DE102013105747A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zur Wärmeverteilung in einem Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmeverteilung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Hybridfahrzeug, mit einem Motorkühlkreislauf und einen für einen kombinierten Betrieb im Kälteanlagen- und Wärmepumpenmodus sowie für einen Nachheizmodus ausgebildeten Kältemittelkreislauf. Der Kältemittelkreislauf weist einen Verdampfer, einen Verdichter, einen Wärmeübertrager zur Wärmezufuhr vom Kältemittel an die zu konditionierende Luft für einen Fahrgastraum sowie einen Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufes und dem Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes auf. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung.
- Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge mit unterschiedlichen Antriebskonzepten bekannt. Die Konzepte basieren auf Antrieben mittels eines Verbrennungsmotors, eines Elektromotors oder aus einer Kombination aus beiden Motortypen. Bei Kraftfahrzeugen mit einer Kombination aus verbrennungsmotorischem und elektromotorischem Antrieb wird unter anderem zwischen Kraftfahrzeugen mit einem reinen Hybridantrieb, auch „Plug-in hybrid electric vehicle“ (PHEV) genannt, und „Range Extender“ unterschieden. PHEV Fahrzeuge können elektrisch, elektrisch/verbrennungsmotorisch aber auch verbrennungsmotorisch angetrieben werden. Die Reichweite des Fahrzeuges mit reinem elektrischen Antrieb liegt in einem Bereich von 50 km. Fahrzeuge mit „Range Extender“ werden stets elektrisch angetrieben. Die Batterie des Fahrzeuges wird während der Fahrt mittels eines vom Verbrennungsmotor angetriebenen Generators aufgeladen. Ein PHEV und ein Fahrzeug mit „Range Extender“ sind Kraftfahrzeuge, dessen Batterie zusätzlich über ein externes Stromnetz beziehungsweise Ladesystem geladen werden kann.
- Zur Klimatisierung des Fahrgastraumes von Elektrofahrzeugen werden bekanntlich entweder elektrische Widerstandsheizungen (PTC) oder Wärmepumpensysteme eingesetzt, da die Abwärme des Elektromotors für die Beheizung des Fahrgastraumes nicht ausreicht. Die PTC-Heizsysteme sind in der Herstellung preiswert, verringern aber durch den Verbrauch an elektrischer Energie die Reichweite des Elektrofahrzeuges. Der Einsatz von Wärmepumpensystemen ist im Vergleich dazu kostenintensiver, jedoch ist der Einfluss auf die Reichweite des Elektrofahrzeuges geringer. Bei Kraftfahrzeugen mit einem aus Verbrennungsmotor und Elektromotor kombiniertem Antrieb wird durch den Einsatz eines PTC-Heizsystems oder eines Wärmepumpensystems die Reichweite des Elektromotors ebenfalls eingeschränkt, jedoch kann durch den Betrieb des Verbrennungsmotors die Fahrt fortgesetzt werden. Durch den Betrieb des Verbrennungsmotors wird zudem Wärme für die Beheizung des Fahrgastraumes auf einem höheren Temperaturniveau zur Verfügung gestellt. Weiterhin ist die von modernen Verbrennungsmotoren bereitgestellte Wärme nicht ausreichend, um den Fahrgastraum zufriedenstellend zu beheizen. Ein wesentlicher Aspekt bei Kraftfahrzeugen mit „Range Extender“ ist, dass der Verbrennungsmotor im optimalen Betriebspunkt betrieben wird und die zur Verfügung stehende Heizwärme gering ist. Durch die Beheizung mittels eines PTC-Heizsystems oder eines Kraftstoffzusatzheizers kann der Fahrgastraum komfortabel beheizt und vorkonditioniert werden. Allerdings ist deren Einsatz bei Kraftfahrzeugen mit elektromotorischem Antrieb oder mit Hybridantrieb aus ökologischer Sicht zu hinterfragen.
- Aus dem Stand der Technik sind Klimatisierungssysteme von Kraftfahrzeugen mit Heizfunktion bekannt, welche einen Kältemittelkreislauf mit einem zusätzlichen, als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager aufweisen. Der zusätzliche Verdampfer ist meist als Verbindung zu einem Kühlmittelkreislauf ausgebildet, welcher bei Kraftfahrzeugen mit elektromotorischem Antrieb zur Temperierung von Komponenten des Antriebs dient. Bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor wird mittels des zusätzlichen Verdampfers eine Möglichkeit zur Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittelkreislauf des Verbrennungsmotors und dem Kältemittelkreislauf bereitgestellt.
- Aus der
DE 10 2010 038 406 A1 geht beispielsweise ein System für ein Kraftfahrzeug zum Erwärmen und/oder Kühlen eines Fahrgastraumes und zum Kühlen eines Verbrennungsmotors hervor. Das System umfasst einen Kühlmittelkreislauf zum Kühlen eines Verbrennungsmotors mit einem Umgebungsluft-Wärmeübertrager zur Abgabe von Wärme vom Kühlmittel an die Umgebungsluft sowie einen Kältemittelkreislauf mit einem Kondensator, einem Verdichter und einem ersten, von einem Fahrgastraum zuzuführender Luft umströmbaren Verdampfer zum Kühlen des Fahrgastraumes im Kühlbetrieb. Im Wärmepumpenbetrieb ist die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft mittels des Kältemittelkreislaufes erwärmbar, wobei die Wärme aus der Umgebungsluft aufgenommen wird. Der Kältemittelkreislauf umfasst dabei jeweils einen zweiten Verdampfer und Kondensator, welche als Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet sind. Der Kältemittelkreislauf ist damit thermisch mit dem Kühlmittelkreislauf gekoppelt. - In der
DE 10 2009 060 860 A1 wird ein Klimatisierungssystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf und einem Temperierkreislauf zum Temperieren des Fahrgastraums und einer Fahrzeugkomponente beschrieben. Die Kreisläufe sind über einen Wärmeübertrager zur Wärmeaufnahme vom Temperierkreislauf und einen Wärmeübertrager zur Wärmeabgabe an den Temperierkreislauf thermisch gekoppelt. Beim Temperieren von Fahrzeugkomponenten wird auf der Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufes Wärme aus dem Temperierkreislauf in den Kältemittelkreislauf und auf der Hochdruckseite des Kältemittelkreises Wärme vom Kältemittelkreislauf an den Temperierkreislauf übertragen. - Mit Hilfe der zwei zusätzlichen Wärmeübertrager im Kältemittelkreislauf als thermische Kopplungen zum Temperierkreislauf werden dabei Verbraucher, wie die Peripherie des Elektromotors, insbesondere Batterie, Brennstoffzellen, Leistungselektronik, und/oder der Fahrgastraum konditioniert und klimatisiert. Durch eine Trennung des Temperierkreislaufes in zwei unabhängige Kreisläufe kann neben den genannten Komponenten zudem der Verbrennungsmotor gekühlt werden. Die vom Verbrennungsmotor abgegebene Wärme wird an die Umgebung übertragen oder zum Beheizen der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft genutzt.
