SCHAEFER SEBASTIAN (DE)
GAERTNER JAN (DE)
WO2010139582A1 | 2010-12-09 |
DE10012197A1 | 2001-09-20 | |||
FR2876323A1 | 2006-04-14 | |||
US20110061405A1 | 2011-03-17 | |||
FR2852678A1 | 2004-09-24 | |||
EP1407906B1 | 2009-04-08 |
Patentansprüche Fahrzeug mit einem Hochtemperaturkreislauf, einem Niedertemperaturkreislauf (1 ), einem Klimaanlagenkühlkreislauf und/oder einem Abwärmerückgewinnungskreislauf, dadurch gekennzeichnet, dass der Klimaanlagenkühlkreislauf und/oder der Abwärmerückgewinnungskreislauf mittels jeweils eines Kondensators (2) thermisch mit dem Niedertemperaturkreislauf (1 ) gekoppelt sind, wobei der Kondensator (2) mit einem im Niedertemperaturkreislauf (1 ) zirkulierenden Kühlmittel (KM) kühlbar ist. Fahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchströmung des Kondensators (2) mit Kühlmittel (KM) des Niedertemperaturkreislaufs (1 ) mittels zumindest einer Ventilanordnung (7) steuer- und/oder regelbar ist. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (2) mit den übrigen im Niedertemperaturkreislauf (1 ) kühlbaren Komponenten seriell und/oder parallel verschaltet ist. Fahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperaturkreislauf und der Niedertemperaturkreislauf (1 ) als separate Kühlkreisläufe ausgebildet sind. 5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperaturkreislauf und der Niedertemperaturkreislauf (1 ) fluidisch gekoppelt sind und/oder der Niedertemperaturkreislauf (1 ) einen Teilkreislauf des Hochtemperaturkreislaufs bildet. 6. Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Niedertemperaturkreislauf (1 ) als ein dauerhaft oder bedarfsweise zuschaltbar betriebener Teilkreislauf des Hochtemperaturkreislaufs ausgebildet ist. 7. Fahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Niedertemperaturkreislauf (1 ) einen separaten Niedertemperaturkühlmittelkühler (4) und eine separate Niedertemperaturkühlmittelpumpe (3) umfasst. 8. Fahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Kondensators (2) ein Batteriekühlkreislauf (12) thermisch mit dem Niedertemperaturkreislauf (1 ) koppelbar ist. 9. Fahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (2) einen ersten Kondensatorteilbereich (22) zur Kondensation und einen zweiten Kondensatorteilbereich (23) zur Unterkühlung des jeweiligen Arbeitsmittels (AM) von Klimaanlagenkühlkreislauf oder Abwärmerückgewinnungskreislauf aufweist. |
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Hochtemperaturkreislauf, einem
Niedertemperaturkreislauf, einem Klimaanlagenkühlkreislauf und/oder einem
Abwärmerückgewinnungskreislauf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die EP 1 407 906 B1 beschreibt eine Wärmeregulierungsvorrichtung für einen
Kraftfahrzeuginnenraum, die einen ersten geschlossenen Wärmetauscherkreislauf, in dem eine Kühlflüssigkeit zirkuliert und der eine zu kühlende Wärmekraftmaschine und einen luftbetriebenen Kühler enthält, mindestens einen zweiten geschlossenen
Wärmetauscherkreislauf, in dem ein Kältemittel zirkuliert und der einen Kondensator, der in direkter oder indirekter thermischer Verbindung mit dem ersten
Wärmetauscherkreislauf steht, ein Entspannungsorgan, einen luftbetriebenen
Verdampfer, der in einer Belüftungsleitung zum Kühlen des Innenraums angeordnet ist, und einen Kompressor aufweist, und einen Heizkörper, der ebenfalls in der
Belüftungsleitung angeordnet ist, aufweist, wobei die Vorrichtung außerdem
Einrichtungen zum Abführen der vom Heizkörper bzw. vom Verdampfer abgestrahlten Wärmeleistung nach außerhalb des Innenraums aufweist, wenn der Heizkörper im Modus luftbetriebene Wärmepumpe arbeitet, indem Kalorien aus dem ersten
Wärmetauscherkreislauf entnommen werden, oder wenn der Verdampfer innerhalb des zweiten Wärmetauscherkreislaufs Kalorien erzeugt, wobei der Heizkörper mit dem Kondensator in thermischer Verbindung steht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Fahrzeug mit einem Hochtemperaturkreislauf, einem Niedertemperaturkreislauf, einem Klimaanlagenkühlkreislauf und/oder einem
Abwärmerückgewinnungskreislauf anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Beim Fahrzeug mit einem Hochtemperaturkreislauf, einem Niedertemperaturkreislauf, einem Klimaanlagenkühlkreislauf und/oder einem Abwärmerückgewinnungskreislauf sind der Klimaanlagenkühlkreislauf und/oder der Abwärmerückgewinnungskreislauf erfindungsgemäß mittels jeweils eines Kondensators thermisch mit dem
Niedertemperaturkreislauf gekoppelt, wobei der Kondensator mit einem im
Niedertemperaturkreislauf zirkulierenden Kühlmittel kühlbar ist.
