Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kühlmittelsystem für ein Elektrofahrzeug der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art und ein Thermomanagementsystem für ein Elektrofahrzeug mit einem Kühlmittelsystem und einem Kältemittelkreislauf der im Oberbegriff des Anspruchs 10 genannten Art.

Derartige Kühlmittelsysteme für Elektrofahrzeuge und Thermomanagementsysteme für Elektrofahrzeuge sind aus dem Stand der Technik in zahlreichen Ausführungsvarianten bereits bekannt. Die bekannten Kühlmittelsysteme für Elektrofahrzeuge zum Umwälzen eines flüssigen Kühlmittels umfassen eine Mehrzahl von mittels des Kühlmittels durchströmbarer Komponenten, wobei die Komponenten mittels Ventilen und mittels Kühlmittelleitungen miteinander, zumindest in mindestens einer Untermenge, kühlmittelleitend verbindbar sind. Komplexe Kühlmittelsysteme und Thermomanagementsysteme, wie diese bei modernen Elektrofahrzeugen erforderlich sind, machen jedoch beim Stand der Technik eine sehr hohe Anzahl von Ventilen und Kühlmittelleitungen notwendig. Derartige Systeme beanspruchen viel Bauraum und sind teuer.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlmittelsystem für ein Elektrofahrzeug und ein Thermomanagementsystem für ein Elektrofahrzeug mit einem Kühlmittelsystem und einem Kältemittelkreislauf zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch ein Kühlmittelsystem für Elektrofahrzeuge mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass lediglich ein einziges Mehrwegeventil und ein einziges Rückschlagventil derart ausgebildet und angeordnet sind, dass eine der Komponenten und eine andere der Komponenten lediglich mittels einer als Kühlmittelpumpe ausgebildeten weiteren Komponente und eines vorher festgelegten Schaltzustands des Mehrwegeventils zur Durchströmung des Mehrwegeventils und des Rückschlagventils unabhängig von einem Rest der Komponenten miteinander strömungsleitend verbindbar sind. Die eine Komponente und die andere Komponente können dabei jeweils als jede sinnvolle und geeignete von dem Kühlmittel durchströmbare Komponente des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems ausgebildet sein. Ferner wird dieses Problem durch ein Thermomanagementsystem für Elektrofahrzeuge mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass ein Kühlmittelsystem für ein Elektrofahrzeug und ein Thermomanagementsystem für ein Elektrofahrzeug mit einem Kühlmittelsystem und einem Kältemittelkreislauf verbessert sind. Aufgrund der Erfindung sind funktional komplexe Kühlmittelsysteme und Thermomanagementsysteme für Elektrofahrzeuge auf konstruktiv und fertigungstechnisch einfachere Art und Weise realisierbar. Entsprechend ist die Anzahl an Kühlmittelleitungen und Ventilen wesentlich reduziert. Gleichzeitig ist mittels der Erfindung die Effizienz derartiger Kühlmittelsysteme und

Thermomanagementsysteme gesteigert, da die vorgenannten Systeme mit wesentlich weniger Komponenten eine im Vergleich zum Stand der Technik höhere funktionale Komplexität ermöglichen. Entsprechend lassen sich mit einem einfach aufgebauten System mit wenigen Komponenten, Ventilen und Kühlmittelleitungen eine Vielzahl von Betriebszuständen, also Betriebsmodi des Systems, realisieren.

Grundsätzlich sind das erfindungsgemäße Thermomanagementsystem für ein Elektrofahrzeug und das erfindungsgemäße Kühlmittelsystem für ein Elektrofahrzeug jeweils nach Art, Funktionsweise, Material und Dimensionierung in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Auch ist die Erfindung nicht auf eine Anwendung bei reinen Elektrofahrzeugen beschränkt. Beispielsweise ist die Erfindung auch bei sogenannten Hybridfahrzeugen vorteilhaft einsetzbar.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems sieht vor, dass die Ventile lediglich als das einzige Mehrwegeventil und das einzige Rückschlagventil ausgebildet sind. Hierdurch ist die Anzahl der für das erfindungsgemäße Kühlmittelsystem erforderlichen Ventile auf ein Minimum reduziert.

