DE102015215164A1 - Wärmemanagementsystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Wärmemanagementsystems für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Wärmemanagementsystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Wärmemanagementsystems für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Wärmemanagementsystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1), das folgendes aufweist: – eine Anzahl von Versorgungskreisläufen (3), in denen ein Kältemittel geführt ist, wobei jeder Versorgungskreislauf (3) einer thermisch aktiven Komponente des Kraftfahrzeugs (1) zugeordnet ist, so dass Wärme zwischen der thermisch aktiven Komponente und dem Kältemittel austauschbar ist; – zumindest eine Pumpe zur Förderung des Kältemittels in den Versorgungskreisläufen (3); – eine Anzahl von Ventilen zur Verbindung der Versorgungskreisläufe (3) untereinander, wobei die Versorgungskreisläufe (3) über die Ventile flexibel miteinander verschaltbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Wärmemanagementsystem für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmemanagementsystems für ein Kraftfahrzeug.
  • In einem Kraftfahrzeug gibt es eine große Anzahl thermisch aktiver Komponenten, d.h. Komponenten, die als Wärmequellen oder Wärmesenken zur Verfügung stehen. Manche Komponenten müssen gekühlt werden, andere abhängig vom Betriebszustand des Kraftfahrzeugs beheizt. Dabei werden typischerweise verschiedene Kühlmittel eingesetzt, beispielsweise Öl, Wasser, Luft oder Kältemittel wie beispielsweise CO2. Teilweise ist es vorgesehen, die abgeführte Wärme mancher Komponenten zur Heizung anderer Komponenten zu nutzen. So ist es beispielsweise Standard, die Innenraumheizung mit dem Motorkühlwasser zu betreiben.
  • Aus der US 2005/0072169 A1 ist ein Kühlsystem bekannt, in dem ein Kältemittel einer Klimaanlage genutzt wird, um Kälte über einen Wärmetauscher an das Motorkühlwasser zu übertragen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wärmemanagementsystem für ein Kraftfahrzeug anzugeben, mit dem Wärme im gesamten Fahrzeug effizient verteilt werden kann. Ferner soll ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Wärmemanagementsystems angegeben werden.
  • Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Wärmemanagementsystem für ein Kraftfahrzeug angegeben, dass eine Anzahl von Versorgungskreisläufen aufweist, in denen ein Kältemittel geführt ist, wobei jeder Versorgungskreislauf einer thermisch aktiven Komponente des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist, so dass Wärme zwischen thermisch aktiven Komponente und dem Kältemittel austauschbar ist. Ferner weist das Wärmemanagementsystem zumindest eine Pumpe zur Förderung des Kältemittels in den Versorgungskreisläufen auf sowie eine Anzahl von Ventilen zur Verbindung der Versorgungskreisläufe untereinander, wobei die Versorgungskreisläufe über die Ventile flexibel miteinander verschaltbar sind.
  • Unter einer flexiblen Verschaltbarkeit wird dabei hier und im Folgenden verstanden, dass die Versorgungskreisläufe über die Ventile nicht nur zu- und abschaltbar sind, sondern dass über die Verschaltung auch festlegbar ist, ob eine einzelne Komponente des Kraftfahrzeugs als Wärmequelle oder Wärmesenke verwendet wird. Prinzipiell kann über die Ventile jeder Eingang der Versorgungskreisläufe mit jedem beliebigen Ausgang verbindbar sein. Die Versorgungskreisläufe sind derart miteinander verschaltbar, dass eine Anzahl sinnvoller Verteilungsmuster für Wärme verwirklicht werden kann.
  • Das Wärmemanagementsystem hat den Vorteil, dass durch die flexible Verschaltbarkeit der Versorgungskreisläufe Wärme abhängig vom Betriebszustand des Kraftfahrzeugs bedarfsgerecht verteilt werden kann. Dadurch kann eine effiziente Kühlung einzelner Komponenten erfolgen, was eine erhöhte Lebensdauer sowie eine Energieeinsparung zur Folge hat. Andere Komponenten wie beispielsweise der Fahrzeuginnenraum und eine Abgasnachbehandlung können bedarfsweise mit der Abwärme anderer Komponenten beheizt werden.
