DE102015110571A1 - Fahrzeugklimaanlage und Verfahren zur Steuerung der Fahrzeugklimaanlage zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie - Google Patents

Fahrzeugklimaanlage und Verfahren zur Steuerung der Fahrzeugklimaanlage zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf (1), mindestens enthaltend einen Verdichter (2), einen Gaskühler/Kondensator (3), ein Expansionsorgan (5), einen Verdampfer (6) sowie Kältemittelleitungen zur Verbindung der Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass in Kältemittelströmungsrichtung vor dem Expansionsorgan (5) ein Zwischenexpansionsorgan (7) angeordnet ist und dass zwischen den Expansionsorganen (5, 7) ein Wärmeübertrager (8) zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Heizung oder Kühlung einer Fahrzeugbatterie.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimaanlage und ein Verfahren zur Steuerung der Temperierung einer Fahrzeugbatterie.
  • Fahrzeugklimaanlagen, insbesondere sehr kompakt aufgebaute Fahrzeugklimaanlagen zur Klimatisierung von Elektro- und Hybridfahrzeugen, sind im Stand der Technik beispielsweise aus der DE 10 2009 028 522 A1 sowie aus der DE 10 2011 052 752 A1 bekannt. Mit derartigen Klimaanlagen ist eine Klimatisierung von Elektro- und Hybridfahrzeugen mit dem Ziel der Innenraumkühlung und -heizung unter besonderer Berücksichtigung der bei Elektro- und Hybridfahrzeugen teilweise nicht ausreichenden Abwärmeentwicklung des Antriebes zur Heizung des Fahrzeuginnenraumes entwickelt worden.
  • Für die Batteriekühlung von Fahrzeugbatterien werden im Stand der Technik Kühlwasserkreisläufe eingesetzt, die mittels eines auch als Chiller bezeichneten Wärmeübertragers in der Kältekreislaufarchitektur der Klimaanlagen der Fahrzeuge eingebunden sind.
  • Aus der DE 10 2012 100 525 A1 geht ein Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit einer Kälteanlagen- und Wärmepumpenschaltung hervor, wobei ein separater Kälteträgerkreislauf vorgesehen ist, in welchem ein Wärmeübertrager zur Kühlung der Batterie vorgesehen ist.
  • Zur Fahrzeugbatterieheizung werden im Stand der Technik bei Elektro- oder Hybridfahrzeugen elektrische Heizsysteme vorgesehen, welche entweder die Fahrzeugbatterie direkt mittels einer Kontaktheizung beheizen oder die über einen elektrischen Heizer indirekt einen Wärmeträgerkreislauf temperieren, in welchen ein Wärmeübertrager zur Temperierung der Fahrzeugbatterie integriert ist.
  • Nachteilig an den im Stand der Technik bekannten kompakten Klimaanlagen ist, dass überwiegend die Innenraumklimatisierung im Vordergrund steht und das für Elektro- und Hybridfahrzeuge wichtige Funktionen, wie die Batteriekühlung und Batterieheizung, mit dem System nach dem Stand der Technik nicht oder nur unzureichend realisiert werden können. Der Einsatz eines Chillers als Wärmeübertrager für die Batteriekühlung, der parallel zum Verdampfer der Klimaanlage betrieben wird, kann zwar in einer kompakten Klimaanlage umgesetzt werden, jedoch wird damit nur die Batteriekühlung und nicht eine Batterieheizung realisiert.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Fahrzeugklimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf zur Verfügung zu stellen, welche zusätzlich in der Lage und geeignet ist, eine Fahrzeugbatterie zu temperieren. Dabei soll der Aufbau der Fahrzeugklimaanlage möglichst kompakt, mit wenigen Komponenten und der Möglichkeit zum energieeffizienten Betreiben der Anlage ausgestaltet sein. Unter einem Temperieren der Fahrzeugbatterie wird im Sinne der Erfindung die wahlweise Realisierbarkeit der Heizung und Kühlung der Fahrzeugbatterie verstanden.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Gegenstand und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Fahrzeugklimaanlage in kompakter Bauweise gelöst, wobei der Kältemittelkreislauf der Fahrzeugklimaanlage mindestens die Komponenten Verdichter, Gaskühler/Kondensator, Expansionsorgan, Verdampfer sowie Kältemittelleitungen zur Verbindung der Komponenten aufweist. Die Fahrzeugklimaanlage ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass in Kältemittelströmungsrichtung vor dem Expansionsorgan ein Zwischenexpansionsorgan angeordnet ist und dass zwischen den beiden Expansionsorganen ein Wärmeübertrager zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie angeordnet ist. Damit ist der Wärmeübertrager zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie in Reihenschaltung in den Kältemittelkreislauf der Klimaanlage eingebunden. Mittels des Zwischenexpansionsorgans wird die Expansion des Kältemittels in Abhängigkeit des von der Fahrzeugbatterie angeforderten Temperaturniveaus auf den entsprechenden Druck vorgenommen. Je nach Lage des Temperatur- und Druckniveaus relativ zur Fahrzeugbatterietemperatur kann somit die Fahrzeugbatterie über den Wärmeübertrager beheizt oder gekühlt werden. Es versteht sich von selbst, dass entsprechende Mittel zur Steuerung und Regelung der Temperatur vorgesehen sind.
