DE102019207993A1 - Thermomanagementsystem für ein Fahrzeug - Google Patents

Thermomanagementsystem für ein Fahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102019207993A1
DE102019207993A1 DE102019207993.8A DE102019207993A DE102019207993A1 DE 102019207993 A1 DE102019207993 A1 DE 102019207993A1 DE 102019207993 A DE102019207993 A DE 102019207993A DE 102019207993 A1 DE102019207993 A1 DE 102019207993A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coolant
circuit
chiller
heating
heat exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019207993.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Markus Boger
Sascha Lindauer
Thomas Strauss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Publication of DE102019207993A1 publication Critical patent/DE102019207993A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • B60H1/00392—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell for electric vehicles having only electric drive means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3228—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
    • B60H1/32284—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations comprising two or more secondary circuits, e.g. at evaporator and condenser side
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00007—Combined heating, ventilating, or cooling devices
    • B60H1/00021—Air flow details of HVAC devices
    • B60H1/00028—Constructional lay-out of the devices in the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00278—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00321—Heat exchangers for air-conditioning devices
    • B60H1/00328—Heat exchangers for air-conditioning devices of the liquid-air type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00321—Heat exchangers for air-conditioning devices
    • B60H1/00342—Heat exchangers for air-conditioning devices of the liquid-liquid type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • B60H1/004—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell for vehicles having a combustion engine and electric drive means, e.g. hybrid electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00485—Valves for air-conditioning devices, e.g. thermostatic valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00885—Controlling the flow of heating or cooling liquid, e.g. valves or pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/03—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant and from a source other than the propulsion plant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/04—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant
    • B60H1/06—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant directly from main radiator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3205—Control means therefor
    • B60H1/3208—Vehicle drive related control of the compressor drive means, e.g. for fuel saving purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3228—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/02—Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
    • B60K11/04—Arrangement or mounting of radiators, radiator shutters, or radiator blinds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P1/00—Air cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/20—Cooling circuits not specific to a single part of engine or machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00007—Combined heating, ventilating, or cooling devices
    • B60H1/00021—Air flow details of HVAC devices
    • B60H2001/0015—Temperature regulation
    • B60H2001/00164—Temperature regulation with more than one by-pass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H2001/00307—Component temperature regulation using a liquid flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00957—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising locations with heat exchange within the refrigerant circuit itself, e.g. cross-, counter-, or parallel heat exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H2001/3236—Cooling devices information from a variable is obtained
    • B60H2001/3255—Cooling devices information from a variable is obtained related to temperature
    • B60H2001/326—Cooling devices information from a variable is obtained related to temperature of the refrigerant at a condensing unit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H2001/3236—Cooling devices information from a variable is obtained
    • B60H2001/3266—Cooling devices information from a variable is obtained related to the operation of the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K2001/003—Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00—Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/05—Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2050/00—Applications
    • F01P2050/24—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Thermomanagementsystem (1) für ein Fahrzeug (2) mit einer elektrischen Antriebseinrichtung (3) und einem elektrischen Speicher (5) zum Versorgen der Antriebseinrichtung (3), das einen Kältemittelkreis (7), in dem ein Kältemittel (11) zirkuliert, einen Heizkreis (8), in dem ein Kühlmittel (12) zirkuliert, sowie zwei Kühlmittelkreise (9, 10), in denen ein Kühlmittel (12) zirkuliert und die dem Temperieren der Antriebseinrichtung (3) und des Speichers (5) dienen, aufweist. Eine erhöhte Effizienz des Thermomanagementsystems (1) bei einer verringerten Anzahl von benötigten Komponenten und einem geringeren Bauraumbedarf wird dadurch erreicht, dass in dem Kältemittelkreis (7) ein Chiller (16) eingebunden wird, der als gemeinsamer Chiller (16) beider Kühlmittelkreise (9, 10) dient.Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Fahrzeug (2) mit einem solchen Thermomanagementsystem (1).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Thermomanagementsystem für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Antriebseinrichtung und einem elektrischen Speicher zum Versorgen der Antriebseinrichtung. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein solches Fahrzeug.
  • Fahrzeuge mit einer elektrischen Antriebseinrichtung, also zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge, verzichten auf den Einsatz von Verbrennungsmotoren oder reduzieren diesen zumindest. Die für das thermische Management von Fahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor zur Verfügung stehende Abwärme des Verbrennungsmotors fehlt also bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen oder ist zumindest reduziert. Fahrzeuge mit einer elektrischen Antriebseinrichtung weisen zudem in der Regel einen elektrischen Energiespeicher, beispielsweise einen Akkumulator, auf, in dem elektrische Energie gespeichert ist bzw. wird und der die Antriebseinrichtung elektrisch versorgt. Bei derartigen Fahrzeugen ist es zum Klimatisieren des Fahrzeuginnenraums sowie Komponenten des Fahrzeugs wie des Speichers, auch Energie aus dem Speicher notwendig, wobei sich dieser Verbrauch negativ auf die für die Antriebseinrichtung zur Verfügung stehende Energie auswirkt, insbesondere zu einer reduzierten Reichweite des Fahrzeugs führt. Ein energieeffizientes Thermomanagement ist daher bei solchen Fahrzeugen angestrebt.
  • In zugehörigen Thermomanagementsystemen ist es vorstellbar, verschiedene thermische Kreisläufe vorzusehen, in denen jeweils ein Temperiermittel zirkuliert und verschiedene Wärmetauscher eingebunden sind. Es ist beispielsweise vorstellbar, für die Antriebseinrichtung, den Speicher sowie zum Klimatisieren des Innenraums des Fahrzeugs unterschiedliche Kreisläufe vorzusehen, die jeweils eine separate und individuelle Temperierung von Speicher, Antriebseinrichtung und Innenraum erlauben. Derartige Thermomanagementsysteme bedürfen aber einer Vielzahl unterschiedlicher Wärmetauscher, so dass sie einerseits einen hohen Bauraumbedarf aufweisen und andererseits die Effizienz des Thermomanagementsystems reduzieren.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für ein Thermomanagementsystem für ein Fahrzeug, welches eine elektrische Antriebseinrichtung sowie einen elektrischen Speicher zum Versorgen der Antriebseinrichtung aufweist, und für ein solches Fahrzeug verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, welche sich durch eine erhöhte Energieeffizienz und/oder einen reduzierten Bauraumbedarf und/oder eine kostengünstigere Herstellung auszeichnen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Thermomanagementsystem für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Antriebseinrichtung und einem elektrischen Speicher zum Versorgen der Antriebseinrichtung mit vier jeweils ein Temperierfluid führenden Kreisläufen zu versehen, welche der Temperierung unterschiedlicher Bestandteile des Fahrzeugs dienen und mehrere dieser Kreisläufe über gemeinsame Wärmetauscher und/oder gemeinsame Fluidführungen und Fluidsteuerungen derart miteinander zu koppeln, dass eine reduzierte Anzahl von Wärmetauschern sowie eine variable Führung der Temperierfluide möglich ist. Dies führt zu einer erhöhten Effizienz des Thermomanagementsystems, so dass letztlich die vom Speicher zur Verfügung gestellte Energie zu einem größeren Anteil für die Antriebseinrichtung zur Verfügung steht und somit die Reichweite des Fahrzeugs erhöht wird. Darüber hinaus lässt sich ein solches Thermomanagementsystem kostengünstig und bauraumsparend herstellen.
  • Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist das Thermomanagementsystem einen ersten Kreislauf auf, der dem Temperieren eines Fahrzeuginnenraums des Fahrzeugs dient und nachfolgend als Kältemittelkreis bezeichnet wird. Im Kältemittelkreis zirkuliert im Betrieb, angetrieben von einem Verdichter, der nachfolgend als Kältemittelverdichter bezeichnet wird, ein Kältemittel als Temperierfluid. Im Kältemittelkreis sind zudem ein Kondensator zum Kondensieren des Kältemittels und ein Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels eingebunden. Der Verdampfer dient dabei der Kühlung von dem Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs zuzuführender Luft, die hierzu den Verdampfer durchströmen oder umströmen kann. Das Thermomanagementsystem weist einen weiteren Kreislauf auf, der nachfolgend als Heizkreis bezeichnet wird. Der Heizkreis ist fluidisch vom Kältemittelkreis getrennt. Im Heizkreis zirkuliert im Betrieb ein Kühlmittel als Temperiermittel, welches von einer Pumpe des Heizkreises, nachfolgend Heizkreis-Pumpe genannt, gefördert wird. In dem Heizkreis ist zudem ein Heizkörper eingebunden, der dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft heizt. Der Heizkörper bzw. der Heizkreis dienen also dem Temperieren des Fahrzeuginnenraums. Ein weiterer, vom Kältemittelkreis fluidisch getrennter Kreislauf des Thermomanagementsystems ist ein Kühlmittelkreis, der nachfolgend als erster Kühlmittelkreis bezeichnet wird. Der erste Kühlmittelkreis dient der Temperierung, insbesondere der Kühlung, der Antriebseinrichtung, wobei im ersten Kühlmittelkreis im Betrieb ein Kühlmittel als Temperiermittel zirkuliert. Der erste Kühlmittelkreis weist eine Pumpe, nachfolgend erste Kühlmittelpumpe genannt, zum Fördern des Kühlmittels auf. Dabei ist die Antriebseinrichtung wärmeübertragend mit dem ersten Kühlmittelkreis verbunden. Dies kann durch ein Einbinden der Antriebseinrichtung im ersten Kühlmittelkreis erfolgen. Das Thermomanagementsystem weist einen weiteren Kreislauf, nachfolgend zweiter Kühlmittelkreis auf, der dem Temperieren des Speichers dient. Im zweiten Kühlmittelkreis zirkuliert im Betrieb ein Kühlmittel als Temperierfluid. Das Kühlmittel wird von einer Pumpe des zweiten Kühlmittelkreises, nachfolgend zweite Kühlmittelpumpe genannt, gefördert. Der zweite Kühlmittelkreis ist ferner zum Temperieren des Speichers wärmeübertragend mit dem Speicher verbunden, wobei dies durch ein Einbinden des Speichers im Kühlmittelkreis realisiert sein kann. Das Thermomanagementsystem weist ferner einen Wärmetauscher zum Wärmeaustausch mit der Umgebung des Thermomanagementsystems, beispielsweise mit dem Wärmetauscher umgebender oder zugeführter Luft, auf. Der Wärmetauscher dient als gemeinsamer Wärmetauscher des Heizkreises und des ersten Kühlmittelkreises. Das heißt, dass der Heizkreis und der erste Kühlmittelkreis einen gemeinsamen Wärmetauscher aufweisen. Hierdurch wird die Anzahl der benötigten Wärmetauscher des Thermomanagementsystems reduziert und somit der Bauraumbedarf und die Effizienz des Thermomanagementsystems verbessert. Dabei ist es möglich, dem Wärmetauscher wahlweise Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreises oder Kühlmittel des Heizkreises zuzuführen. Ebenso ist es möglich, dem Wärmetauscher Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreises und Kühlmittel des Heizkreises zuzuführen. Hierzu weist das Thermomanagementsystem eine Wärmetauscher-Ventileinrichtung auf, die entsprechend ausgestaltet ist. Der Kondensator des Kältemittelkreises ist zur Wärmeübertragung auf das durch den Heizkreis zirkulierende Kühlmittel im Heizkreis, vom Kältemittelkreis fluidisch getrennt, eingebunden. Das heißt, dass mit dem Kondensator aufgenommene Wärme aus dem Kältemittel dem Kühlmittel des Heizkreises zugeführt wird, wobei diese Wärme über den Wärmeübertrager und/oder den Heizkörper abgegeben werden kann. Im Kältemittelkreis ist ferner ein Chiller eingebunden. Der Chiller dient der Wärmeübertragung auf das Kältemittel. Die Wärme stammt dabei aus einem der Kühlmittelkreise. Das heißt, dass zur Wärmeübertragung von beiden Kühlmittelkreisen auf den Kältemittelkreis ein gemeinsamer Chiller vorgesehen ist. Hierzu weist das Thermomanagementsystem eine vom Kältemittelkreis fluidisch getrennte Chillerführung auf. Die Chillerführung weist einen vom Kältemittelkreis fluidisch getrennten und Kühlmittel führenden Chillerpfad sowie einen vom Kältemittelkreis fluidisch getrennten und Kühlmittel führenden Bypasspfad auf, wobei der Chillerpfad durch den Chiller führt und der Bypasspfad den Chiller umgeht. Zudem sind sowohl der erste Kühlmittelkreis als auch der zweite Kühlmittelkreis jeweils sowohl stromauf als auch stromab des Chillers fluidisch mit dem Chillerpfad und dem Bypasspfad verbunden. Um Kühlmittel aus dem ersten Kühlmittelkreis oder dem zweiten Kühlmittelkreis durch den Chiller oder am Chiller vorbeiführen zu können, weist das Thermomanagementsystem zudem eine Ventileinrichtung auf, die nachfolgend als Chiller-Ventileinrichtung bezeichnet wird. Die Chiller-Ventileinrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie stromauf des Chillers wahlweise den ersten Kühlmittelkreis mit dem Chillerpfad und den zweiten Kühlmittelkreis mit dem Bypasspfad fluidisch verbindet oder umgekehrt. Verbindet die Chiller-Ventileinrichtung den ersten Kühlmittelkreis mit dem Chillerpfad und den zweiten Kühlmittelkreis mit dem Bypasspfad, strömt aus dem ersten Kühlmittelkreis stammendes Kühlmittel durch den Chiller und tauscht somit über den Chiller Wärme mit dem Kältemittel des Kältemittelkreises aus, wogegen aus dem zweiten Kühlmittelkreis stammendes Kühlmittel am Chiller vorbeigeführt wird und somit keine Wärme mit dem Kältemittel austauscht. Bei einer umgekehrten Verbindung, also bei einer Verbindung des zweiten Kühlmittelkreises mit dem Chillerpfad und des ersten Kühlmittelkreises mit dem Bypasspfad, strömt aus dem zweiten Kühlmittelkreis stammendes Kühlmittel durch den Chiller und tauscht somit Wärme mit dem Kältemittel des Kältemittelkreises aus, wogegen aus dem ersten Kühlmittelkreis stammendes Kühlmittel am Chiller vorbeigeführt wird und somit keine Wärme mit dem Kältemittel austauscht. Das Thermomanagementsystem weist zudem eine Steuereinrichtung zum Betreiben des Thermomanagementsystems, insbesondere zum Betätigen und Steuern und/oder Regeln der Ventileinrichtungen und der einzelnen Ventile auf.
  • Der gemeinsame Wärmetauscher des ersten Kühlmittelkreises und des Heizkreises ist vorzugsweise ein einerseits vom Kühlmittel und andererseits von Luft aus der Umgebung des Thermomanagementsystems durchströmter Wärmetauscher. Vorzugsweise ist der Wärmetauscher ein Niedertemperatur-Wärmetauscher. Dies erlaubt bei üblichen Umgebungstemperaturen des Thermomanagementsystems eine einfache Umsetzung des Wärmetauschers und eine erhöhte Effizienz im Wärmeaustausch zwischen Kühlmittel und Umgebung, insbesondere Luft.
  • Der Kondensator des Kältemittelkreises gibt die während der Kondensation gewonnene Wärme, wie vorstehend beschrieben, an das Kühlmittel im Heizkreis ab. Der Kondensator kann daher auch als indirekter Kondensator bezeichnet werden.
  • Der im Kältemittelkreis eingebundene Chiller ist ein Wärmetauscher, der Wärme auf das den Chiller durchströmende Kältemittel überträgt.
  • Die elektrische Antriebseinrichtung weist in der Regel zumindest einen Elektromotor auf oder ist als ein solcher Elektromotor ausgebildet. Der Speicher ist in der Lage, elektrische Energie, beispielsweise in Form elektrischer Ladung, reversibel zu speichern. Bei dem Speicher handelt es sich also insbesondere um eine wiederaufladbare Batterie bzw. einen Akkumulator.
  • Unter in dem jeweiligen Kreis eingebunden ist vorliegend eine derartige Integration zu verstehen, dass das entsprechende Mittel des jeweiligen Kreises durch die besagte Komponente strömt. Das heißt, dass im Kältemittelkreis eingebundene Komponenten im Betrieb vom Kältemittel durchströmt werden. Analog hierzu werden die in dem jeweiligen Kühlmittelkreis bzw. Heizkreis eingebundenen Komponenten im Betrieb vom Kühlmittel durchströmt.
  • Bevorzugte Ausführungsformen sehen eine derartige Ausgestaltung der Chiller-Ventileinrichtung vor, dass stromab des Chillers eine beliebige Verbindung des Chillerpfads und Bypasspfads mit dem jeweiligen Kühlmittelkreis möglich ist. Somit ist es möglich, das durch den Chillerpfad strömende Kühlmittel nach dem Durchströmen des Chillers dem ersten Kühlmittelkreis und/oder dem zweiten Kühlmittelkreis zuzuführen. Entsprechendes gilt für das durch den Bypasspfad strömende Kühlmittel. Das heißt, dass stromab des Chillers eine Durchmischung oder ein Austausch von ursprünglich aus dem ersten Kühlmittelkreis oder dem zweiten Kühlmittelkreis stammendem Kühlmittel ermöglicht ist. Hierzu ist die Chiller-Ventileinrichtung derart ausgestaltet, dass sie stromab des Chillers wahlweise den ersten Kühlmittelkreis mit dem Chillerpfad und den zweiten Kühlmittelkreis mit dem Bypasspfad oder den zweiten Kühlmittelkreis mit dem Chillerpfad und den ersten Kühlmittelkreis mit dem Bypasspfad fluidisch verbindet. Dies erlaubt eine erhöhte Variabilität des Einsatzes des Thermomanagementsystems, um in verschiedenen Betriebsmodi, insbesondere bei unterschiedlichen thermischen Randbedingungen und/oder unterschiedlichen Temperierbedürfnissen, mit einer erhöhten Effizienz bei einer verringerten Anzahl von Wärmetauschern und einem verringerten Bauraumbedarf Anpassungen im Thermomanagement vornehmen zu können.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen sind im Kältemittelkreis der Verdampfer und der Chiller in unterschiedlichen Zweigen des Kältemittelkreises eingebunden, die vorzugsweise zueinander parallel sind. Das heißt, dass der Kältemittelkreis einen Chillerzweig, in dem der Chiller eingebunden ist, und einen, zum Chillerzweig vorzugsweise parallelen, Verdampferzweig, in dem der Verdampfer eingebunden ist, aufweist. Dies erlaubt eine variable und individuelle Führung des Kältemittels durch den Chiller und den Verdampfer. Insbesondere ist es hierdurch möglich, die Strömung von Kältemittel durch den Chiller und den Verdampfer voneinander unabhängig zu gestalten. In der Folge ist ein variableres Betreiben des Thermomanagementsystems möglich. Insbesondere kann hierdurch Kältemittel durch den Chiller und nicht durch den Verdampfer strömen oder umgekehrt.
  • Vorstellbar ist es, den Kältemittelkreis mit weiteren Verdampfern zu versehen, wobei diese bevorzugt ebenfalls jeweils in einem zugehörigen Zweig des Kältemittelkreises, bevorzugt parallel, eingebunden sind. Der Einsatz weiterer Verdampfer erlaubt eine individuellere Temperierung, insbesondere Kühlung, des Fahrzeuginnenraums. Insbesondere ist es hierdurch möglich, verschiedene Klimazonen innerhalb des Fahrzeuginnenraums zu definieren, wobei der jeweiligen Klimazone zumindest ein solcher Verdampfer zugeordnet ist.
