DE102012018063A1 - Device for controlling temperature of vehicle component, has heat-conducting element with thermal insulation that is provided in region between heat source and vehicle component - Google Patents

Device for controlling temperature of vehicle component, has heat-conducting element with thermal insulation that is provided in region between heat source and vehicle component Download PDF

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Dirk Schröter
Denis Thate
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Abstract

The device (1) has a heat-conducting element (6) which is directly connected to a heat source (2) and directly thermally coupled to a vehicle component (3). A heat-conducting element is connected to the heat source and projected into a recirculated exhaust gas within the exhaust gas line current (A). The heat-conducting element has a thermal insulation (7) in a region between the heat source and the vehicle component. A separation point is coupled to a trip mechanism. An independent claim is included for a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperierung einer Fahrzeugkomponente, umfassend ein Wärmeleitelement, welches direkt mit einer Wärmequelle und direkt mit der Fahrzeugkomponente thermisch gekoppelt ist, wobei die Wärmequelle ein Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine ist.The invention relates to a device for temperature control of a vehicle component, comprising a heat conducting element which is thermally coupled directly to a heat source and directly to the vehicle component, wherein the heat source is an exhaust line of an internal combustion engine.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, umfassend eine solche Vorrichtung.The invention further relates to a vehicle comprising such a device.

Aus dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, dass im Zusammenhang mit einer Senkung von Kohlenstoffdioxid-Emissionen und einer schnellen Erreichung einer Betriebstemperatur von Hochvolt-Batteriezellen und Kühlkreisläufen von Verbrennungskraftmaschinen von Hybrid-, Plugin- oder Range-Extender-Fahrzeugen eine zusätzliche Wärmezufuhr an die betreffenden Fahrzeugkomponenten erforderlich ist, um eine beschleunigte Vorwärmung bei tiefen Temperaturen zu erzielen. Zu diesem Zweck sind elektrische Zuheizer und so genannte PTC-Elemente, Kühlkreisläufe mit geringem Volumen oder vorgewärmte Kühlmittel bekannt.From the prior art, it is well known that in connection with a reduction of carbon dioxide emissions and a rapid achievement of an operating temperature of high-voltage battery cells and cooling circuits of internal combustion engines of hybrid, plugin or range extender vehicles an additional heat the relevant vehicle components are required to achieve accelerated preheating at low temperatures. For this purpose, electric heaters and so-called PTC elements, cooling circuits with low volume or preheated coolant are known.

Aus der DE 10 2009 049 196 A1 ist ein Fahrzeug mit einer Wärmequelle, einer Wärmesenke und einer Heat-Pipe, die mit der Wärmequelle und der Wärmesenke in Verbindung steht, bekannt. Die Heat-Pipe weist ein Steuerelement auf, mit dem der Wärmestrom von der Wärmequelle zur Wärmesenke steuerbar ist. Die Heat-Pipe weist als Steuerelement im Inneren eine Drossel und als weiteres Steuerelement ein elektromagnetisches Ventil auf. Die Wärmequelle ist ein Abgasstrang eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs, wobei mittels der Wärmeenergie des Abgasstrangs ein Innenraum des Fahrzeugs, Oberflächen im Innenraum, ein Kühlmedium oder Schmiermittel des Verbrennungsmotors oder eine elektrische Batterie erwärmt werden.From the DE 10 2009 049 196 A1 For example, a vehicle is known having a heat source, a heat sink, and a heat pipe in communication with the heat source and heat sink. The heat pipe has a control with which the heat flow from the heat source to the heat sink can be controlled. The heat pipe has as a control inside a throttle and as another control on an electromagnetic valve. The heat source is an exhaust line of an internal combustion engine of the vehicle, wherein by means of the heat energy of the exhaust line, an interior of the vehicle, surfaces in the interior, a cooling medium or lubricant of the internal combustion engine or an electric battery are heated.

