DE102012100525A1 - Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit einer Kälteanlagen- und einer Wärmepumpenschaltung - Google Patents

Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit einer Kälteanlagen- und einer Wärmepumpenschaltung Download PDF

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    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
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    • F25B2313/027Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02791Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using shut-off valves

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit einer Kälteanlagen- und einer Wärmepumpenschaltung zur Klimatisierung und Heizung von Kraftfahrzeugen, wobei in der Wärmepumpenschaltung ein Wärmepumpenkondensator (4), ein Kälteanlagen- und Wärmepumpenverdampfer (3) und ein Chiller (10) eines Kälteträgerkreislaufes als zusätzlicher Wärmepumpenverdampfer in Reihe geschaltet angeordnet sind, wobei dem Chiller (10) auf der Kältemittelseite ein Expansionsorgan (17) zugeordnet ist und dass in dem Kälteträgerkreislauf Mittel zur Erwärmung des Kälteträgers vorgesehen sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit einer Kälteanlagen- und einer Wärmepumpenschaltung zur Klimatisierung und Heizung von Kraftfahrzeugen.
  • Moderne Kraftfahrzeuge benötigen wegen der nicht mehr in ausreichendem Maße zur Verfügung stehenden Abwärme des Antriebsmotors zusätzliche Wärmequellen zur Konditionierung der Fahrzeugkabine bei niedrigeren Umgebungstemperaturen.
  • Im Stand der Technik sind diverse Ansätze zur Lösung dieses Problems durch Zuheizsysteme und auch durch Wärmepumpenverschaltungen der zumeist in den Fahrzeugen vorhandenen Kälteanlagen zur Klimatisierung der Fahrzeuge bekannt.
  • Aus der DE 102 00 900 A1 ist beispielsweise eine Fahrzeugklimaanlage bekannt, die eine Wärmepumpenverschaltung ermöglicht. Der Kühlkreislauf des Motors ist über einen zusätzlichen Wärmeübertrager mit der Wärmepumpenverschaltung der Kälteanlage thermisch gekoppelt, um Abwärme aus dem Kühlkreislauf des Motors für die Beheizung der Fahrzeugkabine mittels der Wärmepumpe zur Verfügung zu stellen. Somit wird über einen zusätzlichen Wärmeübertrager, der im Kühlwasserkreislauf des Motors integriert ist, Motorabwärme in den Kältemittelkreislauf der Wärmepumpenschaltung eingespeist.
  • Weiterhin ist aus der EP 1 623 857 B1 ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug bekannt, das wahlweise im Klimatisierungs- und Wärmepumpenmodus betrieben werden kann. Im Wärmepumpenmodus ist ein Wärmeübertrager als Wärmepumpenverdampfer in den Kühlwasserkreislauf des Fahrzeuges integriert, wodurch Motorabwärme im Wärmepumpenmodus aufgenommen und für die Erwärmung der Fahrzeugkabine genutzt werden kann.
  • Aus der DE 10 2006 026 359 B4 ist eine Klimaanlage für Fahrzeuge bekannt, die gleichfalls wahlweise in einem Kälteanlagen- und Wärmepumpenmodus betreibbar ist. Dabei wird durch die Nutzung des Kälteanlagenkondensators als Wärmepumpenverdampfer der Umgebungsluft Wärme entzogen, was bei niedrigen Temperaturen zu einem erhöhten Vereisungsrisiko beim Wärmepumpenverdampfer/Kälteanlagenkondensator durch zu hohe Druckverluste im Wärmepumpenbetrieb führt.
