DE10040637A1

DE10040637A1 - Additional heating for a motor vehicle

Info

Publication number: DE10040637A1
Application number: DE10040637A
Authority: DE
Inventors: Klaus Bluhm
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-09-15
Filing date: 2000-08-16
Publication date: 2001-03-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Realisierung einer Zusatzheizung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Heiz-/Klimagerät eines Kraftfahrzeuges, welches einen von einem Elektromotor angetriebenen Verdichter aufweist, der in einem Kompressionskältekreislauf angeordnet ist. DOLLAR A Um einfach eine Zusatzheizung des Kraftfahrzeugs zu realisieren und trotzdem eine schnelle und zuverlässige Heizmöglichkeit für das Kraftfahrzeug zu erhalten, sind der Elektromotor (17) und/oder mindestens die Leistungsbauelemente (30) einer den Elektromotor (17) ansteuernden Motorelektrik (29) derart angeordnet, daß die Abführung der Verlustwärme des Elektromotors (17) und/oder der Leistungsbauelemente (30) durch ein Kältemittel oder ein Heizmittel des Heizklimagerätes (1) erfolgt, welches die aufgenommene Wärme an den Fahrzeuginnenraum abgibt.The invention relates to a device for realizing an additional heater for a motor vehicle, with a heating / air-conditioning device of a motor vehicle, which has a compressor driven by an electric motor, which is arranged in a compression refrigeration cycle. DOLLAR A In order to easily implement additional heating of the motor vehicle and still obtain a fast and reliable heating option for the motor vehicle, the electric motor (17) and / or at least the power components (30) of a motor electrics (29) that drive the electric motor (17) are such arranged that the heat loss of the electric motor (17) and / or the power components (30) is dissipated by a refrigerant or a heating medium of the heating air-conditioning device (1), which releases the absorbed heat to the vehicle interior.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zusatzheizung für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to an auxiliary heater for a motor vehicle.

Es ist bekannt, Heizungen in Kraftfahrzeugen durch Nutzung der vom Verbrennungsmotor abgegebenen Wärme zu realisieren. Die neue Generation direkt einspritzender Verbrennungsmotoren hat aber einen deutlich verbesserten Motorwirkungsgrad, so daß die von diesen Motoren erbrachte Wärmemenge für eine komfortable Innenraumbeheizung nicht mehr in allen Betriebszuständen ausreicht. Insbesondere nach einem Kaltstart stört der sehr lange Zeitraum, bis von dem Verbrennungsmotor eine ausreichende Heizleistung erbracht wird.It is known to use heaters in motor vehicles by using the Realize internal combustion engine emitted heat. The new Generation of direct injection internal combustion engines has one significantly improved engine efficiency, so that of these engines amount of heat not provided for comfortable interior heating is sufficient in all operating states. Especially after one Cold start interferes with the very long period until the internal combustion engine sufficient heating power is provided.

Darüber hinaus ist es bekannt, Zusatzheizungen durch Zuschalten von elektrischen Heizelementen, wie beispielsweise Heizstäben, zu realisie ren.In addition, it is known to switch on additional heaters electric heating elements, such as heating rods, to realize ren.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Zusatzheizung eines Kraftfahrzeuges anzugeben, welche einfach zu realisieren ist und trotz dem eine schnelle und zuverlässige Heizmöglichkeit für das Kraftfahrzeug darstellt. The invention is therefore based on the object of an additional heater To specify motor vehicle, which is easy to implement and despite a quick and reliable heating option for the motor vehicle represents.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Heiz- /Klimagerät des Kraftfahrzeuges einen von einem Elektromotor angetrie benen Verdichter aufweist, der in einem, ein Kältemittel führenden Kälte kreislauf angeordnet ist, wobei der Verdichter eine Umschalteinrichtung zur Umschaltung von dem Kältekreislauf auf einen Hei zungskurzschlußkreis und zurück aufweist, wobei der Hei zungskurzschlußkreis das den Elektromotor und/oder mindestens die Leistungsbauelemente einer den Elektromotor ansteuernden Leistungs elektronik zumindest teilweise umfließende Kältemittel zur Abgabe der aufgenommenen, durch die Verlustleistung des Elektromotors und/oder der Leistungsbaulemente erzeugten Wärme an den Fahrzeuginnenraum umlenkt.According to the invention the object is achieved in that a heating / Air conditioning unit of the motor vehicle driven by an electric motor benen compressor, which in a, a refrigerant leading cold circuit is arranged, wherein the compressor is a switching device to switch from the refrigeration cycle to a heater tongue short circuit and back, the Hei tongue short circuit that the electric motor and / or at least the Power components of a power controlling the electric motor electronics at least partially circulating refrigerant for the delivery of the recorded by the power loss of the electric motor and / or of the power components generated heat to the vehicle interior redirects.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Zusatzheizung unter Verwendung der an sich im Fahrzeug vorhandenen Kompressor/Motor einheit realisiert wird. Die Installation zusätzlicher Geräte ist nur im geringen Umfang notwendig. Die erfindungsgemäße Zusatzheizung erfordert somit keinen zusätzlichen Bauraum im Kraftfahrzeug.The advantage of the invention is that the additional heating under Use of the compressor / motor that is actually in the vehicle unit is realized. The installation of additional devices is only in the small extent necessary. The additional heater according to the invention therefore requires no additional space in the motor vehicle.

