DE102021133654A1 - Temperature control device for an electrically driven vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Temperierungsvorrichtung (1) für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug (12), mit zumindest einem Temperierkreislauf (14) zu einer Temperierung eines Energiespeichers (18) des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12), wobei der Temperierkreislauf (14) zumindest einen Wärmeübertrager (20) zu einem Wärmeaustausch zwischen dem Temperierkreislauf (14) und einer Umgebungsluft (22) des Temperierkreislaufs (14) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass eine Luftvortemperierungseinheit (24) vorgesehen ist, welche in einem Einzugsbereich der Umgebungsluft (22) angeordnet ist, und dass die Luftvortemperierungseinheit (24) eine Ultraschalleinrichtung (25) umfasst, die dazu vorgesehen ist, die Umgebungsluft (22) mit Wasser (26) zu versetzten.The invention relates to a temperature control device (1) for an electrically driven vehicle (12), with at least one temperature control circuit (14) for temperature control of an energy store (18) of the electrically driven vehicle (12), the temperature control circuit (14) having at least one heat exchanger ( 20) for heat exchange between the temperature control circuit (14) and ambient air (22) of the temperature control circuit (14). It is proposed that an air pre-tempering unit (24) is provided, which is arranged in a collection area for the ambient air (22), and that the air pre-tempering unit (24) comprises an ultrasonic device (25) which is intended to mix the ambient air (22) with to add water (26).
Description
Stand der TechnikState of the art
In der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Die Erfindung geht aus von einer Temperierungsvorrichtung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, mit zumindest einem Temperierkreislauf zu einer Temperierung eines Energiespeichers und/oder eines elektrischen Antriebsmotors und/oder eines Antriebsinverters des elektrischen Antriebsmotors des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, wobei der Temperierkreislauf zumindest einen Wärmeübertrager zu einem Wärmeaustausch zwischen dem Temperierkreislauf und einer Umgebungsluft des Temperierkreislaufs aufweist.The invention is based on a temperature control device for an electrically driven vehicle, with at least one temperature control circuit for temperature control of an energy store and/or an electric drive motor and/or a drive inverter of the electric drive motor of the electrically driven vehicle, the temperature control circuit having at least one heat exchanger for heat exchange between the temperature control circuit and an ambient air of the temperature control circuit.
Der Energiespeicher ist vorzugsweise als elektrochemischer Energiespeicher ausgebildet. Bevorzugt ist der Energiespeicher als Akkumulator ausgebildet, insbesondere mit einer elektrischen Spannung von mehr als 40 V, bevorzugt mehr als 100 V, besonders bevorzugt mehr als 200 V, beispielsweise im Bereich von 400V oder 800V, in einem geladenen Zustand des Energiespeichers. Der Energiespeicher weist insbesondere eine Kapazität von mehr als 10 kWh, bevorzugt von mehr als 20 kWh, besonders bevorzugt von mehr als 35 kWh auf. Der Energiespeicher ist insbesondere dazu vorgesehen, zumindest einen Elektromotor und/oder einen Hybridantrieb des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zu einem Antrieb des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen.The energy store is preferably designed as an electrochemical energy store. The energy store is preferably designed as an accumulator, in particular with an electrical voltage of more than 40 V, preferably more than 100 V, particularly preferably more than 200 V, for example in the range of 400 V or 800 V, when the energy store is in a charged state. In particular, the energy store has a capacity of more than 10 kWh, preferably more than 20 kWh, particularly preferably more than 35 kWh. The energy store is provided in particular to supply at least one electric motor and/or a hybrid drive of the electrically driven vehicle with electrical energy to drive the electrically driven vehicle.
Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.“Provided” should be understood to mean, in particular, specially programmed, specially designed and/or specially equipped. The fact that an object is provided for a specific function is to be understood in particular to mean that the object fulfills and/or executes this specific function in at least one application and/or operating state.
Der Energiespeicher kann insbesondere als Antriebsakkumulator oder als Reichweitenverlängerer ausgebildet sein. Der Energiespeicher dient als Energiequelle für den elektrischen Antriebsmotor.The energy store can be designed in particular as a drive accumulator or as a range extender. The energy store serves as an energy source for the electric drive motor.
Der Temperierkreislauf ist insbesondere dazu vorgesehen, eine Temperatur des Energiespeichers unterhalb einer zulässigen Maximaltemperatur und vorzugsweise oberhalb einer zulässigen Minimaltemperatur zu halten. Insbesondere ist die Temperierungsvorrichtung dazu vorgesehen, den Energiespeicher während eines Ladevorgangs, insbesondere eines Schnellladevorgangs, des Energiespeichers unterhalb der zulässigen Maximaltemperatur des Energiespeichers zu halten. Unter einem „Schnellladevorgang“ soll insbesondere ein Ladevorgang mit einer elektrischen Leistung von mehr als 20 kW, bevorzugt mehr als 50 kW, besonders bevorzugt mehr als 100 kW verstanden werden.The temperature control circuit is provided in particular to keep the temperature of the energy storage device below a permissible maximum temperature and preferably above a permissible minimum temperature. In particular, the temperature control device is provided to keep the energy store below the permissible maximum temperature of the energy store during a charging process, in particular a rapid charging process. A “rapid charging process” is to be understood in particular as a charging process with an electrical output of more than 20 kW, preferably more than 50 kW, particularly preferably more than 100 kW.
