WO2017005558A1 - Kraftfahrzeug mit wenigstens einem kühlmittelkreislauf - Google Patents

Kraftfahrzeug mit wenigstens einem kühlmittelkreislauf Download PDF

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WO2017005558A1
WO2017005558A1 PCT/EP2016/065067 EP2016065067W WO2017005558A1 WO 2017005558 A1 WO2017005558 A1 WO 2017005558A1 EP 2016065067 W EP2016065067 W EP 2016065067W WO 2017005558 A1 WO2017005558 A1 WO 2017005558A1
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WO
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motor vehicle
cooling system
return
inlet
reservoir
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PCT/EP2016/065067
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Inventor
Alexander-Wilhelm Otte
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/029—Expansion reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2037/00—Controlling
    • F01P2037/02—Controlling starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2050/00—Applications
    • F01P2050/24—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle with at least onedeSys em with a coolant circuit, in a
  • Reservoir is integrated for a cooling liquid.
  • coolant systems are used to transport heat energy.
  • storage tanks are usually integrated. These have, inter alia, the function of separating gases from the coolant circuit.
  • coolant is branched off in the coolant circuit at at least one point as high as possible and fed to the storage container. There, the gas can separate from the liquid, which is then returned to the circulation.
  • the coolant circuit is controlled by a thermostat I, which is closed, as long as the cooling liquid has not reached the required for the operating temperature of the engine temperature level, for example, 80-110 ° C.
  • Thermostatic valve circulates the coolant only over the
  • cooling liquid contained in the reservoir or expansion tank is not required for the transport of heat, it forms an additional heat-inert mass for the cooling system. This extends for example in the warm-up phase after the cold start of the engine, the time until this his
  • a cooling system for the electric drive which operates at a temperature level of for example 50- 7C ° C
  • a cooling system for the high-voltage battery which operates at a temperature level of at most 50 ° C.
  • connection to a common reservoir inevitably results in mixing of the refrigerants and hence heat exchange between them
  • Cooling circuits The introduced into the colder cooling circuit
  • the heat loss may lead to a delayed warm-up behavior with the above-described
  • the object of the invention is therefore, by improving the
  • the motor vehicle has at least one cooling system with a coolant circuit into which a
  • Reservoir for the cooling liquid is integrated, wherein the inlet and the return of the cooling liquid to the reservoir or from the reservoir via a heat exchanger is performed. With that, will on the one hand decouples the heat capacity of the coolant in the reservoir of the cooling circuit and on the other hand prevents the heat transfer between two or more cooling circuits via a shared reservoir.
  • Heat exchangers heat to the exiting from the reservoir via the return cooling liquid to heat them.
  • Another advantage is that for a possibly integrated in the cooling circuit heating circuit for example, the interior or the Vorkonditio tion of a battery storage in the warm-up phase more heat output is available, which is otherwise by a possibly integrated in the cooling circuit heating circuit for example, the interior or the Vorkonditio tion of a battery storage in the warm-up phase more heat output is available, which is otherwise by a possibly integrated in the cooling circuit heating circuit for example, the interior or the Vorkonditio tion of a battery storage in the warm-up phase more heat output is available, which is otherwise by a possibly
  • the inlet to the reservoir e.g. from the engine and the return from the reservoir to the engine is preferably performed in countercurrent in the heat exchanger.
  • a jacket tube heat exchanger of two concentric tubes is preferably used, which also has a flexible design and, e.g. Can be hoses.
  • the invention includes further cooling systems operating at different temperature levels.
  • the other cooling systems for example, the cooling system for an electronic device, in particular for the
  • Temperature level of the cooling liquid for the cooling system of the electric drive can be at 50-70 ° C and / or the
  • Cooling system for a high-voltage battery wherein the temperature level of the cooling liquid of the cooling system for the high-voltage battery is less than 50 ° C.
  • the inlet and return of the coolant circuit may have a direct connection to the reservoir, while the inlet and outlet of the coolant circuit of the at least one further, working at a lower temperature level
  • Cooling system is guided over the heat exchanger.
  • the heats of the cooling circuits are merged after each heat exchanger before they are introduced into the reservoir.