Herkömmlicherweise ist der Kondensator luftgekühlt und in einem Frontbereich des Fahrzeugs in Fahrtrichtung vor einem Niedertemperaturkühlmittelkühler und einem Hochtemperaturkühlmittelkühler angeordnet. Dadurch ist eine Durchströmung von Niedertemperaturkühlmittelkühler und Hochtemperaturkühlmittelkühler mit Fahrtwind vermindert und deren Kühlleistung ist verschlechtert.
Durch die Kühlung des Kondensators im Niedertemperaturkreislauf mit dem dort zirkulierenden Kühlmittel ist ein solcher herkömmlicher luftgekühlter Kondensator in der Fahrzeugfront vermieden, so dass eine Durchströmung von
Niedertemperaturkühlmittelkühler und Hochtemperaturkühlmittelkühler mit Fahrtwind und eine daraus resultierende Kühlleistung signifikant verbessert ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann eine Kühlfläche des
Niedertemperaturkühlmittelkühlers im Frontbereich des Fahrzeugs vergrößert und/oder eine schwächere Niedertemperaturkühlmittelpumpe im Niedertemperaturkreislauf verwendet werden. Daraus resultierend sind ein Bauraum und eine Energieaufnahme der Niedertemperaturkühlmittelpumpe verringert. Weiterhin kann ein Lüfter des
Niedertemperaturkühlmittelkühlers auf Grund der vergrößerten Kühlfläche und/oder der verbesserten Durchströmung mit Fahrtwind mit einer verringerten Leistung betrieben werden. Durch den Entfall des herkömmlichen luftgekühlten Kondensators im Frontbereich des Fahrzeugs ist eine Bautiefe der dort angeordneten Fahrzeugkomponenten, insbesondere eines Kühlerpakets, signifikant verringert, wodurch eine Kraftaufnahme und eine
Krafteinleitung in das Fahrzeug bei einem Aufprallereignis verbessert sind.
Der kühlmittelgekühlte Kondensator kann näher an den übrigen Komponenten des Klimaanlagenkühlkreislaufs oder des Abwärmerückgewinnungskreislaufs angeordnet werden, so dass ein Kältemittelvolumen in diesen Kreisläufen und die daraus
resultierenden Kosten verringerbar sind.
Weiterhin ist mittels einer Ventilanordnung ein Kühlmitteldurchfluss durch den
Kondensator und eine daraus resultierende Kühlleistung Steuer- und/oder regelbar.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante ist mittels des Kondensators ein Batteriekühlkreislauf thermisch mit dem Niedertemperaturkreislauf koppelbar, so dass eine Temperierung einer Traktionsbatterie des Fahrzeugs ermöglicht ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsvariante eines
Niedertemperaturkreislaufs mit einem Kondensator,
Fig. 2 schematisch eine zweite Ausführungsvariante eines
Niedertemperaturkreislaufs mit einem Kondensator,
Fig. 3 schematisch eine dritte Ausführungsvariante eines
Niedertemperaturkreislaufs mit einem Kondensator,
Fig. 4 schematisch eine vierte Ausführungsvariante eines
Niedertemperaturkreislaufs mit einem Kondensator und einem mit dem Niedertemperaturkreislauf thermisch gekoppelten Batteriekühlkreislauf, Fig. 5 schematisch eine fünfte Ausführungsvariante eines
Niedertemperaturkreislaufs mit einem Kondensator und einem mit dem Niedertemperaturkreislauf thermisch gekoppelten Batteriekühlkreislauf,
Fig. 6 schematisch einen Frontbereich eines Fahrzeugs nach dem Stand der
Technik, und
Fig. 7 schematisch einen Frontbereich eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsvariante eines
Niedertemperaturkreislaufs 1 mit einem Kondensator 2. Ein solcher
Niedertemperaturkreislauf 1 ist in einem nicht dargestellten Fahrzeug angeordnet, welches einen herkömmlichen Hochtemperaturkreislauf und einen herkömmlichen Klimaanlagenkühlkreislauf und/oder einen herkömmlichen
Abwärmerückgewinnungskreislauf umfasst.
