DE102021132037B4 - Cooling arrangement for cooling a battery of a motor vehicle, motor vehicle and method for operating a cooling arrangement - Google Patents

Cooling arrangement for cooling a battery of a motor vehicle, motor vehicle and method for operating a cooling arrangement Download PDF

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Abstract

Kühlanordnung (10) zum Kühlen einer Batterie (12) eines Kraftfahrzeugs (14), mit einem fahrzeuginternen Kühlmittelkreis (24), welcher eine von einem Kühlmittel durchströmbare Kühleinrichtung (20) umfasst, wobei die Kühleinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, im Betrieb der Batterie (12) von der Batterie (12) freigesetzte Wärme aufzunehmen, wobei die Kühleinrichtung (20) einen ersten, von dem Kühlmittel durchströmbaren Teilraum (22) und einen zweiten, von einem zweiten Kühlmittel durchströmbaren Teilraum (28) aufweist, wobei der zweite Teilraum (28) der Kühleinrichtung (20) in einen fahrzeuginternen Abschnitt (30) eines zweiten Kühlmittelkreises (32) eingebunden ist, wobei der fahrzeuginterne Abschnitt (30) des zweiten Kühlmittelkreises (32) einen Auslass (36) umfasst, über welchen das zweite Kühlmittel einem fahrzeugexternen Kühlmodul (16) zuführbar ist, und wobei der fahrzeuginterne Abschnitt (30) des zweiten Kühlmittelkreises (32) einen Einlass (38) umfasst, über welchen das von dem fahrzeugexternen Kühlmodul (16) kommende zweite Kühlmittel in den fahrzeuginternen Abschnitt (30) des zweiten Kühlmittelkreises (32) einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den fahrzeuginternen Abschnitt (30) des zweiten Kühlmittelkreises (32) ein erster, von dem zweiten Kühlmittel durchströmbarer Fluidraum (80) eines Kältemittelkühlers (82) der Kühlanordnung (10) eingebunden ist, wobei der Kältemittelkühler (82) einen zweiten, von einem Kältemittel durchströmbaren Fluidraum (84) umfasst, und wobei der zweite Fluidraum (84) in einen fahrzeuginternen Kältemittelkreis (48) der Kühlanordnung (10) eingebunden und als indirekter Kondensator oder indirekter Gaskühler des Kältemittelkreises (48) betreibbar ist.

Figure DE102021132037B4_0000
Cooling arrangement (10) for cooling a battery (12) of a motor vehicle (14), having an internal coolant circuit (24) within the vehicle, which comprises a cooling device (20) through which a coolant can flow, wherein the cooling device (20) is designed to absorb heat released by the battery (12) during operation of the battery (12), wherein the cooling device (20) has a first sub-chamber (22) through which the coolant can flow and a second sub-chamber (28) through which a second coolant can flow, wherein the second sub-chamber (28) of the cooling device (20) is integrated into an internal section (30) of a second coolant circuit (32), wherein the internal section (30) of the second coolant circuit (32) within the vehicle comprises an outlet (36) via which the second coolant can be supplied to a cooling module (16) external to the vehicle, and wherein the internal section (30) of the second coolant circuit (32) has an inlet (38) comprises, via which the second coolant coming from the vehicle-external cooling module (16) can be introduced into the vehicle-internal section (30) of the second coolant circuit (32), characterized in that a first fluid chamber (80) of a refrigerant cooler (82) of the cooling arrangement (10), through which the second coolant can flow, is integrated into the vehicle-internal section (30) of the second coolant circuit (32), wherein the refrigerant cooler (82) comprises a second fluid chamber (84) through which a refrigerant can flow, and wherein the second fluid chamber (84) is integrated into a vehicle-internal refrigerant circuit (48) of the cooling arrangement (10) and can be operated as an indirect condenser or indirect gas cooler of the refrigerant circuit (48).
Figure DE102021132037B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung zum Kühlen einer Batterie eines Kraftfahrzeugs, mit einem fahrzeuginternen Kühlmittelkreis, welcher eine von einem Kühlmittel durchströmbare Kühleinrichtung umfasst. Die Kühleinrichtung ist dazu ausgebildet, im Betrieb der Batterie von der Batterie freigesetzte Wärme aufzunehmen.The invention relates to a cooling arrangement for cooling a battery of a motor vehicle, comprising an internal coolant circuit that includes a cooling device through which a coolant flows. The cooling device is designed to absorb heat released by the battery during operation.

Die JP 2019 75248 A beschreibt ein Batteriekühlsystem. Während eine Batterie eines einen Klimaanlagenkreislauf aufweisenden Fahrzeugs durch ein an der Außenseite des Fahrzeugs bereitgestelltes Ladegerät geladen wird, kühlt das Batteriekühlsystem die Batterie unter Verwendung eines internen Kreislaufs und eines externen Kreislaufs.The JP 2019 75248 A describes a battery cooling system. While a battery of a vehicle having an air conditioning circuit is being charged by a charger provided outside the vehicle, the battery cooling system cools the battery using an internal circuit and an external circuit.

Die CN 113 263 959 A beschreibt ein Flüssigkeitskühlungs-Wärmemanagementsystem für Elektrofahrzeuge, das eine fahrzeugmontierte Ladevorrichtung umfasst. Das Wärmemanagementsystem umfasst eine fahrzeugmontierte Klimaanlagenanordnung und eine Batterieanordnung. Ein Batteriepack wird mittels eines kombinierten Batteriewärmetauschers gekühlt.The CN 113 263 959 A describes a liquid-cooled thermal management system for electric vehicles, including a vehicle-mounted charging device. The thermal management system includes a vehicle-mounted air conditioning assembly and a battery assembly. A battery pack is cooled using a combined battery heat exchanger.

Die DE 10 2005 048 241 A1 beschreibt ein Zweikreisbatteriekühlsystem mit einem Kältemittelkreis und einem Kühlmittelkreis. In dem Kühlmittelkreis ist eine Batterie eines Fahrzeugs angeordnet. Der Kältemittelkreis weist einen ersten Verdampfer und einen zweiten Verdampfer auf, wobei der zweite Verdampfer in dem Kältemittelkreis parallel zu dem ersten Verdampfer angeordnet ist. Mittels des zweiten Verdampfers kann ein Kühlmittel gekühlt werden, welches mittels einer Pumpe in dem Kühlmittelkreis gefördert und der Batterie zugeführt wird.The DE 10 2005 048 241 A1 describes a dual-circuit battery cooling system with a refrigerant circuit and a coolant circuit. A vehicle battery is arranged in the coolant circuit. The refrigerant circuit has a first evaporator and a second evaporator, wherein the second evaporator is arranged in the refrigerant circuit parallel to the first evaporator. The second evaporator can be used to cool a coolant, which is pumped through the coolant circuit and supplied to the battery.

Weitere Kühlsysteme zum Kühlen einer Batterie eines Kraftfahrzeugs, bei welchen ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Wärmeübertrager mittels eines Verdampfers kühlbar ist, welcher in einen Kältemittelkreis eingebunden ist, sind etwa in der EP 2 504 880 B1 oder in der DE 10 2004 035 879 A1 beschrieben.Further cooling systems for cooling a battery of a motor vehicle, in which a heat exchanger through which a coolant flows can be cooled by means of an evaporator which is integrated into a refrigerant circuit, are described in the EP 2 504 880 B1 or in the DE 10 2004 035 879 A1 described.

Beim Laden der Batterie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere beim Schnellladen der Batterie, wird vergleichsweise viel Wärme freigesetzt. Wenn ein fahrzeuginternes Kühlsystem dazu ausgelegt wird, auch die beim Laden und insbesondere beim Schnellladen anfallende Abwärme abzuführen, so ist ein derartiges Kühlsystem deutlich größer zu dimensionieren als dies im Hinblick auf den Kühlbedarf der Batterie der Fall ist, welchen die Batterie im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs aufweist. Ein derartiges, für den Fahrbetrieb überdimensioniertes Kühlsystem ist jedoch im Hinblick auf den damit einhergehenden Aufwand, den Bauraumbedarf, die Kosten und das Gewicht nachteilig.When charging a motor vehicle battery, especially during rapid charging, a relatively large amount of heat is released. If an in-vehicle cooling system is designed to dissipate the waste heat generated during charging, especially during rapid charging, such a cooling system must be significantly larger than is necessary for the cooling requirements of the battery during driving. However, such a cooling system, oversized for driving, is disadvantageous in terms of the associated complexity, space requirements, costs, and weight.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühlanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine verbesserte Temperierung der Batterie ermöglicht, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kühlanordnung und ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer Kühlanordnung anzugeben.The object of the present invention is to provide a cooling arrangement of the type mentioned at the outset, which enables improved temperature control of the battery, as well as to provide a motor vehicle with such a cooling arrangement and a corresponding method for operating a cooling arrangement.

Diese Aufgabe wird durch eine Kühlanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung angegeben.This object is achieved by a cooling arrangement having the features of patent claim 1, by a motor vehicle having the features of patent claim 7, and by a method having the features of patent claim 9. Advantageous embodiments with expedient further developments of the invention are specified in the dependent patent claims and in the following description.

Die erfindungsgemäße Kühlanordnung zum Kühlen einer Batterie eines Kraftfahrzeugs umfasst einen fahrzeuginternen Kühlmittelkreis, welcher eine von einem Kühlmittel durchströmbare Kühleinrichtung umfasst. Die Kühleinrichtung ist dazu ausgebildet, Wärme aufzunehmen, die im Betrieb der Batterie von der Batterie freigesetzt wird. Die Kühleinrichtung weist einen ersten, von dem Kühlmittel durchströmbaren Teilraum und einen zweiten, von einem zweiten Kühlmittel durchströmbaren Teilraum auf. Der zweite Teilraum der Kühleinrichtung ist in einen fahrzeuginternen Abschnitt eines zweiten Kühlmittelkreises eingebunden. Der fahrzeuginterne Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises umfasst einen Auslass, über welchen das zweite Kühlmittel einem fahrzeugexternen Kühlmodul zuführbar ist. Der fahrzeuginterne Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises umfasst zudem einen Einlass, über welchen das von dem fahrzeugexternen Kühlmodul kommende zweite Kühlmittel in den fahrzeuginternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises einbringbar ist.The cooling arrangement according to the invention for cooling a battery of a motor vehicle comprises an internal coolant circuit, which comprises a cooling device through which a coolant can flow. The cooling device is designed to absorb heat released by the battery during operation. The cooling device has a first sub-chamber through which the coolant can flow, and a second sub-chamber through which a second coolant can flow. The second sub-chamber of the cooling device is integrated into an internal-vehicle section of a second coolant circuit. The internal-vehicle section of the second coolant circuit comprises an outlet, via which the second coolant can be supplied to a cooling module external to the vehicle. The internal-vehicle section of the second coolant circuit also comprises an inlet, via which the second coolant coming from the external-vehicle cooling module can be introduced into the internal-vehicle section of the second coolant circuit.

Bei der erfindungsgemäßen Kühlanordnung ist in den fahrzeuginternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises ein erster, von dem zweiten Kühlmittel durchströmbarer Fluidraum eines Kältemittelkühlers der Kühlanordnung eingebunden. Der Kältemittelkühler umfasst einen zweiten, von einem Kältemittel durchströmbaren Fluidraum, wobei der zweite Fluidraum in einen fahrzeuginternen Kältemittelkreis der Kühlanordnung eingebunden und als indirekter Kondensator oder indirekter Gaskühler des Kältemittelkreises betreibbar ist. Ein derartiger Kältemittelkühler ermöglicht es, das Kältemittel zu kühlen und/oder zu kondensieren, während das Kraftfahrzeug an der Ladestation oder Ladesäule steht. Dadurch kann auch bei stehendem Kraftfahrzeug eine Klimatisierung etwa eines Fahrgastraums des Kraftfahrzeugs vorgenommen werden, ohne dass hierfür ein Kondensator oder Gaskühler mit Umgebungsluft beaufschlagt zu werden braucht. Optional kann ein vorhandener, mit Umgebungsluft beaufschlagter Kondensator oder Gaskühler mit einer reduzierten Luftmenge beaufschlagt werden, wenn der Kältemittelkühler vorgesehen ist. Es kann also zum Kühlen und/oder Kondensieren des Kältemittels, welches den zweiten Fluidraum des Kältemittelkühlers durchströmt, die Kühlleistung des fahrzeugexternen Kühlmoduls überwiegend oder ausschließlich genutzt werden. Dies ist besonders effektiv und aufwandsarm. Weiter ist im Falle eines reduzierten oder nicht vorhandenen Lüfterbetriebs zum Kühlen des Kältemittels das zu ladende Fahrzeug oder Kraftfahrzeug akustisch unauffälliger.In the cooling arrangement according to the invention, a first fluid chamber of a refrigerant cooler of the cooling arrangement, through which the second coolant can flow, is integrated into the vehicle-internal section of the second coolant circuit. The refrigerant cooler comprises a second fluid chamber through which a refrigerant can flow, wherein the second fluid chamber is integrated into a vehicle-internal refrigerant circuit of the cooling arrangement and can be operated as an indirect condenser or indirect gas cooler of the refrigerant circuit. Such a refrigerant cooler makes it possible to cool and/or condense the refrigerant while the motor vehicle is at the charging station or charging column. This allows air conditioning of, for example, a passenger compartment even when the motor vehicle is stationary. of the motor vehicle without the need to supply a condenser or gas cooler with ambient air. Optionally, an existing condenser or gas cooler supplied with ambient air can be supplied with a reduced amount of air if the refrigerant cooler is provided. The cooling capacity of the vehicle-external cooling module can therefore be used predominantly or exclusively to cool and/or condense the refrigerant flowing through the second fluid chamber of the refrigerant cooler. This is particularly effective and requires little effort. Furthermore, if the fan operation for cooling the refrigerant is reduced or non-existent, the vehicle or motor vehicle to be charged is acoustically less noticeable.

