WO2017108181A1 - Temperierungssystem sowie fahrzeug, insbesondere landfahrzeug, mit einem solchen - Google Patents

Temperierungssystem sowie fahrzeug, insbesondere landfahrzeug, mit einem solchen Download PDF

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WO2017108181A1
WO2017108181A1 PCT/EP2016/002145 EP2016002145W WO2017108181A1 WO 2017108181 A1 WO2017108181 A1 WO 2017108181A1 EP 2016002145 W EP2016002145 W EP 2016002145W WO 2017108181 A1 WO2017108181 A1 WO 2017108181A1
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proportional valve
flow
temperature
vehicle
tempering
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PCT/EP2016/002145
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Inventor
Otfried Schwarzkopf
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Voss Automotive GmbH
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Voss Automotive GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/02—Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling

Definitions

  • the invention relates to a Temper istssystem for controlling the temperature of at least one component to be tempered of a vehicle, in particular at least one traction battery of the vehicle, comprising at least a first
  • Tempering device and at least one second tempering device of a tempering circuit and a vehicle, in particular land vehicle, with at least one drive unit, in particular an electric motor of an electric drive, and at least one component to be tempered,
  • tempering component of a vehicle such as a land vehicle
  • vehicles are in particular vehicles with pure electric drive or hybrid drive. They include at least one
  • Electric motor of an electric drive at least one traction battery, at least one vehicle interior, at least two coolant circuits, at least one refrigerant circuit and Temper michssysteme and Batteriesammlung foundeden for a traction battery.
  • the first of the two coolant circuits is used in particular for tempering the electrical machine of the vehicle or, if it is a hybrid vehicle, the internal combustion engine.
  • the second coolant circuit serves to temper the traction battery of the vehicle.
  • Under a traction battery is understood here as an energy storage for driving vehicles with electric drive. Since this cyclic charging and discharging processes is exposed, usually accumulators are used, in particular an interconnection of individual
  • CONFIRMATION COPY switched cells gives the energy content of the traction battery.
  • the cells of a traction battery have manufacturing and due to effects of use differences in capacity and current output due to varying internal resistance. With decreasing temperatures, the mobility of the electrons decreases, resulting in a reduction in the ability of the traction battery to discharge high currents. To counteract this effect and since various battery technologies are unusable at lower temperatures, it is known to assign traction batteries not only a cooling device but also a heating device, thus tempering them. Also the
  • Traction battery associated electrical components of an inverter, a charger, etc. can heat up, so it is known to cool these suitable.
  • DE 10 20 3 008 801 A1 discloses a traction battery tempering system for controlling the temperature of at least one traction battery that includes a first cooling device and at least one heating device, wherein a second cooling device is further provided and the heating device arranged close to the traction battery and with little or no thermal mass is provided.
  • the vehicle includes two coolant circuits and at least one refrigerant circuit, wherein the first coolant circuit operates at a first temperature level and the second coolant circuit operates at a second temperature level different from the first temperature level, and wherein the first coolant circuit for conditioning the
  • Tempering the traction battery is used.
  • the refrigerant circuit is used
  • a second evaporator of the second coolant circuit of the vehicle is also part of the refrigerant circuit, so that via this evaporator or a chiller
  • Refrigerant cycle can take place. Since the entire coolant flow is conducted via this second evaporator, it must be correspondingly large be dimensioned, resulting in a relatively high cost. Here it would be advantageous to find a cheaper solution.
  • Traction battery in particular in an electric vehicle, known, comprising a battery cooling circuit with a battery-driven refrigerant compressor, a condenser, an expansion valve and an evaporator formed by the battery cooling line section, wherein the compressor and the condenser are part of a vehicle air conditioning system whose cooling circuit has its own expansion valve and a own evaporator has.
  • Expansion valve and evaporator of the battery cooling circuit or air conditioning cooling circuit are in two parallel line branches, while the compressor and the capacitor-containing line section belongs to both circuits together. Again, in each of the variants of the chilier or evaporator, which belongs to the two circuits, again subjected to the total mass flow, even if it is not actually needed.
  • the present invention is therefore based on the object
  • a vehicle is provided which overcomes the above-mentioned disadvantages of the prior art.
  • the object is for a tempering system according to the preamble of
  • Claim 1 achieved in that at least one proportional valve is provided for adjusting the flow temperature for the at least one component to be tempered.
  • the object is achieved in that at least one such Temper michssystem is provided. Further developments of the invention are in the dependent
  • Adjusting the flow temperature t (rh) is here a setting of a
  • Mass flow rh understood. The adjustment of the mass flow rh takes place in particular via a pump speed. Partial mass flows, which pass through the at least two tempering devices and are tempered therein, are conducted via the proportional valve to the proportional valve. In this, the flow temperature for the at least one
  • the flow mass flow is advantageous here the coolant mass flow in the coolant circuit.
  • the proportional valve is arranged downstream of the at least one first and the at least one second temperature control device.
  • the first tempering device is flowed through by a first partial coolant mass flow, the second tempering device by a second partial flow of the coolant. These partial mass flows of coolant are in the
  • Proportional valve or guided together via the proportional valve, so that at the output of the proportional valve exits a total mass flow, namely the flow mass flow for controlling the at least one to
  • tempering component of the vehicle in particular vehicle with pure electric drive or hybrid drive.
  • At least one feed line between the proportional valve and the at least one component to be tempered is advantageously arranged to supply the component to be tempered with the flow mass flow output from the proportional valve, which results from the setting of Partial mass flows to each other.
  • the total or flow mass flow thus advantageously results from the sum of the partial mass flows and thus also the temperature of the total mass flow corresponding to the sum of the temperatures of the partial mass flows. Temperature and size of the flow mass flow are thus adjusted by the at least one proportional valve via the setting of the partial mass flows to each other and fed via the flow line of at least one component to be tempered.
  • the at least one first tempering device is advantageously a cooler.
  • the at least one second tempering device is advantageously a chillier, thus a heat exchanger between the refrigerant circuit and the coolant circuit of the vehicle or its tempering system.
  • the vehicle thus advantageously comprises the temperature control circuit to which the at least two
  • Tempering devices belong, as a coolant circuit, wherein it also comprises a refrigerant circuit and the at least one second temperature control part is also part of the refrigerant circuit. Because of the at least one second
  • Tempering only a partial mass flow flows here a smaller dimensions compared to the prior art can be provided, which also leads to a cost reduction compared to the cost of a chilier over which the total mass flow is performed, as in particular in the prior art of DE 10 2013 008 801 A1 and DE 44 08 960 C1 leads.
  • the proportional valve comprises at least one
  • the sensor device for detecting at least one physical property of a flow mass flow of a flowing through the temperature control medium.
  • the sensor device is a temperature sensor.
  • the temperature sensor may be located in the valve region as well as in a transition region from the valve region of the proportional valve to the actuator thereof.
  • the proportional valve comprises the valve region through which flows partial mass flows or a total mass flow and in which a diaphragm element and / or another device is provided in order to adjust sub-mass flows, and an actuator, in particular comprising one
  • Actuator attached to the diaphragm element and / or the other device engages to make the desired or determined by a control unit adjustment of the diaphragm element and / or the other device (s). Due to the advantageous integration of the sensor device, in particular the
  • Temperature sensor in the proportional valve, a feedback of the measured temperature can be done directly where the flow temperature for the flow mass flow, which is to be performed at least one component to be tempered, where the mixture of the partial mass flows with their respective temperature.
  • a temperature detection is exactly where a desired temperature is to be set as the flow temperature, possible, so that a very accurate adjustment of the flow temperature can be done in the proportional valve, as a short-term feedback of the temperature takes place.
  • the control can take this actual variable directly into account and therefore make the setpoint control particularly fast and accurate.
  • Temperature sensors provided in the proportional valve are integrated therein.
  • Such a proportional valve provided with a plurality of temperature sensors can be arranged, for example, at a branch point or a junction point of several, in particular two, parallel-guided branches in the temperature control circuit, downstream of them
  • Traction battery and the electrical components such as charger, converter, inverter, etc.
