DE102022211553A1

DE102022211553A1 - Temperature control device, temperature control circuit and motor vehicle

Info

Publication number: DE102022211553A1
Application number: DE102022211553.8A
Authority: DE
Inventors: Florin Vasian Oltean; Sorin Andrei; Sebastian Taubert; Mihai-Rafael Crisan; Laurian-Sorin Popeti; Ioan-Levente Blahut
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2022-10-27
Filing date: 2022-11-01
Publication date: 2024-05-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung (5) mit einem Flüssigkeitskanal (7), wobei der Flüssigkeitskanal (7) einen Heizabschnitt (8a) umfasst, der wärmeübertragend mit einem Heizer (10) verbunden ist. Der Heizabschnitt (8a) ist benachbart zu einer Wärmeisolationsstruktur (83a, 84a) angeordnet. Ferner betrifft die Erfindung einen Temperierungskreislauf (2) und ein Kraftfahrzeug (1).The invention relates to a temperature control device (5) with a liquid channel (7), wherein the liquid channel (7) comprises a heating section (8a) which is connected to a heater (10) in a heat-transferring manner. The heating section (8a) is arranged adjacent to a heat insulation structure (83a, 84a). The invention further relates to a temperature control circuit (2) and a motor vehicle (1).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung, einen Temperierungskreislauf und ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a temperature control device, a temperature control circuit and a motor vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Im Stand der Technik ist es üblich eine Temperiervorrichtung vorzusehen, die mittels eines Heizers in der Lage ist, ein Kühlmittel auf eine gewünschte Temperatur zu erwärmen, um temperaturempfindliche Bauteile oder Baugruppen eines Elektrofahrzeugs, wie zum Beispiel Leistungselektronik oder eine Traktionsbatterie in einem optimalen Temperaturband betreiben zu können.In the prior art, it is common to provide a temperature control device which, by means of a heater, is able to heat a coolant to a desired temperature in order to be able to operate temperature-sensitive components or assemblies of an electric vehicle, such as power electronics or a traction battery, in an optimal temperature range.

Nachteilig an den Vorrichtungen im Stand der Technik ist insbesondere, dass der Heizvorgang mittels des Heizers träge ist, da die Heizleistung unerwünschterweise dazu aufgebraucht wird, um das Gehäuse der Vorrichtung aus dem Stand der Technik erwärmen, anstatt das Kühlmittel zu erwärmen. Daher erfolgt die Erwärmung träge.A particular disadvantage of the prior art devices is that the heating process using the heater is slow, since the heating power is undesirably used to heat the housing of the prior art device instead of heating the coolant. Therefore, the heating is slow.

Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, VorteileDescription of the invention, task, solution, advantages

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine alternative Temperiervorrichtung zu schaffen, welche sich insbesondere durch ein energieeffizientes oder schnelles Erwärmen der zu erwärmenden Flüssigkeit auszeichnet. Ferner soll diese Temperiervorrichtung einen einfachen und kostengünstigen Aufbau besitzen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen Temperierungskreislauf mit einer derartigen Temperiervorrichtung bereitzustellen. Ferner besteht eine Aufgabe darin, ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Temperiervorrichtung oder einem derartigen Temperierungskreislauf bereitzustellen.It is the object of the present invention to create an alternative temperature control device which is characterized in particular by energy-efficient or rapid heating of the liquid to be heated. Furthermore, this temperature control device should have a simple and cost-effective structure. A further object is to provide a temperature control circuit with such a temperature control device. A further object is to provide a motor vehicle with such a temperature control device or such a temperature control circuit.

Die Aufgabe hinsichtlich der Temperiervorrichtung wird durch eine Temperiervorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.The object with regard to the tempering device is achieved by a tempering device having the features of claim 1.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung mit einem Flüssigkeitskanal, wobei der Flüssigkeitskanal einen Heizabschnitt umfasst, der wärmeübertragend mit einem Heizer verbunden ist, wobei der Heizabschnitt benachbart zu einer Wärmeisolationsstruktur angeordnet ist.One embodiment of the invention relates to a temperature control device with a liquid channel, wherein the liquid channel comprises a heating section which is connected to a heater in a heat-transferring manner, wherein the heating section is arranged adjacent to a thermal insulation structure.

Indem die Wärmeisolationsstruktur benachbart zum Heizabschnitt angeordnet ist, wird eine Erwärmung eines Bereichs oder ein Verlust an Wärme an eine Wärmesenke, beide jeweils vom Heizabschnitt aus hinter der Wärmeisolationsstruktur gesehen, stark reduziert. Diese eingesparte Wärmeleistung kommt der Erwärmung der zu erwärmenden Flüssigkeit zugute, wodurch eine spontanere Erwärmung der Flüssigkeit möglich ist. Alternativ hierzu ist es denkbar, den Heizer mit einer geringeren Heizleistung zu betreiben und/oder einen Heizer mit einer geringeren Dimensionierung vorzusehen.By arranging the thermal insulation structure adjacent to the heating section, heating of an area or loss of heat to a heat sink, both of which are behind the thermal insulation structure as seen from the heating section, is greatly reduced. This saved thermal power benefits the heating of the liquid to be heated, which enables the liquid to be heated more spontaneously. Alternatively, it is conceivable to operate the heater with a lower heating power and/or to provide a heater with smaller dimensions.

