertrager aufweisen, der zum Durchströmen mit Außenluft angeordnet und zur Wärmeübertragung zwischen der den dritten Rohrbündelwärmeübertrager durchströmenden Außenluft und dem dritten Temperierfluid ausgebildet ist. Der dritte Fluidkreislauf kann mit der dritten, zu temperierenden Komponente wärmeübertragend verbunden sein.In one exemplary embodiment, the motor vehicle can have a third component to be tempered. The temperature control device can further comprise a third fluid circuit for carrying a third temperature control fluid. The third fluid circuit is preferably a cooling circuit. The third fluid circuit can have a third tube bundle heat exchanger, which is arranged for outside air to flow through and is designed for heat transfer between the outside air flowing through the third tube bundle heat exchanger and the third temperature control fluid. The third fluid circuit can be connected to the third component to be tempered in a heat-transferring manner.
In einem Ausführungsbeispiel kann der dritte Rohrbündelwärmeübertrager stromabwärts des zweiten Rohrbündelwärmeübertragers angeordnet sein. Vorzugsweise sind der zweite Rohrbündelwärmeübertrager und der dritte Rohrbündelwärmeübertrager mittels eines Luftführungskanals fluidisch verbunden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Kraftfahrzeug einen dritten Lufteinlass aufweisen, der den dritten Rohrbündelwärmeübertrager fluidisch mit dem das Kraftfahrzeug umgebenden Außenbereich verbindet. Alternativ oder zusätzlich kann die dritte zu temperierende Komponente eine Normalbetriebstemperatur aufweisen, die höher oder niedriger als eine Normalbetriebstemperatur der ersten, zu temperierenden Komponente und/oder als eine Normalbetriebstemperatur der zweiten, zu temperierenden Komponente ist. Vorzugsweise liegt die Normalbetriebstemperatur der dritten, zu temperierenden Komponente in einem von 20°C bis 30°C, von 30°C bis 55°C und von 55°C bis 75°C. Alternativ oder zusätzlich kann die dritte, zu temperierende Komponente als eines von einer elektrischen Antriebseinheit, einem Wechselrichter und einer (z. B. Traktions-)Batterie ausgeführt sein. Alternativ oder zusätzlich kann der dritte Rohrbündelwärmeübertrager benachbart zur dritten, zu temperierenden Komponente angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der dritte Rohrbündelwärmeübertrager in einer horizontalen oder annähernd horizontalen Einbaulage ausgerichtet sein. Alternativ dazu kann der dritte Rohrbündelwärmeübertrager in einer vertikalen oder annähernd vertikalen Einbaulage ausgerichtet sein. Der erste Rohrbündelwärmeübertrager, der zweite Rohrbündelwärmeübertrager und der dritte Rohrbündelwärmeübertrager können parallel zueinander angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der dritte Rohrbündelwärmeübertrager jeweils ein Rohrbündel aufweisen mit einer Rohranzahl ≥100, ≥ 500, ≥ 1000, ≥ 2000, ≥ 3000, ≥ 4000 oder ≥ 5000 Rohren. Vorzugsweise sind die Rohre Aluminiumrohre oder Kunststoffrohre.In one embodiment, the third tube bundle heat exchanger can be arranged downstream of the second tube bundle heat exchanger. Preferably, the second tube bundle heat exchanger and the third tube bundle heat exchanger are fluidly connected by means of an air duct. Alternatively or additionally, the motor vehicle can have a third air inlet, which fluidly connects the third tube bundle heat exchanger to the outside area surrounding the motor vehicle. Alternatively or additionally, the third component to be tempered can have a normal operating temperature that is higher or lower than a normal operating temperature of the first component to be tempered and/or than a normal operating temperature of the second component to be tempered. Preferably, the normal operating temperature of the third component to be tempered is from 20°C to 30°C, from 30°C to 55°C and from 55°C to 75°C. Alternatively or additionally, the third component to be tempered can be designed as one of an electric drive unit, an inverter and a (e.g. traction) battery. Alternatively or additionally, the third tube bundle heat exchanger can be arranged adjacent to the third component to be tempered. Alternatively or additionally, the third tube bundle heat exchanger can be aligned in a horizontal or approximately horizontal installation position. Alternatively, the third tube bundle heat exchanger can be aligned in a vertical or approximately vertical installation position. The first tube bundle heat exchanger, the second tube bundle heat exchanger and the third tube bundle heat exchanger can be arranged parallel to one another. Alternatively or additionally, the third tube bundle heat exchanger can each have a tube bundle with a number of tubes ≥100, ≥ 500, ≥ 1000, ≥ 2000, ≥ 3000, ≥ 4000 or ≥ 5000 tubes. Preferably the tubes are aluminum tubes or plastic tubes.
