DE102012105632A1

DE102012105632A1 - Wärmespeichervorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012105632A1
Application number: DE102012105632A
Authority: DE
Inventors: Yong Hyun Choi; Yong Chul Kim; June Kyu Park; Jungha Park; Man Hee Park; Ki-Hyung Lee; Jung-wook SON
Original assignee: Hyundai Motor Co; Industry University Cooperation Foundation IUCF HYU; Industry University Cooperation Foundation of Sogang University
Current assignee: Hyundai Motor Co; Industry University Cooperation Foundation IUCF HYU; Industry University Cooperation Foundation of Sogang University
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2013-06-13
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: US20130146000A1; JP6043512B2; JP2013121817A; CN103161606B; KR20130065435A; KR101305199B1; US8800502B2; DE102012105632B4; CN103161606A

Abstract

Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs, aufweisend einen Isolationsbehälter 103, eine Kühlmittelpassage 150, 160, welche mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, einen Wärmetauscher 102, welcher eine Rippe 107 aufweist, die an der Kühlmittelpassage 150, 160 im Inneren des Isolationsbehälters 103 ausgebildet ist, ein Phasenwechselmaterial, mit welchem der Isolationsbehälter beladen ist, um mit einem strömenden Kühlmittel Wärme auszutauschen, einen Phasenänderungsmaterialtemperatursensor 120c, einen Drucksensor 130a, einen Motorkühlmitteltemperatursensor 120d, und einen Steuerabschnitt 140a, 140b, welcher das Kühlmittel zirkuliert gemäß den Antriebsbedingungen des Motors und der Kühlmitteltemperatur, sodass das Kühlmittel Wärme austauscht mit dem Phasenäderungsmaterial. Demgemäß kann Kraftstoff zum Aufwärmen eines Motors oder zum Heizen eines Innenraums verringert werden, eine separate Heizvorrichtung oder eine Aufwärmvorrichtung, wie zum Beispiel ein PCT-Heizer kann ersetzt werden, und die Qualität des Abgases kann schnell verbessert werden, wodurch Umweltregelungen eingehalten werden können.

Description

Querverweis zu bezogener Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2011-0132284 , die am 9 Dezember 2011 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier via Bezugnahme mit aufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegenden Erfindung betrifft eine Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs, welche Wärme eines Kühlmittels (Kühlwassers) in einem Phasenwechselmaterial speichert, wenn die Kühlmitteltemperatur hoch ist, und welche die gespeicherte Wärme (wieder)verwendet, um das Kühlmittel zu beheizen, wenn die Kühlmitteltemperatur niedrig ist.
Beschreibung bezogener Technik
Im Allgemeinen wird die Wärmeenergie eines Kühlmittels über einen Kühler/Radiator eines Fahrzeugs nach außen hin verschwendet, wobei etwa 30% der Gesamtenergie durch Wärme verloren gehen, wodurch der Kraftstoffverbrauch erhöht und die Umwelt geschädigt wird.
Daher wird für ein Fahrzeug ein Wärmespeicherungssystem untersucht, welches die Wärmeenergie eines Fahrzeugs speichern kann und die gespeicherte Energie abgeben kann.
Bei einem Fahrzeugwärmeenergiespeichersystem ist es schwierig die Wärme zu speichern, wenn man die Komplexität, das Volumen, das Gewicht und den Wärmespeicherbetrag in Betracht zieht. Auch ein chemisches Wärmespeicherverfahren wurde in der Studie ausgeschlossen, da das chemische Material bei einem Verkehrsunfall austreten kann/könnte.
Ein Eis/Wärme-Speicherverfahren bei einem latenten/inhärenten Wärmespeicherverfahren, welches Merkmale eines hohen Gewichts und eines hohen Volumens hat, und das die Wärmespeicherzeit klein ist, was nicht geeignet ist für ein Fahrzeug, welches hohe Temperaturen erzeugt.
Daher wurden Untersuchungen an latenten/inhärenten Wärmespeicherverfahren, welche ein Phasenwechselmaterial/Phasenänderungsmaterial verwenden, das eine hohe Wärmespeicherkapazität hat, in verstärktem Maße durchgeführt.
Die Informationen, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart sind, dienen nur dem besseren Verständnis über den allgemeinen Hintergrund der Erfindung und sollen nicht als der dem Fachmann bekannten Stand der Technik verstanden werden.
Erläuterung der Erfindung
Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung schaffen eine Wärmespeichervorrichtung für ein Fahrzeug, welche die Vorteile hat des Verwendens von Wärmeenergie, die in einem Phasenwechselmaterial gespeichert ist/wird, um ein Kühlmittel (Kühlwasser) effektiv zu beheizen, wenn die Kühlmitteltemperatur niedrig ist, und des effektiven Handhabens eines Notfallmodus-Zustands/Sicherheitsmodus-Zustands, wie zum Beispiel einem Überhitzungs- oder Überdruckzustand des Phasenänderungsmaterials.
Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen eine Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs bereit, welche aufweist: einen Isolationsbehälter, in welchem ein Ausgang und ein Eingang ausgebildet sind, eine Kühlmittelpassage, welche angeordnet ist, um durch den Eingang und durch den Ausgang hindurch zu treten, wobei ein Ende davon (der Kühlmittelpassage) mit einem Kühlmittelauslass eines Motors (Verbrennungsmotors) verbunden ist, und wobei das andere Ende davon (der Kühlmittelpassage) mit einem Kühlmitteleinlass des Motors (Verbrennungsmotors) verbunden ist, einen Wärmetauscher, welcher eine Rippe (oder Rippenstruktur) aufweist, welche an der Kühlmittelpassage im Inneren des/innen im Isolationsbehälters/Isolationsbehälter ausgebildet ist, ein Phasenwechselmaterial, welches in den Isolationsbehälter eingebracht ist, um Wärme mit dem Kühlmittel, welches in der Kühlmittelpassage strömt, über die Rippe auszutauschen, einen Phasenwechselmaterialtemperatursensor, welcher eine/die Temperatur des Phasenwechselmaterials detektiert, welches in die Isolationskammer eingebracht ist, einen Drucksensor, welcher einen Druck im/im Inneren des Isolationsbehälters detektiert, einen Moterkühlmitteltemperatursensor, welcher eine/die Temperatur des im Motor zirkulierenden Kühlmittels detektiert, und einen Steuerabschnitt, welcher das Kühlmittel durch die Kühlmittelpassage gemäß den Fahrbedingungen/Antriebsbedingungen des Motors und der Kühlmitteltemperatur zirkuliert, sodass das Kühlmittel Wärme mit dem Phasenwechselmaterial austauscht.
Eine Bypassleitung kann an der Kühlmittelpassage ausgebildet sein, um den Isolationsbehälter zu umgehen, und ein Eingangsventil und ein Ausgangsventil können jeweilig an einem Punkt/an einer Stelle angeordnet sein, wo die Bypassleitung von der Kühlmittelpassage aus umgeleitet/weggeleitet wird, und an einem Punkt, wo die Bypassleitung (wieder) mit der Kühlmittelpassage verbunden wird/ist.
Ein Ausgangstemperatursensor kann an einer Stromabwärtsseite des Ausgangsventils angeordnet sein, um die Temperatur des Kühlmittels zu detektieren/erfassen, welches durch den Ausgang des Isolationsbehälters ausgelassen wird, und ein Eingangstemperatursensor kann an einer Stromaufwärtsseite des Eingangsventils angeordnet sein, um die Temperatur des Kühlmittels zu detektieren, welches durch den Eingang des Isolationsbehälters einfließt.
Die Wärmespeichervorrichtung des Fahrzeugs bzw. eines Fahrzeugs kann ferner aufweisen einen Heizerkern/Heizkern, welcher Kühlmittel, welches in der Kühlmittelpassage strömt, dazu verwendet, um einen Innenraum zu erwärmen, und ein Heizerkernzuführventil, welches selektiv Kühlmittel von der Kühlmittelpassage zu dem Heizerkern zuführt.
Falls die Temperatur des Verbrennungsmotorkühlmittels, welche von dem Motorkühlmitteltemperatursensor detektiert wird, kleiner als ein erster vorbestimmter Wert ist/wird, dann kann der Steuerabschnitt feststellen bzw. stellt fest, dass es (das Motorkühlmittel) in einem Kaltzustand ist, kann das Heizerkernzuführventil schließen bzw. schließt es, und kann das Eingangsventil und das Ausgangsventil so steuern bzw. steuert diese, dass das Kühlmittel der Kühlmittelpassage durch den Wärmetauscher strömt, um von dem Phasenwechselmaterial erwärmt zu werden.
Falls die Kühlmitteltemperatur des Motors, welche von dem Motorkühlmitteltemperatursensor detektiert wird, zwischen dem ersten vorbestimmten Wert und dem zweiten vorbestimmten Wert liegt, kann der Steuerabschnitt ermitteln/feststellen bzw. stellt fest, dass es (das Motorkühlmittel) in einem Aufwärmmittelzustand ist, kann das Heizerkernzuführventil öffnen bzw. öffnet es und kann das Eingangsventil und das Ausgangsventil steuern bzw. steuert diese zum Erwärmen des Kühlmittels durch Verwenden der Wärme des Heizerkerns.
Falls die Kühlmitteltemperatur des Motors, welche von dem Motorkühlmitteltemperatursensor detektiert wird, den zweiten vorbestimmten Wert erreicht, kann der Steuerabschnitt feststellen bzw. stellt fest, dass es (das Motorkühlmittel) in einem (komplett) Aufwärmzustand ist, kann das Heizerkernzuführventil öffnen bzw. öffnet es und kann das Eingangsventil und das Ausgangsventil so steuern bzw. steuert diese, dass das Kühlmittel der Kühlmittelpassage in die Bypassleitung strömt.