Anstatt lediglich benachbart zum Heizabschnitt angeordnet zu sein, ist es zweckmäßig, wenn die Wärmeisolationsstruktur an den Heizabschnitt angrenzt. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Wärmeisolationsstruktur alternativ oder zusätzlich hierzu den Heizabschnitt zumindest teilweise umgibt oder vollständig bis auf die Wärmeankopplung zum Heizer umgibt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wärmeisolationsstruktur den Heizabschnitt direkt umgibt, direkt an diesen angrenzt oder direkt zu diesem benachbart ist.Instead of merely being arranged adjacent to the heating section, it is expedient if the thermal insulation structure adjoins the heating section. Furthermore, it is advantageous if the thermal insulation structure alternatively or additionally surrounds the heating section at least partially or completely except for the heat coupling to the heater. It is particularly advantageous if the thermal insulation structure directly surrounds the heating section, directly adjoins it or is directly adjacent to it.

Ferner ist es besonders vorteilhaft, wenn die Wärmeisolationsstruktur zwischen dem Heizabschnitt und einer Wärmesenke angeordnet ist. Hierdurch wird ein Wärmeverlust in Richtung der Wärmesenke weitestgehend verhindert.Furthermore, it is particularly advantageous if the heat insulation structure is arranged between the heating section and a heat sink. This largely prevents heat loss in the direction of the heat sink.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Flüssigkeit durch den Flüssigkeitskanal förderbar ist. Bei der Flüssigkeit handelt es sich bevorzugterweise um eine zu erwärmende oder eine zu temperierende Flüssigkeit. Bei der Flüssigkeit handelt es sich zweckmäßigerweise um ein Arbeitsfluid, ein Kühlmittel oder eine Schmierflüssigkeit, wie beispielsweise Öl. Dementsprechend handelt es sich bei dem Flüssigkeitskanal um einen Arbeitsfluidkanal, einen Kühlmittelkanal oder einen Schmierflüssigkeitskanal, wie beispielsweise einen Ölkanal.It is particularly advantageous if a liquid can be conveyed through the liquid channel. The liquid is preferably a liquid to be heated or tempered. The liquid is expediently a working fluid, a coolant or a lubricating fluid, such as oil. Accordingly, the liquid channel is a working fluid channel, a coolant channel or a lubricating fluid channel, such as an oil channel.

Auch ist es vorteilhaft, wenn es sich bei der Temperiervorrichtung um eine Heizvorrichtung, eine Kühlvorrichtung oder eine Heiz- und Kühlvorrichtung handelt.It is also advantageous if the tempering device is a heating device, a cooling device or a heating and cooling device.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn es sich bei dem Heizer um einen elektrischen Heizer handelt. Hierbei kann es sich um eine Heizspule, einen Heizwiderstand, eine Dickfilmschicht, einen PTC-Heizer oder einen andere Art von elektrischem Widerstand handelt. Ein PTC-Heizer hat den Vorteil, dass dieser sich selbst, beispielsweise in Abhängigkeit seiner Temperatur oder der Temperatur der zu erwärmenden Flüssigkeit, regelt und hierbei auf zusätzliche Temperatursensor verzichtet werden kann. Alternativ könnte der Heizer mittels Temperatursensoren oder mittels Temperatursignale oder einer Steuereinheit, welche solche Temperatursensoren oder solche Temperatursignale nutzt, betreibbar oder steuerbar sein.In addition, it is advantageous if the heater is an electric heater. This can be a heating coil, a heating resistor, a thick film layer, a PTC heater or another type of electrical resistor. A PTC heater has the advantage that it regulates itself, for example depending on its temperature or the temperature of the liquid to be heated, and additional temperature sensors are not required. Alternatively, the heater could be operated or controlled using temperature sensors or temperature signals or a control unit that uses such temperature sensors or temperature signals.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn der elektrische Heizer durch ein 12 Volt-, ein 24 Volt-, ein 48 Volt-Bordnetz mit elektrische Energie versorgbar ist. Ferner ist es denkbar, dass der elektrische Heizer von einem Bordnetz mit über 80 Volt elektrischer Spannung mit elektrischer Energie versorgbar ist. Unabhängig von den verschiedenen elektrischen Spannungen, ist es bevorzugt, wenn der elektrische Heizer für die Betriebsspannung oder diese Spannungen ausgelegt ist und elektrisch mit dem jeweiligen Bordnetz gekoppelt oder koppelbar ist.It is also expedient if the electric heater can be supplied with electrical energy by a 12 volt, 24 volt or 48 volt vehicle electrical system. It is also conceivable that the electric heater can be supplied with electrical energy by a vehicle electrical system with an electrical voltage of over 80 volts. Regardless of the different electrical voltages, it is preferred if the electric heater is designed for the operating voltage or these voltages and is or can be electrically coupled to the respective vehicle electrical system.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitskanal mindestens einen weiteren Abschnitt umfasst. Vorzugsweise ist der mindestens eine weitere Abschnitt derart angeordnet, dass eine Flüssigkeit, die durch den Flüssigkeitskanal förderbar ist, in dem weiteren Abschnitt entgegen der Strömungsrichtung im Heizabschnitt strömt. Ferner ist es bevorzugte, wenn der mindestens eine weitere Abschnitt derart angeordnet ist, dass eine zu erwärmende Flüssigkeit zunächst durch den mindestens einen weiteren Abschnitt strömen muss, bevor die Flüssigkeit durch den Heizabschnitt strömen kann. Mit anderen Worten ist der mindestens eine weitere Abschnitt dem Heizabschnitt fluidisch, insbesondere direkt fluidisch, vorgeschalten.A preferred embodiment is characterized in that the liquid channel comprises at least one further section. Preferably, the at least one further section is arranged such that a liquid that can be conveyed through the liquid channel flows in the further section against the flow direction in the heating section. Furthermore, it is preferred if the at least one further section is arranged such that a liquid to be heated must first flow through the at least one further section before the liquid can flow through the heating section. In other words, the at least one further section is fluidically connected upstream of the heating section, in particular directly fluidically.

