DE102004002445A1 - Klimagerät zur Standklimatisierung eines Fahrzeugs - Google Patents

Klimagerät zur Standklimatisierung eines Fahrzeugs Download PDF

Info

Publication number
DE102004002445A1
DE102004002445A1 DE102004002445A DE102004002445A DE102004002445A1 DE 102004002445 A1 DE102004002445 A1 DE 102004002445A1 DE 102004002445 A DE102004002445 A DE 102004002445A DE 102004002445 A DE102004002445 A DE 102004002445A DE 102004002445 A1 DE102004002445 A1 DE 102004002445A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
heat
air conditioner
pump cycle
conditioner according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102004002445A
Other languages
English (en)
Inventor
Wolfgang Krämer
Noureddine Dr. Khelifa
Oliver Horn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Webasto SE
Original Assignee
Webasto SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Webasto SE filed Critical Webasto SE
Priority to DE102004002445A priority Critical patent/DE102004002445A1/de
Priority to EP05000482A priority patent/EP1557306A3/de
Priority to JP2005008083A priority patent/JP2005200011A/ja
Priority to US11/036,174 priority patent/US20050218135A1/en
Publication of DE102004002445A1 publication Critical patent/DE102004002445A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00364—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for caravans or trailers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00949—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising additional heating/cooling sources, e.g. second evaporator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00957—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising locations with heat exchange within the refrigerant circuit itself, e.g. cross-, counter-, or parallel heat exchange

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Klimagerät zur Standklimatisierung eines Fahrzeugs mit einem Wärmepumpenkreislauf (2) mit einem ersten Wärmeübertrager (3) zur Aufnahme von Umgebungswärme und einem zweiten Wärmeübertrager (4; 4a, 4b) zur Abgabe von Wärme in einen Fahrzeuginnenraum sowie einem elektrisch oder mechanisch antreibbaren Kompressor (5), der in Strömungsrichtung des Wärmepumpenkreislaufs (2) zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeübertrager (3, 4; 4a, 4b) angeordnet ist, und einem Zusatzaggregat (6, 7) zur Erzeugung elektrischer oder mechanischer Leistung, wobei die elektrische oder mechanische Leistung zumindest teilweise zum Antrieb des Kompressors (5) eingesetzt wird. Zusätzlich ist ein dritter Wärmeübertrager (8) vorgesehen, durch den Abwärme des Zusatzaggregats (6, 7) auf den Wärmepumpenkreislauf (2) übertragen wird. Dadurch ist im Standbetrieb ein guter Wirkungsgrad des Klimageräts im Heizbetrieb sichergestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Klimagerät zur Standklimatisierung eines Fahrzeugs. Die Möglichkeit, ein Fahrzeug im Stand zu klimatisieren, insbesondere zu heizen, wird immer wichtiger. Neben Campingfahrzeugen ist es insbesondere im Nutzfahrzeugbereich wichtig, eine Fahrzeugkabine über einen längeren Zeitraum heizen zu können, da die Fahrzeugkabine von den Fahrern auch als Schlafplatz genutzt wird.
  • Das Heizen eines Fahrzeuginnenraums erfolgt häufig dadurch, daß die Abwärme eines Antriebsmotors des Fahrzeugs für die Heizung des Innenraums genutzt wird. Darüber hinaus ist es bekannt, brennstoffbetriebene Zusatzheizgeräte zu verwenden. Diese werden entweder in den Kühlkreislauf des Antriebsmotors integriert und verwenden dadurch die normalerweise im Fahrbetrieb genutzten Komponenten des Klimageräts zur Umsetzung der Standheizfunktion, oder es werden separate Heizanlagen aufgebaut, die nur für den Standbetrieb konzipiert sind.
  • Diese Realisierungen einer Standklimatisierung weisen eine unterschiedliche Wirtschaftlichkeit auf. Im ungünstigsten Fall läuft der Antriebsmotor im Leerlauf, um die Standheizung zu realisieren. Ein solcher Motor ist für die Funktion als Wärmelieferant völlig überdimensioniert und schon von daher wenig effizient. Hinzu kommt, daß eine große Masse mit erwärmt wird, was zusätzlich die Effizienz verringert. Brennstoffbetriebene Zusatzheizgeräte besitzen eine wesentlich bessere Effizienz. Allerdings produzieren die brennstoffbetriebenen Heizgeräte Emissionen, was in vielen Fällen nicht erwünscht ist.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Klimagerät zur Standklimatisierung anzugeben, das eine bessere Effizienz besitzt.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Klimagerät zur Standklimatisierung eines Fahrzeugs gelöst mit einem Wärmepumpenkreislauf mit einem ersten Wärmeübertrager zur Aufnahme von Umgebungswärme und einem zweiten Wärmeübertrager zur Abgabe von Wärme in einen Fahrzeuginnenraum sowie einem elektrisch oder mechanisch antreibbaren Kompressor, der in Strömungsrichtung des Wärmepumpenkreislaufs zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeübertrager angeordnet ist, und einem Zusatzaggregat zur Erzeugung elektrischer oder mechanischer Leistung, wobei die elektrische oder mechanische Leistung zumindest teilweise zum Antrieb des Kompressors eingesetzt wird, und wobei ein dritter Wärmeübertrager vorgesehen ist, durch den Abwärme des Zusatzaggregats auf den Wärmepumpenkreislauf übertragen wird.
  • Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Realisierung des Klimageräts mit einem Wärmepumpenkreislauf die Effizienz weiter erhöht wird, da Umgebungswärme zusätzlich zur Heizung des Fahrzeuginnenraums eingesetzt werden kann. Zusätzlich wird Abwärme eines Zusatzaggregats in den Wärmepumpenkreislauf eingebracht. Dieser dazu verwendete Wärmeübertrager ist vorzugsweise zwischen dem ersten Wärmeübertrager und dem Kompressor angeordnet. Grundsätzlich ist ein Wärmepumpenkreislauf zwar auch ohne diese zusätzliche Wärmeeinbringung betreibbar, wenn jedoch CO2 als Kältemittel eingesetzt wird, reicht die durch die Aufnahme von Umgebungswärme erzeugte Temperaturdifferenz nicht aus, um den Wärmepumpenkreislauf effizient zu betreiben. Hier schafft der zusätzliche Wärmeübertrager Abhilfe, indem durch die zusätzliche Wärmeeinbringung die Effizienz gesteigert wird. Selbstverständ lich ist das erfindungsgemäße Klimagerät auch mit R134a als Kältemittel betreibbar.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Abwärme des Zusatzaggregats darüber hinaus genutzt, um einen Luftstrom durch den zweiten Wärmeübertrager weiter zu erwärmen. Darüber hinaus ist vorteilhaft, eine von dem Zusatzaggregat erzeugte elektrische Leistung ebenfalls zur Wärmeerzeugung einzusetzen, indem ebenfalls in den Luftstrom durch den zweiten Wärmeübertrager ein elektrisches Heizelement, ein sogenannter PTC, aufgenommen wird.
  • Es ist von Vorteil, als Zusatzaggregat eine Brennstoffzellenanordnung einzusetzen, da diese sowohl Abwärme als auch elektrische Leistung bereitstellt. Die elektrische Leistung kann zum Antrieb des Kompressors, wie oben genannt für ein elektrisches Heizelement und auch zur weiteren Versorgung des Fahrzeugs mit elektrischer Leistung eingesetzt werden.
  • In einer besonders günstigen Ausgestaltung ist das Klimagerät so eingerichtet, daß bestimmte Komponenten des Klimageräts sowohl wie beschrieben für einen Heizbetrieb als auch für einen Kühlbetrieb, also eine zweite Betriebsart, genutzt werden können. Beispielhaft sei ein Kompressor genannt, dessen doppelte Nutzung aus Kostengründen einen besonderen Vorteil auch im Hinblick auf die Gesamtkosten des Klimageräts darstellt.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
    •
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Klimageräts,
  • 2 ein Klimagerät nach 1 mit zwei Wärmeübertragern für einen Front- und einen Heckbereich,
  • 3 eine Weiterbildung des Klimageräts von 1 mit einem zusätzlichen Wärmeübertrager,
  • 4 eine Weiterbildung des Klimageräts von 3 mit einem zusätzlichen elektrischen Heizelement,
  • 5 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels von 4 mit einer Kombination aus Zusatzverbrennungsmotor und Generator als Zusatzaggregat,
  • 6 ein CO2-Klimagerät mit Heiz- und Kühlfunktion in einer Darstellung im Heizbetrieb,
  • 7 das Klimagerät von 6 in einer Darstellung im Kühlbetrieb,
  • 8 eine Abwandlung des Klimageräts von 6 und 7 in einer Darstellung im Heizbetrieb und
  • 9 das Klimagerät von 8 in einer Darstellung im Kühlbetrieb.
  • Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Klimageräts. Das Klimagerät 1 besitzt einen Wärmepumpenkreislauf 2. In diesem ist ein erster Wärmeübertrager 3, ein zweiter Wärmeübertrager 4, ein dritter Wärmeübertrager 8, ein Kompressor 5, ein Sammler 9 und ein Expansionsventil 10 vorgesehen. In dem Wärmepumpenkreislauf 2 wird CO2 als Kältemittel eingesetzt. Über den Wärmeübertrager 3 wird einem Luftstrom 15 aus der Umgebung Wärme entzogen und in den Wärmepumpenkreislauf 2 eingebracht. Der Kompressor 5 verdichtet das Kühlmittel und führt es dem zweiten Wärmeübertrager 4 zu. Ein Luftstrom 16 durch den Wärmeübertrager 4 nimmt Wärme aus dem Wärmepumpenkreislauf 2 auf und wird vorzugsweise in den Innenraum eines Fahrzeugs geleitet, um diesen zu heizen. Über ein Expansionsventil 10 wird das Kältemittel sodann wieder zum ersten Wärmeübertrager 3 geführt, so daß der Wärmepumpenkreislauf geschlossen ist.