Ferner ist aus der DE 10 2008 045 407 A1 eine Temperatursteuervorrichtung mit einer Klimaanlageneinheit, die eine Temperatur von Luft steuert, um eine temperaturgesteuerte Luft zu erzeugen und einen Teil der temperaturgesteuerten Luft zu einer Fahrzeugzelle ausgibt, bekannt. Weiterhin umfasst die Temperatursteuervorrichtung einen Luftkanal, durch den ein verbleibender Teil der temperaturgesteuerten Luft zu einem Batteriepack geleitet wird, um gegen den Batteriepack geblasen zu werden. Zusätzlich ist ein Fluidheizelement vorgesehen, das an dem Batteriepack befestigt ist und das mit einem Heizfluid, das durch eine Maschine erhitzt wird oder mit einem Abgas der Maschine erhitzt wird, die Temperatur des Batteriepacks anhebt. Die Temperatursteuervorrichtung umfasst weiterhin eine Wärmewiedergewinnungseinheit, die eine Wärme des Abgases wiedergewinnt, und einen Fluidzirkulierdurchlass, der mit dem Fluidheizelement und der Wärmewiedergewinnungseinheit derart verbunden ist, dass das Heizfluid durch den Fluidzirkulierdurchlass zirkuliert, während die wiedergewonnene Wärme von der Wärmewiedergewinnungseinheit aufgenommen wird und die Temperatur des Batteriepacks mit der wiedergewonnenen Wärme in dem Fluidheizelement erhöht wird. Die Wärmewiedergewinnungseinheit ist als Abgas-Wärmetauscher zum Wiedergewinnen der Wärme des Abgases, das durch ein Abgasrohr der Maschine geht, ausgebildet. Weiterhin umfasst die Temperatursteuervorrichtung einen Kühlwasser-Zirkulierdurchlass, in dem Kühlwasser durch die Maschine, die Klimaanlageneinheit, einen Wärmetauscher und den Heizer zirkuliert, und einen Wärmespeichertank, der in dem Fluidzirkulierdurchlass angeordnet ist. Auch ist ein Umleitungsdurchlass vorgesehen, durch den das Heizfluid in dem Fluidzirkulierdurchlass zirkuliert, ohne durch die Wärmespeichereinheit zu gehen. Zum Öffnen oder Schließen des Umleitungsdurchlasses ist ein Umleitungsventil vorgesehen. Ferner ist eine Temperatursteuereinheit vorgesehen, die gemäß einem gemessenen Resultat des Temperatursensors das Umleitungsventil steuert.Furthermore, from the DE 10 2008 045 407 A1 A temperature control apparatus having an air conditioning unit that controls a temperature of air to generate a temperature-controlled air and outputs a part of the temperature-controlled air to a vehicle compartment. Furthermore, the temperature control device includes an air passage through which a remaining portion of the temperature-controlled air is directed to a battery pack to be blown against the battery pack. In addition, a fluid heating element is provided, which is attached to the battery pack and which raises the temperature of the battery pack with a heating fluid, which is heated by an engine or heated with an exhaust gas of the engine. The temperature control device further includes a heat recovery unit that recovers heat of the exhaust gas, and a fluid circulation passage that is connected to the fluid heating element and the heat recovery unit such that the heating fluid circulates through the fluid circulation passage while the recovered heat is received by the heat recovery unit and the temperature of the heat recovery unit Battery pack is increased with the recovered heat in the fluid heating element. The heat recovery unit is formed as an exhaust gas heat exchanger for recovering the heat of the exhaust gas passing through an exhaust pipe of the engine. Further, the temperature control device includes a cooling water circulating passage in which cooling water circulates through the engine, the air conditioning unit, a heat exchanger and the heater, and a heat storage tank disposed in the fluid circulation passage. Also, a bypass passage is provided through which the heating fluid circulates in the fluid circulating passage without passing through the heat storage unit. To open or close the bypass passage, a bypass valve is provided. Furthermore, a temperature control unit is provided which controls the bypass valve according to a measured result of the temperature sensor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur Temperierung eines Fahrzeugbauteils und ein Fahrzeug, umfassend eine solche Vorrichtung, anzugeben.The object of the invention is to provide a device for controlling the temperature of a vehicle component which is improved over the prior art and a vehicle comprising such a device.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Fahrzeugs durch die im Anspruch 9 angegebenen Merkmale gelöst.With regard to the device, the object is achieved by the features specified in claim 1 and in terms of the vehicle by the features specified in claim 9.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Vorrichtung zur Temperierung einer Fahrzeugkomponente umfasst ein Wärmeleitelement, welches direkt mit einer Wärmequelle und direkt mit der Fahrzeugkomponente thermisch gekoppelt ist, wobei die Wärmequelle ein Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine ist.The device for controlling the temperature of a vehicle component comprises a heat-conducting element, which is thermally coupled directly to a heat source and directly to the vehicle component, wherein the heat source is an exhaust line of an internal combustion engine.

Erfindungsgemäß ragt das Wärmeleitelement in einen innerhalb des Abgasstranges geführten Abgasstrom hinein und/oder das Wärmeleitelement weist in einem Bereich zwischen der Wärmequelle und der Fahrzeugkomponente eine thermische Isolierung auf.According to the invention, the heat-conducting element protrudes into an exhaust gas flow guided within the exhaust line and / or the heat-conducting element has thermal insulation in a region between the heat source and the vehicle component.