Es ist alternativ oder zusätzlich zu bevorzugen, wenn der mindestens einer weitere Abschnitt benachbart zum Heizabschnitt angeordnet ist, wobei die Wärmeisolationsstruktur zwischen dem Heizabschnitt und dem weiteren Abschnitt angeordnet ist. Hierdurch wird ein Wärmeverlust vom Heizabschnitt zum weiteren Abschnitt weitestgehend verhindert.Alternatively or additionally, it is preferable if the at least one further section is arranged adjacent to the heating section, wherein the heat insulation structure is arranged between the heating section and the further section. This largely prevents heat loss from the heating section to the further section.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitskanal einen Einlass und einen Auslass umfasst und dass der Einlass und der Auslass des Flüssigkeitskanals auf derselben Seite der Temperiervorrichtung angeordnet sind. Auf diese Weise ist eine kompakte Dimensionierung der Temperiervorrichtung möglich und ein Anschluss an einen Flüssigkeitskreislauf wird für die Serienfertigung vereinfacht.A further preferred embodiment is characterized in that the liquid channel comprises an inlet and an outlet and that the inlet and the outlet of the liquid channel are arranged on the same side of the temperature control device. In this way, a compact dimensioning of the temperature control device is possible and connection to a liquid circuit is simplified for series production.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung ein Gehäuse umfasst, welches den Flüssigkeitskanal begrenzt. Bei dem Gehäuse handelt es sich bevorzugterweise um ein Gussteil, welches besonders bevorzugt aus einem Werkstoff hergestellt ist, welches Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder Edelstahl umfasst. Alternativ sind Fräsen, 3D-Druck und sintern denkbar.A further preferred embodiment is characterized in that the temperature control device comprises a housing which delimits the liquid channel. The housing is preferably a cast part, which is particularly preferably made from a material which comprises aluminum, an aluminum alloy or stainless steel. Alternatively, milling, 3D printing and sintering are conceivable.

Auch ist es zu bevorzugen, wenn der Heizabschnitt und der mindestens eine weitere Abschnitt durch einen einteiligen Teil des Gehäuses begrenzt sind. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Flüssigkeitskanal durch einen oder den einteiligen Teil des Gehäuses ausgebildet ist. Durch die Begrenzung ist eine Begrenzung quer, insbesondere senkrecht oder radial zur Strömungsrichtung der durch den Flüssigkeitskanal förderbaren Flüssigkeit, gemeint.It is also preferable if the heating section and the at least one further section are delimited by a one-piece part of the housing. In addition, it is advantageous if the liquid channel is formed by one or the one-piece part of the housing. The delimitation means a delimitation transversely, in particular perpendicularly or radially to the flow direction of the liquid that can be conveyed through the liquid channel.

Grundsätzlich ist es bevorzugt, wenn der Flüssigkeitskanal als Kühlkanal ausgebildet ist.In principle, it is preferred if the liquid channel is designed as a cooling channel.

Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn der Einlass und der Auslass des Flüssigkeitskanals auf derselben Seite des Gehäuses angeordnet sind. Auf diese Weise ist eine kompakte Dimensionierung der Temperiervorrichtung möglich und ein Anschluss an einen Flüssigkeitskreislauf, insbesondere einen Temperierungskreislauf, wird für die Serienfertigung vereinfacht.Furthermore, it is preferred if the inlet and the outlet of the liquid channel are arranged on the same side of the housing. In this way, a compact dimensioning of the temperature control device is possible and a connection to a liquid circuit, in particular a temperature control circuit, is simplified for series production.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Heizabschnitt, insbesondere zusätzlich, durch einen Deckel begrenzt ist. Vorteilhafterweise ist der Deckel durch den Heizer ausgebildet. Hierdurch wird ein separates Bauteil eingespart, was die Kosten senkt. Hierfür ist es bevorzugt, wenn der Heizer wärmeübertragend mit dem Deckel verbunden ist und auf der, von der durch den Heizabschnitt förderbaren Flüssigkeit abgewandten, Seite des Deckels angeordnet ist. Auch ist es zweckmäßig, wenn der der Deckel auf der Seite des Deckels oder der Heizer auf der Seite der Heizers, die den Heizabschnitt begrenzt, eine Wärmeübertragungstruktur aufweist. Die Wärmeübertragungstruktur umfasst bevorzugterweise mehrere Erhebungen, vorzugsweise mit zylindrischem oder ovalem Querschnitt. Auf diese Weise wird die Wärmeübertragungsfläche zwischen dem Heizer und der zu erwärmenden Flüssigkeit erhöht.Furthermore, it is advantageous if the heating section is delimited, in particular additionally, by a cover. The cover is advantageously formed by the heater. This saves a separate component, which reduces costs. For this purpose, it is preferred if the heater is connected to the cover in a heat-transferring manner and is arranged on the side of the cover facing away from the liquid that can be conveyed through the heating section. It is also expedient if the cover has a heat transfer structure on the side of the cover or the heater on the side of the heater that delimits the heating section. The heat transfer structure preferably comprises a plurality of elevations, preferably with a cylindrical or oval cross-section. In this way, the heat transfer surface between the heater and the liquid to be heated is increased.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Deckel oder, wenn der Deckel als Heizer ausgebildet ist, der Heizer eine Dichtung aufweist. Mittels der Dichtung wird ein Austreten der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitskanal im Heizabschnitt verhindert. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass der Heizer als Widerstandsschicht auf den Deckel gedruckt ist.In addition, it is advantageous if the lid or, if the lid is designed as a heater, the heater has a seal. The seal prevents the liquid from escaping from the liquid channel in the heating section. Additionally or alternatively, it is possible for the heater to be printed on the lid as a resistance layer.