Das Fahrzeug kann als herkömmliches verbrennungsmotorisch betriebenes Fahrzeug oder als Hybridfahrzeug ausgebildet sein.
Ein solcher, nicht dargestellter Hochtemperaturkreislauf ist als herkömmlicher
Brennkraftmaschinenkühlkreislauf für eine Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs ausgebildet und umfasst zumindest eine Kühlmittelpumpe, eine Bypassleitung, einen Hochtemperaturkühlmittelkühler, eine Ventilanordnung und die
Verbrennungskraftmaschine mit den entsprechenden Kühlmittelkanälen, welche in einem Kreislauf verschaltet sind. Bei der Verbrennungskraftmaschine kann es sich um einen herkömmlichen Diesel- oder Ottomotor oder eine andere Verbrennungsmaschine, z. B. eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder Nutzfahrzeugs, handeln.
In einer ersten Ausführungsvariante können Hochtemperaturkreislauf und
Niedertemperaturkreislauf 1 als separate Kühlkreisläufe ausgebildet sein. In denen jeweils ein separates Kühlmittel KM zirkuliert. In einer alternativen Ausführungsvariante können Hochtemperaturkreislauf und
Niedertemperaturkreislauf 1 zumindest abschnittsweise fluidisch derart miteinander gekoppelt sein, dass ein herkömmliches Kühlmittel KM in beiden Kreisläufen zirkuliert. Dabei kann der Niedertemperaturkreislauf 1 als ein dauerhaft oder bedarfsweise zuschaltbar betriebener Teilkreislauf des Hochtemperaturkreislaufs ausgebildet sein.
Der nicht näher dargestellte Klimaanlagenkühlkreislauf ist als herkömmlicher
Klimaanlagenkühlkreislauf zur Temperierung eines Fahrzeuginnenraums ausgebildet und umfasst den Kondensator 2, mittels dem ein im Klimaanlagenkühlkreislauf zirkulierendes Arbeitsmittel AM auf herkömmliche Weise kühlbar ist.
Der nicht näher dargestellte Abwärmerückgewinnungskreislauf ist als herkömmlicher Abwärmerückgewinnungskreislauf, beispielsweise als so genannter Rankine- Kreisprozess, ausgebildet und umfasst den Kondensator 2, mittels dem ein im
Abwärmerückgewinnungskreislauf zirkulierendes Arbeitsmittel AM auf herkömmliche Weise kühl- und/oder kondensierbar ist.
Ein solcher herkömmlicher Kondensator 2 ist eine Vorrichtung, in welcher ein
dampfförmiges Arbeitsmittel AM verflüssigt wird und somit kondensiert. Innerhalb eines Kondensators 2 findet somit ein Übergang des Arbeitsmittels AM vom gasförmigen in den flüssigen Aggregatzustand statt.
Erfindungsgemäß ist der Kondensator 2 im Niedertemperaturkreislauf 1 angeordnet und somit von dem im Niedertemperaturkreislauf 1 zirkulierenden Kühlmittel KM kühlbar. Somit wird das den Kondensator 2 durchströmende Arbeitsmittel AM des
Klimaanlagenkühlkreislaufs oder des Abwärmerückgewinnungskreislaufs mittels des Kühlmittels KM des Niedertemperaturkreislaufs 1 kondensiert.