Der Energiespeicher ist insbesondere an einem Energiespeicherwärmeübertrager des Temperierkreislaufs angeordnet. Beispielsweise ist der Energiespeicher auf einer Wärmeübertragerplatte des Energiespeicherwärmeübertragers fixiert oder der Energiespeicherwärmeübertrager ist in ein Gehäuse des Energiespeichers integriert. Insbesondere umfasst der Temperierkreislauf ein Kühlmittel und/oder ein Kältemittel zu einem Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeübertrager und dem Energiespeicherwärmeübertrager, insbesondere zu einem Kühlen des Energiespeichers.The energy store is arranged in particular on an energy store heat exchanger of the temperature control circuit. For example, the energy store is fixed on a heat exchanger plate of the energy store heat exchanger or the energy store heat exchanger is integrated into a housing of the energy store. In particular, the temperature control circuit includes a coolant and/or a refrigerant for heat exchange between the heat exchanger and the energy storage heat exchanger, in particular for cooling the energy storage device.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst der Temperierkreislauf zumindest ein elektrisches Heizelement zu einer Wärmeübertragung von dem Heizelement zu dem Energiespeicherwärmeübertrager, insbesondere zu einem Aufheizen des Energiespeichers. Das elektrische Heizelement ist vorzugsweise als Widerstandsheizer ausgebildet, insbesondere als Hochvoltwiderstandsheizer, oder alternativ als Wärmepumpe, als Heizstrahler oder dergleichen.According to an advantageous development of the invention, the temperature control circuit comprises at least one electrical heating element for heat transfer from the heating element to the energy storage heat exchanger, in particular for heating the energy storage. The electrical heating element is preferably designed as a resistance heater, in particular as a high-voltage resistance heater, or alternatively as a heat pump, as a radiant heater or the like.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist, dass der Temperierkreislauf einen Primärkreislauf umfasst. Insbesondere ist der Energiespeicherwärmeübertrager fluidtechnisch in den Primärkreislauf eingebunden. Das optionale elektrische Heizelement ist bevorzugt in dem Primärkreislauf fluidtechnisch eingebunden. Vorzugsweise umfasst der Temperierkreislauf einen Sekundärkreislauf. Der Primärkreislauf und der Sekundärkreislauf sind vorzugsweise fluidtechnisch voneinander getrennt ausgebildet. Vorzugsweise ist der Wärmeübertrager in dem Sekundärkreislauf fluidtechnisch eingebunden. Vorzugsweise umfasst der Temperierkreislauf zumindest einen Austauschwärmeübertrager zu einem Wärmeaustausch zwischen dem Primärkreislauf und dem Sekundärkreislauf. Alternativ ist der Wärmeübertrager fluidtechnisch in den Primärkreislauf eingebunden. Der Wärmeübertrager kann als Niedertemperaturkühler für das Kühlmittel des Temperierkreislaufs oder als Verflüssiger für das Kältemittel des Temperierkreislaufs ausgebildet sein. Bei einer Anordnung des Wärmeübertragers in dem Sekundärkreislauf umfasst der Primärkreislauf optional einen zusätzlichen Wärmeübertrager zu einem Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft.An advantageous development of the invention is that the temperature control circuit includes a primary circuit. In particular, the energy storage heat exchanger is fluidically integrated into the primary circuit. The optional electrical heating element is preferably integrated in terms of fluid technology in the primary circuit. The temperature control circuit preferably includes a secondary circuit. The primary circuit and the secondary circuit are preferably designed to be separate from one another in terms of fluid technology. The heat exchanger is preferably integrated in terms of fluid technology in the secondary circuit. The temperature control circuit preferably comprises at least one exchange heat exchanger for heat exchange between the primary circuit and the secondary circuit. Alternatively, the heat exchanger is fluidly integrated into the primary circuit. The heat exchanger can be designed as a low-temperature cooler for the coolant of the temperature control circuit or as a condenser for the coolant of the temperature control circuit. At a Arrangement of the heat exchanger in the secondary circuit, the primary circuit optionally includes an additional heat exchanger for heat exchange with the ambient air.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist, dass das elektrisch angetriebene Fahrzeug zumindest einen Ventilator zu einem Fördern der Umgebungsluft zu dem Wärmeübertrager und optional dem zusätzlichen Wärmeübertrager umfasst. Vorzugsweise sind der Wärmeübertrager, der zusätzliche Wärmeübertrager und der Ventilator bezogen auf eine Hauptförderrichtung des Ventilators hintereinander angeordnet, insbesondere bezogen auf einen Luftstrom der Umgebungsluft in Reihe angeordnet. Bevorzugt ist der Ventilator zu einem Ansaugen der Umgebungsluft durch den Wärmeübertrager und optional den zusätzlichen Wärmeübertrager hindurch angeordnet. Der durch den Ventilator erzeugte Einzugsbereich der Umgebungsluft kann offen ausgebildet sein oder durch einen Luftzufuhrkanal des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs begrenzt sein.An advantageous development of the invention is that the electrically driven vehicle includes at least one fan for conveying the ambient air to the heat exchanger and optionally to the additional heat exchanger. The heat exchanger, the additional heat exchanger and the fan are preferably arranged one behind the other in relation to a main conveying direction of the fan, in particular arranged in series in relation to an air flow of the ambient air. The fan is preferably arranged to suck in the ambient air through the heat exchanger and optionally through the additional heat exchanger. The intake area of the ambient air generated by the fan can be designed to be open or be delimited by an air supply duct of the electrically powered vehicle.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist, dass die Luftvortemperierungseinheit bezogen auf die Hauptförderrichtung des Ventilators vorzugsweise vor dem Wärmeübertrager angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist der Wärmeübertrager zwischen der Luftvortemperierungseinheit und dem Ventilator angeordnet.An advantageous development of the invention is that the air pre-temperature control unit is preferably arranged in front of the heat exchanger in relation to the main conveying direction of the fan. The heat exchanger is particularly preferably arranged between the air pre-temperature control unit and the fan.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist, dass die Luftvortemperierungseinheit dazu vorgesehen ist, die Umgebungsluft zu temperieren, bevor die Umgebungsluft den Wärmeübertrager erreicht.An advantageous development of the invention is that the air pre-tempering unit is provided to temper the ambient air before the ambient air reaches the heat exchanger.
Vorteilhaft ist, dass die Luftvortemperierungseinheit eine Ultraschalleinrichtung umfasst, die dazu vorgesehen ist, die Umgebungsluft mit Wasser zu versetzen, insbesondere ein Aerosol zu bilden. Insbesondere ist die Luftvortemperierungseinheit zu einem Abkühlen der Umgebungsluft durch einen Phasenübergang des in die Umgebungsluft eingebrachten Wassers zu Dampf vorgesehen.It is advantageous that the air pre-temperature control unit comprises an ultrasonic device which is intended to add water to the ambient air, in particular to form an aerosol. In particular, the air pre-temperature control unit is provided for cooling the ambient air through a phase transition of the water introduced into the ambient air to steam.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Temperierungsvorrichtung kann der Temperierkreislauf vorteilhaft effektiv betrieben werden. Insbesondere kann eine Temperatur und/oder ein Druck des Kältemittels oder des Kühlmittels in dem Wärmeübertrager vorteilhaft niedrig gehalten werden. Insbesondere kann ein Kühlen des Energiespeichers und/oder eines elektrischen Antriebsmotors und/oder eines Antriebsinverters vorteilhaft effektiv durchgeführt werden. Insbesondere kann ein Risiko einer vorzeitigen, temperaturbedingten Alterung des Energiespeichers vorteilhaft gering gehalten werden. Insbesondere kann der Energiespeicher mit einer vorteilhaft hohen elektrischen Leistung geladen werden. Insbesondere kann ein Ladevorgang des Energiespeichers vorteilhaft kurz gehalten werden.Due to the configuration of the temperature control device according to the invention, the temperature control circuit can advantageously be operated effectively. In particular, a temperature and/or a pressure of the refrigerant or of the coolant in the heat exchanger can advantageously be kept low. In particular, cooling of the energy store and/or an electric drive motor and/or a drive inverter can advantageously be carried out effectively. In particular, a risk of premature, temperature-related aging of the energy store can advantageously be kept low. In particular, the energy store can be charged with an advantageously high electrical power. In particular, a charging process of the energy store can advantageously be kept short.