  • Das Wärmemanagementsystem ermöglicht es, über das in den Versorgungskreisläufen geführte Kältemittel die gesamte Kühlung und Heizung von Komponenten des Kraftfahrzeugs zu integrieren. Anstelle mehrerer, separat voneinander betriebener Systeme stellt das Wärmemanagementsystem ein einziges, integriertes System dar, in dem Wärme flexibel an einzelne Komponenten des Kraftfahrzeugs verteilt werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist eine der thermisch aktiven Komponenten des Kraftfahrzeugs, der ein Versorgungskreislauf zugeordnet ist, eine Klimaanlage des Kraftfahrzeugs. Diese ist auch als Wärmepumpe betreibbar und kann somit bedarfsweise Wärme oder Kälte liefern.
  • Gemäß einer Ausführungsform weisen die Versorgungskreisläufe Wärmetauscher auf, mittels denen Wärme zwischen der thermisch aktiven Komponente und dem Kältemittel austauschbar ist. Derartige Wärmetauscher können an allen oder lediglich manchen der thermisch aktiven Komponenten vorgesehen sein. Beispielsweise kann es bei der Motorkühlung nicht sinnvoll sein, auf die Kühlung des Motoröls zu verzichten, da das Motoröl neben der Kühlauch eine Schmierwirkung hat und nicht einfach gegen ein Kältemittel ausgetauscht werden kann. Andere Komponenten wie beispielsweise eine Batterie des Kraftfahrzeugs können auch direkt durch das Kältemittel gekühlt bzw. erwärmt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Elektromotor als Antrieb für die zumindest eine Pumpe vorgesehen. Dies kann insbesondere bei einem Hybridfahrzeug oder rein elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug auch der elektrische Antriebsmotor sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die zumindest eine Pumpe reversibel ausgebildet und kann auch in Expansion betrieben werden. Das hat den Vorteil, dass die Förderung des Kältemittels in den Versorgungsleitungen in jedem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs besonders flexibel möglich ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind zwei separate Pumpen auf einer gemeinsamen Antriebswelle angeordnet. Der Einsatz von zwei Pumpen hat den Vorteil, dass gleichzeitig auftretende, unterschiedliche Anforderungen gehandhabt werden können. Beispielsweise ist es beim Vorhandensein von zwei Pumpen möglich, die Menge der Versorgungsleitungen in mindestens zwei Teilkreise einzuteilen, von denen jeder durch eine der beiden Pumpen versorgt wird. Dadurch ist es möglich, stark unterschiedliche Temperaturniveaus in den Kältemittelkreisläufen zu verwirklichen.
  • In diesem Fall können die zumindest zwei Pumpen hydraulisch oder mechanisch von dem Wärmemanagementsystem abkoppelbar sein. Eine hydraulische Abkopplung kann dabei dadurch erreicht werden, dass ein Ventil vorgesehen ist, das geöffnet oder geschlossen wird, um die Pumpe von dem Wärmemanagementsystem abzukoppeln oder mit dem Wärmemanagementsystem zu koppeln. Alternativ kann auch eine mechanische Kupplung für den Antrieb der Pumpen vorgesehen sein, mittels der die Pumpen einzeln abkoppelbar sind. Das hat den Vorteil, dass die Pumpen in Betriebszuständen, in denen sie nicht benötigt werden, von ihrem Antrieb bzw. von den Versorgungsleitungen getrennt werden können, um Verluste durch das Schleppmoment zu reduzieren.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist als Kältemittel CO2 vorgesehen. Kohlendioxid ist heutzutage ein häufig eingesetztes Kältemittel und hat für die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass es eine sehr hohe Bandbreite an Temperaturen von –40 bis über 150°C abdecken kann. Dadurch ist es möglich, sowohl eine Situation eines extremen Kaltstarts als auch Überlastsituationen abzudecken.
