Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20 sowie ein verfahrensgemäßes und/oder anordnungsgemäßes Kraftfahrzeug.The invention relates to an air conditioning arrangement according to the preamble of claim 1, a method according to the preamble of claim 20 and a method according to and / or according to the motor vehicle.
Das thermische Konditionieren von Kraftfahrzeugen ist bekannt. Solche Kraftfahrzeuge können beispielsweise einen Elektroantrieb aufweisen, wobei vielfältige Elektrokomponenten des Elektroantriebs thermisch konditioniert werden, beispielsweise gekühlt oder erwärmt. Es ist bekannt, dazu ein Wärmetransportmedium zu verwenden und dieses durch entsprechende den Elektrokomponenten zugeordnete Wärmetauscher zum Übertragen entsprechender Wärmeströme zu führen. Entsprechende Wärme kann beispielsweise zum Beheizen eines Innenraums des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Außerdem ist es bekannt, mittels Klimakompressoren Wärme und/oder Kälte zum thermischen Konditionieren der Elektrokomponenten, des Innenraums und/oder weiterer Komponenten des Kraftfahrzeugs bereitzustellen. Die DE 10 2005 048 660 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regulierung der Temperatur der Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs. Diese Vorrichtung zur thermischen Regulierung der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs umfasst einen Kühlkreislauf, in dem eine Kühlflüssigkeit zirkuliert, einen sekundären Kreislauf, in dem eine wärmeübertragende Flüssigkeit zirkuliert, einen Wärmetauscher, der durch die Kühlflüssigkeit und die Wärme übertragende Flüssigkeit durchflossen wird, und Mittel zum thermischen Austausch, welche durch die wärmeübertragende Flüssigkeit und einen Luftstrom durchflossen werden, der dazu bestimmt ist, die Fahrgastzelle des Fahrzeugs zu erwärmen und abzukühlen. Die wärmeübertragende Flüssigkeit im sekundären Kreislauf zirkuliert in zwei entgegengesetzte Richtungen im Modus des Heizens der Fahrgastzelle einerseits und im Modus des Kühlens der Fahrgastzelle andererseits. Darüber hinaus umfassen die Mittel des thermischen Austauschs mindestens eine Gesamtheit von zwei Wärmetauschern, die parallel angebracht sind und jeweils mit einem Klappventil ausgestattet sind, wobei die Klappventile antiparallel angebracht sind, um den einen oder den anderen Wärmetauscher im Modus des Heizens und im Modus des Kühlens der Fahrgastzelle zu versorgen. Weitere Klimatisierungsanordnungen zeigen die US 2008 0028768 A1 , US 2009 0020620 A1 , DE 10 2007 044 466 A1 , WO 99 10191 A1 , DE 603 03 654 T2 , DE 101 54 595 A1 sowie DE 195 42 125 A1 .The thermal conditioning of motor vehicles is known. Such motor vehicles may, for example, have an electric drive, wherein various electrical components of the electric drive are thermally conditioned, for example, cooled or heated. It is known to use a heat transport medium and to guide this by corresponding the electrical components associated heat exchanger for transmitting corresponding heat flows. Corresponding heat can be used for example for heating an interior of the motor vehicle. Moreover, it is known to provide by means of air conditioning compressors heat and / or cold for thermally conditioning the electrical components, the interior and / or other components of the motor vehicle. The DE 10 2005 048 660 A1 discloses an apparatus and method for regulating the temperature of the passenger compartment of a motor vehicle. This device for thermally regulating the passenger compartment of the motor vehicle comprises a cooling circuit in which a cooling liquid circulates, a secondary circuit in which a heat-transferring liquid circulates, a heat exchanger through which the cooling liquid and the heat-transferring liquid flow, and means for thermal exchange which are traversed by the heat transfer fluid and an air flow which is intended to heat and cool the passenger compartment of the vehicle. The heat transfer fluid in the secondary circuit circulates in two opposite directions in the mode of heating the passenger compartment on the one hand and in the mode of cooling the passenger compartment on the other hand. Moreover, the thermal exchange means comprise at least a whole of two heat exchangers mounted in parallel and each equipped with a flap valve, the flap valves being mounted in anti-parallel to one or the other of the heat exchanger and the cooling mode to supply the passenger compartment. Other air conditioning arrangements show the US 2008 0028768 A1 . US 2009 0020620 A1 . DE 10 2007 044 466 A1 . WO 99 10191 A1 . DE 603 03 654 T2 . DE 101 54 595 A1 such as DE 195 42 125 A1 ,
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes thermisches Konditionieren eines einen Elektroantrieb aufweisenden Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.The object of the invention is to enable an improved thermal conditioning of a motor vehicle having an electric drive.
Die Aufgabe ist durch eine Klimatisierungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhaft ist eine Peltier-Wärmepumpe vorgesehen, die gleichzeitig als Wärmequelle und als Wärmesenke dient, so dass sich ein besonders einfacher Aufbau der Klimatisierungsanordnung ergibt. Vorteilhaft kann mittels der Wärmepumpe ein Wärmestrom aktiv transportiert werden. Es versteht sich, dass auch der Einsatz anderer Wärmepumpen statt einer Peltier–Wärmepumpe von der Erfindung umfasst sind. So kann allgemein die Wärmepumpe als eine Maschine, die unter Aufwendung von technischer Arbeit thermische Energie aus einem Reservoir mit niedrigerer Temperatur aufnimmt und – zusammen mit der Antriebsenergie – als Wärme auf ein System mit höherer Temperatur überträgt, definiert werden. Beispiele für weitere Wärmepumpen neben einer Peltier-Wärmepumpe wären Wärmepumpen, die nach dem Kaltdampfprozess, magnetokalorisch oder thermoakustisch arbeiten. Unter einem passiven Transportieren eines Wärmestroms kann verstanden werden, dass sich der Wärmestrom entlang eines Temperaturgefälles ohne weiteres Zutun fortbewegt. Unter aktivem Transportieren des Wärmestroms kann verstanden werden, dass dies entgegen eines vorhandenen Temperaturgefälles erfolgt. Dieses Phänomen tritt bei sogenannten Wärmepumpen auf, die unter Zuführung von Energie, vorliegend insbesondere der elektrischen Energie, den Wärmestrom entgegen des Temperaturgefälles antreiben. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine in den ersten Kreislauf geschaltete Warmseite und in den zweiten Kreislauf geschaltete Kaltseite aufweisende Wärmepumpe mittels der ein dritter Wärmestrom von dem Wärmetransportmedium oder dem weiteren Wärmetransportmedium des zweiten Kreislaufs in das Wärmetransportmedium des ersten Kreislaufs unter einem Verbrauch von insbesondere elektrischer Energie aktiv transportierbar und damit eine bedarfsgerechte Temperierung von an den ersten und zweiten Kreislauf gekoppelten thermischen Komponenten des Fahrzeugs möglich ist.The object is achieved by an air conditioning arrangement according to the preamble of claim 1 by the characterizing part of claim 1. Advantageously, a Peltier heat pump is provided, which also serves as a heat source and as a heat sink, so that there is a particularly simple construction of the air conditioning arrangement. Advantageously, a heat flow can be actively transported by means of the heat pump. It is understood that the use of other heat pumps instead of a Peltier heat pump are included in the invention. Thus, in general, the heat pump can be defined as a machine that, using engineering, receives thermal energy from a lower temperature reservoir and, together with the drive energy, transfers it as heat to a higher temperature system. Examples of further heat pumps in addition to a Peltier heat pump would be heat pumps, which work after the cold vapor process, magnetocalorically or thermoacoustically. A passive transporting of a heat flow can be understood to mean that the heat flow travels along a temperature gradient without any further action. By actively transporting the heat flow, it can be understood that this occurs against an existing temperature gradient. This phenomenon occurs in so-called heat pumps, which drive the heat flow against the temperature gradient while supplying energy, in this case especially the electrical energy. The invention is characterized in that a switched into the first circuit hot side and connected to the second circuit cold side having heat pump by means of a third heat flow from the heat transfer medium or the other heat transport medium of the second cycle in the heat transport medium of the first cycle under a consumption of particular electrical energy can be actively transported and thus an on-demand temperature control of coupled to the first and second circuit thermal components of the vehicle is possible.
Die Erfindung ermöglicht es insbesondere ein Ladegerät bedarfsgerecht thermisch zu konditionieren und/oder Elektrokomponenten bedarfsgerecht zu konditionieren und/oder einen möglichst einfach aufgebauten Wärmetauscher, insbesondere Frontend-Wärmetauscher bereitzustellen und/oder einen Strömungswiderstand entsprechender Kreisläufe zum thermischen Konditionieren mittels eines Wärmetransportmedium zu minimieren und/oder mit möglichst wenig Antriebspumpen für das Wärmetransportmedium auszukommen und/oder fluidseitig getrennte Kreisläufe zum thermischen Konditionieren von Elektrokomponenten und eines Innenraums des Kraftfahrzeugs bereitzustellen und/oder auch bei vergleichsweise hohen Außentemperaturen eine Kühlung der Elektrokomponenten und/oder des Innenraums zu ermöglichen und/oder auf einfache Art und Weise eine Abwärme eines Ladegeräts zum Aufwärmen einer Batterie zu verwenden und/oder bedarfsgerecht entweder Abwärme der Elektrokomponenten an eine Umgebung des Kraftfahrzeugs abzuführen oder in einem Winterbetriebsfall für ein Aufwärmen des Innenraums des Kraftfahrzeugs zu verwenden und/oder eine Batterie bedarfsgerecht thermisch zu konditionieren und/oder eine Elektromaschine, einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler sowie eine Leistungselektronik bedarfsgerecht thermisch zu konditionieren und/oder für einen Winterbetriebsfall eine zu den Elektrokomponenten zusätzliche Wärmequelle zur Erwärmung des Innenraums bereitzustellen und/oder eine möglichst einfach aufgebaute Klimatisierungsanordnung bereitzustellen, die mit möglichst wenig Wärmequellen auskommt und/oder eine möglichst flexibel ansteuerbare und/oder regelbare Klimatisierungsanordnung bereitzustellen. Der Wärmetauscher ist insbesondere als Frontendwärmetauscher ausgebildet, so dass er durch seine Anordnung im Frontend und damit im Vorderwagen einer direkten Luftanströmung ausgesetzt ist. Selbstverständlich ist es auch möglich den Wärmetauscher an anderer Stelle als dem Frontend eines Fahrzeugs anzuordnen.In particular, the invention makes it possible to thermally condition a charger as required and / or to condition electrical components as required and / or to provide a heat exchanger which is as simple as possible, in particular front-end heat exchangers and / or to minimize and / or restrict a flow resistance of corresponding circuits for thermal conditioning by means of a heat transport medium to make do with as few drive pumps for the heat transport medium and / or to provide separate fluid circuits for thermal conditioning of electrical components and an interior of the motor vehicle and / or even at relatively high outside temperatures cooling of the electrical components and / or To allow interior and / or easily to use a waste heat of a charger for warming a battery and / or dissipate either waste heat of the electrical components to an environment of the motor vehicle or to use in a winter operation for warming up the interior of the motor vehicle and / or or thermally condition a battery as needed and / or thermally condition an electric machine, DC-DC converter, and power electronics as needed, and / or provide an additional heat source for heating the interior for winter operation and / or as simply as possible To provide air conditioning arrangement, which manages with as few heat sources and / or provide a flexibly controllable and / or controllable air conditioning arrangement. The heat exchanger is designed in particular as a front-end heat exchanger, so that it is exposed by its arrangement in the front end and thus in the front of a direct air flow. Of course, it is also possible to arrange the heat exchanger at a location other than the front end of a vehicle.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 2 ausgebildet. Vorteilhaft kann ein Wärmestrom zum Erwärmen und/oder Beheizen mittels des Innenraumluftstroms in den Innenraum des Kraftfahrzeugs eingebracht werden.A preferred embodiment of the air conditioning arrangement is designed according to claim 2. Advantageously, a heat flow for heating and / or heating by means of the indoor air flow can be introduced into the interior of the motor vehicle.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 3 ausgebildet. Vorteilhaft kann mittels des ersten Ventils der erste Kreislauf so umgeschaltet werden, dass die von der Wärmepumpe erzeugte Wärme entweder dem Innenraum zugeführt wird oder an die Umgebung abgegeben wird. Vorteilhaft kann so zwischen einem Sommer- und einem Winterbetrieb umgeschaltet werden.Another preferred embodiment of the air conditioning arrangement is formed according to claim 3. Advantageously, by means of the first valve, the first circuit can be switched so that the heat generated by the heat pump is either supplied to the interior or discharged to the environment. Advantageously can be switched so between a summer and a winter operation.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 4 ausgebildet. Vorteilhaft kann mittels der Elektrokomponenten-Anordnung ein thermisches Konditionieren der Elektrokomponenten erfolgen. Dazu kann die Elektrokomponenten-Anordnung pro Elektrokomponente zumindest einen separaten Wärmetauscher aufweisen, der von dem Wärmetransportmedium durchströmt wird. Dabei kann, je nach Bedarf und Betriebszustand der Klimatisierungsanordnung der jeweiligen Elektrokomponente entweder Wärme zugeführt werden oder von dieser abgeführt werden.A further preferred embodiment of the air conditioning arrangement is designed according to claim 4. Advantageously, a thermal conditioning of the electrical components can take place by means of the electrical component arrangement. For this, the electrical component arrangement per electrical component can have at least one separate heat exchanger, through which the heat transport medium flows. In this case, depending on the needs and operating condition of the air conditioning arrangement of the respective electrical component either heat can be supplied or removed from it.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 5 ausgebildet. Vorteilhaft können mittels des zweiten Kreislaufes die Elektrokomponenten-Anordnung thermisch konditioniert werden.Another preferred embodiment of the air conditioning arrangement is designed according to claim 5. Advantageously, the electrical component arrangement can be thermally conditioned by means of the second circuit.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 6 ausgebildet. Vorteilhaft kann mittels des Ventils die Elektrokomponenten-Anordnung von dem übrigen zweiten Kreislauf abgetrennt werden. Dadurch ist es möglich, auf Betriebszustände zu reagieren, bei denen keine thermische Konditionierung der Elektrokomponenten erforderlich ist. Vorteilhaft kann dadurch bedarfsweise ein fluidseitiger Widerstand des zweiten Kreislaufs minimiert werden.Another preferred embodiment of the air conditioning arrangement is formed according to claim 6. Advantageously, the electric component arrangement can be separated from the remaining second circuit by means of the valve. This makes it possible to react to operating conditions in which no thermal conditioning of the electrical components is required. Advantageously, a fluid-side resistance of the second circuit can be minimized as needed.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 7 ausgebildet. Vorteilhaft ist das Ladegerät in dem Parallelzweig angeordnet. Das Ladegerät kann also mittels des Parallelzweigs separat konditioniert werden, so dass dieses nur für den Fall, dass dieses auch tatsächlich thermisch konditioniert werden muss, beispielsweise sich in einem Ladebetrieb befindet und gekühlt werden muss, entsprechend mit dem Wärmetransportmedium beschickt werden kann. Vorteilhaft kann dadurch wahlweise zwischen einem Ladebetrieb und einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs unterschieden werden, wobei sich vorteilhaft in jedem der beiden Betriebszustände ein optimaler Strömungswiderstand ergibt.Another preferred embodiment of the air conditioning arrangement is formed according to claim 7. Advantageously, the charger is arranged in the parallel branch. The charger can thus be conditioned separately by means of the parallel branch, so that this only in the event that this must be thermally conditioned even, for example, is in a charging operation and must be cooled, can be charged accordingly with the heat transfer medium. Advantageously, this can be selectively distinguished between a charging operation and a driving operation of the motor vehicle, which advantageously results in an optimal flow resistance in each of the two operating states.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 8 ausgebildet. Vorteilhaft kann mittels der Ventilanordnung der Parallelzweig abgetrennt werden. Vorteilhaft kann dies in einem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs erfolgen, wenn dieses nicht geladen wird, also in einem Stillstand und/oder während eines Fahrbetriebs. Vorteilhaft muss das Ladegerät während des Fahrbetriebs nicht von dem Wärmetransportmedium durchströmt werden.Another preferred embodiment of the air conditioning arrangement is formed according to claim 8. Advantageously, the parallel branch can be separated by means of the valve arrangement. This can advantageously take place in an operating state of the motor vehicle when it is not being charged, that is to say at a standstill and / or during a driving operation. Advantageously, the charger must not be traversed by the heat transfer medium during driving.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 9 ausgebildet. Vorteilhaft kann mittels des Ventils gewählt werden, ob eine Abwärme der Elektrokomponenten-Anordnung über den Frontend-Wärmetauscher in die Umgebung des Kraftfahrzeugs abgegeben wird oder in dem Kraftfahrzeug gehalten wird, beispielsweise um den Innenraum thermisch zu konditionieren beziehungsweise zu erwärmen. Vorteilhaft kann dadurch eine Abwärme der Elektrokomponenten-Anordnung bedarfsweise und optimal genutzt werden. Gegebenenfalls kann auch mittels der Wärmepumpe ein entsprechender Wärmestrom, der von der Elektrokomponenten-Anordnung herrührt, aufgenommen werden. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, falls in der Umgebung des Kraftfahrzeugs sehr niedrige Temperaturen herrschen. Another preferred embodiment of the air conditioning arrangement is formed according to claim 9. Advantageously, by means of the valve can be selected whether a waste heat of the electrical component assembly is discharged through the front-end heat exchanger in the environment of the motor vehicle or is held in the motor vehicle, for example, to thermally condition the interior or to heat. Advantageously, a waste heat of the electrical component arrangement can be used as needed and optimally. Optionally, by means of the heat pump, a corresponding heat flow, which originates from the electrical component arrangement, are recorded. This can be advantageous in particular if very low temperatures prevail in the surroundings of the motor vehicle.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 10 ausgebildet. Vorteilhaft sind in dem Frontend-Wärmetauscher nur erster Wärmetauscher und ein zweiter Wärmetauscher erforderlich. Vorteilhaft ergibt sich ein besonders einfach aufgebauter Frontend-Wärmetauscher.Another preferred embodiment of the air conditioning arrangement is formed according to claim 10. Advantageously, only first heat exchanger and a second heat exchanger are required in the front end heat exchanger. Advantageously, results in a particularly simple front end heat exchanger.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 11 ausgebildet. Vorteilhaft kann der Wärmetauscher wahlweise mittels des Ventils angesteuert werden. Vorteilhaft kann so der Frontend-Wärmetauscher für unterschiedliche Aufgaben verwendet werden, so dass dieser vorteilhaft besonders gut ausgenutzt wird und kein weiterer Wärmetauscher des Frontend-Wärmetauschers erforderlich ist.Another preferred embodiment of the air conditioning arrangement is formed according to claim 11. Advantageously, the heat exchanger can be selectively controlled by means of the valve. Advantageously, the front-end heat exchanger can thus be used for different tasks, so that it is advantageously used particularly well and no further heat exchanger of the front-end heat exchanger is required.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 12 ausgebildet. Vorteilhaft kann der dritte Kreislauf mittels der dritten Pumpe separat von dem ersten und/oder zweiten Kreislauf angesteuert werden.Another preferred embodiment of the air conditioning arrangement is formed according to claim 12. Advantageously, the third circuit can be controlled by the third pump separately from the first and / or second circuit.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 13 ausgebildet. Vorteilhaft kann mittels des dritten Kreislaufes die Elektrokomponenten-Anordnung separat angesteuert werden, insbesondere kann eine Durchflussrate des Wärmetransportmediums und damit entsprechende Wärmeströme separat mittels des dritten Kreislaufs, insbesondere mittels einer entsprechenden Ansteuerung der dritten Pumpe, angesteuert werden.Another preferred embodiment of the air conditioning arrangement is formed according to claim 13. Advantageously, the electrical component arrangement can be controlled separately by means of the third circuit, in particular, a flow rate of the heat transport medium and thus corresponding heat flows can be controlled separately by means of the third circuit, in particular by means of a corresponding control of the third pump.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 14 ausgebildet. Vorteilhaft kann mittels des Wasser-Wasser-Wärmetauschers der fünfte Wärmestrom zwischen dem zweiten Kreislauf und dem dritten Kreislauf ausgetauscht werden. Vorteilhaft kann dadurch mittels der Wärmepumpe bereitgestellte Kälteleistung über den Wasser-Wasser-Wärmetauscher zum Kühlen der Elektrokomponenten verwendet werden. Vorteilhaft sind dennoch der zweite und der dritte Kreislauf gänzlich separiert voneinander betreibbar, steuerbar und/oder regelbar.Another preferred embodiment of the air conditioning arrangement is formed according to claim 14. Advantageously, the fifth heat flow between the second circuit and the third circuit can be exchanged by means of the water-water heat exchanger. Advantageously, by means of the heat pump provided cooling capacity can be used via the water-water heat exchanger for cooling the electrical components. Advantageously, however, the second and the third circuit are completely separated from each other operable, controllable and / or regulated.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 15 ausgebildet. Vorteilhaft können sowohl der zweite Kreislauf als auch der dritte Kreislauf mit von der Wärmepumpe bereitgestellter Kälteleistung versorgt werden. Vorteilhaft sind dazu diese gleichermaßen in einen gemeinsamen Leitungsabschnitt geschaltet, nämlich die Kaltseite der Wärmepumpe. In diesem Leitungsabschnitt sind entsprechende Volumenströme des zweiten Kreislaufs und des dritten Kreislaufs gemeinsam führbar, so dass diese sich dort durchmischen, so dass dort auch eine entsprechende Übertragung von Heiz- und/oder Kälteleistung beziehungsweise eine entsprechende Gleichschaltung auftritt.Another preferred embodiment of the air conditioning arrangement is designed according to claim 15. Advantageously, both the second circuit and the third circuit can be supplied with provided by the heat pump cooling capacity. Advantageously, these are equally connected in a common line section, namely the cold side of the heat pump. In this line section corresponding volume flows of the second circuit and the third circuit are jointly feasible, so that they mix there, so that there is also a corresponding transmission of heating and / or cooling capacity or a corresponding DC circuit occurs.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 16 ausgebildet. Vorteilhaft sind der zweite Kreislauf und der dritte Kreislauf parallel geschaltet, wobei vorteilhaft sich ein minimaler fluidseitiger Widerstand des zweiten Kreislaufs und des dritten Kreislaufs ergibt. Insbesondere kann auf den Wasser-Wasser-Wärmetauscher, der einen zusätzlichen Widerstand darstellt, verzichtet werden.Another preferred embodiment of the air conditioning arrangement is designed according to claim 16. Advantageously, the second circuit and the third circuit are connected in parallel, wherein advantageously results in a minimum fluid-side resistance of the second circuit and the third circuit. In particular, can be dispensed with the water-water heat exchanger, which represents an additional resistance.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 17 ausgebildet. Vorteilhaft können der zweite Kreislauf und der dritte Kreislauf mit dem gemeinsamen Wärmetransportmedium betrieben werden, sind also fluidseitig einander zugeordnet. Dadurch ergibt sich ein vorteilhaft geringer fluidseitiger Widerstand beim Betreiben des zweiten und dritten Kreislaufes.Another preferred embodiment of the air conditioning arrangement is designed according to claim 17. Advantageously, the second circuit and the third circuit can be operated with the common heat transport medium, so they are associated with each other on the fluid side. This results in an advantageous low fluid-side resistance in the operation of the second and third circuit.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 18 ausgebildet. Vorteilhaft kann der dritte Kreislauf wahlweise so geschaltet werden, dass er durch die Kaltseite der Peltier-Pumpe führt oder nicht. Vorteilhaft kann dadurch also gewählt werden, ob die in den dritten Kreislauf geschaltete Elektrokomponentenanordnung mittels der Wärmepumpe gekühlt werden soll oder nicht. Vorteilhaft steht die maximale Durchflussmenge der Wärmepumpe gegebenenfalls gänzlich dem zweiten Kreislauf, also dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zur Verfügung. Vorteilhaft kann dadurch ein fluidseitiger Widerstand der Klimatisierungsanordnung bedarfsgerecht optimiert werden.Another preferred embodiment of the air conditioning arrangement is designed according to claim 18. Advantageously, the third circuit can optionally be switched so that it passes through the cold side of the Peltier pump or not. Advantageously, it can thus be selected whether the switched in the third circuit electrical component assembly is to be cooled by the heat pump or not. Advantageously, the maximum flow rate of the heat pump is optionally completely the second cycle, so the interior of the motor vehicle available. Advantageously, a fluid-side resistance of the air-conditioning arrangement can thereby be optimized as needed.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Klimatisierungsanordnung ist gemäß Anspruch 19 ausgebildet. Vorteilhaft wird der dritte Wärmestrom entweder nur mit dem zweiten Kreislauf ausgetauscht, so dass der zweite Kreislauf eine maximale Wärmemenge abgeben kann oder gegebenenfalls zusammen mit dem dritten Kreislauf, so dass vorteilhaft ein Teil der dem zweiten und dritten Kreislauf entzogenen Wärmemenge zum Kühlen der Elektrokomponenten verwendet werden kann.Another preferred embodiment of the air conditioning arrangement is designed according to claim 19. Advantageously, the third heat flow is exchanged either only with the second circuit, so that the second circuit can deliver a maximum amount of heat or optionally together with the third circuit, so that advantageously a part of the second and third circuit withdrawn amount of heat used to cool the electrical components can.
