DE102010023476A1 - Method for operating vehicle, particularly hybrid vehicle with electric drive, involves driving electric current in electrical energy storage unit of vehicle - Google Patents

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Dipl.-Ing. Dischinger Jürgen
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Abstract

The method involves driving electric current in an electrical energy storage unit (14) of the vehicle and heating a cooling medium in a cooling circuit (12). The waste heat of a unit is inserted in a cooling medium. The unit is charged with the electrical energy during the loading of the electrical energy storage unit. An independent claim is also included for a cooling arrangement for a vehicle with electric drive.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb, bei welchem elektrischer Strom in einen elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs eingebracht wird. Zudem wird bei dem Verfahren ein Kühlmittel in wenigstens einem Kühlkreislauf erwärmt. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kühlanordnung für ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb.The invention relates to a method for operating a vehicle with an electric drive, in which electric current is introduced into an electrical energy store of the vehicle. In addition, in the method, a coolant is heated in at least one cooling circuit. The invention further relates to a cooling arrangement for a vehicle with electric drive.

Die DE 10 2008 021 424 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs. Im Ladebetrieb wird eine Hochspannungsbatterie über ein fahrzeugeigenes Hochspannungsladegerät geladen, welches hierfür mit einer externen Stromquelle verbunden ist. Die externe Stromquelle versorgt des Weiteren eine Heizsonde, mittels welcher Kühlwasser eines Verbrennungsmotors des Hybridfahrzeugs erwärmt wird. Mittels einer weiterer jeweiliger elektrischer Heizeinrichtungen wird Motoröl und die Hochspannungsbatterie vorgewärmt, und ein Katalysator wird auf eine höhere Temperatur gebracht. Über das während des Ladevorgangs erwärmte Kühlwasser kann ein Fahrgastraum des Hybridfahrzeugs mit Wärme versorgt werden.The DE 10 2008 021 424 A1 describes a method for operating a hybrid vehicle. During charging, a high-voltage battery is charged via an on-board high-voltage charger, which is connected to an external power source for this purpose. The external power source further supplies a heating probe, by means of which cooling water of an internal combustion engine of the hybrid vehicle is heated. By means of another respective electrical heating means, engine oil and the high-voltage battery are preheated, and a catalyst is brought to a higher temperature. About the heated during the charging process cooling water, a passenger compartment of the hybrid vehicle can be supplied with heat.

Als nachteilig bei einem derartigen Verfahren ist der Umstand anzusehen, dass das Vorwärmen von Komponenten des Fahrzeugs mit einem vergleichsweise hohen elektrischen Energieverbrauch einhergeht.A disadvantage of such a method is the fact that the preheating of components of the vehicle is accompanied by a comparatively high electrical energy consumption.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Kühlanordnung zu schaffen, welches bzw. welche ein besonders energieeffizientes Vorwärmen ermöglicht.Object of the present invention is therefore to provide a method of the type mentioned above and a cooling arrangement, which or which allows a particularly energy-efficient preheating.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Kühlanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.The object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a cooling arrangement having the features of patent claim 8. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, welches einen elektrischen Antrieb aufweist, wird elektrischer Strom in einen elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs eingebracht. In wenigstens einem Kühlkreislauf wird ein Kühlmittel erwärmt. In das Kühlmittel wird Abwärme einer Einrichtung eingebracht, welche beim Laden des elektrischen Energiespeichers mit elektrischer Energie beaufschlagt wird. Wenigstens ein fahrzeugseitiger Verbraucher wird mit dem erwärmten Kühlmittel beaufschlagt.In the method according to the invention for operating a vehicle which has an electric drive, electrical current is introduced into an electrical energy store of the vehicle. In at least one cooling circuit, a coolant is heated. In the coolant waste heat of a device is introduced, which is charged during charging of the electrical energy storage with electrical energy. At least one vehicle-side consumer is charged with the heated coolant.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beim Laden des elektrischen Energiespeichers des Fahrzeugs die Verlustleistung der am Ladebetriebe beteiligten Einrichtungen abgeführt werden muss, wenn man verhindern möchte, dass das Temperaturniveau dieser Einrichtungen auf einen kritischen Wert ansteigt. Anstatt nun die Abwärme der am Ladebetrieb beteiligten Einrichtungen über einen Kühler an die Umgebung des Fahrzeugs abzuführen, wird vorliegend diese Abwärme genutzt um den wenigstens einen fahrzeugseitigen Verbraucher zu erwärmen. Mit anderen Worten wird der fahrzeugseitige Verbraucher als Wärmesenke genutzt, wodurch der fahrzeugseitige Verbraucher günstiger betrieben werden kann.The invention is based on the finding that when charging the electrical energy storage of the vehicle, the power loss of the devices involved in the loading operations must be dissipated, if you want to prevent the temperature level of these devices increases to a critical value. Instead of dissipating the waste heat of the devices involved in the charging operation via a radiator to the environment of the vehicle, in the present case this waste heat is used to heat the at least one vehicle-mounted consumer. In other words, the vehicle-side consumer is used as a heat sink, whereby the vehicle-side consumer can be operated cheaper.