Beide erfindungsgemäßen Merkmale führen sowohl für sich genommen als auch in Kombination zu einem erhöhten Wirkungsgrad der Vorrichtung. Dabei wird durch das Hineinragen des Wärmeleitelements in den Abgasstrom und aufgrund des daraus folgenden direkten Kontakts mit dem Abgasstrom ein besonders hoher Wärmeeintrag in das Wärmeleitelement realisiert. Die thermische Isolierung ermöglicht eine Übertragung der Wärme zur Fahrzeugkomponente mit minimierten Wärmeverlusten.Both features according to the invention, both taken alone and in combination, lead to an increased efficiency of the device. This is by the intrusion of the Heat conduction realized in the exhaust stream and due to the consequent direct contact with the exhaust stream, a particularly high heat input into the heat conducting. The thermal insulation allows a transfer of heat to the vehicle component with minimal heat loss.

Auch zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung durch einen besonders geringen Bauraumbedarf aus und ist mit geringem Material- und Kostenaufwand realisierbar. Insbesondere sind keine zusätzlichen und aufwändigen Komponenten zur Wärmeübertragung, insbesondere Wärmetauscher, erforderlich.Also, the device of the invention is characterized by a particularly low space requirement and can be realized with low material and cost. In particular, no additional and expensive components for heat transfer, in particular heat exchangers, are required.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch eine Prinzipdarstellung einer Wärmeeinkopplung von einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine in eine Fahrzeugkomponente nach dem Stand der Technik, 1 1 schematically shows a schematic diagram of a heat input from an exhaust line of an internal combustion engine into a vehicle component according to the prior art,

2 schematisch einen ersten Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Temperierung einer Fahrzeugkomponente, 2 1 schematically shows a first section of a first exemplary embodiment of a device according to the invention for controlling the temperature of a vehicle component,

3 schematisch einen zweiten Ausschnitt des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 2, 3 schematically a second section of the first embodiment of the device according to the invention 2 .

4 schematisch einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Temperierung einer Fahrzeugkomponente, 4 FIG. 2 schematically a section of a second exemplary embodiment of the device according to the invention for controlling the temperature of a vehicle component, FIG.

5A schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Wärmeleitelements der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einer der 2 bis 4, 5A schematically a first embodiment of a heat-conducting element of the device according to the invention according to one of 2 to 4 .

5B schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Wärmeleitelements der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einer der 2 bis 4, 5B schematically a second embodiment of a Wärmeleitelements of the device according to the invention according to one of 2 to 4 .

5C schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Wärmeleitelements der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einer der 2 bis 4, und 5C schematically a third embodiment of a Wärmeleitelements of the device according to the invention according to one of 2 to 4 , and

6 schematisch ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 6 schematically a vehicle with a device according to the invention.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

In 1 ist schematisch und stark vereinfacht anhand einer Vorrichtung 1 nach dem Stand der Technik das Prinzip einer Wärmeeinkopplung von einer Wärmequelle 2 in eine Fahrzeugkomponente 3 eines in 6 gezeigten Fahrzeugs 4 dargestellt. Bei der Wärmequelle 2 handelt es sich um einen Abgasstrang einer ebenfalls in 6 gezeigten Verbrennungskraftmaschine 5. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Wärmeleitelement 6, welches direkt mit der Wärmequelle 2 und direkt mit der Fahrzeugkomponente 3 thermisch gekoppelt ist. Die Wärmeenergie des Abgasstranges wird vom Wärmeleitelement 6 aufgenommen und zu der aufzuwärmenden Fahrzeugkomponente 3 geleitet.In 1 is schematic and greatly simplified by means of a device 1 According to the prior art, the principle of heat input from a heat source 2 in a vehicle component 3 one in 6 shown vehicle 4 shown. At the heat source 2 it concerns an exhaust gas line also one in 6 shown internal combustion engine 5 , The device 1 includes a heat conducting element 6 which is directly connected to the heat source 2 and directly with the vehicle component 3 thermally coupled. The heat energy of the exhaust line is from the heat conducting element 6 taken and to be warmed vehicle component 3 directed.

