WO2012003930A1 - Controlling the temperature of a plurality of components of a motor vehicle - Google Patents

Controlling the temperature of a plurality of components of a motor vehicle Download PDF

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WO2012003930A1
WO2012003930A1 PCT/EP2011/003101 EP2011003101W WO2012003930A1 WO 2012003930 A1 WO2012003930 A1 WO 2012003930A1 EP 2011003101 W EP2011003101 W EP 2011003101W WO 2012003930 A1 WO2012003930 A1 WO 2012003930A1
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WO
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component
heat
motor vehicle
components
temperature
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PCT/EP2011/003101
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Inventor
Thomas Haltmeier
Christof Böttcher
Helmut Walter
Original Assignee
Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00478Air-conditioning devices using the Peltier effect
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • F25B21/04Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect reversible
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H2001/00307Component temperature regulation using a liquid flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • F25B2321/02Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
    • F25B2321/025Removal of heat
    • F25B2321/0252Removal of heat by liquids or two-phase fluids

Definitions

  • Temperieren a variety of components of a motor vehicle
  • the invention relates to a method for tempering a plurality of components of a motor vehicle. Temperature control of components of a motor vehicle is known.
  • the motor vehicle may have one or more heat exchangers and one or more circuits associated therewith.
  • the components to be cooled or cooled of the motor vehicle may be, for example, a drive unit, a power conversion unit, an interior or the like.
  • the drive unit may comprise, for example, an internal combustion engine, an electric motor, a combination of both and / or the like.
  • heat exchangers are known which allow heat transfer against a temperature gradient with the interposition of a thermoelectric converter, also known as Peltier element.
  • EP 0 952 017 A2 relates to a heat exchanger device for an air conditioning system.
  • the heat exchange device has heat exchange elements each defining one or more fluid paths for a heat-transferring liquid, and a plurality of thermoelectric units disposed adjacent to each other and sandwiched between the heat exchange elements so as to be in heat exchanging contact therewith ,
  • US 3,236,056 relates to a cooling apparatus having a cold side and a hot side, wherein a plurality of thermoelectric units is arranged between the hot side and the cold side
  • the object of the invention is to enable an improved tempering of a plurality of components of a motor vehicle, in particular to improve an efficiency of the motor vehicle and / or the tempering.
  • the object is achieved in a method for tempering a plurality of components of a motor vehicle according to claim 1.
  • the heat flow can be performed according to the selection between different components of the motor vehicle, wherein advantageously the respective temperature difference can be taken into account.
  • the temperature difference affects a coefficient of performance of the thermoelectric converter, so that advantageous
  • CONFIRMATION COPY can be positively influenced by selecting the coefficient of performance of the thermoelectric converter.
  • minimizing the temperature difference is provided by means of selecting.
  • the smallest possible temperature difference results in a particularly good coefficient of performance of the thermoelectric converters.
  • a selection of the first component and the second component is provided as a function of a maximum and / or optimum operating temperature of the first and / or the second component.
  • the components can be selected so that they can reach the operating temperature faster or better held on this.
  • thereby a total power of the motor vehicle can be improved.
  • a selection of the first component and / or the second component is provided depending on a heat capacity of the respective component.
  • a measure can be found for how well the respective component is suitable as a heat sink or as a heat source.
  • the object is further solved in a motor vehicle, designed, constructed and / or set up to carry out a method described above. This results in the advantages described above.
  • Figures 1 and 2 are each a schematic view of an arrangement of
  • Figure 3 shows a further arrangement of components of a
  • Figure 4 shows a further arrangement of components of a
  • Figure 5 shows a temperature profile over time for heating a
  • FIG. 10 shows a temperature profile over time for a preconditioning of the interior of the motor vehicle.
  • Figure 16 is a schematic view of a control and control to
  • Figures 1 and 2 each show a heat transport route 1 of a motor vehicle 3 only partially shown.
  • the motor vehicle 3 has a plurality of components which are thermally associated with each other by means of the heat transport path 1 ⁇ .
  • the heat transport path 1 has a first circuit 5 and a second circuit 7.
  • the circuits 5 and 7 each have a pump. 9 for transporting a heat transfer medium, for example a liquid or a gas.
  • the heat transport path 1 has a Peltier heat exchanger 11.
  • the circuits 5 and 7 are thermally associated with each other.
  • the Peltier heat exchanger 11 has a switched between the circuits 5 and 7 thermoelectric converter 13, wherein a corresponding supply of electrical energy in Figures 1 and 2 is not shown in detail.
  • the first circuit 5 is assigned a first component 17 of the motor vehicle 3.
  • the assignment takes place by means of a first heat exchanger 19.
  • the second circuit 7 is assigned a second component 21 of the motor vehicle 3.
  • a heat transfer between the second circuit 7 and the second component 21 takes place by means of a second heat exchanger 23.
  • the first component 17 acts as a heat source and the second component 21 acts as a heat sink.
  • the first component 17 may be, for example, a drive source of the motor vehicle 3.
  • the second component 21 may be, for example, an environmental heat exchanger associated with an interior of the motor vehicle 3 to be heated.
  • a heat transport direction of the heat transport path 1, in particular of the Peltier heat exchanger 11, is indicated by means of a first arrow 25 in FIG.
  • the heat transport path 1 serves to cool the second component 21, so that it serves as a heat source and the first component 17 serves as a heat sink. Accordingly, the heat transport direction of the heat transport path 1 is reversed, which is also symbolized in Figure 2 by means of the first arrow 25.
  • the first component 17 and / or the second component 21 can be selected such that a minimum temperature difference between the first component 17 and the second component 21 and thus a maximum coefficient of performance of the thermoelectric converter 13 of the Peltier heat exchanger 11 results.
  • the heat transport path 1 is shown only schematically, wherein means for selecting the first component and / or the second component are not shown in detail.
  • FIG. 3 shows a further heat transport path 1 of the motor vehicle 3.
  • a first valve device 27 is connected in the first circuit 5.
  • a second valve arrangement 29 is connected in the second circuit 7.
  • a third component 31 is connected in the heat transport path 1 according to FIG. The third component 31 is switchable into the second circuit 7 and this thermally associated by means of a third heat exchanger 33.
  • the third heat exchanger 33 can be connected in parallel to the second heat exchanger 23 by means of the second valve arrangement 29.
  • the second component 21 is assigned a fourth heat exchanger 35.
  • the fourth heat exchanger 35 is part of the first circuit 5 and can be connected in parallel to the first heat exchanger 19 by means of the first valve device 27.
  • the first component 17 of the motor vehicle 3 may be a front end heat exchanger
  • the second component 21 may be an air conditioning unit which contains the two heat exchangers 23 and 35 or an interior of the motor vehicle assigned thereto and the motor vehicle third component 31 to drive components, in particular to drive electrical components.
  • FIG. 4 shows a further heat transport path 1 of the motor vehicle 3, similar to the heat transport path 1 shown in FIG.
  • the heat transport path 1 is designed according to Figure 4 so that the first heat exchanger 19 and the fourth heat exchanger 35 are connected in series.
  • the second heat exchanger 23 and the third heat exchanger 33 are connected in series.
  • the first valve device 27 and the second valve device 29 are connected accordingly.
