Die Erfindung betrifft ein Thermoaggregat eines Thermokreislaufs, insbesondere zur thermischen Konditionierung der Traktionsbatterie eines elektrischen Antriebs eines rein batterieelektrischen Fahrzeugs, kurz BEV, eines Hybridfahrzeugs, kurz HEV, oder eines Plug-in-Hybridfahrzeugs, kurz PHEV.

Aus der WO 2020/007954 A1 ist ein Thermokreislauf zur Kühlung der Traktionsbatterie eines elektrischen Fahrzeugantriebs bekannt. Der Thermokreislauf verläuft über die zu kühlende Traktionsbatterie, einen Wärmetauscher und eine Pumpe, die ein Thermofluid und dort dielektrisches Fluid durch den Thermokreislauf fördert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Thermoaggregat der eingangs genannten Art im Hinblick auf dessen Erst- und Wiederinbetriebnahme konstruktiv zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch die Merkmale des Anspruchs 1. Das Thermoaggregat hat eine Pumpe zur Förderung eines Thermofluids durch den Thermokreislauf und Anschlüsse zum Befüllen des Thermokreislaufs mit dem Thermofluid, wobei die Anschlüsse ein Befüllventil und ein über einen Kreislaufabschnitt des Thermokreislaufs mit dem Befüllventil fluidisch verbundenes Entnahmeventil aufweisen und wobei das Befüllventil und das Entnahmeventil in einem betrieblichen Zustand des Thermoaggregats geschlossen sind und den Kreislaufabschnitt des dabei geschlossenen Thermokreislaufs fluidisch offen halten und in einem außerbetrieblichen Zustand des Thermoaggregats geöffnet sind und den Kreislaufabschnitt des dabei aufgetrennten Thermokreislaufs fluidisch unterbrochen halten.

Die so am Thermoaggregat ausgebildeten Anschlüsse ermöglichen es, bei der Erst- und gegebenenfalls Wiederinbetriebnahme den leeren bzw. entleerten Thermokreislauf über eine externe Befüllvorrichtung vollständig mit dem Thermofluid zu befüllen. Die Befüllvorrichtung wird zu diesem Zweck an das (geöffnete) Befüllventil und das (geöffnete) Entnahmeventil angeschlossen, wobei ein die vollständige Befüllung des dann aufgetrennten Thermokreislaufs beeinträchtigender Kurzschluss dadurch verhindert wird, dass der das Befüllventil mit dem Entnahmeventil verbindende Kreislaufabschnitt fluidisch unterbrochen ist. Der Befüllvorgang kann mit einem Spülvorgang kombiniert werden, der produktionsbedingte Verunreinigungen aus dem Thermokreislauf entfernt und in die Befüllvorichtung spült.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung mit drei Ausführungsbeispielen eines Thermoaggregats. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Bauteile oder Merkmale mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Thermokreislaufs mit Befüllvorrichtung;

Figur 2 für das erste Thermoaggregat einen perspektivischen Längsschnitt durch das Befüllventil und das Entnahmeventil in jeweils geschlossenem Zustand;

Figur 3 einen perspektivischen Längsschnitt durch das Befüllventil und das

Entnahmeventil gemäß Figur 2 in jeweils geöffnetem Zustand;

Figur 4 das Ende einer Befülllanze einer Befüllvorrichtung für das erste

Thermoaggregat;

Figur 5 einen perspektivischen Längsschnitt durch das Befüllventil gemäß Figur 2 bei fluidisch unterbrochenem Kreislaufabschnitt;

Figur 6 einen perspektivischen Längsschnitt durch das Befüllventil des zweiten Thermoaggregats bei fluidisch offenem Kreislaufabschnitt;

Figur 7 einen perspektivischen Längsschnitt durch das Befüllventil gemäß Figur 6 bei fluidisch unterbrochenem Kreislaufabschnitt;

Figur 8 einen explodierten Längsschnitt durch das Befüllventil gemäß Figur 6;

Figur 9 das Ende einer Befülllanze einer Befüllvorrichtung für das zweite

Thermoaggregat;

Figur 10 eine Einzelheit des perspektivischen Längsschnitts gemäß Figur 6; Figur 11 einen Längsschnitt durch die Befüllventile des dritten Thermoaggregats bei fluidisch offenem Kreislaufabschnitt;

Figur 12 ein Ventilgehäuse des dritten Thermoaggregats in perspektivischer Einzelteildarstellung;

Figur 13 einen perspektivischen Längsschnitt durch die Befüllventile gemäß Figur 11 bei fluidisch unterbrochenem Kreislaufabschnitt.