  • Weiterhin ist nachteilig, dass die Leistung der Luftwärmepumpe bei fallender Umgebungstemperatur geringer wird, wohingegen naturgemäß der Wärmebedarf für die angemessene Beheizung der Fahrzeugkabine bei niedrigen Temperaturen steigt. Die geforderte Heizleistung kann häufig bei Umgebungstemperaturen von weniger als –10°C mit einer reinen Luftwärmepumpe nicht mehr erzielt werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Steigerung der Heizleistung einer Luftwärmepumpe und einer maximalen Nutzung der verfügbaren Leistung aus der Umgebungsluft sowie einer Optimierung der Gesamtleistungszahl der Wärmepumpe.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird insbesondere durch einen Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit einer Kälteanlagen- und einer Wärmepumpenschaltung gelöst, wobei in der Wärmepumpenschaltung ein Wärmepumpenkondensator, ein Kälteanlagen- und Wärmepumpenverdampfer und ein Chiller eines Kälteträgerkreislaufes als zusätzlicher Wärmepumpenverdampfer in Reihe geschaltet angeordnet sind. Dem Chiller ist auf der Kältemittelseite ein Expansionsorgan zugeordnet und im Kälteträgerkreislauf sind Mittel zur Erwärmung des Kälteträgers vorgesehen.
  • Als Chiller wird im weiteren Sinne ein Wärmeübertrager verstanden, der auf der einen Seite in einen Kälte- oder Wärmeträgerkreislauf, beispielsweise einen Glykolkreislauf oder Ähnlichem, und der auf der anderen Seite in einen Kältemittelkreislauf eingebunden ist. Der Chiller hat in erster Linie die Aufgabe, Wärme aus dem Kälte- oder Wärmeträgerkreislauf auf den Kältemittelkreislauf zu übertragen, wobei der Kältemittelkreislauf im Wärmepumpenmodus zur Beheizung der Fahrzeugkabine geschaltet ist.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Kälteträgerkreislauf als Heizwasserkreislauf eines Kraftfahrzeuges ausgebildet. Somit ist als zusätzliche Wärmequelle in der Wärmepumpenschaltung ein Heizwasserkreislauf vorgesehen, der mit Mitteln zur Erwärmung des Heizwasserkreislaufes ausgestattet ist.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Mittel zur Erwärmung des Kälteträger- beziehungsweise Heizwasserkreislaufes als elektrische Widerstandsheizung, Glühstifte oder als ein PTC-Heizelement im Kälteträgerkreislauf angeordnet.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfinder ist das dem Chiller zugeordnete Expansionsorgan in Kältemittelströmungsrichtung vor dem Chiller angeordnet.
  • Alternativ ist das dem Chiller zugeordnete Expansionsorgan in Kältemittelströmungsrichtung bevorzugt nach dem Chiller angeordnet. Die Vorzüge dieser Anordnung bestehen darin, dass das Kältemittel im Chiller auf einem anderen Temperaturniveau verdampfen kann. Dieses Temperaturniveau ist höher als das Umgebungstemperaturniveau. Somit wird der Kühlwasserkreislauf ebenfalls auf einem höheren Temperaturniveau betrieben. Dies reduziert die erforderliche Pumpleistung der Kühlwasser-Umwälzpumpe.
  • Besonders bevorzugt ist der Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf dadurch ausgebildet, dass der Chiller im Wärmepumpenbetrieb parallel zum Wärmepumpenluftverdampfer geschaltet ist und somit sowohl die Umgebungswärme der Luft wie auch die Wärme aus dem Kälteträgerkreislauf für die Beheizung des Fahrzeuginnenraumes mittels der Wärmepumpe genutzt werden können.
  • Bei dieser Ausgestaltung kann der Verdampfungsdruck im Vergleich zum Betrieb ohne Chiller leicht angehoben werden. Dies minimiert das Vereisungsrisiko am Kälteanlagenkondensator im Wärmepumpenbetrieb und erhöht die Saugdichte und somit den Kältemittelmassenstrom und die Leistung der Wärmepumpe.
  • Nach einer vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist dem Kältemittelkreislauf ein Verzweigungspunkt für Kältemittel in Strömungsrichtung nach dem ersten Expansionsventil im Kälteanlagenbetrieb angeordnet. Im Stand der Technik wird ein zweiter Verdampfer als ein Batteriekühler parallel zum Innenraumverdampfer betrieben. Dabei wird üblicherweise ein Verzweigungspunkt vor dem Expansionsventil des Innenraumverdampfers angeordnet. Dem Innenraumverdampfer und dem Batteriekühler sind somit jeweils ein eigenes Expansionsventil zugeordnet.
