EP4701878A1 - Kühlmittelsystem für ein elektro- oder hybridfahrzeug und thermomanagementsystem - Google Patents

Kühlmittelsystem für ein elektro- oder hybridfahrzeug und thermomanagementsystem

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EP4701878A1
EP4701878A1 EP24711872.2A EP24711872A EP4701878A1 EP 4701878 A1 EP4701878 A1 EP 4701878A1 EP 24711872 A EP24711872 A EP 24711872A EP 4701878 A1 EP4701878 A1 EP 4701878A1
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EP
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coolant
heat exchanger
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designed
valve
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EP24711872.2A
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Sebastian TIEMEYER
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Hella GmbH and Co KGaA
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlmittelsystem (2) zur Zirkulation eines Kühlmittels für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem ersten Kühlmittelpfad (4) mit zumindest einer zu kühlenden und/oder zu heizenden ersten Komponente (6), einem zweiten Kühlmittelpfad (8) mit zumindest einer zu kühlenden und/oder zu heizenden zweiten Komponente (10, 12), einem dritten Kühlmittelpfad (14) mit einem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher (16) zwecks Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittelsystem (2) und einem Kältemittelsystem des Fahrzeugs, einem Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher (18) zwecks Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und einer Umgebungsluft einer freien Umgebung und einem Ventilsystem (20) zur Realisierung einer Mehrzahl von Kühlmittelsystemzuständen des Kühlmittelsystems (2), wobei der erste Kühlmittelpfad (4) mit der vorgenannten ersten Komponente (6) und der dritte Kühlmittelpfad (14) mit dem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher (16) einerseits eine gemeinsame kühlmittelleitende Verbindung zu dem Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher (18) und andererseits eine gemeinsame kühlmittelleitende Verbindung zu dem Ventilsystem (20) aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung ein Thermomanagementsystem.

Description

Kühlmittelsystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug und Thermomanagementsystem
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kühlmittelsystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug nach der in dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art und ein Thermomanagementsystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug.
Derartige Kühlmittelsysteme und Thermomanagementsysteme für Elektro- oder Hybridfahrzeuge sind aus dem Stand der Technik in zahlreichen Ausführungsvarianten bereits bekannt. Die bekannten Kühlmittelsysteme zur Zirkulation eines Kühlmittels für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug umfassen einen ersten Kühlmittelpfad mit zumindest einer zu kühlenden und/oder zu heizenden ersten Komponente, einen zweiten Kühlmittelpfad mit zumindest einer zu kühlenden und/oder zu heizenden zweiten Komponente, einen dritten Kühlmittelpfad mit einem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher zwecks Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittelsystem und einem Kältemittelsystem des Fahrzeugs, einen Luft-Kühlmittel- Wärmetauscher zwecks Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und einer Umgebungsluft einer freien Umgebung und einem Ventilsystem zur Realisierung einer Mehrzahl von Kühlmittelsystemzuständen des Kühlmittelsystems.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlmittelsystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug sowie ein Thermomanagementsystem für ein Elektrooder Hybridfahrzeug zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Kühlmittelsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Kühlmittelpfad mit der vorgenannten ersten Komponente und der dritte Kühlmittelpfad mit dem Kühlmittel- Kältemittel-Wärmetauscher einerseits eine gemeinsame kühlmittelleitende Verbindung zu dem Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher und andererseits eine gemeinsame kühlmittelleitende Verbindung zu dem Ventilsystem aufweisen. Ferner wird diese Aufgabe durch ein Thermomanagementsystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems für ein Elektrooder Hybridfahrzeug und des erfindungsgemäßen Thermomanagementsystems für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug liegt insbesondere darin, dass ein Kühlmittelsystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug sowie ein Thermomanagementsystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug verbessert sind. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Kühlmittelsystems für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug und des Thermomanagementsystems für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug ist ein effizientes Kühlmittelsystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug sowie ein effizientes Thermomanagementsystem für Elektro- oder Hybridfahrzeuge auf konstruktiv, fertigungstechnisch und schaltungstechnisch besonders einfache Art und Weise realisierbar. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass das erfindungsgemäße Thermomanagementsystem ein auf ein erforderliches Minimum reduziertes Kältemittelsystem, also Wärmepumpensystem, aufweist.
