DE10346975A1

DE10346975A1 - Kühlvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE10346975A1
Application number: DE10346975A
Authority: DE
Inventors: Yoshimitsu Kariya Inoue
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2004-04-29
Also published as: JP3695438B2; US7059147B2; JP2004131034A; US20040069012A1

Abstract

Eine Kühlvorrichtung für ein Fahrzeug weist erfindungsgemäß ein Kühlgerät mit einer Ejektorpumpe (8) zum Ausstoßen von Fluid auf, das durch ein erstes Heizelement (1) geheizt wird. Das Fluid wird mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen, um das Kältemittel umzuwälzen und eine Mitreißwirkung zu induzieren. Ein Radiator (9) kühlt das aus der Ejektorpumpe (8) ausgestoßenen Kältemittel und ein Verdampfer (11) verdampft das Kältemittel zur Erzeugung von Kühlkapazität. Ein erster Kältemittelkreislauf weist einen Wärmerückgewinnungskreislauf zum Tauschen von Wärme zwischen dem ersten Heizelement (1) und dem Kältemittel auf, zum Ausstoßen des Kältemittels und zum Eintragen von Wärme von dem ersten Heizelement in den Radiator (9) über den Wärmerückgewinnungskreislauf unter Verwendung der Ejektorpumpe (8), zum Verlassen des Radiators (9), die Wärme des Kältemittels abzugeben, zum Trennen des Kältemittels in Gasphasenkältemittel und Flüssigphasenkältemittel durche einen Gas-/Flüssigkeitsseparator (13) und zum Verlassen des Gasphasenkältemittels, zu dem Wärmerückgewinnungskreislauf rückgeführt zu werden. Ein zweiter Kältemittelkreislauf dekomprimiert das Flüssigphasenkältemittel.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Heizelements, das in einem beweglichen Körper vorgesehen ist, wie etwa in einem Fahrzeug und dergleichen. Insbesondere kommt die Erfindung zum Einsatz zum wirksamen Kühlen einer Batterie eines Hybridfahrzeugs mit Elektromotor- /Verbrennungsmotorantrieb, wobei der Antrieb des Fahrzeugs durch Umschalten zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor erfolgt.

Um eine Batterie zu kühlen, die einem Elektromotor elektrischen Strom zuführt, führt ein Gebläse, das klimatisierte Luft in eine Fahrgastzelle bläst, einen Teil der Luft der Batterie zu.

Bei der in die Fahrgastzelle geblasenen klimatisierten Luft handelt es sich jedoch um Luft, die durch einen Verdichter abgekühlt wurde, der durch eine Antriebsquelle, wie etwa einen Antriebsmotor bzw. Verbrennungsmotor, Elektromotor o. dgl., angetrieben wird. Das Kühlen der Batterie unter Verwendung der klimatisierten Luft führt deshalb zu einer Erhöhung des Stromverbrauchs der Klimaanlage und damit des Kraftstoffverbrauchs des Fahrzeugs.

Angesichts des vorstehend angesprochenen Problems besteht eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine neuartige Kühlvorrichtung zu schaffen, die sich von bisherigen Kühlvorrichtungen unterscheidet. Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kühlvorrichtung zu schaffen, die mit weniger Energie im Betrieb auskommt.

Um diese Aufgaben zu lösen, stellt die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt eine Kühlvorrichtung für einen beweglichen Körper bereit, die Wärme von einem ersten Heizelement (1) absorbiert, das in dem beweglichen Körper vorgesehen ist, die ein Kühlgerät (6) durch die absorbierte Wärme betreibt und die ein zweites Heizelement (3) kühlt, das in dem beweglichen Körper vorgesehen ist, und zwar mit dem Kühlgerät (6). Dadurch kann die Energie deutlich verringert werden, die erforderlich ist, die Kühlvorrichtung für das zweite Heizelement (3) zu kühlen im Vergleich zum Kühlen einer Batterie mit klimatisierter Luft.

In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Kühlgerät (6) eine Ejektorpumpe (8), einen Radiator (9) und einen Verdampfer (11). Die Ejektorpumpe (8) stößt durch das erste Heizelement (1) geheiztes Fluid mit hoher Geschwindigkeit aus und wälzt Kältemittel um unter Verwendung der Mitreißwirkung des Fluids, das mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen wird. Der Radiator (9) kühlt das Kältemittel, das aus der Ejektorpumpe (8) ausgestoßen wird, und der Verdampfer (11) verdampft das Kältemittel zur Erzeugung von Kühlkapazität.

