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Hintergrund
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Die vorliegende Anmeldung betrifft das Managen von Temperaturen in Hybridantriebssystemen und insbesondere, aber nicht ausschließlich, das Managen von Temperaturen für Hybridantriebssysteme, die variable Temperaturanforderungen für mehrere Einheiten haben. Hybridantriebssysteme weisen mehrere Leistungseinheiten auf, z. B. einen Verbrennungsmotor und einen Akkusatz. Beispiele für solche Hybridantriebssysteme sind in der
DE 10 2009 033 959 A1 , der
US 2006/0060340 A1 und in der
WO 2010/116104 A1 offenbart. Die mehreren Leistungseinheiten haben verschiedene Arbeitsphasen und Aufwärmzeiten sowie unterschiedliche optimale Temperaturen und unterschiedliche geeignete Temperaturbereiche. Gegenwärtig zur Verfügung stehende Leistungseinheiten haben mehrere Nachteile. Wenn die gleiche Kühlflüssigkeit für einen Verbrennungsmotor und für elektrische Komponenten verwendet wird, sind einige Einheiten nur suboptimal temperaturregelbar, unterliegen einer Komponentenreihenfolge innerhalb des Kühlsystems und sind gegen Temperaturschwankungen der Kühlflüssigkeit nicht beständig. Systeme, die nur eine Zusatzkühlung für Einheiten bereitstellen können, können keine schnelle Aufwärmung unterstützen oder Temperaturen für Einheiten nicht innerhalb eines schmalen Betriebstemperaturbereichs halten. Daher besteht Bedarf für weitere Verbesserungen auf diesem Technologiegebiet.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Eine Ausführungsform ist ein spezielles Verfahren für ein integriertes Thermomanagement von Komponenten eines Hybridantriebssystems. Das Verfahren umfasst das selektive Erhöhen einer Wärmeübertragungsrate zwischen einem zweiten Kühlmittel und einem ersten Wärmetauscher bzw. einem zweiten Wärmetauscher. Der erste Wärmetauscher koppelt thermisch ein erstes Kühlmittel mit dem zweiten Kühlmittel, und der zweite Wärmetauscher koppelt thermisch einen Zusatzfluidstrom mit dem zweiten Kühlmittel. Das zweite Kühlmittel wird über eine oder mehrere elektrische Komponenten des Hybridantriebssystems umgewälzt. Weitere Ausführungsformen, Ausgestaltungen, Aufgaben, Merkmale, Vorteile, Aspekte und vorteilhafte Auswirkungen sollen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen deutlich gemacht werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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- 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines nicht erfindungsgemäßen Systems für ein integriertes Thermomanagement von Komponenten in einem Hybridantriebssystem;
- 2 zeigt ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Systems für ein integriertes Thermomanagement von Komponenten in einem Hybridantriebssystem; und
- 3 zeigt ein schematisches Diagramm eines Verarbeitungsteilsystems für ein integriertes Thermomanagement von Komponenten in einem Hybridantriebssystem.
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Beschreibung der erläuternden Ausführungsformen
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Zum besseren Verständnis der Grundlagen der Erfindung wird nun Bezug genommen werden auf die in den Figuren wiedergegebenen Ausführungsbeispiele und es werden Fachbegriffe zum Beschreiben derselben verwendet werden. Es versteht sich jedoch, dass dadurch keine Einschränkung des Bereichs der Erfindung beabsichtigt ist, sondern dass alle Änderungen und weitere Abwandlungen der dargestellten Ausführungsbeispiele und jegliche weiteren Anwendungen der Grundlagen der vorliegend dargestellten Erfindung, die einem Fachmann auf dem die Erfindung betreffenden Gebiet normalerweise einfallen würden, umfasst und geschützt sein sollen.
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1 zeigt ein schematisches Diagramm eines nicht erfindungsgemäßen Systems für ein integriertes Thermomanagement von Komponenten in einem Hybridantriebssystem. Das System 100 umfasst einen Verbrennungsmotor 102 und ein erstes Kühlmittel 104, das mit dem Verbrennungsmotor 102 thermisch gekoppelt ist und durch eine erste Pumpe 106 umgewälzt wird. Das erste Kühlmittel 104 im exemplarischen System 100 ist ein Motorkühlmittel 104 und wird auf eine auf dem Fachgebiet allgemein bekannte Weise umgewälzt, wobei ein Thermostat 130 verwendet wird, der verhindert, dass das Motorkühlmittel durch einen Kühler 128 zirkuliert, bis der Verbrennungsmotor eine vorgegebene Betriebstemperatur erreicht hat.
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Das System 100 umfasst ferner eine elektrische Komponente 108 und ein zweites Kühlmittel 110, das mit der elektrischen Komponente 108 thermisch gekoppelt ist und durch eine zweite Pumpe 112 umgewälzt wird. Das System 100 weist ferner einen ersten Wärmetauscher 114 auf, der Wärmeenergie zwischen dem ersten Kühlmittel 104 und dem zweiten Kühlmittel 110 überträgt. Im System 100 ist der Wärmetauscher 114 stromabwärts vom Kühler 126 im Kreislauf des Motorkühlmittels 104 angeordnet. In bestimmten Ausführungsformen kann der Wärmetauscher 114 stromaufwärts vom Kühler 128 in einer (nicht dargestellten) Bypassleitung um den Kühler 128 herum angeordnet sein oder Flüssigkeit wahlweise aus dem Kühler 128 oder aus der Bypassleitung um den Kühler 128 herum empfangen. Außerdem kann der Wärmetauscher 114 stromaufwärts vom Thermostat 130 angeordnet sein, so dass das Motorkühlmittel 104 sogar durch den Wärmetauscher 114 zirkuliert, bevor der Thermostat öffnet. Die Auswahl einer Position für den ersten Wärmetauscher 114 innerhalb des Kreislaufs des Motorkühlmittels 104 ist für einen Fachmann auf der Basis der vorliegenden Offenbarung ein mechanischer Schritt.
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Durch das Motorkühlmittel 104 wird das zweite Kühlmittel 110 über den Wärmetauscher entweder erwärmt oder gekühlt. Eine Erwärmung ist erwünscht, wenn die Temperatur der elektrischen Komponente 108 unter einer Soll-Betriebstemperatur liegt, und ist verfügbar, wenn eine Temperatur des Motorkühlmittels 104 höher ist als eine Temperatur des zweiten Kühlmittels 110. Beispielsweise kann es nach einem Kaltstartvorgang des Systems 100 erwünscht sein, den Akkusatz 108 schnell auf eine effiziente Betriebstemperatur zu erhöhen. Das Motorkühlmittel 104 erwärmt sich durch den Betrieb des Verbrennungsmotors 102 schnell, so dass ein Wärmetausch durch den Wärmetauscher 114 genutzt wird, um den Akkusatz 108 schnell zu erwärmen. Eine Kühlung ist erwünscht, wenn die Temperatur der elektrischen Komponente 108 höher ist als eine Soll-Betriebstemperatur, und verfügbar, wenn eine Temperatur des Motorkühlmittels 105 niedriger ist als eine Temperatur des zweiten Kühlmittels 110.
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Das exemplarische System 100 weist ferner einen Zusatzfluidstrom 116 mit einer Temperatur auf, die niedriger ist als eine Soll-Betriebstemperatur für die elektrische Komponente 108. Der Zusatzfluidstrom 116 kann eine Temperatur haben, die nur intermittierend und/oder nur während bestimmter Betriebsbedingungen des Systems 100 niedriger ist als die Soll-Betriebstemperatur für die elektrische Komponente 108.