  • the electrical components are, however, usually connected in series with each other.
  • At least one bypass line can be arranged, which can be switched on and off via a valve device. It is thus possible to provide such a bypass line in parallel connection with the corresponding tempering device in order to be able to bridge this tempering device through the bypass line.
  • the over the at least one bypass line guided partial mass flow of medium
  • Partial mass flow in the setting of the flow temperature for the at least one component to be tempered in the proportional valve can be taken into account.
  • the proportional valve can be attached to at least one of the tempering, in particular flanged.
  • a unit of tempering device and proportional valve is thus provided so that a line otherwise provided between these components of the tempering system can be dispensed with.
  • Tempering device exits, it enters directly into the proportional valve.
  • the proportional valve itself is advantageously designed as a mixing valve for mixing partial mass flows.
  • the at least one sensor device may be in or on an inner mixing chamber and / or in the region of a
  • Connecting device for connecting a or the flow line and / or in Range may be arranged in or on an actuator portion of the proportional valve.
  • the proportional valve advantageously comprises a valve portion and an actuator portion, wherein in the valve portion, the inner mixing chamber is provided and on this particular three or more, such as four,
  • Connection devices are provided for connecting lines that lead from the tempering to the proportional valve and the at least one flow line leading to the components to be tempered.
  • the at least one sensor device can be used to detect the temperature of the flow mass flow or total mass flow in or on the inner
  • Mixing chamber so in particular be arranged after the mixing process of the partial mass flows in the interior of the valve portion of the proportional valve. Furthermore, it is possible to use the sensor device in the region of the actuator section
  • actuator and valve section each have their own wall and these walls together to form a common intermediate or Rawandung between actuator section and
  • Valve section are connected or become. To the temperature of the
  • the at least one sensor device can also be used in the region of the connection device for connecting the supply line, via which the flow mass flow can be determined from the total mass flow or flow mass flow
  • Proportional valve exits be arranged.
  • Figure 1 is a schematic diagram of a temperature control system according to the invention for a vehicle, comprising a coolant circuit and a refrigerant circuit and tempering and a
  • FIG. 1 is a detail view of the two tempering and the
  • Figure 3 is a longitudinal sectional view of an embodiment of a
  • Connection means for connecting three lines, wherein in the interior of the proportional valve, a mixing of two partial mass flows to a total mass flow takes place, and
  • FIG 4 shows an alternative embodiment of the two tempering and a proportional valve according to the invention part of the tempering according to Figure 1, wherein the proportional valve is arranged on at least one of the two tempering or attached thereto.
  • the two electrical components 3, 4 may, for example, a charger, an inverter or a unit containing an AC / DC converter and
  • Power electronics be. Instead of only two electrical components more than two may be provided here and connected in series with each other or in series with the traction battery 2. In the one shown here
  • Embodiment the traction battery 2 and the two electrical components 3, 4 are shown arranged in parallel to each other.
  • Traction battery 2 and electrical components 3, 4 are parts of a
  • Coolant circuit 5 over which they can be tempered as components to be tempered.
  • the coolant circuit further comprises a first tempering device in the form of a cooler 6 and in parallel thereto a second
  • the radiator 6 is disposed on the vehicle front 101. It can be bypassed via a bypass line 8. This can be switched on and off via a valve 9. This valve can be, for example, a 3/2-way switching valve.
  • the bypass line 8 is thus completely connected in parallel to the cooler 6. Also, the evaporator or chiller 7 is connected in parallel to the radiator 6 and the bypass line. 8
  • a line 10 of the coolant circuit 5 leads to a junction 14 at which this line 10 branches into three sub-lines, a line 27 leading to the valve 9, and a line 28 leading to the chiller 7.
  • the conduit 10 extends from the rear of the vehicle 100 in which the
  • Traction battery 2 and the electrical components 3, 4 are arranged in the front area of the vehicle, in the u.a. Cooler 6 and chilier 7 are arranged.
  • the line 10 is connected via a node 11 to the line 12 arriving from the electrical component 3 and to the line 13 arriving from the traction battery 2. Downstream of the traction battery 2 and the series-connected electrical components 3, 4 are thus the
  • junction 11 and the conduit 10 is arranged, wherein the flow direction of the flowing coolant in this direction away from the Knotenpunt 1 to the node 14 is provided. This is indicated in Figure 1 with an arrow P1.
  • the total mass flow arriving at the node 14 is, as mentioned, there in the sub-mass flows, the cooler 6 and the
  • the proportional valve 15 Downstream behind both the cooler 6 and the bypass line 8 and the chiller or evaporator 7, a proportional valve 15 is arranged.
  • the proportional valve 15 includes a temperature sensor 150. It serves for
  • a flow line 16 extends from the
  • valve 17 which is there at the node for branching the flow mass flow to the traction battery 2 and the electrical components 3, 4, which are connected in series, is provided, may be a proportional valve, as indicated in Figure 1. This is here provided with two temperature sensors 170, 171 to the
  • the supply line 16 is, as also indicated in Figure 1, isolated on the outside by an insulation 18. This can be provided only in sections and especially on the vehicle underbody, since there the
  • Supply line 16 particularly strong ambient temperatures and also
  • Wind is exposed.
  • Flow mass rh 3 at the output of the proportional valve 15 is approximately equal to the temperature t 3 'at the entrance of the
  • a refrigerant circuit 19 which engages with the coolant circuit 5 in the region of the evaporator or chiliers 7. This serves to heat exchange between the two circuits.
  • the refrigerant circuit 19, in which refrigerant flows in a clockwise direction, further comprises a compressor 21, a condenser 20 or gas cooler in the area of the vehicle front, two expansion valves 23, 24 in the two branches of evaporator / chiller 7 and a further evaporator 22, the Vehicle interior cooling is used.
  • the evaporator 22 is connected in series with the evaporator or coolant 7.
  • the Kieitemittei Vietnameselauf thus comprises two evaporators, which are connected in parallel, wherein one of the two evaporators, namely the evaporator 7, a heat transfer between
  • Refrigerant circuit and coolant circuit allows.
  • the temperature sensor 150 is advantageously integrated into the proportional valve 15. About this is the determination of the flow temperature t 3 directly in Proportional valve 15 possible, so that the two inflowing there
  • the proportional valve 15 is arranged downstream of both the cooler 6 and the evaporator 7 as well as the bypass line 8 and that the flow mass flow rh ge s as a total mass flow downstream behind the proportional valve 15 in the direction of the components to be tempered 2, 3, 4 flows away. Since the temperature of the flow mass flow is to be set, is corresponding to the
  • Temperature sensor 150 arranged there in the region of the exiting from the proportional valve 15 flow mass flow.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the proportional valve 15
  • the proportional valve 15 has a valve section 151 and an actuator section 152.
  • the valve portion 151 has a
  • connection means 154, 155, 156 are connected, such as the lines from the cooler 6 and the
  • the connection device 155 for example, the line that arrives from the cooler 6 or the bypass line 8, connected to the
  • the temperature sensor 150 projects into the interior of an inner chamber 159 of the proportional valve 15 in order there to determine the flow temperature ⁇ 3 , which by mixing the Temperatures ti and t2 and ' and t 2 of the partial mass flows rh 2 and rhi or rhi ' flow into the interior of the proportional valve. To mix the
  • Part mass flows are in the interior of the proportional valve 5, a fixed aperture element 160 and a rotatably mounted, directly adjacent to this arranged rotor element 161 provided with rotor plate 165. Both the fixed aperture element 160 and the rotor plate 165 of the
  • Rotor element 161 have through holes 162 and 163, the
  • Housing part 157 of the actuator 152 arranged, which acts on the so-called spline 164 of the rotor member 161 and causes its rotation.
  • the proportional valve 15 can thus be designed as a 3/2 -way proportional valve with three connection devices and two switch positions or as a 4/3-way proportional valve with four connection devices and three switch positions.