Vorliegend ist zum Kühlen der während des Ladebetriebs mit elektrischer Energie beaufschlagten Einrichtungen ein Kühlkreislauf vorgesehen, welcher auch als Niedertemperatur-Kühlkreislauf bezeichnet wird, da das Kühlmittel hier während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs auf einem vergleichsweise niedrigen Niveau gehalten wird. Im Ladebetrieb wird nun beim Laden entstehende Abwärme in diesen Niedertemperatur-Kühlkreislauf eingebracht. Das Vorwärmen der Verbraucher kann deren Betriebseigenschaften verbessern und/oder es kann der Erhöhung des Komforts für einen Fahrzeugnutzer dienen, ohne dass hierfür elektrische Energie aufgewendet zu werden braucht, die nicht ohnehin beim Laden des elektrischen Energiespeichers eingesetzt wird.In the present case, a cooling circuit, which is also referred to as a low-temperature cooling circuit, is provided for cooling the devices charged with electrical energy during the charging operation, since the coolant is kept at a comparatively low level during the driving operation of the vehicle. During charging, waste heat arising during charging is now introduced into this low-temperature cooling circuit. The preheating of the consumers can improve their operating characteristics and / or it can serve to increase the comfort for a vehicle user, without the need for this electrical energy to be spent, which is not already used when charging the electrical energy storage.

Wenn der Niedertemperatur-Kühlkreislauf einen luftgekühlten Kühlmittelkühler aufweist, welcher mittels eines Lüfters mit Kühlluft beaufschlagbar ist, so braucht dieser Lüfter gar nicht betrieben zu werden, um die Verlustleistung im Ladebetrieb abzuführen. Zumindest kann jedoch der Lüfter mit verringerter Leistung betrieben werden. Auch wirkt sich dies positiv auf die Energiebilanz des Ladevorgangs aus. Zudem ist eine durch den Lüfterbetrieb bedingte Geräuschbelästigung vermeidbar. Wird der Kühlmittelkühler nicht von dem Kühlmittel durchströmt, welches die Abwärme der beim Laden des elektrischen Energiespeichers mit elektrischer Energie beaufschlagten Einrichtung aufgenommen hat, so wird Wärme einer Einrichtung, welche ein höheres Temperaturniveau aufweist als die der elektrische Energiespeicher auf den elektrischen Energiespeicher übertragen. Dieses Vorwärmen verbessert den Ladebetrieb des elektrischen Energiespeichers und reduziert dabei den Energieverbrauch. Zudem ist durch Erwärmen des elektrischen Energiespeichers auf dessen Betriebstemperatur besonders rasch eine besonders hohe Fahrleistung des Fahrzeugs erreichbar. Mit einer solchen Ladestrategie ist es insbesondere möglich, das Fahrzeug auch bei sehr niedriger Außentemperatur elektrisch angetrieben einzusetzen.If the low-temperature cooling circuit has an air-cooled coolant radiator, which can be acted upon by cooling air by means of a fan, then this fan does not need to be operated in order to dissipate the power loss in the charging mode. At least, however, the fan can be operated with reduced power. This also has a positive effect on the energy balance of the charging process. In addition, due to the fan operation noise pollution is avoidable. If the coolant cooler does not flow through the coolant, which has absorbed the waste heat of the device charged with electrical energy when the electrical energy store is being charged, heat of a device which has a higher temperature level than that of the electrical energy store is transferred to the electrical energy store. This preheating improves the charging operation of the electrical energy storage and thereby reduces energy consumption. In addition, a particularly high mileage of the vehicle can be achieved particularly quickly by heating the electrical energy store to its operating temperature. With such a charging strategy, it is particularly possible to use the vehicle electrically driven even at very low outdoor temperature.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein weiterer Kühlkreislauf mit dem Niedertemperatur-Kühlkreislauf gekoppelt, in welchen die Abwärme der wenigstens einen Einrichtung eingebracht wird. Durch Koppeln des Niedertemperatur-Kühlkreislaufs mit dem weiteren Kühlkreislauf, welcher Wärme an weitere zu erwärmende fahrzeugseitige Verbraucher abgeben kann, kann auf besonders energieeffiziente Weise ein Vorwärmen dieser Verbraucher erfolgen, ohne dass hierzu zusätzliche elektrische Energie von einer externen Quelle dem Fahrzeug zugeführt zu werden braucht.In an advantageous embodiment of the invention, a further cooling circuit with the Low-temperature cooling circuit coupled, in which the waste heat of at least one device is introduced. By coupling the low-temperature cooling circuit with the further cooling circuit, which can deliver heat to further vehicle-side consumers to be heated, a preheating of these consumers can be done in a particularly energy-efficient manner, without requiring additional electrical energy from an external source needs to be supplied to the vehicle.