In Übereinstimmung mit einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Kühlvorrichtung eine Kühlluftumschalteinrichtung (10) auf, die die Temperatur der Luft außerhalb des beweglichen Körpers mit derjenigen der Luft in diesem vergleicht, und sie führt dem Radiator (9) Luft mit niedrigerer Temperatur als Luft zur Abstrahlung zu. Dadurch kann die Kühlkapazität des zweiten Heizelements (3) erhöht werden, während die zum Betreiben des Kühlsystems für das zweite Heizelement (3) erforderliche Energie außerdem verringert wird.

In Übereinstimmung mit einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Kühlvorrichtung eine Kühlbetriebsartwahleinrichtung auf. Die Kühlbetriebsartwahleinrichtung wählt eine Kühlbetriebsart und führt diese aus, einschließlich einer Kühlluftvermehrungsbetriebsart und einer Abstrahlluftvermehrungsbetriebsart, und zwar in dieser Abfolge. In der Kühlluftvermehrungsbetriebsart wird die Luftmenge, die auf das zweite Heizelement (3) geblasen wird, vermehrt, um die Kühlkapazität zum Kühlen des zweiten Heizelements (3) zu erhöhen. In der Abstrahlluftvermehrungsbetriebsart wird die Luftmenge für die Abstrahlung vermehrt, um die Kühlkapazität zum Kühlen des zweiten Heizelements (3) zu erhöhen. Dadurch kann das zweite Heizelement (3) gekühlt werden, während jede Erhöhung der Energie zum Kühlen des zweiten Heizelements (3) unterbunden bzw. unnötig wird.

In Übereinstimmung mit einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung bläst den Verdampfer (11) durchsetzende Luft auf das zweite Heizelement (3) und die Kühlbetriebsartwahleinrichtung startet zur Ausführung einer Kühlluftvermehrungsbetriebsart unter der Bedingung, dass ein Luftgebläse (15) zum Blasen von Luft für die Abstrahlung gestoppt wird. Dadurch kann das zweite Heizelement (3) gekühlt werden, während jede Erhöhung der Energie zum Kühlen des zweiten Heizelements (3) unterbunden bzw. unnötig wird.

In Übereinstimmung mit einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung betätigt die Kühlbetriebsartwahleinrichtung die Kühlluftumschalteinrichtung (10) nach Ausführung der Abstrahlluftvermehrungsbetriebsart. Dadurch kann das zweite Heizelement (3) gekühlt werden, während jede Erhöhung der Energie zum Kühlen des zweiten Heizelements (3) unterbunden bzw. unnötig wird.

In Übereinstimmung mit einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung führt die Kühlbetriebsartwahleinrichtung die Kühlluftvermehrungsbetriebsart bzw. die Abstrahlluftvermehrungsbetriebsart unter der Bedingung aus, dass Luft außerhalb des beweglichen Körpers dem Radiator (9) als Luft für den Abstrahlvorgang zugeführt werden kann. Dadurch kann das zweite Heizelement (3) gekühlt werden, während die Temperatur in der Fahrgastzelle auf Grund der Kühlung des zweiten Heizelements (3) auf einem Minimum gehalten wird.

In Übereinstimmung mit einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Blasluftmenge innerhalb eines Bereichs gesteuert, der kleiner ist als die maximal mögliche Menge (der Blasluft) in zumindest entweder der Kühlluftvermehrungsbetriebsart oder der Abstrahlluftvermehrungsbetriebsart. Dadurch kann das zweite Heizelement (3) gekühlt werden, während eine Zunahme an Geräusch auf Grund der Blasluft unterbunden wird.

In Übereinstimmung mit einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Kühlbetriebsartwahleinrichtung eine Notfallkühlbetriebsart auf. In der Notfallkühlbetriebsart wird unter Vergleichen der Temperatur der Luft außerhalb des beweglichen Körpers mit derjenigen innerhalb des beweglichen Körpers Luft mit niedrigerer Temperatur dem Radiator (9) zugeführt und die mögliche maximale Luftmenge blast auf den Radiator (9) und das zweite Heizelement (3). Im normalen Betrieb wird das zweite Heizelement (3) gekühlt, während eine Geräuscherhöhung auf Grund der Blasluft unterbleibt. Wenn die Temperatur anormal gestiegen ist, kann die Temperatur des zweiten Heizelements (3) rasch verringert werden.

