DE102021205645A1

DE102021205645A1 - Thermal management control module with integrated control

Info

Publication number: DE102021205645A1
Application number: DE102021205645.8A
Authority: DE
Inventors: Markus Meier; Philipp Lackmann; Gerd Stöhr; Christian Arend; Torsten Leifert; Karsten Köllner; Benito Ullrich; Georg-Friedrich Lührs
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2021-06-02
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2022-12-08
Also published as: WO2022253480A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuermodul (3) für ein Thermomangement-Modul (2), das Steuermodul (3) enthaltend eine Logikeinheit (28), die eingerichtet ist zum Steuern eines Betriebs eines Thermomangement-Moduls (2), und eine Kommunikationsschnittstelle (29), wobei das Steuermodul (3) eine Niederspannungs-Versorgungsschaltung (30), die zum Niederspannungsversorgen des Thermomangement-Moduls (2) geeignet ist, und eine Hochspannungs-Versorgungsschaltung (31), die zum Hochspannungsversorgen des Thermomangement-Moduls (2) geeignet ist, enthält.The invention relates to a control module (3) for a thermal management module (2), the control module (3) containing a logic unit (28) which is set up to control operation of a thermal management module (2), and a communication interface (29) , wherein the control module (3) has a low-voltage supply circuit (30) which is suitable for supplying the thermal management module (2) with low voltage, and a high-voltage supply circuit (31) which is suitable for supplying the thermal management module (2) with high voltage, contains.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuermodul für ein Thermomangement-Modul. Das Steuermodul enthält eine Logikeinheit, die eingerichtet ist zum Steuern eines Betriebs eines Thermomangement-Moduls, und eine Kommunikationsschnittstelle. Außerdem betrifft die Erfindung ein Thermomangement-Modul mit dem Steuermodul, sowie ein Fahrzeug mit dem Thermomangement-Modul.The invention relates to a control module for a thermal management module. The control module includes a logic unit configured to control operation of a thermal management module and a communication interface. The invention also relates to a thermal management module with the control module and a vehicle with the thermal management module.

In modernen Hybridfahrzeugen und reinen Elektrofahrzeugen wird ein Thermomangement-System benötigt, welches bedarfsweise einen Luftstrom für den Innenraum kühlt und/oder heizt, sowie eine Batterie und/oder verschiedene elektronische Vorrichtungen bedarfsweise auf eine bevorzugte Betriebstemperatur kühlt und/oder heizt. So ein Thermomangement-System umfasst zentrale Komponenten, wie eine Umwälzpumpe, eine Steuerlogik, einen Wärmetauscher, einen Entspanner (fachsprachlich Chiller) und dergleichen mehr. In der Vergangenheit sind Vorschläge gemacht worden, die zentralen Komponenten in einer gemeinsamen Baugruppe unterzubringen. Diese gemeinsame Baugruppe wird als Thermomangement-Modul bezeichnet.In modern hybrid vehicles and pure electric vehicles, a thermal management system is required which cools and/or heats an air flow for the interior as required, and cools and/or heats a battery and/or various electronic devices to a preferred operating temperature as required. Such a thermal management system includes central components such as a circulation pump, control logic, a heat exchanger, an expander (technically called a chiller) and the like. Proposals have been made in the past to house the key components in a common assembly. This common assembly is referred to as the thermal management module.

Aus der DE 10 2016 214 623 A1 bekannt ist eine Fahrzeugvorrichtung, die beispielsweise ein Teil einer Wärmemanagement-Topologie eines Fahrzeugs ist. Die Fahrzeugvorrichtung enthält eine Wärmemanagementeinheit, enthaltend zwei miteinander verbindbare Durchflussbereiche, eine Wärmeaustauscheinheit, sowie jeweils optional einen Zusatzheizer, eine Wärmepumpe zum Wärmeaustauschen zwischen den Durchflussbereichen, eine Pumpeneinheit zum Flusserzeugen in einem der Durchflussbereiche oder beiden Durchflussbereichen, eine Schalteinheit mit wenigstens einem Ventil, eine Steuereinheit zum Ansteuern der Pumpeneinheit und/oder der Schalteinheit und schließlich eine Gehäuseeinheit, welche wenigstens die Wärmeaustauscheinheit einhaust.From the DE 10 2016 214 623 A1 What is known is a vehicle device that is, for example, part of a thermal management topology of a vehicle. The vehicle device contains a heat management unit containing two flow areas that can be connected to one another, a heat exchange unit, and optionally an additional heater, a heat pump for heat exchange between the flow areas, a pump unit for generating flow in one of the flow areas or both flow areas, a switching unit with at least one valve, a control unit for controlling the pump unit and/or the switching unit and finally a housing unit which houses at least the heat exchange unit.

Aus der US 2020/0086711 A1 bekannt ist ein Zentralenergiemodul für ein Fahrzeug mit einer Basisplatte, an welcher ein Kompressor, zwei Kondensatoren, ein Expansionsventil und ein Verdampfer angebracht sind.From the US 2020/0086711 A1 a central energy module for a vehicle with a base plate on which a compressor, two condensers, an expansion valve and an evaporator are attached is known.

Aus der DE 10 2018 212 188 A1 bekannt ist ein Thermomangement-System als zentrale Verteilereinheit zur Verteilung von Wärmeenergie zwischen verschiedenen Verbrauchern in einem Fahrzeug. Die Verbraucher können eine Batterie, eine Fahrgastzelle (fachsprachlich kurz „HVAC“ für „heating, ventilation and air conditioning“), ein Kühler oder eine Leistungselektronik sein. Vorgeschlagen wird, der zentralen Verteilereinheit eine Steuereinrichtung zuzuordnen, die ein separates Steuergerät sein oder in ein übergeordnetes Steuergerät integriert sein kann.From the DE 10 2018 212 188 A1 A thermal management system is known as a central distribution unit for distributing thermal energy between different consumers in a vehicle. Consumers can be a battery, a passenger compartment (technically “HVAC” for “heating, ventilation and air conditioning”), a cooler or power electronics. It is proposed to allocate a control device to the central distribution unit, which can be a separate control device or can be integrated into a higher-level control device.

Aus der gattungsgemäßen DE 10 2017 204 804 A1 bekannt ist ein integriertes Thermomangement-System für ein Fahrzeug, insbesondere für elektronische Einrichtungen in einem Fahrzeug. Das Thermomangement-System enthält ein Gehäuse und darin eine Lüftungseinheit, zwei Kreisläufe und ein Steuerungsschnittstellenmodul. Das Steuerungsschnittstellenmodul steuert einen Betrieb beider Kreisläufe und der Lüftungseinheit basierend auf Sensorsignalen. Ein Kompressor des ersten Kreislaufs wird von einem Hochspannungsstrom angetrieben und kann auch innerhalb des Gehäuses angeordnet sein.From the generic DE 10 2017 204 804 A1 An integrated thermal management system for a vehicle is known, in particular for electronic devices in a vehicle. The thermal management system includes a housing and inside it an air handling unit, two circuits and a control interface module. The control interface module controls operation of both circuits and the ventilation unit based on sensor signals. A first cycle compressor is driven by high voltage electricity and may also be located within the housing.

Diese Vorschläge bieten bereits Einsparungen. Beispielsweise kann ein Thermomangement-Modul mit geringem Aufwand montiert werden. Außerdem können durch Bauraumoptimieren Leitungswege zwischen den zentralen Komponenten gekürzt werden. Die bestehenden Thermomangement-Module sind aber immer noch vergleichsweise schwer.These proposals already offer savings. For example, a thermal management module can be installed with little effort. In addition, cable paths between the central components can be shortened by optimizing the installation space. However, the existing thermal management modules are still comparatively heavy.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuermodul, ein Thermomangement-Modul und/oder ein Fahrzeug bereitzustellen, welches die oben genannten Nachteile wenigstens teilweise überwindet.The object of the present invention is to provide a control module, a thermal management module and/or a vehicle which at least partially overcomes the disadvantages mentioned above.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Steuermodul nach Anspruch 1, ein Thermomangement-Modul nach Anspruch 6 und ein Fahrzeug nach Anspruch 9 jeweils gelöst.This object is achieved by the control module according to claim 1 according to the invention, a thermal management module according to claim 6 and a vehicle according to claim 9, respectively.

