DE112020003706T5

DE112020003706T5 - Integrierter Wärmemanagementkreislauf für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE112020003706T5
Application number: DE112020003706.1T
Authority: DE
Inventors: Man Hee Kim; Man Ju Oh; Sang Shin Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co; Hyundai Wia Corp; Kia Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Hyundai Wia Corp; Kia Corp
Priority date: 2019-08-05
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2022-04-28
Also published as: US20220281285A1; CN114206639A; WO2021025426A1; CN114206639B; KR102378618B1; KR20210016731A

Abstract

Ein integrierter Wärmemanagementkreislauf für ein Fahrzeug umfasst eine Elektrisches-Bauteil-Leitung (100), die einen ersten Radiator (120) aufweist, eine Batterie-Leitung (200), die einen zweiten Radiator (220) aufweist, eine Integrationsleitung (300), die von der Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) und der Batterie-Leitung (200) abzweigt und mit der Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) und der Batterie-Leitung (200) verbunden ist, eine Kältemittelleitung (400), die einen Kühlkern (440) aufweist und in welcher ein Kältemittel strömt, einen Wärmetauscher (500), der mit der Integrationsleitung (300) und der Kältemittelleitung (400) verbunden ist, und ein Steuerventil (600), das vorgesehen ist, um eine Strömung von Kühlmittel von der Integrationsleitung (300) über den Wärmetauscher (500) zu steuern.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen integrierten Wärmemanagementkreislauf für ein Fahrzeug, und insbesondere einen integrierten Wärmemanagementkreislauf, der die Strömung von Kühlmittel in einem Elektrisches-Bauteil-Kühlkreislauf und einem Batterie-Kühlkreislauf mittels eines einzigen Steuerventils gleichzeitig steuert.
Stand der Technik
In letzter Zeit erscheinen Elektrofahrzeuge als ein gesellschaftliches Problem, um umweltfreundliche Technologien zu realisieren und ein Umweltproblem, wie Energieerschöpfung, zu lösen. Elektrofahrzeuge arbeiten mittels eines Elektromotors, der Elektrizität von einer Batterie aufnimmt und Leistung abgibt. Daher wurden Elektrofahrzeuge als umweltfreundliche Fahrzeuge dadurch herausgestellt, dass derartige Elektrofahrzeuge den Vorteil von keiner Emission von Kohlendioxid, sehr geringem Geräusch und höherer Energieeffizienz des Elektromotors als die eines Verbrennungsmotors haben.
Die Kerntechnologie beim Realisieren eines derartigen Elektrofahrzeuges ist eine Technologie bezogen auf ein Batteriemodul, und eine Forschung zur Lichtreduzierung, Miniaturisierung und kurzen Ladezeit von Batterien wurden in letzter Zeit aktiv durchgeführt. Das Batteriemodul sollte in der optimalen Temperaturumgebung verwendet werden, um eine optimale Leistung und lange Lebensdauer zu erhalten. Jedoch ist es aufgrund von während des Betriebs erzeugter Wärme und Außentemperaturänderungen schwierig, das Batteriemodul in einer optimalen Temperaturumgebung zu verwenden.
In letzter Zeit wurde ein integriertes Wärmemanagementsystem konstruiert, bei welchem eine Innenraumklimaanlage eines Fahrzeuges mit einer Klimaanlage für die Batterie integriert ist.
Jedoch tritt gemäß dem Stand der Technik, da die Strömung von Kühlmittel in einem Batterie-Kühlkreislauf und einem Elektrisches-Bauteil-Kühlkreislauf mit jeweils darin vorgesehenen Ventilen gesteuert wird, ein Problem dadurch auf, dass die Anzahl von Teilen erhöht ist, und die Steuerung von Kühlmittel ist daher kompliziert.
Der Stand der Technik kann auf die KR 10-1448656 B1 bezogen sein.
Das Vorhergehende ist lediglich dazu bestimmt, bei dem Verständnis des Hintergrundes der vorliegenden Erfindung zu helfen, und ist nicht dazu bestimmt, zu meinen, dass die vorliegende Erfindung in den Bereich des Standes der Technik fällt, der für technisch versierte Fachleute bereits bekannt ist.
Offenbarung
Technisches Problem
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der obigen Probleme gemacht, die bei dem Stand der Technik auftreten, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen integrierten Wärmemanagementkreislauf zu schaffen, der die Strömung von Kühlmittel in einem Elektrisches-Bauteil-Kühlkreislauf und einem Batterie-Kühlkreislauf in einem Fahrzeug mittels eines einzigen Steuerventils gleichzeitig steuert.
Technische Lösung
Um das obige Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung nach einem Aspekt einen integrierten Wärmemanagementkreislauf für ein Fahrzeug bereit, wobei der integrierte Wärmemanagementkreislauf aufweist: eine Elektrisches-Bauteil-Leitung, in welcher darin strömendes Kühlmittel Wärme mit elektrischen Bauteilen tauscht und die einen ersten Radiator aufweist; eine Batterie-Leitung, in welcher darin strömendes Kühlmittel Wärme mit einer Hochspannungsbatterie tauscht und die einen zweiten Radiator aufweist; eine Integrationsleitung, die von der Elektrisches-Bauteil-Leitung und der Batterie-Leitung abzweigt und sich jeweils zugeordnet an einer Abzweigstelle davon zu der Elektrisches-Bauteil-Leitung und der Batterie-Leitung erstreckt, so dass jeweiliges Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung und der Batterie-Leitung verbunden ist und jeweils zugeordnet an der Abzweigstelle entlang einer Strömungsrichtung in die Elektrisches-Bauteil-Leitung und die Batterie-Leitung strömt; eine Kältemittelleitung, die einen Kühlkern zur Innenraumklimatisierung aufweist und in welcher Kältemittel strömt; einen Wärmetauscher, der mit der Integrationsleitung und der Kältemittelleitung verbunden ist, so dass das Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung oder der Batterieleitung und das Kältemittel von der Kältemittelleitung Wärme miteinander tauschen; und ein Steuerventil, das an der Abzweigstelle der Integrationsleitung positioniert ist, um eine Strömung von Kühlmittel von der Integrationsleitung über den Wärmetauscher zu steuern.
Die Integrationsleitung kann an einer Stelle abzweigen, bevor das Kühlmittel, das durch die elektrischen Bauteile in der Elektrisches-Bauteil-Leitung hindurchgetreten ist, in den ersten Radiator strömt.
Die Integrationsleitung kann an einer Stelle abzweigen, bevor das Kühlmittel, das durch die Hochspannungsbatterie in der Batterie-Leitung hindurchgetreten ist, in den zweiten Radiator strömt.
Das Kühlmittel, das durch den ersten Radiator in der Elektrisches-Bauteil-Leitung hindurchgetreten ist, und das Kühlmittel, das durch den zweiten Radiator in der Batterie-Leitung hindurchgetreten ist, können separat in einen Vorratsbehälter strömen.
Das Steuerventil kann betreibbar sein, um ein Strömungsverhältnis zwischen dem Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung über den ersten Radiator und dem Kühlmittel von der Integrationsleitung über den Wärmetauscher einzustellen.