- Des Weiteren können beispielsweise auch die Leistungen aus dem Betrieb von Photovoltaikanlagen oder Solarpanels in die entsprechenden Kreisläufe eingebunden werden.
- Aus dem Stand der Technik ist nicht bekannt, sowohl den Verbrennungsmotor als auch den Elektromotor in einem gemeinsamen System je nach Bedarf als Wärmesenke und/oder Wärmequelle zu nutzen und die Motoren in ein Thermomanagement innerhalb des Klimatisierungssystems des Fahrgastraumes zu integrieren.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Wärmeverteilung eines mit einem kombinierten verbrennungs- und elektromotorischen Antrieb versehenen Kraftfahrzeuges, umfassend das Thermomanagement der Motoren und eine Klimaanlage zum Heizen und Kühlen der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft, bereitzustellen. Dabei soll das Kraftfahrzeug unter Einbeziehung mehrerer Wärmequellen beispielsweise hinsichtlich des Elektroverbrauchs, des Kraftstoffverbrauchs, des Schadstoffausstoßes und der Betriebsweise der Motoren effizient, kostengünstig und umweltschonend betreibbar sein. Zudem soll die Anzahl der Komponenten der Vorrichtung, insbesondere hinsichtlich der Anzahl an Wärmeübertragern, möglichst gering sein.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Wärmeverteilung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Hybridfahrzeug, aufweisend einen Motorkühlkreislauf und einen für einen kombinierten Betrieb im Kälteanlagen- und Wärmepumpenmodus sowie für einen Nachheizmodus ausgebildeten Kältemittelkreislauf gelöst. Der Kältemittelkreislauf umfasst einen Verdampfer, einen Verdichter, einen Wärmeübertrager zur Wärmezufuhr vom Kältemittel an zu konditionierende Luft für einen Fahrgastraum sowie einen Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufes und dem Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes.
- Nach der Konzeption der Erfindung ist der Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel, im Weiteren auch als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager bezeichnet, als Verdampfer zur Wärmeübertragung vom Kühlmittel an das verdampfende Kältemittel und als Kondensator zur Wärmeübertragung vom kondensierenden Kältemittel an das Kühlmittel betreibbar ausgebildet und innerhalb der Vorrichtung angeordnet. Je nach Betriebsmodus kann der Wärmeübertrager als Verdampfer oder Kondensator betrieben werden. Die Strömungsrichtung des Kältemittels bleibt dabei bevorzugt unverändert. Der Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ist vorteilhaft entweder als Plattenwärmeübertrager oder als Rohrbündelwärmeübertrager ausgebildet.
- Innerhalb des Motorkühlkreislaufes sind vorteilhaft ein erster Motor und ein zweiter Motor angeordnet. Bevorzugt sind der erste Motor als Verbrennungsmotor und der zweite Motor als Elektromotor ausgebildet. Zudem können vorteilhaft weitere Motoren in den Motorkühlkreislauf eingebunden werden.
- Die Aufgabe wird zudem erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Wärmeverteilung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Hybridfahrzeug, aufweisend einen Motorkühlkreislauf und einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdampfer, einem Verdichter, einem Wärmeübertrager zur Wärmezufuhr vom Kältemittel an zu konditionierende Luft für einen Fahrgastraum sowie einem Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufes und dem Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes gelöst.
- Konzeptionsgemäß weist der Motorkühlkreislauf einen ersten Motor und einen zweiten Motor auf, wobei der erste Motor als Verbrennungsmotor und der zweite Motor als Elektromotor ausgebildet ist. Der Kältemittelkreislauf ist bevorzugt für einen kombinierten Betrieb im Kälteanlagen- und Wärmepumpenmodus sowie für einen Nachheizmodus ausgebildet. Von Vorteil ist, dass der Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel als Verdampfer zur Wärmeübertragung vom Kühlmittel an das verdampfende Kältemittel und als Kondensator zur Wärmeübertragung vom kondensierenden Kältemittel an das Kühlmittel betreibbar ausgebildet und angeordnet ist. Zudem sind vorteilhaft weitere Motoren in den Motorkühlkreislauf einbindbar.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Motoren betriebszustandsunabhängig von Kühlmittel durchströmbar. Die Motoren können folglich sowohl im Zustand des Betriebes als auch im Zustand ohne Betrieb von Kühlmittel beaufschlagt werden, sodass jederzeit eine Konditionierung der Motoren erfolgen kann.
- Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung sind der erste Motor und der zweite Motor in dem Motorkühlkreislauf derart integriert angeordnet und ist der Motorkühlkreislauf derart ausgebildet, dass ein Massenstrom des Kühlmittels zur Wärmeübertragung durch den ersten Motor und zur Wärmeübertragung durch den zweiten Motor leitbar ist. Die Motoren sind folglich über einen gemeinsamen Kühlmittelmassenstrom durch den Motorkühlkreislauf koppelbar, das heißt der einzelne Kühlmittelmassenstrom kann in Strömungsrichtung nacheinander durch beide Motoren strömen und somit die Motoren in Reihe nacheinander beaufschlagen. Beim Durchströmen mit Kühlmittel können die Motoren je nach Bedarf konditioniert werden, indem zwischen dem jeweiligen Motor und dem Kühlmittel Wärme übertragen wird. Die Wärme kann dem Motor entzogen oder zugeführt werden, sodass der Motor als Wärmequelle oder als Wärmesenke zu verstehen ist. Die Konditionierung erfolgt unabhängig von der Ausgestaltung der Motoren entweder mittels direkter Wärmeübertragung zwischen Kühlmittel und Motor oder über zwischengeschaltete Medien.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Motorkühlkreislauf den Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufes und dem Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes, einen Wärmeübertrager zur Wärmeabgabe vom Kühlmittel an die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft sowie einen Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und der Umgebungsluft. Um den Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und der Umgebungsluft ist vorteilhaft ein Bypass angeordnet, sodass das Kühlmittel je nach Bedarf um den Wärmeübertrager herum geleitet werden kann.
- Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung ist der Motorkühlkreislauf in einen Hochtemperatur-Kühlkreislauf zur Konditionierung des ersten Motors und einen Niedertemperatur-Kühlkreislauf zur Konditionierung des zweiten Motors unterteilt ausgebildet. Der Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ist dabei auf der Seite des Motorkühlkreislaufes wechselseitig im Hochtemperatur-Kühlkreislauf und im Niedertemperatur-Kühlkreislauf betreibbar angeordnet.
- Die derart getrennte Ausbildung des Motorkühlkreislaufes ermöglicht eine separate Konditionierung der Motoren und damit die Einstellung optimaler Temperaturen in den Teilkreisläufen des Verbrennungsmotors und des Elektromotors. Hochtemperatur-Kühlkreislauf und Niedertemperatur-Kühlkreislauf sind vorteilhaft über Umschaltventile miteinander gekoppelt. Die Umschaltventile sind in Strömungsrichtung des Kühlmittels jeweils vor und nach dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager angeordnet.
- Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Hochtemperatur-Kühlkreislauf den Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufes und dem Kühlmittel des Hochtemperatur-Kühlkreislaufes, einen Wärmeübertrager zur Wärmeabgabe vom Kühlmittel an die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft sowie einen Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und der Umgebungsluft. Der Niedertemperatur-Kühlkreislauf weist bevorzugt den Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufes und dem Kühlmittel des Niedertemperatur-Kühlkreislaufes sowie einen Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und der Umgebungsluft auf.
- Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass die Strömungsrichtung des Kühlmittels im Motorkühlkreislauf umkehrbar ist, sodass die Komponenten des Motorkühlkreislaufes bidirektional durchströmbar sind.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Wärmeverteilung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Hybridfahrzeug, aufweisend einen Motorkühlkreislauf und einen für einen kombinierten Betrieb im Kälteanlagen- und Wärmepumpenmodus sowie für einen Nachheizmodus ausgebildeten Kältemittelkreislauf mit einem Verdampfer, einem Verdichter, einem Wärmeübertrager zur Wärmezufuhr vom Kältemittel an zu konditionierende Luft für einen Fahrgastraum sowie einem Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufes und dem Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes wird der Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager konzeptionsgemäß beim Betrieb im Kälteanlagenmodus oder im Nachheizmodus als Kondensator zur Wärmeübertragung vom kondensierenden Kältemittel an das Kühlmittel und im Wärmepumpenmodus als Verdampfer zur Wärmeübertragung vom Kühlmittel an das verdampfende Kältemittel betrieben.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden je nach Betriebsmodus des Kältemittelkreislaufes die von Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes durchströmten Motoren und die Umgebungsluft je nach Bedarf als Wärmequellen und/oder Wärmesenken genutzt. Die Motoren sind dabei auch als thermische Massen verwendbar, in denen unabhängig vom Betriebszustand des Motors Wärme gespeichert oder gespeicherte Wärme abgeführt werden kann.
- Das kombinierte System der Vorrichtung zur Wärmeverteilung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere zum Abkühlen und/oder Vorwärmen von Verbrennungsmotor und Elektromotor je nach Bedarf, ermöglicht vorteilhaft eine Vorkonditionierung beider Motoren vor der Inbetriebnahme. Die Motoren sind dabei in das Thermomanagement des mit einem kombinierten verbrennungs- und elektromotorischen Antrieb versehenen Kraftfahrzeuges und dessen Klimaanlage zum Heizen und Kühlen der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft integriert. Die als Kalt/Warm-Wärmespeicher in besonderen Fahrzuständen verwendbaren Motoren werden beispielsweise bei Elektromotorbetrieb zum Abkühlen des Fahrgastraumes nach maximal möglicher Erwärmung, dem sogenannten Pulldown, eingebunden. Dabei wird die Wärme an die Umgebung und den Verbrennungsmotor abgegeben, was vorteilhaft den Hochdruck im Kältemittelkreislauf verringert. Zudem kann der Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und der Umgebungsluft mit geringerem Bauraum ausgebildet werden.
- Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird beim Betrieb des Kältemittelkreislaufes im Kälteanlagenmodus und gleichzeitigem Betrieb des zweiten Motors das beim Durchströmen des als Kondensator betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers und des als Wärmequelle dienenden zweiten Motors erwärmte Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes der erste Motor durchströmt und Wärme an den ersten Motor übertragen. Damit ist der erste Motor bei Inbetriebnahme bereits vorgewärmt, was beispielsweise zu einer Verringerung des Schadstoffausstoßes führt, und wird als zusätzliche Wärmesenke des Motorkühlkreislaufes genutzt.
- Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wärmeverteilung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:
- – das Heizsystem für ein PHEV beziehungsweise ein Kraftfahrzeug mit „Range Extender“ innerhalb eines Gesamtkonzeptes des Thermomanagements des Kraftfahrzeuges einschließlich der Antriebsmotoren ist effizient, umweltschonend und kostengünstig betreibbar,
- – Nutzen einer Vielzahl von Wärmequellen (Motoren, Abgas, Ladeluft, Batterie, Elektronik, Fahrgastraum und Luft aus der Umgebung), wobei die Wärme der Wärmequellen über den Kühlmittelkreislauf übertragen wird,
- – Wärmespeicherung innerhalb der Motoren als thermische Massen und Nutzen der Restwärme des Verbrennungsmotors beim Betrieb im Wärmepumpenmodus, wenn der Elektromotor in Betrieb ist,
- – Vorkonditionierung des Fahrgastraumes und des nicht im Fahrzustand befindlichen kalten Motors (insbesondere des Verbrennungsmotors) durch Erwärmung des Motors auf die optimale Betriebstemperatur, dabei zusätzliche Abkühlung des Kühlmittelkreislaufes,
- – Strömung des Kühlmittels durch beide Motoren jederzeit möglich, was die Verschaltung des Motorkühlkreislaufes vereinfacht sowie
- – Nutzung des Verbrennungsmotors als Wärmesenke im Sommer im Fall eines Pulldowns und Start mittels des Elektromotors.
- Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen eine Vorrichtung zur Wärmeverteilung in einem Kraftfahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf in Verbindung mit
-
1a bis1e : einem kombinierten Motorkühlkreislauf zur Konditionierung eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors sowie -
2a bis2c : einem Hochtemperatur-Kühlkreislauf zur Konditionierung eines Verbrennungsmotors und einem Niedertemperatur-Kühlkreislauf zur Konditionierung eines Elektro-Motors
bei jeweils unterschiedlichen Betriebsmodi. - In den
1a bis1e ist die Vorrichtung1 für ein Kraftfahrzeug mit dem Kältemittelkreislauf2 und dem kombinierten Motorkühlkreislauf3 zur Konditionierung eines ersten, als Verbrennungsmotor ausgebildeten Motors14 und eines zweiten, als Elektromotor ausgebildeten Motors17 bei unterschiedlichen Betriebsmodi dargestellt. Die sich in Betrieb befindlichen Leitungen des Kältemittelkreislaufes2 oder des Motorkühlkreislaufes3 sind mit durchgezogenen Linien verdeutlicht, während die sich nicht in Betrieb befindlichen Leitungen mittels gestrichelten Linien dargestellt sind. Die Strömungsrichtungen der Fluide werden anhand von Pfeilen gezeigt. - Der Kältemittelkreislauf
2 umfasst neben den in Strömungsrichtung des Kältemittels im Kälteanlagenmodus oder Nachheizmodus, welcher in1a gezeigt ist, neben den nacheinander angeordneten Verdampfer4 , Verdichter5 , als Heizregister betriebenen Wärmeübertrager6 , welcher auch als zweiter Kondensator oder Wärmepumpen-Kondensator bekannt ist, Ventil7 , Receiver8 und als Kondensator betriebenen Wärmeübertrager9 auch einen inneren Wärmeübertrager10 . Unter dem inneren Wärmeübertrager10 ist ein kreislaufinterner Wärmeübertrager zu verstehen, welcher der Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel bei Hochdruck und dem Kältemittel bei Niederdruck dient. Dabei wird beispielsweise einerseits das flüssige Kältemittel nach der Kondensation im Wärmeübertrager9 weiter abgekühlt und andererseits das Sauggas vor dem Verdichter5 überhitzt. Das Rückschlagventil24 ist in der angegebenen Strömungsrichtung des Kältemittels durchlässig. Das beim Austritt auf der Hochdruckseite aus dem inneren Wärmeübertrager10 unterkühlte Kältemittel wird beim Durchströmen des als Expansionsorgan betriebenen Ventils11 entspannt und im Verdampfer4 unter Wärmeaufnahme aus der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft verdampft. Die Luft wird dabei abgekühlt und/oder entfeuchtet. - Erfolgt die Verflüssigung des Kältemittels bei unterkritischem Betrieb, wie zum Beispiel mit dem Kältemittel R134a oder bei bestimmten Umgebungsbedingungen mit Kohlendioxid, wird der Wärmeübertrager
9 als Kondensator bezeichnet. Ein Teil der Wärmeübertragung findet bei konstanter Temperatur statt. Bei überkritischem Betrieb beziehungsweise bei überkritischer Wärmeabgabe im Wärmeübertrager9 nimmt die Temperatur des Kältemittels stetig ab. In diesem Fall wird der Wärmeübertrager9 auch als Gaskühler bezeichnet. Überkritischer Betrieb kann unter bestimmten Umgebungsbedingungen oder Betriebsweisen des Kältemittelkreislaufes2 zum Beispiel mit dem Kältemittel Kohlendioxid auftreten. - Die im Verdampfer
4 von der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft an das Kältemittel übertragene Wärme wird entweder anteilig im Wärmeübertrager6 zum Nachheizen an die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft wieder zugeführt und im Wärmeübertrager9 an den Motorkühlkreislauf3 übertragen oder wird ausschließlich im Wärmeübertrager9 an den Motorkühlkreislauf3 abgegeben. Dabei wird der Kältemittelkreislauf2 entweder im Kälteanlagenmodus oder im Nachheizmodus betrieben. Beim Betrieb im Kälteanlagenmodus wird der Wärmeübertrager6 nicht mit Luft beaufschlagt. Beim Betrieb im Nachheizmodus erfüllt der Wärmeübertrager6 , welcher auch als Heizregister bezeichnet wird, neben dem Wärmeübertrager9 die Funktion eines zweiten Kondensators/Gaskühlers. - Die über ein nicht dargestelltes Gebläse angesaugte Luft wird in Strömungsrichtung zuerst über den Verdampfer
4 , anschließend den Heizungswärmeübertrager13 und dann das Heizregister6 geleitet, bevor sie in den Fahrgastraum einströmt. Die Wärmeübertrager4 ,13 ,6 sind folglich in angegebener Reihenfolge bezüglich der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft hintereinander angeordnet und werden je nach Bedarf und Betriebsmodus zu- oder abgeschaltet. Alternativ kann das Heizregister6 in Strömungsrichtung der Luft auch hinter dem Heizungswärmeübertrager13 angeordnet sein. Über den Wärmeübertrager6 kann mit der Ausbildung spezieller Öffnungen und Luftleiteinrichtungen innerhalb des Klimagerätes Wärme vom Kältemittel auch direkt an Umgebungsluft übertragen werden. - Innerhalb des Motorkühlkreislaufes
3 wird das Kühlmittel, bevorzugt ein Wasser-Glykol-Gemisch, zwischen dem Motor14 und den Wärmeübertragern15 ,9 umgewälzt. Im als Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertrager15 wird die Wärme vom Kühlmittel an die Umgebungsluft übertragen. Anschließend durchströmt das Kühlmittel den als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertrager9 und nimmt Wärme des kondensierenden Kältemittels auf, bevor es durch den Abzweig A zum Motor14 geleitet wird. Der Wärmeübertrager13 wird nicht von Kühlmittel durchströmt. - Das im Motorkühlkreislauf