Die 2 und 3 zeigen jeweils einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Temperierung einer Fahrzeugkomponente 3.The 2 and 3 each show a section of a first embodiment of a device according to the invention 1 for temperature control of a vehicle component 3 ,

Bei der Fahrzeugkomponente 3 handelt es sich beispielsweise um eine Hochvoltbatterie oder einen Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine 5 des Fahrzeugs 4 oder eine andere Fahrzeugkomponente, welche temperiert, insbesondere erwärmt wird.In the vehicle component 3 it is, for example, a high-voltage battery or a cooling circuit of the internal combustion engine 5 of the vehicle 4 or another vehicle component which is tempered, in particular heated.

Die Erwärmung der Fahrzeugkomponente 3 erfolgt durch direkte Übertragung der Wärme von der Wärmequelle 2 mittels des Wärmeleitelements 6 zur Fahrzeugkomponente 3. Die Wärmequelle 2 ist der Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine 5 des Fahrzeugs 4.The heating of the vehicle component 3 takes place by direct transfer of heat from the heat source 2 by means of the heat-conducting element 6 to the vehicle component 3 , The heat source 2 is the exhaust system of the internal combustion engine 5 of the vehicle 4 ,

Bei dem Wärmeleitelement 6 handelt es sich um einen Wärmeleitstab oder ein Wärmerohr, welches fluiddicht verschlossen ist und in einem Innenraum ein Wärmeleitmedium bzw. Wärmetransportmedium aufweist. Ein solches Wärmerohr wird auch als Heat-Pipe bezeichnet. Das Wärmeleitelement 6 zeichnet sich insbesondere gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen mit einem Wärmetauscher durch einen besonders geringen Bauraumbedarf und einen geringen Kostenaufwand aus.In the heat-conducting element 6 it is a Wärmeleitstab or a heat pipe, which is closed in a fluid-tight manner and has a heat-conducting medium or heat transport medium in an interior space. Such a heat pipe is also called a heat pipe. The heat-conducting element 6 is particularly distinguished from known from the prior art solutions with a heat exchanger by a particularly low space requirement and a low cost.

Um eine einfache Integration und eine gute Verbaubarkeit des Wärmeleitelements 6 zu ermöglichen, ist dieses als massives Bauteil mit einer vorgeformten Geometrie oder als flexibles Element, beispielsweise als engmaschiges Drahtgeflecht, oder einer Kombination aus massivem Bauteil und flexiblem Element ausgebildet. Das Wärmeleitelement 6 ist aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus Metall, wie beispielsweise Aluminium, Kupfer, Stahl oder anderen Metallen oder Legierungen gebildet.For easy integration and good installability of the heat-conducting element 6 to make this possible, this is designed as a solid component with a preformed geometry or as a flexible element, for example as a close-meshed wire mesh, or a combination of a solid component and a flexible element. The heat-conducting element 6 is formed of a material with high thermal conductivity, in particular of metal, such as aluminum, copper, steel or other metals or alloys.

Das Wärmeleitelement 6 ist direkt thermisch mit dem Abgasstrang gekoppelt, wobei eine Befestigung des Wärmeleitelements 6 am Abgasstrang kraft-, stoff- und/oder formschlüssig, beispielsweise durch Verpressen, Verschweißen, Vernieten, Verschrauben und/oder mittels einer Ringbefestigung, ausgebildet ist.The heat-conducting element 6 is directly thermally coupled to the exhaust system, with a Attachment of the heat-conducting element 6 at the exhaust line force, material and / or positive fit, for example by pressing, welding, riveting, screwing and / or by means of a ring attachment is formed.

Das Wärmeleitelement 6 ist dabei vorzugsweise an einem Krümmer, Auspuffrohr, Schalldämpfer oder einem Gehäuse eines Katalysators des Abgasstranges befestigt.The heat-conducting element 6 is preferably attached to a manifold, exhaust pipe, muffler or a housing of a catalyst of the exhaust line.

In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform ragt das Wärmeleitelement 6 in einen innerhalb des Abgasstranges geführten Abgasstrom A hinein, wobei das Wärmeleitelement 6 hierzu einseitig in einen den Abgasstrom A führenden Hohlraum des Abgasstranges eingeführt ist. Bei dieser Anordnung wird eine Wärmeaufnahme aufgrund eines direkten Kontakts des Wärmeleitelements 6 mit dem Abgasstrom A maximiert.In an alternative, not shown embodiment, the heat conducting element protrudes 6 into an exhaust gas flow A guided inside the exhaust line, wherein the heat-conducting element 6 this is introduced on one side in a leading exhaust gas flow A cavity of the exhaust line. In this arrangement, a heat absorption due to a direct contact of the heat conducting element 6 maximized with the exhaust stream A.

