專利名稱：熱管理模塊以及帶有這種熱管理模塊的冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在電動汽車中以需求為導(dǎo)向分布冷卻劑流的熱管理模塊，其帶有包括多個閥門的閥門設(shè)施。此外，本發(fā)明涉及一種用于電動汽車的冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)帶有用于以需求為導(dǎo)向?qū)⒗鋮s劑流分布到多個所聯(lián)接的組件上的熱管理模塊。
背景技術(shù)：
目前不同的電動汽車處于研發(fā)中。它們包括如下組件，像例如電池模塊，電力電子設(shè)備和/或電動馬達(dá)，為了保障最優(yōu)的功能這些組件必須被帶到和/或被保持在運(yùn)行溫度上。在此，不同的組件可以具有不同的最優(yōu)的運(yùn)行溫度。為了滿足這些要求，電動汽車因此通常具有多個獨(dú)立的 冷卻系統(tǒng)或者一個中央冷卻系統(tǒng)，其中，但是在最后所提到的情況下是以損失單個的被包含的組件的期待的性能和/或壽命為代價。此外，用于內(nèi)燃機(jī)的冷卻回路是公知的，其能夠?qū)崿F(xiàn)以需求為導(dǎo)向的冷卻劑流的分布和/或混合。例如由公開文獻(xiàn)DE19849492A1得知一種內(nèi)燃機(jī)的冷卻回路，其設(shè)有作為熱交換器的冷卻裝置、冷卻劑泵和調(diào)節(jié)冷卻回路的控制環(huán)節(jié)。冷卻回路包括冷卻裝置回路以及短路回路?？刂骗h(huán)節(jié)的控制閥門分別具有用于冷卻回路和短路回路的接口，以及用于向冷卻裝置回路和短路回路輸送冷卻劑或者從冷卻裝置回路和短路回路的輸出冷卻劑的綜合接口。此外，控制閥門設(shè)有閥門環(huán)節(jié)，通過該閥門環(huán)節(jié)可選地提供了冷卻裝置回路和短路回路的截止?fàn)顟B(tài)、在冷卻裝置回路或者短路回路與綜合接口之間的連接或者在冷卻裝置回路和短路回路到綜合接口之間的連接作為混合運(yùn)行。此外，加熱回路可被接通，該加熱回路能夠?qū)崿F(xiàn)在加熱與冷卻之間的混合運(yùn)行。提出的冷卻回路應(yīng)該能夠快速地并且沒有大的壓力損失地實(shí)現(xiàn)多個調(diào)節(jié)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于電動汽車的熱管理模塊，該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)利用用于保障多個不同組件的最優(yōu)的運(yùn)行溫度的中心冷卻系統(tǒng)。在此，該熱管理模塊應(yīng)該保障以需求為導(dǎo)向?qū)⒗鋮s劑流分布到各自的組件上。該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的熱管理模塊來解決。對本發(fā)明具有優(yōu)點(diǎn)的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行說明。此外為了解決該任務(wù)，對具有權(quán)利要求4的特征的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行說明。用于在電動汽車中以需求為導(dǎo)向分布冷卻劑流的所提出的熱管理模塊擁有包括多個閥門的閥門設(shè)施。依據(jù)本發(fā)明設(shè)置有用于開關(guān)第一冷卻線路的第一閥門和用于開關(guān)第二冷卻線路的第二閥門以及用于開關(guān)旁路線路的第三閥門，其中，旁路線路能夠?qū)崿F(xiàn)布置在第一冷卻線路中的冷卻裝置的旁通。因此，所提出的熱管理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)如下混合運(yùn)行，該混合運(yùn)行能夠?qū)崿F(xiàn)第一冷卻線路、第二冷卻線路和/或旁路線路的冷卻劑流的混合。此外，經(jīng)由兩個冷卻線路可以進(jìn)行冷卻劑流到不同的電動汽車組件上的分布。這種組件可以是例如電池模塊、電動馬達(dá)和/或電力電子設(shè)備。