  • the first circuit 5 has a third valve device 37.
  • the second circuit 7 has a fourth valve device 39.
  • the third valve device 37 the first heat exchanger 19 of the first circuit 5 can be bypassed or switched off in a parallel branch. This is provided at least at a partial mass flow of the flowing fluid, wherein a mass flow distribution to bypass and heat exchanger is possible, not only 0% or 00% control.
  • the fourth valve device 39 branches the second circuit 7 in a second heat exchanger 23 parallel branch, so that the second heat exchanger 23 of the second circuit 7 can be bypassed or switched off by means of the fourth valve device 39 of the second circuit 7. This is provided at least at a partial mass flow of the flowing fluid, wherein a mass flow distribution to bypass and heat exchanger is possible, not only 0% or 100% control.
  • FIGS. 6, 7, 11, 12, 13, 14, 15 respectively show the heat transport path 1 shown in FIG. 3 in different operating cases or switching positions of the first valve device 27 and the second valve device 29.
  • the circuits 5 and 7 behave with respect to the Peltier heat exchanger 11 as a heat source or heat sink.
  • that of the circuits 5, 7, which serves as a heat source dashed and the one that serves as a heat sink, shown in phantom.
  • the heat transport direction of the heat transfer path 1 shown in each case by means of the arrow 25 is symbolized.
  • Non-perfused branches of the heat transport path 1 are each symbolized as solid lines.
  • FIG. 6 shows the heat transport path 1 in a first operating case, the electrical drive components serving as a heat source for heating the interior of the motor vehicle 3.
  • FIG. 7 shows the heat transport path 1 in a further operating case, an environment of the motor vehicle 3 serving as a heat source, the interior of the motor vehicle 3 also being heated.
  • FIG. 11 shows the heat transport path 1 in a further operating case, the environment of the motor vehicle 3 serving as a heat sink.
  • the interior of the motor vehicle 3 accordingly serves as a heat source, so it is cooled.
  • FIG. 12 shows the heat transport path 1 in a further operating case, wherein the electric drive components of the motor vehicle 3 serve as a heat sink and the interior of the motor vehicle 3 is cooled.
  • FIG. 13 shows the heat transport path 1 in a further operating case, the environment of the motor vehicle 3 serving as a heat sink and the electrical components of the motor vehicle 3 as a heat source, wherein the electrical components are cooled.
  • This operating case can be used, for example, at relatively high ambient temperatures of the surroundings of the motor vehicle 3, that is to say for example during a summer, in particular in order not to exceed a maximum operating temperature of the electric drive components.
  • FIG. 14 shows the heat transport path 1 in a further operating case, wherein the electrical drive components of the motor vehicle 3 serve as a heat sink, that is to say are heated up.
  • This operating case can be used during a winter, ie at comparatively low ambient temperatures.
  • the environment of the motor vehicle 3 is utilized as a heat source.
  • FIG. 15 shows the heat transport path 1 in a further operating case, with the electrical components of the motor vehicle 3 being heated, ie serving as a heat sink.
  • the interior of the motor vehicle 3 serves as a heat source, so it is cooled.
  • This operation case can be used during the summer.
  • FIGS. 5, 8, 9 and 10 each show a diagram for different operating cases, wherein a total of three temperature profiles are shown over a period of time.
  • a first temperature profile 41 identifies a temperature of the electric drive components of the motor vehicle 3.
  • a second temperature profile 43 indicates a temperature of the interior of the motor vehicle 3.
  • a third temperature profile 45 indicates a temperature of the surroundings of the motor vehicle 3.
  • an operating case in which the vehicle with all components at low outside temperatures has the same temperature level as the environment.
  • the E component is used as heat source.
  • the icing of the front-end heat exchanger can be avoided.
  • Another positive aspect is the comparable temperature profile of the cooling medium of the E components (as a result of the heat loss through the operation of the vehicle.) And the vehicle interior air with increasing travel time.
  • the temperature gradient from waste to useful side of the Peltier heat exchanger can be made positive in the recirculation mode.
  • Such a scenario is also conceivable when a ride has been completed and the e-components have a higher temperature level than the environment until the start of the next trip.
  • FIG. 8 shows a further case of a preconditioning of the interior of the motor vehicle 3, that is, a heating or cooling of the interior.
  • a preconditioning of the interior for example, a temperature control during a mains charging operation or a trickle charge operation at a standstill of the motor vehicle 3, a different characteristic of the temperature curves 41 and 43 is for the Aufloomfall. Due to the idle state of the electric drive components, the temperature level here as more or less constant. If the electrical components are used as a heat sink, in this case even a negative first temperature profile 41 sets in, the electric drive components being cooled, see FIG. 8. However, because of the high thermal capacities of the electric drive components, they can still be used as a heat source.
  • FIG. 9 shows a further example of a cooling of the interior of the motor vehicle 3.
  • the heat source is always the interior air of the interior, which is to be cooled.
  • the ambient air on the other hand, the electric drive components can be used. Always use the heat sink with the lowest temperature level.
  • the disadvantage is that over the time course of driving the first temperature profile 41 of the electric drive components is exactly opposite to the desired temperature level of the indoor air. This is shown in FIG. Depending on the occurring temperature difference can be advantageously switched as a heat sink to the ambient air.
  • FIG. 10 shows a further case of a preconditioning of the interior of the motor vehicle or a cooling of the vehicle interior during a standstill of the motor vehicle 3.
  • the heat source likewise represents the interior of the motor vehicle 3.
  • the environment or the electrical components can be used as the heat sink. Due to the non-operating state of the electrical components, their temperature level can be assumed to be more or less constant.
  • the electric drive components As soon as a certain threshold temperature has been reached by heating the electric drive components, in particular a high-voltage battery, it is advantageously possible to switch to using the ambient air as a heat sink.
  • the temperature gradient from a Nützseite to a Wasteseite the Peltier-Wärmeta uschers 11 minimal. Corresponding operating modes or operating cases are shown in FIGS. 11 and 12.
  • FIG. 16 shows a schematic view of a regulation and / or control scheme of the heat transport path 1. It can be seen that by means of the Peltier heat exchanger 11 most different components of the motor vehicle 3 can be thermally associated with each other. As heat sources or heat sinks, as shown on the left in FIG. 16, an internal combustion engine serving the environment, an electric motor, power electronics, a battery of the motor vehicle 3 can be used. As to be conditioned elements of the motor vehicle 3, the vehicle interior, the electric motor, the power electronics and the battery can be used.
  • the heat transport path 1 is associated with a control unit 47.
  • This control unit can be called a so-called intelligent control unit be designed, this at any time of operation of the motor vehicle 3 and the described heat transport section 1 uses the most favorable temperature level from the supply of heat sources and heat sinks with respect to the respective components to be conditioned. This ensures advantageous that the temperature difference between the media of the circuits 5 and 7, which are assigned to the Peltier heat exchanger 11, always remains minimal.

Abstract

The invention relates to a method for controlling the temperature of a plurality of components of a motor vehicle (3) by means of Peltier technology. In order to enable improved temperature control, the steps involve: transporting a heat flow from a first component of the components used as a heat source to a second component of the components used as a heat sink by means of a Peltier heat exchanger (11) having a thermoelectric converter, and selecting the first component and/or the second component according to a temperature difference between the first component and the second component.