  • the choice of the respective proportional valve may depend on how many lines are connected to this and
  • the proportional valve 17 shown in Figure 1 represents the temperatures of the
  • Part mass flows m 4 and rh 5 which are routed via the two lines 25, 26 to the two electrical components 3, 4 and the traction battery 2.
  • the proportional valve 17 comprises the two
  • Temperature sensors 170 and 171. are in particular in the region of the two ports of the proportional valve 17 for the lines 25, 26th
  • the proportional valve can thus be used depending on the configuration both for adjusting the temperature of a total mass flow and the temperature of partial mass flows, as by the
  • Proportional valves 15 and 17 shown and explained above.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment to that shown in FIG. 2 with regard to the arrangement of the proportional valve 15.
  • the proportional valve 15 can then be attached to the cooler 6 and / or the evaporator 7 or chiller, in particular flanged.
  • the proportional valve may in particular be part of the cooler 6 or of the evaporator / chiller 7.
  • the partial mass flow rhi arriving from the cooler flows at the temperature ti as well as the partial mass flow rh 2 at the temperature i 2 from the evaporator 7 or chilier into the proportional valve, in particular, as shown in FIG. 3, and passes through the feed line 16 out of this again as
  • Embodiments of Temper michssystem for tempering at least one component of a vehicle to be tempered and vehicles with such Temper michssystem numerous other can be formed, any combinations of these features, in which in each case at least a first and a second temperature control and at least one proportional valve for adjusting the flow temperature are provided for at least one component to be tempered. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Bei einem Temperierungssystem (1) zum Temperieren zumindest einer zu temperierenden Komponente (2,3,4) eines Fahrzeugs (100), insbesondere zumindest einer Traktionsbatterie (2) des Fahrzeugs (100), enthaltend zumindest eine erste Temperiereinrichtung (6) und zumindest eine zweite Temperiereinrichtung (7) eines Temperierkreislaufs (5), ist zumindest ein Proportionalventil (15,17) zum Einstellen der Vorlauftemperatur für die zumindest eine zu temperierende Komponente (2,3,4) vorgesehen.

Description

Temperierungssystem sowie Fahrzeug, insbesondere Landfahrzeug, mit einem solchen
Die Erfindung betrifft ein Temperierungssystem zum Temperieren von zumindest einer zu temperierenden Komponente eines Fahrzeugs, insbesondere zumindest einer Traktionsbatterie des Fahrzeugs, enthaltend zumindest eine erste
Temperiereinrichtung und zumindest einer zweiten Temperiereinrichtung eines Temperierkreislaufs, sowie ein Fahrzeug, insbesondere Landfahrzeug, mit zumindest einem Antriebsaggregat, insbesondere einem Elektromotor eines Elektroantrieb, und zumindest einer zu temperierenden Komponente,
insbesondere einer Traktionsbatterie.
Temperierungssysteme zum Temperieren von zumindest einer zu
temperierenden Komponente eines Fahrzeugs, wie eines Landfahrzeugs, sind im Stand der Technik bekannt. Solche Fahrzeuge sind insbesondere Fahrzeuge mit reinem Elektroantrieb oder Hybridantrieb. Sie umfassen zumindest einen
Elektromotor eines Elektroantriebs, zumindest eine Traktionsbatterie, zumindest einen Fahrzeuginnenraum, zumindest zwei Kühlmittelkreisläufe, zumindest einen Kältemittelkreislauf sowie Temperierungssysteme und Batterieheizeinrichtungen für eine Traktionsbatterie. Der erste der beiden Kühlmittelkreisläufe dient insbesondere zum Temperieren der elektrischen Maschine des Fahrzeugs oder, wenn es sich um ein Hybridfahrzeug handelt, des Verbrennungsmotors. Der zweite Kühlmittelkreislauf dient zum Temperieren der Traktionsbatterie des Fahrzeugs. Unter einer Traktionsbatterie wird hier ein Energiespeicher zum Antrieb von Fahrzeugen mit Elektroantrieb verstanden. Da diese zyklischen Lade- und Entladeprozessen ausgesetzt ist, werden üblicherweise Akkumulatoren verwendet, insbesondere eine Zusammenschaltung von einzelnen
Akkumulatorzellen oder -blocken. Im Vergleich zu Gerätebatterien weisen die Zellen einer Traktionsbatterie eine vielfach höhere Kapazität auf. Durch serielles Zusammenschalten von Einzelzellen ergibt sich die Fahrspannung bzw.
Traktionsspannung. Durch eine Erhöhung der Baugröße der Zellen oder durch Parallelschaltung von Zellen können die Speicherkapazität und
Strombelastbarkeit erhöht werden. Das Produkt aus Traktionsspannung und elektrischer Ladung oder galvanischer Kapazität der Einzelzellen bzw. parallel
BESTÄTIGUNGSKOPIE geschalteten Zellen ergibt den Energiegehalt der Traktionsbatterie. Die Zellen einer Traktionsbatterie weisen fertigungsbedingt sowie durch Nutzungseinflüsse Unterschiede in der Kapazität und Stromabgabe aufgrund variierenden inneren Widerstands auf. Mit sinkenden Temperaturen verringert sich die Beweglichkeit der Elektronen, was dazu führt, dass sich die Fähigkeit der Traktionsbatterie zur Abgabe hoher Ströme verringert. Um diesem Effekt entgegen zu wirken und da verschiedene Akkutechnologien bei tieferen Temperaturen unbrauchbar werden, ist es bekannt, Traktionsbatterien nicht nur eine Kühleinrichtung, sondern auch eine Heizeinrichtung zuzuordnen, sie somit zu temperieren. Auch die der
Traktionsbatterie zugeordneten elektrischen Komponenten eines Inverters, eines Ladegeräts etc. können sich erwärmen, so dass es bekannt ist, auch diese geeignet zu kühlen.
Beispielsweise offenbart die DE 10 20 3 008 801 A1 ein Traktionsbatterie- Temperierungssystem zum Temperieren zumindest einer Traktionsbatterie, das eine erste Kühleinrichtung und zumindest eine Heizeinrichtung enthält, wobei ferner eine zweite Kühleinrichtung vorgesehen ist und die Heizeinrichtung ortsnah an der Traktionsbatterie angeordnet und mit keiner oder wenig thermischer Masse versehen ist. Das Fahrzeug umfasst zwei Kühlmittelkreisläufe und zumindest einen Kältemittelkreislauf, wobei der erste Kühlmittelkreislauf auf einem ersten Temperaturniveau und der zweite Kühlmittelkreislauf auf einem sich von dem ersten Temperaturniveau unterscheidenden zweiten Temperaturniveau arbeitet, und wobei der erste Kühlmittelkreislauf zum Konditionieren des
Fahrzeuginnenraums und/oder zum Kühlen zumindest einen Aggregats, wie des Elektromotors des Fahrzeuges, und der zweite Kühlmittelkreislauf zum
Temperieren der Traktionsbatterie dient. Der Kältemittelkreislauf dient
demgegenüber dem Klimatisieren des Fahrzeuginnenraums und zur Aufnahme von Wärme aus dem zweiten Kühlmittelkreislauf. Ein zweiter Verdampfer des zweiten Kühlmittelkreislaufs des Fahrzeugs ist dementsprechend auch Teil des Kältemittelkreislaufs, so dass über diesen Verdampfer bzw. Chiller ein
Wärmetausch zwischen dem zweiten Kühlmittelkreislauf und dem
Kältemittelkreislauf erfolgen kann. Da über diesen zweiten Verdampfer der gesamte Kühlmittelstrom geführt wird, muss dieser entsprechend groß dimensioniert werden, was zu einem vergleichsweise hohen Kostenaufwand führt. Hier wäre es vorteilhaft, eine kostengünstigere Lösung zu finden.