Grundsätzlich sind das erfindungsgemäße Kühlmittelsystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug und das erfindungsgemäße Thermomanagementsystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug jeweils nach Art, Funktionsweise, Material und Dimensionierung in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems sieht vor, dass die zu kühlende und/oder zu heizende erste Komponente als eine Antriebsbatterie des Fahrzeugs ausgebildet ist und/oder, dass die zu kühlende und/oder zu heizende zweite Komponente als ein Antriebsstrang des Fahrzeugs ausgebildet ist, bevorzugt, dass in dem ersten Kühlmittelpfad und/oder in dem dritten Kühlmittelpfad in Strömungsrichtung vor der Antriebsbatterie und/oder vor dem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher ein Kühlmittelheizer angeordnet ist, besonders bevorzugt, dass der Kühlmittelheizer als ein elektrischer Zuheizer ausgebildet ist. Hierdurch ist jeweils eine für die mindestens eine erste Komponente und/oder für die mindestens eine zweite Komponente besonders geeignete Komponente des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems angegeben. Die bevorzugte Ausführungsform dieser Weiterbildung hat darüber hinaus den weiteren Vorteil, dass der erste Kühlmittelpfad mit der mindestens einen ersten Komponente und/oder der dritte Kühlmittelpfad mit dem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher mittels des Kühlmittelheizers zusätzlich beheizt werden können/kann. Ferner gibt die besonders bevorzugte Ausführungsform dieser Weiterbildung eine für die technische Aufgabe insbesondere geeignete Ausbildung eines Kühlmittelheizers an.
Wie die mindestens eine erste und die mindestens eine zweite Komponente ist auch der Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Zweckmäßigerweise ist der Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher als ein Chiller ausgebildet. Auf diese Weise ist der Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher für die Verwendung bei Elektro- oder Hybridfahrzeugen besonders geeignet ausgebildet, da ein Chiller ein spezieller Wärmetauscher ist, der sowohl mit dem Kühlmittelsystem wie auch mit dem Kältemittelsystem des Elektro- oder Hybridfahrzeugs verbunden ist. Dies ermöglicht, die Temperatur des Kühlmittels durch das Kältemittelsystem weiter zu senken. Dadurch kann bei Bedarf eine zusätzliche indirekte Kühlung, beispielsweise der Batterie durch das Kältemittelsystem des erfindungsgemäßen Thermomanagementsystems, erfolgen.
Ein weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems sieht vor, dass der Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher als ein Frontradiator des Fahrzeugs ausgebildet ist. Hierdurch ist beispielsweise die Kühlung der zu kühlenden Komponenten des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems auf besonders einfache und effiziente Art und Weise weiter verbessert.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems sieht vor, dass das Ventilsystem lediglich ein einziges Ventil aufweist, bevorzugt, dass dieses Ventil als ein 7-Wege-Ventil, besonders bevorzugt, als ein 7/5-Wege-Ventil, ausgebildet ist. Auf diese Weise ist das Ventilsystem des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug konstruktiv, fertigungstechnisch und schaltungstechnisch auf besonders vorteilhafte Art und Weise ausgebildet. Mit dem lediglich einem einzigen kühlmittelseitigen Ventil ist eine Vielzahl von für das Thermomanagement bei einem Elektro- oder Hybridfahrzeug erforderlichen und sinnvollen Kühlmittelsystemzuständen herstellbar. Gleichzeitig ist der bauliche und damit kostenmäßige Aufwand bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems wesentlich reduziert. Dies gilt besonders für die bevorzugte und insbesondere für die besonders bevorzugte Ausführungsform dieser Weiterbildung.