Der in Figur 1 schematisch dargestellte Thermokreislauf verläuft über eine immersionsgekühlte Traktionsbatterie 1 eines elektrischen Fahrzeugantriebs, eine elektrisch angetriebene Pumpe 2 zur Förderung eines dielektrischen Öls als Thermofluid durch den Thermokreislauf, einen wassergekühlten Wärmetauscher 3 zur Kühlung des in der Traktionsbatterie 1 erwärmten Thermofluids und ein Schmutzfilter 4, das stromabwärts des Wärmetauschers 3 und stromaufwärts der Pumpe 2 angeordnet ist. Die gestrichelte Linie symbolisiert den gerätetechnischen Umfang eines anhand der nachfolgenden Figuren erläuterten Thermoaggregats 5 mit fluidischen Anschlüssen zum Befüllen des Thermokreislaufs mit dem Thermofluid.

Die Erstbefüllung und ggfls. Wiederbefüllung sowie das Spülen des Thermokreislaufs erfolgen mit Hilfe einer externen Befüllvorrichtung 6. Die Anschlüsse zum Befüllen des Thermokreislaufs lassen sich rein schematisch als Teil eines 4/2-Wegeventils betrachten, dessen vier Anschlüsse ein Befüllventil 7, ein Entnahmeventil 8, ein zur Traktionsbatterie

I führender Vorlauf 9 und ein von der Traktionsbatterie 1 kommender Rücklauf 10 sind. Das 4/2-Wegeventil befindet sich im befüllten Betriebszustand des Thermoaggregats 5 in der dargestellten ersten Schaltstellung, die den Rücklauf 10 über einen Kreislaufabschnitt

I I mit dem Vorlauf 9 verbindet. Das Befüllventil 7 und das Entnahmeventil 8 sind beispielhaft Rückschlagventile, die im dargestellten betrieblichen Zustand des Thermoaggregats 5 zu dessen Umgebung hin geschlossen sind.

Die Befüllvorrichtung 6 umfasst im Wesentlichen ein Thermofluid-Reservoir 12, ein Schmutzfilter 13, eine Förderpumpe 14, eine Befülllanze 15, eine Entnahmelanze 16 und Verbindungsschläuche 17 oder -rohre. Die Befüllung des Thermoaggregats 5 erfolgt in dessen außerbetrieblichem Zustand, in dem sich das 4/2-Wegeventil in dessen zweiter Schaltstellung befindet. In dieser Stellung sind das Befüllventil 7 durch die Befülllanze 15 und das Entnahmeventil 8 durch die Entnahmelanze 16 geöffnet, und der im betrieblichen Zustand fluidisch offene Kreislaufabschnitt 11 ist fluidisch unterbrochen. Der so am 4/2- Wegeventil aufgetrennte Thermokreislauf verläuft dann über die Befüllvorrichtung 6, die den Thermokreislauf sowohl mit Thermofluid vollständig befüllt als auch spült, wobei insbesondere bei der Erstbefüllung des Thermoaggregats 5 produktionsbedingte Verunreinigungen entfernt werden. Dabei verhindert die Unterbrechung des Kreislaufabschnitts 11 einen fluidischen Kurzschluss zwischen dem Befüllventil 7 und dem Entnahmeventil 8 und folglich eine Beeinträchtigung des vollständigen (blasenfreien) Befüllens und Spülens des Thermokreislaufs.

Die Rückstellung des 4/2-Wegeventils von der (außerbetrieblichen) zweiten Schaltstellung in die (betriebliche) erste Schaltstellung kann über die Kraft einer hier gestrichelt eingezeichneten Rückstellfeder 18 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Thermoaggregats 5 erfolgen.

Bei allen nachfolgend erläuterten und in den Figuren 2 bis 13 illustrierten Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Thermoaggregats 5 weisen die Anschlüsse des 4/2- Wegeventils Lanzenöffnungen 20 und 21 auf, in die das Befüllventil 7 und das Entnahmeventil 8 eingesetzt sind und in die beim Befüll- und Spülvorgang die Befülllanze 15 und die Entnahmelanze 16 der Befüllvorrichtung 6 dichtend eingeführt werden. Die Lanzenöffnungen 20, 21 befinden sich in einem Gehäuses 19 des Thermoaggregats 5 und sind in dessen betrieblichem Zustand mit (nicht dargestellten) Verschlussstopfen oder -deckeln hermetisch gedichtet. Das Befüllventil 7 verbindet die Lanzenöffnung 20 mit dem Vorlauf 9, und das Entnahmeventil 8 verbindet die Lanzenöffnung 21 mit dem Rücklauf 10.