  • Vorteilhaft an einem Wärmepumpenkreislauf ist, daß mehr Wärmeenergie der Umgebung entzogen und in den Fahrzeuginnenraum gebracht werden kann, als elektrische oder mechanische Energie zum Antrieb des Kompressors 5 eingesetzt werden muß.
  • Problematisch ist bei einem solchen Wärmepumpenkreislauf 2, daß je nach Außentemperatur ein effizienter Betrieb des Wärmepumpenkreislaufs 2 nicht möglich ist. Über den Wärmeübertrager 8 wird zusätzlich Wärme von einem Zusatzaggregat 6 in den Wärmepumpenkreislauf 2 eingebracht, wodurch der Wärmepumpenkreislauf 2 in einen effizienten Betriebsbereich gebracht wird.
  • In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird als Zusatzaggregat eine Brennstoffzellenanordnung 6 vorgesehen. Diese ist mit einer Luftzuführleitung 11 und einer Kraftstoffzuführleitung 12 verbunden. Der interne Aufbau der Brennstoffzellenanordnung ist für die vorliegende Erfindung von untergeordneter Bedeutung. Insbesondere beim Betrieb in Fahrzeugen mit einem Verbrennungsantriebsmotor ist es von Vorteil, als Brennstoffzelle eine SOFC (Solid Oxid Fuel Cell) zu verwenden, der ein Reformer vorgeschaltet ist, der aus Benzin oder Diesel in einer katalythische Reaktion ein wasserstoffhaltiges Gas erzeugt, das wiederum als Brenngas für die SOFC dient.
  • Die in der Brennstoffzellenanordnung 6 erzeugte Wärme wird über einen Kühlkreislauf 13 abgeführt und dem dritten Wärmeübertrager 8 zugeführt. Darüber hinaus liefert die Brennstoffzellenanordnung 6 elektrische Leistung, die über eine Leitung 14 dem elektrisch betriebenen Kompressor 5 zugeführt wird, um diesen mit der erforderlichen elektrischen Leistung zu versorgen.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Klimageräts mit einem Wärmepumpenkreislauf 2 tritt hauptsächlich dann hervor, wenn das Klimagerät 1 im Standbetrieb eingesetzt wird. Im Fahrbetrieb ist in der Regel genügend Wärmeleistung verfügbar, so daß ein effizientes Klimagerät zu Heizzwecken nicht erforderlich ist. Im Standbetrieb ist es jedoch von Vorteil, jede mögliche Wärmeenergiequelle zu nutzen. Der erste Wärmeübertrager 3 zur Aufnahme von Umgebungswärme leistet deswegen einen wichtigen Beitrag dazu, dem Klimagerät 1 im Standbetrieb eine effiziente Betriebsweise zu ermöglichen. Durch die Kombination des ersten Wärmeübertragers 3 mit dem dritten Wärmeübertrager 8 gelingt es, trotz geringer aus der Umgebung aufgenommener Wärmemengen, den Wärmepumpenkreislauf 2 effizient zu betreiben.
  • Das Klimagerät gemäß der 2 ist derart ausgebildet, daß ein Frontbereich und ein Heckbereich des Fahrzeuginnenraums separat beheizt werden kann. Statt des zweiten Wärmeübertragers 4 in 1 sind in 2 zwei Wärmeübertrager 4a und 4b vorgesehen, wobei ein Luftstrom 16a durch den Wärmeü bertrager 4a den Frontbereich und ein Luftstrom 16b durch den Wärmeübertrager 4b den Heckbereich des Fahrzeug heizen kann.
  • Bei dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Klimageräts wird die Abwärme der Brennstoffzellenanordnung 6 zusätzlich zu Heizzwecken genutzt, indem ein Kühlkreislauf 18 vorgesehen ist, der die Brennstoffzellenanordnung 6 kühlt und die Wärme auf einen zusätzlichen Wärmeübertrager 17 führt, der ebenfalls im Luftstrom 16 durch den zweiten Wärmeübertrager 4 liegt. Die durch den zweiten Wärmeübertrager 4 vorgewärmte Luft wird somit durch den zusätzlichen Wärmeübertrager 17 weiter erwärmt. Der Kreislauf 18 kann natürlich mit dem Kreislauf 13, der die Brennstoffzellenanordnung 6 mit dem dritten Wärmeübertrager 8 verbindet, gekoppelt sein, beispielsweise indem der dritte Wärmeübertrager 8 und der zusätzliche Wärmeübertrager 17 in Serie geschaltet sind. Günstiger ist es aber, die Wärmeübertrager 8 und 17 parallel zu schalten und eine Einstellmöglichkeit vorzusehen, um die Abwärme der Brennstoffzellenanordnung 6 in jeder Betriebssituation möglichst günstig auf die beiden Wärmeübertrager 8 und 17 zu verteilen.