  • the returns can be discharged from a common return from the reservoir and be divided outside the reservoir to the respective ' cooling circuits.
  • the operating at the higher temperature level cooling system is preferably formed by the cooling system for the internal combustion engine. That is, in contrast to the one or more operating at a low temperaturerisons emen example, for the electric drive and / or the high-voltage battery, each guided via a heat exchanger, the inlet and the return of the cooling system for the internal combustion engine direk, ie be connected without heat exchanger to the common reservoir.
  • the liquid in the reservoir which is at the high temperature level of, for example, 80-110 ° C and at this temperature in the return of a lower
  • Temperature working cooling system flows into the heat exchanger, cooled by the low temperature of the inlet of the cooling liquid of this cooling system, so that the heat already transferred in the heat exchanger is no longer from the on the lower
  • Temperature level working cooling circuit must be dissipated.
  • the heat remains in the refrigeration circuit, which operates at the high temperature level, where it must pass through the radiator e.g. be delivered to the environment. Due to the higher temperature difference to the environment, this is much more efficient. So here is e.g. a lower cooling air flow required than if the same amount of heat would have to be dissipated via the working at the lower temperature level cooling circuit.
  • High-voltage battery currently, for example, by a chiller in the car air conditioning system must be cooled to the required low temperature, which requires additional equipment and energy consumption with appropriate fuel consumption, thus according to the invention the possibility of reducing the energy consumption for the operation of the car air conditioning or cooling liquidméSys ems for the high-voltage battery with a radiator with
  • a coolant as usual, a mixture of water and a freeze and corrosion inhibitor can be used.
  • the invention can be found in motor vehicles powered exclusively by internal combustion engines, which have cooling circuits with different temperature levels, for example for the indirect intercooler.
  • the invention is not limited to motor vehicles with a
  • Internal combustion engine limited, but it can also be applied for example in motor vehicles with fuel cells that operate at a temperature level of, for example, 60 to 90 ° C.
  • Fig. 1 shows the supply and return of the coolant to and from the reservoir in the cooling circuit of the cooling system for the
  • Fig. 3 shows a variant of the embodiment according to FIG. 2;
  • the inlet 1 and the return 4 are passed through a heat exchanger 5.
  • the heat exchanger 5 is preferably by a
  • inlet 1 and the return 4 in the form of a double-walled tube of two concentric tubes, formed with an outer tube for the inlet 1 or return 4 and an inner tube for the return 4 or inlet 1.
  • the temperature level of the coolant required for the operating temperature of the internal combustion engine is, for example, 80-110 ° C. However, it is much lower when starting cold.
  • Heat exchanger 5 is achieved that the cooling liquid of
  • FIG. 2 is next to the coolant circuit of the cooling system of
  • Internal combustion engine provided a further cooling system, for example, for the electric drive of the motor vehicle, which operates at a lower temperature level.
  • the inlet 1 'and the return 2' of the cooling system of the engine directly, so without heat exchanger in the inlet 1 ' and the return 2 ", to the
  • Reservoir 2 are connected, the inlet 6 and the return 7 of the refrigerant circuit of the lower
  • the cooling liquid from the common Vorratsbeh l er 2 has thus before entering the return line 7 in the heat exchanger 8, a higher temperature than the cooling liquid in the inlet 6, which is at a low temperature level on.
  • Heat exchanger 8 is thus discharged heat from the return line 7 to the inlet 6, so the coolant cooled in the return line 7, so that the cooling power requirement for the operating at the lower temperature level cooling circuit is reduced.
  • Fig. 2 only the inlet 6 and the return 7 of the coolant of the coolant circuit of a cooling system, for example, for the electric totrieb through the heat exchanger 8 to and from the common reservoir 2 is shown.
  • one or more coolant circuits which operate at a low temperature level, to the common
  • Coolant reservoir 2 connected. This will be the
  • Cooling power requirement of the battery cooling reduces, whereby the electric range of the motor vehicle is increased.