Wenn im Betrieb der Kühlanordnung das Kühlmittel den ersten Teilraum der Kühleinrichtung durchströmt und das zweite Kühlmittel den zweiten Teilraum der Kühleinrichtung durchströmt, so kann über beide Kühlmittel Wärme von der Batterie abgeführt werden. Wenn zudem das zweite Kühlmittel dem fahrzeugexternen Kühlmodul zugeführt wird, kann die Kühlleistung des fahrzeugexternen Kühlmoduls zum Kühlen der Batterie genutzt werden. Daher braucht nicht der fahrzeuginterne Kühlmittelkreis alleine auf eine Kühlleistung ausgelegt zu werden, mittels welcher sich die beim Laden und insbesondere beim Schnellladen der Batterie anfallenden Abwärme abführen lässt. Vielmehr kann durch Koppeln des fahrzeugexternen Kühlmoduls mit dem Auslass und dem Einlass der Kühlanordnung auf die Kühlleistung des fahrzeugexternen Kühlmoduls zurückgegriffen werden. Folglich ist ein verbessertes und leistungsfähigeres Temperieren der Batterie ermöglicht.If, during operation of the cooling arrangement, the coolant flows through the first sub-chamber of the cooling device and the second coolant flows through the second sub-chamber of the cooling device, heat can be dissipated from the battery via both coolants. If, in addition, the second coolant is supplied to the vehicle-external cooling module, the cooling capacity of the vehicle-external cooling module can be used to cool the battery. Therefore, the vehicle-internal coolant circuit does not need to be designed solely for a cooling capacity by means of which the waste heat generated during charging, and in particular during rapid charging of the battery, can be dissipated. Instead, by coupling the vehicle-external cooling module to the outlet and the inlet of the cooling arrangement, the cooling capacity of the vehicle-external cooling module can be used. This enables improved and more efficient temperature control of the battery.

Des Weiteren ist es von Vorteil, dass selbst bei einer Nutzung des fahrzeugexternen Kühlmoduls zum Kühlen der Batterie der fahrzeuginterne Kühlmittelkreis oder erste Kühlmittelkreis in sich geschlossen bleibt. Dadurch kommt es zu keinem Eintrag von Verunreinigungen und/oder Luftblasen oder dergleichen in den fahrzeuginternen Kühlmittelkreis, selbst wenn das fahrzeugexterne Kühlmodul über den Einlass und den Auslass mit dem der Kühlanordnung zugehörigen fahrzeuginternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises gekoppelt wird.Furthermore, it is advantageous that even when the vehicle-external cooling module is used to cool the battery, the vehicle-internal coolant circuit or first coolant circuit remains closed. This prevents the ingress of contaminants and/or air bubbles or the like into the vehicle-internal coolant circuit, even if the vehicle-external cooling module is coupled via the inlet and outlet to the vehicle-internal section of the second coolant circuit associated with the cooling arrangement.

Es kann eine Platzierung von Anschlüssen in Form des Einlasses und des Auslasses für das Kühlmittel in dem fahrzeuginternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises an einer, relativ zu allen weiteren Bauteilen des fahrzeuginternen Abschnitts betrachtet, höchsten Stelle in dem oder an dem Kraftfahrzeug vorgesehen sein. So kann auf konstruktive Weise einer Luftblasenausbildung in dem später fahrzeugintern oder autark innerhalb des fahrzeuginternen Abschnitts des zweiten Kühlmittelkreises zirkulierenden Kühlmittel zumindest reduziert oder sogar unterbunden werden. Auch Siphonlösungen im Bereich des Einlasses und/oder des Auslasses können in dem fahrzeuginternen Abschnitt vorgesehen sein, um Blasenausbildungen zu reduzieren.Connections in the form of the inlet and outlet for the coolant in the vehicle-internal section of the second coolant circuit can be provided at a location in or on the motor vehicle that is the highest point relative to all other components of the vehicle-internal section. This design can at least reduce or even prevent the formation of air bubbles in the coolant that subsequently circulates internally or independently within the vehicle-internal section of the second coolant circuit. Siphon solutions in the area of the inlet and/or outlet can also be provided in the vehicle-internal section to reduce the formation of bubbles.

Das Laden, insbesondere das Schnellladen, der Batterie wird vorzugsweise bei an einer Ladestation oder Ladesäule stehendem Kraftfahrzeug vorgenommen, wobei die Ladestation oder Ladesäule das fahrzeugexterne Kühlmodul aufweist, welches für eine entsprechende, fahrzeugexterne Kühlung der Batterie sorgen kann.Charging, in particular rapid charging, of the battery is preferably carried out when the motor vehicle is parked at a charging station or charging column, wherein the charging station or charging column has the vehicle-external cooling module, which can ensure appropriate, vehicle-external cooling of the battery.

In vorteilhafter Weise kann der fahrzeuginterne Kühlmittelkreis oder erste Kühlmittelkreis sowohl beim Laden, insbesondere Schnellladen, der Batterie verwendet werden als auch in einem Fahrbetrieb des die Batterie aufweisenden Kraftfahrzeugs, also dann, wenn das Kraftfahrzeug nicht an der das fahrzeugexterne Kühlmodul aufweisenden Ladestation oder Ladesäule steht. Es kann also der fahrzeuginterne Kühlmittelkreis beim Laden der Batterie unterstützend eingesetzt werden und außerdem im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs zum Abführen von Wärme von der Batterie genutzt werden.Advantageously, the internal vehicle coolant circuit or first coolant circuit can be used both during charging, in particular rapid charging, of the battery and during driving of the motor vehicle containing the battery, i.e., when the motor vehicle is not at the charging station or charging column having the external cooling module. The internal vehicle coolant circuit can thus be used to support the charging of the battery and, in addition, to dissipate heat from the battery while the motor vehicle is in driving operation.

In vorteilhafter Weise ist es jedoch auch möglich, mittels der Kühlanordnung ein Heizen der Batterie zu bewirken. Dies kann etwa dann sinnvoll sein, wenn aufgrund einer geringen Temperatur die Ladekapazität der Batterie nicht vollständig ausgenutzt werden kann. In einem solchen Fall kann durch ein Vorwärmen oder Anwärmen der Batterie die nutzbare Ladekapazität der Batterie vergrößert werden. Insbesondere kann so ein Zeitpunkt, in welchem die volle Ladekapazität oder Ladeleistung der Batterie zur Verfügung steht, nach vorne verlegt werden. Dies kann insbesondere zur Folge haben, dass der Ladevorgang, bei welchem die volle Ladekapazität der Batterie erreicht oder ausgeschöpft werden soll, besonders rasch durchgeführt werden kann.However, it is also advantageously possible to heat the battery using the cooling arrangement. This can be useful, for example, if the battery's charging capacity cannot be fully utilized due to low temperature. In such a case, the battery's usable charging capacity can be increased by preheating or warming it up. In particular, a point in time at which the battery's full charging capacity or charging power is available can be brought forward. This can, in particular, result in the charging process, in which the battery's full charging capacity is to be reached or utilized, being able to be carried out particularly quickly.

Über das zweite Kühlmittel, welches bei an den Auslass und den Einlass angeschlossenem fahrzeugexternen Kühlmodul im Betrieb der Kühlanordnung durch den zweiten Kühlmittelkreis strömt, kann demnach auch Wärme in den fahrzeuginternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises eingebracht werden. Dies kann auch in einer Anwendung sinnvoll sein, bei welcher der zweite Kühlmittelkreis zum Erwärmen oder Vorwärmen eines Fahrgastraums des Kraftfahrzeugs genutzt werden soll.Heat can therefore also be introduced into the vehicle-internal section of the second coolant circuit via the second coolant, which flows through the second coolant circuit when the cooling arrangement is in operation, when the cooling module is connected to the outlet and inlet. This can also be useful in an application in which the second coolant circuit is to be used to heat or preheat a passenger compartment of the motor vehicle.

Durch Koppeln des fahrzeugexternen Kühlmoduls mit dem Auslass und dem Einlass, also mit Komponenten des zweiten Kühlmittelkreises, welche dem fahrzeuginternen Abschnitt des Kühlmittelkreises zugehörig sind, kann also eine externe Kältequelle oder Wärmequelle genutzt werden, welche durch das fahrzeugexterne Kühlmodul bereitgestellt ist. Das fahrzeugexterne Kühlmodul kann daher auch als fahrzeugexternes Temperiermodul bezeichnet werden.By coupling the vehicle-external cooling module with the outlet and the inlet, i.e. with components of the second coolant circuit, which belong to the vehicle-internal section of the coolant circuit, an external cold source or heat source can be used, which provided by the vehicle-external cooling module. The vehicle-external cooling module can therefore also be referred to as the vehicle-external temperature control module.

Vorzugsweise ist in dem fahrzeuginternen Kühlmittelkreis ein Chiller angeordnet, welcher einen ersten, von dem Kühlmittel durchströmbaren Teilbereich und einen zweiten, von einem Kältemittel durchströmbaren Teilbereich umfasst. Hierbei ist der zweite Teilbereich in einen fahrzeuginternen Kältemittelkreis der Kühlanordnung eingebunden und als Verdampfer des Kältemittelkreises betreibbar.Preferably, a chiller is arranged in the vehicle's internal coolant circuit, comprising a first sub-area through which the coolant can flow and a second sub-area through which a refrigerant can flow. The second sub-area is integrated into a vehicle-internal refrigerant circuit of the cooling arrangement and can be operated as an evaporator of the refrigerant circuit.

Durch das Vorsehen eines derartigen Chillers kann eine besonders starke oder intensive Kühlung der Batterie erreicht werden, wenn die beiden fluidisch voneinander getrennten Kühlmittelkreise und somit auch die beiden fluidisch voneinander getrennten Kühlmittel zum Kühlen der Batterie genutzt werden. Insbesondere kann der Chiller zugeschaltet werden, wenn dies zum Kühlen der Batterie etwa beim Laden derselben wünschenswert ist. Des Weiteren kann der Chiller auch im Fahrbetrieb des die Batterie aufweisenden Kraftfahrzeugs zum Abführen von Wärme von der Batterie genutzt werden. Somit ist durch den Chiller ein sehr flexibles und an die jeweilige Situation angepasstes Kühlen der Batterie ermöglicht.By providing such a chiller, particularly strong or intensive cooling of the battery can be achieved if the two fluidically separated coolant circuits, and thus also the two fluidically separated coolants, are used to cool the battery. In particular, the chiller can be switched on when this is desirable for cooling the battery, for example, during charging. Furthermore, the chiller can also be used while the motor vehicle containing the battery is in operation to dissipate heat from the battery. The chiller thus enables very flexible cooling of the battery, adapted to the respective situation.

Vorzugsweise ist in den fahrzeuginternen Kühlmittelkreis wenigstens ein von dem Kühlmittel durchströmbarer Kühler eingebunden, welcher mittels eines Lüfters der Kühlanordnung mit einem Luftstrom beaufschlagbar ist. Ein derartiger, im Betrieb mit Luft beaufschlagter Kühler ist sowohl während des Ladens der Batterie an der stationären Ladestation, insbesondere bei Vorliegen einer für den Wärmeübertrag an die Umgebung vorteilhaften Umgebungstemperatur, als auch im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs in vorteilhafter und einfacher Weise zum Abführen von Wärme aus dem Kühlmittel nutzbar.Preferably, at least one cooler through which the coolant can flow is integrated into the vehicle's internal coolant circuit. This cooler can be exposed to an air flow by means of a fan of the cooling arrangement. Such a cooler, which is exposed to air during operation, can be used advantageously and easily to dissipate heat from the coolant both during battery charging at the stationary charging station, particularly when the ambient temperature is favorable for heat transfer to the environment, and during operation of the motor vehicle.

Zusätzlich oder alternativ kann in den fahrzeuginternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises wenigstens ein von dem zweiten Kühlmittel durchströmbarer Kühler eingebunden sein, welcher mittels eines Lüfters der Kühlanordnung mit einem Luftstrom beaufschlagbar ist. Ein derartiger Kühler kann, insbesondere bei Vorliegen einer für den Wärmeübertrag an die Umgebung vorteilhaften oder günstigen Umgebungstemperatur, unterstützend zu dem fahrzeugexternen Kühlmodul für eine Abfuhr von Wärme aus dem zweiten Kühlmittel sorgen, wenn die Batterie des Kraftfahrzeugs an der das fahrzeugexterne Kühlmodul aufweisenden Ladestation geladen wird.Additionally or alternatively, at least one cooler through which the second coolant can flow can be integrated into the vehicle-internal section of the second coolant circuit, which cooler can be subjected to an air flow by means of a fan of the cooling arrangement. Such a cooler can, in support of the vehicle-external cooling module, ensure the dissipation of heat from the second coolant when the motor vehicle's battery is being charged at the charging station having the vehicle-external cooling module, particularly when the ambient temperature is advantageous or favorable for heat transfer to the environment.

Zudem ist es möglich, den Kühler auch dann zum Abführen von Wärme aus dem zweiten Kühlmittel zu nutzen, wenn das ortsfeste fahrzeugexterne Kühlmodul nicht mit dem Einlass und dem Auslass des fahrzeuginternen Abschnitts des zweiten Kühlmittelkreises gekoppelt ist, insbesondere jedoch bei Vorliegen einer für den Wärmeübertrag an die Umgebung vorteilhaften Umgebungstemperatur. Dementsprechend kann der vorzugsweise in den fahrzeuginternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises eingebundene wenigstens eine Kühler auch im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs vorteilhaft genutzt werden.Furthermore, it is possible to use the cooler to dissipate heat from the second coolant even when the stationary, external cooling module is not coupled to the inlet and outlet of the vehicle-internal section of the second coolant circuit, but particularly when the ambient temperature is favorable for heat transfer to the environment. Accordingly, the at least one cooler, preferably integrated into the vehicle-internal section of the second coolant circuit, can also be advantageously used while the motor vehicle is in operation.

Die Kühlanordnung kann wenigstens eine Umgehungsleitung zum Umgehen des wenigstens einen Kühlers aufweisen. Dadurch ist es möglich, den Kühler zu umgehen. Dies ist etwa dann sinnvoll, wenn die Umgebungsluft beziehungsweise der Luftstrom, mit welcher der dem Kühler zugeordnete Lüfter den Kühler beaufschlagen kann, eine vergleichsweise hohe Temperatur aufweist. In einem solchen Fall lässt sich durch das Nutzen der wenigstens einen Umgehungsleitung vermeiden, dass es an dem Kühler in unerwünschter Weise zu einem Eintrag von Wärme in das Kühlmittel oder das zweite Kühlmittel kommt, welches den Kühler durchströmt.The cooling arrangement can have at least one bypass line for bypassing the at least one cooler. This makes it possible to bypass the cooler. This is useful, for example, when the ambient air or the air flow with which the fan associated with the cooler can act on the cooler has a comparatively high temperature. In such a case, the use of the at least one bypass line can prevent an undesirable introduction of heat into the coolant or the second coolant flowing through the cooler.