3 zirkulierende Kühlmittel kühlt dabei den sich in Betrieb befindlichen Verbrennungsmotor14 . Der als Elektromotor ausgebildete Motor17 wird nicht mit Kühlmittel konditioniert. Der als Bypass um den Elektromotor17 ausgebildete Abzweig A ist geöffnet, während der als Bypass um den Verbrennungsmotor14 ausgebildete Abzweig B geschlossen ist. Der Abzweig B kann alternativ auch innerhalb des Motors14 ausgebildet sein. - Der Motorkühlkreislauf
3 weist in den Figuren nicht dargestellte Vorrichtungen zum Umwälzen des Kühlmittels auf. Die Vorrichtungen können dabei zum Beispiel als separat ausgebildete Pumpen innerhalb des Motorkühlkreislaufes3 angeordnet sein. Nach alternativen Ausführungsformen können die Pumpen auch als Bestandteil der Motoren14 ,17 ausgebildet sein, wobei jeder Motor14 ,17 eine Einheit mit einer Pumpe bildet. - Bei geringen Umgebungstemperaturen ist der Fahrgastraum zu beheizen, was mittels der im Heiz- beziehungsweise Wärmepumpenmodus betriebenen Vorrichtung
1 nach den1b und1c realisierbar ist.1b zeigt den Kältemittelkreislauf2 im Wärmepumpenmodus mit Umgebungsluft und1c mit Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes3 als Wärmequelle. - Im Unterschied zum Betriebsmodus nach
1a wird die gesamte, im Kältemittelkreislauf2 aufgenommene Wärme im Wärmeübertrager6 an die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft abgegeben. Im als Expansionsorgan betriebenen Ventil7 wird das aus dem Wärmeübertrager6 austretende Kältemittel auf ein der Kühlmitteltemperatur entsprechendes Druckniveau ins Zweiphasengebiet in den Wärmeübertrager9 entspannt, in welchem das Kältemittel verdampft. Beim Vorgang der Verdampfung nimmt das Kältemittel Wärme aus dem Motorkühlkreislauf3 auf. - Das als Drei-Wege-Ventil ausgebildete Ventil
11 ist derart geschaltet, dass das Kältemittel durch einen Bypass12 am Verdampfer4 und dem inneren Wärmeübertrager10 vorbei zum Verdichter5 geleitet wird. Da der innere Wärmeübertrager10 lediglich einseitig durchströmt wird, wird dabei keine Wärme übertragen. Der innere Wärmeübertrager10 ist inaktiv. Das Rückschlagventil24 dient der Verhinderung einer Kältemitteleinlagerung im Verdampfer4 und im inneren Wärmeübertrager10 beim Betrieb des Kältemittelkreislaufes2 im Wärmepumpenmodus. - Gemäß
1b wird innerhalb des Motorkühlkreislaufes3 ein Teil des Kühlmittels zwischen dem Wärmeübertrager9 , dem Wärmeübertrager15 und dem Elektromotor17 umgewälzt. Die im Wärmeübertrager9 an das verdampfende Kältemittel abzugebende Wärme wird im Wärmeübertrager15 aus der Umgebungsluft aufgenommen. Der Elektromotor17 ist nicht in Betrieb, kann jedoch als Wärmequelle oder Wärmesenke genutzt werden. - Ein zweiter Teil des Kühlmittels kann zwischen dem Motor
14 und dem Wärmeübertrager13 umgewälzt werden, wenn der Verbrennungsmotor14 in Betrieb ist. Die bei der Kühlung des Motors14 aufgenommene Wärme wird im Wärmeübertrager13 an die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft übertragen. - Die einzelnen Bereiche des Motorkühlkreislaufes
3 werden dabei je nach Wärmebedarf der Beheizung des Fahrgastraumes zu- oder abgeschaltet. - Nach
1c wird der Kältemittelkreislauf2 im Wärmepumpenmodus mit Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes3 beziehungsweise des Motors14 als Wärmequelle betrieben. Das als Vier-Wege-Ventil ausgebildete Ventil16 ist derart geschaltet, dass das Kühlmittel in einem Bypass18 um den Wärmeübertrager15 herum geleitet wird und damit keine Wärme aus der Umgebungsluft aufgenommen wird. Das Ventil16 kann dabei alternativ auch als Kombination von mehreren Ventilen ausgebildet sein. Das Kühlmittel wird zwischen dem Wärmeübertrager13 , dem Wärmeübertrager9 und dem Motor14 umgewälzt. Die bei der Kühlung des Motors14 aufgenommene Wärme wird im Wärmeübertrager13 an die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft und/oder im Wärmeübertrager9 an das verdampfende Kältemittel übertragen. Das Kältemittel gibt anschließend die Wärme bei der Kondensation im Wärmeübertrager6 an die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft wieder ab. - Die Wärmeübertrager
9 ,13 des Motorkühlkreislaufes3 beziehungsweise der Kältemittelkreislauf2 werden dabei je nach Wärmebedarf der Beheizung des Fahrgastraumes zu- oder abgeschaltet. Durch Schaltung des Ventils16 kann das Kühlmittel beispielsweise nur durch den Wärmeübertrager9 oder nur durch den Wärmeübertrager13 oder durch beide gleichzeitig geleitet werden. Zudem ist eine Beheizung der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft durch Wärmeübertragung im Wärmeübertrager6 und im Wärmeübertrager13 möglich. - Bei der Ausführung nach
1d wird der Kältemittelkreislauf2 im Kälteanlagenmodus oder im Nachheizmodus, ähnlich1a , betrieben. Innerhalb des Motorkühlkreislaufes3 wird das Kühlmittel zwischen dem Motor17 , anstelle des Motors14 nach1a , und den Wärmeübertragern15 ,9 umgewälzt, wie die durchgezogenen Linien verdeutlichen. Im Wärmeübertrager15 wird die Wärme vom Kühlmittel an die Umgebungsluft übertragen. Anschließend durchströmt das Kühlmittel den Wärmeübertrager9 und nimmt Wärme des kondensierenden Kältemittels auf, bevor es zum Motor17 geleitet wird. Der Wärmeübertrager13 wird nicht von Kühlmittel durchströmt. Das im Motorkühlkreislauf3 zirkulierende Kühlmittel kühlt den sich in Betrieb befindlichen Elektromotor17 . Der Verbrennungsmotor14 wird nicht mit Kühlmittel konditioniert. Der als Bypass um den Motor14 ausgebildete Abzweig B ist geöffnet, während der als Bypass um den Elektromotor17 ausgebildete Abzweig A geschlossen ist. - Nach einer alternativen Betriebsweise des Motorkühlkreislaufes