  • Im Wärmepumpenbetrieb wird bei Schaltungen nach dem Stand der Technik jedoch eine Strömungsumkehr im Verdampfer vorgenommen. Dabei wird der Kälteanlagenkondensator als Wärmepumpenverdampfer auf einem geringeren Temperatur-/Druckniveau betrieben als der Innenraumverdampfer. Eine Anordnung der Expansionsventile nach dem Stand der Technik würde dazu führen, dass der Chiller auf einem noch niedrigeren Temperatur-/Druckniveau betrieben werden würde. Dies ist jedoch nicht vorteilhaft. Ziel der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem separaten Expansionsventil vor dem Chiller ist es, den Chiller auf einem ähnlichen beziehungsweise geringfügig höheren Temperatur-/Druckniveau als dem des Kälteanlagenkondensators zu betreiben.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind im Wärmepumpenbetrieb vorteilhaft zwei Expansionsventile seriell durchströmbar angeordnet.
  • Im Wärmepumpenbetrieb ist dies immer der Fall, da das Expansionsventil zwischen Wärmepumpenkondensator und Innenraumverdampfer immer durchströmt wird und anschließend entweder das dem Chiller oder das dem Wärmepumpenverdampfer zugeordnete Expansionsventil oder beide parallel durchströmt werden.
  • Im Kälteanlagenbetrieb tritt im dem Chiller zugeordneten Expansionsventil nach dem Durchströmen des Expansionsventiles nach dem inneren Wärmeübertrager keine nennenswerte Drosselwirkung auf, da in dem Sammelpunkt vor dem Akkumulator der Teilmassenstrom durch den Innenraumverdampfer und der Teilmassenstrom durch den Chiller zusammengeführt werden. Das dem Chiller zugeordnete Expansionsventil regelt in diesem Betrieb maßgeblich das Verhältnis der Massenströme durch den Chiller und durch den Innenraumverdampfer.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass der Kältemittelsammler die Teilmassenströme zusammenführend ausgebildet ist.
  • Die Konzeption der Erfindung besteht darin, dass aufbauend auf einer Wärmepumpenschaltung mit Nutzung der Wärme der Umgebungsluft eine zweite Quelle zur Nutzung zusätzlicher Wärme in die Wärmepumpenschaltung integriert ist. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist diese zweite Quelle ein Kälteträgerkreislauf, der als Kühlwasserkreislauf des Fahrzeuges ausgebildet ist. Insbesondere bei Elektrofahrzeugen kann ein Kühlkreislauf des Antriebsmotors, der Leistungselektronik, der Batterie oder der zur Kühlung mehrerer dieser Komponenten gleichzeitig genutzt wird, in die Wärmepumpenschaltung über den Chiller integriert werden. Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird in diesen Kühlwasserkreislauf zusätzlich eine elektrische Widerstandsheizung, elektrische Glühstifte oder ein PTC-Heizelement integriert.
  • Zusätzlich zur Abwärme der elektrischen Antriebskomponenten wird somit die elektrische Leistung in den Kühlwasserkreislauf, in der Regel bei elektrischen Antriebssystemen ein Niedertemperaturkreislauf, eingebracht. Die Wärme wird mittels der Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums nutzbar gemacht. Sofern kein Kühlwasserkreislauf in dem Fahrzeug vorhanden ist, wird ein reiner Heizwasserkreislauf unter Aufnahme der Mittel zur Erwärmung des Kältebeziehungsweise Wärmeträgers ausgebildet.
  • Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass über die zusätzliche Integration einer Wärmequelle die mittlere Heizleistung der Wärmepumpe gesteigert werden kann, was mit einer verringerten elektrischen Leistungsaufnahme für die Beheizung von Elektrofahrzeugen, im Vergleich zur Beheizung über eine rein elektrische Direktheizung führt. Infolgedessen wird die Reichweite des Fahrzeugs bei gleicher Batteriekapazität gesteigert.