  • Bei der Ausgestaltung eines Klimageräts gemäß 4 wird zusätzlich die von der Brennstoffzellenanordnung erzeugte elektrische Leistung zur Erwärmung des Luftstroms 16 genutzt. Dazu ist ein elektrisches Heizelement, ein sogenannter PTC vorgesehen, das von der Brennstoffzellenanordnung 6 gespeist wird.
  • Die von der Brennstoffzellenanordnung 6 erzeugte thermische und elektrische Leistung wird somit vierfach genutzt. Die thermische Leistung wird auf die Wärmeübertrager 8 und 17 geführt, während die elektrische Leistung dem Kompressor 5 und dem PTC 18 zugeführt wird. Durch eine geschickte betriebssituationsabhängige Konfigurierung des Klimageräts können diese Leistungsverbraucher so betrieben werden, daß die von der Brennstoffzellenanordnung 6 erzeugte Leistung vollständig und in optimaler Weise zur Heizung eines Fahrzeuginnenraums eingesetzt wird. Ein zur Steuerung des Klimageräts erforderliches Steuergerät ist in den Figuren nicht dargestellt, aber selbstverständlich vorhanden.
  • Bei dem Klimagerät von 5 wird statt der Brennstoffzellenanordnung eine Motor-Generator-Einheit 7 eingesetzt. Diese umfaßt einen Verbrennungsmotor 20 und einen Generator 21. Der Verbrennungsmotor 20 ist so dimensioniert, daß er für den Betrieb des Klimageräts und eventuell zur Versorgung anderer elektrischer Verbraucher eingesetzt werden kann. Er ist somit abgestimmt auf den Standbetrieb eines Fahrzeug-Klimageräts.
  • Durch den Verbrennungsmotor 20 werden der Kompressor 5 sowie der Generator 21 angetrieben. Die durch den Verbrennungsmotor 20 erzeugte Abwärme wird wie bei der Brennstoffzellenanordnung einerseits auf den dritten Wärmeübertrager 8 und andererseits auf den zusätzlichen Wärmeübertrager 17 geführt. Die von dem Generator 21 erzeugte elektrische Leistung wird wiederum dem PTC 19 zugeführt. Alternativ zu dem mechanischen Antrieb des Kompressors 5 durch den Verbrennungsmotor 20 könnte dieser auch elektrisch angetrieben werden, wobei er von dem Generator 21 versorgt werden würde.
  • Die 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Klimagerät, das sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen eingerichtet ist. Mehrere Komponenten des Klimageräts werden dabei in beiden Betriebsarten verwendet. In der 6 ist die Betriebsart zum Heizen aktiv. Die in dieser Betriebsart benutzten Leitungsab schnitte sind zur Verbesserung der Übersichtlichkeit fett gezeichnet, während die unbenutzten Leitungsabschnitte dünn gezeichnet sind. In der gezeigten Betriebsart entspricht die Anordnung des Klimageräts im wesentlichen der Anordnung von 3. Der Wärmepumpenkreislauf 2 umfaßt die gleichen Komponenten wie die Anordnung von 3, lediglich sind mehrere Ventile vorgesehen, die für die Umschaltung zwischen den beiden Betriebsarten erforderlich sind. Der Kühlkreislauf der Brennstoffzellenanordnung 6 ist gestrichelt dargestellt. Die Abwärme der Brennstoffzellenanordnung 6 wird, wie bei 3, über den dritten Wärmeübertrager 8 und den zusätzlichen Wärmeübertrager 17 geführt. Parallel zu den Leitungen über den dritten Wärmeübertrager 8 und den zusätzlichen Wärmeübertrager 17 kann der Kühlkreislauf über einen weiteren Wärmeübertrager 22 geschlossen werden. Dieser ist dafür vorgesehen, Wärme aus dem Kühlkreislauf der Brennstoffzellenanordnung 6 abzuführen, wenn nicht die gesamte zur Verfügung stehende Wärme zu Heizzwecken verwendet werden soll oder wenn sich das Klimagerät im Kühlbetrieb befindet. In diesem Fall wird die Wärme an die Umgebung abgegeben. Der Anteil der Kühlflüssigkeit, die über den Wärmeübertrager 22 einerseits bzw. die Wärmeübertrager 8 und 17 andererseits fließen soll, kann variabel eingestellt werden. Der Kühlkreislauf 13 wird durch eine Pumpe 29 aufrechterhalten.
