DE102014117627A1 - A vehicle air conditioning system and method of operating a vehicle air conditioning system - Google Patents

A vehicle air conditioning system and method of operating a vehicle air conditioning system Download PDF

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Roland Haussmann
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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
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    • B60H1/004—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell for vehicles having a combustion engine and electric drive means, e.g. hybrid electric vehicles

Abstract

Bei einem Fahrzeug-Klimasystem eines Fahrzeugs, bei dem der Antrieb über einen Verbrennungsmotor (14) erfolgt, und insbesondere eines Hybrid-Fahrzeugs, ist ein Kältemittelkreis (12) vorgesehen, in dem ein Verdampfer (28), eine vom Verdampfer (28) separate Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit (32), die ein phasenveränderliches Kältespeichermaterial enthält, das Wärmeenergie aus dem durch den Kältemittelkreis (12) strömenden Kältemittel aufnehmen und an das Kältemittel abgeben kann, und ein ungeregelter Kompressor (22), der mit dem Verbrennungsmotor (14) des Fahrzeugs koppelbar ist, angeordnet sind. Das Fahrzeug-Klimasystem (10) ist so ausgelegt ist, dass es in einem Entlade-Modus betrieben werden kann, in dem der Kompressor (22) stillsteht, das Kältespeichermaterial Wärmeenergie aus dem Kältemittel aufnimmt und verflüssigtes Kältemittel in den Verdampfer (28) gelangt, und in einem Lade-Modus betrieben werden kann, in dem der Kompressor (22) läuft und das Kältespeichermaterial Wärmeenergie an das Kältemittel abgibt.In a vehicle air conditioning system of a vehicle in which the drive via an internal combustion engine (14), and in particular a hybrid vehicle, a refrigerant circuit (12) is provided, in which an evaporator (28), one of the evaporator (28) separate A cold storage heat exchanger unit (32) containing a phase change cold storage material that can absorb heat energy from the refrigerant flowing through the refrigerant circuit (12) and deliver it to the refrigerant, and an unregulated compressor (22) connected to the internal combustion engine (14) of the vehicle is coupled, are arranged. The vehicle air conditioning system (10) is adapted to operate in a discharge mode in which the compressor (22) is stopped, the cold storage material receives thermal energy from the refrigerant, and liquefied refrigerant enters the evaporator (28). and can be operated in a charging mode in which the compressor (22) is running and the cold storage material emits heat energy to the refrigerant.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Klimasystem sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeug-Klimasystems. The invention relates to a vehicle air conditioning system and a method for operating a vehicle air conditioning system.

Fahrzeug-Klimasysteme dienen zum Temperieren eines Fahrzeuginnenraums. Zur Kühlung des Fahrzeuginnenraums ist ein Kältemittelkreis vorgesehen, in dem das Kältemittel in einem Verdampfer Wärme aus dem Fahrzeuginnenraum aufnimmt. Das erwärmte Kältemittel wird im normalen Fahrzeugbetrieb durch einen Kompressor auf hohen Druck komprimiert und in einem Kondensator beispielsweise mittels eines Luftstroms abgekühlt. Über ein Expansionsventil wird das Kältemittel wieder entspannt und dabei weiter abgekühlt, bevor es erneut zum Verdampfer geleitet wird. Vehicle air conditioning systems are used to control the temperature of a vehicle interior. For cooling the vehicle interior, a refrigerant circuit is provided, in which the refrigerant absorbs heat from the vehicle interior in an evaporator. The heated refrigerant is compressed in the normal vehicle operation by a compressor to high pressure and cooled in a condenser, for example by means of an air flow. An expansion valve relieves the refrigerant while continuing to cool it before returning it to the evaporator.

Der Kompressor ist bei herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor direkt mit diesem gekoppelt und wird von diesem angetrieben. Die Leistung des Kompressors und damit die Kühlleistung des Fahrzeug-Klimasystems ist dabei grundsätzlich von der Drehzahl des Verbrennungsmotors abhängig. Daher ist für den normalen Betrieb der Fahrzeug-Klimaanlage erforderlich, dass der Verbrennungsmotor läuft. Bei stillstehendem Verbrennungsmotor fällt die Leistung des Kompressors auf Null, und bei hohen Drehzahlen steigt die Leistung oft auf einen Wert, der eine unerwünscht hohe Kühlleistung zur Folge hat, die die aktuellen Anforderungen der Fahrzeuginsassen an die Kühlung des Fahrzeuginnenraums übersteigt. The compressor is coupled with conventional combustion engine directly with this and is driven by this. The performance of the compressor and thus the cooling capacity of the vehicle air conditioning system is fundamentally dependent on the speed of the internal combustion engine. Therefore, it is necessary for the normal operation of the vehicle air conditioner that the engine is running. With the engine stopped, the compressor's output drops to zero, and at high speeds, power often increases to an amount that results in undesirably high cooling performance that exceeds the current requirements of vehicle occupants for cooling the vehicle interior.

Um dem entgegenzuwirken, werden derzeit hauptsächlich geregelte Kompressoren eingesetzt, z.B. Taumelscheibenverdichter mit einem variablen Kolbenhub wie in der US 4 882 209 beschrieben, deren Förderleistung in einem gewissen Rahmen unabhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors einstellbar ist. Diese Kompressoren sind allerdings komplex aufgebaut, dementsprechend teuer und wartungsanfällig und sind außerdem schwer und haben einen hohen Platzbedarf. To counter this, currently mainly controlled compressors are used, eg swash plate compressor with a variable piston stroke as in the US 4,882,209 described whose capacity is adjustable in a certain scope, regardless of the speed of the internal combustion engine. However, these compressors are complex, therefore expensive and maintenance-prone and are also heavy and have a large footprint.

Auch lässt sich mit geregelten Kompressoren nicht das Problem lösen, dass bei einem Stilltand des Verbrennungsmotors aufgrund des Stilltands des Kompressors überhaupt keine Kühlleistung erzeugt wird. Even with regulated compressors can not solve the problem that at a Stilltand of the internal combustion engine due to the Stilltands of the compressor no cooling power is generated at all.

Ein Stillstand des Verbrennungsmotors kommt jedoch mit steigender Verwendung von Hybridtechnologie in immer mehr Fahrsituationen und in zunehmender Häufigkeit im Fahrbetrieb vor. Beispielsweise wird bei Fahrzeugen, die mit einer Start-Stopp-Automatik ausgerüstet sind, der Verbrennungsmotor beim Anhalten des Fahrzeugs, etwa an einer Ampel, abgeschaltet. However, a stoppage of the internal combustion engine occurs with increasing use of hybrid technology in more and more driving situations and in increasing frequency while driving. For example, in vehicles equipped with an automatic start-stop system, the internal combustion engine is switched off when the vehicle stops, for example at a traffic light.

Um zu vermeiden, dass hierdurch eine unerwünschte Unterbrechung bei der Kühlung des Innenraums auftritt, ist es für solche Fälle bekannt, Kältespeicher einzusetzen, in denen ein phasenveränderliches Kältespeichermaterial enthalten ist und die kurzzeitig die Kühlung des Fahrzeuginnenraums übernehmen können. In order to avoid that thereby an undesirable interruption in the cooling of the interior occurs, it is known for such cases to use cold storage, in which a phase-variable cold storage material is included and can take over the cooling of the vehicle interior for a short time.

Bei stillstehendem Kompressor wird die Bewegung des Kältemittels zwischen Verdampfer und Kältespeicher beispielsweise durch eine zusätzliche elektrische Pumpe bewirkt, wie dies in der DE 103 08 542 A1 beschrieben ist. Um Bauraum und Kosten einzusparen, ist man allerdings bestrebt, ohne eine zusätzliche Pumpe auszukommen. When the compressor is stopped, the movement of the refrigerant between the evaporator and the cold storage, for example, by an additional electric pump causes, as shown in the DE 103 08 542 A1 is described. To save installation space and costs, however, one strives to manage without an additional pump.

In der US 2005/0188717 A1 wird vorgeschlagen, den Hochdruckzweig des Fahrzeug-Klimasystems, insbesondere den Kondensator, über eine Venturi-Düse mit dem Kältespeicher zu verbinden und so das dort gespeicherte flüssige Kältemittel in den Verdampfer zu bewegen. Der in der Venturi-Düse entstehende Unterdruck wird verwendet, um aus dem Verdampfer rückströmendes Kältemittel wieder anzusaugen und so einen geschlossenen Kältemittelkreis herzustellen, der den Kompressor umgeht. Problematisch ist jedoch, dass der im Hochdruckzweig gespeicherte Vorrat an komprimiertem Kältemittel nur sehr begrenzt ist, sodass lediglich eine Betriebsdauer von etwa ein bis zwei Minuten erreichbar ist. In the US 2005/0188717 A1 It is proposed to connect the high-pressure branch of the vehicle air conditioning system, in particular the condenser, via a Venturi nozzle with the cold storage and thus to move the liquid refrigerant stored there in the evaporator. The negative pressure created in the Venturi nozzle is used to re-draw refrigerant flowing back from the evaporator, thus creating a closed refrigerant circuit that bypasses the compressor. The problem, however, is that the stored in the high-pressure branch supply of compressed refrigerant is very limited, so that only an operating time of about one to two minutes can be achieved.

In der US 2006/0288727 A1 wird darauf verzichtet, einen geschlossenen Kältemittelkreislauf herzustellen. Hier wird das im Hochdruckzweig befindliche Kältemittel durch den Verdampfer in den Kältespeicher geleitet, wo es verflüssigt und anschließend gespeichert wird. Auch in diesem Fall beträgt die maximale Betriebsdauer nur wenige Minuten, bedingt durch den begrenzten Druckvorrat im Hochdruckzweig sowie durch die Speicherkapazität des Kältespeichers für das flüssige Kältemittel. Außerdem muss der Kältespeicher so groß dimensioniert sein, dass er einen wesentlichen Anteil des Kältemittels des Fahrzeug-Klimasystems aufnehmen kann, was den Platzbedarf erhöht. In the US 2006/0288727 A1 is omitted to produce a closed refrigerant circuit. Here, the refrigerant in the high-pressure branch is passed through the evaporator into the cold storage, where it is liquefied and then stored. Also in this case, the maximum operating time is only a few minutes, due to the limited pressure in the high-pressure branch and the storage capacity of the cold storage for the liquid refrigerant. In addition, the cold storage must be dimensioned so large that it can absorb a significant proportion of the refrigerant of the vehicle air conditioning system, which increases the space requirement.

Bei Hybrid-Fahrzeugen, insbesondere bei Mild-Hybrid-Fahrzeugen, deren Verbrennungsmotor zeitweise von einem batteriegespeisten Elektromotor unterstützt wird, können jedoch weitere Fahrsituationen auftreten, in denen der Verbrennungsmotor im laufenden Betrieb des Fahrzeugs abgestellt wird, und die sich über mehrere Minuten erstrecken, beispielsweise bei Rollphasen wie etwa dem so genannten Segeln, bei dem sich das Fahrzeug fortbewegt, ohne dass der Antrieb eine Schubkraft erzeugt. In hybrid vehicles, especially in mild hybrid vehicles, the internal combustion engine is temporarily supported by a battery-powered electric motor, but other driving situations may occur in which the engine is turned off during operation of the vehicle, and extending over several minutes, for example during roll phases, such as so-called sailing, where the vehicle travels without the drive generating thrust.

Alles in allem ist es daher wünschenswert, die Zeitdauer, in der das Fahrzeug-Klimasystem ohne Kompressor betrieben werden kann, zu verlängern, ohne die Masse und die Komplexität des Fahrzeugs zu erhöhen. Dies ist die Aufgabe der Erfindung. All in all, therefore, it is desirable to extend the time that the vehicle air conditioning system can be operated without a compressor without increasing the mass and complexity of the vehicle. This is the object of the invention.

Erfindungsgemäß wird dies mit einem Fahrzeug-Klimasystem erreicht, das einen Kältemittelkreis aufweist, in dem ein Verdampfer, eine vom Verdampfer separate Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit, die ein phasenveränderliches Kältespeichermaterial enthält, das Wärmeenergie aus dem durch den Kältemittelkreis strömenden Kältemittel aufnehmen und an das Kältemittel abgeben kann, und ein ungeregelter Kompressor, der mit dem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs koppelbar ist, angeordnet sind. Das Fahrzeug-Klimasystem ist für ein Fahrzeug vorgesehen, bei dem der Antrieb über einen Verbrennungsmotor erfolgt. According to the invention, this is achieved with a vehicle air conditioning system having a refrigerant circuit in which an evaporator, a cold storage heat exchanger unit containing a phase-variable cold storage material, separate from the evaporator, absorb the heat energy from the refrigerant flowing through the refrigerant circuit and to the refrigerant can discharge, and an unregulated compressor, which is coupled to the internal combustion engine of the vehicle, are arranged. The vehicle air conditioning system is intended for a vehicle in which the drive takes place via an internal combustion engine.

Das Fahrzeug-Klimasystem ist so ausgelegt, dass es in einem Entlade-Modus betrieben werden kann, in dem der Kompressor stillsteht, das Kältespeichermaterial Wärmeenergie aus dem Kältemittel aufnimmt und verflüssigtes Kältemittel in den Verdampfer gelangt, und dass es in einem Lade-Modus betrieben werden kann, in dem der Kompressor läuft und das Kältespeichermaterial Wärmeenergie an das Kältemittel abgibt. The vehicle air conditioning system is configured to operate in a discharge mode in which the compressor is stopped, the cold storage material receives thermal energy from the refrigerant and liquefied refrigerant enters the evaporator, and is operated in a charging mode can, in which the compressor is running and the cold storage material emits heat energy to the refrigerant.

Der Kältespeicher wird im Normalbetrieb, wenn der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs läuft und den Kompressor antreibt, aufgeladen, also heruntergekühlt. Dabei wird das Kältespeichermaterial so weit abgekühlt, dass es zumindest im Wesentlichen in seine feste Phase übergeht. Bei abgestelltem Motor und stillstehendem Kompressor steht in einem Entlade-Modus die Phasenübergangsenergie, die zur Verflüssigung des Kältespeichermaterials erforderlich ist, zur Aufnahme der Wärmeenergie und somit zur Kühlung des Fahrzeuginnenraums bereit. The cold storage is in normal operation when the internal combustion engine of the vehicle is running and the compressor drives, charged, so cooled down. In this case, the cold storage material is cooled so far that it at least substantially merges into its solid phase. With the engine stopped and the compressor stationary, in a discharge mode, the phase transition energy required to liquefy the cold storage material is ready to receive the heat energy and thus cool the vehicle interior.

Ein ungeregelter Kompressor im Sinn dieser Anmeldung bezeichnet einen Kompressor, dessen Leistung rein von der Drehzahl des Verbrennungsmotors abhängig ist, mit dem er gekoppelt ist. Im Gegensatz zu den bekannten extern oder intern geregelten Kompressoren ist also die Förderkapazität des Kompressors nicht variabel einstellbar und kann nicht unabhängig von der Drehzahl verändert werden. An unregulated compressor in the context of this application refers to a compressor whose performance is purely dependent on the speed of the internal combustion engine with which it is coupled. In contrast to the known externally or internally controlled compressors so the delivery capacity of the compressor is not variably adjustable and can not be changed independently of the speed.