3 ist der Abzweig B als Bypass um den Verbrennungsmotor14 geschlossen, sodass das beim Durchströmen des Wärmeübertragers9 und beim Kühlen des Elektromotors17 erwärmte Kühlmittel zum Verbrennungsmotor14 geleitet wird, wie die gestrichelten Linien andeuten. Dabei kann Wärme vom Kühlmittel an den Motor14 übertragen werden. Der Verbrennungsmotor14 kann damit im ausgeschalteten Zustand, das heißt vor der Inbetriebnahme, erwärmt beziehungsweise vorkonditioniert werden. - Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß den
1a bis1e besteht somit einerseits die Möglichkeit, den sich jeweils nicht im Fahrzustand befindlichen Motor14 ,17 vor Inbetriebnahme zu konditionieren. Insbesondere kann dabei der Verbrennungsmotor14 durch Wärmeabgabe vom Kühlmittel an den Motor14 vorgewärmt werden, was insbesondere in1d gezeigt wird. Die an den Motor14 abzugebende Wärme wird im Wärmeübertrager9 vom Kältemittel an das Kühlmittel übertragen, wird im Wärmeübertrager15 aus der Umgebungsluft oder am Motor17 aufgenommen. Andererseits ist es möglich, die Restwärme des unmittelbar zuvor ausgeschalteten Verbrennungsmotors14 zum Vorwärmen des Elektromotors17 zu nutzen, wenn der Elektromotor17 in Betrieb gesetzt wurde. Dabei wird die Restwärme vom Verbrennungsmotor14 an das Kühlmittel und vom Kühlmittel an den Elektromotor17 übertragen. -
1e zeigt die Vorrichtung1 mit dem Kältemittelkreislauf2 im Wärmepumpenmodus mit Kühlmittel beziehungsweise dem Elektromotor17 als Wärmequelle. Das als Vier-Wege-Ventil ausgebildete Ventil16 ist derart geschaltet, dass das Kühlmittel in dem Bypass18 um den Wärmeübertrager15 herum geleitet wird und damit keine Wärme aus der Umgebungsluft aufgenommen wird. Das Kühlmittel wird zwischen dem Wärmeübertrager9 und dem Motor17 umgewälzt. Die bei der Kühlung des Motors17 aufgenommene Wärme wird im Wärmeübertrager9 an das verdampfende Kältemittel übertragen. Das Kältemittel gibt anschließend die Wärme bei der Kondensation im Wärmeübertrager6 an die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft wieder ab. - Nach einer alternativen Ausführungsform sind die Motoren
14 ,17 auch bei Stillstand oder im Zustand „Außer Betrieb“ von Kühlmittel jederzeit durchströmbar, sodass die Abzweige A, B entfallen. - Wie aus den
1a bis1e hervorgeht, kann das Kühlmittel je nach Betriebsmodus der Vorrichtung1 , das heißt des Kältemittelkreislaufes2 in Kombination mit dem Motorkühlkreislauf3 , in beiden Strömungsrichtungen durch den Motorkühlkreislauf3 strömen. - In den
2a bis2c ist die Vorrichtung1 für ein Kraftfahrzeug mit dem Kältemittelkreislauf2 und einem zweigeteilten Motorkühlkreislauf3‘ bei jeweils unterschiedlichen Betriebsmodi dargestellt. Der Motorkühlkreislauf3‘ ist in einen Hochtemperatur-Kühlkreislauf3a zur Konditionierung des als Verbrennungsmotor ausgebildeten Motors14 sowie einen Niedertemperatur-Kühlkreislauf3b zur Konditionierung des als Elektromotor ausgebildeten Motors17 unterteilt. Im Unterschied zu den Ausführungsformen nach den1a bis1e ist der Motorkühlkreislauf3‘ in zwei Teilkreisläufe aufgeteilt. Die Teilkreisläufe haben den Wärmeübertrager9 des Kältemittelkreislaufes2 gemeinsam. Der Kältemittelkreislauf2 bleibt unverändert. Der Hochtemperatur-Kühlkreislauf3a umfasst des Weiteren den Heizungswärmeübertrager13 zur Wärmeübertragung an die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft, den Wärmeübertrager19 zur Wärmeübertragung mit der Umgebung sowie ein als Drei-Wege-Ventil ausgebildetes Ventil23 . Der Niedertemperatur-Kühlkreislauf3b umfasst zudem den Wärmeübertrager20 zur Wärmeübertragung mit der Umgebung. - In Strömungsrichtung des Kühlmittels vor und nach dem Wärmeübertrager
9 sind Hochtemperatur-Kühlkreislauf3a und Niedertemperatur-Kühlkreislauf3b über Umschaltventile21 ,22 miteinander gekoppelt. Durch Schalten der Umschaltventile21 ,22 wird entweder Kühlmittel des Hochtemperatur-Kühlkreislaufes3a oder Kühlmittel des Niedertemperatur-Kühlkreislaufes3b durch den Wärmeübertrager9 geleitet. - Gemäß
2a wird der Kältemittelkreislauf2 im Kälteanlagenmodus oder im Nachheizmodus betrieben, vergleichbar mit der Betriebsweise der Vorrichtung1 nach1a . Die im als Kondensator betriebenen Wärmeübertrager9 abzuführende Wärme wird an den Niedertemperatur-Kühlkreislauf3b übertragen. Das Kühlmittel wird zwischen dem Wärmeübertrager9 und dem Wärmeübertrager20 umgewälzt, sodass die aufgenommene Wärme im Wärmeübertrager20 an die Umgebung abgegeben wird. Der Motor17 ist nicht in Betrieb. Die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft wird beim Durchströmen des Wärmeübertragers6 und/oder des Wärmeübertragers13 erwärmt. Je nach Wärmebedarf kann die vom Motor14 abgeführte Wärme im Wärmeübertrager13 an die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft oder im Wärmeübertrager19 an die Umgebungsluft übertragen werden. Zur Wärmeübertragung an die Umgebungsluft wird das Kühlmittel im Hochtemperatur-Kühlkreislauf3a zwischen dem Motor14 und dem Wärmeübertrager19 umgewälzt. - Bei Inbetriebnahme des Elektromotors
