DE10300294A1

DE10300294A1 - Kraftübertragungs-Wärmemanagementsystem und Verfahren für das Beheizen des Fahrgastraumes und das Anwärmen des Verbrennungsmotors für Hybridfahrzeuge

Info

Publication number: DE10300294A1
Application number: DE10300294A
Authority: DE
Inventors: Peri Sabhapathy; Zheng Lou
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2002-01-04
Filing date: 2003-01-02
Publication date: 2003-07-24
Also published as: GB2383840A; GB0229166D0; GB2383840B; US20030127528A1; US6616059B2; JP2003262127A

Abstract

Ein Kraftübertragungs-Wärmemanagementsystem für ein Hybridfahrzeug mit Vorrichtungen für das Beheizen des Fahrgastraumes und das Anwärmen des V-Motors.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftübertragungs-Wärmemanagementsystem für ein Hybridfahrzeug mit Vorrichtungen für das Beheizen des Fahrgastraumes und das Anwärmen des V-Motors.
Ein System für das Beheizen des Fahrgastraumes eines Fahrzeuges muss während der gesamten Betriebszeit des Fahrzeuges komfortable Bedingungen für die Fahrgäste aufrechterhalten können, einschließlich bei extrem kalter Witterung. Das Heizsystem muss nicht nur die Lufttemperatur im Fahrgastraum des Fahrzeuges innerhalb eines angemessenen Zeitraums nach dem Starten des Fahrzeuges auf ein für die Fahrgäste komfortables Niveau bringen, sondern die Temperatur des Fahrgastraumes des Fahrzeuges auch auf einem für die Fahrgäste komfortablen Niveau aufrechterhalten können.
Typischerweise setzt ein Verbrennungsmotor in einem konventionellen Fahrzeug ausreichend Wärme frei, um den Fahrgastraum des Fahrzeuges bei allen Fahrzeugmotorlasten angemessen zu beheizen. Konventionelle Fahrzeuge nutzen Abwärme aus dem Motorkühlmittel für das Beheizen des Fahrgastraumes. Der Verbrennungsmotor in einem Hybrid-Elektrofahrzeug ist jedoch üblicherweise kleiner als der Motor in einem etwa gleich großen konventionellen Fahrzeug. Es ist auch möglich, dass der Verbrennungsmotor in dem Hybrid-Elektrofahrzeug nicht in Betrieb ist, wenn das Fahrzeug durch den Elektromotor angetrieben wird. Ist der Verbrennungsmotor in Betrieb, arbeitet er darüber hinaus mit nahezu maximalem Wirkungsgrad und gibt weniger Wärme an das Kühlmittel ab. In der Folge ist es möglich, dass das Heizsystem dem Fahrgastraum des Fahrzeuges nicht ununterbrochen genug Wärme zuführen kann, um komfortable Bedingungen für die Fahrgäste aufrecht zu erhalten. Weiterhin benötigt der Verbrennungsmotor in Hybrid- Elektrofahrzeugen bei einem Kaltstart typischerweise mehr Zeit, um seine optimale Betriebstemperatur zu erreichen, als der Verbrennungsmotor konventioneller Fahrzeuge.
Es wäre wünschenswert, ein Kraftübertragungs-Wärmemanagementsystem für ein Hybrid-Elektrofahrzeug zu produzieren, das dem Fahrgastraum des Fahrzeuges Wärme zuführt und die Warmlaufzeit des V-Motors minimiert.
Gemäß und im Einklang mit der vorliegenden Erfindung wurde überraschend ein Kraftübertragungs-Wärmemanagementsystem für ein Hybrid- Elektrofahrzeug entdeckt, das dem Fahrgastraum des Fahrzeuges Wärme zuführt und die Warmlaufzeit des V-Motors minimiert. Das Kraftübertragungs-Wärmemanagementsystem für ein Hybridfahrzeug umfasst: einen ersten Kühlkreislauf mit einer ersten Pumpe für das Im-Kreis-Führen eines darin befindlichen Kühlmittels für das Ableiten von Wärme aus einer ersten Wärmequelle; einen zweiten Kühlkreislauf mit einer zweiten Pumpe für das Im-Kreis-Führen eines darin befindlichen Kühlmittels für das Ableiten von Wärme aus einer zweiten Wärmequelle, wobei die zweite Wärmequelle zumindest eines, einen Elektromotor, einen Getriebe-Wärmetauscher und eine(n) Elektronik-Wassermantel oder -kühlplatte, einschließt; einen Heizerkern für das Zuführen von Wärme in einen Fahrgastraum des Hybridfahrzeuges; und Ventilmittel, die in Fließverbindung mit dem ersten Kühlkreislauf und dem zweiten Kühlkreislauf stehen, wobei die Ventilmittel selektiv Kühlmittel von zumindest einem, dem ersten Kühlkreislauf und dem zweiten Kühlkreislauf, zu dem Heizerkern leiten.