  • Bevorzugt wird die Fahrzeugbatterie unmittelbar und direkt über den Wärmeübertrager der Fahrzeugbatterie zwischen den Expansionsorganen des Kältemittelkreislaufes beheizt oder gekühlt. Auf diese Weise ist eine nahezu wärmeverlustfreie Temperierung der Fahrzeugbatterie möglich. Auch sind bei dieser Ausgestaltung nur besonders wenige Komponenten für die Temperierung der Fahrzeugbatterie erforderlich.
  • Alternativ zur vorangegangenen Ausgestaltung ist der Wärmeübertrager zur indirekten Heizung oder Kühlung der Fahrzeugbatterie auf einer Seite in den Kältemittelkreislauf und auf der anderen Seite in einen vom Kältemittelkreislauf separaten Batterietemperierkreislauf angeordnet. Der zur indirekten Heizung oder Kühlung der Fahrzeugbatterie ausgeführte Wärmeübertrager kann auch funktionsgemäß als Kopplungswärmeübertrager bezeichnet werden, da dieser Wärmeübertrager den Kältemittelkreislauf der Fahrzeugklimaanlage thermisch mit dem Batterietemperierkreislauf koppelt. Der Batterietemperierkreislauf weist nach dieser Ausgestaltung einen separaten Batteriewärmeübertrager sowie eine Pumpe zur Umwälzung des Wärmeträgerfluids und die üblichen Fluidverbindungsleitungen auf.
  • Der Batterietemperierkreislauf weist zur Wärmeabgabe vorzugsweise einen Niedertemperaturwärmeübertrager auf. Über diesen Niedertemperaturwärmeübertrager kann überschüssige Wärme aus dem Batterietemperierkreislauf abgeführt werden. Dies erfolgt entweder durch Wärmeabgabe an die Umgebung oder an andere zu beheizende Komponenten des Fahrzeuges.
  • Der Batterietemperierkreislauf ist bevorzugt zur Heizung oder Kühlung des Fahrzeugantriebsmotors ausgebildet. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, die verschiedenen thermisch zu steuernden Komponenten und Bereiche des Kraftfahrzeuges im Sinne eines übergreifenden Wärme- und Termperaturmanagementes zu koppeln. Der Fahrzeuginnenraum ist über den Kältemittelkreislauf der Fahrzeugklimaanlage verbunden mit dem Batterietemperierkreislauf, welcher wiederum die Fahrzeugbatterie und den Fahrzeugantriebsmotor thermisch koppelt.
  • Der Kältemittelkreislauf weist bevorzugt einen inneren Wärmeübertrager auf, welcher zur Verbesserung der Effizienz des Kältemittelkreislaufes in Abhängigkeit des verwendeten Kältemittels eingesetzt wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zur Heizung oder Kühlung einer Fahrzeugbatterie mit einer vorangehend charakterisierten Vorrichtung realisiert, wobei das Zwischenexpansionsorgan einen Zwischendruck im Kältemittelkreislauf einstellt. Der Zwischendruck im Kältemittelkreislauf wird in Abhängigkeit der erforderlichen und gewünschten Temperatur der Fahrzeugbatterie gesteuert. Im Ergebnis wird je nach Druck- und damit nach dem Temperaturniveau des Zwischendrucks im Kältemittelkreislauf von dem Wärmeübertrager, der von Kältemittel bei Zwischendruck durchströmt wird, Wärme an die Batterie oder von der Batterie an den Batterietemperierkreislauf abgeben oder aufgenommen. Somit wird konzeptionsgemäß die für die Fahrzeugbatterie gewünschte Temperatur durch Steuerung des Zwischendrucks des Kältemittelkreislaufes der Fahrzeugklimaanlage eingestellt.