Der Niedertemperaturkreislauf 1 ist im Wesentlich als herkömmlicher
Niedertemperaturkreislauf 1 ausgebildet und umfasst zumindest eine
Niedertemperaturkühlmittelpumpe 3, einen Niedertemperaturkühlmittelkühler 4 und die zu kühlenden Fahrzeugkomponenten, welche in einem Kreislauf verschaltet sind. Dabei umfassen die im Niedertemperaturkreislauf 1 angeordneten und zu kühlenden Fahrzeugkomponenten jeweils nicht dargestellte Kühlmittelkanäle oder entsprechenden Wärmetauscher und können im Niedertemperaturkreislauf 1 seriell und/oder parallel verschaltet sein.
Die Fahrzeugkomponenten können beispielsweise als elektrische Antriebskomponenten, Generatoren, Ladeluftkühler 5, Getriebeölkühler 6 und/oder kühlbare Nebenaggregaten der Verbrennungskraftmaschine, wie zum Beispiel ein Alternator, ausgebildet sein.
Die elektrischen Antriebskomponenten können beispielsweise als herkömmliche
Traktionsbatterie 13, Leistungselektronik 11 , Elektromotor, Spannungswandler 18 und/oder Laderegler 19 ausgebildet sein.
In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante ist der Kondensator 2 in einem ersten Teilabschnitt 8 des Niedertemperaturkreislaufs 1 seriell mit dem Getriebeölkühler 6 verschaltet, wobei der Kondensator 2 in Flussrichtung des Kühlmittels KM vor dem Getriebeölkühler 6 angeordnet ist. In einem zweiten Teilabschnitt 9 des
Niedertemperaturkreislaufs 1 ist der Ladeluftkühler 5 angeordnet. Die Teilabschnitte 8, 9 sind im Niedertemperaturkreislauf 1 parallel verschaltet.
Ein Zufluss des Kühlmittels KM in die Teilabschnitte 8, 9 ist mittels einer
Ventilanordnung 7 Steuer- und/oder regelbar. Dabei ist die Ventilanordnung 7 bevorzugt als herkömmliches Drei-Wege-Ventil, welches am Abzweig zwischen den
Teilabschnitten 8, 9 angeordnet ist, ausgebildet.
Das Mehrwege-Ventil der Ventilanordnung 7 ist als Steuerventil, insbesondere direkt gesteuertes Ventil, ausgebildet, welches mittels einer nicht näher dargestellten
Steuereinheit derart ansteuerbar ist, dass die Durchflussmenge des Kühlmittelstroms individuell einstellbar ist.
Mittels des Mehrweg-Ventils ist ein Kühlmittelstrom im Niedertemperaturkreislauf 1 , insbesondere durch die Teilabschnitte 8, 9 und die in diesen angeordneten
Fahrzeugkomponenten, individuell, z. B. zeitabhängig, zeitlich getaktet, druckabhängig, z. B. in Abhängigkeit vom Kältemitteldruck oder anderen Werten, die vom
Kältemitteldruck abhängig sind, temperaturabhängig, z. B. in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur, und/oder ereignisabhängig, z. B. betriebspunktabhängig, stufenweise und/oder stufenlos Steuer- und/oder regelbar.
In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante kann die Ventilanordnung 7 durch jeweils ein Steuer- und/oder regelbares Drossel- oder Absperrventil in jedem der Teilabschnitte 8, 9 des Niedertemperaturkreislaufs 1 gebildet sein.
Mittels der Ventilanordnung 7 sind somit eine Durchflussmenge des Kühlmittels KM durch den Kondensator 2 und damit eine daraus resultierende Kühlleistung des Kondensators 2 einstellbar.
Mittels der Ventilanordnung 7 kann die mittels des Kondensators 2 aus dem
Niedertemperaturkreislauf 1 entnehmbare Kühlleistung für den Kondensator 2 variabel eingestellt werden und beispielsweise in Abhängigkeit von den entsprechenden
Betriebsparametern eine Kühlung des Kondensators 2 zugelassen oder gesperrt werden.
Eine solche Sperrung des Kühlmittelzuflusses kann beispielsweise bei einem
Volllastbetrieb des Fahrzeugs notwendig werden, wenn andere Fahrzeugkomponenten die maximal im Niedertemperaturkreislauf 1 verfügbare Kühlleistung benötigen. Dies tritt beispielsweise in einer Beschleunigungsphase, bei einem Anhängerbetrieb und/oder bei einer Bergauffahrt auf.