Die Verwendung eines ungeregelten Kompressors bietet den Vorteil, dass dieser deutlich einfacher aufgebaut und kompakter ist als ein extern geregelter Kompressor. Außerdem arbeitet ein ungeregelter Kompressor effizienter als ein extern geregelter Kompressor, sodass sich neben der Kostenersparnis und Bauraumverringerung auch eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs ergibt. The use of an unregulated compressor has the advantage that it is much simpler and more compact than an externally controlled compressor. In addition, an uncontrolled compressor works more efficiently than an externally controlled compressor, so that in addition to the cost savings and space reduction also results in a reduction in fuel consumption.

Die Erfindung wird vorzugsweise in Hybrid-Fahrzeugen eingesetzt, bei denen der Verbrennungsmotor zumindest zeitweise von einem Elektromotor unterstützt wird (z.B. Mild-Hybrid-Fahrzeuge), ist aber auch bei anderen Fahrzeugen einsetzbar, etwa bei Mikro Hybrid-Fahrzeugen mit Start-Stopp-Automatik. The invention is preferably used in hybrid vehicles in which the internal combustion engine is at least temporarily supported by an electric motor (eg mild hybrid vehicles), but can also be used in other vehicles, such as micro hybrid vehicles with automatic start-stop ,

Durch den Betrieb des Fahrzeug-Klimasystems im Entlade-Modus lassen sich Stillstandzeiten des Kompressors unkompliziert überbrücken, während geeignete Fahrsituationen, in denen der Kompressor läuft, genutzt werden können, um den Kältespeicher wieder aufzuladen. By operating the vehicle air conditioning system in the discharge mode, downtime of the compressor can be bridged uncomplicated, while suitable driving situations in which the compressor is running, can be used to recharge the cold storage.

Der Kompressor kann durch Trennung der Kopplung mit dem Verbrennungsmotor nach Belieben komplett abgeschaltet werden, was eine Nutzung des Entlade-Modus auch bei Fahrsituationen mit laufendem Verbrennungsmotor erlaubt. Bei Stillstand des Verbrennungsmotors erfolgt zwangsweise der Betrieb im Entlade-Modus. Läuft hingegen der Verbrennungsmotor, so kann das Fahrzeug-Klimasystem entweder über den Kompressor betrieben werden, oder wahlweise im Entlade-Modus. Auch eine Mischform ist möglich. The compressor can be completely turned off by disengaging the coupling with the engine as desired, allowing use of the discharge mode even in driving situations with the internal combustion engine running. When the internal combustion engine is stopped, operation in the discharge mode is forced. If, on the other hand, the internal combustion engine is running, the vehicle climate control system can either be operated via the compressor or, alternatively, in the discharge mode. Also a mixed form is possible.

Vorzugsweise ist die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit sowie der gesamte Kältemittelkreis so ausgelegt, dass der Entlade-Modus bis zu einem kompletten Entladen des Kältespeichers betrieben kann, aber auch nur bis zu einem beliebigen Teilentlade-Zustand. Genauso ist es vorzugsweise vorgesehen, dass im Lade-Modus auch ein Teilladen des Kältespeichers erfolgen kann. Auf diese Weise lassen sich Zeitspannen von wenigen Sekunden bis hin zur maximalen Entlade-Dauer des Kältespeichers überbrücken, während auch kurzfristige geeignete Fahrsituationen zum Wiederaufladen des Kältespeichers beitragen können. Preferably, the cold storage heat exchanger unit and the entire refrigerant circuit is designed so that the discharge mode can be operated up to a complete discharge of the cold storage, but also only up to an arbitrary partial discharge state. In the same way, it is preferably provided that in the charging mode, a partial loading of the cold accumulator can also take place. In this way, time spans of a few seconds up to the maximum discharge duration of the cold accumulator can be bridged, while short-term suitable driving situations can contribute to the recharging of the cold accumulator.

Im Entlade-Modus wird Wärmeenergie vom Kältemittel aus dem Kältemittelkreis des Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit an das Kältespeichermaterial übertragen, indem Kältemittel die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit durchströmt. Es ist bevorzugt kein weiterer Kältemittelkreis oder Wärmetauscher zwischengeschaltet. In the discharge mode, heat energy is transferred from the refrigerant from the refrigerant circuit of the cold storage heat exchanger unit to the cold storage material by refrigerant flows through the cold storage heat exchanger unit. It is preferred that no further refrigerant circuit or heat exchanger interposed.

Nach Möglichkeit ist neben dem einzigen ungeregelten, durch mechanische Kopplung mit dem Verbrennungsmotor angetriebenen Kompressor, dessen Leistung von der aktuellen Drehzahl des Verbrennungsmotors abhängig ist, kein zusätzlicher, elektrisch betriebener Kompressor vorgesehen. If possible, in addition to the only unregulated, driven by mechanical coupling with the engine compressor whose power is dependent on the current speed of the engine, no additional, electrically operated compressor provided.

Der Kältespeicher der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit weist vorzugsweise eine Speicherkapazität von etwa 30 bis 300 Wh auf. Es hat sich herausgestellt, dass eine derartige Speicherkapazität ausreichend ist, um eine komfortable Kühlung des Fahrzeuginnenraums über eine ausreichende Zeitspanne zu erreichen, ohne den benötigten Bauraum unnötig zu erhöhen. The cold storage of the cold storage heat exchanger unit preferably has a storage capacity of about 30 to 300 Wh. It has been found that such a storage capacity is sufficient to achieve a comfortable cooling of the vehicle interior over a sufficient period of time, without unnecessarily increasing the required installation space.

Das Fahrzeug-Klimasystem sollte so ausgelegt sein, dass der Entlade-Modus über eine Zeitdauer von etwa 5 bis 10 Minuten betrieben werden kann, also bei stillstehendem Kompressor über etwa 5 bis 10 Minuten eine ausreichende Kühlung des Fahrzeuginnenraums erreichbar ist. The vehicle air conditioning system should be designed so that the discharge mode can be operated over a period of about 5 to 10 minutes, so when the compressor is stationary for about 5 to 10 minutes, a sufficient cooling of the vehicle interior can be achieved.

Der Kompressor ist beispielsweise als Scrollverdichter oder als Schraubenverdichter ausgelegt. Diese bekannten Bauarten haben sich als langlebig und robust bei geringem Wartungsaufwand erwiesen und sind kostengünstig in der Fertigung. The compressor is designed, for example, as a scroll compressor or as a screw compressor. These known types have proven to be durable and robust with low maintenance and are inexpensive to manufacture.

Die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit ist vorteilhaft strömungsmäßig parallel zum Verdampfer schaltbar angeordnet. Beispielsweise kann die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit mit einer Versorgungsleitung, die stromaufwärts des Verdampfers abzweigt und mit einer Saugleitung stromabwärts des Verdampfers verbunden sein, um einen Kältemittelweg parallel zum Verdampfer zu realisieren. The cold storage heat exchanger unit is advantageously arranged in terms of flow switchable parallel to the evaporator. For example, the cold storage heat exchanger unit may be connected to a supply line branching upstream of the evaporator and connected to a suction line downstream of the evaporator to realize a refrigerant path parallel to the evaporator.

In einer möglichen Ausführungsform des Fahrzeug-Klimasystems ist die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit im Kältemittelkreis strömungsmäßig mittels der Versorgungsleitung mit einem Eingang des Verdampfers verbindbar, wobei in der Versorgungsleitung ein Absperrventil angeordnet ist. Außerdem ist die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit zusätzlich strömungsmäßig mittels einer Hochdruck-Kältemittelleitung mit einer Hochdruckleitung des Kältemittelkreises verbindbar, wobei auch in der Hochdruck-Kältemittelleitung ein Absperrventil angeordnet ist. Wie weiter unten beschrieben wird, kann durch diese Anordnung im Entlade-Modus der noch bestehende Druck des Hochdruckzweigs zur Bewegung des Kältemittels im Kältemittelkreis bei stillstehendem Kompressor ausgenutzt werden. Auf eine zusätzliche elektrische Pumpe kann daher verzichtet werden. In one possible embodiment of the vehicle air-conditioning system, the cold storage heat exchanger unit in the refrigerant circuit can be fluidly connected to an input of the evaporator by means of the supply line, wherein a shut-off valve is arranged in the supply line. In addition, the cold storage heat exchanger unit is additionally fluidly connectable by means of a high-pressure refrigerant line with a high-pressure line of the refrigerant circuit, wherein a shut-off valve is arranged in the high-pressure refrigerant line. As will be described below, this arrangement in the discharge mode, the still existing pressure of the high pressure branch to move the refrigerant in the refrigerant circuit can be exploited with the compressor stopped. An additional electric pump can therefore be dispensed with.

Die Versorgungsleitung zur Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit zweigt bevorzugt stromaufwärts des Verdampfers, aber stromabwärts eines Expansionsventils des Kältemittelkreises, also bereits in einem Niederdruckzweig des Kältemittelkreises, ab. The supply line to the cold storage heat exchanger unit preferably branches off upstream of the evaporator, but downstream of an expansion valve of the refrigerant circuit, that is already in a low-pressure branch of the refrigerant circuit from.

In einer möglichen zweiten Ausführungsform des Fahrzeug-Klimasystems ist im Kältemittelkreis eine elektrisch angetriebene Kältemittelpumpe vorgesehen. Anstatt im Entlade-Modus zur Bewegung des Kältemittels das auf der Hochdruckseite gespeicherte Kältemittel einzusetzen, wird das Kältemittel durch die zusätzliche elektrische Pumpe durch den Verdampfer und die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit bewegt. In a possible second embodiment of the vehicle air conditioning system, an electrically driven refrigerant pump is provided in the refrigerant circuit. Instead of using the high-pressure side stored refrigerant in the discharge mode for moving the refrigerant, the refrigerant is moved by the additional electric pump through the evaporator and the cold storage heat exchanger unit.

Ein möglicher Aufbau der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit sieht vor, dass ein Wärmetauscher zwischen einem oberen und einem unteren Tank angeordnet ist, wobei Kältemittel vom oberen Tank durch den Wärmetauscher in den unteren Tank strömen kann und umgekehrt. Sowohl der obere als auch der untere Tank haben ein gewisses Speichervolumen für Kältemittel. Das Kältespeichermaterial ist im Inneren des Wärmetauschers aufgenommen, beispielsweise in einem Hohlraum, in dem von Kältemittel durchströmte Wärmetauscherrohre und damit verbundene Wärmetauscherrippen angeordnet sind. Die Wärmetauscherrippen und die Wärmetauscherrohre sind vorzugsweise in direktem Kontakt mit dem Kältespeichermittel und von diesem weitmöglichst umgeben. Der Hohlraum ist vorzugsweise von außen zugänglich, um Kältespeichermaterial in der flüssigen Phase einzufüllen. One possible construction of the cold storage heat exchanger unit provides that a heat exchanger is arranged between an upper and a lower tank, wherein refrigerant can flow from the upper tank through the heat exchanger into the lower tank and vice versa. Both the upper and the lower tank have a certain storage volume for refrigerant. The cold storage material is accommodated in the interior of the heat exchanger, for example in a cavity in which heat exchanger tubes through which the refrigerant flows and heat exchanger fins connected thereto are arranged. The heat exchanger fins and the heat exchanger tubes are preferably in direct contact with and as far as possible surrounded by the cold storage means. The cavity is preferably accessible from the outside to fill cold storage material in the liquid phase.

In der Versorgungsleitung stromaufwärts der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit kann eine Drossel vorgesehen sein, die den Druck insbesondere um ca. 0,2 bis 1,5 bar absenkt, um einen Druckabfall zwischen dem Eingang des Verdampfers und der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit zu erreichen, der zur ausreichenden Durchströmung der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit erforderlich ist. In the supply line upstream of the cold storage heat exchanger unit, a throttle may be provided which lowers the pressure in particular by about 0.2 to 1.5 bar to achieve a pressure drop between the inlet of the evaporator and the cold storage heat exchanger unit , which is required for sufficient flow through the cold storage heat exchanger unit.

Die Drossel kann durch die Leitung selbst gebildet sein, wenn die Versorgungsleitung eine Kapillare insbesondere mit einem Innenquerschnitt von ca. 3 bis 30 mm2, also einem Innendurchmesser von ca. 2–6 mm ist. The throttle may be formed by the line itself, if the supply line is a capillary, in particular with an inner cross-section of about 3 to 30 mm 2 , that is an inner diameter of about 2-6 mm.

In einer Saugleitung stromabwärts des Ausgang des Verdampfers und einem Abzweig zur Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit ist bevorzugt ein Ventil angeordnet, das insbesondere als elektronisch gesteuertes Ventil ausgebildet ist, das als stufenlos regelbare Drossel eingesetzt werden kann, um den Strömungsquerschnitt der Saugleitung zu reduzieren. Vorzugsweise kann das Ventil den Strömungsquerschnitt zwischen einem maximalen Strömungsquerschnitt und einer vollständigen Absperrung der Saugleitung stufenlos verschließen. In a suction line downstream of the outlet of the evaporator and a branch to the cold storage heat exchanger unit, a valve is preferably arranged, which is designed in particular as an electronically controlled valve, which can be used as a continuously variable throttle in order to reduce the flow cross section of the suction line. Preferably, the valve can close the flow cross-section between a maximum flow cross-section and a complete shut-off of the suction line continuously.

So lässt sich auch die Durchflussmenge des Kältemittels durch den Verdampfer regulieren, um z.B. dessen Kühlleistung anzupassen. Auf diese Weise ist eine Reduktion der Kühlleistung auch im Normalbetrieb möglich, falls die durch den ungeregelten Kompressor zur Verfügung gestellte Kühlleistung höher ist als es der aktuell gewünschten Fahrzeuginnenraumtemperatur entspricht. Der Kältemittelstrom wird in diesem Fall teilweise durch die parallel geschaltete Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit zurück zum Kompressor geleitet. In der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit kann gleichzeitig ein Laden des Kältespeichers erfolgen. Thus, the flow rate of the refrigerant through the evaporator can also be regulated, e.g. to adjust its cooling capacity. In this way, a reduction of the cooling capacity is also possible in normal operation, if the provided by the unregulated compressor cooling capacity is higher than the currently desired vehicle interior temperature corresponds. In this case, the refrigerant flow is partly conducted back to the compressor through the parallel-connected cold storage heat exchanger unit. In the cold storage heat exchanger unit can be done simultaneously loading the cold storage.