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Exemplarische Zusatzfluidströme 116 sind ein Kondensatorflüssigkeitsstrom (z. B. ein kondensiertes Kältemittel einer Klimaanlage eines Fahrzeugs), ein Verdampferdampfstrom und/oder ein Umgebungsluftstrom. Das System 100 hat einen zweiten Wärmetauscher 120, der Wärmeenergie zwischen dem zweiten Kühlmittel 110 und dem Zusatzfluidstrom 116 überträgt. Wenn mehr als ein Zusatzfluidstrom 116 vorhanden sind, kann der zweite Wärmetauscher 120 dafür ausgelegt sein, auswählbare Fluide auf der Zusatzfluidstromseite auszuwählen, und/oder kann der zweite Wärmetauscher 120 mehr als eine Thermokontakteinrichtung aufweisen, wobei der ausgewählte Zusatzfluidstrom dadurch festgelegt wird, welche der Thermokontakteinrichtungen des zweiten Wärmetauschers 120 gegenwärtig aktiv ist. Das exemplarische System 100 weist ferner die elektrische Komponente 108 als einen Akkusatz eines Hybridantriebssystems auf, obwohl die elektrische Komponente 108 eine beliebige auf dem Fachgebiet bekannte elektrische Komponente sein kann, z. B. mindestens ein Akkusatz, ein Elektromotor, ein Generator, ein Motorgenerator und/oder Leistungselektronik. Der hierin verwendete Begriff Leistungselektronik beinhaltet jegliche Komponenten, die dazu geeignet sind, ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen (z. B. Inverter, Gleichrichter, usw.), oder irgendwelche der anderen elektrischen Komponenten im System 100 zu unterstützen.
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In bestimmten Ausführungsformen weist das System 100 ein erstes Bypassventil 122 auf, das einen auswählbaren Teil des ersten Kühlmittels 104 oder des zweiten Kühlmittels 110 um den ersten Wärmetauscher 114 herum umleitet. Das erste Bypassventil 122 regelt dadurch eine Rate der im ersten Wärmetauscher 114 stattfindenden Wärmeübertragung. Fachleute werden erkennen, dass durch Leiten einer Menge des ersten Kühlmittels 104 oder des zweiten Kühlmittels 110 um den ersten Wärmetauscher 114 herum die Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher 114 vermindert wird. Das Bypassventil 122 ist ein beliebiger auf dem Fachgebiet bekannter Ventiltyp und kann ein voll leistungsfähiges Dreiwegeventil sein, d. h. ein Dreiwegeventil, das dazu geeignet ist, einen vollen Durchsatz für den ersten Wärmetauscher 114 bereitzustellen, einen vollen Durchsatz für die Bypassleitung bereitzustellen, oder irgendeine Einstellung dazwischen bereitzustellen. Das erste Bypassventil 122 kann alternativ nur den Zufluss zur Bypassleitung öffnen oder kann eine diskrete Anzahl von Positionen (z. B. OFFEN und GESCHLOSSEN) haben anstatt stufenlos einstellbar zu sein.
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In bestimmten Ausführungsformen weist das System 100 ein zweites Bypassventil 126 auf, das einen auswählbaren Teil des zweiten Kühlmittels 110 oder des Zusatzfluidstroms 116 um den zweiten Wärmetauscher 120 herum leitet. Das zweite Bypassventil 126 leitet in der Darstellung das zweite Kühlmittel um, kann stattdessen aber auch einen auswählbaren Teil des Zusatzfluidstroms 116 umleiten. Wie das erste Bypassventil 122 kann das zweite Bypassventil 126 ein auf dem Fachgebiet bekannter beliebiger Ventiltyp mit beliebigen Fähigkeiten sein.
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Das System 100 weist ferner ein Steuergerät 124 auf, das ein Teil eines Verarbeitungsteilsystems ist, das bestimmte Operationen für ein integriertes Thermomanagement des Hybridantriebssystems ausführt. Das Steuergerät 124 kann mit einem beliebigen Sensor, einem Aktor oder einer elektronischen Einheit im System 100 kommunizieren. Das Steuergerät 124 kann in Modulen organisiert sein, wobei die Module dafür strukturiert sind, funktionell Operationen für ein Thermomanagement im System 100 auszuführen. Das exemplarische Steuergerät 124 weist ein Betriebsbedingungsmodul, ein erstes Wärmetauschermodul, ein zweites Wärmetauschermodul und/oder ein Umleitungsberechnungsmodul auf. Ausführliche Operationen für ein exemplarisches Steuergerät 124 werden in dem Abschnitt beschrieben, in dem auf 3 Bezug genommen wird.
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Das System 100 weist einen oder mehrere Temperatursensoren 118 auf, die Temperaturwerte bestimmen, die dem Steuergerät 124 zur Verfügung gestellt werden. Die dargestellten Temperatursensoren 118 sind exemplarisch und nicht eingeschränkt, wobei ein oder mehrere der in 1 dargestellten Temperatursensoren in bestimmten Ausführungsformen nicht vorhanden sein können. Jegliche im System 100 bereitgestellte Temperatur kann durch einen Sensor 118 oder durch eine andere Einheit bestimmt und dem Steuergerät 124 über Software, ein Netzwerk oder eine Datenverbindung mitgeteilt werden, und/oder eine spezifische Temperatur kann von anderen im System 100 verfügbaren Parametern berechnet oder geschätzt werden.
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2 zeigt ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Systems 200 für ein integriertes Thermomanagement von Komponenten in einem Hybridantriebssystem. Das System 200 umfasst weitere elektrische Komponenten, z. B. eine zweite elektrische Komponente 202 und eine dritte elektrische Komponente 204. Im Beispiel von 2 ist die zweite elektrische Komponente 202 eine Leistungselektronikkomponente und die dritte elektrische Komponente ein Motorgenerator. Jede elektrische Komponente 108, 202, 204 ist mit dem umgewälzten zweiten Kühlmittel 110 thermisch gekoppelt. Das System 200 weist ferner Bypassventile 206, 208, 210 für elektrische Komponenten auf, wobei jedes Ventil einen Teil des zweiten Kühlmittels 110 selektiv um eine der elektrischen Komponenten 108, 202, 204 herum leitet. Das System 200 weist eine beliebige Anzahl von Bypassventilen 206, 208, 210 von null Ventilen bis hin zu einem Ventil für jede der elektrischen Komponenten 108, 202, 204 auf.
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Das System umfasst den ersten Wärmetauscher 114 und den zweiten Wärmetauscher 120, wobei jeder Wärmetauscher ein Bypassventil 122, 126 aufweist. Die Komponenten 108, 202, 204 können im Strömungspfad des zweiten Kühlmittels 110 in einer beliebigen Folge angeordnet sein, und außerdem können die Wärmetauscher 114, 120 irgendwo im Strömungspfad des zweiten Kühlmittels 110 angeordnet sein.
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Der Wärmetauscher 114 mit dem Motorkühlmittel 104 kann das zweite Kühlmittel 110 in Abhängigkeit von den im System 200 vorherrschenden spezifischen Betriebsbedingungen erwärmen oder abkühlen. Der Wärmetauscher 120 stellt, wenn der Zusatzfluidstrom 116 eine Kondensatorflüssigkeit oder ein Verdampferdampfstrom ist, eine hohe Kühlleistung bereit. Daher können Einheiten in einer zweckmäßigen thermischen Anordnung konfiguriert sein, wobei beispielsweise eine Einheit, die von einer schnellen Aufwärmung profitiert, unmittelbar stromabwärts des ersten Wärmetauschers 114 angeordnet ist, und eine andere Einheit, die von einer hochgradigen Abkühlung profitiert, unmittelbar stromabwärts des zweiten Wärmetauschers 120 angeordnet ist. Die zweckmäßige thermische Anordnung ist aufgrund der Größe und Position der verschiedenen elektrischen Komponenten 108, 202, 204 in Beziehung zu anderen Abschnitten des Systems 200, z. B. des Getriebes, des Motorstarters, usw. (nicht dargestellt) möglicherweise nicht realisierbar. Durch die Verwendung eines oder mehrerer Bypassventile 206, 208, 210 kann eine beliebige Anordnung elektrischer Komponenten 108, 202, 204 im System 200 und dennoch ein akzeptables Thermomanagement der Komponenten 108, 202, 204 realisiert werden, einschließlich einer Anordnung einer Komponente mit einer höheren Soll-Temperatur stromaufwärts einer Einheit mit einer niedrigeren Soll-Temperatur.
