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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung basiert auf der am 26. Dezember 2018 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr.
2018-243349 und nimmt sie hiermit durch Bezugnahme auf.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Thermomanagementsystem, das in einem Fahrzeug eingebaut ist.
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STAND DER TECHNIK
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Patentliteratur 1 offenbart ein Thermomanagementsystem für ein Fahrzeug. Dieses System umfasst eine Fahrzeugantriebsbatterie, die einem Fahrmotor elektrische Energie zuführt, einen flüssigen Wärmeträger, der aus der Batterie Wärme abtransportiert, einen Wärmeaufnehmer, an dem der Wärmeträger durch Wärmetausch Wärme von der Batterie aufnimmt, und einen Kühler, an dem der Wärmeträger Wärme freisetzt, indem er die Wärme mit Luft außerhalb des Fahrzeugs tauscht. In diesem System wird die Batterie gekühlt, indem Wärme der Batterie über den Wärmeträger an die Luft außerhalb des Fahrzeugs übertragen wird.
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ENTGEGENHALTUNGSLISTE
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PATENTLITERATUR
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Patentliteratur 1:
JP 2015 - 131 597 A -
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Falls der Wärmeträger im obigen System eine hohe elektrische Leitfähigkeit hat, tritt ein Kurzschluss auf, wenn der Wärmeträger ausgelaufen ist und mit der Batterie in Kontakt kommt. Als eine Gegenmaßnahme dazu muss die Durchflussmenge des Wärmeträgers, die durch den Wärmeaufnehmer strömt, verringert werden, um den Wärmeträger am Auslaufen zu hindern. Alternativ kann es notwendig sein, zwischen der Batterie und dem Wärmeaufnehmer eine Trennwand einzurichten, damit der ausgelaufene Wärmeträger nicht mit der Batterie in Kontakt kommt. Als noch eine weitere Gegenmaßnahme muss ein Einbauraum in dem Wärmeaufnehmer für die Batterie klein sein, um eine Kontaktfläche zwischen dem ausgelaufenen Wärmeträger und der Batterie zu verkleinern.
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Falls diese Maßnahmen ergriffen werden, würde jedoch die von der Batterie zum Wärmeträger übertragene Wärmemenge abnehmen. Die wärmeabstrahlende Funktion kann daher nicht ausreichend durch den Kühler erfüllt werden, wenn die Batterie gekühlt wird. Deswegen muss der Kühler vergrößert werden.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist, ein Fahrzeug-Thermomanagementsystem zur Verfügung zu stellen, das dazu imstande ist, ausreichend eine wärmeabstrahlende Funktion an einem Kühler zu erfüllen, wenn eine Batterie gekühlt wird.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein Fahrzeug-Thermomanagementsystem eine Fahrzeugantriebsbatterie, die beim Laden und Entladen Wärme erzeugt, einen flüssigen Wärmeträger, der die von der Batterie aufgenommene Wärme überträgt, einen Wärmeaufnehmer, der so konfiguriert ist, dass er den Wärmeträger dazu bringt, die Wärme durch Wärmetausch mit der Batterie aufzunehmen, und einen Kühler, der so konfiguriert ist, dass er den Wärmeträger dazu bringt, die Wärme durch Wärmetausch mit Luft außerhalb des Fahrzeugs freizusetzen. Der Wärmeträger umfasst ein flüssiges Basismaterial und einen mit dem Basismaterial verträglichen Orthokieselsäureester und kein ionisches Rostschutzmittel.
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Demnach umfasst der Wärmeträger einen Orthokieselsäureester und kein ionisches Rostschutzmittel. Da der Wärmeträger den Orthokieselsäureester umfasst, hat der Wärmeträger eine rosthemmende Eigenschaft. Daher muss der Wärmeträger kein ionisches Rostschutzmittel umfassen. Da der Wärmeträger kein ionisches Rostschutzmittel umfasst, hat der Wärmeträger verglichen mit einem Wärmeträger, der ein ionisches Rostschutzmittel umfasst, eine geringe elektrische Leitfähigkeit und eine gute elektrische Isoliereigenschaft.
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In diesem System wird ein Wärmeträger verwendet, der eine gute elektrische Isoliereigenschaft hat. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, Maßnahmen gegen einen Flüssigkeitskurzschluss zu ergreifen. Daher ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die Wärmemenge, die von der Batterie zum Wärmeträger übertragen wird, reduziert wird, wenn die oben genannten Maßnahmen gegen den Flüssigkeitskurzschluss ergriffen werden. Mit anderen Worten kann gemäß diesem System die Durchflussmenge des Wärmeträgers so eingestellt werden oder der Wärmeaufnehmer kann so für die Batterie verwendet werden, dass die Wärmemenge, die von der Batterie zum Wärmeträger übertragen wird, ohne die Sorge um den Kurzschluss erhöht werden kann. Daher kann die wärmeabstrahlende Funktion des Kühlers ausreichend erfüllt werden, wenn die Batterie gekühlt wird.