Description

Beschreibung  description
Temperieren einer Vielzahl von Komponenten eines Kraftfahrzeugs Temperieren a variety of components of a motor vehicle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren einer Vielzahl von Komponenten eines Kraftfahrzeugs. Temperieren von Komponenten eines Kraftfahrzeugs ist bekannt. Dazu kann das Kraftfahrzeug einen oder mehrere Wärmetauscher sowie einen oder mehrere diesen zugeordnete Kreisläufe aufweisen. Bei den zu kühlenden oder zu kühlenden Komponenten des Kraftfahrzeugs kann es sich beispielsweise um eine Antriebseinheit, eine Kraftwandlungseinheit, einen Innenraum oder Ähnliches handeln. Die Antriebseinheit kann beispielsweise einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor, eine Kombination aus beidem und/oder Ähnliches aufweisen. Ferner sind Wärmetauscher bekannt, die unter Zwischenschaltung eines thermoelektrischen Wandlers, auch bekannt als Peltier- Element einen Wärmetransport entgegen eines Temperaturgefälles ermöglichen. Die EP 0 952 017 A2 betrifft eine Wärmetauschervorrichtung für ein Klimatisierungssystem. Die Wärmetauschervorrichtung weist Wärmetauschelemente auf, die jeweils einen oder mehrere Fluidpfad für eine Wärme transportierende Flüssigkeit definieren, und eine Vielzahl von thermoelektrischen Einheiten, die benachbart zueinander angeordnet sind und so sandwichartig zwischen den Wärmetauscherelementen angeordnet sind, dass sie damit in einem wärmetauschenden Kontakt stehen, auf. Die US 3 236 056 betrifft einen Kühlapparat bzw. Heizapparat, der eine Kaltseite und eine Warmseite aufweist, wobei zwischen der Warmseite und der Kaltseite eine Vielzahl von thermoelektrischen Einheiten angeordnet ist The invention relates to a method for tempering a plurality of components of a motor vehicle. Temperature control of components of a motor vehicle is known. For this purpose, the motor vehicle may have one or more heat exchangers and one or more circuits associated therewith. The components to be cooled or cooled of the motor vehicle may be, for example, a drive unit, a power conversion unit, an interior or the like. The drive unit may comprise, for example, an internal combustion engine, an electric motor, a combination of both and / or the like. Furthermore, heat exchangers are known which allow heat transfer against a temperature gradient with the interposition of a thermoelectric converter, also known as Peltier element. EP 0 952 017 A2 relates to a heat exchanger device for an air conditioning system. The heat exchange device has heat exchange elements each defining one or more fluid paths for a heat-transferring liquid, and a plurality of thermoelectric units disposed adjacent to each other and sandwiched between the heat exchange elements so as to be in heat exchanging contact therewith , US 3,236,056 relates to a cooling apparatus having a cold side and a hot side, wherein a plurality of thermoelectric units is arranged between the hot side and the cold side
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Temperieren einer Vielzahl von Komponenten eines Kraftfahrzeugs zu ermöglichen, insbesondere eine Effizienz des Kraftfahrzeugs und/oder des Temperierens zu verbessern. The object of the invention is to enable an improved tempering of a plurality of components of a motor vehicle, in particular to improve an efficiency of the motor vehicle and / or the tempering.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Temperieren einer Vielzahl von Komponenten eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhaft kann der Wärmestrom entsprechend der Auswahl zwischen unterschiedlichen Komponenten des Kraftfahrzeugs geführt werden, wobei vorteilhaft die jeweilige Temperaturdifferenz berücksichtigt werden kann. Die Temperaturdifferenz beeinflusst eine Leistungszahl der thermoelektrischen Wandler, so dass vorteilhaft The object is achieved in a method for tempering a plurality of components of a motor vehicle according to claim 1. Advantageously, the heat flow can be performed according to the selection between different components of the motor vehicle, wherein advantageously the respective temperature difference can be taken into account. The temperature difference affects a coefficient of performance of the thermoelectric converter, so that advantageous
BESTÄTIGUNGSKOPIE mittels des Auswählens der Leistungszahl der thermoelektrischen Wandler positiv beeinflusst werden kann. CONFIRMATION COPY can be positively influenced by selecting the coefficient of performance of the thermoelectric converter.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist ein Minimieren der Temperaturdifferenz mittels des Auswählens vorgesehen. Vorteilhaft ergibt sich bei einer möglichst kleinen Temperaturdifferenz eine besonders gute Leistungszahl der thermoelektrischen Wandler. In one embodiment of the method, minimizing the temperature difference is provided by means of selecting. Advantageously, the smallest possible temperature difference results in a particularly good coefficient of performance of the thermoelectric converters.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Auswählen der ersten Komponente und der zweiten Komponente in Abhängigkeit einer maximalen und/oder optimalen Betriebstemperatur der ersten und/oder der zweiten Komponente vorgesehen. Vorteilhaft können die Komponenten so ausgewählt werden, dass diese schneller die Betriebstemperatur erreichen oder besser auf dieser gehalten werden können. Vorteilhaft kann dadurch eine Gesamtleistungszahl des Kraftfahrzeugs verbessert werden. In a further embodiment of the method, a selection of the first component and the second component is provided as a function of a maximum and / or optimum operating temperature of the first and / or the second component. Advantageously, the components can be selected so that they can reach the operating temperature faster or better held on this. Advantageously, thereby a total power of the motor vehicle can be improved.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Auswählen der ersten Komponente und/oder der zweiten Komponente in Abhängigkeit einer Wärmekapazität der jeweiligen Komponente vorgesehen. Vorteilhaft kann mittels der Wärmekapazität ein Maß dafür gefunden werden, wie gut sich die jeweilige Komponente als Wärmesenke beziehungsweise als Wärmequelle eignet. In a further embodiment of the method, a selection of the first component and / or the second component is provided depending on a heat capacity of the respective component. Advantageously, by means of the heat capacity, a measure can be found for how well the respective component is suitable as a heat sink or as a heat source.