Alternativ kann das Absperrventil als einfaches Auf/Zu-Ventil ausgebildet und durch eine Bypassleitung mit einer Drossel überbrückt sein, wobei in der Bypassleitung ein weiteres Absperrventil angeordnet ist, sodass wahlweise die Saugleitung, die Bypassleitung oder gegebenenfalls auch beide gleichzeitig von Kältemittel durchströmt werden können. Die Bypassleitung ist dann vorteilhaft so ausgelegt, dass sie eine festgelegte Drosselwirkung erbringt. Alternatively, the shut-off valve can be designed as a simple open / close valve and bridged by a bypass line with a throttle, wherein in the bypass line another shut-off valve is arranged so that either the suction line, the bypass line or possibly both can be simultaneously flowed through by refrigerant. The bypass line is then advantageously designed so that it provides a fixed throttle effect.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeug-Klimasystems eines Fahrzeugs, bei dem der Antrieb über einen Verbrennungsmotor erfolgt. Das Fahrzeug-Klimasystem weist einen Kältemittelkreis auf, in dem ein Verdampfer, eine vom Verdampfer separate Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit, die ein phasenveränderliches Kältespeichermaterial enthält, das Wärmeenergie an das im Kältemittelkreis strömende Kältemittel abgeben und Wärmeenergie aus dem Kältemittel aufnehmen kann, und ein ungeregelter Kompressor, der mit dem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs koppelbar ist, angeordnet sind. Das Fahrzeug-Klimasystem kann in einem Entlade-Modus betrieben werden, in dem der Kompressor stillsteht, das Kältespeichermaterial der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit Wärmeenergie aus dem Kältemittel aufnimmt und verflüssigtes Kältemittel in den Verdampfer gefördert wird, sowie in einem Lade-Modus, in dem der Kompressor vom Verbrennungsmotor angetrieben wird und Kältemittel durch die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit geleitet wird und Wärmeenergie vom Kältespeichermaterial aufnimmt. Zur Durchführung dieses Verfahrens eignet sich insbesondere eines der oben beschriebenen Fahrzeug-Klimasysteme. The invention also relates to a method for operating a vehicle air conditioning system of a vehicle, in which the drive takes place via an internal combustion engine. The vehicular air conditioning system includes a refrigerant circuit in which an evaporator, a cold storage heat exchanger unit separate from the evaporator and containing a phase change cold storage material that can deliver heat energy to the refrigerant flowing in the refrigerant circuit and absorb heat energy from the refrigerant, and an unregulated one Compressor, which is coupled to the internal combustion engine of the vehicle, are arranged. The vehicle air conditioning system may be operated in a discharge mode in which the compressor is stopped, the cold storage material of the cold storage heat exchanger unit absorbs heat energy from the refrigerant and liquefied refrigerant is fed into the evaporator, and in a charging mode, in the the compressor is driven by the internal combustion engine and refrigerant is passed through the cold storage heat exchanger unit and absorbs heat energy from the cold storage material. For carrying out this method, in particular one of the vehicle air conditioning systems described above is suitable.

Das Fahrzeug-Klimasystem wird beispielsweise dann im Entlade-Modus betrieben, wenn im Fahrbetrieb der Verbrennungsmotor abgestellt wird, beispielsweise bei Ansprechen einer Start/Stopp-Automatik an einer Ampel oder in Stop-and-Go-Situationen. Ein Stillstand des Verbrennungsmotors kann bei Hybrid-Fahrzeugen auch in antriebslosen Rollphasen auftreten, auch Segeln genannt. Derartige Phasen, in denen auch der Kompressor stillsteht, lassen sich durch den Betrieb des Fahrzeug-Klimasystems im Entlade-Modus überbrücken, wobei die Kühlleistung nicht durch den Kompressor, sondern durch die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit bereitgestellt wird. The vehicle air conditioning system is operated, for example, in the discharge mode when the internal combustion engine is switched off during driving, for example, when responding to an automatic start / stop control at a traffic light or in stop-and-go situations. A stoppage of the internal combustion engine can occur in hybrid vehicles even in unpowered furling phases, also called sailing. Such phases, in which the compressor is stationary, can be bridged by the operation of the vehicle air conditioning system in the discharge mode, wherein the cooling capacity is not provided by the compressor, but by the cold storage heat exchanger unit.

Ebenso wird vorzugsweise der Entlade-Modus verwendet, wenn eine untere Drehzahlschwelle des Verbrennungsmotors unterschritten wird, insbesondere beim Anfahren oder Anhalten. Die untere Drehzahlschwelle kann beispielsweise bei etwa 1000 U/min liegen. Likewise, the discharge mode is preferably used when a lower speed threshold of the internal combustion engine is exceeded, in particular when starting or stopping. The lower speed threshold may be, for example, about 1000 rpm.

Weitere Fahrsituationen, in denen vorzugsweise der Entlade-Modus verwendet wird, sind beispielsweise Situationen, in denen bei einem Mild-Hybrid-Fahrzeug der Verbrennungsmotor durch den Elektromotor des Fahrzeugs unterstützt wird, etwa im unteren Drehzahlbereich oder während des Beschleunigens. In diesem Fall kann der Entlade-Modus eingesetzt werden, um die Last des Verbrennungsmotors zu reduzieren und so ein Kraftstoff sparendes Fahren zu ermöglichen. Further driving situations in which the discharge mode is preferably used are, for example, situations in which in a mild hybrid vehicle the internal combustion engine is assisted by the electric motor of the vehicle, for example in the lower rpm range or during the acceleration. In this case, the discharge mode can be used to reduce the load of the internal combustion engine, thus enabling fuel-saving driving.

Der Entlade-Modus kann auch verwendet werden, um den Verbrennungsmotor bei kurzzeitigen Lastspitzen zu entlasten, sowie außerdem in Fahrsituationen, in denen der Verbrennungsmotor den Elektromotor eines Mild-Hybrid-Fahrzeugs in einem Generatormodus betreibt, um eine elektrische Betrieb des Fahrzeugs zu laden, oder generell, wenn die Last am Verbrennungsmotor oberhalb einer vorbestimmten Lastschwelle liegt. Auch in diesem Fall lässt sich eine Kraftstoffersparnis bewirken. The discharge mode may also be used to relieve the engine of short-term peak loads, as well as in driving situations where the internal combustion engine operates the electric motor of a mild hybrid vehicle in a generator mode to charge an electrical operation of the vehicle, or in general, when the load on the internal combustion engine is above a predetermined load threshold. Also in this case can be a fuel economy effect.

Das Wiederaufladen des Kältespeichers im Lade-Modus erfolgt beispielsweise in Fahrsituationen, in denen der Verbrennungsmotor mit einer hohen Drehzahl oberhalb einer oberen Drehzahlschwelle betrieben wird. Die obere Drehzahlschwelle kann beispielsweise bei etwa 1200 U/min liegen. Die daraus resultierende hohe Leistung des Kompressors wird in diesem Fall nicht in eine höhere Verdampferleistung umgesetzt, sondern in das Wiederaufladen des Kältespeichers, d.h. das Rückführen des Kältespeichermaterials in die feste Phase. The recharging of the cold accumulator in the charging mode, for example, in driving situations in which the internal combustion engine is operated at a high speed above an upper speed threshold. The upper speed threshold may be, for example, about 1200 rpm. The resulting high performance of the compressor is not converted in this case in a higher evaporator performance, but in the recharging of the cold storage, ie the return of the cold storage material in the solid phase.

Es ist möglich, das Aufladen des Kältespeichers parallel zum Betrieb des Verdampfers durchzuführen und mit steigender Drehzahl des Kompressors einen zunehmenden Kältemittelfluss durch die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit hin durchzuführen. Die Parallelschaltung von Verdampfer und Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit ermöglicht es, gezielt den Kältemittelfluss durch den Verdampfer unterhalb des maximalen Durchflusses zu halten und so eine unerwünscht hohe Kühlleistung des Verdampfers zu vermeiden. Alternativ könnte auch wechselweise der Verdampfer und die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit von Kältemittel durchströmt werden, mit demselben Effekt. It is possible to carry out the charging of the cold accumulator in parallel to the operation of the evaporator and to carry out an increasing refrigerant flow through the cold storage heat exchanger unit with increasing speed of the compressor. The parallel connection of evaporator and cold storage heat exchanger unit makes it possible to selectively keep the flow of refrigerant through the evaporator below the maximum flow and thus to avoid an undesirably high cooling capacity of the evaporator. Alternatively, alternatively, the evaporator and the cold storage heat exchanger unit could be flowed through by refrigerant, with the same effect.

Vorzugsweise kann auch Bremsenergie im Kältespeicher zwischengespeichert werden. Während des Bremsvorgangs wirkt zu diesem Zweck der Verbrennungsmotor als Motorbremse, wobei die Bremswirkung des inneren Widerstand des Verbrennungsmotors ausgenutzt wird. Hierbei wird auch der Kompressor angetrieben, und die so erzielte Kältemittelbewegung kann bei Betrieb im Lade-Modus zum Aufladen der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit eingesetzt werden. Auch hier ist natürlich ein gleichzeitiges paralleles Durchströmen des Verdampfers zur Aufrechterhaltung der aktuell gewünschten Kühlleistung möglich. Preferably, braking energy can be cached in the cold storage. During the braking process, the internal combustion engine acts as an engine brake for this purpose, wherein the braking effect of the internal resistance of the internal combustion engine is utilized. In this case, the compressor is driven, and the thus achieved refrigerant movement can be used when charging in the charging mode for charging the cold storage heat exchanger unit. Again, of course, a simultaneous parallel flow through the evaporator to maintain the currently desired cooling capacity is possible.

Die Umsetzung der Bremsenergie kann vom Ladezustand einer elektrischen Batterie des Fahrzeugs, insbesondere bei einem Hybrid-Fahrzeug, abhängig sein. Es ist möglich, erst bei einem bestimmten Ladezustand der elektrischen Batterie die Bremsenergie zum Aufladen des Kältespeichers einzusetzen. The implementation of the braking energy may be dependent on the state of charge of an electric battery of the vehicle, in particular in a hybrid vehicle. It is possible to use the braking energy for charging the cold accumulator only at a certain state of charge of the electric battery.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit im Entlade-Modus strömungsmäßig z.B. mittels der Versorgungsleitung mit einem Eingang des Verdampfers und mittels der Hochdruck-Kältemittelleitung mit einer Hochdruckleitung des Kältemittelkreises verbindbar, wobei im Entlade-Modus die folgenden Schritte im Wechsel ausgeführt werden:

  • – in einem ersten Entladeschritt wird die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit strömungsmäßig so mit dem Verdampfer verbunden, dass Kältemittel vom Verdampfer zur Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit strömt, wo es verflüssigt und gespeichert wird, und
  • – in einem zweiten Entladeschritt wird die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit zusätzlich strömungsmäßig mit der Hochdruckleitung verbunden, sodass Kältemittel in die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit einströmt, wodurch das dort gespeicherte flüssige Kältemittel in den Verdampfer gefördert wird.
In a preferred embodiment, the cold storage heat exchanger unit is in the discharge mode fluidly connected, for example by means of the supply line to an input of the evaporator and by means of the high pressure refrigerant line to a high pressure line of the refrigerant circuit, wherein in the discharge mode, the following steps are performed alternately :
  • In a first discharging step, the cold storage heat exchanger unit is fluidly connected to the evaporator so that refrigerant flows from the evaporator to the cold storage heat exchanger unit, where it is liquefied and stored, and
  • - In a second discharge step, the cold storage heat exchanger unit is additionally connected in terms of flow with the high-pressure line, so that refrigerant flows into the cold storage heat exchanger unit, whereby the liquid refrigerant stored there is conveyed into the evaporator.

Im Entlade-Modus strömt Kältemittel im ersten Entladeschritt in die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit ein und wird durch das Kältespeichermaterial im Wärmetauscher abgekühlt. In the discharge mode, refrigerant in the first discharge step flows into the cold storage heat exchanger unit and is cooled by the cold storage material in the heat exchanger.

Um ein schnelles Einströmen des Kältemittels vom Verdampfer in die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit zu erreichen, kann im ersten Entladeschritt die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit strömungsmäßig sowohl mit dem Eingang als auch mit dem Ausgang des Verdampfers verbunden werden, sodass Kältemittel vom Eingang und vom Ausgang des Verdampfers zur Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit strömt. In order to achieve a rapid inflow of the refrigerant from the evaporator into the cold storage heat exchanger unit, in the first discharge step, the cold storage heat exchanger unit can be fluidly connected to both the input and the output of the evaporator, so that refrigerant from the input and output of the evaporator flows to the cold storage heat exchanger unit.

Die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit wirkt in diesem Arbeitsschritt als thermischer Kompressor und saugt durch den durch die Verflüssigung des Kältemittels entstehenden Unterdruck Kältemittel aus dem Verdampfer an. Der dabei verflüssigte Anteil des Kältemittels wird im unteren Tank und, wenn dieser gefüllt ist, im Wärmetauscher selbst gespeichert. The cold storage heat exchanger unit acts in this step as a thermal compressor and sucked by the resulting by the liquefaction of the refrigerant negative pressure refrigerant from the evaporator. The case liquefied portion of the refrigerant is stored in the lower tank and, if this is filled in the heat exchanger itself.

Im zweiten Entladeschritt wird das in der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit gespeicherte Kältemittel durch vom Hochdruckzweig nachströmendes Kältemittel verdrängt und strömt über die Versorgungsleitung in den Verdampfer, wo es Wärmeenergie aufnimmt. In the second discharging step, the refrigerant stored in the cold storage heat exchanger unit is displaced by refrigerant flowing from the high-pressure branch and flows via the supply line into the evaporator, where it absorbs heat energy.

Im zweiten Entladeschritt ist die Saugleitung stromabwärts des Verdampfers vorzugsweise ganz oder teilweise abgesperrt, sodass eine Fluidströmung durch den Verdampfer zumindest im Wesentlichen unterbunden ist. Flüssiges, in der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit gekühltes Kältemittel fließt bevorzugt nur durch die Versorgungsleitung zurück zum Verdampfer, um Wärmeverluste gering zu halten. Das wird vorteilhaft Kältemittel im flüssigen Zustand in den Verdampfer geführt, um eine möglichst große Kühlwirkung zu erhalten. In the second discharge step, the suction line downstream of the evaporator is preferably completely or partially shut off, so that a fluid flow through the evaporator is at least substantially prevented. Liquid, cooled in the cold storage heat exchanger unit refrigerant flows preferably only through the supply line back to the evaporator to keep heat losses low. This is advantageously performed refrigerant in the liquid state in the evaporator in order to obtain the greatest possible cooling effect.

Der zweite Entladeschritt wird beispielsweise eingeleitet, wenn ein vorbestimmter Füllstand der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit erreicht ist, bei dem der untere Tank der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit gefüllt ist oder bei dem der Wärmetauscher bis zu einem gewissen Grad mit flüssigem Kältemittel gefüllt ist, beispielsweise etwa 40–90%, insbesondere 40 bis 60 %. The second discharging step is initiated, for example, when a predetermined level of the cold storage heat exchanger unit is reached, in which the lower tank of the cold storage heat exchanger unit is filled or in which the heat exchanger is filled to a certain extent with liquid refrigerant, for example about 40-90%, especially 40-60%.