  • Als vorteilhaft erweisen sich Ausführungsformen, bei denen der Heizkreis über einen Hauptzweig und einen, vorzugsweise parallel zum Hauptzweig verlaufenden, Bypasszweig verfügt, wobei der Hauptzweig des Heizkreises, nachfolgend auch Heizkreis-Hauptzweig genannt, durch den Wärmetauscher führt, während der Heizkörper im Bypasszweig eingebunden ist. Hierdurch ist es möglich, das durch den Heizkreis strömende Kühlmittel individuell durch den Wärmetauscher zu führen bzw. dem Heizkörper zuzuführen. Dies erlaubt eine weitere Variabilität des Einsatzes des Thermomanagementsystems. Zur individuellen und variablen Führung des Kühlmittels im Heizkreis durch den Heizkreis-Hauptzweig und/oder den Heizkreis-Bypasszweig weist das Thermomanagementsystem die Wärmetauscher-Ventileinrichtung auf, die hierzu entsprechend ausgestaltet ist. Insbesondere kann die Wärmetauscher-Ventileinrichtung hierzu ein Dreiwegeventil aufweisen.
  • Bevorzugt ist es ferner, wenn der erste Kühlmittelkreis einen Hauptzweig und einen, vorzugsweise parallel zum Hauptzweig verlaufenden, Bypasszweig aufweist, die nachfolgend als Kühlmittelkreis-Hauptzweig und Kühlmittelkreis-Bypasszweig bezeichnet werden. Der Kühlmittelkreis-Hauptzweig führt dabei durch den Wärmetauscher, wogegen der Kühlmittelkreis-Bypasszweig den Wärmetauscher umgeht. Hierdurch ist es insbesondere möglich, die Wärme im Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreises zumindest teilweise am Wärmetauscher vorbei und über den Chillerpfad dem Chiller zuzuführen, so dass mehr Wärme an das Kältemittel abgegeben wird. Zur variablen Führung des durch den ersten Kühlmittelkreis strömenden Kühlmittels durch den Kühlmittelkreis-Hauptzweig und Kühlmittelkreis-Bypasszweig kommt die Wärmetauscher-Ventileinrichtung zum Einsatz. Hierzu kann die Wärmetauscher-Ventileinrichtung insbesondere ein Dreiwegeventil aufweisen.
  • Prinzipiell können der Heizkreis und der erste Kühlmittelkreis unabhängig voneinander durch den gemeinsamen Wärmetauscher geführt sein.
  • Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen der Heizkreis und der erste Kühlmittelkreis gemeinsam durch den Wärmetauscher geführt sind. Insbesondere sind der Heizkreis-Hauptzweig und der Kühlmittelkreis-Hauptzweig des ersten Kühlmittelkreises fluidisch gemeinsam durch den Wärmetauscher geführt. Stromab des Wärmetauschers erfolgt eine Aufteilung des Kühlmittels in den ersten Kühlmittelkreis und den Heizkreis. Dies führt zu einer vereinfachten Ausbildung des Wärmetauschers und/oder des Heizkreises und des ersten Kühlmittelkreises.
  • Der zweite Kühlmittelkreis weist vorteilhaft zwei parallel verlaufende Zweige auf, die nachfolgend auch als Arme des zweiten Kühlmittelkreises bezeichnet werden. Dabei führt ein Kühlmittelkreis-Hauptarm durch die Chillerführung, und somit durch den Chillerpfad und/oder Bypasspfad, wogegen ein Kühlmittelkreis-Bypassarm die Chillerführung umgeht. Das durch den zweiten Kühlmittelkreis strömende Kühlmittel wird also zum Durchströmen der Chillerführung, das heißt des Chillerpfads und/oder des Bypasspfads, durch den Kühlmittelkreis-Hauptarm und zum zumindest teilweisen bzw. anteiligen Umgehen der Chillerführung durch den Kühlmittelkreis-Bypassarm geführt. Hierdurch ist es insbesondere möglich, einen Teil des durch den zweiten Kühlmittelkreis strömenden Kühlmittels durch den Chiller und einen anderen Teil des Kühlmittels am Chiller vorbeizuführen. Insbesondere weil im Falle der Wärmeabfuhr aus dem Speicher über den Chiller große Kühlmittelvolumenströme auftreten können, ist es vorteilhaft in diesem Fall einen Teil des Kühlmittels am Chiller vorbeizuführen, um einen Druckverlust im Kühlmittel über den Chiller und folglich die Leistung der zweiten Kühlmittelpumpe zu begrenzen.
  • Zum Aufteilen des durch den zweiten Kühlmittelkreis strömenden Kühlmittels zwischen dem Kühlmittelkreis-Hauptarm und dem Kühlmittelkreis-Bypassarm ist im zweiten Kühlmittelkreis zweckmäßig ein Ventil angeordnet, das nachfolgend auch als Kühlmittelventil bezeichnet wird. Das Kühlmittelventil kann in einfacher Weise, beispielsweise als Abschaltventil, ausgestaltet sein. Eine einfache Umsetzung ergibt sich, wenn das Kühlmittelventil im Kühlmittelkreis-Bypassarm angeordnet ist.
  • Die Chiller-Ventileinrichtung kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein, sofern sie aus dem ersten Kühlmittelkreis und aus dem zweiten Kühlmittelkreis stammendes Kühlmittel wahlweise durch den Chillerpfad und den Bypasspfad führen kann.
  • Vorstellbar ist es, die Chiller-Ventileinrichtung stromauf des Chillers mit einem Vierwegeventil zu versehen, welches nachfolgend auch als erstes Vierwegeventil bezeichnet wird. Das Vierwegeventil weist zwei Eingänge sowie zwei Ausgänge auf, wobei der jeweilige Eingang durch das Verstellen des Vierwegeventils in unterschiedliche Stellungen fluidisch mit dem jeweiligen Ausgang verbunden werden kann. Dabei ist einer der Ausgänge mit dem Chillerpfad und der andere Ausgang mit dem Bypasspfad fluidisch verbunden. Bevorzugt ist das erste Vierwegeventil zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verstellbar, um aus dem ersten Kühlmittelkreis oder aus dem zweiten Kühlmittelkreis stammendes Kühlmittel durch den Chillerpfad zu führen. In der ersten Stellung wird dabei der erste Kühlmittelkreis mit dem Chillerpfad und der zweite Kühlmittelkreis mit dem Bypasspfad fluidisch verbunden, so dass aus dem ersten Kühlmittelkreis stammendes Kühlmittel durch den Chiller und aus dem zweiten Kühlmittelkreis stammendes Kühlmittel am Chiller vorbei geführt wird. Demgegenüber stellt das erste Vierwegeventil in der zweiten Stellung eine fluidische Verbindung zwischen dem zweiten Kühlmittelkreis und dem Chillerpfad und dem ersten Kühlmittelkreis und dem Bypasspfad her, so dass aus dem zweiten Kühlmittelkreis stammendes Kühlmittel durch den Chiller und aus dem ersten Kühlmittelkreis stammendes Kühlmittel am Chiller vorbeigeführt wird.
  • Die Chiller-Ventileinrichtung kann ein, vorzugsweise unabhängig vom ersten Vierwegeventil verstellbares, zweites Vierwegeventil aufweisen, das stromab des Chillers angeordnet ist und eine beliebige fluidische Verbindung des Chillerpfads und des Bypasspfads mit dem ersten Kühlmittelkreis und dem zweiten Kühlmittelkreis erlaubt. Hierdurch kann zuvor durch den Chillerpfad und somit durch den Chiller strömendes Kühlmittel einem der Kühlmittelkreise und am Chiller über den Bypasspfad vorbeigeführtes Kühlmittel dem anderen Kühlmittelkreis zugeführt werden. Insbesondere ist es also möglich, stromauf des Chillers aus dem ersten Kühlmittelkreis stammendes Kühlmittel stromab des Chillers dem zweiten Kühlmittelkreis zuzuführen und umgekehrt. Das zweite Vierwegeventil ist hierbei zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verstellbar. In der ersten Stellung verbindet das zweite Vierwegeventil den Chillerpfad fluidisch mit dem ersten Kühlmittelkreis und den Bypasspfad fluidisch mit dem zweiten Kühlmittelkreis. Demgegenüber verbindet das zweite Vierwegeventil in der zweiten Stellung den Chillerpfad mit dem zweiten Kühlmittelkreis und den Bypasspfad mit dem ersten Kühlmittelkreis.
  • Weist die Chiller-Ventileinrichtung also sowohl das erste Vierwegeventil als auch das zweite Vierwegeventil auf, ist die Chiller-Ventileinrichtung zwischen insgesamt vier Stellungen verstellbar, um eine beliebige Führung des Kühlmittels aus dem ersten Kühlmittelkreis und dem zweiten Kühlmittelkreis durch den Chiller oder am Chiller vorbei und ein anschließendes beliebiges Zuführen des Kühlmittels in den ersten Kühlmittelkreis oder den zweiten Kühlmittelkreis zu erlauben.
  • Zur Regelung der Strömung des Kältemittels durch den Chiller ist vorzugsweise stromauf des Chillers im Kältemittelkreis, insbesondere im Chillerzweig, eine Drosseleinrichtung vorgesehen. Hierdurch ist es insbesondere möglich, eine Strömung des Kältemittelkreises durch den Chiller zu unterbrechen, so dass der Chiller sich in einem sogenannten Passivmodus befindet, in dem der Wärmeaustausch zwischen durch den Chiller strömendem Kühlmittel und dem Kältemittel unterbrochen oder zumindest erheblich reduziert ist. Die Drosseleinrichtung kann dabei beliebig ausgestaltet sein. Insbesondere kann die Drosseleinrichtung als ein Expansionsventil, beispielsweise ein elektrisches Expansionsventil (EXV) oder ein thermostatisches Expansionsventil (TXV), ausgebildet sein oder ein solches Ventil aufweisen.
  • Ebenso ist es vorteilhaft, stromauf des jeweiligen Verdampfers des Kältemittelkreises eine Drosseleinrichtung zur Änderung der Strömung des Kältemittels durch den Verdampfer, insbesondere auch zur Unterbrechung der Strömung des Kältemittels durch den Verdampfer, anzuordnen, wobei auch diese Drosseleinrichtung als ein Expansionsventil ausgestaltet sein kann.
  • Der erste Kühlmittelkreis dient, wie vorstehend beschrieben, primär der Temperierung, insbesondere dem Kühlen, der Antriebseinrichtung. Vorteilhaft ist es, den ersten Kühlmittelkreis auch mit weiteren, im Betrieb wärmeerzeugenden Bestandteilen des Fahrzeugs wärmeübertragend zu verbinden, um diese im Betrieb zu kühlen und somit Wärme auf das Kühlmittel zu übertragen. Diese Wärme kann dann verbessert zum Heizen anderer Komponenten des Fahrzeugs, beispielsweise des Speichers oder des Fahrzeuginnenraums, eingesetzt werden. Dabei kann insbesondere eine Bordelektronik des Fahrzeugs wärmeübertragend mit dem ersten Kühlmittelkreis verbunden, insbesondere im ersten Kühlmittelkreis eingebunden, sein. Zur Bordelektronik gehört insbesondere auch die Elektronik der Antriebseinrichtung.
  • Vorteilhaft ist es, im Kältemittelkreis einen inneren Wärmeübertrager anzuordnen, der einerseits stromauf des Kältemittelverdichters und andererseits stromab des Kondensators in den Kältemittelkreis eingebunden ist.
  • Die variable Führung des Kühlmittels und des Kältemittels innerhalb des Thermomanagementsystems sowie die Einsätze des gemeinsamen Wärmetauschers und des gemeinsamen Chillers erlauben es, das Thermomanagementsystem in unterschiedlichen Betriebsmodi, welche jeweils an unterschiedlichen Randbedingungen und Temperierungsbedürfnissen angepasst sind, zu betreiben. Dies kann insbesondere mit Hilfe der Steuereinrichtung erfolgen, die mit den entsprechenden Ventileinrichtungen, Drosseleinrichtungen, Verdichtern, Pumpen und Sensorik des Thermomanagementsystems oder des Fahrzeugs verbunden sein kann.
  • In einem ersten Kühlmodus des Thermomanagementsystems kann beispielsweise der erste Kühlmittelkreis über den Bypasspfad am Chiller vorbeigeführt werden, so dass das Kühlmittel im ersten Kühlmittelkreis über den Chiller keine Wärme mit dem Kältemittel austauscht. Demgegenüber wird der zweite Kühlmittelkreis über den Chillerpfad geführt, so dass durch den zweiten Kühlmittelkreis zirkulierendes Kühlmittel über den Chiller mit dem Kältemittel Wärme austauscht. Zudem erfolgt, beispielsweise über das zweite Vierwegeventil, eine fluidische Trennung zwischen dem ersten Kühlmittelkreis und dem zweiten Kühlmittelkreis. Gleichzeitig wird durch den Heizkreis strömendes Kühlmittel über den Wärmetauscher geführt und der Heizkörper wird umgangen, beispielsweise indem das Kühlmittel im Heizkreis ausschließlich über den Heizkreis-Hauptzweig geführt wird. Der erste Kühlmodus wird insbesondere dann umgesetzt, wenn hohe Außentemperaturen, beispielsweise oberhalb von 20 oder 30°C herrschen, so dass sowohl der Fahrzeuginnenraum als auch der Speicher einer Kühlung bedürfen und auch eine Kühlung der Antriebseinrichtung gewünscht ist. Dabei wird das durch den ersten Kühlmittelkreis strömende Kühlmittel, bevorzugt gänzlich, über den Wärmetauscher geführt. Die Wärme des Speichers wird an das Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreises abgegeben und über den Chiller an das Kältemittel abgeführt, wobei das Kältemittel diese Wärme über den Kondensator an das Kühlmittel des Heizkreises abführt. Dieses Kühlmittel wird anschließend über den Wärmeübertrager geführt und gibt somit Wärme an die Umgebung des Thermomanagementsystems bzw. des Fahrzeugs, insbesondere an der durch den Wärmetauscher geführten bzw. geförderten Luft, ab und kühlt somit wiederum ab. In analoger Weise gibt der Verdampfer des Kältemittelkreises die durch die Kühlung der dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft gewonnene Wärme über den Kondensator an das Kühlmittel des Heizkreises ab, welches, wie vorstehend beschrieben, im Wärmetauscher gekühlt wird. Da in einem solchen Betriebsmodus üblicherweise kein Heizbedarf im Fahrzeuginnenraum besteht, wird der Heizkörper des Heizkreises umgangen, das heißt, die gesamte Strömung des Kühlmittels im Heizkreis wird über den Wärmetauscher geführt. Die in der Antriebseinrichtung entstehende Wärme wird dem Kühlmittel im ersten Kühlmittelkreis zugeführt, wobei diese Wärme mit Hilfe des Wärmetauschers abgeführt wird, so dass das Kühlmittel gekühlt ist. Bevorzugt wird dabei das gesamte durch den ersten Kühlmittelkreis strömende Kühlmittel durch den Wärmetauscher geführt, um eine effiziente Kühlung der Antriebseinrichtung zu erreichen.
  • In einem weiteren, zweiten Kühlmodus kann ein energieeffizienteres Kühlen erfolgen. Dabei wird der Bypasspfad stromauf des Chillers mit dem ersten Kühlmittelkreis und stromab des Chillers mit dem zweiten Kühlmittelkreis verbunden, wogegen der Chillerpfad stromauf des Chillers mit dem zweiten Kühlmittelkreis und stromab des Chillers mit dem ersten Kühlmittelkreis verbunden wird, oder umgekehrt. Das heißt, dass stromauf des Chillers aus dem ersten Kühlmittelkreis stammendes Kühlmittel stromab des Chillers dem zweiten Kühlmittelkreis zugeführt wird und umgekehrt. Das durch den Wärmetauscher geführte und somit gekühlte Kühlmittel wird also dem zweiten Kühlmittelkreis zugeführt, so dass eine Kühlung des Speichers erfolgt. Gleichzeitig wird die Strömung von Kältemittel durch den Chiller unterbrochen. Die Strömung von Kältemittel durch den Verdampfer kann bei Bedarf unterbrochen werden oder Kältemittel kann durch den Verdampfer strömen. Die Unterbrechung der Strömung durch den Chiller versetzt den Chiller in den genannten Passivmodus, so dass die Wärmeübertragung vom Kühlmittel auf das Kältemittel unterbrochen oder zumindest erheblich reduziert ist. Gleichzeitig wird der erste Kühlmittelkreis durch den Wärmetauscher geführt, so dass eine Kühlung des Kühlmittels im Wesentlichen über den Wärmetauscher erfolgt. Im zweiten Kühlmodus sind also die beiden Kühlmittelkreise zu einem gemeinsamen Kühlmittelkreis zusammengelegt, wobei eine Wärmeabfuhr aus dem Kühlmittel über den Wärmetauscher erfolgt. Die im Speicher, in der Antriebseinrichtung und gegebenenfalls in der Bordelektronik im Kühlmittel aufgenommene Wärme wird also über den Wärmetauscher an die Umgebung abgegeben. Der zweite Kühlmodus wird insbesondere bei moderaten Umgebungstemperaturen, beispielsweise zwischen 15 und 20°C eingesetzt, da bei solchen Umgebungsbedingungen üblicherweise kein Heiz- und Kühlbedarf im Fahrzeuginnenraum besteht. Ist die Antriebseinrichtung zudem in einem Nennbereich oder moderat in Anspruch genommen, ist auch der Kühlbedarf der Antriebseinrichtung verringert, so dass der zweite Kühlmodus eingesetzt werden kann. Eine Kühlung über den Chiller entfällt somit, so dass der Energiebedarf reduziert und die Effizienz erhöht werden kann.
  • Ebenso ist es vorstellbar, das Thermomanagementsystem während eines Ladevorgangs des Speichers bei entsprechend moderaten Umgebungsbedingungen, das heißt insbesondere Temperaturen unterhalb von 20°C, im zweiten Kühlmodus zu betreiben.
  • In einem dritten Kühlmodus wird im Vergleich zum ersten Kühlmodus zusätzlich die Strömung von Kältemittel durch zumindest einen der Verdampfer des Kältekreises, vorzugsweise durch alle Verdampfer des Kältekreises, unterbrochen, so dass der zumindest eine Verdampfer passiv ist, die dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft also nicht kühlt. Daraus resultiert eine weitere Reduzierung des Energiebedarfs. Der dritte Kühlmodus kommt beispielsweise zum Einsatz, wenn lediglich am Speicher, jedoch nicht im Fahrzeuginnenraum, ein Kühlbedarf besteht. Dies kann beim Ladevorgang des Speichers und außerhalb des Betriebs des Fahrzeugs und/oder beim unbesetzten Fahrzeug der Fall sein. Hierbei kann das Kühlmittel im ersten Kühlmittelkreis am Wärmetauscher vorbeigeführt oder durch diesen hindurchgeführt werden.
  • Das Thermomanagementsystem kann ebenfalls in verschiedenen Heizmodi betrieben werden.