Falls die Kühlmitteltemperatur des Motors, die von dem Motorkühlmitteltemperatursensor detektiert wird, einen dritten vorbestimmten Wert erreicht, welcher größer als der zweite vorbestimmte Wert ist, kann der Steuerabschnitt feststellen bzw. stellt fest, dass es (das Motorkühlmittel) in einem Überwarmzustand ist, kann das Heizerkernzuführventil öffnen bzw. öffnet es und kann das Eingangsventil und das Ausgangsventil so steuern bzw. steuert diese, dass das Kühlmittel der Kühlmittelpassage im Wärmetauscher strömt/durch den Wärmetauscher strömt, um zu bewirken, dass das Kühlmittel das Phasenwechselmaterial beheizt/erwärmt.
Falls der Motor ausgeschaltet wird/ist, kann der Steuerabschnitt das Eingangsventil und das Ausgangsventil so steuern, dass die im Phasenwechselmaterial gespeicherte Energie nicht durch das Kühlmittel zur Außenseite hin ausgegeben wird.
Der Steuerabschnitt kann ferner einen Notfallmodus durchführen, wenn die Differenz zwischen der Kühlmitteltemperatur, welche von dem Eingangstemperatursensor detektiert ist/wird, und der Kühlmitteltemperatur, welche von dem Ausgangstemperatursensor detektiert ist/wird, kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, basierend auf der Temperatur des Phasenwechselmaterials, welcher von dem Phasenwechselmaterialtemperatursensor detektiert ist/wird, Der Steuerabschnitt kann in einen Notfallmodus/Sicherheitsmodus eintreten, falls die Anstiegsgeschwindigkeit der Temperatur des Phasenwechselmaterials, welche von dem Phasenwechselmaterialtemperatursensor detektiert wird, einen vorbestimmten Wert überschreitet, oder falls die Anstiegsgeschwindigkeit des Drucks des Phasenwechselmaterials, welcher von dem Drucksensor detektiert wird, einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Der Steuerabschnitt kann (auch) in einen Notfallmodus/Sicherheitsmodus eintreten, falls die Temperatur des Phasenwechselmaterials, welche von dem Phasenwechselmaterialtemperatursensor detektiert wird, kleiner ist als ein vorbestimmter Wert.
Der Steuerabschnitt kann auch in einen Notfallmodus/Sicherheitsmodus eintreten, falls die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur des Phasenwechselmaterials, welches von dem Phasenwechselmaterialtemperatursensor detektiert wird, einen vorbestimmten Wert überschreitet, oder falls die Änderungsgeschwindigkeit des Drucks des Phasenwechselmaterials, welcher von dem Phasenwechselmaterialdrucksensor erfasst wird/ist, einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Falls der Steuerabschnitt einen Notfallmodus/Sicherheitsmodus eintritt, kann der Steuerabschnitt eine Notfalllampe eines Anzeigenfelds aufleuchten und das Eingangsventil und das Ausgangsventil so steuern, dass kein Kühlmittel an die Kühlmittelpassage im Inneren des Isolationsbehälters zugeführt wird, sondern der Bypassleitung zugeführt wird.
Gemäß zahlreicher Aspekte der Erfindung kann ein Kraftstoffverbrauchsbetrag zum Aufwärmen eines Motors oder zum Erwärmen/Beheizen eines Innenraums eingespart werden, eine separate Heizervorrichtung oder eine Aufwärmvorrichtung, wie zum Beispiel ein PTC-Heizelement kann (hierdurch) ersetzt werden, die Qualität des Abgases kann schnell verbessert werden, der Kraftstoffverbrauchswert/betrag kann reduziert werden, und es besteht ein Vorteil des verbesserten Einhaltens von Umweltregelungen.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, die aus den angehängten Zeichnungen, die hier mit einbezogen sind, und der nachfolgenden Detailbeschreibung in weiterem Detail ersichtlich werden, welche zusammen dienen, um die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine schematische Darstellung, welche einen Betriebszustand einer exemplarischen Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs (z. B. Kraftfahrzeugs) in einem Zustand zeigt, in welchem eine Kühlmitteltemperatur klein ist gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung, welche einen Betriebszustand einer exemplarischen Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs in einem Zustand zeigt, bei welchem die Kühlmitteltemperatur ansteigt gemäß der Erfindung.
3 ist eine schematische Darstellung, welche einen Betriebszustand einer exemplarischen Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs in einem Zustand zeigt, bei dem eine Kühlmitteltemperatur angestiegen ist gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine schematische Darstellung, welche einen Betriebszustand einer exemplarischen Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs in einem Zustand zeigt, bei dem eine Kühlmitteltemperatur weiter angestiegen ist, gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine schematische Darstellung, welche einen Betriebszustand einer exemplarischen Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs in einem Zustand zeigt, bei dem ein Motor gestoppt ist in seinem Betrieb gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine schematische Darstellung, welche einen Betriebszustand einer exemplarischen Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs in einem Zustand zeigt, bei welchem der Verbrennungsmotor einen Notfallmodus/Sicherheitsmodus eintritt gemäß der vorliegenden Erfindung.