Die vorstehend in Klammern gesetzten Bezugsziffern entsprechen denjenigen der nachfolgend anhand der Zeichnung erläuterten Ausführungsformen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; in dieser zeigen:
1 eine Batteriekühlvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 einen Kurvenverlauf der Beziehung zwischen der Temperatur der Luft für den Abstrahlvorgang und der Kühlkapazität, die in einem Verdampfer erzeugt wird als Funktion der Kühlmittelart und der Temperatur der Abwärmefunktion als Parameter, und
3 ein Flussdiagramm der Batteriekühlvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt schematisch die Batteriekühleinrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist eine Kühlvorrichtung eines beweglichen Körpers 20 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung auf eine Batteriekühleinrichtung eines Hybridfahrzeugs 20 mit Verbrennungsmotor-/Elektromotorantrieb angewendet.
Ein Antriebsmotor 1 in Gestalt eines Verbrennungsmotors und ein Elektromotor 2 bilden eine Antriebsquelle zum Fahren. Leistungsabgabe vom Motor 1 und vom Elektromotor 2 wird gesteuert in Übereinstimmung mit der Fahrbedingung des Fahrzeugs. Eine Batterie 3 bildet eine Sekundärbatterie zum Zu führen von elektrischem Strom zu dem elektrischen Hauptmotor 2. Bei einem Radiator 4 handelt es sich um einen Wärmetauscher, der Wärme zwischen Kühlwasser zum Kühlen des Motors 1 und Außenluft zum Kühlen des Kühlwassers tauscht. Ein Heizer 5 heizt Luft, die in eine Fahrgastzelle geblasen wird unter Verwendung des Kühlwassers als Wärmequelle.
Ein Teil des aus dem Motor 1 ausströmenden Kühlwassers umgeht den Radiator 4 und kehrt zum Motor 1 über eine Umgehung 4a zurück, so dass verhindert wird, dass der Motor 1 zu stark abkühlt oder übermäßig abkühlt (super-abkühlt). Ein Thermostat 4b bildet ein Durchsatzsteuerventil, das die Kühlwassermengen einstellt, die durch den Radiator 4 und die Umgehung 4a strömen, um die Temperatur des Motors 1 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu steuern. Eine Wasserpumpe 1a wälzt das Kühlwasser um.
Bei dem abwechselnd lang- und kurzstrichliert umschlossenen Bereich handelt es sich um ein Kühlgerät 6, das mit Abwärme des Motors 1 arbeitet, d. h., unter Verwendung des so genannten Rankine-Kreis-Wärmekreislaufs. Der Aufbau des Kühlgeräts 6 wird nunmehr erläutert. Bei einem Abwärmerückgewinnungskreislauf 7 handelt es sich um einen Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kühlwasser und Kältemittel tauscht, um Abwärme von dem Motor 1 rückzugewinnen, und zwar als erstes Heizelement. Das durch den Abwärmerückgewinnungskreislauf 7 geheizte Kältemittel nimmt die Form überhitzten Dampfes ein. Ein Ejektor 8 dient als Pumpe (siehe JIS Z 9126 Nr. 2.1.2.3 u. dgl.), und der Ejektor stößt das Kältemittel, bei dem es sich um den überhitzten Dampf handelt, mit hoher Geschwindigkeit aus, um das Kältemittel umzuwälzen unter Nutzung der Mitreißwirkung des Fluids, das mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen wird.