Die oben genannten sowie andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung deutlich, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Kraftübertragungs- Wärmemanagementsystems für ein Hybrid-Elektrofahrzeug, das die Merkmale der Erfindung inkorporiert, wobei die Stellung des Hydraulikventils so ist, dass es ein Beheizen des Fahrgastraumes des Fahrzeuges mit dem Kühlmittel des Verbrennungsmotors des Fahrzeuges bewirkt;
Fig. 2 eine schematische Ansicht des Kraftübertragungs- Wärmemanagementsystems für ein Hybrid-Elektrofahrzeug, das in Fig. 1 dargestellt ist, wobei die Stellung des Hydraulikventils so ist, dass es ein Beheizen des Fahrgastraumes des Fahrzeuges mit dem Kühlmittel des Elektromotors des Fahrzeuges bewirkt;
Fig. 3 eine schematische Ansicht des Kraftübertragungs- Wärmemanagementsystems für ein Hybrid-Elektrofahrzeug, das in Fig. 1 dargestellt ist, wobei die Stellung des Hydraulikventils so ist, dass es ein Anwärmen des Verbrennungsmotors des Fahrzeuges mit dem Kühlmittel des Elektromotors des Fahrzeuges bewirkt;
Fig. 4 eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Kraftübertragungs-Wärmemanagementsystems für ein Hybrid- Elektrofahrzeug, das in den Fig. 1-3 dargestellt ist; wobei ein Hydraulikventil mit einer einzigen Spule verwendet wird und die Stellung des Hydraulikventils so ist, dass es ein Beheizen des Fahrgastraumes des Fahrzeuges mit dem Kühlmittel des Verbrennungsmotors des Fahrzeuges bewirkt;
Fig. 5 eine schematische Ansicht des Kraftübertragungs- Wärmemanagementsystems für ein Hybrid-Elektrofahrzeug, das in Fig. 4 dargestellt ist, wobei die Stellung des Hydraulikventils so ist, dass es ein Beheizen des Fahrgastraumes des Fahrzeuges mit dem Kühlmittel des Elektromotors des Fahrzeuges bewirkt;
Fig. 6 eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Kraftübertragungs-Wärmemanagementsystems für ein Hybrid- Elektrofahrzeug, das in den Fig. 1-3 dargestellt ist, wobei anstelle des Hydraulikventils ein Zweistellungs-Vierwege-Magnetventil verwendet wird und die Stellung des Ventils so ist, das es ein Beheizen des Fahrgastraumes des Fahrzeuges mit dem Kühlmittel des Verbrennungsmotors des Fahrzeuges bewirkt;
Fig. 7 eine schematische Ansicht des Kraftübertragungs- Wärmemanagementsystems für ein Hybrid-Elektrofahrzeug, das in Fig. 6 dargestellt ist, wobei die Stellung des Ventils so ist, das es ein Beheizen des Fahrgastraumes des Fahrzeuges mit dem Kühlmittel des Elektromotors des Fahrzeuges bewirkt;
Fig. 8 eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Kraftübertragungs-Wärmemanagementsystems für ein Hybrid- Elektrofahrzeug, das in den Fig. 1-3 dargestellt ist, wobei anstelle des Hydraulikventils zwei Zweistellungs-Dreiwege-Magnetventile verwendet werden und die Stellung der Ventile so ist, dass sie ein Beheizen des Fahrgastraumes des Fahrzeuges mit dem Kühlmittel des Verbrennungsmotors des Fahrzeuges bewirken; und
Fig. 9 eine schematische Ansicht des Kraftübertragungs- Wärmemanagementsystems für ein Hybrid-Elektrofahrzeug, das in Fig. 8 dargestellt ist, wobei die Stellung der Ventile so ist, dass sie ein Beheizen des Fahrgastraumes des Fahrzeuges mit dem Kühlmittel des Elektromotors des Fahrzeuges bewirken.
Nunmehr Bezug nehmend auf die Zeichnungen, insbesondere Fig. 1, ist im Allgemeinen bei 10 ein Kraftübertragungs-Wärmemanagementsystem für ein Hybrid-Elektrofahrzeug gezeigt, das die Merkmale der Erfindung inkorporiert. Das Wärmemanagementsystem 10 schließt zwei Kühlkreisläufe ein, die verwendet werden, um einem Heizerkern 12 für einen Fahrgastraum (nicht gezeigt) und einem Verbrennungsmotor 14 nach Bedarf Wärme zuzuführen. Der erste Kühlkreislauf leitet Wärme aus dem Kühlmittel für den Verbrennungsmotor 14 ab. Der zweite Kühlkreislauf leitet Wärme aus dem Kühlmittel für eine Kühlplatte 16 für die Fahrzeugelektronik (nicht gezeigt), einem Elektromotor-Wassermantel 18 und einem Getriebefluid-Wärmetauscher 20 ab. Die Fahrzeugelektronik kann beispielsweise einen Wechselrichter oder einen Gleichstromwandler einschließen. In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen verwenden die Kühlmittelkreisläufe eine Kühlmittelmischung aus 50 Prozent Ethylenglycol und 50 Prozent Wasser. Es versteht sich, dass andere Prozentsätze für Ethylenglycol und Wasser und andere Kühlmittelmischungen verwendet werden können.
In dem ersten Kreislauf steht ein Motor-Kühlmittelauslass 22 des Verbrennungsmotors 14, auch V-Motor genannt, in Fließverbindung mit einem V- Motor-Kühler 24. Zwischen dem Verbrennungsmotor 14 und dem V-Motor- Kühler 24 ist ein V-Motor-Kühlmittelthermostat 26 angeordnet. Ein primärer V-Motor-Kühleräuslass 28 steht in Fließverbindung mit einer V-Motor- Wasserpumpe 30. Es kann entweder eine mechanisch angetriebene oder eine elektrisch angetriebene Wasserpumpe 30 verwendet werden. Die V-Motor- Wasserpumpe 30 steht in Fließverbindung mit einem Motor- Kühlmitteleinlass 32 des Verbrennungsmotors 14. Ein sekundärer V-Motor- Kühlerauslass 34 steht in Fließverbindung mit einer Entgasungsflasche 36. Die Entgasungsflasche 36 steht in Fließverbindung mit der V-Motor- Wasserpumpe 30 und entfernt Luft aus dem im Kreislauf beindlichen Kühlmittel. In der gezeigten Ausführungsform stellt eine V-Motor- Umgehungsleitung 38 eine Fließverbindung zwischen dem Auslass 22 und der V-Motor-Wasserpumpe 30 her. Die Umgehungsleitung 38 kann entfernt werden, ohne dass das Wärmemanagementsystem 10 dadurch seine Funktionsfähigkeit verliert.