In einem Ausführungsbeispiel kann das Kraftfahrzeug ein autonomes Kraftfahrzeug und/oder ein Nutzfahrzeug sein. Das autonome Kraftfahrzeug kann als ein selbstfahrendes Kraftfahrzeug ausgeführt sein, das ohne Eingriff des menschlichen Fahrers zielgerichtet fortbewegbar ist. Bei dem Nutzfahrzeug kann es sich mit anderen Worten um ein Kraftfahrzeug handeln, das durch seine Bauart und Einrichtung zur Beförderung von Personen, zum Transport von Gütern oder zum Ziehen von Anhängerfahrzeugen ausgelegt ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Kraftfahrzeug um einen Lastkraftwagen, einen Omnibus und oder einen Sattelzug handeln, der zumindest teilweise elektrisch angetrieben ist.In one embodiment, the motor vehicle may be an autonomous motor vehicle and/or a commercial vehicle. The autonomous motor vehicle can be designed as a self-driving motor vehicle that can be moved in a targeted manner without intervention by the human driver. In other words, the commercial vehicle can be a motor vehicle whose design and equipment are designed to transport people, transport goods or tow trailers. For example, the motor vehicle can be a truck, a bus and/or a tractor-trailer that is at least partially electrically driven.
Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar.The previously described preferred embodiments and features of the invention can be combined with one another in any way.
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein Kraftfahrzeug (Teildarstellung) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in der Draufsicht (Schnittdarstellung); -
2 das Kraftfahrzeug der Ausführungsform der1 in der Seitenansicht (Schnittdarstellung); -
3 das Kraftfahrzeug der Ausführungsform der1 in der Vorderansicht; -
4 eine Detailansicht einer Temperiervorrichtung (Teildarstellung), drei zu temperierende Komponenten und eine Abwärmenutzungseinrichtung des Kraftfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; -
5 eine Detailansicht einer Temperiervorrichtung, zwei zu temperierende Komponenten und eine Abwärmenutzungseinrichtung des Kraftfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; -
6 ein fahrerhausloses, autonomes Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in der Seitenansicht; und -
7 ein fahrerhausloses, autonomes Kraftfahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform in der Vorderansicht.
-
1 a motor vehicle (partial view) according to an embodiment of the present disclosure in a top view (sectional view); -
2 the motor vehicle of the embodiment of1 in side view (sectional view); -
3 the motor vehicle of the embodiment of1 in front view; -
4 a detailed view of a temperature control device (partial representation), three components to be tempered and a waste heat utilization device of the motor vehicle according to an embodiment of the present disclosure; -
5 a detailed view of a temperature control device, two components to be tempered and a waste heat utilization device of the motor vehicle according to an embodiment of the present disclosure; -
6 A cabless, autonomous motor vehicle according to an embodiment of the present disclosure in side view; and -
7 a driver's cab-less, autonomous motor vehicle according to a further embodiment in the front view.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und sind zum Teil nicht gesondert beschrieben.Identical or functionally equivalent elements are designated with the same reference numerals in all figures and some are not described separately.