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Abstract

Ein Kraftfahrzeug weist wenigstens ein Kühlsystem mit einem Kühlmittelkreislauf auf, in den ein Vorratsbehälter (2) integriert ist. Der Zulauf (1) und der Rücklauf (4) der Kühlflüssigkeit zum Vorratsbehälter (2) bzw. vom Vorratsbehälter (2) ist über einen Wärmetauscher (5) geführt.

Description

Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Kühlmittelkreislauf
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem KühlSys em mit einem Kühlmittelkreislauf, in den ein
Vorratsbehälter für eine Kühlflüssigkeit integriert ist.
In heutigen Kraftfahrzeugen werden Kühlmittelsysteme genutzt, um Wärmenergie zu transportieren. In diesen Kühlmittelsystemen sind in der Regel Vorratsbehälter integriert . Diese haben unter anderem die Funktion, Gase aus dem Kühlmittelkreislauf abzuscheiden. Dazu wird in dem Kühlmittelkreislauf an mindestens einer möglichst hoch gelegenen Stelle Kühlmittel abgezweigt und dem Vorratsbehälter zugeführt. Dort kann sich das Gas von der Flüssigkeit trennen, weiche dann dem Kreislauf wieder zugeführt wird .
Nach dem Kaltstart weist der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges in der Warmlaufphase einen hohen Kraftstoff erbrauch auf, bis er seine Betriebstemperatur erreicht hat. Um diese Phase zu verkürzen, wird der Kühlmittelkreislauf durch ein Thermostatvent l geregelt, das geschlossen is , solange die Kühlflüssigkeit nicht das für die Betriebstemperatur des Motors erforderliche Temperaturniveau von beispielsweise 80-110°C erreicht hat. Durch das geschlossene
Thermostatventil zirkuliert die Kühlflüssigkeit nur über die
Wasserpumpe, den Motor und den Vorratsbehälter und ggf, durch einen Heizkreis für den Innenraum und/oder die Vorkondi onierung eines Batteriespeichers, während der Kühler von dem Kreislauf
ausgeschlossen ist.
Die in dem Vorrats- oder Ausgleichsbehälter enthaltene Menge der Kühlflüssigkeit wird zwar nicht für den Wärmetransport benötigt, bildet aber für das Kühlsystem eine zusätzliche wärmeträge Masse . Diese verlängert beispielsweise in der Warmlaufphase nach dem Kaltstart des Verbrennungsmotors die Zeit, bis dieser seine
Betriebstemperatur erreicht. Dies wirkt sich wiederum negativ auf den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen des Kraftfahrzeuges aus. Wird während der Warmlaufphase ein Heizkreis betrieben, so muss dieser durch zusätzliche Energie aus beispielsweise einem
elektrischen oder kraf stoffbetriebenen Zuheizer unterstützt werden.
Neben dem Kühlsystem für den Verbrennungsmotor weisen die heutigen Kraftf hrzeuge weitere Kühlsysteme auf, in deren Kühlkreislauf ein Vorratsbehälter für die Kühlflüssigkeit integriert ist,
beispielsweise ein Kühl System für den elektrischen Antrieb , das auf einem Temperaturniveau von beispielsweise 50- 7C°C arbeitet , und ein Kühlsystem für die Hochvoltbatterie, das auf einem Temperaturniveau von höchstens 50°C arbeitet.
Durch die Vorratsbehälter der weiteren KühlSysteme wird das Gewicht des Kraftfahrzeuges und damit der Kraftstoffverbrauch entsprechend erhöht ,
In einem Kühlsystem mit mehreren Kühlmittelkreisläufen, die auf unterschiedlichen Temperaturniveaus arbeiten, führt der Anschluss an einem gemeinsamen Vorr tsbehälter zwangsläufig zu einem Vermischen der Kühlmittel und damit zu einem Wärmeaustausch zwischen den
Kühlkreisläufen. Die in den kälteren Kühlkreis eingebrachte
Wärmemenge muss dann dort zusätzlich abgeführt werden und er muss entsprechend größer dimensioniert werden. Für den wärmeren
Kühlkreislauf führt der Wärmeverlust gegebenenfalls zu einem verzögerten Aufwärmverhalten mit den vorstehend beschriebenen
Folgen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, durch Verbesserung des
KühlSystems den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen eines
Kraftfahrzeuges zu verringern sowie Systemkomponenten einzusparen.
Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Kraf fahrzeug erreicht.
Das heißt , erfindungsgemäß weist das Kraftfahrzeug wenigstens ein Kühlsystem mit einem Kühlmittelkreislauf auf, in den ein
Vorratsbehälter für die Kühlflüssigkeit integriert ist, wobei der Zulauf und der Rücklauf der Kühlflüssigkeit zum Vorratsbehälter bzw. vom Vorratsbehälter über einen Wärmetauscher geführt ist . Damit, wird zum einen die Wärmekapazität des Kühlmittels im Vorratsbehälter von dem Kühlkreislauf entkoppelt und zum anderen der Wärmetransport zwischen zwei oder mehr Kühlkreisläufen über einen gemeinsam genutzten Vorratsbehälter verhindert.
In dem Kühlsystem für den Verbrennungsmotor gibt bei geschlossenem Thermostatventil die durch den Motor nach dem Kaltstart erwärmte Kühlflüssigkeit im Zulauf zu dem Vorratsbehälter durch den
Wärmetauscher Wärme an die aus dem Vorratsbehälter über den Rücklauf austretende Kühlflüssigkeit ab, um sie zu erwärmen.
Damit wird die Zeit, bis die Kühlflüssigkeit das für die
Betriebstemperatur des Motors erforderliche Temperaturniveau von beispielsweise 80-110°C erreicht, wesentlich verkürzt mit einer entsprechenden Verringerung des Kraftstoff erbrauchs und der
Emissionen als Folge.
Ein weiterer Vorteil ist, dass für einen ggf. in dem Kühlkreislauf integrierten Heizkreis für beispielsweise den Innenraum oder die Vorkonditio ierung eines Batteriespeichers in der Warmlaufphase mehr Wärmeleistung zur Verfügung steht, die sonst durch einen ggf.
verbautes ZuheizSystem aufgebracht werden muss .
Der Zulauf zum Vorratsbehälter z.B. vom Motor und der Rücklauf vom Vorratsbehälter zum Motor wird im Wärmetauscher vorzugsweise im Gegenstrom geführt. Als Gegenstromwärmetauscher wird bevorzugt ein Mantelrohrwärmetauscher aus zwei konzentrischen Rohren verwendet, die auch flexibel ausgebildet und z.B. Schläuche sein können.
Dabei kann der Zulauf im inneren oder äußeren Rohr und der Rücklauf im äußeren oder inneren Rohr des Mantelrohrwärmetausche s erfolgen. Die konzentrische Leitungsführung benötigt also nicht mehr Platz als zwei separate Leitungen und übernimmt gleichzeitig die Funktion des Wärmetauschers . Die konzentrische Leitungsführung kann sich über die gesamte oder einen Teil der Zulauf- und Rücklaufieitung erstrecken .
Außer dem beschriebenen Kühlsystem für den Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges utnfasst die Erfindung weitere auf unterschiedliche Temperaturniveaus arbeitende Kühlsysteme . Durch die erfindungsgemäße Führung des Zulaufs der Kühlflüssigkeit zum Vorratsbehälter und des Rücklaufs der Kühlflüssigkeit der weiteren Kühlsysteme durch jeweils einen Wärmetauscher kann ein gemeinsamer Vorratsbehälter in die auf unterschiedliche Temperaturniveaus arbeitenden Kühlsysteme
integriert werden .
Die weiteren Kühlsysteme können beispielsweise das Kühlsystem für eine elektronische Einrichtung, insbesondere für die den
elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeuges sein, wobei das
Temperaturniveau der Kühlflüssigkeit für das Kühlsystem des elektrischen Antriebes bei 50-70°C liegen kann und/oder das
K hlsystein für eine Hochvoltbatterie, wobei das Temperaturniveau der Kühlflüssigkeit des Kühlsystems für die Hochvoltbatterie weniger als 50°C beträgt.
