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Die vorliegende Beschreibung betrifft Verfahren und ein System zur Verbesserung der Aufheizung und Kühlung eines Fahrzeugfahrgastraums. Die Verfahren und das System können besonders für Fahrzeuge nützlich sein, die nur elektrisch angetrieben werden, oder für Fahrzeuge, die eine Kraftmaschine aufweisen, die während des Fahrzeugbetriebs zur Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs gestoppt werden kann.
JP H11- 301 254 A offenbart eine Klimaanlage für ein Automobil.
DE 10 2004 008 210 A1 offenbart eine Kraftfahrzeugklimaanlage.
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Ein Fahrgastraum eines Fahrzeugs kann mittels einer Wärmepumpe aufgeheizt und gekühlt werden. Die Wärmepumpe kann einen Wärmepumpenwärmetauscher außerhalb des Fahrgastraums als Verdampfer in einem Fahrgastraumaufheizmodus verwenden. Die Wärmepumpe kann den gleichen Wärmepumpenwärmetauscher als Verdampfer in einem Fahrgastraumkühlmodus verwenden. Der Wärmepumpenwärmetauscher wird in einem Umgebungsluftströmungsweg angeordnet, um Wärme an die oder von der Umgebungsluft zu ziehen bzw. abzugeben. Das Fahrzeug kann jedoch auch andere Wärmetauscher enthalten, die Umgebungsluft verwenden, um Hitze aus dem Fahrzeug abzugeben. Beispielsweise kann, falls das Fahrzeug eine Kraftmaschine enthält, das Fahrzeug einen Kraftmaschinenkühler und einen Getriebekühler enthalten. Der Wärmepumpenwärmetauscher kann aufgrund von Fahrzeugpackungsanforderungen in den gleichen Luftströmungsweg wie andere Fahrzeugwärmetauscher platziert werden. Falls der Wärmepumpenwärmetauscher vor anderen Fahrzeugwärmetauschern platziert wird, kann der Wärmepumpenwärmetauscher während eines Fahrgastraumaufheizmodus weniger Wärme aus der im Luftströmungsweg strömenden Luft als gewünscht ziehen, da der Wärmepumpenwärmetauscher nur Umgebungsluft ausgesetzt ist. Wird der Wärmepumpenwärmetauscher jedoch hinter anderen Fahrzeugwärmetauschern platziert, kann der Wärmepumpenwärmetauscher weniger Wärme an die im Luftströmungsweg strömende Luft abgeben, da andere Fahrzeugwärmetauscher die Temperatur der Luft, die am Wärmepumpenwärmetauscher vorbei strömt, erhöhen können. Somit kann die Wärmepumpe möglicherweise nicht mit einer gewünscht hohen Effizienz betrieben werden.
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Die Nachteile werden überkommen durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 8 und 15.
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Vorliegend wurden die oben erwähnten Nachteile erkannt, und es wurde ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugklimaregelungssystems entwickelt, das Folgendes umfasst: Übertragen von Wärmeenergie von einer Wärmepumpe zu einem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf in einem ersten Klimaregelungsmodus; und Übertragen von Wärmeenergie von der Wärmepumpe zu einem Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf in einem zweiten Klimaregelungsmodus.
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Durch Übertragen von Wärmeenergie zu einem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf in einem ersten Klimaregelungsmodus und Übertragen von Wärmeenergie zu einem Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf in einem zweiten Klimaregelungsmodus kann es möglich sein, das technische Ergebnis der Verbesserung der Wärmepumpeneffizienz bereitzustellen, da Wärmeenergie zu zwei verschiedenen Wärmetauschern übertragen werden kann. Insbesondere kann während eines Fahrgastraumaufheizmodus mittels eines externen Wärmetauschers aus Umgebungsluft gezogene Wärmeenergie zu einem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf geleitet werden, wo die Wärmeenergie zu dem Fahrgastraum übertragen werden kann. Andererseits kann während eines Fahrgastraumkühlmodus Wärmeenergie von dem Fahrgastraum zu einem Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf und einem Niedrigtemperaturkühler übertragen werden. Somit können zwei Wärmepumpenbetriebsmodi verschiedene Wärmetauscher mit verschiedenen Packungsorten, die die Effizienz der Wärmepumpe verbessern können, verwenden. Beispielsweise kann der Niedrigtemperaturkühler vor anderen Kraftmaschinenwärmetauschern positioniert werden, so dass er während eines Fahrgastraumkühlmodus mehr Wärme an die Umgebungsluft abgeben kann. Der externe Wärmetauscher kann hinter anderen Fahrzeugwärmetauschern positioniert sein, um die Effizienz der Wärmepumpe während eines Fahrgastraumaufheizmodus zu verbessern.
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Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bereitstellen. Insbesondere kann der Ansatz die Positionierung von Wärmepumpenwärmetauschern derart, dass die Wärmepumpeneffizienz verbessert werden kann, gestatten. Ferner kann der Ansatz es dem Fahrzeugklimaregelungssystem gestatten, wie gewünscht mit weniger Kältemittel betrieben zu werden. Zusätzlich kann es möglich sein, die Größe des externen Wärmetauschers der Wärmepumpe zu reduzieren.
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Die obigen Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung alleine oder in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
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Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung dazu dient, eine Auswahl von Konzepten vereinfacht vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie soll nicht Schlüsselmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche, die der ausführlichen Beschreibung folgen, definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die jegliche oben oder als Teil der vorliegenden Offenbarung erwähnten Nachteile lösen.
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Die vorliegend beschriebenen Vorteile werden bei Lektüre eines Beispiels einer Ausführungsform, vorliegend als Ausführliche Beschreibung bezeichnet, alleine oder mit Bezug auf die Zeichnungen besser verstanden.
- 1 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs;
- 2 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeugklimaregelungssystem, das in einem Aufheizmodus betrieben wird;
- 3 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeugklimaregelungssystem, das in einem Kühlmodus betrieben wird;
- 4 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeugantriebssystem für das Fahrzeug nach 1 und
- 5 zeigt ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugklimaregelungssystems.