  • In einem ersten Heizmodus wird der erste Kühlmittelkreis über den Chillerpfad und den Chiller geführt, wogegen der zweite Kühlmittelkreis über den Bypasspfad am Chiller vorbeigeführt wird, so dass insgesamt eine getrennte Strömung von Kühlmittel durch die beiden Kühlmittelkreise vorliegt. Zudem wird durch den Heizkreis strömendes Kühlmittel über den Heizkörper geführt und der Wärmetauscher wird zumindest teilweise umgangen. Die im Heizkreis über den Kondensator aufgenommene Wärme wird also im Wesentlichen dem Heizkörper zugeführt, so dass dieser die dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft heizen kann. Zudem wird die Strömung von Kältemittel durch den Chiller unterbrochen, so dass sich der Chiller im Passivmodus befindet. Das durch den ersten Kühlmittelkreis strömende Kühlmittel wird ferner durch den Wärmetauscher geführt. In diesem Heizmodus erfolgt also im Wesentlichen keine Kühlung des durch den zweiten Kühlmittelkreis strömenden Kühlmittels. Der erste Heizmodus kommt insbesondere zum Einsatz, wenn kein Bedarf an der Kühlung des Speichers besteht, wogegen der Fahrzeuginnenraum beheizt werden soll. Dies liegt insbesondere bei Umgebungstemperaturen von zwischen 5°C und 15°C, insbesondere zwischen 5°C und 10°C vor. Die dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft wird zunächst durch den Verdampfer des Kältemittelkreises und anschließend durch den Heizkörper geführt, um über den Verdampfer die Feuchtigkeit in der Luft zu reduzieren und die Luft anschließend mit Hilfe des Heizkörpers zu heizen, bevor sie dem Fahrzeuginnenraum zugeführt wird. Die bei der Entfeuchtung und/oder Abkühlung der Luft am Verdampfer aufgenommene sowie durch den Verdichter eingebrachte Energie wird am Kondensator aus dem Kältemittelkreis in den Heizkreis abgeführt und am Heizkörper zur Beheizung der Luft verwendet.
  • Reicht die Heizleistung im ersten Heizmodus nicht aus, kann das Thermomanagementsystem in einem zweiten Heizmodus betrieben werden, indem im Vergleich zum ersten Heizmodus Kältemittel durch den Chiller strömt, um Wärme vom Kühlmittel aus dem ersten Kühlmittelkreis an das Kältemittel und über das Kältemittel an den Heizkreis zu übertragen. Bei weiter steigendem Heizbedarf kann zudem die Strömung des Kühlmittels im Heizkreis und/oder im ersten Kühlmittelkreis zumindest teilweise am Wärmetauscher vorbeigeführt werden, so dass die Wärme im Kühlmittel überwiegend an den Heizkörper bzw. über den Chiller auf das Kältemittel übertragen wird.
  • Im ersten oder im zweiten Heizmodus kann es bei hoher Feuchtigkeit in der Umgebungsluft vorkommen, dass der zum Entfeuchten der Luft eingesetzte Verdampfer des Kältemittelkreises mehr Wärme an das Kältemittel abgibt als üblich oder benötigt wird. In diesem Fall ist es möglich, einen Teil des durch den Heizkreis strömenden Kühlmittels durch den Wärmetauscher und den anderen Teil am Wärmetauscher vorbeizuführen. Somit wird die überschüssige Wärme im Kühlmittel über den Wärmetauscher an die Umgebung abgegeben, wogegen die Wärme im am Wärmetauscher vorbeigeführten Kühlmittel dem Heizkörper und somit der dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft zugeführt wird.
  • Bei weiter sinkenden Außentemperaturen, beispielsweise bei Temperaturen unterhalb von 5°C, kann die soweit vorhandene Wärme des Thermomanagementsystems nicht ausreichen, um den Fahrzeuginnenraum und/oder weitere Komponenten des Fahrzeugs, ausreichend zu heizen. In diesem Fall kann das Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreises nach der Aufnahme der Wärme von der Antriebseinrichtung, gegebenenfalls auch von der Bordelektronik, zumindest teilweise durch den Wärmetauscher geführt werden, wenn die Temperatur des Kühlmittels an einem Austritt der Antriebseinrichtung unterhalb der Temperatur, insbesondere der Luft, außerhalb des Wärmetauschers liegt. Somit nimmt das Kühlmittel über den Wärmetauscher Wärme aus der Umgebung auf, die dem Kältemittel über den Chiller und dem Heizkörper über den Heizkreis zugeführt wird. In diesem Fall wird also der Wärmetauscher zum Pumpen von Wärme aus der Umgebung eingesetzt.
  • Bei weiter sinkenden Temperaturen, das heißt Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts oder niedriger, beispielsweise unterhalb von -10°C, kann es vorkommen, dass die vorstehend genannten Maßnahmen zum Heizen, insbesondere des Fahrzeuginnenraums und/oder des Speichers, unzureichend sind.
  • Das Thermomanagementsystem weist bevorzugt eine elektrische Heizeinrichtung auf, die insbesondere dann zum Einsatz kommt, wenn die Abwärme der Antriebseinrichtung, der Leistungselektronik des Verdampfers und gegebenenfalls die mit Hilfe des Wärmetauschers aufgenommene Wärme unzureichend sind. Die elektrische Heizeinrichtung kommt dabei zum Heizen von Kühlmittel zum Einsatz und heizt im Betrieb Kühlmittel des Heizkreises und/oder des zweiten Kühlmittelkreises. Die Heizeinrichtung wird also insbesondere und primär zum Heizen des Fahrzeuginnenraums und/oder des Speichers eingesetzt. Hierzu ist die Heizeinrichtung vorzugsweise in einem zugehörigen Heizzweig des Heizkreises eingebunden. Auch kann die Heizeinrichtung in einem Heizzweig des zweiten Kühlmittelkreises eingebunden sein. Vorteilhaft ist die Heizeinrichtung im Kühlmittelkreis-Bypassarm des zweiten Kühlmittelkreises eingebunden. Somit lässt sich das Thermomanagementsystem besonders einfach ausbilden und/oder herstellen und/oder steuern.
  • Sinken also die Außentemperaturen so weit, dass der Heizbedarf nicht gedeckt werden kann, wird die elektrische Heizeinrichtung in Betrieb genommen, um Kühlmittel im Heizkreis und/oder Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreises zu heizen, so dass dem Heizkörper und/oder dem Speicher Kühlmittel mit einer erhöhten Temperatur zugeführt wird. In einem entsprechenden Heizmodus, der nachfolgend als vierter Heizmodus bezeichnet wird, wird also zusätzlich zu den in den vorstehenden Heizmodi beschriebenen Maßnahmen die elektrische Heizeinrichtung eingesetzt, um den Heizbedarf im Fahrzeuginnenraum über den Heizkörper zu decken, in dem Kühlmittel aus dem Heizkreis, zumindest teilweise, vorzugsweise lediglich teilweise, durch die Heizeinrichtung geführt wird. Analog hierzu kann in einem fünften Heizmodus Kühlmittel aus dem zweiten Kühlmittelkreis zumindest teilweise, vorzugsweise lediglich teilweise, durch die Heizeinrichtung geführt werden, um den Speicher zusätzlich zu heizen. Vorstellbar ist es, die Heizeinrichtung zum Heizen des Kühlmittels im Heizkreis und somit für den Heizbedarf im Fahrzeuginnenraum und zum Heizen des Kühlmittels im zweiten Kühlmittelkreis und somit zum Heizen des Speichers einzusetzen. Hierbei werden also der vierte und der fünfte Heizmodus gleichzeitig durchgeführt. Dies kann insbesondere dadurch realisiert sein, dass Kühlmittel aus dem zweiten Kühlmittelkreis und aus dem Heizkreis gleichzeitig durch die Heizeinrichtung strömen können.
  • Vorstellbar ist es auch, abwechselnd Kühlmittel des Heizkreises und Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreises zur Aufheizung durch die Heizeinrichtung zu führen. Der vierte und der fünfte Heizmodus werden also abwechselnd durchgeführt.
  • Beim Heizbedarf im Fahrzeuginnenraum kann grundsätzlich auch im Speicher entstehende Wärme zum Heizen des Fahrzeuginnenraums eingesetzt werden. Im Speicher entsteht zum Beispiel Wärme, wenn der Speicher stark beansprucht bzw. belastet ist. Dies ist beispielsweise bei einem schnellen Laden oder Entladen des Speichers der Fall. Der Einsatz der Wärme des Speichers erfolgt in einem weiteren Heizmodus, nachfolgend sechster Heizmodus genannt. In diesem Heizmodus wird das durch den zweiten Kühlmittelkreis strömende Kühlmittel durch den Chillerpfad geführt. Zudem wird der Chiller vom Kältemittel durchströmt. Somit wird die vom Speicher auf das Kühlmittel übertragene Wärme auf das Kältemittel übertragen. Das Kältemittel überträgt die Wärme über den Kondensator auf das Kühlmittel des Heizkreises, der durch den Heizer geleitet wird, um die dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu heizen. Der sechste Heizmodus kann derart betrieben werden, dass zusätzlich Wärme aufgrund von Entfeuchtung im Verdampfer zum Heizen des Fahrzeuginnenraums über den Heizkörper zum Einsatz kommen kann.
  • Ebenso ist es vorstellbar, dass bei erhöhten Umgebungstemperaturen, beispielsweise oberhalb von 30°C, die im Kühlmodus beschriebenen Maßnahmen zum Kühlen, insbesondere des Fahrzeuginnenraums, nicht ausreichen. In einem solchen Fall ist es vorstellbar, das Thermomanagementsystem mit einem Kühlmittelkühler zu versehen, der Wärme aus dem Kühlmittel an die Umgebung abgibt. Ein solcher Kühlmittelkühler ist vorzugsweise im Heizkreis eingebunden, besonders bevorzugt stromauf der Heizkreispumpe und stromab des Wärmetauschers.
  • Dabei können der Wärmetauscher und der Kühlmittelkühler in Strömungsrichtung der durch den Wärmetauscher strömenden Luft hintereinander angeordnet sein. Eine bauraumsparende Anordnung des Kühlmittelkühlers kann erreicht werden, wenn der Kühlmittelkühler im Gegensatz des üblicherweise in einem Frontbereich des zugehörigen Fahrzeugs angeordneten Wärmetauschers in einem Radhaus oder Radkasten des Fahrzeugs angeordnet ist.
  • Das Thermomanagementsystem kann auch eine Brennkraftmaschine umfassen. Ist das Thermomanagementsystem Bestandteil eines Fahrzeugs, so kann es sich bei dem Fahrzeug um ein sogenanntes Hybridfahrzeug handeln. Bevorzugt ist es hierbei, wenn auch die Brennkraftmaschine über einen zugehörigen Kreislauf mit zumindest einem der anderen Kreise wärmetauschend verbunden oder verbindbar ist, so dass die in der Brennkraftmaschine entstehende Wärme entsprechend eingesetzt werden und/oder die Brennkraftmaschine bei Bedarf geheizt werden kann.
  • Zu diesem Zweck weist das Thermomanagementsystem vorzugsweise einen vom Kältemittelkreis fluidisch getrennten Brennkraftmaschinenkreis zum Temperieren der Brennkraftmaschine auf. Die Brennkraftmaschine ist zweckmäßig Bestandteil einer Brennkraftmaschinenanordnung, welche neben der Brennkraftmaschine eine Frischluftanlage zur Versorgung der Brennkraftmaschine mit Frischluft und/oder eine Abgasanlage zum Abführen von in der Brennkraftmaschine im Betrieb entstehendem Abgas aufweisen kann. Im Betrieb zirkuliert im Brennkraftmaschinenkreis ein Temperiermittel, wobei das Temperiermittel mit Hilfe einer Temperiermittelpumpe gefördert wird, welche im Brennkraftmaschinenkreis eingebunden ist. Im Brennkraftmaschinenkreis ist ferner ein Wärmeübertrager zum Kühlen des Temperiermittels, nachfolgend auch Temperiermittel-Wärmeübertrager genannt, eingebunden. Zudem ist die Brennkraftmaschine zum Temperieren der Brennkraftmaschine wärmeübertragend mit dem Brennkraftmaschinenkreis verbunden.
  • Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen der Brennkraftmaschinenkreis auch von zumindest einem der Kühlmittelkreise, vorzugsweise vom jeweiligen Kühlmittelkreis, und/oder vom Heizkreis fluidisch getrennt ist. Somit ist der Brennkraftmaschinenkreis hydraulisch und fluidisch von dem zumindest einen Kühlmittelkreis und/oder dem Heizkreis entkoppelt und getrennt, so dass die Wärmeübertragung zwischen dem Brennkraftmaschinenkreis und dem entsprechenden Kühlmittelkreis und/oder dem Heizkreis vereinfacht, insbesondere ohne oder mit zumindest geringer Abstimmung der Kreise aufeinander und/oder den Einsatz von Ventileinrichtungen zur fluidischen Verbindung der unterschiedlichen Kreise, umgesetzt ist.
  • Das Temperiermittel kann prinzipiell ein beliebiges sein. Insbesondere handelt es sich bei dem Temperiermittel um das Kühlmittel, so dass der Brennkraftmaschinenkreis auch als dritter Kühlmittelkreis bezeichnet werden kann, der von dem ersten Kühlmittelkreis und/oder dem zweiten Kühlmittelkreis und/oder dem Heizkreis vorzugsweise fluidisch getrennt ist.
  • Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Brennkraftmaschinenanordnung einen Abgasrückführkühler aufweist, der dem Kühlen von der Brennkraftmaschine rückzuführendem Abgas dient, wobei der Abgasrückführkühler ebenfalls im Brennkraftmaschinenkreis eingebunden ist und somit im Betrieb Wärme an das Temperiermittel abgibt. Somit kann die in der Brennkraftmaschine entstehende Abwärme verbessert und effizienter über den Brennkraftmaschinenkreis auf zumindest einen der anderen Kreise übertragen werden.
  • Besonders bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen im Brennkraftmaschinenkreis ein Wärmeübertrager eingebunden ist, der zudem im Heizkreis eingebunden ist. Dieser Wärmeübertrager, der nachfolgend auch als Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager bezeichnet wird, dient also dem Austausch von Wärme zwischen dem Brennkraftmaschinenkreis und dem Heizkreis bzw. zwischen dem Temperiermittel und dem im Heizkreis zirkulierenden Kühlmittel. Somit kann auf einfache und effiziente Weise Wärme zwischen dem Heizkreis und dem Brennkraftmaschinenkreis ausgetauscht, insbesondere vom Brennkraftmaschinenkreis auf den Heizkreis übertragen, werden. Die somit übertragene Wärme kommt beispielsweise über den Heizkörper zum Heizen des Fahrzeuginnenraums zum Einsatz.
  • Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei denen sowohl der Heizkreis als auch der zweite Kühlmittelkreis, vorzugsweise der Kühlmittelkreis-Bypassarm, durch den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager führen. Somit ist es möglich, über den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager sowohl zwischen dem Brennkraftmaschinenkreis und dem zweiten Kühlmittelkreis, als auch zwischen dem Brennkraftmaschinenkreis und dem Heizkreis Wärme auszutauschen.
  • Der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein. Insbesondere ist der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager ein sogenannter Coolant-to-Coolant-Wärmeübertrager, der einerseits vom Kühlmittel des Heizkreises, gegebenenfalls zudem des zweiten Kühlkreises, als auch, vorzugsweise fluidisch vom Kühlmittel getrennt, vom Temperiermittel des Brennkraftmaschinenkreises durchströmt ist. Hierbei können sowohl eine Parallelströmung des Brennkraftmaschinen-Wärmeübertragers als auch eine Gegenströmung und/oder ein Kreuzströmung oder Kombinationen daraus zum Einsatz kommen.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager im Heizkreis stromauf der Heizeinrichtung und stromab des Kondensators eingebunden. Somit ist es möglich, dass durch den Heizkreis zirkulierende Kühlmittel vor dem Durchströmen der Heizeinrichtung mit Hilfe des Brennkraftmaschinen-Wärmeübertragers vorzuheizen, so dass die von der elektrischen Heizeinrichtung benötigte Leistung zum Erreichen einer vorgegebenen Temperatur des Kühlmittels reduziert ist. Insgesamt ist es auf diese Weise möglich, das Thermomanagementsystem energiesparender und effektiver zu betreiben. Zudem wird das durch den Heizkreis zirkulierende Kühlmittel vor dem Eintritt in den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager mit Hilfe des Kondensators vorgewärmt, so dass, sofern der Kondensator, der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager und die Heizeinrichtung durchströmt werden, eine dreistufige Erhöhung der Temperatur des Kühlmittels erfolgt. Auch dies führt zu einem energiesparenderen und effizienteren Betrieb des Thermomanagementsystems. Insgesamt wird also die benötigte Leistung zum Erreichen einer vorgegebenen Temperatur des durch den Heizkreis, gegebenenfalls auch des durch den zweiten Kühlmittelkreis, zirkulierenden Kühlmittels minimiert oder zumindest reduziert. Insbesondere kommen zum Beheizen des durch den Heizkreis strömenden Kühlmittels und somit insbesondere auch zum Beheizen des Fahrzeuginnenraums sowohl die Abwärme der Brennkraftmaschine über den Brennkraftmaschinenkreis als auch die über den Kondensator vom Kältemittelkreis aufgenommene Wärme, gegebenenfalls auch die über den zweiten Kühlmittelkreis vom Energiespeicher aufgenommene Wärme, zum Einsatz.
  • Denkbar ist es auch, den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager im Heizkreis stromab der elektrischen Heizeinrichtung anzuordnen. In diesem Fall ist der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager im Heizkreis zwischen der Heizeinrichtung und dem Heizkörper angeordnet, so dass die mit dem Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager auf das Kühlmittel im Heizkreis übertragene Wärme ohne Durchströmen der Heizeinrichtung und somit ohne thermische Verluste und/oder Druckverluste beim Durchströmen der Heizeinrichtung zum Heizkörper gelangt. Eine solche Konstellation ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Heizeinrichtung in der Regel außer Betrieb ist.
  • Besonders bevorzugt ist der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager im Heizkreis-Heizzweig im Heizkreis, vorzugsweise stromauf der elektrischen Heizeinrichtung eingebunden. Das heißt insbesondere, dass der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager unmittelbar vor der Heizeinrichtung angeordnet ist. Somit wird die thermische Effizienz im Heizkreis maximiert oder zumindest erhöht, da Wärmeverluste des durch den Heizkreis zirkulierenden Kühlmittels zwischen dem Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager und der Heizeinrichtung minimiert oder zumindest reduziert sind.
  • Ebenso ist es vorstellbar, den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager im Heizkreis im Heizkreis-Bypasszweig und außerhalb des Heizkreis-Heizzweigs anzuordnen.
  • Bevorzugte Ausführungsformen weisen im Heizkreis einen den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager umgehenden Heizkreis-Wärmeübertrager-Bypasszweig auf, wobei eine zugehörige Ventileinrichtung, nachfolgend auch Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager-Ventileinrichtung genannt, das Kühlmittel im Heizkreis wahlweise durch den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager und/oder durch den Heizkreis-Wärmeübertrager-Bypasszweig führt. Auf diese Weise ist es insbesondere möglich, das durch den Heizkreis strömende Kühlmittel bei Bedarf zumindest teilweise am Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager vorbeizuführen, so dass entsprechende thermische Verluste und Druckabfälle, welche durch das Durchströmen des Brennkraftmaschinen-Wärmeübertragers entstehen können, zumindest reduziert sind.