Die
Das Kraftfahrzeug 10 ist bevorzugt als ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug 10 ausgeführt. Es ist auch möglich, dass das Kraftfahrzeug 10 als ein autonomes Kraftfahrzeug 10 ausgeführt ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Kraftfahrzeug 10 ein Nutzfahrzeug sein, wie beispielsweise ein Lastkraftwagen, ein Omnibus, eine Baumaschine oder eine Landmaschine. Das Nutzfahrzeug kann beispielsweise als ein sog. Kurzhauben-Nutzfahrzeug (Englisch: „short nose truck“) ausgeführt sein.The
Das Kraftfahrzeug 10 weist eine erste, zu temperierende Komponente 1 und eine zweite, zu temperierende Komponente 2 auf (siehe
Das Kraftfahrzeug 10 weist ferner die Temperiervorrichtung 4 auf. Die Temperiervorrichtung 4 kann zur Kühlung der ersten, zu temperierenden Komponente 1, der zweiten, zu temperierenden Komponente 2 und optional der dritten, zu temperierenden Komponente 3 ausgebildet sein. Die Temperiervorrichtung 4 kann ferner zur Heizung der ersten, zu temperierenden Komponente 1, der zweiten, zu temperierenden Komponente 2 und optional der dritten, zu temperierenden Komponente 3 ausgebildet sein.The
Die erste, zu temperierende Komponente 1 und die zweite zu temperierende Komponente 2 und optional die dritte, zu temperierende Komponente 3 können beispielsweise jeweils als eine elektrische Antriebseinheit, ein Wechselrichter oder eine (z. B. Traktions-)Batterie ausgeführt sein. Die erste, zu temperierende Komponente 1, die zweite zu temperierende Komponente 2 und optional die dritte, zu temperierende Komponente 3 können ausgebildet sein, jeweils auf einem bestimmten Temperaturniveau betrieben zu werden. Die jeweiligen, bestimmten Temperaturniveaus können sich vorzugsweise unterscheiden. Ferner ist denkbar, dass die erste, zu temperierende Komponente 1 und die zweite, zu temperierende Komponente 2 und optional die dritte, zu temperierende Komponente 3 jeweils einen bestimmten Kühlbedarf aufweist. Es ist aber auch denkbar, dass die erste, zu temperierende Komponente 1, die zweite zu temperierende Komponente 2 und optional die dritte, zu temperierende Komponente 3 einen bestimmten Heizbedarf aufweist.The
Die Temperiervorrichtung 4 weist einen ersten Fluidkreislauf 6, einen zweiten Fluidkreislauf 8 und optional einen dritten Fluidkreislauf 26 auf. Bevorzugt ist der erste Fluidkreislauf 6 und der zweite Fluidkreislauf 8 und optional der dritte Fluidkreislauf 26 jeweils ein Kühlkreislauf. In
Der erste Fluidkreislauf 6 ist zum Führen eines ersten Temperierfluids ausgebildet. Der erste Fluidkreislauf 6 kann als hydraulisches Leitungssystem ausgebildet sein. Entsprechend kann der erste Fluidkreislauf 6 zur Zirkulation des ersten Temperierfluids ausgebildet sein. Dazu kann der erste Fluidkreislauf 6 beispielsweise mindestens eine Rohrleitung, Dichtung, Fördereinrichtung (z. B. Pumpe oder Verdichter), Leitungsführung und/oder hydraulische Kupplung aufweisen. Der erste Fluidkreislauf 6 kann als ein geschlossenes hydraulisches System ausgeführt sein.The first
Der erste Fluidkreislauf 6 ist mit der ersten, zu temperierenden Komponente 1 wärmeübertragend verbunden (siehe
Der zweite Fluidkreislauf 8 ist zum Führen eines zweiten Temperierfluids ausgebildet. Der zweite Fluidkreislauf 8 kann als hydraulisches Leitungssystem ausgebildet sein. Entsprechend kann der zweite Fluidkreislauf 8 zur Zirkulation des zweiten Temperierfluids ausgebildet sein. Dazu kann der zweite Fluidkreislauf 8 beispielsweise mindestens eine Rohrleitung, Dichtung, Fördereinrichtung (z. B. Pumpe oder Verdichter), Leitungsführung und/oder hydraulische Kupplung aufweisen. Der zweite Fluidkreislauf 8 kann als ein geschlossenes hydraulisches System ausgeführt sein. Der zweite Fluidkreislauf 8 kann als ein vom ersten Fluidkreislauf 6 und ein vom optionalen dritten Fluidkreislauf 26 getrenntes hydraulisches System ausgebildet sein. In anderen Worten kann der erste Fluidkreislauf 6 fluidisch vom zweiten Fluidkreislauf 8 und vom dritten Fluidkreislauf 26 getrennt sein.The second
Der zweite Fluidkreislauf 8 ist mit der zweiten, zu temperierenden Komponente 2 wärmeübertragend verbunden (z. B. direkt oder indirekt über mindestens einen Rohrbündelwärmeübertrager). Der zweite Fluidkreislauf 8 kann mit der zweiten, zu temperierenden Komponente 2 thermisch gekoppelt sein. Beispielsweise ist denkbar, dass die zweite, zu temperierende Komponente 2 an einer Rohrleitung des zweiten Fluidkreislaufs 8, diese zumindest abschnittsweise umgebend anliegt. Es ist aber auch denkbar, dass die zweite, zu temperierende Komponente 2 ein durchströmbares Innenvolumen, bspw. eine Rohrleitung, aufweist. Das durchströmbare Innenvolumen kann mit dem zweiten Fluidkreislauf 8 fluidisch verbunden sein. Entsprechend kann die zweite, zu temperierende Komponente 2 zumindest abschnittsweise mit dem zweiten Temperierfluid durchströmbar sein. Ferner ist denkbar, dass der zweite Fluidkreislauf 8 ausgebildet ist, Wärmeenergie der zweiten, zu temperierenden Komponente 2 abzutransportieren. Das zweite Temperierfluid kann ausgebildet sein, die in der zweiten, zu temperierenden Komponente 2 entstehende Wärme aufzunehmen. Es ist aber auch denkbar, dass der zweiten, zu temperierenden Komponente 2 Wärmeenergie mittels des zweiten Fluidkreislaufs 8 zuführbar ist.The second