Das erfindungsgemäße Unterbrechen des Kreislaufabschnitts 11 im außerbetrieblichen Zustand des Thermoaggregats 5 sei nachfolgend anhand der Figuren 2 bis 5 erläutert, die das Befüllventil 7 und das Entnahmeventil 8 des ersten Ausführungsbeispiels im Detail zeigen. Beide Ventile sind in die Lanzenöffnungen 20 bzw. 21 eingesetzte Rückschlagventile, die jeweils ein hülsenförmiges Ventilgehäuse 36 bzw. 37 mit einem Ventilsitz 38, einen im Ventilgehäuse 36, 37 aufgenommenen Ventilkörper 39 (vorliegend eine Ventilkugel) und eine zwischen dem Ventilgehäuse 36, 37 und dem Ventilsitz 38 eingespannte Ventilfeder 40 haben, die den Ventilkörper 39 gegen den Ventilsitz 38 kraftbeaufschlagt. Der fluidisch zu unterbrechende Kreislaufabschnitt 11 mündet in einer der Lanzenöffnungen 20, 21 und vorliegend in der Lanzenöffnung 20 für das Befüllventil 7 quer ein.

Das Ventilgehäuse 37 des Entnahmeventils 8 ist in der Lanzenöffnung 21 für die Entnahmelanze 16 eingepresst, und das Ventilgehäuse 36 des Befüllventils 7 ist in der Lanzenöffnung 20 linear verlagerbar. Figur 2 zeigt das Ventilgehäuse 36 in dessen nicht verlagerter erster Position, in der die Einmündung des Kreislaufabschnitts 11 in der Lanzenöffnung 20 fluidisch offen ist. Figur 5 zeigt das Ventilgehäuse 36 in dessen vollständig verlagerter zweiter Position, in der die Einmündung des Kreislaufabschnitts 11 von der Außenmantelfläche 41 des Ventilgehäuses 36 verschlossen ist, so dass der Kreislaufabschnitt 11 fluidisch unterbrochen ist.

Der Kreislaufabschnitt 11 wird gemäß Figur 1 im betrieblichen Zustand des Thermoaggregats 5 fluidisch offen und in dessen außerbetrieblichem (Befüll-)Zustand fluidisch unterbrochen gehalten. Der Thermokreislauf ist bei offenem Kreislaufabschnitt 11 geschlossen und bei unterbrochenem Kreislaufabschnitt 11 am Befüllventil 7 und am Entnahmeventil 8 aufgetrennt.

Figur 2: Das Thermoaggregat 5 befindet sich im betrieblichen Zustand. Das Befüllventil 7 und das Entnahmeventil 8 sind geschlossen. Das gegen die Kraft der Rückstellfeder 18 verlagerbare Befüllventil 7 wird in dessen (nicht verlagerter) erster Position gegen eine am Eintritt der Lanzenöffnung 20 ausgebildete und als Anschlag wirkende Durchmesserstufe 42 kraftbeaufschlagt (s. Figur 5). Die Rückstellfeder 18 ist in der Lanzenöffnung 20 zwischen einem gehäusefesten Federteller 43 und dem Ventilgehäuse 36 eingespannt. Der Federteller 43 verläuft innerhalb des Schmutzfilters 4, das ebenfalls am Gehäuse 19 befestigt ist.

Figur 3: Das Befüllen und Spülen des Thermoaggregats 5 mit dem Thermofluid erfolgt mittels der Befülllanze 15 und der Entnahmelanze 16, deren vereinfacht dargestellte Enden umfänglich dichtend in die Lanzenöffnungen 20 bzw. 21 eingeführt werden und dabei zunächst die Rückschlagventile durch Abheben der Ventilkörper 39 vom jeweiligen Ventilsitz 38 öffnen.

Figur 4 zeigt eines der hohlzylindrischen Lanzenenden, die jeweils den Ventilkörper 39 mit einem stirnseitigen Steg 44 vom Ventilsitz 38 abheben, bis die Stirnseite 45 des Lanzenendes an der Stirnseite 46 des Ventilgehäuses 36 bzw. 37 anliegt (s. Figur 5). Anschließend verlagert die Befülllanze 15 das Ventilgehäuse 36 in dessen zweite Position gemäß Figur 5.