Darüber hinaus ist es besonders bevorzugt, wenn es sich bei dem Deckel um einen Deckel handelt, der dem Heizabschnitt zugeordnet ist. Anders gesagt, es handelt sich um einen Heizabschnittsdeckel. Mit anderen Worten ist der Deckel lediglich auf den Heizabschnitt beschränkt und begrenzt ausschließlich den Heizabschnitt.Furthermore, it is particularly preferred if the lid is a lid that is associated with the heating section. In other words, it is a heating section lid. In other words, the lid is only limited to the heating section and only limits the heating section.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Deckel oder der Heizabschnittsdeckel aus einem Werkstoff hergestellt ist, der eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Gehäuse. Hierdurch wird eine Wärmeleitung vom Heizer durch den Deckel auf die zu erwärmende Flüssigkeit erhöht, während ein Wärmeabfluss von der zu erwärmenden Flüssigkeit zu einer Wärmesenke vermindert wird.Furthermore, it is expedient if the cover or the heating section cover is made of a material that has a higher thermal conductivity capability than the housing. This increases heat conduction from the heater through the lid to the liquid to be heated, while reducing heat flow from the liquid to be heated to a heat sink.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitskanal in Strömungsrichtung hinter dem Einlass des Flüssigkeitskanals Rippen aufweist, die vorzugsweise einteilig mit dem Gehäuse, insbesondere während eines einzigen Gussverfahrens mit dem Gehäuse, oder als separater Turbulator aus Blech ausgebildet sind, und derart angeordnet sind, dass sie sich in Strömungsrichtung erstrecken. Dadurch wird eine Turbulenz der Strömung reduziert.A further preferred embodiment is characterized in that the liquid channel has ribs in the flow direction behind the inlet of the liquid channel, which are preferably formed integrally with the housing, in particular during a single casting process with the housing, or as a separate turbulator made of sheet metal, and are arranged such that they extend in the flow direction. This reduces turbulence of the flow.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolationsstruktur durch mindestens einen Luftspalt ausgebildet ist, der sich in Umfangsrichtung um den Heizabschnitt erstreckt. Allgemein gesagt, handelt es sich bei dem Luftspalt um eine Ausnehmung. Es ist zweckmäßig, wenn sich der Luftspalt in einer Ebene erstreckt in der der Heizabschnitt und/oder mindestens eine weiteren Abschnitt verläuft.A further preferred embodiment is characterized in that the heat insulation structure is formed by at least one air gap which extends in the circumferential direction around the heating section. Generally speaking, the air gap is a recess. It is expedient if the air gap extends in a plane in which the heating section and/or at least one further section runs.

Auch ist es zu bevorzugen, wenn der Luftspalt mit einem thermischen isolierenden Material ausgefüllt ist, um die Stabilität des Gehäuses zu erhöhen.It is also preferable if the air gap is filled with a thermally insulating material to increase the stability of the housing.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn sich der Luftspalt von einer Seite der Temperiervorrichtung oder dem Gehäuse zu einer entgegengesetzten Seite der Temperiervorrichtung oder dem Gehäuse erstreckt. Auf diese Weise ist der Luftspalt derart ausgebildet, dass er mittels eines Gussverfahrens herstellbar ist. Vorzugsweise handelt es sich hierbei bei dem Luftspalt um eine Durchgangsöffnung.Furthermore, it is advantageous if the air gap extends from one side of the temperature control device or the housing to an opposite side of the temperature control device or the housing. In this way, the air gap is designed in such a way that it can be produced by means of a casting process. The air gap is preferably a through opening.