Der optionale dritte Fluidkreislauf 26 kann zum Führen eines dritten Temperierfluid ausgebildet sein. Allgemein kann der dritte Fluidkreislauf 26 analog dem ersten Fluidkreislauf 6 oder analog dem zweiten Fluidkreislauf 8 ausgebildet sein.The optional third
Der dritte Fluidkreislauf 26 kann mit der dritten, zu temperierenden Komponente 3 wärmeübertragend verbunden sein (z. B. direkt oder indirekt über mindestens einen Rohrbündelwärmeübertrager). Der dritte Fluidkreislauf 26 kann mit der dritten, zu temperierenden Komponente 3 thermisch gekoppelt sein. Beispielsweise ist denkbar, dass die dritte, zu temperierende Komponente 3 an einer Rohrleitung des dritten Fluidkreislaufs, diese zumindest abschnittsweise umgebend anliegt. Es ist aber auch denkbar, dass die dritte, zu temperierende Komponente 3 ein durchströmbares Innenvolumen, bspw. eine Rohrleitung, aufweist. Das durchströmbare Innenvolumen kann mit dem dritten Fluidkreislauf 26 fluidisch verbunden sein. Entsprechend kann die dritte, zu temperierende Komponente 3 zumindest abschnittsweise mit dem dritten Temperierfluid durchströmbar sein. Ferner ist denkbar, dass der dritte Fluidkreislauf 26 ausgebildet ist, Wärmeenergie der dritten, zu temperierenden Komponente 3 abzutransportieren. Das dritte Temperierfluid kann ausgebildet sein, die in der dritten, zu temperierenden Komponente 3 entstehende Wärme aufzunehmen. Es ist aber auch denkbar, dass der dritten, zu temperierenden Komponente 3 Wärmeenergie mittels des dritten Fluidkreislaufs 26 zuführbar ist.The third
Es ist denkbar, dass die erste zu temperierende Komponente 1 eine Normalbetriebstemperatur aufweist, die niedriger als eine Normalbetriebstemperatur der zweiten zu temperierenden Komponente 2 und niedriger als eine Normalbetriebstemperatur der dritten, zu temperierenden Komponente 3 ist. Bevorzugt liegt die Normalbetriebstemperatur der ersten, zu temperierenden Komponente 1 in einem von 20°C bis 30°C, von 30°C bis 55°C und von 55°C bis 75°C, die Normalbetriebstemperatur der zweiten, zu temperierenden Komponente 2 in einem anderen von 20°C bis 30°C, von 30°C bis 55°C und von 55°C bis 75°C und die Normalbetriebstemperatur der dritten, zu temperierenden Komponente 3 in einem wieder anderen von 20°C bis 30°C, von 30°C bis 55°C und von 55°C bis 75°C. Beispielsweise ist denkbar, dass die erste, zu temperierenden Komponente 1 als eine Hochtemperaturkomponente, wie z. B. eine elektrische Antriebseinheit, ausgeführt ist. Ferner ist denkbar, dass die zweite, zu temperierenden Komponente 2 als eine Mitteltemperaturkomponente, wie z. B. ein Wechselrichter, ausgeführt ist. Ferner ist denkbar, dass die dritte, zu temperierenden Komponente 3 als eine Niedertemperaturkomponente, wie z. B. eine Batterie, ausgeführt ist.It is conceivable that the
In einer Ausführungsform der Erfindung können das erste Temperierfluid und das zweite Temperierfluid und optional das dritte Temperierfluid jeweils ein Kühlmittel, wie z. B. Kühlwasser oder ein alkohol- oder ölbasiertes Kühlmittel, sein. In einer weiteren Ausführungsform können das erste Temperierfluid und zweite Temperierfluid und optional das dritte Temperierfluid ein Kältemittel, wie beispielsweise ein organisches Lösungsmittel, sein. Das erste Temperierfluid und zweite Temperierfluid und optional das dritte Temperierfluid können als gasförmiges oder flüssiges Temperierfluid ausgebildet sein.In one embodiment of the invention, the first temperature control fluid and the second temperature control fluid and optionally the third temperature control fluid can each be a coolant, such as. B. cooling water or an alcohol or oil based coolant. In a further embodiment, the first temperature control fluid and second temperature control fluid and optionally the third temperature control fluid can be a refrigerant, such as an organic solvent. The first temperature control fluid and second temperature control fluid and optionally the third temperature control fluid can be designed as a gaseous or liquid temperature control fluid.