Der Ejektor 8 umfasst eine Düse, einen Mischabschnitt, einen Diffusor u. dgl. Die Düse setzt Druckenergie des Hochdruckkältemittels, das in ihr strömt, in Geschwindigkeitsenergie um und expandiert das Kältemittel unter Druckverringerung isentropisch. In dem Mischabschnitt wird der aus der Düse ausgestoßene Kältemittelstrom mit Gasphasenkältemittel gemischt, das durch die Mitreißwirkung des Kältemittelstroms, der aus der Düse unter hoher Geschwindigkeit ausgestoßen wird, angesaugt und verdampft wird. Der Diffusor setzt die Geschwindigkeitsenergie in Druckenergie um, um den Druck des Kältemittels zu erhöhen, während das aus der Düse ausgestoßene Kältemittel mit dem von einem Verdampfer 11 angesaugten Kältemittel gemischt wird.
In dem Mischabschnitt wird ein Betätigungsstrom, der aus der Düse ausgestoßen wird, mit einem Ansaugstrom derart gemischt, dass die Impulse des Betätigungsstroms und des Ansaugstroms beibehalten werden, so dass der Druck des Kältemittels (der statische Druck) steigt. In dem Diffusor vergrößert sich andererseits die Querschnittsfläche des Pfads allmählich, wodurch die Geschwindigkeitsenergie (der dynamische Druck) des Kältemittels in Druckenergie (statischen Druck) umgesetzt wird. Sowohl der Mischabschnitt wie der Diffusor erhöhen deshalb den Druck des Kältemittels in dem Ejektor 8.
Um die Geschwindigkeit des Kältemittels, das aus der Düse ausgestoßen wird, auf eine höhere Geschwindigkeit als Schallgeschwindigkeit zu beschleunigen, nutzt diese Ausführungsform eine Lavaldüse (siehe "Fluid Engineering" (University of Tokyo Press)) mit einem Verengungsabschnitt, in dem die Querschnittsfläche auf halber Stecke des Pfads am kleinsten ist; alternativ kann eine konvergierende Düse zum Einsatz kommen. Bei einem Radiator 9 handelt es sich um einen Wärmetauscher, der das Kältemittel kühlt, das aus dem Ejektor 8 strömt. Eine Kühlluftumschalteinrichtung 10, die als Kühlluftumschalteinrichtung dient, schaltet die Luft zur Zufuhr zum Radiator 9 für Wärmeabstrahlung um, d. h., Luft innerhalb oder außerhalb der Fahrgastzelle.
Ein Verdampfer 11 dient als Kühler, der Kühlluft kühlt. Die Kühlluft dient als Kühlfluid zum Kühlen der Batterie 3. Der Verdampfer 11 tauscht Wärme zwischen dem dekomprimierten Flüssigphasenkältemittel und Kühlluft und verdampft das Flüssigphasenkältemittel zur Erzeugung von Kühlkapazität.
Eine Drossel 12 dekomprimiert das Kältemittel, das in dem Verdampfer 11 strömt. Diese Ausführungsform nutzt eine Dekompressionseinrichtung, deren Öffnungsgrad feststeht bzw. stationär ist, wie etwa eine Kapillarröhre, eine Düsenöffnung u. dgl. Eine Dekompressionseinrichtung, wie etwa ein thermisches Expansionsventil, kann statt dessen zum Einsatz kommen, dessen Öffnungsgrad variiert bzw. verändert wird, um den Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 11 innerhalb vorbestimmter Werte zu steuern.
Ein Gas-/Flüssigkeitseparator 13 trennt das aus dem Radiator 9 strömende Kältemittel in Gasphasenkältemittel und Flüssigphasenkältemittel und sammelt das zusätzliche bzw. überschüssige Kältemittel. Der Gas-/Flüssigkeitseparator 13 führt das Gasphasenkältemittel dem Abwärmerückgewinnungskreislauf 7 über eine Kältemittelpumpe 14 zu, und das Flüssigphasenkältemittel dem Verdampfer 11.
Die Kältemittelpumpe 14 führt dem Abwärmerückgewinnungskreislauf 7 das Kältemittel zu, das von dem Gas/Flüssigkeitseparator 13 angesaugt wird. Die Kältemittelpumpe 14 erzeugt einen bestimmten Pegel an Austragdruck, der verhindert, dass der überhitzte Dampf, der in dem Abwärmrückgewinnungskreislauf 7 erzeugt wird, in Richtung des Gas/Flüssigkeitseparators 13 zurückströmt.