Bei einer Bergabfahrt und/oder einer Rekuperation können die übrigen
Fahrzeugkomponenten im Niedertemperaturkreislauf 1 herkömmlicherweise gekühlt werden, während überschüssige Kühlleistung des Niedertemperaturkreislaufs 1 vorteilhafterweise zur Unterkühlung des Kondensators 2 genutzt wird.
Figur 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsvariante eines
Niedertemperaturkreislaufs 1 mit einem Kondensator 2. Diese Ausführungsvariante entspricht im Wesentlichen der Ausführungsvariante nach Figur 1 mit dem Unterschied, dass der Kondensator 2 alleine im ersten Teilabschnitt 8 angeordnet ist, während
Getriebeölkühler 6 und Ladeluftkühler 5 seriell im zweiten Teilabschnitt 9 verschaltet sind.
Figur 3 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsvariante eines
Niedertemperaturkreislaufs 1 mit einem Kondensator 2. Diese Ausführungsvariante entspricht im Wesentlichen der Ausführungsvariante nach Figur 1 mit dem Unterschied, dass der Niedertemperaturkreislauf 1 mit den parallel verschalteten Teilabschnitten 8, 9 um einen parallel zu diesen Teilabschnitten 8, 9 angeordneten dritten Teilabschnitt 10 erweitert ist.
Dabei sind im ersten Teilabschnitt 8 der Getriebeölkühler 6 und die
Leistungselektronik 11 angeordnet, im zweiten Teilabschnitt 9 der Ladeluftkühler 5 und im dritten Teilabschnitt 10 der Kondensator 2.
In der in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante ist die Ventilanordnung 7 aus zwei herkömmlichen Drei-Wege-Ventilen gebildet, welche an den entsprechenden
Abzweigungen zwischen den Teilabschnitten 8, 9, 10 angeordnet sind.
Vorteilhaft ist das Drei-Wege-Ventil der Ventilanordnung 7, welche den Abzweig zum dritten Teilabschnitt 10 mit dem Kondensator 2 steuert und/oder regelt, in
Strömungsrichtung nach dem Drei-Wege-Ventil der Ventilanordnung 7, welche den Abzweig zum ersten Teilabschnitt 8 mit dem Getriebeölkühler 6 und der
Leistungselektronik 11 steuert und/oder regelt, angeordnet, so dass zuerst die
Durchflussmenge des Kühlmittels KM durch den ersten Teilabschnitt 8 einstellbar und damit sichergestellt ist. Hierdurch wird eine Kühlung der Komponenten im ersten
Teilabschnitt 8 bei allen Betriebszuständen gewährleistet und im Falle möglichen Restkühlleistung der Kondensator 2 gekühlt.
Vorteilhaft sind so alle temperaturempfindliche Komponenten im ersten Teilabschnitt 8 anzuordnen, um deren Temperaturbereich zu gewährleisten.
In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante kann die Ventilanordnung 7 auch als ein herkömmliches Vier-Wege-Ventil ausgebildet sein.
Figur 4 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsvariante eines
Niedertemperaturkreislaufs 1 mit einem Kondensator 2, wobei der
Niedertemperaturkreislauf 1 thermisch mit einem Batteriekühlkreislauf 12 gekoppelt ist.
Der Niedertemperaturkreislauf 1 in Figur 4 entspricht der Ausführungsvariante nach Figur 3. Der Batteriekühlkreislauf 12 ist als herkömmlicher Batteriekühlkreislauf zur Temperierung einer Traktionsbatterie 13 und weiterer elektrischer Antriebskomponenten ausgebildet. Ein solcher Batteriekühlkreislauf 12 umfasst zumindest eine Kühlmittelpumpe 14 , eine Ventilanordnung 15, einen Chiller 16, einen Batteriekühlmittelkühler 17, einen
Spannungswandler 18 und/oder einen Laderegler 19, welche in einem Kreislauf verschaltet sind.
Dabei umfassen die im Batteriekühlkreislauf 12 angeordneten und zu kühlenden elektrischen Antriebskomponenten jeweils nicht dargestellte Kühlmittelkanäle oder entsprechenden Wärmetauscher und können im Batteriekühlkreislauf 12 seriell und/oder parallel verschaltet sein.