  • Damit kann besonders vorteilhaft die Integration wesentlicher Funktionen des Thermomanagements für Elektro- und Hybridfahrzeuge in einer kompakten Klimaanlage mit Realisierung der Funktionen der Batteriekühlung und der Batterieheizung ohne eine zusätzliche elektrische Heizung erfolgen. Die Konzeption der Erfindung besteht in der Integration eines Wärmeübertragers zur direkten oder indirekten Heizung oder Kühlung der Fahrzeugbatterie, wobei der Wärmeübertrager in den Kältemittelkreislauf in Reihenschaltung eingebunden und zwischen zwei Expansionsorganen angeordnet ist. Dabei ist der Wärmeübertrager in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Verdampfer und zwischen den beiden Expansionsventilen angeordnet und wird somit auf einem von Hochdruck bis Niederdruck einstellbaren Druckniveau betrieben.
  • Das Druckniveau auf der Kältemittelseite im Wärmeübertrager kann über die Expansionsventile aktiv geregelt werden. Somit kann das Kältemittel über die Anpassung des Zwischendruckes auf ein höheres oder niedrigeres Temperaturniveau als der Kühlwasserkreislauf oder die gewünschte Batterietemperatur geregelt werden. Im Ergebnis kann der Wärmeübertrager zur Batteriekühlung und Batterieheizung eingesetzt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist zu erwähnen, dass im Vergleich zu bekannten Fahrzeugklimaanlagenarchitekturen eine deutlich vereinfachte und kompakte Klimaanlage vorgeschlagen wird, welche die Funktion der Temperierung der Fahrzeugbatterie mit übernehmen kann. Der Einsatz eines Wärmeübertragers mit Doppelfunktion von Batteriekühlung und Batterieheizung bietet zusätzlich noch die Möglichkeit weitere Abwärme, die über das Kühlwasser sonst an die Umgebung abgeführt wird, zu nutzen. Somit kann die Effizienz der kompakten Klimaanlage im Heizbetrieb, dem Wärmepumpenbetrieb, noch zusätzlich erheblich gesteigert werden.
  • Im Ergebnis können Kosten eingespart, die Leistungsfähigkeit erhöht und der Kreislauf mit einer hohen Effizienz betrieben werden.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
  • 1: Fahrzeugklimaanlage mit Wärmeübertrager zur indirekten Temperierung der Fahrzeugbatterie in einem separaten Batterietemperierkreislauf in kompakter Ausgestaltung der Fahrzeugklimaanlage,
  • 2: Fahrzeugklimaanlage mit direktem Wärmeübertrager zur Temperierung der Fahrzeugbatterie.
  • In 1 ist eine kompakte Fahrzeugklimaanlage prinziphaft dargestellt. Die Fahrzeugklimaanlage weist einen Kältemittelkreislauf 1 auf, welcher mindestens die üblichen Komponenten enthält. Insbesondere sind ein Verdichter 2 als Kältemittelverdichter vorgesehen, ein Gaskühler/Kondensator 3, ein innerer Wärmeübertrager 4 sowie ein Expansionsorgan 5 mit dem nachfolgend angeordneten Verdampfer 6. Der Kreislauf ist über die üblichen Fluidverbindungsleitungen geschlossen und die dargestellte Ausgestaltung zeigt einen kombinierten Akkumulator und inneren Wärmeübertrager 4, der bei geeigneten Kältemitteln zur Überhitzung des Kältemitteldampfes und zur Unterkühlung des Kondensates mit der Funktion des Kältemittelsammlers im Kältemittelkreislauf 1 vorgesehen ist.