Detailbeschreibung
Es wird nun Bezug genommen im Detail auf die zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von denen Beispiele in den angehängten Zeichnungen dargestellt sind und nachfolgend beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf diese exemplarischen Ausführungsformen eingeschränkt ist. Im Gegenteil soll die Erfindung nicht nur diese exemplarischen Ausführungsformen abdecken, sondern auch zahlreiche Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und weitere Ausführungsformen, insofern innerhalb des durch die Ansprüche definierten Umfangs.
1 ist eine schematische Darstellung, welche einen Betriebszustand einer Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs in einem Zustand zeigt, bei dem die Kühlmitteltemperatur niedrig ist gemäß zahlreicher Ausführungsformen der Erfindung.
Mit Bezug auf 1 weist eine Wärmesteuervorrichtung eines Fahrzeugs auf einen Verbrennungsmotor 100, ein Phasenwechselmaterial 101, einen Wärmetauscher 102, einen Isolationsbehälter 103, ein Eingangsventil 104a, ein Ausgangsventil 104b, ein Heizerkernzuführventil 104c, eine Bypassleitung 105, einen Heizerkern 106, eine Rippe 107 (eine Rippenstruktur), einen Eingang 110a (in/zu den/dem Isolationsbehälter), einen Ausgang 110b (in/zu den/dem Isolationsbehälter), einen Eingangstemperatursensor 120a, einen Ausgangstemperatursensor 120b, einen Phasenwechselmaterialtemperatursensor 120c, einen Motorkühlmitteltemperatursensor 120d, einen Drucksensor 130a, einen Wärmespeichersteuerabschnitt 140a, einen Motorsteuerabschnitt 140b, ein Anzeigefeld 140c, eine Kühlmittelauslassleitung 150, eine Kühlmittelzuführleitung 160, einen Kühlmittelauslass 201, einen Kühlmitteleinlass 202, eine erster Heizerkernleitung 205 und eine zweite Heizerkernleitung 206.
Der Kühlmittelauslass 201 und der Kühlmitteleinlass 202 sind an dem Verbrennungsmotor 100 ausgebildet, die Kühlmittelleitungen/Kühlmittelpassagen 150 und 160 sind von dem Kühlmittelauslass 201 ausgehend zu dem Kühlmitteleinlass 202 hinführend ausgebildet, und die Kühlmittelpassagen 150 und 160 weisen die Kühlmittelauslassleitung 150 und die Kühlmittelzuführleitung 160 auf.
Die Kühlmittelauslassleitung 150 ist ausgehend von dem Kühlmittelauslass 201 als ein Startpunkt der Kühlmittelpassagen 150 und 160 ausgebildet, und eine erste Heizerkernleitung 205 ist von der Kühlmittelauslassleitung 150 aus abgezweigt, um dem Heizerkern 106 Kühlmittel zuzuführen.
Das Heizerkernventil 104c ist an einer Stelle angeordnet, wo/an der die erste Heizerkernleitung 205 abgezweigt ist. Das Heizerkernventil 104c führt dem Heizerkern 106 selektiv Kühlmittel zu, welches in der Kühlmittelauslassleitung 150 strömt. Ferner ist die zweite Heizerkernleitung 206 so ausgebildet, dass das Kühlmittel, welches den Heizerkern 106 passiert, zu der Kühlmittelpassage zurückgeführt wird.
Der Eingang 110a und der Ausgang 110b sind am Isolationsbehälter 104 ausgebildet (bzw. darin ausgebildet), und die Kühlmittelpassage 150 und 160 ist durch den Eingang 110a und durch den Ausgang 110b hindurchführend angeordnet.
Die Rippe 107 (Rippenstruktur) ist entlang einem Außenumfang der Kühlmittelpassagen 150 und 160 im Isolationsbehälter 103 ausgebildet, und das Phasenwechselmaterial 101 ist zwischen der Innenseite des Isolationsbehälters 103 und der Rippe 107 lückenlos eingebracht. Die Rippe 107 überträgt effektiv Wärme von dem Kühlmittel, welches in den Kühlmittelpassagen 150, 160 strömt, an des Phasenwechselmaterial 101, welches in den Isolationsbehälter 103 eingebracht ist, und umgekehrt.
Der Phasenwechselmaterialtemperatursensor 120c, welcher die Temperatur des Phasenwechselmaterials 101 detektiert, ist im Isolationsbehälter 103 angeordnet, und der Drucksensor 130a ist angeordnet, um den Druck des Phasenwechselmaterials 101 zu detektieren. Ferner ist der Motorkühlmitteltemperatursensor 120d am Motor 100 angeordnet, um die Temperatur des Kühlmittels, das im Motor 100 zirkuliert, zu detektieren.