Dann wird wieder auf den ersten Entladeschritt gewechselt, indem die Verbindung zum Hochdruckzweig geschlossen wird. Das Kältemittel strömt erneut zurück in die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit, wo es wieder abgekühlt und verflüssigt wird. Then, the first discharge step is changed again by closing the connection to the high-pressure branch. The refrigerant flows back into the cold storage heat exchanger unit, where it is cooled down again and liquefied.

Vom ersten zum dem zweiten Entladeschritt kehrt sich die Flussrichtung in der Versorgungsleitung und im Verdampfer um. Im ersten Entladeschritt fließt Kältemittel durch die Versorgungsleitung vom Verdampfer zur Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit, während es im zweiten Entladeschritt durch die Versorgungsleitung zurück zum Verdampfer strömt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird in den beiden Entladeschritten ohne einen Pumpen- oder Kompressorbetrieb durchgeführt. From the first to the second discharge step, the flow direction in the supply line and in the evaporator reverses. In the first discharge step, refrigerant flows through the supply line from the evaporator to the cold storage heat exchanger unit, while in the second discharge step, flows through the supply line back to the evaporator. The inventive method is carried out in the two Entladeschritten without a pump or compressor operation.

Der Wechsel der Entladeschritte wird solange ausgeführt, bis der Kompressor wieder läuft und das Fahrzeug-Klimasystem wieder im Normalbetriebs-Modus arbeitet oder bis die maximale Betriebsdauer im Entlade-Modus erreicht ist. The change of unloading steps is carried out until the compressor is running again and the vehicle air conditioning system is working again in the normal operating mode or until the maximum operating time is reached in the discharge mode.

Die maximale Betriebsdauer des Entlade-Modus bestimmt sich in dieser Ausführungsform aus der Zeit, bis der Kältespeicher erschöpft ist, also der Phasenübergang des Kältespeicher-Wärmematerials von fest nach flüssig vollständig erfolgt ist, sowie aus dem Druckvorrat im Hochdruckzweig des Fahrzeug-Klimasystems. Es hat sich herausgestellt, dass eine Betriebsdauer von bis zu zehn Minuten im Entlade-Modus erreicht werden kann. The maximum operating time of the discharge mode is determined in this embodiment from the time until the cold storage is exhausted, so the phase transition of the cold storage heat material from solid to liquid is complete, and from the pressure in the high-pressure branch of the vehicle air conditioning system. It has been found that an operating time of up to ten minutes in the discharge mode can be achieved.

Eine Speicherkapazität des Kältespeichers von ca. 30–300 Wh hat sich als ausreichend erwiesen, um bis zu 5–10 Minuten Kühlleistung im Entlade-Modus bereitzustellen. A storage capacity of the cold storage of about 30-300 Wh has been found to be sufficient to provide up to 5-10 minutes of cooling capacity in the discharge mode.

Die deutliche Verlängerung der Betriebsdauer gegenüber bekannten Systemen ergibt sich neben der hohen Speicherkapazität daraus, dass der hohe Druck nicht ständig zum Betrieb des Kältemittelkreises verwendet wird, sondern lediglich zeitweise, nämlich nur im zweiten Entladeschritt, um das Kältemittel zum Verdampfer zu befördern. Im ersten Entladeschritt wird hingegen kein Kältemittel aus dem Hochdruckzweig benötigt, da hier die Bewegung des Kältemittels im Kältemittelkreis über die Wirkung der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit als thermischem Kompressor erfolgt. The significant extension of the operating time over known systems results in addition to the high storage capacity of the fact that the high pressure is not constantly used to operate the refrigerant circuit, but only temporarily, namely only in the second Entladeschritt to convey the refrigerant to the evaporator. In the first discharge step, however, no refrigerant from the high-pressure branch is needed, since the movement of the refrigerant in the refrigerant circuit via the action of the cold storage heat exchanger unit takes place here as a thermal compressor.

Um im Lade-Modus, in dem der Kompressor läuft, das Kältespeichermittel in der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit herunterzukühlen und somit den Kältespeicher aufzuladen, wird Kältemittel parallel zum Verdampfer durch die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit geleitet. Das Kältemittel strömt beispielsweise von der zum Verdampfer führenden Niederdruck-Leitung über die Versorgungsleitung zum unteren Tank, durch den Wärmetauscher und durch den oberen Tank der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit zur Saugleitung und von dort zurück zum Kompressor. Dabei nimmt das Kältemittel Wärmeenergie aus dem Kältespeichermaterial auf und kühlt dieses so weit ab, dass es im Wesentlichen in die feste Phase übergeht. Wenn das Kältespeichermaterial Wasser enthält, wird es vorteilhaft nicht bis zur vollständigen Erstarrung des gesamten Kältespeichermaterials abgekühlt, um schädliche Ausdehnungseffekte zu vermeiden. In order to cool down in the charging mode in which the compressor runs, the cold storage means in the cold storage heat exchanger unit and thus to charge the cold storage, refrigerant is passed through the cold storage heat exchanger unit parallel to the evaporator. The refrigerant flows, for example, from the low-pressure line leading to the evaporator via the supply line to the lower tank, through the heat exchanger and through the upper tank of the cold storage heat exchanger unit to the suction line and from there back to the compressor. In this case, the refrigerant absorbs heat energy from the cold storage material and cools it to such an extent that it essentially passes into the solid phase. Advantageously, when the cold storage material contains water, it is not cooled until complete solidification of the entire cold storage material to avoid detrimental expansion effects.

Der Druck in der Versorgungsleitung wird vorteilhaft zumindest im Lade-Modus gegenüber dem Druck am Eingang des Verdampfers gedrosselt, um einen Druckabfall zur Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit zu erzeugen. Der Druckabfall kann insbesondere ca. 0,2 bis 1,5 bar betragen. Auf diese Weise lässt sich im Lade-Modus in der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit eine tiefere Temperatur erzeugen als im Verdampfer. Beispielsweise kann der Verdampfer mit einer Temperatur zwischen –5 und –1 °C betrieben werden, also bei Temperaturen, bei denen ein Einfrieren von Kondenswasser an den Kühlrippen noch nicht auftritt. Aufgrund des Druckabfalls kann die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit jedoch mit Temperaturen von etwa –20 bis –5 °C aufgeladen werden. Dies erlaubt beispielsweise den Einsatz einer Wasser-Glykol-Mischung als Kältespeichermaterial. Natürlich können auch andere Kältespeichermaterialien verwendet werden, beispielsweise Paraffin. Außerdem lässt sich durch die Verwendung einer niedrigeren Temperatur die Aufladezeit reduzieren. The pressure in the supply line is advantageously throttled at least in the charging mode with respect to the pressure at the inlet of the evaporator in order to generate a pressure drop to the cold storage heat exchanger unit. The pressure drop can be in particular about 0.2 to 1.5 bar. In this way, in the charging mode in the cold storage heat exchanger unit can generate a lower temperature than in the evaporator. For example, the evaporator can be operated at a temperature between -5 and -1 ° C, ie at temperatures at which a freezing of condensation on the cooling fins does not occur. However, due to the pressure drop, the cold storage heat exchanger unit can be charged at temperatures of about -20 to -5 ° C. This allows, for example, the use of a water-glycol mixture as a cold storage material. Of course, other cold storage materials may be used, such as paraffin. In addition, using a lower temperature can reduce the recharge time.

Vorzugsweise wird im Lade-Modus gleichzeitig der Druck an einem Anschluss der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit gedrosselt, der mit der Saugleitung verbunden ist, um ein gleichmäßiges Durchströmen der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit zu ermöglichen. Dabei kann ein Druckabfall vom Ausgang des Verdampfers zur Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit erzeugt werden, der in etwa dem Druckabfall in der Versorgungsleitung entspricht. Preferably, in the charging mode, the pressure is simultaneously throttled at a connection of the cold storage heat exchanger unit, which is connected to the suction line, to allow a uniform flow through the cold storage heat exchanger unit. In this case, a pressure drop from the output of Evaporator can be generated to the cold storage heat exchanger unit, which corresponds approximately to the pressure drop in the supply line.

Ist die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit vollständig aufgeladen und vorteilhaft das gesamte Kältespeichermaterial im Wesentlichen in der festen Phase, kann in einem Normalbetriebs-Modus, in dem der Kompressor läuft, ein Kältemittelfluss durch die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit ganz oder teilweise unterbunden werden. If the cold storage heat exchanger unit is fully charged and advantageously the entire cold storage material substantially in the solid phase, in a normal operating mode in which the compressor is running, a refrigerant flow through the cold storage heat exchanger unit can be completely or partially prevented.

Im erfindungsgemäßen Fahrzeug-Klimasystem ist die Verwendung eines ungeregelten Kompressors möglich, weil unter anderem Betriebsphasen des Verbrennungsmotors bei hohen Drehzahlen, die zu einer unerwünscht hohen Kühlleistung führen könnten, zum Laden der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit verwendet werden können, sodass die Kühlleistung des Verdampfers in diesen Phasen nicht übermäßig erhöht wird. In the vehicle air conditioning system according to the invention, the use of an unregulated compressor is possible because, inter alia, operating phases of the internal combustion engine at high speeds, which could lead to an undesirably high cooling capacity, can be used to charge the cold storage heat exchanger unit, so that the cooling capacity of the evaporator these phases are not excessively increased.

Die Kühlleistung des Verdampfers ist gegebenenfalls auch einstellbar, indem das in der Saugleitung zwischen dem Ausgang des Verdampfers und dem Anschluss der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit angeordnete Ventil teilweise geschlossen wird. Über die Stellung des Ventils und den daraus resultierenden Druckabfall lässt sich die Durchströmung des Verdampfers mit Kältemittel und somit die über den Verdampfer aufgenommene Wärmemenge regulieren. The cooling capacity of the evaporator may also be adjustable by partially closing the valve arranged in the suction line between the outlet of the evaporator and the connection of the cold storage heat exchanger unit. The position of the valve and the resulting pressure drop can be used to regulate the flow through the evaporator with refrigerant and thus the amount of heat absorbed via the evaporator.

Ist die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit voll geladen, ist es auch denkbar, bei zu hohen Drehzahlen den Kompressor zeitweise vom Verbrennungsmotor abzukoppeln, um die Kühlleistung zu reduzieren. If the cold storage heat exchanger unit is fully charged, it is also conceivable to temporarily decouple the compressor from the internal combustion engine at high speeds in order to reduce the cooling capacity.

Bei hohen Kühlanforderungen bei niedrigen Drehzahlen des Verbrennungsmotors kann im Gegenzug die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit im Entlade-Modus betrieben werden, um die geforderte Kühlleistung zu liefern. At high cooling requirements at low engine speeds, in turn, the cold storage heat exchanger unit can be operated in the discharge mode to provide the required cooling capacity.

Bei der Überbrückung von Stillstandzeiten des Verbrennungsmotors beim Ansprechen der Start-Stopp-Automatik oder beim Segeln besteht gegenüber der Verwendung eines externen geregelten Kompressors kein Nachteil, da der Kompressor in diesen Betriebsmodi sowieso nicht angetrieben wird. In diesen Phasen liegt der Vorteil des erfindungsgemäßen Fahrzeug-Klimasystems darin, dass durch eine hohe Speicherkapazität der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit ein langer Betrieb von bis zu 10 min bei stillstehendem Kompressor und im Wesentlichen gleich bleibender Kühlleistung möglich ist. When bridging down times of the internal combustion engine in response to the automatic start-stop or when sailing is compared to the use of an external regulated compressor no disadvantage, since the compressor is not driven in these modes anyway. In these phases, the advantage of the vehicle air conditioning system according to the invention is that a high storage capacity of the cold storage heat exchanger unit long operation of up to 10 minutes with a stationary compressor and substantially constant cooling capacity is possible.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen: The invention will be described in more detail below with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings. In the drawings show:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeug-Klimasystems in einem Fahrzeug zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens; 1 a schematic representation of a vehicle air conditioning system according to the invention in a vehicle for carrying out a method according to the invention;

2 eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreises des Fahrzeug-Klimasystems nach 1 in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform; 2 a schematic representation of a refrigerant circuit of the vehicle air conditioning system according to 1 in a first embodiment of the invention;

2a eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreises des Fahrzeug-Klimasystems nach 1 in einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform; 2a a schematic representation of a refrigerant circuit of the vehicle air conditioning system according to 1 in a second embodiment of the invention;

3 das Fahrzeug-Klimasystem aus 2 in einem Auflade-Modus; 3 the vehicle air conditioning system 2 in a charging mode;

4 das Fahrzeug-Klimasystem aus 2 während eines Normalbetrieb-Modus des Fahrzeug-Klimasystems; 4 the vehicle air conditioning system 2 during a normal operation mode of the vehicle air conditioning system;

5 das Fahrzeug-Klimasystem aus 2 in einem ersten Entladeschritt eines Entlade-Modus; und 5 the vehicle air conditioning system 2 in a first discharging step of a discharging mode; and

6 das Fahrzeug-Klimasystem aus 2 in einem zweiten Entladeschritt eines Entlade-Modus. 6 the vehicle air conditioning system 2 in a second discharging step of a discharging mode.

7 bis 9 schematische perspektivische Darstellungen einer Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit eines erfindungsgemäßen Fahrzeug-Klimasystems, teils ohne Gehäuse; 7 to 9 schematic perspective views of a cold storage heat exchanger unit of a vehicle air conditioning system according to the invention, partly without housing;

10 eine teilgeschnittene, schematische perspektivische Darstellung einer Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit; 10 a partially sectioned, schematic perspective view of a cold storage heat exchanger unit;

11 eine diagrammatische Darstellung der Kältespeicherkapazität für verschiedene Glykol-Konzentrationen; 11 a diagrammatic representation of the cold storage capacity for different glycol concentrations;

12 eine diagrammatische Darstellung der Abhängigkeit der Kompressorleistung von der Drehzahl des Verbrennungsmotors; und 12 a diagrammatic representation of the dependence of the compressor power of the rotational speed of the internal combustion engine; and

13 eine diagrammatische Darstellung der Abhängigkeit der Leistung des Kältemittelkreises und des Kältespeichers in Abhängigkeit vom Druckverlust über die Saugleitung. 13 a diagrammatic representation of the dependence of the performance of the refrigerant circuit and the cold accumulator in dependence on the pressure loss via the suction line.

1 zeigt ein Fahrzeug-Klimasystem 10 mit einem Kältemittelkreis 12, der zur Klimatisierung eines Fahrzeug-Innenraums (nicht dargestellt) dient, aber auch weitere, nicht dargestellte Kühlfunktionen übernehmen könnte. 1 shows a vehicle air conditioning system 10 with a refrigerant circuit 12 , which serves for the air conditioning of a vehicle interior (not shown), but could also take over other, not shown cooling functions.