  • Das System weist vorteilhaft eine Ventileinrichtung auf, welche das Kühlmittel stromab der Heizeinrichtung wahlweise durch den zweiten Kühlmittelkreis und/oder durch den Heizkreis führt und somit wahlweise dem zweiten Kühlmittelkreis und/oder dem Heizkreis zurückführt. Die Ventileinrichtung, nachfolgend auch Kühlmittelkreis-Bypassarm-Ventileinrichtung genannt, kann dabei als ein einfaches, insbesondere regelbares, Zweiwegeventil ausgestaltet sein und erlaubt somit ein einfaches Führen und/oder Unterteilen des Kühlmittels zwischen dem zweiten Kühlmittelkreis und dem Heizkreis. Die als Zweiwegeventil ausgestaltete Kühlmittelkreis-Bypassarm-Ventileinrichtung ist vorzugsweise stromab der Heizeinrichtung im Kühlmittelkreis-Bypassarm angeordnet und erlaubt somit die vorstehende genannte Verteilung des Kühlmittels besonders einfach zu realisieren.
  • Die Brennkraftmaschinenanordnung kann einen Kühler zum Kühlen der der Brennkraftmaschine zuzuführenden Luft, nachfolgend Luftkühler genannt, aufweisen. Der Luftkühler ist zweckmäßig in der Frischluftanlage der Brennkraftmaschinenanordnung eingebunden.
  • Der Luftkühler ist vorteilhaft ein Ladeluftkühler, der in der Frischluftanlage stromab eines Verdichters zum Verdichten der der Brennkraftmaschine zuzuführenden Luft eingebunden ist, wobei der Verdichter Bestandteil eines Abgasturboladers sein kann, der von einem Turbinenrad einer Turbine, das in der Abgasanlage angeordnet ist, angetrieben ist.
  • Vorteilhaft ist es, wenn der Luftkühler zudem, von der Frischluftanlage fluidisch getrennt, im ersten Kühlmittelkreis eingebunden ist, so dass im Betrieb mit dem Luftkühler ein Wärmeaustausch zwischen der durch die Frischluftanlage strömenden Luft und dem durch den ersten Kühlmittelkreis zirkulierenden Kühlmittel erfolgt. Somit ist es einerseits möglich, die der Brennkraftmaschine zuzuführende Luft effektiv zu kühlen, insbesondere zu unterkühlen. Andererseits ist es möglich, die von der der Brennkraftmaschine zuzuführenden Luft aufgenommene Wärme der Antriebseinrichtung und/oder dem Heizkörper und/oder dem Speicher zuzuführen.
  • Der erste Kühlmittelkreis weist zu diesem Zweck vorzugsweise einen dem Luftkühler zugehörigen Zweig, nachfolgend auch Luftkühlerzweig genannt, auf, der die Antriebseinrichtung, vorzugsweise auch die Bordelektronik, umgeht und in dem den Luftkühler eingebunden ist. Die Antriebseinrichtung, vorzugsweise auch die Bordelektronik, ist zweckmäßig im Kühlmittelkreis-Hauptzweig des ersten Kühlmittelkreises eingebunden. Somit ist es insbesondere möglich, das durch den ersten Kühlmittelkreis zirkulierende Kühlmittel wahlweise über die Antriebseinrichtung und/oder durch den Luftkühler zu führen. Vorzugsweise ist zu diesem Zweck eine zugehörige Ventileinrichtung, nachfolgend auch Luftkühler-Ventileinrichtung genannt, vorgesehen, welche derart ausgestaltet ist, dass sie das Kühlmittel im ersten Kühlmittelkreis wahlweise über die Antriebseinrichtung und/oder durch den Luftkühlerzweig führt.
  • Der Luftkühlerzweig zweigt vorteilhaft stromauf der Antriebseinrichtung, vorzugsweise auch stromauf der Bordelektronik, vom Kühlmittelkreis-Hauptzweig ab.
  • Bevorzugt ist es, wenn die erste Kühlmittelpumpe des ersten Kühlmittelkreises stromauf der Abzweigung des Luftkühlerzweigs vom Kühlmittelkreis-Hauptzweig und somit sowohl stromauf der Antriebseinrichtung als auch stromauf des Luftkühlers angeordnet ist. Somit wird der Druckverlust im durch den ersten Kühlmittelkreis zirkulierenden Kühlmittel minimiert oder zumindest reduziert, so dass auf eine separate Kühlmittelpumpe für den Luftkühlerzweig verzichtet werden und/oder die erste Kühlmittelpumpe mit einer verringerten Leistung betrieben werden kann. Auch somit erfolgt also eine Erhöhung der Effizienz des Thermomanagementsystems und/oder eine Reduzierung des Energiebedarfs.
  • Der Luftkühlerzweig mündet vorteilhaft stromauf des Wärmetauschers in den Kühlmittelkreis-Hauptzweig. Vorstellbar ist es hierbei, dass der Luftkühlerzweig unmittelbar stromauf des Wärmetauschers oder bereits stromauf des Kühlmittelkreis-Bypasszweigs in den Kühlmittelkreis-Hauptzweig mündet.
  • Es versteht sich, dass neben dem Thermomanagementsystem auch ein Fahrzeug mit einem Fahrzeuginnenraum und einem solchen Thermomanagementsystem sowie entsprechende Betriebsverfahren des Thermomanagementsystems jeweils zum Umfang dieser Erfindung gehören.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
  • Figurenliste
    • 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung eines Thermomanagementsystems eines Fahrzeugs,
    • 2 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung des Thermomanagementsystems aus 1 bei einem anderen Aufführungsbeispiel,
    • 3 - 5 das Thermomanagementsystem aus 1 in unterschiedlichen Betriebsmodi,
    • 6 - 12 jeweils eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung des Thermomanagementsystems bei jeweils anderem Aufführungsbeispiel.
  • Ein Thermomanagementsystem 1 für ein Fahrzeug 2 mit einer elektrischen Antriebseinrichtung 3, beispielsweise einem Elektromotor 4, und einem elektrischen Speicher 5, beispielsweise einem Akkumulator 6, zur elektrischen Versorgung der Antriebseinrichtung 3, wie es beispielsweise in 1 gezeigt ist, weist einen Kältemittelkreislauf oder kurz Kältemittelkreis 7, einen Heizkreislauf oder kurz Heizkreis 8, einen ersten Kühlmittelkreislauf oder kurz Kühlmittelkreis 9 und einen zweiten Kühlmittelkreislauf oder kurz Kühlmittelkreis 10 auf. Im Kältemittelkreis 7 zirkuliert im Betrieb ein Kältemittel 11. Im Heizkreis 8 und in den Kühlmittelkreisen 9, 10, zirkuliert im Betrieb jeweils ein Kühlmittel 12. Im Kältemittelkreis 7 sind ein Kältemittelverdichter 13 zum Verdichten des Kältemittels 11, ein stromab des Kältemittelverdichters 13 angeordneter Kondensator 14 zum Kondensieren des Kältemittels 11 sowie stromauf des Kältemittelverdichters 13 und stromab des Kondensators 14 zumindest ein Verdampfer 15 zum Verdampfen des Kältemittels 11 und ein Chiller 16 zur Übertragung von Wärme auf das Kältemittel 11 angeordnet. Der Chiller 16 überträgt im Betrieb Wärme vom Kühlmittel 12 auf das Kältemittel 11. Der zumindest eine Verdampfer 15 dient dem Zweck, einem nicht gezeigten Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs 2 zuzuführende Luft 18 zu kühlen. Zu diesem Zweck passiert die Luft 18 den Verdampfer 15, der Wärme aus der Luft 18 aufnimmt und auf das ihn durchströmende Kältemittel 11 überträgt. Im gezeigten Beispiel sind im Kältemittelkreis 7 zwei solche Verdampfer 15, nämlich ein erster Verdampfer 15' und ein zweiter Verdampfer 15", eingebunden, welche jeweils einer zugehörigen Zone des Fahrzeuginnenraums zugeordnet sein können. Der Heizkreis 8 weist eine Heizkreispumpe 19 zum Fördern des Kühlmittels 12 im Heizkreis 8 sowie einen Heizkörper 20 auf. Mit dem Heizkörper 20 wird dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft 18 geheizt. Im gezeigten Beispiel ist der Heizkörper 20 in Strömungsrichtung der dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft 18 hinter dem ersten Verdampfer 15' angeordnet, so dass die Luft zunächst den ersten Verdampfer 15' und anschließend den Heizkörper 20 passiert. Der Heizkreis 8 und der Kältemittelkreis 7 sind fluidisch voneinander getrennt. Dabei ist der Kondensator 14 des Kältemittelkreises 7 auch im Heizkreis 8, dort stromab der Heizkreis-Pumpe 19, eingebunden. Der Kondensator 14 überträgt Wärme des ihn durchströmenden Kältemittels 11 aus dem Kältemittelkreis 7 auf das ihn durchströmende Kühlmittel 12 des Heizkreises 8 und ist also ein indirekter Kondensator 14. Der erste Kühlmittelkreis 9 dient der Temperierung, insbesondere Kühlung, der Antriebseinrichtung 3. Hierzu ist die Antriebseinrichtung 3 wärmeübertragend mit dem ersten Kühlmittelkreis 9 verbunden, insbesondere im ersten Kühlmittelkreis 9 eingebunden. Der erste Kühlmittelkreis 9 weist ferner eine erste Kühlmittelpumpe 21 zum Fördern von Kühlmittel 12 im ersten Kühlmittelkreis 9 auf, der im gezeigten Beispiel stromauf der Antriebseinrichtung 3 angeordnet ist. Im gezeigten Beispiel wird mit dem ersten Kühlmittelkreis 9 zudem eine Bordelektronik 22 des Fahrzeugs 1 temperiert, insbesondere gekühlt, wobei die Bordelektronik 22 stromauf der ersten Kühlmittelpumpe 21 angeordnet ist. Der zweite Kühlmittelkreis 10 dient dem Temperieren des Speichers 5. Zu diesem Zweck ist der Speicher 5 wärmeübertragend mit dem zweiten Kühlmittelkreis 10 verbunden, insbesondere im zweiten Kühlmittelkreis 10 eingebunden. Im zweiten Kühlmittelkreis 10 ist zudem eine zweite Kühlmittelpumpe 64 zum Fördern des Kühlmittels 12 im zweiten Kühlmittelkreis 10 eingebunden, der stromauf des Speichers 5 angeordnet ist. Der Heizkreis 8 und der erste Kühlmittelkreis 9 weisen einen gemeinsamen Wärmetauscher 23 auf, der mit der Umgebung des Thermomanagementsystems 1 Wärme austauscht. Im gezeigten Beispiel ist der Wärmetauscher 23 ein Radiator 24, vorzugsweise als ein Niedertemperatur-Wärmetauscher 27, durch den aus der Umgebung angesaugte Luft 25, beispielsweise mit Hilfe eines Ventilators 26 angesaugte Luft 25, strömt. In der Folge kommt es zu einem Wärmeaustausch zwischen durch den Wärmetauscher 23 strömendem Kühlmittel 12 und der Luft 25. Im gezeigten Beispiel sind der Heizkreis 8 und der erste Kühlmittelkreis 9 fluidisch gemeinsam durch den gemeinsamen Wärmetauscher 23 geführt. Eine Ventileinrichtung 28, nachfolgend Wärmetauscher-Ventileinrichtung 28 genannt, sorgt dafür, dass der Wärmetauscher 23 im Betrieb wahlweise vom Kühlmittel 12 aus dem Heizkreis 8 und/oder aus dem ersten Kühlmittelkreis 9 durchströmt wird. Ebenso ist es möglich, einen beliebigen Anteil des Kühlmittels 12 aus dem Heizkreis 8 und/oder dem ersten Kühlmittelkreis 9 am Wärmetauscher 23 vorbeizuführen und diesen somit zu umgehen.
  • Mit dem im Kältemittelkreis 7 eingebundenen Chiller 16 ist es möglich, Wärme aus dem Kühlmittel 12 auf das Kältemittel 11 zu übertragen. Hierzu ist der Chiller 16 vom Kühlmittel 12 aus dem ersten Kühlmittelkreis 9 und/oder vom Kühlmittel 12 aus dem zweiten Kühlmittelkreis 10 durchströmbar. Um dies zu erlauben, weist das Thermomanagementsystem 1 eine fluidisch vom Kältemittelkreis 7 getrennte Chillerführung 17 auf, die einen fluidisch vom Kältemittelkreis 7 getrennten Chillerpfad 29, in dem der Chiller 16 eingebunden ist aufweist. Zudem weist die Chillerführung 17einen vom Kältemittelkreis 7 fluidisch getrennten und den Chiller 16 umgehenden Bypasspfad 30 auf. Chillerpfad 29 und Bypasspfad 30 sind stromauf des Chillers 16 und stromab des Chillers 16 jeweils mit dem ersten Kühlmittelkreis 9 oder dem zweiten Kühlmittelkreis 10 fluidisch verbindbar und in 1 jeweils gestrichelt dargestellt. Zur fluidischen Verbindung des Chillerpfads 29 und des Bypasspfads 30 mit dem jeweiligen Kühlmittelkreis 9, 10 weist das Thermomanagementsystem 1 eine Ventileinrichtung 31 auf, die nachfolgend als Chiller-Ventileinrichtung 31 bezeichnet wird.
  • Im gezeigten Beispiel weist der Kältemittelkreis 7 für den jeweiligen Verdampfer 15 und den Chiller 16 verschiedene Kreislaufzweige 32, 33 auf, die zueinander parallel verlaufen. Dabei ist der jeweilige Verdampfer 15 in einem zugehörigen Verdampferzweig 32 und der Chiller 16 in einem Chillerzweig 33 des Kältemittelkreises 7 eingebunden. Der Kältemittelkreis 7 des gezeigten Beispiels weist also einen Chillerzweig 33 auf, in dem der Chiller 16 eingebunden ist. Zudem weist der Kältemittelkreis 7 einen ersten Verdampferzweig 32', in dem der erste Verdampfer 15' eingebunden ist, und einen zweiten Verdampferzweig 32", in dem der zweiten Verdampfer 15" eingebunden ist, auf. Dem Chiller 16 und dem jeweiligen Verdampfer 15 ist im zugehörigen Zweig 32, 33 eine Drosseleinrichtung 34 zugeordnet, welche die Strömung von Kältemittel 11 durch den zugehörigen Verdampfer 15 bzw. den Chiller 16 regelt. Im gezeigten Beispiel sind die Drosseleinrichtungen 34 im Verdampferzweig 32 des zugehörigen Verdampfers 15 und stromauf des Verdampfers 15 angeordnet. Auch die Drosseleinrichtung 34 des Chillers 16 ist im Chillerzweig 33 stromauf des Chillers 16 angeordnet. Die jeweilige Drosseleinrichtung 34 kann ein Expansionsventil 35 aufweisen bzw. als ein solches Expansionsventil 35 ausgebildet sein. Der Kältemittelkreis 7 des gezeigten Beispiels weist zudem einen inneren Wärmetauscher 36 auf. Der innere Wärmetauscher 36 ist einerseits stromauf des Kältemittelverdichters 13 und stromab des Chillers 16 bzw. der Verdampfer 15 und andererseits stromab des Kondensators 14 im Kältemittelkreis 7 eingebunden, so dass der innere Wärmetauscher 36 vom Kältemittel 11 stromab des Kondensators 14 Wärme abführen kann.
  • Der Heizkreis 8 des gezeigten Beispiels weist einen Hauptzweig 37, nachfolgend Heizkreis-Hauptzweig 37 auf, der durch den Wärmetauscher 23 führt. Der Heizkreis 8 weist zudem einen parallel zum Heizkreis-Hauptzweig 37 verlaufenden Bypasszweig 38, nachfolgend auch Heizkreis-Bypasszweig 38 genannt, auf, der den Wärmetauscher 23 umgeht. Hierbei ist der Heizkörper 20 im Heizkreis-Bypasszweig 38 eingebunden. Der erste Kühlmittelkreis 9 des gezeigten Beispiels weist einen Hauptzweig 39, nachfolgend auch Kühlmittelkreis-Hauptzweig 39 genannt, auf, der durch den Wärmetauscher 23 führt. Der erste Kühlmittelkreis 9 weist zudem einen parallel zum Kühlmittelkreis-Hauptzweig 39 verlaufenden Bypasszweig 40, nachfolgend auch Kühlmittelkreis-Bypasszweig 40 genannt, auf, der den Wärmetauscher 23 umgeht und stromab des Wärmetauschers 23 an einer Mündungsstelle 41 in den Kühlmittelkreis-Hauptzweig 39 mündet.
  • Im gezeigten Beispiel weist das Thermomanagementsystem 1 einen Kühlmittelbehälter 42 auf. Der Kühlmittelbehälter 42 kann dem ersten Kühlmittelkreis 9 und/oder dem zweiten Kühlmittelkreis 10 unmittelbar Kühlmittel 12 zuführen oder daraus abführen. Der Kondensator 14 des Kältemittelkreises 7 in dem Beispiel ist Bestandteil eines Kondensatormoduls 43, welches zudem einen Sammler 44 zum Sammeln von anfallendem Kältemittel 11 aufweist.
  • Die Wärmetauscher-Ventileinrichtung 28 des gezeigten Beispiels weist für den Heizkreis 8 und den ersten Kühlmittelkreis 9 jeweils ein Dreiwegeventil 45 auf, mit dem die Strömung des Kühlmittels 12 beliebig zwischen dem zugehörigen Hauptzweig 37, 39 und Bypasszweig 38, 40 aufgeteilt und eingestellt werden kann. Das Dreiwegeventil 45 des ersten Kühlmittelkreises 9 wird nachfolgend auch als erstes Kühlkreisventil 45' bezeichnet. Das Dreiwegeventil 45 des Heizkreises 8 wird nachfolgend auch als Heizkreisventil 45" bezeichnet.
  • Die Chiller-Ventileinrichtung 31 des gezeigten Beispiels weist einen stromauf des Chillers 16 angeordnetes erstes Vierwegeventil 46 auf. Das erste Vierwegeventil 46 weist einen ersten Einlass 47, in den der erste Kühlmittelkreislauf 9 stromab der Mündungsstelle 41 mündet, und einen zweiten Einlass 48, in den der zweite Kühlmittelkreis 10 mündet, auf. Das erste Vierwegeventil 46 weist zudem einen ersten Auslass 49, der fluidisch mit dem Chillerpfad 29 verbunden ist, und einen zweiten Auslass 50, der fluidisch mit dem Bypasspfad 30 verbunden ist, auf. Dabei kann das Vierwegeventil 46 den jeweiligen Einlass 47, 48 fluidisch mit dem jeweiligen Auslass 49, 50 verbinden, so dass der Chillerpfad 29 wahlweise vom aus dem ersten Kühlmittelkreis 9 stammenden Kühlmittel 12 oder aus dem zweiten Kühlmittelkreis 10 stammenden Kühlmittel 12 durchströmt wird. Stromab des Chillers 16 weist die Chiller-Ventileinrichtung 31 des gezeigten Beispiels ein zweites Vierwegeventil 51 auf. Das zweite Vierwegeventil 51 weist einen ersten Einlass 52, in den der Chillerpfad 29 mündet, und einen zweiten Einlass 53, in den der Bypasspfad 30 mündet, auf. Das zweite Vierwegeventil 51 weist zudem einen ersten Auslass 54, der fluidisch mit dem ersten Kühlmittelkreis 9 verbunden ist, und einen zweiten Auslass 55, der fluidisch mit dem zweiten Kühlmittelkreis 10 verbunden ist, auf. Das zweite Vierwegeventil 51 kann jeden der Einlässe 52, 53 mit einem der Auslässe 54, 55 fluidisch verbinden.