Die Bypassleitung 105 ist von der Kühlmittelpassage an einer Stromaufwärtsseite des Eingangs 110a des Isolationsbehälters 103 abgezweigt, um wieder in die Kühlmittelpassage 150 auf der Stromabwärtsseite des Ausgangs 110b zurückgeführt zu werden.
Des Eingangsventil 104a ist an einer Stelle angeordnet, wo/an der die Bypassleitung 105 von den Kühlmittelpassagen 150 und 160 ausgehend abgezweigt ist, und des Ausgangsventil 104b ist an einer Stelle angeordnet wo/an der die Bypassleitung 105 wieder zur Kühlmittelpassage 150/160 zurückgeführt ist.
Der Eingangstemperatursensor 120a, welcher die Kühlmitteltemperatur des in die Isolationskammer 103 fließenden Kühlmittels detektiert, ist an den Kühlmittelpassagen 150, 160 an einer Stromaufwärtsseite des Eingangsventils 104a angeordnet, und der Ausgangstemperatursensor 120b, welcher die Kühlmitteltemperatur des von dem Isolationsbehälter 103 austretenden Kühlmittels detektiert, ist an den Kühlmittelpassagen 150, 160 an einer Stromabwärtsseite des Ausgangsventils 104b angeordnet.
Der Wärmespeichersteuerabschnitt 140a verwendet die Kühlmitteltemperatur, welche von dem Motorkühlmitteltemperatursensor 120d detektiert wird, welcher von dem Eingangstemperatursensor 120a detektiert wird, den Druck, der vom Drucksensor 130a detektiert wird, die Phasenwechselmaterialtemperatur, die von dem Phasenwechselmaterialtemperatursensor 120c detektiert wird, und die Kühlmitteltemperatur die von dem Ausgangstemperatursensor 120b detektiert wird, um das Heizerkernzuführventil 104c, das Eingangsventil 104a und das Ausgangsventil 104b zu steuern.
Ein Kühler/Radiator und ein Thermostat sind ferner in konventioneller Weise vorgesehen, und deswegen wird eine Detailbeschreibung hiervon weggelassen. Ferner kann das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug oder ein sonstiges Fahrzeug sein, welches in dieser Anmeldung nicht weiter beschrieben wird.
Der Wärmespeichersteuerabschnitt 140a und der Motorsteuerabschnitt 140b können als Steuerabschnitte in den zahlreichen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben sein.
Falls ermittelt wird, dass die Kühlmitteltemperatur des Motors 100 kleiner als ein erster vorbestimmter Wert ist, führen die Steuerabschnitte 140a und 140b dem Heizerkern 106 kein Kühlmittel zu. Der Grund hierfür liegt darin, zu verhindern, dass Wärmeenergie von dem Heizerkern 106 abgegeben wird.
Ferner steuern die Steuerabschnitte 140a und 140b das Eingangsventil 104a und das Ausgangsventil 104b so, dass das Kühlmittel der Kühlmittelpassage 150 und 160 des Isolationsbehälters 103 zugeführt wird und nicht an die Bypassleitung 105 zugeführt wird.
Das Kühlmittel, welches durch die Kühlmittelpassagen 150 und 160 im Isolationsbehälter 103 durch das Eingangsventil 104a strömt, absorbiert Wärmeenergie von dem Phasenwechselmaterial durch die Rippe 107, um diese Wärmeenergie über die Kühlmittelzuführleitung 160 dem Motor 100 zuzuführen.
2 ist eine schematische Darstellung, welche den Betriebszustand einer Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs in einem Zustand zeigt, in welchem die Kühlmitteltemperatur ansteigt gemäß der zahlreichen Ausführungsformen der Erfindung.
Mit Bezug auf 2, falls ermittelt wird, dass das Kühlmittel, welches im Motor 100 zirkuliert, eine Temperatur im Bereich vom ersten vorbestimmten Wert bis zum zweiten vorbestimmten Wert hat, dann öffnen die Steuerabschnitte 104a und 104b das Heizerkernzuführventil 104c, sodass das von dem Heizerkern 106 erwärmte Kühlmittel zugeführt wird zum Erwärmen der Innenraumluft, oder die Innenraumwärmeenergie wird dem Kühlmittel zugeführt.
3 ist eine schematischen Darstellung, welche einen Betriebszustand einer Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs in einem Zustand zeigt, in welchem die Kühlmitteltemperatur angestiegen ist gemäß der zahlreichen Ausführungsformen der Erfindung.
Bezugnehmend auf 3, falls das Kühlmittel, welches im Motor 100 zirkuliert, den zweiten vorbestimmten Wert erreicht, stellen die Steuerabschnitte 140a und 140b fest, dass der Motor 100 aufgewärmt ist, und steuern das Eingangsventil 104a und das Ausgangsventil 104b derart, dass das Kühlmittel nicht der Kühlmittelpassage im Isolationsbehälter 103 zugeführt wird, sondern dass es der Bypassleitung 105 zugeführt wird. In diesem Zustand wird die Temperatur des Phasenwechselmaterials 101 kleiner als die Kühlmitteltemperatur.