Der Auslass 22 des Verbrennungsmotors 14 steht in Fließverbindung mit einem Durchlass 40a einer ersten Spule 40 und einem Durchlass 42b einer zweiten Spule 42 eines Hydraulikventils 44. Es kann jedes herkömmliche Hydraulikventil 44 verwendet werden, beispielsweise ein magnetisch oder durch Vakuum betätigtes Linear- oder Drehventil. Bei dem Hydraulikventil 44; das in Fig. 1 dargestellt ist, handelt es sich um ein Sechswege- Zweistellungs-Ventil. Alternativ dazu kann die erste Spule 40 aus dem Wärmemanagementsystem 10 entfernt werden, wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, es kann ein Vierwege-Zweistellungs-Hydraulikventil verwendet werden, wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt, oder es können zwei Dreiwege- Zweistellungs-Magnetventile verwendet werden, wie in den Fig. 8 und 9 dargestellt. Die erste Spule 40 und die zweite Spule 42 sind in Fig. 1 in der Stellung "Aus" gezeigt.
In der gezeigten Ausführungsform steht der Durchlass 42b der zweiten Spule 42 in Fließverbindung mit einer Wasserheizvorrichtung 46. Die Wasserheizvorrichtung 46 steht in Fließverbindung mit dem Heizerkern 12. Sofern gewünscht, kann die Wasserheizvorrichtung 46 entfernt werden, und die zweite Spule 42 kann in direkter Fließverbindung mit dem Heizerkern 12stehen. Der Heizerkern 12 steht in Fließverbindung mit dem Durchlass 42a. der zweiten Spule 42 des Hydraulikventils 44. Der Durchlass 42a steht in Fließverbindung mit der V-Motor-Wasserpumpe 30.
In dem zweiten Kreislauf besteht eine Fließverbindung zwischen der Kühlplatte 16, dem Elektromotor-Wassermantel 18 und dem Wärmetauscher 20. Wie dargestellt, sind die Kühlplatte 16, der Elektromotor-Wassermantel 18 und der Wärmetauscher 20 in Reihe miteinander verbunden. Der Elektromotor wird auch E-Motor bezeichnet. Es versteht sich, dass die Reihenfolge, in der die Kühlplatte 16, der Elektromotor-Wassermantel 18 und der Wärmetauscher 20 miteinander verbunden und angeordnet sind, verändert werden könnte, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzugehen. Der Wärmetauscher 20 steht in Fließverbindung mit einem Durchlass 40b der ersten Spule 40. Der Durchlass 40b steht in Fließverbindung mit einem Durchlass 42c der zweiten Spule 42. Der Durchlass 42c der zweiten Spule 42 steht in Fließverbindung mit einem Elektromotor-Kühler 48. Ein E-Motor- Kühlmittelthermostat 50 ist zwischen dem Durchlass 42c der zweiten Spule 42 und dem Elektromotor-Kühler 48 angeordnet und steht in Fließverbindung mit denselben. Ein primärer Elektromotor-Kühlerauslass 52 steht in Fließverbindung mit einer elektrischen Wasserpumpe 54. Die elektrische Wasserpumpe 54 steht in Fließverbindung mit der Kühlplatte 16. Ein sekundärer Elektromotor-Kühlerauslass 56 steht in Fließverbindung mit der Entgasungsflasche 36. Die Entgasungsflasche 36 steht in Fließverbindung mit der elektrischen Wasserpumpe 54. In der gezeigten Ausführungsform stellt eine Elektromotor-Kühlmittelumgehungsleitung 58 eine Fließverbindung zwischen dem Durchlass 42c der zweiten Spule 42 und der elektrischen Wasserpumpe 54 her.
In Fig. 2 ist das Wärmemanagementsystem 10 dargestellt, das in Fig. 1 dargestellt ist, wobei die erste Spule 40 in der Stellung "Aus" und die zweite Spule 42 in der Stellung "Ein" gezeigt ist. Der Auslass 22 des Verbrennungsmotors 14 steht in Fließverbindung mit dem Durchlass 40a der ersten Spule 40 und einem Durchlass 42e der zweiten Spule 42. Der Durchlass 42e steht in Fließverbindung mit der V-Motor-Wasserpumpe 30, wodurch die Wasserheizvorrichtung 46 und der Heizerkern 12 umgangen werden. Die V- Motor-Wasserpumpe 30 steht in Fließverbindung mit den Einlass 32 des Verbrennungsmotors 14. Im Übrigen entspricht der erste Kreislauf dem aus Fig. 1.
Der Wärmetauscher 20 des zweiten Kreislaufs steht in Fließverbindung mit dem Durchlass 40b der ersten Spule 40. Der Durchlass 40b steht in Fließverbindung mit einem Durchlass 42f der zweiten Spule 42. Der Durchlass 42f steht in Fließverbindung mit der Wasserheizvorrichtung 46, die in Fließverbindung mit dem Heizerkern 12 steht. Der Heizerkern 12 steht in Fließverbindung mit einem Durchlass 42d der zweiten Spule 42. Der Durchlass 42d steht in Fließverbindung mit dem Thermostat 50, dem Elektromotor- Kühler 48 und der elektrischen Wasserpumpe 54, die in Reihe angeordnet sind. Die elektrische Wasserpumpe 54 steht in Fließverbindung mit der Kühlplatte 16, dem Elektromotor-Wassermantel 18 und dem Wärmetauscher 20, die in Reihe angeordnet sind. Im Übrigen entspricht der zweite Kreislauf dem aus Fig. 1.