Das Steuerventil kann betreibbar sein, um ein Strömungsverhältnis zwischen dem Kühlmittel von der Batterie-Leitung über den zweiten Radiator und dem Kühlmittel von der Integrationsleitung über den Wärmetauscher einzustellen.
Das Steuerventil kann eine Mehrzahl von Einlässen und Auslässen aufweisen, wobei die Einlässe jeweils zugeordnet mit dem ersten Radiator der Elektrisches-Bauteil-Leitung, dem zweiten Radiator der Batterie-Leitung und dem Wärmetauscher der Integrationsleitung verbunden sind, und die Auslässe jeweils zugeordnet mit dem elektrischen Bauteil in der Elektrisches-Bauteil-Leitung und der Hochspannungsbatterie in der Batterie-Leitung verbunden sind.
Der integrierte Wärmemanagementkreislauf kann ferner aufweisen: eine Innenraumheizleitung, in welcher Kühlmittel strömt und die einen Heizkern zur Innenraumklimatisierung, eine Wasserheizung und einen wassergekühlten Kondensator aufweist, welcher derart vorgesehen ist, dass er Wärme mit einem Kältemittel von der Kältemittelleitung tauscht; und eine erste Batterieheizleitung und eine zweite Batterieheizleitung, die von der Innenraumheizleitung abzweigen oder damit verbunden sind und jeweils zugeordnet mit einer stromaufwärtigen Stelle und einer stromabwärtigen Stelle der Hochspannungsbatterie in der Batterie-Leitung von der Hochspannungsbatterie verbunden sind, wobei ein Heizsteuerventil an einer Stelle vorgesehen ist, wo die Innenraumheizleitung zu der ersten Batterieheizleitung abzweigt oder die zweite Batterieheizleitung mit der Innenraumheizleitung verbunden ist.
Der integrierte Wärmemanagementkreislauf kann ferner aufweisen: eine Steuereinrichtung, die derart konfiguriert ist, dass sie das Steuerventil zur Steuerung des Kühlmittels von der Integrationsleitung über den Wärmetauscher derart, dass es in die Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) oder die Batterie-Leitung (200) strömt, steuert, wobei die Steuereinrichtung derart konfiguriert ist, dass sie das Steuerventil steuert, um zu ermöglichen, dass das Kühlmittel in einem ersten Modus zur Rückgewinnung der Abwärme des elektrischen Bauteils mit einem Kältemittel von der Integrationsleitung über den Wärmetauscher in die Elektrisches-Bauteil-Leitung strömt.
Der integrierte Wärmemanagementkreislauf kann ferner aufweisen: eine Steuereinrichtung, die derart konfiguriert ist, dass sie das Steuerventil zur Steuerung des Kühlmittels von der Integrationsleitung über den Wärmetauscher derart, dass es in die Elektrisches-Bauteil-Leitung oder die Batterie-Leitung strömt, steuert, wobei die Steuereinrichtung derart konfiguriert ist, dass sie das Steuerventil steuert, um zu ermöglichen, dass das Kühlmittel in einem zweiten Modus zur Rückgewinnung der Abwärme der Hochspannungsbatterie mit einem Kältemittel von der Integrationsleitung über den Wärmetauscher in die Batterie-Leitung strömt.
Der integrierte Wärmemanagementkreislauf kann ferner aufweisen: eine Steuereinrichtung, die derart konfiguriert ist, dass sie das Steuerventil zur Steuerung des Kühlmittels von der Integrationsleitung über den Wärmetauscher derart, dass es in die Elektrisches-Bauteil-Leitung oder die Batterie-Leitung strömt, steuert, wobei die Steuereinrichtung derart konfiguriert ist, dass sie das Steuerventil steuert, um in einem dritten Modus, in welchem die Abwärme des elektrischen Bauteils oder der Hochspannungsbatterie nicht wiedergewonnen wird, das Strömen des Kühlmittels von der Integrationsleitung zu blockieren.
Der integrierte Wärmemanagementkreislauf kann ferner aufweisen: ein Absperrventil, das an einer Stelle angeordnet ist, die von der Elektrisches-Bauteil-Leitung oder der Batterie-Leitung abzweigt und mit der Integrationsleitung verbunden ist, um eine Strömung von Kühlmittel zu blockieren oder zu ermöglichen.
Nach einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen integrierten Wärmemanagementkreislauf für ein Fahrzeug bereit, wobei der integrierte Wärmemanagementkreislauf aufweist: eine Elektrisches-Bauteil-Leitung, in welcher darin strömendes Kühlmittel Wärme mit elektrischen Bauteilen tauscht und die einen ersten Radiator aufweist; eine Batterie-Leitung, in welcher darin strömendes Kühlmittel Wärme mit einer Hochspannungsbatterie tauscht und die einen zweiten Radiator aufweist; eine Integrationsleitung, die von der Elektrisches-Bauteil-Leitung abzweigt und mit der Batterie-Leitung verbunden ist, während sie den ersten Radiator umgeht; eine Kältemittelleitung, die einen Kühlkern zur Innenraumklimatisierung aufweist und in welcher ein Kältemittel strömt; einen Wärmetauscher, der mit der Integrationsleitung und der Kältemittelleitung verbunden ist, so dass das Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung oder der Batterieleitung und das Kältemittel von der Kältemittelleitung Wärme miteinander tauschen; und ein Steuerventil, das betreibbar ist, um ein Strömungsverhältnis zwischen dem Kühlmittel von der Integrationsleitung über den Wärmetauscher und dem Kühlmittel von der Batterie-Leitung über den zweiten Radiator zu steuern.
Vorteilhafte Effekte
Gemäß dem integrierten Wärmemanagementkreislauf für ein Fahrzeug ist es möglich, die Abwärme der elektrischen Bauteile und der Hochspannungsbatterie mit nur einem einzigen Wärmetauscher wahlweise zurückzugewinnen.
Dadurch werden die Anzahl der erforderlichen Teile reduziert, ausgezeichnete Raumausnutzung und Unterbringungseffekte erhalten und die Herstellungskosten reduziert.
Figurenliste

1 ist ein Schaltbild, das einen integrierten Wärmemanagementkreislauf eines Fahrzeuges gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 zeigt ein Wärmemanagementmodul, das in dem integrierten Wärmemanagementkreislauf eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einbezogen ist.
3 bis 4 zeigen Steuerungsmodi, die in einem ersten Modus des integrierten Wärmemanagementkreislaufs eines Fahrzeuges gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einbezogen sind.
5 bis 6 zeigen Steuerungsmodi, die in einem zweiten Modus des integrierten Wärmemanagementkreislaufs eines Fahrzeuges gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einbezogen sind.
7 zeigt einen Steuerungsmodus, der in einem dritten Modus des integrierten Wärmemanagementkreislaufs eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einbezogen ist.