  • Im gezeigten Beispiel weist das Thermomanagementsystem 1 zudem eine elektrische Heizeinrichtung 56 auf, mit dem Kühlmittel 12 geheizt werden kann. Die Heizeinrichtung 56 ist in einem dem Heizkreis-Bypasszweig 38 parallelen Heizkreis-Hauptzweig 57 des Heizkreises 8 eingebunden. Ein im Heizkreis-Bypasszweig 38 angeordnetes Dreiwegeventil 45, nachfolgend auch Heizzweigventil 45"" genannt, regelt die Strömung des durch den Heizkreis strömenden Kühlmittels 12 durch die Heizeinrichtung 56 und an der Heizeinrichtung 56 vorbei. Die Heizeinrichtung 56 ist zudem in einem den Chiller 16 umgehenden Nebenzweig 58 des Bypasspfads 29 angeordnet, so dass durch den Bypasspfad 29 strömendes Kühlmittel 12 mit Hilfe der Heizeinrichtung 56 geheizt werden kann. Die Strömung von Kühlmittel 12 über den Nebenzweig 58 wird mit Hilfe eines Dreiwegeventils 45 eingestellt, das nachfolgend auch als Heizeinrichtung-Ventil 45'" bezeichnet wird und im gezeigten Beispiel stromab des Chillers 16 im Bypasspfad 29 angeordnet ist.
  • In 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des Thermomanagementsystems 1 dargestellt, wobei rein exemplarisch angenommen ist, dass der Chillerpfad 29 stromauf und stromab des Chillers 16 mit dem ersten Kühlmittelkreis 9 und der Bypasspfad 30 stromauf und stromab des Chillers 16 mit dem zweiten Kühlmittelkreis 10 fluidisch verbunden ist. Dieses Beispiel unterscheidet sich vom in 1 gezeigten Beispiel dadurch, dass der zweite Kühlmittelkreis 10 zwei parallel verlaufende Zweige 63, 65 aufweist, die nachfolgend als Kühlmittelkreis-Hauptarm 63 und Kühlmittelkreis-Bypassarm 65 bezeichnet werden. Hierbei führt der Kühlmittelkreis-Hauptarm 63 durch die Chillerführung 17, wogegen der Kühlmittelkreis-Bypassarm 65 die Chillerführung 17 umgeht. Das durch den zweiten Kühlmittelkreis 10 strömende Kühlmittel 12 wird also zum Durchströmen der Chillerführung 17, das heißt des Chillerpfads 29 und/oder des Bypasspfads 30, durch den Kühlmittelkreis-Hauptarm 63 und zum zumindest teilweisen oder anteiligen Umgehen der Chillerführung 17 durch den Kühlmittelkreis-Bypassarm 65 geführt. Hierzu ist der zweite Kühlmittelkühlkreis 10 mit einem Ventil 67 ausgestattet, das nachfolgend als Kühlmittelventil 67 bezeichnet wird und als einfaches Abschaltventil 67' ausgebildet sein kann und im gezeigten Beispiel im Kühlmittelkreis-Bypassarm 65 angeordnet ist. Das Kühlmittelventil 67 ist derart ausgestaltet, dass es das durch den zweiten Kühlmittelkreis 10 strömende Kühlmittel 12 beliebig auf den Kühlmittelkreis-Hauptarm 63 und den Kühlmittelkreis-Bypassarm 65 aufteilen kann. Im gezeigten Beispiel führt der Kühlmittelkreis-Bypassarm 65 durch die Heizeinrichtung 56. Ein weiterer Unterschied zum Beispiel der 1 besteht darin, dass das Heizeinrichtung-Ventil 45'" und der Nebenzweig 58 entfallen. In diesem Beispiel ist das Heizeinrichtung-Ventil 45'" also durch das einfachere Kühlmittelventil 67 ersetzt. Zudem ist im Chillerzweig 33 des Kältekreises 7 stromab des Chillers 16 ein Rückschlagventil 68, nachfolgend Chiller-Rückschlagventil 68' genannt, angeordnet, das eine Strömung von Kältemittel 11 in Richtung des Chillers 16 verhindert. Ein weiteres Rückschlagventil 68 im Kältemittelkreis 7, nachfolgenden Verdampfer-Rückschlagventil 68" genannt, verhindert die Strömung von Kältemittel 11 vom Chiller 16 in Richtung des zumindest einen Verdampfers 15 unter Umgehung des Kältemittelverdichters 13 und/oder Kondensators 14. Im gezeigten Beispiel verhindert ein gemeinsamer Verdampfer-Rückschlagventil 68" eine solche Strömung zu beiden Verdampfern 15. Hierzu mündet der zweite Verdampferzweig 32" stromab des zweiten Verdampfers 15" in eine Verdampfermündungsstelle 69 des ersten Verdampferzweigs 32', die stromab des ersten Verdampfers 15' angeordnet ist. Das Verdampfer-Rückschlagventil 68" ist stromab der Verdampfermündungsstelle 69 im ersten Verdampferzweig 32' angeordnet.
  • Das jeweilige Thermomanagementsystem 1 lässt sich in zahlreichen Betriebsmodi betreiben. Eine Auswahl dieser Betriebsmodi wird anhand der 3 bis 5 erläutert, wobei hierzu rein beispielhaft das Thermomanagementsystem 1 aus 1 herangezogen ist. Es versteht sich aber, dass sich der jeweilige Betriebsmodus, sofern nicht anders angegeben, auch mit dem Thermomanagementsystem 1 aus 2 sowie den nachfolgend beschriebenen 6 bis 12 durchführen lässt.
  • In den 3 bis 5 ist zudem das jeweilige Vierwegeventil 46, 51 der Chiller-Ventileinrichtung 31 separat dargestellt. In 4 ist beispielsweise eine erste Stellung 59 des ersten Vierwegeventils 46 gezeigt, in der das Vierwegeventil 46 den ersten Einlass 47 fluidisch mit dem ersten Auslass 49 und den zweiten Einlass 48 fluidisch mit dem zweiten Auslass 50 verbindet. Somit wird also stromauf des Chillers 16 der erste Kühlmittelkreis 9 fluidisch mit dem Chillerpfad 29 verbunden, so dass der Chillerpfad 29 in der ersten Stellung 59 des ersten Vierwegeventils 46 einen Bestandteil des ersten Kühlmittelkreises 9 bildet. Demgegenüber wird der zweite Kühlmittelkreis 10 stromauf des Chillers 16 fluidisch mit dem Bypasspfad 30 verbunden, so dass der Bypasspfad 30 in der ersten Stellung 59 des ersten Vierwegeventils 46 einen Bestandteil des zweiten Kühlmittelkreises 10 bildet. Demgegenüber ist in 3 eine zweite Stellung 60 des ersten Vierwegeventils 46 gezeigt, in der das erste Vierwegeventil 46 den ersten Einlass 47 fluidisch mit dem zweiten Auslass 50 und den zweiten Einlass 48 fluidisch mit dem ersten Auslass 49 verbindet. Somit wird stromauf des Chillers 16 eine fluidische Verbindung zwischen dem zweiten Kühlmittelkreis 10 und dem Chillerpfad 29 einerseits und dem ersten Kühlmittelkreis 9 und dem Bypasspfad 30 andererseits hergestellt. Somit bildet der Chillerpfad 29 in der zweiten Stellung 60 des ersten Vierwegeventils 46 einen Teil des zweiten Kühlmittelkreises 10, wogegen der Bypasspfad 30 einen Teil des ersten Kühlmittelkreises 9 bildet. In 5 ist das zweite Vierwegeventil 51 in einer ersten Stellung 61 gezeigt, in der das zweite Vierwegeventil 51 den ersten Einlass 52 mit dem ersten Auslass 54 und den zweiten Einlass 53 mit dem zweiten Auslass 55 fluidisch verbindet. In der ersten Stellung 61 des zweiten Vierwegeventils 51 stellt das zweite Vierwegeventil 51 also stromab des Chillers 16 eine fluidische Verbindung zwischen dem Chillerpfad 29 und dem ersten Kühlmittelkreis 9 einerseits sowie eine fluidische Verbindung zwischen dem Bypasspfad 30 und dem zweiten Kühlmittelkreis 10 andererseits her. In den 3 und 4 ist eine zweite Stellung 62 des zweiten Vierwegeventils 51 gezeigt, in der das zweite Vierwegeventil 51 den ersten Einlass 52 mit dem zweiten Auslass 55 einerseits und den zweiten Einlass 53 mit dem ersten Auslass 54 andererseits fluidisch verbindet. In der zweiten Stellung 62 des zweiten Vierwegeventils 51 verbindet also das zweite Vierwegeventil 51 stromab des Chillers 16 einerseits eine fluidische Verbindung zwischen dem Chillerpfad 29 und dem zweiten Kühlmittelkreis 10 und andererseits zwischen dem Bypasspfad 30 und dem ersten Kühlmittelkreis 9 her.
  • Das Thermomanagementsystem 1 weist eine Steuereinrichtung zum Betreiben des Thermomanagementsystems 1 auf. Die Steuereinrichtung 66 ist insbesondere mit den Ventileinrichtungen 28, 31, den Dreiwegeventilen 45, dem Kühlmittelventil 67 und den Drosseleinrichtungen 34 entsprechend verbunden. Zudem kann die Steuereinrichtung mit nicht dargestellten Sensoren des Thermomanagementsystems 1 bzw. des Fahrzeugs 2, insbesondere Temperatursensoren, kommunizierend verbunden sein.
  • In 3 ist ein erster Betriebsmodus des Thermomanagementsystems 1 gezeigt. In diesem Betriebsmodus, der nachfolgend als erster Kühlmodus bezeichnet wird, ist das erste Vierwegeventil 46 in die zweite Stellung 60 verstellt, während das zweite Vierwegeventil 51 in die zweite Stellung 62 verstellt ist. Somit wird der Chillerpfad 29 stromauf und stromab des Chillers 16 fluidisch mit dem zweiten Kühlmittelkreis 10 verbunden, während der Bypasspfad 30 stromauf und stromab des Chillers 16 mit dem ersten Kühlmittelkreis 9 fluidisch verbunden wird. Die Strömung des Kühlmittels 12 durch den ersten Kühlmittelkreis 9 erfolgt also getrennt von der Strömung des Kühlmittels 12 durch den zweiten Kühlmittelkreis 10. Dabei wird das durch den zweiten Kühlmittelkreis 10 strömende Kühlmittel 12 über den Chillerpfad 29 durch den Chiller 16 geführt und gibt somit Wärme an das Kältemittel 11 des Kältemittelkreises 7 ab, wobei diese Wärme zusammen mit über den jeweiligen Verdampfer 15 an das Kältemittel 11 abgegebene Wärme über den Kondensator 14 an das Kühlmittel 12 im Heizkreis 8 abgegeben wird. Im ersten Kühlmodus werden die Dreiwegeventile 45 im Heizkreis 8 derart verstellt, dass das gesamte durch den Heizkreis 8 strömende Kühlmittel 12 über den Wärmetauscher 23 strömt und somit im Wärmetauscher 23 gekühlt wird. Zudem sind die Dreiwegeventile 45 des Heizkreises 8 derart eingestellt, dass kein Kühlmittel 12 zum Heizkörper 20 strömt. Im ersten Kühlmodus erfolgt also eine Kühlung des Speichers 5 sowie des Fahrzeuginnenraums über die Verdampfer 15 und den Chiller 16. Das Dreiwegeventil 45 im ersten Kühlmittelkreis 9 wird ferner derart eingestellt, dass das durch den ersten Kühlmittelkreis 9 strömende Kühlmittel 12 zumindest teilweise, vorzugsweise gänzlich, durch den Wärmetauscher 23 strömt und dort abgekühlt wird. Somit erfolgt auch eine Kühlung der Antriebseinrichtung 3 und der Bordelektronik 22. Bei dem ersten Kühlmodus ist also angenommen, dass sowohl die Antriebseinrichtung 3 als auch der Speicher 5 und der Fahrzeuginnenraum einer Kühlung bedürfen. Dementsprechend ist eine Strömung von Kühlmittel 12 durch die Heizeinrichtung 56 unterbrochen. Die Heizeinrichtung 56 ist im Kühlmodus außer Betrieb. Der in 3 dargestellte erste Kühlmodus kommt insbesondere bei erhöhten Umgebungstemperaturen, insbesondere bei Temperaturen oberhalb von 30°C zum Einsatz.
  • In 4 ist ein weiterer Betriebsmodus des Thermomanagementsystems 1 angedeutet, der nachfolgend als zweiter Kühlmodus bezeichnet wird. In diesem Modus ist das erste Vierwegeventil 46 in die erste Stellung 59 verstellt, während das zweite Vierwegeventil 51 in die zweite Stellung 62 verstellt ist. Das heißt, dass das durch den ersten Kühlmittelkreis 9 strömendes Kühlmittel 12 stromauf des Chillers 16 dem Chillerpfad 29 zugeführt wird, so dass der Chillerpfad 29 einen Teil des ersten Kühlmittelkreises 9 bildet. Über das zweite Vierwegeventil 62 wird der Chillerpfad 29 mit dem zweiten Kühlmittelkreis 10 verbunden, so dass stromab des Chillers 16 aus dem ersten Kühlmittelkreis 9 stammendes Kühlmittel 12 stromab des Chillers 16 dem zweiten Kühlmittelkreis 10 zugeführt wird. Stromauf des Chillers 16 aus dem zweiten Kühlmittelkreis 10 stammendes Kühlmittel 12 wird über den Bypasspfad 30 am Chiller 16 vorbeigeführt, so dass der Bypasspfad 30 einen Bestandteil des zweiten Kühlmittelkreises 10 bildet. Stromab des Chillers 16 wird das aus dem zweiten Kühlmittelkreis 10 stammende Kühlmittel 12 dem ersten Kühlmittelkreis 9 zugeführt. In dem gezeigten zweiten Kühlmodus nimmt also das Kühlmittel 12 im ersten Kühlmittelkreis 9 Wärme von der Antriebseinrichtung 3 und der Leistungselektronik 22 sowie in dem zweiten Kühlmittelkreis 10 von dem Speicher 5 auf. Anschließend erfolgt über den ersten Kühlmittelkreis 9 die Abgabe dieser Wärme über den Wärmetauscher 23 an die Umgebung. Dabei ist eine Strömung des Kältemittels 11 durch den Chiller 16 unterbrochen, so dass sich der Chiller 16 in einem passiven Zustand bzw. Passivmodus befindet, in dem keine oder eine erheblich reduzierte Menge an Wärme zwischen dem Kühlmittel 12 und dem Kältemittel 11 im Chiller 16 ausgetauscht wird. Der zweite Kühlmodus ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die thermischen Bedingungen in der Umgebung des Thermomanagementsystems 1 bzw. des Fahrzeugs 2 derart sind, dass eine Temperierung des Fahrzeuginnenraums nicht oder lediglich in verringertem Umfang erfolgen soll.
  • Dies ist insbesondere bei moderaten Umgebungstemperaturen, beispielsweise zwischen 15 und 20°C der Fall. Zudem ist der zweite Kühlmodus sinnvoll, wenn die Antriebseinrichtung 3 Wärme in geringem Umfang erzeugt und somit keiner oder einer reduzierten Kühlung bedarf. Im zweiten Kühlmodus kann die Strömung des Kältemittels 11 auch durch die Verdampfer 15 unterbrochen oder zumindest reduziert sein. Insbesondere ist es möglich, den Kältemittelverdichter 13 außer Betrieb zu setzen. Der zweite Kühlmodus ist insbesondere auch dann vorteilhaft, wenn der elektrische Speicher 5 unterhalb moderater Umgebungstemperaturen, beispielsweise unterhalb von 20°C, geladen wird. Da der Chiller 16 außer Betrieb bzw. im Passivmodus ist, verbraucht das Thermomanagementsystem 1 im zweiten Kühlmodus eine verringerte Menge an Energie.
  • Bei einem weiteren Betriebsmodus, nachfolgend dritter Kühlmodus genannt, wird gemäß 3 und zusätzlich zu den Maßnahmen im ersten Kühlmodus, die Strömung von Kältemittel 11 durch den zumindest einen Verdampfer 15 unterbrochen. Der zumindest eine Verdampfer 15 ist somit passiv und kühlt die Luft 18 nicht. Somit verbraucht das Thermomanagementsystem 1 noch weniger Energie. Der dritte Kühlmodus ist insbesondere dann sinnvoll, wenn ausschließlich am Speicher 5 Kühlbedarf besteht. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Speicher 5 außerhalb des Betriebs des Fahrzeugs 2 und/oder beim unbesetzten Fahrzeug 1 geladen wird.
  • Mit 5 werden weitere Betriebsmodi des Thermomanagementsystems 1 erläutert. Diese Betriebsmodi kommen insbesondere beim Heizen bzw. wenn Heizbedarf besteht zum Einsatz. Bei einem ersten Heizmodus ist das erste Vierwegeventil 46 in die erste Stellung 59 und das zweite Vierwegeventil 51 in die erste Stellung 61 verstellt. Der Chillerpfad 29 bildet also einen Teil des ersten Kühlmittelkreises 9, wobei der Chillerpfad 29 über das zweite Vierwegeventil 51 wieder mit dem ersten Kühlmittelkreis 9 verbunden ist, so dass eine getrennte Strömung des Kühlmittels in den beiden Kühlmittelkreisen 9, 10 erfolgt. Dabei wird das durch den ersten Kühlmittelkreis 9 strömende Kühlmittel 12 durch den Chiller 16 geführt, der sich im Passivmodus befindet und somit nicht vom Kältemittel 11 durchströmt wird. Demgegenüber werden die Verdampfer 15, insbesondere der erste Verdampfer 15, vom Kältemittel 11 durchströmt. In dem jeweiligen Verdampfer 15 erfolgt eine Entfeuchtung der Luft 18, indem die Feuchtigkeit in der Luft 18 kondensiert wird. Die hierdurch anfallende Wärme wird dem Kältemittel 11 und anschließend über den Kondensator 14 dem Kühlmittel 12 im Heizkreis 8 zugeführt. Auch der Kältemittelverdichter 13 fügt dem Kältemittel 11 Wärmeenergie zu, die dem Kältemittel 11 im Kondensator 14 entzogen und dem Kühlmittel 12 im Heizkreis 8 zugeführt wird. Diese Wärme wird über den Heizkreis 8 dem Heizkörper 20 zugeführt, um die zuvor entfeuchtete Luft 18 zu heizen und dem Fahrzeuginnenraum zuzuführen. Je größer der Anteil des durch den Heizkreis-Bypasses 38 zum Heizkörper 20 strömenden Kühlmittels ist, desto mehr Wärme kann an die dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft 18 abgegeben werden. Eine Kühlung der Antriebseinrichtung 3 und der Bordelektronik 22 erfolgt, indem das durch den ersten Kühlmittelkreis 9 strömende Kühlmittel 12 Wärme aus der Antriebseinrichtung 3 und der Bordelektronik 22 aufnimmt und diese über den Wärmetauscher 23 an die Umgebung bzw. die Luft 25 abgibt.