Die Aufgabe ist außerdem bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20 durch das Kennzeichen des Anspruchs 20 gelöst. Das Verfahren wird insbesondere mittels einer vorab beschriebenen Klimatisierungsanordnung durchgeführt. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.The object is also achieved in a method according to the preamble of claim 20 by the characterizing part of claim 20. The method is carried out in particular by means of a previously described air conditioning arrangement. This results in the advantages described above.
Die Aufgabe ist außerdem durch ein Kraftfahrzeug mit einer vorab beschriebenen Klimatisierungsanordnung und/oder eingerichtet, ausgelegt, konstruiert und/oder ausgestattet mit einer Software zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.The object is also achieved by a motor vehicle with a previously described Air conditioning arrangement and / or set up, designed, constructed and / or equipped with software for performing a method described above solved. This results in the advantages described above.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details emerge from the following description in which an exemplary embodiment is described with reference to the drawing. The same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Es zeigen:Show it:
1 ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Klimatisierungsanordnung zum thermischen Konditionieren eines einen Elektroantrieb aufweisenden Kraftfahrzeugs; 1 a particularly preferred embodiment of an air conditioning system for thermally conditioning a motor vehicle having an electric drive;
2 eine weitere Klimatisierungsanordnung ähnlich der in 1 gezeigten, wobei ein Wasser-Wasser-Wärmetauscher vorgesehen ist; 2 another air conditioning arrangement similar to in 1 shown, wherein a water-water heat exchanger is provided;
3 eine weitere Klimatisierungsanordnung ähnlich der in den 1 und 2 gezeigten, wobei im Unterschied nur zwei Kreisläufe vorgesehen sind; und 3 another air conditioning arrangement similar to that in the 1 and 2 shown, in contrast, only two circuits are provided; and
4 eine weitere Klimatisierungsanordnung ähnlich der in den 1–3 gezeigten, wobei im Unterschied eine kompakter aufgebaute Elektrokomponenten-Anordnung vorgesehen ist; und 4 another air conditioning arrangement similar to that in the 1 - 3 shown, in contrast, a compact constructed electrical component assembly is provided; and
5 eine Detailansicht der in 4 gezeigten kompakten Elektrokomponenten-Anordnung; und 5 a detailed view of in 4 shown compact electrical component assembly; and
6 eine Detailansicht einer in 3 gezeigten Elektrokomponenten-Anordnung mit einem zusätzlichen Parallelzweig, wobei der Parallelzweig ein Ladegerät aufweist und 6 a detailed view of an in 3 shown electrical component arrangement with an additional parallel branch, wherein the parallel branch has a charger and
7 eine weitere Klimatisierungsanordnung ähnlich der in 1 gezeigten mit einer reduzierten Anzahl von Verzweigungen und Ventilen; 7 another air conditioning arrangement similar to in 1 shown with a reduced number of branches and valves;
1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Klimatisierungsanordnung 51 zum thermischen Konditionieren eines einen Elektroantrieb 53 aufweisenden Kraftfahrzeugs 55. Der Elektroantrieb 53 ist in 1 nur schematisch dargestellt und weist einen Elektromotor 45 auf. Das Kraftfahrzeug 55 ist in 1 ebenfalls nur teilweise dargestellt. 1 shows a preferred embodiment of an air conditioning arrangement 51 for thermally conditioning an electric drive 53 having motor vehicle 55 , The electric drive 53 is in 1 shown only schematically and has an electric motor 45 on. The car 55 is in 1 also shown only partially.
Die in 1 gezeigte Klimatisierungsanordnung 51 weist einen ersten Kreislauf 10 auf. Der erste Kreislauf 10 wird mit einem Wärmetransportmedium 57 betrieben, wobei eine erste Pumpe 15 den Antrieb beziehungsweise eine Umwälzung des Wärmetransportmediums 57 gewährleistet.In the 1 shown air conditioning arrangement 51 has a first cycle 10 on. The first cycle 10 is with a heat transport medium 57 operated, with a first pump 15 the drive or a circulation of the heat transport medium 57 guaranteed.
Außerdem weist die Klimatisierungsanordnung 51 einen zweiten Kreislauf 20 auf. Der zweite Kreislauf 20 wird ebenfalls mittels des Wärmetransportmediums 57 betrieben. Alternativ oder zusätzlich kann dieser auch mit einem weiteren Wärmetransportmedium betrieben werden. Unter einem Wärmetransportmedium kann insbesondere eine Flüssigkeit, beispielsweise Öl, Wasser und/oder Ähnliches verstanden werden. Der zweite Kreislauf 20 wird von einer zweiten Pumpe 25 angetrieben.In addition, the air conditioning arrangement 51 a second cycle 20 on. The second cycle 20 is also by means of the heat transport medium 57 operated. Alternatively or additionally, this can also be operated with a further heat transport medium. A heat transport medium may, in particular, be understood as meaning a liquid, for example oil, water and / or the like. The second cycle 20 is from a second pump 25 driven.
In den ersten Kreislauf 10 ist ein Frontend-Wärmetauscher 59 geschaltet. Der Frontend-Wärmetauscher 59 ist von einem Umgebungsluftstrom 63 durchströmt. Dazu kann ein Gebläse vorgesehen sein, das in 1 nicht näher dargestellt ist. Der Umgebungsluftstrom 63 stammt von einer das Kraftfahrzeug 55 umgebenden Umgebung 69.In the first cycle 10 is a front end heat exchanger 59 connected. The frontend heat exchanger 59 is from an ambient airflow 63 flows through. For this purpose, a fan may be provided, which in 1 not shown in detail. The ambient air flow 63 comes from a motor vehicle 55 surrounding environment 69 ,
Der Frontend-Wärmetauscher 59 weist einen ersten Wärmetauscher 93 auf, der ebenfalls in den ersten Kreislauf 10 geschaltet ist. Zwischen dem ersten Wärmetauscher 93 des Frontend-Wärmetauschers 59 und dem Umgebungsluftstrom 63 kann ein erster Wärmestrom 61 ausgetauscht werden.The frontend heat exchanger 59 has a first heat exchanger 93 on, also in the first cycle 10 is switched. Between the first heat exchanger 93 the front-end heat exchanger 59 and the ambient airflow 63 can be a first heat flow 61 be replaced.
In den zweiten Kreislauf 20 ist ein Kühlungswärmetauscher 65 geschaltet. Der Kühlungswärmetauscher 65 ist einem Innenraum 71 des Kraftfahrzeugs 55 zugeordnet. Der Innenraum 71, das Innere des Kraftfahrzeugs 55, ist von der Umgebung 69 abgegrenzt. In den Innenraum 71 mündet ein Innenraumluftstrom 73, der durch den Kühlungswärmetauscher 65 geführt ist und/oder führbar ist. Zwischen dem Innenraumluftstrom 73 und dem Kühlungswärmetauscher 65 kann ein zweiter Wärmestrom 67 ausgetauscht werden. Dadurch kann vorteilhaft der Innenraum 71 des Kraftfahrzeugs 55 gekühlt werden.In the second cycle 20 is a cooling heat exchanger 65 connected. The cooling heat exchanger 65 is an interior 71 of the motor vehicle 55 assigned. The interior 71 , the interior of the motor vehicle 55 , is from the environment 69 demarcated. In the interior 71 opens an indoor airflow 73 passing through the cooling heat exchanger 65 is guided and / or feasible. Between the indoor airflow 73 and the cooling heat exchanger 65 can a second heat flow 67 be replaced. This can be advantageous to the interior 71 of the motor vehicle 55 be cooled.
Der erste Wärmestrom 61 und der zweite Wärmestrom 67 werden passiv, also in Richtung eines Temperaturgefälles angetrieben.The first heat flow 61 and the second heat flow 67 become passive, so driven in the direction of a temperature gradient.
Die in 1 gezeigte Klimatisierungsanordnung 51 weist vorteilhaft eine Peltier-Wärmepumpe 79 auf, wobei jedoch auch andere Wärmepumpen einsetzbar sind. Die Peltier-Wärmepumpe 79 weist eine Kaltseite 77 und eine Warmseite 75 auf. Vorteilhaft kann ein dritter Wärmestrom 81 unter Zuführung von elektrischer Energie 83 entgegen eines zwischen der Kaltseite 77 und der Warmseite 75 vorhandenen Energiegefälles von der Kaltseite 77 auf die Warmseite 75 der Peltier-Wärmepumpe 79 transportiert werden. Vorteilhaft kann also der dritte Wärmestrom 81 von dem kälteren zweiten Kreislauf 20 in den wärmeren ersten Kreislauf 10 transportiert beziehungsweise gepumpt werden.In the 1 shown air conditioning arrangement 51 advantageously has a Peltier heat pump 79 on, but other heat pumps can be used. The Peltier heat pump 79 has a cold side 77 and a warm side 75 on. Advantageously, a third heat flow 81 under supply of electrical energy 83 against one between the cold side 77 and the warm side 75 existing energy gap from the cold side 77 on the warm side 75 the Peltier heat pump 79 be transported. Advantageously, therefore, the third heat flow 81 from the colder second cycle 20 in the warmer first cycle 10 be transported or pumped.
In den ersten Kreislauf 10 ist ein Heizungswärmetauscher 85 geschaltet. Mittels des Heizungswärmetauschers 85 kann ein vierter Wärmestrom 87 mit dem Innenraumluftstrom 63 ausgetauscht werden. Entsprechende Wärme kann von der Warmseite 75 der Peltier-Wärmepumpe 79 herkommend durch den Heizungswärmetauscher 85 gepumpt werden, so dass vorteilhaft dadurch der Innenraum 71 des Kraftfahrzeugs 55 beheizt werden kann.In the first cycle 10 is a heating heat exchanger 85 connected. By means of the heater core 85 can be a fourth heat flow 87 with the indoor air flow 63 be replaced. Appropriate heat can be from the warm side 75 the Peltier heat pump 79 coming through the heating heat exchanger 85 be pumped so that thereby advantageously the interior 71 of the motor vehicle 55 can be heated.
Die in 1 gezeigte Klimatisierungsanordnung 51 weist eine Elektrokomponenten-Anordnung 40 auf.In the 1 shown air conditioning arrangement 51 has an electrical component assembly 40 on.
Die Elektrokomponenten-Anordnung 40 weist einen. Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 41, eine Leistungselektronik 43, die Elektromaschine 45, ein Ladegerät 47 und eine Hochvolt-Batterie 49 auf. Die Hochvolt-Batterie 49, die auch als Traktionsbatterie bezeichnet werden kann, dient zum Bereitstellen von Antriebsenergie zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 55 mittels des Elektroantriebs 53. Der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 41 dient zum Bereitstellen einer Bordnetzspannung. Die Leistungselektronik 43 dient zum Steuern entsprechender Energieströme. Das Ladegerät 47 dient zum Aufladen der Hochvolt-Batterie 49 an einem nicht zu dem Kraftfahrzeug 55 gehörenden Stromnetz. Die Elektrokomponenten-Anordnung 40 ist in einen dritten Kreislauf 30 geschaltet. Der dritte Kreislauf 30 wird ebenfalls mit dem Wärmetransportmedium 57 betrieben und von einer dritten Pumpe 35 angetrieben. Der zweite Kreislauf 20 und der dritte Kreislauf 30 sind parallel geschaltet und werden mit einem gemeinsamen Wärmetransportmedium 57 betrieben. Dazu sind der zweite Kreislauf 20 und der dritte Kreislauf 30 in einem gemeinsamen Leitungsabschnitt gemeinsam durch die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 geführt.The electrical component arrangement 40 has one. DC-DC converter 41 , a power electronics 43 , the electric machine 45 , a charger 47 and a high-voltage battery 49 on. The high-voltage battery 49 , which may also be referred to as a traction battery, serves to provide drive energy for driving the motor vehicle 55 by means of the electric drive 53 , The DC-DC converter 41 serves to provide a vehicle electrical system voltage. The power electronics 43 serves to control appropriate energy flows. The charger 47 serves to charge the high-voltage battery 49 at one not to the motor vehicle 55 belonging power grid. The electrical component arrangement 40 is in a third cycle 30 connected. The third cycle 30 also with the heat transport medium 57 operated and by a third pump 35 driven. The second cycle 20 and the third cycle 30 are connected in parallel and are with a common heat transport medium 57 operated. These are the second cycle 20 and the third cycle 30 in a common line section together through the cold side 77 the Peltier heat pump 79 guided.
In den dritten Kreislauf 30 ist ein dritter Wärmetauscher 97 des Frontend-Wärmetauschers 59 geschaltet. In den zweiten Kreislauf 20 ist ein zweiter Wärmetauscher 95 des Frontend-Wärmetauschers 59 geschaltet.In the third cycle 30 is a third heat exchanger 97 the front-end heat exchanger 59 connected. In the second cycle 20 is a second heat exchanger 95 the front-end heat exchanger 59 connected.
Bei dem Frontend-Wärmetauscher 59 kann es sich um einen an einer Front des Kraftfahrzeugs 55 angeordneten Wärmetauscher handeln, wobei der Frontend-Wärmetauscher 59 gegebenenfalls passiv mittels eines Fahrtwindes von dem Umgebungsluftstrom 63 durchströmt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Umgebungsluftstrom 63 mittels eines Gebläses, das in 1 nicht näher dargestellt ist, angetrieben werden.In the front end heat exchanger 59 It may be one on a front of the vehicle 55 arranged heat exchanger, wherein the front-end heat exchanger 59 optionally passively by means of a wind from the ambient air flow 63 is flowed through. Alternatively or additionally, the ambient air flow 63 by means of a blower, which in 1 not shown in detail, are driven.
Der erste Kreislauf 10 weist der ersten Pumpe 15 nachgeschaltet ein erstes Ventil 1 auf. Dieses ist als federrückgestelltes, elektromagnetisch betätigtes 3/2-Wegeventil ausgeführt. In einem ersten Zweig ist dem ersten Ventil 1 der Heizungswärmetauscher 85 nachgeschaltet. Dem Heizungswärmetauscher 85 ist die Warmseite 75 der Peltier-Wärmepumpe 79 nachgeschaltet. Der Warmseite 75 der Peltier-Wärmepumpe 79 wiederum ist die erste Pumpe 15 nachgeschaltet. In einem weiteren Zweig des ersten Kreislaufs 10 ist dem ersten Ventil 1 der erste Teilwärmetauscher 93 des Frontend-Wärmetauschers 59 nachgeschaltet. Dem ersten Wärmetauscher 93 des Frontend-Wärmetauschers 59 ist die Warmseite 75 der Peltier-Wärmepumpe 79 nachgeschaltet.The first cycle 10 indicates the first pump 15 downstream of a first valve 1 on. This is designed as spring-reset, electromagnetically operated 3/2-way valve. In a first branch is the first valve 1 the heating heat exchanger 85 downstream. The heating heat exchanger 85 is the warm side 75 the Peltier heat pump 79 downstream. The warm side 75 the Peltier heat pump 79 Again, the first pump 15 downstream. In another branch of the first cycle 10 is the first valve 1 the first partial heat exchanger 93 the front-end heat exchanger 59 downstream. The first heat exchanger 93 the front-end heat exchanger 59 is the warm side 75 the Peltier heat pump 79 downstream.
Der zweiten Pumpe 25 des zweiten Kreislaufs 20 ist das gemeinsame Leitungsstück und mit diesem die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 nachgeschaltet. Dem zweiten Kreislauf 20 weiter folgend, ist über eine Abzweigung der Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 ein zweites Ventil 2 in den zweiten Kreislauf 20 geschaltet. Das zweite Ventil des zweiten Kreislaufs 20 ist als federrückgestelltes, elektromagnetisch verstellbares 3/2-Wegeventil ausgeführt. In einem ersten Zweig ist dem zweiten Ventil 2 des zweiten Kreislaufs 20 der Kühlungswärmetauscher 65 nachgeschaltet. Dem Kühlungswärmetauscher 65 des zweiten Kreislaufs 20 ist die zweite Pumpe 25 des zweiten Kreislaufs 20 nachgeschaltet. In einem weiteren Zweig des zweiten Kreislaufs 20 ist dem zweiten Ventil 2 des zweiten Kreislaufs 20 der zweite Wärmetauscher 95 des Frontend-Wärmetauschers 59 nachgeschaltet. Diesem wiederum ist die zweite Pumpe 25 des zweiten Kreislaufs 20 nachgeschaltet. Abhängig von einer Schaltstellung des zweiten Ventils 2 kann also ein von der Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 herstammender Volumenstrom des zweiten Kreislaufs 20 wahlweise durch den zweiten Wärmetauscher 95 des Frontend-Wärmetauschers 59 oder durch den Kühlungswärmetauscher 65 geführt werden.The second pump 25 of the second cycle 20 is the common line piece and with this the cold side 77 the Peltier heat pump 79 downstream. The second cycle 20 further below, is via a branch of the cold side 77 the Peltier heat pump 79 a second valve 2 in the second cycle 20 connected. The second valve of the second circuit 20 is designed as a spring-reset, electromagnetically adjustable 3/2-way valve. In a first branch is the second valve 2 of the second cycle 20 the cooling heat exchanger 65 downstream. The cooling heat exchanger 65 of the second cycle 20 is the second pump 25 of the second cycle 20 downstream. In another branch of the second cycle 20 is the second valve 2 of the second cycle 20 the second heat exchanger 95 the front-end heat exchanger 59 downstream. This in turn is the second pump 25 of the second cycle 20 downstream. Depending on a switching position of the second valve 2 So one of the cold side 77 the Peltier heat pump 79 originating volume flow of the second circuit 20 optionally through the second heat exchanger 95 the front-end heat exchanger 59 or through the cooling heat exchanger 65 be guided.
Der dritten Pumpe 35 des dritten Kreislaufs 30 ist ein achtes Ventil 8 nachgeschaltet. Das achte Ventil 8 ist als federrückgestelltes, elektromagnetisch verstellbares 3/2-Wegeventil ausgeführt. In einem ersten Zweig ist dem achten Ventil 8 des dritten Kreislaufs 30 die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 nachgeschaltet. Dadurch sind vorteilhaft der zweite Kreislauf 20 und der dritte Kreislauf 30 parallel schaltbar beziehungsweise in dem gemeinsamen Leitungsabschnitt der Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 gemeinsam führbar. An der der Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 nachgeschalteten Verzweigung trennen sich der zweite Kreislauf 20 und der dritte Kreislauf 30 wieder auf, wobei der dritte Kreislauf 30 in Richtung der Elektrokomponenten-Anordnung 40 abzweigt. Stromabwärts dieser Abzweigung ist eine Einmündung angeordnet, wobei diese Einmündung dem achten Ventil 8 des dritten Kreislaufs 30 nachgeschaltet ist.The third pump 35 of the third cycle 30 is an eighth valve 8th downstream. The eighth valve 8th is designed as a spring-reset, electromagnetically adjustable 3/2-way valve. In a first branch is the eighth valve 8th of the third cycle 30 the cold side 77 the Peltier heat pump 79 downstream. As a result, the second cycle is advantageous 20 and the third cycle 30 parallel switchable or in the common line section of the cold side 77 the Peltier heat pump 79 jointly feasible. At the cold side 77 the Peltier heat pump 79 downstream branch separate the second cycle 20 and the third cycle 30 again, the third cycle 30 in the direction of the electrical component assembly 40 branches. Downstream of this branch is arranged a junction, this junction being the eighth valve 8th of the third cycle 30 is downstream.