Eine weitere besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems sieht vor, dass die eine Komponente, die andere Komponente und die als Kühlmittelpumpe ausgebildete weitere Komponente bei deren gemeinsamen Durchströmung mit Kühlmittel in einem von dem Rest der Komponenten separaten Teilkreislauf des Kühlmittels angeordnet sind. Auf diese Weise ist eine vollständige strömungstechnische Trennung der drei vorgenannten Komponenten von dem Rest der Komponenten des Kühlmittelsystems ermöglicht.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems sieht vor, dass die Mehrzahl von Komponenten mindestens eine Untermenge der folgenden Komponenten eines Thermomanagementsystems aufweist: Kühlmitteltank, Kühlmittelpumpe, Batterie, Chiller, Kühlmittelheizung, Powertrain mit einem Elektromotor und einer Leistungselektronik für den Elektromotor, Kühlluftradiator zum Wärmeaustausch mit einer freien Umgebung, Kondensator für einen Kältemittelkreislauf. Die genannten Komponenten können dabei auch in einer Mehrzahl der jeweiligen Komponente in dem erfindungsgemäßen Kühlmittelsystem verbaut sein. Hierdurch sind wesentliche Komponenten für ein Kühlmittelsystem für das erfindungsgemäße Kühlmittelsystem angegeben.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems sieht vor, dass es sich bei den beiden lediglich mittels des Mehrwegeventils und des Rückschlagventils strömungsleitend verbindbaren Komponenten zum einen um einen Kühlluftradiator zum Wärmeaustausch des Kühlmittels mit einer freien Umgebung und zum anderen um einen Chiller zum Wärmeaustausch mit einem Kältemittelkreislauf zur Klimatisierung einer Fahrgastzelle des Elektrofahrzeugs und/oder zur Temperierung des in dem Kühlmittelkreislauf strömenden Kühlmittels handelt. Auf diese Weise sind die eine der Komponenten und die andere der Komponenten auf besonders geeignete Art realisiert. Mittels des Chillers ist üblicherweise die Batterie, trotz nachteiliger Umgebungs- und/oder Betriebsbedingungen des Elektrofahrzeugs, auf einen für deren Funktion erforderlichen Temperaturbereich kühlbar. Jedoch kann der Chiller zusätzlich dazu oder alternativ dazu auch für andere Kühlaufgaben, beispielsweise zur Kühlung des Powertrains, herangezogen werden. Die bei jedweder Kühlung mittels des erfindungsgemäßen Thermomanagementsystems mit dem erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems entstehende Abwärme, also auch die Abwärme des Chillers, kann dabei, je nach Schaltzustand des Mehrwegeventils, sinnvoll zur Erwärmung anderer Bereiche des Fahrzeugs, beispielsweise einer Fahrgastzelle, oder zur Erwärmung anderer Komponenten des Kühlmittelsystems genutzt werden. Gemäß der vorliegenden Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems ist es darüber hinaus möglich, dass das Kühlmittel unter eine Umgebungstemperatur abgekühlt wird und dann von einer Umgebungsluft durch den Kühlluftradiator wieder aufgewärmt wird. Die so aufgenommene Wärme wird im nächsten Zirkulationsschritt von dem Chiller, sofern dieser in Wärmeübertragungsverbindung mit dem Kältemittelkreislauf steht, an den Kältemittelkreislauf abgegeben, und der beschriebene Vorgang beginnt von neuem.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der letztgenannten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems sieht vor, dass der Chiller und eine als Batterie ausgebildete Komponente derart strömungstechnisch angeordnet sind, dass der Chiller unabhängig von der Batterie mit Kühlmittel durchströmbar ist. Auf diese Weise ist der Chiller insbesondere unabhängig von der Batterie, beispielsweise lediglich in Verbindung mit dem vorgenannten Kühlluftradiator, nutzbar.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems nach einem der Ansprüche 4 bis 6 sieht vor, dass die Batterie lediglich mittels eines zusätzlichen Ventils, bevorzugt eines 3/2-Wegeventils, des Kühlmittelsystems von einem Rest des Kühlmittelsystems strömungstechnisch trennbar ist. Hierdurch ist die Batterie auf konstruktiv und schaltungstechnisch besonders einfache Art und Weise von einem Rest des Kühlmittelsystems strömungstechnisch trennbar. Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems nach einem der Ansprüche 4 bis 7 sieht vor, dass das Mehrwegeventil derart ausgebildet ist, dass der Powertrain in allen möglichen Schaltzuständen des Mehrwegeventils und bei der Überführung des Mehrwegeventils von einem dieser Schaltzustände in einen anderen dieser Schaltzustände unterbrechungslos mit dem Kühlmittel durchströmbar ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der Powertrain, und damit die Leistungselektronik und der Elektromotor, unter allen Umgebungs- und Betriebsbedingungen des Elektrofahrzeugs sicher auf eine für deren ordnungsgemäße Funktion erforderliche Temperatur gekühlt wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems nach einem der Ansprüche 4 bis 8 sieht vor, dass das Kühlmittelsystem derart ausgebildet ist, dass in Abhängigkeit des Schaltzustands des Mehrwegeventils die folgenden kühlmittelleitenden Verbindungen zumindest in einer Untermenge, bevorzugt alle, lediglich mittels des Mehrwegeventils und des Rückschlagventils realisierbar sind: a) kühlmittelleitende Verbindung des Chillers mit der Batterie, b) kühlmittelleitende Verbindung des Chillers mit dem Powertrain, c) kühlmittelleitende Verbindung des Chillers mit dem Kühlluftradiator, d) kühlmittelleitende Verbindung des Chillers mit dem Kühlluftradiator und dem Powertrain, e) kühlmittelleitende Verbindung des Chillers mit der Batterie und dem Powertrain und f) kühlmittelleitende Verbindung des Chillers mit der Batterie, dem Kühlluftradiator und dem Powertrain. Hierdurch ist das erfindungsgemäße Kühlmittelsystem besonders flexibel und damit auch für schaltungstechnisch an sich sehr anspruchsvolle Temperieraufgaben bei einem Elektrofahrzeug einsetzbar. Dies gilt insbesondere für die bevorzugte Ausführungsform dieser Weiterbildung.