  • Besonders vorteilhaft ist beim Einsatz für Elektrofahrzeuge die Reichweitenerhöhung des Fahrzeuges durch einen geringeren Elektroenergieeinsatz für die Beheizung und eine bessere Ausnutzung der Batteriekapazität.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
  • 1: Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit Einbindung eines Chillers mit dem Expansionsventil vor dem Chiller
  • 2: Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit Einbindung eines Chillers mit Expansionsventil nach dem Chiller
  • 3: Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit Dreiwegeventilen
  • In 1 ist der Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf in einer bevorzugten Ausgestaltung dargestellt. Der Kältemittelkreislauf 1 ist in der Lage einen Kälteanlagen- und einen Wärmepumpenmodus zu realisieren.
  • Im Kälteanlagenmodus ist in üblicher Weise zunächst ein Kälteanlagenkondensator 2 nach dem Kältemittelverdichter 5 angeordnet. Nach einer bevorzugten aber nicht notwendigen Ausgestaltung der Erfindung strömt das Kältemittel nach dem Kälteanlagenkondensator 2 über den inneren Wärmeübertrager 9, der auch als Unterkühlungsgegenströmer bezeichnet wird. Anschließend wird der Kältemittelstrom in einem bevorzugt bidirektional durchströmbar ausgebildeten Expansionsventil 11 entspannt und gelangt über den Verzweigungspunkt 18 hinweg in den Kälteanlagen- und Wärmepumpenverdampfer 3.
  • Als Expansionsventile im weiteren Sinne der Erfindung werden Komponenten bezeichnet, die als Expansionsorgan wirken können. Somit sind von dem Begriff neben speziell ausgebildeten Expansionsventilen auch Kapillaren oder sonstige Absperrorgane umfasst, die die Funktion von Expansionsorganen übernehmen können.
  • Der Kälteanlagen- und Wärmepumpenverdampfer 3 wird sowohl im Kälteanlagenmodus als auch im Wärmepumpenmodus als Verdampfer zur Kühlung und Entfeuchtung der Luft betrieben. Der Wärmepumpenverdampfer 3 kann aber auch als quasi verlängerter Wärmepumpenkondensator betrieben werden.
  • Nach dem Kälteanlagenverdampfer 3 gelangt der Kältemittelmassenstrom über einen Knotenpunkt 14 und das geöffnete Ventil 7a zum Kältemittelsammler 8 und anschließend über den inneren Wärmeübertrager 9 zum Kältemittelverdichter 5, wo sich der Kreislauf in der Kälteanlagenschaltung schließt.
  • Im Wärmepumpenmodus ist der Kältemittelkreislauf 1 nach dem Kältemittelverdichter 5 durch die Ventile 6 derart geschaltet, dass das Kältemittel den Wärmepumpenhochdruckstrang 15 zum Wärmepumpenkondensator 4 hin passiert. Der Wärmepumpenkondensator 4 ist luftseitig eingebunden in die Klimaanlage zur Erwärmung der Luft für die Fahrzeugkabine. Das aus dem Wärmepumpenkondensator 4 austretende Kältemittel wird im Expansionsventil 12 entspannt wird, über den Knotenpunkt 14 bei geschlossenem Ventil 7a zum Kälteanlagen- und Wärmepumpenverdampfer 3 geleitet, in welchem wiederum die Luft zur Klimatisierung der Fahrzeugkabine, vorausgesetzt die in den Verdampfer eintretende Luft ist wärmer als das Kältemittel, gekühlt und entfeuchtet wird. Falls die Luft kälter als das Kältemittel ist, wird die Luft im Wärmepumpenverdampfer 3 erwärmt und nicht entfeuchtet. Das Temperaturniveau im Wärmepumpenverdampfer 3 kann dabei so geregelt werden, dass die Luft gezielt erwärmt oder gekühlt und entfeuchtet wird. Das Kältemittel gelangt nachfolgend über den Verzweigungspunkt 18 zum Expansionsventil 17 und anschließend in den Chiller 10, der im Wärmepumpenmodus als Wärmepumpenverdampfer des Kühlwasserkreislaufes ausgebildet ist. Das Kältemittel gelangt nach dem Chiller 10 zum Kältemittelsammler 8 und über den inneren Wärmeübertrager 9 zum Kältemittelverdichter 5, wonach der Kreislauf geschlossen ist.