Das Fahrzeug-Klimasystem 10 gehört zu einem Fahrzeug, das durch einen Verbrennungsmotor 14 angetrieben wird (angedeutet in 1). Im gezeigten Beispiel ist das Fahrzeug als Mild-Hybrid-Fahrzeug ausgebildet und weist zusätzlich zum Verbrennungsmotor 14 einen unterstützenden Elektromotor 16 auf, der die Schubkraft des Verbrennungsmotors 14 ergänzen kann. Der Elektromotor 16 bezieht seine Energie aus einer Batterie 18. Die Batterie 18 kann über einen Generatorbetrieb des Elektromotors 16 geladen werden, beispielsweise durch das Recycling von Bremsenergie oder durch den Antrieb durch den Verbrennungsmotor 14. The vehicle climate system 10 belongs to a vehicle that is powered by an internal combustion engine 14 is driven (indicated in 1 ). In the example shown, the vehicle is designed as a mild hybrid vehicle and has in addition to the internal combustion engine 14 a supporting electric motor 16 on, the thrust of the internal combustion engine 14 can complement. The electric motor 16 gets its energy from a battery 18 , The battery 18 can be via a generator operation of the electric motor 16 be charged, for example by the recycling of braking energy or by the drive by the internal combustion engine 14 ,

In bestimmten Fahrsituationen, beispielsweise wenn die Batterie 18 im Wesentlichen voll geladen ist, kann Bremsenergie auch durch den Betrieb des Verbrennungsmotors 14 als Motorbremse, also durch den inneren Widerstand des Verbrennungsmotors 14, aufgenommen werden. In certain driving situations, for example when the battery 18 is essentially fully charged, braking energy can also be due to the operation of the internal combustion engine 14 as an engine brake, so by the internal resistance of the engine 14 to be recorded.

Der Verbrennungsmotor 14 ist über eine Kupplung 20 mit einem Kompressor 22 des Kältemittelkreises 12 verbunden, der, wenn er angetrieben wird, das Kältemittel durch den Kältemittelkreis 12 bewegt. Der Kompressor 22 ist hier ein ungeregelter Kompressor, ist in seiner Leistung also vollständig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors 14 abhängig. Eine Anpassung des Fördervolumens unabhängig von der Drehzahl ist hier nicht vorgesehen. Steht der Verbrennungsmotor 14 still, so steht auch der Kompressor 22 still. Er kann in diesen Fahrsituationen nicht zur Förderung von Kältemittel eingesetzt werden. The internal combustion engine 14 is about a clutch 20 with a compressor 22 of the refrigerant circuit 12 connected, which, when driven, the refrigerant through the refrigerant circuit 12 emotional. The compressor 22 Here is an unregulated compressor, so its performance is completely on the speed of the internal combustion engine 14 dependent. An adjustment of the delivery volume regardless of the speed is not provided here. Is the internal combustion engine 14 still, so is the compressor 22 quiet. He can not be used in these driving situations for the promotion of refrigerant.

Der Kompressor 22 ist beispielsweise als Scrollverdichter, Flügelrad- oder Schraubenverdichter ausgebildet. The compressor 22 For example, it is designed as a scroll compressor, impeller or screw compressor.

Der Kältemittelkreis 12 ist in einer ersten Ausführungsform näher in 2 dargestellt. Im Kältemittelkreis 12 zirkuliert ein herkömmliches, bekanntes Kältemittel. Das Kältemittel wird im Normalbetrieb des Fahrzeug-Klimasystems 10 bei laufendem Verbrennungsmotor 14 im Kompressor 22 komprimiert, von wo es zu einem Kondensator 24 strömt, in dem das Kältemittel gekühlt und kondensiert wird. Stromabwärts des Kondensators 24 ist ein Expansionsventil 26 mit einem Absperrventil angeordnet, in dem das Kältemittel entspannt wird, bevor es einen Verdampfer 28 durchströmt, in dem es Wärme aus einem nicht näher dargestellten Fahrzeuginnenraum aufnimmt. Über eine Saugleitung 30 gelangt das Kältemittel schließlich zurück zum Kompressor 22. The refrigerant circuit 12 is closer in a first embodiment 2 shown. In the refrigerant circuit 12 circulates a conventional, known refrigerant. The refrigerant is in normal operation of the vehicle air conditioning system 10 while the internal combustion engine is running 14 in the compressor 22 compressed from where it becomes a capacitor 24 flows, in which the refrigerant is cooled and condensed. Downstream of the condenser 24 is an expansion valve 26 arranged with a shut-off valve, in which the refrigerant is depressurized before there is an evaporator 28 flows through, in which it absorbs heat from a vehicle interior, not shown. Via a suction line 30 the refrigerant eventually returns to the compressor 22 ,

Der Abschnitt des Kältemittelkreises 12 in Strömungsrichtung zwischen Kompressor 22 und Expansionsventil 26 wird als Hochdruckzweig bezeichnet, während der Abschnitt in Strömungsrichtung zwischen dem Expansionsventil 26 und dem Kompressor 22 als Niederdruckzweig bezeichnet wird. The section of the refrigerant circuit 12 in the flow direction between the compressor 22 and expansion valve 26 is referred to as a high-pressure branch, while the portion in the flow direction between the expansion valve 26 and the compressor 22 is referred to as low pressure branch.

Im Kältemittelkreis 12 ist außerdem eine Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 vorgesehen, die ein Kältespeichermaterial enthält. Der Aufbau der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 wird unten näher im Zusammenhang mit den 7 bis 11 beschrieben. In the refrigerant circuit 12 is also a cold storage heat exchanger unit 32 provided, which contains a cold storage material. The structure of the cold storage heat exchanger unit 32 will be closer in the context of the below 7 to 11 described.

Die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 ist parallel zum Verdampfer 28 zwischen dem Expansionsventil 26 und dem Kompressor 22 angeordnet, wobei ein erster Anschluss 34 mit dem Niederdruckzweig stromaufwärts des Verdampfers 28 und ein zweiter Anschluss 36 über eine kurze Zuleitung 38 stromabwärts des Verdampfers 28 mit der Saugleitung 30 verbunden ist. The cold storage heat exchanger unit 32 is parallel to the evaporator 28 between the expansion valve 26 and the compressor 22 arranged, with a first connection 34 with the low pressure branch upstream of the evaporator 28 and a second connection 36 over a short lead 38 downstream of the evaporator 28 with the suction line 30 connected is.

Mit dem ersten Anschluss 34 ist die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 über eine Versorgungsleitung 40 strömungsmäßig mit einem Eingang 42 des Verdampfers 28 verbindbar. Ein elektrisches Absperrventil 44 in der Versorgungsleitung 40 ermöglicht es, einen Fluidfluss durch die Versorgungsleitung 40 zuzulassen oder zu unterbinden. With the first connection 34 is the cold storage heat exchanger unit 32 via a supply line 40 fluidly with an input 42 of the evaporator 28 connectable. An electric one shut-off valve 44 in the supply line 40 allows fluid flow through the supply line 40 permit or prohibit.

Im hier gezeigten Beispiel ist die Versorgungsleitung 40 eine Kapillare mit einem Durchmesser von etwa 2 bis 6 mm. Daher wirkt die Versorgungsleitung 40 bei einem Durchfluss von Kältemittel vom Kältemittelkreis 12 zum ersten Anschluss 34 der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 als Drossel, sodass sich ein Druckunterschied zwischen der Mündung der Versorgungsleitung 40 in den eigentlichen Kältemittelkreis 12 und dem ersten Anschluss 34 der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 von etwa 0,2 bis 1,5 bar einstellt. In the example shown here is the supply line 40 a capillary with a diameter of about 2 to 6 mm. Therefore, the supply line works 40 at a flow of refrigerant from the refrigerant circuit 12 to the first connection 34 the cold storage heat exchanger unit 32 as a throttle, causing a pressure difference between the mouth of the supply line 40 into the actual refrigerant circuit 12 and the first connection 34 the cold storage heat exchanger unit 32 from about 0.2 to 1.5 bar.

Außerdem ist in 2 der zweite Anschluss 36 der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 mittels einer Hochdruck-Kältemittelleitung 46 mit einer den Kondensator 24 und das Expansionsventil 26 verbindenden Hochdruckleitung 48 des Kältemittelkreises 12 im Hochdruckzweig verbindbar. In der Hochdruck-Kältemittelleitung 46 ist ein Absperrventil 50 angeordnet, über das das Einströmen von Kältemittel in die Hochdruck-Kältemittelleitung 46 ermöglicht oder unterbunden werden kann. It is also in 2 the second connection 36 the cold storage heat exchanger unit 32 by means of a high-pressure refrigerant line 46 with a capacitor 24 and the expansion valve 26 connecting high pressure line 48 of the refrigerant circuit 12 connectable in the high-pressure branch. In the high-pressure refrigerant line 46 is a shut-off valve 50 arranged, via which the inflow of refrigerant into the high-pressure refrigerant line 46 allows or can be prevented.

Zwischen dem Ausgang 52 des Verdampfers 28 und dem Abzweig der Zuleitung 38 ist in der Saugleitung 30 ein Ventil 54 vorgesehen. Das Ventil 54 ist hier als stufenlos steuerbares elektronisches Ventil ausgelegt, das einen Strömungsquerschnitt der Saugleitung 30 zwischen einem maximalen Strömungsquerschnitt und einer vollständigen Absperrung der Saugleitung 30 variieren kann. Between the exit 52 of the evaporator 28 and the branch of the supply line 38 is in the suction line 30 a valve 54 intended. The valve 54 is designed here as a continuously controllable electronic valve, which has a flow cross-section of the suction line 30 between a maximum flow cross-section and a complete shut-off of the suction line 30 can vary.

So kann unter anderem ein Druckabfall in der Größenordnung des Druckabfalls, der durch die Versorgungsleitung 40 hervorgerufen wird, erreicht werden, also hier etwa im Bereich von 0,2 bis 1,5 bar. Thus, inter alia, a pressure drop of the order of magnitude of the pressure drop through the supply line 40 is achieved, so here about in the range of 0.2 to 1.5 bar.

Das elektronisch gesteuerte Ventil 54 kann in einer Variante auch durch eine Kombination aus einem als Auf/Zu-Ventil ausgebildeten Ventil 54 sowie einer das Ventil 54 überbrückenden, parallel zu der Saugleitung 30 angeordneten Bypassleitung 54a ersetzt sein (angedeutet in 2 mit gestrichelten Linien). In der Bypassleitung 54a ist hier ein weiteres Ventil 54b vorgesehen, das eine Strömung durch die Bypassleitung 54a zulassen oder unterbinden kann. Außerdem weist die Bypassleitung 54a eine Drossel 54c mit festem Querschnitt auf, die den gewünschten Druckabfall bewirkt. The electronically controlled valve 54 In a variant, it may also be a combination of a valve designed as an on / off valve 54 and one the valve 54 bridging, parallel to the suction line 30 arranged bypass line 54a be replaced (indicated in 2 with dashed lines). In the bypass line 54a Here is another valve 54b provided that a flow through the bypass line 54a allow or prevent. In addition, the bypass line 54a a throttle 54c with a fixed cross section, which causes the desired pressure drop.

Die Arbeitsweise des Fahrzeug-Klimasystems 10 wird anhand der 3 bis 6 beschrieben. The operation of the vehicle air conditioning system 10 is determined by the 3 to 6 described.

Das Fahrzeug-Klimasystem 10 kann in einem Lade-Modus betrieben werden, der in 3 gezeigt ist. Im Lade-Modus wird der Kältespeicher der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 aufgeladen, d.h. das darin enthaltenen Kältespeichermaterial gibt Wärme an das die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 durchströmende Kältemittel ab und wechselt dabei zumindest teilweise in den festen Aggregatszustand. The vehicle climate system 10 can be operated in a charging mode, which in 3 is shown. In charging mode, the cold storage of the cold storage heat exchanger unit 32 charged, ie the cold storage material contained therein gives heat to the cold storage heat exchanger unit 32 flowing through refrigerant and changes at least partially in the solid state.

Für den Lade-Modus bleibt das Absperrventil 50 in der Hochdruck-Kältemittelleitung 46 geschlossen, während das Absperrventil 44 in der Versorgungsleitung 40 geöffnet oder teilgeöffnet wird. Demzufolge kann Kältemittel aus dem Niederdruckzweig stromaufwärts des Eingangs 42 des Verdampfers 28 durch den ersten Anschluss 34 in einen unteren Tank 56 der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 einströmen, den Wärmetauscher 58 der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 durchlaufen und aus einem oberen Tank 60 über den zweiten Anschluss 36 und die Zuleitung 38 stromabwärts des Ausgangs 52 des Verdampfers 28 in die Saugleitung 30 in Richtung zum Kompressor 22 abfließen (siehe auch 7 bis 10). Im Lade-Modus strömt Kältemittel also parallel zur Durchströmung des Verdampfers 28 auch durch die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 und kühlt dort das Kältespeichermaterial so weit herunter, dass dieses zumindest teilweise von der flüssigen in die feste Phase wechselt. For the charging mode, the shut-off valve remains 50 in the high-pressure refrigerant line 46 closed while the shut-off valve 44 in the supply line 40 opened or partially opened. As a result, refrigerant may exit the low pressure branch upstream of the inlet 42 of the evaporator 28 through the first connection 34 in a lower tank 56 the cold storage heat exchanger unit 32 inflow, the heat exchanger 58 the cold storage heat exchanger unit 32 go through and out of an upper tank 60 over the second connection 36 and the supply line 38 downstream of the exit 52 of the evaporator 28 in the suction line 30 towards the compressor 22 drain (see also 7 to 10 ). In charge mode, refrigerant flows parallel to the flow through the evaporator 28 also through the cold storage heat exchanger unit 32 and cools down there the cold storage material so far that this at least partially changes from the liquid to the solid phase.

Aufgrund der Drosselung in der Versorgungsleitung 40 herrscht am ersten Anschluss 34 der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 ein niedrigerer Druck als am Eingang 42 des Verdampfers 28. Der Verdampfer 28 kann beispielsweise mit einem Druck von etwa 3 bar betrieben werden, während an der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 ein Druck von etwa 2 bar anliegt. Due to the throttling in the supply line 40 prevails at the first connection 34 the cold storage heat exchanger unit 32 a lower pressure than at the entrance 42 of the evaporator 28 , The evaporator 28 For example, it can be operated at a pressure of about 3 bar, while at the cold storage heat exchanger unit 32 a pressure of about 2 bar is applied.

Um bei diesem Druckgefälle ein Durchströmen der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 zu ermöglichen, kann das Ventil 54 in der Saugleitung 30 teilweise geschlossen und auf eine entsprechend geringe Durchflussmenge eingestellt sein, um den notwendigen Druckabfall über den Verdampfer 28 zu erzeugen. At this pressure gradient, a flow through the cold storage heat exchanger unit 32 to allow the valve 54 in the suction line 30 partially closed and adjusted to a correspondingly low flow rate to the necessary pressure drop across the evaporator 28 to create.

Die Temperatur im Wärmetauscher 58 der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 kann etwa zwischen –20 °C und –3 °C liegen. The temperature in the heat exchanger 58 the cold storage heat exchanger unit 32 can be between about -20 ° C and -3 ° C.

Der Verdampfer 28 wird in der Regel auch während des Ladens des Kältespeichers von Kältemittel durchströmt, um auch im Lade-Modus eine Kühlung des Fahrzeug-Innenraums zu ermöglichen. The evaporator 28 As a rule, refrigerant is also flowed through during the charging of the cold accumulator in order to enable cooling of the vehicle interior even in the charging mode.