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems sieht vor, dass die vorgenannten gemeinsamen kühlmittelleitenden Verbindungen als lediglich eine einzige strömungstechnisch zusammenhängende Kühlmittelleitung ausgebildet sind. Hierdurch ist der Aufbau und damit die Struktur des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug weiter vereinfacht und damit kostengünstiger gestaltet. Insbesondere gilt dies für eine Ausbildung der vorgenannten Kühlmittelleitung, die frei von Ventilen oder anderen Absperrarmaturen ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems sieht vor, dass diese Kühlmittelleitung kühlmittelleitend stromaufwärts des Luft-Kühlmittel-Wärmetauschers an den Luft- Kühlmittel-Wärmetauscher und/oder stromaufwärts der mindestens einen zu kühlenden und/oder zu heizenden ersten Komponente und/oder stromabwärts des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers angeschlossen ist. Auf diese Weise ist die vorgenannte lediglich einzige strömungstechnisch zusammenhängende Kühlmittelleitung auf strömungstechnisch besonders geeignete Art in die Gesamtstruktur des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems eingebunden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der beiden letztgenannten Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems sieht vor, dass diese Kühlmittelleitung in Abhängigkeit des mittels des Ventilsystems geschalteten Kühlmittelsystemzustands zumindest abschnittsweise in die eine oder die andere Strömungsrichtung von Kühlmittel durchströmbar ist. Hierdurch ist die vorgenannte lediglich einzige strömungstechnisch zusammenhängende Kühlmittelleitung besonders flexibel verwendbar, so dass mittels des damit ausgestatteten erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems eine Mehrzahl von Kühlmittelsystemzuständen auf konstruktiv, fertigungstechnisch und schaltungstechnisch einfache Art und Weise ermöglicht ist.
Ferner sieht eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems vor, dass das Kühlmittelsystem zusätzlich mindestens einen Kühlmitteltank zur Bevorratung des Kühlmittels und zum Druckausgleich in dem Kühlmittelsystem aufweist, bevorzugt, dass der mindestens eine Kühlmitteltank als lediglich ein einziger Kühlmitteltank ausgebildet ist, besonders bevorzugt, dass dieser Kühlmitteltank in dem zweiten Kühlmittelpfad stromaufwärts einer in dem zweiten Kühlmittelpfad kühlmittelleitend angeordneten Kühlmittelpumpe angeordnet ist. Auf diese Weise ist einerseits die Befüllung und Bevorratung des in dem erfindungsgemäßen Kühlmittelsystem zirkulierenden Kühlmittels und andererseits eine Entlüftung des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems auf bewährte Art gelöst. Mittels der bevorzugten Ausführungsform dieser Weiterbildung ist dies mit lediglich einem einzigen Kühlmitteltank ermöglicht. Ferner ist dieser lediglich einzige Kühlmitteltank gemäß der besonders bevorzugten Ausführungsform dieser Weiterbildung an einer strömungstechnisch besonders geeigneten Position in dem erfindungsgemäßen Kühlmittelsystem angeordnet.
Die vorgenannten Benennungen der einzelnen Bestandteile des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems mit fortlaufenden Ziffern, wie beispielsweise die Benennung der einzelnen Kühlmittelpfade als erster, zweiter und dritter Kühlmittelpfad, dient lediglich dazu, die einzelnen Bestandteile des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems voneinander leicht zu unterscheiden. Es bedeutet nicht, dass die damit benannten Bestandteile in einer gewissen Anzahl gemäß der verwendeten Bezifferung vorhanden sein müssen. Beispielsweise bedeutet das Vorhandensein eines fünften Kühlmittelsystemzustands in einem konkreten Ausführungsbeispiel der Erfindung nicht, dass es auch einen dritten oder vierten Kühlmittelsystemzustand zwingend geben müsste.