Ein Luftgebläse 15 führt dem Radiator 9 einen Luftstrom zur Abstrahlung zu. Ein stromaufwärts des Luftstroms des Verdampfers 11 angeordnetes Luftgebläse 16 saugt Luft aus dem Innern der Fahrgastzelle an und führt der Batterie 3 einen Kühlluftstrom zu. Sowohl die Luftgebläse 15, 16 wie die Kühlluftumschalteinrichtung 10 werden durch ein elektronisches Steuersystem gesteuert, in das die Temperatur der Batterie 3, ermittelt durch einen Batterietemperatursensor, eingegeben wird. Das elektronische Steuersystem steuert Luft, die durch die Luftgebläse 15, 16 geblasen wird, in vier Positionen, d. h. OFF, LO, ME und HI (bzw. AUS, GERING, MITTEL und HOCH), ausgehend von einem Stoppzustand bis zu einem möglichen maximalen Blaspegel. Der Betrieb des Kühlgeräts 6 wird nunmehr erläutert. Der überhitzte Dampf, der von dem Abwärmerückgewinnungskreislauf 7 in die Düse strömt, veranlasst den Ejektor 8 dazu, als Pumpe zu arbeiten. Da das Kältemittel beginnt, in der Abfolge Gas-/Flüssigkeitsseparator 13, Drossel 12, Verdampfer 11, Ejektor 8 und Gas-/Flüssigkeitseparator 13 zu zirkulieren, bläst Kühlluft, die durch den Verdampfer 11 gekühlt wird, auf die Batterie 3.
Das zu dem Abwärmerückgewinnungskreislauf 7 durch die Kältemittelpumpe 14 übertragene Kältemittel strömt andererseits in den Ejektor 8, nachdem es durch den Abwärmerückgewinnungskreislauf 7 geheizt wurde. Es ist bevorzugt, dass ausschließlich das Gasphasenkältemittel dem Abwärmerückgewinnungskreislauf 7 zugeführt wird; alternativ können jedoch sowohl das Gasphasenkältemittel wie das Flüssigphasenkältemittel zuge führt werden. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur der Luft für die Abstrahlung und der Kühlkapazität, erzeugt durch den Verdampfer 11, wobei die Kühlmittelarten und die Temperatur der Abwärmefunktion die Parameter bilden.
Der Betrieb der Batteriekühleinrichtung wird nunmehr unter Bezug auf das in 3 gezeigte Flussdiagramm erläutert. Der Steuerfluss startet in Verbindung mit einem Fahrzeugbetätigungsschalter. Bei Einschalten des Betätigungsschalters werden die Luftgebläse 15, 16 gestoppt und die Kühlluftumschalteinrichtung 10 befindet sich in einer Außenluftansaugbetriebsart, in der Außenluft angesaugt bzw. eingetragen wird (S10). Daraufhin wird ermittelt, wo die Temperatur Tb der Batterie 3 (ermittelt durch den Batterietemperatursensor) gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur To ist (S20). Wenn die Temperatur Tb der Batterie 3 höher als die vorbestimmte Temperatur To ist, betätigt das elektronische Steuersystem das Luftgebläse 16 für den Verdampfer 11 mit LO-Pegel (S30). Die vorbestimmte Temperatur To betrifft die geeignete bzw. korrekte Temperatur zur Betätigung der Batterie 3 (beispielsweise 40 Grad Celsius).
Da zu diesem Zeitpunkt das Luftgebläse 15 für den Radiator 9 gestoppt wird, erzeugt der Verdampfer 11 nahezu keine bzw. geringe Kühlkapazität. Die Temperatur der Kühlluft, die der Batterie 3 zugeführt wird, ist deshalb nahezu gleich der Temperatur der Luft in der Fahrgastzelle.
