DE69310787T2 - Heiz- und/oder Kühlvorrichtung für ein Elektrofahrzeug - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft die Kühlung von Fahrzeugmotoren und die Heizung des Fahrzeuginnenraums.
• Kühlvorrichtungen sind mit Verbrennungsmotoren verbunden, mit denen die meisten Kraftfahrzeuge ausgerüstet sind. Wenn die klimatischen Bedingungen eine Beheizung des Fahrzeuginnenraums erforderlich machen, ist die durch den Motor an die Kühlvorrichtung abgegebene Wärme für diese Beheizung ausreichend, sobald der Motor seine normale Betriebstemperatur erreicht hat.
• Wenn hingegen das Fahrzeug durch einen Motor mit geringer Wärmeabgabe angetrieben wird, insbesondere durch einen Elektromotor, ist die durch die Kühlung dieses Motors zurückgeführte Wärme für die Heizung des Fahrzeuginnenraums nicht immer ausreichend, so daß die Notwendigkeit besteht, eine zusätzliche Wärmequelle vorzusehen, beispielsweise einen elektrischen Radiator, um die erforderliche Zusatzwärme bereitzustellen.
• Aus der US-A-4 459 466 ist eine Vorrichtung zur Kühlung eines Fahrzeugmotors bekannt, die einen Kühler für den Motor und ein Gebläse zur Erzeugung eines Luftstroms durch den Kühler enthält, die hintereinander in einem Luftkreislauf angeordnet sind, der ein zum Fahrzeuginnenraum geschlossenes Leitungssystem bildet, wobei die durch den Kühler strömende Luft vollständig aus dem Fahrzeuginnenraum kommt und anschließend regulierbar außerhalb des Fahrzeugs abgeleitet und/oder in den Fahrzeuginnenraum zurückgeführt wird, wobei diese Vorrichtung eine zusätzliche Wärmequelle enthält, die zugeschaltet werden kann, wenn die vom Kühler an die Luft übertragene Wärmeabgabe für die Heizung des Fahrzeuginnenraums nicht ausreicht.
• Diese bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß sie eine Vielzahl von Klappen erfordert, die der zusätzlichen Wärmequelle zugeordnet sind, wodurch die Herstellung dieser Vorrichtung zwangsläufig kompliziert wird.
• Wenn diese zusätzliche Wärmequelle nicht benutzt werden soll, muß die aufzubereitende Luft außerdem einem ziemlich gewundenen Verlauf folgen, was eine unzureichende Heizung zur Folge hat.
• Um die vorgenannten Nachteile abzustellen, schlägt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Kühlung des Motors und zur Heizung des Fahrzeuginnenraums vor, die einfach und effizient sein soll.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der vorgenannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der besagte Kreislauf zwei parallel angeordnete Stränge umfaßt, von denen ein erster Strang die zusätzliche Wärmequelle enthält, wobei diese beiden Stränge mit dem Kühler und dem Gebläse hintereinander angeordnet sind und wobei Mittel vorgesehen sind, um den Anteil des Luftdurchsatzes, der durch den ersten Strang strömt, im Verhältnis zum Gesamtdurchsatz in den beiden Strängen zu verändern.
• Nach vorteilhaften wahlweisen Merkmalen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgendes vorgesehen:
• - Die zusätzliche Wärmequelle ist ein elektrischer Radiator.
• - Es sind mit einem Verteilungsreglerorgan versehene Verteilermittel im Leitungssystem hinter dem Radiator und gegebenenfalls hinter der zusätzlichen Wärmequelle vorgesehen, um den Warmluftstrom regulierbar in verschiedenen Bereichen des Fahrzeuginnenraums zu verteilen.
• - Sie umfaßt einen Auslaß für die durch den Kühler erwärmte Luft und einen Frischlufteinlaß, die mit Durchsatzreglermitteln versehen und in dieser Reihenfolge in dem geschlossenen Leitungssystem in der Strömungsrichtung der Luft zwischen dem Kühler und dem Fahrzeuginnenraum angeordnet sind.
• - Das Gebläse ist im geschlossenen Leitungssystem in der Strömungsrichtung der Luft zwischen dem besagten Einlaß und dem besagten Auslaß angeordnet.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, auf denen folgendes dargestellt ist:
• - Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, das mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstet ist.
• - Figur 2 zeigt eine schematische Teilansicht dieser Vorrichtung.
• - Figur 3 zeigt eine Variante zur schematischen Darstellung von Figur 2.