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist, dass die Ultraschalleinrichtung insbesondere zu einer Bildung eines Aerosols aus der Umgebungsluft und dem Wasser vorgesehen ist. Die Bildung des Aerosols erfolgt insbesondere mittels mechanischer Schwingungen, die auf einen Flüssigkeitsfilm übertragen werden. Die Schwingungen werden beispielsweise durch mindestens ein, insbesondere mehrere, piezokeramisches Elemente erzeugt. Das, bzw. die piezokeramischen Elemente wandeln elektrische Schwingungen in mechanische Schwingungen um. Die piezokeramischen Elemente sind insbesondere an der Oberfläche des Flüssigkeitsfilmes ausgebildet. Die Flüssigkeit leitet die mechanischen Schwingungen zur Grenzschicht Fluid-Luft. Die mechanischen Schwingungen führen zur Ausbildung von Kapillarwellen, die sich mit steigender Anregungsfrequenz exponentiell aufrichten. Insbesondere bilden sich ab einer definierten Anregungsfrequenz Tropfen eines bestimmten Durchmessers aus. Die Tropfen lösen sich zu einem Aerosol. Die Tropfen lösen sich zu einem Aerosol und vermischen sich mit der Umgebungsluft und bilden die vortemperierte Umgebungsluft.An advantageous development of the invention is that the ultrasonic device is provided in particular for forming an aerosol from the ambient air and the water. The aerosol is formed in particular by means of mechanical vibrations which are transmitted to a liquid film. The vibrations are generated, for example, by at least one, in particular several, piezoceramic elements. The piezoceramic element or elements convert electrical vibrations into mechanical vibrations. The piezoceramic elements are formed in particular on the surface of the liquid film. The liquid conducts the mechanical vibrations to the fluid-air boundary layer. The mechanical vibrations lead to the formation of capillary waves, which straighten up exponentially with increasing excitation frequency. In particular, droplets of a specific diameter form above a defined excitation frequency. The drops dissolve into an aerosol. The drops dissolve into an aerosol and mix with the ambient air and form the pre-tempered ambient air.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass die Temperierungsvorrichtung eine Sensoreinheit umfasst, welche zumindest ein Kreislaufsensorelement in oder an dem Temperierkreislauf umfasst, um die Luftvortemperierungseinheit zu steuern, insbesondere zu regeln.An advantageous development is that the temperature control device includes a sensor unit which includes at least one circuit sensor element in or on the temperature control circuit in order to control, in particular to regulate, the air pre-temperature control unit.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass die Sensoreinheit zumindest einen Speichertemperatursensor als Kreislaufsensorelement umfasst. Der Speichertemperatursensor ist insbesondere dazu vorgesehen, eine Temperatur des Energiespeichers, insbesondere direkt oder indirekt, zu erfassen. Beispielsweise ist der Speichertemperatursensor an dem Energiespeicher, in einem Rücklauf des Primärkreislaufs von dem Energiespeicherwärmeübertrager oder in einem Vorlauf des Austauschwärmeübertragers angeordnet. Insbesondere ist der Speichertemperatursensor dazu vorgesehen, einen Betrieb der Luftvortemperierungseinheit oder des elektrischen Heizelements auszulösen und optional zu steuern.An advantageous development is that the sensor unit includes at least one storage temperature sensor as a circuit sensor element. The storage temperature sensor is provided in particular to detect a temperature of the energy storage device, in particular directly or indirectly. For example, the storage temperature sensor is arranged on the energy store, in a return of the primary circuit from the energy storage heat exchanger or in a flow of the exchange heat exchanger. In particular, the storage temperature sensor is provided to trigger and optionally control operation of the air pre-temperature control unit or the electrical heating element.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass die Sensoreinheit zumindest ein Sekundärsensorelement als Kreislaufsensorelement umfasst, welches in oder an dem Sekundärkreislauf angeordnet ist. Das Sekundärsensorelement ist insbesondere an dem Wärmeübertrager angeordnet, insbesondere zu einer Erfassung eines Betriebsparameters des Wärmeübertragers. Das Sekundärsensorelement kann beispielsweise als Temperatursensor oder als Drucksensor ausgebildet sein. Insbesondere ist das Sekundärsensorelement zu einer Regelung der Luftvortemperierungseinheit vorgesehen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Luftvortemperierungseinheit vorteilhaft bedarfsorientiert betrieben werden. An advantageous development is that the sensor unit includes at least one secondary sensor element as a circuit sensor element, which is arranged in or on the secondary circuit. The secondary sensor element is arranged in particular on the heat exchanger, in particular for detecting an operating parameter of the heat exchanger. The secondary sensor element can be designed, for example, as a temperature sensor or as a pressure sensor. In particular, the secondary sensor element is provided for controlling the air pre-temperature control unit. Due to the configuration according to the invention, the air pre-temperature control unit can advantageously be operated as required.
Insbesondere kann ein Wasserverbrauch und/oder ein Stromverbrauch der Luftvortemperierungseinheit vorteilhaft gering gehalten werden. Es kann insbesondere ein vorteilhaft effizienter Betrieb der Luftvortemperierungseinheit erreicht werden.In particular, water consumption and/or power consumption of the air pre-temperature control unit can advantageously be kept low. In particular, an advantageously efficient operation of the air pre-temperature control unit can be achieved.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass die Temperierungsvorrichtung eine Sensoreinheit umfasst, welche zumindest ein Luftsensorelement außerhalb des Temperierkreislaufs umfasst, um die Luftvortemperierungseinheit zu steuern, insbesondere zu regeln. Das Luftsensorelement ist insbesondere in dem Lufteinzugsbereich angeordnet. Die Sensoreinheit umfasst vorzugsweise ein als Feuchtigkeitssensor ausgebildetes Luftsensorelement, welches zu einer Erfassung einer Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft vorgesehen ist. Der Feuchtigkeitssensor ist vorzugsweise zwischen der Luftvortemperierungseinheit und dem Wärmeübertrager angeordnet. Insbesondere ist der Feuchtigkeitssensor dazu vorgesehen, eine Ausgabemenge an Wasser durch die Luftvortemperierungseinheit zu steuern, insbesondere zu regeln. Vorzugsweise ist der Feuchtigkeitssensor dazu vorgesehen, eine relative Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft während eines Betriebs der Luftvortemperierungseinheit unter 100 % zu halten. Optional umfasst die Sensoreinheit einen Lufttemperatursensor zu einer Erfassung einer Lufttemperatur der Umgebungsluft, insbesondere zu einer Ermittlung einer absoluten Aufnahmekapazität der Umgebungsluft für Wasserdampf.An advantageous development is that the temperature control device includes a sensor unit which includes at least one air sensor element outside of the temperature control circuit in order to control, in particular to regulate, the air pre-temperature control unit. The air sensor element is arranged in particular in the air intake area. The sensor unit preferably comprises an air sensor element designed as a moisture sensor, which is provided for detecting the humidity of the ambient air. The humidity sensor is preferably arranged between the air pre-temperature control unit and the heat exchanger. In particular, the humidity sensor is provided to control, in particular to regulate, an output quantity of water by the air pre-temperature control unit. The humidity sensor is preferably provided to keep the relative humidity of the ambient air below 100% during operation of the air pre-temperature control unit. Optionally, the sensor unit includes an air temperature sensor for detecting an air temperature of the ambient air, in particular for determining an absolute absorption capacity of the ambient air for water vapor.