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Die vorliegende Beschreibung betrifft eine Bereitstellung von Klimaregelung für eine Fahrzeugfahrgastkabine. Speziell werden ein Verfahren und ein System zur Bereitstellung von Aufheizung und Kühlung für eine Fahrgastkabine mittels einer Wärmepumpe einschließlich zwei Wärmetauschern, die außerhalb der Fahrgastkabine liegen, beschrieben. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Personenfahrzeug handeln, wie in 1 gezeigt, oder um ein Nutzfahrzeug (nicht gezeigt). Die Wärmepumpe kann wie in 2 und 3 gezeigt ausgebildet sein und betrieben werden. Das Fahrzeug kann eine Kraftmaschine in einem Antriebsstrang, wie in 4 gezeigt, enthalten. Letztlich kann die Wärmepumpe gemäß dem Verfahren von 5 betrieben werden.
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Mit Bezug auf 1 ist ein Fahrzeug 10, das eine Kraftmaschine 12, eine elektrische Maschine 14 und eine elektrische Energiespeichereinrichtung 11 enthält, gezeigt. Bei einem Beispiel kann das Fahrzeug lediglich mittels der Kraftmaschine 12, lediglich mittels einer elektrischen Maschine 14, oder sowohl durch die Kraftmaschine 12 als auch die elektrische Maschine 14 angetrieben werden. Die elektrische Maschine 14 kann mittels der elektrischen Energiespeichereinrichtung 11 mit elektrischer Energie versorgt werden. Die elektrische Energiespeichereinrichtung 11 kann zur Bereitstellung von Energie für die elektrische Maschine 14 mittels der kinetischen Energie des Fahrzeugs oder mittels der Kraftmaschine 12 wiederaufgeladen werden. Die elektrische Maschine 14 kann die kinetische Energie des Fahrzeugs oder das Kraftmaschinendrehmoment in elektrische Energie umwandeln, die in der elektrischen Energiespeichereinrichtung 11 gespeichert wird. Die elektrische Energiespeichereinrichtung 11 kann auch von einem stationären Stromnetz mittels eines eigenen Aufladesystems oder einem Fernladesystem (zum Beispiel einer Ladestation) wiederaufgeladen werden. Bei einem Beispiel handelt sich bei der elektrischen Energiespeichereinrichtung 11 um eine Batterie. Alternativ kann die elektrische Energiespeichereinrichtung 11 ein Kondensator oder eine andere Speichereinrichtung sein.
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Das Fahrzeug 10 kann eine wie in 4 gezeigte Antriebswelle oder eine andere geeignete Antriebswelle zum Antrieb des Fahrzeugs 10 und/oder zur Versorgung der Fahrzeugkomponenten enthalten. Das Fahrzeug 10 ist mit einer Verbrennungskraftmaschine 12 gezeigt, und es kann selektiv mit einer elektrischen Maschine 14 gekoppelt sein. Die Verbrennungskraftmaschine 12 kann Benzin, Diesel, Alkohol, Wasserstoff oder eine Kombination von Kraftstoffen verbrennen.
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Nunmehr mit Bezug auf 2 ist ein Fahrzeugklimaregelungssystem 224 in einem Fahrgastraumaufheizmodus gezeigt. In durchgezogenen Linien sind Einrichtungen und Fluidkanäle oder -gänge gezeigt. Elektrische Verbindungen sind mit gestrichelten Linien gezeigt. Das Fahrzeugklimaregelungssystem 224 kann in dem Fahrzeug 10, das in 1 gezeigt ist, enthalten sein, und das Fahrzeugklimaregelungssystem 224 kann gemäß dem Verfahren nach 5 betrieben werden.
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Das Fahrzeug 10 kann einen Fahrgastraum 220, einen Kraftmaschinenraum 222 und ein Klimaregelungssystem 224 enthalten. Der Fahrgastraum 220 kann innerhalb des Fahrzeugs 10 liegen und einen oder mehrere Insassen aufnehmen. Ein Abschnitt des Klimaregelungssystems 224 kann im Fahrgastraum 220 positioniert sein.
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Der Kraftmaschinenraum 222 kann nahe dem Fahrgastraum 220 positioniert sein. Eine oder mehrere Energiequellen, wie zum Beispiel eine Verbrennungskraftmaschine 12, sowie ein Abschnitt des Klimaregelungssystems 224 kann innerhalb des Kraftmaschinenraums 222 liegen. Der Kraftmaschinenraum 225 kann vom Fahrgastraum 220 mittels einer Trennwand 226 getrennt sein. Das Klimaregelungssystem 224 kann Luft zirkulieren und/oder die Temperatur der Luft, die in dem Fahrgastraum 220 zirkuliert wird, steuern oder modifizieren. Ferner kann die Verbrennungskraftmaschine 12 mittels des Klimaregelungssystems 224 aufgeheizt werden, um Kraftstoffverbrauch und -emissionen zu reduzieren. Das Klimaregelungssystem 224 kann ein Kühlmittelsubsystem 230, ein Wärmepumpensubsystem 232 und ein Lüftungssubsystem 234 enthalten.
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Das Kühlmittelsubsystem 230 enthält einen Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 241 und einen Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243. Der Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 241 enthält die Verbrennungskraftmaschine 12, einen Kraftmaschinenkühler 231, eine erste Pumpe 240 und einen Heizkern 244. Der Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243 enthält eine zweite Pumpe 237, einen Niedrigtemperaturkühler 236 und einen fakultativen flüssigkeitsgekühlten Ladeluftkühler 235. Der Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243 und der Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 241 können mit einem Gasausgleichsbehälter 299 in Kommunikation stehen. Alternativ dazu kann Kühlmittel in dem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 241 von Kühlmittel in dem Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243 getrennt sein. Kühlmittel, wie zum Beispiel Wasser oder Glykol, kann sowohl durch den Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 241 als auch den Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243 strömen. Kühlmittel von dem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 241 und dem Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243 kann über Regelventile 251 und 252 durch einen Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 laufen.