Vorteilhafterweise weist der Heizungskurzschlußkreis einen Zufuhrkanal auf, welcher das Kühlmittel von einem Verdampfer zu einem den Elektro motor und den Verdichter enthaltenden Gehäuse transportiert, wobei die am Gehäuse angeordnete Umschalteinrichtung über einen Rückführkanal mit dem Verdampfer verbunden ist.The heating short circuit advantageously has a supply channel on which the coolant from an evaporator to one the electrical motor and the compressor-containing housing transported, the Switching device arranged on the housing via a return channel is connected to the evaporator.

Das mit der Verlustwärme beaufschlagte Kühlmittel wird zum Verdampfer geführt, welcher die vorbeiströmende Luft aufheizt, die in den Fahrzeugin nenraum geleitet wird. Im Zuge des Einsatzes höherer Bordnetzspannun gen im Kraftfahrzeug werden Klimakompressoren, die durch Elektromoto ren angetrieben werden und mit einer Ansteuerelektronik versehen, schon in naher Zukunft zum Standard im Fahrzeug gehören. Als einzige bauliche Maßnahme muß dafür Sorge getragen werden, daß der Ausgang des Kompressors zum Verdampfer umgeleitet wird. The coolant charged with the heat loss becomes the evaporator led, which heats up the flowing air, which in the vehicle is directed. In the course of using higher vehicle electrical system voltage Gen in the motor vehicle are air conditioning compressors by Elektromoto Ren are driven and provided with control electronics, yes will be standard in the vehicle in the near future. As the only structural Measure must be taken to ensure that the outcome of the Compressor is redirected to the evaporator.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind der Elektromotor und der Verdichter in dem die Leistungselektronik tragenden Gehäuse angeordnet, wobei das aus dem Verdampfer austretende Kältemittel vor Eintritt in den Verdichter den Elektromotor und/oder zumindest die Leistungsbauele mente der Motorsteuerelektronik umströmt. Dies hat den Vorteil Elektro motor von dem zwangsumgewälzten Kältemittel gekühlt wird.In a further development of the invention, the electric motor and the Compressor arranged in the housing carrying the power electronics, the refrigerant emerging from the evaporator before entering the Compressor the electric motor and / or at least the power components around the engine control electronics. This has the advantage of electrical engine is cooled by the forced circulation refrigerant.

In einer Ausgestaltung ist der Elektromotor von dem Kältemittel allseitig umflossen. Insbesondere wenn der Elektromotor im Inneren eines von der Kältemittel aufnehmenden Behälters angeordnet ist, läßt sich die zwischen dem Elektromotor und dem Kältemittel erreichbare Wärmeaustauschfläche erheblich vergrößern, wobei von dem Elektromotor die entstehende Wärme unmittelbar über sein Gehäuse an das Kältemittel abgegeben werden kann. Zugleich wirkt das den Elektromotor umgebende Kältemittel als Schalldämpfer, so daß die nach außen dringenden Geräusche deutlich reduziert werden.In one configuration, the electric motor is on all sides of the refrigerant flowed around. Especially if the electric motor inside one of the Refrigerant-receiving container is arranged, can be between heat exchange surface achievable for the electric motor and the refrigerant increase significantly, the resulting from the electric motor Heat is released directly to the refrigerant via its housing can be. At the same time, the refrigerant surrounding the electric motor works as a silencer, so that the outside noise clearly be reduced.

Vorteilhafterweise sind mindestens die Leistungsbauelemente der Leis tungselektronik in einem engen thermischen Kontakt zum Kältemittel angeordnet.At least the power components of the Leis are advantageous electronics in close thermal contact with the refrigerant arranged.