  • Die Expansionsventile 12 und 17 müssen nicht bidirektional ausgebildet sein, lediglich das Expansionsventil 11 muss für den Luftwärmepumpenbetrieb bidirektional durchströmbar ausgebildet sein.
  • Nach einer besonders bevorzugten Schaltungsvariante des Kältemittelkreislaufes 1 im Wärmepumpenmodus wird der Kältemittelmassenstrom am Verzweigungspunkt 18 nach dem Wärmepumpenverdampfer 3 in zwei Teilmassenströme aufgeteilt, wobei ein Teilmassenstrom, wie vorangehend beschrieben über den Chiller 10 geleitet wird und parallel dazu ein weiterer Teilmassenstrom über das bidirektional durchströmbare Expansionsventil 11 und den inneren Wärmeübertrager 9 zum Wärmepumpenluftverdampfer 2 gelangt.
  • In dieser Schaltung wird somit die Wärmepumpe parallel über den Wärmepumpenluftverdampfer 2 und den Chiller 10, welche beide als Verdampfer arbeiten, mit Wärme versorgt. Der Kältemittelteilmassenstrom aus dem Wärmepumpenluftverdampfer 2 gelangt bei geschlossenem Ventil 6a über den Wärmepumpenniederdruckstrang 16 und das geöffnete Ventil 7b zum Kältemittelsammler 8, in welchem die beiden Teilmassenströme wieder vereinigt und anschließend über den inneren Wämeübertrager 9 zum Kältemittelverdichter 5 geleitet werden.
  • Alternativ zur Schaltung des Kältemittelkreislaufes 1 mit paralleler Durchströmung im Wärmepumpenmodus von Chiller 10 und Wärmepumpenluftverdampfer 2 kann auch der Strang zum Wärmepumpenluftverdampfer 2 hin allein mit dem Gesamtkältemittelmassenstrom betrieben werden, beispielsweise wenn keine Abwärme aus dem Kühlkreislauf zur Verfügung steht oder wenn die Kapazität des Wärmepumpenluftverdampfers 2 ausreicht, um die benötigte Heizleistung der Wärmepumpe zur Verfügung zu stellen.
  • Bei sehr kalten Umgebungstemperaturen von –10°C oder weniger und deutlich wärmerer Wassertemperatur im Kühl- oder Heizkreislauf, kann es vorteilhaft sein, den Wärmepumpenluftverdampfer 2 nicht zu betreiben und die gesamte erforderliche Leistung aus dem Kühlwasserkreislauf aufzunehmen. Hierdurch wird der Saugdruck angehoben und der Kältemittelmassenstrom erhöht. Somit wird die Leistung der Wärmepumpe gesteigert.
  • In 2 ist wiederum ein Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf 1 mit Einbindung eines Chillers 10 mit Expansionsventil 17 in Strömungsrichtung nach dem Chiller 10 dargestellt.
  • Der entscheidende Unterschied zum Kältemittelkreislauf nach der 1 besteht darin, dass im Wärmepumpenmodus das Expansionsventil 17 für den Kältemittelmassenstrom, der über den Chiller 10 geleitet wird, nach dem Chiller 10 angeordnet ist.
  • Diese Anordnung ist vorteilhaft, wenn die minimale Temperatur des Kühlwassers begrenzt ist, vor allem, wenn dieser Grenzwert über der Umgebungstemperatur liegt. Weiterhin erlaubt diese Anordnung eine effektive Nutzung der Wärmequelle Umgebung, da der Massenstrom durch den Wärmepumpenluftverdampfer 2 minimiert werden kann und somit bei minimalem Druckverlust und minimaler Temperaturdifferenz zwischen Kältemittel und Umgebungsluft Leistung aus der Umgebung aufgenommen werden kann. Zusätzlich kann ein maximaler Massenstrom mit ebenfalls minimaler Temperaturdifferenz zwischen Kältemittel und Kühlwasser über den Chiller geführt werden. Hierdurch wird das Kühlwasser nicht unnötig ausgekühlt, das Vereisungsrisiko am Wärmepumpenluftverdampfer minimiert und zusätzlich die erzielbare Heizleistung der Wärmepumpe maximiert.