Spätestens wenn das gesamte Kältespeichermittel in seiner festen Phase ist, wechselt das Fahrzeug-Klimasystem 10 in seinen in 4 dargestellten Normalbetriebs-Modus. At the latest when the entire cold storage agent is in its solid phase, the vehicle air conditioning system changes 10 in his in 4 illustrated normal operation mode.

Das Ventil 44 in der Versorgungsleitung 40 wird geschlossen. Kältemittel fließt jetzt nur noch durch den normalen Kältemittelkreis 12 und durchströmt den Verdampfer 28, aber nicht mehr die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32. The valve 44 in the supply line 40 will be closed. Refrigerant now only flows through the normal refrigerant circuit 12 and flows through the evaporator 28 but no longer the cold storage heat exchanger unit 32 ,

Im Normalbetriebs-Modus kann verdampfendes, sich in der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 befindendes Kältemittel über die Zuleitung 38 in die Saugleitung 30 abströmen. In normal operation mode can evaporate, located in the cold storage heat exchanger unit 32 located refrigerant via the supply line 38 in the suction line 30 flow out.

Alternativ ist es auch im Normalbetrieb möglich, Kältemittel durch die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 zu leiten, indem das Ventil 44 in der Versorgungsleitung 40 geöffnet wird und über das Ventil 54 eine teilweise Drosselung der Saugleitung 30 bewirkt wird. Bei dieser Betriebsart wird die Durchströmung des Verdampfers 28 und damit dessen Kühlleistung angepasst. Alternatively, it is also possible in normal operation, refrigerant through the cold storage heat exchanger unit 32 to conduct by the valve 44 in the supply line 40 is opened and over the valve 54 a partial throttling of the suction line 30 is effected. In this mode, the flow through the evaporator 28 and thus adjusted its cooling capacity.

Wird der Kältespeicher benötigt, weil der Fahrzeuginnenraum bei stillstehendem Kompressor 22 weiterhin gekühlt werden soll, wird das Fahrzeug-Klimasystem 10 in einem Entlade-Modus betrieben, der in den 5 und 6 gezeigt ist. If the cold storage is needed, because the vehicle interior with a stationary compressor 22 continues to be cooled, is the vehicle air conditioning system 10 operated in a discharge mode, which in the 5 and 6 is shown.

Im Entlade-Modus nimmt das Kältespeichermaterial der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 Wärmeenergie aus dem Kältemittel auf und wird dabei wieder verflüssigt. In the discharge mode, the cold storage material of the cold storage heat exchanger unit increases 32 Heat energy from the refrigerant and is thereby liquefied again.

Im Entlade-Modus werden abwechselnd zwei Entladeschritte ausgeführt und gegebenenfalls mehrfach wiederholt. 5 zeigt einen ersten Entladeschritt, während 6 einen zweiten Entladeschritt zeigt. In unloading mode, two unloading steps are carried out alternately and, if necessary, repeated several times. 5 shows a first discharging step while 6 shows a second discharge step.

Im ersten Entladeschritt wirkt die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 als thermischer Kompressor und bewirkt den Transport des Kältemittels durch den Kältemittelkreis 12. In the first discharge step, the cold storage heat exchanger unit acts 32 as a thermal compressor and causes the transport of the refrigerant through the refrigerant circuit 12 ,

Hierzu wird das Expansionsventil 26 geschlossen, sodass ein Kältemittelfluss vom Hochdruckzweig zum Niederdruckzweig unterbunden ist. For this purpose, the expansion valve 26 closed, so that a flow of refrigerant from the high pressure branch to the low pressure branch is prevented.

Das Absperrventil 50 in der Hochdruck-Kältemittelleitung 46 bleibt zunächst geschlossen. Jedoch wird das Absperrventil 44 in der Versorgungsleitung 40 geöffnet. The shut-off valve 50 in the high-pressure refrigerant line 46 stay closed first. However, the shut-off valve will 44 in the supply line 40 open.

Das in die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 einströmende Kältemittel wird bei Durchlaufen des Wärmetauschers 58 durch den Wärmeübertrag auf das Kältespeichermaterial so weit heruntergekühlt, dass es sich verflüssigt. Aufgrund des bei der Kondensation des Kältemittels entstehenden Unterdrucks wird Kältemittel aus dem Verdampfer 28 abgezogen. The in the cold storage heat exchanger unit 32 incoming refrigerant is passing through the heat exchanger 58 cooled by the heat transfer to the cold storage material so far that it liquefies. Due to the resulting in the condensation of the refrigerant negative pressure refrigerant is from the evaporator 28 deducted.

Das Ventil 54 in der Saugleitung 30 ist vollständig geöffnet, um ein schnelles Rückströmen von Kältemittel in die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 sowohl über den ersten Anschluss 34 als auch über den zweiten Anschluss 36 zu ermöglichen. The valve 54 in the suction line 30 is fully open to allow rapid return of refrigerant into the cold storage heat exchanger unit 32 both over the first port 34 as well as the second connection 36 to enable.

Im ersten Entladeschritt herrscht in der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 beispielsweise ein Druck von etwa 2,5 bar, während im Verdampfer 28 ein Druck von etwa 2,9 bar anliegt. In the first discharge step prevails in the cold storage heat exchanger unit 32 for example, a pressure of about 2.5 bar while in the evaporator 28 a pressure of about 2.9 bar is applied.

Das verflüssigte Kältemittel sammelt sich zunächst im unteren Tank 56 und, wenn dieser gefüllt ist, im Wärmetauscher 58. Ist ein vorbestimmter Füllstand L erreicht, z.B. entweder wenn der untere Tank 56 vollständig gefüllt ist oder wenn eine bestimmte Füllhöhe von 40 bis 90 %, insbesondere von 40–60%, im Wärmetauscher 58 erreicht ist, erfolgt ein Wechsel zum zweiten Entladeschritt. Dieser ist in 6 dargestellt. The liquefied refrigerant first accumulates in the lower tank 56 and, if filled, in the heat exchanger 58 , Is a predetermined level L reached, for example, either when the lower tank 56 is completely filled or if a certain filling level of 40 to 90%, in particular 40-60%, in the heat exchanger 58 is reached, there is a change to the second Entladeschritt. This one is in 6 shown.

Durch das Öffnen des Absperrventils 50 wird mittels des höheren Druckes in der Hochdruckleitung 48 das im unteren Bereich der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 angesammelte kondensierte Kältemittel wieder in den Verdampfer 28 gedrückt. By opening the shut-off valve 50 is due to the higher pressure in the high pressure line 48 in the lower part of the cold storage heat exchanger unit 32 accumulated condensed refrigerant back into the evaporator 28 pressed.

Hierzu bleibt nach wie vor das Expansionsventil 26 abgesperrt, es wird jetzt jedoch das Ventil 54 komplett geschlossen. Das Ventil 50 in der Hochdruck-Kältemittelleitung 46 wird nun geöffnet. Infolgedessen strömt von der Hochdruckleitung 48 unter hohem Druck (größer 4 bar) stehendes Kältemittel über den zweiten Anschluss 36 in die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 ein, entspannt sich und wird dort durch die Expansion abgekühlt. Das so entstandene Gas verdrängt das flüssige, im unteren Bereich der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 im Wärmetauscher 58 und im unteren Tank 56 gespeicherte Kältemittel über die Versorgungsleitung 40 in den Verdampfer 28. This still remains the expansion valve 26 shut off, but it is now the valve 54 completely closed. The valve 50 in the high-pressure refrigerant line 46 will be opened now. As a result, flows from the high pressure line 48 high pressure (greater than 4 bar) refrigerant over the second port 36 in the cold storage heat exchanger unit 32 one, relaxes and is cooled down there by the expansion. The resulting gas displaces the liquid, in the lower part of the cold storage heat exchanger unit 32 in the heat exchanger 58 and in the lower tank 56 stored refrigerant via the supply line 40 in the evaporator 28 ,

Im Verdampfer 28 nimmt das durch das Kältespeichermaterial gekühlte flüssige Kältemittel die Wärme aus dem Fahrzeuginnenraum auf und verdampft. Der Verdampfer 28 wird dabei nicht durchströmt, da die Saugleitung 30 vollständig abgesperrt ist. In the evaporator 28 The liquid refrigerant cooled by the cold storage material absorbs the heat from the vehicle interior and evaporates. The evaporator 28 is not flowed through, since the suction line 30 completely shut off.

Nun schließt sich wieder ein erster Entladeschritt an, in dem das Ventil 50 in der Hochdruck-Kältemittelleitung 46 erneut geschlossen und das Ventil 54 erneut geöffnet wird. Entsprechend strömt nun gasförmiges Kältemittel vom Verdampfer 28 zurück zur Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32, wo es erneut gekühlt und verflüssigt wird. Now, a first Entladeschritt joins again, in which the valve 50 in the high-pressure refrigerant line 46 closed again and the valve 54 reopened. Accordingly, gaseous refrigerant now flows from the evaporator 28 back to the cold storage heat exchanger unit 32 where it is again cooled and liquefied.

Anschließend kann die kondensierte Kältemittel-Flüssigkeit in einem weiteren zweiten Entladeschritt wieder zum Verdampfer 28 geleitet werden. Subsequently, the condensed refrigerant liquid can be returned to the evaporator in a further second discharge step 28 be directed.

Dieser Wechsel der Entladeschritte kann so lange fortgeführt werden, bis entweder das Wärmetauschermaterial vollständig den Phasenübergang in die flüssige Phase vollzogen hat oder bis das Druckreservoir im Hochdruckzweig erschöpft ist. This change of Entladeschritte can be continued until either the heat exchanger material has completely completed the phase transition into the liquid phase or until the pressure reservoir is exhausted in the high-pressure branch.

Über den Öffnungsgrad der Ventile 44 und 54 kann dabei im ersten Entladeschritt der vom Verdampfer 28 in die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 überströmende gasförmige Kältemittel-Volumenstrom und damit die Kühlleistung im Entladebetrieb reguliert werden. About the opening degree of the valves 44 and 54 can in the first Entladeschritt the evaporator 28 in the cold storage heat exchanger unit 32 overflowing gaseous refrigerant flow rate and thus the cooling capacity can be regulated in the unloading operation.

Bei einer zweiten möglichen Ausführungsform, die in 2a dargestellt ist, wird bei stillstehendem Kompressor 22 nicht der Druck des Hochdruckzweigs zur Bewegung des Kältemittels ausgenutzt, sondern es ist eine über die Batterie 18 elektrisch angetriebene Kältemittelpumpe 62 vorgesehen, die zwischen dem Ausgang der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 und dem Eingang des Verdampfers 28 in der Leitung 40 angeordnet ist. Das verflüssigte Kältemittel wird durch die Kältemittelpumpe 62 über die Leitung 40 in den Verdampfer 28 bewegt. Das Expansionsventil 26 ist auch in dieser Ausführungsform im Entlade-Modus abgesperrt, sodass nur der Niederdruckzweig des Kältemittelkreises 12 von Kältemittel durchströmt wird. Die Verflüssigung des Kältemittels erfolgt in der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 durch den Wärmeübertrag auf das Kältespeichermaterial, jedoch wird der Transport von verflüssigtem Kältemittel in den Verdampfer 28 über die Leitung 40 durch die Pumpe 62 bewirkt. Das im Verdampfer 28 verdampfte Kältemittel strömt durch das Temperaturgefälle und den damit verbundenen Unterschied im Sättigungsdruck ohne Pumpe 62 zurück in die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32. In a second possible embodiment, which is in 2a is shown, is at a standstill compressor 22 not the pressure of the high pressure branch to move the refrigerant exploited, but it is one on the battery 18 electrically driven refrigerant pump 62 provided between the outlet of the cold storage heat exchanger unit 32 and the entrance of the evaporator 28 in the pipe 40 is arranged. The liquefied refrigerant is passed through the refrigerant pump 62 over the line 40 in the evaporator 28 emotional. The expansion valve 26 is shut off in the discharge mode in this embodiment, so that only the low-pressure branch of the refrigerant circuit 12 flows through refrigerant. The liquefaction of the refrigerant takes place in the cold storage heat exchanger unit 32 by the heat transfer to the cold storage material, however, the transport of liquefied refrigerant in the evaporator 28 over the line 40 through the pump 62 causes. That in the evaporator 28 Vaporized refrigerant flows through the temperature gradient and the associated difference in saturation pressure without a pump 62 back into the cold storage heat exchanger unit 32 ,

In diesem Fall zirkuliert das Kältemittel durch den Verdampfer 28 und die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32, wobei durch das Wärmespeichermaterial das erhitzte, vom Verdampfer 28 zurückströmende Kältemittel erneut herunter gekühlt und verflüssigt wird. Zur Reduktion der Kühlleistung des Verdampfers 28 im Entlade-Modus wird in dieser Variante das Ventil 54 teilweise geschlossen, um die Durchströmung des Verdampfers 28 zu reduzieren. In this case, the refrigerant circulates through the evaporator 28 and the cold storage heat exchanger unit 32 , wherein heated by the heat storage material from the evaporator 28 Re-flowing refrigerant is cooled down again and liquefied. To reduce the cooling capacity of the evaporator 28 in discharge mode, the valve is in this variant 54 partially closed to the flow through the evaporator 28 to reduce.

Die 7 bis 10 zeigen die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 näher. The 7 to 10 show the cold storage heat exchanger unit 32 closer.

Der obere Tank 60 und der untere Tank 56, die hier jeweils aus zwei horizontal liegenden, parallelen Rohren bestehen, sind über den dazwischen angeordneten Wärmetauscher 58 verbunden. Der Wärmetauscher 58 weist eine Anzahl von Wärmetauscherrohren 64 auf, die vom Kältemittel durchströmt werden, wenn dieses vom unteren Tank 56 zum oberen Tank 60 bzw. vom oberen Tank 60 zum unteren Tank 56 strömt. Außerdem sind Wärmetauscherrippen 66 vorgesehen, die beidseitig mit den Wärmetauscherrohren 64 verlötet sind. The upper tank 60 and the lower tank 56 , each consisting of two horizontal, parallel tubes, are located above the heat exchanger located in between 58 connected. The heat exchanger 58 has a number of heat exchanger tubes 64 on which the refrigerant flows through, if this from the lower tank 56 to the upper tank 60 or from the upper tank 60 to the lower tank 56 flows. There are also heat exchanger fins 66 provided, on both sides with the heat exchanger tubes 64 are soldered.

In diesem Beispiel sind die Wärmetauscherrippen 66 aus Aluminium mit einer sehr geringen Wandstärke von 0,08 mm hergestellt, wobei der Abstand der Wärmetauscherrippen ca. 1,5 mm beträgt. In this example, the heat exchanger fins 66 made of aluminum with a very small wall thickness of 0.08 mm, wherein the distance of the heat exchanger fins is about 1.5 mm.