Die Vorteile, die mit dem erfindungsgemäßen Kühlmittelsystem verbunden sind, sind auch für das erfindungsgemäße Thermomanagementsystem, umfassend ein Kühlmittelsystem und einen Kältemittelkreislauf, nutzbar.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Thermomanagementsystems sieht vor, dass der Kältemittelkreislauf zur Klimatisierung einer Fahrgastzelle des Elektrofahrzeugs und/oder zur Temperierung eines in dem Kühlmittelsystem strömenden Kühlmittels ausgebildet ist. Hierdurch ist der Kältemittelkreislauf in besonders vorteilhafter Weise einsetzbar.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Thermomanagementsystems, rückbezogen auf Anspruch 4, sieht vor, dass das Thermomanagementsystem derart ausgebildet ist, dass mittels des Chillers bedarfsweise eine Wärmeübertragungsverbindung zwischen dem Kühlmittelsystem auf der einen Seite und dem Kältemittelkreislauf auf der anderen Seite herstellbar ist. Auf diese Weise ist mittels des Thermomanagementsystems zusätzlich zu einer Temperierung des Kältemittelkreislaufs, also eines in dem Kältemittelkreislauf strömenden Kältemittels, auch eine Temperierung des Kühlmittelsystems auf konstruktiv und fertigungstechnisch sehr einfache Art ermöglicht. Der Chiller ist somit eine Komponente sowohl des Kühlmittelsystems wie auch des Kältemittelkreislaufs.

Ferner sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Thermomanagementsystems nach Anspruch 11 oder 12, rückbezogen auf Anspruch 4, vor, dass das Thermomanagementsystem derart ausgebildet ist, dass mittels des Kondensators bedarfsweise eine Wärmeübertragungsverbindung zwischen dem Kühlmittelsystem auf der einen Seite und dem Kältemittelkreislauf auf der anderen Seite herstellbar ist, bevorzugt, dass der Kondensator kühlmittelleitend in dem Antriebsstrangteilkreislauf angeordnet ist. Hierdurch ist beispielsweise eine in einem üblichen Kältemittelkreislauf für ein Elektrofahrzeug vorhandene Komponente, nämlich der Kondensator, sowohl für den Betrieb des Kältemittelkreislaufs wie auch zur Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittelsystem auf der einen Seite und dem Kältemittelkreislauf auf der anderen Seite nutzbar. Entsprechend ergeben sich hier Vorteile, die mit denen der vorgenannten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Thermomanagementsystems vergleichbar sind. In Kombination der beiden genannten Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Thermomanagementsystems ergibt sich darüber hinaus zum einen die Möglichkeit, noch mehr Energie zwischen dem Kühlmittelsystem und dem Kältemittelkreislauf auszutauschen. Zum anderen ist die Flexibilität des erfindungsgemäßen Thermomanagementsystems dadurch weiter gesteigert.