Dabei kann der Zulauf und Rücklauf des Kühlmittelkreislaufes einen direkten Anschluss an den Vorratsbehälter aufweisen, während der Zulauf und Ablauf des Kühlmittelkreislaufs des wenigstens einen weiteren, auf einem niedrigeren Temperaturniveau arbeitenden
Kühlsystems über den Wärmetauscher geführt ist .
Ebenso ist es möglich, dass die Vorläufe der Kühlkreise nach dem jeweiligen Wärmetauscher zusammengeführt werden, bevor sie in den Vorratsbehälter eingeleitet werden. Auch können die Rückläufe aus einem gemeinsamen Rücklauf aus dem Vorratsbehälter ausgeleitet und außerhalb des Vorratsbehälters auf die jeweiligen 'Kühlkreise aufgeteilt werden.
Das auf dem höheren Temperaturniveau arbeitende Kühlsystem wird vorzugsweise durch das Kühlsystem für den Verbrennungsmotor gebildet. Das heißt, im Gegensatz zu dem oder den weiteren auf einem niedrigen Temperaturniveau arbeitenden KühlSys emen beispielsweise für den elektrischen Antrieb und/oder die Hochvoltbatterie, die jeweils über einen Wärmetauscher geführt sind, kann der Zulauf und der Rücklauf des Kühlsystems für den Verbrennungsmotor direk , also ohne Wärmetauscher an den gemeinsamen Vorratsbehälter angeschlossen sein. Damit wird die Flüssigkeit in dem Vorratsbehälter, die sich auf dem hohen Temperaturniveau von beispielsweise 80-110°C befindet und mit dieser Temperatur in den Rücklauf des auf einer niedrigeren
Temperatur arbeitenden Kühlsystems in den Wärmetauscher strömt, durch die niedrige Temperatur des Zulaufs der Kühlflüssigkeit dieses Kühlsystems abgekühlt , sodass die bereits in dem Wärmetauscher übertragene Wärme nicht mehr aus dem auf dem niedrigerem
Temperaturniveau arbeitendem Kühlkreislauf abgeführt werden muss .
Die Wärme verbleibt vielmehr in dem Kühlkreis, der auf dem hohen Temperaturniveau arbeitet und muss dort über den Kühler z.B. an die Umgebung abgegeben werden. Aufgrund der höheren Temperaturdifferenz zur Umgebung erfolgt dieses jedoch deutlich effizienter. So ist hier z.B. ein geringerer Kühlluftstrom erforderlich, als wenn die gleiche Wärmemenge über den auf dem niedrigeren Temperaturniveau arbeitendem Kühlkreislauf abgeführt werden müsste .
Dadurch wird der Kraftstoffverbrauch herabgesetzt, indem z.B. die Wasserpumpe und der Kühlerlüfter weniger Energie verbrauchen und z.B. durch Schließen der Kühlluftklappen die Aerodynamik des
Kraftfahrzeuges verbessert wird.
Da der Kühlmittelkreislauf für das Kühlsystem für die
Hochvoltbatterie derzeit zum Beispiel durch einen Chiller in der Autoklimaanlage auf die erforderliche niedrige Temperatur abgekühlt werden muss, was einen zusätzlichen apparativen und Energieaufwand mit entsprechenden Kraftstoffverbrauch erfordert, besteht damit erfindungsgemäß die Möglichkeit, den Energieaufwand für den Betrieb der Autoklimaanlage zu reduzieren oder die Kühlflüssigkeit des KühlSys ems für die Hochvoltbatterie mit einem Kühler mit
Umgebungsluft abzukühlen.
Als Kühlflüssigkeit kann, wie üblich, ein Gemisch aus Wasser und einem Frost- und Korrosionsschutzmittel verwendet werden.
Die Erfindung kann bei ausschließlich mit Verbrennungsmotor betriebenen Kraftfahrzeugen Anwendung finden, welche Kühlkreisläufe mit unterschiedlichem Temperaturniveau aufweisen, beispielsweise für den indirekten Ladeluftkühler. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Kraftfahrzeuge mit einem
Verbrennungsmotor beschränkt, vielmehr kann sie beispielsweise auch bei Kraftfahrzeugen mit Brennstoffzellen angewendet werden, die auf einem Temperaturniveau von beispielsweise 60 bis 90°C arbeiten.