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Eine an einer jeweiligen Komponente oder dergleichen angebrachte Bezugszahl in Klammern gibt ein Beispiel einer Entsprechung zwischen der Komponente oder dergleichen und einer bestimmten Komponente oder dergleichen an, die in den Ausführungsbeispielen unten beschrieben wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Gesamtkonfiguration eines Fahrzeug-Thermomanagementsystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
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BESCHREIBUNG AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
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- Erstes Ausführungsbeispiel -
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Das in 1 gezeigte Fahrzeug-Thermomanagementsystem 10 ist in einem Elektrofahrzeug eingebaut. Im Folgenden wird das Fahrzeug-Thermomanagementsystem 10 einfach als „System 10“ bezeichnet. Das Elektrofahrzeug erhält eine Antriebskraft von einem Fahrelektromotor 2. Das Elektrofahrzeug kann zum Beispiel ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, ein Plugin-Hybrid-Fahrzeug, ein zweirädriges Elektrofahrzeug oder dergleichen sein. Die Anzahl an Rädern und die Verwendung des elektrischen Fahrzeugs sind nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt. Das Elektrofahrzeug umfasst den Fahrelektromotor 2, eine Batterie 4 und einen Wechselrichter 6.
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Der Fahrelektromotor 2 ist ein Motor-Generator, der elektrische Energie, die von der Batterie 4 geliefert wird, in Antriebsenergie für das Fahrzeug umwandelt und der auch beim Abbremsen des Fahrzeugs die Antriebsenergie für das Fahrzeug in elektrische Energie umwandelt. Der Fahrelektromotor 2 erzeugt bei der Energieumwandlung zwischen der Antriebsenergie und der elektrischen Energie Wärme.
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Die Batterie 4 ist eine Batterie zum Fahren des Fahrzeugs und sie ist so konfiguriert, dass sie dem Fahrelektromotor 2 elektrische Energie zuführt. Die Batterie 4 wird mit elektrischer Energie geladen, die beim Abbremsen des Fahrzeugs vom Fahrelektromotor 2 geliefert wird. Die Batterie 4 kann auch mit elektrischer Energie geladen werden, die von einer externen Energiequelle (das heißt einer kommerziellen Energiequelle) geliefert wird, wenn das Fahrzeug steht. Die Batterie 4 erzeugt beim Laden und Entladen Wärme.
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Der Wechselrichter 6 ist eine Energieumwandlungsvorrichtung, die elektrische Energie, die dem Fahrelektromotor 2 von der Batterie 4 geliefert wird, von Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Außerdem wandelt der Wechselrichter 6 die elektrische Energie, die der Batterie 4 vom Fahrelektromotor 2 geliefert wird, von Wechselstrom in Gleichstrom um. Der Wechselrichter 6 erzeugt Wärme, wenn er die elektrische Energie umwandelt.
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Das System 10 umfasst die Batterie 4, einen Wärmeträger 14, einen Wärmeaufnehmer 16, einen Luft-Wärmetauscher 20, einen Öl-Wärmetauscher 22, einen Wechselrichter-Wärmetauscher 24, einen Ionenaustauscher 26, eine Pumpe 30 und einen Schlauch 34.
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Der Wärmeträger 14 ist flüssig und trägt die Wärme, die von der Batterie 4 aufgenommen wird. Der Wärmeträger 14 umfasst ein flüssiges Basismaterial und einen Orthokieselsäureester und kein ionisches Rostschutzmittel.
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Das Basismaterial ist eine Basis für den Wärmeträger 14. Das flüssige Basismaterial wird in einer flüssigen Form verwendet. Als Basismaterial wird Wasser verwendet, das ein Gefrierpunktserniedrigungsmittel enthält. Das Wasser wird verwendet, weil es eine große Wärmekapazität hat, preiswert ist und eine geringe Viskosität hat. Das Gefrierpunktserniedrigungsmittel wird zum Wasser hinzugegeben, damit das Wasser auch dann in einer flüssigen Form gehalten werden kann, wenn eine Umgebungstemperatur unter den Gefrierpunkt fällt. Das Gefrierpunktserniedrigungsmittel löst sich im Wasser und senkt den Gefrierpunkt des Wassers. Als Gefrierpunktserniedrigungsmittel wird ein organischer Alkohol (z. B. Alkylenglykol oder ein Derivat davon) verwendet. Als Alkylenglykol kann Monoethylenglykol, Monopropylenglykol, Polyglykol, Glykolether oder Glycerin allein oder als ein Gemisch davon verwendet werden. Das Gefrierpunktserniedrigungsmittel ist nicht unbedingt auf organischen Alkohol beschränkt und es können anorganische Salze und dergleichen verwendet werden.