  • Bei hohen Feuchtigkeiten in der dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft 18 und moderaten Temperaturen von ca. 5°C bis 20°C fällt in dem jeweiligen Verdampfer 15 beim Entfeuchten der Luft eine erhöhte Menge an Wärme ab, die den Heizbedarf durch den Heizkörper 20 übersteigen kann. In diesem Fall ist es möglich, einen Teil des Kühlmittels 12 im Heizkreis 8 über den Wärmetauscher 23 zu kühlen.
  • Steigt der Heizbedarf weiter, beispielsweise wenn die Umgebungstemperaturen bzw. Außentemperaturen weiter, beispielsweise unterhalb von 5°C, sinken, wird das Thermomanagementsystem 1 in einem zweiten Heizmodus betrieben. Der zweite Heizmodus unterscheidet sich vom ersten Heizmodus darin, dass der Chiller 16 nicht mehr passiv ist, sondern aktiv eingesetzt wird. Der Chiller 16 wird also vom Kältemittel 11 durchströmt, so dass zuvor aus der Antriebseinrichtung 3 und der Bordelektronik 22 gewonnene und auf das Kühlmittel 12 des ersten Kühlmittelkreises 9 übertragene Wärme im Chiller 16 auf das Kältemittel 11 übertragen wird, die somit eine erhöhte Temperatur aufweist und folglich über den Kondensator 14 mehr Wärme auf das durch den Heizkreis 8 strömende Kühlmittel 12 überträgt. Somit wird über den Heizkörper 20 mehr Wärme an die Luft 18 übertragen. Diese übertragene Wärme kann erhöht werden, indem das Kühlmittel 12 im Heizkreis 8 und/oder im ersten Kühlmittelkreis 9 jeweils über den zugehörigen Bypasszweig 38, 40 am Wärmetauscher 23 vorbeigeführt werden, so dass es im Wärmetauscher 23 keine Wärme abgibt.
  • Weist das Kühlmittel 12 im ersten Kühlmittelkreis 9 am Austritt der Antriebseinrichtung 3 eine niedrigere Temperatur auf als die Temperatur in der Umgebung des Wärmetauschers 23, kann in einem dritten Heizmodus das durch den ersten Kühlmittelkreis 9 strömende Kühlmittel 12 durch den Wärmetauscher 23 geführt werden, um dort aus der Umgebung Wärme aufzunehmen.
  • Bei weiterhin steigendem Heizbedarf kann in einem vierten Heizmodus die elektrische Heizeinrichtung 56 zum Einsatz kommen. Dies ist in der Regel bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts, insbesondere unterhalb von -5°C, der Fall. Hierbei kommt die elektrische Heizeinrichtung 56 unterstützend zu den zuvor beschriebenen Maßnahmen zum Einsatz, um den Energiebedarf der Heizeinrichtung 56 bzw. des Thermomanagementsystems 1 möglichst niedrig zu halten. Beispielsweise wird über eine entsprechende Verstellung des Heizeinrichtung-Ventils 45"" im Heizkreis-Bypasszweig 38 ein Teil des Kühlmittels 12 durch die Heizeinrichtung 56 geführt und anschließend dem Heizkörper 20 zugeführt.
  • In den Heizmodi kann die Temperierung des Speichers 5 in der Regel ausgesetzt werden. Sollte dennoch ein Bedarf zum Beheizen des Speichers 5 bestehen, kann in einem fünften Heizmodus ein Teil des Kühlmittels 12 aus dem zweiten Kühlmittelkreis 10 durch die Heizeinrichtung 56 geführt werden, um den Speicher 5 zu heizen. Der vierte und fünfte Heizmodus können abwechselnd durchgeführt werden. Auch können der vierte und fünfte Heizmodus, insbesondere mit dem Thermomanagementsystem 1 der 2, gleichzeitig durchgeführt werden.
  • Im Speicher 5 kann Wärme entstehen, die bei Bedarf auch zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums eingesetzt werden kann. In einem entsprechenden sechsten Heizmodus wird das durch den zweiten Kühlmittelkreis 10 strömende Kühlmittel 12 durch den Chillerpfad 29 geführt, um dort Wärme an das durch den Chiller 16 strömende Kältemittel 11 abzugeben. Somit wird die vom Speicher 5 auf das Kühlmittel 12 übertragene Wärme auf das Kältemittel 11 übertragen. Diese Wärme wird über den Kondensator 14 dem Heizkreis 8 und anschließend dem Heizkörper 20 zugeführt, um die dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft 18 zu heizen. Der sechste Heizmodus kann derart betrieben werden, dass zusätzlich Wärme aufgrund von Entfeuchtung im Verdampfer 15 zum Heizen des Fahrzeuginnenraums über den Heizkörper 20 zum Einsatz kommen.
  • Die Ventile 45, 46, 51, 67, und somit auch die Ventileinrichtungen 28, 31, sowie die Drosseleinrichtungen 34 des Thermomanagementsystems 1 sind jeweils variabel einstellbar, so dass sie jeweils eine beliebige Aufteilung und/oder Begrenzung der Strömung von Kühlmittel 12 oder Kältemittel 11 erlauben. Anhand des Heizkreisventils 45" und des Kühlkreisventils 45' des ersten Kühlmittelkreises 9 werden nachfolgend exemplarische Einstellungen erläutert.
  • Beispielsweise werden das Heizkreisventil 45" und das Kühlkreisventil 45' im dritten Kühlmodus bevorzugt derart eingestellt, dass das gesamte Kühlmittel 12 im Heizkreis 8 durch den Heizkreis-Hauptzweig 37 geführt wird, wogegen das gesamte Kühlmittel 12 im ersten Kühlmittelkreis 9 durch den Kühlmittelkreis-Bypasszweig 40 geführt wird. Somit steht der Wärmetauscher 23 lediglich dem Heizkreis 8 zur Verfügung, so dass eine stärkere Kühlung des Kühlmittels 12 im Heizkreis 8 erfolgt. Somit kann letztlich der Speicher 5 stärker gekühlt werden. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Speicher 5 bei hohen Umgebungstemperaturen geladen wird.
  • Im ersten und/oder dritten Heizmodus werden das Heizkreisventil 45" und das Kühlkreisventil 45' bevorzugt derart eingestellt, dass das gesamte durch den ersten Kühlmittelkreis 9 strömende Kühlmittel 12 durch den Kühlmittelkreis-Hauptzweig 39 und das gesamte durch den Heizkreis 8 strömende Kühlmittel 12 durch den Heizkreis-Bypasszweig 38 strömt. Somit steht der Wärmetauscher 23 lediglich dem ersten Kühlmittelkreis 9 zum Wärmeaustausch mit der Umgebung, insbesondere der Luft 25, zu Verfügung. Zudem wird über den Kondensator 14 auf das Kühlmittel 12 übertragene Wärme ohne Wärmeaustausch im Wärmetauscher 23 dem Heizkörper 20 zugeführt. Im ersten Heizmodus ist dies insbesondere dann sinnvoll, wenn nach der Entfeuchtung der dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft 18 im Verdampfer 15 ein geringer Heizbedarf der Luft 18 besteht. Im dritten Heizmodus erfolgt somit im Wärmetauscher 23 eine höhere Wärmeübertragung auf das Kühlmittel 12.
  • Im ersten Kühlmodus werden das Heizkreisventil 45" und das Kühlkreisventil 45' jeweils derart eingestellt, dass das gesamte durch den ersten Kühlmittelkreis 9 strömende Kühlmittel 12 durch den Kühlmittelkreis-Hauptzweig 39 und das gesamte durch den Heizkreis 8 strömende Kühlmittel 12 durch den Heizkreis-Hauptzweig 37 strömt. Somit strömt das gesamte Kühlmittel 12 aus dem ersten Kühlmittelkreis 9 und dem Heizkreis 8 durch den Wärmetauscher 23 und wird dort gekühlt. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn gleichzeitig ein hoher Kühlbedarf des Kältemittelkreislauf 7 und somit des Fahrzeuginnenraums und des Speichers 5 sowie der Antriebseinrichtung 3 besteht.
  • Vorstellbar ist es auch das Heizkreisventil 45" und das Kühlkreisventil 45' derart einzustellen, dass das gesamte durch den ersten Kühlmittelkreis 9 strömende Kühlmittel 12 durch den Kühlmittelkreis-Bypasszweig 40 und das gesamte durch den Heizkreis 8 strömende Kühlmittel 12 durch den Heizkreis-Bypasszweig 38 strömt. Es erfolgt also keine Wärmeübertragung zwischen der Umgebung und dem Kühlmittel 12 über den Wärmetauscher 23. Zudem sind der erste Kühlmittelkreis 9 und der Heizkreis 8 fluidisch getrennt. Dies ist insbesondere im zweiten Heizmodus sinnvoll. Somit gibt das Kühlmittel 12 des ersten Kühlmittelkreises 9 von der Antriebseinrichtung 3 und der Bordelektronik 22 stammende Wärme am Chiller 16 an das Kältemittel 11 ab. Über den Kondensator 14 überträgt das Kältemittel 11 diese Wärme auf das Kühlmittel 12 im Heizkreis 8, welches die Wärme schließlich dem Heizkörper 20 zum Heizen der dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft 18 zuführt.
  • Es sind auch Einstellungen des Kühlkreisventils 45' möglich, bei denen ein Teil des durch den ersten Kühlmittelkreis 9 strömenden Kühlmittels 12 durch den Kühlmittelkreis-Bypasszweig 40 und ein anderer Teil durch den Kühlmittelkreis-Hauptzweig 39 strömt. Auch sind Einstellungen des Heizkreisventil 45" möglich, bei denen ein Teil des durch den Heizkreis 8 strömenden Kühlmittels 12 durch den Heizkreis-Bypasszweig 38 und ein anderer Teil durch den Heizkreis-Hauptzweig 37 strömt.
  • Insbesondere in den Heizmodi ist es somit möglich, den Heizkreis 8 bedarfsgerecht einzusetzen. Übersteigt beispielsweise die am Kondensator 14, insbesondere auf Grund des Betriebs des Kältekreislaufs 7, an das Kühlmittel 12 des Heizkreises 8 übertragene Wärme den Heizbedarf des Heizkörpers 20 und somit den Heizbedarf im Fahrzeuginnenraum, kann, insbesondere basierend auf den ersten Heizmodi, durch das Führen eines Teils des Kühlmittels 12 aus dem Heizkreis 8 durch den Heizkreis-Hauptzweig 37 über den Wärmetauscher 23 überschüssige Wärme an die Umgebung abgeführt werden.
  • Wie vorstehend angegeben, lassen sich die zuvor beschriebenen Betriebsmodi auch mit den Ausführungsbeispielen des Thermomanagementsystems 1 in den 6 bis 12 analog umsetzen. Die in den 6 bis 12 gezeigten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch, dass lediglich ein Verdampfer 15, 15' im Kältemittelkreis 7 eingebunden ist.
  • In den Ausführungsbeispielen der 6 bis 12 ist zusätzlich ein Wärmeaustausch mit einer Brennkraftmaschinenanordnung 70 möglich. Die Brennkraftmaschinenanordnung 70 weist eine Brennkraftmaschine 71 auf, die Bestandteil des Thermomanagementsystems 1 ist, so dass es sich bei dem zugehörigen Fahrzeug 2 um ein Hybridfahrzeug 72 mit der Brennkraftmaschine 71 und der elektrischen Antriebseinrichtung 3, insbesondere dem Elektromotor 4, handeln kann. Zum Wärmeaustausch mit der Brennkraftmaschine 71 weist das Thermomanagementsystem 1 einen Brennkraftmaschinenkreis 73 auf, in welchem im Betrieb ein Temperiermittel 74 zirkuliert. Bei dem Temperiermittel 74 kann es sich insbesondere um Kühlmittel 12 handeln, das im Brennkreismaschinenkreis 73 zirkuliert. Der Brennkraftmaschinenkreis 73 ist fluidisch vom Kältemittelkreis 7 getrennt. Im gezeigten Beispiel ist der Brennkraftmaschinenkreis 73 zudem fluidisch von dem Heizkreis 8, dem ersten Kühlmittelkreis 9 sowie dem zweiten Kühlmittelkreis 10 getrennt. Der Brennkraftmaschinenkreis 73 weist eine im Brennkraftmaschinenkreis 73 eingebundene Temperiermittelpumpe 75 zum Fördern des Temperiermittels 74 durch den Brennkraftmaschinenkreis 73 sowie einen im Brennkraftmaschinenkreis 73 eingebundenen Wärmeübertrager 76, nachfolgend auch als Temperiermittel-Wärmeübertrager 76 bezeichnet, auf, welcher im Betrieb das Temperiermittel 74 kühlt. Bei dem Temperiermittel-Wärmeübertrager 76 kann es sich, ähnlich wie beim Wärmetauscher 23 des ersten Kühlmittelkreises 9 und des Heizkreises 8 um einen luftgekühlten Wärmeübertrager 76 handeln. Der Temperiermittel-Wärmeübertrager 76 kann in Strömungsrichtung der Luft 25 zwischen dem Wärmetauscher 23 und dem Ventilator 26 angeordnet sein, so dass mit Hilfe des Ventilators 26 geförderte Luft 25 zunächst durch den Wärmetauscher 23 und anschließend durch den Temperiermittel-Wärmeübertrager 76 strömt. Die Brennkraftmaschine 71 ist wärmeübertragend mit dem Brennkraftmaschinenkreis 73 verbunden, so dass die Brennkraftmaschine 71 im Betrieb mit dem Temperiermittel 74 Wärme austauscht, insbesondere die im Betrieb der Brennkraftmaschine 71 entstehende Wärme im Betrieb auf das Temperiermittel 74 übertragen wird. Im Brennkraftmaschinenkreis 73 ist die Brennkraftmaschine 71 stromab der Temperiermittelpumpe 75 und der Temperiermittel-Wärmeübertrager 76 stromab der Brennkraftmaschine 71 und stromauf der Temperiermittelpumpe 75 angeordnet.
  • Bestandteil des Brennkraftmaschinenkreises 73 ist ferner ein Wärmeübertrager 77 zum Wärmeaustausch mit dem Heizkreis 8, wobei dieser Wärmeübertrager 77 nachfolgend auch als Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 bezeichnet wird. Der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 ist einerseits im Brennkraftmaschinenkreis 73 und andererseits, fluidisch vom Brennkraftmaschinenkreis 73 getrennt, im Heizkreis 8 eingebunden, so dass mit dem Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 ein Wärmeaustausch zwischen dem durch den Heizkreis 73 zirkulierenden Temperiermittel 74 und dem durch den Heizkreis 8 zirkulierenden Kühlmittel 12 erfolgen kann. Der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 ist im Heizkreis 8 stromauf des Heizkörpers 20 eingebunden, so dass die mit dem Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 auf den Heizkreis 8 übertragene Wärme dem Heizkörper 20 zugeführt werden kann. Im gezeigten Beispiel ist der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 in einem zugehörigen Zweig 78 des Brennkraftmaschinenkreises 73 eingebunden, wobei der Zweig 78 nachfolgend auch als erster Brennkraftmaschinenkreis-Zweig 78 bezeichnet wird. Der erste Brennkraftmaschinenkreis-Zweig 78 zweigt stromab der Brennkraftmaschine 71 und stromauf des Temperiermittel-Wärmeübertragers 76 von einem Brennkraftmaschinenkreis-Hauptzweig 79 ab, in dem die Temperiermittelpumpe 75 sowie der Temperiermittel-Wärmeübertrager 76 eingebunden und mit dem die Brennkraftmaschine 71 wärmeübertragend verbunden ist. Der erster Brennkraftmaschinenkreis-Zweig 78 mündet stromauf der Temperiermittelpumpe 75 und stromab des Temperiermittel-Wärmeübertragers 76 in den Brennkraftmaschinenkreis-Hauptzweig 79 ein. Ein Temperiermittel-Ventil 80 ist derart ausgestaltet, dass es die Strömung des Temperiermittels 74 durch den ersten Brennkraftmaschinenkreis-Zweig 78 und somit durch den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 76 wahlweise führt und/oder unterbricht. Das Temperiermittel-Ventil 80 ist hierbei mit der Steuereinrichtung 66 verbunden, so dass die Steuereinrichtung 66 das Temperiermittelventil 80 regeln und steuern kann. Im gezeigten Beispiel ist ferner ein den Temperiermittel-Wärmeübertrager 76 umgehender Bypass 81 des Brennkraftmaschinenkreis 73 vorgesehen, der nachfolgend auch als Brennkraftmaschinenkreis-Bypasszweig 81 bezeichnet wird. Eine zugehörige Ventileinrichtung 82, das vorliegend als Dreiwegeventil 45 ausgestaltet ist, und nachfolgend auch als Brennkraftmaschinenkreis-Wärmeübertrager-Ventileinrichtung 82 bezeichnet wird, ist derart ausgestaltet und mit der Steuereinrichtung 66 verbunden, dass sie das Temperiermittel 74 wahlweise durch den Brennkraftmaschinenkreis-Bypasszweig 81 und/oder durch den Temperiermittel-Wärmeübertrager 76 führt.
  • Die Brennkraftmaschinenanordnung 70 weist neben der Brennkraftmaschine 71 eine Frischluftanlage 84 sowie eine Abgasanlage 85 auf. Mit der Frischluftanlage 84 erfolgt im Betrieb der Brennkraftmaschine 71 eine Versorgung der Brennkraftmaschine 71 mit Frischluft. Mit der Abgasanlage 85 wird in der Brennkraftmaschine 71 im Betrieb entstehendes Abgas abgeführt. In der Frischluftanlage 84 kann ein Luftkühler 86 zum Kühlen der der Brennkraftmaschine 71 zuzuführenden Luft eingebunden sein. Im gezeigten Beispiel ist in der Frischluftanlage 84 zudem ein Verdichter 87 zum Verdichten der der Brennkraftmaschine 73 zuzuführenden Luft angeordnet, wobei der Verdichter 87 stromauf des Luftkühlers 86 angeordnet ist. Bei dem Luftkühler 86 handelt es sich also insbesondere um einen Ladeluftkühler 88. Der Verdichter 87 kann Bestandteil eines Abgasturboladers 89 sein, der neben dem Verdichter 87 eine den Verdichter 87 antreibende Turbine 90 aufweist, die in der Abgasanlage 85 angeordnet ist. Die Brennkraftmaschinenanordnung 70 kann ferner eine Abgasrückführleitung 91 zum Rückführen von Abgas zur Brennkraftmaschine 71 aufweisen, in der ein Abgasrückführkühler 83 eingebunden ist. Der Abgasrückführkühler 83 ist, fluidisch vom Abgas getrennt, in einem zugehörigen Zweig 92 des Brennkraftmaschinenkreises 73 eingebunden, der nachfolgend als zweiter Brennkraftmaschinenkreis-Zweig 92 bezeichnet wird. Im Betrieb erfolgt dabei eine Kühlung des durch den Abgasrückführkühler 83 strömenden Abgases mit Hilfe des Temperiermittels 74, so dass Wärme auf das Temperiermittel 74 übertragen wird.
