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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entlüften eines Fluidkreislaufs, insbesondere eines Kühlkreislaufs eines elektrischen Energiespeichers.
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Im Stand der Technik sind Fahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb mit einem elektrischen Energiespeicher als Traktionsbatterie bekannt. Solche elektrischen Energiespeicher sind beispielsweise als Hochvoltbatterie ausgestaltet, welche im Betrieb zu kühlen und bedarfsweise auch zu temperieren sind, weil die Hochvoltbatterie idealerweise nur in einem engen Temperaturintervall effektiv betrieben werden sollte. Entsprechend ist der elektrische Energiespeicher in einen Fluidkreislauf integriert, mittels welchem der elektrische Energiespeicher gekühlt und temperiert werden kann, indem ein Fluid durch den elektrischen Energiespeicher geleitet wird. Innerhalb des elektrischen Energiespeichers sind dazu Fluidkanäle vorgesehen, welche mit Bauteilen in thermischem Kontakt stehen, um eine effektive Kühlung und Temperierung zu erreichen.
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Problematisch ist es jedoch, dass bei einem Erstbefüllen des Fluidkreislaufs mit dem Fluid immer eine störende Menge Luft im Fluidkreislauf verbleibt, welche bei einem Betrieb in die Fluidkanäle des elektrischen Energiespeichers gepumpt wird. Diese Luft kann sich in den Fluidkanälen ansammeln und dort auch bei einer dauerhaften Durchströmung der Fluidkanäle mit dem Fluid verbleiben, so dass sich diese Luftansammlungen langfristig störend auf die Wärmeübertragung in dem elektrischen Energiespeicher auswirken können. Auch kann im Betrieb immer wieder Luft in den Fluidkanal gelangen, welche sich als störend erweist.
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Es ist die Aufgabe ein Verfahren zum Entlüften eines Fluidkreislaufs zu schaffen, welches ein sicheres Entlüften eines Fluidkreislaufs erlaubt, insbesondere auch nach einem Erstbefüllen des Fluidkreislaufs. Auch ist es die Aufgabe eine verbesserte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
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Die Aufgabe zu dem Verfahren wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entlüften eines Fluidkreislaufs, wobei der Fluidkreislauf einen Verbraucher aufweist, wobei der Verbraucher in dem Fluidkreislauf fluiddurchströmbar angeschlossen ist mit einem Vorlauf und mit einem Rücklauf, wobei eine Pumpe im Vorlauf des Verbrauchers angeordnet ist und im Rücklauf eine Fluidabzweigung mit einer Abzweigleitung zu einem Luftabscheider vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Normalbetriebsmodus die Pumpe das Fluid im Vorlauf zu dem Verbraucher pumpt und in einem Entlüftungsbetriebsmodus die Pumpe das Fluid im Vorlauf mit entgegengesetzter Pumprichtung vom Verbraucher abpumpt. Dadurch kann erreicht werden, dass ein effektives Abpumpen von Luft erfolgt, ohne dass die Luft durch den Verbraucher gepumpt wird und sich dort gegebenenfalls unerwünscht ansammelt. Diese Vorgehensweise kann nach einer Erstbefüllung des Fluidkreislaufs mit dem Fluid, nach einer Reparatur oder im Normalbetrieb von Zeit zu Zeit erfolgen.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn in der Abzweigleitung ein Rückschlagventil vorgesehen ist, welches bewirkt, dass Fluid von der Fluidabzweigung zum Luftabscheider strömt und welches unterbindet, dass Fluid von dem Luftabscheider zu der Fluidabzweigung zurückströmt. Damit wird die Entlüftung unterstützt.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn im Rücklauf eine strömungsrichtungsabhängige Drossel vorgesehen ist, welche in Strömungsrichtung vom Verbraucher zur Abzweigleitung einen geringeren Strömungswiderstand aufweist als in Strömungsrichtung von der Abzweigleitung zu dem Verbraucher, so dass im Normalbetriebsmodus die Drossel einen höheren Fluidvolumenstrom durch die strömungsrichtungsabhängige Drossel erlaubt als im Entlüftungsbetriebsmodus, so dass der Volumenstrom zum Luftabscheider vergrößert wird. Mit der strömungsrichtungsabhängigen Drossel kann die Entlüftung noch einmal deutlich effektiver bewirkt werden. Dadurch wird verhindert, dass im Entlüftungsbetriebsmodus Luft zum Verbraucher strömen kann, so dass diese Luft effektiver zum Luftabscheider geleitet wird.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Pumpe nach einem Erstbefüllen des Fluidkreislaufs mit dem Fluid zunächst für eine vorgegebene Zeitdauer im Entlüftungsbetriebsmodus betrieben wird, um nach dem Erstbefüllen verbliebene Restluft abzupumpen. Insbesondere nach der Erstbefüllung des Fluidkreislaufs ist die Gefahr des Verbleibs von Restluft groß, so dass diese Restluft mit dem erfindungsgemäßen Verfahren effektiv ausgeleitet werden kann.
