DE102013218996A1

DE102013218996A1 - Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf

Info

Publication number: DE102013218996A1
Application number: DE201310218996
Authority: DE
Inventors: Stefan Morgenstern; Jonas Vogt
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2015-03-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf, bei dem in einem Abschnitt des Kältemittelkreislaufs eine Einrichtung vorgesehen ist, die bei einem Leck im Kältemittelkreislauf ein Rückströmen von Kältemittel entgegen einer Normalbetriebsströmungsrichtung des Kältemittels verhindert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Manche Kältemittel können sich, wenn sie sich mit Luft vermischen, unter bestimmten Bedingungen entflammen. Eine Entflammbarkeit ist, wenn überhaupt, nur dann gegeben, wenn das Kältemittel-Luft-Gemisch sehr stark erhitzt wird und das Kältemittel in einer gewissen Mindestkonzentration vorliegt.
Während des Betriebs einer Fahrzeugklimaanlage befindet sich ein Großteil der im Kältemittelkreislauf enthaltenen Kältemittelmenge (ca. 60–80%) im Kondensator bzw. Sammler. Bei einer z. B. unfallbedingten Beschädigung einer im Motorraum angeordneten, kältemittelführenden Komponente kann Kältemittel u. U. in den Motorraum hinein entweichen. Wenn der Kondensator intakt bleibt, kann eine relativ große Menge Kältemittel aus dem Kondensator bzw. Sammler entgegen der normalen Betriebsströmungsrichtung des Kältemittels zurück zu einer Leckagestelle im Motorraum strömen und dort entweichen, was u. U. zur Entstehung eines Brands führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf zu schaffen, der, wenn er mit einem unter bestimmten Bedingungen entflammbaren Kältemittel betrieben wird, eine noch höhere Sicherheit gegen Entflammen aufweist, als herkömmliche Kältemittelkreisläufe.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Das Grundprinzip der Erfindung besteht in einem Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf, wobei in einem Abschnitt des Kältemittelkreislaufs eine „Einrichtung” vorgesehen ist, die bei einem Leck im Kältemittelkreislauf in einen Zustand schaltet, in dem ein Rückströmen von Kältemittel in einer Richtung, die der „Normalbetriebsströmungsrichtung” des Kältemittels entgegengesetzt ist, verhindert wird.
Bei der „Einrichtung” kann es sich beispielsweise um ein rein mechanisches Rückschlagventil handeln. Ein mechanische Rückschlagventil Sperrt automatisch, wenn sich ein „postitiver Druck” in einen „negativen Druck” umkehrt, was bei einer Rückströmbewegung der Fall ist.
Alternativ dazu könnte es sich bei der Einrichtung auch um ein elektrisch ansteuerbares Schaltventil handeln, insbesondere um ein Schaltventil, das im unbestromten Zustand geschlossen ist. Im Falle eines elektrisch ansteuerbaren Schaltventils ist vorzugsweise eine elektronische Überwachungseinrichtung vorgesehen, mittels der detektierbar oder abschätzbar ist, ob der Kältemittelkreislauf ein Leck aufweist. Ob ein Leck vorliegt, kann z. B. durch Überwachen der Temperatur und des Drucks des Kältemittels an einer oder mehreren Stellen des Kältemittelkreislauf, festgestellt werden. Entsprechende Verfahren sind hinlänglich bekannt. Alternativ oder ergänzend dazu können auch andere Signale zum Schalten des Schaltventils herangezogen werden, z. B. ein Signal „Klimaanlage an”, „Klimaanlage aus”, o. ä.
Bei einem mit einer derartigen Einrichtung ausgestatteten Kältemittelkreislauf kann zwar bei einem Leck im Kältemittelkreislauf das Ausströmen von Kältemittel nicht vollständig verhindert aber zumindest so verlangsamt bzw. der ausströmende Kältemittelmassenstrom so reduziert werden, dass das Risiko, dass beim Ausströmen von Kältemittel ein Kältemittel-Luft-Gemisch entsteht, dessen Konzentration so ist, dass es entflammbar ist, zumindest deutlich gesenkt wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Kältemittelkreislauf zwei oder mehr als zwei derartige „Rückströmverhinderungseinrichtungen” vorgesehen sind. Dadurch wird erreicht, dass im Falle eines Lecks überhaupt nur ein Teil des im Kältemittelkreislauf enthaltenen Kältemittels in die Umgebung entweichen kann. Kältemittel das sich zwischen zwei derartigen „Absperreinrichtungen” befindet, kann dann überhaupt nicht mehr in die Umgebung entweichen, wenn sich das Leck „außerhalb” des betreffenden Kältemittelkreislaufabschnitts befindet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Kältemittelkreislauf einen Kältemittelverdichter und einen – in Normalbetriebsströmungsrichtung betrachtet – nach dem Kältemittelverdichter angeordneten Kondensator oder Gaskühler auf. Die „Einrichtung” ist vorzugsweise zwischen dem Kältemittelverdichter und dem Kondensator bzw. Gaskühler angeordnet. Vorzugsweise ist sie so platziert, dass sie im Falle eines Crashs des Fahrzeugs, bei dem z. B. im Motorraum des Fahrzeugs ein Leck im Kältemittelkreislauf entsteht, nicht beschädigt werden kann. Vorzugsweise ist die „Einrichtung” in einem crashgeschützten Bereich des Motorraums oder in einem crashgeschützten Bereich außerhalb des Motorraums des Fahrzeugs angeordnet.
„Crashgeschützter Bereich” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass es sehr unwahrscheinlich ist, dass eine dort angeordnete Komponente bei einem Crash des Fahrzeugs beschädigt wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Fahrzeug einen elektrischen Energiespeicher auf, der von Kältemittel durchströmte Kühlkanäle besitzt. Die Erfindung ist somit insbesondere für Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge geeignet, bei denen ein mit Kältemittel zu temperierender (zu kühlender bzw. zu heizender) Energiespeicher vorgesehen ist. Im Falle eines Elektrofahrzeugs, d. h. eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebsmotor, kann dieser beispielsweise im Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet sein. Dementsprechend kann es sich bei dem Kältemittelverdichter eines Elektrofahrzeugs um einen rein elektrisch angetriebenen Kältemittelverdichter handeln, der ebenfalls im Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet sein kann.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt einen Kältemittelkreislauf 1 eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) gemäß der Erfindung. Der Kältemittelkreislauf 1 weist – in Normalströmungsrichtung” des Kältemittels betrachtet – einen Kältemittelverdichter 2, ein Rückschlagventil 3, einen Kondensator oder Gaskühler 4, ein erstes Expansionsorgan 5 und einen ersten Verdampfer 6 auf. Parallel zu dem ersten Expansionsorgan 5 und dem ersten Verdampfer 6 kann ein zweites Expansionsorgan 7 und einen zweiter Verdampfer 8 geschaltet sein.
Bei dem Rückschlagventil 3 kann es sich um ein federbeaufschlagtes Rückschlagventil oder um ein Rückschlagventil ohne Federbeaufschlagung handeln. Anstelle eines Rückschlagventils könnte auch ein absperrbares Schaltventil vorgesehen sein.
Der Kältemittelverdichter 2 ist in einem Motorraum 9 des Fahrzeugs (nicht dargestellt) angeordnet. Das Rückschlagventil 3 ist in einem crashgeschützten Bereich 9a des Motorraums 9 oder in einem crashgeschützten Bereich außerhalb des Motorraums 9 angeordnet.