  • Alternativ dazu ist jedoch auch der Einsatz eines anderen Kältemittels denkbar.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Wärmemanagementsystem ferner eine Ermittlungseinheit zur Ermittlung des Wärmebedarfs einzelner thermisch aktiver Komponenten im Kraftfahrzeug auf. Die Ermittlungseinheit, die beispielsweise entsprechende Sensoren sowie eine Auswertung der Sensordaten umfassen kann, ermöglicht es, in jedem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs den Wärmebedarf komponentenweise zu ermitteln. Die Ermittlungseinheit ermöglicht es daher, das Wärmemanagement möglichst exakt auf den aktuellen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs einzustellen. Der Wärmebedarf der einzelnen Komponenten kann dabei ständig neu ermittelt werden, wobei anhand dieses ermittelten Wärmebedarfs auch ständig die Verschaltung der Versorgungskreisläufe untereinander über die Ventile überprüft werden kann.
  • Somit bietet das Wärmemanagementsystem eine hohe Flexibilität, um in jedem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs Wärme bedarfsgerecht zu verteilen. Der Wärmebedarf der Komponenten wird dabei nicht als Durchschnittswert angesetzt, sondern er kann in jeder Situation neu ermittelt werden.
  • An das Wärmemanagementsystem können über die Versorgungskreisläufe eine Vielzahl thermisch aktiver Komponenten des Kraftfahrzeugs angeschlossen werden. Beispielsweise kommen als Komponenten eine Kühlung eines Motorblocks, ein Fahrzeugkühler, eine Klimaanlage, eine Innenraumheizung, eine Ölkühlung, ein Heizsystem einer Abgasnachbehandlung, ein Kühl- oder Heizsystem einer Fahrzeugbatterie und eine Leistungselektronik eines Elektromotors in Betracht. Insbesondere kommen als Komponenten der Fahrzeugkühler, der Motorblock und die Innenraumlüftung in Betracht. Andere Komponenten können außerhalb des Wärmemanagementsystems angeordnet sein, d.h. Versorgungskreisläufe anderer hier genannter Komponenten können von dem Ventilblock getrennt sein.
  • Die Versorgungskreisläufe können unterschiedliche Betriebs-Temperaturbereiche bzw. Maximal-Betriebstemperaturbereiche aufweisen, etwa mit einer Maximaltemperatur von 90°C–100°C für den Motorblock, einer Maximaltemperatur von 40°C–50°C für die Innenraumlüftung und 90°C–100°C für den Fahrzeugkühler. Zumindest ein Temperaturbereich kann von einem anderen Temperaturbereich einer anderen Komponente oder deren Versorgungskreislauf abweichen.
  • Die Verteilung der Wärme an einzelne an das Wärmemanagementsystem angeschlossene Komponenten kann abhängig von einem ermittelten technischen Bedarf der Komponenten und abhängig von einer vorgegebenen Priorität der Komponenten erfolgen.
  • Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass nicht nur technische Anforderungen wie beispielsweise ein Ist-Wert und ein Soll-Wert einer Temperatur einer Komponente für die Verteilung der Wärme herangezogen werden, sondern dass auch Anforderungen eines Benutzers des Kraftfahrzeugs in Betracht gezogen werden können. Beispielsweise beeinflusst die Kühlung bzw. Heizung des Motors und einer Abgasnachbehandlung bzw. eines Katalysators direkt den Kraftstoffverbrauch und die Kosten einer Abgasnachbehandlung. Ihnen könnte somit im Segment der Kleinwagen sowie der Kompaktklasse eine hohe Priorität eingeräumt werden. Komponenten, die direkt die Bequemlichkeit des Benutzers betreffen, wie beispielsweise die Innenraumheizung bzw. Klimatisierung, könnten daher eher bei Kraftfahrzeugen der Mittelklasse oder oberen Mittelklasse bzw. Oberklasse eine höhere Priorität eingeräumt bekommen.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit dem beschriebenen Wärmemanagementsystem angegeben. Das Kraftfahrzeug hat den Vorteil, dass es besonders energieeffizient betreibbar ist und einem Benutzer einen hohen Komfort bietet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmemanagementsystems für ein Kraftfahrzeug angegeben. Das Wärmemanagementsystem weist eine Anzahl von Versorgungskreisläufen auf, die thermisch aktive Komponenten des Fahrzeugs mit einem Kältemittel versorgen. Das Verfahren umfasst das Ermitteln eines Wärmebedarfs jeder thermisch aktiven Komponente, das Erstellen eines Verteilungsmusters von Wärme zwischen den thermisch aktiven Komponenten sowie das Verschalten der Versorgungsleitungen untereinander anhand des Verteilungsmusters.