  • Im Kältemittelkreislauf 1 ist weiterhin ein zweites Expansionsorgan als Zwischenexpansionsorgan 7 vorgesehen, welches vor dem Expansionsorgan 5 angeordnet ist und die Funktion der Bereitstellung eines Zwischendruckniveaus realisiert. Zwischen dem Zwischenexpansionsorgan 7 und dem Expansionsorgan 5, welches das Verdampfungsdruckniveau für den Verdampfer 6 herstellt, ist ein Wärmeübertrager 8 angeordnet. Dieser Wärmeübertrager 8 ist auf der anderen Seite in einen Batterietemperierkreislauf 9 eingebunden und verbindet somit thermisch den Kältemittelkreislauf 1 mit dem Batterietemperierkreislauf 9. Der Batterietemperierkreislauf 9 weist neben dem Wärmeübertrager 8 den eigentlichen Batteriewärmeübertrager 10 auf, welcher thermisch mit der nicht dargestellten Fahrzeugbatterie kontaktiert ist, um je nach Betriebssituation die Batterie zu heizen oder zu kühlen. Die Funktionsbezeichnung der indirekten Heizung und indirekten Kühlung der nicht dargestellten Batterie durch den Wärmeübertrager 8 resultiert aus der Verwendung des zusätzlichen Batteriewärmeübertragers 10, beziehungsweise durch Nutzung des Batterietemperierkreislaufes 9. Weiterhin ist im Batterietemperierkreislauf 9 eine Pumpe 13 zur Umwälzung des Wärmeträgerfluids vorgesehen. Weiterhin ist zur Wärmeabgabe des Batterietemperierkreislaufes 9 an die Umgebung oder an andere geeignete Wärmesenken ein nach seinem Temperaturniveau gekennzeichneter Niedertemperaturwärmeübertrager 12 vorgesehen. Das Wärmemanagement des Fahrzeugsantriebsmotors 11 kann gleichfalls über den Batterietemperierkreislauf 9 erfolgen, wozu der Fahrzeugantriebsmotor 11 auch in den Batterietemperierkreislauf 9 thermisch eingebunden ist.
  • In 2 ist der Kältemittelkreislauf 1 der Fahrzeugklimaanlage analog zu 1 dargestellt. Der Wärmeübertrager zur Wärmeabgabe oder Wärmeaufnahme vom Kältemittelkreislauf ist in dieser Ausgestaltung unmittelbar und direkt als Batteriewärmeübertrager 10 dargestellt.
  • Beide gezeigten Ausgestaltungen nach 1 und 2 erfüllen die Funktion der Temperierung der Fahrzeugbatterie mittels einer Fahrzeugklimaanlage. Die Einbindung eines Wärmeübertragers zur direkten oder indirekten Heizung oder Kühlung der Batterie in den Kältemittelkreislauf 1 unter Nutzung eines Zwischendruckniveaus durch Vorsehen eines zweiten Expansionsorgans und die Regelung beziehungsweise Steuerung des Zwischenexpansionsorgans 7 ermöglicht die flexible Nutzung der Ausgestaltungen zur Heizung oder Kühlung der Fahrzeugbatterie. Somit kann eine effiziente Temperierung der Fahrzeugbatterie mittels einer Fahrzeugklimaanlage mit wenigen Komponenten und einem unaufwändigen Steuerungsverfahren erfolgen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kältemittelkreislauf
    2
    Verdichter
    3
    Gaskühler/Kondensator
    4
    Innerer Wärmeübertrager
    5
    Expansionsorgan
    6
    Verdampfer
    7
    Zwischenexpansionsorgan
    8
    Wärmeübertrager
    9
    Batterietemperierkreislauf
    10
    Batteriewärmeübertrager
    11
    Fahrzeugantriebsmotor
    12
    Niedertemperaturwärmeübertrager
    13
    Pumpe
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009028522 A1 [0002]
    • DE 102011052752 A1 [0002]
    • DE 102012100525 A1 [0004]

Claims (8)

  1. Fahrzeugklimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf (1), mindestens enthaltend einen Verdichter (2), einen Gaskühler/Kondensator (3), ein Expansionsorgan (5), einen Verdampfer (6) sowie Kältemittelleitungen zur Verbindung der Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass in Kältemittelströmungsrichtung vor dem Expansionsorgan (5) ein Zwischenexpansionsorgan (7) angeordnet ist und dass zwischen den Expansionsorganen (5, 7) ein Wärmeübertrager (8) zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie angeordnet ist.
  2. Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (8) die Fahrzeugbatterie direkt heizt oder kühlt.