Nach einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Steuermodul für ein Thermomangement-Modul enthaltend eine Logikeinheit, die eingerichtet ist zum Steuern eines Betriebs von Komponenten des Thermomangement-Moduls, eine Kommunikationsschnittstelle, eine Niederspannungs-Versorgungsschaltung, die zum Niederspannungsversorgen des Thermomangement-Moduls geeignet ist, und eine Hochspannungs-Versorgungsschaltung, die zum Hochspannungsversorgen des Thermomangement-Moduls geeignet ist.According to a first aspect, the invention relates to a control module for a thermal management module containing a logic unit that is set up to control an operation of components of the thermal management module, a communication interface, a low-voltage supply circuit that is suitable for supplying the thermal management module with low voltage, and a high-voltage power supply circuit capable of high-voltage powering of the thermal management module.

Nach einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Thermomanagement-Modul enthaltend zumindest ein erfindungsgemäßes Steuermodul.According to a second aspect, the invention relates to a thermal management module containing at least one control module according to the invention.

Nach einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrzeug enthaltend ein erfindungsgemäßes Thermomanagement-Modul.According to a third aspect, the invention relates to a vehicle containing a thermal management module according to the invention.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.Further advantageous configurations of the invention result from the dependent claims and the following description of preferred embodiments of the present invention.

Bei dem erfindungsgemäßen Steuermodul wird die Versorgung mit Niederspannung und Hochspannung mit der Steuerung zusammengefasst. Durch das Zusammenfassen können effizientere Bauelemente mit geringerem Leistungsgewicht verwendet werden. Redundante Bauteile können eingespart werden. Daher kann zwar das Gewicht des erfindungsgemäßen Steuermoduls höher als das Gewicht eines bekannten Steuermoduls sein. Aber wegen der genannten Einsparungen ist das Gewicht des gesamten Thermomangement-Moduls einschließlich des erfindungsgemäßen Steuermoduls geringer als das Gewicht eines bekannten Thermomangement-Moduls.In the control module according to the invention, the supply of low voltage and high voltage is combined with the controller. By combining more efficient components with a lower power-to-weight ratio can be used. Redundant components can be saved. Therefore, the weight of the control module according to the invention can be higher than the weight of a known control module. But because of the savings mentioned, the weight of the entire thermal management module including the control module according to the invention is less than the weight of a known thermal management module.

Die Niederspannungs-Versorgungsschaltung versorgt Komponenten des Thermomangement-Moduls mit elektrischem Strom, insbesondere Gleichstrom, mit einer Niederspannung. Die Hochspannungs-Versorgungsschaltung versorgt Komponenten des Thermomangement-Moduls ebenfalls mit elektrischem Strom, insbesondere Gleichstrom, aber mit einer Hochspannung. Die Aufteilung in Niederspannung und Hochspannung stellt einen vorteilhaften Kompromiss zwischen einfach handhabbarer Niederspannung für die meisten Komponenten und effizient leit- und speicherbarer Hochspannung für Leistungskomponenten dar. Das Niederspannungsniveau liegt vorzugsweise bei 12V. Das Hochspannungsniveau liegt jedenfalls über dem Niederspannungsniveau. Gemäß einer bevorzugten Option beträgt das Hochspannungsniveau mindestens das 10-fache, stärker bevorzugt mindestens das 20-fache des Niederspannungsniveaus. Das Hochspannungsniveau liegt vorzugsweise bei zumindest 350V. Die Niederspannungs-Versorgungsschaltung und die Hochspannungs-Versorgungsschaltung stellen zusammen vorzugsweise die gesamte Spannungsversorgung des Thermomanagement-Moduls sicher. Eine weitere Versorgungsschaltung zur Spannungsversorgung mit einer anderen Spannung, beispielsweise eine Mittenspannung oder einer veränderbaren Spannung, ist natürlich weiterbildend in das Steuermodul integrierbar. Optional können die Hochspannungs-Versorgungsschaltung und die Niederspannungs-Versorgungsschaltung auch zumindest eine Komponente des Thermomanagement-Systems spannungsversorgen, die nicht im Thermomanagement-Modul enthalten bzw. aufgenommen. The low-voltage supply circuit supplies components of the thermal management module with electrical current, in particular direct current, with a low voltage. The high-voltage supply circuit also supplies components of the thermal management module with electrical current, in particular direct current, but with a high voltage. The division into low voltage and high voltage represents an advantageous compromise between easily manageable low voltage for most components and efficiently conductable and storable high voltage for power components. The low voltage level is preferably 12V. In any case, the high-voltage level is higher than the low-voltage level. According to a preferred option, the high voltage level is at least 10 times, more preferably at least 20 times, the low voltage level. The high voltage level is preferably at least 350V. The low-voltage supply circuit and the high-voltage supply circuit together preferably ensure the entire voltage supply of the thermal management module. A further supply circuit for supplying voltage with a different voltage, for example a middle voltage or a variable voltage, can of course be integrated into the control module in a further development. Optionally, the high-voltage supply circuit and the low-voltage supply circuit can also supply voltage to at least one component of the thermal management system that is not contained or accommodated in the thermal management module.

Die Komponenten des Thermomangement-Moduls können bei einer Option einen Kompressor, einen Zuheizer, eine Pumpe und zumindest eine Steuereinrichtung eines Kreislaufs enthalten. Der Kompressor kann zum Druckbeaufschlagen eines Fluids, insbesondere eines Gases, eingerichtet und angeschlossen sein. Der Kompressor kann Teil eines Kreislaufs nach dem Linde-Verfahren oder dergleichen sein. Der Zuheizer kann zum Abgeben von Wärme an einen Kreislauf geeignet und angeschlossen sein. Der Zuheizer kann zum Umsetzen chemischer Energie in thermische Energie konfiguriert sein. Vorzugsweise ist der Zuheizer zum Umsetzen elektrischer Energie in thermische Energie konfiguriert. Die Pumpe kann zum Antreiben eines Fluids in einem Kreislauf eingerichtet und angeschlossen sein. Beispielsweise kann die Pumpe als Umwälzpumpe eingerichtet und angeschlossen sein. Die Steuereinrichtung kann eine passiv schaltbare Einrichtung wie ein Ventil und/oder eine aktiv schaltbare Einrichtung wie eine Pumpe sein bzw. enthalten.In one option, the components of the thermal management module may include a compressor, an auxiliary heater, a pump, and at least one circuit controller. The compressor can be set up and connected to pressurize a fluid, in particular a gas. The compressor may be part of a Linde cycle or the like. The auxiliary heater can be suitable and connected to a circuit for dissipating heat. The auxiliary heater may be configured to convert chemical energy into thermal energy. The auxiliary heater is preferably configured to convert electrical energy into thermal energy. The pump can be set up and connected to drive a fluid in a circuit. For example, the pump can be set up and connected as a circulating pump. The control device can be or contain a passively switchable device such as a valve and/or an actively switchable device such as a pump.

Das Thermomanagement-Modul stellt im Betrieb einen Wärmetransport zwischen dem Thermomanagement-Modul und wenigstens eine Wärmequelle/-senke und/oder zwischen einer ersten Wärmequelle/-senke und einer zweiten Wärmequelle/-senke sicher.During operation, the thermal management module ensures heat transport between the thermal management module and at least one heat source/sink and/or between a first heat source/sink and a second heat source/sink.

Eine „Wärmequelle/-senke“ ist in dem Thermomanagement-System angeordnet und daran gekoppelt, sodass im Betrieb eine Wärme von der Wärmequelle/-senke mittels des Thermomanagement-Systems abführbar ist und/oder sodass im Betrieb eine Wärme mittels des Thermomanagement-Systems zu der Wärmequelle/-senke zuführbar ist. Eine Komponente des Thermomanagement-Moduls kann eine Wärmequelle/-senke des Thermomanagement-Systems sein.A "heat source/sink" is arranged in the thermal management system and coupled to it, so that heat can be dissipated from the heat source/sink by means of the thermal management system during operation and/or so that heat can be transferred by means of the thermal management system during operation can be supplied to the heat source/sink. A component of the thermal management module can be a heat source/sink of the thermal management system.