Der erste Fluidkreislauf 6 weist einen ersten Rohrbündelwärmeübertrager 7 auf. Der zweite Fluidkreislauf 8 weist einen zweiten Rohrbündelwärmeübertrager 9 auf. Der dritte Fluidkreislauf 26 kann einen dritten Rohrbündelwärmeübertrager 21 aufweisen. Der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7 kann stromaufwärts der ersten, zu temperierenden Komponente 1 angeordnet sein (siehe
Der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 kann stromaufwärts der zweiten, zu temperierenden Komponente 2 angeordnet sein (siehe
In einer möglichen Ausführungsform kann der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7 und/oder der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 und/oder der dritte Rohrbündelwärmeübertrager 21 jeweils ein Rohrbündel aufweisen mit einer Rohranzahl ≥100, ≥ 500, ≥ 1000, ≥ 2000, ≥ 3000, ≥ 4000 oder ≥ 5000 Rohren. Bevorzugt sind die Rohre Aluminiumrohre oder Kunststoffrohre. Das Rohrbündel des ersten Rohrbündelwärmeübertragers 7 kann fluidisch mit dem ersten Fluidkreislauf 6 verbunden sein. Das Rohrbündel des zweiten Rohrbündelwärmeübertragers 9 kann fluidisch mit dem zweiten Fluidkreislauf 8 verbunden sein. Das Rohrbündel des dritten Rohrbündelwärmeübertragers 21 kann fluidisch mit dem dritten Fluidkreislauf 26 verbunden sein. Die Rohre können Fluidführungskanäle für das jeweilige Temperierfluid ausbilden. Der erste, zweite und/oder dritte Rohrbündelwärmeübertrager 7, 9, 21 kann beispielsweise als Mantelwärmeübertrager ausgeführt sein. Es ist denkbar, dass das Rohrbündel an der Mantelfläche des jeweiligen Rohrbündelwärmeübertragers 7, 9, 21 angeordnet ist. Es ist aber auch denkbar, dass das Rohrbündel im Zentrum des jeweiligen Rohrbündelwärmeübertragers 7, 9, 21 angeordnet ist.In a possible embodiment, the first tube
Der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7, der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 und der optionale dritte Rohrbündelwärmeübertrager 21 können sich im Wesentlichen linear erstrecken. Es ist aber auch denkbar, dass der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7 und/oder der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 und/oder der dritte Rohrbündelwärmeübertrager 21 zumindest abschnittsweise bogenförmig oder kurvenförmig verlaufen.The first tube
Es ist denkbar, dass das Kraftfahrzeug 10 einen trichterförmigen ersten Lufteinlass 16 und einen zweiten Lufteinlass 17 und einen optionalen dritten Lufteinlass 23 aufweist. Der erste Lufteinlass 16, der zweite Lufteinlass 17 und der dritte Lufteinlass 23 können aber auch jede weitere, zum Einlass von Außenluft geeignete Form aufweisen. Beispielsweise kann der erste Lufteinlass 16, der zweite Lufteinlass 17 und/oder der dritte Lufteinlass 23 kegel-, konus-, tetraeder-, pyramiden- oder schaufelförmig ausgebildet sein.It is conceivable that the
Der erste Lufteinlass 16 kann den ersten Rohrbündelwärmeübertrager 7 mit einem das Kraftfahrzeug 10 umgebenden Außenbereich bzw. einer Umgebung fluidisch verbinden. Der zweite Lufteinlass 17 kann den zweiten Rohrbündelwärmeübertrager 9 mit einem das Kraftfahrzeug 10 umgebenden Außenbereich bzw. einer Umgebung fluidisch verbinden. Der dritte Lufteinlass 23 kann den dritten Rohrbündelwärmeübertrager 21 mit einem das Kraftfahrzeug 10 umgebenden Außenbereich bzw. einer Umgebung fluidisch verbinden. Die Luft kann den ersten Rohrbündelwärmeübertrager 7 und den zweiten Rohrbündelwärmeübertrager 9 und optionalen den dritten Rohrbündelwärmeübertrager 21 in Strömungsrichtung 20 durchströmen.The
Die Lufteinlässe 16, 17 und optional 23 können wie gewünscht am Kraftfahrzeug 10 platziert werden, z. B. um möglichst geringe Leitungslängen zu ermöglichen. Bspw. können die Lufteinlässe 16, 17 und optional 23 an einer Vorderseite des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sein. Alternativ kann zumindest einer der Lufteinlässe 16, 17 und optional 23 im Bereich einer Hinterachse, an einer Längsaußenseite, an einem Unterboden oder an einer Oberseite des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sein (nicht dargestellt). Es ist auch möglich, dass die Lufteinlässe 16, 17 und optional 23 an verschiedenen Seiten des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sind. The air inlets 16, 17 and optionally 23 can be placed on the