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Das zweite Kühlmittel 110 strömt nacheinander durch den ersten Wärmetauscher 114, eine zusätzliche elektrische Komponente (z. B. den Leistungsinverter 202) und den Hybrid-Akkusatz 108, wobei die Soll-Betriebstemperatur für den Hybrid-Akkusatz 108 niedriger ist als eine zweite Soll-Betriebstemperatur für die zusätzliche elektrische Komponente 202. Der zweite Wärmetauscher 120 ist zwischen der zusätzlichen elektrischen Komponente 202 und dem Hybrid-Akkusatz 108 angeordnet. Eine weitere Ausführungsform weist eine dritte elektrische Komponente (z. B. den Motorgenerator 204) auf, wobei das zweite Kühlmittel 110 mit der dritten elektrischen Komponente 204 thermisch gekoppelt ist, und wobei die dritte elektrische Komponente 204 zwischen dem zweiten Wärmetauscher 120 und dem Hybrid-Akkusatz 108 angeordnet ist. Das beschriebene Beispiel beinhaltet eine dritte Soll-Betriebstemperatur für die dritte elektrische Komponente 204, die niedriger ist als die zweite Soll-Betriebstemperatur. In einer noch anderen Ausführungsform ist die Soll-Betriebstemperatur für den Hybrid-Akkusatz 108 niedriger als die dritte Soll-Betriebstemperatur für die dritte elektrische Komponente 204.
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3 zeigt ein schematisches Diagramm eines Verarbeitungsteilsystems 300 für ein integriertes Thermomanagement von Komponenten in einem Hybridantriebssystem. Das Verarbeitungsteilsystem 300 weist ein Steuergerät 124 auf. Das Steuergerät 124 kann ein Computer oder ein Teil eines Computers sein und/oder kann eine verteilte Einheit mit Abschnitten in einem oder mehreren Computern und/oder mit Abschnitten sein, die als Hardware implementiert sind. Das Steuergerät 124 weist Module auf, die dafür strukturiert sind, Operationen für ein Thermomanagement eines Hybridantriebssystems funktionell auszuführen.
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Die vorliegende Beschreibung beinhaltet die Verwendung von Modulen, um die funktionelle Unabhängigkeit der Merkmale der beschriebenen Elemente herauszustellen. Ein Modul kann durch Operationen implementiert sein, die durch Software, Hardware oder mindestens teilweise durch einen Benutzer oder eine Bedienungsperson ausgeführt werden. In bestimmten Ausführungsformen stellen Module Softwareelemente als ein Computerprogramm dar, das auf einem computerlesbaren Medium codiert ist, wobei ein Computer die beschriebenen Operationen ausführt, wenn das Computerprogramm abgearbeitet wird. Ein Modul kann eine einzelne Einheit sein, über Einheiten verteilt sein, und/oder ein Modul sein, das vollständig oder teilweise mit anderen Modulen oder Einheiten gruppiert ist. Das Interpretieren eines Datenwertes beinhaltet, ohne darauf beschränkt zu sein, das Auslesen des Wertes von einer Speicherstelle, das Empfangen des Wertes über eine Datenverbindung, das Empfangen des Wertes als einen physikalischen Wert (z. B. ein Spannungsmesswert von einem Sensor), das Bestimmen des Wertes aus einer Nachschlage-Tabelle und/oder das Berechnen des Wertes aus einem oder mehreren anderen Parametern.
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Das Steuergerät 124 weist ein Betriebsbedingungsmodul 302 auf, das eine erste Komponententemperatur 310 (z. B. eine Ist-Betriebstemperatur einer elektrischen Komponente) und einen ersten Temperaturschwellenwert 314 (z. B. einen Betriebstemperaturschwellenwert einer elektrischen Komponente) auswertet. Das Steuergerät 124 weist ein Umleitungsberechnungsmodul 308 auf, das einen Bypassventilbefehl 318 zum Steuern eines ersten Bypassventils in Antwort auf die erste Komponententemperatur 310 und den ersten Temperaturschwellenwert 314 bereitstellt. Das erste Bypassventil in dem Beispiel leitet einen Teil eines zweiten Kühlmittelstroms selektiv um einen ersten Wärmetauscher herum um. In einer exemplarischen Operation bestimmt das Umleitungsberechnungsmodul 308, dass ein Umleitungsparameter 338 des ersten Wärmetauschers in Antwort darauf vermindert wird, dass eine erste Komponententemperatur 310 niedriger ist als der erste Temperaturschwellenwert 314, um beispielsweise die erste elektrische Komponente aufzuwärmen, wenn die Betriebstemperatur der Komponente zu niedrig ist. Das exemplarische Umleitungsberechnungsmodul 308 stellt den Bypassventilbefehl 318 in Antwort auf den Umleitungsparameter 338 des ersten Wärmetauschers bereit. Der endgültige Bypassventilbefehl 318 kann Hardwareeinschränkungen, Übergangsbetriebseinschränkungen oder einer anderen Operation unterzogen werden, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, so dass der tatsächliche Bypassventilbefehl 318 in Antwort auf den Umleitungsparameter 340 des zweiten Wärmetauschers bereitgestellt wird, jedoch nicht identisch mit dem Umleitungsparameter 338 des ersten Wärmetauschers ist.
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Im exemplarischen Steuergerät 124 wertet ferner das Betriebsbedingungsmodul 302 einen zweiten Temperaturschwellenwert 316 aus und das Umleitungsberechnungsmodul 308 stellt die Bypassventilbefehle 318 bereit, um ein zweites Bypassventil in Antwort auf die erste Komponententemperatur 310 und den zweiten Temperaturschwellenwert 316 zu steuern. Beispielsweise bestimmt das Umleitungsberechnungsmodul 308 einen Umleitungsparameter 340 des zweiten Wärmetauschers und stellt Bypassventilbefehle 318 in Antwort auf den Umleitungsparameter 340 des zweiten Wärmetauschers bereit. In einem weiteren Beispiel umgeht das zweite Bypassventil selektiv einen Teil eines zweiten Wärmetauschers und das Steuergerät 124 vermindert einen Umleitungsanteil für den zweiten Wärmetauscher in Antwort darauf, dass die erste Komponententemperatur 310 zu hoch oder höher ist als der zweite Temperaturschwellenwert 316.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt das Umleitungsberechnungsmodul 308 des Steuergeräts 124 die Bypassventilbefehle 318 zum Steuern des ersten Bypassventils und des zweiten Bypassventils zum Aufrechterhalten der ersten Komponententemperatur 310 zwischen dem ersten Temperaturschwellenwert 314 und dem zweiten Temperaturschwellenwert 316 bereit. In einer exemplarischen Ausführungsform stellt das Umleitungsberechnungsmodul 308 die Bypassventilbefehle 318 bereit, um das erste Bypassventil und das zweite Bypassventil derart zu steuern, dass die erste Komponententemperatur 310 auf einer ersten Soll-Temperatur 328 gehalten wird. In einer exemplarischen Ausführungsform stellt das Umleitungsberechnungsmodul 308 die Bypassventilbefehle 318 zum Steuern des ersten Bypassventils und des zweiten Bypassventils zum Halten der ersten Komponententemperatur 310 innerhalb eines ersten Betriebstemperaturfensters 312 bereit. In bestimmten Ausführungsformen wertet das Betriebsbedingungsmodul 302 die dritte Komponententemperatur 322 aus und das Umleitungsberechnungsmodul 308 bestimmt einen Umleitungsparameter 346 der dritten elektrischen Komponente in Antwort auf die dritte Komponententemperatur 322 und ferner in Antwort auf das dritte Betriebstemperaturfenster 334 und/oder auf die dritte Soll-Temperatur 336.
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Das erste Betriebstemperaturfenster 312 umfasst eine hohe und eine niedrige Betriebstemperatur für die erste elektrische Komponente 108. Die Werte für das Fenster 312 können fest oder vorgegeben sein oder während der Laufzeit des Steuergeräts 124 aktualisiert werden. Die erste Soll-Temperatur 328 kann ein gewünschter Wert innerhalb des ersten Betriebstemperaturfensters 312 sein, und in bestimmten Ausführungsformen oder unter bestimmten Betriebsbedingungen kann das erste Betriebstemperaturfenster 312 auf die erste Soll-Temperatur 328 zusammenschrumpfen oder mit dieser identisch sein. Das zweite Betriebstemperaturfenster 330 und die zweite Soll-Temperatur 332 sind der zweiten elektrischen Komponente 202 zugeordnet. Das dritte Betriebstemperaturfenster 334 und die dritte Soll-Temperatur 336 sind der dritten elektrischen Komponente 204 zugeordnet. Jede elektrische Komponente 108, 202, 204 kann ein individuelles Temperaturfenster und/oder eine individuelle Soll-Temperatur haben, oder bestimmte Komponenten mit ähnlichen Temperaturanforderungen können gemeinsame Temperaturfenster und/oder Sollwerte haben.