In einer einfachen Variante ist nur ein Kreislauf zum Wärmetransport zwischen dem Thermomanagement-Modul und zumindest einer Wärmequelle/-senke und/oder zum Wärmetransport zwischen einer ersten Wärmequelle/-senke und einer zweiten Wärmequelle/- senke durch das Thermomanagement-Modul vorhanden. In einer zweiten Variante sind zwei Kreisläufe zum Wärmetransport zwischen dem Thermomanagement-Modul und zumindest einer Wärmequelle/-senke und/oder zum Wärmetransport zwischen einer ersten Wärmequelle/- senke und einer zweiten Wärmequelle/-senke durch das Thermomanagement-Modul vorhanden. Eine Beschränkung auf nur zwei Kreisläufe kann im Hinblick auf ein Gesamtgewicht sinnvoll sein, kann aber auch im Hinblick auf eine Fahrzeug-Effizienz im konkreten Fall nicht gewünscht sein. Außerdem kann optional eine Unterteilung wenigstens eines Kreislaufs in einen Primär-Kreislauf und einen Sekundär-Kreislauf und/oder eine Unterteilung beider Kreisläufe in einen gemeinsamen Primärkreislauf und zwei Sekundärkreisläufe effizient sein. In a simple variant, there is only one circuit for transporting heat between the thermal management module and at least one heat source/sink and/or for transporting heat between a first heat source/sink and a second heat source/sink through the thermal management module. In a second variant, there are two circuits for transporting heat between the thermal management module and at least one heat source/sink and/or for transporting heat between a first heat source/sink and a second heat source/sink through the thermal management module. A restriction to only two circuits can make sense with regard to the total weight, but it can also not be desirable in a specific case with regard to vehicle efficiency. In addition, a subdivision of at least one circuit into a primary circuit and a secondary circuit and/or a subdivision of both circuits into a common primary circuit and two secondary circuits can optionally be efficient.

Jeder der beiden Kreisläufe kann aus ein Wasserkreislauf und/oder ein Klimakreislauf gewählt sein. Falls ein weiterer Kreislauf vorhanden ist, so kann es sein, dass die Komponenten wenigstens eine Steuereinrichtung für den weiteren Kreislauf enthalten.Each of the two circuits can be selected from a water circuit and/or an air conditioning circuit. If another cycle is present, it may be that the components at least contain a control device for the further cycle.

Das Thermomanagement-Modul kann zusätzlich weitere Komponenten mit besonders hoher Wärmeabgabe enthalten, um diese Wärme besonders effizient abzuführen bzw. in einen Kreislauf einzuleiten. So kann das Thermomanagement-Modul zumindest einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler enthalten. Ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler kann zum Wandeln bzw. Transformieren zwischen einer Hochspannung und einer Niederspannung, zwischen einer Batteriespannung und einer Hochspannung und/oder zwischen einer Batteriespannung und einer Niederspannung eingerichtet sein. Der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler kann zum Versorgen zumindest einer Thermomanagement-System-fremden Einrichtung, wie einem Infotainmentsystem und/oder einer Beleuchtung, konfiguriert und angeschlossen sein. Das Thermomanagement kann mit demselben Vorteil ein Ladegerät zum Laden einer Fahrzeugbatterie aus einem elektrischen Netz enthalten.The thermal management module can also contain other components with a particularly high level of heat dissipation in order to dissipate this heat particularly efficiently or to introduce it into a circuit. The thermal management module can thus contain at least one direct current/direct current converter. A DC-DC converter can be set up to convert or transform between a high voltage and a low voltage, between a battery voltage and a high voltage and/or between a battery voltage and a low voltage. The direct current to direct current converter can be configured and connected to supply at least one device external to the thermal management system, such as an infotainment system and/or lighting. With the same advantage, the thermal management can contain a charger for charging a vehicle battery from an electrical network.

Das Steuermodul enthält eine elektrische Schaltung, welche die zumindest eine Logikeinheit, die zumindest eine Kommunikationsschnittstelle und die zumindest zwei Versorgungsschaltungen integriert. Vorzugsweise ist die elektrische Schaltung als eine bestückte Leiterplatte ausgeführt. Vorzugsweise die die bestückte Leiterplatte erweiterbar; beispielsweise ist sie mit einer Erweiterungsschnittstelle zum permanenten Koppeln zumindest einer weiteren bestückten Leiterplatte ausgeführt. Eine einzige Leiterplatte hat den Vorteil niedriger Logistikkosten. Eine erweiterbare Leiterplatte hat den Vorteil, dass ein Baukasten für eine Steuermodule-Serie und/oder eine Thermomanagement-Module-Serie mit insgesamt niedrigeren Kosten entwickelt werden kann.The control module contains an electrical circuit which integrates the at least one logic unit, the at least one communication interface and the at least two supply circuits. The electrical circuit is preferably designed as an assembled printed circuit board. Preferably, the assembled printed circuit board can be expanded; for example, it is designed with an expansion interface for permanent coupling of at least one additional printed circuit board. A single circuit board has the advantage of low logistics costs. An expandable printed circuit board has the advantage that a construction kit for a series of control modules and/or a series of thermal management modules can be developed at lower overall costs.

Um das Gewicht des gesamten Thermomanagement-Moduls zu senken, wird als eine Option vorgeschlagen, auch zumindest eine Ansteuerung einer Komponente des Thermomanagement-Moduls in das Steuermodul aufzunehmen und schaltungstechnisch zu integrieren. Dadurch können Bauteile eingespart werden, welche nur der elektrischen Verbindung zwischen der Logikeinheit, der Kommunikationsschnittstelle und den Versorgungsschaltungen einerseits mit der Ansteuerung andererseits dienen. Ein Beispiel hierfür sind Kondensatoren, welche Spannungsschwankungen zwischen einem Steuermodul und einer separaten Ansteuerung puffern sollen. Diese Kondensatoren können zumindest teilweise eingespart werden, wenn die Ansteuerung ein Teil des Steuermoduls wird. Außerdem können Bauteile in gleicher Funktion, welche der Logikeinheit, der Kommunikationsschnittstelle und den Versorgungsschaltungen einerseits mit der Ansteuerung andererseits dienen, durch effizientere und insgesamt leichtere gemeinsame Bauteile ersetzt werden. Ein Beispiel hierfür sind Kondensatoren, welche zur Gleichstromversorgung einem Steuermodul und einer separaten Ansteuerung vorzuschalten sind. Diese können funktional durch dem Steuermodul vorgeschaltete Kondensatoren mit größerer Kapazität mit insgesamt geringerem Gewicht ersetzt werden.In order to reduce the weight of the entire thermal management module, one option proposed is also to include at least one control of a component of the thermal management module in the control module and to integrate it in terms of circuitry. As a result, components can be saved which are only used for the electrical connection between the logic unit, the communication interface and the supply circuits on the one hand and the control on the other hand. An example of this are capacitors, which are intended to buffer voltage fluctuations between a control module and a separate control. These capacitors can be saved at least in part if the drive becomes part of the control module. In addition, components with the same function, which serve the logic unit, the communication interface and the supply circuits on the one hand with the control on the other hand, can be replaced by more efficient and overall lighter common components. An example of this are capacitors, which are to be connected upstream of a control module and a separate control for the direct current supply. Functionally, these can be replaced by capacitors connected upstream of the control module that have a larger capacity and are lighter overall.

Die zumindest eine Ansteuerung kann ein Treiber zum Betreiben der Komponente des Thermomanagement-Moduls sein. Die Komponente kann ein Sensor sein. Die Komponente kann eine aktive Komponente mit einem Aktor sein. Insbesondere kann die Ansteuerung zum Betrieben eines Aktors der Komponente verschaltet und konfiguriert sein. Der Aktor kann beispielsweise ein Elektromotor oder ein Relais sein.The at least one control can be a driver for operating the component of the thermal management module. The component can be a sensor. The component can be an active component with an actuator. In particular, the control can be connected and configured to operate an actuator of the component. The actuator can be an electric motor or a relay, for example.