8 ist ein Schaltbild, das einen integrierten Wärmemanagementkreislauf eines Fahrzeuges gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist ein Schaltbild, das einen integrierten Wärmemanagementkreislauf eines Fahrzeuges gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Ausführungsform für die Erfindung
Spezielle strukturelle und funktionelle Beschreibungen von hierin offenbarten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind lediglich für Zwecke der Erläuterung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann in vielen unterschiedlichen Formen realisiert werden, ohne von dem Sinn und wesentlichen Charakteristika der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher sind die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lediglich für erläuternde Zwecke offenbart und sollten nicht so ausgelegt werden, dass sie die vorliegende Erfindung beschränken.
Nun wird auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich Bezug genommen, von denen spezielle Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und nachstehend beschrieben sind, da die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in unterschiedlichen Formen verschiedenartig modifiziert werden können. Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen davon beschrieben ist, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu bestimmt ist, die vorliegende Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil ist die vorliegende Erfindung dazu bestimmt, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen abzudecken, die in dem Sinn und Bereich der vorliegenden Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, einbezogen sein können.
Es versteht sich, dass, obwohl die Begriffe „erstes“, „zweites“ usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, diese Elemente nicht durch diese Begriffe beschränkt werden sollten. Diese Begriffe werden lediglich verwendet, um ein Element von einem anderen Element zu unterscheiden. Zum Beispiel könnte ein erstes Element, das unten diskutiert wird, ein zweites Element genannt werden, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Gleichermaßen könnte auch das zweite Element das erste Element genannt werden.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als „gekuppelt“ oder „verbunden“ mit einem anderen Element bezeichnet wird, dieses direkt mit dem anderen Element gekuppelt oder verbunden sein kann, oder ineinandergreifende Elemente können dazwischen vorhanden sein. Im Gegensatz dazu versteht es sich, dass, wenn ein Element als „direkt gekuppelt“ oder „direkt verbunden“ mit einem anderen Element bezeichnet wird, keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden sind. Andere Ausdrücke, welche die Beziehung zwischen Elementen erläutern, wie „zwischen“, „direkt zwischen“, „benachbart zu“ oder „direkt benachbart zu“, sollten in derselben Weise ausgelegt werden.
Die hierin verwendete Terminologie ist lediglich für den Zweck des Beschreibens besonderer Ausführungsformen, und ist nicht als beschränkend bestimmt. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“ dazu bestimmt, auch die Pluralformen zu umfassen, wenn nicht der Kontext deutlich etwas anderes angibt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „aufweisen“, „umfassen“, „haben“ usw., wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Kombinationen davon angeben, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Kombinationen davon ausschließen.
Wenn nicht anderweitig definiert, haben alle hierin verwendeten Begriffe, die technische und wissenschaftliche Begriffe umfassen, dieselbe Bedeutung, wie für einen Fachmann in der Technik, zu welcher diese Erfindung gehört, allgemein verständlich ist. Es versteht sich ferner, dass Begriffe, wie jene, die in allgemein verwendeten Lexika definiert sind, so interpretiert werden sollten, dass sie eine Bedeutung haben, die mit ihrer Bedeutung in dem Kontext der relevanten Technik und der vorliegenden Erfindung übereinstimmend ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinne zu interpretieren sind, wenn nicht ausdrücklich hierin so definiert ist.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Durch die Zeichnungen hinweg beziehen sich dieselben Bezugszeichen auf dieselben oder gleiche Teile.
1 ist ein Schaltbild, das einen integrierten Wärmemanagementkreislauf eines Fahrzeuges gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 zeigt ein Wärmemanagementmodul, das in dem integrierten Wärmemanagementkreislauf eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einbezogen ist.
Mit Bezug auf die 1 und 2 weist der integrierte Wärmemanagementkreislauf für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf: eine Elektrisches-Bauteil-Leitung 100, die einen ersten Radiator 120 aufweist und in welcher darin strömendes Kühlmittel Wärme mit elektrischen Bauteilen tauscht; eine Batterie-Leitung 200, die einen zweiten Radiator 220 aufweist und in welcher darin strömendes Kühlmittel Wärme mit einer Hochspannungsbatterie tauscht; eine Integrationsleitung 300, die von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und der Batterie-Leitung 200 abzweigt und sich jeweils zugeordnet an einer Abzweigstelle davon zu der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und der Batterie-Leitung 200 erstreckt, so dass jeweiliges Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und der Batterie-Leitung 200 verbunden ist und jeweils zugeordnet an den Abzweigstellen entlang einer Strömungsrichtung in die Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und die Batterie-Leitung 200 strömt; eine Kältemittelleitung 400, die einen Kühlkern 440 zur Innenraumklimatisierung aufweist und in welcher ein Kältemittel strömt; einen Wärmetauscher 500, der mit der Integrationsleitung 300 und der Kältemittelleitung 400 verbunden ist, so dass das Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 oder der Batterieleitung 200 und das Kältemittel von der Kältemittelleitung 400 Wärme miteinander tauschen; und ein Steuerventil 600, das an der Abzweigstelle der Integrationsleitung 300 positioniert ist, um eine Strömung von Kühlmittel von der Integrationsleitung 300 über den Wärmetauscher 500 zu steuern.
Fahrzeuge sind mit verschiedenen Heizvorrichtungen, wie elektrischen Bauteilen, die einen Elektromotor und einen Inverter umfassen, einer Hochspannungsbatterie, einer Innenraumklimaanlage und dergleichen ausgestattet. Da jede in unterschiedlichen Temperaturbereichen gehandhabt werden muss und einen unterschiedlichen Betriebspunkt hat, ist ein komplexer Kreislauf erforderlich, wie in 1 gezeigt ist, um die Betriebsbedingungen der Heizvorrichtungen unabhängig zu realisieren.
Die Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 ist mit einem Elektrisches-Bauteil-Kern 110 verbunden, und der erste Radiator 120 ist darin vorgesehen. Kühlmittel strömt mit der Leistung von einer ersten Pumpe 130 durch die Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 hindurch.
Der Elektrisches-Bauteil-Kern 110 kann konzeptionell eine Wärmeableitungseinheit, die direkt mit einem elektrischen Bauteil oder dergleichen verbunden ist, und eine Wärmeableitungseinheit aufweisen, die indirekt über eine separate Kühlmitteilleitung mit einem elektrischen Bauteil oder dergleichen verbunden ist.
Der erste Radiator 120, der in der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 vorgesehen ist, kann durch Wärmeaustausch mit Luft außerhalb eines Fahrzeuges gekühlt werden, und das Kühlmittel, das durch Hindurchtreten durch den ersten Radiator 120 gekühlt wird, wird durch den Elektrisches-Bauteil-Kern 110 hindurch zirkuliert, so dass der Elektrisches-Bauteil-Kern 110 gekühlt werden kann.
Die Batterie-Leitung 200 ist mit einem Hochspannungsbatterie-Kern 210 verbunden. Der zweite Radiator 220 ist in der Batterie-Leitung 200 vorgesehen, und das Kühlmittel kann mit der Leistung von einer zweiten Pumpe 230 dahindurch zirkuliert werden. Der zweite Radiator 220 kann durch Umgebungsluft gekühlt werden.
Die Batterie-Leitung 200 weist die zweite Pumpe 230 auf, die derart gesteuert wird, dass sie durch eine später beschriebene Steuereinrichtung 900 angetrieben und gestoppt wird, und die zweite Pumpe 230 zirkuliert das Kühlmittel durch die Batterie-Leitung 200 hindurch, wenn sie angetrieben wird.