An der dem Abgasstrang abgewandten Seite ist das Wärmeleitelement 6 direkt mit der zu erwärmenden Fahrzeugkomponente 3 gekoppelt. Eine Befestigung des Wärmeleitelements 6 an der Fahrzeugkomponente 3 erfolgt wiederum kraft-, stoff- und oder formschlüssig.On the side facing away from the exhaust gas line is the heat-conducting element 6 directly with the vehicle component to be heated 3 coupled. An attachment of the Wärmeleitelements 6 on the vehicle component 3 takes place in turn force, substance and or positively.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Wärmeleitelement 6 mit einem Gehäuse 3.1 der Fahrzeugkomponente 3 thermisch gekoppelt, um dieses gezielt aufzuheizen. Somit ist insbesondere ein innerhalb des Gehäuses 3.1 befindliches, nicht näher dargestelltes Wärmeleitmedium mittels des Gehäuses 3.1 erwärmbar. Beispielsweise ist das Wärmeleitmedium eine Kühlflüssigkeit der Verbrennungskraftmaschine 5, wobei das Gehäuse 3.1 Bestandteil eines Kühlkreislaufs oder ein Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine 5 ist.In the illustrated embodiment, the heat conducting element 6 with a housing 3.1 the vehicle component 3 thermally coupled to heat this targeted. Thus, in particular, one inside the housing 3.1 located, not shown in detail heat transfer medium by means of the housing 3.1 heated. For example, the heat transfer medium is a cooling fluid of the internal combustion engine 5 , where the case 3.1 Component of a cooling circuit or a housing of the internal combustion engine 5 is.

Mittels des Wärmeleitelements 6 und dessen Erstreckung wird ein Weg zwischen dem Abgasstrang und der zu erwärmenden Fahrzeugkomponente 3 überbrückt, wobei eine Abwärme des Abgasstranges unmittelbar an der Verbrennungskraftmaschine 5 im Krümmerbereich oder im weiteren Verlauf des Abgasstranges in Richtung Auspuff mittels des Wärmeleitelements 6 entnommen wird.By means of the heat-conducting element 6 and its extent becomes a path between the exhaust line and the vehicle component to be heated 3 bridged, with a waste heat of the exhaust line directly to the internal combustion engine 5 in the manifold area or in the further course of the exhaust line in the direction of the exhaust by means of the heat-conducting element 6 is removed.

Die Einkopplung der Abwärme aus dem Abgasstrang ist aus thermischer Sicht besonders sinnvoll, da aufgrund eines hohen Temperaturgradienten zwischen dem Abgasstrang und der zu erwärmenden Fahrzeugkomponente 3 ein ausreichender Wärmestrom zur Fahrzeugkomponente 3 gegeben ist. Weiterhin steht nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine 5 sofort Wärmeenergie im Abgasstrom A zur Verfügung, während eine Erwärmung von Motorenöl und Kühlwasser wegen deren großer Masse erhebliche Zeit in Anspruch nimmt.The coupling of the waste heat from the exhaust system is particularly useful from a thermal point of view, as due to a high temperature gradient between the exhaust system and the vehicle component to be heated 3 a sufficient heat flow to the vehicle component 3 given is. Furthermore, after a cold start of the internal combustion engine 5 Immediately thermal energy in the exhaust stream A available, while heating of engine oil and cooling water takes considerable time because of their large mass.

Durch geeignete Maßnahmen, wie beispielsweise eine zusätzliche Einspritzung von Kraftstoff in den Abgasstrang, bei Ottomotoren gegebenenfalls in Verbindung mit einer so genannten Sekundärlufteinblasung und einer Spätzündung, wird die Erwärmung des Abgases zusätzlich beschleunigt. Insbesondere bei so genannten Plugin- und Range-Extender-Fahrzeugen wird hierzu die Verbrennungskraftmaschine 5 bei Fahrtbeginn in Betrieb gesetzt, bis die Hochvolt-Batterie ihre Betriebstemperatur erreicht hat. Auch die Erwärmung des Kühlwassers der Verbrennungskraftmaschine 5 ist besonders vorteilhaft, da ein schnelleres Erreichen der Betriebstemperatur dieser erzielt wird und somit ein Kraftstoffverbrauch und Schadstoffausstoß reduziert werden. Ferner ist auch eine Erwärmung anderer Fahrzeugkomponenten 3 oder in diesen geführter Wärmeleitmedien möglich. Hierzu zählt beispielsweise eine Heizungsanlage für einen Innenraum des Fahrzeugs 4 oder eine Beheizung eines Scheibenwaschwasserbehälters.By suitable measures, such as an additional injection of fuel into the exhaust system, in gasoline engines optionally in conjunction with a so-called secondary air injection and a spark ignition, the heating of the exhaust gas is additionally accelerated. In particular, in so-called plug-in and range extender vehicles this is the internal combustion engine 5 started operation at the start of the journey until the high-voltage battery has reached its operating temperature. Also, the heating of the cooling water of the internal combustion engine 5 is particularly advantageous because a faster reaching the operating temperature of this is achieved and thus a fuel consumption and pollutant emissions are reduced. Furthermore, there is also a warming of other vehicle components 3 or in these guided Wärmeleitmedien possible. This includes, for example, a heating system for an interior of the vehicle 4 or heating a windshield washer tank.