Vorzugsweise ist die zumindest eine Ansteuerung derart verschaltet und konfiguriert, um durch die Logikschaltung gesteuert zu werden, und um die jeweilige Komponente des Thermomanagement-Moduls auf Basis der Steuerung durch die Logikschaltung zu betreiben. Somit kann eine Logikschaltung in der Ansteuerung eingespart und das Gesamtgewicht reduziert werden.The at least one control is preferably connected and configured in such a way that it is controlled by the logic circuit and in order to operate the respective component of the thermal management module on the basis of the control by the logic circuit. A logic circuit in the control can thus be saved and the overall weight can be reduced.

Optional kann die zumindest eine Ansteuerung derart verschaltet und konfiguriert sein, um durch zumindest eine der Versorgungsschaltungen mit elektrischer Leistung versorgt zu werden, und um die jeweilige Komponente auf Basis der versorgten elektrischen Leistung zu betreiben. Somit kann eine eigene Versorgungsschaltung in der Ansteuerung eingespart und das Gesamtgewicht reduziert werden.Optionally, the at least one control can be connected and configured in such a way that at least one of the supply circuits is supplied with electrical power and in order to operate the respective component on the basis of the electrical power supplied. A separate supply circuit in the control can thus be saved and the overall weight can be reduced.

Natürlich kann weiterbildend die Ansteuerung derart verschaltet und konfiguriert sein, um durch die Logikschaltung gesteuert zu werden, um durch zumindest eine der Versorgungsschaltungen mit elektrischer Leistung versorgt zu werden, und um die jeweilige Komponente des Thermomanagement-Moduls auf Basis der Steuerung durch die Logikschaltung und der versorgten elektrischen Leistung zu betreiben. Diese Kombination hat ein besonders niedriges Gesamtgewicht.Of course, as a further development, the control can be connected and configured in such a way that it is controlled by the logic circuit, in order to be supplied with electrical power by at least one of the supply circuits, and to activate the respective component of the thermal management module on the basis of the control by the logic circuit and the supplied electrical power to operate. This combination has a particularly low overall weight.

Eine Ansteuerung kann ein abgrenzbarer Bereich des Steuermoduls sein. Eine Ansteuerung kann vorzugsweise über das Steuermodul verteilte Bauteile umfassen. Eine Ansteuerung kann zum Betreiben einer einzelnen Komponente des Thermomanagement-Moduls, zum Betreiben eines einzelnen Aktors einer Komponente, zum gemeinsamen und/oder unabhängigen Betreiben mehrerer Komponenten, oder vorzugsweise zum Betreiben mehrerer Aktoren, insbesondere gleichartig betreibbarer Aktoren, einer oder vorzugsweise mehrerer Komponenten, ausgeführt und verschaltet sein. Beispielsweise können Ventile als Steuerelemente in Kreisläufen wie auch in Pumpen vorkommen, und so Bauteile-sparsam von einer gemeinsamen Ansteuerung betrieben werden. Beispielsweise können Sensoren in vielen oder allen Komponenten vorkommen, und somit ebenfalls Bauteile-sparsam von einer gemeinsamen Ansteuerung betrieben werden.A control can be a delimitable area of the control module. A control can preferably include components distributed over the control module. A control can be used to operate an individual component of the thermal management module, to operate an individual actuator of a component, to operate several components jointly and/or independently, or preferably to operate several actuators, in particular actuators that can be operated in the same way, one or preferably several components ten, executed and interconnected. For example, valves can be used as control elements in circuits as well as in pumps, and can thus be operated with fewer components by a common control. For example, sensors can be present in many or all of the components, and can therefore also be operated by a common control system in a way that saves on components.

Insbesondere im Fahrzeugbau ist eine Hierarchie von Logikeinheiten bzw. Steuergeräten nicht unüblich. Diese Hierarchie kann auf der obersten Ebene ein Steuergerät enthalten, das ausgelegt ist zum Erfassen eines Benutzervorhabens, beispielsweise einem Fahrzeuginnenraumtemperatur-Wunsch, und/oder zum Bestimmen eines technischen Vorhabens, beispielsweise einem Abkühlen nach einem Abstellen eines Fahrzeugs. Diese oberste Ebene kann bei einem Fahrzeug als ICAS (fachsprachlich für „in car application server“) bezeichnet sein. Eine nächste Ebene der Hierarchie kann durch ein Steuergerät umgesetzt werden, welches zu einer Zielwertvorgabe ausgelegt ist. Beispielsweise kann ein Steuergerät zum Erreichen eines Fahrzeuginnenraumtemperatur-Wunschs eine Zuluft-Temperaturvorgabe machen, also eine Temperatur einer in den Fahrzeuginnenraum einströmenden Luftmenge vorgeben. Eine weitere Ebene der Hierarchie kann durch ein Steuergerät umgesetzt werden, welches zu einem betriebsstrategischen Steuern ausgelegt ist. Beispielsweise kann ein Steuergerät betriebsstrategisch auswählen, ob eine Zuluft-Temperaturvorgabe in einem Betriebszeitpunkt durch ein Zuheizen mittels eines Zuheizers und/oder durch ein Leiten eines Kreislaufs über eine in dem Betriebszeitpunkt Wärme abgebende Komponente des Thermomanagement-Moduls erreicht werden soll. Die vorgestellten drei Ebenen Betriebsstrategie, Zielwertvorgabe und Vorhabenerfassen stellen also unterschiedliche Abstraktionsebenen dar.In vehicle construction in particular, a hierarchy of logic units or control units is not unusual. At the top level, this hierarchy may contain a control unit that is designed to detect a user intention, for example a vehicle interior temperature request, and/or to determine a technical intention, for example cooling down after a vehicle is parked. In a vehicle, this top level can be referred to as ICAS (technically for “in car application server”). A next level of the hierarchy can be implemented by a control unit, which is designed to specify a target value. For example, in order to achieve a desired temperature in the vehicle interior, a control unit can specify an inlet air temperature, that is to say it can specify a temperature of an amount of air flowing into the vehicle interior. A further level of the hierarchy can be implemented by a control unit which is designed for strategic operational control. For example, a control unit can strategically select whether an inlet air temperature specification at an operating time is to be achieved by additional heating using an auxiliary heater and/or by conducting a circuit via a component of the thermal management module that emits heat at the operating time. The presented three levels of operating strategy, target values and project recording represent different levels of abstraction.

Bei einer bevorzugten Option ist die Logikeinheit des Steuermoduls zum betriebsstrategischen Ansteuern der zumindest zwei Versorgungsschaltungen und/oder der zumindest einen Ansteuerung eingerichtet. Bei dieser Option übernimmt die Logikeinheit also nicht nur eine kommunikative sondern auch eine schaltende Funktion für das gesamte Steuermodul. Bei einer anderen bevorzugten Option ist die Logikeinheit zum zielwertvorgebenden Steuern zumindest einer Komponente des Thermomanagement-Moduls eingerichtet. Schließlich kann die Logikeinheit auch zum betriebsstrategischen Ansteuern der zumindest zwei Versorgungsschaltungen und der zumindest einen Ansteuerung und zum zielwertvorgebenden Steuern zumindest einer Komponente des Thermomanagement-Moduls eingerichtet sein. Für diese Varianten gilt jeweils, dass wenigstens ein separates Steuergerät und ein damit einhergehendes Gewicht eingespart werden können.In a preferred option, the logic unit of the control module is set up for strategically operating the at least two supply circuits and/or the at least one control. With this option, the logic unit not only assumes a communicative but also a switching function for the entire control module. In another preferred option, the logic unit is set up to control at least one component of the thermal management module in a way that specifies a target value. Finally, the logic unit can also be set up for operationally strategic activation of the at least two supply circuits and the at least one activation and for controlling at least one component of the thermal management module in a target value-predetermining manner. It applies to each of these variants that at least one separate control unit and the associated weight can be saved.