Ferner ist es bevorzugt, dass eine Ausnehmung den Heizabschnitt, bevorzugterweise auch den Heizer, durchdringt. Insbesondere durchdringt die Ausnehmung den Heizabschnitt oder den Heizabschnitt und den Heizer im Bereich des Flächenschwerpunkts des Heizabschnitts. Der Flächenschwerpunkt bezieht vorzugsweise auf eine Ebene, in der sich der Heizabschnitt und der weitere Abschnitt erstrecken. Mit anderen Worten durchdringt die Ausnehmung den Heizabschnitt senkrecht zu der Ebene. Bevorzugterweise erstreckt sich die Ausnehmung von einer Seite des Gehäuses bis zu einer anderen Seite des Gehäuses. Ferner ist es bevorzugt, wenn sich die Ausnehmung in Strömungsrichtung erstreckt. Durch die Ausnehmung wird erzielt, dass sich die Flüssigkeit großflächig und gleichmäßig im Heizabschnitt verteilt. Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn die Ausnehmung als Durchgangsöffnung für elektrische Leitungen ausgebildet ist, die sich durch die Ausnehmung hindurcherstrecken. Diese elektrischen Leitungen können mit dem Steuergerät, dem Heizer oder den Temperatursensoren elektrisch verbunden sein.It is also preferred that a recess penetrates the heating section, preferably also the heater. In particular, the recess penetrates the heating section or the heating section and the heater in the area of the centroid of the heating section. The centroid preferably refers to a plane in which the heating section and the further section extend. In other words, the recess penetrates the heating section perpendicular to the plane. The recess preferably extends from one side of the housing to another side of the housing. It is also preferred if the recess extends in the direction of flow. The recess ensures that the liquid is distributed over a large area and evenly in the heating section. It is also preferred if the recess is designed as a through-opening for electrical lines that extend through the recess. These electrical lines can be electrically connected to the control unit, the heater or the temperature sensors.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der mindestens eine Luftspalt von einem Heizabschnitteinlass bis zu einem Heizabschnittsauslass erstreckt. Insbesondere erstreckt sich der mindestens eine Luftspalt entlang des Heizabschnitts. Ferner ist es bevorzugt, wenn der Luftspalt zwischen dem Heizabschnitt und dem mindestens einen weiteren Abschnitt ausgebildet ist. Ferner ist es bevorzugt, wenn sich ein weitere Luftspalt auf der dem mindestens einen weiteren Abschnitt entgegengesetzten Seite von dem Heizabschnittseinlass bis zu dem Heizabschnittsauslass erstreckt.A further preferred embodiment is characterized in that the at least one air gap extends from a heating section inlet to a heating section outlet. In particular, the at least one air gap extends along the heating section. It is also preferred if the air gap is formed between the heating section and the at least one further section. It is also preferred if a further air gap extends on the side opposite the at least one further section from the heating section inlet to the heating section outlet.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der Heizabschnittseinlass und/oder der Heizabschnittsauslass als Befestigung mit dem restlichen Gehäuse ausgebildet sind bzw. ist.It is particularly preferred if the heating section inlet and/or the heating section outlet are designed as a fastening with the rest of the housing.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Luftspalt durch zueinander beabstandete Stege unterbrochen ist. Diese Stege dienen insbesondere der Befestigung des Heizabschnitts mit dem Rest der Temperiervorrichtung oder dem Gehäuse. Vorzugsweise erstrecken sich die Stege radial vom Heizabschnitt weg. Es ist bevorzugt, wenn sie sich in einer Ebene erstrecken, in der der Heizabschnitt und/oder der mindestens einer weitere Abschnitt angeordnet ist. Auch ist es bevorzugt, wenn die Stärke, also die Dicke, der Stege im Vergleich zur Erstreckung des Luftspalts in Umfangsrichtung des Heizabschnitts und/oder der Ebene um ein Vielfaches kleiner ist. Hierdurch wird die Wärmeisolierung verstärkt. Die Stege sind insbesondere Teil der Wärmeisolationsstruktur.A further preferred embodiment is characterized in that the at least one air gap is interrupted by webs spaced apart from one another. These webs serve in particular to attach the heating section to the rest of the temperature control device or the housing. The webs preferably extend radially away from the heating section. It is preferred if they extend in a plane in which the heating section and/or the at least one further section is arranged. It is also preferred if the strength, i.e. the thickness, of the webs is many times smaller compared to the extension of the air gap in the circumferential direction of the heating section and/or the plane. This increases the thermal insulation. The webs are in particular part of the thermal insulation structure.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Heizabschnitt einen größeren Strömungsquerschnitt aufweist als der mindestens eine weitere Abschnitt und/oder ein vorrangehender Abschnitt. Mit vorrangehender Abschnitt ist ein Abschnitt des Flüssigkeitskanals gemeint, der vom Heizabschnitt aus gesehen entgegen der Strömungsrichtung angeordnet ist. Bevorzugterweise handelt es sich um einen Abschnitt des Flüssigkeitskanals, der sich direkt an den Heizabschnitt anschließt und der vom Heizabschnitt aus gesehen entgegen der Strömungsrichtung angeordnet ist. Vorteilhafterweise handelt es sich dabei um den mindestens einen weiteren Abschnitt. Hierdurch wird die Strömungsgeschwindigkeit der zu erwärmenden Flüssigkeit reduziert, was zu einem längeren Wärmeaustausch zwischen dem Heizer und der Flüssigkeit im Heizabschnitt führt. Mit anderen Worten lässt sich damit die Flüssigkeit besser erwärmen.A further preferred embodiment is characterized in that the heating section has a larger flow cross-section than the at least one further section and/or a preceding section. The preceding section means a section of the liquid channel which is arranged against the flow direction as seen from the heating section. Preferably, this is a section of the liquid channel which directly adjoins the heating section and which is arranged against the flow direction as seen from the heating section. Advantageously, this is the at least one further section. This reduces the flow speed of the liquid to be heated, which leads to a longer heat exchange between the heater and the liquid in the heating section. In other words, it allows the liquid to be heated better.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Heizabschnitt das Ende der Flüssigkeitskanals der Temperiervorrichtung ausbildet. Mit andere Worten folgt dem Heizabschnitt in Strömungsrichtung der Flüssigkeit in der Temperiervorrichtung kein weiterer Abschnitt. Ferner ist es bevorzugt, wenn der Heizabschnittsauslass den Auslass des Flüssigkeitskanals bildet.A further embodiment is characterized in that the heating section forms the end of the liquid channel of the temperature control device. In other words, the heating section is not followed by another section in the flow direction of the liquid in the temperature control device. Furthermore, it is preferred if the heating section outlet forms the outlet of the liquid channel.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Heizabschnitt einen Strömungsquerschnitt aufweist, der in eine Breitenrichtung, die sich in einer Ebene, quer zur Strömungsrichtung der durch den Heizabschnitt förderbaren Flüssigkeit, entlang des Heizers erstreckt, eine größere Erstreckungslänge aufweist als in eine Tiefenrichtung, die sich in derselben Ebene, senkrecht zu der Breitenrichtung erstreckt. Hierdurch wird die Wärmeübertragungsfläche zwischen dem Heizer, oder dem Deckel, und der zu erwärmenden Flüssigkeit im Heizabschnitt erhöht und damit die Erwärmung verbessert.A further preferred embodiment is characterized in that the heating section has a flow cross-section which has a greater extension length in a width direction, which extends in a plane transverse to the flow direction of the liquid that can be conveyed through the heating section, along the heater, than in a depth direction, which extends in the same plane, perpendicular to the width direction. This increases the heat transfer surface between the heater, or the cover, and the liquid to be heated in the heating section, thus improving the heating.