4 ist eine schematische Darstellung, welche einen Betriebszustand einer Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs in einem Zustand zeigt, bei welchem die Kühlmitteltemperatur weiter angestiegen ist gemäß der zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf 4, falls die Temperatur des Kühlmittels, das im Motor 100 zirkuliert, einen dritten vorbestimmten Wert erreicht oder ein Thermostat geöffnet wird und ein Kühlergebläse betätigt wird, dann stellen die Steuerabschnitte 140a und 140b fest, dass der Motor 100 mehr als aufgewärmt ist oder überwärmt ist und steuern des Eingangsventil 104a und das Ausgangsventil 104b derart, dass das Kühlmittel der Kühlmittelpassage im Inneren des Isolationsbehälters 103 zugeführt wird und dass die Bypassleitung 105 geschlossen wird.
Demgemäß wird die Wärmeenergie des überwärmten Kühlmittels effektiv im Phasenwechselmaterial gespeichert.
5 ist eine schematische Darstellung, welche einen Betriebszustand einer Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs in einem Zustand zeigt, bei welchem der Motor stoppt in seinem Betrieb gemäß der zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf 5, falls der Motor 100 seinen Betrieb stoppt, dann steuern die Steuerabschnitte 140a und 140b das Eingangsventil 104a und das Ausgangsventil 104b derart, dass des Kühlmittel nicht durch den Isolationsbehälter 103 zirkuliert wird und dass die Wärmeenergie, die im Phasenänderungsmaterial 101 gespeichert ist, nicht verloren geht.
6 ist eine schematische Darstellung, welche einen Betriebszustand einer Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs in einem Zustand zeigt, in welchem ein Motor in einen Notfallmodus/Sicherheitsmodus eintritt gemäß der zahlreichen Ausführungsformen der Erfindung.
Wenn die Differenz zwischen der Kühlmitteltemperatur, die von dem Eingangstemperatursensor 120a detektiert wird, und. der Kühlmitteltemperatur, die von dem Ausgangstemperatursensor 120b detektiert wird, extrem klein ist basierend auf der Temperatur des Phasenwechselmaterials 101, die von dem Phasenwechselmaterialtemperatursensor 120c detektiert wird, dann tritt das System in einen Notfall/Sicherheitsmodus ein, um eine Notfalllampe im Anzeigefeld 140c leuchten zu lassen.
Oder, falls die Temperatur des Phasenwechselmaterials 101, das von dem Phasenwechselmaterialtemperatursensor 120c detektiert wird, extrem hoch ist oder falls der Druck des Phasenwechselmaterials 101, der von dem Drucksensor 130a detektiert wird, extrem hoch ist, dann tritt das System in einen Notfallmodus/Sicherheitsmodus ein und lässt eine Warnlampe im Anzeigefeld 140c aufleuchten.
Oder, falls die Temperatur des Phasenwechselmaterials 101, welche von dem Phasenwechselmaterialtemperatursensor 120c detektiert wird, extrem klein ist, dann tritt das System in einen Notfallmodus/Sicherheitsmodus ein, um eine Warnlampe im Feld 140c aufleuchten zu lassen.
Oder, falls die Temperatur des Phasenwechselmaterials 101, welche von dem Phasenwechselmaterialtemperatursensor 120c detektiert wird, stark wechselt, oder falls der Druck des Phasenwechselmaterials 101, welcher von dem Drucksensor 130a detektiert wird, stark wechselt, dann tritt das System in einen Notfallmodus/Sicherheitsmodus ein, um eine Warnlampe im Feld 140c aufzuleuchten.
Mit Bezug auf 6, wie oben erläutert, falls das System einen Notfallmodus startet, dann steuert der Steuerabschnitt das Eingangsventil 104a und das Ausgangsventil 104b so, dass das Kühlmittel nicht den Kühlmittelpassagen 150, 160 im Inneren des Isolationsbehälters 103 zugeführt wird, sondern dass es durch die Bypassleitung 105 unter Umgebung des Isolationsbehälters 103 zirkuliert wird.
Das Phasenwechselmaterial gemäß der zahlreichen Ausführungsformen der Erfindung kann Stearinsäure aufweisen bzw. sein. Demgemäß kann Kraftstoff, welcher zum Aufwärmen des Motors verbraucht wird oder welcher zum Heizen eines Innenraums verwendet wird, eingespart werden, eine separate Heizvorrichtung oder eine Aufwärmvorrichtung, wie zum Beispiel ein PTC-Heizer, kann dadurch ersetzt werden, und die Qualität des Abgases verbessert sich schnell, sodass die Umwelt besser geschützt ist.