Anhand der beigefügten, grob schematischen Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems eines erfindungsgemäßen Thermomanagementsystems für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug in einem Verfahrensschaltbild,
Fig. 2 das Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung zu der Fig. 1 , in einem ersten Kühlmittelsystemzustand,
Fig. 3 das Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung zu der Fig. 1 , in einem zweiten Kühlmittelsystemzustand,
Fig. 4 das Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung zu der Fig. 1 , in einem dritten Kühlmittelsystemzustand,
Fig. 5 das Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung zu der Fig. 1 , in einem vierten Kühlmittelsystemzustand und
Fig. 6 das Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung zu der Fig. 1 , in einem fünften Kühlmittelsystemzustand.
In den Fig. 1 bis 6 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems eines erfindungsgemäßen Thermomanagementsystems für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug rein exemplarisch erläutert. Ein Rest des Thermomanagementsystems, nämlich ein zu dem Kühlmittelsystem korrespondierend ausgebildetes Kältemittelsystem, ist in den Fig. 1 bis 6 nicht näher dargestellt und beispielsweise auf dem Fachmann an sich bekannte Art und Weise ausgebildet.
Das Kühlmittelsystem 2 zur Zirkulation eines nicht dargestellten Kühlmittels für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug umfasst einen ersten Kühlmittelpfad 4 mit zumindest einer zu kühlenden und/oder zu heizenden ersten Komponente 6, einen zweiten Kühlmittelpfad 8 mit zumindest einer zu kühlenden und/oder zu heizenden zweiten Komponente 10, 12, einen dritten Kühlmittelpfad 14 mit einem Kühlmittel-Kältemittel- Wärmetauscher 16 zwecks Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittelsystem 2 und dem nicht näher dargestellten Kältemittelsystem des Fahrzeugs, einen Luft-Kühlmittel- Wärmetauscher 18 zwecks Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und einer ebenfalls nicht dargestellten Umgebungsluft einer freien Umgebung und ein Ventilsystem 20 zur Realisierung einer Mehrzahl von Kühlmittelsystemzuständen des Kühlmittelsystems 2. Aufgrund der an sich bekannten Integration des Kühlmittelsystems 2 in das dem Kühlmittelsystem 2 übergeordnete Thermomanagementsystem mit dem zu dem Kühlmittelsystem 2 korrespondierend ausgebildeten Kältemittelsystem ist mittels der Realisierung der vorgenannten Mehrzahl von Kühlmittelsystemzuständen somit auch eine Mehrzahl von Thermomanagementsystemzuständen des Thermomanagementsystems auf konstruktiv, fertigungstechnisch und schaltungstechnisch sehr einfache Art und Weise realisierbar.
Erfindungsgemäß weisen der erste Kühlmittelpfad 4 mit der vorgenannten ersten Komponente 6 und der dritte Kühlmittelpfad 14 mit dem Kühlmittel-Kältemittel- Wärmetauscher 16 einerseits eine gemeinsame kühlmittelleitende Verbindung zu dem Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 und andererseits eine gemeinsame kühlmittelleitende Verbindung zu dem Ventilsystem 20 auf, wobei die vorgenannten gemeinsamen kühlmittelleitenden Verbindungen bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als lediglich eine einzige strömungstechnisch zusammenhängende Kühlmittelleitung 22 ausgebildet sind. Die Kühlmittelleitung 22 ist hier kühlmittelleitend stromaufwärts des Luft-Kühlmittel-Wärmetauschers 18 an den Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 18 und stromaufwärts der zu kühlenden und/oder zu heizenden ersten Komponente 6 und stromabwärts des Kühlmittel-Kältemittel- Wärmetauschers 16 angeschlossen. Darüber hinaus ist die Kühlmittelleitung 22 in Abhängigkeit des mittels des Ventilsystems 20 geschalteten Kühlmittelsystemzustands zumindest abschnittsweise in die eine oder die andere Strömungsrichtung von Kühlmittel durchströmbar. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert. Ferner ist die zu kühlende und/oder zu heizende erste Komponente 6 als eine Antriebsbatterie des Fahrzeugs ausgebildet und die zu kühlende und/oder zu heizende zweite Komponente ist als ein Antriebsstrang des Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebsmotor 10 und einer dazu korrespondierenden Leistungselektronik 12 ausgebildet. Darüber hinaus ist hier in dem dritten Kühlmittelpfad 14 in Strömungsrichtung vor dem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 16 ein Kühlmittelheizer 24 angeordnet, wobei der Kühlmittelheizer 24 als ein elektrischer Zuheizer ausgebildet ist.