Anhand der beigefügten, grob schematischen Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems für das erfindungsgemäße Thermomanagementsystem in einem verfahrenstechnischen Fließschema,

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung zur Fig. 1 , in einem ersten Betriebszustand des Kühlmittelsystems,

Fig. 3 das Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung zur Fig. 1 , in einem zweiten Betriebszustand des Kühlmittelsystems,

Fig. 4 das Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung zur Fig. 1 , in einem dritten Betriebszustand des Kühlmittelsystems,

Fig. 5 das Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung zur Fig. 1 , in einem vierten Betriebszustand des Kühlmittelsystems,

Fig. 6 das Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung zur Fig. 1 , in einem fünften Betriebszustand des Kühlmittelsystems und

Fig. 7 das Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung zur Fig. 1 , in einem sechsten Betriebszustand des Kühlmittelsystems.

In den Fig. 1 bis 7 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems eines nicht näher dargestellten erfindungsgemäßen Thermomanagementsystems rein exemplarisch dargestellt.

Das Thermomanagementsystem ist als ein Thermomanagementsystem für ein reines Elektrofahrzeug ausgebildet und umfasst einerseits ein Kühlmittelsystem 2 und andererseits einen nicht dargestellten Kältemittelkreislauf. Der Kältemittelkreislauf ist zur Klimatisierung einer ebenfalls nicht dargestellten Fahrgastzelle des Elektrofahrzeugs und zur Temperierung eines in dem Kühlmittelsystem 2 strömenden, nicht dargestellten, Kühlmittels ausgebildet. Das Kühlmittelsystem 2 ist in der Fig. 1 dargestellt.

Das Kühlmittelsystem 2 zum Umwälzen des flüssigen Kühlmittels umfasst hier eine Mehrzahl von mittels des Kühlmittels durchströmbarer Komponenten, wobei die Komponenten mittels Ventilen und mittels Kühlmittelleitungen miteinander, zumindest in mindestens einer Untermenge, kühlmittelleitend verbindbar sind.

Erfindungsgemäß ist das Kühlmittelsystem 2 derart ausgebildet, dass lediglich ein einziges Mehrwegeventil 4 und ein einziges Rückschlagventil 6 derart ausgebildet und angeordnet sind, dass eine der Komponenten 20 und eine andere der Komponenten 16 lediglich mittels einer als Kühlmittelpumpe ausgebildeten weiteren Komponente 10 und eines vorher festgelegten Schaltzustands des Mehrwegeventils 4 zur Durchströmung des Mehrwegeventils 4 und des Rückschlagventils 6 unabhängig von einem Rest der Komponenten 8, 12, 14, 18 miteinander strömungsleitend verbindbar sind. Siehe hierzu die Fig. 4.

Die Komponenten sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Kühlmitteltank 8, eine erste Kühlmittelpumpe 10, eine zweite Kühlmittelpumpe 12, eine Batterie 14, ein Chiller 16, ein Powertrain 18 mit einem Elektromotor und einer Leistungselektronik für den Elektromotor und ein Kühlluftradiator 20 zum Wärmeaustausch mit einer freien Umgebung ausgebildet.

Die drei vorgenannten Komponenten, die lediglich mittels eines vorher festgelegten Schaltzustands des Mehrwegeventils 4 zur Durchströmung des Mehrwegeventils 4 und des Rückschlagventils 6 miteinander strömungsleitend verbindbar sind, sind hier als der Kühlluftradiator 20 zum Wärmeaustausch des Kühlmittels mit einer freien Umgebung, der Chiller 16 zum Wärmeaustausch mit dem nicht näher dargestellten Kältemittelkreislauf zur Klimatisierung der Fahrgastzelle des Elektrofahrzeugs und zur Temperierung des in dem Kühlmittelkreislauf 2 strömenden Kühlmittels und als die erste Kühlmittelpumpe 10 ausgebildet, wobei der Kühlluftradiator 20, der Chiller 16 und die erste Kühlmittelpumpe 10 bei deren gemeinsamen Durchströmung mit Kühlmittel in einem von einem Rest der Komponenten 8, 12, 14, 18 des Kühlmittelsystems 2 separaten Teilkreislauf des Kühlmittels angeordnet sind.

Der Chiller 16 und die Batterie 14 sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel derart strömungstechnisch angeordnet, dass der Chiller 16 unabhängig von der Batterie 14 mit Kühlmittel durchströmbar ist. Siehe hierzu beispielsweise die Fig. 4.