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Der Orthokieselsäureester ist mit dem Basismaterial verträglich. Der Orthokieselsäureester ist eine Verbindung, um dem Wärmeträger 14 eine rosthemmende Eigenschaft zu verleihen. Da der Wärmeträger 14 den Orthokieselsäureester umfasst, hat der Wärmeträger 14 eine rosthemmende Eigenschaft. Daher muss der Wärmeträger 14 kein ionisches Rostschutzmittel umfassen.
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Als Orthokieselsäureester wird eine Verbindung verwendet, die durch die allgemeine Formel (I) darstellt wird.
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In der allgemeinen Formel (I) ist jeder der Substituenten R1 bis R4 der gleiche oder voneinander verschieden und ein Alkyl-Substituent mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, ein Alkenyl-Substituent mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, ein Hydroxyalkyl-Substituent mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen und/oder ein Glykolether-Substituent der Formel (CH2-CH2-O)n-R5, wobei R5 Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen darstellt und n eine Zahl von 1 bis 5 darstellt.
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Typische Beispiele des Orthokieselsäureesters können reine Tetraalkoxysilane wie Tetramethoxysilane, Tetraethoxysilane, Tetra-(n-Propoxy)silane, Tetra-(Isopropoxy)silane, Tetra-(n-Butoxy)silane, Tetra-(t-Butoxy)silan, Tetra-(2-Ethylbutoxy)silan oder Tetra-(2-Ethylhexoxy)silan sowie Tetraphenoxysilan, Tetra-(2-Methylphenoxy)silan, Tetravinyloxysilan, Tetraallyloxysilan, Tetra-(2-Hydroxyethoxy)silan, Tetra-(2-Ethoxyethoxy)silan, Tetra-(2-Butoxyethoxy)silan, Tetra-(1-Methoxy-2-propoxy)silan, Tetra-(2-Methoxyethoxy)silan oder Tetra-[2-[2-(2-Methoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]silan sein.
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Es ist vorzuziehen, als Orthokieselsäureester eine Verbindung zu verwenden, bei der die Substituenten R1 bis R4 in der allgemeinen Formel (I) identisch zueinander sind und die Alkyl-Substituenten mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder die Glykolether-Substituenten der Formel (CH2-CH2-O)n-R5 sind, wobei der Substituent R5 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und n die Zahl 1, 2 oder 3 darstellt.
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Der Orthokieselsäureester ist in dem Wärmeträger 14 so enthalten, dass der Orthokieselsäureester bezogen auf eine Gesamtmasse des Wärmeträgers 14 in einer Siliziumkonzentration in einem Bereich zwischen 1 bis 10000 Masse-ppm vorliegt. Die Massekonzentration des Siliziums wird vorzugsweise so eingestellt, dass sie in den Bereich von einschließlich 1 Masse-ppm bis einschließlich 2000 Masse-ppm fällt. Alternativ wird die Konzentration des Siliziums vorzugsweise so eingestellt, dass sie in den Bereich von 2000 Masse-ppm, nicht inbegriffen, bis einschließlich 10000 Masse-ppm fällt. Der obige Orthokieselsäureester ist kommerziell erhältlich oder kann durch Umesterung von 1 Äquivalent Tetramethoxysilan mit 4 Äquivalenten eines entsprechenden langkettigen Alkohols oder Phenols und anschließende Abdestillation von Methanol hergestellt werden.
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Da der Wärmeträger 14 kein ionisches Rostschutzmittel umfasst, hat der Wärmeträger 14 eine elektrische Leitfähigkeit, die geringer als die eines Wärmeträgers ist, der ein ionisches Rostschutzmittel enthält. Die elektrische Leitfähigkeit des Wärmeträgers 14 wird auf 50 µS/cm oder weniger eingestellt, wobei sie vorzugsweise in den Bereich von einschließlich 1 µS/cm bis einschließlich 5 µS/cm fällt. Motorkühlwasser, das zum Kühlen eines Fahrzeugmotors verwendet wird, ist ein Beispiel eines Wärmeträgers, der ein ionisches Rostschutzmittel und ein flüssiges Basismaterial, das Wasser umfasst, enthält. Motorkühlwasser hat typischerweise eine elektrische Leitfähigkeit von 4000 µS/cm oder mehr. Auf diese Weise hat der Wärmeträger, der ein ionisches Rostschutzmittel enthält, eine hohe elektrische Leitfähigkeit und daher keine elektrische Isoliereigenschaft.