Dadurch ist also dem achten Ventil 8 des dritten Kreislaufs 30 in einem weiteren Zweig die Elektrokomponenten-Anordnung 40 nachgeschaltet.So this is the eighth valve 8th of the third cycle 30 in another branch, the electrical component assembly 40 downstream.
Die Elektrokomponenten-Anordnung 40 ist Teil des dritten Kreislaufs 30 und weist eine Ventilanordnung 91 auf. Die Ventilanordnung 91 weist ein drittes Ventil 3, ein viertes Ventil 4, ein fünftes Ventil 5 und ein sechstes Ventil 6 auf. Die Ventile 3–6 sind jeweils als federrückgestellte, elektromagnetisch verstellbare 2/2-Wegeventile beziehungsweise Schaltventile ausgeführt. Die Elektrokomponenten-Anordnung 40 weist einen Parallelzweig 89 auf. In den Parallelzweig 89 ist das Ladegerät 47 geschaltet. Vorteilhaft kann das Ladegerät 47 mittels der Ventilanordnung 91 bedarfsweise in den dritten Kreislauf 30 hineingeschaltet oder aus diesem herausgeschaltet werden. The electrical component arrangement 40 is part of the third cycle 30 and has a valve arrangement 91 on. The valve arrangement 91 has a third valve 3 , a fourth valve 4 , a fifth valve 5 and a sixth valve 6 on. The valves 3 - 6 are each designed as spring-return, electromagnetically adjustable 2/2-way valves or switching valves. The electrical component arrangement 40 has a parallel branch 89 on. In the parallel branch 89 is the charger 47 connected. Advantageously, the charger 47 by means of the valve arrangement 91 if necessary in the third cycle 30 be switched into or out of this.
Das dritte Ventil 3 ist in einem weiteren Parallelzweig der Elektrokomponenten-Anordnung 40 angeordnet und ist dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 41 vorgeschaltet. Außerdem befindet sich in dem weiteren Parallelzweig dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler nachgeschaltet die Leistungselektronik 43 und die Elektromaschine 45. In einem Batterie-Parallelzweig der Elektrokomponenten-Anordnung 40 ist die Hochvolt-Batterie 49 geschaltet. Parallel zu der Hochvolt-Batterie 49 ist das sechste Ventil 6 geschaltet. Vorteilhaft kann so mittels der Ventilanordnung 91 die Hochvolt-Batterie 49 bedarfsweise in den dritten Kreislauf 30 hineingeschaltet oder aus diesem herausgeschaltet werden.The third valve 3 is in a further parallel branch of the electrical component assembly 40 arranged and is the DC-DC converter 41 upstream. In addition, in the further parallel branch the DC-DC converter downstream of the power electronics 43 and the electric machine 45 , In a battery parallel branch of the electrical component assembly 40 is the high-voltage battery 49 connected. Parallel to the high-voltage battery 49 is the sixth valve 6 connected. Advantageously, by means of the valve arrangement 91 the high-voltage battery 49 if necessary in the third cycle 30 be switched into or out of this.
Vorteilhaft kann der weitere Parallelzweig, der den Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 41, die Leistungselektronik 43 und den Elektromotor 45 aufweist, mittels des dritten Ventils 3 bedarfsweise in den dritten Kreislauf 30 hineingeschaltet oder aus diesem herausgeschaltet werden. Einer Dreifach-Einmündungsstelle der Elektrokomponenten-Anordnung 40 ist der Elektrokomponenten-Anordnung 40 nachgeschaltet ein siebtes Ventil 7 in dem dritten Kreislauf 30 vorgesehen. Das siebte Ventil 7 ist als federrückgestelltes, elektromagnetisch verstellbares 3/2-Wegeventil ausgeführt. In einem ersten Zweig ist dem siebten Ventil 7 des dritten Kreislaufs 30 die dritte Pumpe 35 direkt nachgeschaltet. In einem weiteren Zweig ist dem siebten Ventil 7 der dritte Wärmetauscher 97 des Frontend-Wärmetauschers 59 nachgeschaltet. Dem dritten Wärmetauscher 97 des dritten Kreislaufs 30 ist die dritte Pumpe 35 des dritten Kreislaufs 30 nachgeschaltet.Advantageously, the further parallel branch, the DC-DC converter 41 , the power electronics 43 and the electric motor 45 has, by means of the third valve 3 if necessary in the third cycle 30 be switched into or out of this. A triple-junction of the electrical component assembly 40 is the electrical component arrangement 40 downstream of a seventh valve 7 in the third cycle 30 intended. The seventh valve 7 is designed as a spring-reset, electromagnetically adjustable 3/2-way valve. In a first branch is the seventh valve 7 of the third cycle 30 the third pump 35 directly downstream. In another branch is the seventh valve 7 the third heat exchanger 97 the front-end heat exchanger 59 downstream. The third heat exchanger 97 of the third cycle 30 is the third pump 35 of the third cycle 30 downstream.
Vorteilhaft können, insbesondere durch eine entsprechende Ansteuerung der zweiten Pumpe 25 und der dritten Pumpe 35 der zweite Kreislauf 20 und der dritte Kreislauf 30 separat angesteuert und/oder geregelt werden. Vorteilhaft ergibt sich ein optimaler fluidseitiger Widerstand, so dass der zweite Kreislauf 20 und der dritte Kreislauf 30 besonders energieeffizient mittels der zweiten Pumpe 25 und der dritten Pumpe 35 angetrieben werden können. Insgesamt können die zweite Pumpe 25 und die dritte Pumpe 35 vergleichsweise klein ausgelegt werden. An einem Eingang der Peltier-Wärmepumpe 79 werden der zweite Kreislauf 20 und der dritte Kreislauf 30 zusammengeführt. An einem Ausgang der Peltier-Wärmepumpe 79 werden der zweite Kreislauf 20 und der dritte Kreislauf 30 wieder auseinandergeführt.Advantageously, in particular by a corresponding control of the second pump 25 and the third pump 35 the second cycle 20 and the third cycle 30 be controlled separately and / or regulated. Advantageously results in an optimal fluid-side resistance, so that the second circuit 20 and the third cycle 30 particularly energy-efficient by means of the second pump 25 and the third pump 35 can be driven. Overall, the second pump 25 and the third pump 35 be designed comparatively small. At an entrance of the Peltier heat pump 79 become the second cycle 20 and the third cycle 30 merged. At an outlet of the Peltier heat pump 79 become the second cycle 20 and the third cycle 30 dismantled again.
In einem Betriebsmodus einer aktiven Kühlung des Innenraums 71 des Kraftfahrzeugs 55 und der Elektrokomponenten des Elektroantriebs 53 beziehungsweise der Elektrokomponenten-Anordnung 40 ist das erste Ventil 1 so geschaltet, dass von dem ersten Kreislauf 10 die Warmseite 75 der Peltier-Wärmepumpe 79 und dieser nachgeschaltet der erste Wärmetauscher 93 des Frontend-Wärmetauschers 59 durchströmt sind. Vorteilhaft kann dadurch von der Peltier-Wärmepumpe 79 gepumpte Wärme, also der dritte Wärmestrom 81, mittels des ersten Wärmestroms 61 an den Umgebungsluftstrom 63 und damit an die Umgebung 69 des Kraftfahrzeugs 55 abgegeben werden. Ein entsprechender Wärmetransport erfolgt über das in dem ersten Kreislauf 10 mittels der ersten Pumpe 15 zirkulierenden Wärmetransportmediums 57.In an operating mode of active cooling of the interior 71 of the motor vehicle 55 and the electrical components of the electric drive 53 or the electrical component assembly 40 is the first valve 1 switched so that from the first cycle 10 the warm side 75 the Peltier heat pump 79 and this downstream of the first heat exchanger 93 the front-end heat exchanger 59 are flowed through. Advantageously, characterized by the Peltier heat pump 79 pumped heat, so the third heat flow 81 , by means of the first heat flow 61 to the ambient air flow 63 and thus to the environment 69 of the motor vehicle 55 be delivered. A corresponding heat transfer via that in the first cycle 10 by means of the first pump 15 circulating heat transport medium 57 ,
Außerdem ist in diesem Betriebsmodus der zweite Kreislauf 20 von der zweiten Pumpe 25 kommend, über die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79, dieser nachgeschaltet über das zweite Ventil 2, diesem nachgeschaltet über den Kühlungswärmetauscher 65 und diesem nachgeschaltet wieder zurück zu der zweiten Pumpe 25 geführt.In addition, in this mode of operation, the second cycle 20 from the second pump 25 coming, over the cold side 77 the Peltier heat pump 79 , this downstream via the second valve 2 , this downstream via the cooling heat exchanger 65 and this downstream again back to the second pump 25 guided.
Der dritte Kreislauf 30 ist stromabwärts der dritten Pumpe 35 über das achte Ventil 8, diesem nachgeschaltet über die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79, dieser nachgeschaltet über das dritte Ventil 3, diesem nachgeschaltet in den Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 41, diesem nachgeschaltet über die Leistungselektronik 43, dieser nachgeschaltet über den Elektromotor 45 des Elektroantriebs 53, diesem nachgeschaltet über das siebte Ventil 7, diesem nachgeschaltet durch den dritten Wärmetauscher 97 und über diesen schließlich wieder zurück zur dritten Pumpe 35. Dieser Betriebsmodus kann in einem Sommerbetrieb, also bei vergleichsweise hohen Temperaturen in der Umgebung 69 des Kraftfahrzeugs 55 eingestellt werden.The third cycle 30 is downstream of the third pump 35 via the eighth valve 8th , this downstream on the cold side 77 the Peltier heat pump 79 , this downstream via the third valve 3 , this downstream in the DC-DC converter 41 , this downstream via the power electronics 43 , this downstream via the electric motor 45 of the electric drive 53 , this downstream via the seventh valve 7 , this downstream by the third heat exchanger 97 and finally back to the third pump 35 , This mode of operation can be in a summer operation, ie at relatively high temperatures in the environment 69 of the motor vehicle 55 be set.
Ebenfalls in einem Sommerbetrieb kann eine aktive Kühlung des Innenraums 71 und eine passive Kühlung über die Elektrokomponenten-Anordnung 40 erfolgen.Also in a summer operation can be an active cooling of the interior 71 and passive cooling via the electrical component assembly 40 respectively.
In diesem zweiten Betriebsmodus ist der erste Kreislauf 10 gleich geschaltet wie in dem vorab beschriebenen Betriebsmodus. Es wird auf diese Beschreibung verwiesen.In this second mode of operation is the first cycle 10 the same switched as in the previously described operating mode. Reference is made to this description.
Außerdem ist in dem zweiten Betriebsmodus der zweite Kreislauf 20 wie bei dem vorab beschriebenen Betriebsmodus geschaltet. Es wird auf diese Beschreibung verwiesen. Im Unterschied zum vorhergehenden Betriebsmodus ist bei dem zweiten Betriebsmodus der dritte Kreislauf 30 von der dritten Pumpe 35 ausgehend über das achte Ventil 8, diesem nachgeschaltet über das geöffnete dritte Ventil 3, diesem nachgeschaltet über den Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 41, die Leistungselektronik 43, die Elektromaschine 45, über die dreifache Einmündungsstelle, über das siebte Ventil 7 und diesem nachgeschaltet über den dritten Wärmetauscher 97 des Frontend-Wärmetauschers 59 und von diesem schließlich wieder zurück zur dritten Pumpe 35 geschaltet. Vorteilhaft ist also der dritte Kreislauf 30 nicht über die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 geschaltet. Dazu weist das zweite Ventil 2 des zweiten Kreislaufs 20 eine entsprechende Schaltstellung auf. Vorteilhaft kann dennoch eine passive Kühlung der dem dritten Ventil 3 nachgeschalteten Elektrokomponenten der Elektrokomponenten-Anordnung 40 erfolgen. Das vierte Ventil 4, das fünfte Ventil 5 und das sechste Ventil 6 der Ventilanordnung 91 der Elektrokomponenten-Anordnung 40 sind in diesem zweiten Betriebsmodus geschlossen. In addition, in the second mode of operation, the second circuit 20 as in the previously described operating mode switched. Reference is made to this description. In contrast to the previous operating mode, the second operating mode is the third circuit 30 from the third pump 35 starting from the eighth valve 8th , this downstream via the open third valve 3 , this downstream via the DC-DC converter 41 , the power electronics 43 , the electric machine 45 , via the triple junction, via the seventh valve 7 and this downstream via the third heat exchanger 97 the front-end heat exchanger 59 and from this finally back to the third pump 35 connected. The third cycle is therefore advantageous 30 not on the cold side 77 the Peltier heat pump 79 connected. For this purpose, the second valve 2 of the second cycle 20 a corresponding switching position. Advantageously, however, a passive cooling of the third valve 3 downstream electrical components of the electrical component assembly 40 respectively. The fourth valve 4 , the fifth valve 5 and the sixth valve 6 the valve assembly 91 the electrical component assembly 40 are closed in this second operating mode.
In einem dritten Betriebsmodus kann ein Beheizen des Innenraums 71 des Kraftfahrzeugs 55 mit einer Abwärmenutzung der Elektrokomponenten der Elektrokomponenten-Anordnung 40 erfolgen. Vorteilhaft kann also eine mittels der Elektrokomponenten erzeugte Abwärme zum Erwärmen des Innenraums 71 mit verwendet werden. Vorteilhaft ist so eine Stromentnahme zum Beheizen des Innenraums 71 aus der Hochvolt-Batterie 49 möglichst gering.In a third mode of operation can be a heating of the interior 71 of the motor vehicle 55 with a waste heat utilization of the electrical components of the electrical component assembly 40 respectively. Advantageously, therefore, a waste heat generated by means of the electrical components for heating the interior 71 to be used with. Advantageous is a current drain for heating the interior 71 from the high-voltage battery 49 as low as possible.
Im dritten Betriebsmodus ist der erste Kreislauf 10 ausgehend von der ersten Pumpe 15 über das erste Ventil 1, den Heizungswärmetauscher 85, die Warmseite 75 der Peltier-Wärmepumpe 79 und von dieser wieder zurück zu der ersten Pumpe 15 geschaltet.In the third mode of operation is the first cycle 10 starting from the first pump 15 over the first valve 1 , the heater core 85 , the warm side 75 the Peltier heat pump 79 and from this back to the first pump 15 connected.
Der zweite Kreislauf 20 ist im dritten Betriebsmodus ausgehend von der zweiten Pumpe 25 über die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79, über das zweite Ventil 2 und schließlich über den zweiten Wärmetauscher 95 des zweiten Kreislaufs 20 wieder zurück zu der zweiten Pumpe 25 geschaltet.The second cycle 20 is in the third mode of operation from the second pump 25 over the cold side 77 the Peltier heat pump 79 , via the second valve 2 and finally via the second heat exchanger 95 of the second cycle 20 back to the second pump 25 connected.
Der dritte Kreislauf 30 ist stromabwärts der dritten Pumpe 35 über das achte Ventil 8, die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 über die Einmündungsstelle, über das dritte Ventil 3, den Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 41, die Leistungselektronik 43, den Elektromotor 45, die dreifache Einmündungsstelle und schließlich über das siebte Ventil 7 wieder zurück zur dritten Pumpe 35 geschaltet. Vorteilhaft kann die von der Elektrokomponenten-Anordnung 40 stammende Abwärme in die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 eingebracht werden, wobei die Peltier-Wärmepumpe 79 diese auf einem höheren Temperaturniveau dem ersten Kreislauf 10 zum Erwärmen des Innenraums 71 zur Verfügung stellen kann. Vorteilhaft kann die Abwärme auf einem vergleichsweise niedrigen Temperaturniveau der Kaltseite 77 abgegriffen und entsprechend verwendet werden. Vorteilhaft ergibt sich dadurch ein thermodynamisch guter Wirkungsgrad der Elektrokomponenten-Anordnung 40.The third cycle 30 is downstream of the third pump 35 via the eighth valve 8th , the cold side 77 the Peltier heat pump 79 via the junction, via the third valve 3 , the DC-DC converter 41 , the power electronics 43 , the electric motor 45 , the triple junction and finally the seventh valve 7 back to the third pump 35 connected. Advantageously, the of the electrical component assembly 40 resulting waste heat in the cold side 77 the Peltier heat pump 79 be introduced, the Peltier heat pump 79 this at a higher temperature level the first cycle 10 for heating the interior 71 can provide. Advantageously, the waste heat at a relatively low temperature level of the cold side 77 tapped and used accordingly. Advantageously, this results in a thermodynamically good efficiency of the electrical component assembly 40 ,
In einem vierten Betriebsmodus kann eine Entfeuchtung des Innenraums 71 in einem sogenannten Reheat-Betrieb erfolgen. Unter einem Reheat-Betrieb kann verstanden werden, dass der in den Innenraum 71 mündende Innenraumluftstrom 73 zunächst mittels des Kühlungswärmetauschers 65 abgekühlt wird, um anschließend mittels des Heizungswärmetauschers 85 wieder erwärmt zu werden. Dabei unterschreitet der Innenraumluftstrom 73 zunächst an dem Kühlungswärmetauscher 65 einen Taupunkt, so dass Tauwasser ausfällt und damit die vorteilhafte Entfeuchtung des Innenraums 71 stattfinden kann.In a fourth operating mode, a dehumidification of the interior 71 done in a so-called reheat operation. Under a reheat operation can be understood that in the interior 71 opening interior airflow 73 first by means of the cooling heat exchanger 65 is cooled to then by means of the heating heat exchanger 85 to be reheated again. This falls below the indoor air flow 73 first at the cooling heat exchanger 65 a dew point, so that condensate precipitates and thus the beneficial dehumidification of the interior 71 can take place.
In diesem vierten Betriebsmodus ist der erste Kreislauf 10 gleich geschaltet wie im dritten Betriebsmodus. Insofern wird auf die Beschreibung des ersten Kreislaufs 10 in dem dritten Betriebsmodus verwiesen.In this fourth mode of operation is the first cycle 10 the same switched as in the third operating mode. Insofar it is based on the description of the first cycle 10 referenced in the third mode of operation.
Der zweite Kreislauf 20 beziehungsweise dessen zweites Ventil 2 ist in dem vierten Betriebsmodus gleich geschaltet wie im ersten Betriebsmodus und im zweiten Betriebsmodus. Insofern wird auf die Beschreibung des ersten und zweiten Betriebsmodus verwiesen.The second cycle 20 or its second valve 2 is the same in the fourth operating mode as in the first operating mode and in the second operating mode. In this respect, reference is made to the description of the first and second operating modes.
Außerdem ist im vierten Betriebsmodus der dritte Kreislauf 30 abgeschaltet. Dabei ist die dritte Pumpe 35 ohne Förderleistung.In addition, in the fourth mode of operation, the third circuit 30 off. Here is the third pump 35 without delivery.
Vorteilhaft kann in dem vierten Betriebsmodus der mittels der Peltier-Wärmepumpe 79 erzeugte dritte Wärmestrom 81 vollständig dem Kühlungswärmetauscher 65 entzogen und anschließend dem Heizungswärmetauscher 85 wieder zur Verfügung gestellt werden, so dass die vorab beschriebene Entfeuchtung stattfinden kann.Advantageously, in the fourth operating mode, the means of the Peltier heat pump 79 generated third heat flow 81 completely the cooling heat exchanger 65 withdrawn and then the heating heat exchanger 85 be made available again, so that the above-described dehumidification can take place.
In einem fünften Betriebsmodus kann gleichzeitig eine Entfeuchtung des Innenraums 71 in dem sogenannten Reheat-Betrieb und eine Kühlung und/oder Abwärmenutzung der Elektrokomponenten der Elektrokomponenten-Anordnung 40 erfolgen. Dabei sind der erste Kreislauf 10 und der zweite Kreislauf 20 gleich geschaltet wie in dem vierten Betriebsmodus. Insofern wird auf die Beschreibung des vierten Betriebsmodus verwiesen. Als Unterschied ist in dem fünften Betriebsmodus die dritte Pumpe 35 des dritten Kreislaufs 30 eingeschaltet. Dabei ist der dritte Kreislauf 30 gleich geschaltet wie bei dem Winterbetrieb des dritten Betriebsmodus. Es wird diesbezüglich auf die Beschreibung des dritten Betriebsmodus verwiesen.In a fifth mode of operation can simultaneously dehumidify the interior 71 in the so-called reheat operation and a cooling and / or waste heat utilization of the electrical components of the electrical component assembly 40 respectively. This is the first cycle 10 and the second cycle 20 the same switched as in the fourth mode of operation. In this respect, reference is made to the description of the fourth mode of operation. As difference is in the fifth mode of operation, the third pump 35 of the third cycle 30 switched on. Here is the third cycle 30 the same switched as in the winter operation of the third mode of operation. Reference is made in this regard to the description of the third mode of operation.
In einem sechsten Betriebsmodus der in 1 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51 kann vorteilhaft eine rein passive Kühlung der Elektrokomponenten der Elektrokomponenten-Anordnung 40 erfolgen. Dabei sind der erste Kreislauf 10 und der zweite Kreislauf 20 abgeschaltet, also die erste Pumpe 15 und die zweite Pumpe 25 ohne Förderleistung.In a sixth operating mode the in 1 shown air conditioning arrangement 51 can advantageously be a purely passive cooling of the electrical components of the electrical component assembly 40 respectively. This is the first cycle 10 and the second cycle 20 switched off, so the first pump 15 and the second pump 25 without delivery.
Der dritte Kreislauf 30 ist unter Umgehung der Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 gleich geschaltet wie im zweiten Betriebsmodus. Insofern wird bezüglich des dritten Kreislaufs 30 auf die Beschreibung des zweiten Betriebsmodus verwiesen.The third cycle 30 is bypassing the cold side 77 the Peltier heat pump 79 the same switched as in the second operating mode. In this respect, with respect to the third cycle 30 refer to the description of the second mode of operation.