• Das in Figur 1 dargestellte Fahrzeug 1 ist mit einem Antriebsstrang 2 ausgerüstet, der aus einem Elektromotor 3 und einem Leistungsregler 4 besteht. Etwa 5% der Leistungsaufnahme des Antriebsstrangs 2 werden in Form von Wärme durch den Motor 3 und etwa 10% durch den Regler 4 abgegeben. Diese Wärmeverluste werden durch ein Heißwasserleitungssystem 5 abgeleitet, das mit einer Umwälzpumpe 6 und mit einem Kühler 7 versehen ist.
• Der Kühler 7 ist hinter einern Gebläse 8 in einem Heiz-und Lüftungskreislauf für den Fahrzeuginnenraum 10 angeordnet, der in Figur 2 detaillierter dargestellt ist. Das Gebläse 8 saugt die Luft durch eine Einlaßleitung 12 an, deren vorderes Ende 13 an der Rückseite des Fahrgastraums angeordnet ist. Hinter dem Kühler 7 ist eine Rückführklappe 28 angeordnet, um die durch den Kühler erwärmte Luft durch einen Auslaß 14 direkt außerhalb des Fahrzeugs und/oder in zwei parallel angeordnete Leitungsstränge 15 und 16 zu leiten. Ein elektrischer Zusatzradiator 24 ist quer zum Strang 15 angeordnet, so daß er von der gesamten in diesem Strang zirkulierenden Luft durchströmt wird. Die beiden Stränge 15 und 16 sind durch eine Wand 17 des Radiators 24 und durch eine Mischklappe 25 voneinander getrennt. Hinter diesen beiden Strängen sind eine oder mehrere Auslaßleitungen 23 angeordnet, die zum unteren Bereich des Fahrzeuginnenraums, in Höhe des Fußraums der Fahrzeuginsassen, führen. Noch weiter hinten befinden sich eine Verteilerklappe 27, ein Außenlufteinlaß 21 mit einer Regelklappe 26 sowie ein oder mehrere Auslässe 22 im Bereich des Armaturenbretts 11.
• Die Rückführklappe 28 kann zwischen zwei Endpositionen verstellt werden, die in Figur 2 mit durchgezogenen bzw. mit gestrichelten Linien dargestellt sind. In der ersten Position wird die durch den Kühler 7 erwärmte Luft vollständig durch den Auslaß 14 abgeleitet, so daß sie nicht für die Heizung des Fahrzeuginnenraums benutzt wird. Das Gebläse 8 erzeugt einen Unterdruck im Fahrzeuginnenraurn, der bei nicht vollständiger Rückführung der erwärmten Luft durch die Frischluft ausgeglichen wird, die durch die Öffnung 21 in die Vorrichtung gelangt und nach Maßgabe der Position der Verteilerklappe 27 durch die Auslässe 22 und/oder 23 in den Fahrzeuginnenraum eingeleitet wird.
• Wenn sich die Klappe 28 von ihrer ersten Position zu ihrer zweiten Position verstellt, wird ein zunehmender Anteil des durch den Kühler 7 erwärmten Luftdurchsatzes über die Stränge 15 und 16 und die Auslässe 22 und/oder 23 in den Fahrzeuginnenraurn geleitet, wobei die Zuleitung der gesamten Warmluft über den Verschluß der Öffnung 14 durch die Klappe 28 in ihrer zweiten Position herbeigeführt wird.
• Um eine Wärmeleistung in den Fahrzeuginnenraum zu leiten, die größer als die Wärmeabgabe des Kühlers 7 ist, muß außerdem der Zusatzradiator 24 zugeschaltet und der Strang 15 geöffnet werden, wozu die Klappe 25 von einer in Figur 2 durch eine durchgezogene Linie dargestellten ersten Endposition, in der der gesamte Luftdurchsatz in den Strang 16 strömt, zu einer durch eine gestrichelte Linie angedeuteten zweiten Endposition verstellt wird, in der die gesamte Luft durch den Strang 15 strömt.
• Anhand der Verteilerklappe 27 kann die durch den Kühler 7 und gegebenenfalls durch den Zusatzradiator 24 erwärmte Luft und die vom Einlaß 21 kommende Frischluft regulierbar zwischen den oberen Auslässen 22 und den unteren Auslässen 23 verteilt werden. In einer durch gestrichelte Linien angedeuteten ersten Endposition sind der bzw. die oberen Luftauslässe 22 geschlossen, und die gesamte Luft wird zu den unteren Auslässen 23 geleitet. In der durch strichpunktierte Linien angedeuteten zweiten Endposition der Klappe 27 sind der Einlaß 21 und die Auslässe 22 untereinander verbunden und durch die Klappe 27 vom Rest des Kreislaufs getrennt. Daher wird die Frischluft, die durch die Öffnung 21 zuströmt, wenn die Regelklappe 26 zumindest teilweise geöffnet ist, ausschließlich zu den Auslässen 22 und die Warmluft zu den Auslässen 23 geleitet. In den Zwischenpositionen kann den Auslässen 23 eine Mischung von Frischluft und Warmluft zugeführt werden. Anhand der Klappe 26 kann der Außenluftdurchsatz geregelt werden, der über den Einlaß 21 und die Heizvorrichtung in den Fahrzeuginnenraum gelangt. Sie ganz geschlossen werden, um eine vollständige Rückführung zu bewirken, wobei sich die Klappe 28 dann in ihrer zweiten Position befinden muß.