In Fig. 3 ist das Wärmemanagementsystem 10 dargestellt, das in Fig. 1 dargestellt ist, wobei sich die erste Spule 40 in der Stellung "Ein" und die zweite Spule 42 in der Stellung "Aus" befindet. Der Auslass 22 des Verbrennungsmotors 14 steht in Fließverbindung mit einem Durchlass 40c der ersten Spule 40 und dem Durchlass 42c der zweiten Spule 42. Der Durchlass 42c steht in Fließverbindung mit dem Thermostat 50, dem Elektromotor- Kühler 48, der elektrischen Wasserpumpe 54, der Kühlplatte 16, dem Elektromotor-Wassermantel 18 und dem Wärmetauscher 20, die in Reihe angeordnet sind. Der Wärmetauscher 20 steht in Fließverbindung mit einem Durchlass 40d der ersten Spule 40 und dem Durchlass 42b der zweiten Spule 42. Der Durchlass 42b steht in Fließverbindung mit der Wasserheizvorrichtung 46, dem Heizerkern 12, dem Durchlass 42a, der V-Motor- Wasserpumpe 30 und dem Einlass 32 des Verbrennungsmotors 14, die in Reihe angeordnet sind. Im Übrigen entspricht das Wärmemanagementsystem 10 dem aus Fig. 1.
In den Fig. 4 und 5 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, ein Wärmemanagementsystem 70, in dem die erste Spule 40 des Hydraulikventils 44 des Wärmemanagementsystems 10, das in den Fig. 1-3 gezeigt ist, entfernt wurde. In dem Wärmemanagementsystem 70 steht ein Motor-Kühlmittelauslass 72 eines Verbrennungsmotors 74 in Fließverbindung mit einem V-Motor-Kühler 76, wobei zwischen beiden ein Thermostat 78 angeordnet ist. Ein primärer V-Motor-Kühlerauslass 79 steht in Fließverbindung mit einer V-Motor-Wasserpumpe 80, die in Fließverbindung mit einem Motor-Kühlmitteleinlass 82 des Verbrennungsmotors 74 steht. Es kann entweder eine mechanisch angetriebene oder eine elektrisch angetriebene Wasserpumpe 80 verwendet werden. Ein sekundärer V-Motor- Kühlerauslass 84 steht in Fließverbindung mit einer Entgasungsflasche 86. Die Entgasungsflasche 86 steht in Fließverbindung mit der V-Motor- Wasserpumpe 80 und entfernt Luft aus dem im Kreislauf befindlichen Kühlmittel. In der gezeigten Ausführungsform stellt eine V-Motor- Umgehungsleitung 88 eine Fließverbindung zwischen dem Auslass 72 und der V-Motor-Wasserpumpe 80 her. Die Umgehungsleitung 88 kann entfernt werden, ohne dass das Wärmemanagementsystem 70 dadurch seine Funktionsfähigkeit verliert.
Der Auslass 72 des Verbrennungsmotors 74 steht in Fließverbindung mit einem Durchlass 90b einer Spule 90 eines Hydraulikventils 92. Es kann jedes herkömmliche Hydraulikventil 92 verwendet werden, beispielsweise ein magnetisch oder durch Vakuum betätigtes Linear- oder Drehventil. Die Spule 90 ist in Fig. 4 in der Stellung "Aus" gezeigt. In der gezeigten Ausführungsform steht der Durchlass 90b der Spule 90 in Fließverbindung mit einer Wasserheizvorrichtung 94. Die Wasserheizvorrichtung 94 steht in Fließverbindung mit einem Heizerkern 96. Die Wasserheizvorrichtung 94 kann entfernt werden, und die Spule 90 kann in direkter Fließverbindung mit dem Heizerkern 96 stehen. Der Heizerkern 96 steht in Fließverbindung mit dem Durchlass 90a der Spule 90. Der Durchlass 90a steht in Fließverbindung mit der V-Motor-Wasserpumpe 80.
Eine Kühlplatte 98 für die Fahrzeugelektronik (nicht gezeigt), ein Elektromotor-Wassermantel 100 und ein Getriebefluid-Wärmetauscher 102 stehen in Fließverbindung miteinander. Wie dargestellt, sind die Kühlplatte 98, der Elektromotor-Wassermantel 100 und der Wärmetauscher 102 in Reihe miteinander verbunden. Es versteht sich, dass die Reihenfolge, in der die Kühlplatte 98, der Elektromotor-Wassermantel 100 und der Wärmetauscher 102 miteinander verbunden und angeordnet sind, verändert werden könnte, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzugehen. Der Wärmetauscher 102 steht in Fließverbindung mit einem Durchlass 90c der Spule 90. Der Durchlass 90c steht in Fließverbindung mit einem Elektromotor-Kühler 104, wobei zwischen beiden ein E-Motor-Kühlmittelthermostat 106 angeordnet ist. Ein primärer Elektromotor-Kühlerauslass 108 steht in Fließverbindung mit einer elektrischen Wasserpumpe 110. Die elektrische Wasserpumpe 110 steht in Fließverbindung mit der Kühlplatte 98. Ein sekundärer Elektromotor-Kühlerauslass 112 steht in Fließverbindung mit der Entgasungsflasche 86. Die Entgasungsflasche 86 steht in Fließverbindung mit der elektrischen Wasserpumpe 110. In der gezeigten Ausführungsform stellt eine Elektromotor-Kühlmittelumgehungsleitung 114 eine Fließverbindung zwischen dem Durchlass 90c der Spule 90 und der elektrischen Wasserpumpe 110 her.
Wie in Fig. 5 dargestellt, steht der Auslass 72 des Verbrennungsmotors 74 in Fließverbindung mit dem Durchlass 90e der Spule 90, wenn sich die Spule 90 in der Stellung "Ein" befindet. Der Durchlass 90e steht in Fließverbindung mit der V-Motor-Wasserpumpe 80, wodurch die Wasserheizvorrichtung 94 und der Heizerkern 96 umgangen werden. Die V-Motor-Wasserpumpe 80 steht in Fließverbindung mit dem Einlass 82 des Verbrennungsmotors 74.
Der Wärmetauscher 102 steht in Fließverbindung mit dem Durchlass 90f der Spule 90. Der Durchlass 90f steht in Fließverbindung mit der Wasserheizvorrichtung 94, die in Fließverbindung mit dem Heizerkern 96 steht. Der Heizerkern 96 steht in Fließverbindung mit einem Durchlass 90d der Spule 90. Der Durchlass 90d steht in Fließverbindung mit dem Thermostat 106, dem Elektromotor-Kühler 104 und der elektrischen Wasserpumpe 110, die in Reihe angeordnet sind. Die elektrische Wasserpumpe 110 steht in Fließverbindung mit der Kühlplatte 98, dem Elektromotor-Wassermantel 100 und dem Wärmetauscher 102, die in Reihe angeordnet sind. Im Übrigen entspricht der Kreislauf dem aus Fig. 4.
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 6 und 7 gezeigt. In einem Wärmemanagementsystem 120 steht ein Motor- Kühlmittelauslass 122 eines Verbrennungsmotor-Wassermantels 124 in Fließverbindung mit einem V-Motor-Kühler 126, wobei ein Thermostat 128 zwischen beiden angeordnet ist. Der V-Motor-Kühler 126 steht in Fließverbindung mit einer V-Motor-Wasserpumpe 130, die in Fließverbindung mit einem Motor-Kühlmitteleinlass 132 des Verbrennungsmotor-Wassermantels 124 steht. In der gezeigten Ausführungsform stellt eine V-Motor- Umgehungsleitung 134 eine Fließverbindung zwischen dem Auslass 122 und der V-Motor-Wasserpumpe 130 her. Die Umgehungsleitung 134 kann entfernt werden, ohne dass das Wärmemanagementsystem 120 dadurch seine Funktionsfähigkeit verliert. In einem Absperrventilkreislauf 138 zwischen der V-Motor-Wasserpumpe 130 und dem Auslass 122 ist ein Absperrventil 136 vorgesehen. Das Absperrventil 136 und der Absperrventilkreislauf 138 können entfernt werden, ohne dass das Wärmemanagementsystem 120 dadurch seine Funktionsfähigkeit verliert.
Der Auslass 122 des Verbrennungsmotor-Wassermantels 124 steht in Fließverbindung mit einem Durchlass 140c eines Magnetventils 140. Das gezeigte Magnetventil 140 ist ein Zweistellungs-Vierwege-Ventil und ist in Fig. 6 in der Stellung "Aus" gezeigt. Der Durchlass 140c steht in Fließverbindung mit einem Heizerkern 142. Der Heizerkern 142 steht in Fließverbindung mit der V-Motor-Wasserpumpe 130.
Ein Wassermantel oder eine Kühlplatte 144 für die Fahrzeugelektronik (nicht gezeigt), ein Elektromotor-Wassermantel 146 und ein Getriebefluid- Wärmetauscher 148 stehen in Fließverbindung miteinander. Wie dargestellt, sind die Kühlplatte 144, der Elektromotor-Wassermantel 146 und der Wärmetauscher 148 in Reihe miteinander verbunden. Es versteht sich, dass die Reihenfolge, in der die Kühlplatte 144, der Elektromotor-Wassermantel 146 und der Wärmetauscher 148 miteinander verbunden und angeordnet sind, verändert werden könnte, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzugehen. Der Wärmetauscher 148 steht in Fließverbindung mit einem Durchlass 140d des Magnetventils 140. Der Durchlass 140d steht in Fließverbindung mit einem Elektromotor-Kühler 150, wobei zwischen beiden ein E- Motor-Kühlmittelthermostat 152 angeordnet ist. Der Elektromotor-Kühler 150 steht in Fließverbindung mit einer elektrischen Wasserpumpe 154. Die elektrische Wasserpumpe 154 steht in Fließverbindung mit der Kühlplatte 144. Eine Elektromotor-Kühlmittelumgehungsleitung 156 stellt eine Fließverbindung zwischen dem Durchlass 140d des Magnetventils 140 und der elektrischen Wasserpumpe 154 her.
In Fig. 7 ist das Wärmemanagementsystem 120 dargestellt, das in Fig. 6 dargestellt ist, wobei das Magnetventil 140 in der Stellung "Ein" gezeigt ist. Der Auslass 122 des Verbrennungsmotor-Wassermantels 124 steht in Fließverbindung mit einem Durchlass 140a des Magnetventils 140. Der Durchlass 140a steht in Fließverbindung mit dem Thermostat 152, der in Fließverbindung mit dem Elektromotor-Kühler 150 steht. Es ist eine Fließverbindung zwischen dem Elektromotor-Kühler 150 und der elektrischen Wasserpumpe 154 vorgesehen. Die elektrische Wasserpumpe 154 steht in Fließverbindung mit der Kühlplatte 144. Die Kühlplatte 144, der Elektromotor- Wassermantel 146 und der Wärmetauscher 148 sind in Reihe miteinander verbunden.
Der Wärmetauscher 148 steht in Fließverbindung mit einem Durchlass 140b des Magnetventils 140. Es ist eine Fließverbindung zwischen dem Durchlass 140b und dem Heizerkern 142 vorgesehen. Der Heizerkern 142 steht in Fließverbindung mit der V-Motor-Wasserpumpe 130, die in Fließverbindung mit dem Einlass 132 des Verbrennungsmotor-Wassermantels 124 steht.
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 8 und 9 gezeigt. In einem Wärmemanagementsystem 160 steht ein Motor- Kühlmittelauslass 162 eines Verbrennungsmotor-Wassermantels 164 in Fließverbindung mit einem V-Motor-Kühler 166, wobei zwischen beiden ein Thermostat 168 angeordnet ist. Der V-Motor-Kühler 166 steht in Fließverbindung mit einer V-Motor-Wasserpumpe 170, die in Fließverbindung mit einem Motor-Kühlmitteleinlass 172 des Verbrennungsmotor-Wassermantels 164 steht. In der gezeigten Ausführungsform stellt eine V-Motor- Umgehungsleitung 174 eine Fließverbindung zwischen der V-Motor- Wasserpumpe 170 und dem Auslass 162 her. Die Umgehungsleitung 174 kann entfernt werden, ohne dass das Wärmemanagementsystem 160 dadurch seine Funktionsfähigkeit verliert. In einem Absperrventilkreislauf 178 zwischen dem Auslass 162 und der V-Motor-Wasserpumpe 170 ist ein Absperrventil 176 vorgesehen. Das Absperrventil 176 und der Absperrventilkreislauf 178 können entfernt werden, ohne dass das Wärmemanagementsystem 160 dadurch seine Funktionsfähigkeit verliert.
Der Auslass 162 des Verbrennungsmotor-Wassermantels 164 steht in Fließverbindung mit einem Durchlass 180a eines ersten Magnetventils 180. In Fig. 8 ist das erste Magnetventil 180, das gezeigt ist, ein Zweistellungs- Dreiwege-Ventil und ist in der Stellung "Aus" gezeigt. Der Durchlass 180a steht in Fließverbindung mit einem Heizerkern 182. Der Heizerkern 182 steht in Fließverbindung mit der V-Motor-Wasserpumpe 170.
Ein Wassermantel oder eine Kühlplatte 184 für die Fahrzeugelektronik (nicht gezeigt), ein Elektromotor-Wassermantel 186 und ein Getriebefluid- Wärmetauscher 188 stehen in Fließverbindung miteinander. Wie dargestellt, sind die Kühlplatte 184, der Elektromotor-Wassermantel 186 und der Wärmetauscher 188 in Reihe miteinander verbunden. Es versteht sich, dass die Reihenfolge, in der die Kühlplatte 184, der Elektromotor-Wassermantel 186 und der Wärmetauscher 188 miteinander verbunden und angeordnet sind, verändert werden könnte, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzugehen. Der Wärmetauscher 188 steht in Fließverbindung mit einem Durchlass 190a eines zweiten Magnetventils 190. In Fig. 8 ist das zweite Magnetventil 190, das gezeigt ist, ein Zweistellungs-Dreiwege-Ventil und ist in der Stellung "Aus" gezeigt. Der Durchlass 190a steht in Fließverbindung mit einem Elektromotor-Kühler 192, wobei zwischen beiden ein E-Motor- Kühlmittelthermostat 194 angeordnet ist. Der Elektromotor-Kühler 192 steht in Fließverbindung mit einer elektrischen Wasserpumpe 196. Die elektrische Wasserpumpe 196 steht in Fließverbindung mit der Kühlplatte 184. Eine Elektromotor-Kühlmittelumgehungsleitung 198 stellt eine Fließverbindung zwischen dem Durchlass 190a des zweiten Magnetventils 190 und der elektrischen Wasserpumpe 196 her.
Wie in Fig. 9 dargestellt, steht der Auslass 162 des Verbrennungsmotor- Wassermantels 164 in Fließverbindung mit einem Durchlass 180b des ersten Magnetventils 180, wenn sich das erste Magnetventil 180 und das zweite Magnetventil 190 in der Stellung "Ein" beinden. Der Durchlass 180b steht in Fließverbindung mit dem Thermostat 194, dem E-Motor-Kühler 192, der E-Motor-Wasserpumpe 196, der Kühlplatte 184, dem Elektromotor- Wassermantel 186 und dem Getriebefluid-Wärmetauscher 188, die in Reihe angeordnet sind. Der Getriebe-Wärmetauscher 188 steht in Fließverbindung mit einem Durchlass 190b des zweiten Magnetventils 190. Der Durchlass 190b steht in Fließverbindung mit dem Heizerkern 182. Der Heizerkern 182 steht in Fließverbindung mit der V-Motor-Wasserpumpe 170. Im Übrigen entspricht der Kreislauf dem aus Fig. 8.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Der Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors der Fig. 1-3 ermöglicht das Aufrechterhalten der optimalen Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors 14. Das Kühlmittel, das durch die Wasserpumpe 30 im Kreis geführt wird, leitet die Abwärme aus dem V-Motor 14 ab und transportiert die Abwärme zum V-Motor-Kühler 24, wo die überschüssige Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird. Der Thermostat 26 steuert den Kühlmittelfluss durch den V-Motor-Kühler 24 und die Umgehungsleitung 38. Das Kühlmittel, das aus dem V-Motor-Kühlmittelauslass 22 fließt, fließt über einen oder mehrere von drei möglichen Fließwegen, die in den Fig. 1-3 dargestellt sind, zur V-Motor-Wasserpumpe 30 zurück. Das Kühlmittel kann durch die Umgehungsleitung 38, das Hydraulikventil 44 oder den V-Motor- Kühler 24 zur V-Motor-Wasserpumpe 30 zurückfließen.
Während des Anwärmens des Verbrennungsmotors 14 ist der Thermostat 26 geschlossen, und das Kühlmittel fließt nur durch die Umgehungsleitung 38 und das Hydraulikventil 44. In Abhängigkeit von der Stellung der ersten Spule 40 und der zweiten Spule 42 fließt das V-Motor-Kühlmittel, das in das Hydraulikventil 44 eintritt, entweder nachdem es durch den Heizerkern 12 geflossen ist (in Fig. 1 dargestellt) oder unter Umgehung des Heizerkerns 12 (in Fig. 2 dargestellt) zur V-Motor-Wasserpumpe zurück.
Der Kühlkreislauf des Elektromotors trägt zum Aufrechterhalten der optimalen Betriebstemperatur der Fahrzeugelektronik, des Elektromotors 18 und des Getriebes bei. Das Kühlmittel, das durch eine elektrische Wasserpumpe 54 im Kreis geführt wird, transportiert die Abwärme von der Fahrzeugelektronik, dem Elektromotor 18 und dem Getriebe zum Elektromotor-Kühler 48, wo die überschüssige Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird. Der Getriebe-Wärmetauscher 20 ist ein Flüssigkeit/Flüssigkeit-Wärmetauscher, in dem die Wärme von dem Getriebefluid auf das E-Motor-Kühlmittel übertragen wird.
In Abhängigkeit von der Stellung der ersten Spule 40 und der zweiten Spule 42 kann das E-Motor-Kühlmittel, das in das Hydraulikventil 44 eintritt, drei mögliche Fließwege nehmen. Entweder umgeht das Kühlmittel den Heizerkern 12 (in Fig. 1 dargestellt), es fließt durch den Heizerkern 12 und durch den übrigen Elektromotor-Kühlkreislauf (in Fig. 2 dargestellt), oder es fließt durch den Heizerkern 12 und den Verbrennungsmotor-Kühlkreislauf, bevor es in den Elektromotor-Kühlkreislauf zurückkehrt (in Fig. 3 dargestellt). Der Thermostat 50 und die Umgehungsleitung 58 ermöglichen das Steuern des Kühlmittelflusses durch den Elektromotor-Kühler 48.
Das Hydraulikventil 44 trägt dazu bei, dem Fahrgastraum (nicht gezeigt) eines Fahrzeuges Wärme zuzuführen, und zwar entweder aus dem V-Motor- Kühlkreislauf (in Fig. 1 dargestellt) oder aus dem E-Motor-Kühlkreislauf (in Fig. 2 dargestellt). In der folgenden Tabelle sind die Kühlmittelfließwege in dem Wärmemanagementsystem 10 für die verschiedenen Spulenstellungen zusammengestellt.
Ein Wärmesteuermodul (nicht gezeigt) des Fahrzeuges sendet ein Signal für das Betätigen des Hydraulikventils 44. Zwei Sensoren (nicht gezeigt), einer im V-Motor-Kühlkreislauf und der andere im E-Motor-Kühlkreislauf, erfassen die jeweiligen Kühlmitteltemperaturen, und es wird ein Signal an das Steuermodul übertragen. Ist das Kühlmittel in dem V-Motor-Kühlkreislauf heißer als das Kühlmittel in dem E-Motor-Kühlkreislauf, wird das Hydraulikventil 44 so betätigt, dass es den Heizerkern 12 mit dem V-Motor- Kühlkreislauf verbindet (in Fig. 1 dargestellt). Das heiße V-Motor- Kühlmittel führt somit dem Heizerkern 12 Wärme zu, und das Kühlmittel aus dem E-Motor-Kühlkreislauf umgeht den Heizerkern 12.
Ist das Kühlmittel in dem E-Motor-Kühlmittelkreislauf heißer als das Kühlmittel in dem V-Motor-Kühlmittelkreislauf, wird das Hydraulikventil 44 so betätigt, dass es den Heizerkern 12 mit dem E-Motor-Kühlkreislauf verbindet (in Fig. 2 dargestellt). Das heiße E-Motor-Kühlmittel führt somit dem Heizerkern 12 Wärme zu, und das Kühlmittel aus dem V-Motor- Kühlkreislauf umgeht den Heizerkern 12.
Ist der Verbrennungsmotor 14 kalt und das Kühlmittel in dem E-Motor- Kühlkreislauf heiß, wird das Hydraulikventil 44 so betätigt, dass es den E- Motor-Kühlkreislauf mit dem V-Motor-Kühlkreislauf verbindet (in Fig. 3 dargestellt). Die Abwärme aus dem E-Motor-Kühlkreislauf wird somit verwendet, um den Verbrennungsmotor 14 anzuwärmen. Wird die Konfiguration für das Anwärmen des Verbrennungsmotors 14 nicht gewünscht, ist in dem Hydraulikventil nur eine einzige Spule erforderlich, wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt.
In der Ausführungsform, die in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, wird ein Vierwege-Zweistellungs-Magnetventil 140 verwendet, im Gegensatz zu einem Sechswege-Zweistellungs-Ventil, um den Fluss zwischen dem V-Motor- Kühlkreislauf und dem E-Motor-Kühlkreislauf zu steuern. Befindet sich das Magnetventil 140 in der Stellung "Aus", wie in Fig. 6 gezeigt, werden der V- Motor-Kühlkreislauf und der E-Motor-Kühlkreislauf als voneinander unabhängige Kühlkreisläufe aufrecht erhalten. Die E-Motor-Wasserpumpe 154 pumpt das E-Motor-Kühlmittel durch die Kühlplatte 144, den Elektromotor- Wassermantel 146, den Wärmetauscher 148, das Magnetventil 140 und entweder die Umgehungsleitung 156 oder den Thermostat 152 und den E- Motor-Kühler 150 und zurück zur E-Motor-Wasserpumpe 154. Die V-Motor- Wasserpumpe 130 pumpt das V-Motor-Kühlmittel durch den V-Motor- Wassermantel 124 und zurück zur V-Motor-Wasserpumpe 130 durch eine parallele Kombination der Umgehungsleitung 134, des Heizerkerns 142 und des Thermostats 128 und des V-Motor-Kühlers 126.
Ist das im V-Motor-Kühlkreislauf befindliche Kühlmittel kalt, und es besteht eine Notwendigkeit des Anwärmens des V-Motors und/oder des Fahrgastraumes, kann das Magnetventil 140 in die Stellung "Ein" geschaltet werden, was eine Überkreuzverbindung zur Folge hat, wie in Fig. 7 dargestellt. Das warme Kühlmittel von der Kühlplatte 144, dem Elektromotor- Wassermantel 146 und dem Wärmetauscher 148 fließt durch das Magnetventil 140; den Heizerkern 142; eine parallele Kombination des Absperrventils 136, der Umgehungsleitung 134 und des V-Motor-Wassermantels 124;
das Magnetventil 140; eine parallele Kombination der Umgehungsleitung 156 und des Thermostats 152 und des E-Motor-Kühlers 150. Das Kühlmittel passiert nicht den V-Motor-Kühler 126, da es aufgrund der niedrigen Temperatur des V-Motor-Kühlmittels durch den Thermostat 128 zurückgehalten wird.
Das erste Magnetventil 180 und das zweite Magnetventil 190, die in den Fig. 8 und 9 gezeigt sind, können das Magnetventil 140, das in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, ersetzen, um ein äquivalentes Wärmemanagementsystem 160 zu erzielen.
Ein Fachmann kann aus der vorstehenden Beschreibung die wesentlichen Merkmale dieser Erfindung leicht entnehmen und ausgehend von derselben verschiedene Veränderungen und Abwandlungen der Erfindung vornehmen, um diese an verschiedene Einsatzmöglichkeiten und Bedingungen anzupassen, ohne vom Geist und Umfang derselben abzugehen.
Das Wort Spule kann durch Steuerschieber, Ventilelement und/oder Stellteil des Ventils ersetzt werden.

Claims

1. Ein Kraftübertragungs-Wärmemanagementsystem für ein Hybridfahrzeug weist auf:
einen ersten Kühlkreislauf mit einer ersten Pumpe (54, 110, 154, 196) für das Im-Kreis-Führen eines darin befindlichen Kühlmittels für das Ableiten von Wärme aus einer ersten Wärmequelle, wobei die erste Wärmequelle durch zumindest eines der folgenden Teile ausgebildet ist: ein Elektromotor (Wassermantel 18, 100, 146, 186), ein Getriebe- Wärmetauscher (20) und eine Elektronik-Kühlplatte (16, 98, 184, 144); einen zweiten Kühlkreislauf mit einer zweiten Pumpe (30, 80, 130, 170) für das Im-Kreis-Führen eines darin befindlichen Kühlmittels für das Ableiten von Wärme aus einer zweiten Wärmequelle (V-Motor 14, 74, 126, 166);
einen Heizerkern (12, 96, 142, 182) für das Zuführen von Wärme in einen Fahrgastraum des Hybridfahrzeuges; und Ventilmittel (44, 140, 180, 190), die in Fließverbindung mit dem ersten Kühlkreislauf, dem zweiten Kühlkreislauf und dem Heizerkern (12, 96, 142, 182) stehen, wobei die Ventilmittel (44, 140, 180, 190) selektiv Kühlmittel von dem ersten Kühlkreislauf und/oder dem zweiten Kühlkreislauf zu dem Heizerkern (12, 96, 142, 182) leiten.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wärmequelle ein Verbrennungsmotor (14, 74, 126, 166) ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilmittel (44, 140, 180, 190) selektiv Kühlmittel aus dem ersten Kühlkreislauf zu dem zweiten Kühlkreislauf leitet, um das Anwärmen des Verbrennungsmotors (14, 74, 126, 166) zu unterstützen.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilmittel (44, 140, 180, 190) ein Sechswege-Zweistellungs-Hydraulikventil mit zwei Steuerschiebern ist.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilmittel (44, 140, 180, 190) ein einspuliges Sechswege-Zweistellungs- Hydraulikventil mit einem Steuerschieber ist.

6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilmittel (44, 140, 180, 190) ein Vierwege-Zweistellungs-Hydraulikventil ist.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilmittel (44, 140, 180, 190) zumindest ein Dreiwege-Zweistellungs-Magnetventil einschließt.

8. System nach Anspruch 1, das eine Entgasungsflasche (36, 86) aufweist, die in Fließverbindung mit zumindest einem, dem ersten Kühlkreislauf und dem zweiten Kühlkreislauf, steht, für das Entfernen von Luft aus zumindest einem, dem ersten Kühlkreislauf und dem zweiten Kühlkreislauf.

9. System nach Anspruch 1, das eine Heizvorrichtung (46, 94) aufweist, die in Fließverbindung mit dem Ventilmittel (44, 140, 180, 190) und dem Heizerkern (12, 96, 142, 182) steht.