Um den Wirkungsgrad der Vorrichtung 1 weiter zu erhöhen, weist das Wärmeleitelement 6 in einem Bereich zwischen der Wärmequelle 2 und der Fahrzeugkomponente 3 eine thermische Isolierung 7 auf, welche eine Wärmeabgabe des Wärmeleitelements 6 an dessen Umgebung im Bereich zwischen der Wärmequelle 2 und der Fahrzeugkomponente 3 minimiert.To the efficiency of the device 1 further increase, has the heat conducting element 6 in an area between the heat source 2 and the vehicle component 3 a thermal insulation 7 on which a heat output of the Wärmeleitelements 6 at its surroundings in the area between the heat source 2 and the vehicle component 3 minimized.

In 4 ist schematisch ein Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Temperierung der Fahrzeugkomponente 3 im Bereich der thermischen Kopplung mit der Fahrzeugkomponente 3 dargestellt.In 4 is a schematic section of a second embodiment of the device according to the invention 1 for temperature control of the vehicle component 3 in the field of thermal coupling with the vehicle component 3 shown.

Hierbei ragt das Wärmeleitelement 6 im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel in die Fahrzeugkomponente 3 hinein und ist dort mit einem im Inneren des Gehäuses 3.1 der Fahrzeugkomponente 3 angeordneten Bauteil 3.2 gekoppelt. Bei dem Bauteil 3.2 handelt es sich beispielsweise um ein Wärmeleitelement, insbesondere eine Kühlplatte, einer elektrischen Batterie.In this case, the heat-conducting element protrudes 6 in contrast to the first embodiment in the vehicle component 3 into it and is there with one inside the case 3.1 the vehicle component 3 arranged component 3.2 coupled. In the component 3.2 For example, it is a heat-conducting element, in particular a cooling plate, an electric battery.

Alternativ ragt das Wärmeleitelement 6 in nicht näher dargestellter Weise in ein innerhalb des Gehäuses 3.1 befindliches Wärmeleitmedium, beispielsweise das Kühlwasser oder Motoröl der Verbrennungskraftmaschine 5.Alternatively, the heat-conducting element protrudes 6 in a manner not shown in a within the housing 3.1 located heat transfer medium, for example, the cooling water or engine oil of the internal combustion engine 5 ,

Die Anbindung des Wärmeleitelements 6 an den Abgasstrang erfolgt wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben an einer Außenseite desselben oder in diesen hineinragend.The connection of the heat-conducting element 6 to the exhaust line is carried out as described in the first embodiment on an outer side thereof or in this projecting.

5A zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Wärmeleitelements 6, wobei das Wärmeleitelement 6 ein Wärmeleitstab oder ein Wärmerohr, welches fluiddicht verschlossen ist und in einem Innenraum ein Wärmeleitmedium bzw. Wärmetransportmedium aufweist, ist. Das Wärmeleitelement 6 ist von der Isolierung 7 umgeben. 5A shows a first embodiment of the heat conducting element 6 , wherein the heat-conducting element 6 a thermal conductor or a heat pipe, which is closed in a fluid-tight manner and has a heat-conducting medium or heat-transport medium in an interior space. The heat-conducting element 6 is from the insulation 7 surround.

In 5B ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Wärmeleitelements 6 dargestellt. Zum Schutz der Fahrzeugkomponente 3, welche vorzugsweise nur in einer Phase sehr niedriger Temperaturen zusätzlich erwärmt werden soll, umfasst das Wärmeleitelement 6 eine thermische Trennstelle 8.In 5B is a second embodiment of the heat conducting element 6 shown. To protect the vehicle component 3 , which is preferably to be additionally heated only in a phase of very low temperatures, comprises the heat-conducting element 6 a thermal separation point 8th ,