  • Weiterhin ist das elektrische Netz des Klimageräts dargestellt. Die von der Brennstoffzellenanordnung 6 erzeugte elektrische Leistung wird, wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen, zum Antrieb des Kompressors 5 genutzt. Zudem werden mehrere Gebläse angetrieben, die jeweils einen Luftstrom durch die Wärmeübertrager erzeugen. Darüber hinaus wird die elektrische Leistung weiteren Verbrauchern des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt. Mittels eines DC/AC-Wandlers 30 kann sogar eine Wechselspannung mit 110 V oder 230 V erzeugt werden, die an einer Steckdose 31 bereitgestellt wird und an die haushaltsübliche Verbraucher angeschlossen werden können.
  • Die 7 zeigt das Klimagerät von 6 im Kühlbetrieb. Auch an dieser Betriebsart sind die verwendeten Leitungsabschnitte fett dargestellt, während die nicht benützten Leitungsabschnitte dünn gezeichnet sind. Der Wärmeübertrager 4 arbeitet als Verdampfer und nimmt Wärme aus dem Fahrzeuginnenraum auf. Diese Wärme wird auf einen internen Wärmeübertrager 23 geführt und der Kältekreis wieder zum Verdampfer 4 geschlossen. Das Expansionsventil 10 wird in dieser Betriebsart in Gegenrichtung betrieben im Vergleich zur Betriebsart von 6. Der Wärmeübertrager 23 ist andererseits in einen zweiten Kältekreis aufgenommen, der einen Kondensator 24 sowie den auch im Heizbetrieb verwendeten Kompressor 5 beinhaltet. Aus Kostengesichtspunkten entscheidend ist, daß der Kompressor 5 sowohl im Heiz- als auch im Kühlbetrieb verwendet werden kann, da es sich um eine teure Komponente handelt, die einen wesentlichen Anteil an den Gesamtkosten des Klimageräts hat.
  • Die Brennstoffzellenanordnung 6 wird auch im Kühlbetrieb benötigt, um elektrische Energie zu erzeugen. Diese dient im dargestellen Ausführungsbeispiel auch zum Antrieb des Kompressors 5. Um die Abwärme der Brennstoffzellenanordnung 6 abzuführen, ist der Kühlkreislauf 13 in Betrieb und gibt Wärme über den Wärmeübertrager 22 an die Umgebung ab. Der über den Wärmeübertrager 17 führende Zweig des Kühlkreislaufs 13 ist nicht aktiv.
  • Der Wärmeübertrager 23 ist erforderlich, wenn der Kältekreis mit CO2 als Kältemittel betrieben werden soll. Der Wärmeü bertrager 23 ist erforderlich, um eine hohe Leistungsziffer (COP) zu erzielen. CO2-Kältemittel, das aus dem Kondensator 24 austritt, wird auf dem Weg zum Expansionsventil 10 mittels des Wärmeübertragers 23 abgekühlt. Die Wärme wird von dem aus dem Verdampfer 4 austretenden Kältemittel aufgenommen, das eine um einige Grad niedrigere Temperatur besitzt als das aus dem Kondesator 24 austretende Kältemittel.
  • Die 8 zeigt ein erfindungsgemäßes Klimagerät, das wie das Klimagerät von 2 mit Wärmeübertragern 27 und 28 für den Frontbereich und 25 und 26 für den Heckbereich ausgestattet ist. Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen von 2 bzw. von 6 und 7 sind für den Heiz- und Kühlbetrieb getrennte Wärmeübertrager vorgesehen. Die Wärmeübertrager 28 und 26 werden im Heizbetrieb eingesetzt, während die Wärmeübertrager 27 und 25 im Kühlbetrieb Verwendung finden. Der Vorteil einer solchen Aufteilung besteht darin, daß bei Wechsel vom Heiz- zum Kühlbetrieb verhältnismäßig viel Feuchtigkeit in dem Wärmeübertrager gespeichert ist, die unmittelbar nach dem Wechsel der Betriebsart die Scheiben in einem Fahrzeug beschlagen läßt. Dies ist durch die Trennung der Wärmeübertrager vermieden.
  • Die Verteilung der Heiz- bzw. Kühlleistung zwischen Frontbereich und Heckbereich kann selbstverständlich eingestellt werden, wobei die hierzu erforderlichen Ventile nicht dargestellt sind.
  • Die 9 zeigt das Klimagerät von 8 im Kühlbetrieb. Hieraus ist erkennbar, daß im Kühlbetrieb die Wärmeübertrager 27 und 25 aktiv in Betrieb sind.