  • Dabei wird unter einem Verteilungsmuster die Festlegung verstanden, welche thermisch aktiven Komponenten als Wärmesenke und welche als Wärmequelle in dem Wärmemanagementsystem dienen und wieviel Wärme jeweils zu- bzw. abgeführt wird. Dabei wird eine Komponente dadurch zur Wärmequelle, dass durch eine entsprechende Verschaltung der Versorgungsleitungen kühleres Kältemittel zur Komponente hinfließt und warmes von ihr wegfließt. Umgekehrt wird eine Komponente dadurch zur Wärmesenke, indem die Versorgungsleitungen mittels der Ventile derart verschaltet werden, dass verhältnismäßig warmes Kältemittel zu der Komponente strömt und verhältnismäßig kaltes Kältemittel von ihr abgeführt wird.
  • Das Verfahren ermöglicht es, den Wärmebedarf jeder thermisch aktiven Komponente im Kraftfahrzeug möglichst exakt zu decken.
  • Das Wärmemanagementsystem kann dabei beispielsweise für den Betrieb einer Klimaanlage für den Fahrzeuginnenraum dienen, sie kann auch bei einem entsprechenden Betrieb der Klimaanlage als Wärmepumpe für eine Heizung des Innenraums sorgen, Motoröl kann mittels einer Wärmepumpe vorgeheizt werden, ebenso ein Katalysator oder eine Batterie des Kraftfahrzeugs bei einem Kaltstart. Ferner kann Motorwärme rekuperiert werden. Ferner kann eine Kühlung für den Motor und/oder eine Batterie des Kraftfahrzeugs realisiert werden.
  • Es ist auch möglich, einen Hochvoltheizer als thermisch aktive Komponente in dem Wärmemanagementsystem einzusetzen, mit dem eine thermische Rekuperation möglich ist dadurch, dass beim Bremsen mechanische Energie am Elektromotor in Strom umgewandelt wird, aus dem in dem Hochvoltheizer Wärme erzeugt wird, die anschließend durch das Kältemittel transportierbar ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird bei der Erstellung des Verteilungsmusters eine vorgegebene Priorität für einzelne thermisch aktive Komponenten berücksichtigt. Dabei kann beispielsweise ein Schwerpunkt auf Kosteneffizienz und/oder auf Komfort gelegt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann, wenn festgestellt wird, dass das Kraftfahrzeug an einen externen Stromanschluss angeschlossen ist, beispielsweise zum Laden einer Batterie, eine thermische Vorbereitung eines Antriebsstranges und/oder eines Innenraums des Fahrzeugs erfolgen. In dieser Ausführungsform können beispielsweise Komponenten des Antriebsstrangs vorgeheizt werden, ebenso der Innenraum des Fahrzeugs.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt angegeben, aufweisend ein computerlesbares Medium und auf dem computerlesbaren Medium abgespeicherter Programmcode, der, wenn er auf einer Recheneinheit ausgeführt wird, die Recheneinheit anleitet, das beschriebene Verfahren zum Betreiben eines Wärmemanagementsystems für ein Kraftfahrzeug auszuführen.
  • Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
  • 1 zeigt schematisch ein Wärmemanagementsystem für eine Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Wärmemanagementsystems für ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 1 zeigt schematisch ein Wärmemanagementsystem 2 eines lediglich gestrichelt dargestellten Kraftfahrzeugs 1. Das Kraftfahrzeug 1 ist als Hybridfahrzeug ausgebildet und weist sowohl einen elektrischen Antriebsmotor 13 als auch einen Verbrennungsmotor 7 auf.
  • Das Wärmemanagementsystem 2 umfasst eine Anzahl von Versorgungskreisläufen 3, von denen in 1 vier dargestellt sind. Ein Versorgungskreislauf 3 ist einem Lüfter 4 bzw. Kühlerventilator des Fahrzeugs 1 zugeordnet. Ein zweiter Versorgungskreislauf 3 ist dem Verbrennungsmotor 7 zugeordnet und steht über einen Wärmetauscher 9 mit einem Ölkreislauf 6 des Verbrennungsmotors 7 in Kontakt. Mittels dieses Versorgungskreislaufs 3 wird Wärme aus dem Ölkreislauf 6 des Verbrennungsmotors 7 entnommen oder diesem hinzugefügt.