Figur 5: Das Thermoaggregat 5 befindet sich im außerbetrieblichen Zustand. Das Befüllventil 7 und das Entnahmeventil 8 sind geöffnet. Die Befülllanze 15 hat das Befüllventil 7 vollständig in dessen zweite Position verlagert, in der die Außenmantelfläche 41 des Ventilgehäuses 36 die Einmündung des Kreislaufabschnitts 11 in der Lanzenöffnung 20 verschließt und so den Kreislaufabschnitt 11 fluidisch unterbrochen hält. Das 4/2-Wegeventil gemäß Figur 1 befindet sich in dessen zweiter Schaltstellung, in der der Thermokreislauf am Kreislaufabschnitt 11 aufgetrennt ist und über die Befüllvorrichtung 6 verläuft, die den Thermokreislauf mit dem Thermofluid (blasenfrei) befüllt und spült. Die Rückstellung in die erste Schaltstellung erfolgt über die Kraft der gespannten Rückstellfeder 18.

Die Figuren 6 bis 10 zeigen die für das Verständnis des zweiten Thermoaggregats 5 mit rotativ verlagerbarem Ventilgehäuse 36 wesentlichen Ansichten.

Figur 6: Das Ventilgehäuse 36 des Befüllventils 7 ist in seiner Lanzenöffnung 20 drehbar gelagert und befindet sich in einer ersten Drehposition, in der die Einmündung des Kreislaufabschnitts 11 - dem betrieblichen Zustand des Thermoaggregats 5 entsprechend - offen ist. Die in die Lanzenöffnung 20 eingeführte Befülllanze 15 hebt den Ventilkörper 39 vom Ventilsitz 38 ab und beginnt zwecks fluidischer Unterbrechung des Kreislaufabschnitts 11 das Ventilgehäuse 36 in dessen zweite Drehposition zu verlagern.

Figur 7: Das um 180° verdrehte Ventilgehäuse 36 befindet sich in dessen zweiter Drehposition, in der die Einmündung des Kreislaufabschnitts 11 in der Lanzenöffnung 20 - dem außerbetrieblichen Zustand des Thermoaggregats 5 entsprechend - von der Außenmantelfläche 41 des Ventilgehäuses 36 verschlossen ist und dementsprechend der Kreislaufabschnitt 11 fluidisch unterbrochen ist.

Figuren 8 bis 10:

Gegenüber dem linear verlagerten Ventilgehäuse 36 ist das rotativ verlagerte Ventilgehäuse 36 mit einer Innenhülse 47, die den Ventilsitz 38 bildet und den Ventilkörper 39 und die Ventilfeder 40 aufnimmt, und einer daran befestigten Außenhülse 48 zweiteilig. Die Außenhülse 48 hat eine axial mit der Einmündung des Kreislaufabschnitts 11 fluchtende Querbohrung 49, so dass die Einmündung in der ersten Drehposition des Ventilgehäuses 36 geöffnet und in dessen zweiter Drehposition von dessen Außenmantelfläche 41 verschlossen ist.

Der Verdrehung des Ventilgehäuses 36 erfolgt über eine Verdrehung der Befülllanze 15. Die dem Lanzenende zugewandte Stirnseite der Außenhülse 48 hat dazu eine Eingriffskontur für das Lanzenende, das vorliegend mit zwei Vorsprüngen 50 in zwei Ausnehmungen 51 in der Außenhülse 48 eingreift und das Ventilgehäuse 36 verdreht.

Das Ventilgehäuse 36 ist in dessen beiden Drehpositionen gegenüber der Lanzenöffnung 20, d.h. mit dem Gehäuse 19 des Thermoaggregats 5 verrastet. Die dem Lanzenende abgewandte Stirnseite der Außenhülse 48 hat dazu zwei Ausnehmungen 52, in die zwei federnde Vorsprünge 53 eines gehäusefesten Rastrings 54 einrasten.

Die Figuren 11 bis 13 zeigen die für das Verständnis des dritten Thermoaggregats 5 mit linear verlagerbaren Ventilgehäusen 36, 37 wesentlichen Ansichten.