In einem siebten Betriebsmodus der in 1 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51 kann eine Vorkonditionierung der Hochvolt-Batterie 49 während eines Netzladebetriebes unter eine Nutzung einer Verlustwärme des Ladegeräts 47 in einem Winterbetrieb erfolgen. In diesem siebten Betriebsmodus sind der erste Kreislauf 10 und der zweite Kreislauf 20 abgeschaltet, also die erste Pumpe 15 und die zweite Pumpe 25 ohne Förderleistung. Der dritte Kreislauf 30 ist ausgehend von der dritten Pumpe 35 über das achte Ventil 8, das Ladegerät 47 der Elektrokomponenten-Anordnung 40, das fünfte Ventil 5, die Hochvolt-Batterie 49, über die dreifache Einmündungsstelle und schließlich über das siebte Ventil 7 wieder zurück zur dritten Pumpe 35 geschaltet. Dazu ist das fünfte Ventil 5 der Ventilanordnung 91 der Elektrokomponenten-Anordnung 40 geöffnet. Die übrigen Ventile, also das dritte Ventil 3, das vierte Ventil 4 und das sechste Ventil 6 sind in diesem siebten Betriebsmodus geschlossen. Es ist zu erkennen, dass vorteilhaft zuerst das Ladegerät 47 von dem Wärmetransportmedium 57 durchströmt wird. Dabei aufgenommene Abwärme kann vorteilhaft zum thermischen Konditionieren der Hochvolt-Batterie 49 in dem Winterbetrieb des siebten Betriebsmodus verwendet werden. Dies kann vorteilhaft bei einem Winterbetrieb, also bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen in der Umgebung 69 des Kraftfahrzeugs 55 sinnvoll sein.In a seventh operating mode the in 1 shown air conditioning arrangement 51 can precondition the high-voltage battery 49 during a mains charging operation using a loss of heat from the charger 47 done in a winter operation. In this seventh mode of operation are the first cycle 10 and the second cycle 20 switched off, so the first pump 15 and the second pump 25 without delivery. The third cycle 30 is starting from the third pump 35 via the eighth valve 8th , The charger 47 the electrical component assembly 40 , the fifth valve 5 , the high-voltage battery 49 , via the triple junction and finally via the seventh valve 7 back to the third pump 35 connected. This is the fifth valve 5 the valve assembly 91 the electrical component assembly 40 open. The other valves, so the third valve 3 , the fourth valve 4 and the sixth valve 6 are closed in this seventh mode of operation. It can be seen that advantageous first the charger 47 from the heat transport medium 57 is flowed through. This waste heat absorbed can be advantageous for thermal conditioning of the high-voltage battery 49 be used in the winter operation of the seventh operating mode. This can be advantageous in winter operation, ie at comparatively low temperatures in the environment 69 of the motor vehicle 55 make sense.
Bei hohen Temperaturen, also einem Sommerbetrieb, kann vorteilhaft in einem achten Betriebsmodus eine passive Kühlung der Hochvolt-Batterie 49 und des Ladegeräts 47 während eines Netzladebetriebs erfolgen. Eine entsprechende Wärmeabgabe kann vorteilhaft über den dritten Wärmetauscher 97 des Frontend-Wärmetauschers 59 an die Umgebung 69 des Kraftfahrzeugs 55 erfolgen.At high temperatures, ie a summer operation, can be advantageous in an eighth mode of operation, a passive cooling of the high-voltage battery 49 and the charger 47 during a mains charging operation. A corresponding heat release can advantageously via the third heat exchanger 97 the front-end heat exchanger 59 to the environment 69 of the motor vehicle 55 respectively.
In dem achten Betriebsmodus sind ebenfalls der erste Kreislauf 10 und der zweite Kreislauf 20 abgeschaltet. Der dritte Kreislauf 30 ist ausgehend von der dritten Pumpe 35 über das achte Ventil 8 über das Ladegerät 47 und diesem nachgeschaltet das sechste Ventil 6 sowie dem Ladegerät 47 und dem sechsten Ventil 6 parallel geschaltet über das vierte Ventil 4 und die Hochvolt-Batterie 49, über die dreifache Einmündungsstelle, über das siebte Ventil 7 und schließlich über den dritten Wärmetauscher 97 des Frontend-Wärmetauschers 59 wieder zurück zur dritten Pumpe 35 geschaltet. Vorteilhaft wird das Wärmetransportmedium 57 über den Parallelzweig 89 und den weiteren Parallelzweig parallel durch das Ladegerät 47 und, die Hochvolt-Batterie 49 geführt. Es kann also sowohl von dem Ladegerät 47 als auch von der Hochvolt-Batterie 49 ein Wärmestrom abgeführt und mittels des dritten Wärmetauschers 97 des Frontend-Wärmetauschers 59 über den Umgebungsluftstrom 63 an die Umgebung 69 des Kraftfahrzeugs 55 abgeführt werden. Dazu sind das dritte Ventil 3 und das fünfte Ventil 5 geschlossen. Die übrigen Ventile der Ventilanordnung 91, also das vierte Ventil 4 und das sechste Ventil 6 sind geöffnet.In the eighth mode of operation are also the first cycle 10 and the second cycle 20 off. The third cycle 30 is starting from the third pump 35 via the eighth valve 8th over the charger 47 and this is followed by the sixth valve 6 as well as the charger 47 and the sixth valve 6 connected in parallel via the fourth valve 4 and the high-voltage battery 49 , via the triple junction, via the seventh valve 7 and finally via the third heat exchanger 97 the front-end heat exchanger 59 back to the third pump 35 connected. The heat transfer medium becomes advantageous 57 over the parallel branch 89 and the other parallel branch in parallel through the charger 47 and, the high-voltage battery 49 guided. So it can be both from the charger 47 as well as from the high-voltage battery 49 a heat flow dissipated and by means of the third heat exchanger 97 the front-end heat exchanger 59 over the ambient air flow 63 to the environment 69 of the motor vehicle 55 be dissipated. These are the third valve 3 and the fifth valve 5 closed. The remaining valves of the valve assembly 91 So the fourth valve 4 and the sixth valve 6 are opened.
In einem neunten Betriebsmodus, der ebenfalls in einem Sommerbetrieb vorteilhaft zum Einsatz kommen kann, kann eine aktive Kühlung der Hochvolt-Batterie 49 und des Ladegeräts 47 erfolgen. In diesem Fall ist die Peltier-Wärmepumpe 79 mittels der elektrischen Energie 83 bestromt, kann also einen Wärmestrom in den ersten Kreislauf 10 pumpen. Dazu ist der erste Kreislauf 10 so geschaltet wie in dem ersten und zweiten Betriebsmodus. Insofern wird auf die Beschreibung des ersten und zweiten Betriebsmodus verwiesen.In a ninth operating mode, which can also be used advantageously in a summer operation, active cooling of the high-voltage battery can be used 49 and the charger 47 respectively. In this case, the Peltier heat pump 79 by means of electrical energy 83 energized, so can heat flow in the first cycle 10 pump. This is the first cycle 10 switched as in the first and second operating modes. In this respect, reference is made to the description of the first and second operating modes.
Der dritte Kreislauf 30 ist bis auf eine Schaltstellung des achten Ventils 8 identisch geschaltet wie in dem achten Betriebsmodus. Insofern wird auf die Beschreibung des achten Betriebsmodus verwiesen. Als einziger Unterschied ist der dritte Kreislauf 30 über die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 geführt, so dass die aktive Kühlung stattfinden kann. Konkret ist der dritte Kreislauf 30 ausgehend von der dritten Pumpe 35 über das achte Ventil 8, die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79, die Elektrokomponenten-Anordnung 40 wie vorab beschrieben, das siebte Ventil 7, den dritten Wärmetauscher 97 des Frontend-Wärmetauschers 59 und von diesem schließlich wieder zurück zur dritten Pumpe 35 geschaltet.The third cycle 30 is up to a switching position of the eighth valve 8th identical as in the eighth mode of operation. In this respect, reference is made to the description of the eighth operating mode. The only difference is the third cycle 30 over the cold side 77 the Peltier heat pump 79 guided, so that the active cooling can take place. Specifically, the third cycle 30 starting from the third pump 35 via the eighth valve 8th , the cold side 77 the Peltier heat pump 79 , the electrical component assembly 40 as previously described, the seventh valve 7 , the third heat exchanger 97 the front-end heat exchanger 59 and from this finally back to the third pump 35 connected.
Die in 1 gezeigte Klimatisierungsanordnung 51 weist insgesamt acht Ventile auf, nämlich das erste Ventil 1, das zweite Ventil 2, das dritte Ventil 3, das vierte Ventil 4, das fünfte Ventil 5, das sechste Ventil 6, das siebte Ventil 7 und das achte Ventil 8. Daraus ergeben sich insgesamt 256 theoretische Schaltzustände. Die Beschreibung der vorab beschriebenen Betriebsmodi 1–9 ist daher beispielhaft. Die sich aus den insgesamt 8 Ventilen, die jeweils zwei Schaltstellungen aufweisen, ergebenden Schaltzustände sind ebenfalls Bestandteil der Erfindung, wobei insbesondere Kombinationen der beschriebenen Betriebszustände 1–9 zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden können. Vorteilhaft kann die Klimatisierungsanordnung 51 an unterschiedlichste Anforderungen mittels entsprechender Schaltstellungen der Ventile 1–8 angepasst werden. Vorteilhaft kann dies aktiv oder passiv, also mit einer Bestromung der Peltier-Wärmepumpe 79 mit der elektrischen Energie 83 oder nicht erfolgen. Vorteilhaft ist als einzige Wärme- und Kältequelle die Peltier-Wärmepumpe 79 vorgesehen. Vorteilhaft kommt die Klimatisierungsanordnung 51 ohne weitere Wärmequellen, wie beispielsweise einen elektrischen PTC-Zuheizer oder Ähnliches aus. Die in 1 gezeigte Klimatisierungsanordnung 51 ist also zuheizerlos ausgeführt.In the 1 shown air conditioning arrangement 51 has a total of eight valves, namely the first valve 1 , the second valve 2 , the third valve 3 , the fourth valve 4 , the fifth valve 5 , the sixth valve 6 , the seventh valve 7 and the eighth valve 8th , This results in a total of 256 theoretical switching states. The description of the advance Operating modes 1-9 described is therefore exemplary. The resulting from the total of 8 valves, each having two switching positions resulting switching states are also part of the invention, in particular combinations of the described operating conditions 1-9 can be combined to form new embodiments. Advantageously, the air conditioning system 51 to a wide variety of requirements by means of appropriate switching positions of the valves 1 - 8th be adjusted. Advantageously, this can be active or passive, ie with a current supply to the Peltier heat pump 79 with the electrical energy 83 or not done. Advantageous as the only heat and cold source, the Peltier heat pump 79 intended. The air conditioning arrangement is advantageous 51 without any other heat sources, such as an electric PTC heater or the like. In the 1 shown air conditioning arrangement 51 So it is executed without sufficiency.
Außerdem, benötigt die in 1 gezeigte Klimatisierungsanordnung 51 keinen Klimakompressor, ist also klimakompressorlos ausgeführt.In addition, the required in 1 shown air conditioning arrangement 51 no air conditioning compressor, so it is designed climate compressor.
2 zeigt eine weitere Klimatisierungsanordnung 51 ähnlich der in 1 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen. Im Unterschied weist die in 2 gezeigte Klimatisierungsanordnung 51 nur sieben Ventile auf, nämlich das erste bis siebte Ventil 1–7. Anstelle des achten Ventils 8 weist die Klimatisierungsanordnung 51 gemäß 2 einen Wasser-Wasser-Wärmetauscher 99 auf, mittels dem ein Wärmestrom zwischen dem dritten Kreislauf 30 und dem zweiten Kreislauf 20 austauschbar ist. Genauer kann von der Elektrokomponenten-Anordnung 40 auf das Wärmetransportmedium 57 des dritten Kreislaufs 30 übertragene Wärme in Form eines fünften Wärmestroms 101 mittels des Wasser-Wasser-Wärmetauschers 99 auf das Wärmetransportmedium 57 des zweiten Kreislaufs 20 übertragen werden. 2 shows a further air conditioning arrangement 51 similar to the one in 1 shown air conditioning arrangement 51 , In the following, only the differences are discussed. In contrast, the in 2 shown air conditioning arrangement 51 only seven valves, namely the first to seventh valve 1 - 7 , Instead of the eighth valve 8th has the air conditioning arrangement 51 according to 2 a water-water heat exchanger 99 on, by means of a heat flow between the third circuit 30 and the second cycle 20 is interchangeable. Specifically, from the electrical component assembly 40 on the heat transport medium 57 of the third cycle 30 transferred heat in the form of a fifth heat flow 101 by means of the water-water heat exchanger 99 on the heat transport medium 57 of the second cycle 20 be transmitted.
Vorteilhaft können ebenfalls der erste Kreislauf 10, der zweite Kreislauf 20 und der dritte Kreislauf 30 separat angesteuert werden. Als weiterer Unterschied sind der zweite Kreislauf 20 und der dritte Kreislauf 30 fluidseitig komplett voneinander getrennt, so dass diese alternativ auch mittels unterschiedlichen Wärmetransportmedien 57 betreibbar sind. Der zweite Kreislauf 20 und der dritte Kreislauf 30 sind also im Unterschied nicht fluidseitig und thermisch einander zugeordnet, sondern lediglich thermisch einander zugeordnet mittels des Wasser-Wasser-Wärmetauschers 99, über den der fünfte Wärmestrom 101 führbar ist. Der fünfte Wärmestrom 101 wird ebenfalls passiv mittels eines Wärmegefälles zwischen dem dritten Kreislauf 30 und dem zweiten Kreislauf 20 angetrieben. Über den Wasser-Wasser-Wärmetauscher 99 kann der dritte Kreislauf 30, der die Elektrokomponenten-Anordnung 40 aufweist, zur Abwärmenutzung und/oder zur aktiven Kühlung der E-Komponenten an die Peltier-Wärmepumpe 79 angekoppelt werden. Diese Verschaltung hat den Vorteil, dass ein Massenstrom des Wärmetransportmediums 57 über die Elektrokomponenten beziehungsweise die. Elektrokomponenten-Anordnung 40 unabhängig eingestellt werden kann, was hinsichtlich einer Betriebssicherheit vorteilhaft ist. Des Weiteren ergibt sich eine vergleichsweise kurze Leitungslänge und damit ein vergleichsweise geringer Druckverlust, wobei die zweite Pumpe 25 und die dritte Pumpe 35 vergleichsweise klein dimensioniert werden können.Advantageously, also the first cycle 10 , the second cycle 20 and the third cycle 30 be controlled separately. Another difference is the second cycle 20 and the third cycle 30 Fluid side completely separated from each other, so that this alternative also by means of different heat transfer media 57 are operable. The second cycle 20 and the third cycle 30 are therefore in the difference not fluid side and thermally associated with each other, but only thermally associated with each other by means of the water-water heat exchanger 99 over which the fifth heat flow 101 is feasible. The fifth heat flow 101 also becomes passive by means of a heat gradient between the third circuit 30 and the second cycle 20 driven. About the water-water heat exchanger 99 can the third cycle 30 who has the electrical component assembly 40 has, for waste heat utilization and / or active cooling of the E components to the Peltier heat pump 79 be coupled. This interconnection has the advantage that a mass flow of the heat transport medium 57 about the electrical components or the. Electric component arrangement 40 can be set independently, which is advantageous in terms of reliability. Furthermore, there is a comparatively short line length and thus a comparatively low pressure loss, the second pump 25 and the third pump 35 can be dimensioned comparatively small.
Die in 2 dargestellte Klimatisierungsanordnung 51 weist die insgesamt sieben Ventile auf, die jeweils zwei Schaltstellungen einnehmen können. Folglich ergeben sich insgesamt 128 Betriebsmodi, von denen im Folgenden beispielhaft vier Stück näher beschrieben sind.In the 2 illustrated air conditioning arrangement 51 has the total of seven valves, which can each take two switching positions. Consequently, a total of 128 operating modes result, of which four are described in more detail below by way of example.
In einem ersten Betriebsmodus, der für eine Kühlung des Innenraums 71 und der Elektrokomponenten der Elektrokomponenten-Anordnung 40 in einem Sommerbetrieb genutzt werden kann, verläuft der erste Kreislauf 10 ausgehend von der ersten Pumpe 15 über das erste Ventil 1, den ersten Wärmetauscher 93 des Frontend-Wärmetauschers 59, über die Warmseite 75 der Peltier-Wärmepumpe 79 schließlich wieder zurück zur ersten Pumpe 15. Der zweite Kreislauf 20 verläuft ausgehend von der zweiten Pumpe 25 über das zweite Ventil 2, den Kühlungswärmetauscher 65, den Wasser-Wasser-Wärmetauscher 99 und schließlich über die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 wieder zur zweiten Pumpe 25 zurück.In a first mode of operation, for cooling the interior 71 and the electrical components of the electrical component assembly 40 can be used in a summer operation, runs the first cycle 10 starting from the first pump 15 over the first valve 1 , the first heat exchanger 93 the front-end heat exchanger 59 , over the warm side 75 the Peltier heat pump 79 finally back to the first pump 15 , The second cycle 20 runs from the second pump 25 over the second valve 2 , the cooling heat exchanger 65 , the water-water heat exchanger 99 and finally on the cold side 77 the Peltier heat pump 79 again to the second pump 25 back.
Der dritte Kreislauf 30 verläuft ausgehend von der dritten Pumpe 35 über das dritte Ventil 3, den Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 41, die Leistungselektronik 43, die Elektromaschine 45, das siebte Ventil 7, den dritten Wärmetauscher 97 des Frontend-Wärmetauschers 59 und schließlich über den Wasser-Wasser-Wärmetauscher 99 wieder zurück zur dritten Pumpe 35. Vorteilhaft kann mittels der Peltier-Wärmepumpe 79 bereitgestellte Kälte einerseits über den Wasser-Wasser-Wärmetauscher 99 zur Kühlung der Elektrokomponenten und über den Kühlungswärmetauscher 65 zur Kühlung des Innenraums 71 verwendet werden.The third cycle 30 runs from the third pump 35 over the third valve 3 , the DC-DC converter 41 , the power electronics 43 , the electric machine 45 , the seventh valve 7 , the third heat exchanger 97 the front-end heat exchanger 59 and finally via the water-water heat exchanger 99 back to the third pump 35 , Advantageously, by means of the Peltier heat pump 79 provided cold on the one hand on the water-water heat exchanger 99 for cooling the electrical components and the cooling heat exchanger 65 for cooling the interior 71 be used.
In einem zweiten Betriebsmodus kann die Klimatisierungsanordnung 51 in einem Winterbetrieb zum Heizen des Innenraums 71 mit einer Abwärmenutzung der Elektrokomponenten-Anordnung 40 verwendet werden. Der erste Kreislauf 10 verläuft dabei ausgehend von der ersten Pumpe 15 über das erste Ventil 1, den Heizungswärmetauscher 85 und schließlich über die Warmseite 75 der Peltier-Wärmepumpe 79 wieder zurück zur ersten Pumpe 15.In a second operating mode, the air conditioning arrangement 51 in a winter operation for heating the interior 71 with a waste heat utilization of the electrical component assembly 40 be used. The first cycle 10 starts from the first pump 15 over the first valve 1 , the heater core 85 and finally over the warm side 75 the Peltier heat pump 79 back to the first pump 15 ,
Der Kühlungswärmetauscher 65 und der Heizungswärmetauscher 85 sind Teil eines dem Innenraum 71 des Kraftfahrzeugs 55 zugeordneten Klimageräts. Zum Antreiben des Innenraumluftstroms 73 kann das Klimagerät ein separates Gebläse aufweisen. Außerdem kann das Klimagerät eine Umluftklappe aufweisen, mittels der wahlweise der Innenraumluftstrom 73 von dem Innenraum 71 oder von der Umgebung 69 angesaugt werden können. Auf jeden Fall mündet der Innenraumluftstrom 73 zur Klimatisierung des Innenraums in den Innenraum 71. The cooling heat exchanger 65 and the heater core 85 are part of the interior 71 of the motor vehicle 55 associated air conditioner. For driving the indoor airflow 73 the air conditioner may have a separate fan. In addition, the air conditioner may have a recirculation damper, by means of the optional indoor airflow 73 from the interior 71 or from the environment 69 can be sucked. In any case, the interior airflow opens 73 for air conditioning of the interior in the interior 71 ,
Der zweite Kreislauf 20 verläuft in dem zweiten Betriebsmodus ausgehend von der zweiten Pumpe 25 über das zweite Ventil 2, den zweiten Wärmetauscher 95 des Frontend-Wärmetauschers 59, über den Kühlungswärmetauscher 65 des Klimageräts, über den Wasser-Wasser-Wärmetauscher 99 und schließlich über die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 wieder zurück zur zweiten Pumpe 25.The second cycle 20 runs in the second mode of operation from the second pump 25 over the second valve 2 , the second heat exchanger 95 the front-end heat exchanger 59 , over the cooling heat exchanger 65 of the air conditioner, via the water-water heat exchanger 99 and finally on the cold side 77 the Peltier heat pump 79 back to the second pump 25 ,
Der dritte Kreislauf 30 verläuft ausgehend von der dritten Pumpe 35 über das dritte Ventil 3 der Ventilanordnung 91 der Elektrokomponenten-Anordnung 40, den Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 41, die Leistungselektronik 43, die Elektromaschine 45, das siebte Ventil 7 und schließlich über den Wasser-Wasser-Wärmetauscher 99 wieder zurück zur dritten Pumpe 35.The third cycle 30 runs from the third pump 35 over the third valve 3 the valve assembly 91 the electrical component assembly 40 , the DC-DC converter 41 , the power electronics 43 , the electric machine 45 , the seventh valve 7 and finally via the water-water heat exchanger 99 back to the third pump 35 ,
Ein dritter Betriebsmodus der in 2 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51 kann zum Entfeuchten des Innenraums 71 in dem Reheat-Betrieb und zur Kühlung beziehungsweise Abwärmenutzung der Elektrokomponenten mittels der Elektrokomponenten-Anordnung 40 verwendet werden. Der erste Kreislauf 10 ist dabei so geschaltet wie im zweiten Betriebsmodus. Insofern wird auf die Beschreibung des zweiten Betriebsmodus verwiesen.A third operating mode of in 2 shown air conditioning arrangement 51 can dehumidify the interior 71 in the reheat operation and for cooling or waste heat utilization of the electrical components by means of the electrical component assembly 40 be used. The first cycle 10 is switched as in the second operating mode. In this respect, reference is made to the description of the second operating mode.