Ferner ist die Batterie 14 mittels eines 3/2-Wegeventils 22 des Kühlmittelsystems 2 von einem Rest des Kühlmittelsystems 2 strömungstechnisch trennbar. Entsprechend weist das hier vorliegende Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems insgesamt lediglich drei Ventile auf, nämlich das Mehrwegeventil 4, das Rückschlagventil 6 und das 3/2-Wegeventil 22. Denkbar sind aber Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kühlmittelsystems, bei denen das Kühlmittelsystem lediglich ein einziges Mehrwegeventil und ein einziges Rückschlagventil aufweist.

Darüber hinaus ist das Mehrwegeventil 4 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass der Powertrain 18 in allen möglichen Schaltzuständen des Mehrwegeventils 4 und bei der Überführung des Mehrwegeventils 4 von einem dieser Schaltzustände in einen anderen dieser Schaltzustände unterbrechungslos mit dem Kühlmittel durchströmbar ist.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Kühlmittelsystem 2 derart ausgebildet, dass in Abhängigkeit des Schaltzustands des Mehrwegeventils 4 die folgenden kühlmittelleitenden Verbindungen alle lediglich mittels des Mehrwegeventils 4 und des Rückschlagventils 6 realisierbar sind: a) kühlmittelleitende Verbindung des Chillers 16 mit der Batterie 14, b) kühlmittelleitende Verbindung des Chillers 16 mit dem Powertrain 18, c) kühlmittelleitende Verbindung des Chillers 16 mit dem Kühlluftradiator 20, d) kühlmittelleitende Verbindung des Chillers 16 mit dem Kühlluftradiator 20 und dem Powertrain 18, e) kühlmittelleitende Verbindung des Chillers 16 mit der Batterie 14 und dem Powertrain 18 und f) kühlmittelleitende Verbindung des Chillers 16 mit der Batterie 14, dem Kühlluftradiator 20 und dem Powertrain 18.

Das Thermomanagementsystem ist derart ausgebildet, dass mittels des Chillers 16 bedarfsweise eine Wärmeübertragungsverbindung zwischen dem Kühlmittelsystem 2 auf der einen Seite und dem nicht näher dargestellten Kältemittelkreislauf auf der anderen Seite herstellbar ist.

Im Nachfolgenden wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Thermomanagementsystems mit dem erfindungsgemäßen Kühlmittelsystem gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 1 bis 7 näher erläutert.

Je nach Betriebszustand des Thermomanagementsystems mit dem Kühlmittelsystem 2 und unter Berücksichtigung der Fahrsituation und der Umgebungstemperatur können die vorgenannten Komponenten des Kühlmittelsystems 2 Wärmequellen oder Wärmesenken darstellen.

Die Effizienz des Gesamtsystems, also des Thermomanagementsystems mit dem Kühlmittelsystem 2, kann durch ein bedarfsgerechtes Verbinden oder Trennen der einzelnen vorgenannten Komponenten verbessert werden. Dies geschieht erfindungsgemäß auf konstruktiv und fertigungstechnisch besonders einfache Art und Weise, bei gleichzeitig hoher Effizienz des Gesamtsystems.

Beispielsweise kann während der Fahrt die Batterie 14 im kalten Zustand effizient durch die Abwärme des Powertrains 18, nämlich der Leistungselektronik und des Elektromotors, aufgewärmt werden. Hierzu muss die Batterie 14 kühlmittelleitend mit der Leistungselektronik und dem Elektromotor, also dem Powertrain 18, verbunden werden. Bei sehr hohen Umgebungstemperaturen ist jedoch ein Trennen der Batterie 14 von dem Powertrain 18 zwingend erforderlich, damit ausschließlich die hitzeempfindliche Batterie 14 mittels des Chillers 16 gekühlt werden kann.

Insbesondere das Heizen des Innenraums, also der Fahrgastzelle, stellt eine große Herausforderung dar, da in einem Elektrofahrzeug, im Vergleich zu einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, der Powertrain 18 für gewöhnlich zu wenig Abwärme erzeugt. Aus diesem Grund wird der Chiller 16 genutzt, um Wärme aus allen verfügbaren Wärmequellen des Kühlmittelsystems 2 dem nicht näher dargestellten Kältemittelkreislauf, also der Wärmepumpe, zuzuführen. Dementsprechend muss die Abwärme aus der Batterie 14, dem Powertrain 18, oder aus einer Umgebungsluft, die mittels des Kühlluftradiators 20 an das Kühlmittel übertragen wird, je nach Verfügbarkeit dem Chiller 16 zugeführt werden, indem eine kühlmittelleitende Verbindung zwischen diesen Komponenten geschaffen wird.