Der Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 16 ist als ein Chiller, der Luft-Kühlmittel- Wärmetauscher 18 ist als ein Frontradiator des Fahrzeugs und das Ventilsystem 20 ist lediglich als ein einziges Ventil ausgebildet, wobei das vorgenannten Ventil 20 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein 7-Wege-Ventil, nämlich als ein 7/5- Wege-Ventil, ausgeführt ist.
Das Kühlmittelsystem 2 weist zusätzlich mindestens einen nicht dargestellten Kühlmitteltank zur Bevorratung des Kühlmittels und zum Druckausgleich in dem Kühlmittelsystem 2 auf, wobei der mindestens eine Kühlmitteltank bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als lediglich ein einziger Kühlmitteltank ausgebildet ist, nämlich derart, dass dieser Kühlmitteltank in dem zweiten Kühlmittelpfad 8 stromaufwärts einer in dem zweiten Kühlmittelpfad 8 kühlmittelleitend angeordneten Kühlmittelpumpe 26 angeordnet ist. Wie aus der Fig. 1 ebenfalls ersichtlich ist, ist der Antriebsstrang mit dem Antriebsmotor 10 und der Leistungselektronik 12 stromabwärts der Kühlmittelpumpe 26 angeordnet. In dem ersten Kühlmittelpfad 4 ist stromaufwärts der Antriebsbatterie 6 ebenfalls eine Kühlmittelpumpe 28 angeordnet. Jedoch ist es bei anderen Ausführungsformen der Erfindung denkbar, dass die Kühlmittelpumpen, unter Berücksichtigung der erforderlichen Kühlmittelsystemzustände, zumindest teilweise in anderen Kühlmittelpfaden des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems angeordnet sind. Beispielsweise könnte die Kühlmittelpumpe 28 zur Realisierung der nachfolgend erläuterten Kühlmittelsystemzustände alternativ auch in dem dritten Kühlmittelpfad 14 mit dem Chiller 16 angeordnet sein.
Zusätzlich zu den oben bereits genannten Komponenten weist das Thermomanagementsystem, nämlich das Kühlmittelsystem 2 mit dem nicht näher dargestellten Kältemittelsystem des Thermomanagementsystems, noch die folgenden Komponenten auf: Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher, Vorausbehältnis für das Kältemittel, wie beispielsweise ein Akkumulator oder ein Receiver-Drier, Kältemittelkompressor und mindestens ein Ventil. Ferner kann das Thermomanagementsystem noch mindestens einen Bypass zu mindestens einer Komponente des Kühlmittelsystems, beispielsweise einem Luft-Kühlmittel- Wärmetauscher, aufweisen.
Die Kühlmittelleitungen sind in den Fig. 1 bis 6 mittels durchgezogener Linien dargestellt. Von Kühlmittel durchströmte Kühlmittelleitungen sind in den Fig. 1 bis 6 im Vergleich zu nicht mit Kühlmittel durchströmten Kühlmittelleitungen mit starken Linien dargestellt. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der Kühlmittelleitungen gemäß der vorgenannten Erläuterungen zueinander im Bypass geführt sind, können diese strömungstechnisch parallel geführten Kühlmittelleitungen zum Beispiel wahlweise und voneinander abhängig mit Kühlmittel in einem Wertebereich von 0% bis 100% durchströmbar ausgebildet sein. Hierdurch ist das Ventilsystem des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems gemäß dieser alternativen Ausführungsform kühlmittelseitig auf konstruktiv, fertigungstechnisch und schaltungstechnisch auf eine zusätzliche Art besonders vorteilhaft ausgebildet, wobei die vorgenannten Durchströmungen auf die konkreten Erfordernisse besonders gut anpassbar sind. Der vorgenannte Wertebereich besagt hier, dass entweder die Komponente oder der dazu korrespondierende Bypass mit der ganzen Kühlmittelmenge durchströmt werden, oder die Kühlmittelmenge zwischen dem Kühlmittelpfad mit der vorgenannten Komponente und dem dazu korrespondierenden Bypass in einem gewünschten Verhältnis aufteilbar ist. Im Nachfolgenden werden das erfindungsgemäße Kühlmittelsystem und das erfindungsgemäße Thermomanagementsystem gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 1 bis 6 näher erläutert.