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Das Steuergerät 124 umfasst ein Betriebsbedingungsmodul 302, das eine erste Komponententemperatur 310 auswertet, die der Ist-Temperatur der ersten elektrischen Komponente entspricht. Das Betriebsbedingungsmodul 302 wertet ferner einen ersten Temperaturschwellenwert 314 und einen zweiten Temperaturschwellenwert 316 aus. Das Steuergerät 124 umfasst ein Umleitungsberechnungsmodul 308, das einen Bypassventilbefehl 318 zum Steuern eines Bypassventils für einen zweiten Wärmetauscher in Antwort auf die Ist-Betriebstemperatur der elektrischen Komponente und den zweiten Betriebstemperaturschwellenwert bereitstellt. Das Umleitungsberechnungsmodul 308 bestimmt einen Umleitungsparameter 340 des zweiten Wärmetauschers und stellt den Bypassventilbefehl 318 in Antwort auf den Umleitungsparameter 340 des zweiten Wärmetauschers bereit. Eine exemplarische Steuerung für das Bypassventil für den zweiten Wärmetauscher beinhaltet das Erhöhen eines Umleitungsdurchsatzes in Antwort darauf, dass die erste Komponententemperatur 310 niedriger ist als der erste Temperaturschwellenwert 314, und das Vermindern des Umleitungsdurchsatzes in Antwort darauf, dass die erste Komponententemperatur 310 höher ist als der zweite Temperaturschwellenwert 316.
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Ein anderes exemplarisches Steuergerät 124 wertet eine Ist-Temperatur eines Hybrid-Akkusatzes (z. B. die erste Komponententemperatur 310) und eine Ist-Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente (z. B. die zweite Komponententemperatur 320) aus. Das Steuergerät 124 umfasst das Umleitungsberechnungsmodul 308, das ein erstes Bypassventil steuert, das einen ersten Wärmetauscher selektiv umgeht, ein zweites Bypassventil, das einen zweiten Wärmetauscher selektiv umgeht, und ein oder zwei Komponentenbypassventil(e), das bzw. die die erste Komponente und/oder die zweite Komponente in Antwort auf die erste Komponententemperatur 310 und die zweite Komponententemperatur 320 selektiv umgeht bzw. umgehen.
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Jedes Komponentenbypassventil umgeht den Hybrid-Akkusatz oder die zusätzliche elektrische Komponente. Das exemplarische Steuergerät 124 umfasst das Umleitungsberechnungsmodul 308, das einen Umleitungsparameter 338 des ersten Wärmetauschers, einen Umleitungsparameter 340 des zweiten Wärmetauschers, einen Umleitungsparameter 342 der ersten elektrischen Komponente und einen Umleitungsparameter 344 der zweiten elektrischen Komponente bestimmt und die Bypassventilbefehle 318 in Antwort auf die Umleitungsparameter 338, 340, 342, 344 bereitstellt. Das Umleitungsberechnungsmodul 308 stellt die Bypassventilbefehle 318 bereit, um die erste Komponententemperatur 310 (d. h. im vorliegenden Beispiel die Temperatur des Hybrid-Akkusatzes) innerhalb eines ersten Betriebstemperaturfensters 312 (d. h. im vorliegenden Beispiel des Betriebstemperaturfensters des Akkusatzes) zu halten. Außerdem oder alternativ stellt das Umleitungsberechnungsmodul 308 die Bypassventilbefehle 318 bereit, um die zweite Komponententemperatur 320 (d. h. die Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente) innerhalb eines zweiten Betriebstemperaturfensters 330 (d. h. im vorliegenden Beispiel des Betriebstemperaturfensters der zusätzlichen elektrischen Komponente) zu halten.
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Das exemplarische Steuergerät 124 umfasst ferner ein erstes Wärmetauschermodul 304, das eine erste Wärmeübertragungsrate 350 im ersten Wärmetauscher gemäß einer ersten Kühlmitteltemperatur 324 und einer zweiten Kühlmitteltemperatur 326 bestimmt. Die erste Wärmeübertragungsrate 350 ist die Wärmeübertragungsrate, die im ersten Wärmetauscher bei den Ist-Temperaturen des ersten Kühlmittels und des zweiten Kühlmittels auftritt. Die erste Wärmeübertragungsrate 350 kann eine spezifische Wärmemenge und/oder eine Funktion des Durchsatzes des ersten Kühlmittels und/oder des zweiten Kühlmittels durch den ersten Wärmetauscher sein. In bestimmten Ausführungsformen bestimmt das Umleitungsberechnungsmodul 308 den Umleitungsparameter 338 des ersten Wärmetauschers in Antwort auf die erste Wärmeübertragungsrate 350 . In einem Beispiel ist die erste Wärmeübertragungsrate 350 eine Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher als Funktion des Durchsatzes des zweiten Kühlmittels durch den Wärmetauscher und das erste Bypassventil leitet einen Teil des zweiten Kühlmittels selektiv um den ersten Wärmetauscher herum um.
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Das exemplarische Steuergerät 124 umfasst ferner ein zweites Wärmetauschermodul 306, das eine zweite Wärmeübertragungsrate 352 im zweiten Wärmetauscher gemäß der zweiten Kühlmitteltemperatur 326 und einer Zusatzfluidstromtemperatur 348 bestimmt. Die zweite Wärmeübertragungsrate 352 ist eine Wärmeübertragungsrate, die im zweiten Wärmetauscher bei der Ist-Temperatur des zweiten Kühlmittels und des Zusatzfluidstroms auftritt. Die zweite Wärmeübertragungsrate 352 kann eine spezifische Wärmemenge und/oder eine Funktion des Durchsatzes des zweiten Kühlmittels und/oder des Zusatzfluidstroms durch den zweiten Wärmetauscher sein. In bestimmten Ausführungsformen bestimmt das Umleitungsberechnungsmodul 308 den Umleitungsparameter 340 des zweiten Wärmetauschers in Antwort auf die zweite Wärmeübertragungsrate 352. In einem Beispiel ist die zweite Wärmeübertragungsrate 352 eine Wärmeübertragungsrate im zweiten Wärmetauscher als eine Funktion des Durchsatzes des zweiten Kühlmittels durch den Wärmetauscher und das zweite Bypassventil leitet einen Teil des zweiten Kühlmittels selektiv um den zweiten Wärmetauscher herum um.
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Die nachstehenden Beschreibungen stellen erläuternde Ausführungsformen von Prozeduren zum Ausführen von Operationen für ein integriertes Thermomanagement in einem Hybridantriebssystem dar. Die dargestellten Operationen sollen lediglich als exemplarisch verstanden werden, und Operationen können kombiniert oder geteilt, hinzugefügt oder weggelassen sowie insgesamt oder teilweise umgeordnet werden, insofern dies nicht ausdrücklich anders angegeben ist.
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Eine exemplarische Prozedur beinhaltet eine Operation zum Auswerten einer Temperatur eines Hybrid-Akkusatzes und eine Operation zum Umwälzen eines zweiten Kühlmittels, das mit dem Hybrid-Akkusatz thermisch gekoppelt ist. In Antwort darauf, dass die Temperatur des Hybrid-Akkusatzes niedriger ist als ein erster Betriebstemperaturschwellenwert, beinhaltet die Prozedur eine Operation zum Erhöhen einer Wärmeübertragungsrate eines ersten Wärmetauschers, wobei der erste Wärmetauscher Wärmeenergie zwischen einem Motorkühlmittel und dem zweiten Kühlmittel überträgt. Die Operation zum Erhöhen der Wärmeübertragungsrate des ersten Wärmetauschers beinhaltet das Erhöhen eines Durchsatzes des zweiten Kühlmittels durch den ersten Wärmetauscher, das Erhöhen eines Durchsatzes des Motorkühlmittels durch den ersten Wärmetauscher und/oder das Vermindern einer Temperatur des Motorkühlmittels. Die Operation zum Erhöhen des Durchsatzes des zweiten Kühlmittels durch den ersten Wärmetauscher beinhaltet das Vermindern eines Umleitungsanteils des zweiten Kühlmittels und/oder das Erhöhen eines Gesamtdurchsatzes des zweiten Kühlmittels. Die Operation zum Erhöhen des Durchsatzes des Motorkühlmittels durch den ersten Wärmetauscher beinhaltet das Vermindern eines Umleitungsanteils des Motorkühlmittels und/oder das Erhöhen eines Gesamtdurchsatzes des Motorkühlmittels.