Der zweite Kreislauf 20 ist in dem dritten Betriebsmodus so geschaltet wie in dem ersten Betriebsmodus. Insofern wird auf die Beschreibung des ersten Betriebsmodus verwiesen.The second cycle 20 is switched in the third operating mode as in the first operating mode. In this respect, reference is made to the description of the first operating mode.
Der dritte Kreislauf 30 ist in dem dritten Betriebsmodus so geschaltet wie im zweiten Betriebsmodus. Insofern wird auf die Beschreibung des zweiten Betriebsmodus verwiesen. Vorteilhaft kann mittels der Peltier-Wärmepumpe 79 eine Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlungswärmetauscher 65 und dem Heizungswärmetauscher 85 eingestellt werden, so dass es zu der vorteilhaften Entfeuchtung des Innenraumluftstroms 73 kommt. Vorteilhaft kann dabei noch eine Kühlung beziehungsweise eine Ausnutzung einer Abwärme der Elektrokomponenten erfolgen. Ein entsprechender Wärmestrom kann über den Wasser-Wasser-Wärmetauscher 99 übertragen werden.The third cycle 30 is switched in the third operating mode as in the second operating mode. In this respect, reference is made to the description of the second operating mode. Advantageously, by means of the Peltier heat pump 79 a temperature difference between the cooling heat exchanger 65 and the heater core 85 be set, so that it leads to the advantageous dehumidification of the indoor airflow 73 comes. Advantageously, cooling or utilization of waste heat of the electrical components can take place. A corresponding heat flow can via the water-water heat exchanger 99 be transmitted.
In einem vierten Betriebsmodus der in 2 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51 kann eine Vorkonditionierung der Hochvolt-Batterie 49 während eines Netzladebetriebs unter einer Nutzung einer Verlustwärme des Ladegeräts 47 erfolgen. Der vierte Betriebsmodus kann für einen Winterbetrieb, also für niedrige Temperaturen in der Umgebung 69 des Kraftfahrzeugs 55 verwendet werden.In a fourth operating mode the in 2 shown air conditioning arrangement 51 can precondition the high-voltage battery 49 during a mains charging operation using a loss of heat from the charger 47 respectively. The fourth operating mode can be used for winter operation, ie for low ambient temperatures 69 of the motor vehicle 55 be used.
In dem vierten Betriebsmodus sind der erste Kreislauf 10 und der zweite Kreislauf 20 abgeschaltet, also die erste Pumpe 15 und die zweite Pumpe 25 ohne Förderleistung.In the fourth mode of operation are the first cycle 10 and the second cycle 20 switched off, so the first pump 15 and the second pump 25 without delivery.
Der dritte Kreislauf 30 ist so geschaltet wie im siebten Betriebsmodus der in 1 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51. Insofern wird bezüglich der Schaltstellung des dritten Kreislaufs 30 auf die Beschreibung des siebten Betriebsmodus der in 1 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51 verwiesen. Vorteilhaft kann eine Abwärme des Ladegeräts 47 zum Vorkonditionieren der Hochvolt-Batterie 49 verwendet werden.The third cycle 30 is switched as in the seventh operating mode of the in 1 shown air conditioning arrangement 51 , In this respect, with respect to the switching position of the third circuit 30 to the description of the seventh operating mode of the in 1 shown air conditioning arrangement 51 directed. Advantageously, a waste heat of the charger 47 for preconditioning the high-voltage battery 49 be used.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Klimatisierungsanordnung 51 eines Kraftfahrzeugs 55 mit einem Elektroantrieb 53. Die in 3 gezeigte Klimatisierungsanordnung 51 ist ähnlich der in den 1 und 2 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51 aufgebaut. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen. 3 shows a further embodiment of an air conditioning arrangement 51 of a motor vehicle 55 with an electric drive 53 , In the 3 shown air conditioning arrangement 51 is similar to the one in the 1 and 2 shown air conditioning arrangement 51 built up. In the following, only the differences are discussed.
Im Unterschied zur Darstellung gemäß den 1 und 2 weist die Klimatisierungsanordnung 51 gemäß 3 nur einen ersten Kreislauf 10 und einen zweiten Kreislauf 20 auf, die von einer ersten Pumpe 15 und einer zweiten Pumpe 25 angetrieben werden. Vorteilhaft kann auf den dritten Kreislauf 30 und die dritte Pumpe 35 verzichtet werden. Um dennoch die Elektrokomponenten-Anordnung 40 mit dem Wärmetransportmedium 57 wahlweise zu versorgen, weist die Klimatisierungsanordnung 51 gemäß 3 ein zehntes Ventil 100 auf. Das zehnte Ventil 100 ist stromabwärts des Kühlungswärmetauschers 65 in den zweiten Kreislauf 20 geschaltet. In einer ersten Schaltstellung, die in 3 gezeigt ist, ist dem zehnten Ventil 100 die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 nachgeschaltet. In einer zweiten Schaltstellung ist dem zehnten Ventil 10 die Elektrokomponenten-Anordnung 40 nachgeschaltet.In contrast to the representation according to the 1 and 2 has the air conditioning arrangement 51 according to 3 only a first cycle 10 and a second cycle 20 on top of that from a first pump 15 and a second pump 25 are driven. Advantageously, on the third cycle 30 and the third pump 35 be waived. Nevertheless, the electrical component arrangement 40 with the heat transport medium 57 optionally supply, has the air conditioning arrangement 51 according to 3 a tenth valve 100 on. The tenth valve 100 is downstream of the cooling heat exchanger 65 in the second cycle 20 connected. In a first switching position, the in 3 is shown is the tenth valve 100 the cold side 77 the Peltier heat pump 79 downstream. In a second switching position is the tenth valve 10 the electrical component arrangement 40 downstream.
Außerdem weist die Klimatisierungsanordnung 51 gemäß 3 vorteilhaft einen vereinfachten Frontend-Wärmetauscher 59 auf. Der Frontend-Wärmetauscher 59 gemäß 3 weist nämlich nur den ersten Wärmetauscher 93 und den zweiten Wärmetauscher 95 auf. Vorteilhaft kann auf den dritten Wärmetauscher 97 verzichtet werden. Um dies zu erreichen, weist die Klimatisierungsanordnung 51 gemäß 3 ein neuntes Ventil 9 auf. Das neunte Ventil 9 ist dem zweiten Wärmetauscher 95 des Frontend-Wärmetauschers 59 nachgeschaltet und ist Teil des zweiten Kreislaufs 20. In einer ersten Schaltstellung des neunten Ventils 9, die in 3 gezeigt ist, ist dem neunten Ventil 9 der Kühlungswärmetauscher 65 nachgeschaltet. In einer zweiten Schaltstellung ist dem neunten Ventil 9 die Warmseite 75 der Peltier-Wärmepumpe 79 nachgeschaltet. Die Peltier-Wärmepumpe 79 ist zweifach von dem Wärmetransportmedium 57, also von dem ersten Kreislauf 10 und dem zweiten Kreislauf 20 durchflossen und kann auch als Peltier-Wasser-Wasser-Wärmetauscher bezeichnet werden.In addition, the air conditioning arrangement 51 according to 3 advantageously a simplified front-end heat exchanger 59 on. The frontend heat exchanger 59 according to 3 namely only has the first heat exchanger 93 and the second heat exchanger 95 on. Advantageously, on the third heat exchanger 97 be waived. To achieve this, the air conditioning system has 51 according to 3 a ninth valve 9 on. The ninth Valve 9 is the second heat exchanger 95 the front-end heat exchanger 59 downstream and is part of the second cycle 20 , In a first switching position of the ninth valve 9 , in the 3 is shown is the ninth valve 9 the cooling heat exchanger 65 downstream. In a second switching position is the ninth valve 9 the warm side 75 the Peltier heat pump 79 downstream. The Peltier heat pump 79 is two times from the heat transport medium 57 that is, from the first cycle 10 and the second cycle 20 flows through and can also be referred to as Peltier water-water heat exchanger.
Das erste Ventil 1, das zweite Ventil 2, das neunte Ventil 9 und das zehnte Ventil 100 sind jeweils als federrückgestelltes, elektromagnetisch betätigbares 3/2-Wegeventil ausgeführt.The first valve 1 , the second valve 2 , the ninth valve 9 and the tenth valve 100 are each designed as a spring-reset, electromagnetically actuated 3/2-way valve.
Vorteilhaft kann mittels der Beschaltung des zweiten Wärmetauschers 95 des Frontend-Wärmetauschers 59 mittels des neunten Ventils 9 dieser für unterschiedlichste Betriebszustände genutzt werden, so dass ein weiterer, beispielsweise der dritte Wärmetauscher 97 verzichtbar ist. Gegebenenfalls mit dem Umgebungsluftstrom 63 auszutauschende Wärme kann wahlweise mit unterschiedlichsten Komponenten des zweiten Kreislaufs 20 ausgetauscht werden, insbesondere mit der Peltier-Wärmepumpe 79, dem Kühlungswärmetauscher 65 und/oder der Elektrokomponenten-Anordnung 40.Advantageously, by means of the wiring of the second heat exchanger 95 the front-end heat exchanger 59 by means of the ninth valve 9 this can be used for a wide variety of operating conditions, so that another, for example, the third heat exchanger 97 is dispensable. Optionally, with the ambient air flow 63 heat to be exchanged can optionally be used with different components of the second cycle 20 be replaced, especially with the Peltier heat pump 79 , the cooling heat exchanger 65 and / or the electrical component assembly 40 ,
Die in 3 gezeigte Klimatisierungsanordnung 51 weist insgesamt neun Ventile auf, nämlich das erste bis siebte Ventil 1–7 sowie das neunte Ventil 9 und das zehnte Ventil 100. Diese haben jeweils zwei Schaltstellungen, so dass sich insgesamt 512 unterschiedliche Schaltzustände ergeben. Diese 512 Schaltzustände sind Bestandteil der Erfindung, wobei im Folgenden davon 7 besonders bevorzugte Betriebszustände näher erläutert werden.In the 3 shown air conditioning arrangement 51 has a total of nine valves, namely the first to seventh valve 1 - 7 as well as the ninth valve 9 and the tenth valve 100 , These each have two switching positions, resulting in a total of 512 different switching states. These 512 switching states are part of the invention, with 7 particularly preferred operating states being explained in more detail below.
In einem ersten Betriebszustand ist der erste Kreislauf 10 so geschaltet wie im ersten Betriebsmodus der in 2 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51. Insofern wird zum ersten Betriebszustand der in 3 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51 bezüglich des ersten Kreislaufs 10 auf die Beschreibung des ersten Kreislaufs 10 des ersten Betriebsmodus der in 2 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51 verwiesen.In a first operating state is the first cycle 10 switched as in the first operating mode of in 2 shown air conditioning arrangement 51 , In this respect, the first operating state of the in 3 shown air conditioning arrangement 51 with respect to the first cycle 10 on the description of the first cycle 10 of the first operating mode of in 2 shown air conditioning arrangement 51 directed.
In dem ersten Betriebszustand der in 3 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51 ist der zweite Kreislauf 20 ausgehend von der zweiten Pumpe 25 über das zweite Ventil 2, den Kühlungswärmetauscher 65, das zehnte Ventil 100 und schließlich über die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 wieder zurück zur zweiten Pumpe 25 geführt. Dieser erste Betriebszustand kann vorteilhaft für eine Kühlung des Innenraums 71 des Kraftfahrzeugs 55 verwendet werden. Vorteilhaft kann dem Innenraumluftstrom 73 der zweite Wärmestrom 67 entzogen werden, der wiederum als dritte Wärmestrom 81 mittels der Peltier-Wärmepumpe 79 von der Kaltseite 77 zu der Warmseite 75 gepumpt werden kann. Mittels des ersten Kreislaufs 10 kann dieser dann in Form des ersten Wärmestroms 61 an den Umgebungsluftstrom 63 und so an die Umgebung 69 des Kraftfahrzeugs 55 abgegeben werden.In the first operating state of in 3 shown air conditioning arrangement 51 is the second cycle 20 starting from the second pump 25 over the second valve 2 , the cooling heat exchanger 65 , the tenth valve 100 and finally on the cold side 77 the Peltier heat pump 79 back to the second pump 25 guided. This first operating state can be advantageous for cooling the interior 71 of the motor vehicle 55 be used. Advantageously, the indoor air flow 73 the second heat flow 67 be withdrawn, in turn, as a third heat flow 81 by means of the Peltier heat pump 79 from the cold side 77 to the warm side 75 can be pumped. By means of the first cycle 10 this can then be in the form of the first heat flow 61 to the ambient air flow 63 and so on the environment 69 of the motor vehicle 55 be delivered.
In einem zweiten Betriebszustand der in 3 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51 kann eine Kühlung der Elektrokomponenten mittels der Elektrokomponenten-Anordnung 40 und eine Kühlung des Innenraums 71 erfolgen. Der erste Kreislauf 10 ist dabei so geschaltet wie im ersten Betriebszustand. Insofern wird auf die Beschreibung des ersten Betriebszustandes verwiesen.In a second operating state the in 3 shown air conditioning arrangement 51 can be a cooling of the electrical components by means of the electrical component assembly 40 and a cooling of the interior 71 respectively. The first cycle 10 is switched as in the first operating state. In this respect, reference is made to the description of the first operating state.
Der zweite Kreislauf 20 verläuft in dem zweiten Betriebszustand ausgehend von der zweiten Pumpe 25 über das zweite Ventil 2, über den Kühlungswärmetauscher 65, über das zehnte Ventil 100, in allen drei Parallelzweigen über die Elektrokomponenten-Anordnung 40, über das siebte Ventil 7, über den zweiten Wärmetauscher 95 des Frontend-Wärmetauschers 59, über das neunte Ventil 9 und schließlich über die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 wieder zurück zur zweiten Pumpe 25. Vorteilhaft kann in einer Reihenschaltung die Kühlung des Innenraums 71 und der Elektrokomponenten erfolgen. Das noch vergleichsweise kühl aus dem Kühlungswärmetauscher 65 ausströmende Wärmetransportmedium 57 kann vorteilhaft noch zur Kühlung der Elektrokomponenten mittels der Elektrokomponenten-Anordnung 40 verwendet werden. Nach diesem zweifachen Temperaturanstieg kann Wärme an den Umgebungsluftstrom 63 abgeführt werden. Das so wieder vorgekühlte Wärmetransportmedium kann vorteilhaft dann wieder über die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 wieder auf ein zur Kühlung des Innenraums 71 notwendiges niedriges Temperaturniveau gebracht werden.The second cycle 20 runs in the second operating state starting from the second pump 25 over the second valve 2 , over the cooling heat exchanger 65 , about the tenth valve 100 , in all three parallel branches via the electrical component arrangement 40 , about the seventh valve 7 , via the second heat exchanger 95 the front-end heat exchanger 59 , about the ninth valve 9 and finally on the cold side 77 the Peltier heat pump 79 back to the second pump 25 , Advantageously, in a series circuit, the cooling of the interior 71 and the electrical components. The still relatively cool from the cooling heat exchanger 65 outflowing heat transport medium 57 can still be advantageous for cooling the electrical components by means of the electrical component assembly 40 be used. After this twofold increase in temperature, heat can be transferred to the ambient air flow 63 be dissipated. The thus pre-cooled heat transfer medium can advantageously then again on the cold side 77 the Peltier heat pump 79 back to one for cooling the interior 71 necessary low temperature level are brought.
In einem dritten Betriebszustand kann die in 3 gezeigte Klimatisierungsanordnung 51 für eine Entfeuchtung des Innenraums 71 verwendet werden. In diesem dritten Betriebszustand ist der zweite Kreislauf 20 gleich geschaltet wie im ersten Betriebszustand. Insofern wird auf die Beschreibung des ersten Betriebszustandes verwiesen.In a third operating state, the in 3 shown air conditioning arrangement 51 for a dehumidification of the interior 71 be used. In this third operating state is the second cycle 20 the same switched as in the first operating state. In this respect, reference is made to the description of the first operating state.
Der erste Kreislauf 10 ist so geschaltet wie im ersten Betriebsmodus der in 1 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51. Insofern wird bezüglich des dritten Betriebszustandes der in 3 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51 bezüglich des Schaltzustandes des ersten Kreislaufes 10 auf die Beschreibung des ersten Betriebszustandes der in 1 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51 verwiesen.The first cycle 10 is switched as in the first operating mode of the in 1 shown air conditioning arrangement 51 , In this respect, with respect to the third operating state of in 3 shown air conditioning arrangement 51 with respect to the switching state of the first circuit 10 on the Description of the first operating state of the in 1 shown air conditioning arrangement 51 directed.
Vorteilhaft kann wie vorab beschrieben die Entfeuchtung des Innenraums 71 des Kraftfahrzeugs 55 erfolgen.Advantageously, as described above, the dehumidification of the interior 71 of the motor vehicle 55 respectively.
Ein vierter Betriebszustand kann gleichermaßen für die Entfeuchtung des Innenraums 71 bei einer gleichzeitigen Kühlung beziehungsweise Abwärmenutzung der Elektrokomponenten mittels der Elektrokomponenten-Anordnung 40 verwendet werden. Dabei ist der erste Kreislauf 10 gleich geschaltet wie im dritten Betriebszustand. Insofern wird auf die Beschreibung des ersten Kreislaufes 10 in dem dritten Betriebszustand der in 3 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51 verwiesen.A fourth operating state can equally for the dehumidification of the interior 71 with a simultaneous cooling or waste heat utilization of the electrical components by means of the electrical component assembly 40 be used. This is the first cycle 10 the same switched as in the third operating state. In this respect, the description of the first cycle 10 in the third operating state the in 3 shown air conditioning arrangement 51 directed.
Der zweite Kreislauf 20 verläuft in dem vierten Betriebszustand ausgehend von der zweiten Pumpe 25 über den Kühlungswärmetauscher 65, über das zehnte Ventil 100, über die Elektrokomponenten-Anordnung 40, über das siebte Ventil 7 und schließlich über die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 zurück zur zweiten Pumpe 25.The second cycle 20 runs in the fourth operating state starting from the second pump 25 over the cooling heat exchanger 65 , about the tenth valve 100 , about the electrical component arrangement 40 , about the seventh valve 7 and finally on the cold side 77 the Peltier heat pump 79 back to the second pump 25 ,
In einem fünften Betriebszustand kann ein Beheizen des Innenraums 71, insbesondere mittels einer Umgebungswärme, erfolgen. Dabei ist der erste Kreislauf 10 so geschaltet wie im dritten und vierten Betriebszustand. Insofern wird auf die Beschreibung des dritten und vierten Betriebszustandes verwiesen. Der zweite Kreislauf 20 verläuft ausgehend von der zweiten Pumpe 25 über das zweite Ventil 2, den zweiten Wärmetauscher 95 des Frontend-Wärmetauschers 59, das neunte Ventil 9, den Kühlungswärmetauscher 65, das zehnte Ventil 100 und schließlich über die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 wieder zurück zur zweiten Pumpe 25.In a fifth operating state can be a heating of the interior 71 , In particular by means of ambient heat done. This is the first cycle 10 switched as in the third and fourth operating state. In this respect, reference is made to the description of the third and fourth operating state. The second cycle 20 runs from the second pump 25 over the second valve 2 , the second heat exchanger 95 the front-end heat exchanger 59 , the ninth valve 9 , the cooling heat exchanger 65 , the tenth valve 100 and finally on the cold side 77 the Peltier heat pump 79 back to the second pump 25 ,
In einem sechsten Betriebszustand kann die in 3 dargestellte Klimatisierungsanordnung 51 für ein Heizen des Innenraums 71 mit einer Umgebungswärme und einer Abwärmenutzung der Elektrokomponenten verwendet werden. In diesem sechsten Betriebszustand ist der erste Kreislauf 10 gleich geschaltet wie im dritten Betriebszustand. Insofern wird auf die Beschreibung des dritten Betriebszustandes verwiesen.In a sixth operating state, the in 3 illustrated air conditioning arrangement 51 for heating the interior 71 be used with ambient heat and waste heat recovery of the electrical components. In this sixth operating state is the first cycle 10 the same switched as in the third operating state. In this respect, reference is made to the description of the third operating state.
Der zweite Kreislauf 20 verläuft in dem sechsten Betriebszustand ausgehend von der zweiten Pumpe 25 über das zweite Ventil 2, den zweiten Wärmetauscher 95 des Frontend-Wärmetauschers 59, den Kühlungswärmetauscher 65, das zehnte Ventil 100, die Elektrokomponenten-Anordnung 40, das siebte Ventil 7, und schließlich über die Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 wieder zurück zur zweiten Pumpe 25. Vorteilhaft kann zum Erwärmen der Peltier-Wärmepumpe 79 mittels des zweiten Wärmetauschers 95 und mittels des Kühlungswärmetauschers 65 Umgebungswärme aufgenommen werden. Diese kann vorteilhaft zur Erwärmung des Innenraums mittels des Heizungswärmetauschers 85 mittels der Peltier-Wärmepumpe 79 in den ersten Kreislauf 10 gepumpt werden.The second cycle 20 runs in the sixth operating state, starting from the second pump 25 over the second valve 2 , the second heat exchanger 95 the front-end heat exchanger 59 , the cooling heat exchanger 65 , the tenth valve 100 , the electrical component assembly 40 , the seventh valve 7 , and finally on the cold side 77 the Peltier heat pump 79 back to the second pump 25 , Advantageously, for heating the Peltier heat pump 79 by means of the second heat exchanger 95 and by means of the cooling heat exchanger 65 Ambient heat to be recorded. This can be advantageous for heating the interior by means of the heating heat exchanger 85 by means of the Peltier heat pump 79 in the first cycle 10 be pumped.