  • Ein weiterer Versorgungskreislauf 3 ist einem Luftfilterkasten 5 eines Innenraums des Fahrzeugs 1 zugeordnet. Über einen Wärmetauscher 9 kann Wärme aus dem Luftfilterkasten 5 abgeführt werden oder diesem zugeführt werden.
  • Ein weiterer Versorgungskreislauf 3 ist einer Batterie 8 des Fahrzeugs 1 zugeordnet. Die Batterie 8 ist zur Versorgung des Elektromotors 13 vorgesehen. Über einen Wärmetauscher 9 kann der Batterie 8 Wärme entnommen oder zugeführt werden.
  • Das Wärmemanagementsystem 2 kann weitere Versorgungskreisläufe für weitere, hier nicht gezeigte thermisch aktive Komponenten des Fahrzeugs 1 aufweisen.
  • Die Versorgungskreisläufe 3 umfassen neben den Wärmetauschern 9 jeweils zumindest eine Vorlaufleitung 10 und eine Rücklaufleitung 11. In den Leitungen 10, 11 ist ein Kältemittel geführt, wobei in der gezeigten Ausführungsform CO2 als Kältemittel vorgesehen ist.
  • Das Kältemittel wird mittels einer Hochdruckpumpe in den Leitungen 10, 11 geführt. Die Hochdruckpumpe ist in der Darstellung in 1 Teil des Ventilblocks 12 und nicht separat gezeigt. Der Ventilblock 12 umfasst eine Zusammenführung der Leitungen 10, 11 und eine Möglichkeit, diese über Ventile flexibel miteinander zu verschalten. Insbesondere ist es möglich, mittels der flexiblen Verschaltung festzulegen, welche thermisch aktive Komponente als Wärmesenke und welche als Wärmequelle genutzt wird. Dazu wird über die Ventile des Ventilblocks 12 festgelegt, in welcher Reihenfolge und in welcher Richtung welche der Leitungen 10, 11 von dem Kältemittel durchströmt werden. Insofern können sich auch die Rollen der Vorlaufleitungen 10 und der Rücklaufleitungen 11 umkehren, so dass diese Bezeichnungen hier nicht einschränkend für die Strömungsrichtung verstanden werden sollen.
  • Die nicht gezeigte Hochdruckpumpe des Ventilblocks 12 sitzt auf der Motorwelle 14 des Elektromotors 13 und wird durch diesen angetrieben. Anstelle eines zentralen Ventilblocks 12, in dem alle Versorgungskreisläufe 3 zusammengeführt werden, können auch verteilt angeordnete Ventile verwendet werden.
  • Zur Steuerung der Ventile und der Hochdruckpumpe des Ventilblocks 12 ist eine Recheneinheit 15 über eine Signalleitung 18 mit dem Ventilblock 12 verbunden. Die Recheneinheit 15 weist eine Verarbeitungseinheit 16 sowie ein computerlesbares Medium 17 als Speichereinheit auf. Die Verarbeitungseinheit 16 kann beispielsweise als elektronischer Prozessor ausgebildet sein, insbesondere als Mikroprozessor oder Mikrocontroller. Das computerlesbare Medium 17 kann beispielsweise als EEPROM, Flash-Speicher bzw. Flash-EEPROM oder NVRAM ausgebildet sein. Auf dem computerlesbaren Medium 17 ist ein Programmcode abgespeichert, der, wenn er auf der Recheneinheit 15 ausgeführt wird, die Recheneinheit 15 anleitet, das anhand von 2 beschriebene Verfahren zum Betreiben des Wärmemanagementsystems 2 auszuführen.
  • Der Recheneinheit 15 werden über Signalleitungen 22, 23 und 24 Ausgangssignale von Sensoren 19, 20 und 21 zugeführt. Diese Sensoren 19, 20, 21 sind hier lediglich beispielhaft und schematisch gezeigt und sollen illustrieren, dass die Recheneinheit 15 das Wärmemanagementsystem 2 aufgrund von Inputs der Fahrzeugsensorik steuert. Insbesondere können die Sensoren 19, 20, 21 als Temperatursensoren ausgebildet sein, die den einzelnen thermisch aktiven Komponenten des Fahrzeugs 1 zugeordnet sind und deren Temperatur ermitteln.