Auch ist es zu bevorzugen, wenn die Erstreckungslänge des Strömungsquerschnitts des Heizabschnitts in Breitenrichtung mindestens 90% der Erstreckungslänge des Heizers in Breitenrichtung in derselben Ebene beträgt. Vorzugsweise gilt dies mindestens über 90% der Erstreckungslänge des Heizabschnitts in Strömungsrichtung der zu erwärmenden Flüssigkeit.It is also preferable if the extension length of the flow cross section of the heating section in the width direction is at least 90% of the extension length of the heater in the width direction in the same plane. Preferably, this applies to at least 90% of the extension length of the heating section in the flow direction of the liquid to be heated.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Deckel des Heizabschnitts abgewandten Seite des Heizabschnitts ein weiterer Luftspalt ausgebildet, der ebenfalls Teil der Wärmeisolationsstruktur ist. Mittels der Wärmeisolationsstruktur wird sichergestellt, dass die Heizleistung des Heizers zielgerichtet zur Erwärmung des Flüssigkeit nutzbar ist.A further preferred embodiment is characterized in that a further air gap is formed on the side of the heating section facing away from the cover of the heating section, which is also part of the heat insulation structure. The heat insulation structure ensures that the heating power of the heater can be used in a targeted manner to heat the liquid.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Heizabschnitt durch einen weiteren Deckel begrenzt ist, der gegenüber dem ersten Deckel des Heizabschnitts angeordnet ist. Zusätzlich ist es zweckmäßig, wenn auf der dem ersten Deckel abgewandten Seite des weiteren Deckels ein weiterer Heizer angeordnet ist. Auf diese Weise ist die zu erwärmende Flüssigkeit im Heizabschnitt von zwei Seiten aus erwärmbar. Ferner ist es vorteilhaft, wenn der weitere Deckel als Heizer ausgebildet ist und/oder eine Wärmeübertragungsstruktur auf der dem ersten Deckel zugewandten Seite umfasst.A further preferred embodiment is characterized in that the heating section is delimited by a further cover, which is arranged opposite the first cover of the heating section. In addition, it is expedient if a further heater is arranged on the side of the further cover facing away from the first cover. In this way, the liquid to be heated in the heating section can be heated from two sides. It is also advantageous if the further cover is designed as a heater and/or comprises a heat transfer structure on the side facing the first cover.

Die Aufgabe bezüglich des Temperierungskreislaufs, wird durch einen Temperierungskreislauf, umfassend eine erfindungsgemäße Temperiervorrichtung, eine zu temperierenden Baugruppe und eine Förderpumpe, gelöst.The object with regard to the temperature control circuit is achieved by a temperature control circuit comprising a temperature control device according to the invention, an assembly to be temperature controlled and a feed pump.

Die Aufgabe bezüglich des Kraftfahrzeugs wird durch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung und/oder einem erfindungsgemäßen Temperierungskreislauf gelöst. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Kraftfahrzeug mit elektromotorischen Antrieb. Vorzugsweise umfasst das Kraftfahrzeug eine Traktionsbatterie, mit der ein Elektromotor, der den das Kraftfahrzeug antreibbar ist, mit elektrischer Spannung versorgbar ist. Vorzugsweise versorgt ein stationäres Stromnetz den Heizer der Temperiervorrichtung mit elektrischer Spannung. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen.The task with regard to the motor vehicle is solved by a motor vehicle with a temperature control device according to the invention and/or a temperature control circuit according to the invention. The motor vehicle is preferably a motor vehicle with an electric motor drive. The motor vehicle preferably comprises a traction battery with which an electric motor, which can be driven by the motor vehicle, can be supplied with electrical voltage. A stationary power network preferably supplies the heater of the temperature control device with electrical voltage. The motor vehicle is particularly preferably a passenger car or a truck.

Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.Advantageous further developments of the present invention are described in the subclaims and in the following description of the figures.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

1 ein Kraftfahrzeug,
2 eine Temperiervorrichtung,
3 eine weitere Ansicht der Temperiervorrichtung, und
4 eine Schnittansicht der Temperiervorrichtung.

In the following, the invention is explained in detail using exemplary embodiments with reference to the drawings. In the drawings:

1 a motor vehicle,
2 a tempering device,
3 another view of the tempering device, and
4 a sectional view of the tempering device.

Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention

Die 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem elektrischen Antrieb und einer zu temperierenden elektrischen Baugruppe 3, die Teil eines Temperierungskreislaufs 2 ist. Durch den Temperierungskreislauf 2 wird mittels einer Förderpumpe 4 eine Flüssigkeit, bevorzugterweise ein Kühlmittel gefördert. Ferner umfasst der Temperierungskreislauf 2 eine erfindungsgemäße Temperiervorrichtung, mit der das Kühlmittel im Temperierungskreislauf 2 erwärmbar ist. Dies ist besonders sinnvoll, wenn es sich bei der elektrischen Baugruppe 3 beispielsweise um eine Traktionsbatterie handelt, deren Temperatur nicht unter einen bestimmten Wert fallen darf.The 1 shows a motor vehicle 1 with an electric drive and an electrical assembly 3 to be tempered, which is part of a tempering circuit 2. A liquid, preferably a coolant, is conveyed through the tempering circuit 2 by means of a feed pump 4. The tempering circuit 2 also comprises a tempering device according to the invention, with which the coolant in the tempering circuit 2 can be heated. This is particularly useful if the electrical assembly 3 is, for example, a traction battery, the temperature of which must not fall below a certain value.

Die 2 zeigt die Temperiervorrichtung 5 aus 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung. Die Temperiervorrichtung 5 umfasst ein Gehäuse 6 und einen Flüssigkeitskanal 7, wobei der Flüssigkeitskanal 7 als Kühlmittelkanal ausgebildet ist und einen Heizabschnitt 8a sowie einen weiteren Abschnitt 8b umfasst. Ferner umfasst die Temperiervorrichtung 5 einen Einlass 11 a und eine Auslass 11 b des Flüssigkeitskanals 7. Der Flüssigkeitskanal 7 wird durch das Gehäuse 6 begrenzt. Im Heizabschnitt 8a ist der Flüssigkeitskanal 7 zusätzlich von einem Deckel 9a begrenzt, während der Flüssigkeitskanal 7 im weiteren Abschnitt 8b durch einen weiteren Deckel 9b begrenzt ist. Auf der dem Heizabschnitt 8a des Flüssigkeitskanals 7 abgewandten Seite des Deckels 9a ist ein elektrischer Heizer 10 angeordnet. Mittels des Heizers 10 ist das Kühlmittel im Heizabschnitt 8a erwärmbar. Der Heizabschnitt 8a ist von einer Wärmeisolationsstruktur umgeben und trennt den Heizabschnitt 8a von dem weiteren Abschnitt 8b des Flüssigkeitskanals 7, wobei der weitere Abschnitt 8b des Kühlkanals 7 neben dem Heizabschnitt 8a verläuft, was zur Kompaktheit der Temperiervorrichtung 5 beiträgt.The 2 shows the tempering device 5 from 1 in a perspective exploded view. The temperature control device 5 comprises a housing 6 and a liquid channel 7, wherein the liquid channel 7 is designed as a coolant channel and comprises a heating section 8a and a further section 8b. The temperature control device 5 also comprises an inlet 11 a and an outlet 11 b of the liquid channel 7. The liquid channel 7 is delimited by the housing 6. In the heating section 8a, the liquid channel 7 is additionally delimited by a cover 9a, while in the further section 8b the liquid channel 7 is delimited by a further cover 9b. An electric heater 10 is arranged on the side of the cover 9a facing away from the heating section 8a of the liquid channel 7. The coolant in the heating section 8a can be heated by means of the heater 10. The heating section 8a is surrounded by a thermal insulation structure and separates the heating section 8a from the further section 8b of the liquid channel 7, wherein the further section 8b of the cooling channel 7 runs next to the heating section 8a, which contributes to the compactness of the temperature control device 5.

Die 3 zeigt eine weitere Ansicht der Temperiervorrichtung 5, und zwar eine Draufsicht, jedoch ohne die Deckel und ohne den elektrischen Heizer. Zu erkennen ist, dass der Heizabschnitt und der weitere Abschnitt des Kühlkanals zumindest teilweise nebeneinander verlaufen und durch die Wärmeisolationsstruktur voneinander getrennt sind. Die Wärmeisolationsstruktur ist durch Luftspalte 84a ausgebildet, die sich von einem Heizabschnittseinlass 81 a des Heizabschnitts zu einem Heizabschnittsauslass 82a des Heizabschnitts hin erstrecken und durch zueinander beabstandete Stege 83a voneinander unterbrochen sind. Das Gehäuse 6, die Stege 83a, der Heizabschnitt sowie der mindestens eine weitere Abschnitt des Flüssigkeitskanals sind einteilig ausgebildet. Durch die Ansicht der 3 wird deutlich, dass der Heizabschnitt im Vergleich zum weiteren Abschnitt eine größere Fläche aufweist, wodurch die Wärmeübertragungsfläche an den Heizer erhöht wird. Gleichzeitig ist die Querschnittsfläche des Heizabschnitts, quer zur Strömungsrichtung des Kühlmittels, größer als im weiteren Abschnitt, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit im Heizabschnitt gesenkt wird, was zu einer längeren Wärmeübertragungszeit zwischen Heizer und Kühlmittel führt. Der Heizabschnitt umfasst eine Ausnehmung 85a, die zu einer großflächigen Verteilung des Kühlmittels im Heizabschnitt führt. Ferner verläuft ein Schnitt A-A durch den Heizabschnitt.The 3 shows a further view of the temperature control device 5, namely a top view, but without the lid and without the electric heater. It can be seen that the heating section and the further section of the cooling channel run at least partially next to each other and are separated from each other by the heat insulation structure. The heat insulation structure is formed by air gaps 84a, which extend from a heating section inlet 81a of the heating section to a heating section outlet 82a of the heating section and are interrupted from each other by spaced-apart webs 83a. The housing 6, the webs 83a, the heating section and the at least one further section of the liquid channel are formed in one piece. The view of the 3 it becomes clear that the heating section has a larger area compared to the further section, which increases the heat transfer area to the heater. At the same time, the cross-sectional area of the heating section, transverse to the flow direction of the coolant, is larger than in the further section, which reduces the flow speed in the heating section, which leads to a longer heat transfer time between the heater and the coolant. The heating section comprises a recess 85a, which leads to a large-area distribution of the coolant in the heating section. Furthermore, a section AA runs through the heating section.