Ferner ist aus der DE 44 08 960 C1 eine Vorrichtung zum Kühlen einer
Traktionsbatterie, insbesondere in einem Elektrofahrzeug, bekannt, die einen Batteriekühlkreislauf mit einem batteriebetriebenen Kältekompressor, einem Kondensator, einem Expansionsventil und einem vom Batterie- Kühlleitungsabschnitt gebildeten Verdampfer umfasst, wobei der Kompressor und der Kondensator Teil einer Fahrzeugklimaanlage sind, deren Kühlkreislauf ein eigenes Expansionsventil und einen eigenen Verdampfer aufweist.
Expansionsventil und Verdampfer des Batteriekühlkreislaufs bzw. Klimaanlagen- Kühlkreislaufs liegen in zwei zueinander parallelen Leitungszweigen, während der den Kompressor und den Kondensator beinhaltende Leitungsabschnitt beiden Kreisläufen gemeinsam angehört. Auch hier ist in jeder der Ausführungsvarianten der Chilier bzw. Verdampfer, der beiden Kreisläufen angehört, wiederum mit dem Gesamtmassenstrom beaufschlagt, sogar dann, wenn er eigentlich nicht benötigt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Temperierungssystem sowie ein Fahrzeug mit einem solchen vorzusehen, bei dem eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte
Temperierungsmöglichkeit insbesondere für eine Traktionsbatterie eines
Fahrzeugs geschaffen wird, die die vorstehend genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Die Aufgabe wird für ein Temperierungssystem nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zumindest ein Proportionalventil zum Einstellen der Vorlauftemperatur für die zumindest eine zu temperierende Komponente vorgesehen ist. Für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest ein solches Temperierungssystem vorgesehen ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen definiert. Dadurch werden ein Temperierungssystem zum Temperieren zumindest einer zu temperierenden Komponente eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Temperierungssystem geschaffen, bei denen im Temperierkreislauf ein Proportionalventil zum Einstellen der Vorlauftemperatur zum Temperieren der zumindest einen zu temperierenden Komponente des Fahrzeugs dient. Unter einem Einstellen der Vorlauftemperatur t (rh) wird hier ein Einstellen eines
Massenstroms rh verstanden. Das Einstellen des Massenstroms rh erfolgt insbesondere über eine Pumpendrehzahl. Über das Proportionalventil werden Teilmassenströme, die durch die zumindest zwei Temperiereinrichtungen hindurchgehen und in diesen temperiert werden, zu dem Proportionalventil geführt. In diesem wird die Vorlauftemperatur für die zumindest eine zu
temperierende Komponente eingestellt und dieser Vorlaufmassenstrom der zumindest einen zu temperierenden Komponente, wie insbesondere der
Traktionsbatterie und/oder einem Inverter, einem Ladegerät oder anderen zu temperierenden Komponenten, zugeführt. Der Vorlaufmassenstrom ist hierbei vorteilhaft der Kühlmittelmassenstrom im Kühlmittelkreislauf.
Vorteilhaft ist das Proportionalventil stromabwärts hinter der zumindest einen ersten und der zumindest einen zweiten Temperiereinrichtung angeordnet.
Hierdurch ist es möglich, dem Proportionalventil die durch die erste und die zweite Temperiereinrichtung temperierten Teilmassenströme zuzuführen. Die erste Temperiereinrichtung wird von einem ersten Kühlmittel-Teilmassenstrom durchströmt, die zweite Temperiereinrichtung von einem zweiten Kühlmittel- Teilmassenstrom. Diese Teilmassenströme an Kühlmittel werden in dem
Proportionalventil bzw. über das Proportionalventil zusammen geführt, so dass am Ausgang des Proportionalventils ein Gesamtmassenstrom austritt, nämlich der Vorlaufmassenstrom zum Temperieren der zumindest einen zu
temperierenden Komponente des Fahrzeugs, insbesondere Fahrzeugs mit reinem Elektroantrieb oder Hybridantrieb.
Vorteilhaft ist zumindest eine Vorlaufleitung zwischen dem Proportionalventil und der zumindest einen zu temperierenden Komponente angeordnet zum Versorgen der zu temperierenden Komponente mit dem aus dem Proportionalventil ausgegebenen Vorlaufmassenstrom, der sich aus dem Einstellen von Teilmassenströmen zueinander ergibt. Der Gesamt- bzw. Vorlaufmassenstrom ergibt sich somit vorteilhaft aus der Summe der Teilmassenströme und damit dann auch die Temperatur des Gesamtmassenstroms entsprechend aus der Summe der Temperaturen der Teilmassenströme. Temperatur und Größe des Vorlaufmassenstroms werden somit durch das zumindest eine Proportionalventil über das Einstellen der Teilmassenströmen zueinander eingestellt und über die Vorlaufleitung der zumindest einen zu temperierenden Komponente zugeleitet.
Die zumindest eine erste Temperiereinrichtung ist vorteilhaft ein Kühler. Die zumindest eine zweite Temperiereinrichtung ist vorteilhaft ein Chilier, somit ein Wärmeübertrager zwischen Kältemittelkreislauf und Kühlmittelkreislauf des Fahrzeugs bzw. von dessen Temperierungssystem. Das Fahrzeug umfasst somit vorteilhaft den Temperierkreislauf, dem die zumindest zwei
Temperiereinrichtungen angehören, als Kühlmittelkreislauf, wobei es zudem einen Kältemittelkreislauf umfasst und die zumindest eine zweite Temperiereinrichtung Teil auch des Kältemittelkreislaufs ist. Da über die zumindest eine zweite
Temperiereinrichtung lediglich ein Teilmassenstrom strömt, kann hier eine geringere Dimensionierung im Vergleich zum Stand der Technik vorgesehen werden, die auch zu einer Kostenreduzierung gegenüber den Kosten für einen Chilier, über den der Gesamtmassenstrom geführt wird, wie insbesondere beim Stand der Technik der DE 10 2013 008 801 A1 und der DE 44 08 960 C1 , führt.
Weiter vorteilhaft umfasst das Proportionalventil zumindest eine
Sensoreinrichtung zum Erfassen zumindest einer physikalischen Eigenschaft eines Vorlaufmassenstroms eines durch den Temperierkreislauf strömenden Mediums. Besonders vorteilhaft ist die Sensoreinrichtung ein Temperatursensor. Dieser ist vorteilhaft in das Proportionalventil integriert. Der Temperatursensor kann sich sowohl im Ventilbereich als auch in einem Übergangsbereich vom Ventilbereich des Proportionalventils zum Aktuator von diesem befinden. Das Proportionalventil umfasst den Ventilbereich, durch den Teilmassenströme bzw. ein Gesamtmassenstrom hindurchströmen und in dem ein Blendenelement und/oder eine andere Einrichtung vorgesehen ist, um Teilmassenströme einstellen zu können, und einen Aktuator, insbesondere umfassend einen
Stellantrieb, der an dem Blendenelement und/oder der anderen Einrichtung angreift, um die gewünschte bzw. von einer Regeleinheit bestimmte Verstellung des Blendenelements und/oder der anderen Einrichtung(en) vorzunehmen. Durch die vorteilhafte Integration der Sensoreinrichtung, insbesondere des
Temperatursensors, in das Proportionalventil, kann eine Rückkopplung der gemessenen Temperatur direkt dort erfolgen, wo die Vorlauftemperatur für den Vorlaufmassenstrom, der zu der zumindest einen zu temperierenden Komponente geführt werden soll, wo auch die Mischung der Teilmassenströme mit ihrer jeweiligen Temperatur erfolgt. Hierdurch ist somit eine Temperaturerfassung genau dort, wo eine gewünschte Temperatur als Vorlauftemperatur eingestellt werden soll, möglich, so dass eine sehr exakte Einstellung der Vorlauftemperatur im Proportionalventil erfolgen kann, da eine kurzwegige Rückkopplung der Temperatur erfolgt. Die Regelung kann diese Istgröße direkt berücksichtigen und die Sollgrößeneinregelung daher besonders schnell und exakt vornehmen.