  • In 3 ist ein Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf dargestellt, bei dem wie in 1 das Expansionsventil 17 in Kältemittelströmungsrichtung vor dem Chiller 10 angeordnet ist, jedoch die Ventile 6a und 6b am Kältemittelverdichterausgang und die Ventile 7a und 7b in 1 vor dem Kältemittelsammler 8 in 3 jeweils als 3-Wege-Ventile 6 und 7 ausgebildet sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Kältemittelkreislauf
    2
    Kälteanlagenkondensator, Wärmepumpenluftverdampfer
    3
    Kälteanlagen- und Wärmepumpenverdampfer, Innenraumverdampfer
    4
    Wärmepumpenkondensator
    5
    Kältemittelverdichter
    6a, b
    Ventil
    7a, b
    Ventil
    8
    Kältemittelsammler
    9
    innerer Wärmeübertrager, Unterkühlungsgegenströmer
    10
    Chiller, Wärmepumpenverdampfer Kühlwasserkreislauf
    11
    bidirektionales Expansionsventil
    12
    Expansionsventil
    13
    Knotenpunkt
    14
    Knotenpunkt
    15
    Wärmepumpenhochdruckstrang
    16
    Wärmepumpenniederdruckstrang
    17
    Expansionsventil
    18
    Verzweigungspunkt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10200900 A1 [0004]
    • EP 1623857 B1 [0005]
    • DE 102006026359 B4 [0006]

Claims (10)

  1. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit einer Kälteanlagen- und einer Wärmepumpenschaltung, wobei in der Wärmepumpenschaltung ein Wärmepumpenkondensator (4), ein Kälteanlagen- und Wärmepumpenverdampfer (3) und ein Chiller (10) eines Kälteträgerkreislaufes als zusätzlicher Wärmepumpenverdampfer in Reihe geschaltet angeordnet sind, wobei dem Chiller (10) auf der Kältemittelseite ein Expansionsorgan (17) zugeordnet ist und dass in dem Kälteträgerkreislauf Mittel zur Erwärmung des Kälteträgers vorgesehen sind.
  2. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kälteträgerkreislauf als Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeuges ausgebildet ist und dass als Mittel zur Erwärmung des Kälteträgers der zu kühlende Antriebsmotor, die Leistungselektronik, die Batterie oder mehrere dieser Komponenten vorgesehen sind.
  3. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kälteträgerkreislauf als Heizwasserkreislauf eines Kraftfahrzeuges ausgebildet ist.
  4. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Erwärmung des Kälteträgerkreislaufes eine elektrische Widerstandsheizung, Glühstifte oder ein PTC-Heizelement im Kälteträgerkreislauf angeordnet sind.
  5. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Chiller (10) zugeordnete Expansionsorgan (17) in Kältemittelströmungsrichtung vor dem Chiller (10) angeordnet ist.
  6. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Chiller (10) zugeordnete Expansionsorgan (17) in Kältemittelströmungsrichtung nach dem Chiller (10) angeordnet ist.
  7. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Chiller (10) im Wärmepumpenbetrieb parallel zum Wärmepumpenluftverdampfer (2) geschaltet ist.
  8. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Kältemittelkreislauf (1) ein Verzweigungspunkt (18) in Strömungsrichtung nach dem ersten Expansionsventil (11) angeordnet ist.
  9. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Wärmepumpenbetrieb zwei Expansionsventile (12, 17) seriell durchströmbar angeordnet sind.
  10. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelsammler (8) die Teilmassenströme zusammenführend ausgebildet ist.