Bevorzugt sind der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7, der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 und der dritte Rohrbündelwärmeübertrager 21 fluidisch parallel zueinander angeordnet (siehe
Der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7 ist zum Durchströmen mit Außenluft angeordnet. Der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7 ist zur Wärmeübertragung zwischen der den ersten Rohrbündelwärmeübertrager 7 durchströmenden Außenluft und dem ersten Temperierfluid ausgebildet. Der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7 kann ein mit der Luft durchströmbares Innenvolumen, bspw. ein Rohr, aufweisen. Das mit Luft durchströmbare Innenvolumen kann benachbart zum mit dem ersten Temperierfluid durchströmbaren Innenvolumen (oder benachbart zum Rohrbündel) angeordnet sein. Der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7 kann ausgebildet sein, das erste Temperierfluid an der Luft vorbeizuführen. Entsprechend kann die im ersten Rohrbündelwärmeübertrager 7 strömende Luft wärmeübertragend mit dem im Rohrbündel strömenden ersten Temperierfluid verbunden sein. Der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7 kann ausgebildet sein, dem (gekühlten oder erwärmten) ersten Temperierfluid Wärme zu entziehen oder zuzuführen. Der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7 kann ausgebildet sein, die entzogene oder zugeführte Wärme auf die Außenluft zu übertragen. Die Temperiervorrichtung 4 kann ausgebildet sein, die (so erwärmte oder gekühlte) Außenluft in Strömungsrichtung 20 abzutransportieren. Die Temperiervorrichtung 4 kann ausgebildet sein, das auf diese Weise temperierte erste Temperierfluid im ersten Fluidkreislauf 6 (erneut) der ersten zu temperierenden Komponente 1 zuzuführen.The first tube
Der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 ist zum Durchströmen mit Außenluft angeordnet. Der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 ist zur Wärmeübertragung zwischen der den zweiten Rohrbündelwärmeübertrager 9 durchströmenden Außenluft und dem zweiten Temperierfluid ausgebildet. Der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 kann ein mit der Luft durchströmbares Innenvolumen, bspw. ein Rohr, aufweisen. Das mit Luft durchströmbare Innenvolumen kann benachbart zum mit dem zweiten Temperierfluid durchströmbaren Innenvolumen (oder benachbart zum Rohrbündel) angeordnet sein. Der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 kann ausgebildet sein, das zweite Temperierfluid an der Luft vorbeizuführen. Entsprechend kann die im zweiten Rohrbündelwärmeübertrager 9 strömende Luft wärmeübertragend mit dem im Rohrbündel strömenden zweiten Temperierfluid verbunden sein. Der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 kann ausgebildet sein, die entzogene oder zugeführte Wärme auf die Außenluft zu übertragen. Die Temperiervorrichtung 4 kann ausgebildet sein, die (so erwärmte oder gekühlte) Luft in Strömungsrichtung 20 abzutransportieren. Die Temperiervorrichtung 4 kann ausgebildet sein, das auf diese Weise temperierte zweite Temperierfluid im zweiten Fluidkreislauf 8 (erneut) der zweiten zu temperierenden Komponente 2 zuzuführen.The second tube
Der dritte Rohrbündelwärmeübertrager 21 kann ebenfalls zum Durchströmen mit Außenluft angeordnet sein. Der dritte Rohrbündelwärmeübertrager 21 kann zur Wärmeübertragung zwischen der den dritten Rohrbündelwärmeübertrager 21 durchströmenden Außenluft und dem dritten Temperierfluid ausgebildet sein.The third tube
Der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7, der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 und der dritte Rohrbündelwärmeübertrager 21 können in einem Frontbereich 24 des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sein (siehe