Die Aufgabe ist ferner bei einem Kraftfahrzeug, ausgelegt, konstruiert und/oder eingerichtet zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile. The object is further solved in a motor vehicle, designed, constructed and / or set up to carry out a method described above. This results in the advantages described above.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Erfindung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Further advantages, features and details will become apparent from the following description in which - where appropriate, with reference to the drawings - at least one embodiment is described in detail. Described and / or illustrated features form the subject of the invention, or independently of the claims, either alone or in any meaningful combination, and in particular can additionally also be the subject of one or more separate invention (s). The same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Es zeigen: Figuren 1 und 2 jeweils eine schematische Ansicht einer Anordnung vonShow it: Figures 1 and 2 are each a schematic view of an arrangement of
Komponenten eines Kraftfahrzeugs, die mittels zwei Kreisläufen thermisch einander zugeordnet sind, wobei in Figur 1 eine Beheizung und in Figur 2 eine Kühlung einer der Komponenten dargestellt ist; Components of a motor vehicle, which are thermally associated with each other by means of two circuits, wherein in Figure 1, a heating and in Figure 2, a cooling of one of the components is shown;
Figur 3 eine weitere Anordnung von Komponenten eines Figure 3 shows a further arrangement of components of a
Kraftfahrzeugs, die mittels Kreisläufen einander thermisch zugeordnet sind, wobei eine Parallelschaltung vorgesehen ist;  Motor vehicle, which are thermally associated with each other by means of circuits, wherein a parallel circuit is provided;
Figur 4 eine weitere Anordnung von Komponenten eines Figure 4 shows a further arrangement of components of a
Kraftfahrzeugs, die mittels Kreisläufen einander thermisch zugeordnet sind, wobei eine Serienschaltung vorgesehen ist;  Motor vehicle, which are thermally associated with each other by means of circuits, wherein a series circuit is provided;
Figur 5 einen Temperaturverlauf über der Zeit für ein Heizen eines Figure 5 shows a temperature profile over time for heating a
Innenraums eines Fahrzeugs;  Interior of a vehicle;
Figuren 6, 7, 11-15 die in Figur 3 gezeigte Anordnung jeweils für unterschiedliche Figures 6, 7, 11-15, the arrangement shown in Figure 3 each for different
Betriebsfälle;  Operating cases;
Figur 8 einen Temperaturverlauf über der Zeit für eine 8 shows a temperature profile over time for a
Vorkonditionierung des Innenraums des Kraftfahrzeugs;  Preconditioning of the interior of the motor vehicle;
Figur 9 einen Temperaturverlauf über der Zeit für eine Kühlung des 9 shows a temperature profile over time for cooling the
Innenraums des Kraftfahrzeugs;  Interior of the motor vehicle;
Figur 10 einen Temperaturverlauf über der Zeit für ein Vorkonditionieren des Innenraums des Kraftfahrzeugs; und FIG. 10 shows a temperature profile over time for a preconditioning of the interior of the motor vehicle; and
Figur 16 eine schematische Ansicht einer Regelung und Steuerung zum Figure 16 is a schematic view of a control and control to
Auswählen von Komponenten des Kraftfahrzeugs, zwischen denen ein Wärmestrom transportierbar ist.  Selecting components of the motor vehicle, between which a heat flow can be transported.
Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils eine Wärmetransportstrecke 1 eines nur teilweise dargestellten Kraftfahrzeugs 3. Das Kraftfahrzeug 3 weist eine Vielzahl von Komponenten auf, die mittels der Wärmetransportstrecke 1 einander thermisch zugeordnet sind. Die Wärmetransportstrecke 1 weist einen ersten Kreislauf 5 und einen zweiten Kreislauf 7 auf. Die Kreisläufe 5 und 7 weisen jeweils eine Pumpe 9 zum Transportieren eines Wärmetransportmediums, beispielsweise einer Flüssigkeit oder eines Gases, auf. Figures 1 and 2 each show a heat transport route 1 of a motor vehicle 3 only partially shown. The motor vehicle 3 has a plurality of components which are thermally associated with each other by means of the heat transport path 1 . The heat transport path 1 has a first circuit 5 and a second circuit 7. The circuits 5 and 7 each have a pump. 9 for transporting a heat transfer medium, for example a liquid or a gas.
Die Wärmetransportstrecke 1 weist einen Peltier-Wärmetauscher 11 auf. Mittels des Peltier-Wärmetauschers 11 sind die Kreisläufe 5 und 7 einander thermisch zugeordnet. Der Peltier-Wärmetauscher 11 weist einen zwischen die Kreisläufe 5 und 7 geschalteten thermoelektrischen Wandler 13 auf, wobei eine entsprechende Versorgung mit elektrischer Energie in den Figuren 1 und 2 nicht näher dargestellt ist. In der Darstellung gemäß Figur 1 ist dem ersten Kreislauf 5 eine erste Komponente 17 des Kraftfahrzeugs 3 zugeordnet. Die Zuordnung erfolgt mittels eines ersten Wärmetauschers 19. Dem zweiten Kreislauf 7 ist eine zweite Komponente 21 des Kraftfahrzeugs 3 zugeordnet. Ein Wärmetransport zwischen dem zweiten Kreislauf 7 und der zweiten Komponente 21 findet mittels eines zweiten Wärmetauschers 23 statt. In der Darstellung gemäß Figur 1 wirkt die erste Komponente 17 als Wärmequelle und die zweite Komponente, 21 als Wärmesenke. Bei der ersten Komponente 17 kann es sich beispielsweise um eine Antriebsquelle des Kraftfahrzeugs 3 handeln. Bei der zweiten Komponente 21 kann es sich beispielsweise um einen Klimawärmetauscher, der einem zu wärmenden Innenraum des Kraftfahrzeugs 3 zugeordnet ist, handeln. Eine Wärmetransportrichtung der Wärmetransportstrecke 1, insbesondere des Peltier-Wärmetauschers 11 ist mittels eines ersten Pfeils 25 in Figur 1 eingezeichnet. The heat transport path 1 has a Peltier heat exchanger 11. By means of the Peltier heat exchanger 11, the circuits 5 and 7 are thermally associated with each other. The Peltier heat exchanger 11 has a switched between the circuits 5 and 7 thermoelectric converter 13, wherein a corresponding supply of electrical energy in Figures 1 and 2 is not shown in detail. In the illustration according to FIG. 1, the first circuit 5 is assigned a first component 17 of the motor vehicle 3. The assignment takes place by means of a first heat exchanger 19. The second circuit 7 is assigned a second component 21 of the motor vehicle 3. A heat transfer between the second circuit 7 and the second component 21 takes place by means of a second heat exchanger 23. In the illustration according to FIG. 1, the first component 17 acts as a heat source and the second component 21 acts as a heat sink. The first component 17 may be, for example, a drive source of the motor vehicle 3. The second component 21 may be, for example, an environmental heat exchanger associated with an interior of the motor vehicle 3 to be heated. A heat transport direction of the heat transport path 1, in particular of the Peltier heat exchanger 11, is indicated by means of a first arrow 25 in FIG.
Gemäß Figur 2 dient die Wärmetransportstrecke 1 zum Kühlen der zweiten Komponente 21 , so dass diese als Wärmequelle und die erste Komponente 17 als Wärmesenke dient. Dementsprechend ist die Wärmetransportrichtung der Wärmetransportstrecke 1 umgekehrt, was in Figur 2 ebenfalls mittels des ersten Pfeils 25 symbolisiert ist. Vorteilhaft können die erste Komponente 17 und/oder die zweite Komponente 21 so ausgewählt werden, dass sich eine minimale Temperaturdifferenz zwischen der ersten Komponente 17 und der zweiten Komponente 21 und damit ein maximaler Leistungszahl des thermoelektrischen Wandlers 13 des Peltier-Wärmetauschers 11 ergibt. In den Figuren 1 und 2 ist die Wärmetransportstrecke 1 lediglich schematisch dargestellt, wobei Mittel zum Auswählen der ersten Komponente und/oder der zweiten Komponente nicht näher dargestellt sind. According to FIG. 2, the heat transport path 1 serves to cool the second component 21, so that it serves as a heat source and the first component 17 serves as a heat sink. Accordingly, the heat transport direction of the heat transport path 1 is reversed, which is also symbolized in Figure 2 by means of the first arrow 25. Advantageously, the first component 17 and / or the second component 21 can be selected such that a minimum temperature difference between the first component 17 and the second component 21 and thus a maximum coefficient of performance of the thermoelectric converter 13 of the Peltier heat exchanger 11 results. In Figures 1 and 2, the heat transport path 1 is shown only schematically, wherein means for selecting the first component and / or the second component are not shown in detail.