Um die Abwärme aus der Batterie 14 und/oder dem Powertrain 18 und/oder aus der Umgebungsluft optimal unter Berücksichtigung aller denkbaren Fahrzustände und Umgebungsbedingungen kombinieren zu können, wird eine Vielzahl an kühlmittelleitenden Verbindungen zwischen der Batterie 14, dem Powertrain 18, dem Kühlluftradiator 20 und dem Chiller 16 benötigt. Dies ist erfindungsgemäß ermöglicht, bei gleichzeitig geringer baulicher Komplexität des Thermomanagementsystems mit dem Kühlmittelsystem 2, also bei gleichzeitig geringer Anzahl benötigter Kühlmittelleitungen und Ventile. In der Fig. 1 ist das Kühlmittelsystem 2 gezeigt, mit dem die oben genannten Kombinationen a) bis f) zur Nutzung von verschiedenen Wärmequellen des Kühlmittelsystems 2 möglich sind.

Gemäß der Erfindung, wie in dem Ausführungsbeispiel verwirklicht, ist die bauliche Systemkomplexität stark reduziert und die Systemeffizienz deutlich verbessert.

Die erfindungsgemäße Kombination der Komponenten des Kühlmittelsystems 2 ermöglicht die folgenden sechs Betriebsmodi des Kühlmittelsystems 2.

In einem ersten Betriebszustand des Kühlmittelsystems 2 und einem dazu korrespondierenden Schaltzustand des Mehrwegeventils 4 wird die Batterie 14 separat über den Chiller 16 gekühlt; der Antriebsstrang, also der Powertrain 18, ist mit dem Kühlluftradiator 20 in einem parallelen Teilkreislauf des Kühlmittels über das Mehrwegeventil 4 verbunden. Siehe hierzu die Fig. 2. Die jeweils von Kühlmittel durchströmten Kühlmittelleitungen des Kühlmittelsystems 2 sind in den Fig. 1 bis 7 jeweils fett, mit durchgezogenen oder gestrichelten Linien, gezeichnet. Dieser erste Betriebszustand des Kühlmittelsystems 2 korrespondiert zu der oben genannten kühlmittelleitenden Verbindung a.

In einem zu dem vorgenannten Abwärmenutzungsfall alternativen zweiten Betriebszustand des Kühlmittelsystems 2 mit dazu korrespondierendem Schaltzustand des Mehrwegeventils 4 sind die Batterie 14 und der Powertrain 18 zusammen mit dem Chiller 16 in einem gemeinsamen Teilkreislauf des Kühlmittels zusammengefasst. Der Kühlluftradiator 20 ist nicht verbunden. Siehe hierzu die Fig. 3. Dieser zweite Betriebszustand des Kühlmittelsystems 2 korrespondiert zu den oben genannten kühlmittelleitenden Verbindungen b und e. Das 3/2-Wegeventil 22 kann zur Realisierung dieser Schaltung, beispielsweise zur Herstellung der kühlmittelleitenden Verbindung b, genutzt werden. Jedoch sind auch Ausführungsformen der Erfindung denkbar, bei denen kein derartiges Ventil verwendet wird. Stattdessen wird das Kühlmittel in der vorliegenden Schaltung zwangsweise durch die Batterie geführt.

In einem dritten Betriebszustand des Kühlmittelsystems 2 mit dazu korrespondierendem Schaltzustand des Mehrwegeventils 4 sind die Batterie 14 und der Powertrain 18 in einem gemeinsamen Teilkreislauf des Kühlmittels miteinander verbunden. Der Kühlluftradiator 20 ist bei dieser Schaltung mit dem Chiller 16 strömungsleitend verbunden. Siehe hierzu die Fig. 4. Entsprechend korrespondiert der dritte Betriebszustand des Kühlmittelsystems 2 zu der vorgenannten kühlmittelleitenden Verbindung c.