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Die exemplarische Prozedur umfasst ferner eine Operation zum Erhöhen einer Wärmeübertragungsrate des zweiten Wärmetauschers in Antwort darauf, dass die Temperatur des Hybrid-Akkusatzes höher ist als ein zweiter Betriebstemperaturschwellenwert, wobei der zweite Wärmetauscher Wärmeenergie zwischen einem Zusatzfluidstrom und dem zweiten Kühlmittel überträgt. Die Operation zum Erhöhen der Wärmeübertragungsrate des zweiten Wärmetauschers beinhaltet das Erhöhen eines Durchsatzes des zweiten Kühlmittels durch den zweiten Wärmetauscher und/oder das Vermindern einer Temperatur des Zusatzfluidstroms. Die Operation zum Erhöhen des Durchsatzes des zweiten Kühlmittels durch den zweiten Wärmetauscher beinhaltet das Vermindern eines Umleitungsanteils des zweiten Kühlmittels und/oder das Erhöhen eines Gesamtdurchsatzes des zweiten Kühlmittels. Die Operation zum Erhöhen des Durchsatzes des Zusatzfluidstroms beinhaltet das Vermindern eines Umleitungsanteils des Zusatzfluidstroms und/oder das Erhöhen eines Gesamtdurchsatzes des Zusatzfluidstroms.
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In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet die Prozedur ferner eine Operation zum Auswerten einer Temperatur einer zusätzlichen elektrischen Komponente, wobei die Operation zum Erhöhen der Wärmeübertragungsrate des ersten Wärmetauschers ferner in Antwort darauf ausgeführt wird, dass die Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente niedriger ist als ein dritter Temperaturschwellenwert. Außerdem oder alternativ wird die Operation zum Erhöhen der Wärmeübertragungsrate des zweiten Wärmetauschers in Antwort darauf ausgeführt, dass die Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente höher ist als ein vierter Temperaturschwellenwert.
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Die exemplarische Prozedur beinhaltet ferner eine Operation zum Umleiten mindestens eines Teils des zweiten Kühlmittels um den Hybrid-Akkusatz oder die zusätzliche elektrische Komponente herum in Antwort auf eine Temperatur des zweiten Kühlmittels, die Ist-Temperatur des Hybrid-Akkusatzes und die Ist-Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente. Exemplarische Operationen beinhalten das Vermindern eines Umleitungsanteils des zweiten Kühlmittels um eine elektrische Komponente herum zum Erhöhen einer Temperatur der Komponente, das Erhöhen eines Umleitungsanteils des zweiten Kühlmittels um eine elektrische Komponente herum zum Vermindern einer Temperatur der Komponente, das Erhöhen eines Umleitungsanteils des zweiten Kühlmittels in Antwort auf eine niedrige Temperatur des zweiten Kühlmittels und/oder das Vermindern eines Umleitungsanteils des zweiten Kühlmittels in Antwort auf eine hohe Temperatur des zweiten Kühlmittels.
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Eine andere exemplarische Prozedur beinhaltet ferner eine Operation zum Auswerten einer Soll-Temperatur des zweiten Kühlmittels in Antwort auf die Temperatur des Hybrid-Akkusatzes und die Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente, wobei die Operation zum Erhöhen der Wärmeübertragungsrate des ersten Wärmetauschers und die Operation zum Erhöhen der Wärmeübertragungsrate des zweiten Wärmetauschers ferner in Antwort auf die Soll-Temperatur des zweiten Kühlmittels ausgeführt werden. Eine exemplarische Operation zum Erhöhen der Wärmeübertragungsrate des ersten Wärmetauschers in Antwort auf die Soll-Temperatur des zweiten Kühlmittels beinhaltet das Bestimmen, dass die Temperatur des zweiten Kühlmittels zu niedrig ist, und das Erhöhen einer Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher, wenn die Temperatur des Motorkühlmittels höher ist als die Temperatur des zweiten Kühlmittels. Eine andere exemplarische Operation zum Erhöhen der Wärmeübertragungsrate des ersten Wärmetauschers in Antwort auf die Soll-Temperatur des zweiten Kühlmittels beinhaltet das Bestimmen, dass die Temperatur des zweiten Kühlmittels zu hoch ist, und das Erhöhen einer Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher, wenn die Temperatur des Motorkühlmittels niedriger ist als die Temperatur des zweiten Kühlmittels. Eine andere exemplarische Operation zum Erhöhen der Wärmeübertragungsrate des zweiten Wärmetauschers in Antwort auf die Soll-Temperatur des zweiten Kühlmittels beinhaltet das Bestimmen, dass die Temperatur des zweiten Kühlmittels zu hoch ist, und das Erhöhen einer Wärmeübertragungsrate des zweiten Wärmetauschers in Antwort darauf, dass die Temperatur des Zusatzfluidstroms niedriger ist als die Temperatur des zweiten Kühlmittels.
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Ein exemplarisches System weist einen Verbrennungsmotor und ein erstes Kühlmittel auf, das mit dem Verbrennungsmotor thermisch gekoppelt ist und durch eine erste Pumpe umgewälzt wird. Das System weist ferner einen Hybrid-Akkusatz und ein zweites Kühlmittel auf, das mit dem Hybrid-Akkusatz thermisch gekoppelt ist und durch eine zweite Pumpe umgewälzt wird. Das System weist ferner einen ersten Wärmetauscher auf, der Wärmeenergie zwischen dem ersten Kühlmittel und dem zweiten Kühlmittel überträgt. Das System weist ferner einen Zusatzfluidstrom mit einer Temperatur auf, die niedriger ist als eine Soll-Betriebstemperatur für den Hybrid-Akkusatz, und einen zweiten Wärmetauscher, der Wärmeenergie zwischen dem zweiten Kühlmittel und dem Zusatzfluidstrom überträgt.
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Das System weist eine Einrichtung zum Steuern einer Temperatur des Hybrid-Akkusatzes innerhalb des Betriebstemperaturfensters des Akkusatzes auf. Nachstehend werden exemplarische, nicht einschränkende Beispiele der Einrichtung zum Steuern der Temperatur des Hybrid-Akkusatzes beschrieben.
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Eine exemplarische Einrichtung weist ein Bypassventil auf, das einen ausgewählten Anteil des ersten Kühlmittels um den ersten Wärmetauscher herum umleitet. Ein größerer Anteil des ersten Kühlmittels wird umgeleitet, wenn eine verminderte Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher erwünscht ist, und ein kleinerer Anteil des ersten Kühlmittels wird umgeleitet, wenn eine größere Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher erwünscht ist.
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Eine andere exemplarische Ausführungsform weist ein Bypassventil auf, das einen ausgewählten Anteil des zweiten Kühlmittels um den ersten Wärmetauscher herum umleitet. Ein größerer Anteil des zweiten Kühlmittels wird umgeleitet, wenn eine verminderte Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher erwünscht ist, und ein kleinerer Anteil des zweiten Kühlmittels wird umgeleitet, wenn eine größere Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher erwünscht ist.
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Eine andere exemplarische Einrichtung weist ein Steuergerät auf, das ein Bypassventil ansteuert, um eine Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher zu erhöhen, um den Hybrid-Akkusatz zu erwärmen, wenn das erste Kühlmittel eine höhere Temperatur hat als das zweite Kühlmittel und eine Temperatur des Hybrid-Akkusatzes niedriger ist als das Betriebstemperaturfenster des Akkusatzes und/oder niedriger als eine Soll-Temperatur für den Hybrid-Akkusatz.