Insbesondere können im Proportionalventil auch mehrere Temperaturen, wie solche von Teilmassenströmen an Medium, wie Kühlmittel, erfasst werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn mehrere Sensoreinrichtungen bzw.
Temperatursensoren in dem Proportionalventil vorgesehen, insbesondere darin integriert sind. Ein solches mit mehreren Temperatursensoren versehenes Proportionalventil kann beispielsweise an einer Verzweigungsstelle bzw. einem Knotenpunkt mehrerer, insbesondere zweier, parallel geführter Zweige in dem Temperierkreislauf angeordnet werden, um die stromabwärts dahinter
befindlichen zu temperierenden Komponenten unterschiedlich temperieren zu können, wie die parallel zueinander angeordneten Komponenten der
Traktionsbatterie und der elektrischen Komponenten, wie Ladegerät, Wandler, Inverter etc. Die elektrischen Komponenten sind dabei allerdings zumeist in Reihe zueinander geschaltet.
In Parallelschaltung zu der zumindest einen ersten und/oder der zumindest einen zweiten Temperiereinrichtung kann zumindest eine Bypassleitung angeordnet sein, die über eine Ventileinrichtung zuschaltbar und abschaltbar ist. Es kann somit eine solche Bypassleitung in Parallelschaltung zu der entsprechenden Temperiereinrichtung vorgesehen werden, um diese Temperiereinrichtung durch die Bypassleitung überbrücken zu können. Vorteilhaft wird auch der über die zumindest eine Bypassleitung geführte Teilmassenstrom an Medium,
insbesondere an Kühlmittel, dem Proportionalventil zugeführt, so dass auch das Proportionalventil stromabwärts hinter der zumindest einen Bypassleitung angeordnet ist. Dies erweist sich als vorteilhaft, da bei Überbrücken der
zumindest einen Temperiereinrichtung durch die zumindest eine Bypassleitung der über diese geführte und dementsprechend eine die Vorlauftemperatur des Vorlaufmassenstroms ggf. beeinflussende Temperatur aufweisende
Teilmassenstrom bei dem Einstellen der Vorlauftemperatur für die zumindest eine zu temperierende Komponente im Proportionalventil mit berücksichtigt werden kann.
Als weiter vorteilhaft erweist es sich, die zumindest eine Vorlaufleitung zum Versorgen der zumindest einen zu temperierenden Komponente mit dem
Vorlaufmassenstrom zumindest abschnittsweise zu isolieren, insbesondere im Bereich eines Fahrzeugunterbodens. Gerade in diesem Bereich wären ansonsten Wärmeverluste möglich, da sich die zumindest eine Vorlaufleitung über eine lange Strecke in einem Bereich am Fahrzeug unterboden erstreckt, der stark der
Umgebungstemperatur ausgesetzt ist, zudem durch Fahrtwind ebenfalls insbesondere gekühlt wird.
Das Proportionalventil kann an zumindest eine der Temperiereinrichtungen angegliedert, insbesondere angeflanscht sein. Hierbei wird somit eine Einheit aus Temperiereinrichtung und Proportionalventil vorgesehen, so dass eine zwischen diesen Komponenten des Temperierungssystems ansonsten vorgesehene Leitung entfallen kann. Der entsprechende Teilmassenstrom, der aus der
Temperiereinrichtung austritt, tritt dabei direkt in das Proportionalventil ein.
Hierdurch wird ein sehr kurzer Weg geschaffen, wobei Wärmeverluste oder die ungewollte Aufnahme von Wärme hierdurch besonders gut vermieden werden kann.
Das Proportionalventil selbst ist vorteilhaft als Mischventil zum Mischen von Teilmassenströmen ausgebildet. Die zumindest eine Sensoreinrichtung kann dabei in oder an einer inneren Mischkammer und/oder im Bereich einer
Anschlusseinrichtung zum Anschluss einer bzw. der Vorlaufleitung und/oder im Bereich in oder an einem Aktuatorabschnitt des Proportionalventils angeordnet sein. Das Proportionalventil umfasst vorteilhaft einen Ventilabschnitt und einen Aktuatorabschnitt, wobei in dem Ventilabschnitt die innere Mischkammer vorgesehen ist und an diesem insbesondere drei oder mehr, wie vier,
Anschlusseinrichtungen zum Anschließen von Leitungen vorgesehen sind, die von den Temperiereinrichtungen zum Proportionalventil führen und der zumindest einen Vorlaufleitung, die zu den zu temperierenden Komponenten führt. Die zumindest eine Sensoreinrichtung kann dabei zum Erfassen der Temperatur des Vorlaufmassenstroms bzw. Gesamtmassenstroms in oder an der inneren
Mischkammer, also insbesondere nach dem Mischvorgang der Teilmassenströme im Inneren des Ventilabschnitts des Proportionalventils angeordnet sein. Ferner ist es möglich, im Bereich des Aktuatorabschnitts die Sensoreinrichtung
anzuordnen, also in oder an diesem bzw. in oder an einer den Aktuatorabschnitt mit dem Ventilabschnitt verbindenden Wandung, die insbesondere auch zweiteilig sein kann, so dass Aktuatorabschnitt und Ventilabschnitt jeweils eine eigene Wandung aufweisen und diese Wandungen miteinander zu einer gemeinsamen Zwischen- bzw. Anschlusswandung zwischen Aktuatorabschnitt und
Ventilabschnitt verbunden sind oder werden. Um die Temperatur des
Gesamtmassenstroms bzw. Vorlaufmassenstroms zu ermitteln, kann ferner die zumindest eine Sensoreinrichtung auch im Bereich der Anschlusseinrichtung zum Anschluss der Vorlaufleitung, über die der Vorlaufmassenstrom aus dem
Proportionalventil austritt, angeordnet sein.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden ein
Ausführungsbeispiel von dieser näher anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in:
Figur 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Temperierungssystems für ein Fahrzeug, umfassend einen Kühlmittelkreislauf und einen Kältemittelkreislauf sowie Temperiereinrichtungen und ein
erfindungsgemäßes Proportionalventil zum Einstellen einer Vorlauftemperatur, Figur 2 eine Detailansicht des zwei Temperiereinrichtungen und das
erfindungsgemäße Proportionalventil umfassenden Teils des Temperierungssystems gemäß Figur 1 ,
Figur 3 eine Längsschnittansicht einer Ausführungsvariante eines
erfindungsgemäßen Proportionalventils mit drei
Anschlusseinrichtungen zum Anschluss dreier Leitungen, wobei im Innern des Proportionalventils ein Mischen zweier Teilmassenströme zu einem Gesamtmassenstrom erfolgt, und
Figur 4 eine alternative Ausführungsform des zwei Temperiereinrichtungen und ein erfindungsgemäßes Proportionalventil umfassenden Teils des Temperiersystems gemäß Figur 1 , wobei das Proportionalventil an zumindest einer der beiden Temperiereinrichtungen angeordnet oder an diese angegliedert ist.
Figur 1 zeigt ein Temperierungssystem 1 eines eine Traktionsbatterie 2 sowie elektrische Komponenten 3, 4 umfassenden Fahrzeugs 100 als Prinzipskizze. Die beiden elektrischen Komponenten 3, 4 können beispielsweise ein Ladegerät, ein Inverter oder auch eine Einheit, enthaltend einen AC/DC-Wandler und
Leistungselektronik, sein. Anstelle von nur zwei elektrischen Komponenten können hier auch mehr als zwei vorgesehen und in Reihe zueinander oder in Reihe mit der Traktionsbatterie 2 geschaltet sein. In dem hier gezeigten
Ausführungsbeispiel sind die Traktionsbatterie 2 sowie die beiden gezeigten elektrischen Komponenten 3, 4 in Parallelschaltung zueinander angeordnet.
Traktionsbatterie 2 sowie elektrische Komponenten 3, 4 sind Teile eines
Kühlmittelkreislaufs 5, über den diese als zu temperierende Komponenten temperiert werden können.