Alternativ zu der Umgehungsleitung kann durch Unterbinden der luftseitigen Durchströmung des wenigstens einen Kühlers ein potentieller Wärmeeintrag in das diesen durchströmende Kühlmittel unterbunden werden, etwa indem der zugeordnete Lüfter deaktiviert wird und/oder eine Kühlerjalousie eingesetzt wird. Des Weiteren kann durch das Vorsehen der wenigstens einen Umgehungsleitung ein Druckverlust vermieden werden, welcher sich bei dem Durchströmen des Kühlers in dem fahrzeuginternen Kühlmittelkreis oder dem fahrzeuginternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises einstellt. Auch dies ist vorteilhaft.As an alternative to the bypass line, potential heat input into the coolant flowing through the at least one cooler can be prevented by preventing the air-side flow through the cooler, for example, by deactivating the associated fan and/or using a cooler shutter. Furthermore, the provision of the at least one bypass line can prevent a pressure loss that occurs when the coolant flows through the cooler in the vehicle's internal coolant circuit or the vehicle-internal section of the second coolant circuit. This is also advantageous.

Vorzugsweise ist in dem fahrzeuginternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises eine Pumpeinrichtung angeordnet, mittels welcher das zweite Kühlmittel durch den Kühler hindurch förderbar ist. Durch das Vorsehen einer derartigen Pumpe kann somit eine Zwangsdurchströmung des in dem fahrzeuginternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises angeordneten Kühlers erreicht werden. Dadurch ist eine besonders hohe Flexibilität bei der Nutzung dieses Kühlers erreichbar.Preferably, a pumping device is arranged in the vehicle-internal section of the second coolant circuit, by means of which the second coolant can be conveyed through the radiator. By providing such a pump, forced flow through the radiator arranged in the vehicle-internal section of the second coolant circuit can be achieved. This allows for particularly high flexibility in the use of this radiator.

Auch in einem Fall, in welchem eine fahrzeugexterne Pumpeinrichtung vorhanden ist, mittels welcher das Kühlmittel dem fahrzeugexternen Kühlmodul zugeführt und/oder über den Einlass in den fahrzeuginternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises eingebracht werden kann, ist das Vorsehen der fahrzeuginternen Pumpeinrichtung vorteilhaft. Zum einen kann nämlich die fahrzeuginterne Pumpeinrichtung eine solche fahrzeugexterne Pumpeinrichtung unterstützen. Zum anderen ermöglicht die fahrzeuginterne Pumpeinrichtung ein fahrzeuginternes Fördern des Kühlmittels für Kühlzwecke, also dann, wenn der fahrzeuginterne Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises nicht fluidisch mit dem fahrzeugexternen Kühlmodul gekoppelt ist.Even in a case in which a vehicle-external pumping device is present, by means of which the coolant can be supplied to the vehicle-external cooling module and/or introduced via the inlet into the vehicle-internal section of the second coolant circuit, the provision of the vehicle-internal pumping device is advantageous. On the one hand, the vehicle's internal pumping device can support such an external pumping device. On the other hand, the vehicle's internal pumping device enables the coolant to be pumped internally for cooling purposes, i.e., when the vehicle's internal section of the second coolant circuit is not fluidly coupled to the external cooling module.

Vorzugsweise ist in dem fahrzeuginternen oder ersten Kühlmittelkreis eine Pumpeinrichtung angeordnet, mittels welcher das Kühlmittel durch den ersten Teilraum der Kühleinrichtung gefördert werden kann. Diese Pumpeinrichtung ist sowohl dann nutzbar, wenn bei an der Ladestation oder Ladesäule stehendem Kraftfahrzeug beide Kühlmittelkreise zum Abführen von Wärme von der Batterie genutzt werden sollen, als auch dann, wenn im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs lediglich der fahrzeuginterne Kühlmittelkreis zum Abführen von Wärme von der Batterie verwendet wird.Preferably, a pumping device is arranged in the vehicle's internal or first coolant circuit, by means of which the coolant can be pumped through the first subchamber of the cooling device. This pumping device can be used both when both coolant circuits are to be used to dissipate heat from the battery when the motor vehicle is parked at the charging station or charging column, and when only the vehicle's internal coolant circuit is used to dissipate heat from the battery when the motor vehicle is in operation.

Vorzugsweise ist in den fahrzeuginternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises ein Chiller eingebunden, welcher einen ersten, von dem zweiten Kühlmittel durchströmbaren Teilbereich und einen zweiten, von einem Kältemittel durchströmbaren Teilbereich umfasst. Hierbei ist der zweite Teilbereich in einen fahrzeuginternen Kältemittelkreis der Kühlanordnung eingebunden und als Verdampfer des Kältemittelkreises betreibbar. Ein derartiger Chiller kann sehr vorteilhaft dazu verwendet werden, während der Nutzung des fahrzeugexternen Kühlmoduls zusätzlich Wärme aus dem zweiten Kühlmittel abzuführen. Des Weiteren ist der Chiller in vorteilhafter Weise auch im Fahrbetrieb des die Batterie aufweisenden Kraftfahrzeugs nutzbar, also dann, wenn das Kraftfahrzeug nicht an der Ladestation oder der Ladesäule steht, um die Batterie zu laden. Auch dies ist vorteilhaft.Preferably, a chiller is integrated into the vehicle-internal section of the second coolant circuit, comprising a first sub-area through which the second coolant can flow, and a second sub-area through which a refrigerant can flow. The second sub-area is integrated into a vehicle-internal refrigerant circuit of the cooling arrangement and can be operated as an evaporator of the refrigerant circuit. Such a chiller can be used very advantageously to dissipate additional heat from the second coolant while the vehicle-external cooling module is in use. Furthermore, the chiller can also be used advantageously while the motor vehicle having the battery is in operation, i.e. when the motor vehicle is not at the charging station or charging column to charge the battery. This is also advantageous.

Vorzugsweise weist der Kältemittelkühler einen dritten Fluidraum auf, welcher von einem dritten Kühlmittel durchströmbar ist. Hierbei ist der dritte Fluidraum in einen dritten Kühlmittelkreis eingebunden, welcher als weiterer fahrzeuginterner Kühlmittelkreis der Kühlanordnung ausgebildet ist. Hierbei ist vorteilhaft, dass der dritte Kühlmittelkreis so wie auch der den ersten Teilraum der Kühleinrichtung umfassende, vollständig fahrzeuginterne Kühlmittelkreis in sich geschlossen ist, selbst wenn die Kühlleistung oder Temperierleistung des fahrzeugexternen Kühlmoduls genutzt wird. Dies ist im Hinblick darauf vorteilhaft, dass dann auch in dem dritten Kühlmittelkreis kein Eintrag von Verunreinigungen und/oder Luftblasen oder dergleichen stattfindet und eine Kühlmittelgüte und dessen Zusammensetzung unberührt beziehungsweise von außen unbeeinflusst bleibt.The refrigerant cooler preferably has a third fluid chamber through which a third coolant can flow. In this case, the third fluid chamber is integrated into a third coolant circuit, which is designed as an additional internal vehicle coolant circuit of the cooling arrangement. In this case, it is advantageous that the third coolant circuit, like the completely internal vehicle coolant circuit comprising the first subchamber of the cooling device, is self-contained, even when the cooling capacity or temperature control capacity of the vehicle-external cooling module is used. This is advantageous in view of the fact that no impurities and/or air bubbles or the like are introduced into the third coolant circuit either, and the coolant quality and its composition remain unaffected or unaffected from the outside.

Zudem können auch weitere in dem dritten Kühlmittelkreis angeordnete Komponenten, von welchen Wärme abgeführt werden soll, etwa auf die Kühlleistung zugreifen, welche durch das fahrzeugexterne Kühlmodul bereitgestellt wird. Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn in dem dritten Kühlmittelkreis zu kühlende Komponenten wie etwa eine elektrische Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs und/oder eine Leistungselektronik und/oder eine Brennkraftmaschine und/oder ein Brennstoffzellenstapel angeordnet sind.In addition, other components arranged in the third coolant circuit from which heat is to be dissipated can also access the cooling capacity provided by the vehicle-external cooling module. This is advantageous, for example, when components to be cooled, such as an electric drive system of the motor vehicle and/or power electronics and/or an internal combustion engine and/or a fuel cell stack, are arranged in the third coolant circuit.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine erfindungsgemäße Kühlanordnung und eine Batterie auf. Hierbei ist die Batterie zum Versorgen einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie ausgebildet. In dem Kraftfahrzeug kann die Kühlanordnung in vorteilhafter Weise zum Kühlen der Batterie genutzt werden.The motor vehicle according to the invention comprises a cooling arrangement according to the invention and a battery. The battery is designed to supply a drive device of the motor vehicle with electrical energy. In the motor vehicle, the cooling arrangement can advantageously be used to cool the battery.

Die Batterie kann insbesondere als Hochvoltbatterie oder Hochvoltspeicher ausgebildet sein, welche beziehungsweise welcher eine Nennspannung von mehr als 60 Volt und vorzugsweise von bis zu mehreren hundert Volt aufweist. Alternativ kann die Batterie als Niedervoltbatterie ausgebildet sein, welche eine geringere Nennspannung aufweist, etwa eine Nennspannung von 48 Volt oder auch weniger. Insbesondere bei einer als Hochvoltspeicher ausgebildeten Batterie tritt beim Laden, insbesondere beim Schnellladen, an der Ladestation oder Ladesäule oder dergleichen eine vergleichsweise hohe Abwärme auf, welche mittels der Kühlanordnung auf besonders effiziente Art und Weise abgeführt werden kann.The battery can be designed, in particular, as a high-voltage battery or high-voltage storage device, which has a nominal voltage of more than 60 volts and preferably of up to several hundred volts. Alternatively, the battery can be designed as a low-voltage battery, which has a lower nominal voltage, such as a nominal voltage of 48 volts or even less. Particularly with a battery designed as a high-voltage storage device, a comparatively high level of waste heat is generated during charging, particularly during rapid charging, at the charging station or charging column or the like. This waste heat can be dissipated in a particularly efficient manner by means of the cooling arrangement.

Vorzugsweise ist die elektrische Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs dazu ausgebildet, ein Fortbewegen des Kraftfahrzeugs zu bewirken oder zumindest zu unterstützen. Dementsprechend kann das Kraftfahrzeug insbesondere als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildet sein.Preferably, the electric drive device of the motor vehicle is designed to effect or at least assist the motor vehicle's movement. Accordingly, the motor vehicle can be designed, in particular, as an electric vehicle or hybrid vehicle.

Vorzugsweise ist der fahrzeuginterne Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises mit einem fahrzeugexternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises gekoppelt, wobei das fahrzeugexterne Kühlmodul in den fahrzeugexternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises eingebunden ist. Dann lässt sich das weitere Kühlmittel durch den zweiten Kühlmittelkreis hindurch fördern und auf diese Weise die Kühlleistung oder Temperierleistung des fahrzeugexternen Kühlmoduls zum Temperieren, also zum Kühlen oder Erwärmen der Batterie nutzen.Preferably, the vehicle-internal section of the second coolant circuit is coupled to a vehicle-external section of the second coolant circuit, with the vehicle-external cooling module being integrated into the vehicle-external section of the second coolant circuit. The additional coolant can then be conveyed through the second coolant circuit, thus utilizing the cooling or tempering capacity of the vehicle-external cooling module for tempering, i.e., cooling or heating, the battery.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Kühlanordnung wird eine Batterie eines Kraftfahrzeugs temperiert, indem eine Kühleinrichtung eines fahrzeuginternen Kühlmittelkreises der Kühlanordnung von einem Kühlmittel durchströmt wird. Die Kühleinrichtung ist dazu ausgebildet, im Betrieb der Batterie von der Batterie freigesetzte Wärme aufzunehmen. Die Kühleinrichtung weist einen ersten, von dem Kühlmittel durchströmbaren Teilraum und einen zweiten, von einem zweiten Kühlmittel durchströmten Teilraum auf. Der zweite Teilraum der Kühleinrichtung ist in einen fahrzeuginternen Abschnitt eines zweiten Kühlmittelkreises eingebunden, wobei der fahrzeuginterne Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises einen Auslass umfasst, über welchen das zweite Kühlmittel einem fahrzeugexternen Kühlmodul zugeführt wird. Der fahrzeuginterne Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises umfasst weiter einen Einlass, über welchen das von dem fahrzeugexternen Kühlmodul kommende zweite Kühlmittel in den fahrzeuginternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises eingebracht wird. In den fahrzeuginternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises ist ein erster, von dem zweiten Kühlmittel durchströmter Fluidraum eines Kältemittelkühlers der Kühlanordnung eingebunden. Der Kältemittelkühler umfasst einen zweiten, von einem Kältemittel durchströmten Fluidraum, wobei der zweite Fluidraum in einen fahrzeuginternen Kältemittelkreis der Kühlanordnung eingebunden ist und als indirekter Kondensator oder indirekter Gaskühler des Kältemittelkreises betrieben wird.In the method according to the invention for operating a cooling arrangement, a battery of a motor vehicle is tempered by a cooling device of an internal vehicle coolant circuit of the cooling arrangement being supplied with a coolant by flows. The cooling device is designed to absorb heat released by the battery during operation of the battery. The cooling device has a first sub-chamber through which the coolant can flow and a second sub-chamber through which a second coolant flows. The second sub-chamber of the cooling device is integrated into a vehicle-internal section of a second coolant circuit, wherein the vehicle-internal section of the second coolant circuit comprises an outlet via which the second coolant is supplied to a vehicle-external cooling module. The vehicle-internal section of the second coolant circuit further comprises an inlet via which the second coolant coming from the vehicle-external cooling module is introduced into the vehicle-internal section of the second coolant circuit. A first fluid chamber of a refrigerant cooler of the cooling arrangement, through which the second coolant flows, is integrated into the vehicle-internal section of the second coolant circuit. The refrigerant cooler comprises a second fluid space through which a refrigerant flows, wherein the second fluid space is integrated into a vehicle-internal refrigerant circuit of the cooling arrangement and is operated as an indirect condenser or indirect gas cooler of the refrigerant circuit.