  • Das Vorsehen getrennter Wärmeübertrager für den Heiz- und Kühlbetrieb hat zwar eine Kostensteigerung zur Folge, jedoch ist diese verhältnismäßig gering. Wesentlich im Hinblick auf die Kosten eines Klimageräts ist, daß der Kompressor 5 in beiden Betriebsarten verwendet werden kann.
  • Weitere Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Klimageräts liegen im Ermessen des Fachmanns und sind daher von der Erfindung umfaßt.
    • 1
    Klimagerät
    2
    Wärmepumpenkreislauf
    3
    erster Wärmeübertrager
    4
    zweiter Wärmeübertrager
    5
    Kompressor
    6
    Brennstoffzellenanordnung
    7
    Motor-Generator-Einheit
    8
    dritter Wärmeübertrager
    9
    Sammler
    10
    Expansionsventil
    11
    Luftleitung
    12
    Kraftstoffleitung
    13
    Kühlkreislauf
    14
    elektrische Verbindung
    15
    Luftstrom aus der Umgebung
    16
    Luftstrom in den Fahrzeuginnenraum
    16a
    Luftstrom im Frontbereich
    16b
    Luftstrom im Heckbereich
    4a
    Wärmeübertrager für den Frontbereich
    4b
    Wärmeübertrager für den Heckbereich
    17
    zusätzlicher Wärmeübertrager
    18
    Kühlkreislauf zum zusätzlichen Wärmeübertrager 17
    19
    PTC (elektrisches Heizelement)
    20
    Verbrennungsmotor
    21
    Generator
    22
    weiterer Wärmeübertrager
    23
    interner Wärmeübertrager
    24
    Kondensator
    25, 26, 27, 28
    Wärmeübertrager
    29
    Pumpe
    30
    DC/AC-Wandler
    31
    Steckdose
    32
    Gebläse

Claims (9)

  1. Klimagerät zur Standklimatisierung eines Fahrzeugs mit – einem Wärmepumpenkreislauf (2) mit einem ersten Wärmeübertrager (3) zur Aufnahme von Umgebungswärme und einem zweiten Wärmeübertrager (4; 4a, 4b) zur Abgabe von Wärme in einen Fahrzeuginnenraum sowie einem elektrisch oder mechanisch antreibbaren Kompressor (5), der in Strömungsrichtung des Wärmepumpenkreislaufs (2) zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeübertrager (3, 4; 4a, 4b) angeordnet ist und – einem Zusatzaggregat (6, 7) zur Erzeugung elektrischer oder mechanischer Leistung, wobei die elektrische oder mechanische Leistung zumindest teilweise zum Antrieb des Kompressors (5) eingesetzt wird, und wobei ein dritter Wärmeübertrager (8) vorgesehen ist, durch den Abwärme des Zusatzaggregats (6, 7) auf den Wärmepumpenkreislauf (2) übertragen wird.
  2. Klimagerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Wärmeübertrager (8) in Strömungsrichtung des Wärmepumpenkreislaufs (2) zwischen dem ersten Wärmeübertrager (3) und dem Kompressor (5) angeordnet ist.
  3. Klimagerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmepumpenkreislauf (2) mit einem CO2-Kältemittel gefüllt ist.
  4. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Luftstrom (16) durch den zweiten Wärmeübertrager (4) ein zusätzlicher Wärmeübertrager (17) vorgesehen ist, dem zur weiteren Erwärmung des Luftstroms (16) Wärme von dem Zusatzaggregat (6, 7) zugeführt wird.
  5. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit elektrischer Leistung versorgtes elektrisches Heizelement (19) in einem Luftstrom (16) durch den zweiten Wärmeübertrager (4) angeordnet ist.
  6. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zweiten Betriebsart einzelne Komponenten (5, 9) des Wärmepumpenkreislaufs (2) zur Kühlung eines Fahrzeuginnenraums betrieben werden.
  7. Klimagerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (5) eine in der zweiten Betriebsart genutzte Komponente ist.
  8. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzaggregat eine Brennstoffzellenanordnung (6) ist.
  9. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzaggregat eine Verbrennungsmotor-Generator-Einheit (7) ist, durch die ein unabhängiger Betrieb des Klimageräts (1) von einem Fahrzeugantriebsmotor ermöglicht ist.