Von Vorteil ist es weiterhin, wenn das mittels der Abwärme erwärmte Kühlmittel als fahrzeugseitigem Verbraucher wenigstens einer Komponente eines verbrennungsmotorischen Antriebs des Fahrzeugs und/oder dem elektrischen Energiespeicher und/oder einem Heizungswärmetauscher zum Beheizen eines Fahrgastraums des Fahrzeugs zugeführt wird. Das Verfahren ist nämlich sowohl bei einem Fahrzeug mit ausschließlich elektrischem Antrieb als auch bei einem Hybridfahrzeug einsetzbar, bei welchem zusätzlich zu dem elektrischen Antrieb eine Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist. Abwärme aus dem Ladebetrieb kann bei dem rein elektrisch betriebenen Fahrzeug energieeffizient genutzt werden, um den Fahrgastraum und/oder bei noch sehr kaltem elektrischen Energiespeicher den Energiespeicher zu erwärmen. Bei dem Hybridfahrzeug kann ergänzend oder alternativ die wenigstens eine Komponente des verbrennungsmotorischen Antriebs vorgewärmt werden, um deren Laufeigenschaften zu verbessern.It is furthermore advantageous if the coolant heated by means of the waste heat is supplied to the vehicle-side consumer as at least one component of an internal combustion engine drive of the vehicle and / or the electrical energy store and / or a heating heat exchanger for heating a passenger compartment of the vehicle. Namely, the method can be used both in a vehicle having only electric drive and in a hybrid vehicle in which an internal combustion engine is provided in addition to the electric drive. Waste heat from the charging operation can be used in an energy-efficient manner in the purely electrically operated vehicle in order to heat the passenger compartment and / or, at still very cold electrical energy storage, the energy store. In the hybrid vehicle, additionally or alternatively, the at least one component of the internal combustion engine drive can be preheated in order to improve its running properties.

Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn als Komponente des verbrennungsmotorischen Antriebs des Fahrzeugs eine Verbrennungskraftmaschine und/oder ein Ölkühler, insbesondere ein Motorölkühler und/oder ein Getriebeölkühler, mit dem durch Abwärme erwärmten Kühlmittel beaufschlagt wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Erwärmen einer Abgasbehandlungseinrichtung vorgesehen sein. Die vorgewärmte Verbrennungskraftmaschine zeichnet sich beim an den Ladebetrieb anschließenden Fahrbetrieb durch einen besonders geringen Kraftstoffverbrauch aus. Das Vorwärmen des Öls verbessert dessen Schmiereigenschaften und trägt somit ebenfalls zu einer Verbrauchsreduzierung bei. Wird das Getriebe und/oder eine weitere Komponente des Antriebsstrangs vorgewärmt, so werden die Schleppverluste verringert und es kann mehr Energie in Fahrleistung umgesetzt werden. Durch Vorwärmen der Abgasbehandlungseinrichtung können besonders rasch sehr niedrige Emissionswerte erreicht werden.As a further advantage, it has been shown that, as component of the internal combustion engine drive of the vehicle, an internal combustion engine and / or an oil cooler, in particular an engine oil cooler and / or a transmission oil cooler, is acted upon by the coolant heated by waste heat. Additionally or alternatively, the heating of an exhaust gas treatment device may be provided. The preheated internal combustion engine is characterized by a particularly low fuel consumption when driving operation subsequent to the loading operation. The preheating of the oil improves its lubricating properties and thus also contributes to a reduction in consumption. If the transmission and / or another component of the drive train is preheated, the drag losses are reduced and more energy can be converted into driving performance. By preheating the exhaust gas treatment device very low emission levels can be achieved very quickly.

Bei der erfindungsgemäßen Kühlanordnung für ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb ist elektrischer Strom in einen elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs einbringbar. Des Weiteren ist ein Kühlmittel in wenigstens einem Kühlkreislauf erwärmbar. In das Kühlmittel ist Abwärme wenigstens einer beim Laden des elektrischen Energiespeichers mit elektrischer Energie beaufschlagten Einrichtung einbringbar, wobei wenigstens ein fahrzeugseitiger Verbraucher mit dem erwärmten Kühlmittel beaufschlagbar ist.In the cooling arrangement according to the invention for a vehicle with an electric drive, electrical current can be introduced into an electrical energy store of the vehicle. Furthermore, a coolant can be heated in at least one cooling circuit. In the coolant waste heat at least one charged with electrical energy during charging of the electrical energy storage device can be introduced, wherein at least one vehicle-side consumer with the heated coolant can be acted upon.

Insbesondere kann die Kühlanordnung wenigstens eine Verbindungsleitung umfassen, mittels welcher das mittels der Verlustleistung der im Ladebetrieb mit elektrischer Energie beaufschlagten Einrichtung erwärmte Kühlmittel in einen weiteren Kühlkreislauf einbringbar ist. Der weitere Kühlkreislauf ist also mit dem ersten, insbesondere als Niedertemperatur-Kühlkreislauf ausgebildeten, Kühlkreislauf über die Verbindungsleitung koppelbar. Durch die Verbindungsleitung ist ein Übertreten des durch die Abwärme des Ladevorgangs erwärmten Kühlmittels aus dem Niedertemperatur-Kühlkreislauf in den weiteren Kühlkreislauf möglich, mittels welchem fahrzeugseitige Verbraucher vorwärmbar sind.In particular, the cooling arrangement can comprise at least one connecting line, by means of which the coolant heated by means of the power loss of the device charged with electrical energy during the charging operation can be introduced into a further cooling circuit. The further cooling circuit is thus coupled to the first, in particular designed as a low-temperature cooling circuit, the cooling circuit via the connecting line. Through the connecting line a violation of the heated by the waste heat of the charging coolant from the low-temperature cooling circuit in the further cooling circuit is possible by means of which vehicle-side consumers are preheated.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für die erfindungsgemäße Kühlanordnung.The advantages and preferred embodiments described for the method according to the invention also apply to the cooling arrangement according to the invention.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or shown alone in the figure can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the claims, the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Diese zeigt schematisch eine Kühlanordnung eines Hybridfahrzeugs, bei welcher Verbindungsleitungen zwischen einem Niedertemperatur-Kühlkreislauf und einem Motor-Kühlkreislauf angeordnet sind.This shows schematically a cooling arrangement of a hybrid vehicle, in which connecting lines between a low-temperature cooling circuit and an engine cooling circuit are arranged.

Eine Kühlanordnung 10 eines Hybridfahrzeugs umfasst einen Niedertemperatur-Kühlkreislauf 12, welcher im Fahrbetrieb und im Ladebetrieb dem Abführen von Wärme einer Hochvoltbatterie 14 und eines Ladegeräts 16 dient. Hierfür ist in dem Niedertemperatur-Kühlkreislauf 12 ein mit Kühlluft beaufschlagbarer Kühler 18 vorgesehen. Je nach Kühlbedarf kann zusätzlich oder alternativ ein mit einem Kältemittel beaufschlagbarer Wärmetauscher 20 zum Einsatz kommen, welcher auch als Chiller bezeichnet wird und welcher in einen (nicht gezeigten) Kältemittelkreis einer Klimaanlage des Hybridfahrzeugs eingebunden sein kann. Wenn im Ladebetrieb die Hochvoltbatterie 14 besonders kalt ist, kann ein Beaufschlagen des Kühlers 18 mit dem Kühlmittel unterbunden werden. Dann dient die Hochvoltbatterie 14 – als ein Beispiel für einen fahrzeugseitigen Verbraucher – als Wärmesenke zum Aufnehmen der Abwärme oder Verlustleistung des Ladegeräts 16.A cooling arrangement 10 A hybrid vehicle includes a low temperature refrigeration cycle 12 , which in driving operation and in the charging operation, the removal of heat from a high-voltage battery 14 and a charger 16 serves. This is in the low-temperature cooling circuit 12 a cooler which can be charged with cooling air 18 intended. Depending on the cooling requirement, a heat exchanger which can be acted upon with a refrigerant can additionally or alternatively be used 20 are used, which is also referred to as a chiller and which can be integrated into a (not shown) refrigerant circuit of an air conditioner of the hybrid vehicle. When in charging mode, the high-voltage battery 14 especially cold, can one Apply the cooler 18 be prevented with the coolant. Then the high-voltage battery is used 14 As an example of a vehicle-mounted consumer - as a heat sink to absorb the waste heat or power loss of the charger 16 ,

Ein Motor-Kühlkreislauf 22 dient dem Abführen von Wärme eines Verbrennungsmotors 24 des Hybridfahrzeugs. Mit dem Motor-Kühlkreislauf 22 ist ein Heizkreislauf 26 gekoppelt, welcher einen Heizungswärmetauscher 28 zum Beheizen eines Fahrgastraums des Hybridfahrzeugs aufweist. Im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb wird Abwärme des Verbrennungsmotors 24 über einen weiteren luftgekühlten Kühler 30 und/oder über den Heizungswärmetauscher 28 abgeführt.An engine cooling circuit 22 serves to dissipate heat from an internal combustion engine 24 of the hybrid vehicle. With the engine cooling circuit 22 is a heating circuit 26 coupled, which a heating heat exchanger 28 for heating a passenger compartment of the hybrid vehicle. In internal combustion engine driving, waste heat of the internal combustion engine 24 via another air-cooled cooler 30 and / or over the heater core 28 dissipated.

Eine erste Verbindungsleitung 32 ermöglicht es, im Ladebetrieb den Niedertemperatur-Kühlkreislauf 12 und den Motor-Kühlkreislauf 22 so miteinander zu koppeln, dass erwärmtes Kühlmittel aus dem Niedertemperatur-Kühlkreislauf 12 in den Motor-Kühlkreislauf 22 übertreten kann. Hierfür wird ein Ventil 33 geöffnet, welches in dem Niedertemperatur-Kühlkreislauf 12 angeordnet ist. Dann dienen die in dem Motor-Kühlkreislauf 22 und/oder in dem Heizkreislauf 26 angeordneten fahrzeugseitigen Verbraucher als Wärmesenken zum Abführen der Verlustleistung des Ladegeräts 16 und/oder der Hochvoltbatterie 14.A first connection line 32 makes it possible to charge the low-temperature cooling circuit during charging 12 and the engine cooling circuit 22 to couple together so that heated coolant from the low-temperature cooling circuit 12 in the engine cooling circuit 22 can transgress. This is a valve 33 opened, which in the low-temperature cooling circuit 12 is arranged. Then they serve in the engine cooling circuit 22 and / or in the heating circuit 26 arranged on-vehicle consumers as heat sinks to dissipate the power loss of the charger 16 and / or the high-voltage battery 14 ,