Der Hochspannungsbatterie-Kern 210 kann eine Wärmeableitungseinheit sein, die direkt oder indirekt mit der Hochspannungsbatterie verbunden ist. Indem das Kühlmittel, das mittels des zweiten Radiators 220 durch die Umgebungsluft gekühlt wird, in den Hochspannungsbatterie-Kern 210 eingeführt wird, kann die Hochspannungsbatterie gekühlt werden.
Die Integrationsleitung 300 zweigt jeweils zugeordnet von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und der Batterie-Leitung 200 ab, so dass das Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und das Kühlmittel von der Batterie-Leitung 200 wahlweise dahindurch eingeführt werden kann. Außerdem kann sich die Integrationsleitung 300 entlang der Strömungsrichtung des Kühlmittels jeweils zu der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und der Batterie-Leitung 200 erstrecken.
Insbesondere kann sich die Integrationsleitung 300 zu der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und der Batterie-Leitung 200 erstrecken, während sie durch den ersten Radiator 120 oder den zweiten Radiator 220 hindurchtritt.
Die Kältemittelleitung 400 kann ein Expansionsventil, einen Kühlkern 440 zur Innenraumklimatisierung, einen Kompressor 420 und einen luftgekühlten Kondensator 410 aufweisen. Der luftgekühlte Kondensator 410 kann das darin enthaltene Kältemittel durch Umgebungsluft eines Fahrzeuges kühlen. Der Kompressor 420 kann durch die Steuereinrichtung 900 angetrieben oder gestoppt werden, um das Kältemittel auf hohe Temperatur und hohen Druck zu komprimieren. Das Kältemittel kann mit dem Betrieb des Expansionsventils expandieren und Wärme mit Luft, die in den Innenraum eines Fahrzeuges eingeführt wird, über den Kühlkern 440 zur Innenraumklimatisierung tauschen, um die eingeführt Luft zu kühlen.
Die Kältemittelleitung 400 kann an der Stelle, die durch den luftgekühlten Kondensator 410 hindurchtritt, zu dem Kühlkern 440 zur Innenraumklimatisierung und dem Wärmetauscher 500 abzweigen. Das heißt, das durch den luftgekühlten Kondensator 410 verflüssigte Kältemittel kann durch Absorbieren von Wärme von dem Kühlkern 440 und dem Wärmetauscher 500 verdampft werden. Ein Expansionsventil kann jeweils zugeordnet in dem Kühlkern 440 zur Innenraumklimatisierung und dem Wärmetauscher 500 vorgesehen sein.
Der Wärmetauscher 500 kann derart vorgesehen sein, dass das Kältemittel von der Kältemittelleitung 400 und das Kühlmittel von der Integrationsleitung 300 Wärme miteinander tauschen können. Das Kältemittel und das Kühlmittel können in einem getrennten Zustand Wärme miteinander tauschen, ohne zusammen gemischt zu werden. Insbesondere kann das Kältemittel durch Rückgewinnung von Abwärme des Kühlmittels erwärmt werden, und das Kühlmittel kann durch das Kältemittel gekühlt werden.
Das Steuerventil 600 kann ein Mehrfachventil sein, in welchem eine Mehrzahl von Einlässen oder Auslässen ausgebildet sind, und kann an einer Abzweigstelle angeordnet sein, von welcher die Integrationsleitung 300 zu der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und der Batterie-Leitung 200 abzweigt. Das Steuerventil 600 kann das Kühlmittel von der Integrationsleitung 300 über den Wärmetauscher 500 derart einstellen, dass es in die Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 oder die Batterie-Leitung 200 strömt.
Während ein herkömmlicher Wärmemanagementkreislauf derart konfiguriert ist, dass der Wärmetauscher 500 vorgesehen ist, um jeweils zugeordnet mit der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und der Batterie-Leitung 200 Wärme zu tauschen, oder Kühlmittel separat in einen einzigen Wärmetauscher 500 strömt, ist die vorliegende Erfindung derart konfiguriert, dass die Abwärme des Kühlmittels, das wahlweise in die Integrationsleitung 300 eingeführt wird, in welcher die Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und die Batterie-Leitung 200 integriert sind, durch das in den integrierten Wärmetauscher 500 eingeführte Kältemittel zurückgewonnen werden kann.
Dementsprechend hat die vorliegende Erfindung die Effekte des Reduzierens der Anzahl der erforderlichen Teile, des Erhöhens der Raumausnutzung und der Unterbringungseffizienz und des Reduzierens der Herstellungskosten.
Speziell kann die Integrationsleitung 300 an einer Stelle abzweigen, bevor das Kühlmittel, das durch die elektrischen Bauteile in der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 hindurchgetreten ist, in den ersten Radiator 120 strömt.
Außerdem kann die Integrationsleitung 300 an einer Stelle abzweigen, bevor das Kühlmittel, das durch die Hochspannungsbatterie in der Batterie-Leitung 200 hindurchgetreten ist, in den zweiten Radiator 220 strömt.
Das heißt, das Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 oder das Kühlmittel von der Batterie-Leitung 200 kann in den Wärmetauscher 500 der Integrationsleitung 300 eingeführt werden, während es den ersten Radiator 120 oder den zweiten Radiator 220 umgeht.
Dementsprechend kann das Kühlmittel in die Integrationsleitung 300 eingeführt werden, während es durch das elektrische Bauteil oder die Hochspannungsbatterie erwärmt wird, so dass die Abwärme zurückgewonnen werden kann.
Das Kühlmittel, das durch den ersten Radiator 120 in der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 hindurchgetreten ist, und das Kühlmittel, das durch den zweiten Radiator 220 in der Batterie-Leitung 200 hindurchgetreten ist, kann separat in einen Vorratsbehälter 700 strömen.
Der Vorratsbehälter 700 kann mit der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und der Batterie-Leitung 200 verbunden sein. Insbesondere kann der Vorratsbehälter 700 das Kühlmittel separat in einem ersten Speicherabschnitt und einem zweiten Speicherabschnitt speichern.
Das Kühlmittel, das durch den ersten Radiator 120 und den zweiten Radiator 220 hindurchgetreten ist, strömt jeweils zugeordnet in den ersten Speicherabschnitt und den zweiten Speicherabschnitt. Das in dem ersten Speicherabschnitt und dem zweiten Speicherabschnitt gespeicherte Kühlmittel wird dann in das Steuerventil 600 eingeführt, so dass das Kühlmittel wieder zu den elektrischen Bauteilen in der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 oder der Hochspannungsbatterie in der Batterie-Leitung 200 strömen kann.
Das Steuerventil 600 kann ein Strömungsverhältnis zwischen dem Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 über den ersten Radiator 120 und dem Kühlmittel von der Integrationsleitung 300 über den Wärmetauscher 500 einstellen.