  • Im gezeigten in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 im Heizkreis 8 stromauf der elektrischen Heizeinrichtung 56 eingebunden. Dabei ist in diesem Beispiel der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 in dem Heizkreis-Heizzweig 57 eingebunden, vorzugsweise unmittelbar stromauf der elektrischen Heizeinrichtung 56 angeordnet. Somit ist der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 über den Kühlmittelkreis-Bypassarm 65 auch im zweiten Kühlmittelkreis 10 eingebunden. Zudem ist der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 im Heizkreis 8 stromab des Kondensators 14 eingebunden. Somit ist es möglich, das Kühlmittel 12 vor dem Eintritt in die elektrische Heizeinrichtung 56 mit Hilfe des Brennkraftmaschinen-Wärmeübertragers 77 zu heizen, so dass die anschließend von der elektrischen Heizeinrichtung 56 benötigte Energie zum weiteren Heizen des Kühlmittels 12 reduziert ist. Eine Ventileinrichtung 93, nachfolgend auch Kühlmittelkreis-Bypassarm-Ventileinrichtung 93 genannt, ist derart ausgestaltet, dass sie das Kühlmittel 12 stromab der Heizeinrichtung 56, im gezeigten Beispiel also auch stromab des Brennkraftmaschinen-Wärmeübertragers 77, wahlweise durch den Heizkreis 8 und/oder durch den zweiten Kühlmittelkreis 10, vorliegend also durch den Kühlmittelkreis-Bypassarm 65, führt. Die Kühlmittelkreis-Bypassarm-Ventileinrichtung 93 ist mit der Steuereinrichtung 66 entsprechend verbunden und im gezeigten Beispiel als ein Dreiwegeventil 45 ausgebildet.
  • Der Luftkühler 86 der Brennkraftmaschinenanordnung 70 ist, fluidisch von der Frischluftanlage 84 getrennt, im ersten Kühlmittelkreis 9 eingebunden, so dass mit dem Luftkühler 86 im Betrieb ein Wärmeaustausch zwischen der durch die Frischluftanlage 84 strömenden Luft und dem durch den ersten Kühlmittelkreis 9 strömendem Kühlmittel 12 möglich ist. Der Luftkühler 86 ist in einem zugehörigen Zweig 94 des ersten Kühlmittelkreises 9 eingebunden, der nachfolgend auch als Luftkühlerzweig 94 bezeichnet wird. Die Antriebseinrichtung 3 ist im Kühlmittelkreis-Hauptzweig 39 wärmeübertragend mit dem ersten Kühlmittelkreis 9 verbunden.
  • Der Luftkühlerzweig 94 zweigt stromauf der Antriebseinrichtung 3 und stromab der ersten Kühlmittelpumpe 21 vom Kühlmittelkreis-Hauptzweig 39 ab und mündet stromab der Antriebseinrichtung 3 in den Kühlmittelkreis-Hauptzweig 39. Vorzugsweise mündet der Luftkühlerzweig 94 stromauf des Wärmetauschers 23 in den Kühlmittelkreis-Hauptzweig 39. Dabei ist es möglich, dass der Luftkühlerzweig 94 stromauf des Kühlmittelkreis-Bypasszweigs 40 oder, wie gestrichelt angedeutet, stromab des Kühlmittelkreis-Bypasszweigs 40 in den Kühlmittelkreis-Hauptzweig 39 mündet. Ein Luftkühlerzweig-Ventil 95 ist derart ausgestaltet, dass es das Kühlmittels 12 wahlweise durch den Luftkühlerzweig 94 und/oder am Luftkühlerzweig 94 vorbei führt. Das Luftkühlerzweig-Ventil 95 ist im gezeigten Beispiel im Luftkühlerzweig 94 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann die Luftkühlerzweig-Ventileinrichtung 95, wie gestrichelt dargestellt ein Dreiwegeventil 45 sein oder ein solches aufweisen, und somit die Strömung stromab der ersten Kühlmittelpumpe 21 wahlweise in den Luftkühlerzweig 94 und/oder in Richtung der Bordelektronik 22 und/oder der Antriebseinrichtung 3 führen. Auf diese Weise ist es möglich, zwischen dem durch den ersten Kühlmittelkreis 9 zirkulierenden Kühlmittel 12 und der durch die Frischluftanlage 84 strömenden Luft bei Bedarf Wärme auszutauschen, insbesondere die von der Luft aufgenommene Wärme auf das Kühlmittel 12 zu übertragen.
  • In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Thermomanagementsystems 1 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 6 gezeigten Beispiel dadurch, dass der Heizkreis 8 einen den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 umgehenden Bypasszweig 96, nachfolgend auch als Heizkreis-Wärmeübertrager-Bypasszweig 96 bezeichnet, aufweist, der stromauf der Heizeinrichtung 56 in den Heizkreis 8 mündet. Im gezeigten Beispiel mündet der Heizkreis-Wärmeübertrager-Bypasszweig 96 unmittelbar stromauf der elektrischen Heizeinrichtung 56 in den Heizkreis-Heizzweig 57. Eine zugehörige Ventileinrichtung 97, nachfolgend auch als Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager-Ventileinrichtung 97 bezeichnet, ist derart ausgestaltet, dass es das Kühlmittel 12 wahlweise durch den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 und/oder durch den Heizkreis-Wärmeübertrager-Bypasszweig 96 führt. Die Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager-Ventileinrichtung 97 ist hierbei entsprechend mit der Steuereinrichtung 66 verbunden. Die Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager-Ventileinrichtung 97 ist im gezeigten Beispiel als ein Dreiwegeventil 45 ausgebildet. Somit ist es möglich, bei Bedarf, insbesondere wenn der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 nicht vom Temperiermittel 74 durchströmt ist, das Kühlmittel 12 über den Heizkreis-Wärmeübertrager-Bypasszweig 96 am Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 vorbeizuführen, so dass entsprechende Druckverluste und/oder thermische Verluste im Kühlmittel 12 reduziert sind.
  • Ein anderes Ausführungsbeispiel des Thermomanagementsystems 1 ist in 8 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 im Heizkreis 8 stromab der Heizeinrichtung 56 und stromauf des Heizkörpers 20 angeordnet ist. Somit ist es möglich, insbesondere wenn die Heizeinrichtung 56 außer Betrieb ist, beim Durchströmen der Heizeinrichtung 56 auftretende Druckverluste und/oder thermische Verluste im Kühlmittel 12 zu reduzieren. Dabei kann, wie gestrichelt angedeutet, auch in diesem Ausführungsbeispiel ein Heizkreis-Wärmeübertrager-Bypasszweig 96 mit zugehöriger Ventileinrichtung 97 vorgesehen sein, wobei der Heizkreis-Wärmeübertrager-Bypasszweig 96 stromab der Heizeinrichtung 56 angeordnet ist und stromauf des Heizkörpers 20 in den Heizkreis 8 mündet.
  • Ein anderes Ausführungsbeispiel des Thermomanagementsystems 1 ist in 9 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 7 gezeigten Beispiel dadurch, dass der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 im Heizkreis 8 außerhalb des Heizkreis-Heizzweigs 57 und im Heizkreis-Bypasszweig 38 eingebunden ist. Ist die Heizeinrichtung 56 außer Betrieb, so kann ein Wärmeübertrag zwischen dem Heizkreis 8 und dem Brennkraftmaschinenkreis 73 unter Umgehung der Heizeinrichtung 56 vereinfacht erfolgen.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Thermomanagementsystems 1 ist in 10 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 9 gezeigten Beispiel dadurch, dass die Ventileinrichtung 93 zum Aufteilen der Strömung des Kühlmittels 12 stromab der Heizeinrichtung 56 zwischen dem Heizkreis 8 und dem zweiten Kühlmittelkreis 10, also die Kühlmittelkreis-Bypassarm-Ventileinrichtung 93, als einfaches, vorzugsweise regelbares, Absperrventil 98 ausgebildet ist, so dass die Aufteilung der Strömung des Kühlmittels 12 in den Heizkreis 8 und den zweiten Kühlmittelkreis 10 vereinfacht erfolgt. Das Absperrventil 98 ist vorzugsweise entsprechend mit der Steuereinrichtung 66 verbunden. Im gezeigten Beispiel ist das Absperrventil 98 zudem in dem Kühlmittelkreis-Bypassarm 65 des zweiten Kühlmittelkreises 10 angeordnet.
  • Die Strömung des Temperiermittels 74 durch den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 im Vergleich zur Strömung des Kühlmittels 12 durch den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein.
  • In den Beispielen der 6 bis 8 strömen Kühlmittel 12 und Temperiermittel 74 durch den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 voneinander fluidisch getrennt in gleiche Richtung also in Gleichstrom. In den Beispielen der 9 und 10 ist die Strömung des Temperiermittels 74 der Strömung des Kühlmittels 12 entgegengesetzt, so dass Kühlmittel 12 und Temperiermittel 74 im Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 im Gegenstrom sind.
  • Vorstellbar ist es, dass in dem jeweiligen Beispiel auch eine andere relative Strömung des Kühlmittels 12 zum Temperiermittel 74 im Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 vorliegt. Das in 11 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht dem Ausführungsbeispiel der 6 mit der Ausnahme, dass die Strömung des Temperiermittels 74 durch den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 entgegen der Strömungsrichtung des Kühlmittels 12 durch den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77, also im Gegenstrom, erfolgt.
  • Das in 12 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht dem Ausführungsbeispiel der 6 bzw. der 11 mit der Ausnahme, dass die Durchströmung des Brennkraftmaschinen-Wärmeübertragers 77 mit Temperiermittel 74 quer zur Strömung des Kühlmittels 12 durch den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77, also in Kreuzströmung, erfolgt.
  • In den vorstehend erwähnten Heizmodi des Thermomanagementsystems 1 oder in gesonderten Heizmodi kann dabei die aus dem Brennkraftmaschinenkreis 73 stammende Wärme mit dem Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 auf den Heizkreis 8 und somit dem Heizkörper 20 und/oder auf den zweiten Kühlmittelkreis 10 und somit auf den Speicher 5 übertragen werden. Umgekehrt ist es möglich, Wärme aus dem Heizkreis 8 und/oder aus dem zweiten Kühlmittelkreis 10 über den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager 77 auf den Brennkraftmaschinenkreis 73 zu übertragen, wobei diese Wärme beispielsweise zum Vorheizen der Brennkraftmaschine 71 zum Einsatz kommen kann.
  • Über den Luftkühler 86 ist es ferner möglich, von der Luft in der Frischluftanlage 74 aufgenommene Wärme auf das Kühlmittel 12 im ersten Kühlmittelkreis 9 zu übertragen. Wird beispielsweise die Strömung des Kühlmittels 12, insbesondere mit Hilfe des ersten Kühlkreisventils 45' und/oder des Luftkühlerzweig-Ventils 95, über die Antriebseinrichtung 3 und/oder die Bordelektronik 22 unterbunden und das Kühlmittel 12 über den Luftkühlerzweig 94 geführt, ist eine verbesserte Kühlung der der Brennkraftmaschine 71 zuzuführenden Luft, insbesondere ein sogenanntes Unterkühlen der Luft in einem Unterkühlungsmodus des Systems, möglich. Dabei wird vorzugsweise das durch den ersten Kühlmittelkreis 9 zirkulierende Kühlmittel 12 mit Hilfe der Chillerführung 17 durch den Chiller 16 und das Kühlmittel 12 des zweiten Kühlmittelkreises 10 am Chiller 16 vorbeigeführt. Zudem wird der Chiller vom Kältemittel 11 durchströmt, so dass eine weitere Kühlung des Luftkühlers 86 erfolgt.

Claims (38)

  1. Thermomanagementsystem (1) für ein Fahrzeug (2) mit einer elektrischen Antriebseinrichtung (3) und einem elektrischen Speicher (5) zum Versorgen der Antriebseinrichtung (3), - mit einem Kältemittelkreis (7), in dem im Betrieb ein Kältemittel (11) zirkuliert und in dem ein Kältemittelverdichter (13) zum Verdichten des Kältemittels (11), ein Kondensator (14) zum Kondensieren des Kältemittels (11) und ein Verdampfer (15) zum Verdampfen des Kältemittels (11) sowie zur Kühlung von einem Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs (2) zuzuführender Luft (18) eingebunden sind, - mit einem vom Kältemittelkreis (7) fluidisch getrennten Heizkreis (8), in dem im Betrieb ein Kühlmittel (12) zirkuliert und in dem eine Heizkreis-Pumpe (19) zum Fördern des Kühlmittels (12) und ein Heizkörper (20) zum Heizen von dem Fahrzeuginnenraum zuzuführender Luft (18) eingebunden sind, - mit einem vom Kältemittelkreis (7) fluidisch getrennten ersten Kühlmittelkreis (9) zum Temperieren der Antriebseinrichtung (3), in dem im Betrieb ein Kühlmittel (12) zirkuliert und in dem eine erste Kühlmittelpumpe (21) zum Fördern des Kühlmittels (12) eingebunden und mit dem die Antriebseinrichtung (3) wärmeübertragend verbunden ist, - mit einem vom Kältemittelkreis (7) fluidisch getrennten zweiten Kühlmittelkreis (10) zum Temperieren des Speichers (5), in dem im Betrieb ein Kühlmittel (12) zirkuliert und in dem eine zweite Kühlmittelpumpe (64) zum Fördern des Kühlmittels (12) eingebunden und mit dem der Speicher (5) wärmeübertragend verbunden ist, - mit einem Wärmetauscher (23) zum Wärmeaustausch mit der Umgebung des Thermomanagementsystems (1) und mit einer Wärmetauscher-Ventileinrichtung (28), die derart ausgestaltet ist, dass sie den Wärmetauscher (23) wahlweise fluidisch mit dem Heizkreis (8) und dem ersten Kühlmittelkreiskauf (9) verbindet, - wobei der Kondensator (14) des Kältemittelkreises (7) zur Wärmeübertragung auf das durch den Heizkreis (8) zirkulierende Kühlmittel (12) im Heizkreis (8) eingebunden ist, - mit einem im Kältemittelkreis (7) zur Wärmeübertragung auf das Kältemittel (11) eingebundenen Chiller (16), - mit einer vom Kältemittelkreis (7) fluidisch getrennten Chillerführung (17), die einen Kühlmittel (12) führenden Chillerpfad (29), der durch den Chiller (16) führt, und einen Kühlmittel (12) führenden Bypasspfad (30), der den Chiller (16) umgeht, aufweist, - mit einer Chiller-Ventileinrichtung (31), die derart ausgestaltet ist, dass sie stromauf des Chillers (16) wahlweise den ersten Kühlmittelkreis (9) mit dem Chillerpfad (29) und den zweiten Kühlmittelkreis (10) mit dem Bypasspfad (30) fluidisch verbindet oder umgekehrt, - mit einer Steuereinrichtung (66) zum Betreiben des Thermomanagementsystems (1).
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Chiller-Ventileinrichtung (31) ferner derart ausgestaltet ist, dass sie stromab des Chillers (16) wahlweise den Chillerpfad (29) mit dem ersten Kühlmittelkreis (9) und den Bypasspfad (30) mit dem zweiten Kühlmittekreis (10) verbindet oder umgekehrt.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreis (7) einen Chillerzweig (33), in dem der Chiller (16) eingebunden ist, und einen Verdampferzweig (32), in dem der Verdampfer (15) eingebunden ist, aufweist.
  4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, - dass der Heizkreis (8) einen durch den Wärmetauscher (23) führenden Heizkreis-Hauptzweig (37) und einen den Wärmetauscher (23) umgehenden Heizkreis-Bypasszweig (38) aufweist, in dem der Heizkörper (20) eingebunden ist, - dass die Wärmetauscher-Ventileinrichtung (28) derart ausgestaltet ist, dass sie das im Heizkreis (8) zirkulierende Kühlmittel (12) wahlweise durch den Heizkreis-Hauptzweig (37) und/oder durch den Heizkreis-Bypasszweig (38) führt.
  5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, - dass der erste Kühlmittelkreis (9) einen durch den Wärmetauscher (23) führenden Kühlmittelkreis-Hauptzweig (39) und einen den Wärmetauscher (23) umgehenden Kühlmittelkreis-Bypasszweig (40) aufweist, - dass die Wärmetauscher-Ventileinrichtung (28) derart ausgestaltet ist, dass sie das im ersten Kühlmittelkreis (9) zirkulierende Kühlmittel (12) wahlweise durch den Kühlmittelkreis-Hauptzweig (39) und/oder durch den Kühlmittelkreis-Bypasszweig (40) des ersten Kühlmittelkreises (9) führt.
  6. System nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkreis-Hauptzweig (37) und der Kühlmittelkreis-Hauptzweig (39) des ersten Kühlmittelkreises (9) fluidisch gemeinsam durch den Wärmetauscher (23) geführt sind.
  7. System nach Anspruch 4 und 5 oder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, - dass die Wärmetauscher-Ventileinrichtung (28) ein im Heizkreis (8) angeordnetes Heizkreisventil (45") zum Aufteilen der Strömung des Kühlmittels (12) im Heizkreis (8) zwischen dem Heizkreis-Hauptzweig (37) und den Heizkreis-Bypasszweig (38) aufweist, - dass die Wärmetauscher-Ventileinrichtung (28) ein im ersten Kühlmittelkreis (9) angeordnetes erstes Kühlkreisventil (45') zum Aufteilen der Strömung des Kühlmittels (12) im ersten Kühlmittelkreis (9) zwischen dem Kühlmittelkreis-Hauptzweig (39) und dem Kühlmittelkreis-Bypasszweig (40) aufweist.
  8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, - dass der zweite Kühlmittelkreis (10) einen durch die Chillerführung (17) führenden Kühlmittelkreis-Hauptarm (63) und einen die Chillerführung (17) umgehenden Kühlmittelkreis-Bypassarm (65) aufweist, - dass der zweite Kühlmittelkreis (10) ein Kühlmittelventil (67) aufweist, das derart ausgestaltet ist, dass es das im zweiten Kühlmittelkreis (10) zirkulierende Kühlmittel (12) wahlweise durch den Kühlmittelkreis-Hauptarm (63) und/oder durch den Kühlmittelkreis-Bypassarm (65) des zweiten Kühlmittelkreises (10) führt.
  9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Chiller-Ventileinrichtung (31) stromauf des Chillers (16) ein erstes Vierwegeventil (46) aufweist, das zwischen einer ersten Stellung (59), in der das erste Vierwegeventil (46) den ersten Kühlmittelkreis (9) mit dem Chillerpfad (29) sowie den zweiten Kühlmittelkreis (10) mit dem Bypasspfad (30) fluidisch verbindet, und einer zweiten Stellung (60), in der das erste Vierwegeventil (46) den zweiten Kühlmittelkreis (10) mit dem Chillerpfad (29) sowie den ersten Kühlmittelkreis (9) mit dem Bypasspfad (30) fluidisch verbindet, verstellbar ist.
  10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Chiller-Ventileinrichtung (31) stromab des Chillers (16) ein zweites Vierwegeventil (51) aufweist, das zwischen einer ersten Stellung (61), in der das zweite Vierwegeventil (51) den Chillerpfad (29) mit dem ersten Kühlmittelkreis (9) sowie den Bypasspfad (30) mit dem zweiten Kühlmittelkreis (10) fluidisch verbindet, und einer zweiten Stellung (62), in der das zweite Vierwegeventil (51) den Chillerpfad (29) mit dem zweiten Kühlmittelkreis (10) sowie den Bypasspfad (30) mit dem ersten Kühlmittelkreis (9) fluidisch verbindet, verstellbar ist.
  11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Kältemittelkreis (7) stromauf des Chillers (16) eine Drosseleinrichtung (34) zur Variation der Strömung von Kältemittel (11) durch den Chiller (16) angeordnet ist.
  12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlmittelkreis (9) zur Kühlung einer Bordelektronik (22) des Fahrzeugs (2) wärmeübertragend mit der Bordelektronik (22) verbunden ist.