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CN201210265122.4A CN102897002B (zh) 2011-07-28 2012-07-27 具有制冷系统回路和热泵回路的机动车辆制冷剂回路
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014217959A1 (de) * 2014-09-09 2016-03-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Klimatisierungseinrichtung zum Klimatisieren eines Innenraums eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs
DE102015110571A1 (de) 2015-07-01 2017-01-05 Halla Visteon Climate Control Corporation Fahrzeugklimaanlage und Verfahren zur Steuerung der Fahrzeugklimaanlage zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie
DE102017114993A1 (de) 2016-07-27 2018-02-01 Hanon Systems Vorrichtung zur Wärmeübertragung und Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung
DE102016121362A1 (de) 2016-11-08 2018-05-09 Hanon Systems Vorrichtung zur Wärmeverteilung in einem Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung
DE102017216778A1 (de) 2017-09-22 2019-03-28 Audi Ag Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf
WO2019214927A1 (de) 2018-05-07 2019-11-14 Audi Ag Kälteanlage für ein fahrzeug mit einem eine wärmepumpenfunktion aufweisenden kältemittelkreislauf
DE102019203292A1 (de) * 2019-03-12 2020-09-17 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf
US11214126B2 (en) 2017-05-02 2022-01-04 Hanon Systems Air conditioning system of a motor vehicle and method for operating the air conditioning system
WO2022084322A1 (de) * 2020-10-20 2022-04-28 Audi Ag Verfahren zum betreiben einer kälteanlage mit wärmepumpenfunktion und regenerationsfunktion für wärmequellen, kälteanlage und kraftfahrzeug mit einer solchen kälteanlage
US11345212B2 (en) 2016-08-01 2022-05-31 Volkswagen Aktiengesellschaft Air conditioning device for a motor vehicle and method for its operation
DE102017208231B4 (de) 2017-05-16 2023-03-30 Audi Ag Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101715723B1 (ko) * 2013-04-23 2017-03-14 한온시스템 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
DE102013111967A1 (de) * 2013-10-30 2015-04-30 Valeo Klimasysteme Gmbh Kältemittelverteiler für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug sowie Kältemittelkreislauf mit einem Kältemittelverteiler
DE102014206770A1 (de) * 2014-04-08 2015-10-08 MAHLE Behr GmbH & Co. KG Batteriekühleinrichtung und zugehöriges Betriebsverfahren
EP3492841A1 (de) * 2014-12-26 2019-06-05 Daikin Industries, Ltd. Regenerative klimaanlage
KR102182343B1 (ko) * 2015-01-12 2020-11-25 한온시스템 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
DE102015122721B4 (de) * 2015-12-23 2019-09-05 Hanon Systems Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben des Klimatisierungssystems
US10226980B2 (en) 2016-04-15 2019-03-12 Denso Corporation Cooling system for vehicle battery pack
DE102017004965B4 (de) 2017-05-24 2019-11-28 Daimler Ag Temperierungskreislauf für ein Kraftfahrzeug, Verfahren zum Betreiben eines Temperierungskreislaufs sowie Kraftfahrzeug
FR3069490B1 (fr) * 2017-07-28 2019-08-02 Valeo Systemes Thermiques Procede de gestion d’un circuit de climatisation inversible indirect de vehicule automobile
DE102017220376A1 (de) * 2017-11-15 2019-05-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug mit einem solchen Kühlsystem
CN107747832B (zh) * 2017-11-30 2023-10-13 吉林大学 一种电动汽车热泵空调系统及其控制方法
DE102019213860A1 (de) * 2019-09-11 2021-03-11 Mahle International Gmbh Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug
DE102019126850A1 (de) * 2019-10-07 2021-04-08 Audi Ag Kälteanlage mit Wärmepumpen- und Reheatfunktion
CN112455288B (zh) * 2020-12-24 2022-03-22 浙江吉利控股集团有限公司 一种增程式混合动力汽车的热管理系统
US11885535B2 (en) 2021-06-11 2024-01-30 Hanon Systems ETXV direct discharge injection compressor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10200900A1 (de) 2001-02-15 2002-09-12 Sanden Corp Fahrzeugklimaanlage
EP1623857B1 (de) 2004-08-04 2007-03-28 Delphi Technologies, Inc. Heizungs-, Lüftungs-, Klimatisierungssystem
DE102006026359B4 (de) 2006-05-31 2010-06-17 Visteon Global Technologies Inc., Van Buren Klimaanlage für Fahrzeuge