In einer möglichen Ausführungsform kann der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7 und der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 und der dritte Rohrbündelwärmeübertrager 21 unterhalb von einer Rahmenkonstruktion 18 (z. B. Leiterrahmen) des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sein (siehe
Das Kraftfahrzeug 10 kann eine erste Luftfördereinrichtung 13 zum Fördern der Außenluft aufweisen. Diese kann stromabwärts des ersten Rohrbündelwärmeübertragers 7 angeordnet sein (siehe
Ferner kann das Kraftfahrzeug 10 eine zweite Luftfördereinrichtung 14 zum Fördern der Au-ßenluft aufweisen. Diese kann stromabwärts des zweiten Rohrbündelwärmeübertragers 9 angeordnet sein (siehe
Ferner kann das Kraftfahrzeug 10 eine dritte Luftfördereinrichtung 22 zum Fördern der Außenluft aufweisen. Diese kann stromabwärts des dritten Rohrbündelwärmeübertragers 21 angeordnet sein (siehe
Die erste Luftfördereinrichtung 13, die zweite Luftfördereinrichtung 14 und die dritte Luftfördereinrichtung 22 können lediglich beispielhaft als Gebläse, Verdichter, Kompressor oder Ventilator ausgeführt werden.The first
Optional kann das Kraftfahrzeug 10 eine Abwärmenutzungseinrichtung 5 aufweisen. Die Abwärmenutzungseinrichtung 5 kann bezüglich der den ersten Rohrbündelwärmeübertrager 7 durchströmenden Außenluft stromabwärts des ersten Rohrbündelwärmeübertragers 7 angeordnet sein. Die Abwärmenutzungseinrichtung 5 kann auch bezüglich der den zweiten Rohrbündelwärmeübertrager 9 durchströmenden Außenluft stromabwärts des zweiten Rohrbündelwärmeübertragers 9 angeordnet sein. Die Abwärmenutzungseinrichtung 5 kann zur Abwärmenutzung der von dem ersten, zweiten und/oder dritten Rohrbündelwärmeübertrager 7, 9 ,21 an die Außenluft abgegebene Wärme ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Abwärmenutzungseinrichtung 5 fluidisch mit dem ersten Rohrbündelwärmeübertrager 7, dem zweiten Rohrbündelwärmeübertrager 9 und/oder dem dritten Rohrbündelwärmeübertrager 21 in Verbindung stehen (siehe
In dieser Ausführungsform kann der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 bezüglich der Außenluftströmung stromabwärts des ersten Rohrbündelwärmeübertragers 7 angeordnet sein. Der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7 und der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 können fluidisch seriell hintereinandergeschaltet sein. Bevorzugt sind der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7 und der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 mittels eines Luftführungskanals 11 für die Außenluft fluidisch verbunden. Es ist aber auch denkbar, dass der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7 und der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 unmittelbar aneinander anschließend miteinander fluidisch verbunden sind. Ferner kann der optionale dritte Rohrbündelwärmeübertrager stromabwärts des zweiten Rohrbündelwärmeübertragers 9 angeordnet sein (nicht dargestellt). Der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7, der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 und der optionale dritte Rohrbündelwärmeübertrager können, in Strömungsrichtung 20 gesehen, unterschiedliche, an den jeweiligen Kühlbedarf der zu kühlenden Komponente angepasste Längenabmessungen aufweisen. Bevorzugt kann der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 und der optionale dritte Rohrbündelwärmeübertrager mittels eines Luftführungskanals für die Außenluft fluidisch verbunden sein.In this embodiment, the second tube
Das Kraftfahrzeug 10 kann einen gemeinsamen Lufteinlass 15 aufweisen (siehe
Es ist denkbar, dass der gemeinsame Lufteinlass 15 bspw. an einer Vorderseite des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet ist.It is conceivable that the
Gemäß der in
Die