Claims

Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abschnitt des Kältemittelkreislaufs eine Einrichtung vorgesehen ist, die bei einem Leck im Kältemittelkreislauf in einen Zustand schaltet, in dem ein Rückströmen von Kältemittel entgegen einer Normalbetriebsströmungsrichtung des Kältemittels unterbunden wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf einen Kältemittelverdichter und einen – in Normalbetriebsströmungsrichtung betrachtet – nach dem Kältemittelverdichter angeordneten Kondensator oder Gaskühler aufweist, wobei die Einrichtung zwischen dem Kältemittelverdichter und dem Kondensator oder Gaskühler angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf mit einem Kältemittel befüllt ist, welches bei einer vorgegebenen Kältemittel-Luft-Konzentration und einer vorgegebenen Mindesttemperatur entflammbar ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung durch ein rein mechanisches Rückschlagventil gebildet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung durch eine elektrisch ansteuerbares Schaltventil gebildet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil im unbestromten Zustand geschlossen ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung in einem crash-geschützten Bereich des Fahrzeugs angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug einen elektrischen Energiespeicher aufweist, der von Kältemittel durchströmte Kühlkanäle aufweist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fahrzeug um ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor handelt.
Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor in einem Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelverdichter ein rein elektrisch angetriebener Kältemittelverdichter ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelverdichter im Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet ist.