Figur 3 zeigt eine weitere Wärmetransportstrecke 1 des Kraftfahrzeugs 3. Im Unterschied ist in den ersten Kreislauf 5 eine erste Ventilvorrichtung 27 geschaltet. Außerdem ist in den zweiten Kreislauf 7 eine zweite Ventilanordnung 29 geschaltet. Außerdem ist in die Wärmetransportstrecke 1 gemäß der Figur 3 eine dritte Komponente 31 geschaltet. Die dritte Komponente 31 ist in den zweiten Kreislauf 7 schaltbar und diesem mittels eines dritten Wärmetauschers 33 thermisch zugeordnet. Der dritte Wärmetauscher 33 kann mittels der zweiten Ventilanordnung 29 dem zweiten Wärmetauscher 23 parallel geschaltet werden. FIG. 3 shows a further heat transport path 1 of the motor vehicle 3. In contrast, a first valve device 27 is connected in the first circuit 5. In addition, a second valve arrangement 29 is connected in the second circuit 7. In addition, a third component 31 is connected in the heat transport path 1 according to FIG. The third component 31 is switchable into the second circuit 7 and this thermally associated by means of a third heat exchanger 33. The third heat exchanger 33 can be connected in parallel to the second heat exchanger 23 by means of the second valve arrangement 29.
Als weiterer Unterschied ist der zweiten Komponente 21 ein vierter Wärmetauscher 35 zugeordnet. Der vierte Wärmetauscher 35 ist Teil des ersten Kreislaufs 5 und kann mittels der ersten Ventilvorrichtung 27 dem ersten Wärmetauscher 19 parallel geschaltet werden. As a further difference, the second component 21 is assigned a fourth heat exchanger 35. The fourth heat exchanger 35 is part of the first circuit 5 and can be connected in parallel to the first heat exchanger 19 by means of the first valve device 27.
Gemäß der Darstellung der Figur 3 kann es sich bei der ersten Komponente 17 des Kraftfahrzeugs 3 um einen Frontend-Wärmetauscher, bei der zweiten Komponente 21 um ein Klimagerät, welches die beiden Wärmetauscher 23 und 35 beinhaltet beziehungsweise einen dieser zugeordneten Innenraum des Kraftfahrzeugs und bei der dritten Komponente 31 um Antriebskomponenten, insbesondere um elektrische Antriebskomponenten, handeln. According to the representation of FIG. 3, the first component 17 of the motor vehicle 3 may be a front end heat exchanger, the second component 21 may be an air conditioning unit which contains the two heat exchangers 23 and 35 or an interior of the motor vehicle assigned thereto and the motor vehicle third component 31 to drive components, in particular to drive electrical components.
Figur 4 zeigt eine weitere Wärmetransportstrecke 1 des Kraftfahrzeugs 3 ähnlich der in Figur 3 gezeigten Wärmetransportstrecke 1. FIG. 4 shows a further heat transport path 1 of the motor vehicle 3, similar to the heat transport path 1 shown in FIG.
Im Unterschied zur Darstellung der Figur 3 ist die Wärmetransportstrecke 1 gemäß Figur 4 so ausgelegt, dass der erste Wärmetauscher 19 und der vierte Wärmetauscher 35 in Reihe schaltbar sind. Außerdem sind der zweite Wärmetauscher 23 und der dritte Wärmetauscher 33 in Reihe schaltbar. Dazu sind die erste Ventilvorrichtung 27 und die zweite Ventilvorrichtung 29 entsprechend verschaltet. Als weiterer Unterschied weist der erste Kreislauf 5 eine dritte Ventilvorrichtung 37 auf. Außerdem weist der zweite Kreislauf 7 eine vierte Ventilvorrichtung 39 auf. Mittels der dritten Ventilvorrichtung 37 kann der erste Wärmetauscher 19 des ersten Kreislaufs 5 in einem Parallelzweig umgangen beziehungsweise abgeschaltet werden. Dies ist zumindest bei einem Teilmassenstrom des strömenden Fluids vorgesehen, wobei auch eine Massenstromaufteilung auf Bypass und Wärmetauscher möglich ist, nicht nur 0% bzw. 00%-Regelung. In contrast to the representation of Figure 3, the heat transport path 1 is designed according to Figure 4 so that the first heat exchanger 19 and the fourth heat exchanger 35 are connected in series. In addition, the second heat exchanger 23 and the third heat exchanger 33 are connected in series. For this purpose, the first valve device 27 and the second valve device 29 are connected accordingly. As a further difference, the first circuit 5 has a third valve device 37. In addition, the second circuit 7 has a fourth valve device 39. By means of the third valve device 37, the first heat exchanger 19 of the first circuit 5 can be bypassed or switched off in a parallel branch. This is provided at least at a partial mass flow of the flowing fluid, wherein a mass flow distribution to bypass and heat exchanger is possible, not only 0% or 00% control.
Analog dazu verzweigt die vierte Ventilvorrichtung 39 den zweiten Kreislauf 7 in einen dem zweiten Wärmetauscher 23 parallel geschalteten Zweig, so dass auch der zweite Wärmetauscher 23 des zweiten Kreislaufs 7 mittels der vierten Ventilvorrichtung 39 des zweiten Kreislaufs 7 umgangen beziehungsweise abgeschaltet werden kann. Dies ist zumindest bei einem Teilmassenstrom des strömenden Fluids vorgesehen, wobei auch eine Massenstromaufteilung auf Bypass und Wärmetauscher möglich ist, nicht nur 0% bzw. 100%-Regelung. Similarly, the fourth valve device 39 branches the second circuit 7 in a second heat exchanger 23 parallel branch, so that the second heat exchanger 23 of the second circuit 7 can be bypassed or switched off by means of the fourth valve device 39 of the second circuit 7. This is provided at least at a partial mass flow of the flowing fluid, wherein a mass flow distribution to bypass and heat exchanger is possible, not only 0% or 100% control.