Das Kraftfahrzeug 10 kann hier als ein fahrerhausloses, autonomes Kraftfahrzeug 10 ausgebildet sein. Bevorzugt ist der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7, der zweite Rohrbündelwärmeübertrager9 und der optionale dritte Rohrbündelwärmeübertrager 21 dann im Wesentlichen auf einer Höhe mit der Rahmenkonstruktion 18 angeordnet. Das fahrerhauslose, autonome Kraftfahrzeug 10 kann ein in einem Frontbereich des Kraftfahrzeug 10 angebrachtes Windschild 19 aufweisen. Das Windschild 19 kann zur aerodynamischen Umleitung von Fahrtwind über einen Anhänger (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs 10 hinweg ausgebildet sein.The
In einer möglichen Ausführungsform kann der erste Lufteinlass 16, der zweite Lufteinlass 17 und der dritte Lufteinlass 23 an einer Vorderseite des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sein (siehe
Denkbar ist auch, dass der erste Rohrbündelwärmeübertrager 7, der zweite Rohrbündelwärmeübertrager 9 und der dritte Rohrbündelwärmeübertrager 21 unterhalb von oder im Wesentlichen auf einer Höhe mit einem Chassis oder einem Leiterrahmen des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet ist. Es ist prinzipiell aber auch möglich, die Rohrbündelwärmeübertrager 7, 9, 21 oberhalb der Rahmenstruktur 18 zu verbauen.It is also conceivable that the first tube
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Alle Bereichsangaben hierin sind derart offenbart zu verstehen, dass gleichsam alle in den jeweiligen Bereich fallenden Werte einzeln offenbart sind, z. B. auch als jeweils bevorzugte engere Außengrenzen des jeweiligen Bereichs.Although the invention has been described with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes may be made and equivalents substituted without departing from the scope of the invention. Accordingly, the invention is not intended to be limited to the embodiments disclosed, but is intended to include all embodiments that fall within the scope of the appended claims. In particular, the invention also claims protection for the subject matter and features of the subclaims, regardless of the claims referred to. All range information herein is to be understood to be disclosed in such a way that all values falling within the respective range are disclosed individually, e.g. B. also as preferred narrower external boundaries of the respective area.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- erste zu temperierende Komponentefirst component to be tempered
- 22
- zweite zu temperierende Komponentesecond component to be tempered
- 33
- dritte zu temperierende Komponentethird component to be tempered
- 44
- TemperiervorrichtungTemperature control device
- 55
- AbwärmenutzungseinrichtungWaste heat utilization device
- 66
- erster Fluidkreislauffirst fluid circuit
- 77
- erster Rohrbündelwärmeübertragerfirst tube bundle heat exchanger
- 88th
- zweiter Fluidkreislaufsecond fluid circuit
- 99
- zweiter Rohrbündelwärmeübertragersecond tube bundle heat exchanger
- 1010
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 1111
- LuftführungskanalAir duct
- 1212
- LuftfördereinrichtungAir conveying device
- 1313
- erste Luftfördereinrichtungfirst air conveying device
- 1414
- zweite Luftfördereinrichtungsecond air conveyor
- 1515
- gemeinsamer Lufteinlasscommon air inlet
- 1616
- erster Lufteinlassfirst air intake
- 1717
- zweiter Lufteinlasssecond air inlet
- 1818
- RahmenkonstruktionFrame construction
- 1919
- WindschildWindshield
- 2020
- Strömungsrichtung der AußenluftDirection of flow of outside air
- 2121
- dritter Rohrbündelwärmeübertragerthird tube bundle heat exchanger
- 2222
- dritte Luftförderungseinrichtungthird air delivery device
- 2323
- dritter Lufteinlassthird air inlet
- 2424
- Frontbereich des KraftfahrzeugsFront area of the motor vehicle
- 2525
- Heckbereich des KraftfahrzeugsRear area of the motor vehicle
- 2626
- dritter Fluidkreislaufthird fluid circuit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2206638 A1 [0003]EP 2206638 A1 [0003]
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