In dem Steuerventil 600 werden das Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 über den ersten Radiator 120 und den Vorratsbehälter 700 und das Kühlmittel von der Integrationsleitung 300 über den Wärmetauscher 500 wahlweise eingeführt und in Richtung zu den elektrischen Bauteilen in der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 abgeführt. Die erste Pumpe 130 kann in der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 zwischen dem Steuerventil 600 und dem elektrischen Bauteil angeordnet sein.
Das Steuerventil 600 kann ein Strömungsverhältnis zwischen dem Kühlmittel von der Batterie-Leitung 200 über den zweiten Radiator 220 und dem Kühlmittel von der Integrationsleitung 300 über den Wärmetauscher 500 einstellen.
In dem Steuerventil 600 werden das Kühlmittel von der Batterie-Leitung 200 über den zweiten Radiator 220 und den Vorratsbehälter 700 und das Kühlmittel von der Integrationsleitung 300 über den Wärmetauscher 500 wahlweise eingeführt und in Richtung zu der Hochspannungsbatterie in der Batterie-Leitung 200 abgeführt. Die zweite Pumpe 230 kann in der Batterie-Leitung 200 zwischen dem Steuerventil 600 und der Hochspannungsbatterie angeordnet sein.
Spezieller weist das Steuerventil 600 eine Mehrzahl von Einlässen und Auslässen auf, wobei die Einlässe jeweils zugeordnet mit dem ersten Radiator 120 der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100, dem zweiten Radiator 220 der Batterie-Leitung 200 und dem Wärmetauscher 500 der Integrationsleitung 300 verbunden sein können, und die Auslässe jeweils zugeordnet mit dem elektrischen Bauteil in der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und der Hochspannungsbatterie in der Batterie-Leitung 200 verbunden sein können.
Das Steuerventil 600 kann in einer Ausführungsform ein 5-Wege-Ventil mit drei Einlässen und zwei Auslässen sein.
Speziell kann das Kühlmittel, das von dem ersten Radiator 120 in der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 in das Steuerventil 600 strömt, in Richtung zu dem elektrischen Bauteil in der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 strömen, und das Kühlmittel, das in den zweiten Radiator 220 in der Batterie-Leitung 200 strömt, kann in Richtung zu der Hochspannungsbatterie in der Batterie-Leitung 200 strömen. Das Kühlmittel, das von dem Wärmetauscher 500 der Integrationsleitung 300 in das Steuerventil 600 eingeführt wird, kann derart eingestellt werden, dass es wahlweise in Richtung zu dem elektrischen Bauteil in der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 oder der Hochspannungsbatterie in der Batterie-Leitung 200 strömt.
Insbesondere kann das Steuerventil 600 das Strömungsverhältnis des Kühlmittels derart einstellen, dass, wenn sich das von dem Wärmetauscher 500 der Integrationsleitung 300 eingeführte Kühlmittel erhöht, das von dem ersten Radiator 120 der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 oder dem zweiten Radiator 220 der Batterie-Leitung 200 eingeführte Kühlmittel reduziert wird.
Der Wärmemanagementkreislauf kann ferner aufweisen: eine Innenraumheizleitung 800, in welcher Kühlmittel strömt und die einen Heizkern 820 zur Innenraumklimatisierung, eine Wasserheizung 840 und einen wassergekühlten Kondensator 430 aufweist, welcher derart vorgesehen ist, dass er Wärme mit einem Kältemittel von der Kältemittelleitung 400 tauscht; und eine erste Batterieheizleitung und eine zweite Batterieheizleitung, die von der Innenraumheizleitung 800 abzweigen oder damit verbunden sind und jeweils zugeordnet mit einer stromaufwärtigen Stelle und einer stromabwärtigen Stelle der Hochspannungsbatterie in der Batterie-Leitung 200 von der Hochspannungsbatterie verbunden sind. Ein Heizsteuerventil 810 kann an einer Stelle vorgesehen sein, wo die Innenraumheizleitung 800 zu der ersten Batterieheizleitung abzweigt oder die zweite Batterieheizleitung mit der Innenraumheizleitung 800 verbunden ist.
Die Innenraumheizleitung 800 kann über die erste Batterieheizleitung und die zweite Batterieheizleitung mit der Batterie-Leitung 200 verbunden sein, und die Strömung von Kühlmittel zwischen der Innenraumheizleitung 800 und der Batterie-Leitung 200 kann durch das an der Abzweigstelle oder der Verbindungsstelle vorgesehene Heizsteuerventil 810 ermöglicht oder blockiert werden.
Die Innenraumheizleitung 800 kann mit einer dritten Pumpe 830 versehen sein, und das Kühlmittel kann mit dem Antreiben der dritten Pumpe 830 durch die Innenraumheizleitung 800 hindurch zirkuliert werden.
Die 3 bis 4 zeigen Steuerungsmodi, die in einem ersten Modus des integrierten Wärmemanagementkreislaufs eines Fahrzeuges gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einbezogen sind.
Mit Bezug weiter auf die 3 und 4 kann der Wärmemanagementkreislauf ferner eine Steuereinrichtung 900 zur Steuerung des Steuerventils 600 aufweisen, um das Kühlmittel von der Integrationsleitung 300 über den Wärmetauscher 500 derart zu steuern, dass es in die Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 oder die Batterie-Leitung 200 strömt. Die Steuereinrichtung 900 kann derart konfiguriert sein, dass sie das Steuerventil 600 steuert, um zu ermöglichen, dass das Kühlmittel in einem ersten Modus zur Rückgewinnung der Abwärme des elektrischen Bauteils mit einem Kältemittel von der Integrationsleitung 300 über den Wärmetauscher 500 in die Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 strömt.
Speziell ist der erste Modus ein Modus, in welchem die Abwärme des elektrischen Bauteils in dem Wärmetauscher 500 zurückgewonnen wird, so dass das Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 durch den Wärmetauscher 500 gekühlt wird.
Insbesondere wird, wie in 3 gezeigt, in dem ersten Modus eine Hochspannungsbatterie in einem Batterieheizungsmodus mittels Abwärme der elektrischen Bauteile erwärmt, die von einem Kältemittel über den in der Innenraumheizleitung 800 vorgesehenen wassergekühlten Kondensator 430 zurückgewonnen wird.
In dem Batterieheizungsmodus kann das Heizsteuerventil 810 derart gesteuert werden, dass das Kühlmittel von der Innenraumheizleitung 800 über die erste Batterieheizleitung und die zweite Batterieheizleitung in die Hochspannungsbatterie strömt, und die zweite Pumpe 230 kann nicht angetrieben werden, so dass das Kühlmittel von der Batterie-Leitung 200 nicht strömt.
Wenn in dem Batterieheizungsmodus ein zusätzliches Heizen erforderlich ist, kann die in der Innenraumheizleitung 800 vorgesehene Wasserheizung 840 weiter betrieben werden.
Wie insbesondere in 4 gezeigt, wird in dem ersten Modus Luft zur Innenraumklimatisierung in einem Innenraumheizungsmodus mittels der Abwärme der elektrischen Bauteile erwärmt, die von dem Kältemittel über den in der Innenraumheizleitung 800 vorgesehenen wassergekühlten Kondensator 430 zurückgewonnen wird.