• In der schematischen Darstellung von Figur 3 werden jeweils die gleichen Bezugsnummern verwendet, um identische oder gleichartige Elemente wie in Figur 2 zu bezeichnen. In beiden Fällen umfaßt der Luftkreislauf ein geschlossenes Leitungssystem, in dem die mit dem Fahrzeuginnenraum verbundene Einlaßleitung 12, der Kühler 7, der nach außen führende Auslaß 14 mit seiner Rückführklappe 28, die parallelen Stränge 15 und 16, von denen der erste Strang den Zusatzradiator 24 enthält, und die Auslaßleitungen 22 und 23 zum Fahrzeuginnenraum mit der Verteilerklappe 27 in der Strömungsrichtung der Luft hintereinander angeordnet sind.
• Das Gebläse 8 ist anstelle seiner Anordnung vor dem Kühler 7 zwischen dem Auslaß 14 und den parallelen Strängen 15 und 16 angebracht, wobei der Einlaß 21 zwischen dem Auslaß 14 und dem Gebläse angeordnet ist. Die Klappe 27 ermöglicht daher nicht mehr, wie in der schematischen Darstellung von Figur 2, eine direkte Verbindung der oberen Auslässe 22 zum Fahrzeuginnenraum mit dem Frischlufteinlaß 21. Bis auf dieses Detail arbeiten die beiden Vorrichtungen nach der gleichen Funktionsweise
• Die schematische Darstellung von Figur 3 kann noch abgeändert werden, indem das Gebläse 8 hinter den Strängen 15 und 16 angeordnet wird, das heißt zwischen diesen Strängen und den Auslässen 22 und 23 zum Fahrzeuginnenraum.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Kühlung eines Fahrzeugmotors (3), die einen Kühler (7) für den Motor und ein Gebläse (8) zur Erzeugung eines Luftstroms durch den Kühler enthält, die hintereinander in einem Luftkreislauf angeordnet sind, der ein zum Fahrzeuginnenraum geschlossenes Leitungssystem bildet, wobei die durch den Kühler strömende Luft vollständig aus dem Fahrzeuginnenraum kommt und anschließend regulierbar außerhalb des Fahrzeugs abgeleitet und/oder in den Fahrzeuginnenraum zurückgeführt wird, wobei diese Vorrichtung eine zusätzliche Wärmequelle (24) enthält, die zugeschaltet werden kann, wenn die vom Kühler an die Luft übertragene Wärmeabgabe für die Heizung des Fahrzeuginnenraums nicht ausreicht, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Kreislauf zwei parallel angeordnete Stränge (15, 16) umfaßt, von denen ein erster Strang (15) die zusätzliche Wärmequelle enthält, wobei diese beiden Stränge mit dem Kühler und dem Gebläse hintereinander angeordnet sind und wobei Mittel (25) vorgesehen sind, um den Anteil des Luftdurchsatzes, der durch den ersten Strang strömt, im Verhältnis zum Gesamtdurchsatz in den beiden Strängen zu verändern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wärmequelle (24) ein elektrischer Radiator ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Verteilungsreglerorgan (27) versehene Verteilermittel (22, 23) im Leitungssystem hinter dem Kühler und gegebenenfalls hinter der zusätzlichen Wärmequelle vorgesehen sind, um den Warmluftstrom regulierbar in verschiedenen Bereichen des Fahrzeuginnenraums zu verteilen.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Auslaß für die durch den Kühler erwärmte Luft und einen Frischlufteinlaß umfaßt, die mit Durchsatzreglermitteln versehen und in dieser Reihenfolge in dem geschlossenen Leitungssystem in der Strömungsrichtung der Luft zwischen dem Kühler und dem Fahrzeuginnenraum angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse im geschlossenen Leitungssystem in der Strömungsrichtung der Luft zwischen dem besagten Einlaß und dem besagten Auslaß angeordnet ist.