Der Kühlmittelkreislauf umfasst ferner eine erste Temperiereinrichtung in Form eines Kühlers 6 sowie in Parallelschaltung hierzu eine zweite
Temperiereinrichtung in Form eines Verdampfers bzw. Chiliers 7. Der Kühler 6 ist an der Fahrzeugfront 101 angeordnet. Er kann über eine Bypassleitung 8 überbrückt werden. Diese ist über ein Ventil 9 zuschaltbar und abschaltbar. Dieses Ventil kann z.B. ein 3/2-Wege-Schaltventil sein. Die Bypassleitung 8 ist damit vollständig parallel geschaltet zu dem Kühler 6. Auch der Verdampfer bzw. Chiller 7 ist parallelgeschaltet zu dem Kühler 6 und der Bypassleitung 8.
Eine Leitung 10 des Kühlmittelkreislaufs 5 führt zu einem Knotenpunkt 14, an dem sich diese Leitung 10 in drei Teilleitungen verzweigt, eine Leitung 27, die zu dem Ventil 9 führt, und eine Leitung 28, die zu dem Chilier 7 führt. Die Leitung 10 erstreckt sich von dem hinteren Bereich des Fahrzeugs 100, in dem die
Traktionsbatterie 2 und die elektrischen Komponenten 3, 4 angeordnet sind, in den vorderen Bereich des Fahrzeugs, in dem u.a. Kühler 6 und Chilier 7 angeordnet sind. Im hinteren Bereich des Fahrzeugs ist die Leitung 10 über einen Knotenpunkt 11 mit den von der elektrischen Komponente 3 ankommenden Leitung 12 und der von der Traktionsbatterie 2 ankommenden Leitung 13 verbunden. Stromabwärts hinter der Traktionsbatterie 2 und den in Reihe zueinander geschalteten elektrischen Komponenten 3, 4 sind somit der
Knotenpunkt 11 und die Leitung 10 angeordnet, wobei die Strömungsrichtung des in diesen strömenden Kühlmittels in Richtung weg von dem Knotenpunt 1 hin zu dem Knotenpunkt 14 vorgesehen ist. Dies ist in Figur 1 mit einem Pfeil P1 angedeutet. Der am Knotenpunkt 14 ankommende Gesamtmassenstrom wird, wie erwähnt, dort in die Teilmassenströme, die den Kühler 6 bzw. die
Bypassleitung 8 bzw. den Chiller oder Verdampfer 7 durchlaufen, aufgeteilt.
Stromabwärts hinter sowohl dem Kühler 6 als auch der Bypassleitung 8 als auch dem Chiller bzw. Verdampfer 7 ist ein Proportionalventil 15 angeordnet. Das Proportionalventil 15 umfasst einen Temperatursensor 150. Es dient zum
Einstellen der Vorlauftemperatur für die zu temperierenden Komponenten, also die Traktionsbatterie 2 sowie die elektrischen Komponenten 3, 4.
Dementsprechend erstreckt sich eine Vorlauf leitung 16 von dem
Proportionalventil 15 zu einem weiteren Ventil 17, das zum Ansteuern der parallel geschalteten Zweige, in dem Traktionsbatterie 2 und die elektrischen
Komponenten 3, 4, angeordnet sind, dient. Auch das Ventil 17, das dort an dem Knotenpunkt zum Verzweigen des Vorlaufmassenstroms auf die Traktionsbatterie 2 und die elektrischen Komponenten 3, 4, die in Reihe zueinander geschaltet sind, vorgesehen ist, kann ein Proportionalventil sein, wie in Figur 1 angedeutet. Dieses ist hier mit zwei Temperatursensoren 170, 171 versehen, um die
Temperatur für beide Teilmassenströme rh4 und rh5 einstellen zu können, die der Traktionsbatterie 2 und den elektrischen Komponenten 3,4 zuführt werden.
Die Vorlaufleitung 16 ist, wie in Figur 1 ebenfalls angedeutet, außenseitig isoliert durch eine Isolierung 18. Diese kann insbesondere auch nur abschnittsweise vorgesehen werden und vor allem am Fahrzeugunterboden, da dort die
Vorlaufleitung 16 besonders stark den Umgebungstemperaturen und auch
Fahrtwind ausgesetzt ist. Um einen Temperaturverlust für das Kühlmittel während des Durchströmens der Vorlaufleitung 16 so gering wie möglich zu halten, erweist sich das Isolieren der Vorlaufleitung, zumindest bereichsweise bzw.
abschnittsweise, somit als sehr vorteilhaft. Die Temperatur t3 des
Vorlaufmassenstroms rh3 am Ausgang des Proportionalventils 15 ist bei Vorsehen der Isolierung 18 etwa gleich der Temperatur t3' am Eingang des
Proportionalventils 17, mit t3 ~ t3 .
Außer dem Kühlmittelkreislauf 5, in dem das Kühlmittel entgegen dem
Uhrzeigersinn strömt, ist in Figur 1 auch ein Kältemittelkreislauf 19 gezeigt, der mit dem Kühlmittelkreislauf 5 im Bereich des Verdampfers bzw. Chiliers 7 ineinandergreift. Dieser dient dabei dem Wärmeaustausch zwischen den beiden Kreisläufen. Der Kältemittelkreislauf 19, in dem Kältemittel im Uhrzeigersinn strömt, umfasst ferner einen Verdichter 21 , einen Kondensator 20 bzw. Gaskühler im Bereich der Fahrzeugfront, zwei Expansionsventile 23, 24 in den beiden Zweigen von Verdampfer/Chiller 7 und eines weiteren Verdampfers 22, der der Fahrzeuginnenraumkühlung dient. Der Verdampfer 22 ist zu dem Verdampfer bzw. Chiiier 7 paraiieigeschaitet. Der Käitemitteikreislauf umfasst somit zwei Verdampfer, die zueinander parallel geschaltet sind, wobei einer der beiden Verdampfer, nämlich der Verdampfer 7 eine Wärmeübertragung zwischen
Kältemittelkreislauf und Kühlmittelkreislauf ermöglicht.
Über das Proportionalventil 15 wird der Vorlaufmassenstrom mges = m3 eingestellt, wobei hier insbesondere die Vorlauftemperatur t3 eingestellt wird. Zu diesem Zweck ist vorteilhaft der Temperatursensor 150 in das Proportionalventil 15 integriert. Über diesen ist das Ermitteln der Vorlauftemperatur t3 direkt im Proportionalventil 15 möglich, so dass die beiden dort zuströmenden
Teilmassenströme ITM und rh2 mit ihren Temperaturen ti und t2, die von den beiden Temperiereinrichtungen in Form des Kühlers 6 und des Verdampfers bzw. Chiliers 7 oder auch der Bypassleitung 8, mit der Temperatur t-T, ankommen, entsprechend gemischt werden können, um die gewünschte Vorlauftemperatur für den Vorlaufmassenstrom rhges = rr»3 einstellen zu können. Dies ist in Figur 2 angedeutet, wobei der durch den Kühler 6 temperierte Teilmassenstrom dort mit rri! mit der Temperatur t-i, der über die Bypassleitung 8 ankommende
Teilmassenstrom mit rhi ', mit der Temperatur t- , und der Teilmassenstrom, der von dem Chilier bzw. Verdampfer 7 temperiert wird, mit rh2, mit der Temperatur t2, dort bezeichnet wird. In Figur 2 ist auch ersichtlich, dass das Proportionalventil 15 stromabwärts hinter sowohl dem Kühler 6 als auch dem Verdampfer 7 als auch der Bypassleitung 8 angeordnet ist und dass der Vorlaufmassenstrom rhges als ein Gesamtmassenstrom stromabwärts hinter dem Proportionalventil 15 in Richtung der zu temperierenden Komponenten 2, 3, 4 wegströmt. Da die Temperatur des Vorlaufmassenstroms eingestellt werden soll, ist entsprechend der
Temperatursensor 150 dort im Bereich des aus dem Proportionalventil 15 austretenden Vorlaufmassenstroms angeordnet.