Die Figuren 6, 7, 11 , 12, 13, 14, 15 zeigen jeweils die in Figur 3 gezeigte Wärmetransportstrecke 1 in unterschiedlichen Betriebsfällen beziehungsweise Schaltstellungen der ersten Ventilvorrichtung 27 und der zweiten Ventilvorrichtung 29. Je nach Betriebsfall dienen eine oder mehrere der Komponenten des Kraftfahrzeugs 3 als Wärmequelle oder als Wärmesenke. Dementsprechend verhalten sich die Kreisläufe 5 und 7 bezüglich des Peltier-Wärmetauschers 11 als Wärmequelle oder Wärmesenke. Um dies für die unterschiedlichen Betriebsfälle zu symbolisieren, ist derjenige der Kreisläufe 5, 7, der als Wärmequelle dient, gestrichelt und derjenige, der als Wärmesenke dient, strichpunktiert dargestellt. Dementsprechend ist die Wärmetransportrichtung der jeweils dargestellten Wärmetransportstrecke 1 mittels des Pfeils 25 symbolisiert. Nicht durchströmte Zweige der Wärmetransportstrecke 1 sind jeweils als durchgezogene Linien symbolisiert. FIGS. 6, 7, 11, 12, 13, 14, 15 respectively show the heat transport path 1 shown in FIG. 3 in different operating cases or switching positions of the first valve device 27 and the second valve device 29. Depending on the operating situation, one or more of the components of the motor vehicle are used 3 as a heat source or as a heat sink. Accordingly, the circuits 5 and 7 behave with respect to the Peltier heat exchanger 11 as a heat source or heat sink. To symbolize this for the different operating cases, that of the circuits 5, 7, which serves as a heat source, dashed and the one that serves as a heat sink, shown in phantom. Accordingly, the heat transport direction of the heat transfer path 1 shown in each case by means of the arrow 25 is symbolized. Non-perfused branches of the heat transport path 1 are each symbolized as solid lines.
Figur 6 zeigt die Wärmetransportstrecke 1 in einem ersten Betriebsfall, wobei die elektrischen Antriebskomponenten als Wärmequelle zum Beheizen des Innenraums des Kraftfahrzeugs 3 dienen. FIG. 6 shows the heat transport path 1 in a first operating case, the electrical drive components serving as a heat source for heating the interior of the motor vehicle 3.
Figur 7 zeigt die Wärmetransportstrecke 1 in einem weiteren Betriebsfall, wobei eine Umgebung des Kraftfahrzeugs 3 als Wärmequelle dient, wobei ebenfalls der Innenraum des Kraftfahrzeugs 3 beheizt wird. FIG. 7 shows the heat transport path 1 in a further operating case, an environment of the motor vehicle 3 serving as a heat source, the interior of the motor vehicle 3 also being heated.
Figur 11 zeigt die Wärmetransportstrecke 1 in einem weiteren Betriebsfall, wobei die Umgebung des Kraftfahrzeugs 3 als Wärmesenke dient. In dem in Figur 11 gezeigten Betriebsfall dient der Innenraum des Kraftfahrzeugs 3 dementsprechend als Wärmequelle, wird also gekühlt. FIG. 11 shows the heat transport path 1 in a further operating case, the environment of the motor vehicle 3 serving as a heat sink. In the operating case shown in Figure 11, the interior of the motor vehicle 3 accordingly serves as a heat source, so it is cooled.
Figur 12 zeigt die Wärmetransportstrecke 1 in einem weiteren Betriebsfall, wobei die elektrischen Antriebskomponenten des Kraftfahrzeugs 3 als Wärmesenke dienen und der Innenraum des Kraftfahrzeugs 3 gekühlt wird. Figur 13 zeigt die Wärmetransportstrecke 1 in einem weiteren Betriebsfall, wobei die Umgebung des Kraftfahrzeugs 3 als Wärmesenke dient und die elektrischen Komponenten des Kraftfahrzeugs 3 als Wärmequelle, wobei die elektrischen Komponenten gekühlt werden. Dieser Betriebsfall kann beispielsweise bei vergleichsweise hohen Umgebungstemperaturen der Umgebung des Kraftfahrzeugs 3, also beispielsweise während eines Sommers verwendet werden, insbesondere um eine maximale Betriebstemperatur der elektrischen Antriebskomponenten nicht zu überschreiten. FIG. 12 shows the heat transport path 1 in a further operating case, wherein the electric drive components of the motor vehicle 3 serve as a heat sink and the interior of the motor vehicle 3 is cooled. FIG. 13 shows the heat transport path 1 in a further operating case, the environment of the motor vehicle 3 serving as a heat sink and the electrical components of the motor vehicle 3 as a heat source, wherein the electrical components are cooled. This operating case can be used, for example, at relatively high ambient temperatures of the surroundings of the motor vehicle 3, that is to say for example during a summer, in particular in order not to exceed a maximum operating temperature of the electric drive components.
Figur 14 zeigt die Wärmetransportstrecke 1 in einem weiteren Betriebsfall, wobei die elektrischen Antriebskomponenten des Kraftfahrzeugs 3 als Wärmesenke dienen, also aufgeheizt werden. Dieser Betriebsfall kann während eines Winters, also bei vergleichsweise niedrigen Umgebungstemperaturen verwendet werden. Die Umgebung des Kraftfahrzeugs 3 wird dabei als Wärmequelle ausgenutzt. FIG. 14 shows the heat transport path 1 in a further operating case, wherein the electrical drive components of the motor vehicle 3 serve as a heat sink, that is to say are heated up. This operating case can be used during a winter, ie at comparatively low ambient temperatures. The environment of the motor vehicle 3 is utilized as a heat source.
Figur 15 zeigt die Wärmetransportstrecke 1 in einem weiteren Betriebsfall, wobei die elektrischen Komponenten des Kraftfahrzeugs 3 aufgeheizt werden, also als Wärmesenke dienen. Dabei dient der Innenraum des Kraftfahrzeugs 3 als Wärmequelle, wird also gekühlt. Dieser Betriebsfall kann während des Sommers verwendet werden. FIG. 15 shows the heat transport path 1 in a further operating case, with the electrical components of the motor vehicle 3 being heated, ie serving as a heat sink. The interior of the motor vehicle 3 serves as a heat source, so it is cooled. This operation case can be used during the summer.
Die Figuren 5, 8, 9 und 10 zeigen jeweils ein Diagramm für unterschiedliche Betriebsfälle, wobei über eine Zeit jeweils insgesamt drei Temperaturverläufe eingezeichnet sind. Ein erster Temperaturverlauf 41 kennzeichnet eine Temperatur der elektrischen Antriebskomponenten des Kraftfahrzeugs 3. Ein zweiter Temperaturverlauf 43 kennzeichnet eine Temperatur des Innenraums des Kraftfahrzeugs 3. Ein dritter Temperaturverlauf 45 kennzeichnet eine Temperatur der Umgebung des Kraftfahrzeugs 3. FIGS. 5, 8, 9 and 10 each show a diagram for different operating cases, wherein a total of three temperature profiles are shown over a period of time. A first temperature profile 41 identifies a temperature of the electric drive components of the motor vehicle 3. A second temperature profile 43 indicates a temperature of the interior of the motor vehicle 3. A third temperature profile 45 indicates a temperature of the surroundings of the motor vehicle 3.