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Bei einem Beispiel kann es sich bei den Regelventilen 251 und 252 um 4-Anschluss-, 2-Positionsventile handeln. Kühlmittel in dem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf läuft durch den Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242, wenn sich die Regelventile 251 und 252 in jeweils ersten Positionen befinden (zum Beispiel für den Fahrgastkabinenaufheizmodus positioniert sind). Kühlmittel in dem Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243 läuft durch den Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242, wenn sich die Regelventile 251 und 252 in jeweils zweiten Positionen befinden (zum Beispiel Fahrgastkabinenkühlmodus). Somit stellen die Regelventile 251 und 252 die Fähigkeit bereit, Wärme vom Wärmepumpensubsystem 232 zu dem Fahrgastraum 220 oder die Umgebungsluft mittels des Niedrigtemperaturkühlers 236 zu übertragen.
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In der Zeichnung stehen die Regelventile 251 und 252 in ersten Positionen, wo Kühlmittel in dem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 241 durch den Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 in der durch Pfeile 295 gezeigten Richtung während des Fahrgastkabinenaufheizmodus, Enteisungsmodus, parallelen Entfeuchtungsmodus und serienmäßigen Entfeuchtungsmodus läuft. Kühlmittel in dem Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243 läuft durch den Umgehungskanal 247 in der durch Pfeile 296 gezeigten Richtung, wenn sich die Ventile 251 und 252 in den ersten Positionen befinden.
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Abwärme, die durch die Verbrennungskraftmaschine 12 erzeugt wird, wenn die Kraftmaschine läuft oder Luft und Kraftstoff verbrennt, kann zu dem Kühlmittel übertragen werden. Das Kühlmittel kann durch den Kraftmaschinenkühler 231 zirkuliert werden, um die Verbrennungskraftmaschine 12 und den Heizkern 244 zu kühlen, um den Fahrgastraum 220 aufzuheizen, wie durch Pfeile 295 angegeben. Wärme kann außerdem mittels des Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauschers 242 auch vom Wärmepumpensubsystem 232 an Kühlmittel in dem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 241 übertragen werden, wenn sich das Klimaregelungssystem 224 in einem Fahrgastkabinenaufheizmodus befindet. Das Wärmepumpensubsystem 232 überträgt mittels des Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauschers 242 Wärme von dem Fahrgastraum 220 zu dem Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243, wenn sich das Klimaregelungssystem 224 in einem Fahrgastkabinenkühlmodus befindet, der in 3 beschrieben ist.
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Die erste Pumpe 240 kann Kühlmittel durch den Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 241 des Kühlmittelsubsystems 230 zirkulieren. Ebenso kann die zweite Pumpe 237 Kühlmittel durch den Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243 des Kühlmittelsubsystems 230 zirkulieren. Die Kühlmittelpumpen 240 und 237 können durch eine elektrische oder nichtelektrische Energiequelle versorgt werden. Zum Beispiel kann die Kühlmittelpumpe 240 mit einer Verbrennungskraftmaschine 12 mittels eines Gurts wirkverbunden sein oder kann alternativ durch einen elektrisch angetriebenen Motor angetrieben werden.
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Die Kühlmittelpumpe 240 kann Kühlmittel an die Verbrennungskraftmaschine 12 liefern und das Kühlmittel in einem geschlossenen Kreislauf zirkulieren. Wenn sich das Klimaregelungssystem 224 zum Beispiel in einem Aufheizmodus befindet, kann Kühlmittel von der Kühlmittelpumpe 240 an die Kraftmaschine 12 geleitet werden. Von der Kraftmaschine ausgegebenes Kühlmittel kann zu einem Kühler und/oder einen Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 gelenkt werden.
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Das dem Kraftmaschinenkühler 231 gelieferte Kühlmittel wird an die erste Pumpe 240 zurückgegeben. Kühlmittel, das zu dem Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 geliefert wird, wird zum Heizkern 244 gelenkt, bevor es an die erste Pumpe 240 zurückgegeben wird. Die Regelventile 251 können elektrisch betätigt werden, um über einen Umgehungskanal 247 selektiv Kühlmittel aus der Kraftmaschine 12 durch den Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 oder um den Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 zu lenken.
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Der Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 kann die Übertragung von Wärmeenergie zwischen dem Kühlmittelsubsystem 230 und dem Wärmepumpensubsystem 232 erleichtern. Insbesondere kann zum Aufheizen des Fahrgastraums 220 mittels des Heizkerns 244 Wärme vom Wärmepumpensubsystem 232 zu dem Kühlmittelsubsystem 230 übertragen werden oder kann mittels des Niedrigtemperaturkühlers 236 an die Atmosphäre abgegeben werden. Der Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 kann Teil des Kühlmittelsubsystems 230 und des Wärmepumpensubsystems 232 sein. Der Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 kann eine beliebige geeignete Konfiguration aufweisen. Zum Beispiel kann der Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 eine Plattenrippen-, Rohrrippen- oder Rohrbündelkonfiguration aufweisen, die die Übertragung von Wärmeenergie vom Wärmepumpensubsystem 232 zu dem Kühlmittelsubsystem 230 erleichtert, ohne die Wärmeübertragungsfluids im Kühlmittelsubsystem 230 und Wärmepumpensubsystem 232 zu mischen oder auszutauschen.
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Wärme kann mittels des Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauschers 242 vom Wärmepumpensubsystem 232 zu dem Kühlmittel übertragen werden, wenn sich das Klimaregelungssystem 224 in einem Aufheizmodus oder einem Kühlmodus befindet. Während eines Fahrgastkabinenkühlmodus überträgt der Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 Wärme vom Wärmepumpensubsystem 232 zu dem Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243. Während eines Fahrgastraumaufheizmodus überträgt der Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 Wärme vom Wärmepumpensubsystem 232 zu dem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 241, um den Fahrgastraum 220 mittels des Heizkerns 244 aufzuheizen.
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Der Heizkern 244 kann Wärmeenergie von dem Kühlmittel an Luft im Fahrgastraum 220 übertragen. Der Heizkern 244 kann im Fahrgastraum 220 im Lüftungssubsystem 234 positioniert sein und kann eine beliebige geeignete Konfiguration aufweisen. Zum Beispiel kann der Heizkern 244 in einem oder mehreren Beispielen einen plattenrippenartigen oder rohrrippenartigen Aufbau aufweisen.