Die Logikeinheit enthält vorzugsweise einen eigenen Programmspeicher, oder sie ist vorzugsweise an einen Programmspeicher angeschlossen. Der Programspeicher ist vorzugsweise derart konfiguriert, dass darin zumindest ein Programm speicherbar ist. Das zumindest eine Programm ist vorzugsweise ein mittels der Logikeinheit ausführbares Programm. Das zumindest eine Programm ist vorzugsweise zum Steuern der Logikeinheit, der Kommunikationsschnittstelle und der beiden Versorgungsschaltungen konfiguriert. Das zumindest eine Programm kann auch zum Steuern der zumindest einen Ansteuerung konfiguriert sein. Das Programm kann modular sein, bspw. um mit einer erweiterbaren Logikeinheit einfach kombinierbar zu sein. Gemäß einer Option ist der Programmspeicher im Betrieb aktualisierbar. Diese Funktion (fachsprachlich: „over the air update“) ist vorteilhaft, weil das Thermomanagement in einem Fahrzeug direkt auf die Insassen einwirkt, sodass ein eventuell zu korrigierender Fehler bis zu einem Werkstattaufenthalt ansonsten zu hohen Komforteinbußen führen würde.The logic unit preferably contains its own program memory, or it is preferably connected to a program memory. The program memory is preferably configured in such a way that at least one program can be stored in it. The at least one program is preferably a program that can be executed using the logic unit. The at least one program is preferably configured to control the logic unit, the communication interface and the two supply circuits. The at least one program can also be configured to control the at least one control. The program can be modular, for example to be easily combinable with an expandable logic unit. According to one option, the program memory can be updated on the fly. This function (technically: "over the air update") is advantageous because the thermal management in a vehicle acts directly on the occupants, so that any error that needs to be corrected would otherwise lead to a great loss of comfort before a trip to the workshop.

Die Kommunikationsschnittstelle des Steuermoduls kann zur monodirektionalen oder bidirektionalen Kommunikation der Logikeinheit und/oder der zumindest einen Ansteuerung und/oder zumindest einer der Versorgungsschaltungen mit einem neben- und/oder übergeordneten Fahrzeugsteuergerät verschaltet und eingerichtet sein. Die Kommunikationsschnittstelle kann zur Bus-basierten Kommunikation eingerichtet sein. Insbesondere der CAN-Bus und der LIN-Bus sollen bedacht sein. Die Kommunikationsschnittstelle kann mehrere Kommunikationsschnittstellen umfassen. Die Kommunikationsschnittstelle kann zur Kommunikation der Logikeinheit mit zumindest erstens einer Ansteuerung innerhalb des Steuermoduls und/oder zweitens einer Ansteuerung innerhalb des Thermomanagement-Moduls und außerhalb des Steuermoduls und/oder drittens einer Ansteuerung außerhalb der Thermomanagement-Moduls eingerichtet und verschaltet sein.The communication interface of the control module can be connected and set up for monodirectional or bidirectional communication of the logic unit and/or the at least one control and/or at least one of the supply circuits with a secondary and/or higher-level vehicle control unit. The communication interface can be set up for bus-based communication. In particular, the CAN bus and the LIN bus should be considered. The communication interface can include multiple communication interfaces. The communication interface can be set up and connected for the communication of the logic unit with at least firstly a control within the control module and/or secondly a control within the thermal management module and outside of the control module and/or thirdly a control outside of the thermal management module.

Wenn das Steuermodul in einem einzigen Gehäuseraum aufgenommen ist, wird eine schützende Kapselung erreicht. Ist der Gehäuseraum aus einem Metall und/oder einem wärmeleitfähigen Material gebildet, kann das Steuermodul einfach gekühlt werden. Beispielsweise kann das Steuermodul zumindest ein Wärmerohr (fachsprachlich „heatpipe“) enthalten, welche zumindest ein elektrisches und/oder elektronisches Bauteil des Steuermoduls mit dem Gehäuse thermisch koppelt.When the control module is housed in a single housing space, protective encapsulation is achieved. If the housing space is made of a metal and/or a thermally conductive material, the control module can be easily cooled. For example, the control module can contain at least one heat pipe, which thermally couples at least one electrical and/or electronic component of the control module to the housing.

Das erfindungsgemäße Thermomanagement-Modul enthaltend das erfindungsgemäße Steuermodul hat den bzw. die beschriebenen Vorteil bzw. Vorteile des Steuermoduls.The thermal management module according to the invention containing the invention Control module has the advantage or advantages of the control module described.

Vorzugsweise sind in dem Thermomanagement-Modul das Steuermodul und die Komponenten zu einer Baugruppe verbunden. Hierdurch kann ein Montageaufwand bei einer Wartung und Herstellung verringert werden. Außerdem kann eine Variantenzahl verringert werden, indem ein Thermomanagement-Modul für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet ausgelegt wird.The control module and the components are preferably connected to form an assembly in the thermal management module. As a result, an assembly outlay during maintenance and production can be reduced. In addition, the number of variants can be reduced by designing a thermal management module to be suitable for a large number of applications.

Das Gewicht des Thermomanagement-Moduls kann besonders verringert werden, indem das Steuermodul für jede Komponente des Thermomanagement-Moduls eine Ansteuerung aufweist, weil dann keine separate Ansteuerung mit nur für separate Ansteuerungen benötigten Bauteilen mehr notwendig ist.The weight of the thermal management module can be reduced in particular by the control module having a control for each component of the thermal management module, because then separate control with components only required for separate controls is no longer necessary.

Das Gewicht des Thermomanagement-Moduls kann auch verringert werden, indem die Logikeinheit zum Steuern aller Komponenten des Thermomangement-Moduls eingerichtet ist. Somit benötigt keine Komponente mehr eine eigene Logikeinheit, sodass Logikeinheiten der Komponenten einschließlich ihrer Verschaltung und deren Gewicht eingespart werden können.The weight of the thermal management module can also be reduced by configuring the logic unit to control all components of the thermal management module. As a result, components no longer require their own logic unit, so that logic units of the components, including their wiring and their weight, can be saved.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug hat den bzw. die beschriebenen Vorteil bzw. Vorteile des Thermomanagement-Moduls bzw. des Steuermoduls.The vehicle according to the invention has the described advantage or advantages of the thermal management module or the control module.

Außerdem kann das Fahrzeug eine Wärmequelle/-senke und einen Kreislauf enthalten. Dabei kann das Thermomanagement-Modul zum Steuern des Kreislaufs eingerichtet und angeschlossen sein. Eine Kopplung der Wärmequelle/-senke mit dem Kreislauf kann zum Abgeben von Wärme von dem Kreislauf an die Wärmequelle/-senke und/oder zum Aufnehmen von Wärme von der Wärmequelle/-senke in den Kreislauf geeignet sein. Der Kreislauf kann also zum Wärmen und/oder zum Kühlen der Wärmequelle/-senke eingerichtet sein. Wenn eine Kopplung des Steuermoduls mit dem Kreislauf zum Aufnehmen von Wärme von dem Steuermodul in den Kreislauf geeignet ist, kann dies doppelt sparsam sein: Zum einen kann die Wärmequelle/-senke durch unvermeidbare Abwärme des Steuermoduls bedarfsweise gewärmt werden, sodass entsprechend weniger Energie dem Kreislauf eigens zum Wärmen des Kreislaufs zugeführt werden muss. Zum anderen kann ein separater Kühler zum Abführen der Wärme der Wärmequelle/-senke mittels des Kreislaufs bedarfsweise die Wärme des Steuermoduls mit abführen, sodass keine separate Kühlung des Steuermoduls vorzusehen ist. Wenn die Wärme des Steuermoduls abgeführt wird, wird das Steuermodul effizienter betreibbar, sodass nochmals Einsparungen an Gewicht und Energie möglich sind.In addition, the vehicle may include a heat source/sink and a circuit. The thermal management module can be set up and connected to control the circuit. Coupling the heat source/sink to the cycle may be suitable for dissipating heat from the cycle to the heat source/sink and/or absorbing heat from the heat source/sink into the cycle. The circuit can therefore be set up for heating and/or for cooling the heat source/sink. If a coupling of the control module with the circuit is suitable for absorbing heat from the control module into the circuit, this can be doubly economical: On the one hand, the heat source/sink can be heated as required by unavoidable waste heat from the control module, so that correspondingly less energy is fed into the circuit must be added specifically to heat the circuit. On the other hand, a separate cooler for dissipating the heat from the heat source/sink by means of the circuit can, if required, also dissipate the heat from the control module, so that no separate cooling of the control module needs to be provided. When the heat of the control module is dissipated, the control module becomes more efficient to operate, resulting in additional weight and power savings.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:

1 ein Thermomanagement-Modul gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Perspektivansicht zeigt,
2 schematisch ein Thermomanagement-System gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt,
3 eine Platine eines Steuermoduls gemäß einer dritten Ausführungsform in einer Draufsicht zeigt, und
4 ein Thermomanagement-Modul gemäß einer vierten Ausführungsform in einer perspektivischen Explosionsansicht zeigt.