Das durch den wassergekühlten Kondensator 430 in der Innenraumheizleitung 800 erwärmte Kühlmittel kann in einen Heizkern zur Innenraumklimatisierung strömen, um die in den Innenraum eines Fahrzeuges zur Innenraumklimatisierung eingeführte Luft zu erwärmen. Das heißt, die Abwärme des elektrischen Bauteils kann wiedergewonnen werden, um die Innenraumluft zu erwärmen.
Wenn in dem Innenraumheizungsmodus ein zusätzliches Heizen erforderlich ist, kann die in der Innenraumheizleitung 800 vorgesehene Wasserheizung 840 weiter betrieben werden.
In dem Innenraumheizungsmodus kann das Heizsteuerventil 810 so gesteuert werden, dass das Kühlmittel der Innenraumheizleitung 800 nicht zu der ersten Batterieheizleitung und der zweiten Batterieheizleitung strömt. Außerdem kann die zweite Pumpe 230 nicht angetrieben werden, so dass das Kältemittel der Batterie-Leitung 200 nicht strömt.
Die 5 bis 6 zeigen Steuerungsmodi, die in einem zweiten Modus des integrierten Wärmemanagementkreislaufs eines Fahrzeuges gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einbezogen sind.
Mit Bezug weiter auf die 5 und 6 kann der Wärmemanagementkreislauf ferner eine Steuereinrichtung 900 zur Steuerung des Steuerventils 600 aufweisen, um das Kühlmittel von der Integrationsleitung 300 über den Wärmetauscher 500 derart zu steuern, dass es in die Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 oder die Batterie-Leitung 200 strömt. Die Steuereinrichtung 900 kann derart konfiguriert sein, dass sie das Steuerventil 600 steuert, um zu ermöglichen, dass das Kühlmittel in einem zweiten Modus zur Rückgewinnung der Abwärme der Hochspannungsbatterie mit einem Kältemittel von der Integrationsleitung 300 über den Wärmetauscher 500 in die Batterie-Leitung 200 strömt.
Speziell ist der zweite Modus ein Modus, in welchem die Abwärme der Hochspannungsbatterie in dem Wärmetauscher 500 zurückgewonnen wird, so dass das Kühlmittel von der Batterie-Leitung 200 durch den Wärmetauscher 500 gekühlt wird.
Insbesondere wird, wie in 5 gezeigt, in dem zweiten Modus das Kühlmittel von der Batterie-Leitung 200 in dem Wärmetauscher 500 gekühlt, und in einem Batteriekühlungsmodus wird ermöglicht, dass das Kältemittel von der Kältemittelleitung 400 in den Wärmetauscher 500 strömt, um die Abwärme der Hochspannungsbatterie zurückzugewinnen.
Die Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 kann in dem Batteriekühlungsmodus durch den ersten Radiator 120 gekühlt werden.
Insbesondere kann, wie in 6 gezeigt, in dem zweiten Modus die Innenraumluft in einem Innenraumkühlungsmodus durch Ermöglichen, dass das Kältemittel in den Kühlkern 440 zur Innenraumklimatisierung strömt, gekühlt werden.
In dem Innenraumkühlungsmodus kann das durch den Kondensator 430 kondensierte Kältemittel zu dem Wärmetauscher 500 und den Kühlkern 440 zur Innenraumklimatisierung abzweigen und strömen. Das kondensierte Kältemittel kann Wärme absorbieren, während es von dem Wärmetauscher 500 und dem Kühlkern 400 zur Innenraumklimatisierung verdampft.
7 zeigt einen Steuerungsmodus, der in einem dritten Modus des integrierten Wärmemanagementkreislaufs eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einbezogen ist.
Mit Bezug weiter auf 7 kann der Wärmemanagementkreislauf ferner eine Steuereinrichtung 900 zur Steuerung des Steuerventils 600 aufweisen, um das Kühlmittel von der Integrationsleitung 300 über den Wärmetauscher 500 derart zu steuern, dass es in die Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 oder die Batterie-Leitung 200 strömt. Die Steuereinrichtung 900 kann derart konfiguriert sein, dass sie das Steuerventil 600 steuert, um in einem dritten Modus, in welchem die Abwärme des elektrischen Bauteils oder der Hochspannungsbatterie nicht wiedergewonnen wird, das Strömen des Kühlmittels von der Integrationsleitung 300 zu blockieren.
In dem dritten Modus kann das Strömen des Kühlmittels von der Integrationsleitung 300 blockiert werden. Außerdem kann das Steuerventil 600 derart gesteuert werden, dass das jeweilige Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und der Batterie-Leitung 200 miteinander in Verbindung steht.
In dem dritten Modus kann das jeweilige Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und der Batterie-Leitung 200 in dem ersten Radiator 120 und dem zweiten Radiator 220 in einem Umgebungsluftkühlungsmodus gekühlt werden. In dem Umgebungsluftkühlungsmodus kann die Strömung des Kühlmittels separat in der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und der Batterie-Leitung 200 in Abhängigkeit davon, ob die erste Pumpe 130 und die zweite Pumpe 230 angetrieben werden oder nicht, gesteuert werden. Das heißt, das jeweilige Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und der Batterie-Leitung 200 kann in dem Umgebungsluftkühlungsmodus für das elektrische Bauteil und dem Umgebungsluftkühlungsmodus für die Batterie gesteuert werden.
Außerdem kann in dem dritten Modus durch Zirkulieren des Kältemittels von der Kältemittelleitung 400 ein Innenraumluftkühlungsmodus zum Kühlen der Innenraumluft mittels des Kühlkerns 440 zur Innenraumklimatisierung realisiert werden.
Außerdem kann ein Innenraumluftheizungsmodus realisiert werden, in welchem die Innenraumluft mittels des Heizkerns 440 zur Innenraumklimatisierung durch Zirkulieren eines Hochtemperaturkältemittels in den wassergekühlten Kondensator 430 erwärmt wird, so dass Wärme des wassergekühlten Kondensators 430 in der Innenraumheizleitung 800 absorbiert wird.
Außerdem kann ein Batterieheizungsmodus realisiert werden, in welchem die Batterie durch Zirkulieren des Hochtemperaturkältemittels in den wassergekühlten Kondensator 430, so dass Wärme des wassergekühlten Kondensators 430 in der Innenraumheizungsleitung 800 absorbiert wird, und Strömen des Kühlmittels von der Innenraumheizleitung 800 in die erste Batterieheizleitung und die zweite Batterieheizleitung erwärmt wird.
Außerdem wird, um einen Entfeuchtungsmodus zum Entfeuchten von Innenraumluft zu realisieren, ein Kühlbetrieb mittels des Kühlkerns 440 zur Innenraumklimatisierung durch das Kältemittel von der Kältemittelleitung 400 durchgeführt, und ein Heizbetrieb wird mittels des Heizkerns 820 zur Innenraumklimatisierung durch das Kühlmittel von der Innenraumheizleitung 800 gleichzeitig durchgeführt.
Außerdem kann das Kühlmittel von der Innenraumheizleitung 800 über die erste Batterieheizleitung und die zweite Batterieheizleitung in die Hochspannungsbatterie zum Kühlen der Batterie eingeführt werden. Insbesondere ist dieser Fall ein Fall, in welchem die Umgebungstemperatur niedrig ist, wie im Winter, und kann beim schnellen Laden einer Batterie verwendet werden, bei welchem die Hochspannungsbatterie erwärmt werden kann.
8 ist ein Schaltbild, das einen integrierten Wärmemanagementkreislauf eines Fahrzeuges gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Mit Bezug auf 8 kann der integrierte Wärmemanagementkreislauf eines Fahrzeuges ferner ein erstes und ein zweites Absperrventil 140 und 240 aufweisen, die an einer Stelle angeordnet sind, die von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 oder der Batterie-Leitung 200 abzweigt und mit der Integrationsleitung 300 verbunden sind, um die Strömung von Kühlmittel zu blockieren oder zu ermöglichen.
Das erste Absperrventil 140 ist an einer Stelle angeordnet, die von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 abzweigt und mit der Integrationsleitung 300 verbunden ist, und das zweite Absperrventil 240 ist an einer Stelle angeordnet, die von der Batterie-Leitung 200 abzweigt, bevor er mit der Integrationsleitung 300 verbunden ist.
Das erste Absperrventil 140 und das zweite Absperrventil 240 kann das Problem lösen, dass das Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und das Kühlmittel von der Batterie-Leitung 200 gemischt werden, wenn sie in der umgekehrten Richtung strömen.
In einer Ausführungsform können das erste Absperrventil 140 und das zweite Absperrventil 240 ein Rückschlagventil sein, das geeignet ist, die umgekehrte Strömung zu blockieren.
In einer anderen Ausführungsform können das erste Absperrventil 140 und das zweite Absperrventil 240 ein Ein/Aus-Steuerventil sein, das gesteuert wird, um die Strömung des Kühlmittels durch die Steuereinrichtung 900 zu ermöglichen oder zu blockieren.
Dementsprechend kann das jeweilige Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und der Batterie-Leitung 200, welche mit der Integrationsleitung 300 verbunden und integriert sind, gehindert werden, miteinander vermischt zu werden.
9 ist ein Schaltbild, das einen integrierten Wärmemanagementkreislauf eines Fahrzeuges gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Mit Bezug auf 9 weist der integrierte Wärmemanagementkreislauf für ein Fahrzeug auf: eine Elektrisches-Bauteil-Leitung 100, die einen ersten Radiator 120 aufweist und in welcher darin strömendes Kühlmittel Wärme mit elektrischen Bauteilen tauscht; eine Batterie-Leitung 200, die einen zweiten Radiator 220 aufweist und in welcher darin strömendes Kühlmittel Wärme mit einer Hochspannungsbatterie tauscht; eine Integrationsleitung 300, die von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 abzweigt und mit der Batterie-Leitung 200 verbunden ist, während sie den ersten Radiator 120 umgeht; eine Kältemittelleitung 400, die einen Kühlkern 440 zur Innenraumklimatisierung aufweist und in welcher ein Kältemittel strömt; einen Wärmetauscher 500, der mit der Integrationsleitung 300 und der Kältemittelleitung 400 verbunden ist, so dass das Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 oder der Batterieleitung 200 und das Kältemittel von der Kältemittelleitung 400 Wärme miteinander tauschen; und ein Steuerventil 600, das betreibbar ist, um ein Strömungsverhältnis zwischen dem Kühlmittel von der Integrationsleitung 300 über den Wärmetauscher 500 und dem Kühlmittel von der Batterie-Leitung 200 über den zweiten Radiator 220 zu steuern.
In dem integrierten Wärmemanagementkreislauf zweigt nur die Batterie-Leitung 200 zu der Integrationsleitung 300 ab, und die Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 ist getrennt von der Integrationsleitung 300 vorgesehen.
Das heißt, die Integrationsleitung 300 und der Wärmetauscher 500 können derart konfiguriert sein, dass sie nur die Abwärme der Hochspannungsbatterie zurückgewinnen, ohne die Abwärme des elektrischen Bauteils zurückzugewinnen.
Das Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 über den ersten Radiator 120 kann über das Steuerventil 600 in Richtung zu dem elektrischen Bauteil in der Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 strömen.
Andererseits können das Kühlmittel von der Batterie-Leitung 200 über den zweiten Radiator 220 und das Kühlmittel von der Integrationsleitung 300 über den Wärmetauscher 500 durch das Steuerventil 600 derart gesteuert werden, dass sie wahlweise in Richtung zu der Hochspannungsbatterie in der Batterie-Leitung 200 strömen.
Außerdem kann eine Wärmepumpe zum Übertragen der in dem Wärmetauscher 500 absorbierten Abwärme der Hochspannungsbatterie an das Kühlmittel von der Innenraumheizleitung 800 durch Verlegung des wassergekühlten Kondensators 430 der Kältemittelleitung 400 weggelassen werden.
Dementsprechend kann, wenn es keinen Bedarf gibt, die Abwärme des elektrischen Bauteils zurückzugewinnen, der integrierte Wärmemanagementkreislauf durch Konfigurieren des Kreislaufs derart, dass die Elektrisches-Bauteil-Leitung 100 und der Wärmetauscher 500 nicht miteinander verbunden sind, vereinfacht werden.
Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für erläuternde Zwecke beschrieben wurde, schätzen technisch versierte Fachleute ein, dass verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem Bereich und dem Gedanken der Erfindung abzuweichen, wie in den begleitenden Ansprüchen offenbart ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 101448656 B1 [0006]

Claims

Integrierter Wärmemanagementkreislauf für ein Fahrzeug, wobei der integrierte Wärmemanagementkreislauf aufweist: eine Elektrisches-Bauteil-Leitung (100), in welcher darin strömendes Kühlmittel Wärme mit elektrischen Bauteilen tauscht und die einen ersten Radiator (120) aufweist; eine Batterie-Leitung (200), in welcher darin strömendes Kühlmittel Wärme mit einer Hochspannungsbatterie tauscht und die einen zweiten Radiator (220) aufweist; eine Integrationsleitung (300), die von der Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) und der Batterie-Leitung (200) abzweigt und sich jeweils zugeordnet an einer Abzweigstelle davon zu der Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) und der Batterie-Leitung (200) erstreckt, so dass jeweiliges Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) und der Batterie-Leitung (200) verbunden ist und jeweils zugeordnet an der Abzweigstelle entlang einer Strömungsrichtung in die Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) und die Batterie-Leitung (200) strömt; eine Kältemittelleitung (400), die einen Kühlkern (440) zur Innenraumklimatisierung aufweist und in welcher Kältemittel strömt; einen Wärmetauscher (500), der mit der Integrationsleitung (300) und der Kältemittelleitung (400) verbunden ist, so dass das Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) oder der Batterieleitung (200) und das Kältemittel von der Kältemittelleitung (400) Wärme miteinander tauschen; und ein Steuerventil (600), das an der Abzweigstelle der Integrationsleitung (300) positioniert ist, um eine Strömung von Kühlmittel von der Integrationsleitung (300) über den Wärmetauscher (500) zu steuern.