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Auch kann ein entsprechendes Verfahren entsprechend nach einer Reparatur und einer Wiederbefüllung, bei einer Teilwiederbefüllung und im normalen Betrieb von Zeit zu Zeit durchgeführt werden.
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Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die Pumpe in vordefinierten Betriebssituationen und/oder nach vordefinierten Bedingungen und/oder Zeitpunkten und/oder Zeitintervallen für eine vordefinierte Zeitdauer im Entlüftungsbetriebsmodus betrieben wird. So kann sich im normalen Betrieb einschleichende Luft effektiv ausgetragen werden.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn der Verbraucher ein elektrischer Energiespeicher ist, insbesondere eine Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs und/oder dass die Pumpe eine Verdrängerpumpe ist und/oder dass die strömungsrichtungsabhängige Drossel ein Drosselrückschlagventil ist. Damit kann eine effektive Entlüftung erreicht werden.
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Vorteilhaft ist es, wenn die strömungsrichtungsabhängige Drossel, das Rückschlagventil und/oder der Luftabscheider als integratives Modul ausgebildet sind. Damit wird eine bauraumsparende Gestaltung mit einfacher Montage erreicht.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn das integrative Modul einen Fluidanschluss an eine Entlüftungsleitung aufweist. Damit wird eine bauraumsparende Gestaltung mit einfacher Montage erreicht.
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Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die Pumpe in dem Normalbetriebsmodus in einer ersten Drehrichtung angetrieben wird und die Pumpe in dem Entlüftungsbetriebsmodus in einer zweiten Drehrichtung angetrieben wird, welche der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist. So wird erreicht, dass die Luft im Entlüftungsbetriebsmodus sicher vom Verbraucher weg transportiert wird.
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Die Aufgabe zu der Vorrichtung wird mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Entlüftung, mit einem Fluidkreislauf, welcher bedarfsweise nach dem Verfahren zu entlüften ist, wobei der Fluidkreislauf einen Verbraucher aufweist, der Verbraucher in dem Fluidkreislauf fluiddurchströmbar angeschlossen ist mit einem Vorlauf und mit einem Rücklauf, wobei eine Pumpe im Vorlauf des Verbrauchers angeordnet ist und im Rücklauf eine Fluidabzweigung mit einer Abzweigleitung zu einem Luftabscheider vorgesehen ist, wobei in einem Normalbetriebsmodus die Pumpe das Fluid im Vorlauf zu dem Verbraucher pumpt und in einem Entlüftungsbetriebsmodus die Pumpe das Fluid im Vorlauf mit entgegengesetzter Pumprichtung vom Verbraucher abpumpt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fluidkreislaufs im Normalbetriebsmodus,
- 2 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fluidkreislaufs im Entlüftungsbetriebsmodus,
- 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fluidkreislaufs im Normalbetriebsmodus, und
- 4 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fluidkreislaufs im Entlüftungsbetriebsmodus.
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Die 1 und 2 zeigen einen Fluidkreislauf 1 als Vorrichtung zur Durchführung eines Entlüftungsverfahrens in einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung weist einen Fluidkreislauf 1 auf, welcher bedarfsweise nach dem Verfahren zur Entlüftung zu entlüften ist.
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Der Fluidkreislauf 1 weist einen Verbraucher 2 auf, welcher an den Fluidkreislauf 1 angeschlossen ist und welcher von dem Fluid durchströmbar ist, welches durch den Fluidkreislauf 1 strömt. Der Verbraucher 2 ist somit in dem Fluidkreislauf 1 fluiddurchströmbar angeschlossen.
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Das Fluid ist beispielsweise ein Kühlfluid, wie eine Kühlöl, Wasser oder ein Wassergemisch oder ein Kältemittel.
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Der Fluidkreislauf 1 weist bezüglich des Verbrauchers 1 einen Vorlauf 3 und einen Rücklauf 4 auf.
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Im Vorlauf 3 ist eine Pumpe 5 im Vorlauf 3 des Verbrauchers 2 angeordnet.