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2961196B2 (ja) * 1993-06-28 1999-10-12 三菱自動車工業株式会社 車両用空調装置
DE10201741A1 (de) * 2002-01-18 2003-08-07 Daimler Chrysler Ag Fahrzeug mit einer Klimatisierung und einer Wärmequelle
US6821671B2 (en) * 2002-03-01 2004-11-23 Lg Chem, Ltd. Method and apparatus for cooling and positioning prismatic battery cells
JP3966044B2 (ja) * 2002-04-02 2007-08-29 株式会社デンソー 空調装置
DE10225055A1 (de) * 2002-06-06 2003-12-18 Behr Gmbh & Co Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug
JP2011073536A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Hitachi Ltd 移動体熱サイクルシステム
EP2524829B1 (de) * 2010-01-15 2017-09-13 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Klimaanlage für ein fahrzeug und antriebsregelungsverfahren dafür
DE102010000990B4 (de) * 2010-01-19 2018-01-11 Hanon Systems Verfahren zum Betrieb eines Klimatisierungssystems
JP5616689B2 (ja) * 2010-06-07 2014-10-29 株式会社日本クライメイトシステムズ 車両用空調装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10200900A1 (de) 2001-02-15 2002-09-12 Sanden Corp Fahrzeugklimaanlage
EP1623857B1 (de) 2004-08-04 2007-03-28 Delphi Technologies, Inc. Heizungs-, Lüftungs-, Klimatisierungssystem
DE102006026359B4 (de) 2006-05-31 2010-06-17 Visteon Global Technologies Inc., Van Buren Klimaanlage für Fahrzeuge

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10589595B2 (en) 2014-09-09 2020-03-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method and air conditioning unit for air conditioning an interior of an electrically driven vehicle
DE102014217959A1 (de) * 2014-09-09 2016-03-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Klimatisierungseinrichtung zum Klimatisieren eines Innenraums eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs
DE102015110571A1 (de) 2015-07-01 2017-01-05 Halla Visteon Climate Control Corporation Fahrzeugklimaanlage und Verfahren zur Steuerung der Fahrzeugklimaanlage zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie
DE102015110571A8 (de) 2015-07-01 2017-03-30 Halla Visteon Climate Control Corporation Fahrzeugklimaanlage und Verfahren zur Steuerung der Fahrzeugklimaanlage zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie
US10252596B2 (en) 2015-07-01 2019-04-09 Hanon Systems Chiller integration into vcool system
DE102017114993A1 (de) 2016-07-27 2018-02-01 Hanon Systems Vorrichtung zur Wärmeübertragung und Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung
US11345212B2 (en) 2016-08-01 2022-05-31 Volkswagen Aktiengesellschaft Air conditioning device for a motor vehicle and method for its operation
DE102016121362A1 (de) 2016-11-08 2018-05-09 Hanon Systems Vorrichtung zur Wärmeverteilung in einem Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung
DE102016121362B4 (de) 2016-11-08 2023-02-16 Hanon Systems Vorrichtung zur Wärmeverteilung in einem Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung
US11214126B2 (en) 2017-05-02 2022-01-04 Hanon Systems Air conditioning system of a motor vehicle and method for operating the air conditioning system
DE102017208231B4 (de) 2017-05-16 2023-03-30 Audi Ag Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf
DE102017216778B4 (de) 2017-09-22 2020-07-16 Audi Ag Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf
DE102017216778A1 (de) 2017-09-22 2019-03-28 Audi Ag Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf
WO2019214927A1 (de) 2018-05-07 2019-11-14 Audi Ag Kälteanlage für ein fahrzeug mit einem eine wärmepumpenfunktion aufweisenden kältemittelkreislauf
DE102019203292A1 (de) * 2019-03-12 2020-09-17 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf
DE102019203292B4 (de) * 2019-03-12 2021-04-22 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf
WO2022084322A1 (de) * 2020-10-20 2022-04-28 Audi Ag Verfahren zum betreiben einer kälteanlage mit wärmepumpenfunktion und regenerationsfunktion für wärmequellen, kälteanlage und kraftfahrzeug mit einer solchen kälteanlage

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