So sind die Leistungsbauelemente mittels einer von dem Kältemittel benetzten Wärmeaustauschfläche kühlbar ausgeführt. Eine Erwärmung der Leistungselektronik auf einen, unzulässig hohen Wert und eine damit verbundene mögliche Beschädigung der Elektronik wird verhindert, indem bei Erreichung der Grenztemperaturen von Motor und Elektronik eine Kühlung dieser Komponenten durch das Kühlmittel erfolgt. Dadurch lassen sich auch leistungsstarke Elektromotoren mit hoher Wärmeent wicklung einsetzen. So are the power components using one of the refrigerant wetted heat exchange surface coolable. A warming the power electronics to an inadmissibly high value and thus possible damage to the electronics is prevented by when the limit temperatures of the motor and electronics are reached These components are cooled by the coolant. Thereby powerful electric motors with high heat insert winding.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Wärmeaustauschfläche als Teil des Elektromotors ausgeführt. Die Wärme austauschfläche besteht dabei aus einer Vielzahl von Kanälen, die vom Kältemittel durchflossen sind, wodurch die für den Wärmeaustausch wirksame Oberfläche vergrößert wird. Hierdurch läßt sich die Wärme unmittelbar im Bereich ihrer Entstehung am Elektromotor mittels des Kältemittels abführen. Die Anströmung der Wärmeaustauschfläche gewährleistet eine nahezu vollständige Benetzung, wobei insbesondere die Ausbildung von Ruhezonen oder Bereichen verminderter Strömungs geschwindigkeit vermieden und der Wärmeübergang verbessert werden kann. Dadurch läßt sich eine weitere verbesserte Wärmeabfuhr erreichen und der Wirkungsgrad zugleich steigern.In a particularly advantageous development of the invention Heat exchange surface executed as part of the electric motor. The warmth The exchange surface consists of a large number of channels, which extend from the Refrigerants are flowed through, which means that for heat exchange effective surface is increased. This allows the heat directly in the area of their creation on the electric motor by means of the Remove refrigerant. The inflow to the heat exchange surface ensures almost complete wetting, especially the formation of quiet zones or areas of reduced flow speed avoided and the heat transfer improved can. A further improved heat dissipation can thereby be achieved and increase efficiency at the same time.

In einer Ausgestaltung ist die die Leitungsbauelemente beinhaltende Leistungselektronik auf einem Dickschichtkeramiksubstrat angeordnet, welches auf der Oberfläche des Behälters mittels eines Wärmeleitklebers aufgeklebt ist.In one embodiment, the one containing the line components Power electronics arranged on a thick-film ceramic substrate, which on the surface of the container by means of a thermal adhesive is glued on.

Alternativ dazu ist die die Leitungsbauelemente beinhaltende Leistungs elektronik auf einer beidseitig mit Kupfer beschichteten, wärmeleitenden Keramik angeordnet, welche auf der Wärmeaustauschfläche aufgelötet ist.As an alternative, the performance includes the line components electronics on a heat-conducting layer coated with copper on both sides Ceramic arranged, which is soldered to the heat exchange surface.

Solche Substrate bieten insbesondere eine schwingungsfeste Anordnung der Leistungselektronik im Kraftfahrzeug.Such substrates in particular offer a vibration-proof arrangement power electronics in motor vehicles.

Vorteilhafterweise steuert die Leistungselektronik die Umschalteinrichtung zur Umsteuerung vom Kühlkreislauf auf den Heizungkurzschlußkreislauf und umgekehrt an.The power electronics advantageously control the switching device for switching from the cooling circuit to the heating short circuit and vice versa.

Alternativ ist die Leistungselektronik mit dem Klimasteuergerät des Heiz- IKlimagerätes verbunden, wobei das Klimasteuergerät die Leistungselekt ronik zur Umschaltung des Kühlkreislaufes auf den Hei zungskurzschlußkreislauf und umgekehrt ansteuert. Alternatively, the power electronics with the climate control unit of the heating Air conditioning unit connected, the air conditioning control unit selecting the power electronics for switching the cooling circuit to the Hei control short circuit and vice versa.