In dem Motor-Kühlkreislauf 22 befindet sich ein Absperrventil 34. Wird das Absperrventil 34 geschlossen, so kann das die Abwärme der Hochvoltbatterie 14 und des Ladegeräts 16 abführende Kühlmittel lediglich in den Heizkreislauf 26 eingebracht werden. Dort dient das Kühlmittel dann dem Vorwärmen der Luft im Fahrgastraum des Hybridfahrzeugs über den Heizungswärmetauscher 28.In the engine cooling circuit 22 there is a shut-off valve 34 , Will the shut-off valve 34 closed, this can be the waste heat of the high-voltage battery 14 and the charger 16 Laxative coolant only in the heating circuit 26 be introduced. There, the coolant then serves to preheat the air in the passenger compartment of the hybrid vehicle via the heater core 28 ,

Der Heizkreislauf 26 weist, insbesondere für den Fahrbetrieb, einen elektrischen Zuheizer 36 auf, welcher als PTC-Heizelement ausgebildet sein kann. Wenn der Fahrgastraum lediglich mittels des elektrischen Zuheizers 36 beheizt werden soll, kann ein Ventil 38 in eine Stellung verbracht werden, in welcher nach dem Verlassen des Zuheizers 36 das Kühlmittel direkt wieder dem Heizungswärmetauscher 28 zuströmt. Das Ventil 38 kann jedoch auch in eine Stellung verbracht werden, in welcher das Kühlmittel einer Rückführleitung 40 zum Verbrennungsmotor 24 zugeführt wird. In der Rückführleitung 40 ist eine – beispielsweise elektrisch betriebene – Heizungspumpe 42 angeordnet.The heating circuit 26 has, especially for driving, an electric heater 36 on, which may be formed as a PTC heating element. If the passenger compartment only by means of the electric heater 36 can be heated, a valve 38 be placed in a position in which after leaving the Zuheizers 36 the coolant directly back to the heater core 28 flows in. The valve 38 However, it can also be brought into a position in which the coolant of a return line 40 to the internal combustion engine 24 is supplied. In the return line 40 is a - for example electrically operated - heating pump 42 arranged.

Von der Rückführleitung 40 zweigt an einem Ventil 44 eine weitere Verbindungsleitung 46 ab, über welche Kühlmittel aus dem Niedertemperatur-Kühlkreislauf 12 wieder in diesen rückgeführt werden kann, nachdem in dem Motor-Kühlkreislauf 22 und/oder in dem Heizkreislauf 26 eine Wärmeabgabe erfolgte. In dem Niedertemperatur-Kühlkreislauf 12 sind des Weiteren ein Ausgleichsbehälter 48 und eine Kühlmittelpumpe 50 angeordnet.From the return line 40 branches at a valve 44 another connection line 46 off, about which coolant from the low-temperature cooling circuit 12 can be recycled back into these after in the engine cooling circuit 22 and / or in the heating circuit 26 a heat release took place. In the low-temperature cooling circuit 12 are also a surge tank 48 and a coolant pump 50 arranged.

Wenn im Ladebetrieb die Verlustleistung der Hochvoltbatterie 14 und des Ladegeräts 16 über das erwärmte Kühlmittel, welches die Verbindungsleitung 32 durchströmt, in den Motor-Kühlkreislauf 22 eingebracht wird, kann durch Öffnen des Absperrventils 34 eine Wärmeabgabe an den Verbrennungsmotor 24 erfolgen. Durch Schließen des Ventils 38 kann hierbei zudem ein Durchströmen des Heizkreislaufs 26 unterbunden werden. Das sich in dem Motor-Kühlkreislauf 22 befindende Kühlmittel kann optional ergänzend oder zusätzlich zum Erwärmen von Waschwasser einer (nicht gezeigten) Scheibenwaschanlage des Hybridfahrzeugs genutzt werden.When in the charging mode, the power loss of the high-voltage battery 14 and the charger 16 over the heated coolant, which is the connecting line 32 flows through, in the engine cooling circuit 22 can be introduced by opening the shut-off valve 34 a heat output to the internal combustion engine 24 respectively. By closing the valve 38 This can also be a flow through the heating circuit 26 be prevented. That is in the engine cooling circuit 22 optionally located in addition to or in addition to the heating of wash water of a (not shown) windscreen washer of the hybrid vehicle can be used.