Zur Erleichterung bei der Erklärung und akkuraten Definition in den angehängten Ansprüchen, werden Ausdrücke wie oben oder unten, vorne oder hinten, innen oder außen und dergleichen dazu verwendet, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsformen mit Bezug auf die Positionen dieser Merkmale wie in den Figuren dargestellt zu beschreiben.
Die vorausgehende Beschreibung der spezifischen exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist nur zum Zwecke der Illustration und Beschreibung gemacht worden. Sie ist nicht dazu vorgesehen, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau diese Ausführungsformen zu beschränken, und ersichtlich können viele Modifikationen und Variationen möglich sein im Lichte der obigen Lehre. Die exemplarischen Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um gewisse Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erklären, um dadurch den Fachmann in die Lage zu versetzten die Erfindung auszuführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2011-0132284 [0001]

Claims

Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs, aufweisend einen Isolationsbehälter (103), in welchem ein Ausgang (110b) und ein Eingang (110a) ausgebildet sind, eine Kühlmittelpassage (150, 160), welche angeordnet ist, um durch den Eingang (110a) und den Ausgang (110b) hindurchzutreten, wobei die einander entgegengesetzten Enden der Kühlmittelpassage (150, 160) mit dem Kühlmitteleingang und Kühlmittelausgang (201, 202) eines Fahrzeugverbrennungsmotors fluidverbunden sind, einen Wärmetauscher (102), welcher eine Rippe (107) aufweist, die an der Kühlmittelpassage (150, 160) im Inneren des Isolationsbehälters (103) ausgebildet ist, ein Phasenänderungsmaterial, das in den Isolationsbehälter (103) eingebracht ist, um mit dem Kühlmittel, das in der Kühlmittelpassage strömt, über die Rippe (107) Wärme auszutauschen, einen Phasenänderungsmaterialtemperatursensor (120c), welcher die Temperatur des Phasenänderungsmaterials im Isolationsbehälter (103) detektiert, einen Drucksensor (130a), welcher den Druck im Isolationsbehälter (103) detektiert, einen Motorkühlmitteltemperatursensor (120d), welcher die Temperatur des Kühlmittels, das im Motor zirkuliert detektiert, und einen Steuerabschnitt (140a, 140b), welcher das Kühlmittel durch die Kühlmittelpassage zirkulieren lässt gemäß einem Antriebszustand des Motors und gemäß der Kühlmitteltemperatur, sodass das Kühlmittel mit dem Phasenwechselmaterial Wärme austauscht.
Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1, wobei eine Bypassleitung (105) mit der Kühlmittelpassage (150, 160) in Fluidverbindung ist, um den Isolationsbehälter (103) zu umgehen, und wobei ein Eingangsventil (104a) und ein Ausgangsventil (104b) angeordnet sind, um die Kühlmittelpassage um den Isolationsbehälter herum umzuleiten.
Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 2, wobei ein Ausgangstemperatursensor (120b) stromabwärts des Ausgangsventils (104b) angeordnet ist, um die Temperatur des Kühlmittels, das durch den Ausgang der Isolationskammer (103) ausgelassen wird, zu detektieren, und wobei ein Eingangstemperatursensor (120a) stromaufwärts des Eingangsventils (104a) angeordnet ist, um die Temperatur des Kühlmittels, das durch den Eingang der Isolationskammer (103) einströmt, zu detektieren.
Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 2 oder 3, ferner aufweisend: einen Heizerkern (106), welcher das Kühlmittel, welches in der Kühlmittelpassage strömt, dazu verwendet, um einen Innenraum zu beheizen, und ein Heizerkernzuführventil (104c), welches selektiv Kühlmittel von der Kühlmittelpassage zu dem Heizerkern (106) zuführt.
Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 4, wobei, falls die Temperatur des Motorkühlmittels, welche von dem Motorkühlmitteltemperatursensor (120d) detektiert wird, kleiner ist als ein erster vorbestimmter Wert, der Steuerabschnitt (140a, 140b) ermittelt, dass es in einem Kaltzustand ist, das Heizerkernzuführventil (104c) schließt und des Eingangsventil (104a) und das Ausgangsventil (104b) derart steuert, dass das Kühlmittel der Kühlmittelpassage durch den Wärmetauscher (102) strömt, um von dem Phasenänderungsmaterial erwärmt zu werden.
Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 4, wobei, falls die Kühlmitteltemperatur des Motors, welche von dem Motorkühlmitteltemperatursensor (120d) detektiert wird, zwischen dem ersten vorbestimmten Wert und einem zweiten vorbestimmten Wert ist, der Steuerabschnitt ermittelt, dass es in einem Aufwärmmittelzustand ist, des Heizerkernzuführventil (104c) öffnet und das Eingangsventil (104a) und das Ausgangsventil (104b) derart steuert, dass das Kühlmittel erwärmt wird durch Verwenden der Wärme des Heizerkerns.
Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 4, wobei, falls die Kühlmitteltemperatur des Motors, welcher von dem Motorkühlmitteltemperatursensor (120d) detektiert wird, den zweiten vorbestimmten Wert erreicht, dann ermittelt der Steuerabschnitt, dass es in einem Aufwärmzustand ist, öffnet das Heizerkernzuführventil (104c) und steuert das Eingangsventil (104a) und das Ausgangsventil (104b), sodass das Kühlmittel der Kühlmittelpassage in die Bypassleitung (105) strömt.
Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 4, wobei, falls die Kühlmitteltemperatur des Motors, die von dem Motorkühlmitteltemperatursensor (120d) detektiert wird, einen dritten vorbestimmten Wert erreicht, der größer als der zweite vorbestimmte Wert ist, dann ermittelt der Steuerabschnitt, dass es in einem Überwarmzustand ist, öffnet das Heizerkernzuführventil (104c) und steuert das Eingangsventil und das Ausgangsventil derart, dass das Kühlmittel der Kühlmittelpassage in den Wärmetauscher (102) strömt, um zu bewirken, dass das Kühlmittel das Phasenwechselmaterial erwärmt.
Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 4, wobei, falls der Motor ausgeschaltet wird, der Steuerabschnitt das Eingangsventil (104a) und das Ausgangsventil (104b) derart steuert, dass die Wärmeenergie, die in dem Phasenwechselmaterial gespeichert ist, nicht nach außen durch des Kühlmittel abgegeben werden kann.
Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 3, wobei der Steuerabschnitt in einen Notfallmodus eintritt, wenn die Differenz zwischen der Kühlmitteltemperatur, die von dem Eingangstemperatursensor (120a) detektiert wird, und der Kühlmitteltemperatur, die von dem Ausgangssensor (120b) detektiert wird, kleiner ist als ein vorbestimmter Wert basierend auf der Temperatur des Phasenwechselmaterials, welche von dem Phasenwechselmaterialtemperatursensor (120c) detektiert wird.
Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 3, wobei der Steuerabschnitt in einen Notfallmodus eintritt, falls die Anstiegsgeschwindigkeit der Temperatur des Phasenwechselmaterials, welche von dem Phasenwechselmaterialtemperatursensor (120c) detektiert wird, einen vorbestimmten Wert übersteigt, oder wenn die Anstiegsgeschwindigkeit des Drucks des Phasenwechselmaterials, welcher von dem Drucksensor (130a) detektiert wird, einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 3, wobei der Steuerabschnitt in einen Notfallmodus eintritt, falls die Temperatur des Phasenwechselmaterials, welche von dem Phasenwechselmaterialtemperatursensor (120c) detektiert wird, kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 3, wobei der Steuerabschnitt in einen Notfallmodus eintritt, falls die Variationsgeschwindigkeit der Temperatur des Phasenwechselmaterials, welche von dem Phasenänderungsmaterialtemperatursensor (120c) detektiert wird, einen vorbestimmten Wert übersteigt, oder falls die Variationsgeschwindigkeit des Drucks des Phasenänderungsmaterials, welcher von dem Phasenänderungsmaterialdrucksensor (130a) detektiert wird, einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 10, wobei, falls der Steuerabschnitt in einen Notfallmodus eintritt, der Steuerabschnitt eine Notfallleuchte eines Anzeigefelds (140c) aufleuchtet und das Eingangsventil (104a) und das Ausgangsventil (104b) derart steuert, dass das Kühlmittel nicht der Kühlmittelpassage (150, 160) im Inneren des Isolationsbehälters (103) zugeführt wird, sondern der Bypassleitung (105) zugeführt wird.
Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 11, wobei, falls der Steuerabschnitt in einen Notfallmodus eintritt, der Steuerabschnitt eine Notfalllampe eines Anzeigefelds (140c) aufleuchtet und das Eingangsventil und das Ausgangsventil (104a, 104b) derart steuert, dass das Kühlmittel nicht der Kühlmittelpassage im Inneren des Isolationsbehälters (103) zugeführt wird, sondern der Bypassleitung (105).
Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 12, wobei, falls der Steuerabschnitt in einen Notfallmodus eintritt, der Steuerabschnitt eine Notfalllampe aufleuchtet von einem Anzeigefeld (140c) und das Eingangsventil und das Ausgangsventil (104a, 104b) derart steuert, dass das Kühlmittel nicht der Kühlmittelpassage im Inneren des Isolationsbehälters (103) zugeführt wird, sondern der Bypassleitung (105) zugeführt wird.
Wärmespeichervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 13, wobei, falls der Steuerabschnitt in einen Notfallmodus eintritt, der Steuerabschnitt eine Notfalllampe eines Anzeigefelds aufleuchtet und das Eingangsventil und das Ausgangsventil (104a, 104b) derart steuert, dass das Kühlmittel nicht der Kühlmittelpassage im Inneren des Isolationsbehälters (103) zugeführt wird, sondern der Bypassleitung (105) zugeführt wird.