14 und ausgeschaltetem Verbrennungsmotors17 wird die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft ausschließlich über den Wärmeübertrager6 erwärmt. - Nach den
2b und2c wird die Vorrichtung1 im Wärmepumpenmodus betrieben.2b zeigt den Kältemittelkreislauf2 im Wärmepumpenmodus mit Umgebungsluft als Wärmequelle. Die Wärme wird im Wärmeübertrager20 von der Umgebungsluft an das Kühlmittel übertragen und im Wärmeübertrager9 an den Kältemittelkreislauf2 abgegeben. Der Motor17 ist außer Betrieb. Die vom Motor14 an das im Hochtemperatur-Kühlkreislauf3a zirkulierende Kühlmittel übertragene Wärme wird im Wärmeübertrager13 an die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft abgegeben. - Nach einer alternativen Betriebsweise ist der Motor
17 in Betrieb. Die im Motor17 entstehende Wärme wird vom im Niedertemperatur-Kühlkreislauf3b zirkulierenden Kühlmittel aufgenommen und im Wärmeübertrager9 an das Kältemittel übertragen. Bei Abkühlung des Kühlmittels im Niedertemperatur-Kühlkreislauf3b unter die Temperatur der Umgebungsluft kann neben der vom Elektromotor17 abgegebenen Wärme zudem Wärme aus der Umgebungsluft genutzt werden. - Je nach Betriebsmodus der Vorrichtung
1 beziehungsweise des Kältemittelkreislaufes2 strömt das Kühlmittel in entgegengesetzter Richtung durch den Elektromotor17 . Der Motor17 ist folglich in beide Richtungen durchströmbar. -
2c zeigt den Kältemittelkreislauf2 beim Betrieb im Wärmepumpenmodus mit dem Kühlmittel des Hochtemperatur-Kühlkreislaufes3a beziehungsweise dem Verbrennungsmotor14 als Wärmequelle. Die Wärme wird vom Motor14 an das Kühlmittel übertragen und im Wärmeübertrager9 an den Kältemittelkreislauf2 und/oder im Wärmeübertrager13 an die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft abgegeben. Im Niedertemperatur-Kühlkreislauf3b wird kein Kühlmittel umgewälzt. Der Massenstrom des Kühlmittels wird mittels eines Drei-Wege-Ventils23 in einen ersten Teilmassenstrom durch den Wärmeübertrager9 und einen zweiten Teilmassenstrom durch den Wärmeübertrager13 aufgeteilt. Die vom Motor14 abgegebene Wärme wird damit direkt über den Wärmeübertrager13 und indirekt über den Wärmeübertrager6 an die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft übertragen und nicht an die Umgebung abgeführt. In einer weiteren Ausführungform wird der Massenstrom des Kühlmittels nicht aufgeteilt. - Die Ventile
7 ,11 des Kältemittelkreislaufes2 können auch als Festdrosseln ausgebildet sein. Der Receiver8 , welcher im Wärmepumpenmodus des Kältemittelkreislaufes2 bei Niederdruck als Sammler betrieben wird, ist vorteilhaft mit entsprechenden Abscheidevorrichtungen, wie einem Deflektor oder einem Fliehkraftabscheider, auszubilden. Im Kälteanlagen- oder im Nachheizmodus wird der Receiver8 mit Kältemittel bei Hochdruck beaufschlagt. Der Receiver8 , welcher in den angegebenen Ausführungsformen in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Wärmeübertrager9 angeordnet ist, ist alternativ auch als Akkumulator auf der Niederdruckseite in Strömungsrichtung des Kältemittels nach dem Verdampfer4 anordenbar. - Die aufgezeigten Verschaltungsvarianten und Betriebsmodi sind für jedes Kältemittel verwendbar, welches niederdruckseitig einen Phasenübergang von flüssig nach gasförmig durchläuft. Hochdruckseitig gibt das Medium durch Gaskühlung, Kondensation und Unterkühlung die aufgenommene Wärme an eine Wärmesenke ab. Als geeignete Kältemittel sind hierzu natürliche Stoffe wie zum Beispiel R744, R717 etc., brennbare R290, R600, R600a etc. sowie chemische wie R134a, R152a, HFO-1234yf etc. oder diverse Kältemittelgemische verwendbar.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Kältemittelkreislauf
- 3, 3‘
- Motorkühlkreislauf
- 3a
- Hochtemperatur-Kühlkreislauf
- 3b
- Niedertemperatur-Kühlkreislauf
- 4
- Verdampfer Kältemittelkreislauf
- 5
- Verdichter Kältemittelkreislauf
- 6
- Wärmeübertrager, Heizregister
- 7
- Ventil
- 8
- Receiver
- 9
- Wärmeübertrager
- 10
- innerer Wärmeübertrager
- 11
- Ventil
- 12
- Bypass um Verdampfer Kältemittelkreislauf
- 13
- Wärmeübertrager, Heizungswärmeübertrager
- 14
- Motor, Verbrennungsmotor
- 15
- Wärmeübertrager
- 16
- Ventil
- 17
- Motor, Elektromotor
- 18
- Bypass um Wärmeübertrager
15 - 19
- Wärmeübertrager, Hochtemperatur-Kühlkreislauf
- 20
- Wärmeübertrager, Niedertemperatur-Kühlkreislauf
- 21
- Umschaltventil
- 22
- Umschaltventil
- 23
- Drei-Wege-Ventil
- 24
- Rückschlagventil
- A
- Abzweig
- B
- Abzweig
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
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- DE 102009060860 A1 [0006]
Claims (11)
- Vorrichtung (