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Im Rücklauf 4 ist eine Fluidabzweigung 6 mit einer Abzweigleitung 7 zu einem Luftabscheider 8 vorgesehen.
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In einem Normalbetriebsmodus, siehe 1, pumpt die Pumpe 5 das Fluid 9 im Vorlauf 3 zu dem Verbraucher 2. Dabei strömt das Fluid 9 im Vorlauf 3 durch die Pumpe 5 und danach zum Verbraucher 2 und vom Rücklauf 4 des Verbrauchers 2 wieder hin zum Vorlauf 3. Dabei wird nur eine geringe Menge des Fluids 9 über die Abzweigleitung 7 mit einem Rückschlagventil 10 zum Luftabscheider 8 transportiert, so dass eine gewisse Entlüftung stets vorliegt.
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In einem Entlüftungsbetriebsmodus, siehe 2, pumpt die Pumpe 5 das Fluid 9 im Vorlauf 3 mit entgegengesetzter Pumprichtung vom Verbraucher 2 weg, es wird also vom Verbraucher 2 abgepumpt. Das Fluid 9 strömt zur Fluidabzweigung 6 und von dort zur Abzweigleitung 7 und zum Luftabscheider 8. Da der Verbraucher 2 einen höheren Strömungswiderstand darstellt, strömt so eine höhere Fluidmenge zum Luftabscheider 8. Die Entlüftung ist effektiver und die Luft wird nicht direkt in den Verbraucher 2 gepumpt.
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In der Abzweigleitung 7 ist ein Rückschlagventil 10 vorgesehen, welches bewirkt, dass Fluid 9 von der Fluidabzweigung 6 zum Luftabscheider 8 strömt und welches unterbindet, dass Fluid 9 von dem Luftabscheider 8 zurück zu der Fluidabzweigung 6 strömt. Damit wird die Effektivität der Entlüftung verbessert.
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Im Vorlauf 4 ist optional eine Drossel 11 vorgesehen, um die Durchströmung des Vorlaufs an etwaig notwendige oder vorteilhafte Bedingungen anzupassen.
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An den Anschlüssen 12, 13 kann der Fluidkreislauf 1 beispielsweise über das Rückschlagventil 14 an einen erweiterten Kreislauf angeschlossen werden, beispielsweise mit einem Fluidkühler etc.
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Die 3 und 4 zeigen einen Fluidkreislauf 1 als Vorrichtung zur Durchführung eines Entlüftungsverfahrens in einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung weist einen Fluidkreislauf 1 auf, welcher bedarfsweise nach dem Verfahren zur Entlüftung zu entlüften ist.
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Der Fluidkreislauf 1 weist ebenso einen Verbraucher 2 auf, welcher an den Fluidkreislauf 1 angeschlossen ist und welcher von dem Fluid durchströmbar ist, welches durch den Fluidkreislauf 1 strömt. Der Verbraucher 2 ist somit in dem Fluidkreislauf 1 fluiddurchströmbar angeschlossen.
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Das Fluid 9 ist beispielsweise ein Kühlfluid, wie eine Kühlöl, Wasser oder ein Wassergemisch oder ein Kältemittel.
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Der Fluidkreislauf 1 weist bezüglich des Verbrauchers 1 einen Vorlauf 3 und einen Rücklauf 4 auf.
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Im Vorlauf 3 ist eine Pumpe 5 im Vorlauf 3 des Verbrauchers 2 angeordnet.
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Im Rücklauf 4 ist eine Fluidabzweigung 6 mit einer Abzweigleitung 7 zu einem Luftabscheider 8 vorgesehen.
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In einem Normalbetriebsmodus, siehe 3, pumpt die Pumpe 5 das Fluid 9 im Vorlauf 3 zu dem Verbraucher 2. Dabei strömt das Fluid 9 im Vorlauf 3 durch die Pumpe 5 und danach zum Verbraucher 2 und vom Rücklauf 4 des Verbrauchers 2 wieder hin zum Vorlauf 3. Dabei wird nur eine geringe Menge des Fluids 9 über die Abzweigleitung 7 mit dem Rückschlagventil 10 zum Luftabscheider 8 transportiert, so dass eine gewisse Entlüftung stets vorliegt.
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In einem Entlüftungsbetriebsmodus, siehe 4, pumpt die Pumpe 5 das Fluid 9 im Vorlauf 3 mit entgegengesetzter Pumprichtung vom Verbraucher 2 weg, es wird also vom Verbraucher 2 abgepumpt. Das Fluid 9 strömt zur Fluidabzweigung 6 und von dort zur Abzweigleitung 7 und zum Luftabscheider 8.