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Das Wärmepumpensubsystem 232 kann Wärmeenergie zu oder von dem Fahrgastraum 220 und zu oder von dem Kühlmittelsubsystem 230 übertragen. In wenigstens einem Beispiel kann das Wärmepumpensubsystem 232 als ein Dampfkompressionswärmepumpensubsystem 232 ausgebildet sein, in dem ein Fluid durch das Dampfkompressionswärmepumpensubsystem 232 zirkuliert, um Wärmeenergie zu oder von dem Fahrgastraum 220 zu übertragen. Das Wärmepumpensubsystem 232 kann in verschiedenen Modi betrieben werden, darunter unter anderem einem Kühlmodus und einem Aufheizmodus. In dem Kühlmodus kann das Wärmepumpensubsystem 232 ein Wärmeübertragungsfluid zirkulieren, das als Kältemittel bezeichnet werden kann, um Wärmeenergie von innerhalb des Fahrgastraums 220 nach außerhalb des Fahrgastraums 220 zu übertragen. In einem Aufheizmodus kann das Wärmepumpensubsystem 232 Wärmeenergie von dem Kältemittel im Wärmepumpensubsystem 232 zu dem Kühlmittel im Kühlmittelsubsystem 230 mittels des Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauschers 242 übertragen, ohne das Kältemittel durch einen Wärmetauscher im Fahrgastraum 220 zu zirkulieren.
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Das Wärmepumpensubsystem 232 kann eine Pumpe 260, ein erstes Regelventil 262, eine erste Ausdehnungseinrichtung 264, einen Außenwärmetauscher 266 (z. B. einen Wärmetauscher, der relativ zum Fahrgastraum 220 außen liegt), ein Rückschlagventil 268, ein drittes Regelventil 270, einen Druckregler 281, einen Akkumulator 272, eine zweite Ausdehnungseinrichtung 274, einen Innenwärmetauscher 276, einen Außenwärmetauscherumleitungskanal 280 und einen fakultativen internen Wärmetauscher 278 enthalten. Komponenten des Wärmepumpensubsystems 232 können mittels einer oder mehreren Leitungen, wie z. B. ein Rohr, Schlauch oder dergleichen, in Fluidverbindung stehen. In 2 ist der Kältemittelzirkulationsweg beim Aufheizmodus durch die Pfeillinien 297 dargestellt.
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Die Pumpe 260, die auch als Kompressor bezeichnet werden kann, kann das Kältemittel unter Druck setzen und durch das Wärmepumpensubsystem 232 zirkulieren. Die Pumpe 260 kann durch eine elektrische oder nichtelektrische Energiequelle versorgt werden. Zum Beispiel kann die Pumpe 260 mit der Verbrennungskraftmaschine 12 wirkgekoppelt sein oder durch einen elektrisch angetriebenen Motor angetrieben werden. In einem Fahrgastkabinenaufheizmodus kann die Pumpe 260 dem Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 Hochdruckkältemittel bereitstellen, der wiederum Wärme vom Hochdruckkältemittel zum Kühlmittel übertragen kann, das durch den Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 läuft, um im Kühlmittelsubsystem 230 strömendes Kühlmittel zu erhitzen.
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Das erste Regelventil 262 ist entlang einem Umgehungsweg 280 positioniert gezeigt, der zwischen demKältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 und der ersten Ausdehnungseinrichtung 264 positioniert ist. Der Umgehungsweg 280 kann es strömendem Kältemittel gestatten, die erste Ausdehnungseinrichtung 264 und den Außenwärmetauscher 266 zu umgehen und zu dem internen Wärmetauscher 278 (falls vorgesehen), der zweiten Ausdehnungseinrichtung 274 und dem Innenwärmetauscher 276 zu strömen, wenn das erste Regelventil 262 während eines Fahrgastkabinenkühlmodus, der ausführlicher in der Beschreibung der 3 beschrieben ist, offen ist. Das erste Regelventil 262 kann geschlossen sein, um den Fluss von Kältemittel durch den Umgehungsweg 280 zum Innenwärmetauscher 276 zu verhindern, wenn das Wärmepumpensubsystem 232 im Fahrgastkabinenaufheizmodus ist.
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Die erste Ausdehnungseinrichtung 264 ist zwischen dem Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 und dem Außenwärmetauscher 266 positioniert gezeigt und kann damit in Fluidverbindung stehen. Die erste Ausdehnungseinrichtung 264 kann bereitgestellt sein, um den Druck des Kältemittels zu ändern. Zum Beispiel kann die erste Ausdehnungseinrichtung 264 ein Wärmeausdehnungsventil (TXV - Thermal Expansion Valve) oder ein Ventil mit fester oder variabler Position (z. B. ein elektrisch gesteuertes Ausdehnungsventil), das extern gesteuert werden kann, sein. Die erste Ausdehnungseinrichtung 264 kann den Druck des Kältemittels, das durch die erste Ausdehnungseinrichtung 264 vom Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 zu dem Außenwärmetauscher 266 läuft, reduzieren. Somit kann im Fahrgastkabinenaufheizmodus vom Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 empfangenes Hochdruckkältemittel die erste Ausdehnungseinrichtung 264 mit einem niedrigeren Druck und als eine Flüssigkeits-Dampf-Mischung verlassen.
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Der Außenwärmetauscher 266 kann außerhalb des Fahrgastraums 220 positioniert sein. In einem Aufheizmodus kann der Außenwärmetauscher 266 als Verdampfer betrieben werden und kann Wärme von der Umgebung zu dem Kältemittel übertragen, wodurch veranlasst wird, dass das Kältemittel verdampft.
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Das Rückschlagventil 268 kann zwischen dem Außenwärmetauscher 266 und dem Umgehungsweg 280 positioniert sein. Das Rückschlagventil 268 kann den Fluss von Kältemittel von dem Umgehungsweg 280 zu dem Außenwärmetauscher 266 verhindern. Somit kann Kältemittel, das den Außenwärmetauscher 266 verlässt, wenn das Klimaregelungssystem 224 im Fahrgastkabinenaufheizmodus ist, zum zweiten Regelventil 270 geleitet werden.