In dem Fall, dass die Temperatur Tb der Batterie 3 die vorbestimmte Temperatur To nicht erreicht oder niedriger ist (S40) trotz der Ausführung der Kühlbetriebsart im Schritt 530, wird das Luftgebläse 16 für den Verdampfer 11 auf den ME-Pegel umgeschaltet, um die Kühlluftmenge zu erhöhen, die auf die Bat terie 3 bläst (S50). Im Fall, dass die Temperatur Tb der Batterie 3 die vorbestimmte Temperatur To nicht erreicht oder niedriger ist (S60) trotz Ausführung der Kühlbetriebsart im Schritt 550, wird das Luftgebläse 15 für den Radiator 9 auf LO-Pegel betätigt. Der Verdampfer 11 erzeugt deshalb die Kühlkapazität derart, dass die Temperatur der der Batterie 3 zugeführten Kühlluft abnimmt (S70).
Im Fall, dass die Temperatur Tb der Batterie 3 die vorbestimmte Temperatur To nicht erreicht oder niedriger ist (S80) trotz Ausführung der Kühlbetriebsart im Schritt 570, wird das Luftgebläse 15 für den Radiator 9 auf den ME-Pegel umgeschaltet, um die Kühlkapazität des Verdampfers 11 zu erhöhen. Die Temperatur der Kühlluft, die der Batterie 3 zugeführt wird, wird dadurch niedriger (S90). Wenn die Temperatur Tb der Batterie 3 die vorbestimmte Temperatur To nicht erreicht oder niedriger ist (5100) trotz Ausführung der Kühlbetriebsart im Schritt 590, wird die Temperatur Tam der Luft außerhalb der Fahrgastzelle mit der Temperatur Tr der Luft in der Fahrgastzelle verglichen, um Luft niedrigerer Temperatur in den Radiator 9 einzutragen bzw. anzusaugen. (5110 und 5120).
Da in dieser Ausführungsform die Kühlvorrichtung in einer heißen Jahreszeit, wie etwa im Sommer, verwendet wird, wird die Innenluftansaugbetriebsart üblicherweise zum Eintragen von Luft in die Fahrgastzelle ausgeführt. In einer kalten Jahreszeit, wie im Winter, kann jedoch die Außenluftansaugbetriebsart ausgeführt werden.
Im üblichen Betrieb werden das Kühlgerät 6 und die Luftgebläse 15, 16 abhängig von ihrem Leistungsvermögen derart gewählt, dass die Temperatur der Batterie 3 auf die vorbestimmte Temperatur To oder eine niedrigere Temperatur in den Kühl betriebsarten bis hin zum Schritt 5120 sinkt. Es kann jedoch der Fall auftreten, dass die Temperatur Tb der Batterie 3 übermäßig steigt auf Grund einer Störung, wie etwa einer Stromleckage. Wenn demnach in dieser Ausführungsform die Temperatur Tb der Batterie 3 die vorbestimmte Temperatur To nicht erreicht oder niedriger ist in den Kühlbetriebsarten bis hin zum Schritt 5120 (5130), werden beide Luftgebläse 15, 16 auf den HI-Pegel umgeschaltet, um die maximal mögliche Luftmenge als Notfallkühlbetriebsart zu blasen (5140). In der Notfallkühlbetriebsart wird eine Warneinrichtung zum Warnen des Fahrers betätigt, wie etwa eine Warnlampe, ein Alarm u. dgl. Die Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden nunmehr näher erläutert.
Da in dieser Ausführungsform das Kühlgerät 6 betätigt durch Abwärme vom Motor 1 die Batterie 3 kühlt, kann das Kühlsystem die Batterie 3 mit wesentlich weniger Energie im Vergleich zum Kühlen der Batterie mit klimatisierter Luft (wie beim Stand der Technik) betrieben werden. Unter Vergleichen der Temperatur Tam der Luft außerhalb der Fahrgastzelle mit der Temperatur Tr der Luft innerhalb der Fahrgastzelle wird Luft niedriger Temperatur dem Radiator 9 zugeführt. Das Kühlsystem für die Batterie 3 arbeitet daher mit weniger Energie und die Kühlkapazität für die Batterie 3 ist verbessert.
Da Luft außerhalb der Fahrgastzelle dem Radiator 9 für den Abstrahlvorgang zugeführt wird, mit anderen Worten für die Kühlluftvermehrungsbetriebsarten (S20 bis S50), und da die Abstrahlluftvermehrungsbetriebsarten (S60 bis S90) als die Außenluftansaugbetriebsart ausgeführt werden, wird die Wärmelast der Klimaanlage minimal beeinflusst. Insbesondere wird die Batterie 3 bei einer Erhöhung der Temperatur der Luft in der Fahrgastzelle gekühlt, weil der Kühlvorgang für die Batterie 3 auf einem Minimum gehalten wird.