Figur 3 zeigt eine Ausführungsform des Proportionalventils 15 mit
Temperatursensor 150. Das Proportionalventil 15 weist einen Ventilabschnitt 151 und einen Aktuatorabschnitt 152 auf. Der Ventilabschnitts 151 weist einen
Gehäuseteil 153 mit drei Anschlusseinrichtungen 154, 155, 156 auf. Zwischen Aktuatorabschnitt 152 und Ventilabschnitt 151 ist ein gemeinsamer Deckelteil 158 angeordnet. An den Anschlusseinrichtungen 154, 155, 156 können Leitungen angeschlossen werden, wie die Leitungen, die vom Kühler 6 bzw. der
Bypassleitung 8 und vom Verdampfer 7 zu dem Proportionalventil 15 führen bzw. die Vorlaufleitung 16, die von dem Proportionalventil 15 zu dem Proportionalventil 17 führt. An der Anschlusseinrichtung 155 wird beispielsweise die Leitung, die vom Kühler 6 bzw. der Bypassleitung 8 ankommt, angeschlossen, an der
Anschlusseinrichtung 156 die Leitung, die vom Verdampfer 7 ankommt, und an die Anschlusseinrichtung 154 die Vorlaufleitung 16. Der Temperatursensor 150 ragt in das Innere einer inneren Kammer 159 der Proportionalventils 15 hinein, um dort die Vorlauftemperatur {3 zu ermitteln, die durch Mischen der Temperaturen ti und t2 bzw. ' und t2 der Teilmassenströme rh2 und rhi bzw. rhi ' in das Innere des Proportionalventils einströmen. Zum Mischen der
Teilmassenströme sind im Innern des Proportionalventils 5 ein feststehendes Blendenelement 160 und ein drehbar gelagertes, direkt benachbart zu diesem angeordnetes Rotorelement 161 mit Rotorteller 165 vorgesehen. Sowohl das feststehende Blendenelement 160 als auch der Rotorteller 165 des
Rotorelements 161 weisen Durchgangsöffnungen 162 bzw. 163 auf, die
vollständig oder teilweise oder gar nicht einander überdecken können, verstellbar bzw. einstellbar durch entsprechendes Rotieren des Rotorelementes 161. Zum Antrieb des Rotorelementes 161 ist eine entsprechende Antriebseinheit im
Gehäuseteil 157 des Aktuatorabschnitts 152 angeordnet, die am sogenannten Spline 164 des Rotorelementes 161 angreift und dessen Drehung bewirkt.
Anstelle von drei Anschlusseinrichtungen am Proportionalventil 15 können auch vier oder ggf. sogar noch mehr Anschlusseinrichtungen dort vorgesehen werden. Das Proportionalventil 15 kann somit als 3/2 -Wege-Proportionalventil mit drei Anschlusseinrichtungen und zwei Schaltstellungen oder als 4/3-Wege- Proportionalventil mit vier Anschlusseinrichtungen und drei Schaltstellungen ausgebildet werden bzw. sein. Die Wahl des jeweiligen Proportionalventils kann sich danach richten, wie viel Leitungen an diese angeschlossen und
dementsprechend über das Proportionalventil 15 massenstromgeregelt werden sollen.
Das in Figur 1 gezeigte Proportionalventil 17 stellt die Temperaturen der
Teilmassenströme m4 und rh5 ein, die über die beiden Leitungen 25, 26 zu den beiden elektrischen Komponenten 3, 4 bzw. der Traktionsbatterie 2 geleitet werden. Um hier die Temperatur für diese beiden Teilmassenströme rh4 und rh5 einstellen zu können, umfasst das Proportionalventil 17 die beiden
Temperatursensoren 170 und 171. Diese sind insbesondere im Bereich der beiden Anschlüsse des Proportionalventils 17 für die Leitungen 25, 26
angeordnet, um dort die jeweiligen Temperaturmessungen vornehmen zu können. In dem Proportionalventil 17 wird somit der Vorlaufmassenstrom wieder in
Teilmassenströme aufgeteilt und diese entsprechend tempertiert, wie vorgebbar und über die Temperatursensoren 170, 171 kontrollierbar ist. Zweigen mehr als lediglich zwei Leitungen von dem Proportionalventil 7 ab, kann ein jeweiliger Temperatursensor an jedem der Anschlüsse zu den entsprechenden Leitungen vorgesehen werden. Das Proportionalventil kann somit je nach Ausgestaltung sowohl zum Einstellen der Temperatur eines Gesamtmassenstroms als auch der Temperatur von Teilmassenströmen verwendet werden, wie durch die
Proportionalventile 15 und 17 gezeigt und vorstehend erläutert.
In Figur 4 ist eine alternative Ausführungsvariante zu der in Figur 2 gezeigt im Hinblick auf die Anordnung des Proportionalventils 15. Das Proportionalventil 15 kann hiernach an dem Kühler 6 und/oder dem Verdampfer 7 bzw. Chiller angegliedert, insbesondere angeflanscht werden. Das Proportionalventil kann insbesondere Bestandteil des Kühlers 6 bzw. des Verdampfers/Chillers 7 sein. Auch hierbei strömt der von dem Kühler ankommende Teilmassenstrom rhi mit der Temperatur ti ebenso wie der Teilmassenstrom rh2 mit der Temperatur i2 vom Verdampfer 7 bzw. Chilier in das Proportionalventil ein, insbesondere, wie in Figur 3 gezeigt, und tritt durch die Vorlaufleitung 16 aus diesem wieder als
Gesamtmassenstrom bzw. Vorlaufmassenstrom rhges= it mit der
Vorlauftemperatur t.3 = tges aus.
Neben dem im Vorstehenden beschriebenen und in den Figuren gezeigten
Ausführungsvarianten von Temperierungssystem zum Temperieren zumindest einer zu temperierenden Komponente eines Fahrzeugs sowie Fahrzeugen mit einem solchen Temperierungssystem können noch zahlreiche weitere gebildet werden, auch beliebige Kombinationen der genannten Merkmale, bei denen jeweils zumindest eine erste und eine zweite Temperiereinrichtung sowie zumindest ein Proportionalventil zum Einstellen der Vorlauftemperatur für zumindest eine zu temperierende Komponente vorgesehen sind. Bezugszeichenliste
1 Temperierungssystem
2 Traktionsbatterie
3 elektrische Komponente
4 elektrische Komponente
5 Kühlmittelkreislauf
6 Kühler/erste Temperiereinrichtung
7 Verdamper/Chiller/zweite Temperiereinrichtung
8 Bypassleitung
9 Ventil
10 Leitung
11 Knotenpunkt
12 Leitung
13 Leitung
14 Knotenpunkt
15 Proportionalventil
16 Vorlaufleitung
17 Ventil
18 Isolierung
19 Kältemittelkreislauf
20 Kondensator/Gaskühler
21 Verdichter
22 Verdampfer für Fahrzeuginnenraumkühlung
23 Expansionsventil
24 Expansionsventii
25 Leitung
26 Leitung
27 Leitung
28 Leitung
100 Fahrzeug
101 Fahrzeugfront
150 Temperatursensor
151 Ventilabschnitt 152 Aktuatorabschnitt
153 Gehäuseteil
154 Anschlusseinrichtung
155 Anschlusseinrichtung
156 Anschlusseinrichtung
157 Gehäuseteil
158 gemeinsamer Deckelteil
159 innere Mischkammer
160 feststehendes Blendenelement
161 Rotorelement
162 Durchgangsöffnung
163 Durchgangsöffnung
164 Spline
165 Rotorteller
170 Temperatursensor
171 Temperatursensor
r ges = m3 Vorlaufmassenstrom
rhi Teilmassenstrom
rhi ' Teilmassenstrom
rfi2 Teilmassenstrom
rh4 Teilmassenstrom
rh5 Teilmassenstrom
ti Temperatur Teilmassenstrom ΓΤΗ t2 Temperatur Teilmassenstrom rh2
' Temperatur Teilmassenstrom ITH ' t3 Voriauftemperatur bei 15
t3 ' Vorlauftemperatur bei 17
P1 Strömungsrichtung in Leitung 10
P2 Strömungsrichtung in Vorlaufleitung 16

Claims

Ansprüche
1. Temperierungssystem (1) zum Temperieren zumindest einer zu
temperierenden Komponente (2,3,4) eines Fahrzeugs (100), insbesondere zumindest einer Traktionsbatterie (2) des Fahrzeugs (100), enthaltend zumindest eine erste Temperiereinrichtung (6) und zumindest eine zweite Temperiereinrichtung (7) eines Temperierkreislaufs (5),
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Proportionalventil (15,17) zum Einstellen der
Vorlauftemperatur für die zumindest eine zu temperierende Komponente (2,3,4) vorgesehen ist.