In einer Ausgestaltung steuert das Klimasteuergerät oder die Leistungs elektronik den Elektromotor bedarfsabhängig auf Zuheizen an. Soll das Kältemittel in seiner ursprünglichen Bestimmung im Kältekreislauf zur Kühlung der Fahrzeuginnentemperatur genutzt werden, wird es vom Verdampfer über den Verdichter einem Verflüssiger und der Drossel wieder zurück zum Verdampfer geführt. Soll das Kältemittel aber als Zusatzheizung dienen, so wird das den Elektromotor und den Verdichter durchfließende Kältemittel direkt wieder dem Verdampfer zugeführt.In one embodiment, the climate control device or controls the power electronics to heat the electric motor as required. Should that Refrigerant in its original purpose in the refrigeration cycle Cooling of the vehicle interior temperature, it is used by Evaporator via the compressor, a condenser and the throttle led back to the evaporator. But should the refrigerant be Serve additional heating, it will be the electric motor and the compressor flowing refrigerant directly back to the evaporator.

Nach Erkennung des Bedarfsfalls steuert das Klimasteuergerät die Umschalteinrichtung selbstätig an.After recognizing the need, the climate control unit controls the Switching device automatically.

Um zu verhindern, daß die Motortemperatur oder die an der Leistungs elektronik auftretende Temperatur einen kritischen Grenzwert überschrei tet, ist jeweils ein Temperatursensor zur Überwachung dieser Temperatu ren im Gehäuse integriert und mit dem Klimasteuergerät bzw. der Leis tungselektronik verbunden, welches bei kritischen Situationen den Elekt romotor und die Endstufen schützt.To prevent the engine temperature or the performance electronics temperature exceeds a critical limit tet, there is a temperature sensor to monitor this temperature integrated in the housing and with the climate control unit or Leis tion electronics connected, which in critical situations the Elect romotor and the power amplifiers protects.

In Auswertung der von den Temperatursensoren gelieferten Signale betreibt das Klimasteuergerät oder die Leistungselektronik durch Ände rung einer Ansteuerfrequenz den Elektromotor in einem Betriebspunkt, in welchem eine hohe Verlustleistung erzeugbar ist. Zur Erhöhung der Heizleistung wird somit bewußt eine Verschlechterung des Wirkungsgra des des Motors eingestellt.In evaluation of the signals supplied by the temperature sensors operates the climate control unit or the power electronics through changes tion of a control frequency the electric motor at an operating point in which can generate a high power loss. To increase the Heating power is therefore deliberately a deterioration in the efficiency of the engine set.

Darüber hinaus trägt die mechanische Verlustleistung der Antriebseinheit (z. B. Reibleistung der Lager, Verdichtungsleistung)trägt ebenfalls zur Temperaturerhöhung des Kühlmittels bei. In addition, the mechanical power loss of the drive unit contributes (e.g. friction of the bearings, compression performance) also contributes Increase in temperature of the coolant.

In einer einfachen Ausführung der Erfindung ist die Umschalteinrichtung als Ventil ausgestaltet.In a simple embodiment of the invention, the switching device designed as a valve.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsbeispiele zu. Eines davon soll anhand der in den Zeichnungen dargestellten Figuren näher erläutert werden. Es zeigt:The invention allows numerous exemplary embodiments. One of these is said to be with reference to the figures shown in the drawings become. It shows:

Fig. 1 Anordnung des Heiz-/Klimagerätes im Kraftfahrzeug Fig. 1 arrangement of the heater / air conditioner in the motor vehicle

Fig. 2 Kühlmittelkreislauf als Zusatzheizung Fig. 2 coolant circuit as additional heating

Fig. 3 erste Ausführungsform des mit einem Elektromotor angetriebe nen Verdichters Fig. 3 first embodiment of the compressor driven with an electric motor

Fig. 4 zweite Ausführungsform des mit einem Elektromotor angetrie benen Verdichters Fig. 4 second embodiment of the compressor driven with an electric motor

Fig. 5 Anordnung der Motorsteuerelektronik am Gehäuse Fig. 5 arrangement of the engine control electronics on the housing

Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Identical features are identified by the same reference symbols.

Gemäß Fig. 1 ist das Klimagerät 1 in der konkreten Anordnung im Kraftfahrzeug 12 dargestellt. Über die Frischluftklappe 2, deren Stellung von einem Stellmotor 13 in Abhängigkeit von elektrischen Signalen gesteuert wird, die vom Klimasteuergerät 7 erzeugt werden, wird Frischluft aus der Umgebung des Kraftfahrzeuges in das Fahrzeug 12 angesaugt.Referring to FIG. 1, the air conditioner 1 is shown in the specific arrangement in the motor vehicle 12. Fresh air is drawn into the vehicle 12 from the surroundings of the motor vehicle via the fresh air flap 2 , the position of which is controlled by an actuator 13 as a function of electrical signals generated by the air conditioning control unit 7 .