Zum Zwecke des Temperierens der Batterie wird somit zumindest der zweite Teilraum der Kühleinrichtung von dem zweiten Kühlmittel durchströmt. Wenn hierbei an dem fahrzeugexternen Kühlmodul eine Abfuhr von Wärme erfolgt, so wird die Batterie gekühlt. Wird demgegenüber mittels des fahrzeugexternen Kühlmoduls Wärme in das Kühlmittel eingebracht, so wird die Batterie erwärmt oder vorgewärmt. Diese beiden Möglichkeiten der Temperierung der Batterie können vorteilhaft sein, wenn das Kraftfahrzeug an einer Ladestation oder Ladesäule steht, welche das fahrzeugexterne Kühlmodul aufweist, wobei das Kühlmodul auch als fahrzeugexternes Temperiermodul bezeichnet werden kann. Folglich ermöglicht das Verfahren ein verbessertes Temperieren der Batterie.For the purpose of temperature control of the battery, the second coolant flows through at least the second subchamber of the cooling device. If heat is dissipated at the vehicle-external cooling module, the battery is cooled. Conversely, if heat is introduced into the coolant by means of the vehicle-external cooling module, the battery is heated or preheated. These two options for temperature control of the battery can be advantageous if the motor vehicle is parked at a charging station or charging column that has the vehicle-external cooling module, whereby the cooling module can also be referred to as a vehicle-external temperature control module. Consequently, the method enables improved temperature control of the battery.

Des Weiteren kann auch der erste Teilraum der Kühleinrichtung von dem Kühlmittel durchströmt werden, welches innerhalb des fahrzeuginternen Kühlmittelkreises etwa mittels einer Pumpeinrichtung gefördert werden kann. Dann ist ein besonders intensives Kühlen der Batterie möglich, wie es etwa beim Laden, insbesondere Schnellladen der Batterie vorteilhaft ist.Furthermore, the first subchamber of the cooling device can also be flowed through by the coolant, which can be pumped within the vehicle's internal coolant circuit, for example, by means of a pumping device. This allows for particularly intensive cooling of the battery, which is advantageous during charging, especially rapid charging.

Die für die erfindungsgemäße Kühlanordnung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen gelten in analoger Weise für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.The advantages and preferred embodiments described for the cooling arrangement according to the invention apply analogously to the motor vehicle according to the invention and to the method according to the invention and vice versa.

Zu der Erfindung gehören demnach auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kühlanordnung oder des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention therefore also includes further developments of the method according to the invention that have features already described in connection with the further developments of the cooling arrangement according to the invention or the motor vehicle according to the invention. For this reason, the corresponding further developments of the method according to the invention are not described again here.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus ausgestaltet.The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.The invention also encompasses combinations of the features of the described embodiments. The invention therefore also encompasses implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, unless the embodiments are described as mutually exclusive.

Im Folgenden sind schematisch Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

  • 1 eine Kühlanordnung zum Kühlen einer Batterie eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kühlanordnung einen fahrzeuginternen Kühlmittelkreis und einen fahrzeuginternen Abschnitt eines weiteren Kühlmittelkreises umfasst, wobei der weitere Kühlmittelkreis zusätzlich einen fahrzeugexternen (und somit nicht der Kühlanordnung zugehörigen) Abschnitt aufweist, in welchen ein fahrzeugexternes Kühlmodul eingebunden ist;
  • 2 eine Variante der Kühlanordnung gemäß 1, bei welcher ein mit einem Luftstrom beaufschlagbarer Kühler parallel zu einem Chiller des fahrzeuginternen Kühlmittelkreises von einem Kühlmittel durchströmbar ist;
  • 3 eine weitere Variante der Kühlanordnung, bei welcher in dem fahrzeuginternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises eine eigene Pumpeinrichtung und ein Kühler angeordnet sind;
  • 4 eine weitere Variante der Kühlanordnung, bei welcher der fahrzeuginterne Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises und der vollständig fahrzeuginterne oder erste Kühlmittelkreis einen jeweiligen Chiller umfassen;
  • 5 eine weitere Variante der Kühlanordnung, bei welcher in den fahrzeuginternen Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises ein indirekter Kondensator mit zwei Fluidräumen eingebunden ist;
  • 6 eine Variante der Kühlanordnung gemäß 5, wobei der indirekte Kondensator einen weiteren Fluidraum aufweist, welcher in einen dritten, fahrzeuginternen Kühlmittelkreis des Kraftfahrzeugs eingebunden ist; und
  • 7 das die Batterie aufweisende Kraftfahrzeug, welches an einer das fahrzeugexterne Kühlmodul aufweisenden Ladestation steht.
Exemplary embodiments of the invention are described schematically below. Shown are:
  • 1 a cooling arrangement for cooling a battery of a motor vehicle, wherein the cooling arrangement comprises a vehicle-internal coolant circuit and a vehicle-internal section of a further coolant circuit, wherein the further coolant circuit additionally has a vehicle-external section (and thus not belonging to the cooling arrangement) into which a vehicle-external cooling module is integrated;
  • 2 a variant of the cooling arrangement according to 1 , in which a cooler to which an air flow is applied can be flowed through by a coolant parallel to a chiller of the vehicle's internal coolant circuit;
  • 3 a further variant of the cooling arrangement, in which a separate pumping device and a cooler are arranged in the vehicle-internal section of the second coolant circuit;
  • 4 a further variant of the cooling arrangement, in which the in-vehicle section of the second coolant circuit and the fully in-vehicle or first coolant circuit comprise a respective chiller;
  • 5 a further variant of the cooling arrangement in which an indirect condenser with two fluid chambers is integrated into the vehicle-internal section of the second coolant circuit;
  • 6 a variant of the cooling arrangement according to 5 , wherein the indirect condenser has a further fluid chamber which is integrated into a third, internal coolant circuit of the motor vehicle; and
  • 7 the motor vehicle having the battery, which is located at a charging station having the vehicle-external cooling module.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that can be considered independently of one another, each of which also develops the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is intended to encompass combinations of the features of the embodiments other than those shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention already described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols denote elements with the same function.

In 1 ist stark schematisiert eine Kühlanordnung 10 zum Kühlen einer Batterie 12 eines in 7 schematisch gezeigten Kraftfahrzeugs 14 gezeigt. Die Kühlanordnung 10 ermöglicht die Nutzung eines fahrzeugexternen Kühlmoduls 16 zum Kühlen der Batterie 12. Wie aus 7 ersichtlich ist, kann das fahrzeugexterne Kühlmodul 16 in eine ortsfeste Ladestation 18 oder Ladesäule integriert sein, welche zum Aufladen der Batterie 12 des Kraftfahrzeugs 14 genutzt wird. Insbesondere wenn das Kraftfahrzeug 14 an der Ladestation 18 steht und die Batterie 12 in einem Schnellladevorgang aufgeladen wird, wird von der Batterie 12 vergleichsweise viel Abwärme freigesetzt. Diese Abwärme kann durch Nutzung der Kühlanordnung 10 abgeführt werden.In 1 is a highly schematic cooling arrangement 10 for cooling a battery 12 of a 7 schematically shown motor vehicle 14. The cooling arrangement 10 enables the use of a vehicle-external cooling module 16 for cooling the battery 12. As can be seen from 7 As can be seen, the vehicle-external cooling module 16 can be integrated into a stationary charging station 18 or charging column, which is used to charge the battery 12 of the motor vehicle 14. Particularly when the motor vehicle 14 is at the charging station 18 and the battery 12 is being charged in a rapid charging process, a comparatively large amount of waste heat is released from the battery 12. This waste heat can be dissipated using the cooling arrangement 10.

In 1 ist die Batterie 12 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt. Jedoch ist in 1 eine Kühleinrichtung 20 der Kühlanordnung 10 dargestellt, welche dazu ausgebildet ist, Wärme aufzunehmen, welche im Betrieb der Batterie 12, also etwa beim Laden der Batterie 12 und/oder beim Entladen der Batterie 12, von der Batterie 12 freigesetzt wird. Die Kühleinrichtung 20, welche vorzugsweise in wärmeleitendem Kontakt mit der Batterie 12 ist, umfasst einen ersten, von einem Kühlmittel durchströmbaren Teilraum 22. Dieser erste Teilraum 22, welcher beispielsweise als Kühlplatte ausgebildet sein kann, ist in einen fahrzeuginternen, also innerhalb des Kraftfahrzeugs 14 angeordneten, Kühlmittelkreis 24 eingebunden, wobei der fahrzeuginterne Kühlmittelkreis 24 in 1 stark schematisiert dargestellt ist. In dem fahrzeuginternen Kühlmittelkreis 24 ist eine Pumpeinrichtung oder Pumpe 26 angeordnet, welche im Betrieb des Kühlmittelkreises 24 das Kühlmittel durch den ersten Teilraum 22 der Kühleinrichtung 20 fördert.In 1 For reasons of clarity, the battery 12 is not shown. However, in 1 a cooling device 20 of the cooling arrangement 10 is shown, which is designed to absorb heat which is released by the battery 12 during operation of the battery 12, for example when charging the battery 12 and/or discharging the battery 12. The cooling device 20, which is preferably in heat-conducting contact with the battery 12, comprises a first sub-chamber 22 through which a coolant can flow. This first sub-chamber 22, which can be designed as a cooling plate, for example, is integrated into a coolant circuit 24 which is internal to the vehicle, i.e. arranged within the motor vehicle 14, wherein the coolant circuit 24 is 1 is shown highly schematically. A pumping device or pump 26 is arranged in the vehicle's internal coolant circuit 24, which pumps the coolant through the first subchamber 22 of the cooling device 20 during operation of the coolant circuit 24.

Des Weiteren umfasst die Kühleinrichtung 20 einen zweiten Teilraum 28, welcher als zweite Kühlplatte der Kühleinrichtung 20 ausgebildet sein kann, wobei auch die zweite Kühlplatte vorzugsweise in wärmeleitendem Kontakt mit der Batterie 12 steht. Insbesondere bilden die Batterie 12 und die Kühleinrichtung 20, welche vorliegend die beiden (vorzugsweise als jeweilige Kühlplatten ausgebildeten) Teilräume 22, 28 umfasst, einen Zusammenbau in Form einer Energiespeichereinrichtung, insbesondere in Form einer Hochvolt-Energiespeichereinrichtung. Die dem Abführen von Wärme von der Batterie 12 dienenden Teilräume 22, 28 der Kühleinrichtung 20 sind also vorzugsweise in diese Energiespeichereinrichtung integriert.Furthermore, the cooling device 20 comprises a second subchamber 28, which can be designed as a second cooling plate of the cooling device 20, wherein the second cooling plate is also preferably in heat-conducting contact with the battery 12. In particular, the battery 12 and the cooling device 20, which in this case comprises the two subchambers 22, 28 (preferably designed as respective cooling plates), form an assembly in the form of an energy storage device, in particular in the form of a high-voltage energy storage device. The subchambers 22, 28 of the cooling device 20 that serve to dissipate heat from the battery 12 are therefore preferably integrated into this energy storage device.

Der zweite Teilraum 28 der Kühleinrichtung 20 ist in einen fahrzeuginternen Abschnitt 30 eines zweiten Kühlmittelkreises 32 eingebunden, welcher in 1 schematisch dargestellt ist. Der zweite Kühlmittelkreis 32 umfasst außerdem einen fahrzeugexternen Abschnitt 34, wobei das fahrzeugexterne Kühlmodul 16 in dem fahrzeugexternen Abschnitt 34 des zweiten Kühlmittelkreises 32 angeordnet ist (vergleiche 7).The second subspace 28 of the cooling device 20 is integrated into a vehicle-internal section 30 of a second coolant circuit 32, which 1 is shown schematically. The second coolant circuit 32 also comprises a vehicle-external section 34, wherein the vehicle-external cooling module 16 is arranged in the vehicle-external section 34 of the second coolant circuit 32 (cf. 7 ).

Dem fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 sind ein Auslass 36 und ein Einlass 38 zugehörig, welche insbesondere im Bereich einer Außenhaut 40 des Kraftfahrzeugs 14 angeordnet sein können (vergleiche 7). Die Außenhaut 40 des Kraftfahrzeugs 14 ist in 1 lediglich ausschnittsweise und stark schematisiert dargestellt. Der Einlass 38 und der Auslass 36 können in einer Variante der Kühlanordnung 10 als ein gemeinsamer Steckverbinder mit fluidisch voneinander getrennten Schnittstellen ausgeführt sein.The vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32 is associated with an outlet 36 and an inlet 38, which can be arranged in particular in the region of an outer skin 40 of the motor vehicle 14 (cf. 7 ). The outer skin 40 of the motor vehicle 14 is in 1 shown only in sections and in a highly schematic manner. In one variant of the cooling arrangement 10, the inlet 38 and the outlet 36 can be designed as a common connector with fluidically separated interfaces.

An den Auslass 36 und den Einlass 38 können beispielsweise jeweilige Leitungen, welche ihrerseits voneinander separat oder miteinander gekoppelt ausgeführt sein können, angeschlossen werden, um das fahrzeugexterne Kühlmodul 16 fluidisch mit dem fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 zu koppeln. Dann ist der zweite Teilraum 28 der Kühleinrichtung 20 von einem zweiten Kühlmittel durchströmbar, welches mittels des fahrzeugexternen Kühlmoduls 16 gekühlt wird und hierfür auch den fahrzeugexternen Abschnitt 34 des zweiten Kühlmittelkreises 32 durchströmt. Diese Situation ist stark schematisiert in 7 veranschaulicht.For example, respective lines, which in turn can be designed separately from one another or coupled to one another, can be connected to the outlet 36 and the inlet 38 in order to fluidically couple the vehicle-external cooling module 16 to the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32. Then, the second subchamber 28 of the cooling device 20 can be flowed through by a second coolant, which is cooled by means of the vehicle-external cooling module 16 and for this purpose also flows through the vehicle-external section 34 of the second coolant circuit 32. This situation is highly schematic in 7 illustrated.

Durch das fahrzeugexterne Kühlmodul 16 ist somit eine externe Wärmesenke zur Kühlung beim Laden der Batterie 12, insbesondere beim Schnellladen der Batterie 12 bereitgestellt. Der zu der Umgebung des Kraftfahrzeugs 14 hin offene zweite Kühlmittelkreis 32 kann in Kombination mit dem fahrzeuginternen, also vollständig innerhalb des Kraftfahrzeugs 14 angeordneten Kühlmittelkreis 24 genutzt werden, um beim Laden der Batterie 12 besonders viel Wärme von der Batterie 12 abzuführen.The vehicle-external cooling module 16 thus provides an external heat sink for cooling during Charging the battery 12, in particular during rapid charging of the battery 12. The second coolant circuit 32, which is open to the environment of the motor vehicle 14, can be used in combination with the coolant circuit 24 internal to the vehicle, i.e., arranged entirely within the motor vehicle 14, to dissipate a particularly large amount of heat from the battery 12 during charging of the battery 12.