2. Temperierungssystem (1) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Vorlaufleitung (16) zwischen dem Proportionalventil (15) und der zumindest einen zu temperierenden Komponente (2,3,4) angeordnet ist zum Versorgen der zu temperierenden Komponente (2,3,4) mit dem aus dem Proportionalventil (15) ausgegebenen
Vorlaufmassenstrom (rhges), der sich aus dem Einstellen von
Teilmassenströmen (rhi, rh2, rhi ') zueinander ergibt.
3. Temperierungssystem (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Proportionalventil (15,17) zumindest eine Sensoreinrichtung
(150,170,171) zum Erfassen zumindest einer physikalischen Eigenschaft des Vorlaufmassenstroms eines durch den Temperierkreisiauf (5) strömenden Mediums aufweist.
4. Temperierungssystem (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Sensoreinrichtung ein Temperatursensor (150, 170,171 ) ist.
5. Temperierungssystem (1) nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Sensoreinrichtung, insbesondere der Temperatursensor (150,170,171), in dem Proportionalventil (15,17) integriert ist.
6. Temperierungssystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine erste Temperiereinrichtung ein Kühler (6) ist.
7. Temperierungssystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine zweite Temperiereinrichtung ein Chilier (7) ist.
8. Temperierungssystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Bypassleitung (8) in Parallelschaltung zu der zumindest einen ersten und/oder der zumindest einen zweiten Temperiereinrichtung (6,7) angeordnet und über eine Ventileinrichtung (9) zuschaltbar und abschaltbar ist.
9. Temperierungssystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Proportionalventil (15,17) strömungsabwärts zumindest hinter der zumindest einen ersten und der zumindest einen zweiten
Temperiereinrichtung (6,7), insbesondere hinter der zumindest einen ersten und der zumindest einen zweiten Temperiereinrichtung (6,7) und hinter der Bypassleitung (8), angeordnet ist.
10. Temperierungssystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Proportionalventil (15) an zumindest eine der Temperiereinrichtungen (6,7) angegliedert, insbesondere angeflanscht ist.
11. Temperierungssystem (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Proportionalventil (15) als Mischventil zum Mischen von
Teilmassenströmen (rhi, Γη2, rhO ausgebildet und die zumindest eine Sensoreinrichtung (150) in oder an einer inneren Mischkammer (159) und/oder im Bereich einer Anschlusseinrichtung (154) zum Anschluss einer Vorlaufleitung (16) und/oder im Bereich in oder an einem Aktuatorabschnitt (152) des Proportionalventils (15) angeordnet ist.
Fahrzeug (100), insbesondere Landfahrzeug, mit zumindest einem
Antriebsaggregat, insbesondere einem Elektromotor eines Elektroantriebs, und zumindest einer zu temperierenden Komponente (2,3,4), insbesondere einer Traktionsbatterie (2),
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Temperierungssystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche vorgesehen ist.
Fahrzeug (100) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Vorlaufleitung (16) zum Versorgen der zu temperierenden Komponente (2,3,4) mit dem temperiertem Vorlaufmassenstrom (mges) vorgesehen und die Vorlaufleitung (16) zumindest abschnittsweise isoliert (18) ist, insbesondere im Bereich eines Fahrzeugunterbodens.
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Country Link
DE (1) DE102015016787A1 (de)
WO (1) WO2017108181A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021004758A1 (de) * 2019-07-08 2021-01-14 Volkswagen Aktiengesellschaft Kühlkreislauf
US10978731B2 (en) 2017-06-21 2021-04-13 HHeLI, LLC Ultra high capacity performance battery cell
US12040441B2 (en) 2017-09-22 2024-07-16 HHeLI, LLC Construction of ultra high capacity performance battery cells

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017101218B4 (de) 2016-01-29 2024-10-17 Ford Global Technologies, Llc Fahrzeuginnenraumluftklimatisierungs- und batteriekühlsystem
DE102017217685B4 (de) * 2017-07-12 2021-10-14 Ford Global Technologies, Llc Anordnung zur Temperierung einer Batterie und weiterer elektrischer Komponenten eines Fahrzeugs, Fahrzeug sowie Verfahren zur Steuerung der Anordnung
DE102024119628A1 (de) * 2024-07-10 2026-01-15 Daimler Truck AG Temperierungsvorrichtung für ein Nutzfahrzeug und Nutzfahrzeug

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4408960C1 (de) 1994-03-16 1995-04-27 Daimler Benz Ag Vorrichtung zur Kühlung einer Traktionsbatterie
EP1398200A1 (de) * 2002-09-06 2004-03-17 Renault s.a.s. Cooling system of a hybrid drive train for a motor vehicle
EP2339306A2 (de) * 2009-12-24 2011-06-29 Volkswagen AG Verbindungseinheit mit einer Messvorrichtung
DE102012100799A1 (de) * 2012-01-31 2013-08-01 Linde Material Handling Gmbh Kühlsystem für eine mobile Arbeitsmaschine
EP2746110A1 (de) * 2011-08-17 2014-06-25 Hitachi, Ltd. Temperatureinstellungssystem für eine fahrzeugausrüstung
DE102013008801A1 (de) 2013-05-24 2014-11-27 Voss Automotive Gmbh Fahrzeug, insbesondere Landfahrzeug, und Traktionsbatterie-Temperierungssystem für ein solches

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7971447B2 (en) * 2008-06-27 2011-07-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Control parameters for a high voltage battery cooling strategy
DE102009035480A1 (de) * 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Batterie zur Speicherung von elektrischer Energie

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4408960C1 (de) 1994-03-16 1995-04-27 Daimler Benz Ag Vorrichtung zur Kühlung einer Traktionsbatterie
EP1398200A1 (de) * 2002-09-06 2004-03-17 Renault s.a.s. Cooling system of a hybrid drive train for a motor vehicle
EP2339306A2 (de) * 2009-12-24 2011-06-29 Volkswagen AG Verbindungseinheit mit einer Messvorrichtung
EP2746110A1 (de) * 2011-08-17 2014-06-25 Hitachi, Ltd. Temperatureinstellungssystem für eine fahrzeugausrüstung
DE102012100799A1 (de) * 2012-01-31 2013-08-01 Linde Material Handling Gmbh Kühlsystem für eine mobile Arbeitsmaschine
DE102013008801A1 (de) 2013-05-24 2014-11-27 Voss Automotive Gmbh Fahrzeug, insbesondere Landfahrzeug, und Traktionsbatterie-Temperierungssystem für ein solches

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10978731B2 (en) 2017-06-21 2021-04-13 HHeLI, LLC Ultra high capacity performance battery cell
US11658281B2 (en) 2017-06-21 2023-05-23 HHeLI, LLC Ultra high capacity performance battery cell
US12113199B1 (en) 2017-06-21 2024-10-08 HHeLI, LLC Ultra high capacity performance battery cell
US12040441B2 (en) 2017-09-22 2024-07-16 HHeLI, LLC Construction of ultra high capacity performance battery cells
WO2021004758A1 (de) * 2019-07-08 2021-01-14 Volkswagen Aktiengesellschaft Kühlkreislauf

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