Ferner kann sie bei einem reinen Elektrofahrzeug mit
Batteriespeicher Anwendung finden.
Wesentlich ist lediglich, eine Entkopplung der Wärmekapazität des Kühlmittels im Vorratsbeh l er von dem Kühlmittelkreislauf und dass der Wärmetransport zwischen zwei oder mehr Kühlmittelkreisläufen über den gemeinsam genutzten Vorratsbehälter verhindert wird.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch
Fig. 1 den Zu- und Rücklauf der Kühlflüssigkeit zu und von dem Vorratsbehälter im Kühlkreislauf des Kühlsystems für den
Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges ;
Fig. 2 den Zu- und Rücklauf der Kühlflüssigkeit im
Kühlmittelkrexslauf des Kühlsystems für den Verbrennungsmotor und im Kühlmittelkreislauf eines auf einem niedrigeren Temperaturniveau arbeitenden Kühlsystems beispielsweise für den elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeuges mit einem gemeinsamen Vorratsbehälter für die Kühlflüssigkei .
Fig . 3 eine Variante der Ausführungsform nach Fig . 2; und
Fig, 4 die Kühlmittelkreisläufe für ein Kraftfahrzeug mit
Elektroantrieb mit Batteriespeicher,
Gemäß Fig, 1 weist der Kühlmittelkreislauf des Kühlsystems des nicht dargestellten Verbrennungsmotors einen Zulauf 1 für die
Kühlflüssigkeit vom Motor zu dem Vorratsbehälter 2 auf, der in den Kühlmittelkreislauf integriert ist und bis zum Niveau 3, also teilweise mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Mit dem Rücklauf 4 wird die Kühlflüssigkeit im Kreislauf wieder zu dem Verbrennungsmotor zurückgeführt . Der Zulauf 1 und der Rücklauf 4 sind durch einen Wärmetauscher 5 geführt . Der Wärmetauscher 5 wird vorzugsweise durch eine
konzentrische Führung des Zulaufs 1 und des Rücklaufs 4 in Form eines Doppelmantelrohres aus zwei konzentrischen Rohren, mit einem Außenrohr für den Zulauf 1 oder Rücklauf 4 und einem Innenrohr für den Rücklauf 4 oder Zulauf 1 gebildet.
Das für die Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors erforderliche Temperaturniveau des Kühlmittels beträgt beispielsweise 80 - 110°C . Beim Kaltstart liegt es jedoch wesentlich darunter. Durch den
Wärmetauscher 5 wird erreicht , dass die Kühlflüssigkeit des
Kühlsystems des Verbrennungsmotors das erforderliche
Temperaturniveau rasch erlangt, da die auf hohem Temperaturniveau befindliche Kühlflüssigkeit im Zulauf 1 seine Wärme an die kältere Kühlflüssigkeit in den Rücklauf 4 abgibt.
Gemäß Fig . 2 ist neben dem Kühlmittelkreislauf des Kühlsystems des
Verbrennungsmotors ein weiteres Kühlsystem beispielsweise für den elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeuges vorgesehen, welches auf einem niedrigeren Temperaturniveau arbeite . Dabei weisen das
Kühlsystem für den Verbrennungsmotor und das weitere Kühlsystem den gemeinsamen Vorratsbehälter 2 auf. Während der Zulauf 1' und der Rücklauf 2' des Kühlsystems des Verbrennungsmotors direkt, also ohne Wärmetauscher in dem Zulauf 1' und dem Rücklauf 2", an den
Vorratsbehälter 2 angeschlossen sind, sind der Zulauf 6 und der Rücklauf 7 des Kühlmittelkreislaufs des auf niedrigerem
Temperaturniveau arbeitenden Kühlsystems durch den
Gegenstromwärme auscher 8 geführt.