Hierfür sind sowohl der vollständig fahrzeuginterne Kühlmittelkreis 24 als auch der fahrzeuginterne Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 durch die Batterie 12 hindurchgeführt, nämlich im Bereich der beiden Teilräume 22, 28, welche insbesondere durch die jeweiligen Kühlplatten bereitgestellt sein können, welche von dem jeweiligen Kühlmittel durchströmbar sind und vorzugsweise mit der Batterie 12 in wärmeleitendem Kontakt sind. Der erste Kühlmittelkreis 24 und der zweite Kühlmittelkreis 32 können der Batterie 12 jeweils für sich oder auch gemeinsam aktiv Wärme entziehen.For this purpose, both the completely internal vehicle coolant circuit 24 and the internal vehicle section 30 of the second coolant circuit 32 are routed through the battery 12, namely in the region of the two subchambers 22, 28, which can be provided in particular by the respective cooling plates through which the respective coolant can flow and which are preferably in heat-conducting contact with the battery 12. The first coolant circuit 24 and the second coolant circuit 32 can actively extract heat from the battery 12 individually or jointly.

Sowohl der erste, fahrzeuginterne Kühlmittelkreis 24 als auch der zweite Kühlmittelkreis 32 können beispielsweise genutzt werden, wenn die Batterie 12 des Kraftfahrzeugs 14 an der Ladestation 18 aufgeladen wird und das Kraftfahrzeug 14 hierfür an der Ladestation 18 steht. Insbesondere kann hierbei der fahrzeuginterne Kühlmittelkreis 24 zugeschaltet werden, um zusätzlich zu dem fahrzeugexternen Kühlmodul 16 eine weitere Wärmesenke bereitzustellen.Both the first, vehicle-internal coolant circuit 24 and the second coolant circuit 32 can be used, for example, when the battery 12 of the motor vehicle 14 is being charged at the charging station 18 and the motor vehicle 14 is parked at the charging station 18 for this purpose. In particular, the vehicle-internal coolant circuit 24 can be switched on to provide an additional heat sink in addition to the vehicle-external cooling module 16.

Der fahrzeuginterne Kühlmittelkreis 24 kann jedoch auch im Fahrbetrieb des die Batterie 12 aufweisenden Kraftfahrzeugs 14 genutzt werden, also insbesondere dann, wenn der fahrzeugexterne Abschnitt 34 des zweiten Kühlmittelkreises 32 von dem fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 abgekoppelt ist.However, the vehicle-internal coolant circuit 24 can also be used when the motor vehicle 14 having the battery 12 is in operation, that is to say in particular when the vehicle-external section 34 of the second coolant circuit 32 is decoupled from the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32.

Gemäß 1 kann in den fahrzeuginternen Kühlmittelkreis 24 ein Chiller 42 eingebunden sein. Der Chiller 42 umfasst hierbei einen ersten Teilbereich 44, welcher von dem Kühlmittel durchströmbar ist, das die Pumpe 26 durch den fahrzeuginternen Kühlmittelkreis 24 fördert. Des Weiteren umfasst der Chiller 42 einen zweiten Teilbereich 46, welcher in einen fahrzeuginternen Kältemittelkreis 48 der Kühlanordnung 10 eingebunden ist. Der zweite Teilbereich 46 des Chillers 42 ist hierbei als Verdampfer des Kältemittelkreises 48 betreibbar. Übliche Komponenten 50 des Kältemittelkreises 48 wie beispielsweise ein Verdichter, ein dem Verdichter nachgeschalteter Kondensator oder Gaskühler sowie ein dem Verdampfer in Form des zweiten Teilbereichs 46 vorgeschaltetes Expansionsorgan sind in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher dargestellt.According to 1 A chiller 42 can be integrated into the vehicle-internal coolant circuit 24. The chiller 42 comprises a first sub-area 44 through which the coolant can flow, which the pump 26 conveys through the vehicle-internal coolant circuit 24. Furthermore, the chiller 42 comprises a second sub-area 46, which is integrated into a vehicle-internal refrigerant circuit 48 of the cooling arrangement 10. The second sub-area 46 of the chiller 42 can be operated as an evaporator of the refrigerant circuit 48. Conventional components 50 of the refrigerant circuit 48, such as a compressor, a condenser or gas cooler connected downstream of the compressor, and an expansion element connected upstream of the evaporator in the form of the second sub-area 46, are shown in 1 not shown in detail for reasons of clarity.

In den fahrzeuginternen Kühlmittelkreis 24 kann des Weiteren wenigstens ein Kühler 52 eingebunden sein, welcher mittels eines Lüfters 54 der Kühlanordnung 10 mit einem Luftstrom beaufschlagt werden kann. Bei der in 1 gezeigten Variante der Kühlanordnung 10 ist der Kühler 52 seriell zu dem ersten Teilbereich 44 des Chillers 42 in dem fahrzeuginternen Kühlmittelkreis 24 angeordnet.Furthermore, at least one cooler 52 can be integrated into the vehicle-internal coolant circuit 24, which cooler can be supplied with an air flow by means of a fan 54 of the cooling arrangement 10. In the 1 In the variant of the cooling arrangement 10 shown, the cooler 52 is arranged in series with the first partial region 44 of the chiller 42 in the vehicle-internal coolant circuit 24.

Der Kühler 52 kann sowohl bei an der Ladestation 18 stehendem Kraftfahrzeug 14 als auch im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 14 zum Abführen von Wärme von der Batterie 12 genutzt werden. Wenn die Umgebungsluft, mit welcher der Lüfter 54 den Kühler 52 beaufschlagt, eine vergleichsweise hohe Temperatur aufweist, so kann es aufgrund eines Betreibens des Lüfters 54 an dem Kühler 52 zu einem unerwünschten Wärmeeintrag in das Kühlmittel kommen, welches den ersten Teilraum 22 der Kühleinrichtung 20 durchströmt. In 1 ist eine Umgehungsleitung 56 oder Bypassleitung angedeutet, mittels welcher der Kühler 52 umgangen werden kann.The cooler 52 can be used to dissipate heat from the battery 12 both when the motor vehicle 14 is stationary at the charging station 18 and when the motor vehicle 14 is in operation. If the ambient air, which the fan 54 applies to the cooler 52, has a comparatively high temperature, the operation of the fan 54 on the cooler 52 can lead to an undesirable heat input into the coolant flowing through the first subchamber 22 of the cooling device 20. 1 a bypass line 56 or bypass line is indicated, by means of which the cooler 52 can be bypassed.

Ein solches Umgehen des Kühlers 52 ist insbesondere dann sinnvoll, wenn ein Kälteverlust an dem Kühler 52 vermieden werden soll. Zusätzlich oder alternativ kann in einer solchen Situation der Lüfter 54 außer Betrieb genommen werden und/oder eine (nicht gezeigte) Kühlerjalousie geschlossen werden, sodass der Kühler 52 nicht mit Luft beaufschlagt wird, selbst wenn der Lüfter 54 in Betrieb sein sollte.Such bypassing of the cooler 52 is particularly useful when cooling loss at the cooler 52 is to be avoided. Additionally or alternatively, in such a situation, the fan 54 can be deactivated and/or a cooler shutter (not shown) can be closed so that the cooler 52 is not exposed to air, even if the fan 54 is operating.

Die Schnittstellen des fahrzeuginternen Abschnitts 30 und somit auch der Kühlanordnung 10 nach draußen, also der Auslass 36 und der Einlass 38, sind vorzugsweise verschließbar ausgestaltet, sodass keine Verunreinigungen in den fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 und somit in die Kühlanordnung 10 eindringen können, wenn der fahrzeugexterne Abschnitt 34 des zweiten Kühlmittelkreises 32 von diesen Schnittstellen abgekoppelt ist.The interfaces of the vehicle-internal section 30 and thus also of the cooling arrangement 10 to the outside, i.e. the outlet 36 and the inlet 38, are preferably designed to be closable, so that no contaminants can penetrate into the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32 and thus into the cooling arrangement 10 when the vehicle-external section 34 of the second coolant circuit 32 is decoupled from these interfaces.

Durch Verschließen oder Abdecken des Einlasses 38 und des Auslasses 36 kann demnach insbesondere verhindert werden, dass von außerhalb des Kraftfahrzeugs 14 Verunreinigungen oder dergleichen in den fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 gelangen. Beispielsweise können der Einlass 38 und/oder der Auslass 36 durch (nicht gezeigte) Schutzkappen oder dergleichen Verschlusseinrichtungen und/oder Filtereinrichtungen, welche austauschbar und/oder fest verbaut vorgesehen sein können, vor einer Verschmutzung geschützt werden. Weiter verhindern solche Verschlusseinrichtungen ein Austreten von Kühlfluid beziehungsweise Kühlmittel und damit Kühlmittelverluste an die Umgebung bei einem Fahrzeugbetrieb und damit Kühlmittelkreisbetrieb abseits der Ladestation 18.By closing or covering the inlet 38 and the outlet 36, it is possible, in particular, to prevent contaminants or the like from outside the motor vehicle 14 from entering the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32. For example, the inlet 38 and/or the outlet 36 can be protected from contamination by protective caps or similar closure devices and/or filter devices (not shown), which can be replaceable and/or permanently installed. Furthermore, such closure devices prevent the escape of cooling fluid or coolant and thus coolant losses to the environment during vehicle operation. and thus coolant circuit operation away from charging station 18.

Aufgrund der fluidischen Trennung des fahrzeuginternen Kühlmittelkreises 24 von dem zweiten Kühlmittelkreis 32 ist außerdem ein Eintreten von Verunreinigungen und/oder Luftblasen in den fahrzeuginternen Kühlmittelkreis 24 vermieden, selbst wenn das fahrzeugexterne Kühlmodul 16 zum Kühlen der Batterie 12 genutzt wird.Due to the fluidic separation of the vehicle-internal coolant circuit 24 from the second coolant circuit 32, the entry of contaminants and/or air bubbles into the vehicle-internal coolant circuit 24 is also avoided, even if the vehicle-external cooling module 16 is used to cool the battery 12.

Ein Verbleib von Luftblasen in dem fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 kann auch durch die konstruktive Maßnahme einer Platzierung der Anschlüsse in Form des Einlasses 38 und des Auslasses 36 für den Konditionierfluidstrom oder Kühlmittelstrom aus der das Kühlmodul 16 aufweisenden Ladestation 18 in den fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 in exponierter Lage am Kraftfahrzeug 14 oder dessen Außenhaut 40 vermieden werden. Insbesondere kann hierbei dafür gesorgt werden, dass diese Anschlüsse höher zu liegen kommen als alle anderen in dem Kühlmittelsystem oder Kühlmittelkreis 32 durchströmten Komponenten und Leitungsabschnitte.The retention of air bubbles in the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32 can also be prevented by the structural measure of placing the connections in the form of the inlet 38 and the outlet 36 for the conditioning fluid flow or coolant flow from the charging station 18 comprising the cooling module 16 into the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32 in an exposed position on the motor vehicle 14 or its outer skin 40. In particular, it can be ensured that these connections are located higher than all other components and line sections through which the coolant flows in the coolant system or coolant circuit 32.

Die in 2 gezeigte Variante der Kühlanordnung 10 entspricht sehr weitgehend der in 1 gezeigten Variante. Daher soll im Folgenden nur auf Unterschiede zu der in 1 gezeigten Variante eingegangen werden. So ist hier der wenigstens eine Kühler 52, welcher mittels des Lüfters 54 mit einem Luftstrom beaufschlagt werden kann, parallel zu dem ersten Teilbereich 44 des Chillers 42 von dem Kühlmittel durchströmbar in dem fahrzeuginternen Kühlmittelkreis 24 angeordnet. Auf diese Weise können gleichzeitig sowohl der Chiller 42 als auch der Kühler 52 zum Abführen von Wärme aus dem Kühlmittel genutzt werden, welches den ersten Teilraum 22 der Kühleinrichtung 20 durchströmt. Auch bei der in 2 dargestellten Variante kann eine (nicht gezeigte) Umgehungsleitung oder Bypassleitung zum Umgehen des Kühlers 52 in dem fahrzeuginternen Kühlmittelkreis 24 vorgesehen sein.The 2 The variant of the cooling arrangement 10 shown corresponds very largely to that shown in 1 Therefore, only differences to the version shown in 1 shown variant will be discussed. Thus, here the at least one cooler 52, which can be supplied with an air flow by means of the fan 54, is arranged parallel to the first partial area 44 of the chiller 42 in the vehicle-internal coolant circuit 24 so that the coolant can flow through it. In this way, both the chiller 42 and the cooler 52 can be used simultaneously to dissipate heat from the coolant flowing through the first partial area 22 of the cooling device 20. Also in the 2 In the variant shown, a bypass line (not shown) may be provided to bypass the cooler 52 in the vehicle's internal coolant circuit 24.

Da der Kühler 52 in 2 bereits parallel zu dem einen Chiller 42 angeordnet ist, kann der Kühler 52 bereits aufgrund der gegebenen Topologie auf einfache Weise umgangen werden. Der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnete Ventile können den Kühlmittelstrom entsprechend steuern. Um eine gleichmäßige Kühlmittelstromverteilung im Parallelbetrieb sowohl über den Chiller 42 als auch über den Kühler 52 zu bewirken, können beispielsweise Blenden als Drosselorgane in den jeweiligen Pfaden vorgesehen werden.Since the cooler 52 in 2 Since the cooling system 42 is already arranged parallel to one chiller 42, the cooler 52 can be easily bypassed due to the given topology. Valves not shown for clarity can control the coolant flow accordingly. To ensure a uniform coolant flow distribution in parallel operation across both the chiller 42 and the cooler 52, orifices can be provided as throttling devices in the respective paths.