Die Umluft aus dem Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges wird über die Umlaufklappe 3 vom Klimagerät 1 angesaugt. Auch die Stellung der Umluftklappe 3 wird in Abhängigkeit von elektrischen Signalen des Klimagerätes 7 von einem Stellmotor 13 gesteuert. Über den Ventilator 4 werden Um- und Frischluft in das Klimagerät gefördert, wodurch hinter dem Ventilator 4 Mischluft 5 entsteht, die dem Kältewärmetauscher 6 zugeführt wird.The circulating air from the passenger compartment of the motor vehicle is drawn in by the air conditioning unit 1 via the circulation flap 3 . The position of the air recirculation flap 3 is also controlled by an actuator 13 as a function of electrical signals from the air conditioning unit 7 . Recirculating and fresh air are conveyed into the air conditioning unit via the fan 4 , whereby mixed air 5 is produced behind the fan 4 and is supplied to the cooling heat exchanger 6 .

Im Kühlbetrieb wird die Mischluft 5 über Ausströmer 10 in den Fahr gastraum abgegeben. Diese Ausströmer 10 sind in Kanälen 23 angeord net, die in Richtung Windschutzscheibe, in Richtung Fahrer bzw. Beifahrer und in Richtung des Fußbereiches des Fahrers bzw. Beifahrers weisen. Mittels der in den einzelnen Kanälen 23 angeordneten Luftverteilerklappen 11 kann der Lufteintritt vom Fahrer bzw. Beifahrer reguliert werden.In cooling mode, the mixed air 5 is emitted into the driving space via outlets 10 . These air vents 10 are angeord net in channels 23 , which point in the direction of the windshield, in the direction of the driver or passenger and in the direction of the foot area of the driver or passenger. The air inlet can be regulated by the driver or front passenger by means of the air distribution flaps 11 arranged in the individual channels 23 .

An dem Kältewärmetauscher 6 schließt sich ein Heizwärmetauscher 8 an. Die vom Kältewärmetauscher 6 abgegebene Luftmenge wird mit Hilfe einer Temperaturklappe 9 am Heizwärmetauscher 8 vorbeigeführt und dabei erwärmt. Im Heizbetrieb strömt dann die entsprechend temperierte Mischluft in den Fahrgastraum.A heating heat exchanger 8 connects to the cold heat exchanger 6 . The amount of air emitted by the cold heat exchanger 6 is guided past the heating heat exchanger 8 with the aid of a temperature flap 9 and heated in the process. In heating mode, the appropriately tempered mixed air then flows into the passenger compartment.

In Fig. 2 ist der in einem solchen Klimagerät beschriebene Kühlkreislauf des Kraftfahrzeuges dargestellt. Wie bereits erläutert, wird die hinter dem Ventilator 4 anstehende Mischluft 5 dem Verdampfer 6 zugeführt. Dieser Verdampfer 6 wird mit Hilfe eines Kältemittelkreislaufes 15 im Kühlbetrieb des Heiz-/Klimagerätes 1 gekühlt, so daß die in den Fahrgastinnenraum austretende Luft die vom Fahrer gewünschte Temperatur enthält.In FIG. 2, the cooling circuit of the motor vehicle described in such air conditioner is shown. As already explained, the mixed air 5 present behind the fan 4 is fed to the evaporator 6 . This evaporator 6 is cooled with the aid of a refrigerant circuit 15 in the cooling mode of the heating / air conditioning device 1 , so that the air emerging into the passenger compartment contains the temperature desired by the driver.

Die Kühlung des Verdampfers 6 erfolgt über ein Kältemittel, welches im Kältemittelkreislauf 15 in nur durch Pfeile angedeuteten Saug- und Druckleitungen umgewälzt wird.The evaporator 6 is cooled by a refrigerant, which is circulated in the refrigerant circuit 15 in suction and pressure lines indicated only by arrows.

Das Kältemittel verdampft im Verdampfer 6 und wird anschließend von dem Kompressor 16 angesaugt und verdichtet. Danach wird das Kälte mittel in einem Kondensator 18 gekühlt und verflüssigt und anschließend wird das flüssige Kältemittel durch eine Expansonseinheit 19 entspannt und als Naßdampf dem Verdampfer 6 wieder zugeführt.The refrigerant evaporates in the evaporator 6 and is then sucked in and compressed by the compressor 16 . Thereafter, the refrigerant is cooled and liquefied in a condenser 18 and then the liquid refrigerant is expanded by an expansion unit 19 and fed back to the evaporator 6 as wet steam.