In einem vierten Betriebszustand des Kühlmittelsystems 2 mit dazu korrespondierendem Schaltzustand des Mehrwegeventils 4 sind die Batterie 14, der Powertrain 18 und der Chiller 16 in einem gemeinsamen Teilkreislauf des Kühlmittels miteinander strömungsleitend verbunden; der Kühlluftradiator 20 ist hier zusätzlich dazu zwischen Batterie 14 und Powertrain 18 angeordnet. Siehe hierzu die Fig. 5. Das 3/2-Wegeventil 22 kann, analog zu dem obigen Fall, zur Realisierung dieser Schaltung, beispielsweise zur Realisierung der kühlmittelleitenden Verbindung d, genutzt werden. Auch hier sind jedoch auch andere Ausführungsformen der Erfindung denkbar, bei denen das Kühlmittel zwangsweise durch die Batterie 14 strömt, so dass das 3/2-Wegeventil 22 nicht zwingend erforderlich ist. Dieser Betriebsmodus entspricht somit den vorgenannten kühlmittelleitenden Verbindungen d und f.

In einem fünften Betriebszustand des Kühlmittelsystems 2 mit dazu korrespondierendem Schaltzustand des Mehrwegeventils 4 kann die Batterie 14 zum Beispiel über einen nicht dargestellten separaten elektrischen Zuheizer oder dergleichen erwärmt werden; der Powertrain 18 bildet mittels des Mehrwegeventils 4, unter Umgehung des Kühlluftradiators 20, einen dazu parallelen Teilkreislauf des Kühlmittels aus. Siehe hierzu die Fig. 6. Dieser fünfte Betriebszustand entspricht wiederum der vorgenannten kühlmittelleitenden Verbindung a.

In einem sechsten Betriebszustand des Kühlmittelsystems 2 mit dazu korrespondierendem Schaltzustand des Mehrwegeventils 4 bilden die Batterie 14 und der Powertrain 18 einen gemeinsamen Teilkreislauf des Kühlmittels aus, bei dem der Powertrain 18 der Batterie 14 zunächst Wärme zuführen kann. Strömungsleitend danach folgen der Chiller 16 und der Kühlluftradiator 20. Siehe hierzu die Fig. 7. Dieser sechste Betriebszustand entspricht der vorgenannten kühlmittelleitenden Verbindung f.

Aufgrund der Erfindung ist das funktional komplexe Thermomanagementsystem mit dem Kühlmittelsystem 2 für ein Elektrofahrzeug auf konstruktiv und fertigungstechnisch einfache Art und Weise realisierbar. Mittels der erfindungsgemäßen Kombination, insbesondere mit dem Mehrwegeventil 4 und dem Rückschlagventil 6, ist es möglich, die vorgenannten Betriebszustände des Kühlmittelsystems 2 a bis f zu realisieren. Entsprechend ist die Anzahl an Kühlmittelleitungen und Ventilen wesentlich reduziert. Gleichzeitig ist mittels des Thermomanagementsystems mit dem Kühlmittelsystem 2 die Effizienz gesteigert, da das Kühlmittelsystem 2 mit wesentlich weniger Komponenten eine im Vergleich zum Stand der Technik höhere funktionale Komplexität ermöglicht. Entsprechend lassen sich mit dem einfach aufgebauten Thermomanagementsystem, insbesondere des einfach aufgebauten Kühlmittelsystems 2, eine Vielzahl von Betriebszuständen, also Betriebsmodi des Thermomanagementsystems, realisieren.

Die Erfindung ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel begrenzt. Siehe hierzu beispielsweise die diesbezüglichen Ausführungen in der Beschreibungseinleitung. Im Unterschied zu dem erläuterten Ausführungsbeispiel kann es in anderen Ausführungsformen der Erfindung zum Beispiel vorgesehen sein, dass ein Kondensator vorhanden ist, wobei mittels des Kondensators alternativ oder zusätzlich zu dem Chiller 16 bedarfsweise eine Wärmeübertragungsverbindung zwischen dem Kühlmittelsystem 2 auf der einen Seite und dem Kältemittelkreislauf auf der anderen Seite herstellbar ist. Bevorzugt kann der Kondensator kühlmittelleitend in einem Antriebsstrangteilkreislauf mit dem Powertrain angeordnet sein.

Bezugszeichenliste

2 Kühlmittelsystem

4 Mehrwegeventil

6 Rückschlagventil

8 Kühlmitteltank

10 Erste Kühlmittelpumpe

12 Zweite Kühlmittelpumpe

14 Batterie

16 Chiller

18 Powertrain

20 Kühlluftradiator

22 3/2-Wegeventil