Optional umfasst die Sensoreinheit einen weiteren oder alternativen Feuchtigkeitssensor, welcher bezogen auf die Förderrichtung des Ventilators vor der Luftvortemperierungseinheit angeordnet ist, insbesondere um eine umweltbedingte Feuchtigkeit der Umgebungsluft zu ermitteln. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Betrieb der Luftvortemperierungseinheit vorteilhaft auf Witterungsbedingungen abgestimmt werden. Insbesondere kann eine Rückkondensierung des Wassers vorteilhaft gering gehalten werden. Insbesondere kann ein Montageort der Temperierungsvorrichtung vorteilhaft trocken gehalten werden. Insbesondere kann eine Ladegeschwindigkeit des Energiespeichers abhängig von den Witterungsbedingungen eingestellt werden.Optionally, the sensor unit comprises a further or alternative humidity sensor, which is arranged in front of the air pre-temperature control unit in relation to the conveying direction of the fan, in particular in order to determine an environmental humidity of the ambient air. Due to the configuration according to the invention, operation of the air pre-temperature control unit can advantageously be matched to weather conditions. In particular, recondensation of the water can advantageously be kept to a minimum. In particular, a mounting location of the temperature control device can advantageously be kept dry. In particular, a charging speed of the energy store can be set depending on the weather conditions.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass die Temperierungsvorrichtung eine Versorgungsleitung und zumindest einen weiteren Wärmeübertrager aufweist zu einer Zuführung eines an dem weiteren Wärmeübertrager entstehenden Kondensats an die Luftvortemperierungseinheit. Insbesondere umfasst die Luftvortemperierungseinheit einen Wassertank, welcher an der Versorgungsleitung angeschlossen ist. Der weitere Wärmeübertrager ist vorzugsweise in dem Sekundärkreislauf fluidtechnisch eingebunden. Insbesondere ist der weitere Wärmeübertrager als Verdampfer für das Kältemittel ausgebildet. Vorzugsweise ist der weitere Wärmeübertrager mit einer Kabinenluft des Fahrzeugs in Kontakt, insbesondere zu einem Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Kabinenluft. Der Sekundärkreislauf bildet insbesondere einen Teil einer Klimaanlage des Elektrisch angetriebenes Fahrzeugs. Vorzugsweise ist der weitere Wärmeübertrager und der Austauschwärmeübertrager fluidtechnisch parallel an den Verflüssiger angeschlossen. Besonders bevorzugt umfasst der Sekundärkreislauf ein Mehrwegeventil oder mehrere Einzelventile, um insbesondere einen Kältemittelfluss, insbesondere entweder, durch den Austauschwärmeübertrager oder den weiteren Wärmeübertrager zu leiten. Insbesondere ist die Versorgungsleitung dazu vorgesehen, dass sich während eines Betriebs der Klimaanlage an dem weiteren Wärmeübertrager bildende Kondensat dem Wassertank zuzuführen. Ein Sammelbehälter der Klimaanlage für das Kondensat kann separat von dem Wassertank ausgebildet sein oder identisch mit dem Wassertank ausgebildet sein. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft zur Verfügung stehendes Wasser für die Luftvortemperierungseinheit genutzt werden. Insbesondere kann der Wassertank und/oder der Sammelbehälter vorteilhaft kompakt gehalten werden.An advantageous further development is that the temperature control device has a supply line and at least one additional heat exchanger for supplying a condensate occurring at the additional heat exchanger to the air pre-temperature control unit. In particular, the air pre-temperature control unit includes a water tank which is connected to the supply line. The further heat exchanger is preferably integrated in terms of fluid technology in the secondary circuit. In particular, the further heat exchanger is designed as an evaporator for the refrigerant. The further heat exchanger is preferably in contact with cabin air of the vehicle, in particular for heat exchange between the refrigerant and the cabin air. In particular, the secondary circuit forms part of an air conditioning system of the electrically powered vehicle. Preferably, the additional heat exchanger and the exchange heat exchanger are fluidically connected in parallel to the condenser. The secondary circuit particularly preferably comprises a multi-way valve or a plurality of individual valves, in order in particular to direct a coolant flow, in particular either through the exchange heat exchanger or through the further heat exchanger. In particular, the supply line is provided to supply condensate that forms on the further heat exchanger to the water tank during operation of the air conditioning system. A collecting tank of the air conditioning system for the condensate can be designed separately from the water tank or can be designed identically to the water tank. Due to the configuration according to the invention, available water can advantageously be used for the air pre-temperature control unit. In particular, the water tank and/or the collection container can advantageously be kept compact.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist, dass die Luftvortemperierungseinheit relativ zu dem Temperierkreislauf unbeweglich ist. Insbesondere ist die Luftvortemperierungseinheit in einem festen Abstand zu dem Wärmeübertrager angeordnet. Insbesondere ist der Abstand zwischen dem Wärmeübertrager und der Luftvortemperierungseinheit unabhängig von einem Betriebszustand des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Optional umfasst die Temperierungsvorrichtung einen Rahmen, ein Gestell, eine Montageplatte, ein Gehäuse oder dergleichen, an welchem die Luftvortemperierungseinheit und der Wärmeübertrager fixiert sind. Alternativ sind die Luftvortemperierungseinheit und der Wärmeübertrager separat voneinander ausgebildet und dazu eingerichtet, innerhalb des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs an festen Montageplätzen eingebaut zu werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Temperierungsvorrichtung vorteilhaft nah an dem Wärmeübertrager positioniert werden. Insbesondere kann eine Rückerwärmung der Umgebungsluft vorteilhaft gering gehalten werden. Insbesondere kann ein Luftstrom der Umgebungsluft vorteilhaft zielgerichtet auf den Wärmeübertrager gerichtet werden. Insbesondere kann ein mit dem Wasser zu versetzendes Volumen der Umgebungsluft vorteilhaft klein gehalten werden. Insbesondere kann die zugeführte Wassermenge gering gehalten werden. Ferner kann die Temperierungsvorrichtung mit vorteilhaft vielen Ladestationen für den Energiespeicher kompatibel ausgebildet werden.An advantageous development of the invention is that the air pre-temperature control unit is immovable relative to the temperature control circuit. In particular, the air pre-temperature control unit is arranged at a fixed distance from the heat exchanger. In particular, the distance between the heat exchanger and the air pre-temperature control unit is independent of an operating state of the electrically powered vehicle. Optionally, the temperature control device includes a frame, a rack, a mounting plate, a housing or the like, to which the air pre-temperature control unit and the heat exchanger are fixed. Alternatively, the air pre-temperature control unit and the heat exchanger are designed separately from one another and are set up to be installed at fixed assembly points within the electrically driven vehicle. Due to the configuration according to the invention, the temperature control device can advantageously be positioned close to the heat exchanger. In particular, reheating the ambient air are advantageously kept low. In particular, an air flow from the ambient air can advantageously be directed in a targeted manner onto the heat exchanger. In particular, a volume of the ambient air to be displaced with the water can advantageously be kept small. In particular, the amount of water supplied can be kept low. Furthermore, the temperature control device can advantageously be designed to be compatible with a large number of charging stations for the energy store.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist, dass die Luftvortemperierungseinheit separat von dem Temperierkreislauf ausgebildet ist. Insbesondere ist die Luftvortemperierungseinheit beweglich, insbesondere frei beweglich, gegen den Temperierkreislauf ausgebildet. Insbesondere ist die Luftvortemperierungseinheit dazu eingerichtet, während eines Ladevorgangs des Energiespeichers in dem Einzugsbereich der Umgebungsluft angeordnet zu werden und insbesondere nach dem Ladevorgang aus dem Einzugsbereich der Umgebungsluft, insbesondere von dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, entfernt zu werden. Die Luftvortemperierungseinheit kann insbesondere als eigenständiges Gerät oder als Teil einer Ladestation ausgebildet sein. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein in dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug zu verbauender Teil der Temperierungsvorrichtung vorteilhaft kompakt und vorteilhaft gewichtsarm gestaltet werden. Insbesondere kann auf ein Mitführen des Wassertanks während einer Bewegung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs verzichtet werden.An advantageous development of the invention is that the air pre-temperature control unit is designed separately from the temperature control circuit. In particular, the air pre-temperature control unit is designed to be movable, in particular freely movable, with respect to the temperature control circuit. In particular, the air pre-temperature control unit is set up to be arranged in the intake area of the ambient air during a charging process of the energy store and to be removed in particular after the charging process from the intake area of the ambient air, in particular from the electrically powered vehicle. The air pre-temperature control unit can in particular be designed as an independent device or as part of a charging station. As a result of the configuration according to the invention, a part of the temperature control device to be installed in the electrically driven vehicle can be designed in an advantageously compact and advantageously low-weight manner. In particular, there is no need to carry the water tank along while the electrically powered vehicle is moving.