Integrierter Wärmemanagementkreislauf nach Anspruch 1, wobei die Integrationsleitung (300) an einer Stelle abzweigt, bevor das Kühlmittel, das durch die elektrischen Bauteile in der Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) hindurchgetreten ist, in den ersten Radiator (120) strömt.
Integrierter Wärmemanagementkreislauf nach Anspruch 1, wobei die Integrationsleitung (300) an einer Stelle abzweigt, bevor das Kühlmittel, das durch die Hochspannungsbatterie in der Batterie-Leitung (200) hindurchgetreten ist, in den zweiten Radiator (220) strömt.
Integrierter Wärmemanagementkreislauf nach Anspruch 1, wobei das Kühlmittel, das durch den ersten Radiator (120) in der Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) hindurchgetreten ist, und das Kühlmittel, das durch den zweiten Radiator (220) in der Batterie-Leitung (200) hindurchgetreten ist, separat in einen Vorratsbehälter (700) strömen.
Integrierter Wärmemanagementkreislauf nach Anspruch 1, wobei das Steuerventil (600) betreibbar ist, um ein Strömungsverhältnis zwischen dem Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) über den ersten Radiator (120) und dem Kühlmittel von der Integrationsleitung (300) über den Wärmetauscher (500) einzustellen.
Integrierter Wärmemanagementkreislauf nach Anspruch 1, wobei das Steuerventil (600) betreibbar ist, um ein Strömungsverhältnis zwischen dem Kühlmittel von der Batterie-Leitung (200) über den zweiten Radiator (220) und dem Kühlmittel von der Integrationsleitung (300) über den Wärmetauscher (500) einzustellen.
Integrierter Wärmemanagementkreislauf nach Anspruch 1, wobei das Steuerventil (600) eine Mehrzahl von Einlässen und Auslässen aufweist, wobei die Einlässe jeweils zugeordnet mit dem ersten Radiator (120) der Elektrisches-Bauteil-Leitung (100), dem zweiten Radiator (220) der Batterie-Leitung (200) und dem Wärmetauscher (500) der Integrationsleitung (300) verbunden sind, und die Auslässe jeweils zugeordnet mit dem elektrischen Bauteil in der Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) und der Hochspannungsbatterie in der Batterie-Leitung (200) verbunden sind.
Integrierter Wärmemanagementkreislauf nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Innenraumheizleitung (800), in welcher Kühlmittel strömt und die einen Heizkern (820) zur Innenraumklimatisierung, eine Wasserheizung (840) und einen wassergekühlten Kondensator (430) aufweist, welcher derart vorgesehen ist, dass er Wärme mit einem Kältemittel von der Kältemittelleitung (400) tauscht; und eine erste Batterieheizleitung und eine zweite Batterieheizleitung, die von der Innenraumheizleitung (800) abzweigen oder damit verbunden sind und jeweils zugeordnet mit einer stromaufwärtigen Stelle und einer stromabwärtigen Stelle der Hochspannungsbatterie in der Batterie-Leitung (200) von der Hochspannungsbatterie verbunden sind, wobei ein Heizsteuerventil (810) an einer Stelle vorgesehen ist, wo die Innenraumheizleitung (800) zu der ersten Batterieheizleitung abzweigt oder die zweite Batterieheizleitung mit der Innenraumheizleitung (800) verbunden ist.
Integrierter Wärmemanagementkreislauf nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Steuereinrichtung (900), die derart konfiguriert ist, dass sie das Steuerventil (600) zur Steuerung des Kühlmittels von der Integrationsleitung (300) über den Wärmetauscher (500) derart, dass es in die Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) oder die Batterie-Leitung (200) strömt, steuert, wobei die Steuereinrichtung (900) derart konfiguriert ist, dass sie das Steuerventil (600) steuert, um zu ermöglichen, dass das Kühlmittel in einem ersten Modus zur Rückgewinnung der Abwärme des elektrischen Bauteils mit einem Kältemittel von der Integrationsleitung (300) über den Wärmetauscher (500) in die Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) strömt.
Integrierter Wärmemanagementkreislauf nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Steuereinrichtung (900), die derart konfiguriert ist, dass sie das Steuerventil (600) zur Steuerung des Kühlmittels von der Integrationsleitung (300) über den Wärmetauscher (500) derart, dass es in die Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) oder die Batterie-Leitung (200) strömt, steuert, wobei die Steuereinrichtung (900) derart konfiguriert ist, dass sie das Steuerventil (600) steuert, um zu ermöglichen, dass das Kühlmittel in einem zweiten Modus zur Rückgewinnung der Abwärme der Hochspannungsbatterie mit einem Kältemittel von der Integrationsleitung (300) über den Wärmetauscher (500) in die Batterie-Leitung (200) strömt.
Integrierter Wärmemanagementkreislauf nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Steuereinrichtung (900), die derart konfiguriert ist, dass sie das Steuerventil (600) zur Steuerung des Kühlmittels von der Integrationsleitung (300) über den Wärmetauscher (500) derart, dass es in die Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) oder die Batterie-Leitung (200) strömt, steuert, wobei die Steuereinrichtung (900) derart konfiguriert ist, dass sie das Steuerventil (600) steuert, um in einem dritten Modus, in welchem die Abwärme des elektrischen Bauteils oder der Hochspannungsbatterie nicht wiedergewonnen wird, das Strömen des Kühlmittels von der Integrationsleitung (300) zu blockieren.
Integrierter Wärmemanagementkreislauf nach Anspruch 1, ferner aufweisend: ein Absperrventil (140, 240), das an einer Stelle angeordnet ist, die von der Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) oder der Batterie-Leitung (200) abzweigt und mit der Integrationsleitung (300) verbunden ist, um eine Strömung von Kühlmittel zu blockieren oder zu ermöglichen.
Integrierter Wärmemanagementkreislauf für ein Fahrzeug, wobei der integrierte Wärmemanagementkreislauf aufweist: eine Elektrisches-Bauteil-Leitung (100), in welcher darin strömendes Kühlmittel Wärme mit elektrischen Bauteilen tauscht und die einen ersten Radiator (120) aufweist; eine Batterie-Leitung (200), in welcher darin strömendes Kühlmittel Wärme mit einer Hochspannungsbatterie tauscht und die einen zweiten Radiator (220) aufweist; eine Integrationsleitung (300), die von der Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) abzweigt und mit der Batterie-Leitung (200) verbunden ist, während sie den ersten Radiator (120) umgeht; eine Kältemittelleitung (400), die einen Kühlkern (440) zur Innenraumklimatisierung aufweist und in welcher Kältemittel strömt; einen Wärmetauscher (500), der mit der Integrationsleitung (300) und der Kältemittelleitung (400) verbunden ist, so dass das Kühlmittel von der Elektrisches-Bauteil-Leitung (100) oder der Batterieleitung (200) und das Kältemittel von der Kältemittelleitung (400) Wärme miteinander tauschen; und ein Steuerventil (600), das betreibbar ist, um ein Strömungsverhältnis zwischen dem Kühlmittel von der Integrationsleitung (300) über den Wärmetauscher (500) und dem Kühlmittel von der Batterie-Leitung (200) über den zweiten Radiator (220) zu steuern.