In der in Figur 4 dargestellten Ausführungsvariante ist der Kondensator 2 in einem ersten Batteriekühlkreisteilabschnitt 20 des Batteriekühlkreislaufs 12 seriell mit der oder den Traktionsbatterien 13 verschaltet, wobei der Kondensator 2 in Flussrichtung des im Batteriekühlkreislauf 12 zirkulierenden Kältemittels KM1 vor den Traktionsbatterien 13 angeordnet ist. In einem zweiten Batteriekühlkreisteilabschnitt 21 des
Batteriekühlkreislaufs 12 sind der Spannungswandler 18 und der Laderegler 19 seriell angeordnet. Die Batteriekühlkreisteilabschnitte 20, 21 sind im Batteriekühlkreislauf 12 parallel verschaltet.
Die thermische Kopplung zwischen Niedertemperaturkreislauf 1 und Batteriekühlkreislauf 12 erfolgt mittels des Kondensators 2. Dazu weist der Kondensator 2 einen ersten Kondensatorteilbereich 22 zur Kondensation und einen zweiten Kondensatorteilbereich 23 zur Unterkühlung des den Kondensator 2 durchströmenden Arbeitsmittels AM auf. Beide Kondensatorteilbereiche 22, 23 sind in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.
In der in Figur 4 dargestellten, bevorzugten Ausführungsform ist der erste
Kondensatorteilbereich 22 des Kondensators 2 im Niedertemperaturkreislauf 1 angeordnet, während der zweite Kondensatorteilbereich 23 im Batteriekühlkreislauf 12 angeordnet ist. Dabei werden die Kondensatorteilbereiche 22, 23 nacheinander vom Arbeitsmittel AM des Klimaanlagenkühlkreislaufs oder des
Abwärmerückgewinnungskreislaufs durchströmt. In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante kann der Kondensator 2 als eine Kette von Wärmeüberträgern ausgebildet sein, wobei die thermische Energie von einem ersten zu einem zweiten und dann vom zweiten zu einem dritten Arbeitsmedium erfolgt.
Im Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht die thermische Kopplung von
Niedertemperaturkreislauf 1 und Batteriekühlkreislauf 12 einen Übertrag von thermischer Energie vom Niedertemperaturkreislauf 1 in den Batteriekühlkreislauf 12 während einer Startphase, einer Vorwärmphase der Verbrennungskraftmaschine oder zur Vorbereitung eines Fahrens mit der elektrischen Maschine, da somit die Traktionsbatterie 13 im
Batteriekühlkreislauf 12 durch die thermische Energie aus dem Niedertemperaturkreislauf 1 auf Betriebstemperatur gebracht werden kann.
Da eine solche Erwärmung der Traktionsbatterie 13 nur in der Startphase und
insbesondere von der Außentemperatur abhängig ist, ist in einer vorteilhaften, nicht dargestellten Ausführungsvariante vorgesehen, eine Bypassleitung derart im
Batteriekühlkreislauf 12 anzuordnen, dass mittels der Bypassleitung der Kondensator 2 in den Batteriekühlkreislauf 12 ein- und auskoppelbar ist, indem er entweder vom Kältemittel KM1 des Batteriekühlkreislaufs 12 durchströmt oder nicht durchströmt wird.
Weiterhin kann thermische Energie aus dem Batteriekühlkreislauf 12 in den
Niedertemperaturkreislauf 1 übertragen werden, um so die Kühlung der
Traktionsbatterie 13 mittels des Niedertemperaturkreislaufs 1 zu unterstützen.
Figur 5 zeigt schematisch eine fünfte Ausführungsvariante eines
Niedertemperaturkreislaufs 1 mit einem Kondensator 2, wobei der
Niedertemperaturkreislauf 1 thermisch mit einem Batteriekühlkreislauf 12 gekoppelt ist. Diese Ausführungsvariante entspricht im Wesentlichen der Ausführungsvariante nach Figur 4 mit dem Unterschied, dass die Traktionsbatterie 13 alleine im ersten
Batteriekühlkreisteilabschnitt 20 des Batteriekühlkreislaufs 12 angeordnet ist, während Spannungswandler 18, Laderegler 19 und Kondensator 2 seriell im zweiten
Batteriekühlkreisteilabschnitt 21 des Batteriekühlkreislaufs 12 verschaltet sind.