  • Ausgangssignale dieser Sensoren 19, 20, 21 fließen demnach in die Entscheidung der Recheneinheit 15 ein, welche der thermisch aktiven Komponenten des Fahrzeugs 1 als Wärmequelle und welche als Wärmesenke dienen sollen und wie damit die Ventile des Ventilblocks 12 zu verschalten sind.
  • In diese Entscheidung können ferner noch weitere Daten einfließen, insbesondere eine durch einen Benutzer vorgegebene Priorisierung der thermisch aktiven Komponenten. Beispielsweise kann festgelegt sein, dass für den Betrieb des Fahrzeugs 1 besonders wichtigen Komponenten bevorzugt Kältemittel zur Abführung von Wärme zugeführt wird. Je nach Fahrzeugtyp kann auch vorgesehen sein, Wärme derart zu verteilen, dass der Komfort im Fahrzeuginnenraum besonders hoch ist. Des weiteren kann vorgesehen sein, dass Wärme bevorzugt derart verteilt wird, dass der Betrieb des Fahrzeugs 1 energieeffizient abläuft. Derartige Festlegungen sind auf dem computerlesbaren Medium 17 der Recheneinheit 15 abgespeichert.
  • Im Betrieb des Fahrzeugs 1 ermitteln die Sensoren 19, 20, 21 jederzeit den Wärme- bzw. Kältebedarf der thermisch aktiven Komponenten des Fahrzeugs 3, beispielsweise des Kühlers 4, des Luftfilterkastens 5, der Batterie 8 sowie des Verbrennungsmotors 7. Anhand dieses ermittelten Bedarfs ermittelt die Recheneinheit 15, welche thermisch aktiven Komponenten optimalerweise die benötigte Wärme abgeben können und welche abzuführende Wärme aufnehmen können. Das Ergebnis dieser Ermittlung der Recheneinheit ist ein Verteilungsmuster für Wärme. Die Recheneinheit 15 steuert daraufhin die Ventile des Ventilblocks 12 sowie die Hochdruckpumpe entsprechend an, um die Wärme über das in den Versorgungskreisläufen 3 geführte Kältemittel optimal nach dem ermittelten Verteilungsmuster zu verteilen.
  • 2 zeigt schematisch in einem ein Ablaufdiagramm Schritte eines Verfahrens zum Betreiben des Wärmemanagementsystems 2 für das Kraftfahrzeug 1 gemäß 1.
  • Bei dem Verfahren wird in einem ersten Schritt 100 der Wärmebedarf thermisch aktiver Komponenten des Fahrzeugs ermittelt, beispielsweise mit den thermisch aktiven Komponenten zugeordneten Temperatursensoren.
  • In einem zweiten Schritt 200 wird anhand des ermittelten Wärmebedarfs und gegebenenfalls anhand vorgegebener Prioritäten der thermisch aktiven Komponenten ein Verteilungsmuster für Wärme zwischen den einzelnen Komponenten erstellt. Das Verteilungsmuster beinhaltet Informationen darüber, wieviel Wärme von welche Komponenten zu- bzw. abgeführt werden soll.
  • Anhand dieses Verteilungsmusters werden in einem Schritt 300 die Versorgungsleitungen über Ventile entsprechend verschaltet.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Kraftfahrzeug
    2
    Wärmemanagementsystem
    3
    Versorgungskreislauf
    4
    Lüfter
    5
    Luftfilterkasten
    6
    Ölkreislauf
    7
    Verbrennungsmotor
    8
    Batterie
    9
    Wärmetauscher
    10
    Vorlaufleitung
    11
    Rücklaufleitung
    12
    Ventilblock
    13
    Elektromotor
    14
    Motorwelle
    15
    Recheneinheit
    16
    Verarbeitungseinheit
    17
    Speichereinheit
    18
    Signalleitung
    19
    Sensor
    20
    Sensor
    21
    Sensor
    22
    Signalleitung
    23
    Signalleitung
    24
    Signalleitung
    100
    Schritt
    200
    Schritt
    300
    Schritt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2005/0072169 A1 [0003]

Claims (15)

  1. Wärmemanagementsystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1), das folgendes aufweist: – eine Anzahl von Versorgungskreisläufen (3), in denen ein Kältemittel geführt ist, wobei jeder Versorgungskreislauf (3) einer thermisch aktiven Komponente des Kraftfahrzeugs (1) zugeordnet ist, so dass Wärme zwischen der thermisch aktiven Komponente und dem Kältemittel austauschbar ist; – zumindest eine Pumpe zur Förderung des Kältemittels in den Versorgungskreisläufen (3); – eine Anzahl von Ventilen zur Verbindung der Versorgungskreisläufe (3) untereinander, wobei die Versorgungskreisläufe (3) über die Ventile flexibel miteinander verschaltbar sind.