Nach der Fig. 2 sind der erste Kühlmittelpfad 4 mit der Antriebsbatterie 6 und der dritte Kühlmittelpfad 14 mit dem Chiller 16 kühlmittelleitend verbunden, so dass die Antriebsbatterie 6 mittels des Chillers 16 kühlbar ist. Parallel hierzu ist der Frontradiator 18 und der zweite Kühlmittelpfad 8 mit dem Antriebsstrang, also mit dem Antriebsmotor 10 und der Leistungselektronik 12, kühlmittelleitend verbunden, so dass der Antriebsstrang mittels der Umgebungsluft kühlbar ist. In dem vorliegenden Schaltzustand des Ventils 20 wird die Kühlmittelleitung 22 lediglich teilweise durchströmt. Die in dem Anmeldungstext verwendeten Formulierungen und die zeichnerischen Darstellungen bezüglich einerseits der jeweiligen Durchströmung von einzelnen Kühlmittelpfaden mit Kühlmittel und andererseits einer Nichtdurchströmung von einzelnen Kühlmittelpfaden, bedeuten gemäß der Erfindung, dass Kühlmittelpfade in den dazu korrespondierenden Kühlmittelsystemzuständen beispielsweise keine gemeinsame Kühlmittelzirkulation aufweisen. Dies schließt jedoch Ausführungsformen der Erfindung mit ein, bei denen zwecks Befüllung und Entlüftung des Kühlmittelsystems mittels des mindestens einen Kühlmitteltanks eine für die vorgenannten Zwecke geeignete Verbindung, unabhängig von dem jeweiligen Schaltzustand der einzelnen Ventile des Ventilsystems, existent ist.
Gemäß der Fig. 3 sind der Frontradiator 18, die Antriebsbatterie 6 und der Antriebsstrang 10, 12 zu einem gemeinsamen Kühlmittelkreislauf verbunden. Der dritte Kühlmittelpfad 14 mit dem Chiller 16 wird dabei umgangen, so dass die Antriebsbatterie 6 mittels der Umgebungsluft gekühlt wird, wobei daran anschließend der Antriebsstrang 10, 12 mittels des durch die Antriebsbatterie 6 vorgewärmte Kühlmittel kühlbar ist. Auch in diesem Schaltzustand des Ventils 20 ist die Kühlmittelleitung 22 lediglich teilweise mit Kühlmittel durchströmt. Die Kreuzung von mit Kühlmittel durchströmten Strömungspfaden in dem Ventil 20 bedeutet nicht, dass diese Strömungspfade miteinander strömungsleitend verbunden sind. Dies ist hier nicht der Fall. Gleiches gilt auch für den in der Fig. 6 dargestellten Schaltzustand. Vielmehr dient diese Darstellungsweise lediglich der vereinfachten zeichnerischen Darstellung. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann es jedoch vorgesehen sein, dass das mindestens eine Ventil des Ventilsystems Schaltzustände umfasst, bei dem Strömungspfade in diesem Ventil miteinander strömungsleitend verbunden sind.