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Ein zweites Regelventil 270 kann zwischen dem Außenwärmetauscher 266 und dem Akkumulator 272 positioniert sein. Das zweite Regelventil 270 kann dabei helfen, den Fluss von Kältemittel, das den Außenwärmetauscher 266 verlässt, zu steuern. Im Fahrgastkabinenaufheizmodus kann das zweite Regelventil 270 offen sein, um zu gestatten, dass Kältemittel von dem Außenwärmetauscher 266 zu dem Akkumulator 272 strömt.
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Der Akkumulator 272 kann als ein Reservoir zum Speichern eines verbleibenden flüssigen Kältemittels wirken, so dass Dampfkältemittel statt flüssiges Kältemittel der Pumpe 260 bereitgestellt werden kann. Der Akkumulator 272 kann ein Trockenmittel enthalten, das kleine Mengen an Wasserfeuchtigkeit von dem Kältemittel absorbiert.
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Die zweite Ausdehnungseinrichtung 274 kann zwischen dem Außenwärmetauscher 266 und dem Innenwärmetauscher 276 positioniert sein und damit in Fluidverbindung stehen. Die zweite Ausdehnungseinrichtung 274 kann einen ähnlichen Aufbau aufweisen wie die erste Ausdehnungseinrichtung 264 und kann bereitgestellt sein, um den Druck des Kältemittels ähnlich der ersten Ausdehnungseinrichtung 264 zu ändern. Außerdem kann die zweite Ausdehnungseinrichtung 274 geschlossen sein, um den Fluss von Kältemittel zu verhindern. Insbesondere kann die zweite Ausdehnungseinrichtung 274 geschlossen sein, um den Fluss von Kältemittel von dem Außenwärmetauscher 266 zu dem Innenwärmetauscher 276 im Fahrgastkabinenaufheizmodus zu verhindern. Somit kann Schließen der zweiten Ausdehnungseinrichtung 274 den Fluss von Kältemittel durch das Rückschlagventil 268 zu dem internen Wärmetauscher 278 (falls vorgesehen) sowie durch den Innenwärmetauscher 276 verhindern.
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Der Innenwärmetauscher 276 kann mit der zweiten Ausdehnungseinrichtung 274 in Fluidverbindung stehen. Der Innenwärmetauscher 276 kann innerhalb des Fahrgastraums 220 positioniert sein. Im Fahrgastkabinenaufheizmodus kann Kältemittel aufgrund des Verschlusses der zweiten Ausdehnungseinrichtung 274 möglicherweise nicht zu dem Innenwärmetauscher 276 geleitet werden.
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Der interne Wärmetauscher 278, falls vorgesehen, kann Wärmeenergie zwischen durch verschiedene Gebiete des Wärmepumpensubsystems 232 strömendes Kältemittel übertragen. Der interne Wärmetauscher 278 kann außerhalb des Fahrgastraums 220 positioniert sein. Im Fahrgastkabinenaufheizmodus überträgt der interne Wärmetauscher 278 keine Wärmeenergie zwischen derartigen Kältemittelströmungswegen, da die zweite Ausdehnungseinrichtung 274 geschlossen ist, wodurch die Strömung von Kältemittel durch einen Abschnitt des internen Wärmetauschers 278 verhindert wird.
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Das Lüftungssubsystem 234 kann Luft im Fahrgastraum 220 des Fahrzeugs 10 zirkulieren. Das Lüftungssubsystem 234 kann ein Gehäuse 290, ein Gebläse 292 und eine Temperaturklappe 294 aufweisen.
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Das Gehäuse 290 kann Komponenten des Lüftungssubsystems 234 aufnehmen. In 2 ist das Gehäuse 290 derart dargestellt, dass interne Komponenten sichtbar sind, statt der Klarheit halber versteckt. Außerdem sind durch die Pfeillinien 277 eine Luftströmung durch das Gehäuse 290 und interne Komponenten dargestellt. Das Gehäuse 290 kann wenigstens teilweise im Fahrgastraum 220 positioniert sein. Zum Beispiel kann das Gehäuse 290 oder ein Abschnitt davon unter einer Instrumententafel des Fahrzeugs 10 positioniert sein. Das Gehäuse 290 kann einen Luftansaugungsabschnitt 200 aufweisen, der Luft von außerhalb des Fahrzeugs 10 und/oder Luft von innerhalb des Fahrgastraums 220 empfangen kann. Zum Beispiel kann der Luftansaugungsabschnitt 200 Umgebungsluft über einen Einlasskanal, Durchgang oder eine Öffnung, der bzw. die sich an einer geeigneten Stelle befinden kann, wie z. B. bei einer Haube, einem Radfelgenbett oder einem anderen Fahrzeugkarosserieteil, von außerhalb des Fahrzeugs 10 empfangen. Der Luftansaugungsabschnitt 200 kann auch Luft von innerhalb des Fahrgastraums 220 empfangen und derartige Luft durch das Lüftungssubsystem 234 rezirkulieren. Es können eine oder mehrere Klappen oder Lüftungsgitter bereitgestellt sein, um Luftrezirkulation zu gestatten oder zu verhindern.
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Das Gebläse 292 kann im Gehäuse 290 positioniert sein. Das Gebläse 292, das auch als Lüfter bezeichnet werden kann, kann nahe dem Luftansaugungsabschnitt 200 positioniert sein und kann als Zentrifugallüfter ausgebildet sein, der Luft durch das Lüftungssubsystem 234 zirkulieren kann.
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Die Temperaturklappe 294 kann zwischen dem Innenwärmetauscher 276 und dem Heizkern 244 positioniert sein. Im gezeigten Beispiel ist die Temperaturklappe 294 hinter dem Innenwärmetauscher 276 und vor dem Heizkern 244 positioniert. Die Temperaturklappe 294 kann Luftströmung durch den Heizkern 244 blockieren oder zulassen, um dabei helfen, die Temperatur der Luft im Fahrgastraum 220 zu steuern. Zum Beispiel kann im Aufheizmodus die Temperaturklappe 294 Luftströmung durch den Heizkern 244 gestatten, so dass Wärme von dem Kühlmittel an die durch den Heizkern 244 laufende Luft übertragen werden kann. Diese erwärmte Luft kann dann einem Luftraum zur Verteilung zu im Fahrgastraum 220 befindlichen Durchgängen und Luftschlitzen oder Auslässen bereitgestellt werden. Die Temperaturklappe 294 kann zwischen mehreren Positionen bewegt werden, um Luft mit einer gewünschten Temperatur bereitzustellen. In 2 ist die Temperaturklappe 294 in einer vollen Wärmeposition gezeigt, in der die Luftströmung durch den Heizkern 244 geleitet wird.