  3. Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (8) als Wärmeübertrager in einem Batterietemperierkreislauf (9) zur indirekten Heizung oder Kühlung der Fahrzeugbatterie ausgebildet ist.
  4. Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterietemperierkreislauf (9) einen separaten Batteriewärmeübertrager (10) und eine Pumpe (13) zur Umwälzung eines Wärmeträgerfluids aufweist.
  5. Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterietemperierkreislauf (9) einen Niedertemperaturwärmeübertrager (12) aufweist.
  6. Fahrzeugklimaanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterietemperierkreislauf (9) zur Heizung oder Kühlung des Fahrzeugantriebsmotors (11) ausgebildet ist.
  7. Fahrzeugklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Kältemittelkreislauf (1) ein innerer Wärmeübertrager (4) angeordnet ist.
  8. Verfahren zur Heizung oder Kühlung einer Fahrzeugbatterie mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass – das Zwischenexpansionsorgan (7) einen Zwischendruck im Kältemittelkreislauf (1) für den Wärmeübertrager (8) einstellt, wobei – der Zwischendruck im Kältemittelkreislauf (1) in Abhängigkeit der erforderlichen und gewünschten Temperatur der Fahrzeugbatterie gesteuert wird.
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KR1020150186173A KR101933166B1 (ko) 2015-07-01 2015-12-24 차량 공조 장치 및 차량 배터리의 온도 조절을 위해 상기 차량 공조 장치를 제어하기 위한 방법
CN201610509901.2A CN106314070A (zh) 2015-07-01 2016-07-01 车辆空调设备和对车辆电池控温的方法
US15/200,319 US10252596B2 (en) 2015-07-01 2016-07-01 Chiller integration into vcool system

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020130195B3 (de) 2020-11-16 2022-03-10 Audi Aktiengesellschaft Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug zum Heizen eines elektrischen Energiespeichers, Verfahren zum Betrieb einer solchen Kälteanlage und Kraftfahrzeug mit einer solchen Kälteanlage

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10290911B2 (en) * 2015-05-18 2019-05-14 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Cooling loops and vehicles incorporating the same
US20170087957A1 (en) * 2015-09-24 2017-03-30 Ford Global Technologies, Llc Hybrid vehicle with multi-zone cabin cooling and integrated battery cooling
CN109228962B (zh) * 2017-06-27 2021-04-09 杭州三花研究院有限公司 热管理系统
WO2019014325A1 (en) * 2017-07-12 2019-01-17 Rivian Automotive, LLC ELECTRIC MODULAR REMOVABLE COIL MODULAR AUXILIARY BATTERY VEHICLE WITH INTEGRATED COOLING
DE102017219736A1 (de) * 2017-11-07 2019-05-09 Audi Ag Ladesäule für ein Elektrofahrzeug und Elektrofahrzeug
JP2019216023A (ja) * 2018-06-13 2019-12-19 株式会社デンソー 電池冷却器
JP2020040430A (ja) * 2018-09-06 2020-03-19 株式会社デンソー 冷凍サイクル装置
JP7155771B2 (ja) * 2018-09-06 2022-10-19 株式会社デンソー 冷凍サイクル装置
JP7159712B2 (ja) * 2018-09-06 2022-10-25 株式会社デンソー 冷凍サイクル装置
DE102019200355A1 (de) 2019-01-14 2020-07-16 Ford Global Technologies, Llc Verwendung von Expansionsenergie in gasbetriebenen MHEV-Fahrzeugen zur Kühlung von Batteriezellen
CN112140831B (zh) * 2019-06-28 2022-04-26 杭州三花研究院有限公司 热管理系统
CN113400892B (zh) * 2021-07-26 2022-07-12 上海柯诺威新能源科技有限公司 一种电动车辆整车热管理系统及其控制方法
KR20230122820A (ko) 2022-02-15 2023-08-22 동의대학교 산학협력단 선택적 열전달 효과 조절이 가능한 지능형 단열 냉각 부품

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4408960C1 (de) * 1994-03-16 1995-04-27 Daimler Benz Ag Vorrichtung zur Kühlung einer Traktionsbatterie
DE102009028522A1 (de) 2009-08-13 2011-05-26 Visteon Global Technologies, Inc., Van Buren Township Kompakte Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug
DE102010042122A1 (de) * 2010-10-07 2012-04-12 Audi Ag Kühlvorrichtung eines Fahrzeuges
DE102012100525A1 (de) 2011-07-28 2013-01-31 Visteon Global Technologies Inc. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit einer Kälteanlagen- und einer Wärmepumpenschaltung