Figuren 11 und 12: Das Thermoaggregat 5 befindet sich im betrieblichen Zustand, d.h. der Thermokreislauf, das Befüllventil 7 und das Entnahmeventil 8 sind bei fluidisch offenem Kreislaufabschnitt 11 geschlossen. Das gegen die Kraft der Rückstellfeder 18 verlagerbare Befüllventil 7 wird in dessen (nicht verlagerter) erster Position gegen die am Eintritt der Lanzenöffnung 20 ausgebildete Durchmesserstufe 42 kraftbeaufschlagt (s. Figur 13). Die Rückstellfeder 18 ist in der Lanzenöffnung 20 zwischen dem gehäusefesten Federteller 43 und dem Ventilgehäuse 36 eingespannt. Das Entnahmeventil 8 ist ebenfalls gegen die Kraft einer Rückstellfeder 18 verlagerbar und in dessen (nicht verlagerter) erster Position gegen eine am Eintritt der Lanzenöffnung 21 ausgebildete Durchmesserstufe 42 kraftbeaufschlagt. Die Rückstellfeder 18 ist in der Lanzenöffnung 21 zwischen dem gehäusefesten Federteller 43 und dem Ventilgehäuse 37 eingespannt. Die Durchmesserstufe 42 ist gemäß Figur 13 durch einen Sprengring gebildet.

Das von der Befülllanze 15 zu verlagernde Befüllventil 7 und das von der Entnahmelanze 16 zu verlagernde Entnahmeventil 8 sind bei diesem dritten Ausführungsbeispiel keine Rückschlagventile, sondern bloße Ventilgehäuse 36, 37, die als baugleiche Blechhülsen hergestellt sind. Die zylindrische Außenmantelfläche 41 jedes Ventilgehäuse 36, 37 ist von zahlreichen Öffnungen 55 durchsetzt, die im betrieblichen Zustand des Thermoaggregats 5 von Innenmantelflächen 56 der Lanzenöffnungen 20, 21 fluidisch verschlossen sind und die im außerbetrieblichen Zustand des Thermoaggregats 5 die Lanzenöffnungen 20, 21 mit dem dann aufgetrennten Thermokreislauf fluidisch verbinden.

Die Ventilgehäuse 36, 37 haben einen geschlossenen Bodenabschnitt 60 mit einem gegenüber der Außenmantelfläche 41 reduzierten Durchmesser. Das Ventilgehäuse 36 ist mit dem Bodenabschnitt 60 zum Eintritt der Lanzenöffnung 20 hin orientiert, und das Ventilgehäuse 37 ist mit dem Bodenabschnitt 60 zum Grund der Lanzenöffnung 21 hin orientiert. Der Bodenabschnitt 60 dient als Dichtpartner für einen in der Lanzenöffnung 20 eingesetzten O-Ring 61 und im Falle des Entnahmeventils 8 als zentrierender Federteller für die Rückstellfeder 18. Die Abdichtung des Entnahmeventils 8 erfolgt ebenfalls über einen O-Ring 61, der die Außenmantelfläche 41 des Ventilgehäuses 37 dichtend kontaktiert.

Figur 13: Das Thermoaggregat 5 befindet sich im außerbetrieblichen Zustand, d.h. das Befüllventil 7 und das Entnahmeventil 8 sind geöffnet, und der Kreislaufabschnitt 11 (s. Figur 11) ist bei aufgetrenntem Thermokreislauf fluidisch unterbrochen. Der Steg 44 der Befülllanze 15 hat das Ventilgehäuse 36 vollständig in dessen zweite Position verlagert, in der dessen Außenmantelfläche 41 die Einmündung des Kreislaufabschnitts 11 in der Lanzenöffnung 20 verschließt und so den Kreislaufabschnitt 11 fluidisch unterbrochen hält. Der aufgetrennte Thermokreislauf verläuft nun vorlaufseitig via Befülllanze 15, Lanzenöffnung 20, eine darin eingebrachte Ringnut 58 und Öffnungen 55 in das Innere des Ventilgehäuses 36 zum Vorlauf 9 (s.a. Figur 1) und rücklaufseitig vom Rücklauf 10 (s.a. Figur 1) via eine in der Lanzenöffnung 21 eingebrachte Ringnut 59, Öffnungen 55 und eine Öffnung 57 der Entnahmelanze 16 in deren Inneres. Die Abdichtung der Befülllanze 15 erfolgt durch den Dichtkontakt mit dem O-Ring 61 , und die Abdichtung der Entnahmelanze 16 erfolgt über den Dichtkontakt eines daran angebrachten O-Rings 62 mit dem Inneren des Ventilgehäuses 37. Die Rückstellung der Ventilgehäuse 36, 37 in deren erste Position erfolgt über die Kraft der gespannten Rückstellfedern 18.

Die zuvor erläuterten Ausführungen der Befüllventile 7 und 8 können bedarfsweise auch anders kombiniert werden, z.B. linear-rotativ, mit Rückschlagventil-ohne Rückschlagventil, etc.