Zur bedarfsweisen Unterbrechung des Wärmestroms zwischen der Wärmequelle 2 und der Fahrzeugkomponente 3 ist die Trennstelle 8 zur Unterbrechung der Wärmeleitung vorgesehen. Diese Trennstelle 8 ist passiv in Abhängigkeit einer Temperatur an der Trennstelle 8 auslösbar. Dabei ist die Trennstelle 8 beispielsweise mittels einer auf einer Wärmeausdehnung basierenden Kontaktierung schaltbar. Die Schaltung der Trennstelle 8 erfolgt hierbei temperaturabhängig, insbesondere mittels eines nicht gezeigten Bi-Metall-Schalters oder mittels eines Dehnelements mit einer Wachs-Patrone.To interrupt the heat flow between the heat source on demand 2 and the vehicle component 3 is the separation point 8th intended to interrupt the heat conduction. This separation point 8th is passive depending on a temperature at the point of separation 8th triggered. Here is the separation point 8th For example, switchable by means of a thermal expansion-based contact. The circuit of the separation point 8th takes place depending on the temperature, in particular by means of a bi-metal switch, not shown, or by means of an expansion element with a wax cartridge.

Alternativ ist die Trennstelle 8 in nicht dargestellter Weise mit einem Auslösemechanismus gekoppelt. Hierzu wird eine Temperatur-Überwachung der Trennstelle 8 und/oder der Fahrzeugkomponente 3 durchgeführt und bei einer vorgegebenen Temperatur wird die Trennstelle 8 aktiv mittels des Auslösemechanismus insbesondere elektromechanisch geschaltet.Alternatively, the separation point 8th coupled in a manner not shown with a trigger mechanism. For this purpose, a temperature monitoring of the separation point 8th and / or the vehicle component 3 performed and at a predetermined temperature, the separation point 8th actively switched in particular electromechanically by means of the trigger mechanism.

Das heißt, bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur der Trennstelle 8 selbst und/oder der Fahrzeugkomponente 3 wird die Trennstelle 8 je nach Ausführung ihrer Betätigung passiv oder aktiv geöffnet, so dass die Wärmeleitung unterbrochen und eine Überhitzung der Fahrzeugkomponente 3 vermieden wird.That is, upon reaching a predetermined temperature of the separation point 8th itself and / or the vehicle component 3 becomes the separation point 8th depending on the version of their operation, passively or actively opened, so that the heat conduction is interrupted and overheating of the vehicle component 3 is avoided.

Die Trennstelle 8 umfasst vorzugsweise zur Vergrößerung eines Wärmeübertragungsbereichs eine Oberfläche vergrößernde Strukturen. Diese Strukturen sind beispielsweise mittels ineinandergreifender Kämme oder einem Feder-Nut-Prinzip gebildet. Zu einer Verbesserung der Kontaktierung der Trennstelle 8 mit dem Wärmeleitelement 6 ist diese kraft-, stoff- und/oder formschlüssig mit dem Wärmeleitelement 6 gekoppelt. Die kraftschlüssige Verbindung ist beispielsweise mittels einer Keilform oder eines Kniehebelprinzips realisiert.The separation point 8th Preferably, to increase a heat transfer area, a surface enlarging structures. These structures are formed for example by means of interlocking combs or a tongue and groove principle. To improve the contacting of the separation point 8th with the heat-conducting element 6 is this force, material and / or positive fit with the heat conducting element 6 coupled. The frictional connection is realized for example by means of a wedge shape or a toggle lever principle.

Im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des Wärmeleitelements 6 ist die Trennstelle 8 in einem mittleren Bereich des Wärmeleitelements 6 vollständig in dieses integriert.In the illustrated second embodiment of the heat conducting element 6 is the separation point 8th in a central region of the heat-conducting element 6 completely integrated into this.

5C zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Wärmeleitelements 6. Im Unterschied zu dem in 5B dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist die Trennstelle 8 an einem der Fahrzeugkomponente 3 oder der Wärmequelle 2 zugewandten Ende des Wärmeleitelements 6 angeordnet. 5C shows a third embodiment of the heat conducting element 6 , Unlike the in 5B illustrated second embodiment is the separation point 8th at one of the vehicle component 3 or the heat source 2 facing the end of the heat conducting element 6 arranged.

In 6 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 4 dargestellt, welches die Verbrennungskraftmaschine 5, die Fahrzeugkomponente 3 und die Vorrichtung 1 zu deren Temperierung umfasst. Bei der Fahrzeugkomponente 3 handelt es sich um eine Starterbatterie, eine Antriebsbatterie oder einen Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine 5 oder einer anderen Fahrzeugkomponente.In 6 is an embodiment of the vehicle according to the invention 4 shown which the internal combustion engine 5 , the vehicle component 3 and the device 1 includes for their tempering. In the vehicle component 3 it is a starter battery, a drive battery or a cooling circuit of the internal combustion engine 5 or another vehicle component.