Embodiments of the invention will now be described by way of example and with reference to the accompanying drawings, in which:

1 shows a thermal management module according to a first embodiment in a perspective view,
2 schematically shows a thermal management system according to a second embodiment,
3 shows a circuit board of a control module according to a third embodiment in a plan view, and
4 shows a thermal management module according to a fourth embodiment in a perspective exploded view.

Ein Thermomanagement-System 1 gemäß der ersten Ausführungsform mit einem Thermomanagement-Modul 2 ist in der 1 dargestellt. Das Thermomanagement-Modul 2 ist eine Baugruppe.A thermal management system 1 according to the first embodiment with a thermal management module 2 is in 1 shown. The thermal management module 2 is an assembly.

Das Thermomanagement-Modul 2 umfasst ein Steuermodul 3. Das Steuermodul 3 enthält eine in der 1 nicht gezeigte Platine 4 bzw. Leiterplatte, die in ein Gehäuse 5 aufgenommen ist. Eine Vielzahl von Steckerbuchsen 6 des Steuermoduls 3 machen die Platine 4 durch das Gehäuse 5 hindurch kommunizierend verbindbar. Eine „Vielzahl“ sind zumindest zwei, aber in der ersten Ausführungsform konkret sind drei Steckerbuchsen 6 vorhanden.The thermal management module 2 includes a control module 3. The control module 3 includes in the 1 circuit board 4 or printed circuit board, not shown, which is accommodated in a housing 5 . A multiplicity of plug sockets 6 of the control module 3 make it possible to connect the circuit board 4 through the housing 5 in a communicating manner. A "plurality" is at least two, but in the first specific embodiment there are three sockets 6 .

Das Gehäuse 5 dient als Tragrahmen. Auf dem Gehäuse 5 sind montiert ein Wassermodul 7 mit einem ersten Wärmetauscher 8, der zum Aufnehmen von Wärme bzw. zum Kühlen angeschlossen und eingerichtet ist, und einem zweiten Wärmetauscher 9, der zum Abgeben von Wärme bzw. zum Heizen angeschlossen und eingerichtet ist. Stirnseitig an beide Wärmetauscher 8, 9 ist jeweils ein Steller 10 angeflanscht, mittels welchem ein Ventil in dem jeweiligen Wärmetauscher 8, 9 unterschiedliche Anschlüsse bedarfsweise schaltend öffnet oder schließt. Die Wärmetauscher 8, 9 und Steller 10 bilden Komponenten zweier Kreisläufe 40. Weiters sind zwei Wasserpumpen 11, ein Kompressor 12 und zwei Entspanner 13 (fachsprachlich Chiller) auf dem Gehäuse 5 festgelegt. Außerdem sind verschiedene Sensoren 14 an geeigneten Stellen angebracht, welche mittels nicht gezeigter elektrischer Leitungen mit dem Steuermodul 3 verbunden sind.The housing 5 serves as a support frame. Mounted on the housing 5 is a water module 7 with a first heat exchanger 8, which is connected and set up for absorbing heat or for cooling, and a second heat exchanger 9, which is connected and set up for emitting heat or for heating. On the front side of both heat exchangers 8, 9, an actuator 10 is flanged in each case, by means of which a valve in the respective heat exchanger 8, 9 opens or closes different connections in a switching manner as required. The heat exchangers 8, 9 and controller 10 form components of two circuits 40. Furthermore, two water pumps 11, a compressor 12 and two expanders 13 (technically chillers) are fixed on the housing 5. In addition, various sensors 14 are attached at suitable points, which are connected to the control module 3 by means of electrical lines that are not shown.

Das Steuermodul 3, die Wärmetauscher 8, 9, die Steller 10, die Wasserpumpen 11, der Kompressor 12, die beiden Entspanner 13 und die Sensoren 14 sind Komponenten 15 des Thermomanagement-Moduls 2. Die Komponenten 15 sind untereinander mit nur teilweise dargestellten Fluidleitungen 16, 17 verbunden. Nicht alle dieser Komponenten 15 sind überhaupt oder in dieser Anzahl zwingend notwendig, sondern dies ist lediglich eine bevorzugte Ausführungsform. Außerdem sind hier nicht dargestellte Komponenten 15 in Zukunft denkbar.The control module 3, the heat exchangers 8, 9, the controller 10, the water pumps 11, the compressor 12, the two expanders 13 and the sensors 14 are components 15 of the thermal management Module 2. The components 15 are connected to one another with fluid lines 16, 17, which are only partially shown. Not all of these components 15 are absolutely necessary or in this number, but this is merely a preferred embodiment. In addition, components 15 not shown here are conceivable in the future.

Ein Thermomanagement-System 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform wird anhand der 2 erläutert. Nachfolgend werden Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben. Das Thermomanagement-System 1 enthält das Thermomanagement-Modul 2 als einen zentralen Bestandteil. Das Thermomanagement-Modul 2 verbindet die übrigen Elemente des Thermomanagement-Systems 1 miteinander, wie es in der 2 schematisch angedeutet wird.A thermal management system 1 according to a second embodiment is based on 2 explained. Differences from the first embodiment will be described below. The thermal management system 1 contains the thermal management module 2 as a central component. The thermal management module 2 connects the other elements of the thermal management system 1 to one another, as shown in FIG 2 is indicated schematically.

In der 2 sind Fluidleitungen 16 zur Wärmeaufnahme von einer Wärmequelle, Fluidleitungen 17 zur Wärmeabgabe an eine Wärmesenke, Versorgungsleitungen 18 zur Hochspannungsversorgung von dem Steuermodul 2 oder zu dem Steuermodul 2, und Kommunikationsleitungen 19 zum bidirektionalen Informationsaustauschen exemplarisch dargestellt. Versorgungsleitungen zur Niederspannungsversorgung von dem Steuermodul 2 sind denkbar, aber nicht dargestellt. Die Fluidleitungen 16, 17 schließen Wärmequellen/-senken 39 an die Kreisläufe 40 an.In the 2 fluid lines 16 for absorbing heat from a heat source, fluid lines 17 for dissipating heat to a heat sink, supply lines 18 for high-voltage supply from the control module 2 or to the control module 2, and communication lines 19 for bidirectional information exchange are shown as examples. Supply lines for the low-voltage supply from the control module 2 are conceivable, but not shown. The fluid lines 16, 17 connect heat sources/sinks 39 to the circuits 40.

Das Thermomanagement-System 1 koppelt mit dem Thermomanagement-Modul 2 eine Traktionsbaugruppe 20, welche einen Traktionsmotor 21 und einen Regler 22 enthält. Der Regler 22 kann beispielsweise wenigstens ein Pulsweitenregler zum Drehzahlvorgeben für den Traktionsmotor 21 enthalten. Wegen der im Betrieb verhältnismäßig hohen umgesetzten Energie können sowohl der Traktionsmotor 21 wie auch der Regler 22 zu kühlen sein. Die Traktionsbaugruppe 20 wird also vorzugsweise nur thermisch in das Thermomanagement-System 1 integriert.The thermal management system 1 couples to the thermal management module 2 a traction assembly 20 which contains a traction motor 21 and a controller 22 . The controller 22 can contain, for example, at least one pulse width controller for specifying the rotational speed for the traction motor 21 . Because of the relatively high energy converted during operation, both the traction motor 21 and the controller 22 may have to be cooled. The traction assembly 20 is thus preferably only thermally integrated into the thermal management system 1 .