Die 4 zeigt eine Schnittansicht des Schnitts A-A aus der 3, die durch den Heizabschnitt 8a der Temperiervorrichtung 5 verläuft. Zu sehen ist der Flüssigkeitskanal 7, der sich von dem weiteren Abschnitt aus durch den Heizabschnittseinlass 81a des Heizabschnitt 8a in den Heizabschnitt hinein erstreckt, von wo aus sich der Flüssigkeitskanal 7 durch den Heizabschnittsauslass 82a des Heizabschnitts 8a aus dem Heizabschnitt 8a in den Auslass 11b des Flüssigkeitskanals 7 hinauserstreckt. Der Heizabschnitt 8a ist einerseits durch das Gehäuse 6 und andererseits durch den Deckel 9a begrenzt. Auf der dem Heizabschnitt 8a abgewandten Seite des Deckels 9a ist der Heizer angeordnet, welcher hier lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Der Deckel 9a umfasst auf der dem Heizabschnitt 8a zugewandten Seite eine Wärmeübertragungstruktur, die mehrere zylindrischen Elementen umfasst, die sich in den Heizabschnitt 8a hinein erstreckt. Hierdurch wird die Wärmeübertragungsfläche des Heizabschnitt 8a deutlich erhöht. Auf der dem Deckel 9a abgewandten Seite des Heizabschnitts 8a ist ein weiterer Luftspalt ausgebildet, der ebenfalls Teil der Wärmeisolationsstruktur ist. Mittels der Wärmeisolationsstruktur wird sichergestellt, dass die Heizleistung des Heizers zielgerichtet zur Erwärmung des Kühlmittels nutzbar ist.The 4 shows a sectional view of section AA from the 3 , which runs through the heating section 8a of the temperature control device 5. The liquid channel 7 can be seen, which extends from the further section through the heating section inlet 81a of the heating section 8a into the heating section, from where the liquid channel 7 extends through the heating section outlet 82a of the heating section 8a out of the heating section 8a into the outlet 11b of the liquid channel 7. The heating section 8a is delimited on the one hand by the housing 6 and on the other hand by the cover 9a. The heater is arranged on the side of the cover 9a facing away from the heating section 8a, which is not shown here merely for reasons of clarity. The cover 9a comprises a heat transfer structure on the side facing the heating section 8a, which comprises several cylindrical elements that extend into the heating section 8a. This significantly increases the heat transfer surface of the heating section 8a. On the side of the heating section 8a facing away from the cover 9a, a further air gap is formed, which is also part of the thermal insulation structure. The thermal insulation structure ensures that the heating power of the heater can be used in a targeted manner to heat the coolant.

Die 1 bis 4 weisen insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dienen der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.The 1 to 4 In particular, they are not restrictive in nature and serve to clarify the inventive concept.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: KraftfahrzeugMotor vehicle
22: TemperierungskreislaufTempering circuit
33: Baugruppemodule
44: FörderpumpeFeed pump
55: TemperiervorrichtungTempering device
66: GehäuseHousing
77: FlüssigkeitskanalFluid channel
8a8a: HeizabschnittHeating section
81a81a: HeizabschnittseinlassHeating section inlet
82a82a: HeizabschnittsauslassHeating section outlet
83a83a: Stegweb
84a84a: Spaltgap
85a85a: AusnehmungRecess
8b8b: weiterer Abschnittfurther section
9a9a: DeckelLid
9b9b: DeckelLid
1010: HeizerHeater
11a11a: Einlassinlet
11b11b: AuslassOutlet

Claims

Temperature control device (5) with a liquid channel (7), wherein the liquid channel (7) comprises a heating section (8a) which is connected to a heater (10) in a heat-transferring manner, characterized in that the heating section (8a) is arranged adjacent to a thermal insulation structure (83a, 84a).

Tempering device (5) according to Claim 1 , characterized in that the liquid channel (7) comprises at least one further section (8b).

Tempering device (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid channel (7) comprises an inlet (11a) and an outlet (11b) and that the inlet (11a) and the outlet (11b) of the liquid channel (7) are arranged on the same side of the tempering device (5).

Tempering device (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the tempering device (5) comprises a housing (6) which delimits the liquid channel (7).

Tempering device (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the heat insulation structure (83a, 84a) is formed by at least one air gap (84a) which extends in the circumferential direction around the heating section (8a).

Tempering device (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one air gap (84a) extends from a heating section inlet (81a) to a heating section outlet (82a).

Tempering device (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one air gap (84a) is interrupted by webs (83a) spaced apart from one another.

Tempering device (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating section (8a) has a larger flow cross-section than the at least one further section (8b) and/or a preceding section of the liquid channel (7).

Tempering device (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating section (8a) has a flow cross-section which has a greater extension length in a width direction which extends in a plane transverse to the flow direction of the liquid which can be conveyed through the heating section (8a) along the heater (10) than in a depth direction which extends in the same plane, perpendicular to the width direction.

Tempering circuit (2), comprising a tempering device (5) according to one of the preceding claims, an assembly (3) to be tempered and a feed pump (4).

Motor vehicle (1) with a device (2, 5) according to one of the preceding claims.