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Eine andere exemplarische Einrichtung weist ein Steuergerät auf, das ein Bypassventil ansteuert, um eine Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher und/oder im zweiten Wärmetauscher zu erhöhen, um eine zusätzliche Kühlung für den Hybrid-Akkusatz bereitzustellen, wenn die Temperatur des Hybrid-Akkusatzes höher ist als das Betriebstemperaturfenster des Akkusatzes und/oder höher als eine Soll-Temperatur für den Hybrid-Akkusatz. Das Steuergerät der Einrichtung steuert ferner das Bypassventil an, um die Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher zu erhöhen, wenn die Temperatur des ersten Kühlmittels niedriger ist als die Temperatur des zweiten Kühlmittels, und/oder das Steuergerät steuert das Bypassventil an, um die Wärmeübertragungsrate im zweiten Wärmetauscher zu erhöhen, wenn die Temperatur des Zusatzfluidstroms niedriger ist als die Temperatur des zweiten Kühlmittels.
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Eine weitere Ausführungsform des Systems weist eine zusätzliche elektrische Komponente auf, wobei das zweite Kühlmittel mit der zusätzlichen elektrischen Komponente thermisch gekoppelt ist. Das System weist ferner eine Einrichtung zum Steuern einer Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente innerhalb eines Betriebstemperaturfensters der zusätzlichen elektrischen Komponente auf. Nachstehend werden exemplarische, nicht einschränkende Beispiele der Einrichtung zum Steuern der Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente beschrieben.
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In einer exemplarischen Einrichtung ist die zusätzliche elektrische Komponente eine stromabwärts vom zweiten Wärmetauscher angeordnete erste Einheit und steuert ein Steuergerät ein Bypassventil an, um die Wärmeübertragungsrate im zweiten Wärmetauscher in Antwort darauf zu erhöhen, dass eine Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente höher ist als ein Betriebstemperaturfenster der zusätzlichen elektrischen Komponente und/oder höher als eine Soll-Temperatur für die zusätzliche elektrische Komponente, und ferner in Antwort darauf, dass eine Temperatur des Zusatzfluidstroms niedriger ist als eine Temperatur des zweiten Kühlmittels.
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Eine andere exemplarische Ausführungsform weist ein Steuergerät auf, das ein oder mehrere Bypassventile ansteuert, um die Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher und/oder im zweiten Wärmetauscher in Antwort darauf zu erhöhen, dass eine Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente höher ist als das Betriebstemperaturfenster der zusätzlichen elektrischen Komponente, und/oder höher als eine Soll-Temperatur für die zusätzliche elektrische Komponente. Das Steuergerät steuert das (die) Bypassventil(e) an, um die Wärmeübertragungsrate(n) ferner in Antwort darauf zu erhöhen, dass eine Temperatur des Zusatzfluidstroms und/oder eine Temperatur des ersten Kühlmittels niedriger ist als eine Temperatur des zweiten Kühlmittels.
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Eine andere exemplarische Einrichtung weist ein Steuergerät auf, das ein Bypassventil ansteuert, um einen Umleitungsanteil des zweiten Kühlmittels um den Hybrid-Akkusatz herum in Antwort darauf zu erhöhen, dass eine Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente höher ist als das Betriebstemperaturfenster der zusätzlichen elektrischen Komponente und/oder höher als eine Soll-Temperatur für die zusätzliche elektrische Komponente. Eine andere exemplarische Einrichtung weist ein Steuergerät auf, das ein Bypassventil ansteuert, um einen Umleitungsanteil des zweiten Kühlmittels um die zusätzliche elektrische Komponente herum in Antwort darauf zu vermindern, dass eine Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente höher ist als das Betriebstemperaturfenster der zusätzlichen elektrischen Komponente und/oder höher als eine Soll-Temperatur für die zusätzliche elektrische Komponente.
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Eine weitere Ausführungsform des Systems weist eine Einrichtung zum Steuern der Temperatur des Hybrid-Akkusatzes auf eine Soll-Temperatur des Akkusatzes innerhalb des Betriebstemperaturfensters des Akkusatzes und eine Einrichtung zum Steuern der Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente auf eine Soll-Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente innerhalb des Betriebstemperaturfensters der zusätzlichen elektrischen Komponente auf. Nachstehend werden exemplarische, nicht einschränkende Beispiele der Einrichtung zum Steuern der Temperatur des Hybrid-Akkusatzes und der Einrichtung zum Steuern der Temperatur zusätzlichen elektrischen Komponente beschrieben.
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Einer exemplarische Einrichtung weist die zusätzliche elektrische Komponente oder den Hybrid-Akkusatz, die/der eine stromabwärts vom zweiten Wärmetauscher angeordnete erste Einheit bildet, und ein Steuergerät auf, das ein Bypassventil ansteuert, um die Wärmeübertragungsrate im zweiten Wärmetauscher in Antwort darauf zu erhöhen, dass eine Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente höher ist als die Soll-Temperatur für die zusätzliche elektrische Komponente und/oder den Hybrid-Akkusatz. Das Steuergerät steuert ferner das Bypassventil an, um die Wärmeübertragungsrate in Antwort darauf zu erhöhen, dass die Temperatur des Zusatzfluidstroms niedriger ist als eine Temperatur des zweiten Kühlmittels.
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Eine andere exemplarische Einrichtung weist ein Steuergerät auf, das ein oder mehrere Bypassventile ansteuert, um die Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher und/oder im zweiten Wärmetauscher in Antwort darauf zu erhöhen, dass eine Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente höher ist als die Soll-Temperatur für die zusätzliche elektrische Komponente, und/oder in Antwort darauf, dass eine Temperatur des Hybrid-Akkusatzes höher ist als die Soll-Temperatur des Hybrid-Akkusatzes. Das Steuergerät steuert das (die) Bypassventil(e) an, um die Wärmeübertragungsrate(n) ferner in Antwort darauf zu erhöhen, dass eine Temperatur des Zusatzfluidstroms und/oder eine Temperatur des ersten Kühlmittels niedriger ist als eine Temperatur des zweiten Kühlmittels.
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Eine andere exemplarische Einrichtung weist ein Steuergerät auf, das ein Bypassventil ansteuert, um einen Umleitungsdurchsatz des zweiten Kühlmittels um den Hybrid-Akkusatz herum in Antwort darauf zu erhöhen, dass eine Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente höher ist als eine Soll-Temperatur für den Hybrid-Akkusatz. In einer anderen exemplarischen Einrichtung steuert das Steuergerät ein Bypassventil an, um einen Umleitungsdurchsatz des zweiten Kühlmittels um die zusätzliche elektrische Komponente herum in Antwort darauf zu erhöhen, dass eine Temperatur des Hybrid-Akkusatzes höher ist als eine Soll-Temperatur für den Hybrid-Akkusatz.
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Eine andere exemplarische Einrichtung weist ein Steuergerät auf, das ein Bypassventil ansteuert, um einen Umleitungsdurchsatz des zweiten Kühlmittels um die zusätzliche elektrische Komponente herum in Antwort darauf zu vermindern, dass eine Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente höher ist als das Betriebstemperaturfenster der zusätzlichen elektrischen Komponente und/oder höher als eine Soll-Temperatur für die zusätzliche elektrische Komponente. In einer anderen exemplarischen Einrichtung steuert das Steuergerät ein Bypassventil an, um einen Umleitungsdurchsatz des zweiten Kühlmittels um den Hybrid-Akkusatz in Antwort darauf zu vermindern, dass eine Temperatur der Hybrid-Akkusatzes niedriger ist als eine Soll-Temperatur für den Hybrid-Akkusatz.
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Eine andere exemplarische Einrichtung weist ein Bypassventil auf, das einen ausgewählten Anteil des ersten Kühlmittels um den ersten Wärmetauscher herum umleitet. Ein größerer Anteil des ersten Kühlmittels wird umgeleitet, wenn eine verminderte Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher erwünscht ist, und ein kleinerer Anteil des ersten Kühlmittels wird umgeleitet, wenn eine größere Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher erwünscht ist.
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Eine andere exemplarische Einrichtung weist ein Bypassventil auf, das einen ausgewählten Anteil des zweiten Kühlmittels um den ersten Wärmetauscher herum umleitet. Ein größerer Anteil des zweiten Kühlmittels wird umgeleitet, wenn eine verminderte Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher erwünscht ist, und ein kleinerer Anteil des zweiten Kühlmittels wird umgeleitet, wenn eine größere Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher erwünscht ist.
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Eine andere exemplarische Einrichtung weist ein Steuergerät auf, das ein Bypassventil ansteuert, um eine Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher zu erhöhen, um den Hybrid-Akkusatz und/oder die zusätzliche elektrische Komponente aufzuwärmen, wenn das erste Kühlmittel eine höhere Temperatur hat als das zweite Kühlmittel, und wenn eine Temperatur des Hybrid-Akkusatzes und/oder der zusätzlichen elektrischen Komponente niedriger ist als die Soll-Temperatur für den Hybrid-Akkusatz und/oder die zusätzliche elektrische Komponente.
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Eine andere exemplarische Einrichtung weist ein Steuergerät auf, das ein Bypassventil ansteuert, um eine Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher und/oder im zweiten Wärmetauscher zu erhöhen, um eine zusätzliche Kühlung für den Hybrid-Akkusatz und/oder die zusätzliche elektrische Komponente bereitzustellen, wenn die Temperatur des Hybrid-Akkusatzes und/oder der zusätzlichen elektrischen Komponente höher ist als die Soll-Temperatur für den Hybrid-Akkusatz und/oder die zusätzliche elektrische Komponente. In der Einrichtung steuert das Steuergerät ferner das Bypassventil an, um die Wärmeübertragungsrate im ersten Wärmetauscher zu erhöhen, wenn die Temperatur des ersten Kühlmittels niedriger ist als die Temperatur des zweiten Kühlmittels, und/oder steuert das Steuergerät das Bypassventil an, um die Wärmeübertragungsrate im zweiten Wärmetauscher zu erhöhen, wenn die Temperatur des Zusatzfluidstroms niedriger ist als die Temperatur des zweiten Kühlmittels.
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Wie anhand der Figuren und des vorstehenden Textes ersichtlich ist, kommen verschiedenartige erfindungsgemäße Ausführungsformen in Betracht.
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Ein exemplarisches System weist einen Verbrennungsmotor und ein erstes Kühlmittel auf, das mit dem Verbrennungsmotor thermisch gekoppelt ist und durch eine erste Pumpe umgewälzt wird. Das System weist eine elektrische Komponente und ein zweites Kühlmittel auf, das mit der elektrischen Komponente thermisch gekoppelt ist und durch eine zweite Pumpe umgewälzt wird. Das System weist ferner einen ersten Wärmetauscher auf, der Wärmeenergie zwischen dem ersten Kühlmittel und dem zweiten Kühlmittel überträgt. Das exemplarische System weist ferner einen Zusatzfluidstrom mit einer Temperatur auf, die niedriger ist als eine Soll-Betriebstemperatur für die elektrische Komponente, und einen zweiten Wärmetauscher, der Wärmeenergie zwischen dem zweiten Kühlmittel und dem Zusatzfluidstrom überträgt. In einem exemplarischen System ist die elektrische Komponente ein Akkusatz eines Hybridantriebssystems.
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In bestimmten Ausführungsformen weist das System ein erstes Bypassventil auf, das einen auswählbaren Anteil des ersten Kühlmittels oder des zweiten Kühlmittels um den ersten Wärmetauscher herum umleitet. Das exemplarische System weist ferner ein Steuergerät auf, das eine Ist-Betriebstemperatur einer elektrischen Komponente und einen ersten Betriebstemperaturschwellenwert auswertet und das erste Bypassventil in Antwort auf die Ist-Betriebstemperatur einer elektrischen Komponente und den ersten Betriebstemperaturschwellenwert steuert. Bestimmte Ausführungsformen weisen ein zweites Bypassventil auf, das einen auswählbaren Anteil des zweiten Kühlmittels oder des Zusatzfluidstroms um den zweiten Wärmetauscher herum umleitet. Das exemplarische Steuergerät wertet außerdem einen zweiten Betriebstemperaturschwellenwert aus und steuert das zweite Bypassventil in Antwort auf die Ist-Betriebstemperatur einer elektrischen Komponente und den zweiten Betriebstemperaturschwellenwert. In einer weiteren Ausführungsform steuert das Steuergerät ferner das erste Bypassventil und das zweite Bypassventil, um die Ist-Betriebstemperatur einer elektrischen Komponente zwischen dem ersten Betriebstemperaturschwellenwert und dem zweiten Betriebstemperaturschwellenwert zu halten.
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Ein exemplarisches System weist ferner ein zweites Bypassventil auf, das einen auswählbaren Anteil des zweiten Kühlmittels oder des Zusatzfluidstroms um den zweiten Wärmetauscher herum umleitet. Ein weiteres exemplarisches System weist ein Steuergerät auf, das eine Ist-Betriebstemperatur einer elektrischen Komponente und einen zweiten Betriebstemperaturschwellenwert auswertet und das zweite Bypassventil in Antwort auf die Ist-Betriebstemperatur einer elektrischen Komponente und den zweiten Betriebstemperaturschwellenwert steuert.
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In bestimmten exemplarischen Systemen ist der Zusatzfluidstrom ein Verdampfergasstrom, ein Kondensatorflüssigkeitsstrom oder ein Umgebungsluftstrom. Ein exemplarisches System weist eine zweite elektrische Komponente und ein Bypassventil für eine elektrische Komponente auf, das einen auswählbaren Anteil des zweiten Kühlmittels um die erste elektrische Komponente oder die zweite elektrische Komponente herum umleitet. Ein anderes exemplarisches System weist eine zusätzliche elektrische Komponente auf, wobei das zweite Kühlmittel mit der zusätzlichen elektrischen Komponente thermisch gekoppelt ist.
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Ein noch anderes exemplarisches System weist ein erstes Bypassventil auf, das einen auswählbaren Anteil des zweiten Kühlmittels oder des ersten Kühlmittels um den ersten Wärmetauscher herum umleitet, und ein zweites Bypassventil, das einen auswählbaren Anteil des zweiten Kühlmittels oder des Zusatzfluidstroms um den zweiten Wärmetauscher herum umleitet. Das exemplarische System weist ferner ein oder mehrere Komponentenbypassventile auf, wobei jedes Komponentenbypassventil einen auswählbaren Anteil des zweiten Kühlmittels um die elektrische Komponente und/oder die zusätzliche elektrische Komponente herum umleitet.
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Eine andere exemplarische Ausführungsform ist ein System mit einem Verbrennungsmotor und einem ersten Kühlmittel, das mit dem Verbrennungsmotor thermisch gekoppelt ist und durch eine erste Pumpe umgewälzt wird. Das System weist einen Hybrid-Akkusatz und ein zweites Kühlmittel auf. Das zweite Kühlmittel ist mit dem Hybrid-Akkusatz thermisch gekoppelt und wird durch eine zweite Pumpe umgewälzt. Das System weist ferner eine zusätzliche elektrische Komponente auf, wobei das zweite Kühlmittel mit der zusätzlichen elektrischen Komponente thermisch gekoppelt ist. Das System weist ferner einen ersten Wärmetauscher auf, der Wärmeenergie zwischen dem ersten Kühlmittel und dem zweiten Kühlmittel überträgt, und einen Zusatzfluidstrom mit einer Temperatur, die niedriger ist als eine Soll-Betriebstemperatur für den Hybrid-Akkusatz. Das System weist einen zweiten Wärmetauscher auf, der Wärmeenergie zwischen dem zweiten Kühlmittel und dem Zusatzfluidstrom überträgt, ein erstes Bypassventil, das einen auswählbaren Anteil des zweiten Kühlmittels oder des ersten Kühlmittels um den ersten Wärmetauscher herum umleitet, und ein zweites Bypassventil, das einen auswählbaren Anteil des zweiten Kühlmittels oder des Zusatzfluidstroms um den zweiten Wärmetauscher herum umleitet. Das System weist ferner ein oder mehrere Komponentenbypassventile auf, wobei jedes Komponentenbypassventil einen auswählbaren Anteil des zweiten Kühlmittels um den Hybrid-Akkusatz oder die zusätzliche elektrische Komponente herum umleitet.
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Ein weiteres exemplarisches System weist ein Steuergerät auf, das eine Ist-Temperatur des Hybrid-Akkusatzes und eine Ist-Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente auswertet. Das Steuergerät steuert ferner das erste Bypassventil, das zweite Bypassventil und das (die) Komponentenbypassventile) in Antwort auf die Ist-Temperatur des Hybrid-Akkusatzes und die Ist-Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente. Im exemplarischen System steuert ferner das Steuergerät das erste Bypassventil, das zweite Bypassventil und das (die) Komponentenbypassventil(e), um die Ist-Temperatur des Hybrid-Akkusatzes innerhalb eines Betriebstemperaturfensters für den Akkusatz zu halten und die Ist-Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente innerhalb eines Betriebstemperaturfensters für die zusätzliche elektrische Komponente zu halten.
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In bestimmten Ausführungsformen ist die zusätzliche elektrische Komponente ein Elektromotor, ein elektrischer Generator, ein elektrischer Motorgenerator und/oder eine Leistungselektronikkomponente.
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In einer exemplarischen Ausführungsform strömt das zweite Kühlmittel nacheinander durch den ersten Wärmetauscher, die zusätzliche elektrische Komponente und den Hybrid-Akkusatz, wobei die Soll-Betriebstemperatur für den Hybrid-Akkusatz niedriger ist als eine zweite Soll-Betriebstemperatur für die zusätzliche elektrische Komponente. In einer weiteren Ausführungsform ist der zweite Wärmetauscher zwischen der zusätzlichen elektrischen Komponente und dem Hybrid-Akkusatz angeordnet. Eine noch andere Ausführungsform weist eine dritte elektrische Komponente auf, wobei das zweite Kühlmittel mit der dritten elektrischen Komponente thermisch gekoppelt ist, und wobei die dritte elektrische Komponente zwischen dem zweiten Wärmetauscher und dem Hybrid-Akkusatz angeordnet ist. Eine weitere Ausführungsform beinhaltet eine dritte Soll-Betriebstemperatur für die dritte elektrische Komponente, wobei die dritte Soll-Betriebstemperatur niedriger ist als die zweite Soll-Betriebstemperatur. In einer noch anderen Ausführungsform ist die Soll-Betriebstemperatur für den Hybrid-Akkusatz niedriger als die dritte Soll-Betriebstemperatur.
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Eine noch andere exemplarische Ausführungsform ist ein Verfahren mit den Schritten zum Auswerten einer Temperatur eines Hybrid-Akkusatzes, Umwälzen eines zweiten Kühlmittels, das mit dem Hybrid-Akkusatz thermisch gekoppelt ist, und Erhöhen einer Wärmeübertragungsrate eines ersten Wärmetauschers in Antwort darauf, dass die Temperatur des Hybrid-Akkusatzes niedriger ist als ein erster Betriebstemperaturschwellenwert, wobei der erste Wärmetauscher dafür strukturiert ist, Wärmeenergie zwischen einem Motorkühlmittel und dem zweiten Kühlmittel zu übertragen. Das Verfahren weist ferner den Schritt zum Erhöhen einer Wärmeübertragungsrate eines zweiten Wärmetauschers in Antwort darauf auf, dass die Temperatur des Hybrid-Akkusatzes höher ist als ein zweiter Betriebstemperaturschwellenwert, wobei der zweite Wärmetauscher dafür strukturiert ist, Wärmeenergie zwischen einem Zusatzfluidstrom und dem zweiten Kühlmittel zu übertragen. In bestimmten Ausführungsformen weist das Verfahren das Auswerten einer Temperatur einer zusätzlichen elektrischen Komponente auf, wobei die Wärmeübertragungsrate des ersten Wärmetauschers ferner in Antwort darauf erhöht wird, dass die Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente niedriger ist als ein dritter Temperaturschwellenwert, und wobei die Wärmeübertragungsrate des zweiten Wärmetauschers ferner in Antwort darauf erhöht wird, dass die Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente höher ist als ein vierter Temperaturschwellenwert.
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Ein exemplarisches Verfahren beinhaltet ferner das Umleiten mindestens eines Teils des zweiten Kühlmittels um den Hybrid-Akkusatz oder die zusätzliche elektrische Komponente herum in Antwort auf eine Temperatur des zweiten Kühlmittels, die Ist-Temperatur des Hybrid-Akkusatzes und die Ist-Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente. Ein anderes exemplarisches Verfahren weist ferner das Auswerten einer Soll-Temperatur des zweiten Kühlmittels in Antwort auf die Temperatur des Hybrid-Akkusatzes und die Temperatur der zusätzlichen elektrischen Komponente auf, wobei die Wärmeübertragungsrate des ersten Wärmetauschers und die Wärmeübertragungsrate des zweiten Wärmetauschers ferner in Antwort auf die Soll-Temperatur des zweiten Kühlmittels erhöht werden.
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Obwohl die Erfindung in den Figuren und der vorstehenden Beschreibung genau dargestellt und beschrieben worden ist, ist selbige als erläuternd und nicht einschränkend anzusehen, und es versteht sich, dass nur bestimmte exemplarische Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden sind und dass alle Änderungen und Abwandlungen, die im Geiste der Erfindungen liegen, geschützt sein sollen. Beim Lesen der Ansprüche ist, wenn Wörter wie „ein“, „eine“, „mindestens ein“ oder „mindestens ein Abschnitt“ verwendet werden, nicht beabsichtigt, den Anspruch auf nur ein Element zu begrenzen, sofern dies im Anspruch nicht ausdrücklich anders angegeben ist. Wenn die Wendung „mindestens ein Abschnitt“ und/oder „ein Abschnitt“ verwendet wird, kann der Gegenstand einen Teil und/oder den gesamten Gegenstand umfassen, sofern dies nicht ausdrücklich anders angegeben ist.
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Bezugszeichenliste
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- 100; 200
- System
- 102
- Verbrennungsmotor
- 104
- Kühlmittel
- 105
- Temperatur des Motorkühlmittels
- 106
- erste Pumpe
- 108
- erste elektrische Komponente; Hybrid-Akkusatz
- 110
- zweites Kühlmittel
- 112
- zweite Pumpe
- 114
- erster Wärmetauscher
- 116
- Zusatzfluidstrom
- 118
- Temperatursensor
- 120
- zweiter Wärmetauscher
- 122
- Bypassventil
- 124
- Steuergerät
- 126
- Kühler im Kreislauf des Motorkühlmittels
- 128
- Kühler
- 130
- Thermostat
- 202
- zweite elektrische Komponente; Leistungselektronikkomponente; zusätzliche elektrische Komponente
- 204
- dritte elektrische Komponente; Motorgenerator; zusätzliche elektrische Komponente
- 206; 208; 210
- Bypassventile
- 300
- Verarbeitungsteilsystem
- 302
- Betriebsbedingungsmodul
- 304
- erstes Wärmetauschermodul
- 306
- zweites Wärmetauschermodul
- 308
- Umleitungsberechnungsmodul
- 310
- erste Komponententemperatur
- 312
- erstes Betriebstemperaturfenster
- 314
- erster Temperaturschwellenwert
- 316
- zweiter Temperaturschwellenwert
- 318
- Bypassventilbefehl
- 320
- zweite Komponententemperatur
- 322
- dritte Komponententemperatur
- 324
- erste Kühlmitteltemperatur
- 326
- zweite Kühlmitteltemperatur
- 328
- erste Soll-Temperatur
- 330
- zweite Betriebstemperaturfenster
- 332
- zweite Soll-Temperatur
- 334
- dritte Betriebstemperaturfenster
- 336
- dritte Soll-Temperatur
- 338
- Umleitungsparameter des ersten Wärmetauschers
- 340
- Umleitungsparameter des zweiten Wärmetauschers
- 342
- Umleitungsparameter der ersten elektrischen Komponente
- 344
- Umleitungsparameter der zweiten elektrischen Komponente
- 346
- Umleitungsparameter der dritten elektrischen Komponente
- 348
- Zusatzfluidstromtemperatur
- 350
- erste Wärmeübertragungsrate
- 352
- zweite Wärmeübertragungsrate