Die Wärmequelle 2 ist der Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine 5, wobei die Wärmequelle 2 und die Fahrzeugkomponente 3 thermisch mittels des Wärmeleitelements 6 gekoppelt sind.The heat source 2 is the exhaust system of the internal combustion engine 5 , where the heat source 2 and the vehicle component 3 thermally by means of the heat-conducting element 6 are coupled.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtungcontraption
22
Wärmequelleheat source
33
Fahrzeugkomponentevehicle component
3.13.1
Gehäusecasing
3.23.2
Bauteilcomponent
44
Fahrzeugvehicle
55
VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
66
Wärmeleitelementthermally conductive element
77
Isolierunginsulation
88th
Trennstelleseparation point
AA
Abgasstromexhaust gas flow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009049196 A1 [0004] DE 102009049196 A1 [0004]
  • DE 102008045407 A1 [0005] DE 102008045407 A1 [0005]

Claims (10)

Vorrichtung (1) zur Temperierung einer Fahrzeugkomponente (3), umfassend ein Wärmeleitelement (6), welches direkt mit einer Wärmequelle (2) und direkt mit der Fahrzeugkomponente (3) thermisch gekoppelt ist, wobei die Wärmequelle (2) ein Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine (5) ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das Wärmeleitelement (6) in einen innerhalb des Abgasstranges geführten Abgasstrom (A) hineinragt und/oder – dass das Wärmeleitelement (6) in einem Bereich zwischen der Wärmequelle (2) und der Fahrzeugkomponente (3) eine thermische Isolierung (7) aufweist.Contraption ( 1 ) for the temperature control of a vehicle component ( 3 ), comprising a heat conducting element ( 6 ), which is directly connected to a heat source ( 2 ) and directly with the vehicle component ( 3 ) is thermally coupled, wherein the heat source ( 2 ) an exhaust line of an internal combustion engine ( 5 ), characterized in that - the heat-conducting element ( 6 ) projects into an exhaust gas flow (A) guided within the exhaust line and / or - that the heat-conducting element ( 6 ) in an area between the heat source ( 2 ) and the vehicle component ( 3 ) a thermal insulation ( 7 ) having. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement (6) in die Fahrzeugkomponente (3) hineinragt.Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the heat-conducting element ( 6 ) in the vehicle component ( 3 ) protrudes. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement (6) eine Trennstelle (8) zur Unterbrechung der Wärmeleitung umfasst.Contraption ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the heat-conducting element ( 6 ) a separation point ( 8th ) to interrupt the heat conduction. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstelle (8) passiv in Abhängigkeit einer Temperatur der Trennstelle (8) auslösbar ist.Contraption ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the separation point ( 8th ) passively as a function of a temperature of the separation point ( 8th ) is triggered. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstelle (8) mit einem Auslösemechanismus gekoppelt ist und in Abhängigkeit einer erfassten Temperatur der Fahrzeugkomponente (3) und/oder der Trennstelle (8) mittels des Auslösemechanismus aktiv schaltbar ist.Contraption ( 1 ) according to claim 3 or 4, characterized in that the separation point ( 8th ) is coupled to a triggering mechanism and in dependence on a detected temperature of the vehicle component ( 3 ) and / or the separation point ( 8th ) is actively switchable by means of the triggering mechanism. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement (6) als Wärmeleitstab oder Wärmerohr ausgebildet ist.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heat-conducting element ( 6 ) is designed as a thermal conductor or heat pipe. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerohr fluiddicht verschlossen ist und in einem Innenraum ein Wärmeleitmedium aufweist.Contraption ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the heat pipe is closed in a fluid-tight manner and has a heat-conducting medium in an interior space. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement (6) kraft-, stoff- und/oder formschlüssig mit der Wärmequelle (2) und/oder der Fahrzeugkomponente (3) gekoppelt ist.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heat-conducting element ( 6 ) force, substance and / or positive fit with the heat source ( 2 ) and / or the vehicle component ( 3 ) is coupled. Fahrzeug (4), umfassend eine Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vehicle ( 4 ), comprising a device ( 1 ) according to any one of the preceding claims. Fahrzeug (4) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugkomponente (3) eine Starterbatterie, eine Antriebsbatterie oder ein Kühlkreislauf einer Antriebseinheit ist.Vehicle ( 4 ) according to claim 9, characterized in that the vehicle component ( 3 ) is a starter battery, a drive battery or a cooling circuit of a drive unit.
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