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Die Steuerung 212 enthält ausführbare Anweisungen des Verfahrens in 4 zum Betreiben der Ventile, Lüfter und Pumpen oder Kompressoren des in 2 gezeigten Systems. Die Steuerung 212 enthält Eingänge und Ausgänge 202 zur Schnittstellenverbindung mit Einrichtungen im System von 2. Die Steuerung 212 enthält auch eine Zentralverarbeitungseinheit 205 und einen nichttransitorischen Speicher 206 zur Ausführung des Verfahrens von 5.
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Das System von 2 kann auch in einem Enteisungsmodus betrieben werden. Während des Enteisungsmodus kann die erste Ausdehnungseinrichtung 264 eingestellt (z. B. gänzlich geöffnet) werden, so dass ein kleiner Druckabfall (z. B. weniger als 15 kPa Druckabfall) an der ersten Ausdehnungseinrichtung 264 auftritt. Ferner ist die zweite Ausdehnungseinrichtung 274 geschlossen, so dass Kältemittel nicht durch den Innenwärmetauscher 276 läuft. Der Kompressor 260 erhöht die Temperatur des Kältemittels, während er das Kältemittel verdichtet. Das erwärmte Kältemittel wird durch den Außenwärmetauscher 266 geleitet, wodurch der Außenwärmetauscher 266 zur Entfrostung von Spulen erwärmt wird. Das erwärmte Kältemittel wird nach Strömung des Kältemittels durch den Akkumulator 272 und internen Wärmetauscher 278 zu dem Kompressor 260 zurückgeführt.
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Das System von 2 kann auch in einem serienmäßigen Fahrgastkabinenentfeuchtungsmodus betrieben werden. Während des serienmäßigen Fahrgastkabinenentfeuchtungsmodus wird die erste Ausdehnungseinrichtung 264 geöffnet, damit Kältemittel zu dem Außenwärmetauscher 266 strömen kann, der als Verdampfer wirkt, und das erste Regelventil 262 wird geschlossen, um zu verhindern, dass Kältemittel vom Kältemittel-zu-Kühlmittel-Wärmetauscher 242 zum internen Wärmetauscher 278 strömt. Das verdichtete Kältemittel läuft durch den Außenwärmetauscher 266 und das Rückschlagventil 268, bevor es die zweite Ausdehnungseinrichtung 274 erreicht. Die zweite Ausdehnungseinrichtung 274 wird eingestellt, um einen kleinen Druckabfall bereitzustellen, wodurch Kühlen des Innenwärmetauschers 276 begrenzt wird. Durch Bereitstellen nur eines kleinen Druckabfalls an der zweiten Ausdehnungseinrichtung 274 kann Feuchtigkeit in dem Fahrgastraum 220 ohne wesentliches Kühlen der Kabinenluft kondensiert werden. Das Kältemittel verlässt die zweite Ausdehnungseinrichtung 274, um in den Innenwärmetauscher 276 einzutreten. Das Kältemittel wird nach Durchlauf durch den Druckregler 281 und Akkumulator 272 aus dem Innenwärmetauscher 276 zu dem Kompressor 260 zurückgeführt.
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Das System von 2 kann auch in einem parallelen Fahrgastkabinenentfeuchtungsmodus betrieben werden. Während des parallelen Fahrgastkabinenentfeuchtungsmodus werden das erste Regelventil 262 und das zweite Regelventil 270 geöffnet, damit Kältemittel durch den Außenwärmetauscher 266 und die Umgehung 280 strömen kann. Ferner ist die erste Ausdehnungseinrichtung 264 offen und reguliert die Kältemittelströmung in den Außenwärmetauscher 266. Das von dem Außenwärmetauscher 266 ausgegebene Kältemittel wird zum Akkumulator 272 geleitet. Das durch den Umgehungskanal 280 laufende Kältemittel wird durch die zweite Ausdehnungseinrichtung 274 und den Innenwärmetauscher 276 geleitet. Betreiben des Wärmepumpensubsystems 232 in einem parallelen Entfeuchtungsmodus ermöglicht Kabinenentfeuchtung bei niedrigeren Umgebungslufttemperaturen. Der Kältemitteldruck im Außenwärmetauscher 266 kann abfallen, ohne dass ein sehr niedriger Kältemitteldruck im Innenwärmetauscher 276 verursacht wird, wodurch die Gefahr der Eisbildung auf den Spulen des Innenwärmetauschers 276 verringert wird.
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Nunmehr mit Bezug auf 3, ist ein Fahrzeugklimaregelungssystem 24 in einem Fahrgastkabinenkühlmodus gezeigt. Einrichtungen und Fluidkanäle oder -durchgänge sind in durchgezogenen Linien gezeigt. Elektrische Verbindungen sind gestrichelt gezeigt. Das Fahrzeugklimaregelungssystem 24 kann im in 1 gezeigten Fahrzeug 10 enthalten sein, und das Fahrzeugklimaregelungssystem 24 kann gemäß dem Verfahren von 5 betrieben werden. Außerdem sind die in 3 gezeigten Elemente, die die gleiche Nummerierung wie die Elemente, die in 2 gezeigt sind, aufweisen, die gleichen Elemente wie in 2 beschrieben. Die in 3 gezeigten Elemente funktionieren wie in 2 beschrieben, außer es ist in der Beschreibung der 3 etwas anderes angegeben. Somit ist zum Zwecke der Kürze eine Beschreibung eines jeden Elements in 3, das das gleiche wie ein entsprechendes Element in 2 ist, ausgelassen.
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3 zeigt Regelventile 251 und 252 in einem zweiten Zustand, in dem sich das Wärmepumpensubsystem in einem Fahrgastkabinenkühlmodus befindet. Während des Fahrgastkabinenkühlmodus läuft Kühlmittel im Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243 durch den Kältemittel-zu-Kraftmaschinenkühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242. Im Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf strömt Kühlmittel in die durch Pfeile 296 gezeigte Richtung. Im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf strömt Kühlmittel in die durch Pfeile 295 gezeigte Richtung. Von dem Wärmepumpensubsystem zu dem Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243 übertragene Wärme wird mittels des Niedrigtemperaturkühlers 236 an die Atmosphäre abgegeben zusammen mit der Wärme der Ansaugluft, die zu dem Kühlmittel durch den flüssigkeitsgekühlten Ladeluftkühler 235 übertragen wird.
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Der Wärmepumpensubsystem 232 tritt durch Schließen des zweiten Regelventils 270, Aktivieren der Pumpe 260 und Öffnen des ersten Regelventils 262 in einen Fahrgastkabinenkühlmodus ein. Die Ausdehnungseinrichtung 274 kann auch dazu eingestellt sein, einen gewünschten Kältemitteldruckabfall bereitzustellen. Der Kältemittelzirkulationsweg ist durch die Pfeillinien 397 dargestellt, wenn sich das Wärmepumpensubsystem 232 im Fahrgastkabinenkühlmodus befindet. Das Kältemittel strömt während des Fahrgastkabinenkühlmodus nicht durch den Außenwärmetauscher 266. Stattdessen wird der Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 als Kondensator betrieben und er überträgt Wärme von dem Fahrgastraum 220 zum Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243. Kühlmittel im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 241 läuft während des Fahrgastkabinenkühlmodus nicht durch den Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242. Stattdessen läuft Kühlmittel von dem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf durch den Umgehungskanal 247, so dass Wärme von der Fahrgastkabine zu dem Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243 übertragen wird.
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Nunmehr mit Bezug auf 4 zeigt ein Blockschaltbild eine Fahrzeugantriebswelle 400 in dem Fahrzeug 10. Die Antriebswelle 400 kann von der Kraftmaschine 12 angetrieben werden. Die Kraftmaschine 12 kann mithilfe eines Kraftmaschinenstartsystems mit einem Anlasser 401 oder mithilfe einer elektrischen Maschine oder eines in die Antriebswelle integrierten Anlassergenerators (Driveline Integrated Starter Generator, DISG) 14 gestartet werden. Außerdem kann die Kraftmaschine 12 mithilfe eines Drehmomentaktuators 419 wie beispielsweise eines Kraftstoffeinspritzventils, einer Drossel, einer Nockenwelle usw. ein Drehmoment erzeugen oder einstellen.
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Die Kraftmaschine 12 enthält einen Kühler 231 zur Abgabe von Kraftmaschinenabwärme und einen Turbolader 450, der einen Kompressor 445 und eine Turbine 446 enthält. Die Turbine 446 wird durch Kraftmaschinenabgase angetrieben und dreht den Kompressor 445 mittels der Welle 447. Den Kompressor 445 verlassende Luft kann mittels des flüssigkeitsgekühlten Ladeluftkühlers 235 gekühlt werden. Ein Kraftmaschinenausgangsdrehmoment kann zu einer Antriebswellentrennkupplung 404 übertragen werden. Die Antriebswellentrennkupplung 404 kann elektrisch oder hydraulisch betätigt werden. Die Stromabseite der Antriebswellentrennkupplung 404 wird als mechanisch mit der DISG-Eingangswelle 403 gekoppelt gezeigt.
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Der DISG 14 kann betrieben werden, um der Antriebswelle 400 ein Drehmoment zu liefern oder ein Antriebswellendrehmoment in elektrische Energie zum Speichern in der Energiespeichereinrichtung 11 für elektrische Energie umzuwandeln. Der DISG 14 weist eine Leistungsabgabe auf, die größer als die des Anlassers 401 ist. Außerdem treibt der DISG 14 die Antriebswelle 400 direkt an oder wird von der Antriebswelle 400 direkt angetrieben. Es sind keine Riemen, Zahnräder oder Ketten vorhanden, um den DISG 14 an die Antriebswelle 400 zu koppeln. Stattdessen dreht sich der DISG 14 mit derselben Geschwindigkeit wie die Antriebswelle 400. Bei der Energiespeichereinrichtung 11 für elektrische Energie kann es sich um eine Batterie, einen Kondensator oder einen Induktor handeln. Die Stromabseite des DISGs 14 ist mechanisch mit dem Getriebe 408 gekoppelt.
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Zu dem Automatikgetriebe 408 zählen Gangkupplungen (z. B. die Gänge 1 bis 6) zum Einstellen eines Getriebeübersetzungsverhältnisses. Die Gangkupplungen 433 können selektiv eingerückt werden, um das Fahrzeug 10 anzutreiben. Eine Drehmomentabgabe von dem Automatikgetriebe 408 kann ihrerseits an die Räder 416 weitergeleitet werden, um das Fahrzeug mithilfe einer Ausgangswelle 434 anzutreiben. Die Ausgangswelle 434 führt ein Drehmoment von dem Getriebe 408 den Rädern 416 zu. Das Automatikgetriebe 408 kann ein Eingangsantriebsmoment auf die Räder 416 übertragen.
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Außerdem können durch In-Eingriff-Nehmen von Rad-Reibungsbremsen 418 die Räder 416 mit einer Reibungskraft beaufschlagt werden. Bei einem Beispiel können die Rad-Reibungsbremsen 418 als Reaktion darauf in Eingriff genommen werden, dass der Fahrer mit seinem Fuß auf ein Bremspedal (nicht gezeigt) drückt. Bei anderen Beispielen kann die Steuerung 412 oder eine Steuerung, die mit der Steuerung 212 verbunden ist, die Rad-Reibungsbremsen in Eingriff nehmen. Auf dieselbe Weise kann eine auf die Räder 416 einwirkende Reibungskraft dadurch verringert werden, dass die Rad-Reibungsbremsen 418 als Reaktion darauf, dass der Fahrer seinen Fuß von einem Bremspedal nimmt, gelöst werden. Außerdem können Fahrzeugbremsen als Teil einer automatisierten Prozedur zum Anhalten der Kraftmaschine mithilfe der Steuerung 212 eine Reibungskraft auf die Räder 416 anwenden.