Die Kühlflüssigkeit aus dem gemeinsamen Vorratsbeh l er 2 weist damit vor dem Eintritt des Rücklaufs 7 in den Wärmetauscher 8 eine höhere Temperatur als die Kühlflüssigkeit in dem Zulauf 6, die sich auf einem niedrigen Temperaturniveau befindet, auf. Mit dem
Wärmetauscher 8 wird damit Wärme von dem Rücklauf 7 an den Zulauf 6 abgegeben, also die Kühlflüssigkeit im Rücklauf 7 abgekühl , sodass der Kühlleistungsbedarf für den auf dem niedrigeren Temperaturniveau arbeitendem Kühlkreislauf reduziert wird. In Fig. 2 ist nur der Zulauf 6 und der Rücklauf 7 der Kühlflüssigkeit des Kühlmittelkreislaufs eines Kühlsystems z.B. für den elektrischen totrieb durch den Wärmetauscher 8 zu bzw. von dem gemeinsamen Vorratsbehälter 2 dargestellt. Es besteht jedoch die Möglichkeit, einen oder mehrere Kühlmittelkreisläufe, die bei niedrigem Temperaturniveau arbeiten, an den gemeinsamen
Vorratsbehälter 2 entsprechend dem Zulauf 6 und dem Rücklauf 7 über jeweils einen weiteren Wärmetauscher entsprechend dem Wärmetauscher 8 anzuschl eßen, beispielsweise den Kühlkreislauf für eine
Hochvoltbatterie des Kraftfahrzeuges.
Nach Fig. 3 sind der Zulauf 1' des Kühlmittels für das auf einem hohen Temperaturniveau arbeitende Kühlsystem und der Zulauf 6 des Kühlmittels für das auf niedrigem Temperaturniveau arbeitenden Kühlsystems vor dem Eintritt in den Vorratsbehälter 2 und der Rücklauf 2' des Kühlmittels für das auf hohem Temperaturniveau arbeitenden Kühlsystems und der Rücklauf ? des Kühlmittels für das auf einem niedrigen Temperaturniveau arbeitende Kühlsystem vor dessen Eintritt in den Wärmetauscher 8 zusammengefasst . Das heißt, die Rückläufe 2' und 7 treten mit einem gemeinsamen Rücklauf 10 aus dem Vorratsbehälter 2 und werden außerhalb des Vorratsbehälters 2 auf die jeweiligen Kühlmittelkreisläufe aufgeteilt.
Gemäß Fig. 4 weist das nicht dargestellte Fahrzeug einen
Elektroantrieb 5 und eine Hochvoltbatterie 17 zur Stromversorgung des Elektroantriebs 5 auf, die jeweils durch einen Kühlkreislauf gekühlt werden und einen gemeinsamen Vorratsbehälter 2 für das Kühlmittel aufweisen .
In dem Kühlkreislauf für den Elektroantrieb 5, der einen
KühlmittelZulauf 9 zu dem Vorratsbehälter 2 und einen
Kühlmittelrücklauf 10 von dem Kühlmittelvorratsbehälter 2 aufweist, zirkuliert das Kühlmittel durch die Kühlmittelpumpe. 11 zum
Elektroantrieb 5 und von dort zum Kühler 4 mit dem Lüfter 6 zur Kühlung durch Umgebungsluft .
Ein Teil des Kühlmittels strömt dabei zu dessen Entlüftung über den Zulauf 9 in den Vorratsbehälter 8 und über den Rücklauf 10 in den
Kühlmittelkreislauf zur Kühlung des Elektroantriebs 5 zurück. In dem Kühlmittelkreislauf für die Batterie 17, der einen
Kühlmittelzulauf 12 zu dem gemeinsamen Kühlmittelvorratsbehälter 2 und einen durch einen Mantelrohrwärmetauscher 14 im Gegenstrom zum Kühlmittelzulauf 12 geführten Kühlmittelrücklauf 13 aufweist, zirkuliert das Kühlmittel zu dem Batteriewärmetauscher 19, mit dem die Batterie 17 gekühlt wird, und von dort zu einem Kühler 15, der an den Vor- und Rücklauf 18 zum Kältekreis der nicht dargestellten Klimaanlage des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist. Ein Teil des Kühlmittels strömt zu dessen Entlüftung über den Zulauf 12 in den gemeinsamen Vorratsbehälter 2 und über den Rücklauf 13 zurück in den Kühlmittelkreislauf zur Kühlung der Batterie 17.