DE102004002445A 2004-01-16 2004-01-16 Klimagerät zur Standklimatisierung eines Fahrzeugs Ceased DE102004002445A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004002445A DE102004002445A1 (de) 2004-01-16 2004-01-16 Klimagerät zur Standklimatisierung eines Fahrzeugs
EP05000482A EP1557306A3 (de) 2004-01-16 2005-01-12 Klimagerät zur Standklimatisierung eines Fahrzeugs
JP2005008083A JP2005200011A (ja) 2004-01-16 2005-01-14 車両を停車時に空調するための空調装置
US11/036,174 US20050218135A1 (en) 2004-01-16 2005-01-18 Climate control device for stationary climate control of a motor vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004002445A DE102004002445A1 (de) 2004-01-16 2004-01-16 Klimagerät zur Standklimatisierung eines Fahrzeugs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004002445A1 true DE102004002445A1 (de) 2005-08-11

Family

ID=34625715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004002445A Ceased DE102004002445A1 (de) 2004-01-16 2004-01-16 Klimagerät zur Standklimatisierung eines Fahrzeugs

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20050218135A1 (de)
EP (1) EP1557306A3 (de)
JP (1) JP2005200011A (de)
DE (1) DE102004002445A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005060516A1 (de) * 2005-12-12 2007-06-14 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Fahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs
DE102007051361B3 (de) * 2007-10-26 2009-04-16 Enerday Gmbh Modulgehäuse für Brennstoffzellenmodule und Verfahren zum Bereitstellen eines Brennstoffzellenmoduls
DE102007051566A1 (de) * 2007-10-29 2009-04-30 Enerday Gmbh Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug
DE102007051362A1 (de) 2007-10-26 2009-04-30 Enerday Gmbh Kraftfahrzeug mit Schnittstelle zum Versorgen eines fahrzeugunabhängigen Stromverbrauchers
DE102010024854B4 (de) 2009-06-26 2022-05-12 Denso Corporation Klimaanlage für ein Fahrzeug

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE515730T1 (de) * 2007-10-03 2011-07-15 Parker Hannifin Corp Wärmeverwaltungssystem für brennstoffzelle/batterie
JP2009190579A (ja) * 2008-02-14 2009-08-27 Calsonic Kansei Corp 空気調和システム
JP2009190687A (ja) * 2008-02-18 2009-08-27 Calsonic Kansei Corp 車両用空気調和システム
JP5614611B2 (ja) * 2009-11-09 2014-10-29 剛正 山田 ２次電池と固体酸化物型燃料電池とを備えた電動式移動体
US8602141B2 (en) 2010-04-05 2013-12-10 Daimler Trucks North America Llc Vehicle power system with fuel cell auxiliary power unit (APU)
JP5755490B2 (ja) * 2011-04-18 2015-07-29 トヨタ自動車株式会社 冷却装置
JP6304578B2 (ja) * 2013-03-06 2018-04-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 車両用空調装置
DE102013012926A1 (de) * 2013-08-02 2015-02-05 Man Truck & Bus Ag Wärmepumpe, insbesondere zur Heizung eines Fahrzeuginnenraums, sowie Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe
KR101775441B1 (ko) * 2015-09-09 2017-09-07 제주대학교 산학협력단 연료전지 자동차의 공기조화장치
DE102015218825A1 (de) * 2015-09-30 2017-03-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Steuerungssystem zur Klimatisierung eines Fahrzeugs
JP6565744B2 (ja) * 2016-03-10 2019-08-28 株式会社デンソー 空調装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19850829C1 (de) * 1998-11-04 2000-03-16 Valeo Klimasysteme Gmbh Kühl-Heiz-Kreis für ein Fahrzeug
DE10128877A1 (de) * 2001-06-15 2002-12-19 Behr Gmbh & Co Fahrzeug-Kühlkreislauf für die Kühlung einer temperaturerhöhenden Einrichtung mittels eines Kühlmittels
DE10223949A1 (de) * 2002-05-29 2003-12-24 Webasto Thermosysteme Gmbh System und Verfahren zum Kühlen beziehungsweise Heizen eines Fahrzeuginnenraums

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61155013A (ja) * 1984-12-27 1986-07-14 Daihatsu Motor Co Ltd サブエンジン搭載車
US4825663A (en) * 1987-11-16 1989-05-02 Paccar Inc. Auxiliary air conditioning system for trucks and other heavy duty vehicles
JP3329091B2 (ja) * 1994-09-28 2002-09-30 株式会社デンソー ヒートポンプ式車両用空調装置
DE19738250C2 (de) * 1997-09-02 2000-11-16 Daimler Chrysler Ag Kraftfahrzeugklimaanlage mit Kompressoreinheit
US6053266A (en) * 1997-12-01 2000-04-25 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Fuel cell engine having a propulsion motor operatively connected to drive a fluid supply device
DE19813674C1 (de) * 1998-03-27 1999-04-15 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung und Verfahren zum Heizen und Kühlen eines Nutzraumes eines Kraftfahrzeuges
DE19953940A1 (de) * 1998-11-17 2000-05-25 Bosch Gmbh Robert Antriebsaggregat für ein Kraftfahrzeug
FR2787392B1 (fr) * 1998-12-21 2002-01-11 Valeo Climatisation Dispositif de chauffage-climatisaiton d'encombrement reduit pour vehicule automobile