Der Kompressor 16 bildet mit einem drehzahlgeregelten Elektromotor 17 und der Motorsteuerelektronik 29 eine bauliche Einheit. Vorteilhafterweise sind der Kompressor 16 und der Elektromotor 17 gemeinsam in einem Metallgehäuse 24 angeordnet.The compressor 16 forms a structural unit with a speed-controlled electric motor 17 and the motor control electronics 29 . The compressor 16 and the electric motor 17 are advantageously arranged together in a metal housing 24 .

Zur Nutzung des mit dem Elektromotor 17 angetriebenen Kompressors 16 als Zusatzheizung ist ein Schaltventil 20 vorhanden, welches vom Kli masteuererät 7 angesteuert wird und das Kältemittel bei der Beanspru chung als Zusatzheizung in einem Kurzschlußkreis 39 vom Kompressor 16 über einen Rücklaufkanal 41 wieder auf den Verdampfer 6 leitet, wo die von dem Kältemittel aufgenommene Verlustleistung an die zu erwär mende Luft abgegeben wird. Das Schaltventil 20 ist vorteilhafterweise als Drehschieber ausgebildet. Alternativ kann als Schaltventil 20 aber auch ein 3/2-Wegeventil verwendet werden.To use the compressor 16 driven by the electric motor 17 as additional heating, a switching valve 20 is provided, which is controlled by the air conditioning control unit 7 and the refrigerant during stress as additional heating in a short-circuit 39 from the compressor 16 via a return channel 41 back to the evaporator 6 directs where the power loss absorbed by the refrigerant is released into the air to be heated. The switching valve 20 is advantageously designed as a rotary slide valve. Alternatively, a 3/2-way valve can also be used as the switching valve 20 .

In Fig. 3 ist eine bauliche Einheit von Kompressor 16, Elektromotor 17 und der Leistungselektronik 29 dargestellt. Der Elektromotor 17 besteht dabei aus einem Rotor 24, einem Stator 25 und einer Welle 26, die von einem Motorgehäuse 27 umschlossen sind. Das vom Verdampfer 6 kommende Kühlmittel durchströmt über Kanäle 28 den Spalt zwischen Rotor 24 und Stator 25. Die Welle 26 kann als Hohlwelle ausgeführt sein. Diese Kanäle 28 sind außen am Gehäuse 27 des Motors 17 eingearbeitet sind. Sie können aber auch in das Motorgehäuse 27 selbst eingearbeitet sein, so daß das Kühlmittel, welches diesen Motor 17 umströmt, so nah wie möglich an den wärmeerzeugenden Teilen des Elektromotors 17 vorbeifließt.In Fig. 3 is a structural unit of the compressor 16, electric motor 17 and the power electronics 29 is shown. The electric motor 17 consists of a rotor 24 , a stator 25 and a shaft 26 , which are enclosed by a motor housing 27 . The coolant coming from the evaporator 6 flows through channels 28 through the gap between the rotor 24 and the stator 25 . The shaft 26 can be designed as a hollow shaft. These channels 28 are incorporated on the outside of the housing 27 of the motor 17 . But they can also be incorporated into the motor housing 27 itself, so that the coolant which flows around this motor 17 flows as close as possible to the heat-generating parts of the electric motor 17 .

Das Kältemittel fließt über einen Verbindungskanal 40 vom Verdampfer 6 kommend in den Innenraum 14 des Gehäuses 42, in welchem der Elekt romotor 17 angeordnet ist und durchströmt die Kanäle 28. Auf diese Art und Weise wird die vom Elektromotor 17 abgegebene Verlustwärme durch das Kältemittel aufgenommen. Das so erwärmte Kältemittel tritt vom Gehäuseinnenraum in den Kompressor 16 ein, wo es entsprechend weiterbefördert wird.The refrigerant flows via a connecting channel 40 coming from the evaporator 6 into the interior 14 of the housing 42 , in which the electric motor 17 is arranged, and flows through the channels 28 . In this way, the heat loss emitted by the electric motor 17 is absorbed by the refrigerant. The refrigerant heated in this way enters the compressor 16 from the interior of the housing, where it is conveyed accordingly.