Da die Kühlluftumschalteinrichtung 10 betätigt wird nach Umschalten der Kühlbetriebsart in der Abfolge Kühlluftvermehrungsbetriebsart und Abstrahlluftvermehrungsbetriebsart, wird die Batterie 3 gekühlt, während jegliche Erhöhung des Energieverbrauchs der Batteriekühleinrichtung unterbunden wird. Wenn die Kühlluftvermehrungsbetriebsarten und die Abstrahlluftvermehrungsbetriebsarten ausgeführt werden, sind die durch die Luftgebläse 15, 16 geblasenen Luftmengen geringer als die mögliche maximale Blasluftmenge. Die Batterie 3 wird dadurch gekühlt, während eine Erhöhung von Geräusch auf Grund von Blasluft unterbunden wird.
Da das Kühlsystem eine Notfallkühlbetriebsart aufweist, wird die Batterie 3 gekühlt, während jegliche Erhöhung des Geräusches auf Grund der im normalen Betrieb blasenden Luft unterbunden wird und während die Temperatur Tb der Batterie 3 rasch abgesenkt wird, wenn die Temperatur Tb anormal erhöht ist.
(Weitere Ausführungsformen)
In der vorstehend genannten Ausführungsform wird das Kühlsystem in der Außenluftansaugbetriebsart betrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Unter Vergleichen der Temperatur Tam der Luft außerhalb der Fahrgastzelle mit der Temperatur Tr der Luft innerhalb der Fahrgastzelle kann beispielsweise das Kühlsystem in einem Zustand betätigt werden, in dem Luft niedrigerer Temperatur den Radiator 9 zugeführt wird.
In der vorstehend genannten Betriebsart bläst das Luftgebläse 16 Luft, die aus dem Innern der Fahrgastzelle angesaugt wird, in den Verdampfer 11. Beispielsweise kann jedoch Luft außerhalb der Fahrgastzelle statt dessen angesaugt werden. Unter Vergleichen der Temperatur Tam der Luft außerhalb der Fahrgastzelle mit der Temperatur Tr der Luft innerhalb der Fahrgastzelle kann Luft niedrigerer Temperatur angesaugt werden.
Das Kühlgerät 6 des Gasverdichtungskältesystems mit dem Ejektor 8 wird in der vorstehend angeführten Ausführungsform verwendet. Beispielsweise kann statt dessen jedoch eine Adsorption- oder Absorptionskältemaschine verwendet werden. Die Abwärme von dem Motor 1 betreibt das Kühlgerät 6 in der vorstehend angeführten Ausführungsform. Abwärme von einem elektrischen Gerät, wie etwa einem Inverter u. dgl., kann jedoch statt dessen genutzt werden. Die vorliegende Erfindung ist auch anwendbar auf ein anderes Fahrzeug als ein Hybridfahrzeug mit Verbrennungsmotor-/Elektromotorantrieb.
In der vorstehend angeführten Ausführungsform wird die Kapazität der Blasluft mit vier Pegeln gesteuert; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Außerdem wird die Batterie 3 durch auf sie geblasene Luft gekühlt. Die Erfindung ist jedoch auch nicht hierauf beschränkt. Vielmehr kann zirkulierende Flüssigkeit, wie etwa Wasser, zum Kühlen der Batterie 3 genutzt werden.
Die Erfindung ist vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert worden, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Vielmehr ist die vorliegende Erfindung zahlreichen Abwandlungen und Modifikationen zugänglich, die sämtliche im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen.