因?yàn)橐粋€組件最優(yōu)的運(yùn)行溫度可能偏離其他組件最優(yōu)的運(yùn)行溫度，所以這些組件相應(yīng)于它們的需求分別配屬于兩個冷卻線路之一，其中，這兩個冷卻線路的溫度水平優(yōu)選彼此不相同。其他冷卻線路的接口在需要時同樣是可行的。此外優(yōu)選地，熱管理模塊包括用于傳輸冷卻劑的泵。優(yōu)選地，該泵與閥門設(shè)施的閥門一起布置在共同的殼體中。但是可選地，也可以設(shè)置有安置在自己的殼體中的泵，該泵能與熱管理模塊連接。此外優(yōu)選地，熱管理模塊包括至少一個用于冷卻和/或加熱冷卻劑的熱元件(Thermoelement)ο使用至少一個熱元件因此也允許了冷卻劑的加熱，以便將例如電動汽車的組件，尤其是電池組件在冷起動的情況下快速地帶到希望的運(yùn)行溫度上。為了能夠可選地實(shí)現(xiàn)冷卻或者加熱，優(yōu)選在旁路線路中布置有熱元件，該旁路線路能夠?qū)崿F(xiàn)第一冷卻裝置線路的冷卻裝置的旁通。例如珀耳帖元件可以用作為熱元件。同樣用于解決任務(wù)所提出的用于電動汽車的冷卻系統(tǒng)包括用于以需求為導(dǎo)向?qū)⒗鋮s劑流分布到多個所聯(lián)接的組件，尤其是電池模塊、電動馬達(dá)和/或電力電子設(shè)備上的熱管理模塊，其中，該冷卻系統(tǒng)包括至少一個在第一冷卻線路和/或在第二冷卻線路中的冷卻裝置以及用于冷卻裝置的旁通的旁路線路。作為這樣的冷卻系統(tǒng)的組成部分，在這里熱管理模塊也保障了以需求為導(dǎo)向?qū)⒗鋮s劑流分布到多個組件上。這些組件優(yōu)選是電池模塊、電動馬達(dá)和/或動力電子設(shè)備。在此，電池模塊優(yōu)選經(jīng)由第一冷卻線路或者說旁路線路聯(lián)接到冷卻系統(tǒng)上，而其他組件優(yōu)選經(jīng)由第二冷卻線路聯(lián)接到冷卻系統(tǒng)上。因此，可以向電池模塊輸送第一冷卻線路或者旁路線路的冷卻劑流，而第二冷卻線路的冷卻劑流到達(dá)其他組件。為了傳輸冷卻劑，冷卻系統(tǒng)優(yōu)選地包括一個中央泵。該泵可以是熱管理模塊的組成部分，并且在此布置在熱管理模塊的殼體內(nèi)部或者外部。因?yàn)槔鋮s劑流能夠經(jīng)由閥門設(shè)施在熱管理模塊中聚集在一起，所以一個泵對于多個聯(lián)接到該熱模塊上的回路來說足夠。此外優(yōu)選地，冷卻系統(tǒng)包括至少一個用于冷卻和/或加熱的熱元件。例如，至少一個熱元件可以是珀耳帖元件?？蛇x地，使用其他能組合的加熱設(shè)備和冷卻設(shè)備也是可行的。此外也可以設(shè)置有兩個熱元件，其中一個用于冷卻劑的加熱而另一個用于冷卻劑的冷卻。一個熱元件或者說多個熱元件也可以是熱管理模塊的組成部分。此外，熱元件可以布置在能與熱管理模塊連接的自己的殼體中或者布置在熱管理模塊的殼體中。按照本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施形式，冷卻系統(tǒng)包括用于冷卻的第一熱元件和用于加熱的第二熱元件以及用于開關(guān)熱元件的冷卻劑流的閥門設(shè)施。在使用兩個熱元件的情況下，其中一個元件負(fù)責(zé)額外的加熱功率而另一個元件在需要的情況下負(fù)責(zé)額外的冷卻功率，經(jīng)由額外的閥門設(shè)施能夠造成各自需要的線路的激活或者解除。對此，閥門設(shè)施能夠包括切換閥門或者可選地兩個能不相互依賴地開關(guān)的調(diào)節(jié)閥門。優(yōu)選地，額外的閥門設(shè)施也是熱管理模塊的組成部分。所提出的熱管理模塊通過一個中央冷卻系統(tǒng)保障了用于各自所聯(lián)接的電動汽車組件的冷卻劑流的以需求為導(dǎo)向的分布。同時該熱管理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)如下混合運(yùn)行，其除冷卻劑的冷卻以外也能夠?qū)崿F(xiàn)加熱。就這點(diǎn)而言，也能使用所提出的帶有這樣的熱管理模塊的冷卻系統(tǒng)用于電池模塊的在電動汽車的冷起動的情況下的預(yù)加熱。