In einem siebten Betriebszustand kann die in 3 gezeigte Klimatisierungsanordnung 51 für eine aktive Konditionierung der Elektrokomponenten während einer Netzladephase verwendet werden. Alternativ ist gegebenenfalls auch ein Beheizen der Elektrokomponenten möglich. Alternativ ist gegebenenfalls auch eine Vorkonditionierung des Innenraums 71 denkbar.In a seventh operating state, the in 3 shown air conditioning arrangement 51 be used for active conditioning of the electrical components during a Netzladephase. Alternatively, if necessary, heating of the electrical components is also possible. Alternatively, if necessary, a preconditioning of the interior 71 conceivable.
In diesem siebten Betriebszustand ist der erste Kreislauf 10 ausgehend von der ersten Pumpe 15 über das erste Ventil 1, den ersten Wärmetauscher 93 des Frontend-Wärmetauschers 59 und schließlich über die Warmseite 75 der Peltier-Wärmepumpe 79 wieder zurück zur ersten Pumpe 15 geführt. Abhängig von einem Umgebungstemperaturniveau der Umgebung 69 des Kraftfahrzeugs 55 kann gegebenenfalls die Schaltstellung des ersten Ventils 1 geändert werden.In this seventh operating state is the first cycle 10 starting from the first pump 15 over the first valve 1 , the first heat exchanger 93 the front-end heat exchanger 59 and finally over the warm side 75 the Peltier heat pump 79 back to the first pump 15 guided. Depending on an ambient temperature level of the environment 69 of the motor vehicle 55 Optionally, the switching position of the first valve 1 be changed.
Der zweite Kreislauf 20 ist in dem siebten Betriebszustand gleich geschaltet wie in dem vierten Betriebszustand. Insofern wird auf die Beschreibung des vierten Betriebszustandes verwiesen.The second cycle 20 is switched equal in the seventh operating state as in the fourth operating state. In this respect, reference is made to the description of the fourth operating state.
Gegebenenfalls kann abweichend davon das siebte Ventil 7 abhängig von einem Umgebungstemperaturniveau umgeschaltet werden, so dass der zweite Wärmetauscher 95 des Frontend-Wärmetauschers 59 in den zweiten Kreislauf 20 geschaltet ist.If appropriate, the seventh valve can deviate from this 7 be switched depending on an ambient temperature level, so that the second heat exchanger 95 the front-end heat exchanger 59 in the second cycle 20 is switched.
Vorteilhaft kann die in 3 gezeigte Klimatisierungsanordnung 51 ebenso wie die in den 1 und 2 gezeigte Klimatisierungsanordnung 51 zum separaten Konditionieren des Ladegeräts 47 und der Hochvolt-Batterie 49 verwendet werden. Vorteilhaft kann mittels des Parallelzweigs 89 das Ladegerät 47 während eines Fahrzustandes des Kraftfahrzeugs 55 aus dem zweiten Kreislauf 20 herausgeschaltet werden, sodass vorteilhaft Druckverluste durch das Ladegerät 47 während des Fahrbetriebs eliminiert werden können, da das Ladegerät 47 nur während des Netzladebetriebs betrieben wird und dementsprechend nur währenddessen thermisch konditioniert werden muss.Advantageously, the in 3 shown air conditioning arrangement 51 as well as in the 1 and 2 shown air conditioning arrangement 51 for separately conditioning the charger 47 and the high-voltage battery 49 be used. Advantageously, by means of the parallel branch 89 The charger 47 during a driving condition of the motor vehicle 55 from the second cycle 20 be switched off, so advantageous pressure losses through the charger 47 can be eliminated while driving, as the charger 47 is operated only during the mains charging operation and accordingly must be thermally conditioned only during this time.
Vorteilhaft ist in der Klimatisierungsanordnung 51 gemäß 3 das neunte Ventil 9 vorgesehen, das als 3/2-Wegeventil ausgeführt ist. Vorteilhaft kann dadurch der Frontend-Wärmetauscher 59 besonders einfach aufgebaut werden, nämlich lediglich mittels des ersten Wärmetauschers 93 und zweiten Wärmetauschers 95. Vorteilhaft weist also der zweite Kreislauf 20 nur den zweiten Wärmetauscher 95 auf, da in allen Betriebszuständen gegebenenfalls mittels einer entsprechenden Schaltstellung des neunten Ventils 9 der zweite Wärmetauscher 95 zum Austausch von Wärme mit der Umgebung 69 verwendet werden kann.It is advantageous in the air conditioning arrangement 51 according to 3 the ninth valve 9 provided, which is designed as a 3/2-way valve. Advantageously, thereby the front-end heat exchanger 59 be particularly simple, namely only by means of the first heat exchanger 93 and second heat exchanger 95 , Advantageously, therefore, has the second cycle 20 only the second heat exchanger 95 on, since in all operating conditions optionally by means of a corresponding switching position of the ninth valve 9 the second heat exchanger 95 to exchange heat with the environment 69 can be used.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Klimatisierungsanordnung 51 ähnlich der in den 1–3 gezeigten Klimatisierungsanordnung 51. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen. Im Unterschied zur Darstellung gemäß 3 weist der Frontend-Wärmetauscher 59 den ersten Wärmetauscher 93, den zweiten Wärmetauscher 95 und den dritten Wärmetauscher 97 auf. Vorteilhaft kann dadurch auf das in 3 gezeigte neunte Ventil 9 verzichtet werden. Im Folgenden wird lediglich auf die weiteren Unterschiede eingegangen. 4 shows a further embodiment of an air conditioning arrangement 51 similar to the one in the 1 - 3 shown air conditioning arrangement 51 , In the following, only the differences are discussed. In contrast to the representation according to 3 has the front end heat exchanger 59 the first heat exchanger 93 , the second heat exchanger 95 and the third heat exchanger 97 on. Advantageously, this can be done in the 3 Ninth valve shown 9 be waived. In the following, only the further differences will be discussed.
Die in 4 gezeigte Klimatisierungsanordnung 51 weist insgesamt sieben Ventile auf, nämlich das erste Ventil 1, das zweite Ventil 2, das vierte Ventil 4, das fünfte Ventil 5, das sechste Ventil 6, das siebte Ventil 7 sowie das zehnte Ventil 100. Neben dem neunten Ventil 9 kann gemäß der Darstellung in 4 vorteilhaft auch auf das dritte Ventil 3 der Elektrokomponenten-Anordnung 40 verzichtet werden. Diese weist vorteilhaft einen vereinfachten Aufbau auf, wobei das Ladegerät nicht in den in den 1–3 eingezeichneten Parallelzweig 89 geschaltet ist, sondern in Reihe mit der Leistungselektronik 43, dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 41 und der Elektromaschine 45. Mittels den sieben Ventilen ergeben sich insgesamt 128 Schaltzustände, die Bestandteil der Erfindung sind.In the 4 shown air conditioning arrangement 51 has a total of seven valves, namely the first valve 1 , the second valve 2 , the fourth valve 4 , the fifth valve 5 , the sixth valve 6 , the seventh valve 7 as well as the tenth valve 100 , Next to the ninth valve 9 can, as shown in 4 advantageous also to the third valve 3 the electrical component assembly 40 be waived. This advantageously has a simplified structure, wherein the charger is not in the in the 1 - 3 drawn parallel branch 89 is switched, but in series with the power electronics 43 , the DC-DC converter 41 and the electric machine 45 , By means of the seven valves results in a total of 128 switching states, which are part of the invention.
Als weiterer Unterschied ist das erste Ventil 1 des ersten Kreislaufs 10 nicht der ersten Pumpe 15 nachgeschaltet. Gemäß der Darstellung der 4 ist das erste Ventil 1 dem dritten Wärmetauscher 97 des Frontend-Wärmetauschers 59 nachgeschaltet. Das erste Ventil 1 erfüllt aber an dieser Stelle dieselbe Funktion, so dass der erste Kreislauf 10 gemäß der Darstellung der 4 ebenfalls wahlweise über den Frontend-Wärmetauscher 59 oder den Heizungswärmetauscher 85 geführt werden kann. Gemäß den einzelnen Betriebszuständen wird auf die unterschiedlichen Schaltstellungen der sieben Ventile und außerdem auf die Beschreibung der Klimatisierungsanordnungen 51 gemäß den 1–3 verwiesen.Another difference is the first valve 1 of the first cycle 10 not the first pump 15 downstream. According to the presentation of the 4 is the first valve 1 the third heat exchanger 97 the front-end heat exchanger 59 downstream. The first valve 1 but fulfills the same function at this point, so that the first cycle 10 according to the representation of 4 also optionally via the front-end heat exchanger 59 or the heater core 85 can be performed. In accordance with the individual operating states, attention is drawn to the different switching positions of the seven valves and also to the description of the air-conditioning arrangements 51 according to the 1 - 3 directed.
Gemäß der Darstellung der 4 weist die Klimatisierungsanordnung 51 ebenfalls die zwei Kreisläufe, nämlich den ersten Kreislauf 10 und den zweiten Kreislauf 20, auf, die jeweils an die Peltier-Wärmepumpe 79 angekoppelt sind.According to the presentation of the 4 has the air conditioning arrangement 51 also the two cycles, namely the first cycle 10 and the second cycle 20 , on, each to the Peltier heat pump 79 are coupled.
Der zweite Kreislauf 20 fungiert in einem Sommerbetriebsfall als Kühlkreislauf für den Innenraum 71 sowie der Elektrokomponenten und im Winterbetriebsfall als Kreislauf zur Aufnahme von Umgebungswärme aus der Umgebung 69 beziehungsweise zur Aufnahme von Abwärme der Elektrokomponenten.The second cycle 20 acts as a cooling circuit for the interior in a summer operation case 71 and the electrical components and in winter operating as a circuit for receiving ambient heat from the environment 69 or for absorbing waste heat of the electrical components.
Der zweite Kreislauf 20 stellt also stets den kälteren der beiden Kreisläufe dar. In diesem zweiten Kreislauf 20 wird mit Hilfe der Peltier-Wärmepumpe 79 ein Temperaturniveau an den Wärmetauschern des Frontend-Wärmetauschers 59 und des Klimageräts erzeugt, mit dem je nach Betriebsfall Wärme aus der Umgebung 69 und von den Elektrokomponenten aufgenommen werden kann beziehungsweise der Innenraum 71 gekühlt und entfeuchtet werden kann. Die in den zweiten Kreislauf 20 geschalteten Komponenten sind dabei entsprechend dem zu erwartenden Temperaturniveau angeordnet. Im Winterbetriebsfall wird an dem Frontend-Wärmetauscher 59 möglichst viel Wärme aus der Umgebung 69 aufgenommen. Eine Austrittstemperatur des Wärmetransportmediums 57 an einem Austritt der Peltier-Wärmepumpe 79 beziehungsweise an einem Eintritt des Frontend-Wärmetauschers 59 ist dazu vorteilhaft dementsprechend unterhalb eines Temperaturniveaus der Umgebung 69.The second cycle 20 So always represents the colder of the two circuits. In this second cycle 20 is using the Peltier heat pump 79 a temperature level at the heat exchangers of the front-end heat exchanger 59 and the air conditioner generates, with the depending on the operation case heat from the environment 69 and can be absorbed by the electrical components or the interior 71 can be cooled and dehumidified. The in the second cycle 20 Switched components are arranged according to the expected temperature level. In winter operation is at the front end heat exchanger 59 as much heat as possible from the environment 69 added. An outlet temperature of the heat transport medium 57 at an outlet of the Peltier heat pump 79 or at an inlet of the front-end heat exchanger 59 is therefore advantageous below a temperature level of the environment 69 ,
Anschließend wird der Kühlungswärmetauscher 65 durchströmt.Subsequently, the cooling heat exchanger 65 flows through.
Dies hat den Zweck, eine möglichst hohe Umluftrate durch permanenten Entfeuchtungsbetrieb zu realisieren.This has the purpose of achieving the highest possible air circulation rate through permanent dehumidification operation.
An dem Kühlungswärmetauscher 65 kondensiert durch das niedrige Temperaturniveau die Luftfeuchte aus einer Mischung von Umluft und Frischluft aus. Dabei wird vorteilhaft eine latente Wärmeleistung durch das Auskondensieren der Luftfeuchte mitgenutzt. Für einen reinen Entfeuchtungsbetrieb kann der Frontend-Wärmetauscher 59 mit Hilfe des zweiten Ventils 2 des zweiten Kreislaufs 20 abgekoppelt werden. Dadurch wird am Kühlungswärmetauscher 65 ein niedrigeres Temperaturniveau erzeugt als mit vorgeschaltetem Frontend-Wärmetauscher 59 und es kann stärker entfeuchtet werden. An den Elektrokomponenten kann in einem Winterbetriebsfall die zur Verfügung stehende Abwärme für den Wärmepumpenbetrieb mit genutzt werden.At the cooling heat exchanger 65 Condensed by the low temperature level, the humidity from a mixture of circulating air and fresh air. In this case, a latent heat output is advantageously shared by condensing out the air moisture. For a pure dehumidification operation, the front-end heat exchanger 59 with the help of the second valve 2 of the second cycle 20 be decoupled. This is done on the cooling heat exchanger 65 produces a lower temperature level than with upstream front-end heat exchanger 59 and it can be dehumidified more. The available waste heat for heat pump operation can be used on the electrical components in winter operation.
In einem Sommerbetriebsfall wird in dem zweiten Kreislauf 20 der dritte Wärmetauscher 97 in Strömungsrichtung mit Hilfe des siebten Ventils 7, das als Umschaltventil ausgeführt ist, abgekoppelt. Über den Kühlungswärmetauscher 65 wird der Innenraum 71 thermisch konditioniert. Anschließend werden die Elektrokomponenten durchströmt und gekühlt. Sobald die Temperatur des Wärmetransportmediums 57 nach den Elektrokomponenten oberhalb der Umgebungstemperatur ist, wird die dabei aufgenommene Wärme zunächst so gut wie möglich an den den E-Komponenten nachgeschalteten Frontend-Wärmetauscher 59 abgegeben. Dementsprechend kann das siebte Ventil 7 umgeschaltet werden. Über die Peltier-Wärmepumpe 79 wird dann wiederum das niedrige Temperaturniveau zur Konditionierung des Innenraums 71 erzeugt.In a summer operation case is in the second cycle 20 the third heat exchanger 97 in the flow direction by means of the seventh valve 7 , which is designed as a switching valve, uncoupled. About the cooling heat exchanger 65 becomes the interior 71 thermally conditioned. Subsequently, the electrical components are flowed through and cooled. Once the temperature of the heat transfer medium 57 After the electrical components is above the ambient temperature, the heat absorbed is initially as good as possible at the E-components downstream front-end heat exchanger 59 issued. Accordingly, the seventh valve 7 be switched. About the Peltier heat pump 79 will then turn the low temperature level for conditioning the interior 71 generated.
In dem ersten Kreislauf 10 wird im Sommerbetriebsfall Wärme an die Umgebung 69 abgegeben und im Winterbetriebsfall wird die Heizleistung über den Heizungswärmetauscher 85 in den Innenraum 71 gebracht.In the first cycle 10 In summer operation, heat is given to the environment 69 in winter operation, the heat output is via the heating heat exchanger 85 in the interior 71 brought.
Als Regelparameter stehen in dem gegebenen Kreislauf eine Leistung der Peltier-Wärmepumpe 79, ein jeweiliger Massenstrom in den Kreisläufen sowie Luftmassenströme des Innenraumluftstroms 73 sowie des Umgebungsluftstroms 63 sowie entsprechende Lüfterdrehzahlen und/oder Klappenstellungen, beispielsweise Kühlergrilllamellen, Umluftklappen sowie dem Heizungswärmetauscher 85 vorgeschaltete Klappen und/oder Ähnliches zur Verfügung.As a control parameter are in the given circuit a power of the Peltier heat pump 79 , a respective mass flow in the circuits and air mass flows of the indoor air flow 73 and the ambient air flow 63 as well as corresponding fan speeds and / or flap positions, for example grille shutters, recirculation flaps and the heating heat exchanger 85 upstream flaps and / or the like available.
Zur Regelung und/oder Steuerung kann eine in den 1–4 nicht näher dargestellte Regel- und/oder Steuervorrichtung zum Ansteuern der Ventile 1–10, der Pumpen 15, 25, 35 und der elektrischen Energie 83 sowie der Lüfter des Frontend-Wärmetauschers 59 und des Klimageräts vorgesehen sein.For regulation and / or control can in the 1 - 4 Not shown control and / or control device for driving the valves 1 - 10 , the pumps 15 . 25 . 35 and the electrical energy 83 as well as the fan of the front-end heat exchanger 59 and the air conditioner be provided.
5 zeigt eine Detailansicht der in 4 dargestellten Elektrokomponenten-Anordnung 40. Die Elektrokomponenten-Anordnung 40 gemäß der Darstellung der 5 weist insgesamt vier 2/2-Wegeventile beziehungsweise Schaltventile auf, nämlich ein viertes Ventil 4, ein fünftes Ventil 5, ein sechstes Ventil 6 sowie ein siebtes Ventil 7. Daraus ergeben sich insgesamt 16 Schaltzustände, die Teil der Erfindung sind. Im Folgenden werden beispielhaft fünf der erfindungsgemäßen Schaltzustände genauer beschrieben. 5 shows a detail view of in 4 illustrated electrical component assembly 40 , The electrical component arrangement 40 according to the representation of 5 has a total of four 2/2-way valves or switching valves, namely a fourth valve 4 , a fifth valve 5 , a sixth valve 6 and a seventh valve 7 , This results in a total of 16 switching states that are part of the invention. In the following, five of the switching states according to the invention are described in greater detail by way of example.
In einer ersten Variante ist das vierte Ventil 4 geschlossen, das fünfte Ventil 5 geöffnet, das sechste Ventil 6 geschlossen und das siebte Ventil 7, das als 3/2-Wegeventil ausgeführt ist, in Richtung der Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 geschaltet. Diese erste Variante kann vorteilhaft für einen Ladebetrieb bei tiefen Temperaturen verwendet werden, wobei vorteilhaft eine thermische Konditionierung der Hochvolt-Batterie 49 unter einer Abwärmenutzung des Ladegeräts 47 erfolgen kann.In a first variant, the fourth valve 4 closed, the fifth valve 5 opened, the sixth valve 6 closed and the seventh valve 7 , which is designed as a 3/2-way valve, in the direction of the cold side 77 the Peltier heat pump 79 connected. This first variant can be used advantageously for a charging operation at low temperatures, wherein advantageously a thermal conditioning of the high-voltage battery 49 using a waste heat from the charger 47 can be done.
In einer zweiten Variante ist das vierte Ventil 4 geöffnet, das fünfte Ventil 5 geschlossen, das sechste Ventil 6 geöffnet und das siebte Ventil 7 in Richtung des dritten Wärmetauschers 97 des Frontend-Wärmetauschers 59 geschaltet. Diese zweite Variante kann vorteilhaft für einen Ladebetrieb bei hohen Temperaturen und/oder für eine Kühlung des Ladegeräts 47 und der Hochvolt-Batterie 49 verwendet werden.In a second variant, the fourth valve 4 opened, the fifth valve 5 closed, the sixth valve 6 opened and the seventh valve 7 in the direction of the third heat exchanger 97 the front-end heat exchanger 59 connected. This second variant can be advantageous for charging at high temperatures and / or for cooling the charger 47 and the high-voltage battery 49 be used.
In einer dritten Variante ist das vierte Ventil 4 geöffnet, das fünfte Ventil 5 geschlossen, das sechste Ventil 6 geschlossen und das siebte Ventil 7 in Richtung der Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 geschaltet.In a third variant, the fourth valve 4 opened, the fifth valve 5 closed, the sixth valve 6 closed and the seventh valve 7 in the direction of the cold side 77 the Peltier heat pump 79 connected.
Diese dritte Variante kann vorteilhaft für einen Anfahrbetrieb in einem Winter und/oder für einen Wärmepumpenbetrieb bei einer thermischen Konditionierung der Hochvolt-Batterie 49 nach einem Ladebetrieb verwendet werden.This third variant can be advantageous for a start-up operation in a winter and / or for a heat pump operation with a thermal conditioning of the high-voltage battery 49 be used after a loading operation.
In einer vierten Variante ist das vierte Ventil 4 geschlossen, das fünfte Ventil 5 geschlossen, das sechste Ventil 6 geöffnet und das siebte Ventil 7 in Richtung des dritten Wärmetauschers 97 des Frontend-Wärmetauschers 59 geschaltet. Diese vierte Variante kann vorteilhaft für einen Dauerfahrbetrieb in einem Sommer und/oder für einen Kühlbetrieb der Elektromaschine 56, des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers 41 und der Leistungselektronik 43 verwendet werden.In a fourth variant, the fourth valve 4 closed, the fifth valve 5 closed, the sixth valve 6 opened and the seventh valve 7 in the direction of the third heat exchanger 97 the front-end heat exchanger 59 connected. This fourth variant can be advantageous for a permanent driving operation in a summer and / or for a cooling operation of the electric machine 56 , the DC-DC converter 41 and the power electronics 43 be used.
In einer fünften Variante ist das vierte Ventil 4 geschlossen, das fünfte Ventil 5 geschlossen, das sechste Ventil 6 geöffnet und das siebte Ventil 7 in Richtung der Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 geschaltet. Dieser Schaltzustand kann vorteilhaft für einen Dauerfahrbetrieb in einem Winter und/oder einen Wärmepumpenbetrieb unter Abwärmenutzung der Leistungselektronik 43, des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers 41 und der Elektromaschine 45 verwendet werden.In a fifth variant, the fourth valve 4 closed, the fifth valve 5 closed, the sixth valve 6 opened and the seventh valve 7 in the direction of the cold side 77 the Peltier heat pump 79 connected. This switching state can be advantageous for a continuous operation in a winter and / or a heat pump operation with waste heat utilization of the power electronics 43 , the DC-DC converter 41 and the electric machine 45 be used.