Das heißt, bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist der Vorlauf 9 und der Rücklauf 10 des Kühlkreislaufes für den elektrischen Antrieb 5 mit dem höheren Temperaturniveau von beispielsweise 50 bis 70°C und der Vorlauf 12 und der Rücklauf 13 für den Kühlkreislauf mit dem niedrigeren Temperaturniveau von beispielsweise weniger als 50 °C für die Batteriekühlung über den Wärmetauscher 14 an den
Kühlmittelvorratsbehälter 2 angeschlossen. Hierdurch wird der
Kühlleistungsbedarf der Batteriekühlung reduziert, womit die elektrische Reichweite des Kraftfahrzeuges erhöht wird.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Kühlsystem mit einem
Kühlmittelkreislauf , in den ein Vorratsbehälter (2) für die
Kühlf lüssigkeit intergiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (1, 6, 12) und der Rücklauf (4, 7, 13) der Kühlflüssigkeit zum Vorratsbehälter (2} bzw. vom Vorratsbehälter (2) über einen Wärmetauscher {5, 8 , 14) geführt ist,
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (1, 6, 12} und der Rücklauf {4, 7, 13) durch den
Wärmetauscher (5, 8, 14) im Gegenstrom geführt ist.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (5, 8, 14} durch eine konzentrische Führung des Zulaufs und des Rücklaufs in Form eines Doppelmantelrohrs aus zwei konzentrischen Rohren mit einem Außenrohr für Zulauf (1, 6, 12) oder Rücklauf (4, 7, 13) und einem Innenrohr für den Rücklauf (4, 7, 13} oder Zulauf {1, 6, 12) gebildet wird.
4. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem das Kühlsystem für den
Ve brennungsmotor des Kraftfahrzeuges ist.
5, Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch wenigstens zwei auf unterschiedlichem Temperaturniveau arbeitende Kühlsysteme und einem in die Kühlkrei läufe der
wenigstens zwei Kühlsysteme integrierten gemeinsamen Vorratsbehälter (2) .
6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5 in Verbindung mit einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (1' , 9) und Rücklauf ( 2 ' , 10} des auf dem höheren Temperaturniveau
arbeitenden Kühlsystems einen direkten Anschluss an den
Vorratsbehälter (2) aufweist und der Zulauf (6, 12) und der Rücklauf (7, 13} des Kühlmittelkreislaufs des wenigstens einen weiteren, auf einem niedrigeren Temperaturniveau arbeitenden Kühlsystems über den Wärmetauscher (8, 14) geführt ist.
7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5 in Verbindung mit einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichne , dass der Zulauf {1' ) und Rücklauf ( 2 ' ) des auf dem niedrigerem Temperaturniveau arbeitenden KühlSystems einen direkten Anschluss a den Vorratsbehälter (2) aufweist und der Zulauf (6) und der Rücklauf (7) des
Kühlmittelkreislaufs des wenigstens einen weiteren, auf einem höherem Temperaturniveau arbeitenden Kühlsystems über den
Wärmetauscher {8} geführt ist.
8. Kraf fahrzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das auf dem höheren Temperaturniveau arbeitende Kühlsystem das Kühlsystem für den Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges ist,
9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 6 oder 7 , dadurch gekennzeichnet , dass das auf dem höheren Temperaturniveau arbeitende Kühlsystem das Kühlsystem für den elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeuges ist.
10. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine weitere Kühlsystem das Kühlsystem für die den elektrischen Antrieb und/oder das Kühlsystem für die Hochvoltbatterie des Kraftfahrzeuges ist .
PCT/EP2016/065067 2015-07-06 2016-06-28 Kraftfahrzeug mit wenigstens einem kühlmittelkreislauf WO2017005558A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015212554.8 2015-07-06
DE102015212554.8A DE102015212554A1 (de) 2015-07-06 2015-07-06 Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Kühlmittelkreislauf

Publications (1)

Publication Number Publication Date
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