下面借助附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施形式進(jìn)行詳細(xì)闡述，在附圖中圖1示出依據(jù)本發(fā)明的第一冷卻系統(tǒng)的示意圖，圖2示出依據(jù)本發(fā)明的第二冷卻系統(tǒng)的示意圖，以及圖3示出依據(jù)本發(fā)明的帶有各自依據(jù)本發(fā)明的熱管理模塊的第三冷卻系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式在圖1中示意性示出的根據(jù)本發(fā)明的用于保障電動汽車的多個組件13、14、15的最優(yōu)運(yùn)行溫度的冷卻系統(tǒng)包括第一冷卻線路5，第二冷卻線路6以及旁路線路7，它們的冷卻劑流可經(jīng)由閥門設(shè)施4來開關(guān)。閥門設(shè)施4包括三個閥門1、2、3，這些閥門中的每一個閥門都配屬于一個冷卻線路或者說旁路線路。由此，根據(jù)閥門設(shè)施4的閥門1、2、3的開關(guān)狀態(tài)來接通或者切斷冷卻線路是可能的。旁路線路7能夠?qū)崿F(xiàn)布置在第一冷卻線路5中的冷卻裝置8的旁通，從而使得經(jīng)由旁路線路7能接通相對于第一冷卻線路5的冷卻劑流更溫暖的冷卻劑流。為了必要時額外地加熱冷卻劑，熱元件10此外可以布置在旁路線路7中。為了向所聯(lián)接的組件13，當(dāng)前是電池模塊13，輸送經(jīng)由旁路線路7加熱的或者經(jīng)由冷卻線路5冷卻的冷卻劑，圖1的冷卻系統(tǒng)此外具有泵9。泵9在冷卻系統(tǒng)中以如下方式布置，SP，使得用于第二冷卻線路6的另一個泵是可有可無的。因此，經(jīng)由泵9將冷卻劑分布在兩個冷卻線路5、6或者說旁路線路7上。冷卻劑的溫度調(diào)節(jié)隨后通過一個或者多個分別配屬于冷卻線路5、6的冷卻裝置和/或通過布置在旁路線路7中的熱元件10進(jìn)行。布置在第二冷卻線路6中的組件14、15優(yōu)選是電動馬達(dá)14和電力電子設(shè)備15，它們由布置在第二冷卻線路6中的冷卻裝置12供給經(jīng)冷卻的冷卻劑用于冷卻。圖1的冷卻系統(tǒng)的熱管理模塊至少包括閥門設(shè)施4的三個閥門1、2、3，用于開關(guān)冷卻線路5、6或者說旁路線路7的冷卻劑流。此外，熱管理模塊也可以包括該泵9。此外如下是可行的，即，將熱元件10整合到該熱管理模塊中。以這種方式能夠提供特別緊湊的設(shè)施。依據(jù)本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的可選的實(shí)施形式在圖2中示意性示出。與圖1的實(shí)施形式不同，冷卻系統(tǒng)不是只有一個熱元件10，而是兩個熱元件10、11，其中使用熱元件10用于冷卻劑的冷卻而使用熱元件11用于冷卻劑的加熱。經(jīng)由當(dāng)前是切換閥門的閥門設(shè)施16，或者熱元件10或者熱元件11被接通或者切斷。因此,能夠造成額外的冷卻功率或者加熱功率，其中，當(dāng)旁路線路7經(jīng)由閥門設(shè)施4的閥門3被接通而第一冷卻線路5經(jīng)由閥門設(shè)施4的閥門I被截止時，加熱功率于是優(yōu)選被利用。由此向組件13 (該組件又是電池模塊13)有針對性地以如下方式輸送經(jīng)溫度調(diào)節(jié)的冷卻劑，即，例如在極冷的溫度(冬天運(yùn)行)下使電池模塊13被預(yù)熱。在這種情況下優(yōu)選地僅旁路線路7是起作用的。第二熱元件11與此相對地提供額外的冷卻功率供使用，如果冷卻裝置8的冷卻功率不足，借助于這種額外的冷卻功率電池模塊13可以進(jìn)一步被冷卻下來。圖3的實(shí)施形式示出了圖2的實(shí)施形式的改進(jìn)方案，并且通過如下方面進(jìn)行區(qū)分，即，代替切換閥門，閥門設(shè)施16包括兩個以調(diào)節(jié)閥門形式的能不相互依賴地開關(guān)的閥門
17、18。因此，閥門設(shè)施16能夠?qū)崿F(xiàn)熱元件10、11的冷卻劑流的混合，從而使得在旁路線路7中的和/或在第一冷卻線路5中的溫度水平是能任意調(diào)整的。
不依賴于三個示意性示出的依據(jù)本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的實(shí)施形式，如下其他設(shè)計方案是可行的，這些設(shè)計方案只需要稍微改變。本發(fā)明也延伸到這種設(shè)計方案。例如可以取消在第二冷卻線路6中的冷卻裝置12并且冷卻功率單獨(dú)由在第一冷卻線路5中的冷卻裝置8造成。此外，更多或者更少的組件13、14、15可以聯(lián)接到冷卻系統(tǒng)上。最后，其他冷卻線路和/或旁路線路可以整合到冷卻系統(tǒng)中。在這種情況下，閥門設(shè)施4包括配屬于其他冷卻線路的閥門，用于接通或者切斷這些冷卻線路。附圖標(biāo)記列表I1閥門2閥門3 閥門4 閥門設(shè)施5冷卻線路6冷卻線路7旁路線路8冷卻裝置9泵10 熱元件11熱元件12冷卻裝置13組件，電池模塊14組件，電動馬達(dá)15 組件，電力電子設(shè)備16閥門設(shè)施17閥門18閥門
權(quán)利要求
1.用于在電動汽車中以需求為導(dǎo)向分布冷卻劑流的熱管理模塊，其帶有包括多個閥門(1、2、3)的閥門設(shè)施(4)，其特征在于，設(shè)置有用于開關(guān)第一冷卻線路(5)的第一閥門(I)和用于開關(guān)第二冷卻線路(6)的第二閥門(2)以及用于開關(guān)旁路線路(7)的第三閥門(3)，其中，所述旁路線路(7)能夠?qū)崿F(xiàn)布置在所述第一冷卻線路(5)中的冷卻裝置(8)的旁通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理模塊，其特征在于，所述模塊包括用于傳輸冷卻劑的泵(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱管理模塊，其特征在于，所述模塊包括至少一個用于冷卻和/或加熱冷卻劑的熱元件(10、11)。
4.用于電動汽車的冷卻系統(tǒng)，其帶有根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的用于以需求為導(dǎo)向?qū)⒗鋮s劑流分布到多個所聯(lián)接的組件(13、14、15)上的熱管理模塊，其中，所述冷卻系統(tǒng)包括至少一個在第一冷卻線路(5)和/或第二冷卻線路(6)中的冷卻裝置(8、12)以及用于所述冷卻裝置(8)的旁通的旁路線路(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷卻系統(tǒng)包括一個中央泵(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)包括至少一個用于冷卻和/或加熱的熱元件(10、11)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6之一所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)包括用于冷卻的第一熱元件(10)和用于加熱的第二熱元件(11)以及用于開關(guān)這些熱元件(10、11)的冷卻劑流的閥門設(shè)施(16)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述閥門設(shè)施(16)包括切換閥門或者兩個能不相互依賴地開關(guān)的閥門(17、18)，尤其是兩個能不相互依賴地開關(guān)的調(diào)節(jié)閥門。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在電動汽車中以需求為導(dǎo)向分布冷卻劑流的熱管理模塊，其帶有包括多個閥門(1、2、3)的閥門設(shè)施(4)。依據(jù)本發(fā)明設(shè)置有用于開關(guān)第一冷卻線路(5)的第一閥門(1)和為了開關(guān)第二冷卻線路(6)的第二閥門(2)以及為了開關(guān)旁路線路(7)的第三閥門(3)，其中，旁路線路(7)能夠?qū)崿F(xiàn)布置在第一冷卻線路(5)中的冷卻裝置(8)的旁通。此外，本發(fā)明涉及一種帶有這樣的熱管理模塊的用于電動汽車的冷卻系統(tǒng)。
文檔編號H02K9/19GK103069697SQ201180039768
公開日2013年4月24日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者托馬斯·特勞德, 米夏埃爾·伯格納 申請人:謝夫勒科技股份兩合公司