  13. System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (66) derart ausgestaltet ist, dass sie das System (1) in einem ersten Kühlmodus wie folgt betreibt: - der erste Kühlmittelkreis (9) wird über den Bypasspfad (30) am Chiller (16) vorbeigeführt, wogegen der zweite Kühlmittelkreis (10) über den Chillerpfad (29) durch den Chiller (16) geführt wird, derart, dass eine getrennte Strömung von Kühlmittel (12) durch die Kühlmittelkreise (9, 10) vorliegt, - das durch den Heizkreis (8) strömende Kühlmittel (12) wird über den Wärmetauscher (23) geführt und der Heizkörper (20) wird umgangen.
  14. System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (66) derart ausgestaltet ist, dass sie das System (1) in einem zweiten Kühlmodus wie folgt betreibt: - der Bypasspfad (30) wird stromauf des Chillers (16) mit dem ersten Kühlmittelkreis (9) und stromab des Chillers (16) mit dem zweiten Kühlmittelkreis (10) fluidisch verbunden, wogegen der Chillerpfad (29) stromauf des Chillers (16) mit dem zweiten Kühlmittelkreis (10) und stromab des Chillers (16) mit dem ersten Kühlmittelkreis (9) fluidisch verbunden wird, oder umgekehrt, derart, dass stromab des Chillers (16) durch den ersten Kühlmittelkreis (9) strömendes Kühlmittel (12) in den zweiten Kühlmittelkreis (10) strömt und umgekehrt, - die Strömung von Kältemittel (11) durch den Chiller (16) wird unterbrochen.
  15. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (66) derart ausgestaltet ist, dass sie das System (1) in einem dritten Kühlmodus wie folgt betreibt: - der zweite Kühlmittelkreis (10) wird über den Chillerpfad (29) durch den Chiller (16) geführt, derart, dass eine getrennte Strömung von Kühlmittel (12) durch die Kühlmittelkreise (9, 10) vorliegt, - das durch den Heizkreis (8) strömende Kühlmittel (12) wird über den Wärmetauscher (23) geführt und der Heizkörper (20) wird umgangen, - die Strömung von Kältemittel (11) durch den Verdampfer (15) wird unterbrochen.
  16. System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (66) derart ausgestaltet ist, dass sie das System (1) in einem ersten Heizmodus wie folgt betreibt: - der erste Kühlmittelkreis (9) wird über den Chillerpfad (29) durch den Chiller (16) geführt wogegen der zweite Kühlmittelkreis (10) über den Bypasspfad (30) am Chiller (16) vorbei geführt wird, derart, dass eine getrennte Strömung von Kühlmittel (12) durch die Kühlmittelkreise (9, 10) vorliegt, - das durch den Heizkreis (8) strömende Kühlmittel (12) wird über den Heizkörper (20) geführt und der Wärmetauscher (23) wird umgangen, - die Strömung von Kältemittel (11) durch den Chiller (16) wird unterbrochen und Kältemittel (11) wird durch den Verdampfer (15) geführt.
  17. System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (66) derart ausgestaltet ist, dass sie das System (1) in einem zweiten Heizmodus wie folgt betreibt: - durch den ersten Kühlmittelkreis (9) strömendes Kühlmittel (12) wird über den Chillerpfad (29) durch den Chiller (16) geführt, derart, dass im ersten Kühlmittelkreis (9) eine vom zweiten Kühlmittelkreis (10) getrennte Strömung von Kühlmittel (12) vorliegt, - das durch den Heizkreis (8) strömende Kühlmittel (12) wird über den Heizkörper (20) geführt, - das Kältemittel (11) im Kältemittelkreis (7) wird durch den Chiller (16) geführt, - das durch den ersten Kühlmittelkreis (9) strömende Kühlmittel (12) wird am Wärmetauscher (23) vorbei geführt.
  18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (66) derart ausgestaltet ist, dass zudem das Kältemittel (11) im Kältemittelkreis (7) durch den Verdampfer (15) geführt wird.
  19. System nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (66) derart ausgestaltet ist, dass sie das System (1) in einem dritten Heizmodus wie folgt betreibt: - durch den ersten Kühlmittelkreis (9) strömendes Kühlmittel (12) wird über den Chillerpfad (29) durch den Chiller (16) geführt, derart, dass im ersten Kühlmittelkreis (9) eine vom zweiten Kühlmittelkreis (10) getrennte Strömung von Kühlmittel (12) vorliegt, - das durch den Heizkreis (8) strömende Kühlmittel (12) wird über den Heizkörper (20) geführt, - das Kältemittel (11) im Kältemittelkreis (7) wird durch den Chiller (16) geführt, - das durch den ersten Kühlmittelkreis (9) strömende Kühlmittel (12) wird durch den Wärmetauscher (23) geführt, wenn die Temperatur des Kühlmittels (12) an einem Austritt der Antriebseinrichtung (3) unterhalb der Temperatur außerhalb des Wärmetauschers (23) liegt.
  20. System nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) eine elektrische Heizeinrichtung (56) zum Heizen von Kühlmittel (12) aufweist, die in einem Heizkreis-Heizzweig (57) des Heizkreises (8) stromauf des Heizkörpers (20) eingebunden ist.
  21. System nach Anspruch 20 und einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreis-Bypassarm (65) durch die Heizeinrichtung (56) führt.
  22. System nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (66) derart ausgestaltet ist, dass sie das System (1) in einem vierten Heizmodus wie folgt betreibt: - durch den Heizkreis (8) strömendes Kühlmittel (12) wird durch die Heizeinrichtung (56) geführt und somit geheizt, - anschließend wird das Kühlmittel (12) durch den Heizkörper (20) geführt.
  23. System nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (66) derart ausgestaltet ist, dass sie das System (1) in einem fünften Heizmodus wie folgt betreibt: - durch den zweiten Kühlmittelkreis (10) strömendes Kühlmittel (12) wird durch die Heizeinrichtung (56) geführt und somit geheizt.
  24. System nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (66) derart ausgestaltet ist, dass sie das System (1) in einem sechsten Heizmodus wie folgt betreibt: - der zweite Kühlmittelkreis (10) wird über den Chillerpfad (29) durch den Chiller (16) geführt, - das durch den Heizkreis (8) strömende Kühlmittel (12) wird über den Heizkörper (20) geführt.
  25. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (66) derart ausgestaltet ist, dass sie das System (1) zudem wie folgt betreibt: - das gesamte Kühlmittel (12) im Heizkreis (8) wird durch den Wärmetauscher (23) geführt, - das gesamte Kühlmittel (12) im ersten Kühlmittelkreis (9) wird durch den Wärmetauscher (23) geführt.
  26. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (66) derart ausgestaltet ist, dass sie das System (1) zudem wie folgt betreibt: - das gesamte Kühlmittel (12) im Heizkreis (8) wird durch den Wärmetauscher (23) geführt, - das gesamte Kühlmittel (12) im ersten Kühlmittelkreis (9) wird am Wärmetauscher (23) vorbei geführt.
  27. System nach Anspruch 16 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (66) derart ausgestaltet ist, dass sie das System (1) zudem wie folgt betreibt: - das gesamte Kühlmittel (12) im Heizkreis (8) wird am Wärmetauscher (23) vorbei geführt, - das gesamte Kühlmittel (12) im ersten Kühlmittelkreis (9) wird durch den Wärmetauscher (23) geführt.
  28. System nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (66) derart ausgestaltet ist, dass sie das System (1) zudem wie folgt betreibt: - das gesamte Kühlmittel (12) im Heizkreis (8) wird am Wärmetauscher (23) vorbei geführt, - das gesamte Kühlmittel (12) im ersten Kühlmittelkreis (9) wird am Wärmetauscher (23) vorbei geführt.
  29. System nach Anspruch 16 oder einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (66) derart ausgestaltet ist, dass sie das System (1) zudem wie folgt betreibt: - das Kühlmittel (12) im Heizkreis (8) wird teilweise durch den Wärmetauscher (23) und teilweise am Wärmetauscher (23) vorbei geführt, und/oder - das Kühlmittel (12) im ersten Kühlmittelkreis (9) wird teilweise durch den Wärmetauscher (23) und teilweise am Wärmetauscher (23) vorbei geführt.
  30. System nach einem der Ansprüche 1 bis 29, gekennzeichnet durch einen vom Kältemittelkreis (7) fluidisch getrennten Brennkraftmaschinenkreis (73) zum Temperieren einer Brennkraftmaschine (71) einer Brennkraftmaschinenanordnung (70), in dem im Betrieb ein Temperiermittel (74) zirkuliert und in dem eine Temperiermittelpumpe (75) zum Fördern des Temperiermittels (74) durch den Brennkraftmaschinenkreis (73) sowie ein Temperiermittel-Wärmeübertrager (76) zum Kühlen des Temperiermittels (74) eingebunden sind und mit dem die Brennkraftmaschine (71) wärmeübertragend verbunden ist.
  31. System nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, - dass im Brennkraftmaschinenkreis (73) ein Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager (77) eingebunden ist, - dass der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager (77) zudem im Heizkreis (8) eingebunden ist.
  32. System nach Anspruch 31 und einem der Ansprüche 20 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager (77) im Heizkreis (8) stromauf der Heizeinrichtung (56) und stromab des Kondensators (14) eingebunden ist.
  33. System nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager (77) im Heizkreis-Heizzweig (57) im Heizkreis (8) eingebunden ist.
  34. System nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, - dass der Heizkreis (8) einen den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager (77) umgehenden Heizkreis-Wärmeübertrager-Bypasszweig (96) aufweist, - dass das System (1) eine Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager-Ventileinrichtung (97) aufweist, die derart ausgestaltet ist, dass sie das Kühlmittel (12) wahlweise durch den Brennkraftmaschinen-Wärmeübertrager (77) und/oder durch den Heizkreis-Wärmeübertrager-Bypasszweig (96) führt.
  35. System nach einem der Ansprüche 21 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) eine Kühlmittelkreis-Bypassarm-Ventileinrichtung (93) aufweist, die derart ausgestaltet ist, dass sie das Kühlmittel (12) stromab der Heizeinrichtung (56) durch den zweiten Kühlmittelkreis (10) und/oder durch den Heizkreis (8) führt.
  36. System nach einem der Ansprüche 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet, - dass die Brennkraftmaschinenanordnung (70) eine Frischluftanlage (84) zum Zuführen von Frischluft zur Brennkraftmaschine (71) aufweist, in der ein Luftkühler (86) zum Kühlen der Luft eingebunden ist, - dass der erste Kühlmittelkreis (9) einen die Antriebseinrichtung (3, 4) umgehenden Luftkühlerzweig (94) aufweist, wobei der Luftkühler (86) von der Frischluftanlage (84) fluidisch getrennt im Luftkühlerzweig (94) eingebunden ist, - dass die erste Kühlmittelpumpe (21) stromauf des Luftkühlerzweigs (94) angeordnet ist, - dass der Luftkühlerzweig (94) stromauf des Wärmetauschers (23) in den Kühlmittelkreis-Hauptzweig (39) mündet.
  37. System nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (66) derart ausgestaltet ist, dass sie das System (1) in einem Unterkühlungsmodus wie folgt betreibt: - die Strömung des Kühlmittels (12) über die Antriebseinrichtung (3) und/oder die Bordelektronik (22) wird unterdbunden, - das Kühlmittel (12) wird über den Luftkühlerzweig (94) geführt, - das durch den ersten Kühlmittelkreis (9) zirkulierende Kühlmittel (12) wird durch den Chiller (16) und das Kühlmittel (12) des zweiten Kühlmittelkreises (10) am Chiller (16) vorbeigeführt, - der Chiller (16) wird vom Kältemittel (11) durchströmt.
  38. Fahrzeug (2) mit einem Fahrzeuginnenraum und einem Thermomanagementsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
DE102019207993.8A 2018-06-08 2019-05-31 Thermomanagementsystem für ein Fahrzeug Pending DE102019207993A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018209169 2018-06-08
DE102018209169.2 2018-06-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019207993A1 true DE102019207993A1 (de) 2019-12-12

Family

ID=68651992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019207993.8A Pending DE102019207993A1 (de) 2018-06-08 2019-05-31 Thermomanagementsystem für ein Fahrzeug

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11130385B2 (de)
CN (1) CN110576717B (de)
DE (1) DE102019207993A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115103953A (zh) * 2020-03-23 2022-09-23 斯堪尼亚商用车有限公司 温度控制***、设置有该温度控制***的车辆及用于控制该温度控制***的操作的方法

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7260986B2 (ja) 2018-09-28 2023-04-19 株式会社Subaru 車両の熱管理システム
KR20200072599A (ko) * 2018-12-06 2020-06-23 현대자동차주식회사 차량 열관리 시스템
JP6997883B2 (ja) * 2018-12-21 2022-01-18 本田技研工業株式会社 温度調整回路
KR102533382B1 (ko) * 2019-01-09 2023-05-19 한온시스템 주식회사 열관리 시스템
JP7245131B2 (ja) * 2019-07-16 2023-03-23 株式会社日本クライメイトシステムズ 車両用蓄熱システム
DE102019215846A1 (de) * 2019-10-15 2021-04-15 Mahle International Gmbh Vorrichtung zur Temperierung einer Energiespeichervorrichtung
CN111071072A (zh) * 2019-12-31 2020-04-28 潍柴动力股份有限公司 燃料电池冷却模块及燃料电池冷却***
JP7367573B2 (ja) * 2020-03-16 2023-10-24 トヨタ自動車株式会社 熱要求調停装置、方法、プログラム、及び車両
JP7375647B2 (ja) * 2020-03-25 2023-11-08 マツダ株式会社 車両用冷却装置
FR3108563A1 (fr) * 2020-03-30 2021-10-01 Renault S.A.S Dispositif de gestion thermique pour un véhicule automobile hybride
CN112448063A (zh) * 2020-06-29 2021-03-05 杭州三花研究院有限公司 热管理***、热管理***的控制方法、存储介质
CN112635790A (zh) * 2020-12-21 2021-04-09 中车株洲电力机车有限公司 一种轨道车辆燃料电池双回路冷却***
DE102021200937A1 (de) * 2021-02-02 2022-08-04 Mahle International Gmbh Klimatisierungsanlage für ein Kraftfahrzeug
DE102021205405A1 (de) 2021-05-27 2022-12-01 Volkswagen Aktiengesellschaft Temperiersystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Kühlsystem, einem Klimasystem und einem Chiller
US11780287B2 (en) * 2021-06-24 2023-10-10 Guangzhou Automobile Group Co., Ltd. Thermal management system and electric vehicle having the same

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6640889B1 (en) * 2002-03-04 2003-11-04 Visteon Global Technologies, Inc. Dual loop heat and air conditioning system
US20120297809A1 (en) * 2011-05-26 2012-11-29 Neil Carpenter Refrigerant loop for battery electric vehicle with internal heat exchanger for heat exchange with coolant
JP5867305B2 (ja) 2012-06-20 2016-02-24 株式会社デンソー 車両用熱管理システム
DE102012108043A1 (de) 2012-08-30 2014-05-15 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Temperierungsanordnung
US9631872B2 (en) * 2013-02-04 2017-04-25 GM Global Technology Operations LLC Multi-circuited vehicular thermal management system and method
DE112014002672T5 (de) * 2013-06-04 2016-02-18 Denso Corporation Fahrzeugwärme-Managementsystem
DE102013109666A1 (de) * 2013-09-04 2015-03-05 Pierburg Gmbh Heiz-/Kühlsystem für Fahrzeuge und Verfahren zum Betreiben eines Heiz-/Kühlsystems für Fahrzeuge
US9914338B2 (en) * 2014-03-06 2018-03-13 GM Global Technology Operations LLC Thermal management system for a vehicle
DE102014217960A1 (de) 2014-09-09 2016-03-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wärmepumpenanlage zur Klimatisierung eines Fahrzeuges und Verfahren zum Betrieb einer solchen Wärmepumpenanlage
DE102014226346A1 (de) 2014-12-18 2016-06-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wärmesystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug
DE102015218824A1 (de) * 2015-09-30 2017-03-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wärmepumpensystem und Verfahren zum Betrieb eines solchen
DE102015220623B4 (de) * 2015-10-22 2022-01-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wärmesystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug
WO2018064054A1 (en) * 2016-09-27 2018-04-05 Rivian Automotive, LLC Electric vehicle thermal management system with battery heat storage
GB2571111B (en) * 2018-02-16 2020-05-27 Jaguar Land Rover Ltd System and method for refrigerant management in an electric vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115103953A (zh) * 2020-03-23 2022-09-23 斯堪尼亚商用车有限公司 温度控制***、设置有该温度控制***的车辆及用于控制该温度控制***的操作的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110576717B (zh) 2024-03-19
US20190375270A1 (en) 2019-12-12
CN110576717A (zh) 2019-12-17
US11130385B2 (en) 2021-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102019207993A1 (de) Thermomanagementsystem für ein Fahrzeug
DE102015220623B4 (de) Wärmesystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug
EP3191328B1 (de) Wärmepumpenanlage zur klimatisierung eines fahrzeuges und verfahren zum betrieb einer solchen wärmepumpenanlage
DE60319291T2 (de) Anordnung zur thermischen Verwaltung, insbesondere für ein Fahrzeug, das mit einer Brennstoffzelle ausgerüstet ist
EP3711983B1 (de) Wärmesystem für ein elektro- oder hybridfahrzeug, elektro- oder hybridfahrzeug, verfahren zum betrieb eines wärmesystems
EP2736741B1 (de) Klimatisierung zum temperieren von komponenten sowie eines innenraums eines kraftfahrzeugs
EP0575402B1 (de) Verfahren zur kühlung von antriebskomponenten und zur heizung eines fahrgastraumes eines kraftfahrzeuges, insbesondere eines elektromobils, und einrichtung zur durchführung des verfahrens
DE112018006797T5 (de) Wärmeverwaltungssystem
DE10242464B4 (de) Vorrichtung zur Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums
DE102013114307B4 (de) Verfahren zum Steuern einer kombinierten Heiz- und Kühl-Dampfkompressionsanlage
DE102018104410A1 (de) Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben des Klimatisierungssystems
DE102018118118A1 (de) Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben des Klimatisierungssystems
WO2019096696A1 (de) Kühlsystem für ein kraftfahrzeug und kraftfahrzeug mit einem solchen kühlsystem
WO2016096501A1 (de) Wärmesystem für ein elektro- oder hybridfahrzeug
DE102018129393B4 (de) Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben des Klimatisierungssystems
DE102012019005B4 (de) Thermisches Konditionieren eines einen Elektroantrieb aufweisenden Kraftfahrzeugs
DE102015212726B4 (de) Wärmesystem für ein Fahrzeug und Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeugs
DE112013003435T5 (de) Temperaturregelungseinrichtung
DE102013216927A1 (de) Fahrzeugwärmepumpensystem für milde Umgebung
WO2015049642A1 (de) Klimatisierungssystem für ein kraftfahrzeug
DE102015112030A1 (de) Modulares Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs
DE102020117471A1 (de) Wärmepumpenanordnung mit indirekter Batterieerwärmung für batteriebetriebene Kraftfahrzeuge und Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpenanordnung
WO2014166596A1 (de) Fahrzeugklimatisierungseinrichtung
DE102019129442A1 (de) Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug
DE102019111127A1 (de) Kühl- und Heizsystem für Fahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified