DE102014100632A1

DE102014100632A1 - Fahrzeug-Wärmepumpensystem und -verfahren, das eine Zwischengasrekompression verwendet

Info

Publication number: DE102014100632A1
Application number: DE102014100632.1A
Authority: DE
Inventors: Bryan M. Styles; Mark D. Nemesh; Harry E. Eustice; Mukund S. Wankhede
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2014-07-31
Also published as: US9459028B2; CN103968600A; US20140208775A1; CN103968600B

Abstract

Es ist ein Fahrzeug-Wärmepumpensystem vorgesehen, das eine Zwischengasrekompression verwendet. Das Wärmepumpensystem dient der Verwendung in einem Fahrzeug, das eine Batterie und einen Fahrgastraum aufweist. Das Wärmepumpensystem kann einen Heizkreislauf und einen Kühlkreislauf aufweisen, die jeweils einen Kompressor mit einem ersten Einlass und einem zweiten Einlass und einen Dampf-Flüssigkeits-Abscheider aufweisen, der derart konfiguriert ist, bei Zwischendruck befindliches Kältemittel, das von einer ersten Expansionsvorrichtung geliefert wird, in Kältemittel in einem gasförmigen Zustand, das hindurchströmt, und Kältemittel in einem flüssigen Zustand, das hindurchströmt, zu trennen. Der Dampf-Flüssigkeits-Abscheider kann derart konfiguriert sein, Kältemittel in einem gasförmigen Zustand selektiv in den Kompressor an dem zweiten Einlass einzublasen, um den Massendurchfluss des Kältemittels zu erhöhen. Dies erlaubt einen effektiven Betrieb des Wärmepumpensystems bei kalten Umgebungstemperaturen. Es ist auch ein Verfahren zum Betrieb eines Wärmepumpensystems vorgesehen, das eine Zwischengasrekompression verwendet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung betrifft ein Fahrzeug-Wärmepumpensystem, das eine Zwischengasrekompression verwendet, die einen effektiven Betrieb des Systems bei kalten Umgebungstemperaturen zulässt.
HINTERGRUND
Hybridelektrofahrzeuge verwenden selektiv eine Brennkraftmaschine als eine Quelle für Eingangsdrehmoment zu einem Getriebe allein oder in Verbindung mit dem/den Traktionsmotor(en), während Elektrofahrzeuge mit erweiterter Reichweite eine kleinere Kraftmaschine nur bei Bedarf und ausschließlich zur Leistungsbeaufschlagung eines elektrischen Generators verwenden. Batterie-Elektrofahrzeuge verzichten auf den Gebrauch der kleinen Benzinkraftmaschine und arbeiten stattdessen unter Verwendung gespeicherter elektrischer Energie oder regenerativer Bremsenergie. Alle drei Fahrzeugkonfigurationen können ausschließlich mit Elektrizität arbeiten, was als ein Elektrofahrzeug-(EV)-Modus bezeichnet ist.
Bei einigen der obigen Fahrzeugausführungsformen wird ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS von engl.: ”Rechargeable Energy Storage System”) verwendet, um die wesentlichen Mengen an elektrischer Energie, die zum Antrieb des/der Traktionsmotors(en) erforderlich sind, alternativ zu speichern und zu liefern. Das RESS kann aus einer Batteriepackung mit mehreren Batteriemodulen bestehen, die jeweils mehrere zylindrische oder flache/tafelartige Batteriezellen enthalten. Die Batteriepackung erzeugt im Betrieb Wärme. Eine effektive Dissipation der erzeugten Wärme ist wesentlich zur Optimierung des Fahrzeugleistungsvermögens. Infolgedessen werden Systeme zum thermischen Management in Verbindung mit Batteriepackungen verwendet, um ein Volumen eines geeigneten Kühlfluids durch 1) die Batteriepackung und jegliche zugeordnete Leistungselektronik; und 2) einen aktiven Heizkreislauf und Kühlkreislauf zu zirkulieren, um die Temperatur des Fahrgastraumes zu steuern.
Bei einigen Systemen zum thermischen Management kann das System in zwei Betriebsmoden arbeiten, nämlich einem Heizmodus und einem Kühlmodus, entweder unabhängig oder simultan. Während des Heizmodus verwendet das System einen Wärmepumpenkondensator innerhalb des HVAC-Moduls oder innerhalb des Fahrzeug-Motorraums und den RESS-Kühler als den Wärmepumpenverdampfer. Zusätzlich kann der Heizkreislauf einen Kabinenverdampfer aufweisen, der derart konfiguriert sein kann, Luft, die an den Fahrgastraum übertragen wird, zu kühlen und zu entfeuchten. Im Kühlmodus verwendet das System einen unabhängigen AC-Kondensator außerhalb des HVAC-Moduls sowie einen Kabinenverdampfer.
Bei solchen Systemen ist es nicht notwendig, dass die Umkehr der Kältemittelströmung erforderlich ist, wenn Betriebsmoden geändert werden. Ohne die Anforderung zur Umkehr des Systems bleibt die Position der Niederdruckseite des Systems, die zwischen einer der Mehrzahl von Expansionsvorrichtungen und dem Kompressor definiert ist, in allen Betriebsmoden konstant, wodurch der Bedarf nach einer Enteisung eines äußeren Wärmetauschers im Heizmodus reduziert oder beseitigt wird sowie ein ununterbrochenes Heizen des Fahrgastraums ermöglicht wird. Jedoch sind diese Basissysteme so ausgelegt, im EV-Modus effektiv bei milden Umgebungstemperaturen zu arbeiten.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein Fahrzeug-Wärmepumpensystem, das eine Zwischengasrekompression verwendet, vorgesehen. Das Wärmepumpensystem dient der Verwendung in einem Fahrzeug, das eine Batterie und einen Fahrgastraum aufweist. Das Wärmepumpensystem weist einen Heizkreislauf und einen Kühlkreislauf auf. Der Heizkreislauf ist derart ausgelegt, Kältemittel durch das Wärmepumpensystem zu zirkulieren, wenn der Fahrgastraum ein Heizen erfordert. Der Kühlkreislauf ist derart konfiguriert, Kältemittel durch das Wärmepumpensystem zu zirkulieren, wenn der Fahrgastraum Kühlung erfordert. Das Wärmepumpensystem kann opttional zusätzlich zu der Kältemittelschleife eine Kühlmittelschleife aufweisen, die derart ausgelegt ist, Kühlmittel zu zirkulieren und den Fahrgastraum unter Verwendung eines ersten Kondensators und eines ersten Kühlmittelheizerkerns zu heizen.
Der Heizkreislauf und Kühlkreislauf können jeweils einen Kompressor aufweisen, der einen ersten Einlass und einen zweiten Einlass aufweist und derart konfiguriert ist, das Kältemittel, das durch einen aus dem Heizkreislauf und dem Kühlkreislauf strömt, zu komprimieren. Der Heizkreislauf und der Kühlkreislauf können jeweils ferner einen Dampf-Flüssigkeits-Abscheider aufweisen, der derart ausgelegt ist, ein bei Zwischendruck befindliches Kältemittel, das von einer ersten Expansionsvorrichtung geliefert wird, in Kältemittel in einem gasförmigen Zustand, das hindurchströmt, und Kältemittel in einem flüssigen Zustand, das hindurchströmt, zu trennen.
Der Dampf-Flüssigkeits-Abscheider ist derart ausgelegt, selektiv Kältemittel in einem gasförmigen Zustand in den Kompressor an dem zweiten Einlass einzublasen, um den Massendurchfluss des Kältemittels zu erhöhen und demgemäß den Druck des durch den Kompressor strömenden Kältemittels zu erhöhen. Dies erlaubt einen effektiven Betrieb des Systems bei kalten Umgebungstemperaturen.
Es ist auch ein Verfahren zum Betrieb eines Wärmepumpensystems vorgesehen. Das Verfahren umfasst die Schritte, dass: ein bei Zwischendruck befindliches Kältemittel an einen Dampf-Flüssigkeits-Abscheider mit einem aus einem ersten Strömungssteuerventil und einer ersten Expansionsvorrichtung geliefert wird; das bei Zwischendruck befindliche Kältemittel in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel mit einem Dampf-Flüssigkeits-Abscheider getrennt wird; der Druck des Kältemittels in einem Kompressor mit einem Controller bewertet wird; und gasförmiges Kältemittel von dem Dampf-Flüssigkeits-Abscheider in einen Kompressor eingeblasen wird, um den Massendurchfluss von Kältemittel, das in den Kompressor eintritt, zu erhöhen, wenn der Kältemitteldruck, der in den Kompressor eintritt, einen minimalen Schwellenwert erreicht.
Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung einiger der besten Moden und anderen Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung, wie in den angefügten Ansprüchen definiert ist, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht offensichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm einer ersten Konfiguration einer ersten Ausführungsform des Fahrzeug-Wärmepumpensystems;
2 ist ein schematisches Diagramm einer zweiten Konfiguration der ersten Ausführungsform des Fahrzeug-Wärmepumpensystems;
3 ist ein schematisches Diagramm einer ersten Konfiguration einer zweiten Ausführungsform des Fahrzeug-Wärmepumpensystems;
4 ist ein schematisches Diagramm einer zweiten Konfiguration der zweiten Ausführungsform des Fahrzeug-Wärmepumpensystems; und
5 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte detailliert darstellt, die notwendig sind, um ein Wärmepumpensystem zu betreiben, das eine Zwischengasrekompression verwendet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung und Figuren betreffen beispielhafte Ausführungsformen und sind lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung oder Gebräuche zu beschränken. In den Figuren sind einige Komponenten mit standardisierten oder grundsätzlichen Symbolen gezeigt. Diese Symbole sind nur repräsentativ und veranschaulichend und in keiner Weise für irgendeine spezifische Konfiguration, die gezeigt ist, für Kombinationen zwischen den verschiedenen Konfigurationen, die gezeigt sind, oder für die Ansprüche beschränkend. Alle Beschreibungen von Komponenten sind mit offenem Ende zu verstehen und jegliche Beispiele von Komponenten sind nicht erschöpfend.
Bezug nehmend auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Komponenten in den verschiedenen Ansichten entsprechen, ist ein Wärmepumpensystem 100, 200 zur Verwendung in einem Fahrzeug, das einen Fahrgastraum 122 und eine Batterie 115 aufweist, vorgesehen. Das Wärmepumpensystem 100 ist derart konfiguriert, die Temperatur des Fahrgastraums 122 und der Batterie 115 zu steuern. Das Wärmepumpensystem 100, 200 kann eine Zwischengasrekompression verwenden, um den Massendurchfluss von Kältemittel, das hindurch zirkuliert wird, zu erhöhen, um einen Betrieb des Systems bei kalten Umgebungstemperaturen zuzulassen. Das Wärmepumpensystem 100, 200 ist hier mit Bezug auf eine Vielzahl von Konfigurationen und Betriebsmoden beschrieben und in den 1–4 gezeigt.
Das Wärmepumpensystem 100, 200 kann in einem von zwei Moden arbeiten: einem Kühlmodus und einem Heizmodus. Das Wärmepumpensystem 100, 200 kann auch simultan in sowohl dem Kühlmodus als auch dem Heizmodus arbeiten. Bei Betrieb in jedem des jeweiligen Heizmodus und Kühlmodus zirkuliert das Wärmepumpensystem 100, 200 ein Kältemittel durch eine Kältemittelschleife 167. Das Kältemittel kann eines aus R-134a, R-1234yf, R-744, R-152a oder dergleichen sein. Im Heizmodus kann das Kältemittel durch eine Mehrzahl von Komponenten entlang des Heizkreislaufs 125 geführt werden, um einen Fahrzeug-Fahrgastraum 122 zu erwärmen und zu entfeuchten und/oder eine Fahrzeugbatterie 115 zu kühlen. Im Kühlmodus kann das Kältemittel durch eine Mehrzahl von Komponenten entlang des Kühlkreislaufs 124 geführt werden, um den Fahrzeug-Fahrgastraum 122 zu kühlen und zu entfeuchten und/oder die Fahrzeugbatterie 115 zu kühlen.
Bezug nehmend auf 1 kann die Kältemittelschleife 167 des Wärmepumpensystems 100 einen Heizkreislauf 125, der Kältemittel im Heizmodus zirkuliert, sowie einen Kühlkreislauf 124 aufweisen, der Kältemittel im Kühlmodus zirkuliert.
Der Heizkreislauf 125 kann derart konfiguriert sein, Kältemittel über das Wärmepumpensystem 100 im Heizmodus zu zirkulieren, um den Fahrgastraum 122 zu heizen und die Batterie 115 zu kühlen. Der Kühlkreislauf 124 kann derart konfiguriert sein, Kältemittel durch das Wärmepumpensystem 100 zu zirkulieren, um den Fahrgastraum 122 zu kühlen und zu entfeuchten und die Fahrzeugbatterie 115 zu kühlen.
Der Heizkreislauf 125 kann unabhängig einen Kompressor 102, einen ersten Kondensator 111a aufweisen. Der Kühlkreislauf kann unabhängig den Kompressor 102 und einen zweiten Kondensator 103 aufweisen. Sowohl der Heizkreislauf 125 als auch der Kühlkreislauf 124 können ferner umfassen: ein erstes Strömungssteuerventil 120; einen Aufnehmer-Trockner 105; eine erste Expansionsvorrichtung 150; einen Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152; eine zweite Expansionsvorrichtung 108; eine dritte Expansionsvorrichtung 107; einen RESS-Kühler 110; einen Kabinenverdampfer 113; und zumindest ein Steuermodul 123.
Der Kompressor 102 kann von einem Elektromotor (nicht gezeigt) angetrieben werden, der von der Art einer einzelnen oder einer variablen Drehzahl sein kann. Der Kompressor 102 kann auch eine Pumpe sein, die von einem Riemen angetrieben wird, der mit der Motorkurbelwelle (nicht gezeigt) verbunden ist. Der Kompressor 102 kann einen ersten Einlass 126, einen zweiten Einlass 155 und einen Auslass 127 aufweisen, und kann derart konfiguriert sein, Kältemittelgas an jedem von dem ersten Einlass 126 und zweiten Einlass 155 aufzunehmen. Der Kompressor 102 führt eine Druckbeaufschlagung des Kältemittelgases in einen Hochdruckzustand aus. Der Kompressor 102 ist ferner derart konfiguriert, komprimiertes Kältemittelgas an dem Auslass 127 zu dem ersten Kondensator 111a entlang des Heizkreislaufs 125 während des Heizmodus und an den zweiten Kondensator 103 entlang des Kühlkreislaufs 124 in dem Kühlmodus auszustoßen.
Der Heizkreislauf 125 kann ferner einen ersten Kondensator 111a aufweisen, der derart konfiguriert ist, Kältemittel von dem Kompressor 102 aufzunehmen, und der ferner derart konfiguriert ist, das Kältemittel zu kühlen und zu kondensieren. Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, kann der erste Kondensator 111a ein Wärmepumpenkondensator von Kältemittel auf Luft sein, der in dem HVAC-Modul 121 angeordnet ist. Der erste Kondensator 111a kann derart konfiguriert sein, Wärme zwischen dem durch den ersten Kondensator 111a strömenden Kältemittel und der über den ersten Kondensator 111a strömenden Luft zu tauschen, um den Fahrgastraum 122 zu heizen. Der erste Kondensator kann auch ein Wärmetauscher 111c von Kältemittel auf Kühlmittel sein, der in dem Fahrzeugmotorraum 160 angeordnet ist, wie in den 3 und 4 gezeigt und hier nachfolgend beschrieben ist. Der erste Kondensator 111a kann derart konfiguriert sein, gekühltes flüssiges Kältemittel an ein erstes Strömungssteuerventil 120 auszustoßen.
Der Kühlkreislauf 124 kann ferner einen zweiten Kondensator 103 aufweisen, der derart konfiguriert ist, Kältemittel von dem Kompressor 102 aufzunehmen, und der ferner derart konfiguriert ist, druckbeaufschlagtes Kältemittelgas, wenn es durch den zweiten Kondensator 103 strömt, in dem Ausmaß zu kühlen und zu kondensieren, dass das druckbeaufschlagte Kältemittelgas bis zu einem Punkt gekühlt und kondensiert wird, bei dem es seinen flüssigen Zustand rückgewinnt. Der zweite Kondensator 103 kann ein Wärmetauscher von Kältemittel auf Luft sein und kann derart konfiguriert sein, Wärme zwischen dem durch den zweiten Kondensator 103 strömenden Kältemittel und der Umgebungsluft zu tauschen. Der zweite Kondensator 103 kann derart konfiguriert sein, gekühltes flüssiges Kältemittel an ein erstes Strömungssteuerventil 120 auszustoßen.
Das erste Strömungssteuerventil 120 kann ein Dreiwegeventil mit zwei Positionen sein. Das erste Strömungssteuerventil 120 kann derart konfiguriert sein, eine erste Position in dem Heizmodus zu besetzen, in welchem das erste Steuerventil 120 Kältemittel von dem ersten Kondensator 111a aufnimmt und eine Strömung von dem zweiten Kondensator 103 blockiert. Das erste Strömungssteuerventil 120 kann derart konfiguriert sein, eine zweite Position in dem Kühlmodus zu besetzen, in welchem das erste Steuerventil 120 Kältemittel von dem zweiten Kondensator 103 aufnimmt und eine Strömung von dem ersten Kondensator 111a blockiert. Das erste Strömungssteuerventil 120 kann ferner derart konfiguriert sein, Kältemittel an den Aufnehmer-Trockner 105 auszustoßen, wenn es eine von der ersten Position und der zweiten Position besetzt.
Der Aufnehmer-Trockner 105 kann derart konfiguriert sein, unter hohem Druck stehendes flüssiges Kältemittel von dem ersten Strömungssteuerventil 120 aufzunehmen. Der Aufnehmer-Trockner 105 kann eine Mehrzahl von Trocknungsmitteln (nicht gezeigt) aufweisen, um Feuchtigkeit von dem Kältemittel anzuziehen und zu entfernen. Der Aufnehmer-Trockner 105 kann ferner derart konfiguriert sein, die unter hohem Druck stehende Kältemittelflüssigkeit an eine erste Expansionsvorrichtung 150 auszustoßen.
Die erste Expansionsvorrichtung 150 kann ein Kühlen und Expandieren des unter hohem Druck befindlichen flüssigen Kältemittels ermöglichen, wodurch der Druck des Kältemittels reduziert wird, wenn es die erste Expansionsvorrichtung 150 verlässt. Die erste Expansionsvorrichtung 150 kann ferner derart konfiguriert sein, ein bei einem dazwischenliegenden Druck befindliches Kältemittel von einem Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 durch einen Einlass 151 des Dampf-Flüssigkeits-Abscheiders zu steuern und selektiv zu verteilen. Das bei einem dazwischenliegenden Druck befindliche Kältemittel kann aus einem Kältemittel in einem flüssigen Zustand und einem Kältemittel in einem gasförmigen Zustand bestehen.
Der Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 kann einen Einlass 151, einen ersten Auslass 153 und einen zweiten Auslass 154 aufweisen. Der Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 kann ein Sammler oder dergleichen sein. Der Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 kann auch in einen einzelnen Aufbau mit dem Aufnehmer-Trockner 105 kombiniert sein, wie hier in Bezug auf 2 beschrieben ist. Der Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 ist derart konfiguriert, ein bei einem dazwischenliegenden Druck befindliches Kältemittel, das von der ersten Expansionsvorrichtung 150 aufgenommen wird, in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel zu trennen.
Der Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 ist ferner derart konfiguriert, gasförmiges Kältemittel von dem ersten Auslass 153 zu übertragen. Der Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 kann ferner derart konfiguriert sein, gasförmiges Kältemittel durch eine Gaseinblasleitung 162 und in den Kompressor 102 und dem zweiten Einlass 155 einzublasen. Wenn die Umgebungstemperatur abnimmt, nimmt der Massendurchfluss von Kältemittel in den Kompressor 102 entsprechend ab und senkt die Heizkapazität des Wärmepumpensystems 100. Durch Einblasen von Kältemittelgas in den Kompressor 102 an dem zweiten Einlass 155 wird der Durchfluss hindurch mit dem Massendurchfluss von Kältemittel kombiniert, das in den Kompressor 102 an dem ersten Einlass 126 gesaugt wird, was ermöglicht, dass der Druck des Kältemittels in dem Kompressor 102 zunimmt und das System 100 bei Umgebungstemperaturen arbeitet, die so niedrig wie etwa –20°C sind. Ferner kann die Einblasung von Kältemittelgas in den Kompressor 102 durch ein zweites Strömungssteuerventil 114 zusammen mit der Gaseinblasleitung 162 gesteuert werden, die abhängig von dem Bedarf, dem Massendurchfluss durch den Kompressor zu erhöhen, vollständig geschlossen oder vollständig offen sein kann.
Der Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 kann auch flüssiges Kältemittel durch den zweiten Auslass 154 ausstoßen. Das flüssige Kältemittel kann selektiv in sowohl den Heizkreislauf 125 als auch Kühlkreislauf 124 von dem Dampf-Flüssigkeits-Abscheider zu einer oder beiden aus einer zweiten Expansionsvorrichtung 108 und einer dritten Expansionsvorrichtung 107 über ein drittes Steuerventil 106 verteilt werden.
Wenn keine Entfeuchtung des Fahrgastraumes erforderlich ist, wird das gesamte flüssige Kältemittel selektiv zu der zweiten Expansionsvorrichtung 108 verteilt, und das dritte Steuerventil 106 wird vollständig geschlossen.
Die zweite Expansionsvorrichtung 108 kann eine Expansion des unter hohem Druck befindlichen flüssigen Kältemittels ermöglichen, wodurch der Druck in dem System 100 reduziert wird. Die zweite Expansionsvorrichtung 108 kann Kältemittel an den RESS-Kühler 110 bei einem signifikant reduzierten Druck lenken und selektiv verteilen. Die zweite Expansionsvorrichtung 108 kann ein Thermostatventil oder ein Ventil zur thermischen Expansion sein und kann konfiguriert sein, um einen konstanten Verdampferüberhitzungszustand zu halten, wenn das Kältemittel in den RESS-Kühler 110 eintritt, der als ein Verdampfer wirkt. Die zweite Expansionsvorrichtung 108 kann die Temperatur des den RESS-Kühler 110 verlassenden Kältemittels überwachen, wie mit einem Sensor oder einer Thermostatkugel, und kann die Leistungsfähigkeit des Wärmeaustauschs dadurch verbessern, dass zusätzliches oder weniger Kältemittel in den RESS-Kühler 110 gelassen wird.
Der RESS Kühler 110 kann sich außerhalb des HVAC-Moduls 121 befinden. Der RESS-Kühler 110 kann als ein Wärmepumpenverdampfer dienen, der Windungen (nicht gezeigt) oder dergleichen aufweisen kann, um Wärme von der Batterie 115 zu dem gekühlten Kältemittel zu dissipieren. Der RESS-Kühler 110 kann Kältemittel zurück zu dem Kompressor 102 lenken.
Wenn eine Entfeuchtung des Fahrgastraums 122 notwendig ist, kann das dritte Strömungssteuerventil 106 teilweise oder vollständig öffnen, wodurch zugelassen wird, dass einiges oder das gesamte Kältemittel, das von dem Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 ausgestoßen wird, an eine dritte Expansionsvorrichtung 107 verteilt wird. Die dritte Expansionsvorrichtung 107 kann Kältemittel an den Kabinenverdampfer 113 bei einem signifikant reduzierten Druck lenken und selektiv verteilen. Die dritte Expansionsvorrichtung 107 kann ein Thermostatventil oder ein Ventil zur thermischen Expansion sein und kann derart konfiguriert sein, einen konstanten Verdampferüberhitzungszustand zu halten, wenn das Kältemittel in den Kabinenverdampfer eintritt. Die dritte Expansionsvorrichtung 107 kann die Temperatur des den Kabinenverdampfer 113 verlassenden Kältemittels überwachen, wie mit einem Sensor oder einer Thermostatkugel, und kann die Leistungsfähigkeit des Wärmeaustauschs dadurch verbessern, dass zusätzliches oder weniger Kältemittel in den Kabinenverdampfer 113 gelassen wird.
Der Kabinenverdampfer 113 kann in dem HVAC-Modul 121 angeordnet sein. Der Kabinenverdampfer 113 kann Windungen (nicht gezeigt) aufweisen. Der Kabinenverdampfer 113 kann derart konfiguriert sein, die über die Windungen (nicht gezeigt) und in den Fahrgastraum 122 strömende Luft zu kühlen und zu entfeuchten. Der Kabinenverdampfer 113 kann ferner ein Gebläse (nicht gezeigt) aufweisen, um Luft über die Windungen zu lenken, die mit Kältemittel imprägniert sind, und das Lenken der Luft in den Fahrgastraum 122 zu unterstützen. Der Kabinenverdampfer 113 kann ferner derart konfiguriert sein, Kältemittel zurück zu dem Kompressor 102 zu lenken.
Bezug nehmend auf 2 ist eine zweite Konfiguration der ersten Ausführungsform des Wärmepumpensystems 100 gezeigt. Bei der zweiten Konfiguration bleiben der Heizkreislauf und Kühlkreislauf gleich, mit der Ausnahme, dass die erste Expansionsvorrichtung 150 stromaufwärts des ersten Strömungssteuerventils 120 umpositioniert ist. Ferner sind der Aufnehmer-Trockner 105 und der Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 (wie in den 1 und 3 gezeigt ist) in eine kombinierte Komponente 170 aus Aufnehmer-Trockner und Dampf-Flüssigkeits-Abscheider (wie in den 2 und 4 gezeigt) kombiniert, die in der Lage ist, sowohl Feuchtigkeit von dem Kältemittel zu entfernen als auch ein bei dazwischenliegendem Druck befindliches Kältemittel, das von der ersten Expansionsvorrichtung 150 aufgenommen wird, in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel zu trennen.
Daher kann die erste Expansionsvorrichtung 150, wie in 2 gezeigt ist, ein Kühlen und Expandieren des unter hohem Druck befindlichen flüssigen Kältemittels ermöglichen, wodurch der Druck des Kältemittels reduziert wird, wenn es die erste Expansionsvorrichtung 150 verlässt. Die erste Expansionsvorrichtung 150 kann ferner derart konfiguriert sein, ein bei dazwischenliegendem Druck befindliches Kältemittel an das erste Strömungssteuerventil 120 zu steuern und selektiv zu verteilen. Das bei dazwischenliegendem Druck befindliche Kältemittel kann aus Kältemittel in einem flüssigen Zustand und Kältemittel in einem gasförmigen Zustand bestehen.
Das erste Strömungssteuerventil 120 kann ein Dreiwegeventil mit zwei Positionen sein. Das erste Strömungssteuerventil 120 kann derart konfiguriert sein, eine erste Position im Heizmodus zu besetzen, in welcher das erste Strömungssteuerventil 120 Kältemittel von dem ersten Kondensator 111a aufnimmt und eine Strömung von dem zweiten Kondensator 103 blockiert. Das erste Strömungssteuerventil 120 kann derart konfiguriert sein, eine zweite Position in dem Kühlmodus zu besetzen, in welchem das erste Steuerventil 120 Kältemittel von dem zweiten Kondensator 103 aufnimmt und eine Strömung von dem ersten Kondensator 111a blockiert. Das erste Strömungssteuerventil 120 kann ferner derart konfiguriert sein, Kältemittel an die kombinierte Komponente 170 aus Aufnehmer-Trockner und Dampf-Flüssigkeits-Abscheider auszustoßen, wenn es sich in einer aus der ersten Position und der zweiten Position befindet.
Die Kombination aus Aufnehmer-Trockner und Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 170, wie in 2 gezeigt ist, kann einen Einlass 151, einen ersten Auslass 153 und einen zweiten Auslass 154 aufweisen. Die Kombination aus Aufnehmer-Trockner und Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 170 kann derart konfiguriert sein, Feuchtigkeit aus dem Kältemittel zu entfernen und ein bei dazwischenliegendem Druck befindliches Kältemittel, das von der ersten Expansionsvorrichtung 150 aufgenommen wird, in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel zu trennen.
Die Kombination aus Aufnehmer-Trockner und Damof-Flüssigkeits-Abscheider 170 kann gasförmiges Kältemittel von dem ersten Auslass 153 ausstoßen und ferner derart konfiguriert sein, gasförmiges Kältemittel durch eine Gaseinblasleitung 162 und in den Kompressor 102 an dem zweiten Einlass 155 einzublasen.
Die Kombination aus Aufnehmer-Trockner und Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 170 kann auch flüssiges Kältemittel durch den zweiten Auslass 154 ausstoßen.
Das flüssige Kältemittel kann selektiv in sowohl dem Heizkreislauf 125 als auch dem Kühlkreislauf 124 von der Kombination aus Aufnehmer-Trockner und Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 170 zu einer oder beiden aus einer zweiten Expansionsvorrichtung 108 und einer dritten Expansionsvorrichtung 107 über ein drittes Steuerventil 106 verteilt werden.
Bezug nehmend auf 3 ist eine erste Konfiguration der zweiten Ausführungsform des Wärmepumpensystems 200 gezeigt. Der Kühlkreislauf 124 in der Kältemittelschleife 167 der zweiten Ausführungsform des Wärmepumpensystems 200 ist gleichwertig zu dem des Systems, das mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben ist.
Der Heizkreislauf 125 der Kältemittelschleife 167 der zweiten beispielhaften Ausführungsform des Wärmepumpensystems 200 kann im Wesentlichen denselben Aufbau aufweisen, wie mit Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben ist, die oben mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben ist. Jedoch besteht der Heizkreislauf 125 aus einer Kühlmittelschleife 169 zusätzlich zu der Kältemittelschleife 167. Zusätzlich kann der erste Kondensator 111c ein Wärmetauscher von Kältemittel auf Kühlmittel anstatt einem Wärmetauscher 111a von Kältemittel auf Luft sein. Ferner kann bei der zweiten beispielhaften Ausführungsform der erste Kondensator 111c in dem Fahrzeugmotorraum 160 anstatt in dem HVAC-Modul 121 platziert sein.
Der erste Kondensator 111c kann einen Kältemittelhohlraum 140 und einen Kühlmittelhohlraum 137 aufweisen. Der Kältemittelhohlraum 140 kann einen Kältemitteleinlass 146 und einen Kältemittelauslass 148 aufweisen, die einen Durchgang von Kältemittel in die Kältemittelschleife 167 zulassen. Der Kühlmittelhohlraum 137 kann einen Kühlmitteleinlass 138 und einen Kühlmittelauslass 139 aufweisen, die einen Durchgang von Kühlmittel in die Kühlmittelschleife 169 zulassen.
Die Kältemittelschleife 167 in dem Heizkreislauf 125 der zweiten beispielhaften Ausführungsform kann den Kompressor 102, den Kältemittelhohlraum 140 des ersten Kondensators 111c, das erste Strömungssteuerventil 120, den Aufnehmer-Trockner 105, die erste Expansionsvorrichtung 150 und den Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 aufweisen.
Der erste Kondensator 111c kann derart konfiguriert sein, druckbeaufschlagtes Kältemittelgas an dem Kältemitteleinlass 146 aufzunehmen, und kann Wärme von dem druckbeaufschlagten Gas, wenn es durch den Kältemittelhohlraum 140 strömt, in dem Ausmaß entziehen, dass das druckbeaufschlagte Kältemittelgas bis zu einem Punkt gekühlt und kondensiert wird, bei dem es in seinen flüssigen Zustand zurückgelangt. Die Wärme, die von dem Kältemittel entzogen wird, wenn es durch den Kältemittelhohlraum 140 strömt, kann an das Kühlmittel übertragen werden, das in der Kühlmittelschleife 169 in dem Heizkreislauf 125 zirkuliert.
Die Kältemittelschleife 167 kann Kältemittel von dem Auslass des Kältemittelhohlraums 140 zu dem ersten Strömungssteuerventil 120 zirkulieren. Das erste Strömungssteuerventil 120 kann derart konfiguriert sein, die erste Position in dem Heizmodus zu besetzen, in welcher das erste Strömungssteuerventil 120 Kältemittel von dem ersten Kondensator 111c aufnimmt und eine Strömung von dem zweiten Kondensator 103 blockiert. Die Kältemittelschleife 167 kann Kältemittel von dem ersten Strömungssteuerventil 120 zu dem Aufnehmer-Trockner 105 zirkulieren, der Feuchtigkeit von dem Kältemittel anziehen und entfernen kann.
Die Kältemittelschleife 167 kann Kältemittel von dem Aufnehmer-Trockner 105 zu der ersten Expansionsvorrichtung 150 zirkulieren, die derart konfiguriert sein kann, ein Kühlen und Expandieren des Kältemittels zuzulassen. Die erste Expansionsvorrichtung 150 kann bei dazwischenliegendem Druck befindliches Kältemittel an den Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 ausstoßen.
Der Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 kann derart konfiguriert sein, bei dazwischenliegendem Druck befindliches Kältemittel, das von der ersten Expansionsvorrichtung 150 aufgenommen wird, in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel zu trennen. Der Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 kann gasförmiges Kältemittel von dem ersten Auslass 153 ausstoßen. Der Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 kann ferner derart konfiguriert sein, gasförmiges Kältemittel durch eine Gaseinblasleitung 162 und in den Kompressor 102 an dem zweiten Einlass 155 einzublasen. Das Einblasen von Kältemittelgas in den Kompressor 102 kann von einem zweiten Strömungssteuerventil 114 entlang der Gaseinblasleitung 162 gesteuert werden, die abhängig von dem Bedarf, dem Massendurchfluss des durch den Kompressor 102 strömenden Kältemittels zu erhöhen, vollständig geschlossen oder vollständig offen sein kann.
Der Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 kann auch flüssiges Kältemittel durch den zweiten Auslass 154 ausstoßen. Das flüssige Kältemittel kann selektiv von dem Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 zu einer oder beiden aus einer zweiten Expansionsvorrichtung 108 und einer dritten Expansionsvorrichtung 107 über ein drittes Steuerventil 106 verteilt werden.
Wenn keine Entfeuchtung des Fahrgastraumes erforderlich ist, wird das gesamte flüssige Kältemittel selektiv an die zweite Expansionsvorrichtung 108 verteilt, und das dritte Steuerventil 106 wird vollständig geschlossen.
Die zweite Expansionsvorrichtung 108 kann eine Expansion des unter hohem Druck befindlichen flüssigen Kältemittels ermöglichen, wodurch der Druck in dem System 200 reduziert wird. Die zweite Expansionsvorrichtung 108 kann Kältemittel an den RESS-Kühler 110 bei einem signifikant reduzierten Druck lenken und selektiv verteilen. Die zweite Expansionsvorrichtung 108 kann ein Thermostatventil oder ein Ventil zur thermischen Expansion sein und kann konfiguriert sein, um einen konstanten Verdampferüberhitzungszustand zu halten, wenn das Kältemittel in den RESS-Kühler 110 eintritt, der als ein Verdampfer wirkt. Die zweite Expansionsvorrichtung 108 kann die Temperatur des den RESS-Kühler 110 verlassenden Kältemittels überwachen, wie mit einem Sensor oder einer Thermostatkugel, und kann die Leistungsfähigkeit des Wärmetauschers dadurch verbessern, dass zusätzliches oder weniger Kältemittel in den RESS-Kühler 110 gelassen wird.
Der RESS Kühler 110 kann sich außerhalb des HVAC-Moduls 121 befinden. Der RESS-Kühler 110 kann als Wärmepumpenverdampfer dienen, der Windungen (nicht gezeigt) oder dergleichen aufweisen kann, um Wärme von der Batterie 115• zu dem gekühlten Kühlmittel zu dissipieren. Der RESS-Kühler 110 kann Kältemittel zurück zu dem Kompressor 102 lenken.
Wenn eine Entfeuchtung des Fahrgastraums 122 notwendig ist, kann das dritte Strömungssteuerventil 106 teilweise oder vollständig öffnen, wodurch zugelassen wird, dass einiges oder das gesamte Kältemittel, das von dem Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 ausgestoßen wird, an eine dritte Expansionsvorrichtung 107 verteilt wird. Die dritte Expansionsvorrichtung 107 kann Kältemittel an den Kabinenverdampfer 113 bei einem signifikant reduzierten Druck lenken und selektiv verteilen. Die dritte Expansionsvorrichtung 107 kann ein Thermostatventil oder ein Ventil zur thermischen Expansion sein und kann derart konfiguriert sein, einen konstanten Verdampferüberhitzungszustand zu halten, wenn das Kältemittel in den Kabinenverdampfer eintritt. Die dritte Expansionsvorrichtung 107 kann die Temperatur des den Kabinenverdampfer 113 verlassenden Kältemittels überwachen, wie mit einem Sensor oder einer Thermostatkugel, und kann die Leistungsfähigkeit des Wärmeaustauschs dadurch verbessern, dass zusätzliches oder weniger Kältemittel in den Kabinenverdampfer 113 gelassen wird.
Der Kabinenverdampfer 113 kann in dem HVAC-Modul 121 angeordnet sein. Der Kabinenverdampfer 113 kann Windungen (nicht gezeigt) aufweisen. Der Kabinenverdampfer 113 kann derart konfiguriert sein, die über die Windungen (nicht gezeigt) und in den Fahrgastraum 122 strömende Luft zu kühlen und zu entfeuchten. Der Kabinenverdampfer 113 kann ferner ein Gebläse (nicht gezeigt) aufweisen, um Luft über die Windungen zu lenken, die mit Kältemittel imprägniert sind, und das Lenken der Luft in den Fahrgastraum 122 zu unterstützen. Der Kabinenverdampfer 113 kann ferner derart konfiguriert sein, Kältemittel zurück zu dem Kompressor 102 zu lenken.
Die Kühlmittelschleife 169 des Heizkreislaufs 125 kann den Kühlmittelhohlraum 137 des ersten Kondensators 111c und einen Kühlmittelheizerkern 112 aufweisen. Der Kühlmittelhohlraum 137 des ersten Kondensators 111c kann einen Einlass 138 und einen Auslass 139 besitzen. Das erwärmte Kühlmittel, das durch den Kühlmittelhohlraum 137 strömt, kann von dem Kühlmittelauslass 139 ausgestoßen und durch einen Kühlmittelheizerkern 112 geführt werden. Der Kühlmittelheizerkern 112 kann in dem HVAC-Modul 121 untergebracht sein. Der Kühlmittelheizerkern 112 kann die Luft, die von dem Fahrgastraum 122 aufgenommen wird, konditionieren und erwärmen. Der Kühlmittelheizerkern 112 kann Kühlmittel zurück zu dem ersten Kondensator 111c an dem Einlass 138 des Kühlmittelhohlraums ausstoßen.
Bezug nehmend auf 4 ist eine zweite Konfiguration der zweiten Ausführungsform des Wärmepumpensystems 200 gezeigt. Bei der zweiten Konfiguration bleiben der Heizkreislauf und der Kühlkreislauf gleich, wie in 3, mit der Ausnahme, dass die erste Expansionsvorrichtung 150 stromaufwärts des ersten Strömungssteuerventils 120 umpositioniert ist. Ferner sind der Aufnehmer-Trockner 105 und der Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 in eine kombinierte Komponente aus Aufnehmer-Trockner und Dampfabscheider 170 kombiniert, die in der Lage ist, sowohl Feuchtigkeit von dem Kältemittel zu entfernen als auch bei dazwischenliegendem Druck befindliches Kältemittel, das von der ersten Expansionsvorrichtung 150 aufgenommen wird, in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel zu trennen.
Daher kann die erste Expansionsvorrichtung 150 ein Kühlen und Expandieren des unter hohem Druck befindlichen flüssigen Kältemittels ermöglichen, wobei der Druck des Kältemittels reduziert wird, wenn es die erste Expansionsvorrichtung 150 verlässt. Die erste Expansionsvorrichtung 150 kann ferner derart konfiguriert sein, bei dazwischenliegendem Druck befindliches Kältemittel zu dem ersten Strömungssteuerventil 120 zu steuern und selektiv zu verteilen. Das bei dazwischenliegendem Druck befindliche Kältemittel kann aus Kältemittel in einem flüssigen Zustand und Kältemittel in einem gasförmigen Zustand bestehen.
Das erste Strömungssteuerventil 120 kann ein Dreiwegeventil mit zwei Positionen sein. Das erste Strömungssteuerventil 120 kann derart konfiguriert sein, eine erste Position in dem Heizmodus zu besetzen, in welchem das erste Steuerventil 120 Kältemittel von dem ersten Kondensator 111c aufnimmt und die Strömung von dem zweiten Kondensator 103 blockiert. Das erste Strömungssteuerventil 120 kann derart konfiguriert sein, eine zweite Position in dem Kühlmodus zu besetzen, in der das erste Steuerventil 120 Kältemittel von dem zweiten Kondensator 103 aufnimmt und eine Strömung von dem ersten Kondensator 111c blockiert. Das erste Strömungssteuerventil 120 kann ferner derart konfiguriert sein, Kältemittel zu der kombinierten Komponente 170 aus Aufnehmer-Trockner und Dampf-Flüssigkeits-Abscheider auszustoßen, wenn eine der ersten Position und der zweiten Position besetzt ist.
Die Kombination aus Aufnehmer-Trockner und Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 170 kann einen Einlass 151, einen ersten Auslass 153 und einen zweiten Auslass 154 aufweisen. Die Kombination aus Aufnehmer-Trockner und Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 170 kann derart konfiguriert sein, Feuchtigkeit von dem Kältemittel zu entfernen und bei dazwischenliegendem Druck befindliches Kältemittel, das von der ersten Expansionsvorrichtung 150 aufgenommen wird, in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel zu trennen.
Die Kombination aus Aufnehmer-Trockner und Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 170 kann gasförmiges Kältemittel von dem ersten Auslass 153 ausstoßen und kann ferner derart konfiguriert sein, gasförmiges Kältemittel durch eine Gaseinblasleitung 162 und in den Kompressor 102 an dem zweiten Einlass 155 einzublasen.
Die kombinierte Komponente 170 aus Aufnehmer-Trockner und Dampf-Flüssigkeits-Abscheider kann auch flüssiges Kältemittel durch den zweiten Auslass 154 ausstoßen. Das flüssige Kältemittel kann selektiv von dem Aufnehmer-Trockner 105 zu einer oder beiden aus einer zweiten Expansionsvorrichtung 108 und einer dritten Expansionsvorrichtung 107 über ein drittes Steuerventil 106 verteilt werden.
Wie in den 1–4 gezeigt ist, kann jeder von dem jeweiligen Heizkreislauf 125 und Kühlkreislauf 124 zumindest ein Steuermodul 123 aufweisen, das elektrisch mit zumindest einer elektrischen Verbindung 136 verbunden sein und derart konfiguriert sein kann, das Wärmepumpensystem 100, 200 in einer Vielzahl von Betriebsmoden zu überwachen und zu steuern. Das zumindest eine Steuermodul 123 kann derart konfiguriert sein, mit dem Motor (nicht gezeigt) zu kommunizieren, der den Kompressor 102 antreiben kann. Das zumindest eine Steuermodul 123 kann ferner derart konfiguriert sein, mit der ersten, zweiten und dritten Expansionsvorrichtung 150, 108, 107; dem ersten, zweiten und dritten Strömungssteuerventil 120, 114, 106; und anderen Subsystemen durch die zumindest eine elektrische Verbindung 136 zu kommunizieren.
Bezug nehmend auf 5 kann in Verbindung mit dem Aufbau des beispielhaften Systems 100, 200, das in den 1–4 gezeigt ist, das vorliegende Verfahren (in Flussdiagrammform in 5 bei 300 gezeigt) nützlicherweise dazu verwendet werden, ein Wärmepumpensystem 100, 200 zu betreiben, das eine Zwischengasrekompression verwendet.
Bei Schritt 301 liefert die erste Expansionsvorrichtung 150 bei dazwischenliegendem Druck befindliches Kältemittel an den Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152.
Bei Schritt 302 trennt der Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 das bei dazwischenliegendem Druck befindliche Kältemittel in gasförmiges Kältemittel zum Ausstoß von dem ersten Auslass 153 und flüssiges Kältemittel zum Ausstoß von dem zweiten Auslass 154 und zur Zirkulation durch den Rest von einem des Heizkreislaufs 125 und Kühlkreislaufs 124.
Bei Schritt 303 bewertet der Controller 123 durch die zumindest eine elektrische Verbindung 136 den Druck des Kältemittels, das in den Kompressor 102 von der Gaseinblasleitung 162 an dem zweiten Einlass 155 eintritt.