Das Thermomanagement-System 1 koppelt außerdem einen Hauptkühler 23, beispielsweise einen als Hauptwasserkühler ausgeführten Niedrigtemperaturkühler, mit dem Thermomanagement-Modul 2. Außerdem koppelt das Thermomanagement-System 1 eine Hochvoltbatterie 24 mit dem Thermomanagement-Modul 2. Ein in einer Armaturentafel unterbringbarer sogenannter Klimakasten 25 ist vorliegend zum Wärmeabgeben, zum Wärmeaufnehmen und kommunikativ mit dem Thermomanagement-Modul 2 gekoppelt bzw. verbunden.The thermal management system 1 also couples a main cooler 23, for example a low-temperature cooler designed as a main water cooler, to the thermal management module 2. In addition, the thermal management system 1 couples a high-voltage battery 24 to the thermal management module 2. A so-called climate box 25 that can be accommodated in an instrument panel is presently coupled or connected to the thermal management module 2 for the purpose of dissipating heat, for absorbing heat and in a communicative manner.

Außerdem ist bei der zweiten Ausführungsform das Steuermodul 2 zum betriebsstrategischen Steuern verschaltet und ausgeführt. Das Steuermodul 2 ist mit einem zielwertvorgebenden Steuergerät 26, beispielsweise einem sogenannten Klimasteuergerät, über ein Kabel oder vorzugsweise einen Bus kommunikativ gekoppelt. Das Steuergerät 26 ist wiederum mit einem Fahrzeugsteuergerät 27 ebenfalls über ein Kabel oder vorzugsweise einen Bus kommunikativ gekoppelt.In addition, in the second embodiment, the control module 2 is connected and designed for strategic operational control. The control module 2 is communicatively coupled to a target value-predetermining control unit 26, for example a so-called climate control unit, via a cable or preferably a bus. The control device 26 is in turn communicatively coupled to a vehicle control device 27 also via a cable or preferably a bus.

Gemäß einer nicht dargestellten Variante der zweiten Ausführungsform ist das Steuergerät 26 als Funktion in das Fahrzeugsteuergerät 27 integriert.According to a variant of the second embodiment that is not shown, the control unit 26 is integrated into the vehicle control unit 27 as a function.

Gemäß einer anderen nicht dargestellten Variante der zweiten Ausführungsform ist das Steuergerät 26 als Funktion in das Steuermodul 3 integriert.According to another variant of the second embodiment, which is not shown, the control unit 26 is integrated into the control module 3 as a function.

Eine Platine 4 eines Steuermoduls 3 gemäß einer dritten Ausführungsform ist in der 3 dargestellt. Nachfolgend werden Unterschiede oder Erweiterungen zur ersten Ausführungsform beschrieben.A circuit board 4 of a control module 3 according to a third embodiment is in FIG 3 shown. Differences or additions to the first embodiment are described below.

Auf der Platine 4 sind unterschiedliche, nicht gesondert bezeichnete elektrische und elektronische Bauteile miteinander verschaltet. Ein Teil dieser Bauteile bildet zusammen mit der Platine 4 eine Logikeinheit 28. Weiters bildet ein Teil dieser Bauteile zusammen mit der Platine 4 und einer einzelnen Steckerbuchse 5 eine Kommunikationsschnittstelle 29. Ein Teil dieser Bauteile bildet zusammen mit der Platine 4 eine Niederspannungs-Versorgungsschaltung 30. Ein Teil dieser Bauteile bildet zusammen mit der Platine 4 eine Hochspannungs-Versorgungsschaltung 31. Jeweils ein Teil dieser Bauteile bildet zusammen mit der Platine 4 eine Ansteuerung 32 einer Vielzahl von Ansteuerungen 32. In der 2 sind beispielhaft die folgenden Ansteuerungen 32 dargestellt: eine Kompressoransteuerung 33 zum Betreiben des Kompressors 12, jeweils eine Wasserpumpenansteuerung 34 zum Betreiben jeder Wasserpumpe 11, eine Heizeransteuerung 35 zum Betreiben eines beispielsweise in der 4 der vierten Ausführungsform dargestellten Hochvolt-Heizers 36, und eine gemeinsame Stelleransteuerung 37 zum Betreiben der beiden Steller 10. Außerdem ist bei der dritten Ausführungsform ein Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler 38 in das Steuermodul 2 integriert.On the circuit board 4, different electrical and electronic components that are not designated separately are connected to one another. Some of these components, together with circuit board 4, form a logic unit 28. Furthermore, some of these components, together with circuit board 4 and a single socket 5, form a communication interface 29. Some of these components, together with circuit board 4, form a low-voltage supply circuit 30. A part of these components together with the circuit board 4 forms a high-voltage supply circuit 31. Each part of these components together with the circuit board 4 forms a control 32 of a plurality of controls 32. In FIG 2 the following controls 32 are shown as examples: a compressor control 33 for operating the compressor 12, a water pump control 34 for operating each water pump 11, a heater control 35 for operating an example in the 4 the high-voltage heater 36 shown in the fourth embodiment, and a common controller control 37 for operating the two controllers 10. In addition, a DC voltage-DC voltage converter 38 is integrated into the control module 2 in the third embodiment.

Bei einer Variante der dritten Ausführungsform verfügt mindestens ein Teil der Komponenten 15 des Thermomanagement-Moduls 2 über eine eigene, komponentenspezifische Ansteuerung 32, welche direkt an der entsprechenden Komponente 15 verbaut ist. Das Steuermodul 2 enthält die Kommunikationsschnittstelle 29, die Logikeinheit 28 und die beiden Versorgungsschaltungen 30, 31. Mittels der Logikeinheit 28 und wenigstens einer der Versorgungsschaltungen 30, 31 wird jede der Ansteuerungen 32 betrieben. Die Komponenten 15 sind also nur im Verbund mit dem Steuermodul 2 lauffähig.In a variant of the third specific embodiment, at least some of the components 15 of the thermal management module 2 have their own, component-specific control 32 which is installed directly on the corresponding component 15 . The control module 2 contains the communication interface 29, the logic unit 28 and the two supply circuits 30, 31. By means of the logic unit 28 and at least one of the supply circuits 30, 31, each of the controls gen 32 operated. The components 15 can therefore only run in combination with the control module 2 .

Bei einer anderen Variante der dritten Ausführungsform verfügt keine der Komponenten 15 des Thermomanagement-Moduls 2 über eine von dem Steuermodul 2 separate und an der Komponente 15 angebrachte Ansteuerung 32. Alls Ansteuerungen 32 sind zusammen mit der Logikeinheit 28, der Kommunikationsschnittstelle 29 und den beiden Versorgungsschaltungen 30, 31 auf der Platine 4 in dem Gehäuse 5 umgesetzt. Hierdurch lässt sich eine weitgehende Zusammenfassung von Bauteilen erreichen.In another variant of the third embodiment, none of the components 15 of the thermal management module 2 has a control 32 that is separate from the control module 2 and attached to the component 15. All the controls 32 are together with the logic unit 28, the communication interface 29 and the two supply circuits 30, 31 implemented on the circuit board 4 in the housing 5. This makes it possible to achieve an extensive combination of components.

Ein Thermomanagement-System 1 gemäß einer vierten Ausführungsform wird anhand der 4 erläutert. Nachfolgend werden Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben.A thermal management system 1 according to a fourth embodiment is based on 4 explained. Differences from the first embodiment will be described below.

In der vierten Ausführungsform wird ein Hochvolt-Heizer 36 als eine weitere Komponente 15 verwendet. Außerdem kommt die vierte Ausführungsform mit nur einem Wärmetauscher in dem Wassermodul 7 aus.In the fourth embodiment, a high-voltage heater 36 is used as another component 15 . In addition, the fourth embodiment manages with only one heat exchanger in the water module 7 .

Bei allen vorgestellten Ausführungsformen können, sofern sie jeweils vorliegen und je nach Betriebszustand und Umweltbedingung, das Steuermodul 2, das Wassermodul 7 mit dem zumindest einen Wärmetauscher 8, 9, die Wasserpumpe 11, der Kompressor 12, der zumindest eine Entspanner 13, der Traktionsmotor 21, der Regler 22, der Hauptkühler 23, die Hochvoltbatterie 24, der Klimakasten 25 sowie weitere nicht beschriebene Teile jeweils eine Wärmequelle/-senke 39 des Thermomanagement-Systems 1 sein.In all of the embodiments presented, if they are present and depending on the operating state and environmental conditions, the control module 2, the water module 7 with the at least one heat exchanger 8, 9, the water pump 11, the compressor 12, the at least one expander 13, the traction motor 21 , the controller 22, the main cooler 23, the high-voltage battery 24, the air conditioning box 25 and other parts that are not described can each be a heat source/sink 39 of the thermal management system 1.

Die vorgestellten Ausführungsformen sind Beispiele, welche einzelne Aspekte in den Vordergrund stellen. Sie Ausführungsformen und deren Varianten sind auch auszugsweise kombinierbar.The embodiments presented are examples which focus on individual aspects. The embodiments and their variants can also be combined in extracts.

BezugszeichenlisteReference List

11: Thermomanagement-Systemthermal management system
22: Thermomanagement-Modulthermal management module
33: Steuermodulcontrol module
44: Platinecircuit board
55: GehäuseHousing
66: Steckerbuchsesocket
77: Wassermodulwater module
88th: Wärmetauscherheat exchanger
99: Wärmetauscherheat exchanger
1010: Stellercontroller
1111: Wasserpumpewater pump
1212: Kompressorcompressor
1313: Entspannerrelaxer
1414: Sensorsensor
1515: Komponentecomponent
1616: Fluidleitungfluid line
1717: Fluidleitungfluid line
1818: Versorgungsleitungsupply line
1919: Kommunikationsleitungcommunication line
2020: Traktionsbaugruppetraction assembly
2121: Traktionsmotortraction engine
2222: Reglercontroller
2323: Hauptkühlermain cooler
2424: Hochvoltbatteriehigh-voltage battery
2525: Klimakastenclimate box
2626: Steuergerätcontrol unit
2727: Fahrzeugsteuergerätvehicle control unit
2828: Logikeinheitlogic unit
2929: Kommunikationsschnittstellecommunication interface
3030: Niederspannungs-VersorgungsschaltungLow voltage power supply circuit
3131: Hochspannungs-Versorgungsschaltunghigh voltage power supply circuit
3232: Ansteuerungcontrol
3333: Kompressoransteuerungcompressor control
3434: Wasserpumpenansteuerungwater pump control
3535: Heizeransteuerungheater control
3636: Hochvolt-Heizerhigh-voltage heater
3737: Stelleransteuerungactuator control
3838: Gleichspannungs-Gleichspannungs-WandlerDC-DC converter
3939: Wärmequelle/-senkeheat source/sink
4040: Kreislaufcycle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102016214623 A1 [0003]DE 102016214623 A1 [0003]
US 2020/0086711 A1 [0004]US 2020/0086711 A1 [0004]
DE 102018212188 A1 [0005]DE 102018212188 A1 [0005]
DE 102017204804 A1 [0006]DE 102017204804 A1 [0006]

Claims

Steuermodul (3) für ein Thermomangement-Modul (2), das Steuermodul (3) enthaltend eine Logikeinheit (28), die eingerichtet ist zum Steuern eines Betriebs eines Thermomangement-Moduls (2), und eine Kommunikationsschnittstelle (29), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (3) eine Niederspannungs-Versorgungsschaltung (30), die zum Niederspannungsversorgen des Thermomangement-Moduls (2) geeignet ist, und eine Hochspannungs-Versorgungsschaltung (31), die zum Hochspannungsversorgen des Thermomangement-Moduls (2) geeignet ist, enthält.Control module (3) for a thermal management module (2), the control module (3) containing a logic unit (28) which is set up for controlling operation of a thermal management module (2), and a communication interface (29), characterized in that that the control module (3) contains a low-voltage supply circuit (30) suitable for supplying the thermal management module (2) with low voltage and a high-voltage supply circuit (31) suitable for supplying the thermal management module (2) with high voltage .

Steuermodul (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (3) zumindest eine Ansteuerung (32) einer Komponente (25) des Thermomanagement-Moduls (2) enthält, wobei die Ansteuerung (32) verschaltet und konfiguriert ist, um durch zumindest eine der Versorgungsschaltungen (30, 31) mit elektrischer Leistung versorgt zu werden, und um die jeweilige Komponente (15) auf Basis der versorgten elektrischen Leistung zu betreiben.Control module (3) after claim 1 , characterized in that the control module (3) contains at least one control (32) of a component (25) of the thermal management module (2), the control (32) being connected and configured in order to be powered by at least one of the supply circuits (30, 31) to be supplied with electrical power and to operate the respective component (15) on the basis of the supplied electrical power.

Steuermodul (3) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (3) zumindest eine Ansteuerung (32) einer Komponente (15) des Thermomanagement-Moduls (2) enthält, wobei die Ansteuerung (32) verschaltet und konfiguriert ist, um durch die Logikschaltung (28) gesteuert zu werden, und um die jeweilige Komponente (15) auf Basis der Steuerung durch die Logikschaltung (28) zu betreiben.Control module (3) according to one of Claims 1 or 2 , characterized in that the control module (3) contains at least one control (32) of a component (15) of the thermal management module (2), the control (32) being connected and configured to be controlled by the logic circuit (28). and to operate the respective component (15) based on the control by the logic circuit (28).

Steuermodul (3) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikeinheit (28) zum betriebsstrategischen Steuern der zumindest einen Ansteuerung (32) eingerichtet ist.Control module (3) according to one of claims 2 or 3 , characterized in that the logic unit (28) is set up for operationally strategic control of the at least one control (32).

Steuermodul (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikeinheit (28) einen Programmspeicher enthält oder daran angeschlossen ist, in dem ein Programm zum Steuern zumindest der Logikeinheit (28), der Kommunikationsschnittstelle (29), einer der beiden Versorgungsschaltungen (30, 31) oder zusätzlich einer der Ansteuerungen (32) speicherbar ist, wobei der Programmspeicher im Betrieb aktualisierbar ist.Control module (3) according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the logic unit (28) contains a program memory or is connected to it, in which a program for controlling at least the logic unit (28), the communication interface (29), one of the two supply circuits (30, 31) or additionally one of the Controls (32) can be stored, the program memory being updatable during operation.

Thermomangement-Modul (2), dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuermodul (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 enthalten ist.Thermal management module (2), characterized in that a control module (3) according to one of Claims 1 until 5 is included.

Thermomanagement-Modul (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 5 für jede Komponente (15) des Thermomangement-Moduls (2) eine Ansteuerung (32) aufweist.Thermal management module (2) after claim 6 , characterized in that the control module (3) according to one of claims 2 until 5 has a control (32) for each component (15) of the thermal management module (2).

Thermomanagement-Modul (2) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikeinheit (28) zum Steuern aller Komponenten (15) des Thermomangement-Moduls (2) eingerichtet ist.Thermal management module (2) according to one of Claims 6 or 7 , characterized in that the logic unit (28) for controlling all components (15) of the thermal management module (2) is set up.

Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass ein Thermomangement-Modul (2) nach Anspruch 8 enthalten istVehicle, characterized in that a thermal management module (2) according to claim 8 is included

Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmequelle/-senke (39) und ein Kreislauf (40) enthalten sind, wobei das Thermomangement-Modul (2) zum Steuern des Kreislaufs (40) eingerichtet ist, wobei eine Kopplung der Wärmequelle/-senke (39) mit dem Kreislauf (40) zum Abgeben von Wärme an die Wärmequelle/-senke (39) und/oder zum Aufnehmen von Wärme von der Wärmequelle/-senke (39) geeignet ist, und wobei eine Kopplung des Steuermoduls (2) mit dem Kreislauf (40) zum Aufnehmen von Wärme von dem Steuermodul (2) geeignet ist.vehicle after claim 9 , characterized in that a heat source/sink (39) and a circuit (40) are included, wherein the thermal management module (2) is set up to control the circuit (40), wherein a coupling of the heat source/sink (39 ) with the circuit (40) for dissipating heat to the heat source / sink (39) and / or for absorbing heat from the heat source / sink (39) is suitable, and wherein a coupling of the control module (2) with the Circuit (40) is suitable for absorbing heat from the control module (2).