Nach der Fig. 4 bilden der Chiller 16, der Frontradiator 18 und der Antriebsstrang 10, 12 einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf aus. Der erste Kühlmittelpfad 4 mit der Antriebsbatterie 6 wird dabei umgangen. Die Wärme aus der Umgebungsluft wird zunächst an das Kühlmittelsystem 2 und anschließend aus dem Antriebsstrang 10, 12 auf dem Fachmann an sich bekannte Art und Weise mittels des Chillers 16 an das nicht näher dargestellte Kältemittelsystem des übergeordneten Thermomanagementsystems übertragen. In dem vorliegenden Schaltzustand des Ventils 20 wird die Kühlmittelleitung 22 einerseits lediglich teilweise und andererseits in, im Vergleich zu den Fig. 2 und 3, umgekehrter Richtung mit Kühlmittel durchströmt.
Gemäß der Fig. 5 bilden der zweite Kühlmittelpfad 8 mit dem Antriebsstrang 10, 12 und der dritten Kühlmittelpfad 14 mit dem Chiller 16 einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf. Die Antriebsbatterie 6 und der Frontradiator 18 werden jeweils umgangen. Die Wärme aus dem Antriebsstrang 10, 12 wird mittels des Chillers 16 an das Kältemittelsystem übertragen. Auch hier wird die Kühlmittelleitung 22 lediglich teilweise und in der gleichen Richtung wie in der Fig. 4 mit Kühlmittel durchströmt.
Ferner zeigt die Fig. 6 einen Schaltzustand des Ventils 20, bei dem der Chiller 16, die Antriebsbatterie 6 und der Antriebsstrang 10, 12 einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf ausbilden. Der Frontradiator 18 wird dabei umgangen. Die Antriebsbatterie 6 wird hierbei mittels der Abwärme aus dem Antriebsstrang 10, 12 beheizt. Optional kann dies mittels des elektrischen Zuheizers 24 unterstützt sein. Die hier vorliegende Durchströmung der Kühlmittelleitung 22 entspricht der von Fig. 2.
Wie aus den obigen Ausführungen ersichtlich ist, korrespondieren die einzelnen Fig. 1 bis 6, mit dem darin jeweils dargestellten kühlmittelseitigen Schaltzustand des Ventils 20, jeweils zu mindestens einem Kühlmittelsystemzustand des Kühlmittelsystems 2. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Kühlmittelsystems 2 für ein Elektrooder Hybridfahrzeug und des Thermomanagementsystems für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug ist ein effizientes Kühlmittelsystem 2 für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug sowie ein effizientes Thermomanagementsystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug auf konstruktiv, fertigungstechnisch und schaltungstechnisch besonders einfache Art und Weise realisierbar. Dies gilt insbesondere für den hier vorliegenden Fall, dass das Thermomanagementsystem ein auf ein erforderliches Minimum reduziertes Kältemittelsystem, also Wärmepumpensystem, aufweist.
Die Erfindung ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel begrenzt. Beispielsweise sei hier auf die diesbezüglichen Ausführungen in der Beschreibungseinleitung sowie auf die in dem konkreten Beschreibungsteil genannten optionalen und alternativen Ausführungsformen verwiesen.
Bezugszeichenliste
2 Kühlmittelsystem
4 Erster Kühlmittelpfad
6 Erste Komponente, als Antriebsbatterie ausgebildet
8 Zweiter Kühlmittelpfad
10 Zweite Komponente, als Antriebsmotor ausgebildet
12 Zweite Komponente, als Leistungselektronik ausgebildet
14 Dritter Kühlmittelpfad
16 Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher, als Chiller ausgebildet
18 Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher, als Frontradiator ausgebildet
20 Ventilsystem, als ein einziges Ventil ausgebildet
22 Kühlmittelleitung
24 Kühlmittelheizer, als elektrischer Zuheizer ausgebildet
26 Kühlmittelpumpe
28 Kühlmittelpumpe

Claims

Patentansprüche
1 . Kühlmittelsystem (2) zur Zirkulation eines Kühlmittels für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem ersten Kühlmittelpfad (4) mit zumindest einer zu kühlenden und/oder zu heizenden ersten Komponente (6), einem zweiten Kühlmittelpfad (8) mit zumindest einer zu kühlenden und/oder zu heizenden zweiten Komponente (10, 12), einem dritten Kühlmittelpfad (14) mit einem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher (16) zwecks Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittelsystem (2) und einem Kältemittelsystem des Fahrzeugs, einem Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher (18) zwecks Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und einer Umgebungsluft einer freien Umgebung und einem Ventilsystem (20) zur Realisierung einer Mehrzahl von Kühlmittelsystemzuständen des Kühlmittelsystems (2), dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlmittelpfad (4) mit der vorgenannten ersten Komponente (6) und der dritte Kühlmittelpfad (14) mit dem Kühlmittel-Kältemittel- Wärmetauscher (16) einerseits eine gemeinsame kühlmittelleitende Verbindung zu dem Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher (18) und andererseits eine gemeinsame kühlmittelleitende Verbindung zu dem Ventilsystem (20) aufweisen.