Das vom Verbrennungsmotor 24 kommende Kühlmittel strömt, nachdem es an den Verbrennungsmotor 24 Wärme abgegeben hat, einem Leitungsstrang 52 zu, in welchem ein Ventil, vorliegend ein Dreiteller-Thermostatventil 54, angeordnet ist.That of the internal combustion engine 24 coming coolant flows after it reaches the internal combustion engine 24 Has given off heat, a wiring harness 52 to, in which a valve, in this case a three-way thermostatic valve 54 , is arranged.

Durch Ansteuern des Dreiteller-Thermostatventils 54 kann bewirkt werden, dass das im Ladebetrieb erwärmte Kühlmittel zusätzlich einem Motorölkühler 56 zugeführt wird, wo es für ein Erwärmen des Motoröls sorgt. Nach der Wärmeabgabe an den Verbrennungsmotor 24 und/oder den Motorölkühler 56 kann das nun abgekühlte Kühlmittel über die Verbindungsleitung 46 wieder in den Niedertemperatur-Kühlkreislauf 12 rückgeführt werden. Für das Fördern des Kühlmittels in dem Motor-Kühlkreislauf 22 ist eine Kühlwasserpumpe 58 vorgesehen. Die Heizungspumpe 42 kann entweder so ausgebildet sein, dass sie in beide Richtungen durchströmbar ist und/oder so, dass sie ihre Förderrichtung ändern kann, um ein Rückführen des Kühlmittels in den Niedertemperatur-Kühlkreislauf 12 zu ermöglichen.By driving the Dreiteller thermostatic valve 54 can be caused that the heated coolant during charging in addition to a motor oil cooler 56 is supplied, where it provides for heating the engine oil. After the heat release to the internal combustion engine 24 and / or the engine oil cooler 56 can the now cooled coolant through the connecting line 46 back to the low-temperature cooling circuit 12 be returned. For conveying the coolant in the engine cooling circuit 22 is a cooling water pump 58 intended. The heating pump 42 can either be designed so that it can be flowed through in both directions and / or so that they can change their conveying direction to a return of the coolant in the low-temperature cooling circuit 12 to enable.

Von der Kühlanordnung 10 sind in der Figur des Weiteren Anschlussleitungen 60, 62 gezeigt, welche zu einem Ausgleichsbehälter 64 des Motor-Kühlkreislaufs 22 führen. In dem Ausgleichsbehälter 64 kann ein Trocknungsmittel, etwa Silikagel 66, angeordnet sein. Von den mit dem Kühler 30 in Verbindung stehenden Anschlussleitungen 60, 62 kann die Anschlussleitung 60 mit einem Rückschlagventil 68 versehen sein.From the cooling arrangement 10 are in the figure also connecting cables 60 . 62 shown which to a surge tank 64 the engine cooling circuit 22 to lead. In the expansion tank 64 can be a drying agent, such as silica gel 66 be arranged. Of those with the radiator 30 related connection cables 60 . 62 can the connection line 60 with a check valve 68 be provided.

Die Kühlanordnung 10 kann einen weiteren (vorliegend nicht gezeigten) Kühlkreislauf, insbesondere Niedertemperatur-Kühlkreislauf, umfassen, welcher im Fahrbetrieb des Hybridfahrzeugs auf einem Temperaturniveau betrieben wird, welches von den (insbesondere jeweils unterschiedlichen) Temperaturniveaus des Niedertemperatur-Kühlkreislaufs 12 und des Motor-Kühlkreislaufs 22 verschieden ist. Dieser zweite Niedertemperatur-Kühlkreislauf kann zum Abführen der Verlustleistung des elektrischen Antriebsaggregats des Hybridfahrzeugs und/oder einer Leistungselektronik dienen. Die Leistungselektronik kann einen Spannungswandler und/oder einen Umrichter für das elektrische Antriebsaggregat umfassen. Des Weiteren kann der zweite Niedertemperatur-Kühlkreislauf zum Kühlen von Getriebeöl über einen Getriebeölwärmetauscher und/oder zum Kühlen von Ladeluft über einen Ladeluftwärmetauscher herangezogen werden.The cooling arrangement 10 may include another (not shown here) cooling circuit, in particular low-temperature cooling circuit, which is operated while driving the hybrid vehicle at a temperature level, which of the (in particular different) temperature levels of the low-temperature cooling circuit 12 and the engine cooling circuit 22 is different. This second low-temperature cooling circuit can be used to dissipate the power loss of the electric drive unit of the hybrid vehicle and / or power electronics. The power electronics may include a voltage converter and / or a converter for the electric drive unit. Furthermore, the second low-temperature cooling circuit can be used for cooling transmission oil via a transmission oil heat exchanger and / or for cooling charge air via a charge air heat exchanger.