DE10006513B4 (de) * 2000-02-15 2014-12-24 Behr Gmbh & Co. Kg Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit Wärmepumpen- und/oder Reheat-Betriebsart
JP4517529B2 (ja) * 2000-07-21 2010-08-04 株式会社日本自動車部品総合研究所 ヒートポンプサイクル、加熱装置、車両用暖房装置、暖房装置および蒸気圧縮式冷凍サイクル
US6796367B2 (en) * 2001-08-13 2004-09-28 Inventive Technologies Foundation Vehicle battery charging and air conditioning operating unit
US20030070849A1 (en) * 2001-10-17 2003-04-17 Whittaker Clark Thomas Auxiliary power unit for vehicles
US6865901B2 (en) * 2002-05-29 2005-03-15 Webasto Thermosysteme International Gmbh System with an internal combustion engine, a fuel cell and a climate control unit for heating and/or cooling the interior of a motor vehicle and process for the operation thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19850829C1 (de) * 1998-11-04 2000-03-16 Valeo Klimasysteme Gmbh Kühl-Heiz-Kreis für ein Fahrzeug
DE10128877A1 (de) * 2001-06-15 2002-12-19 Behr Gmbh & Co Fahrzeug-Kühlkreislauf für die Kühlung einer temperaturerhöhenden Einrichtung mittels eines Kühlmittels
DE10223949A1 (de) * 2002-05-29 2003-12-24 Webasto Thermosysteme Gmbh System und Verfahren zum Kühlen beziehungsweise Heizen eines Fahrzeuginnenraums

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005060516A1 (de) * 2005-12-12 2007-06-14 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Fahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs
DE102007051361B3 (de) * 2007-10-26 2009-04-16 Enerday Gmbh Modulgehäuse für Brennstoffzellenmodule und Verfahren zum Bereitstellen eines Brennstoffzellenmoduls
DE102007051362A1 (de) 2007-10-26 2009-04-30 Enerday Gmbh Kraftfahrzeug mit Schnittstelle zum Versorgen eines fahrzeugunabhängigen Stromverbrauchers
DE102007051566A1 (de) * 2007-10-29 2009-04-30 Enerday Gmbh Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug
DE102010024854B4 (de) 2009-06-26 2022-05-12 Denso Corporation Klimaanlage für ein Fahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
EP1557306A3 (de) 2005-11-16
JP2005200011A (ja) 2005-07-28
US20050218135A1 (en) 2005-10-06
EP1557306A2 (de) 2005-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1557306A2 (de) Klimagerät zur Standklimatisierung eines Fahrzeugs
DE19850829C1 (de) Kühl-Heiz-Kreis für ein Fahrzeug
DE102011107540B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens in einem Sportbetriebsmodus
DE102016006682B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs sowie Klimaanlage zur Durchführung des Verfahrens
DE19925443B4 (de) Klimatisierung mit elektrischem Kompressor
DE102011000796B4 (de) Klimatisierungssystem für insbesondere ein Hybridfahrzeug
DE112014004894T5 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb eines Schaltelements und Fahrzeug-Klimatisierungsvorrichtung
EP1319536A1 (de) Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug
DE102013227034A1 (de) Thermomanagement für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug sowie ein Verfahren zur Konditionierung des Innenraums eines solchen Kraftfahrzeugs
EP1706282A1 (de) Klimaanlage für ein kraftfahrzeug
DE102006003424A1 (de) Kraftfahrzeug mit Solarmodul
WO2012150070A1 (de) Verfahren zum konditionieren eines wärme-/kältespeichers sowie fahrzeug mit einem wärme-/kältespeicher
DE10201741A1 (de) Fahrzeug mit einer Klimatisierung und einer Wärmequelle
DE10223949A1 (de) System und Verfahren zum Kühlen beziehungsweise Heizen eines Fahrzeuginnenraums
DE102009048674A1 (de) Klimatisierungseinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Klimatisierungseinrichtung
DE102011051624A1 (de) Kühlsystem zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug
DE102018211559B4 (de) Fahrzeug mit einer Klimatisierungsvorrichtung zum Erwärmen und Kühlen eines elektrischen Energiespeichers
DE10346974A1 (de) Klimaanlage für ein Hybridfahrzeug
WO2014037216A1 (de) Verfahren zum thermischen konditionieren eines verbrennungsmotors und/oder eines fahrgastraums eines fahrzeugs sowie fahrzeug
EP3294578A1 (de) Fahrzeugklimatisierungsanlage und betriebsverfahren
DE102020130911B3 (de) Kältemittelkreislauf für eine Fahrzeugklimaanlage
EP3628517B1 (de) Modulare klimatisierungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug
WO2017067832A1 (de) Klimagerät und verfahren zum betrieb eines solchen
DE102019132816A1 (de) Wärmemanagementsystem für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug mit einem solchen
DE10258195B3 (de) Klimagerät

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection