DE-102025124063-A1 - Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug

Abstract

Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug, aufweisend einen Elektromotor (10), ein Batteriemodul (20), eine Klimaanlage (50), die einen Kondensator (52) und einen Chiller (54) aufweist und ein Kältemittel zirkuliert, und eine Kühlvorrichtung (100), die eine Kühlmittelleitung (102) aufweist, die mit dem Chiller (54) verbunden ist, um das Batteriemodul (20) und ein elektrisches Bauteil (30) durch ein mit dem Kältemittel in dem Chiller (54) wärmegetauschtes Kühlmittel zu kühlen, wobei die Kühlmittelleitung (102) eine erste Verbindungsleitung (104), in welcher das Batteriemodul (20) vorgesehen ist, und eine zweite Verbindungsleitung (106) aufweist, in welcher das elektrische Bauteil (30) mit Ausnahme des Elektromotors (10) vorgesehen ist, und wobei die erste Verbindungsleitung (104) und die zweite Verbindungsleitung (106) parallel zueinander konfiguriert sind.

Inventors

• Chan Woong Jo
• Minseob Shin
• Yong Woong Cha
• Seong-Bin Jeong

Assignees

• HYUNDAI MOTOR COMPANY
• KIA CORPORATION

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20250623

Priority Date

20241104

Claims (20)

1. Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug, wobei das Wärmemanagementsystem aufweist: einen Elektromotor (10), der konfiguriert ist, um dem Fahrzeug ein Antriebsdrehmoment bereitzustellen, ein Batteriemodul (20), das konfiguriert ist, um dem Elektromotor (10) eine elektrische Leistung bereitzustellen, eine Klimaanlage (50), die einen Kondensator (52) und einen Chiller (54) aufweist und konfiguriert ist, um ein Kältemittel zu zirkulieren, und eine Kühlvorrichtung (100, 200, 300), die eine Kühlmittelleitung (102, 202, 302) aufweist, die mit dem Chiller (54) verbunden ist, um das Batteriemodul (20) und ein elektrisches Bauteil (30), das in dem Fahrzeug vorgesehen ist, durch ein mit dem Kältemittel in dem Chiller (54) wärmegetauschtes Kühlmittel zu kühlen, wobei die Kühlmittelleitung (102, 202, 302) aufweist: eine erste Verbindungsleitung (104, 204, 304), in welcher das Batteriemodul (20) vorgesehen ist, und eine zweite Verbindungsleitung (106, 206, 306), in welcher das elektrische Bauteil (30) mit Ausnahme des Elektromotors (10) vorgesehen ist, und wobei die erste Verbindungsleitung (104, 204, 304) und die zweite Verbindungsleitung (106, 206, 306) parallel zueinander konfiguriert sind.
2. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1 , ferner aufweisend eine Elektromotor-Kühlvorrichtung (12), die konfiguriert ist, um den Elektromotor (10) durch ein Öl zu kühlen, wobei die Elektromotor-Kühlvorrichtung (12) aufweist: einen Ölkühler (14), der über eine Ölleitung (13) mit dem Elektromotor (10) verbunden ist, und eine Hydraulikpumpe (16), die in der Ölleitung (13) vorgesehen ist und konfiguriert ist, um das in dem Ölkühler (14) gekühlte Öl entlang der Ölleitung (13) zu zirkulieren.
3. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1 oder 2 , wobei ein Ventil (108) in einer Position vorgesehen ist, in der sich die erste Verbindungsleitung (104) und die zweite Verbindungsleitung (106), die von der Kühlmittelleitung (102) abgezweigt sind, mit der Kühlmittelleitung (102) wieder vereinigen, so dass das durch den Chiller (54) hindurchgetretene Kühlmittel über die erste Verbindungsleitung (104) durch das Batteriemodul (20) und über die zweite Verbindungsleitung (106) durch das elektrische Bauteil (30) hindurchtritt und entlang der Kühlmittelleitung (102) in den Chiller (54) zurückströmt.
4. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1 oder 2 , wobei ein Ventil (208) in einer Position vorgesehen ist, in der die erste Verbindungsleitung (204) und die zweite Verbindungsleitung (206) von der Kühlmittelleitung (202) abgezweigt sind, so dass das durch den Chiller (54) hindurchgetretene Kühlmittel über die erste Verbindungsleitung (204) in das Batteriemodul (20) und über die zweite Verbindungsleitung (206) in das elektrische Bauteil (30) eingeführt wird.
5. Wärmemanagementsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , wobei eine Wasserpumpe (112, 212) in der Kühlmittelleitung (102, 202) an einem Stromaufwärtsende des Chillers (54) vorgesehen ist.
6. Wärmemanagementsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , wobei ein Innendurchmesser der ersten Verbindungsleitung (104, 204) und ein Innendurchmesser der zweiten Verbindungsleitung (106, 206) voneinander verschieden sind.
7. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 6 , wobei der Innendurchmesser der ersten Verbindungsleitung (104, 204) größer als der Innendurchmesser der zweiten Verbindungsleitung (106, 206) ist.
8. Wärmemanagementsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , wobei ferner eine Batterieheizung (22) in der ersten Verbindungsleitung (104, 204) vorgesehen ist, so dass das Kühlmittel durch das Batteriemodul (20) und die Batterieheizung (22) hindurchtritt.
9. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1 oder 2 , wobei: eine erste Wasserpumpe (312) in der ersten Verbindungsleitung (304) an einem Stromaufwärtsende des Batteriemoduls (20) basierend auf der Strömungsrichtung des Kühlmittels vorgesehen ist, und eine zweite Wasserpumpe (314) in der zweiten Verbindungsleitung (306) an einem Stromaufwärtsende des elektrischen Bauteils (30) basierend auf der Strömungsrichtung des Kühlmittels vorgesehen ist.
10. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 9 , wobei die erste Wasserpumpe (312) und die zweite Wasserpumpe (314) mit unterschiedlichen Drehzahlen (U/min) betrieben werden, so dass eine Strömungsrate des durch die erste Verbindungsleitung (304) hindurchströmenden Kühlmittels und eine Strömungsrate des durch die zweite Verbindungsleitung (306) hindurchströmenden Kühlmittels unterschiedlich sind.
11. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 9 oder 10 , wobei eine Förderhöhe der ersten Wasserpumpe (312) größer als eine Förderhöhe der zweiten Wasserpumpe (314) ist, so dass eine Strömungsrate des durch die erste Verbindungsleitung (304) hindurchströmenden Kühlmittels und eine Strömungsrate des durch die zweite Verbindungsleitung (306) hindurchströmenden Kühlmittels unterschiedlich sind.
12. Wärmemanagementsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , wobei ferner eine Batterieheizung (22) in der ersten Verbindungsleitung (304) vorgesehen ist, und das entlang der ersten Verbindungsleitung (304) strömende Kühlmittel durch die Batterieheizung (22) und das Batteriemodul (20) hindurchtritt.
13. Wärmemanagementsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12 , wobei ein Vorratsbehälter (114, 214, 316) basierend auf einer Kühlmittelströmungsrichtung in einer Position, in der sich die erste Verbindungsleitung (104) und die zweite Verbindungsleitung (106), die von der Kühlmittelleitung (102) abgezweigt sind, mit der Kühlmittelleitung (102) wieder vereinigen, oder einer Position, in der die erste Verbindungsleitung (204, 304) und die zweite Verbindungsleitung (206, 306) von der Kühlmittelleitung (202, 302) abgezweigt sind, vorgesehen ist.
14. Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug, wobei das Wärmemanagementsystem aufweist: einen Elektromotor (10), der konfiguriert ist, um dem Fahrzeug ein Antriebsdrehmoment bereitzustellen, ein Batteriemodul (20), das konfiguriert ist, um dem Elektromotor (10) eine elektrische Leistung bereitzustellen, eine Klimaanlage (50), die einen Kondensator (52) und einen Chiller (54) aufweist und konfiguriert ist, um ein Kältemittel zu zirkulieren, und eine Kühlvorrichtung (400), die eine Kühlmittelleitung (402) aufweist, die mit dem Chiller (54) verbunden ist, um das Batteriemodul (20) und ein elektrisches Bauteil (30), das in dem Fahrzeug vorgesehen ist, durch ein mit dem Kältemittel in dem Chiller (54) wärmegetauschtes Kühlmittel zu kühlen, wobei das Batteriemodul (20) in Reihe mit dem Chiller (54) in der Kühlmittelleitung (402) angeordnet ist, wobei das elektrische Bauteil (30) aufweist: ein erstes Ende, das mit der Kühlmittelleitung (402) an einem Stromaufwärtsende des Chillers (54) verbunden ist, und ein zweites Ende, das an einer Zweigleitung (404) vorgesehen ist, die mit der Kühlmittelleitung (402) an einem Stromabwärtsende des Batteriemoduls (20) verbunden ist, und wobei das Batteriemodul (20) und das elektrische Bauteil (30) über die Kühlmittelleitung (402) und die Zweigleitung (404) parallel zueinander angeordnet sind.
15. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 14 , wobei der Elektromotor (10) mit einer Elektromotor-Kühlvorrichtung (12) verbunden ist, die konfiguriert ist, um den Elektromotor (10) durch ein Öl zu kühlen, und die Elektromotor-Kühlvorrichtung (12) aufweist: einen Ölkühler (14), der über eine Ölleitung (13) mit dem Elektromotor (10) verbunden ist, und eine Hydraulikpumpe (16), die in der Ölleitung (13) vorgesehen ist und konfiguriert ist, um das in dem Ölkühler (14) gekühlte Öl entlang der Ölleitung (13) zu zirkulieren.
16. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 14 oder 15 , wobei: ein Teil des Kühlmittels unter dem entlang der Kühlmittelleitung (402) in den Chiller (54) eingeführten Kühlmittel durch die Zweigleitung (404) hindurchströmt und durch das elektrische Bauteil (30) hindurchtritt, und ein übriges Kühlmittel unter dem entlang der Kühlmittelleitung (402) in den Chiller (54) eingeführten Kühlmittel sequentiell durch den Chiller (54) und das Batteriemodul (20) hindurchtritt und sich mit dem Teil des entlang der Zweigleitung (404) strömenden Kühlmittels in der Kühlmittelleitung (402) wieder vereinigen.
17. Wärmemanagementsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16 , wobei ein Innendurchmesser der Kühlmittelleitung (402) und ein Innendurchmesser der Zweigleitung (404) voneinander verschieden sind.
18. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 17 , wobei der Innendurchmesser der Kühlmittelleitung (402) größer als der Innendurchmesser der Zweigleitung (404) ist.
19. Wärmemanagementsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 18 , wobei: eine Wasserpumpe (406) in der Kühlmittelleitung (402) an dem Stromabwärtsende des Batteriemoduls (20) vorgesehen ist, und ein zweites Ende der Zweigleitung (404) mit der Kühlmittelleitung (402) zwischen dem Batteriemodul (20) und der Wasserpumpe (406) verbunden ist.
20. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 19 , wobei ein Vorratsbehälter (408) in der Kühlmittelleitung (402) an einem Stromaufwärtsende der Wasserpumpe (406) vorgesehen ist, und wobei ferner eine Batterieheizung (22) in der Kühlmittelleitung (402) vorgesehen ist, so dass das Kühlmittel durch das Batteriemodul (20) und die Batterieheizung (22) hindurchtritt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug, und insbesondere ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug, das geeignet ist, die Temperatur eines Batteriemoduls und eines elektrischen Bauteils mit Ausnahme eines Elektromotors effizient einzustellen. In den letzten Jahren ist ein Elektrofahrzeug als ein zukünftiges Transportmittel populär geworden, da die Umwelt und die Energiequellen bedeutende Probleme bereiten. Das Elektrofahrzeug verwendet ein Batteriemodul, in welchem eine Mehrzahl von aufladbaren Zellen als ein Pack als eine Hauptleistungsquelle ausgebildet sind, und daher wird kein Abgas erzeugt, und das Geräusch ist sehr gering. Ein derartiges Elektrofahrzeug wird von einem Elektromotor angetrieben, welcher durch elektrische Leistung arbeitet, die von dem Batteriemodul zugeführt wird. Außerdem weist das Elektrofahrzeug elektrische Bauteile zur Steuerung und Handhabung sowohl des Elektromotors als auch einer Mehrzahl von elektronischen Komfortvorrichtungen und zum Laden des Batteriemoduls auf. Da eine große Menge an Wärme sowohl in dem Batteriemodul und dem Elektromotor, der als eine Primärleistungsquelle des Elektrofahrzeuges verwendet wird, als auch in den elektrischen Bauteilen erzeugt wird, ist eine effiziente Kühlung erforderlich, so dass ein effizientes Temperaturmanagement der elektrischen Bauteile und des Batteriemoduls ein sehr wichtiges Problem sein kann. Außerdem muss, da ein Batteriemodul bei einer vorbestimmten Temperatur optimal arbeitet, dieses in dem frühen Stadium des Fahrens schnell auf die vorbestimmte Temperatur erwärmt werden. Separate Kühlsysteme werden verwendet, um die Temperatur der elektrischen Bauteile und des Batteriemoduls einzustellen, jedoch ist es erforderlich, die Kapazität des Kühlsystems dementsprechend zu erhöhen, was zu Raumeinschränkungen führt. Ferner wird, wenn die Kapazität der Kühlsysteme erhöht wird, die zum Betreiben der Kühlsysteme erforderliche Leistung ebenfalls erhöht. Mit der Erfindung wird ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug geschaffen, das geeignet ist, durch effizientes Einstellen der Temperatur des Batteriemoduls und des elektrischen Bauteils mit Ausnahme des Elektromotors mittels eines einzigen Chillers (z.B. eines einzigen Wärmetauschers), in dem ein Kältemittel und ein Kühlmittel Wärme tauschen, einen Radiator wegzulassen und die gesamten Bauteile zu rationalisieren. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug aufweisen: einen Elektromotor, der konfiguriert ist, um dem Fahrzeug ein Antriebsdrehmoment bereitzustellen, ein Batteriemodul, das konfiguriert ist, um dem Elektromotor eine elektrische Leistung bereitzustellen, und eine Klimaanlage, die einen Kondensator und einen Chiller (z.B. einen Wärmetauscher) aufweist und konfiguriert ist, um ein Kältemittel zu zirkulieren. Das Wärmemanagementsystem weist ferner eine Kühlvorrichtung auf, die eine Kühlmittelleitung aufweist, die mit dem Chiller verbunden ist, um das Batteriemodul und ein elektrisches Bauteil, welches in dem Fahrzeug vorgesehen ist (und welches z.B. nicht der oben genannte Fahrantriebs-Elektromotor ist), durch ein mit dem Kältemittel in dem Chiller wärmegetauschtes Kühlmittel zu kühlen. Die Kühlmittelleitung kann eine erste Verbindungsleitung, in welcher das Batteriemodul vorgesehen ist, und eine zweite Verbindungsleitung aufweisen, in welcher das elektrische Bauteil mit Ausnahme des Elektromotors vorgesehen ist. Insbesondere können die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung parallel zueinander konfiguriert sein. Der Elektromotor kann mit einer Elektromotor-Kühlvorrichtung verbunden sein, die konfiguriert ist, um den Elektromotor durch ein Öl zu kühlen. Die Elektromotor-Kühlvorrichtung kann einen Ölkühler, der über eine Ölleitung mit dem Elektromotor verbunden ist, und eine Hydraulikpumpe aufweisen, die in der Ölleitung vorgesehen ist, und die Elektromotor-Kühlvorrichtung ist konfiguriert, um das in dem Ölkühler gekühlte Öl entlang der Ölleitung zu zirkulieren. In einer Ausführungsform kann ein Ventil in einer Position vorgesehen sein, in der sich die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung, die von der Kühlmittelleitung abgezweigt sind, mit der Kühlmittelleitung wieder vereinigen, so dass das durch den Chiller hindurchgetretene Kühlmittel durch das Batteriemodul und das elektrische Bauteil jeweils zugeordnet über die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung hindurchtritt und anschließend in den Chiller zurückströmt. Ein Ventil kann in einer Position vorgesehen sein, in der sich die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung, welche von der Kühlmittelleitung abgezweigt sind, mit der Kühlmittelleitung wieder vereinigen, so dass das durch den Chiller hindurchgetretene Kühlmittel durch das Batteriemodul und das elektrische Bauteil jeweils zugeordnet über die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung hindurchströmt und anschlie