2. Kühlmittelsystem (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zu kühlende und/oder zu heizende erste Komponente (6) als eine Antriebsbatterie des Fahrzeugs ausgebildet ist und/oder, dass die zu kühlende und/oder zu heizende zweite Komponente (10, 12) als ein Antriebsstrang des Fahrzeugs ausgebildet ist, bevorzugt, dass in dem ersten Kühlmittelpfad und/oder in dem dritten Kühlmittelpfad (14) in Strömungsrichtung vor der Antriebsbatterie und/oder vor dem Kühlmittel- Kältemittel-Wärmetauscher (16) ein Kühlmittelheizer (24) angeordnet ist, besonders bevorzugt, dass der Kühlmittelheizer (24) als ein elektrischer Zuheizer ausgebildet ist.
3. Kühlmittelsystem (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher (16) als ein Chiller ausgebildet ist.
4. Kühlmittelsystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher (18) als ein Frontradiator des Fahrzeugs ausgebildet ist.
5. Kühlmittelsystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilsystem (20) lediglich ein einziges Ventil aufweist, bevorzugt, dass dieses Ventil als ein 7-Wege-Ventil, besonders bevorzugt, als ein 7/5- Wege-Ventil, ausgebildet ist.
6. Kühlmittelsystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgenannten gemeinsamen kühlmittelleitenden Verbindungen als lediglich eine einzige strömungstechnisch zusammenhängende Kühlmittelleitung (22) ausgebildet sind.
7. Kühlmittelsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kühlmittelleitung (22) kühlmittelleitend stromaufwärts des Luft- Kühlmittel-Wärmetauschers (18) an den Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher (18) und/oder stromaufwärts der mindestens einen zu kühlenden und/oder zu heizenden ersten Komponente (6) und/oder stromabwärts des Kühlmittel- Kältemittel-Wärmetauschers (16) angeschlossen ist.
8. Kühlmittelsystem (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kühlmittelleitung (22) in Abhängigkeit des mittels des Ventilsystems (20) geschalteten Kühlmittelsystemzustands zumindest abschnittsweise in die eine oder die andere Strömungsrichtung von Kühlmittel durchströmbar ist.
9. Kühlmittelsystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittelsystem (2) zusätzlich mindestens einen Kühlmitteltank zur Bevorratung des Kühlmittels und zum Druckausgleich in dem Kühlmittelsystem (2) aufweist, bevorzugt, dass der mindestens eine Kühlmitteltank als lediglich ein einziger Kühlmitteltank ausgebildet ist, besonders bevorzugt, dass dieser Kühlmitteltank in dem zweiten Kühlmittelpfad (8) stromaufwärts einer in dem zweiten Kühlmittelpfad (8) kühlmittelleitend angeordneten Kühlmittelpumpe (26) angeordnet ist.
10. Thermomanagementsystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, umfassend ein Kühlmittelsystem (2) zur Zirkulation eines Kühlmittels und ein Kältemittelsystem zur Zirkulation eines Kältemittels, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittelsystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
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