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Im Rücklauf 4 ist eine strömungsrichtungsabhängige Drossel 15 vorgesehen, welche in Strömungsrichtung vom Verbraucher 2 zur Abzweigleitung 7 einen geringeren Strömungswiderstand aufweist als in Strömungsrichtung von der Abzweigleitung 7 zu dem Verbraucher 2, so dass im Normalbetriebsmodus die Drossel 15 einen höheren Fluidvolumenstrom durch die strömungsrichtungsabhängige Drossel 15 erlaubt als im Entlüftungsbetriebsmodus, so dass im Entlüftungsbetriebsmodus der Volumenstrom des Fluids zum Luftabscheider 8 vergrößert ist. Die Entlüftung ist effektiver und die Luft wird nicht direkt in den Verbraucher 2 gepumpt.
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In der Abzweigleitung 7 ist ein Rückschlagventil 10 vorgesehen, welches bewirkt, dass Fluid von der Fluidabzweigung 6 zum Luftabscheider 8 strömt und welches unterbindet, dass Fluid von dem Luftabscheider 8 zurück zu der Fluidabzweigung 6 strömt. Damit wird die Effektivität der Entlüftung verbessert.
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Im Vorlauf 4 ist optional eine Drossel 11 vorgesehen, um die Durchströmung des Vorlaufs an etwaig notwendige oder vorteilhafte Bedingungen anzupassen.
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An den Anschlüssen 12, 13 kann der Fluidkreislauf 1 beispielsweise über das Rückschlagventil 14 an einen erweiterten Kreislauf angeschlossen werden, beispielsweise mit einem Fluidkühler etc.
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Das Verfahren zur Entlüftung sieht unabhängig vom Ausführungsbeispiel vor, dass in einem Entlüftungsbetriebsmodus die Pumpe 5 in einer zweiten Drehrichtung angetrieben wird, welche der ersten Drehrichtung des Normalbetriebsmodus entgegengesetzt ist. Die Pumpe 5 wird dabei in dem Normalbetriebsmodus in einer ersten Drehrichtung angetrieben und pumpt Fluid 9 zum Verbraucher 2. In dem Entlüftungsbetriebsmodus pumpt die Pumpe 5 im Vorlauf 4 Fluid 9 vom Verbraucher 2 weg.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Entlüftung des Fluidkreislaufs 1 wird vorzugsweise dann betrieben, wenn eine Entlüftung notwendig oder angezeigt ist. Insbesondere wird die Pumpe 5 nach einem Erstbefüllen des Fluidkreislaufs mit dem Fluid zunächst für eine vorgegebene Zeitdauer im Entlüftungsbetriebsmodus betrieben, um nach dem Erstbefüllen verbliebene Restluft abzupumpen. Gleiches kann nach einer Reparatur des Fluidkreislaufs und einer Wiederbefüllung oder beim Nachfüllen des Fluids erfolgen.
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Auch kann die Pumpe 5 in vordefinierten Betriebssituationen und/oder nach vordefinierten Bedingungen und/oder Zeitpunkten und/oder Zeitintervallen für eine vordefinierte Zeitdauer im Entlüftungsbetriebsmodus betrieben werden, um intermittierend zu entlüften.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Verbraucher 2 ein elektrischer Energiespeicher, insbesondere eine Hochvoltbatterie, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Der Verbraucher 2 kann aber auch ein anderes Aggregat sein.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 5 als eine Verdrängerpumpe ausgebildet. Die Pumpe 5 kann aber auch anderweitig ausgebildet sein.
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Die strömungsrichtungsabhängige Drossel 15 kann beispielsweise als ein Drosselrückschlagventil ausgebildet sein.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die strömungsrichtungsabhängige Drossel 15, das Rückschlagventil 10 und/oder der Luftabscheider 8 als integratives Modul ausgebildet sind. Damit kann Bauraum und Montageaufwand eingespart werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das integrative Modul einen Fluidanschluss an eine Entlüftungsleitung 16 aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fluidkreislauf
- 2
- Verbraucher
- 3
- Vorlauf
- 4
- Rücklauf
- 5
- Pumpe
- 6
- Fluidabzweigung
- 7
- Abzweigleitung
- 8
- Luftabscheider
- 9
- Fluid
- 10
- Rückschlagventil
- 11
- Drossel
- 12
- Anschluss
- 13
- Anschluss
- 14
- Rückschlagventil
- 15
- strömungsrichtungsabhängige Drossel
- 16
- Entlüftungsleitung