DE102011052752A1 (de) 2011-08-16 2013-02-21 Visteon Global Technologies, Inc. Modulare Fahrzeugklimaanlage mit Wärmepumpenfunktionalität
DE112013003562T5 (de) * 2012-07-18 2015-04-02 Denso Corporation Kältekreislaufvorrichtung
DE102013021360A1 (de) * 2013-12-05 2015-06-11 Audi Ag Thermomanagementsystem eines Kraftfahrzeugs und korrespondierendes Verfahren zum Betreiben eines Thermomanagementsystems eines Kraftfahrzeugs

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602004005588T2 (de) * 2004-08-04 2007-12-13 Delphi Technologies, Inc., Troy Heizungs-, Lüftungs-, Klimatisierungssystem
DE102009043316A1 (de) * 2009-09-28 2011-03-31 Valeo Klimasysteme Gmbh Verfahren zur Steuerung der Innenraumtemperatur eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs und Klimaanlagensystem
JP2012172917A (ja) * 2011-02-22 2012-09-10 Nippon Soken Inc 冷却装置
JP5373841B2 (ja) * 2011-04-01 2013-12-18 株式会社日本自動車部品総合研究所 冷却装置
JP5815284B2 (ja) * 2011-05-20 2015-11-17 株式会社日本自動車部品総合研究所 冷却装置
US20130029858A1 (en) * 2011-07-27 2013-01-31 National Applied Research Laboratories Method of Drug Screening through Quantitative Detection by Atomic Force Microscopy and Effective Protein Chips Development through Method Thereof
US8776519B2 (en) * 2011-08-02 2014-07-15 Makai Ocean Engineering, Inc. Ocean thermal power system
US10522845B2 (en) * 2011-09-28 2019-12-31 Tesla, Inc. Battery centric thermal management system utilizing a heat exchanger blending valve
DE102012111672B4 (de) * 2012-04-26 2013-12-05 Visteon Global Technologies, Inc. Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage mit Wärmepumpen- und Nachheizfunktionalität
ES2435474B1 (es) * 2012-06-15 2014-10-21 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Método de optimización de la eficiencia de las palas de un aerogenerador
DE102012108886B4 (de) 2012-09-20 2019-02-14 Hanon Systems Wärmeübertrageranordnung und Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeuges
DE102013110965A1 (de) * 2013-10-02 2015-04-16 Halla Visteon Climate Control Corp. Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4408960C1 (de) * 1994-03-16 1995-04-27 Daimler Benz Ag Vorrichtung zur Kühlung einer Traktionsbatterie
DE102009028522A1 (de) 2009-08-13 2011-05-26 Visteon Global Technologies, Inc., Van Buren Township Kompakte Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug
DE102010042122A1 (de) * 2010-10-07 2012-04-12 Audi Ag Kühlvorrichtung eines Fahrzeuges
DE102012100525A1 (de) 2011-07-28 2013-01-31 Visteon Global Technologies Inc. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit einer Kälteanlagen- und einer Wärmepumpenschaltung
DE102011052752A1 (de) 2011-08-16 2013-02-21 Visteon Global Technologies, Inc. Modulare Fahrzeugklimaanlage mit Wärmepumpenfunktionalität
DE112013003562T5 (de) * 2012-07-18 2015-04-02 Denso Corporation Kältekreislaufvorrichtung
DE102013021360A1 (de) * 2013-12-05 2015-06-11 Audi Ag Thermomanagementsystem eines Kraftfahrzeugs und korrespondierendes Verfahren zum Betreiben eines Thermomanagementsystems eines Kraftfahrzeugs

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020130195B3 (de) 2020-11-16 2022-03-10 Audi Aktiengesellschaft Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug zum Heizen eines elektrischen Energiespeichers, Verfahren zum Betrieb einer solchen Kälteanlage und Kraftfahrzeug mit einer solchen Kälteanlage

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DE102015110571A8 (de) 2017-03-30
CN106314070A (zh) 2017-01-11
KR101933166B1 (ko) 2019-04-05
US10252596B2 (en) 2019-04-09
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KR20170004811A (ko) 2017-01-11

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