Gemäß der Darstellung der Figur 5 ist ein Betriebsfall dargestellt, bei dem das Fahrzeug mit sämtlichen Komponenten bei niedrigen Außentemperaturen dasselbe Temperaturniveau wie die Umgebung hat. Dabei dient als Wärmequelle die E- Komponente. Damit kann zum einen die Vereisung des Frontend-Wärmetauschers vermieden werden. Ein weiterer positiver Aspekt ist der vergleichbare Temperaturverlauf des Kühlmediums der E-Komponenten (Infolge der Verlustwärme durch den Betrieb des Fahrzeugs.) und der Fahrzeuginnenraumluft mit zunehmender Fahrtdauer. Damit kann im Umluftbetrieb der Temperaturgradient von Waste- zu Nutzseite des Peltier-Wärmetauschers positiv gestaltet werden. Ein solches Szenario ist ebenfalls denkbar, wenn eine Fahrt beendet wurde und die E-Komponenten bis zum Antritt der nächsten Fahrt ein höheres Temperaturniveau als die Umgebung besitzen. According to the illustration of Figure 5, an operating case is shown, in which the vehicle with all components at low outside temperatures has the same temperature level as the environment. The E component is used as heat source. Thus, on the one hand, the icing of the front-end heat exchanger can be avoided. Another positive aspect is the comparable temperature profile of the cooling medium of the E components (as a result of the heat loss through the operation of the vehicle.) And the vehicle interior air with increasing travel time. Thus, the temperature gradient from waste to useful side of the Peltier heat exchanger can be made positive in the recirculation mode. Such a scenario is also conceivable when a ride has been completed and the e-components have a higher temperature level than the environment until the start of the next trip.
Ein anderes Szenario in einem Heizbetrieb, bei dem die Umgebungsluft als Wärmequelle genutzt werden sollte, stellt der Betrachtungsfall dar, bei dem sich die Umgebung, beispielsweise im Laufe eines Tages, erhitzt und die elektrischen Antriebskomponenten aufgrund der thermischen Trägheit dem dritten Temperaturverlauf 45 der Umgebungsluft nachfolgen. Aufgrund des höheren Temperaturniveaus der Umgebungsluft wird diese als Wärmequelle genutzt. Entsprechende Verschaltungen der Wärmetransportstrecke 1 sind in den Figuren 6 und 7 dargestellt. Another scenario in a heating operation, in which the ambient air should be used as a heat source, is the viewing case in which the environment, for example during the day, heated and follow the electrical drive components due to the thermal inertia of the third temperature profile 45 of the ambient air , Due to the higher temperature level of the ambient air, this is used as a heat source. Corresponding interconnections of the heat transport path 1 are shown in FIGS. 6 and 7.
Figur 8 zeigt einen weiteren Betrachtungsfall einer Vorkonditionierung des Innenraums des Kraftfahrzeugs 3, also eine Aufheizung oder Abkühlung des Innenraums. Während der Vorkonditionierung des Innenraums, beispielsweise einer Temperierung während eines Netzladebetriebs beziehungsweise eines Ladeerhaltungsbetriebs in einem Stillstand des Kraftfahrzeugs 3, stellt sich für den Aufheizfall eine andere Charakteristik der Temperaturverläufe 41 und 43 dar. Aufgrund des betriebslosen Zustandes der elektrischen Antriebskomponenten kann das Temperaturniveau hier als mehr oder weniger konstant angenommen werden. Werden die elektrischen Komponenten als Wärmesenke genutzt, stellt sich hierbei sogar ein negativer erster Temperaturverlauf 41 ein, wobei die elektrischen Antriebskomponenten gekühlt werden, siehe Figur 8. Aufgrund der hohen thermischen Kapazitäten der elektrischen Antriebskomponenten können diese jedoch trotzdem als Wärmequelle genutzt werden. Ein Elektromotor und/oder eine Leistungselektronik der elektrischen Antriebskomponenten zeigen sich gegenüber niedrigen Temperaturen als sehr robust und weisen dabei vorteilhaft in einem anschließenden Betriebsfall sogar höhere Leistungszahlen auf. Sobald das Temperaturniveau der elektrischen Antriebskomponenten zu niedrig und damit der Betrieb des Peltier-Wärmetauschers 11 ineffizient wird, kann vorteilhaft die Umgebungsluft als Wärmequelle genutzt werden. Entsprechende Betriebsfälle sind in den Figuren 6 und 7 dargestellt. FIG. 8 shows a further case of a preconditioning of the interior of the motor vehicle 3, that is, a heating or cooling of the interior. During the preconditioning of the interior, for example, a temperature control during a mains charging operation or a trickle charge operation at a standstill of the motor vehicle 3, a different characteristic of the temperature curves 41 and 43 is for the Aufheizfall. Due to the idle state of the electric drive components, the temperature level here as more or less constant. If the electrical components are used as a heat sink, in this case even a negative first temperature profile 41 sets in, the electric drive components being cooled, see FIG. 8. However, because of the high thermal capacities of the electric drive components, they can still be used as a heat source. An electric motor and / or a power electronics of the electric drive components are very stable compared to low temperatures and advantageously have even higher performance figures in a subsequent operating case. As soon as the temperature level of the electric drive components becomes too low and thus the operation of the Peltier heat exchanger 11 becomes inefficient, the ambient air can advantageously be used as the heat source. Corresponding operating cases are shown in FIGS. 6 and 7.
Figur 9 zeigt einen weiteren Betrachtungsfall einer Kühlung des Innenraums des Kraftfahrzeugs 3. In diesem Fall ist die Wärmequelle stets die Innenraumluft des Innenraums, die es abzukühlen gilt. Als Wärmesenke kann zum einen die Umgebungsluft, zum anderen die elektrischen Antriebskomponenten genutzt werden. Dabei sollte stets die Wärmesenke mit dem niedrigsten Temperaturniveau genutzt werden. FIG. 9 shows a further example of a cooling of the interior of the motor vehicle 3. In this case, the heat source is always the interior air of the interior, which is to be cooled. As a heat sink, on the one hand, the ambient air, on the other hand, the electric drive components can be used. Always use the heat sink with the lowest temperature level.
Bei der Nutzung der elektrischen Antriebskomponenten als Wärmesenken besteht für diesen Betrachtungsfall der Nachteil darin, dass über den Zeitverlauf des Fahrbetriebs der erste Temperaturverlauf 41 der elektrischen Antriebskomponenten genau gegensätzlich zum gewünschten Temperaturniveau der Innenraumluft ist. Dies ist in Figur 9 dargestellt. Je nach auftretender Temperaturdifferenz kann vorteilhaft als Wärmesenke auf die Umgebungsluft umgeschaltet werden. When using the electric drive components as heat sinks for this consideration, the disadvantage is that over the time course of driving the first temperature profile 41 of the electric drive components is exactly opposite to the desired temperature level of the indoor air. This is shown in FIG. Depending on the occurring temperature difference can be advantageously switched as a heat sink to the ambient air.
Figur 10 zeigt einen weiteren Betrachtungsfall einer Vorkonditionierung des Innenraums des Kraftfahrzeugs beziehungsweise eine Abkühlung des Fahrzeuginnenraums während eines Stillstands des Kraftfahrzeugs 3. Die Wärmequelle stellt hier ebenfalls der Innenraum des Kraftfahrzeugs 3 dar. Als Wärmesenke können die Umgebung beziehungsweise die elektrischen Komponenten genutzt werden. Aufgrund des betriebslosen Zustands der elektrischen Komponenten kann deren Temperaturniveau als mehr oder weniger konstant angenommen werden. Bei einer Nutzung der elektrischen Antriebskomponenten als Wärmesenken steigt deren Temperaturniveau aufgrund der hohen thermischen Massen vorteilhaft nur relativ langsam an, was in Figur 10 dargestellt ist. Sobald eine gewisse Schwelltemperatur durch Erwärmen der elektrischen Antriebskomponenten, insbesondere eine Hochvolt-Batterie, erreicht ist, kann vorteilhaft auf eine Nutzung der Umgebungsluft als Wärmesenke umgestellt werden. Des Weiteren ist dabei vorteilhaft der Temperaturgradient von einer Nützseite zu einer Wasteseite des Peltier-Wärmeta uschers 11 minimal. Entsprechende Betriebsweisen beziehungsweise Betriebsfälle sind in den Figuren 11 und 12 dargestellt. FIG. 10 shows a further case of a preconditioning of the interior of the motor vehicle or a cooling of the vehicle interior during a standstill of the motor vehicle 3. The heat source likewise represents the interior of the motor vehicle 3. The environment or the electrical components can be used as the heat sink. Due to the non-operating state of the electrical components, their temperature level can be assumed to be more or less constant. When using the electric drive components as heat sinks whose temperature level increases due to the high thermal mass advantageously only relatively slowly, which is shown in Figure 10. As soon as a certain threshold temperature has been reached by heating the electric drive components, in particular a high-voltage battery, it is advantageously possible to switch to using the ambient air as a heat sink. Furthermore, it is advantageous that the temperature gradient from a Nützseite to a Wasteseite the Peltier-Wärmeta uschers 11 minimal. Corresponding operating modes or operating cases are shown in FIGS. 11 and 12.
Figur 16 zeigt eine schematische Ansicht eines Regel- und/oder Steuerschemas der Wärmetransportstrecke 1. Es ist zu erkennen, dass mittels des Peltier- Wärmetauschers 11 unterschiedlichste Komponenten des Kraftfahrzeugs 3 einander thermisch zugeordnet werden können. Als Wärmequellen beziehungsweise Wärmesenken können, was in Figur 16 links dargestellt ist, ein Verbrennungsmotor, die Umgebung, ein Elektromotor, eine Leistungselektronik, eine Batterie des Kraftfahrzeugs 3 dienen. Als zu konditionierende Elemente des Kraftfahrzeugs 3 können der Fahrzeuginnenraum, der Elektromotor, die Leistungselektronik und die Batterie dienen. Vorteilhaft ist der Wärmetransportstrecke 1 eine Regeleinheit 47 zugeordnet. Diese Regeleinheit kann als sogenannte intelligente Regeleinheit ausgelegt sein, wobei diese zu jedem Zeitpunkt des Betriebs des Kraftfahrzeugs 3 beziehungsweise der beschriebenen Wärmetransportstrecke 1 das jeweils günstigste Temperaturniveau aus dem Angebot an Wärmequellen und Wärmesenken in Bezug auf die jeweils zu konditionierende Komponenten nutzt. Damit ist vorteilhaft gewährleistet, dass die Temperaturdifferenz zwischen Medien der Kreisläufe 5 und 7, die dem Peltier-Wärmetauscher 11 zugeordnet sind, stets minimal bleibt. 16 shows a schematic view of a regulation and / or control scheme of the heat transport path 1. It can be seen that by means of the Peltier heat exchanger 11 most different components of the motor vehicle 3 can be thermally associated with each other. As heat sources or heat sinks, as shown on the left in FIG. 16, an internal combustion engine serving the environment, an electric motor, power electronics, a battery of the motor vehicle 3 can be used. As to be conditioned elements of the motor vehicle 3, the vehicle interior, the electric motor, the power electronics and the battery can be used. Advantageously, the heat transport path 1 is associated with a control unit 47. This control unit can be called a so-called intelligent control unit be designed, this at any time of operation of the motor vehicle 3 and the described heat transport section 1 uses the most favorable temperature level from the supply of heat sources and heat sinks with respect to the respective components to be conditioned. This ensures advantageous that the temperature difference between the media of the circuits 5 and 7, which are assigned to the Peltier heat exchanger 11, always remains minimal.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
I Wärmetransportstrecke I heat transport route
3 Kraftfahrzeug 3 motor vehicle
5 erster Kreislauf  5 first cycle
7 zweiter Kreislauf  7 second cycle
9 Pumpe  9 pump
I I Peltier-Wärmetauscher  I I Peltier heat exchanger
13 thermoelektrischer Wandler  13 thermoelectric converter
15 15
17 erste Komponente  17 first component
19 erster Wärmetauscher  19 first heat exchanger
21 zweite Komponente  21 second component
23 zweiter Wärmetauscher  23 second heat exchanger
25 erster Pfeil  25 first arrow
27 erste Ventilvorrichtung  27 first valve device
29 zweite Ventilanordnung  29 second valve arrangement
31 dritte Komponente  31 third component
33 dritter Wärmetauscher  33 third heat exchanger
35 vierter Wärmetauscher  35 fourth heat exchanger
37 dritte Ventilvorrichtung  37 third valve device
39 vierte Ventilvorrichtung  39 fourth valve device
41 erster Temperäturverlauf  41 first Temperäturverlauf
43 zweiter Temperaturverlauf  43 second temperature profile
45 dritter Temperaturverlauf  45 third temperature profile
47 Regeleinheit  47 control unit

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zum Temperieren einer Vielzahl von Komponenten eines Kraftfahrzeugs (3), mit: Method for tempering a plurality of components of a motor vehicle (3), comprising:
- Transportieren eines Wärmestroms von einer als Wärmequelle dienenden ersten Komponente (17) der Komponenten zu einer als Wärmesenke, dienenden zweiten Komponente (21) der Komponenten mittels eines einen thermoelektrischen Wandler (13) aufweisenden Peltier-Wärmetauschers (1 1), Transporting a heat flow from a first component (17) of the components serving as a heat source to a second component (21) of the components serving as a heat sink by means of a Peltier heat exchanger (1 1) having a thermoelectric converter (13),
- Auswählen der ersten Komponente (17) und/oder der zweiten Komponente (21 ) in Abhängigkeit einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten Komponente (17) und der zweiten Komponente (21). - Selecting the first component (17) and / or the second component (21) in response to a temperature difference between the first component (17) and the second component (21).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit: A method according to the preceding claim, comprising:
- Minimieren der Temperaturdifferenz mittels des Auswählens. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: - Minimize the temperature difference by selecting. Method according to one of the preceding claims, comprising:
- Auswählen der ersten Komponente (17) und der zweiten Komponente (21) in Abhängigkeit einer maximalen, minimalen und/oder optimalen Betriebstemperatur der ersten und/oder der zweiten Komponente (17,21). - Selecting the first component (17) and the second component (21) in response to a maximum, minimum and / or optimum operating temperature of the first and / or the second component (17,21).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: Method according to one of the preceding claims, comprising:
- Auswählen der ersten Komponente (17) und/oder der zweiten Komponente (21) in Abhängigkeit einer Wärmekapazität der jeweiligen Komponente. - Selecting the first component (17) and / or the second component (21) depending on a heat capacity of the respective component.
Kraftfahrzeug (3), ausgelegt, eingerichtet und/oder konstruiert zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Motor vehicle (3), designed, furnished and / or constructed for carrying out a method according to one of the preceding claims.
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