  2. Wärmemanagementsystem (2) nach Anspruch 1, wobei die Versorgungskreisläufe (3) Wärmetauscher (9) umfassen, mittels denen Wärme zwischen der thermisch aktiven Komponente und dem Kältemittel austauschbar ist.
  3. Wärmemanagementsystem (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Elektromotor (13) als Antrieb für die zumindest eine Pumpe vorgesehen ist.
  4. Wärmemanagementsystem (2) nach Anspruch 3, wobei die zumindest eine Pumpe reversibel ausgebildet ist.
  5. Wärmemanagementsystem (2) nach Anspruch 3 oder 4, wobei zumindest zwei separate Pumpen auf einer gemeinsamen Antriebswelle angeordnet sind.
  6. Wärmemanagementsystem (2) nach Anspruch 5, wobei die zumindest zwei Pumpen hydraulisch oder mechanisch von dem Wärmemanagementsystem (2) abkoppelbar sind.
  7. Wärmemanagementsystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei als Kältemittel CO2 vorgesehen ist.
  8. Wärmemanagementsystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das ferner eine Ermittlungseinheit zur Ermittlung des Wärmebedarfs einzelner thermisch aktiver Komponenten im Kraftfahrzeug (1) umfasst.
  9. Wärmemanagementsystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei folgende thermisch aktive Komponenten des Kraftfahrzeugs (1) über die Versorgungskreisläufe (3) an das Wärmemanagementsystem (2) angeschlossen sind: Eine Kühlung eines Motorblocks (7) und/oder ein Fahrzeugkühler (4) und/oder eine Klimaanlage und/oder eine Innenraumheizung und/oder eine Ölkühlung und/oder ein Heizsystem einer Abgasnachbehandlung und/oder ein Kühlsystem einer Fahrzeugbatterie (8) und/oder Leistungselektronik eines Elektromotors (13).
  10. Wärmemanagementsystem (2) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Verteilung der Wärme an einzelne an das Wärmemanagementsystem (2) angeschlossene Komponenten abhängig von einem ermittelten technischen Bedarf der Komponenten und abhängig von einer vorgegebene Priorität der Komponenten erfolgt.
  11. Kraftfahrzeug (1) mit einem Wärmemanagementsystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
  12. Verfahren zum Betreiben eines Wärmemanagementsystems (2) für ein Kraftfahrzeug (1), das eine Anzahl von Versorgungskreisläufen (3) aufweist, die thermisch aktive Komponenten des Fahrzeugs (1) mit einem Kältemittel versorgen, wobei das Verfahren folgendes umfasst: – Ermitteln eines Wärmebedarfs jeder thermisch aktiven Komponente; – Erstellen eines Verteilungsmusters von Wärme zwischen den thermisch aktiven Komponenten, – Verschalten der Versorgungsleitungen (3) untereinander anhand des Verteilungsmusters.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei bei der Erstellung des Verteilungsmusters eine vorgegebene Priorität für einzelne thermisch aktive Komponenten berücksichtigt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei, wenn festgestellt wird, dass das Kraftfahrzeug (1) an einen externen Stromanschluss angeschlossen ist, eine thermische Vorbereitung eines Antriebstranges und/oder eines Innenraums des Fahrzeugs (1) erfolgt.
  15. Computerprogrammprodukt aufweisend ein computerlesbares Medium (17) und auf dem computerlesbaren Medium (17) abgespeicherten Programmcode, der, wenn er auf einer Recheneinheit (15) ausgeführt wird, die Recheneinheit (15) anleitet, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14 auszuführen.
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