In 3 ist eine weitere Variante der Kühlanordnung 10 gezeigt, wobei auch hier lediglich auf Unterschiede zu der in 1 gezeigten Variante der Kühlanordnung 10 eingegangen werden soll. So ist bei dieser Variante in dem fahrzeuginternen Kühlmittelkreis 24 kein zusätzlich zu dem Chiller 42 vorgesehener Kühler angeordnet. Demgegenüber ist in dem fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 ein Kühler 58 angeordnet, welcher mittels eines Lüfters 60 mit einem Luftstrom beaufschlagt werden kann. Hierbei kann der Kühler 58 seriell zu dem fahrzeugexternen Kühlmodul 16 von dem zweiten Kühlmittel durchströmbar in den zweiten Kühlmittelkreis 32 eingebunden sein, wenn das fahrzeugexterne Kühlmodul 16 fluidisch mit dem fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 gekoppelt ist.In 3 A further variant of the cooling arrangement 10 is shown, whereby here too only differences to the one in 1 shown variant of the cooling arrangement 10 will be discussed. In this variant, no cooler is provided in addition to the chiller 42 in the vehicle-internal coolant circuit 24. In contrast, a cooler 58 is arranged in the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32, which cooler can be supplied with an air flow by means of a fan 60. In this case, the cooler 58 can be integrated into the second coolant circuit 32 in series with the vehicle-external cooling module 16, through which the second coolant can flow, if the vehicle-external cooling module 16 is fluidically coupled to the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32.

Bei der in 3 gezeigten Variante der Kühlanordnung 10 ist im Bereich des Auslasses 36 ein erstes Ventil 62 angeordnet, welches in einer Schließstellung ein Zuführen des zweiten Kühlmittels zu dem fahrzeugexternen Kühlmodul 16 unterbindet. In analoger Weise ist im Bereich des Einlasses 38 ein zweites Ventil 64 vorgesehen, welches ein Einbringen oder Rückführen des von dem fahrzeugexternen Kühlmodul 16 kommenden zweiten Kühlmittels über den Einlass 38 unterbindet, wenn das zweite Ventil 64 geschlossen ist. Wenn die Ventile 62, 64 geschlossen sind, so kann der Kühler 58 auch im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 14 genutzt werden, also dann, wenn das Kraftfahrzeug 14 nicht an der Ladesäule 18 steht, um die Batterie 12 zu laden.At the 3 In the variant of the cooling arrangement 10 shown, a first valve 62 is arranged in the region of the outlet 36, which, in a closed position, prevents the second coolant from being supplied to the vehicle-external cooling module 16. Analogously, a second valve 64 is provided in the region of the inlet 38, which prevents the second coolant coming from the vehicle-external cooling module 16 from being introduced or returned via the inlet 38 when the second valve 64 is closed. When the valves 62, 64 are closed, the cooler 58 can also be used when the motor vehicle 14 is in operation, i.e., when the motor vehicle 14 is not at the charging station 18 to charge the battery 12.

Insbesondere bei dieser Variante kann in dem fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 eine weitere Pumpeinrichtung oder weitere Pumpe 66 angeordnet sein, mittels welcher sich das zweite Kühlmittel durch den fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 fördern lässt. Die zweite Pumpe 66 kann hierbei in einem Parallelstrang 68 des fahrzeuginternen Abschnitts 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 angeordnet sein, also in einem Zweig des zweiten Kühlmittelkreises 32, welcher parallel zu dem fahrzeugexternen Kühlmodul 16 durchströmbar ist, wenn das fahrzeugexterne Kühlmodul 16 fluidisch mit dem fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 gekoppelt ist. Gemäß 3 kann der Kühler 58 in dem fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 insbesondere stromabwärts des zweiten Teilraums 28 und stromaufwärts einer Abzweigstelle angeordnet sein, an welcher der Parallelstrang 68 von dieser Abzweigstelle abgeht. Des weiteren ist es möglich, den Kühler 58 in dem Parallelstrang 68 anzuordnen.In particular, in this variant, a further pumping device or further pump 66 can be arranged in the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32, by means of which the second coolant can be conveyed through the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32. The second pump 66 can be arranged in a parallel branch 68 of the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32, i.e., in a branch of the second coolant circuit 32 through which flow can occur parallel to the vehicle-external cooling module 16 when the vehicle-external cooling module 16 is fluidically coupled to the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32. According to 3 The cooler 58 can be arranged in the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32, in particular downstream of the second sub-chamber 28 and upstream of a branch point at which the parallel line 68 branches off from this branch point. Furthermore, it is possible to arrange the cooler 58 in the parallel line 68.

In dem Parallelstrang 68 kann ein Ventil 70, beispielsweise ein Rückschlagventil, angeordnet sein, welches von dem zweiten Kühlmittel aufgedrückt wird, wenn die zweite Pumpe 66 das zweite Kühlmittel durch den Parallelstrang 68 fördert. Mittels eines solchen Rückschlagventils lässt sich jedoch einfach und zuverlässig verhindern, dass das zweite Kühlmittel durch den Parallelstrang 68 strömt, wenn das zweite Kühlmittel mittels einer (nicht gezeigten) Pumpeinrichtung der Ladestation 18 bei geöffnetem Ventil 64 über den Einlass 38 in den fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 eingebracht wird. Das Rückschlagventil sorgt in diesem Fall dafür, dass das von der Pumpeinrichtung oder Pumpe der Ladestation 18 in den fahrzeuginternen Abschnitt 30 eingebrachte zweite Kühlmittel den zweiten Teilraum 28 der Kühleinrichtung 20 durchströmt. Das Ventil 70 kann auch als Absperrventil ausgebildet sein. Die (nicht gezeigte) externe Fördereinrichtung oder Pumpe kann beispielsweise in das fahrzeugexterne Kühlmodul 16 integriert sein.A valve 70, for example a check valve, can be arranged in the parallel line 68, which is pressed open by the second coolant when the second pump 66 conveys the second coolant through the parallel line 68. By means of However, such a check valve can be used to easily and reliably prevent the second coolant from flowing through the parallel line 68 when the second coolant is introduced into the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32 via the inlet 38 by means of a pumping device (not shown) of the charging station 18 with the valve 64 open. In this case, the check valve ensures that the second coolant introduced into the vehicle-internal section 30 by the pumping device or pump of the charging station 18 flows through the second subchamber 28 of the cooling device 20. The valve 70 can also be designed as a shut-off valve. The external conveying device or pump (not shown) can, for example, be integrated into the vehicle-external cooling module 16.

Der Parallelstrang 68 stellt insbesondere einen Kreislaufschluss innerhalb des fahrzeuginternen Abschnitts 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 für einen von der Ladestation 18 entkoppelten oder abgekoppelten Kühlkreisbetrieb des Kraftfahrzeugs 14 dar.The parallel line 68 represents, in particular, a circuit closure within the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32 for a cooling circuit operation of the motor vehicle 14 that is decoupled or uncoupled from the charging station 18.

Des Weiteren ist in 3 eine Umgehungsleitung 72 gezeigt, mittels welcher der in dem fahrzeuginternen Abschnitt 30 angeordnete Kühler 58 umgangen werden kann, falls ein solcher Kühler 58 vorhanden ist. Zusätzlich oder alternativ zu der Umgehungsleitung 72 kann dem Kühler 58 eine (nicht gezeigte) Kühlerjalousie zugeordnet sein, welche in einer Schließstellung verhindert, dass von dem Lüfter 60 geförderte Luft auf den Kühler 58 auftrifft.Furthermore, 3 a bypass line 72 is shown, by means of which the cooler 58 arranged in the vehicle-internal section 30 can be bypassed, if such a cooler 58 is present. In addition or alternatively to the bypass line 72, a cooler shutter (not shown) can be assigned to the cooler 58, which, in a closed position, prevents air conveyed by the fan 60 from impinging on the cooler 58.

Alternativ zu der in 3 gezeigten Anordnung in dem Umgehungsstrang oder Parallelstrang 68 kann die Pumpe 66 stromaufwärts einer Abzweigstelle, an welcher der Parallelstrang 68 von einer Leitung des fahrzeuginternen Abschnitts 30 abzweigt, oder stromabwärts einer Einmündungsstelle, an welcher der Parallelstrang 68 in eine Leitung des fahrzeuginternen Abschnitts 30 einmündet, in den fahrzeuginternen Abschnitt 30 verlegt werden. Die Pumpe 66 kann damit auch eine Umwälzung des von extern angeschlossenen und über die Temperiereinrichtung in Form des Kühlmoduls 16 konditionierten Kühlmittelstroms umsetzen oder zumindest unterstützen.Alternatively to the 3 In the arrangement shown in the bypass line or parallel line 68, the pump 66 can be installed in the vehicle-internal section 30 upstream of a branch point at which the parallel line 68 branches off from a line of the vehicle-internal section 30, or downstream of a junction point at which the parallel line 68 joins a line of the vehicle-internal section 30. The pump 66 can thus also implement or at least support circulation of the coolant flow connected externally and conditioned via the temperature control device in the form of the cooling module 16.

Die Berücksichtigung eines Kühlers 58 sowie einer Pumpe 66 in dem fahrzeuginternen Abschnitt 30 und die Möglichkeit, diesen als quasigeschlossenen Kreislauf darzustellen, ermöglicht unter gewissen thermischen Umgebungsbedingung - das Umgebungstemperaturniveau kommt unterhalb eines Kühlmitteltemperaturniveaus zu liegen - eine Nutzung des Abschnittes 30 als zusätzliche Kühleinrichtung für die Kühlvorrichtung 20 auch abseits einer Ladestation, sprich im Fahrbetrieb des Fahrzeuges 14.The inclusion of a cooler 58 and a pump 66 in the vehicle-internal section 30 and the possibility of representing this as a quasi-closed circuit enables, under certain thermal ambient conditions - the ambient temperature level is below a coolant temperature level - the section 30 to be used as an additional cooling device for the cooling device 20 even away from a charging station, i.e. when the vehicle 14 is in operation.

In 4 ist eine weitere Variante der Kühlanordnung 10 gezeigt, wobei auch hier lediglich auf Unterschiede zu der in 3 gezeigten Variante der Kühlanordnung 10 eingegangen werden soll. So ist durch eine entsprechende Darstellung des Kühlers 58 veranschaulicht, dass der in den fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 eingebundene Kühler 58, alternativ zu den mit Bezug auf 3 beschriebenen Positionierungen, auch entfallen kann. Demgegenüber ist bei der in 4 gezeigten Variante der Kühlanordnung 10 in den fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 ein weiterer oder zweiter Chiller 74 eingebunden.In 4 A further variant of the cooling arrangement 10 is shown, whereby here too only differences to the one in 3 shown variant of the cooling arrangement 10 will be discussed. Thus, a corresponding representation of the cooler 58 illustrates that the cooler 58 integrated into the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32, as an alternative to the coolers shown with reference to 3 described positioning, can also be omitted. In contrast, in the case of the 4 In the variant of the cooling arrangement 10 shown, a further or second chiller 74 is integrated into the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32.

Der zweite Chiller 74 weist so wie der dem ersten Kühlmittelkreis 24 zugeordnete erste Chiller 42 einen ersten Teilbereich 76 auf, welcher von dem zweiten Kühlmittel durchströmbar ist, das die zweite Pumpe 66 und/oder die (nicht gezeigte) Pumpe der Ladestation 18 durch den fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 fördern kann. Des Weiteren weist der zweite Chiller 74 einen zweiten Teilbereich 78 auf, welcher von dem Kältemittel durchströmbar ist, das in dem fahrzeuginternen Kältemittelkreis 48 der Kühlanordnung 10 gefördert wird. Entsprechend ist bei dieser Variante der Kühlanordnung 10 der zweite Teilbereich 78 des zweiten Chillers 74 als weiterer Verdampfer des Kältemittelkreises 48 betreibbar. Die beiden als Verdampfer betreibbaren Teilbereiche 46, 78 können in dem Kältemittelkreis 48 parallel geschaltet oder seriell von dem Kältemittel durchströmbar angeordnet sein.The second chiller 74, like the first chiller 42 assigned to the first coolant circuit 24, has a first sub-region 76 through which the second coolant can flow, which the second pump 66 and/or the pump (not shown) of the charging station 18 can pump through the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32. Furthermore, the second chiller 74 has a second sub-region 78 through which the refrigerant pumped in the vehicle-internal refrigerant circuit 48 of the cooling arrangement 10 can flow. Accordingly, in this variant of the cooling arrangement 10, the second sub-region 78 of the second chiller 74 can be operated as an additional evaporator of the refrigerant circuit 48. The two sub-regions 46, 78 that can be operated as evaporators can be connected in parallel in the refrigerant circuit 48 or arranged in series so that the refrigerant can flow through it.

Bei der in 4 gezeigten Variante der Kühlanordnung 10 sind die beiden Chiller 42, 74 sowohl dann nutzbar, wenn das Kraftfahrzeug 14 an der Ladestation 18 steht und die Batterie 12 geladen wird, als auch im Fahrbetrieb des die Batterie 12 aufweisenden Kraftfahrzeugs 14.At the 4 In the variant of the cooling arrangement 10 shown, the two chillers 42, 74 can be used both when the motor vehicle 14 is at the charging station 18 and the battery 12 is being charged, and when the motor vehicle 14 having the battery 12 is in driving operation.

Auch in der Variante der Kühlanordnung 10 gemäß 4 kann es sich als vorteilhaft erweisen, an dem Kühler 58 die (optional dargestellte) Umgehungsleitung 72 vorzusehen, um diesen Kühler 58 auf einfache Weise im Bedarfsfall aus einer im Kühlbetrieb vorhandenen Wirkkette oder Kühlkette auszuklinken.Also in the variant of the cooling arrangement 10 according to 4 It may prove advantageous to provide the bypass line 72 (optionally shown) on the cooler 58 in order to easily disconnect this cooler 58 from an active chain or cold chain present in cooling operation if necessary.

In 5 ist eine weitere Variante der Kühlanordnung 10 gezeigt, wobei im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zu der in 1 gezeigten Variante der Kühlanordnung 10 eingegangen werden soll. So ist gemäß 5 in den fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 ein erster Fluidraum 80 eines Kältemittelkühlers 82 der Kühlanordnung 10 eingebunden. Der erste Fluidraum 80 ist von dem zweiten Kühlmittel durchströmbar, welches durch den zweiten Kühlmittelkreis 32 strömt, wenn das fahrzeugexterne Kühlmodul 16 über den Auslass 36 und den Einlass 38 mit dem fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 gekoppelt ist und beispielsweise die fahrzeugexterne (nicht gezeigte) Pumpe in Betrieb ist.In 5 A further variant of the cooling arrangement 10 is shown, whereby in the following only the differences to the one in 1 shown variant of the cooling arrangement 10 will be discussed. Thus, according to 5 in the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32, a first fluid chamber 80 of a refrigerant cooler 82 of the cooling arrangement nition 10. The first fluid chamber 80 can be flowed through by the second coolant, which flows through the second coolant circuit 32 when the vehicle-external cooling module 16 is coupled via the outlet 36 and the inlet 38 to the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32 and, for example, the vehicle-external pump (not shown) is in operation.