1 ) zur Wärmeverteilung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Hybridfahrzeug, aufweisend einen Motorkühlkreislauf (3 ,3‘ ) und einen für einen kombinierten Betrieb im Kälteanlagen- und Wärmepumpenmodus sowie für einen Nachheizmodus ausgebildeten Kältemittelkreislauf (2 ) mit einem Verdampfer (4 ), einem Verdichter (5 ), einem Wärmeübertrager (6 ) zur Wärmezufuhr vom Kältemittel an zu konditionierende Luft für einen Fahrgastraum sowie einem Wärmeübertrager (9 ) zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufes (2 ) und dem Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes (3 ,3‘ ), dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (9 ) als Verdampfer zur Wärmeübertragung vom Kühlmittel an das verdampfende Kältemittel und als Kondensator zur Wärmeübertragung vom kondensierenden Kältemittel an das Kühlmittel betreibbar ausgebildet und angeordnet ist. - Vorrichtung (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Motorkühlkreislaufes (3 ,3‘ ) ein erster Motor (14 ) und ein zweiter Motor (17 ) angeordnet sind, wobei der erste Motor (14 ) als Verbrennungsmotor und der zweite Motor (17 ) als Elektromotor ausgebildet ist. - Vorrichtung (
1 ) zur Wärmeverteilung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Hybridfahrzeug, aufweisend einen Motorkühlkreislauf (3 ,3‘ ) und einen Kältemittelkreislauf (2 ) mit einem Verdampfer (4 ), einem Verdichter (5 ), einem Wärmeübertrager (6 ) zur Wärmezufuhr vom Kältemittel an zu konditionierende Luft für einen Fahrgastraum sowie einem Wärmeübertrager (9 ) zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufes (2 ) und dem Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes (3 ,3‘ ), dadurch gekennzeichnet, dass der Motorkühlkreislauf (3 ,3‘ ) einen ersten Motor (14 ) und einen zweiten Motor (17 ) aufweist, wobei der erste Motor (14 ) als Verbrennungsmotor und der zweite Motor (17 ) als Elektromotor ausgebildet ist. - Vorrichtung (
1 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Motor (14 ) und der zweite Motor (17 ) in dem Motorkühlkreislauf (3 ) derart integriert angeordnet sind und dass der Motorkühlkreislauf (3 ) derart ausgebildet ist, dass ein Massenstrom des Kühlmittels zur Wärmeübertragung durch den ersten Motor (14 ) und zur Wärmeübertragung durch den zweiten Motor (17 ) leitbar ist. - Vorrichtung (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorkühlkreislauf (3 ) den Wärmeübertrager (9 ) zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufes (2 ) und dem Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes (3 ), einen Wärmeübertrager (13 ) zur Wärmeabgabe vom Kühlmittel an die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft sowie einen Wärmeübertrager (15 ) zur Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und der Umgebungsluft umfasst. - Vorrichtung (
1 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorkühlkreislauf (3‘ ) in einen Hochtemperatur-Kühlkreislauf (3a ) zur Konditionierung des ersten Motors (14 ) und einen Niedertemperatur-Kühlkreislauf (3b ) zur Konditionierung des zweiten Motors (17 ) unterteilt ausgebildet ist, wobei der Wärmeübertrager (9 ) wechselseitig im Hochtemperatur-Kühlkreislauf (3a ) und im Niedertemperatur-Kühlkreislauf (3b ) betreibbar ist. - Vorrichtung (
1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperatur-Kühlkreislauf (3a ) den Wärmeübertrager (9 ) zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufes (2 ) und dem Kühlmittel des Hochtemperatur-Kühlkreislaufes (3a ), einen Wärmeübertrager (13 ) zur Wärmeabgabe vom Kühlmittel an die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft sowie einen Wärmeübertrager (19 ) zur Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und der Umgebungsluft umfasst. - Vorrichtung (
1 ) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Niedertemperatur-Kühlkreislauf (3b ) den Wärmeübertrager (9 ) zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufes (2 ) und dem Kühlmittel des Niedertemperatur-Kühlkreislaufes (3b ) sowie einen Wärmeübertrager (20 ) zur Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und der Umgebungsluft umfasst. - Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (
1 ) zur Wärmeverteilung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Hybridfahrzeug, nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (9 ) beim Betrieb – im Kälteanlagenmodus oder im Nachheizmodus als Kondensator zur Wärmeübertragung vom kondensierenden Kältemittel des Kältemittelkreislaufes (2 ) an das Kühlmittel im Motorkühlkreislauf (3 ,3‘ ) und – im Wärmepumpenmodus als Verdampfer zur Wärmeübertragung vom Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes (3 ,3‘ ) an das verdampfende Kältemittel im Kältemittelkreislauf (2 ) betrieben wird. - Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (
1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass je nach Betriebsmodus des Kältemittelkreislaufes (2 ) die von Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes (3 ,3‘ ) durchströmten Motoren (14 ,17 ) und die Umgebungsluft nach Bedarf als Wärmequellen und/oder Wärmesenken genutzt werden. - Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (
1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betrieb des Kältemittelkreislaufes (2 ) im Kälteanlagenmodus und gleichzeitigem Betrieb des zweiten Motors (17 ) das beim Durchströmen des als Kondensator betriebenen Wärmeübertragers (9 ) und des als Wärmequelle dienenden zweiten Motors (17 ) erwärmte Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes (3 ) den ersten Motor (14 ) durchströmt und Wärme an den ersten Motor (14 ) übertragen wird, sodass der erste Motor (14 ) bei Inbetriebnahme vorgewärmt ist und als zusätzliche Wärmesenke des Motorkühlkreislaufes (3 ) genutzt wird.
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