Die die Leistungsbauelemente 30 für den Elektromotor 17 enthaltende Elektronik 29 liegt dabei an der Außenwand des Behälters 42 auf. Es ist aber auch möglich, wie in Fig. 4 dargestellt, daß die elektrisch isolierten Bauteile 30 sich innerhalb des Behälters 24 befinden. Dabei können die Leistungsbauelemente 30 auch in den Gehäuseinnenraum 14 hineinragen und direkt vom Kältemittel benetzt werden.The electronics 29 containing the power components 30 for the electric motor 17 lie on the outer wall of the container 42 . However, it is also possible, as shown in FIG. 4, for the electrically insulated components 30 to be located inside the container 24 . The power components 30 can also protrude into the housing interior 14 and be wetted directly by the refrigerant.

Zur Bestimmung der Temperatur des Elektromotors 17 bzw. der Leitstungshalbleiter 30 ist jeweils ein Temperatursensor 31, 32 vorgese hen, welcher mit dem Klimasteuergerät 7 oder der Leistungselektronik 29 verbunden sind. Die Temperatursensoren sind dabei üblicherweise als Thermistoren mit positiven oder negativen Temperaturkoeffizienten ausgebildet. Das Bediengerät 7 oder die Leistungselektronik 29 realisiert eine automatische Absteuerung, wenn eine maximal zulässige Tempera tur an den Komponenten Elektromotor 17 bzw. Leistungselektronik erreicht ist.In order to determine the temperature of the electric motor 17 or the conductive semiconductor 30 , a temperature sensor 31 , 32 is provided, which are connected to the climate control device 7 or the power electronics 29 . The temperature sensors are usually designed as thermistors with positive or negative temperature coefficients. The control unit 7 or the power electronics 29 realizes an automatic shutdown when a maximum permissible temperature on the components of the electric motor 17 or power electronics has been reached.

Die Regelung der gewünschten Heizleistung erfolgt durch Erhöhung der elektrischen Verlustleistung und gezielte Einstellung des Volumenstromes des Kältemittels. Zu diesem Zweck wird der Kompressor 16 mittels des drehzahlgeregelten Elektromotor 17 entsprechend eingestellt. Die Dreh zahlregelung wird von dem Klimasteuergerät 7 durchgeführt. Dazu steuert das Klimasteuergerät 7 den Elektromotor 17 mit einem entsprechenden pulsweitenmodulierten Spannungssignal an. Eine Variation der Pulsweite des Ansteuersignals ermöglicht einfach eine unterschiedliche Leistung und somit Wärmeerzeugung des Elektromotors. The desired heating output is regulated by increasing the electrical power loss and specifically setting the volume flow of the refrigerant. For this purpose, the compressor 16 is adjusted accordingly by means of the speed-controlled electric motor 17 . The speed control is carried out by the climate control unit 7 . For this purpose, the air conditioning control unit 7 controls the electric motor 17 with a corresponding pulse width modulated voltage signal. Varying the pulse width of the control signal simply enables different power and thus heat generation of the electric motor.

So ist beispielsweise ein schnelleres Aufheizen durch eine Erhöhung der Ansteuerfrequenz des Elektromotors 17 möglich, um den Elektromotor 17 zu einer erhöhten Wärmeabgabe zu veranlassen.For example, faster heating is possible by increasing the drive frequency of the electric motor 17 in order to cause the electric motor 17 to give off more heat.

Die Nutzung der Zusatzheizung führt zu einer Verkürzung der Kaltstart phase des Verbrennungsmotors.The use of the auxiliary heater leads to a shortening of the cold start phase of the internal combustion engine.

In Fig. 5 sind zwei Varianten zur Anordnung der Leistungselektronik 29 an der Gehäusewandung 36 des Behälters 42 dargestellt. Gemäß Figur a) sind die elektrischen Bauelemente in Dickschichttechnik auf einem Keramiksubstrat 37 angeordnet, welches flächig auf der Gehäusewand 36 mittels eines Wärmeleitklebers 35 befestigt ist.In Fig. 5, two variants for the arrangement of the power electronics 29 on the housing wall 36 of the container 42 are illustrated. According to FIG. A), the electrical components are arranged in thick-film technology on a ceramic substrate 37 which is fastened flatly on the housing wall 36 by means of a thermal adhesive 35 .