Wenn im Ladebetrieb des Hybridfahrzeugs über den Spannungswandler Niedrigvoltspannung in ein Niedrigvolt-Bordnetz des Hybridfahrzeugs eingespeist wird, kann auch die Abwärme des Spannungswandlers dazu benutzt werden, zu erwärmende Komponenten, insbesondere den Verbrennungsmotor 24 und/oder den Fahrgastraum vorzuwärmen. Hierfür kann auch dieser zweite Niedertemperatur-Kühlkreislauf über (nicht gezeigte) Verbindungsleitungen mit dem Motor-Kühlkreislauf 22 und/oder mit dem Niedertemperatur-Kühlkreislauf 12 koppelbar sein. Ebenso kann auf diese Weise Abwärme des Umrichters für das elektrische Antriebsaggregat einem der fahrzeugseitigen Verbraucher zugeführt werden.If in the charging mode of the hybrid vehicle low-voltage is fed via the voltage converter in a low-voltage electrical system of the hybrid vehicle, and the waste heat of the voltage converter can be used to be heated components, in particular the internal combustion engine 24 and / or to preheat the passenger compartment. For this purpose, this second low-temperature cooling circuit via (not shown) connecting lines with the engine cooling circuit 22 and / or with the low-temperature cooling circuit 12 be coupled. Likewise, in this way waste heat of the converter for the electric drive unit can be supplied to one of the vehicle-side consumers.

Während also die unterschiedlichen Kühlkreisläufe 12, 22 im Fahrbetrieb in der Regel entkoppelt sind, um in den einzelnen Kühlkreisläufen 12, 22 unterschiedliche Temperaturniveaus einzustellen, ermöglicht das fluidische Koppeln der Kühlkreisläufe 12, 22 (sowie gegebenenfalls das Koppeln mit dem zweiten Niedertemperatur-Kühlkreislauf) ein besonders energieeffizientes Vorwärmen fahrzeugseitiger Verbraucher. Insbesondere das Vorwärmen des Verbrennungsmotors 24 führt zu einer verkürzten Warmlaufphase und zu einem reduzierten Verschleiß desselben beim Starten. Das Vorwärmen eines (nicht gezeigten) Getriebes verringert dessen Schleppverluste und sorgt für einen hohen Wirkungsgrad des Getriebes.So while the different cooling circuits 12 . 22 When driving are usually decoupled to in the individual cooling circuits 12 . 22 to set different temperature levels, allows the fluidic coupling of the cooling circuits 12 . 22 (And optionally the coupling with the second low-temperature cooling circuit) a particularly energy-efficient preheating vehicle-side consumers. In particular, the preheating of the internal combustion engine 24 leads to a shortened warm-up phase and a reduced wear of the same at startup. The preheating of a (not shown) gearbox reduces its drag losses and ensures high efficiency of the transmission.

Die beim reinen Ladebetrieb, welcher beispielsweise drei bis vier Stunden dauern kann, zur Verfügung stehende Verlustleistung zum Vorwärmen kann bei 300 bis 400 Watt liegen. Wenn jedoch über den Spannungswandler Niedrigvoltspannung in eine (nicht gezeigte) Niedrigvoltbatterie eingespeist und/oder im Niedrigvolt-Bordnetz angeordnete Verbraucher mit elektrischer Energie versorgt werden, kann die Verlustleistung beim Laden auf mehr als 1 KW steigen. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn zum Vorklimatisieren im Stand eine Klimaanlage des Hybridfahrzeugs in Betrieb genommen und/oder eine Sitzheizung mit Strom versorgt wird. Das Vorklimatisieren kann während einer Dauer von rund 30 Minuten erfolgen.The power available for pure charging operation, which can last for example three to four hours, available power for preheating can be 300 to 400 watts. If, however, low-voltage voltage is fed via the voltage converter into a low-voltage battery (not shown) and / or consumers arranged in the low-voltage on-board network are supplied with electrical energy, the power loss during charging can rise to more than 1 KW. This may be the case, in particular, when an air conditioning system of the hybrid vehicle is put into operation for pre-air conditioning in the state and / or a seat heating is supplied with power. The pre-air conditioning can take place over a period of about 30 minutes.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Kühlanordnungcooling arrangement
1212
Niedertemperatur-KühlkreislaufLow-temperature cooling circuit
1414
HochvoltbatterieHigh-voltage battery
1616
Ladegerätcharger
1818
Kühlercooler
2020
Wärmetauscherheat exchangers
2222
Motor-KühlkreislaufEngine cooling circuit
2424
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
2626
Heizkreislaufheating circuit
2828
HeizungswärmetauscherHeater core
3030
Kühlercooler
3232
Verbindungsleitungconnecting line
3333
VentilValve
3434
Absperrventilshut-off valve
3636
ZuheizerHeaters
3838
VentilValve
4040
RückführleitungReturn line
4242
Heizungspumpeheat pump
4444
VentilValve
4646
Verbindungsleitungconnecting line
4848
Ausgleichsbehältersurge tank
5050
KühlmittelpumpeCoolant pump
5252
Leitungsstrangwiring harness
5454
Dreiteller-ThermostatventilThree plates thermostatic valve
5656
MotorölkühlerEngine oil cooler
5858
KühlwasserpumpeCooling water pump
6060
Anschlussleitungconnecting cable
6262
Anschlussleitungconnecting cable
6464
Ausgleichsbehältersurge tank
6666
Silikagelsilica gel
6868
Rückschlagventilcheck valve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008021424 A1 [0002] DE 102008021424 A1 [0002]

Claims (8)

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb, bei welchem elektrischer Strom in einen elektrischen Energiespeicher (14) des Fahrzeugs eingebracht wird, und bei welchem ein Kühlmittel in wenigstens einem Kühlkreislauf (12) erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in das Kühlmittel Abwärme wenigstens einer beim Laden des elektrischen Energiespeichers (14) mit elektrischer Energie beaufschlagten Einrichtung (14, 16) eingebracht wird, wobei wenigstens ein fahrzeugseitiger Verbraucher (14, 24, 28, 56) mit dem erwärmten Kühlmittel beaufschlagt wird.Method for operating a vehicle with an electric drive, in which electrical current is stored in an electrical energy store ( 14 ) of the vehicle, and in which a coolant in at least one cooling circuit ( 12 ) is heated, characterized in that in the coolant waste heat at least one when charging the electrical energy storage ( 14 ) means powered by electrical energy ( 14 . 16 ), at least one on-vehicle consumer ( 14 . 24 . 28 . 56 ) is charged with the heated coolant. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Kühlkreislauf (22) mit dem wenigstens einen Kühlkreislauf (12) gekoppelt wird, in welchen die Abwärme der wenigstens einen Einrichtung (14, 16) eingebracht wird.Method according to claim 1, characterized in that a further cooling circuit ( 22 ) with the at least one cooling circuit ( 12 ) in which the waste heat of the at least one device ( 14 . 16 ) is introduced. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mittels der Abwärme erwärmte Kühlmittel als fahrzeugseitigem Verbraucher – wenigstens einer Komponente (24) eines verbrennungsmotorischen Antriebs des Fahrzeugs und/oder – dem elektrischen Energiespeicher (14) und/oder – einem Heizungswärmetauschers (28) zum Beheizen eines Fahrgastraums des Fahrzeugs zugeführt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the means of the waste heat heated coolant as the vehicle-side consumer - at least one component ( 24 ) of an internal combustion engine drive of the vehicle and / or - the electrical energy storage ( 14 ) and / or - a heating heat exchanger ( 28 ) is supplied for heating a passenger compartment of the vehicle. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente des verbrennungsmotorischen Antriebs des Fahrzeugs – eine Verbrennungskraftmaschine (24) und/oder – ein Ölkühler, insbesondere Motorölkühler (56) und/oder Getriebeölkühler, und/oder – eine Abgasbehandlungseinrichtung mit dem durch die Abwärme erwärmten Kühlmittel beaufschlagt werden.A method according to claim 3, characterized in that as a component of the internal combustion engine drive of the vehicle - an internal combustion engine ( 24 ) and / or - an oil cooler, in particular engine oil cooler ( 56 ) and / or transmission oil cooler, and / or - an exhaust gas treatment device are acted upon by the heated by the waste heat coolant. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in das Kühlmittel Abwärme eines Ladegeräts (16) zum Laden des elektrischen Energiespeichers (14) eingebracht wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the coolant waste heat of a charger ( 16 ) for charging the electrical energy store ( 14 ) is introduced. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in das Kühlmittel Abwärme zumindest eines, insbesondere zum Einspeisen von elektrischer Energie in ein Bordnetz ausgelegten, Spannungswandlers des Fahrzeugs eingebracht wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the coolant waste heat at least one, in particular designed for feeding electrical energy into a vehicle electrical system, the voltage converter of the vehicle is introduced. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel zum Erwärmen von Waschwasser einer Scheibenwaschanlage des Fahrzeugs genutzt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coolant is used for heating wash water of a windscreen washer system of the vehicle. Kühlanordnung für ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb, bei welcher elektrischer Strom in einen elektrischen Energiespeicher (14) des Fahrzeugs einbringbar ist, und bei welcher ein Kühlmittel in wenigstens einem Kühlkreislauf (12, 22) erwärmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in das Kühlmittel Abwärme wenigstens einer beim Laden des elektrischen Energiespeichers (14) mit elektrischer Energie beaufschlagten Einrichtung (14, 16) einbringbar ist, wobei wenigstens ein fahrzeugseitiger Verbraucher (14, 24, 28, 56) mit dem erwärmten Kühlmittel beaufschlagbar ist.Cooling arrangement for a vehicle with an electric drive, in which electrical current in an electrical energy storage ( 14 ) of the vehicle can be introduced, and in which a coolant in at least one cooling circuit ( 12 . 22 ) is heatable, characterized in that in the coolant waste heat at least one when charging the electrical energy storage ( 14 ) means powered by electrical energy ( 14 . 16 ), wherein at least one on-vehicle consumer ( 14 . 24 . 28 . 56 ) can be acted upon with the heated coolant.
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WO2018038662A1 (en) * 2016-08-23 2018-03-01 Scania Cv Ab A cooling system for an electric power unit in a vehicle

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DE102008021424A1 (en) 2007-05-03 2008-11-13 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit A method of operating a connectable hybrid electric vehicle

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