Darüber hinaus wird ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit zumindest einem Energiespeicher und einer erfindungsgemäßen Temperierungsvorrichtung vorgeschlagen. Das elektrisch angetriebene Fahrzeug kann insbesondere als Landfahrzeug, als Luftfahrzeug oder als Wasserfahrzeug ausgebildet sein. Das elektrisch angetriebene Fahrzeug kann insbesondere als bemanntes oder unbemanntes Fahrzeug ausgebildet sein. Vorzugsweise umfasst das elektrisch angetriebene Fahrzeug zumindest den elektrischen Antriebsmotor, insbesondere einen Elektromotor. Vorzugsweise kann das elektrisch angetriebene Fahrzeug auch einen Hybridantrieb zu einer Fortbewegung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs aufweisen. Vorzugsweise umfasst das elektrisch angetriebene Fahrzeug zumindest eine Kabine und/oder einen Laderaum. Vorzugsweise umfasst das elektrisch angetriebene Fahrzeug die Klimaanlage, welche insbesondere zu einer Temperierung der Kabine und/oder des Laderaums vorgesehen ist. Insbesondere umfasst das elektrisch angetriebene Fahrzeug zumindest einen elektrischen Ladeanschluss zu einer elektrischen Verbindung oder Kopplung des Energiespeichers mit einer Ladestation. Optional ist die Luftvortemperierungseinheit innerhalb des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs angeordnet. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein vorteilhaft schnell ladbares elektrisch angetriebenes Fahrzeug bereitgestellt werden. Insbesondere kann ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einem Energiespeicher mit einer vorteilhaft langen Lebensdauer bereitgestellt werden.In addition, an electrically driven vehicle with at least one energy store and a temperature control device according to the invention is proposed. The electrically driven vehicle can in particular be designed as a land vehicle, an aircraft or a watercraft. The electrically driven vehicle can in particular be designed as a manned or unmanned vehicle. The electrically driven vehicle preferably comprises at least the electric drive motor, in particular an electric motor. The electrically driven vehicle can preferably also have a hybrid drive for moving the electrically driven vehicle. The electrically powered vehicle preferably comprises at least one cabin and/or a loading space. The electrically driven vehicle preferably includes the air conditioning system, which is provided in particular for controlling the temperature of the cabin and/or the loading space. In particular, the electrically powered vehicle includes at least one electrical charging connection for an electrical connection or coupling of the energy store to a charging station. The air pre-temperature control unit is optionally arranged inside the electrically powered vehicle. The configuration according to the invention makes it possible to provide an electrically driven vehicle that can be advantageously charged quickly. In particular, an electrically driven vehicle can be provided with an energy store with an advantageously long service life.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass eine Ladestation für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, mit einem Ladegehäuse und einer Ladevorrichtung zu einem Laden des Energiespeichers des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei die Luftvortemperierungseinheit, insbesondere Teile der Luftvortemperierungseinheit, zusammen mit der Ladevorrichtung in dem Ladegehäuse angeordnet ist. Insbesondere ist die Luftvortemperierungseinheit außerhalb des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs angeordnet. Die Ladevorrichtung umfasst insbesondere einen elektrischen Anschluss zu einer Verbindung mit dem Ladeanschluss des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.An advantageous development is that a charging station for an electrically driven vehicle is proposed with a charging housing and a charging device for charging the energy store of the electrically driven vehicle, with the air pre-heating unit, in particular parts of the air pre-heating unit, being arranged together with the charging device in the charging housing. In particular, the air pre-temperature control unit is arranged outside of the electrically driven vehicle. In particular, the charging device comprises an electrical connection for a connection to the charging connection of the electrically powered vehicle.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Ladestation einen an dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug anordbaren Luftauslass, insbesondere in Form eines Einfüllstutzens, zu einer Einspeisung der vortemperierten Umgebungsluft in den Einzugsbereich des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Alternativ umfasst die Ladestation einen Ventilator zu einer Ausspeisung der vortemperierten Umgebungsluft, insbesondere in Richtung des an der Ladevorrichtung angeschlossenen elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Ladestation bereitgestellt werden, welche den Energiespeicher gleichzeitig lädt und kühlt. Insbesondere kann die Ladestation mit einer vorteilhaft hohen nutzbaren elektrischen Leistung ausgelegt werden.According to an advantageous development, the charging station includes an air outlet that can be arranged on the electrically driven vehicle, in particular in the form of a filler neck, for feeding the pre-tempered ambient air into the intake area of the electrically driven vehicle. Alternatively, the charging station includes a fan for discharging the pre-tempered ambient air, in particular in the direction of the electrically driven vehicle connected to the charging device. The configuration according to the invention makes it possible to provide a charging station which simultaneously charges and cools the energy store. In particular, the charging station can be designed with an advantageously high usable electrical power.
Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemä-ßen Temperierungsvorrichtung. Vorzugsweise umfasst die Temperierungsvorrichtung zumindest eine Steuereinheit zu einer Durchführung des Verfahrens. Unter einer „Steuereinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer „Steuerelektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Insbesondere umfasst das Verfahren einen Temperaturkontrollschritt, in welchem die Steuereinheit mittels des Speichertemperatursensors einen Temperierungsbedarf des Energiespeichers und/oder des elektrischen Antriebsmotors und/oder des Antriebsinverters überprüft. Vorzugsweise aktiviert die Steuereinheit die Luftvortemperierungseinheit. Ein Aktivieren der Luftvortemperierungseinheit kann beispielsweise simultan mit einem Aktivieren des Sekundärkreislaufs durchgeführt werden. Alternativ wird die Luftvortemperierungseinheit aktiviert, wenn das Aktivieren des Sekundärkreislaufs nicht ausreichend ist, um den Temperierungsbedarf zu decken. Alternativ wird das Aktivieren der Luftvortemperierungseinheit durch einen Ladevorgang des Energiespeichers ausgelöst oder durch einen Anschluss des Ladeanschlusses an die Ladestation.The invention also includes a method for operating a temperature control device according to the invention. The temperature control device preferably comprises at least one control unit for carrying out the method. A “control unit” is to be understood in particular as a unit with at least one electronic control system. “Control electronics” is to be understood in particular as a unit with a processor unit and with a memory unit and with an operating program stored in the memory unit. In particular, the method includes a temperature control step, in which the control unit uses the storage temperature sensor to check a temperature control requirement for the energy storage device and/or the electric drive motor and/or the drive inverter. The control unit preferably activates the air pre-temperature control unit. Activating the air pre-tempering unit can for example, be carried out simultaneously with an activation of the secondary circuit. Alternatively, the air pre-tempering unit is activated when activating the secondary circuit is not sufficient to cover the tempering demand. Alternatively, the activation of the air pre-temperature control unit is triggered by a charging process of the energy store or by connecting the charging connection to the charging station.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung aktiviert die Steuereinheit das Heizelement, wenn eine mit dem Speichertemperatursensorelement erfasste Temperatur unterhalb des zulässigen Minimalwerts liegt.According to one development of the invention, the control unit activates the heating element when a temperature detected by the storage temperature sensor element is below the permissible minimum value.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung aktiviert die Steuereinheit den Sekundärkreislauf, wenn die mit dem Speichertemperatursensorelement erfasste Temperatur oberhalb des zulässigen Maximalwerts liegt.According to a development of the invention, the control unit activates the secondary circuit when the temperature detected by the storage temperature sensor element is above the permissible maximum value.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung lenkt die Steuereinheit mittels zumindest eines Ventils einen Kältemittelstrom des Sekundärkreises durch den Austauschwärmeübertrager.According to a development of the invention, the control unit uses at least one valve to direct a flow of refrigerant from the secondary circuit through the exchange heat exchanger.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein vorteilhaft effektives und kostengünstiges Verfahren zu einer Kühlung des Energiespeichers und/oder eines elektrischen Antriebsmotors und/oder eines Antriebsinverters bereitgestellt werden.The configuration according to the invention makes it possible to provide an advantageously effective and cost-effective method for cooling the energy store and/or an electric drive motor and/or a drive inverter.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist, dass während eines Betriebs der Luftvortemperierungseinheit, eine Pumpe das Wasser aus dem Wassertank zu der Ultraschalleinrichtung fördert. Die Ultraschalleinrichtung ist dazu vorgesehen, die Umgebungsluft mit Wasser zu versetzen. Insbesondere arbeitet die Ultraschalleinrichtung als Ultraschallvernebler. Insbesondere kühlt die Umgebungsluft durch ein Einspeisen des Wassers ab. Der Ventilator fördert insbesondere die vortemperierte Luft zu dem Wärmeübertrager. Der Wärmeübertrager überträgt eine Wärme des Kältemittels oder Kühlmittels auf die vortemperierte Luft. Vorzugsweise ist ein Druck und/oder eine Temperatur des Kältemittels oder Kühlmittels innerhalb des Wärmeübertragers kleiner als bei einem Betrieb des Sekundärkreislaufs ohne das Aktivieren der Luftvortemperierungseinheit.An advantageous development of the invention is that during operation of the air pre-temperature control unit, a pump conveys the water from the water tank to the ultrasonic device. The ultrasonic device is intended to add water to the ambient air. In particular, the ultrasonic device works as an ultrasonic nebulizer. In particular, the ambient air is cooled by feeding in the water. In particular, the fan conveys the pre-tempered air to the heat exchanger. The heat exchanger transfers heat from the refrigerant or coolant to the pre-tempered air. A pressure and/or a temperature of the refrigerant or coolant within the heat exchanger is preferably lower than when the secondary circuit is operated without activating the air pre-temperature control unit.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein Austauschwärmeübertrager vorgesehen. Insbesondere überträgt der Austauschwärmeübertrager Wärme von dem Primärkreislauf auf den Sekundärkreislauf.According to an advantageous development, an exchange heat exchanger is provided. In particular, the exchange heat exchanger transfers heat from the primary circuit to the secondary circuit.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass das Kondenswasser gesammelt wird. Insbesondere kondensiert während eines Betriebs der Klimaanlage Wasser an dem weiteren Wärmeübertrager. Das Wasser wird optional während eines Betriebs der Klimaanlage direkt in dem Wassertank gesammelt.An advantageous further development is that the condensed water is collected. In particular, water condenses on the further heat exchanger during operation of the air conditioning system. The water is optionally collected directly in the water tank during operation of the air conditioning system.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass der Wassertank einen Füllstandsensor umfasst, welcher ein Auffüllen des Wassertanks veranlasst, insbesondere durch ein Öffnen einer Fluidverbindung mit dem Sammelbehälter der Klimaanlage.An advantageous development is that the water tank includes a level sensor, which causes the water tank to be filled up, in particular by opening a fluid connection with the collection tank of the air conditioning system.
Die erfindungsgemäße Temperierungsvorrichtung, das erfindungsgemäße elektrisch angetriebene Fahrzeug, die erfindungsgemäße Ladestation und/oder das erfindungsgemäße Verfahren sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Temperierungsvorrichtung, das erfindungsgemäße elektrisch angetriebene Fahrzeug, die erfindungsgemäße Ladestation und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.The temperature control device according to the invention, the electrically driven vehicle according to the invention, the charging station according to the invention and/or the method according to the invention should/should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, the temperature control device according to the invention, the electrically driven vehicle according to the invention, the charging station according to the invention and/or the method according to the invention can have a number of individual elements, components and units as well as method steps that differs from the number specified here in order to fulfill a function described herein. In addition, in the value ranges specified in this disclosure, values lying within the specified limits should also be considered disclosed and can be used as desired.
Figurenlistecharacter list
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages result from the following description of the drawing. Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into further meaningful combinations.
Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektrisch angetriebenen Fahrzeugs und eine erfindungsgemä-ße Ladestation, -
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Temperierungsvorrichtung und -
3 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 a schematic representation of an electrically driven vehicle according to the invention and a charging station according to the invention, -
2 a schematic representation of a temperature control device according to the invention and -
3 a schematic flow chart of a method according to the invention.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments
Der Energiespeicher 18 ist insbesondere zu einer Versorgung des elektrischen Antriebsmotors, insbesondere Elektromotors 50, mit elektrischer Energie vorgesehen. Das elektrisch angetriebene Fahrzeug 12 umfasst vorzugsweise eine Ladeanschluss 48 zu einem Laden des Energiespeichers 18. Die Ladestation 42 umfasst insbesondere eine Ladevorrichtung 40 zu einem Laden, insbesondere einem Schnellladen, des Energiespeichers 18. Die Ladevorrichtung 40 umfasst insbesondere einen zu dem Ladeanschluss 48 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 komplementären Anschluss 46, insbesondere einen elektrischen Stecker. Die Ladestation 42 umfasst vorzugsweise ein Ladegehäuse 38. Die Ladevorrichtung 40 ist insbesondere in dem Ladegehäuse 38 angeordnet.The
Vorzugsweise umfasst der Primärkreislauf 52 zumindest einen, insbesondere plattenförmigen, Energiespeicherwärmeübertrager, an welchem der Energiespeicher 18 fixiert ist. Vorzugsweise umfasst der Primärkreislauf 52 ein Kühlmittel zu einem Wärmetransport. Der Primärkreislauf 52 umfasst insbesondere ein Kühlmittelpumpe 56 zu einem Umwälzen des Kühlmittels. Vorzugsweise umfasst der Primärkreislauf 52 zumindest ein elektrisches Heizelement 57 zu einer Erwärmung des Kühlmittels. Vorzugsweise umfasst der Primärkreislauf 52 zumindest einen Austauschwärmeübertrager 58 zu einem Kühlen des Kühlmittels. Insbesondere ist der Austauschwärmeübertrager 58 in den Sekundärkreislauf 54 eingebunden. Der Sekundärkreislauf 54 und der Primärkreislauf 52 sind bevorzugt fluidtechnisch voneinander getrennt ausgebildet. Insbesondere ist der Austauschwärmeübertrager 58 zu einer, insbesondere stofflosen, Wärmeübertragung von dem Primärkreislauf 52 auf den Sekundärkreislauf 54 vorgesehen.The
Der Sekundärkreislauf 54 umfasst vorzugsweise ein Kältemittel zu einem Wärmetransport. Der Temperierkreislauf 14 weist zumindest einen Wärmeübertrager 20 zu einem Wärmeaustausch zwischen dem Temperierkreislauf 14 und einer Umgebungsluft 22 des Temperierkreislaufs 14 auf. Der Wärmeübertrager 20 ist vorzugsweise in dem Sekundärkreislauf 54 fluidtechnisch eingebunden. Insbesondere ist der Wärmeübertrager 20 als Verflüssiger ausgebildet zu einem Verflüssigen des Kältemittels. Vorzugsweise umfasst der Sekundärkreislauf 54 einen Verdichter 60 zu einem Umwälzen des Kältemittels. Vorzugsweise ist der Austauschwärmeübertrager 58 als Verdampfer zu einem Verdampfen des Kältemittels ausgebildet. Die Temperierungsvorrichtung 1 umfasst zumindest einen weiteren Wärmeübertrager 36. Der weitere Wärmeübertrager 36 ist vorzugsweise als weiterer Verdampfer zu einem Verdampfen des Kältemittels vorgesehen. Der weitere Wärmeübertrager 36 ist insbesondere zu einem Wärmeaustausch zwischen einer Kabinenluft 61 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 und dem Kältemittel vorgesehen. Der Austauschwärmeübertrager 58 und der weitere Wärmeübertrager 36 sind vorzugsweise fluidtechnisch parallel zueinander angeschlossen. Vorzugsweise umfasst der Sekundärkreislauf 54 einen Expansionskörper 62, insbesondere ein Expansionsventil, zu einem Entspannen des Kältemittels. Vorzugsweise ist der Expansionskörper 62 fluidtechnisch in Reihe mit dem Austauschwärmeübertrager 58 angeordnet. Der Sekundärkreislauf 54 umfasst insbesondere einen weiteren Expansionskörper 64, insbesondere ein Expansionsventil, zu einem Entspannen des Kältemittels. Der weitere Expansionskörper 64 ist vorzugsweise fluidtechnisch in Reihe mit dem weiteren Wärmeübertrager 36 angeordnet. Optional umfasst der Sekundärkreislauf 54 ein Mehrwegeventil 66, um einen Kältemittelfluss zwischen dem Austauschwärmeübertrager 58 und dem weiteren Wärmeübertrager 36 hin und her zu schalten oder aufzuteilen.The
Vorzugsweise umfasst die Temperierungsvorrichtung 1 zumindest einen Ventilator 68. Der Ventilator 68 ist zu einem Transport der Umgebungsluft 22 durch den Wärmeübertrager 20 hindurch vorgesehen. Insbesondere definiert der Ventilator 68 einen Einzugsbereich, aus welchem der Ventilator 68 die Umgebungsluft 22 ansaugt. Die Temperierungsvorrichtung 1 umfasst eine Luftvortemperierungseinheit 24.The temperature control device 1 preferably comprises at least one
Die Luftvortemperierungseinheit 24 ist in dem Einzugsbereich der Umgebungsluft 22 angeordnet. Die Luftvortemperierungseinheit 24 ist relativ zu dem Temperierkreislauf 14 unbeweglich. Insbesondere ist die Luftvortemperierungseinheit 24 im Inneren des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 montiert, insbesondere in einem fixen Abstand von dem Wärmeübertrager 20. Die Luftvortemperierungseinheit 24 ist zu einer Vortemperierung der Umgebungsluft 22 vor dem Wärmeaustausch mittels des Wärmeübertragers 20 vorgesehen. Die vortemperierte Umgebungsluft 22' ist insbesondere kälter als die untemperierte Umgebungsluft 22.The air
Die Luftvortemperierungseinheit 24 umfasst einen Ultraschalleinrichtung 25, insbesondere einen Ultraschallvernebler. Die Ultraschalleinrichtung 25 ist dazu vorgesehen, die Umgebungsluft 22 mit Wasser 26 zu versetzen. Die Ultraschalleinrichtung 25 dient zur Bildung eines Aerosols. Die Ultraschalleinrichtung 25 ist insbesondere zu einer Bildung eines Aerosols aus der Umgebungsluft 22 und dem Wasser 26 vorgesehen. Insbesondere wird so die Umgebungsluft 22 mit Wasser 26 durch die Ultraschalleinrichtung versetzt.The air
Die Bildung des Aerosols erfolgt mittels mechanischer Schwingungen von insbesondere bis zu 3 MHz, die auf einen Flüssigkeitsfilm übertragen werden. Der Flüssigkeitsfilm wird durch das Wassers 26 aus dem Tank 74 gebildet. Für den Flüssigkeitsfilm wird mittels einer Pumpe 29 Wasser aus dem Tank 74 in die Ultraschalleinrichtung 25 gefördert. Es wird derart viel Wasser gefördert das sich ein Flüssigkeitsfilm bildet. Die Schwingungen werden beispielsweise durch mindestens ein, insbesondere mehrere, piezokeramische Elemente erzeugt. Das, bzw. die piezokeramischen Elemente wandeln elektrische Schwingungen in mechanische um. Die piezokeramischen Elemente sind insbesondere an der Oberfläche des Flüssigkeitsfilmes ausgebildet. Sie führen zur Ausbildung von Kapillarwellen, die sich mit steigender Anregungsfrequenz exponentiell aufrichten. Insbesondere bilden sich ab einer definierten Anregungsfrequenz Tropfen eines bestimmten Durchmessers aus. Die Tropfen vermischen sich mit der Umgebungsluft 22 und bilden ein Aerosol. Die Tropfen vermischen sich mit der Umgebungsluft 22 und bilden die vortemperierte Umgebungsluft 22'. Der Tropfendurchmesser sinkt mit steigender Anregungsfrequenz, bzw. höherer Dichte und kleinerer Oberflächenspannung der jeweiligen Flüssigkeit. Vorzugsweise weisen die Tropfen einen Durchmesser zwischen 2 bis 4 pm auf.The aerosol is formed by means of mechanical vibrations of in particular up to 3 MHz, which are transmitted to a liquid film. The liquid film is formed by the
Die Luftvortemperierungseinheit 24 umfasst vorzugsweise den Wassertank 74 zu einer Aufbewahrung, insbesondere Lagerung, des Wassers 26. Insbesondere ist der Wassertank 74 zu einer Wasserversorgung der Ultraschalleinrichtung 25 vorgesehen. Optional umfasst die Temperierungsvorrichtung 1 eine Versorgungsleitung 34. Die Versorgungsleitung 34 ist zu einer Zuführung eines an dem weiteren Wärmeübertrager 36 entstehenden Kondensats an die Luftvortemperierungseinheit 24, insbesondere den Wassertank 74, vorgesehen. Alternativ umfasst der weitere Wärmeübertrager 36 keine Fluidverbindung mit dem Wassertank 74.The air
Vorzugsweise umfasst die Temperierungsvorrichtung 1 eine Steuereinheit 76. Insbesondere ist die Steuereinheit 76 dazu vorgesehen, den Temperierkreislauf 14 zu steuern, bevorzugt zu regeln.The temperature control device 1 preferably includes a
Die Temperierungsvorrichtung 1 umfasst eine Sensoreinheit. Die Sensoreinheit umfasst zumindest ein Kreislaufsensorelement 30 in oder an dem Temperierkreislauf 14 um die Luftvortemperierungseinheit 24 zu regeln.The temperature control device 1 includes a sensor unit. The sensor unit comprises at least one
In
Das Kreislaufsensorelement 30 ist insbesondere als Temperatursensor ausgebildet. Das Kreislaufsensorelement 30 ist beispielsweise an einem Rücklauf des Energiespeichers 18 angeordnet. Insbesondere ist das Kreislaufsensorelement 30 dazu vorgesehen, einen Temperierungsbedarf des Energiespeichers 18 zu erfassen. Insbesondere aktiviert die Steuereinheit 76 das Heizelement 57, wenn eine mit dem Kreislaufsensorelement 30 erfasste Temperatur unter einen zulässigen Minimalwert fällt. Besonders bevorzugt ist die Steuereinheit 76 dazu vorgesehen, eine Temperatur des Energiespeichers 18 über 15°C zu halten. Insbesondere aktiviert die Steuereinheit 76 die Luftvortemperierungseinheit 24, wenn eine mit dem Kreislaufsensorelement 30 erfasste Temperatur über einen zulässigen Maximalwert ansteigt. Besonders bevorzugt ist die Steuereinheit 76 dazu vorgesehen, die Temperatur des Energiespeichers 18 unter 30°C zu halten.The
Die Sensoreinheit umfasst insbesondere ein Luftsensorelement 32 außerhalb des Temperierkreislaufs 14, um die Luftvortemperierungseinheit 24 zu regeln. Vorzugsweise ist das Luftsensorelement 32 als Feuchtigkeitssensor ausgebildet. Insbesondere stellt die Steuereinheit 76 in Abhängigkeit von einem Messwert des Luftsensorelements 32 eine Ausspeiserate der Luftvortemperierungseinheit 24 für das Wasser 26 ein. Insbesondere ist die Steuereinheit 76 dazu vorgesehen, eine relative Luftfeuchtigkeit der vortemperierten Umgebungsluft 22' unter 100 % zu halten. Besonders bevorzugt steuert die Steuereinheit 76 die Ausspeiserate über einen Auslastungsgrad der Luftvortemperierungseinheit 24. Insbesondere ist die Steuereinheit 76 dazu vorgesehen, einen Druck in der Luftvortemperierungseinheit 24 konstant zu halten, insbesondere um eine Flash-Verdampfung des Wassers 26 in der Umgebungsluft 22 zu ermöglichen.The sensor unit comprises in particular an air sensor element 32 outside of the
Bei einem aktiven Sekundärkreislauf 54 kann insbesondere eine Luftfeuchtigkeit der Kabinenluft 61 an dem weiteren Wärmeübertrager 36 ein Kondensat bilden. Insbesondere wird in der Wassersammelphase 82 das Kondensat gesammelt. Das Kondensat wird vorzugsweise von der Versorgungsleitung 34 an den Wassertank 74 geleitet und steht insbesondere während des Ladevorgangs 86 als Wasser 26 zur Verfügung.In the case of an active
Während eines Ladevorgangs 86 ist der Energiespeicher 18 an der Ladestation 42 angeschlossen. Insbesondere wird durch den Ladevorgang 86 an dem Energiespeicher 18 elektrische Energie in Wärme umgesetzt. Vorzugsweise führt die Steuereinheit 76 während des Ladevorgangs 86 eine Aktivierung 84 des Sekundärkreislaufs 54 aus. Insbesondere schaltet die Steuereinheit 76 während des Ladevorgangs 86 einen Durchfluss des Kältemittels durch den Austauschwärmeübertrager 58 frei. Vorzugsweise sperrt die Steuereinheit 76 während des Ladevorgangs 86 einen Durchfluss des Kältemittels durch den weiteren Wärmeübertrager 36. Optional ermittelt die Steuereinheit 76 in einem Kühlbedarftest 87, ob sich die Temperatur der Energiespeichers 18 nach Aktivierung 84 des Sekundärkreislaufes 54 konstant stabilisiert. Fällt der Kühlbedarftest 87 negativ aus, d.h. steigt die Temperatur des Energiespeichers 18, führt die Steuereinheit 76 eine Inbetriebnahme 88 der Luftvortemperierungseinheit 24 aus.The
Alternativ führt die Steuereinheit 76 die Aktivierung 84 des Sekundärkreislaufs 54 und die Inbetriebnahme 88 der Luftvortemperierungseinheit 24 simultan oder direkt hintereinander durch, insbesondere ohne Kühlbedarftest 87.Alternatively, the
Vorzugsweise umfasst das Verfahren 44 eine Regelphase 90, in welcher die Steuereinheit 76 den Temperierkreislauf 14 und/oder die Luftvortemperierungseinheit 24 in Abhängigkeit von der Temperatur des Energiespeichers 18 und/oder von Witterungsbedingungen, insbesondere einer relativen Luftfeuchtigkeit der untemperierten Umgebungsluft 22, regelt.
Vorzugsweise deaktiviert die Steuereinheit 76 bei einem Beenden 92 des Ladevorgangs 86 zumindest die Luftvortemperierungseinheit 24. Optional weist insbesondere der Temperierkreislauf 14 eine Nachlaufzeit nach dem Beenden 92 des Ladevorgangs 86 auf.Preferably, the
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- DE 102015013296 A1 [0001]DE 102015013296 A1 [0001]
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