In Figur b) sind auf einem gut wärmeleitenden Keramiksubstrat 38 Kupfer bleche als Leitbahnen aufgeschweist, an welchen die elektrischen Bau elemente verlötet sind. Auch hier ist das Substrat 38 zur guten Wärme kopplung mit der Gehäusewandung 36 flächig auf dieser aufgelötet.In Figure b) 38 copper sheets are welded as interconnects on a heat-conducting ceramic substrate, to which the electrical construction elements are soldered. Here, too, the substrate 38 is soldered to the housing wall 36 for good heat coupling.

Claims

1. Additional heating for a motor vehicle, characterized in that a heating / air conditioning device ( 1 ) of the motor vehicle has a compressor ( 16 ) driven by an electric motor ( 17 ), which is arranged in a refrigerant circuit ( 18 ) carrying a refrigerant, wherein the compressor ( 16 ) has a switching device ( 20 ) for switching over from the refrigeration circuit ( 18 ) to a heating short circuit ( 39 ) and back, the heating short circuit ( 39 ) comprising the electric motor ( 17 ) and / or at least the power components ( 30 ) the electric motor ( 17 ) driving power electronics ( 29 ) at least partially circulating refrigerant for releasing the on, by the power loss of the electric motor ( 17 ) and / or the power components ( 30 ) generated heat to the vehicle interior ( 34 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the heating short-circuit ( 39 ) has a supply channel ( 40 ) wel cher the coolant from an evaporator ( 6 ) to an electric motor ( 17 ) and the compressor ( 16 ) containing housing ( 42 ) trans ported, the switching device ( 20 ) arranged on the housing ( 42 ) being connected to the evaporator ( 6 ) via a return duct ( 41 ).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the electric motor ( 17 ) and the compressor ( 16 ) in which the power electronics ( 29 ) supporting housing ( 42 ) are arranged, the refrigerant emerging from the evaporator ( 6 ) before entry in the compressor ( 16 ) flows around the electric motor ( 17 ) and / or at least the power components ( 30 ) of the power electronics ( 29 ).

4. The device according to claim 3, characterized in that the electric motor ( 17 ) is surrounded on all sides by the refrigerant.

5. The device according to claim 3, characterized in that the power components ( 30 ) are arranged in close thermal contact with the refrigerant.

6. The device according to claim 4 and 5, characterized in that the power electronics ( 30 ) in or on the housing ( 42 ) is arranged.

7. The device according to claim 5, characterized in that the power components ( 30 ) by means of a wetted by the refrigerant heat exchange surface ( 36 ) are coolable.

8. The device according to claim 7, characterized in that the heat exchange surface ( 36 ) has a plurality of channels ( 28 ) through which the refrigerant flows.

9. The device according to claim 1, 6 and 7, characterized in that the power components ( 30 ) including power electronics ( 29 ) is arranged on a thick-film ceramic substrate ( 37 ), which is glued to the surface ( 36 ) of the container ( 42 ).

10. The device according to claim 9, characterized in that the power components ( 30 ) containing power electronics ( 29 ) is arranged on both sides with copper, thermally conductive ceramic ( 38 ) which is seated on the heat exchange surface ( 36 ).

11. The device according to claim 1, characterized in that the power electronics ( 29 ) controls the switching device ( 20 ) for reversing the cooling circuit ( 18 ) on the heating short circuit ( 39 ) and vice versa.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the power electronics ( 29 ) with the air conditioning control unit ( 7 ) of the heating / air conditioning unit ( 1 ) is connected, the air conditioning control unit ( 7 ) the power electronics ( 30 ) for switching the cooling circuit ( 18 ) controls the heating short circuit ( 39 ) and vice versa.

13. The apparatus of claim 11 or 12, characterized in that the climate control device ( 7 ) or the power electronics ( 29 ) controls the electric motor ( 17 ) as required to heat up.

14. The apparatus according to claim 11, characterized in that the climate control device ( 7 ) automatically controls the switching device ( 20 ) after detection of the heating case.

15. The apparatus according to claim 14, characterized in that a temperature sensor ( 31 ) for monitoring the temperature of the electric motor ( 17 ) and a temperature sensor ( 32 ) for monitoring the temperature of the power electronics ( 29 ) in the housing ( 42 ) integrated and with Air conditioning control unit ( 7 ) are connected.

16. The apparatus according to claim 15, characterized in that, in evaluating the signals supplied by the temperature sensors ( 31 , 32 ), the climate control device ( 7 ) or the power electronics ( 30 ) operates the electric motor ( 17 ) at an operating point by changing a control frequency which can generate a high power loss.

17. The apparatus according to claim 1, characterized in that the switching device ( 20 ) is designed as a valve.