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Der Wärmeträger 14 kann zusätzlich zu dem Orthokieselsäureester ein Azolderivat als ein Rostschutzmittel umfassen.
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Der Wärmeaufnehmer 16 nimmt Wärme vom Wärmeträger 14 auf, indem er Wärme mit der Batterie 4 tauscht. Die Wärme wird von der Batterie 4 zum Wärmeträger 14 über konstituierende Elemente des Wärmeaufnehmers 16 übertragen. Der Wärmeaufnehmer 16 kann so konfiguriert sein, dass die Batterie 4 in dem Wärmeträger 14 eingetaucht ist und Wärme direkt aus der Batterie 4 zum Wärmeträger 14 übertragen wird.
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Der Luft-Wärmetauscher 20 ist ein Wärmestrahler, der so konfiguriert ist, dass er den Wärmeträger 14 dazu bringt, Wärme freizusetzen, indem er mit Luft 21 außerhalb des Fahrzeugs Wärme tauscht. Die Luft 21 wird dem Luft-Wärmetauscher 20 zugeführt, indem ein (nicht gezeigtes) Gebläse betätigt wird.
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Der Öl-Wärmetauscher 22 ist ein Wärmetauscher, der so konfiguriert ist, dass er den Wärmeträger 14 dazu bringt, durch Wärmetausch mit Öl 36, das Wärme vom Fahrelektromotor 2 aufgenommen hat, Wärme vom Öl 36 aufzunehmen. Der Öl-Wärmetauscher 22 ist über ein Rohr 38, durch das das Öl 36 strömt, mit einem Öldurchgangsabschnitt des Fahrelektromotors 2 verbunden.
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Der Wechselrichter-Wärmetauscher 24 ist ein Wärmetauscher, der so konfiguriert ist, dass er den Wärmeträger 14 dazu bringt, durch Wärmetausch mit dem Wechselrichter 6 Wärme aufzunehmen. Der Wärmeaufnehmer 16, der Luft-Wärmetauscher 20, der Öl-Wärmetauscher 22 und der Wechselrichter-Wärmetauscher 24 haben jeweils einen Abschnitt, der mit dem Wärmeträger 14 in Kontakt steht und aus einem Material besteht, das Aluminium enthält.
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Der Ionenaustauscher 26 ist so konfiguriert, dass er Ionen einfängt, die in dem Wärmeträger 14 erzeugt werden. Der Ionenaustauscher 26 umfasst ein ionenaustauschendes Element und ein filterndes Element. Als das ionenaustauschende Element kann ein anionisches Harz oder ein kationisches Harz verwendet werden. Als das filternde Element kann ein Aktivkohlefilter verwendet werden.
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Die Pumpe 30 ist ein Fluidmechanismus, der den Wärmeträger 14 fördert. Der Schlauch 34 ist ein strömungsdurchgangausbildendes Element, das einen Strömungsdurchgang ausbildet, durch den der Wärmeträger 14 strömt.
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Der Wärmeaufnehmer 16, der Luft-Wärmetauscher 20, der Öl-Wärmetauscher 22, der Wechselrichter-Wärmetauscher 24, der Ionenaustauscher 26 und die Pumpe 30 sind durch den Schlauch 34 miteinander verbunden. Dadurch wird ein Wärmeträgerkreis 12 ausgebildet, in dem der Wärmeträger 14 zirkuliert. Im Einzelnen sind der Wärmeaufnehmer 16, der Öl-Wärmetauscher 22, der Wechselrichter-Wärmetauscher 24, der Ionenaustauscher 26, der Luft-Wärmetauscher 20 und die Pumpe 30 in dieser Reihenfolge miteinander verbunden, um eine Ringform auszubilden.
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Wenn die Pumpe 30 arbeitet, zirkuliert der Wärmeträger 14 durch den Wärmeaufnehmer 16, den Öl-Wärmetauscher 22, den Wechselrichter-Wärmetauscher 24, den Ionenaustauscher 26, den Luft-Wärmetauscher 20 und die Pumpe 30 in dieser Reihenfolge. Zu diesem Zeitpunkt nimmt der Wärmeträger 14 am Wärmeaufnehmer 16 Wärme von der Batterie 4 auf. Der Wärmeträger 14 nimmt am Öl-Wärmetauscher 22 Wärme vom Öl 36 auf. Der Wärmeträger 14 nimmt am Wechselrichter-Wärmetauscher 24 Wärme vom Wechselrichter 6 auf. Der Wärmeträger 14 gibt Wärme an die Luft 21 außerhalb des Fahrzeugs ab. Dadurch werden die Batterie 4, der Elektromotor 2 und der Wechselrichter 6 gekühlt.
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Des Weiteren werden in dem Wärmeträger 14 aus verschiedenen Gründen Ionen erzeugt, wenn der Wärmeträger 14 durch den Wärmeträgerkreis 12 strömt. Die erzeugten Ionen werden durch den Ionenaustauscher 26 eingefangen.
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Als Nächstes werden die Vorteile dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.
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(1) In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das System 10 die Batterie 4, den Wärmeträger 14, den Wärmeaufnehmer 16 und den Luft-Wärmetauscher 20. Der Wärmeträger 14 umfasst das flüssige Basismaterial und den Orthokieselsäureester und kein ionisches Rostschutzmittel.
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Da der Wärmeträger den Orthokieselsäureester umfasst, hat der Wärmeträger dementsprechend eine rosthemmende Eigenschaft. Daher muss der Wärmeträger 14 kein ionisches Rostschutzmittel umfassen. Da dieser Wärmeträger 14 kein ionisches Rostschutzmittel umfasst, ist verglichen mit einem Wärmeträger, der ein ionisches Rostschutzmittel enthält, die elektrische Leitfähigkeit des Wärmeträgers gering und die elektrische Isolation hoch.
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In diesem System 10 wird der Wärmeträger 14 verwendet, der eine gute elektrische Isoliereigenschaft hat. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, die oben genannten Maßnahmen gegen einen Flüssigkeitskurzschluss zu treffen. Es ist daher möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die Wärmemenge, die aus der Batterie 4 zum Wärmeträger 14 übertragen wird, reduziert wird, wenn die oben genannten Maßnahmen gegen den Flüssigkeitskurzschluss getroffen werden. Mit anderen Worten kann gemäß diesem System 10 die Durchflussmenge des Wärmeträgers 14 so eingestellt und/oder der Wärmeaufnehmer 16 so für die Batterie 4 verwendet werden, dass die von der Batterie 4 zum Wärmeträger 14 übertragene Wärmemenge ohne Sorgen um das Auftreten des Kurzschlusses erhöht werden kann. Daher kann die wärmeabstrahlende Funktion des Wärmetauschers 20 ausreichend erfüllt werden, wenn die Batterie 4 gekühlt wird.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die Batterie 4 daher bei einer Schnellladung unter Verwendung einer externen Energiequelle gekühlt werden. Und zwar nimmt die Wärmemenge zu, die durch die Batterie 4 erzeugt wird, wenn die erforderliche Zeit für die Schnellladung der Batterie 4 verkürzt wird. Da die wärmeabstrahlende Funktion des Luft-Wärmetauschers 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausreichend erfüllt werden kann, kann die erforderliche Zeit für die Schnellladung der Batterie 4 verkürzt werden.
- (2) Das System 10 umfasst außerdem den Öl-Wärmetauscher 22 und den Wechselrichter-Wärmetauscher 24. Demnach können der Fahrelektromotor 2 und der Wechselrichter 6 unter Verwendung des Wärmeträgers 14 gekühlt werden.
- (3) Der Wärmeaufnehmer 16, der Luft-Wärmetauscher 20, der Öl-Wärmetauscher 22 und der Wechselrichter-Wärmetauscher 24 weisen jeweils den Abschnitt auf, der sich mit dem Wärmeträger 14 in Kontakt befindet und aus einem Material besteht, das Aluminium umfasst. Das Basismaterial des Wärmeträgers 14 umfasst Wasser.
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Wenn der mit dem Wärmeträger 14 in Kontakt befindliche Abschnitt aus einem Material besteht, das Aluminium enthält, und der Wärmeträger 14 Wasser umfasst, kann aufgrund einer elektrochemischen Reaktion des Wassers an dem mit dem Wärmeträger 14 in Kontakt befindlichen Abschnitt Wasserstoff erzeugt werden. Da der Wärmeträger 14 jedoch den Orthokieselsäureester umfasst, kann die Erzeugung des Wasserstoffs unterdrückt werden. Dies ist durch Versuche bestätigt worden, die von den Erfindern durchgeführt wurden. Es sollte beachtet werden, dass der Wärmeaufnehmer 16, der Luft-Wärmetauscher 20, der Öl-Wärmetauscher 22 und der Wechselrichter-Wärmetauscher 24 nicht alle unbedingt den mit dem Wärmeträger 14 in Kontakt befindlichen Abschnitt aufweisen müssen, sondern dass mindestens einer von ihnen den Abschnitt aufweist, der sich mit dem Wärmeträger 14 in Kontakt befindet und aus einem Material besteht, das Aluminium enthält.
- (4) Das System 10 umfasst außerdem den Ionenaustauscher 26. Selbst wenn in dem Wärmeträger 14 Ionen erzeugt werden, können die Ionen dementsprechend durch den Ionenaustauscher 26 eingefangen werden. Daher kann die hohe elektrische Isolation des Wärmeträgers 14 aufrechterhalten werden.
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- Weitere Ausführungsbeispiele -
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(1) Die Reihenfolge der Verbindung des Wärmeaufnehmers 16, des Luft-Wärmetauschers 20, des Öl-Wärmetauschers 22 und des Wechselrichter-Wärmetauschers 24, die Komponenten des Wärmeträgerkreises 12 sind, ist nicht unbedingt auf die in 1 gezeigte Reihenfolge beschränkt, sondern kann geändert werden.
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(2) Im ersten Ausführungsbeispiel umfasst das System 10 den Öl-Wärmetauscher 22 und den Wechselrichter-Wärmetauscher 24. Allerdings kann das System 10 nur einen von den Wärmetauschern 22, 24 umfassen. Alternativ können in dem System 10 die Wärmetauscher 22 und 24 weggelassen werden.
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(3) In jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele wird als das Basismaterial des Wärmeträgers 14 das Wasser verwendet, das das Gefrierpunktserniedrigungsmittel enthält. Allerdings kann als Basismaterial des Wärmeträgers 14 ein organisches Lösungsmittel verwendet werden. Wenn der Wärmeträger 14 ein organisches Lösungsmittel umfasst, werden vom Wärmeträger 14 Gase erzeugt, wenn das organische Lösungsmittel verdampft. In diesem Fall können die Gase, die erzeugt werden, wenn das organische Lösungsmittel verdampft, als die Wasserstoffgase fungieren, die in jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschrieben wurden. Des Weiteren muss in diesem Fall nicht unbedingt jeder Abschnitt des Wärmeaufnehmers 16, des Luft-Wärmetauschers 20, des Öl-Wärmetauschers 22 und des Wechselrichter-Wärmetauschers 24, der sich mit dem Wärmeträger 14 in Kontakt befindet, aus einem Material bestehen, das Aluminium enthält.
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(4) In jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele umfasst der Wärmeträger 14 kein ionisches Rostschutzmittel. Solange der Wärmeträger 14 jedoch eine elektrische Isoliereigenschaft hat, kann der Wärmeträger 14 ein ionisches Rostschutzmittel enthalten. Zum Beispiel können als das ionische Rostschutzmittel Nitrit, Molybdat, Chromat, Phosphonat, Phosphat, Sebacinsäure und Triazolverbindungen verwendet werden. Der hier verwendete Ausdruck „der Wärmeträger 14 hat eine elektrische Isoliereigenschaft“ bedeutet, dass der Wärmeträger 14 eine elektrische Leitfähigkeit von 500 µS/cm oder weniger hat. Diese elektrische Leitfähigkeit ist ein Messwert bei einer Zimmertemperatur von zum Beispiel 25°C. Gemäß Versuchsergebnissen, die von den Erfindern durchgeführt wurden, ist es selbst dann, wenn der Wärmeträger 14 ausgetreten ist und mit der Batterie 4 in Kontakt kommt, möglich, das Auftreten eines Kurzschlusses zu vermeiden, wenn die elektrische Leitfähigkeit des Wärmeträgers 14 500 µS/cm oder weniger beträgt. Um das Auftreten des Kurzschlusses zu vermeiden, beträgt die elektrische Leitfähigkeit des Wärmeträgers 14 vorzugsweise 100 µS/cm oder weniger und besser noch 10 µS/cm oder weniger.
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Da der Wärmeträger 14 den Orthokieselsäureester umfasst, hat der Wärmeträger 14 selbst in diesem Fall eine rosthemmende Eigenschaft. Daher kann die Menge des ionischen Rostschutzmittels, die mit dem Orthokieselsäureester im Wärmeträger 14 enthalten ist, verglichen mit dem Wärmeträger 14 (z. B. Motorkühlwasser), der das ionische Rostschutzmittel ohne den Orthokieselsäureester umfasst, reduziert werden. Das heißt, dass die elektrische Leitfähigkeit des Wärmeträgers 14 verglichen mit dem Wärmeträger 14 mit einem ionischen Rostschutzmittel, aber ohne den Orthokieselsäureester gesenkt werden kann. Dadurch kann dem Wärmeträger 14 eine elektrische Isoliereigenschaft verliehen werden.
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(5) Die Erfindung ist nicht auf die vorstehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele beschränkt und kann abgewandelt werden. Die Erfindung kann auch auf viele verschiedene Weisen abgewandelt werden. Solche Abwandlungen werden nicht als Abweichen von der Erfindung angesehen, und alle solche Abwandlungen sollen innerhalb des Umfangs der Erfindung enthalten sein. Die obigen Ausführungsbeispiele sind nicht unabhängig voneinander und können passend kombiniert werden, außer wenn die Kombination offensichtlich unmöglich ist. Außerdem ist bei jedem der oben genannten Ausführungsbeispiele selbstverständlich, dass die Komponenten des Ausführungsbeispiels nicht unbedingt notwendig sind, außer in einem Fall, in dem die Komponenten gesondert eindeutig als wesentliche Komponenten angegeben sind, in einem Fall, in dem die Komponenten prinzipiell klar als wesentliche Komponenten angesehen werden, und dergleichen. Eine Größe, ein Wert, eine Menge, ein Bereich oder dergleichen ist, falls er in den oben beschriebenen exemplarischen Ausführungsbeispielen angegeben ist, nicht unbedingt auf den bestimmten Wert, die bestimmte Menge, den bestimmten Bereich oder dergleichen beschränkt, solange nicht gesondert angegeben ist, dass der Wert, die Menge, der Bereich oder dergleichen unbedingt der bestimmte Wert, die bestimmte Menge, der bestimmte Bereich oder dergleichen ist, oder solange der Wert, die Menge, der Bereich oder dergleichen nicht im Prinzip offensichtlich der bestimmte Wert, die bestimmte Menge, der bestimmte Bereich oder dergleichen sein muss. Wenn in jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele Materialien, Formen, Lagezusammenhänge und dergleichen der Komponenten und dergleichen erwähnt werden, sind sie außerdem nicht auf diese Materialien, Formen, Lagezusammenhänge und dergleichen beschränkt, solange nichts anderes angegeben ist und solange sie nicht auf bestimmte Materialien, Formen, Lagezusammenhänge und dergleichen beschränkt werden.
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- Überblick -
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Gemäß einer ersten Ausgestaltung, die in einem Teil oder der Gesamtheit von jedem der Ausführungsbeispiele beschrieben wird, umfasst das Fahrzeug-Thermomanagementsystem die Fahrzeugantriebsbatterie, die beim Laden oder Entladen Wärme erzeugt, den flüssigen Wärmeträger, der Wärme von der Batterie überträgt, einen Wärmeaufnehmer, der den Wärmeträger dazu bringt, durch Wärmetausch Wärme von der Batterie aufzunehmen, und einen Kühler, der den Wärmeträger dazu bringt, die Wärme durch Wärmetausch mit Luft außerhalb des Fahrzeugs freizusetzen. Der Wärmeträger umfasst ein flüssiges Basismaterial und einen mit dem Basismaterial verträglichen Orthokieselsäureester und kein ionisches Rostschutzmittel.
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Gemäß einer zweiten Ausgestaltung umfasst das Fahrzeug-Thermomanagementsystem außerdem den Öl-Wärmetauscher, der den Wärmeträger dazu bringt, außerdem Wärme durch Wärmetausch mit einem Öl zum Kühlen eines Motor-Generators aufzunehmen. Dementsprechend kann der Motor-Generator unter Verwendung des Wärmeträgers gekühlt werden.
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Gemäß einer dritten Ausgestaltung umfasst das Fahrzeug-Thermomanagementsystem außerdem einen Wechselrichter-Wärmetauscher, der den Wärmeträger dazu bringt, außerdem Wärme durch Wärmetausch mit einem Wechselrichter aufzunehmen. Dementsprechend kann der Wechselrichter unter Verwendung des Wärmeträgers gekühlt werden.
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Gemäß einer vierten Ausgestaltung weist mindestens einer von dem Wärmeaufnehmer und dem Kühler einen Abschnitt auf, der sich mit dem Wärmeträger in Kontakt befindet und aus einem Material besteht, das Aluminium enthält. Das Basismaterial umfasst Wasser.
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Gemäß einer fünften Ausgestaltung weist der Öl-Wärmetauscher einen Abschnitt auf, der sich mit dem Wärmeträger in Kontakt befindet und aus einem Material besteht, das Aluminium enthält. Das Basismaterial umfasst Wasser.
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Gemäß einer sechsten Ausgestaltung weist der Wechselrichter-Wärmetauscher einen Abschnitt auf, der sich mit dem Wärmeträger in Kontakt befindet und aus einem Material besteht, das Aluminium enthält. Das Basismaterial umfasst Wasser.
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Wenn der sich mit dem Wärmeträger in Kontakt befindende Abschnitt aus einem Material besteht, das Aluminium enthält, und der Wärmeträger Wasser umfasst, kann aufgrund einer elektrochemischen Reaktion des Wassers an dem mit dem Wärmeträger in Kontakt befindlichen Abschnitt Wasserstoff erzeugt werden. Da der Wärmeträger jedoch gemäß den vierten bis sechsten Ausführungsbeispielen den Orthokieselsäureester umfasst, kann die Erzeugung des Wasserstoffs unterdrückt werden.
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Gemäß einer siebten Ausgestaltung umfasst das Fahrzeug-Thermomanagementsystem außerdem einen Ionenaustauscher, der so konfiguriert ist, dass er Ionen einfängt, die in dem Wärmeträger erzeugt werden. Selbst wenn in dem Wärmeträger Ionen erzeugt werden, kann der Wärmeträger dementsprechend seine gute elektrische Isoliereigenschaft beibehalten.
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Gemäß einer achten Ausgestaltung umfasst das Fahrzeug-Thermomanagementsystem eine Fahrzeugantriebsbatterie, die beim Laden oder Entladen Wärme erzeugt, einen flüssigen Wärmeträger, der von der Batterie aufgenommene Wärme überträgt, einen Wärmeaufnehmer, der den Wärmeträger dazu bringt, durch Wärmetausch Wärme von der Batterie aufzunehmen, und einen Kühler, der den Wärmeträger dazu bringt, die Wärme durch Wärmetausch mit Luft außerhalb des Fahrzeugs freizusetzen. Der Wärmeträger umfasst ein flüssiges Basismaterial und einen mit dem Basismaterial verträglichen Orthokieselsäureester und hat eine elektrische Isoliereigenschaft.
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Der Wärmeträger umfasst dementsprechend einen Orthokieselsäureester und hat eine elektrische Isoliereigenschaft. Da der Wärmeträger den Orthokieselsäureester umfasst, hat der Wärmeträger eine rosthemmende Eigenschaft. Daher kann die Menge des ionischen Rostschutzmittels, das mit dem Orthokieselsäureester im Wärmeträger enthalten ist, verglichen mit einem Wärmeträger, der das ionische Rostschutzmittel ohne den Orthokieselsäureester umfasst, reduziert werden. Das heißt, dass die elektrische Leitfähigkeit des Wärmeträgers verglichen mit dem Wärmeträger mit dem ionischen Rostschutzmittel gesenkt werden kann. Dadurch kann dem Wärmeträger eine elektrische Isoliereigenschaft verliehen werden.
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In diesem System wird ein Wärmeträger verwendet, der eine elektrische Isoliereigenschaft hat. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, die oben genannten Maßnahmen gegen einen Flüssigkeitskurzschluss zu treffen. Es ist daher möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die Wärmemenge, die von der Batterie zum Wärmeträger übertragen wird, reduziert wird, wenn die oben genannten Maßnahmen gegen den Flüssigkeitskurzschluss getroffen werden. Mit anderen Worten kann gemäß diesem System die Durchflussmenge des Wärmeträgers so eingestellt oder der Wärmeaufnehmer so für die Batterie verwendet werden, dass die von der Batterie zum Wärmeträger übertragene Wärmemenge ohne die Sorge um den Kurzschluss erhöht wird. Daher kann die wärmeabstrahlende Funktion des Kühlers ausreichend erfüllt werden, wenn die Batterie gekühlt wird.
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Außerdem hat der Wärmeträger gemäß einer neunten Ausgestaltung eine elektrische Leitfähigkeit von 500 µS/cm oder weniger. Wie oben beschrieben wurde, hat der Wärmeträger mit der elektrischen Leitfähigkeit von 500 µS/cm oder weniger eine elektrische Isoliereigenschaft. Dadurch ist es selbst dann, wenn der Wärmeträger ausgetreten ist und mit der Batterie in Kontakt kommt, möglich, das Auftreten eines Flüssigkeitskurzschlusses zu vermeiden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018243349 [0001]
- JP 2015131597 A [0004]