Die Baugruppe aus den Wärmetauscherrohren 64 und den Wärmetauscherrippen 66 ist in einem Hohlraum 68 angeordnet, in dem sich ein Kältespeichermaterial, in diesem Fall eine Wasser-Glykol-Mischung, befindet, wobei sich das Kältespeichermaterial zwischen den Wärmetauscherrippen 66 und in direktem Kontakt mit diesen befindet. Wenn das Kältespeichermaterial Wasser enthält, so wie bei der Verwendung einer Wasser-Glykol-Mischung, wird es vorteilhaft nicht bis zur vollständigen Erstarrung des gesamten Kältespeichermaterials abgekühlt. Die Kältespeicherkapazitäten für verschiedene Wasser-Glykol-Gemische sind in 11 dargestellt (für eine 3%- und eine 5%-Glykollösung). The assembly from the heat exchanger tubes 64 and the heat exchanger fins 66 is in a cavity 68 in which a cold storage material, in this case a water-glycol mixture is located, wherein the cold storage material between the heat exchanger fins 66 and in direct contact located with these. Advantageously, when the cold storage material contains water, such as when using a water-glycol mixture, it is not cooled until complete solidification of the entire cold storage material. The cold storage capacities for various water-glycol mixtures are in 11 shown (for a 3% and a 5% glycolysis solution).

In diesem Beispiel hat der Kältespeicher eine Speicherkapazität von etwa 30 bis 300 Wh, womit sich eine ausreichende Kühlleistung für mehrere Minuten, insbesondere etwa 1 bis 10 Minuten, erreichen lässt (z.B. bei einer Kühlleistung des Verdampfers 28 von ca. 2.000 W). In this example, the cold storage has a storage capacity of about 30 to 300 Wh, which can be a sufficient cooling performance for several minutes, in particular about 1 to 10 minutes, reach (eg at a cooling capacity of the evaporator 28 of about 2,000 W).

Zur Entladung eines maximal dimensionierten Kältespeichers mit einer in erster Linie latent in der festen Phase des Kältespeichermaterials gespeicherten Wärmemenge von 300 Wh, oder in anderen Einheiten 1080 kJ, ist eine zu kondensierende Kältemittelmenge von 5,6 kg erforderlich. For discharging a maximum dimensioned cold accumulator with a heat quantity of 300 Wh stored primarily in the solid phase of the cold storage material, or in other units 1080 kJ, a quantity of refrigerant of 5.6 kg to be condensed is required.

Da die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 im ersten Entladeschritt selbst bei 80% Füllmenge nur ca. 0,5kg flüssiges Kältemittel aufnehmen kann, sind zur völligen Entladung der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 mit 300Wh ca. 11 Zyklen mit aufeinanderfolgendem ersten und zweiten Entladeschritt erforderlich (siehe auch Tabelle 1 für das Kältemittel R134a). As the cold storage heat exchanger unit 32 in the first discharge step, even at 80% capacity, only about 0.5 kg liquid refrigerant can absorb, are for complete discharge of the cold storage heat exchanger unit 32 with 300Wh approx. 11 cycles with successive first and second discharging steps (see also Table 1 for the refrigerant R134a).

Um die Wirkung der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 als thermischer Kompressor nicht allzu sehr abzuschwächen, beispielsweise aufgrund einer Versperrung der inneren Wärmetauscherfläche durch das angestaute flüssige Kältemittel, wird üblicherweise bereits bei einer Anstauung des flüssigen Kältemittels im Kältespeicher von ca. 30% vom ersten in den zweiten Entladeschritt übergegangen und damit das flüssige Kältemittel wieder in den Verdampfer 28 gedrückt. In letzterem Fall erhöht sich die Anzahl an aufeinanderfolgenden Entladeschritten auf bis zu 20 Zyklen Verdampferleistung Temperatur des kondensierten Kältemittels 5 5 °C Enthalpie des flüssigen gesättigten Kältemittels 206 206 kJ/K Mittlerer Verdampferdruck 3,5 3,5 bar Enthalpie des gasförmigen gesättigten Kältemittels 400 400 kJ/K Enthalpie-Differenz im Verdampfer 194 194 kJ/K Speicherkapazität 30 (108) 300 (1080) Wh (kJ) Erforderliche gesamte Kältemittelmenge zur völligen Entladung des Kältespeichers 0,6 5,6 kg Dichte des flüssigen Kältemittels 1,28 1,28 kg/dm3 Entladeleistung 360 3600 kW Entladezeit 5 5 min Födermenge der Kältemittelpumpe 0,1 0.9 dm3/min Tabelle 1 To the effect of the cold storage heat exchanger unit 32 Not too much attenuated as a thermal compressor, for example due to obstruction of the inner heat exchanger surface by the accumulated liquid refrigerant, is usually already transferred at a stagnation of the liquid refrigerant in the cold storage of about 30% from the first to the second discharge step and thus the liquid refrigerant again in the evaporator 28 pressed. In the latter case, the number of consecutive discharge steps increases up to 20 cycles evaporator capacity Temperature of the condensed refrigerant 5 5 ° C Enthalpy of the liquid saturated refrigerant 206 206 kJ / K Average evaporator pressure 3.5 3.5 bar Enthalpy of the gaseous saturated refrigerant 400 400 kJ / K Enthalpy difference in the evaporator 194 194 kJ / K memory 30 (108) 300 (1080) Wh (kJ) Required total amount of refrigerant to completely discharge the cold accumulator 0.6 5.6 kg Density of the liquid refrigerant 1.28 1.28 kg / dm 3 discharge 360 3600 kW discharge 5 5 min Amount of refrigerant pump 0.1 0.9 dm 3 / min Table 1

Die Erfindung ist mit jedem geeigneten Kältemittel umsetzbar. Infrage kommen insbesondere neben R134a auch R1234f und R744. The invention can be implemented with any suitable refrigerant. In particular, apart from R134a, R1234f and R744 are also suitable.

Die Einheit aus oberem Tank 60, unterem Tank 56 und Wärmetauscher 58 ist von einer isolierenden Außenhülle 70 und einem Deckel 72 umgeben, die einen Luftspalt zwischen ihrer Außenwand und dem Hohlraum 68 lässt. Der Luftspalt könnte auch mit einem geeigneten Isoliermaterial aufgefüllt sein, wobei es das Ziel ist, eine Wärmeübertragung auf die Umgebung so weit wie möglich zu reduzieren. The unit of upper tank 60 , lower tank 56 and heat exchangers 58 is from an insulating outer shell 70 and a lid 72 Surrounded by an air gap between its outer wall and the cavity 68 leaves. The air gap could also be filled with a suitable insulating material, the aim being to reduce heat transfer to the environment as much as possible.

Die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 wird in der in den 7–10 gezeigten Position im Fahrzeug-Klimasystem 10 verbaut, sodass der obere Tank 60 höher liegt als der untere Tank 56 und die die Tanks 56, 60 bildenden Rohre waagerecht liegen. The cold storage heat exchanger unit 32 will be in the in the 7 - 10 shown position in the vehicle air conditioning system 10 installed, so the upper tank 60 higher than the lower tank 56 and the tanks 56 . 60 forming tubes lie horizontally.

Der Entlade-Modus wird in allen Fahrsituationen eingesetzt, in denen der Kompressor 22 stillsteht, also keine Bewegung des Kältemittels im Kältemittelkreis 12 bewirken kann. The discharge mode is used in all driving situations in which the compressor 22 stands still, so no movement of the refrigerant in the refrigerant circuit 12 can cause.

Dies betrifft bei Hybridfahrzeugen beispielsweise Situationen, in denen das Fahrzeug für kurze Zeit stillsteht, etwa an einer Ampel oder im Stau, und die Start-/Stopp-Automatik den Verbrennungsmotor 14 abstellt. Diese Stillstandphasen können von wenigen Sekunden bis zu einigen Minuten dauern. In hybrid vehicles, for example, this applies to situations in which the vehicle is stationary for a short time, for example at a traffic light or in a traffic jam, and the automatic start / stop function of the internal combustion engine 14 turns off. These stoppages can take from a few seconds to a few minutes.

Der Verbrennungsmotor 14 kann aber auch beim langsamen Ausrollenlassen des Fahrzeugs oder bei antriebslosen Rollphasen, dem sogenannten Segeln, abgeschaltet werden, um Kraftstoff zu sparen. Auch in diesen Fahrsituationen wird das Fahrzeugklimasystem 10 hier im Entlade-Modus betrieben, um eine durchgängige ausreichende Kühlung des Fahrzeuginnenraums sicherzustellen. The internal combustion engine 14 However, it can also be switched off when the vehicle is coasting slowly or when there are no drive phases, the so-called sailing, in order to save fuel. Even in these driving situations, the vehicle air conditioning system 10 operated here in the discharge mode to ensure a continuous sufficient cooling of the vehicle interior.

Der Entlade-Modus wird in diesem Beispiel aber auch eingesetzt, wenn der Verbrennungsmotor 14 mit niedrigen Drehzahlen unterhalb einer unteren Drehzahlschwelle von beispielsweise etwa 1.000 Umdrehungen pro Minute läuft. Dies ist bei elektromotorunterstützten Mild-Hybridfahrzeugen ein Bereich, in dem der Elektromotor 16 den Verbrennungsmotor 14 unterstützt, insbesondere beim Beschleunigen während des Anfahrens. Das Fahrzeugklimasystem 10 wird hier im Entlade-Modus betrieben, um Kraftstoff einzusparen. The discharge mode is also used in this example when the internal combustion engine 14 running at low speeds below a lower speed threshold, for example, about 1,000 revolutions per minute. In electric motor-assisted mild hybrid vehicles, this is an area in which the electric motor 16 the internal combustion engine 14 supported, especially during acceleration during startup. The vehicle climate system 10 is operated here in the discharge mode to save fuel.

Außerdem lässt sich der Entlade-Modus einsetzen, um den Verbrennungsmotor 14 in Fahrsituationen mit hoher Belastung zu entlasten und so ebenfalls zur Kraftstoffersparnis beizutragen. Dies gilt beispielsweise für Phasen, in denen der Verbrennungsmotor 14 den Elektromotor 16 als Generator betreibt, um die Batterie 18 zu laden. Hier kann, zumindest für einige Minuten, der Betrieb des Fahrzeugklimasystems 10 von der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 im Entlade-Modus übernommen werden, um eine zusätzliche, kraftstoffverbrauchende Belastung des Verbrennungsmotors 14 zu vermeiden und beispielsweise den Verbrennungsmotor 14 in einem günstigen Drehmoment- oder Drehzahlbereich betreiben zu können. In addition, the discharge mode can be used to the internal combustion engine 14 relieve stress in driving situations with high load and so also contribute to fuel economy. This applies, for example, to phases in which the internal combustion engine 14 the electric motor 16 as a generator operates to the battery 18 to load. Here, at least for a few minutes, the operation of the vehicle air conditioning system 10 from the cold storage heat exchanger unit 32 be taken in the discharge mode, to an additional, fuel-consuming load of the internal combustion engine 14 to avoid and, for example, the internal combustion engine 14 to operate in a favorable torque or speed range.

Gleiches gilt für starke Beschleunigungsphasen oder sonstigen Betrieb des Verbrennungsmotors 14 bei sehr hohen Drehzahlen oder sehr hohen Drehmomenten. Auch hier kann kurzfristig das Fahrzeugklimasystem 10 im Entlade-Modus betrieben werden, um bei Lastspitzen den Verbrennungsmotor 14 zu entlasten. The same applies to strong acceleration phases or other operation of the internal combustion engine 14 at very high speeds or very high torques. Again, in the short term, the vehicle air conditioning system 10 be operated in the discharge mode to the load at peak load the internal combustion engine 14 to relieve.

Es ist nicht notwendig, den Entlade-Modus stets bis zur maximal möglichen Zeitdauer laufen zu lassen, auch ein Umschalten für wenige Minuten oder sogar wenige Sekunden ist denkbar. It is not necessary to run the discharge mode always up to the maximum possible time duration, even a switchover for a few minutes or even a few seconds is conceivable.

In den Fällen, in denen der Verbrennungsmotor 14 läuft, wird zum Einleiten des Entlade-Modus die Kupplung 20 zum Kompressor 22 getrennt, um den Kompressor 22 abzuschalten. In cases where the internal combustion engine 14 is running, the clutch is to initiate the discharge mode 20 to the compressor 22 disconnected to the compressor 22 off.

Zur Wiederherstellung des Normalbetriebs oder des Lade-Modus wird die Kupplung 20 wieder geschlossen. To restore the normal operation or the charging mode, the clutch 20 closed again.

12 zeigt die Kompressor-Leistung in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors 14. Im unteren Drehzahlbereich bis etwa 1.000 Umdrehungen pro Minute, kann, wie oben beschrieben, der Entlade-Modus eingesetzt werden, da selbst bei laufendem Kompressor 22 dieser nicht genügend Leistung erbringt, um das Fahrzeugklimasystem 10 mit maximaler Verdampfer-Kühlleistung zu betreiben (siehe Gerade P in 12). 12 shows the compressor power as a function of the speed of the internal combustion engine 14 , In the lower speed range up to about 1,000 revolutions per minute, as described above, the discharge mode can be used because even with the compressor running 22 this does not provide enough power to the vehicle environmental system 10 operate at maximum evaporator cooling capacity (see straight line P in 12 ).

Ab Überschreiten der unteren Drehzahlschwelle liefert jedoch normalerweise der Kompressor 22 eine Leistung, die die erforderliche maximale Kühlleistung des Fahrzeug-Klimasystems 10 zunehmend übersteigt. However, when the lower speed threshold is exceeded, the compressor normally delivers 22 a power that meets the required maximum cooling capacity of the vehicle's air conditioning system 10 increasingly exceeds.

In derartigen Fahrsituationen wird in diesem Beispiel der Lade-Modus eingesetzt, um den Kältespeicher der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 aufzuladen. Die Überschlussleistung ∆p wird dabei durch die Phasenumwandlung des Kältespeichermaterials im Kältespeicher zwischengespeichert. In such driving situations, the charge mode is used in this example to the cold storage of the cold storage heat exchanger unit 32 charge. The super-power Δp is intermediately stored in the cold storage by the phase transformation of the cold storage material.

Eine Steuerung der Kühlleistung des Verdampfers 28 ist dank der Parallelschaltung von Verdampfer 28 und Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 über eine Druckregelung durch das Ventil 54 in der Saugleitung 30 stromabwärts des Verdampfers 28 möglich. Je weiter der Strömungsquerschnitt in der Saugleitung 30 durch das Ventil 54 reduziert wird, umso geringer wird der Druckabfall über den Verdampfer 28, und die Durchströmung und somit die Kühlleistung des Verdampfers 28 sinkt. Gleichzeitig erhöht sich der Durchfluss des Kältemittels durch die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32, wodurch der Kältespeicher aufgeladen wird. Dies ist in 13 dargestellt. In diesem Beispiel ist bei einem Druckverlust von etwa 1,5 bar die maximal gewünschte Kühlleistung P des Verdampfers 28 erreicht. Die Kühlleistung kann z.B. immer in einem Bereich einer Luftauslasstemperatur von etwa 2–15°C gehalten werden. A control of the cooling capacity of the evaporator 28 thanks to the parallel connection of evaporator 28 and cold storage heat exchanger unit 32 via a pressure control through the valve 54 in the suction line 30 downstream of the evaporator 28 possible. The further the flow cross-section in the suction line 30 through the valve 54 is reduced, the lower the pressure drop across the evaporator 28 , and the Flow and thus the cooling capacity of the evaporator 28 sinks. At the same time, the flow of the refrigerant through the cold storage heat exchanger unit increases 32 , whereby the cold storage is charged. This is in 13 shown. In this example, with a pressure loss of about 1.5 bar, the maximum desired cooling capacity P of the evaporator 28 reached. For example, the cooling capacity can always be kept within a range of an air outlet temperature of about 2-15 ° C.

Auf diese Weise wird der Kältespeicher im normalen Fahrbetrieb stets aufgeladen, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors 14 eine Kompressor-Leistung bedingt, die über der aktuell geforderten Kühlleistung des Verdampfers 28 liegt. In this way, the cold storage is always charged during normal driving when the speed of the engine 14 a compressor performance conditionally above the currently required cooling capacity of the evaporator 28 lies.

Verringert sich die geforderte Kühlleistung, so wird das Ventil 54 weiter geschlossen, und ein höherer Anteil des Kältemittels über die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 zurück zum Kompressor 22 geleitet. Dies ist auch im Normalbetrieb möglich, wenn der Kältespeicher maximal geladen ist. In diesem Fall erfolgt kein Wärmeübertrag an das Kältespeichermaterial, sondern die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 erfüllt hier die Funktion eines Bypass, über den Kältemittel am Verdampfer 28 vorbei zurück zum Kompressor 22 geleitet wird. If the required cooling capacity decreases, the valve becomes 54 further closed, and a higher proportion of the refrigerant through the cold storage heat exchanger unit 32 back to the compressor 22 directed. This is also possible in normal operation when the cold storage is maximally charged. In this case, no heat transfer to the cold storage material, but the cold storage heat exchanger unit 32 here fulfills the function of a bypass, via the refrigerant at the evaporator 28 over back to the compressor 22 is directed.

Eine andere Fahrsituation, in der das Fahrzeug-Klimasystem 10 im Lade-Modus betrieben wird, ist beim Abbremsen des Fahrzeugs, wenn Bremsenergie im Kältespeicher der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 zwischengespeichert werden soll. In diesem Fall wird der Verbrennungsmotor 14 als Motorbremse betrieben, wird also zum Abbremsen des Fahrzeugs durch die von den Rädern zu überwindende innere Reibung des Verbrennungsmotors 14 eingesetzt. Die dabei entstehende Bewegungsenergie wird über die Kupplung 20 auf den Kompressor 22 übertragen, der mit der durch den Verbrennungsmotor 14 vorgegebenen Drehzahl mitläuft und somit komprimiertes Kältemittel liefert. Dieses wird ganz oder teilweise, wie oben beschrieben, geregelt durch die Stellung des Ventils 54, durch die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit 32 geleitet und kann dabei zur Kühlung des Kältespeichermittels und dessen Umwandlung in die feste Phase eingesetzt werden. Another driving situation in which the vehicle air conditioning system 10 is operated in the charging mode, when braking the vehicle when braking energy in the cold storage of the cold storage heat exchanger unit 32 should be cached. In this case, the internal combustion engine 14 operated as an engine brake, so is to slow down the vehicle by the wheels to be overcome by the internal friction of the engine 14 used. The resulting kinetic energy is transmitted via the clutch 20 on the compressor 22 transferred with the by the internal combustion engine 14 runs at predetermined speed and thus supplies compressed refrigerant. This is wholly or partly, as described above, regulated by the position of the valve 54 , through the cold storage heat exchanger unit 32 and can be used to cool the cold storage agent and its conversion into the solid phase.

Dieser Betrieb im Lademodus tritt vorzugsweise hinter ein Aufladen der Batterie 18 über den Elektromotor 16 zur Rückgewinnung von Bremsenergie zurück. Erst bei einem vorgegebenen Ladezustand der Batterie 18, beispielsweise bei Vollladung, wird Bremsenergie im Kältespeicher zwischengespeichert. This operation in charge mode is preferably behind a battery charging 18 over the electric motor 16 back to the recovery of braking energy. Only at a given state of charge of the battery 18 , For example, at full charge, braking energy is cached in the cold storage.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 4882209 [0004] US 4882209 [0004]
  • DE 10308542 A1 [0008] DE 10308542 A1 [0008]
  • US 2005/0188717 A1 [0009] US 2005/0188717 A1 [0009]
  • US 2006/0288727 A1 [0010] US 2006/0288727 A1 [0010]

Claims (12)

Fahrzeug-Klimasystem eines Fahrzeugs, bei dem der Antrieb über einen Verbrennungsmotor (14) erfolgt, und insbesondere eines Hybrid-Fahrzeugs, mit einem Kältemittelkreis (12), in dem ein Verdampfer (28), eine vom Verdampfer (28) separate Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit (32), die ein phasenveränderliches Kältespeichermaterial enthält, das Wärmeenergie aus dem durch den Kältemittelkreis (12) strömenden Kältemittel aufnehmen und an das Kältemittel abgeben kann, und ein ungeregelter Kompressor (22), der mit dem Verbrennungsmotor (14) des Fahrzeugs koppelbar ist, angeordnet sind, wobei das Fahrzeug-Klimasystem (10) so ausgelegt ist, dass es in einem Entlade-Modus betrieben werden kann, in dem der Kompressor (22) stillsteht, das Kältespeichermaterial Wärmeenergie aus dem Kältemittel aufnimmt und verflüssigtes Kältemittel in den Verdampfer (28) gelangt, und in einem Lade-Modus betrieben werden kann, in dem der Kompressor (22) läuft und das Kältespeichermaterial Wärmeenergie an das Kältemittel abgibt. Vehicle air conditioning system of a vehicle, in which the drive via an internal combustion engine ( 14 ), and in particular a hybrid vehicle, with a refrigerant circuit ( 12 ), in which an evaporator ( 28 ), one from the evaporator ( 28 ) separate cold storage heat exchanger unit ( 32 ), which contains a phase-change cold storage material, the heat energy from the through the refrigerant circuit ( 12 ) and can deliver refrigerant to the refrigerant, and an uncontrolled compressor ( 22 ), with the internal combustion engine ( 14 ) of the vehicle is coupled, wherein the vehicle air conditioning system ( 10 ) is designed so that it can be operated in a discharge mode in which the compressor ( 22 ), the cold storage material absorbs heat energy from the refrigerant and liquefied refrigerant into the evaporator ( 28 ) and can be operated in a charging mode in which the compressor ( 22 ) runs and the cold storage material emits heat energy to the refrigerant. Fahrzeug-Klimasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältespeicher der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit (32) eine Speicherkapazität von etwa 30 bis 300 Wh (108 bis 1080 kJ) aufweist. Vehicle air conditioning system according to claim 1, characterized in that the cold storage of the cold storage heat exchanger unit ( 32 ) has a storage capacity of about 30 to 300 Wh (108 to 1080 kJ). Fahrzeug-Klimasystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug-Klimasystem (10) so ausgelegt ist, dass der Entlade-Modus über eine Zeitdauer von etwa 5–10 Minuten betrieben werden kann. Vehicle air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle air conditioning system ( 10 ) is designed so that the discharge mode can be operated over a period of about 5-10 minutes. Fahrzeug-Klimasystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (22) als Scrollverdichter, Flügelradverdichter oder Schraubenverdichter ausgelegt ist. Vehicle air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that the compressor ( 22 ) is designed as a scroll compressor, impeller compressor or screw compressor. Fahrzeug-Klimasystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit (32) strömungsmäßig parallel zum Verdampfer (28) schaltbar angeordnet ist. Vehicle air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that the cold storage heat exchanger unit ( 32 ) in flow parallel to the evaporator ( 28 ) is arranged switchable. Fahrzeug-Klimasystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Saugleitung (30) stromabwärts eines Ausgangs (52) des Verdampfers (28) und vor einem Abzweig zur Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit (32) ein Ventil (54) angeordnet ist, insbesondere ein elektronisch gesteuertes Ventil. Vehicle air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that in a suction line ( 30 ) downstream of an exit ( 52 ) of the evaporator ( 28 ) and before a branch to the cold storage heat exchanger unit ( 32 ) a valve ( 54 ), in particular an electronically controlled valve. Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeug-Klimasystems eines Fahrzeugs, bei dem der Antrieb über einen Verbrennungsmotor (14) erfolgt, insbesondere eines Hybrid-Fahrzeugs und insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug-Klimasystem (10) einen Kältemittelkreis (12) aufweist, in dem ein Verdampfer (28), eine vom Verdampfer (28) separate Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit (32), die ein phasenveränderliches Kältespeichermaterial enthält, das Wärmeenergie an das im Kältemittelkreis (12) strömende Kältemittel abgeben und Wärmeenergie aus dem Kältemittel aufnehmen kann, und ein ungeregelter Kompressor (22), der mit dem Verbrennungsmotor (14) des Fahrzeugs koppelbar ist, angeordnet sind, wobei das Fahrzeug-Klimasystem (10) in einem Entlade-Modus betrieben werden kann, in dem der Kompressor (22) stillsteht, das Kältespeichermaterial der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit (32) Wärmeenergie aus dem Kältemittel aufnimmt und verflüssigtes Kältemittel in den Verdampfer (28) gefördert wird, sowie in einem Lade-Modus betrieben werden kann, in dem der Kompressor (22) vom Verbrennungsmotor (14) angetrieben wird und Kältemittel durch die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit (32) geleitet wird und Wärmeenergie vom Kältespeichermaterial aufnimmt. Method for operating a vehicle climate control system of a vehicle, in which the drive via an internal combustion engine ( 14 ), in particular a hybrid vehicle and in particular according to one of the preceding claims, wherein the vehicle air conditioning system ( 10 ) a refrigerant circuit ( 12 ), in which an evaporator ( 28 ), one from the evaporator ( 28 ) separate cold storage heat exchanger unit ( 32 ), which contains a phase-variable cold storage material, the heat energy to that in the refrigerant circuit ( 12 ) can discharge refrigerant and absorb heat energy from the refrigerant, and an uncontrolled compressor ( 22 ), with the internal combustion engine ( 14 ) of the vehicle is coupled, wherein the vehicle air conditioning system ( 10 ) can be operated in a discharge mode in which the compressor ( 22 ), the cold storage material of the cold storage heat exchanger unit ( 32 ) Absorbs heat energy from the refrigerant and liquefied refrigerant into the evaporator ( 28 ) and can be operated in a charging mode in which the compressor ( 22 ) from the internal combustion engine ( 14 ) and refrigerant through the cold storage heat exchanger unit ( 32 ) and absorbs heat energy from the cold storage material. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug-Klimasystem (10) im Entlade-Modus betrieben wird, wenn in einer Fahrsituation eine untere Drehzahlschwelle des Verbrennungsmotors (14) unterschritten wird, der Verbrennungsmotor (14) abgestellt wird, der Verbrennungsmotor (14) durch einen Elektromotor (16) des Fahrzeugs unterstützt wird und/oder die Last am Verbrennungsmotor (14) oberhalb einer vorbestimmten Lastschwelle liegt. A method according to claim 7, characterized in that the vehicle air conditioning system ( 10 ) is operated in the discharge mode, when in a driving situation, a lower speed threshold of the internal combustion engine ( 14 ), the internal combustion engine ( 14 ), the internal combustion engine ( 14 ) by an electric motor ( 16 ) of the vehicle and / or the load on the internal combustion engine ( 14 ) is above a predetermined load threshold. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug-Klimasystem (10) im Lade-Modus betrieben wird, wenn der Verbrennungsmotor (14) oberhalb einer vorbestimmten Drehzahlschwelle betrieben wird und/oder wenn der Verbrennungsmotor (14) als Motorbremse wirkt. Method according to one of claims 7 and 8, characterized in that the vehicle air conditioning system ( 10 ) is operated in charge mode when the internal combustion engine ( 14 ) is operated above a predetermined speed threshold and / or when the internal combustion engine ( 14 ) acts as an engine brake. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit (32) im Entlade-Modus strömungsmäßig mit einem Eingang des Verdampfers (28) und mit einer Hochdruckleitung (48) des Kältemittelkreises (12) verbindbar ist, wobei im Entlade-Modus die folgenden Schritte im Wechsel ausgeführt werden: – in einem ersten Entladeschritt wird die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit (32) strömungsmäßig so mit dem Verdampfer (28) verbunden, dass Kältemittel vom Verdampfer (28) zur Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit (32) strömt, wo es verflüssigt und gespeichert wird, und – in einem zweiten Entladeschritt wird die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit (32) zusätzlich strömungsmäßig mit der Hochdruckleitung (48) verbunden, sodass Kältemittel in die Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit (32) einströmt, wodurch das dort gespeicherte flüssige Kältemittel in den Verdampfer (28) gefördert wird. Method according to one of claims 7 to 9, characterized in that the cold storage heat exchanger unit ( 32 ) in the discharge mode fluidly with an input of the evaporator ( 28 ) and with a high-pressure line ( 48 ) of the refrigerant circuit ( 12 ), wherein in unloading mode, the following steps are performed alternately: in a first discharging step, the cold storage heat exchanger unit ( 32 ) in terms of flow with the evaporator ( 28 ), that refrigerant from the evaporator ( 28 ) to the cold storage heat exchanger unit ( 32 ) flows, where it is liquefied and stored, and - in a second discharging step, the cold storage heat exchanger unit ( 32 ) additionally in terms of flow with the high-pressure line ( 48 ), so that refrigerant in the cold storage heat exchanger unit ( 32 ) flows, whereby the liquid refrigerant stored there in the evaporator ( 28 ). Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Entladeschritt ausgeführt wird, sobald ein vorbestimmter Füllstand von flüssigem Kältemittel in der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit (32) erreicht ist. A method according to claim 10, characterized in that the second discharging step is carried out as soon as a predetermined level of liquid refrigerant in the cold storage heat exchanger unit ( 32 ) is reached. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Saugleitung (30) zwischen dem Ausgang (52) des Verdampfers (28) und einem Anschluss (36) der Kältespeicher-Wärmetauscher-Einheit (32) ein Ventil (54) angeordnet ist, insbesondere ein elektronisch gesteuertes Ventil, über das ein Strömungsquerschnitt der Saugleitung (30) stufenlos veränderbar ist, und dass über die Stellung des Ventils (54) und den daraus resultierenden Druckabfall die Kühlleistung des Verdampfers (28) eingestellt wird. Method according to one of claims 7 to 11, characterized in that in the suction line ( 30 ) between the output ( 52 ) of the evaporator ( 28 ) and a connection ( 36 ) of the cold storage heat exchanger unit ( 32 ) a valve ( 54 ) is arranged, in particular an electronically controlled valve, via which a flow cross-section of the suction line ( 30 ) is infinitely variable, and that the position of the valve ( 54 ) and the resulting pressure drop the cooling capacity of the evaporator ( 28 ) is set.
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