6 zeigt eine Detailansicht der in 3 gezeigten Elektrokomponenten-Anordnung 40. Die in 6 gezeigte Elektrokomponenten-Anordnung 40 weist insgesamt fünf Ventile auf, nämlich vier Schaltventile beziehungsweise 2/2-Wegeventile und ein 3/2-Wege-Schaltventil. Die Ventile sind jeweils als federrückgestelltes elektromagnetisch betätigbares Schaltventil ausgeführt. Im Einzelnen weist die in 6 dargestellte Elektrokomponenten-Anordnung 40 das dritte Ventil 3, das vierte Ventil 4, das fünfte Ventil 5, das sechste Ventil 6 und das siebte Ventil 7 auf. Dementsprechend ergeben sich insgesamt 32 unterschiedliche Schaltzustände, die Teil der Erfindung sind. Von den 32 möglichen erfindungsgemäßen Schaltzuständen werden im Folgenden beispielhaft sieben Varianten näher beschrieben. 6 shows a detail view of in 3 shown electrical component assembly 40 , In the 6 shown electrical component assembly 40 has a total of five valves, namely four switching valves or 2/2-way valves and a 3/2-way switching valve. The valves are each designed as spring-return electromagnetically operated switching valve. Specifically, the in 6 illustrated electrical component assembly 40 the third valve 3 , the fourth valve 4 , the fifth valve 5 , the sixth valve 6 and the seventh valve 7 on. Accordingly, a total of 32 different switching states, which are part of the invention. Of the 32 possible switching states according to the invention, seven variants are described in greater detail below by way of example.
In einer ersten Variante ist das dritte Ventil 3 geöffnet, das vierte Ventil 4 geöffnet, das fünfte Ventil 5 geöffnet, das sechste Ventil 6 geöffnet und das siebte Ventil 7 in Richtung der Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 geschaltet. In diesem Schaltzustand der ersten Variante sind vorteilhaft alle drei Parallelzweige der Elektrokomponenten-Anordnung 40 mit dem Wärmetransportmedium 57 durchströmt, wobei alle Elektrokomponenten der Elektrokomponenten-Anordnung 40 gleichermaßen thermisch konditioniert werden können.In a first variant, the third valve 3 opened, the fourth valve 4 opened, the fifth valve 5 opened, the sixth valve 6 opened and the seventh valve 7 in the direction of the cold side 77 the Peltier heat pump 79 connected. In this switching state of the first variant, all three are advantageous Parallel branches of the electrical component arrangement 40 with the heat transport medium 57 flows through, with all the electrical components of the electrical component assembly 40 equally thermally conditioned.
In einer zweiten Variante ist das dritte Ventil 3 geschlossen, das vierte Ventil 4 geschlossen, das fünfte Ventil 5 geöffnet, das sechste Ventil 6 geschlossen und das siebte Ventil 7 in Richtung der Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 geschaltet.In a second variant, the third valve 3 closed, the fourth valve 4 closed, the fifth valve 5 opened, the sixth valve 6 closed and the seventh valve 7 in the direction of the cold side 77 the Peltier heat pump 79 connected.
Vorteilhaft kann diese zweite Variante für einen Ladebetrieb bei tiefen Temperaturen und/oder eine thermische Konditionierung der Hochvolt-Batterie 49 unter einer Abwärmenutzung des Ladegeräts 47 verwendet werden. Es ist ersichtlich, dass dabei das Wärmetransportmedium 57 zunächst durch das Ladegerät 47 strömt, dort erwärmt wird, so dass die anschließend durchströmte Hochvolt-Batterie 49 entsprechend aufgewärmt werden kann.Advantageously, this second variant for a charging operation at low temperatures and / or thermal conditioning of the high-voltage battery 49 using a waste heat from the charger 47 be used. It can be seen that while the heat transport medium 57 first through the charger 47 flows, is heated there, so that the then flowed through high-voltage battery 49 can be warmed up accordingly.
Die Leistungselektronik 43, der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 41 sowie die Elektromaschine 45 sind aufgrund des geschlossenen dritten Ventils 3 nicht durchströmt.The power electronics 43 , the DC-DC converter 41 as well as the electric machine 45 are due to the closed third valve 3 does not flow through.
In einer dritten Variante ist das dritte Ventil 3 geschlossen, das vierte Ventil 4 geöffnet, das fünfte Ventil 5 geschlossen, das sechste Ventil 6 geöffnet und das siebte Ventil 7 in Richtung des zweiten Wärmetauschers 95 des Frontend-Wärmetauschers 59 geschaltet. Diese dritte Variante kann vorteilhaft für einen Ladebetrieb bei hohen Temperaturen verwendet werden, wobei vorteilhaft eine Kühlung des Ladegeräts 47 und der Hochvolt-Batterie 49 erfolgen können. Es ist ersichtlich, dass dabei das Ladegerät 47 und die Hochvolt-Batterie 49 parallel durchströmt werden können, so dass diese gleichermaßen gekühlt werden können.In a third variant, the third valve 3 closed, the fourth valve 4 opened, the fifth valve 5 closed, the sixth valve 6 opened and the seventh valve 7 in the direction of the second heat exchanger 95 the front-end heat exchanger 59 connected. This third variant can be used advantageously for a charging operation at high temperatures, wherein advantageously a cooling of the charger 47 and the high-voltage battery 49 can be done. It can be seen that doing the charger 47 and the high-voltage battery 49 can be flowed through in parallel, so that they can be cooled equally.
Vorteilhaft sind dabei aufgrund des geschlossenen dritten Ventils 3 die Leistungselektronik 43, der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 41 sowie die Elektromaschine 45 nicht durchströmt, so dass der gesamte Volumenstrom des Wärmetransportmediums 57 zur Kühlung des Ladegeräts 47 und der Hochvolt-Batterie 49 verwendet werden kann.Advantageous are due to the closed third valve 3 the power electronics 43 , the DC-DC converter 41 as well as the electric machine 45 does not flow through, so that the entire volume flow of the heat transport medium 57 for cooling the charger 47 and the high-voltage battery 49 can be used.
In einer vierten Variante ist das dritte Ventil 3 geschlossen, das vierte Ventil 4 geschlossen, das fünfte Ventil 5 geschlossen, das sechste Ventil 6 geschlossen und das siebte Ventil 7 in Richtung der Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 geschaltet.In a fourth variant, the third valve 3 closed, the fourth valve 4 closed, the fifth valve 5 closed, the sixth valve 6 closed and the seventh valve 7 in the direction of the cold side 77 the Peltier heat pump 79 connected.
Diese vierte Variante kann vorteilhaft für einen Anfahrbetrieb in einem Winter und/oder einen Wärmepumpenbetrieb bei thermisch konditionierter Batterie nach einem Ladebetrieb verwendet werden. Dabei wird vorteilhaft lediglich die Hochvolt-Batterie 49 durchströmt. Die übrigen Parallelzweige, in denen das Ladegerät 47 beziehungsweise die Leistungselektronik 43, der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 41 und die Elektromaschine 45 geschaltet sind, sind nicht von dem Wärmetransportmedium 57 durchströmt.This fourth variant can be used advantageously for a start-up operation in a winter and / or a heat pump operation with a thermally conditioned battery after a charging operation. It is advantageous only the high-voltage battery 49 flows through. The remaining parallel branches in which the charger 47 or the power electronics 43 , the DC-DC converter 41 and the electric machine 45 are switched, are not from the heat transport medium 57 flows through.
In einer fünften Variante ist das dritte Ventil 3 geöffnet, das vierte Ventil 4 geschlossen, das fünfte Ventil 5 geschlossen, das sechste Ventil 6 geschlossen und das siebte Ventil 7 in Richtung der Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 geschaltet. Diese fünfte Variante kann vorteilhaft für einen Dauerfahrbetrieb in einem Winter und/oder einen Wärmepumpenbetrieb unter einer Abwärmenutzung der Leistungselektronik 43 und/oder des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers 41 und/oder der Elektromaschine 45 verwendet werden. Vorteilhaft sind dabei sowohl das Ladegerät 47 als auch die Hochvolt-Batterie 49 nicht durchströmt, so dass vorteilhaft diese keinen Widerstand und auch kein ungenutztes Durchströmen des Wärmetransportmediums 57 verursachen. Aufgrund des geöffneten dritten Ventils 3 und der übrigen geschlossenen Ventile 4, 5, 6 ist lediglich der Parallelzweig der Leistungselektronik 43, des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers 41 und der Elektromaschine 45 durchströmt.In a fifth variant, the third valve 3 opened, the fourth valve 4 closed, the fifth valve 5 closed, the sixth valve 6 closed and the seventh valve 7 in the direction of the cold side 77 the Peltier heat pump 79 connected. This fifth variant can be advantageous for a continuous operation in a winter and / or a heat pump operation under a waste heat utilization of the power electronics 43 and / or the DC-DC converter 41 and / or the electric machine 45 be used. Advantageous are both the charger 47 as well as the high-voltage battery 49 does not flow through, so that this advantageous no resistance and no unused flow through the heat transfer medium 57 cause. Due to the opened third valve 3 and the other closed valves 4 . 5 . 6 is only the parallel branch of the power electronics 43 , the DC-DC converter 41 and the electric machine 45 flows through.
In einer sechsten Variante ist das dritte Ventil 3 geöffnet, das vierte Ventil 4 geöffnet, das fünfte Ventil 5 geschlossen, das sechste Ventil 6 geschlossen und das siebte Ventil 7 in Richtung der Kaltseite 77 der Peltier-Wärmepumpe 79 geschaltet.In a sixth variant, the third valve 3 opened, the fourth valve 4 opened, the fifth valve 5 closed, the sixth valve 6 closed and the seventh valve 7 in the direction of the cold side 77 the Peltier heat pump 79 connected.
Vorteilhaft kann diese sechste Variante für einen Dauerfahrbetrieb in einem Winter und/oder einen Wärmepumpenbetrieb unter Abwärmenutzung der Leistungselektronik 43, des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers 41, der Elektromaschine 45 und der Hochvolt-Batterie 49 genutzt werden. Vorteilhaft ist lediglich der Parallelzweig 89, in den das Ladegerät 47 geschaltet ist, nicht durchströmt. Die übrigen Elektrokomponenten können vorteilhaft von dem Wärmetransportmedium 57 zur Nutzung der Abwärme durchströmt werden.Advantageously, this sixth variant for a continuous operation in a winter and / or a heat pump operation with waste heat utilization of the power electronics 43 , the DC-DC converter 41 , the electric machine 45 and the high-voltage battery 49 be used. Advantageously, only the parallel branch 89 in the charger 47 is switched, does not flow through. The remaining electrical components can advantageously from the heat transport medium 57 to be flowed through to use the waste heat.
In einer siebten Variante sind alle Ventile bis auf das siebte Ventil 7 gleich geschaltet wie bei der fünften Variante. Als einziger Unterschied ist das siebte Ventil 7 in Richtung des zweiten Wärmetauschers 95 des Frontend-Wärmetauschers 59 geschaltet. Diese siebte Variante kann vorteilhaft für einen Dauerfahrbetrieb in einem Sommer und/oder einen Kühlbetrieb der Elektromaschine 45, des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers 41 und der Leistungselektronik 43 verwendet werden. Es ist zu erkennen, dass das Ladegerät 47 und die Hochvolt-Batterie 49 aus dem zweiten Kreislauf 20 beziehungsweise der Elektrokomponenten-Anordnung 40 herausgeschaltet sind, also nicht von dem Wärmetransportmedium 57 durchströmt sind. Vorteilhaft wird dieses lediglich über den übrigen Zweig in Richtung des zweiten Wärmetauschers 95 des Frontend-Wärmetauschers 59 zur Abgabe von Wärme an die Umgebung 69 geführt.In a seventh variant, all valves are up to the seventh valve 7 the same switched as in the fifth variant. The only difference is the seventh valve 7 in the direction of the second heat exchanger 95 the front-end heat exchanger 59 connected. This seventh variant can be advantageous for a continuous driving operation in a summer and / or a cooling operation of the electric machine 45 , the DC-DC converter 41 and the power electronics 43 be used. It can be seen that the charger 47 and the high-voltage battery 49 from the second cycle 20 or the electrical component assembly 40 are switched off, so not from the heat transport medium 57 are flowed through. This is advantageous only over the remaining branch in the direction of the second heat exchanger 95 the front-end heat exchanger 59 to give off heat to the environment 69 guided.
Die Ventile 1 bis 10 können auch als 2/2 beziehungsweise 3/2-Wege-Proportional-Ventile ausgeführt sein. Vorteilhaft kann dadurch ein besonders genaues Steuern oder in Verbindung mit Messgliedern und einer Regelvorrichtung ein Regeln des Wärmehaushalts des Kraftfahrzeugs 55 erfolgen, insbesondere der Wärmeströme 61, 67, 81, 87 und/oder 101.The valves 1 to 10 can also be designed as 2/2 or 3/2-way proportional valves. Advantageously, characterized by a particularly accurate control or in conjunction with measuring links and a control device, a regulation of the heat balance of the motor vehicle 55 take place, in particular the heat flows 61 . 67 . 81 . 87 and or 101 ,
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, ähnlich dem in 1 gezeigten, wobei die Anzahl an Verzweigungen und Ventilen reduziert ist, so dass die Klimatisierungsanordnung 251 einfacher aufgebaut werden kann. Funktions- oder baugleiche Komponenten sind in dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 mit gegenüber den in 1 gezeigten Komponenten mit um jeweils 200 erhöhten Bezugszeichen versehen. 7 shows a further embodiment, similar to that in FIG 1 shown, wherein the number of branches and valves is reduced, so that the air conditioning assembly 251 can be easily built. Functional or identical components are in the embodiment according to 7 with opposite the in 1 shown components with increased by 200 reference numerals.
Die dargestellte Klimatisierungsanordnung 251 weist wiederum einen ersten Kreislauf 210 auf, der mit einem Wärmetransportmedium 257 betrieben wird, wobei eine erste Pumpe 215 für dessen Umwälzung sorgt. In Strömungsrichtung der ersten Pumpe 215 folgend ist im Kreislauf 210 die Warmseite 275 einer Peltier-Wärmepumpe 279 vorgesehen und dieser folgend eine Verzweigungsmöglichkeit über zwei 2/2 Wegeventile 300a, 300b. Über den ersten Zweig und damit ein geöffnetes Ventil 300a ist ein Weitertransport des Wärmetransportmediums 257 durch einen Frontendwärmetauscher 259, vorliegend dem ersten Teilwärmetauscher 293, möglich und ausgehend von diesem zurück zur ersten Pumpe 215. Der Frontendwärmetauscher ist, wie in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, von einem Umgebungsluftstrom 263 durchströmbar Zwischen dem ersten Teilwärmetauscher 293 und dem Umgebungsluftstrom 263 kann ein erster Wärmestrom 261 ausgetauscht werden.The illustrated air conditioning arrangement 251 again has a first cycle 210 on that with a heat transfer medium 257 is operated, with a first pump 215 ensures its revolution. In the flow direction of the first pump 215 following is in the cycle 210 the warm side 275 a Peltier heat pump 279 provided and this following a branching possibility via two 2/2 way valves 300a . 300b , Over the first branch and thus an open valve 300a is a further transport of the heat transport medium 257 through a front end heat exchanger 259 , in this case the first partial heat exchanger 293 , possible and starting from this back to the first pump 215 , The front end heat exchanger is, as in the in 1 illustrated embodiment of an ambient air flow 263 permeable between the first partial heat exchanger 293 and the ambient airflow 263 can be a first heat flow 261 be replaced.
Die zweite Verzweigungsmöglichkeit am Ventil 300b führt das Wärmetransportmedium 257 über einen Heizungswärmetauscher 285, über welchen ein vierter Wärmestrom 287 mit dem Innenraumluftstrom 273 ausgetauscht wird. Anschließend ist das Wärmetransportmedium 257 in den Saugbereich der Pumpe 215 rückführbar.The second branching option on the valve 300b guides the heat transport medium 257 via a heating heat exchanger 285 , over which a fourth heat flow 287 with the indoor air flow 273 is exchanged. Subsequently, the heat transport medium 257 in the suction area of the pump 215 traceable.
Die Klimatisierungsanordnung 251 weist analog zu dem in 1 erläuterten Ausführungsbeispiel einen zweiten Kreislauf 220 auf, der mittels des Wärmetransportmediums 257 und einer zweiten Pumpe 225 betrieben wird. Alternativ oder zusätzlich kann wiederum ein weiteres Wärmetransportmedium vorgesehen werden. Über die zweite Pumpe 225 ist das Wärmetransportmedium 257 zur Kaltseite 277 der Peltier-Wärmepumpe 279 führbar. Dieser folgend schließt sich eine Verzweigungsmöglichkeit in drei Leitungen an, die über jeweils ein 2/2-Wegeventil 302a, 302b, 302c geöffnet oder verschlossen werden können.The air conditioning arrangement 251 has analogous to that in 1 explained embodiment, a second circuit 220 on, by means of the heat transport medium 257 and a second pump 225 is operated. Alternatively or additionally, in turn, a further heat transport medium can be provided. About the second pump 225 is the heat transport medium 257 to the cold side 277 the Peltier heat pump 279 feasible. This is followed by a branching option in three lines, each via a 2/2-way valve 302a . 302b . 302c can be opened or closed.
Ein erster über das Ventil 302a durchströmbarer Zweig führt zu einem Kühlungswärmetauscher 265, der einem Innenraum 271 des Kraftfahrzeugs 255 zugeordnet ist. Der in den Innenraum 271 führende Innenraumluftstrom 273 wird durch Wärmeübertragung eines zweiten Wärmestroms 267 mit dem Kühlungswärmetauscher 265 generiert. Vom Kühlungswärmetauscher 265 ist das Wärmetransportmedlum 257 zur Saugseite der zweiten Pumpe 225 rückführbar.A first over the valve 302a permeable branch leads to a cooling heat exchanger 265 the one interior 271 of the motor vehicle 255 assigned. The one in the interior 271 leading indoor airflow 273 is by heat transfer of a second heat flow 267 with the cooling heat exchanger 265 generated. From the cooling heat exchanger 265 is the heat transport medium 257 to the suction side of the second pump 225 traceable.
Ein zweiter Zweig des Kreislaufs 220 ist über das Ventil 302b in Richtung einer Elektrokomponenten-Anordnung 240 leitbar. Dieser Zweig führt in einen Leitungsabschnitt der zudem in einen dritten Kreislauf 230, der über eine dritte Pumpe 235 betrieben wird, eingebunden ist. In Strömungsrichtung des Wärmetransportmediums 257 ist nach dem Ventil 302b eine Gleichstrom-Gleichstromwandlereinheit 241, 241a, die wie vorliegend zweiteilig, beispielsweise zum Bereitstellen der Spannung zweier voneinander unabhängiger Bordnetze oder einteilig (nicht dargestellt) ausgebildet ist, angeordnet. Im Anschluss daran sind eine Leistungselektronik 243 und ein Elektromotor 245, insbesondere der Antriebsmotor des Kraftfahrzeuges vorgesehen. Über ein 3/2- Wegeventil 207 ist das Wärmetransportmedium 257 entweder über einen zweiten Teilwärmetauscher 295 des Frontend-Wärmetauschers 259 oder einen diesen umgehenden Bypass 303 führbar. Je nach Schaltzustand eines 3/2 Wegeventils 208 wird das Wärmetransportmedium 257 zum Saugbereich der zweiten Pumpe 225 des zweiten Kreislaufs 220 oder zum Saugbereich der dritten Pumpe 235 des dritten Kreislaufs 230 geführt. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist also der zweite Teilwärmetauscher 295 des Frontend-Wärmetauschers 259 sowohl in den zweiten 220 als auch in den dritten Kreislauf 230 eingebunden. Auf einen separaten Wärmetauscher wie in 1 mit dem Bezugszeichen 97 gekennzeichnet, kann hier verzichtet werden.A second branch of the cycle 220 is over the valve 302b in the direction of an electrical component arrangement 240 be conducted. This branch leads into a line section of the also in a third circuit 230 that has a third pump 235 operated, is involved. In the flow direction of the heat transport medium 257 is after the valve 302b a DC-DC converter unit 241 . 241a , Which is in two parts as in this case, for example, to provide the voltage of two independent vehicle electrical system or integrally formed (not shown) arranged. Following this are power electronics 243 and an electric motor 245 , In particular, the drive motor of the motor vehicle provided. Via a 3/2-way valve 207 is the heat transport medium 257 either via a second partial heat exchanger 295 the front-end heat exchanger 259 or a bypass that bypasses it 303 feasible. Depending on the switching state of a 3/2 way valve 208 becomes the heat transport medium 257 to the suction area of the second pump 225 of the second cycle 220 or to the suction area of the third pump 235 of the third cycle 230 guided. In contrast to the first embodiment according to 1 is therefore the second partial heat exchanger 295 the front-end heat exchanger 259 both in the second 220 as well as in the third cycle 230 involved. On a separate heat exchanger as in 1 with the reference number 97 marked, can be omitted here.
Ein dritter Zweig des Kreislaufs 220 wird über das 2/2-Ventil 302c geöffnet oder verschlossen, wobei dem Ventil 302c folgend die Hochvolt-Batterie 249 und ein Ladegerät 247 als Teil der Elektrokomponentenanordnung mit dem Wärmetransportmedium 257 versorgbar sind. Anschließend wird das Wärmetransportmedium 257 über den Parallelzweig 289 zur zweiten Pumpe 225 rückgeführt.A third branch of the cycle 220 is via the 2/2 valve 302c open or closed, with the valve 302c following the high-voltage battery 249 and a charger 247 as part of the electrical component assembly with the heat transport medium 257 are available. Subsequently, the heat transport medium 257 over the parallel branch 289 to the second pump 225 recycled.
Im Folgenden werden die Betriebsmodii der Anordnung gemäß 7 analog zu 1 beschrieben, wobei in einem ersten Betriebsmodus zur aktiven Kühlung des Innenraums 271 des Kraftfahrzeugs 255 und eines Teils der Elektrokomponentenanordnung 240 das Ventil 300a geöffnet und das Ventil 300b geschlossen ist, so dass der Heizungswärmetauscher 285 nicht vom Wärmetransportmedium 257 durchströmt wird. Vielmehr wird über das geöffnete Ventil 300a im ersten Kreislauf 210 das Wärmetransportmedium 257 über die Warmseite 275 der Peltier-Wärmepumpe 279 zum Frontendwärmetauscher 259 geführt und dort mittels des Teilwärmetauschers 293 über den ersten Wärmestrom 261 durch den Umgebungsluftstrom 263 gekühlt. Die an der Peltier-Wärmepumpe 279 auf der Warmseite 275 generierte Wärmemenge wird so im Wesentlichen über den Teilwärmetauscher 293 an die Umgebung 269 abgeführt. Nach Passieren des ersten Teilwärmetauschers 293 kann das Wärmetransportmedium 257 wieder über die erste Pumpe 215 gefördert werden. The operation modes of the arrangement will be described below 7 analogous to 1 described, wherein in a first operating mode for active cooling of the interior 271 of the motor vehicle 255 and a part of the electrical component assembly 240 the valve 300a opened and the valve 300b is closed, leaving the heater core 285 not from the heat transport medium 257 is flowed through. Rather, it is via the open valve 300a in the first cycle 210 the heat transport medium 257 over the warm side 275 the Peltier heat pump 279 to the front end heat exchanger 259 guided and there by means of the partial heat exchanger 293 over the first heat flow 261 through the ambient air flow 263 cooled. The at the Peltier heat pump 279 on the warm side 275 The amount of heat generated is thus essentially via the partial heat exchanger 293 to the environment 269 dissipated. After passing the first partial heat exchanger 293 can the heat transport medium 257 again over the first pump 215 be encouraged.
Über die zweite Pumpe 225 im zweiten Kreislauf 220 wird das Wärmetransportmedium 257 an der Kaltseite 277 der Peltier-Wärmepumpe 279 gekühlt und in weiterer Folge über das geöffnete Ventil 302b dem Kühlungswärmetauscher 265 zugeführt, wobei der über den Wärmestrom 267 gekühlte Innenraumluftstrom 273 dem Innenraum 271 zugeführt werden kann. Ebenfalls aktiv können über das geöffnete Ventil 302b die Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 241 241a, die Leistungselektronik 243 und der Elektromotor 245 gekühlt werden. Das Ventil 207 ist dabei so eingestellt, dass das Wärmetransportmedium 257 über den Bypass 303 unter Umgehung des zweiten Teilwärmetauschers 295 zurück zur zweiten Pumpe 225 strömt. Das Ventil 208 befindet sich dann in einer Schaltstellung, die den Weg zur dritten Pumpe 235 unterbindet. Das Ventil 303c ist in geschlossener Stellung, so dass das Ladegerät 247 und die Hochvolt-Batterie 249 nicht mit dem Wärmetransportmedium 257 versorgt werden. Eine solche Betriebsart stellt einen typischen Sommerbetrieb dar.About the second pump 225 in the second cycle 220 becomes the heat transport medium 257 on the cold side 277 the Peltier heat pump 279 cooled and subsequently via the open valve 302b the cooling heat exchanger 265 fed, the over the heat flow 267 cooled indoor airflow 273 the interior 271 can be supplied. Also active are the open valve 302b the DC-DC converters 241 241a , the power electronics 243 and the electric motor 245 be cooled. The valve 207 is adjusted so that the heat transport medium 257 over the bypass 303 bypassing the second partial heat exchanger 295 back to the second pump 225 flows. The valve 208 is then in a switching position, which is the way to the third pump 235 in derogation. The valve 303c is in closed position, leaving the charger 247 and the high-voltage battery 249 not with the heat transport medium 257 be supplied. Such an operating mode represents a typical summer operation.
In einem zweiten Betriebsmodus, ebenfalls eine typische Sommerbetriebsart, ist es möglich nur den Innenraum 271 aktiv und die oben beschriebenen Bauteile der Elektrokomponentenanordnung 240 nur passiv zu kühlen. Dabei erfolgt die Kühlung des Innenraums, wie zur ersten Betriebsart beschrieben, unter Ausnutzung der Kaltseite 277 der Peltier-Wärmepumpe 279. Für die passive Kühlung der Gleichstrom-Gleichstrom Wandler 241, 241a, der Leistungselektronik 243 und des Elektromotors 245 sorgt, lediglich der dritte Kreislauf 230. Über die dritte Pumpe 235 wird das Wärmetransportmedium 257 über die genannten Elektrokomponenten und unter entsprechender Schaltstellung des Ventils 207 über den zweiten Teilwärmetauscher 295 des Frontend-Wärmetauschers 259 geführt und mittels des Umgebungsluftstromes 263 gekühlt. Anschließend wird das Wärmetransportmedium 257 bei entsprechender Schaltstellung des Ventils 208 der dritten Pumpe 235 zugeführt. Der dritte Kreislauf 230 ist demnach vom zweiten Kreislauf 220 getrennt, so dass die Kühlung der Elektrokomponentenanordnung 240 ohne Zuschaltung der Peltier-Wärmepumpe 279 passiv erfolgt. Das Ventil 302b ist dann geschlossen – ebenso wie das Ventil 302c.In a second operating mode, also a typical summer mode, it is possible only the interior 271 active and the components of the electrical component assembly described above 240 only passively cool. In this case, the cooling of the interior, as described for the first mode, taking advantage of the cold side 277 the Peltier heat pump 279 , For passive cooling of the DC-DC converter 241 . 241a , the power electronics 243 and the electric motor 245 ensures only the third cycle 230 , About the third pump 235 becomes the heat transport medium 257 via the mentioned electrical components and under appropriate switching position of the valve 207 over the second partial heat exchanger 295 the front-end heat exchanger 259 guided and by means of the ambient air flow 263 cooled. Subsequently, the heat transport medium 257 with appropriate switching position of the valve 208 the third pump 235 fed. The third cycle 230 is therefore of the second cycle 220 disconnected, allowing the cooling of the electrical component assembly 240 without switching on the Peltier heat pump 279 passively. The valve 302b is then closed - as well as the valve 302c ,
Im dritten Betriebsmodus erfolgt, wie im Ausführungsbeispiel nach 1, ein Beheizen des Innenraums 271 unter zusätzlicher Ausnutzung der Abwärme der Elektrokomponenten-Anordnung 240. Der erste Kreislauf 210 ist dabei so geschaltet, das die erste Pumpe 215 das Wärmetransportmedium 257 über die Warmseite 275 der Peltier-Wärmepumpe 279 und das geöffnete Ventil 300b zum Heizungswärmetauscher 285 führt. An diesem erfolgt über den vierten Wärmestrom 287 eine Erwärmung des Innenraumluftstroms 273. Das Ventil 300a ist dabei geschlossen. Die gegebenenfalls an den Gleichstrom-Gleichstrom Wandlern 241, 241a, der Leistungselektronik 243 und dem Elektromotor 245 anfallende Abwärme wird über das Wärmetransportmedium 257 der Kaltseite 277 der Peltier-Wärmepumpe 279 zugeführt. Hierzu sind die Ventile 302a und 302c geschlossen und das Ventil 302b geöffnet. Des Weiteren ist das Ventil 207 so geschaltet, dass das Wärmetransportmedium 257 über den Bypass 303 den zweiten Teilwärmetauscher 295 umgeht und die Schaltstellung des Ventils 208 so gewählt, dass die Zuleitung zur zweiten Pumpe 225 geöffnet und die Zufuhr zur dritten Pumpe 235, die ohnehin abgeschaltet ist, unterbunden wird.In the third operating mode, as in the embodiment according to 1 , a heating of the interior 271 with additional utilization of the waste heat of the electrical component assembly 240 , The first cycle 210 is switched so that the first pump 215 the heat transport medium 257 over the warm side 275 the Peltier heat pump 279 and the open valve 300b to the heating heat exchanger 285 leads. This is done via the fourth heat flow 287 a heating of the indoor air flow 273 , The valve 300a is closed. The optionally on the DC-DC converters 241 . 241a , the power electronics 243 and the electric motor 245 accumulating waste heat is via the heat transport medium 257 the cold side 277 the Peltier heat pump 279 fed. These are the valves 302a and 302c closed and the valve 302b open. Furthermore, the valve 207 switched so that the heat transport medium 257 over the bypass 303 the second partial heat exchanger 295 bypasses and the switching position of the valve 208 chosen so that the supply line to the second pump 225 opened and the feed to the third pump 235 , which is already turned off, is suppressed.
Im vierten Betriebsmodus kann, anlog zum Ausführungsbeispiel gemäß 1, eine Entfeuchtung des Innenraums 271 im sogenannten Reheat-Betrieb erfolgen. Dabei können sowohl der Heizungswärmetauscher 285 als auch der Kühlungswärmetauscher 265 aktiv in die Kreisläufe der Peltier-Wärmepumpe 279 einbezogen werden. Hierzu fördert die erste Pumpe 215 über die Warmseite 275 der Wärmepumpe 279 das Wärmetransportmedium 257 über das geöffnete Ventil 300b zum Heizungswärmetauscher 285, an welchem über den vierten Wärmestrom 287 eine Erwärmung des Innenluftstroms 273, der dem Innenraum zugeführt wird, stattfindet. Das Ventil 300a wird in seiner Stellung so geregelt, dass sich eine gewünschte Temperatur am Heizungswärmetauscher 285 durch den Anteil des zum Frontend-Wärmetauschers 259 geführten Wärmetransportmediums 257 einstellen lässt. Im zweiten Kreislauf 220 fördert die zweite Pumpe 225 das Wärmetransportmedium 257 über die Kaltseite 277 des Peltier-Wärmetauschers 269 und das geöffnete Ventil 302a zum Kühlungswärmetauscher 265, wo durch den zweiten Wärmestrom 267 eine Abkühlung und damit verbunden eine Entfeuchtung des Innenraumluftstroms 273 erfolgt. Der dritte Kreislauf 230 ist stillgelegt bzw. die dritte Pumpe 235 abgeschaltet und über die entsprechende Schaltstellung des Ventils 208 vom zweiten Kreislauf 220 getrennt. Des Weiteren sind die Ventile 302b und 302c geschlossen.In the fourth mode of operation, analogous to the embodiment according to 1 , a dehumidification of the interior 271 done in the so-called reheat operation. In this case, both the heating heat exchanger 285 as well as the cooling heat exchanger 265 active in the circuits of the Peltier heat pump 279 be included. For this purpose, the first pump promotes 215 over the warm side 275 the heat pump 279 the heat transport medium 257 over the open valve 300b to the heating heat exchanger 285 at which over the fourth heat flow 287 a heating of the inner air flow 273 , which is supplied to the interior takes place. The valve 300a is regulated in its position so that a desired temperature at the heating heat exchanger 285 by the proportion of the front-end heat exchanger 259 guided heat transport medium 257 can be set. In the second cycle 220 promotes the second pump 225 the heat transport medium 257 over the cold side 277 of the Peltier heat exchanger 269 and the open valve 302a to the cooling heat exchanger 265 where by the second heat flow 267 a cooling and associated dehumidification of the indoor air flow 273 he follows. The third cycle 230 is shut down or the third pump 235 switched off and the corresponding switching position of the valve 208 from the second cycle 220 separated. Furthermore, the valves 302b and 302c closed.
In einem fünften Betriebsmodus erfolgt neben dem Reheat-Betrieb eine Kühlung und/oder Abwärmenutzung der Elektrokomponentenanordnung 240. Der erste Kreislauf 210 ist dabei wie im vierten Betriebsmodus geschaltet. Der zweite Kreislauf 220 ist insofern verändert, als dass im Unterschied zum vierten Betriebsmodus neben dem Ventil 302a auch das Ventil 302b geöffnet ist, so dass die Gleichstrom-Gleichstrom Wandler 241, 241a, die Leistungselektronik 243 und der Elektromotor 245 mit dem Wärmetransportmedium 257 versorgt werden. Die Schaltstellung des Ventils 207 ist so gewählt, dass der Bypass 303 unter Umgehung des zweiten Teilwärmetauschers 295 durchströmt und zur zweiten Pumpe 225 zurückgeführt wird.In a fifth operating mode, in addition to the reheat operation, cooling and / or waste heat utilization of the electrical component arrangement takes place 240 , The first cycle 210 is switched as in the fourth operating mode. The second cycle 220 is changed in that, in contrast to the fourth operating mode next to the valve 302a also the valve 302b is open, so that the DC-DC converter 241 . 241a , the power electronics 243 and the electric motor 245 with the heat transport medium 257 be supplied. The switching position of the valve 207 is chosen so that the bypass 303 bypassing the second partial heat exchanger 295 flows through and to the second pump 225 is returned.
In einem sechsten Betriebsmodus erfolgt vorteilhaft ausschließlich eine rein passive Kühlung der Elektrokomponenten-Anordnung 240 unter ausschließlicher Nutzung des dritten Kreislaufs 230. Das Wärmetransportmedium 257 wird über die dritte Pumpe 235 den Gleichstrom-Gleichstrom Wandlern 241, 241a der Leistungselektronik 243 und dem Elektromotor 245 zugeführt und das Ventil 207 ist so geschaltet, dass der Bypass 303 geschlossen und das Wärmetransportmedium 257 am zweiten Teilwärmetauscher 295 unter Wärmeaustausch mit dem Umgebungsluftstrom 263 gekühlt wird. Das 2/3-Wegeventil 208 ist so geschaltet, dass der dritte Kreislauf 230 vollständig vom zweiten Kreislauf 220 entkoppelt ist und eine Rückführung des Wärmetransportmediums 257 zur dritten Pumpe 235 erfolgt. Der erste und zweite Kreislauf 210, 220 sind vollständig stillgelegt, das heißt, das insbesondere die erste und zweite Pumpe 215, 225 abgeschaltet sind. Ebenso ist die Peltier-Wärmepumpe 279 außer Betrieb gesetzt.In a sixth operating mode, only a purely passive cooling of the electrical component arrangement advantageously takes place 240 using only the third cycle 230 , The heat transport medium 257 is about the third pump 235 the DC-DC converters 241 . 241a the power electronics 243 and the electric motor 245 fed and the valve 207 is switched so that the bypass 303 closed and the heat transport medium 257 at the second partial heat exchanger 295 under heat exchange with the ambient air flow 263 is cooled. The 2/3-way valve 208 is switched so that the third circuit 230 completely from the second cycle 220 is decoupled and a return of the heat transport medium 257 to the third pump 235 he follows. The first and second cycle 210 . 220 are completely shut down, that is, in particular the first and second pump 215 . 225 are switched off. Likewise, the Peltier heat pump 279 put out of order.
Während des Netzladebetriebs erfolgt insbesondere im Sommerbetrieb vorteilhaft eine aktive Kühlung des Ladegeräts 247 und der Hochvolt-Batterie 249 in einem siebten Betriebsmodus. Über die zweite Pumpe 225 wird das Wärmetransportmedium 257 über die Kaltseite 277 der Peltier-Wärmepumpe 279 im zweiten Kreislauf 220 bei geöffnetem Ventil 302c zur Aufnahme einer beim Laden der Batterie 249 freiwerdenden Wärme zur Batterie 249 und zum Ladegerät 247 geführt. Der erste Kreislauf 210 ist wie im ersten Betriebsmodus dieses Ausführungsbeispiels gemäß 7 geschaltet. Der dritte Kreislauf 230 und damit auch die dritte Pumpe 235 sind stillgelegt. Die Ventile 302a und 302b sind geschlossen.During the mains charging operation, active cooling of the charger takes place, in particular during summer operation 247 and the high-voltage battery 249 in a seventh mode of operation. About the second pump 225 becomes the heat transport medium 257 over the cold side 277 the Peltier heat pump 279 in the second cycle 220 with the valve open 302c for receiving a while charging the battery 249 released heat to the battery 249 and to the charger 247 guided. The first cycle 210 is as in the first mode of operation of this embodiment according to 7 connected. The third cycle 230 and with it the third pump 235 are shut down. The valves 302a and 302b are closed.
Das in 7 gezeigte Ausführungsbeispiel weist insgesamt sieben Ventile auf, wovon zwei 3/2-Wegeventile und fünf 2/2-Wegeventile sind. Diese Zahl lässt sich insbesondere für den Fall einer sogenannten luftseitig geregelten Klimatisierungsanordnung 251 noch um das Ventil 300b reduzieren. In dieser nichtdargestellten Ausführungsform würde der Heizungswärmetauscher 285 zwar vom Wärmetransportmedium 257 nicht getrennt werden können, so dass bei Betrieb der Peltier-Wärmepumpe 279 dieser ständig geheizt wird, jedoch kann durch geeignete Anordnung des Heizungswärmetauschers 285 im Innenraumluftstrom 273 über eine, den Anteil des den Heizungswärmetauscher 285 passierenden Innenraumluftstroms 273, regelnde Temperaturklappe, die Temperatur des in den Innenraum 271 eintretenden Innenluftstroms 273 eingestellt werden.This in 7 shown embodiment has a total of seven valves, of which two are 3/2-way valves and five 2/2-way valves. This number can be particularly for the case of a so-called air-side regulated air conditioning arrangement 251 still around the valve 300b to reduce. In this unillustrated embodiment, the heater core would 285 although from the heat transport medium 257 can not be disconnected, so that when operating the Peltier heat pump 279 this is constantly heated, however, can by suitable arrangement of the heating heat exchanger 285 in the indoor airflow 273 about one, the proportion of the heating heat exchanger 285 passing indoor airflow 273 , regulating temperature flap, the temperature of the interior 271 incoming indoor airflow 273 be set.
In jedem Fall, weist das Ausführungsbeispiel gemäß 7 bzw. dem wie oben geschilderten modifizierten nicht dargestellten Ausführungsbeispiel eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 1 reduzierte Anzahl von Ventilen und Verzweigungsstellen auf, wobei die Variantenvielfalt der möglichen Betriebszustände nur wenig reduziert ist. Zudem ist der Frontend-Wärmetauscher 259 nur zweiteilig aufgebaut.In any case, the embodiment according to 7 or the above-described modified embodiment, not shown, a comparison with the embodiment according to 1 reduced number of valves and branch points, the variety of variants of the possible operating conditions is only slightly reduced. In addition, the front-end heat exchanger 259 only built in two parts.
Des Weiteren kann für den Fall, dass die Batterie 249 keiner Flüssigkeitskühlung bedarf, der Parallelzweig 289 mit dem Ventil 302c im zweiten Kreislauf 220 entfallen. Das Ladegerät 247 kann dann in den dritten Kreislauf 230 in Serie mit den weitern Komponenten wie Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 241, 241a, Leistungselektronik 243 oder Elektromotor 245.Furthermore, in the event that the battery 249 no liquid cooling is needed, the parallel branch 289 with the valve 302c in the second cycle 220 omitted. The charger 247 can then enter the third cycle 230 in series with other components such as DC-DC converters 241 . 241a , Power electronics 243 or electric motor 245 ,
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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erstes Ventilfirst valve
-
22
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zweites Ventilsecond valve
-
33
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drittes Ventilthird valve
-
44
-
viertes Ventilfourth valve
-
55
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fünftes Ventilfifth valve
-
66
-
sechstes Ventilsixth valve
-
7, 2077, 207
-
siebtes Ventilseventh valve
-
8, 2088, 208
-
achtes VentilEighth valve
-
99
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neuntes Ventilninth valve
-
10, 21010, 210
-
erster Kreislauffirst cycle
-
15, 21515, 215
-
erste Pumpefirst pump
-
20, 22020, 220
-
zweiter Kreislaufsecond cycle
-
25, 22525, 225
-
zweite Pumpesecond pump
-
30, 23030, 230
-
dritter Kreislaufthird cycle
-
35, 23535, 235
-
dritte Pumpethird pump
-
40, 24040, 240
-
Elektrokomponenten-AnordnungElectric component arrangement
-
41, 241, 241a41, 241, 241a
-
Gleichstrom-Gleichstrom-WandlerDC-DC converter
-
43, 24343, 243
-
Leistungselektronikpower electronics
-
45, 24545, 245
-
Elektromotorelectric motor
-
47, 24747, 247
-
Ladegerätcharger
-
49, 24949, 249
-
Hochvolt-BatterieHigh-voltage battery
-
51, 251 51, 251
-
KlimatisierungsanordnungCooling arrangement
-
53, 25353, 253
-
Elektroantriebelectric drive
-
55, 25555, 255
-
Kraftfahrzeugmotor vehicle
-
57, 25757, 257
-
WärmetransportmediumHeat transport medium
-
59, 25959, 259
-
Frontend-WärmetauscherFront-end heat exchanger
-
61, 26161, 261
-
erster Wärmestromfirst heat flow
-
63, 26363, 263
-
UmgebungsluftstromAmbient air flow
-
65, 26565, 265
-
KühlungswärmetauscherCooling Heat Exchanger
-
67, 26767, 267
-
zweiter Wärmestromsecond heat flow
-
69, 26969, 269
-
UmgebungSurroundings
-
71, 27171, 271
-
Innenrauminner space
-
73, 27373, 273
-
InnenraumluftstromInterior air flow
-
75, 27575, 275
-
Warmseitewarm side
-
77, 27777, 277
-
Kaltseitecold side
-
79, 27979, 279
-
Peltier-WärmepumpePeltier heat pump
-
81, 28181, 281
-
dritter Wärmestromthird heat flow
-
83, 28383, 283
-
elektrische Energieelectrical power
-
85, 28585, 285
-
HeizungswärmetauscherHeater core
-
87, 28787, 287
-
vierter Wärmestromfourth heat flow
-
89, 28989, 289
-
Parallelzweigparallel branch
-
9191
-
Ventilanordnungvalve assembly
-
9393
-
erster Wärmetauscherfirst heat exchanger
-
9595
-
zweiter Wärmetauschersecond heat exchanger
-
9797
-
dritter Wärmetauscherthird heat exchanger
-
9999
-
Wasser-Wasser-WärmetauscherWater-water heat exchanger
-
100100
-
zehntes Ventiltenth valve
-
101101
-
fünfter Wärmestromfifth heat flow
-
300a, 300b300a, 300b
-
VentilValve
-
302a, 302b, 302c302a, 302b, 302c
-
VentilValve
-
303303
-
Bypass-KanalBypass channel
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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WO 9910191 A1 [0002] WO 99/10191 A1 [0002]
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