Claims

Kühlvorrichtung für einen beweglichen Körper (20) zum Betätigen eines Kühlgeräts (6), das Folgendes aufweist: Eine Ejektorpumpe (8) zum Ausstoßen von Fluid unter hoher Geschwindigkeit, das durch ein erstes Heizelement (1) geheizt wird, um Kältemittel unter Verwendung einer Mitreißwirkung des mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßenen Fluids umzuwälzen, einen Radiator (9), der das aus der Ejektorpumpe (8) ausgestoßene Kältemittel kühlt, und einen Verdampfer (11), der das Kältemittel verdampft, um Kühlkapazität zu erzeugen.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, außerdem aufweisend: Eine Kühlluftumschalteinrichtung (10) zum Vergleichen der Temperatur von Luft außerhalb des beweglichen Körpers (20) mit der Temperatur von Luft innerhalb des beweglichen Körpers (20) und zum Zuführen von Luft zum Radiator (9) mit niedrigerer Temperatur als die Luft zur Abstrahlung (vom Radiator).
Kühlvorrichtung für einen beweglichen Körper (20) nach Anspruch 2, außerdem aufweisend: Eine Kühlbetriebsartwahleinrichtung zum Wählen und Ausführen einer Kühlbetriebsart einschließlich einer Kühlluftvermehrungsbetriebsart und einer Abstrahlluftvermehrungsbetriebsart, wobei die Kühlluftvermehrungsbetriebsart die Luftmenge vergrößert, die auf das zweite Heizelement (3) geblasen wird, um die Kühlkapazität zum Kühlen des zweiten Heizelements (3) zu erhöhen, wobei die Abstrahlluftvermehrungsbetriebsart die Luftmenge für die Abstrahlung vergrößert, um die Kühlkapazität zum Kühlen des zweiten Heizelements (3) zu erhöhen.
Kühlvorrichtung für einen beweglichen Körper (20) nach Anspruch 3, wobei durch den Verdampfer (11) hindurchtretende Luft auf das zweite Heizelement (3) geblasen wird, und die Kühlbetriebsartwahleinrichtung damit beginnt, die Kühlluftvermehrungsbetriebsart unter der Bedingung auszuführen, dass ein Luftgebläse (15) zum Blasen von Luft für den Abstrahlvorgang gestoppt ist.
Kühlvorrichtung für einen beweglichen Körper (20) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Kühlbetriebsartwahleinrichtung die Kühlluftumschalteinrichtung betätigt, nachdem die Abstrahlluftvermehrungsbetriebsart ausgeführt wird.
Kühlvorrichtung für einen beweglichen Körper (20) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Kühlbetriebsartwahleinrichtung entweder die Kühlluftvermehrungsbetriebsart oder die Abstrahlluftvermehrungsbetriebsart unter der Bedingung ausführt, dass die Luft außerhalb des beweglichen Körpers (20) dem Radiator als Luft von dem Abstrahlvorgang zugeführt werden kann.
Kühlvorrichtung für einen beweglichen Körper (20) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Blasluftmenge innerhalb eines Bereichs gesteuert wird, der kleiner ist als eine mögliche maximale Menge der Blasluft in zumindest entweder der Kühlluftvermehrungsbetriebsart oder der Abstrahlluftvermehrungsbetriebsart.
Kühlvorrichtung für einen beweglichen Körper (20) nach Anspruch 7, wobei die Kühlbetriebsartwahleinrichtung eine Notfallkühlbetriebsart aufweist, die die Temperatur der Luft außerhalb des beweglichen Körpers (20) mit der Temperatur der Luft innerhalb des beweglichen Körpers (20) vergleicht und Luft niedrigerer Temperatur dem Radiator (9) zuführt sowie dafür sorgt, dass die maximal mögliche Luftmenge auf den Radiator (9) und das zweite Heizelement (3) geblasen wird.
Kühlvorrichtung für einen beweglichen Körper (20) nach Anspruch 1, wobei das Kühlgerät außerdem aufweist: Einen ersten Kältemittelkreislauf mit einem Wärmerückgewinnungskreislauf (7) zum Tauschen von Wärme zwischen dem ersten Heizelement (1) und dem Kältemittel, zum Ausstoßen von Kältemittel unter Ansaugen von Wärme von dem ersten Heizelement (1) über den Wärmerückgewinnungskreislauf unter Verwendung der Ejektorpumpe (8) in den Raditor (9) unter Veranlassung des Radiators (9), die Wärme des Kältemittels abzugeben, zum Trennen des Kältemittels in Gasphasenkältemittel und Flüssigphasenkältemittel durch einen Gas-/Flüssigkeitseparator und zum Veranlassen des Gasphasenkältemittels zu dem Wärmerückgewinnungskreislauf rückgeführt zu werden, und einen zweiten Kältemittelkreislauf zum Dekomprimieren des Flüssigphasenkältemittels, das durch den Gas/Flüssigkeitseparator (13) abgetrennt wird unter Verwendung einer Dekompressionseinrichtung unter Veranlassung des Kältemittels, den Verdampfer zu durchsetzen, um das Kältemittel zu verdampfen, zum Zurückführen des verdampften Kältemittels zu der Ejektorpumpe (8) zum Ausstoßen in den Radiator (9) und zum Rückführen des Kältemittels zu dem Gas-/Flüssigkeitseparator über den Radiator (9).
Kühlverfahren für einen beweglichen Körper (20), aufweisend die Schritte: Absorbieren von Wärme von einem ersten Heizelement (1), das in dem beweglichen Körper (20) vorgesehen ist, Betätigen eines Kühlgeräts (6) mit der absorbierten Wärme, und Kühlen eines zweiten Heizelements (3), das in dem beweglichen Körper (20) vorgesehen ist, mit dem Kühlgerät (6).