Der Kältemittelkühler 82 umfasst einen zweiten, von einem Kältemittel durchströmbaren Fluidraum 84. Hierbei ist der zweite Fluidraum 84 in den fahrzeuginternen Kältemittelkreis 48 eingebunden und als indirekter Kondensator oder indirekter Gaskühler des Kältemittelkreises 48 betreibbar. Dementsprechend kann die Kühlleistung des fahrzeugexternen Kühlmoduls 16 auch genutzt werden, um das den zweiten Fluidraum 84 durchströmende Kältemittel zu kühlen.The refrigerant cooler 82 comprises a second fluid chamber 84 through which a refrigerant flows. The second fluid chamber 84 is integrated into the vehicle-internal refrigerant circuit 48 and can be operated as an indirect condenser or indirect gas cooler of the refrigerant circuit 48. Accordingly, the cooling capacity of the vehicle-external cooling module 16 can also be used to cool the refrigerant flowing through the second fluid chamber 84.

Bei der in 5 gezeigten Variante der Kühlanordnung 10 ist der Kältemittelkühler 82 als Bifluid-Wärmeübertrager ausgebildet. Denn der erste Fluidraum 80 des Kältemittelkühlers 82 ist von einem Fluid in Form des zweiten Kühlmittels durchströmbar, und der zweite Fluidraum 84 des Kältemittelkühlers 82 ist von einem Fluid in Form des Kältemittels durchströmbar.At the 5 In the variant of the cooling arrangement 10 shown, the refrigerant cooler 82 is designed as a bifluid heat exchanger. This is because the first fluid space 80 of the refrigerant cooler 82 can be flowed through by a fluid in the form of the second coolant, and the second fluid space 84 of the refrigerant cooler 82 can be flowed through by a fluid in the form of the refrigerant.

Indem die von dem fahrzeugexternen Kühlmodul 16 bereitgestellte Kühlleistung genutzt wird, um das Kältemittel zu kühlen, insbesondere unter eine Kondensationstemperatur des Kältemittels abzukühlen, kann zum einen eine aktive Kühlung der Batterie 12 mittels des Chillers 42 erreicht werden. Zudem kann eine Klimatisierung eines Fahrgastraums des Kraftfahrzeugs 14 unterstützt oder verbessert werden, indem mittels des fahrzeugexternen Kühlmoduls 16 das den Kältemittelkreis 48 durchströmende Kältemittel gekühlt und/oder kondensiert wird.By utilizing the cooling power provided by the vehicle-external cooling module 16 to cool the refrigerant, in particular to below a condensation temperature of the refrigerant, active cooling of the battery 12 can be achieved by means of the chiller 42. Furthermore, air conditioning of a passenger compartment of the motor vehicle 14 can be supported or improved by cooling and/or condensing the refrigerant flowing through the refrigerant circuit 48 by means of the vehicle-external cooling module 16.

Der Kältemittelkühler 82 kann bei entsprechender Auslegung und Auskonstruktion des fahrzeuginternen Abschnitts 30 - insbesondere unter Berücksichtigung mindestens eines weiteren mit der Umgebungsluft in Verbindung stehenden Kühlers und unter Ausbildung des fahrzeuginternen Abschnitts 30 als schaltbarer, geschlossener Fluidkreis oder Kühlmittelkreis, als alleiniger Wärmeübertrager in dem Kältemittelkreis 48 vorgesehen sein, um das Kältemittel zu kühlen. Es kann jedoch zusätzlich wenigstens ein weiterer (nicht gezeigter) Wärmeübertrager in den Kältemittelkreis 48 eingebunden sein, welcher mittels Luft und/oder mittels eines Kühlfluids gekühlt werden kann.With appropriate design and construction of the vehicle-internal section 30—in particular, taking into account at least one additional cooler connected to the ambient air and designing the vehicle-internal section 30 as a switchable, closed fluid circuit or coolant circuit—the refrigerant cooler 82 can be provided as the sole heat exchanger in the refrigerant circuit 48 to cool the refrigerant. However, at least one additional heat exchanger (not shown) can also be integrated into the refrigerant circuit 48, which can be cooled by air and/or a cooling fluid.

Bei der in 5 gezeigten Variante der Kühlanordnung 10 sind die Batterie 12 und der indirekte Kondensator fluidseitig gekoppelt und miteinander verschaltbar zur gemeinsamen Nutzung der Kälte, welche von dem externen Kühlmodul 16 bereitgestellt wird.At the 5 In the variant of the cooling arrangement 10 shown, the battery 12 and the indirect condenser are coupled on the fluid side and can be connected to one another for the joint use of the cold provided by the external cooling module 16.

In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsvarianten kann der fahrzeuginterne Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 in Analogie zu den zuvor beschriebenen Varianten in ähnlicher Weise mit mindestens einer Umgehungsleitung und/oder einer parallel zu dem Einlass 38 und Auslass 36 verlaufenden Verbindungsleitung und/oder mit mindestens einem Kühler 58 und/oder mit mindestens einer Pumpe 66 ausgeführt werden um, neben einem Kühlbetrieb an der Ladestation 18, auch einen solchen Kühlbetrieb während eines von der Ladestation 18 abgekoppelten Zustandes zu ermöglichen.In a further embodiment variant not shown, the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32 can be designed in a similar manner to the variants described above with at least one bypass line and/or a connecting line running parallel to the inlet 38 and outlet 36 and/or with at least one cooler 58 and/or with at least one pump 66 in order to enable, in addition to a cooling operation at the charging station 18, also such a cooling operation during a state disconnected from the charging station 18.

Insbesondere bei der in 5 gezeigten Variante der Kühlanordnung 10 können in den fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 weitere Komponenten 86 des Kraftfahrzeugs 14 eingebunden sein, von welchen Wärme abgeführt werden soll. Als eine derartige Komponente 86 ist in 7 beispielhaft eine elektrische Antriebseinrichtung etwa in Form wenigstens eines Elektromotors 88 gezeigt.Especially in the 5 In the variant of the cooling arrangement 10 shown, further components 86 of the motor vehicle 14, from which heat is to be dissipated, can be integrated into the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32. As such a component 86, 7 For example, an electric drive device in the form of at least one electric motor 88 is shown.

Die in 6 gezeigte Variante der Kühlanordnung 10 entspricht weitgehend der in 5 gezeigten Variante der Kühlanordnung 10. Jedoch ist hier der Kältemittelkühler 82 nicht als Bifluid-Wärmeübertrager ausgebildet, sondern als Trifluid-Wärmeübertrager. Dementsprechend weist der Kältemittelkühler 82 den ersten Fluidraum 80 auf, welcher von dem zweiten Kühlmittel durchströmbar ist, sowie den zweiten Fluidraum 84, welcher von dem Kältemittel durchströmbar ist. Des Weiteren weist der Kältemittelkühler 82 einen dritten Fluidraum 90 auf, welcher von einem dritten Kühlmittel durchströmbar ist.The 6 The variant of the cooling arrangement 10 shown corresponds largely to that shown in 5 shown variant of the cooling arrangement 10. However, here the refrigerant cooler 82 is not designed as a bifluid heat exchanger, but as a trifluid heat exchanger. Accordingly, the refrigerant cooler 82 has the first fluid chamber 80, through which the second coolant can flow, and the second fluid chamber 84, through which the refrigerant can flow. Furthermore, the refrigerant cooler 82 has a third fluid chamber 90, through which a third coolant can flow.

Der dritte Fluidraum 90 ist in einen dritten Kühlmittelkreis 92 der Kühlanordnung 10 eingebunden. Der dritte Kühlmittelkreis 92 ist als weiterer, fahrzeuginterner Kühlmittelkreis der Kühlanordnung 10 ausgebildet. Dementsprechend kann als drittes Fluid das dritte Kühlmittel den Kältemittelkühler 82 durchströmen.The third fluid chamber 90 is integrated into a third coolant circuit 92 of the cooling arrangement 10. The third coolant circuit 92 is designed as an additional, vehicle-internal coolant circuit of the cooling arrangement 10. Accordingly, the third coolant can flow through the refrigerant cooler 82 as the third fluid.

Bei der in 6 gezeigten Variante sind die weiteren zu kühlenden Komponenten 86 des Kraftfahrzeugs 14 in dem dritten Kühlmittelkreis 92 angeordnet, welcher als der weitere fahrzeuginterne Kühlmittelkreis der Kühlanordnung 10 ausgebildet ist. Dementsprechend bleibt auch der weitere fahrzeugexterne Kühlmittelkreis 92 in sich geschlossen, selbst wenn das fahrzeugexterne Kühlmodul 16 zum Kühlen der Komponenten 86 genutzt wird.At the 6 In the variant shown, the additional components 86 of the motor vehicle 14 to be cooled are arranged in the third coolant circuit 92, which is designed as the additional internal vehicle coolant circuit of the cooling arrangement 10. Accordingly, the additional external vehicle coolant circuit 92 also remains self-contained, even if the external vehicle cooling module 16 is used to cool the components 86.

Eine Reihenfolge einer Durchströmung des zweiten Teilraums 28 der Kühleinrichtung 20 und des ersten Fluidraums 80 des Kältemittelkühlers 82 ist vorzugsweise derart, dass für eine Vielzahl von Betriebspunkten der Kühlanordnung 10 vorteilhafte beziehungsweise thermodynamisch günstige Ausgestaltungen erreicht werden.A sequence of flow through the second sub-chamber 28 of the cooling device 20 and the first fluid chamber 80 of the refrigerant cooler 82 is preferably such that advantageous or thermodynamically favorable configurations are achieved for a plurality of operating points of the cooling arrangement 10.

Bei den beschriebenen Varianten der Kühlanordnung 10 sorgt vorzugsweise die Ladestation 18 dafür, dass zum Ende des Ladevorgangs und vor dem Abkoppeln des fahrzeugexternen Abschnitts 34 des zweiten Kühlmittelkreises 32 von dem fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 der fahrzeuginterne Abschnitt 30 korrekt mit dem zweiten Kühlmittel befüllt ist und frei von Luftblasen ist.In the described variants of the cooling arrangement 10, the charging station 18 preferably ensures that at the end of the charging process and before the vehicle-external section 34 of the second coolant circuit 32 is uncoupled from the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32, the vehicle-internal section 30 is correctly filled with the second coolant and is free of air bubbles.

In den vorstehend erläuterten Varianten der Kühlanordnung 10 verwendbare weitere Ventile etwa in Form von Absperrventilen, Umschaltventilen, Mischventilen oder dergleichen zur Sicherstellung einer gewünschten Fließrichtung des Kühlmittels durch den fahrzeuginternen Kühlmittelkreis 24 und/oder des zweiten Kühlmittels durch den zweiten Kühlmittelkreis 32 und/oder des dritten Kühlmittels durch den dritten, fahrzeuginternen Kühlmittelkreis 92 sowie von Blenden oder alternativen Drosselorganen zur Einstellbarkeit einer zielführenden Volumenstromverteilung sind in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher dargestellt.For reasons of clarity, further valves that can be used in the variants of the cooling arrangement 10 explained above, for example in the form of shut-off valves, switching valves, mixing valves or the like, to ensure a desired flow direction of the coolant through the vehicle-internal coolant circuit 24 and/or of the second coolant through the second coolant circuit 32 and/or of the third coolant through the third, vehicle-internal coolant circuit 92, as well as orifices or alternative throttle elements for adjusting a targeted volume flow distribution, are not shown in detail in the figures.

Auf die Darstellung von Sensorik und/oder Sensorelementen, von Steuergeräten und/oder Kommunikationsschnittstellen und dergleichen zum Informationsaustausch zwischen dem Kraftfahrzeug 14 und der das Kühlmodul 16 aufweisenden Ladestation 18 und von sonstigen zum ordnungsgemäßen Betrieb einer solchen Einrichtung vorzugsweise vorgesehenen Komponenten wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Denn diese Komponenten sind für die Beschreibung der grundsätzlichen Funktionalität der Kühlanordnung 10 als solcher und des Zusammenwirkens der Kühlanordnung 10 mit der Ladestation 18 nicht zwingend erforderlich.For reasons of clarity, the illustration of sensors and/or sensor elements, control units and/or communication interfaces and the like for the exchange of information between the motor vehicle 14 and the charging station 18 having the cooling module 16, as well as other components preferably provided for the proper operation of such a device, has been omitted. These components are not absolutely necessary for the description of the basic functionality of the cooling arrangement 10 as such and the interaction of the cooling arrangement 10 with the charging station 18.

In 7 ist schematisch eine Situation gezeigt, in welcher das Kraftfahrzeug 14 an der Ladestation 18 steht, wobei entsprechende Anschlussleitungen, welche dem fahrzeugexternen Abschnitt 34 des zweiten Kühlmittelkreises 32 zugehörig sind (vergleiche 1), mit dem Auslass 36 einerseits und mit dem Einlass 38 andererseits gekoppelt sind.In 7 a situation is shown schematically in which the motor vehicle 14 is at the charging station 18, wherein corresponding connecting lines belonging to the vehicle-external section 34 of the second coolant circuit 32 (cf. 1 ), which are coupled to the outlet 36 on the one hand and to the inlet 38 on the other hand.

In dem fahrzeugexternen Abschnitt 34 des zweiten Kühlmittelkreises 32 kann die (nicht gezeigte) fahrzeugexterne Pumpe angeordnet sein, mittels welcher das Kühlmedium durch den zweiten Kühlmittelkreis 32 förderbar ist.The vehicle-external pump (not shown) can be arranged in the vehicle-external section 34 of the second coolant circuit 32, by means of which the cooling medium can be conveyed through the second coolant circuit 32.

Zusätzlich oder alternativ kann in dem fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 eine (nicht gezeigte) Pumpe angeordnet sein, um über den Auslass 36 das zweite Kühlmittel dem fahrzeugexternen Kühlmodul 16 zuzuführen beziehungsweise über den Einlass 38 das zweite Kühlmittel in den fahrzeuginternen Abschnitt 30 des zweiten Kühlmittelkreises 32 einzubringen oder rückzuführen.Additionally or alternatively, a pump (not shown) can be arranged in the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32 in order to supply the second coolant to the vehicle-external cooling module 16 via the outlet 36 or to introduce or return the second coolant to the vehicle-internal section 30 of the second coolant circuit 32 via the inlet 38.

In 7 ist des Weiteren schematisch gezeigt, dass das Kraftfahrzeug 14 die elektrische Antriebseinrichtung etwa in Form des wenigstens einen Elektromotors 88 aufweisen kann, welcher von der Batterie 12 mit elektrischer Energie versorgt wird. Der wenigstens eine Elektromotor 88 kann ein Fortbewegen des Kraftfahrzeugs 14 bewirken oder ein solches Fortbewegen zumindest unterstützen. Mittel für das elektrische Anschließen der Batterie 12 an die Ladestation 18 zum Zwecke des Ladens der Batterie 12 sind in 7 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher dargestellt.In 7 It is further schematically shown that the motor vehicle 14 can have the electric drive device, for example in the form of at least one electric motor 88, which is supplied with electrical energy from the battery 12. The at least one electric motor 88 can cause the motor vehicle 14 to move or at least assist such movement. Means for electrically connecting the battery 12 to the charging station 18 for the purpose of charging the battery 12 are shown in 7 not shown in detail for reasons of clarity.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Kühlanordnung 10 eine externe Batteriekühlung unter Nutzung eines intern geschlossenen und extern teiloffenen Systems und mit der die beiden Teilräume 22, 28 aufweisenden Kühleinrichtung 20 bereitgestellt werden kann, wobei die beiden Teilräume 22, 28 insbesondere als mit der Batterie 12 in thermischem Kontakt stehende, jeweilige Kühlplatten ausgebildet sein können.Overall, the examples show how external battery cooling can be provided by the cooling arrangement 10 using an internally closed and externally partially open system and with the cooling device 20 having the two sub-chambers 22, 28, wherein the two sub-chambers 22, 28 can be designed in particular as respective cooling plates in thermal contact with the battery 12.

Claims (9)

Kühlanordnung (10) zum Kühlen einer Batterie (12) eines Kraftfahrzeugs (14), mit einem fahrzeuginternen Kühlmittelkreis (24), welcher eine von einem Kühlmittel durchströmbare Kühleinrichtung (20) umfasst, wobei die Kühleinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, im Betrieb der Batterie (12) von der Batterie (12) freigesetzte Wärme aufzunehmen, wobei die Kühleinrichtung (20) einen ersten, von dem Kühlmittel durchströmbaren Teilraum (22) und einen zweiten, von einem zweiten Kühlmittel durchströmbaren Teilraum (28) aufweist, wobei der zweite Teilraum (28) der Kühleinrichtung (20) in einen fahrzeuginternen Abschnitt (30) eines zweiten Kühlmittelkreises (32) eingebunden ist, wobei der fahrzeuginterne Abschnitt (30) des zweiten Kühlmittelkreises (32) einen Auslass (36) umfasst, über welchen das zweite Kühlmittel einem fahrzeugexternen Kühlmodul (16) zuführbar ist, und wobei der fahrzeuginterne Abschnitt (30) des zweiten Kühlmittelkreises (32) einen Einlass (38) umfasst, über welchen das von dem fahrzeugexternen Kühlmodul (16) kommende zweite Kühlmittel in den fahrzeuginternen Abschnitt (30) des zweiten Kühlmittelkreises (32) einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den fahrzeuginternen Abschnitt (30) des zweiten Kühlmittelkreises (32) ein erster, von dem zweiten Kühlmittel durchströmbarer Fluidraum (80) eines Kältemittelkühlers (82) der Kühlanordnung (10) eingebunden ist, wobei der Kältemittelkühler (82) einen zweiten, von einem Kältemittel durchströmbaren Fluidraum (84) umfasst, und wobei der zweite Fluidraum (84) in einen fahrzeuginternen Kältemittelkreis (48) der Kühlanordnung (10) eingebunden und als indirekter Kondensator oder indirekter Gaskühler des Kältemittelkreises (48) betreibbar ist.Cooling arrangement (10) for cooling a battery (12) of a motor vehicle (14), having an internal coolant circuit (24) within the vehicle, which comprises a cooling device (20) through which a coolant can flow, wherein the cooling device (20) is designed to absorb heat released by the battery (12) during operation of the battery (12), wherein the cooling device (20) has a first sub-chamber (22) through which the coolant can flow and a second sub-chamber (28) through which a second coolant can flow, wherein the second sub-chamber (28) of the cooling device (20) is integrated into an internal section (30) of a second coolant circuit (32), wherein the internal section (30) of the second coolant circuit (32) within the vehicle comprises an outlet (36) via which the second coolant can be supplied to a cooling module (16) external to the vehicle, and wherein the internal section (30) of the second coolant circuit (32) has an inlet (38) comprises, via which the second coolant coming from the vehicle-external cooling module (16) is fed into the vehicle vehicle-internal section (30) of the second coolant circuit (32), characterized in that a first fluid space (80) of a refrigerant cooler (82) of the cooling arrangement (10), through which the second coolant can flow, is integrated into the vehicle-internal section (30) of the second coolant circuit (32), wherein the refrigerant cooler (82) comprises a second fluid space (84) through which a refrigerant can flow, and wherein the second fluid space (84) is integrated into a vehicle-internal refrigerant circuit (48) of the cooling arrangement (10) and can be operated as an indirect condenser or indirect gas cooler of the refrigerant circuit (48). Kühlanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem fahrzeuginternen Kühlmittelkreis (24) ein Chiller (42) angeordnet ist, welcher einen ersten, von dem Kühlmittel durchströmbaren Teilbereich (44) und einen zweiten, von einem Kältemittel durchströmbaren Teilbereich (46) umfasst, wobei der zweite Teilbereich (46) in einen fahrzeuginternen Kältemittelkreis (48) der Kühlanordnung (10) eingebunden und als Verdampfer des Kältemittelkreises (48) betreibbar ist.Cooling arrangement (10) according to Claim 1 , characterized in that a chiller (42) is arranged in the vehicle-internal coolant circuit (24), which chiller comprises a first partial area (44) through which the coolant can flow and a second partial area (46) through which a refrigerant can flow, wherein the second partial area (46) is integrated into a vehicle-internal refrigerant circuit (48) of the cooling arrangement (10) and can be operated as an evaporator of the refrigerant circuit (48). Kühlanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den fahrzeuginternen Kühlmittelkreis (24) wenigstens ein von dem Kühlmittel durchströmbarer Kühler (52) eingebunden ist, welcher mittels eines Lüfters (54) der Kühlanordnung (10) mit einem Luftstrom beaufschlagbar ist, und/oder in den fahrzeuginternen Abschnitt (30) des zweiten Kühlmittelkreises (32) wenigstens ein von dem zweiten Kühlmittel durchströmbarer Kühler (58) eingebunden ist, welcher mittels eines Lüfters (60) der Kühlanordnung (10) mit einem Luftstrom beaufschlagbar ist.Cooling arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one cooler (52) through which the coolant can flow is integrated into the vehicle-internal coolant circuit (24), which cooler can be supplied with an air flow by means of a fan (54) of the cooling arrangement (10), and/or at least one cooler (58) through which the second coolant can flow is integrated into the vehicle-internal section (30) of the second coolant circuit (32), which cooler can be supplied with an air flow by means of a fan (60) of the cooling arrangement (10). Kühlanordnung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanordnung (10) wenigstens eine Umgehungsleitung (56, 72) zum Umgehen des wenigstens einen Kühlers (52, 58) aufweist und/oder in dem fahrzeuginternen Abschnitt (30) des zweiten Kühlmittelkreises (32) eine Pumpeinrichtung (66) angeordnet ist, mittels welcher das zweite Kühlmittel durch den Kühler (58) hindurch förderbar ist.Cooling arrangement (10) according to Claim 3 , characterized in that the cooling arrangement (10) has at least one bypass line (56, 72) for bypassing the at least one cooler (52, 58) and/or a pumping device (66) is arranged in the vehicle-internal section (30) of the second coolant circuit (32), by means of which pumping device the second coolant can be conveyed through the cooler (58). Kühlanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den fahrzeuginternen Abschnitt (30) des zweiten Kühlmittelkreises (32) ein Chiller (74) eingebunden ist, welcher einen ersten, von dem zweiten Kühlmittel durchströmbaren Teilbereich (76) und einen zweiten, von einem Kältemittel durchströmbaren Teilbereich (78) umfasst, wobei der zweite Teilbereich (78) in einen fahrzeuginternen Kältemittelkreis (48) der Kühlanordnung (10) eingebunden und als Verdampfer des Kältemittelkreises (48) betreibbar ist.Cooling arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a chiller (74) is integrated into the vehicle-internal section (30) of the second coolant circuit (32), which chiller comprises a first partial area (76) through which the second coolant can flow and a second partial area (78) through which a refrigerant can flow, wherein the second partial area (78) is integrated into a vehicle-internal refrigerant circuit (48) of the cooling arrangement (10) and can be operated as an evaporator of the refrigerant circuit (48). Kühlanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkühler (82) einen dritten Fluidraum (90) aufweist, welcher von einem dritten Kühlmittel durchströmbar ist, wobei der dritte Fluidraum (90) in einen dritten Kühlmittelkreis (92) eingebunden ist, welcher als weiterer fahrzeuginterner Kühlmittelkreis der Kühlanordnung (10) ausgebildet ist.Cooling arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the refrigerant cooler (82) has a third fluid space (90) through which a third coolant can flow, wherein the third fluid space (90) is integrated into a third coolant circuit (92) which is designed as a further vehicle-internal coolant circuit of the cooling arrangement (10). Kraftfahrzeug (14) mit einer Kühlanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einer Batterie (12), wobei die Batterie (12) zum Versorgen einer Antriebseinrichtung (88) des Kraftfahrzeugs (14) mit elektrischer Energie ausgebildet ist, und wobei die Antriebseinrichtung (88) dazu ausgebildet ist, ein Fortbewegen des Kraftfahrzeugs (14) zu bewirken oder zumindest zu unterstützen.Motor vehicle (14) with a cooling arrangement (10) according to one of the preceding claims and with a battery (12), wherein the battery (12) is designed to supply a drive device (88) of the motor vehicle (14) with electrical energy, and wherein the drive device (88) is designed to cause or at least assist movement of the motor vehicle (14). Kraftfahrzeug (14) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der fahrzeuginterne Abschnitt (30) des zweiten Kühlmittelkreises (32) mit einem fahrzeugexternen Abschnitt (34) des zweiten Kühlmittelkreises (32) gekoppelt ist, wobei das fahrzeugexterne Kühlmodul (16) in den fahrzeugexternen Abschnitt (34) des zweiten Kühlmittelkreises (32) eingebunden ist.Motor vehicle (14) according to Claim 7 , characterized in that the vehicle-internal section (30) of the second coolant circuit (32) is coupled to a vehicle-external section (34) of the second coolant circuit (32), wherein the vehicle-external cooling module (16) is integrated into the vehicle-external section (34) of the second coolant circuit (32). Verfahren zum Betreiben einer Kühlanordnung (10), bei welchem eine Batterie (12) eines Kraftfahrzeugs (14) temperiert wird, indem eine Kühleinrichtung (20) eines fahrzeuginternen Kühlmittelkreises (24) der Kühlanordnung (10) von einem Kühlmittel durchströmt wird, wobei die Kühleinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, im Betrieb der Batterie (12) von der Batterie (12) freigesetzte Wärme aufzunehmen, wobei die Kühleinrichtung (20) einen ersten, von dem Kühlmittel durchströmbaren Teilraum (22) und einen zweiten, von einem zweiten Kühlmittel durchströmten Teilraum (28) aufweist, wobei der zweite Teilraum (28) der Kühleinrichtung (20) in einen fahrzeuginternen Abschnitt (30) eines zweiten Kühlmittelkreises (32) eingebunden ist, wobei der fahrzeuginterne Abschnitt des zweiten Kühlmittelkreises (32) einen Auslass (36) umfasst, über welchen das zweite Kühlmittel einem fahrzeugexternen Kühlmodul (16) zugeführt wird, und wobei der fahrzeuginterne Abschnitt (30) des zweiten Kühlmittelkreises (32) einen Einlass (38) umfasst, über welchen das von dem fahrzeugexternen Kühlmodul (16) kommende zweite Kühlmittel in den fahrzeuginternen Abschnitt (30) des zweiten Kühlmittelkreises (32) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass in den fahrzeuginternen Abschnitt (30) des zweiten Kühlmittelkreises (32) ein erster, von dem zweiten Kühlmittel durchströmter Fluidraum (80) eines Kältemittelkühlers (82) der Kühlanordnung (10) eingebunden ist, wobei der Kältemittelkühler (82) einen zweiten, von einem Kältemittel durchströmten Fluidraum (84) umfasst, und wobei der zweite Fluidraum (84) in einen fahrzeuginternen Kältemittelkreis (48) der Kühlanordnung (10) eingebunden ist und als indirekter Kondensator oder indirekter Gaskühler des Kältemittelkreises (48) betrieben wird.Method for operating a cooling arrangement (10), in which a battery (12) of a motor vehicle (14) is temperature-controlled by a coolant flowing through a cooling device (20) of a vehicle-internal coolant circuit (24) of the cooling arrangement (10), wherein the cooling device (20) is designed to absorb heat released by the battery (12) during operation of the battery (12), wherein the cooling device (20) has a first sub-chamber (22) through which the coolant can flow and a second sub-chamber (28) through which a second coolant flows, wherein the second sub-chamber (28) of the cooling device (20) is integrated into a vehicle-internal section (30) of a second coolant circuit (32), wherein the vehicle-internal section of the second coolant circuit (32) comprises an outlet (36) via which the second coolant is supplied to a vehicle-external cooling module (16), and wherein the vehicle-internal section (30) of the second coolant circuit (32) comprises an inlet (38) via which the second coolant coming from the vehicle-external cooling module (16) is introduced into the vehicle-internal section (30) of the second coolant circuit (32), characterized in that a first fluid chamber (80) of a refrigerant cooler (82) of the cooling arrangement (10), through which the second coolant flows, is integrated into the vehicle-internal section (30) of the second coolant circuit (32), wherein the refrigerant cooler (82) comprises a second fluid chamber (84) through which a refrigerant flows, and wherein the second fluid space (84) is integrated into a vehicle-internal refrigerant circuit (48) of the cooling arrangement (10) and is operated as an indirect condenser or indirect gas cooler of the refrigerant circuit (48).
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