Bei Schritt 304 bleibt, wenn die Bewertung bei Schritt 303 einen Druck über einem minimalen Schwellenwert erzeugt, der im Bereich von etwa 0 kPaG bis etwa 150 kPaG liegen kann, das zweite Strömungssteuerventil 114, das entlang der Gaseinblasleitung 162 platziert ist, vollständig geschlossen. Wenn die Bewertung bei Schritt 303 einen Druck unterhalb eines minimalen Schwellenwerts erzeugt, der im Bereich von etwa 0 kPaG bis etwa 150 kPaG liegen kann, behält dann das zweite Strömungssteuerventil 114 entlang der Gaseinblasleitung 162 eine vollständig offene Position bei, wodurch ermöglicht wird, dass das Einblasen von gasförmigem Kältemittel von dem Dampf-Flüssigkeits-Abscheider 152 in den Kompressor 102 den Massendurchfluss von Kältemittel, das durch den Kompressor 102 strömt, erhöht.
Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Erfindung, jedoch ist der Schutzumfang der Erfindung ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Moden und anderen Ausführungsformen zur Ausführung der beanspruchten Erfindung detailliert beschrieben worden sind, sind verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung, wie in den angefügten Ansprüchen definiert ist, vorhanden.

Claims

Wärmepumpensystem zur Verwendung in einem Fahrzeug, das eine Batterie und einen Fahrgastraum aufweist, wobei das Wärmepumpensystem umfasst: einen Heizkreislauf, der derart konfiguriert ist, Kältemittel in einem ersten Betriebsmodus zu zirkulieren, um den Fahrgastraum zu erwärmen und die Batterie zu kühlen; einen Kühlkreislauf, der derart konfiguriert ist, Kältemittel in einem zweiten Betriebsmodus zu zirkulieren, um Luft, die von dem Fahrgastraum aufgenommen wird, zu konditionieren und die Batterie zu kühlen; einen Kompressor, der einen ersten Einlass und einen zweiten Einlass aufweist und in jeden von dem Heizkreislauf und dem Kühlkreislauf integriert ist, wobei der Kompressor derart konfiguriert ist, Kältemittel zu komprimieren; einen Dampf-Flüssigkeits-Abscheider in jedem von dem Kühlkreislauf und dem Heizkreislauf, der derart konfiguriert ist, Kältemittel in einem gasförmigen Zustand, das hindurchströmt, von Kältemittel in einem flüssigen Zustand, das hindurchströmt, zu trennen; eine erste Expansionsvorrichtung in jedem von dem Heizkreislauf und dem Kühlkreislauf stromaufwärts des Dampf-Flüssigkeits-Abscheiders, die derart konfiguriert ist, den Dampf-Flüssigkeits-Abscheider mit Kältemittel in einem gasförmigen Zustand und Kältemittel in einem flüssigen Zustand zu beliefern; und wobei der Dampf-Flüssigkeits-Abscheider derart konfiguriert ist, Kältemittel in einem gasförmigen Zustand in den Kompressor an dem zweiten Einlass zu übertragen und einzublasen, um den Massendurchfluss des in den Kompressor eintretenden Kältemittels zu erhöhen.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 1, wobei der Heizkreislauf ferner umfasst, dass: der Kompressor derart konfiguriert ist, Kältemittel an dem ersten Einlass und dem zweiten Einlass aufzunehmen, und ferner derart konfiguriert ist, das Kältemittel zu komprimieren; und ein erster Kondensator derart konfiguriert ist, Kältemittel von dem Kompressor aufzunehmen, und ferner derart konfiguriert ist, das Kältemittel zu kühlen und zu kondensieren.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 2, wobei der erste Kondensator ein Kondensator von Kältemittel auf Luft in Wärmeaustauschbeziehung mit Kältemittel, das durch den ersten Kondensator strömt, und Luft ist, die über den ersten Kondensator strömt.
Wärmepumpenkondensator nach Anspruch 2, wobei der erste Kondensator ein Kondensator von Kältemittel auf Kühlmittel ist und einen Kältemittelhohlraum und einen Kühlmittelhohlraum aufweist, wobei der Kondensator von Kältemittel auf Kühlmittel in Wärmeaustauschbeziehung mit Austauschkältemittel, das durch den Kältemittelhohlraum strömt, und Kühlmittel steht, das durch einen Kühlmittelhohlraum strömt, wobei der Wärmetauscher von Kältemittel auf Kühlmittel derart konfiguriert ist, Kältemittel von dem Kompressor aufzunehmen.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 4, ferner mit einer Kühlmittelschleife, wobei die Kühlmittelschleife den ersten Kondensator von Kältemittel auf Kühlmittel und einen Kühlmittelheizerkern in Wärmeaustauschbeziehung mit dem Kühlmittel, das durch den Kühlmittelheizerkern strömt, und Luft, die über den Kühlmittelheizerkern zu dem Fahrgastraum strömt, aufweist, wobei der Kühlmittelheizerkern ferner derart konfiguriert ist, Kühlmittel von dem ersten Kondensator von Kältemittel auf Kühlmittel aufzunehmen.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 5, wobei das Kühlmittel, das in der Kühlmittelschleife zirkuliert, von dem ersten Kondensator von Kältemittel auf Kühlmittel zu dem Kühlmittelheizerkern und zurück zu dem ersten Kondensator von Kältemittel zu Kühlmittel geführt ist.
Verfahren zum Betrieb eines Wärmepumpensystems, mit den Schritten, dass: ein bei dazwischenliegendem Druck befindliches Kältemittel an einen Dampf-Flüssigkeits-Abscheider mit einem aus einem ersten Strömungssteuerventil und einer ersten Expansionsvorrichtung geliefert wird; das bei Zwischendruck befindliche Kältemittel in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel mit einem Dampf-Flüssigkeits-Abscheider getrennt wird; und der Druck des Kältemittels, das in einen Kompressor eintritt, mit einem Controller bewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner mit dem Schritt, dass: gasförmiges Kältemittel von dem Dampf-Flüssigkeits-Abscheider in einen Kompressor eingeblasen wird, um den Massendurchfluss von Kältemittel, das in den Kompressor eintritt, zu erhöhen, wenn der Kältemitteldruck, der in den Kompressor eintritt, einen minimalen Schwellenwert erreicht.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der minimale Schwellenwert im Bereich von etwa 0 kPaG bis etwa 150 kPaG liegt.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner mit dem Schritt, dass: die Einblasung von gasförmigem Kältemittel in den Kompressor mit einem zweiten Strömungssteuerventil dosiert wird, wobei das zweite Steuerventil von dem Controller durch zumindest eine elektrische Verbindung gesteuert wird.