Figur 6 zeigt schematisch einen Frontbereich 24 eines Fahrzeugs nach dem Stand der Technik. In einem solchen herkömmlichen Frontbereich 24 sind in Fahrtrichtung F des Fahrzeugs nacheinander ein Querträger 25, ein herkömmlicher luftgekühlter Kondensator 26, der Niedertemperaturkühlmittelkühler 4 des
Niedertemperaturkreislaufs 1 , ein Hochtemperaturkühlmittelkühler 27 des
Hochtemperaturkreislaufs mit daran angeordnetem Lüfter 28 und Luftleitblechen 29 angeordnet. Unterhalb des Querträgers 25 ist der Batteriekühlmittelkühler 17 angeordnet. Hinter dem Hochtemperaturkühlmittelkühler 27 sind ein Stapelscheibenkühler 32 und der wassergekühlte Ladeluftkühler 5 angeordnet.
Figur 7 zeigt schematisch einen Frontbereich 24 eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem kühlmittelgekühlten Kondensator 2. Diese Ausführungsvariante entspricht im Wesentlichen der Ausführungsvariante nach Figur 6 mit dem Unterschied, dass der herkömmliche luftgekühlte Kondensator 26 entfällt, so dass an dessen Stelle ein
Batteriekühlmittelkühler 17 angeordnet werden kann, dessen wirksame Kühlfläche derart vergrößerbar ist und dessen Anströmung mit Fahrtwind verbessert ist. Der
kühlmittelgekühlte Kondensator 2 muss nicht im kühlenden Luftstrom an der
Frontbereich 24 angeordnet sein.
Da der kühlmittelgekühlte Kondensator 2 nicht im Luftstrom des Fahrtwinds gekühlt werden muss, kann er in alternativen, nicht dargestellten Ausführungsvarianten in
Nischen oder in abgekapselten oder teilweise gekapselten Bereichen des Motorraums des Fahrzeugs angeordnet werden. Dabei ist eine Anordnung des Kondensators 2 in räumlicher Nähe zum Ladeluftkühler 5 vorteilhaft, da der Kondensator 2 im
Niedertemperaturkreislauf 1 parallel zum Ladeluftkühler 5 verschaltet ist und derart die entsprechenden Zu- und Ableitungen einfach und kurz auszubilden sind.
Somit sind eine Durchströmung von Niedertemperaturkühlmittelkühler 4 und
Hochtemperaturkühlmittelkühler 27 mit Fahrtwind und eine daraus resultierende
Kühlleistung signifikant verbessert.
Durch den Entfall des herkömmlichen luftgekühlten Kondensators 26 im Frontbereich 24 des Fahrzeugs ist eine Bautiefe der dort angeordneten Fahrzeugkomponenten, insbesondere eines Kühlerpakets, signifikant verringert, wodurch eine Kraftaufnahme und eine Krafteinleitung in das Fahrzeug bei einem Aufprallereignis verbessert sind.
Der kühlmittelgekühlte Kondensator 2 kann näher an den übrigen Komponenten des Klimaanlagenkühlkreislaufs oder des Abwärmerückgewinnungskreislaufs angeordnet werden, so dass ein Kältemittelvolumen in diesen Kreisläufen und die daraus resultierenden Kosten verringerbar sind.
Bezugszeichenliste
Niedertemperaturkreislauf
Kondensator
Niedertemperaturkühlmittelpumpe
Niedertemperaturkühlmittelkühler
Ladeluftkühler
Getriebeölkühler
Ventilanordnung
erster Teilabschnitt
zweiter Teilabschnitt
dritter Teilabschnitt
Leistungselektronik
Batteriekühlkreislauf
Traktionsbatterie
Kühlmittelpumpe
Ventilanordnung
Chilier
Batteriekühlmittelkühler
Spannungswandler
Laderegler
erster Batteriekühlkreisteilabschnitt
zweiter Batteriekühlkreisteilabschnitt
erster Kondensatorteilbereich
zweiter Kondensatorteilbereich
Frontbereich
Querträger
luftgekühlter Kondensator
Hochtemperaturkühlmittelkühler 28 Lüfter
29 Luftleitblech
32 Stapelscheibenkühler
KM Kühlmittel
KM1 Kältemittel
AM Arbeitsmittel
F Fahrtrichtung