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Die Steuerung 212 kann dafür programmiert sein, Eingaben von der Kraftmaschine 12 zu empfangen und dementsprechend eine Drehmomentabgabe der Kraftmaschine und/oder einen Betrieb des Drehmomentwandlers, des Getriebes, des DISG, der Kupplungen und/oder Bremsen zu steuern. Zum Beispiel kann eine Drehmomentabgabe durch Anpassen einer Kombination aus einer Zündzeitpunkteinstellung, einer Kraftstoffimpulsbreite, einer Kraftstoffimpulszeitsteuerung und/oder einer Luftladung mithilfe einer Steuerung einer Drosselöffnung und/oder einer Ventilzeitsteuerung, eines Ventilhubs und einer Verstärkung für turbogeladene oder aufgeladene Kraftmaschinen gesteuert werden. Im Fall einer Dieselkraftmaschine kann die Steuerung 212 die Drehmomentabgabe der Kraftmaschine durch Steuern einer Kombination von Kraftstoffimpulsbreite, Kraftstoffimpulszeitsteuerung und Luftladung steuern. In jedem Fall kann eine Kraftmaschinensteuerung pro Zylinder ausgeführt werden, um die Drehmomentabgabe der Kraftmaschine zu steuern. Die Steuerung 212 kann außerdem eine Drehmomentabgabe und eine Erzeugung elektrischer Energie durch den DISG mittels Einstellens eines zu und von den DISG-Wicklungen fließenden Stroms steuern, wie in dem Fachgebiet bekannt ist.
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Wenn Leerlaufanschlagbedingungen erfüllt sind, kann die Steuerung 212 ein Abschalten der Kraftmaschine durch Sperren von Kraftstoff und Zündfunken zu der Kraftmaschine einleiten. Allerdings kann sich die Kraftmaschine bei einigen Beispielen weiter drehen. Wenn umgekehrt Bedingungen für einen erneuten Start erfüllt sind und/oder ein Fahrzeugbediener das Fahrzeug starten möchte, kann die Steuerung 212 die Kraftmaschine durch Wiederaufnehmen einer Verbrennung in Zylindern reaktivieren. Die Kraftmaschine kann durch Drehen der Kraftmaschine mithilfe des DISGs 14 oder des Anlassers 401 gestartet werden.
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Auf diese Weise wird durch das System aus 1-4 ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, das umfasst: einen Hochtemperaturkühlmittelkreislauf; einen Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf; einen Kältemittel-zu-Kühlmittel-Wärmetauscher; eine Wärmepumpe, die Kältemittel enthält; und zwei Regelventile, die dazu einstellbar sind, Kühlmittel von dem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf zu dem Kältemittel-zu-Kühlmittel-Wärmetauscher strömen zu lassen, und die zwei Regelventile dazu einstellbar sind, Kühlmittel von dem Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf zu dem Kältemittel-zu-Kühlmittel-Wärmetauscher strömen zu lassen. Das Fahrzeugsystem enthält den Fall, bei dem die beiden Regelventile keine Kühlmittelströmung von dem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf zum Kältemittel-zu-Kühlmittel-Wärmetauscher zulassen, während Kühlmittelströmung vom Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf zum Kältemittel-zu-Kühlmittel-Wärmetauscher zugelassen ist. Das Fahrzeugsystem enthält den Fall, bei dem der Hochtemperaturkühlmittelkreislauf eine Kraftmaschine, einen Kühler, Kühlmittel und einen Heizkern enthält. Das Fahrzeugsystem enthält den Fall, bei dem der Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf einen Niedrigtemperaturkühler und Kühlmittel enthält. Das Fahrzeugsystem umfasst ferner eine Steuerung, die im nichttransitorischen Speicher gespeicherte Anweisungen zur Einstellung der zwei Regelventile enthält. Das Fahrzeugsystem umfasst ferner zusätzliche im nichttransitorischen Speicher gespeicherte Anweisungen zum Betreiben der Wärmepumpe in einem Fahrgastkabinenaufheizmodus.
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Nunmehr mit Bezug auf 5, ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugklimaregelungssystems gezeigt. Das Verfahren von 5 kann im System von 1-4 als ausführbare im nichttransitorischen Speicher gespeicherte Anweisungen enthalten sein.
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Bei 502 bestimmt Verfahren 500 die Betriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können u. a. Fahrgastkabinentemperatur und -feuchtigkeit, Fahrerkabinentemperaturanforderung, Fahrerklimamodusanforderung, Klimaregelungsmodusanforderung, Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit und Kraftmaschinenbetriebszustand enthalten. Das Verfahren 500 geht nach Bestimmung der Betriebsbedingungen bei 504 weiter.
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Bei 504 beurteilt Verfahren 500, ob ein Fahrgastkabinenkühlmodus angefordert wird. Bei einem Beispiel kann der Fahrgastkabinenkühlmodus von einem Fahrer angefordert werden. In anderen Beispielen kann der Insassenkühlmodus von einem Klimaregelungssystem angefordert werden. Falls das Verfahren 500 beurteilt, dass ein Fahrgastkabinenkühlmodus angefordert ist, ist die Antwort ja, und das Verfahren 500 geht bei 506 weiter. Ansonsten ist die Antwort nein, und das Verfahren 500 geht bei 508 weiter.
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Bei 506 betreibt das Verfahren 500 das Klimaregelungssystem 224 in einem Fahrgastkabinenkühlmodus, wie in der Beschreibung der 3 erklärt. Ferner wird Wärme von dem Fahrgastraum zu dem Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243 mittels Positionierung von Regelventilen 251 und 252 in Positionen (z. B. eine zweite Position), in denen Kühlmittel im Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243 durch den Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 läuft, übertragen. Kühlmittel im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 241 umgeht den Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242. Der Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 wird als Kondensator betrieben, und der Innenwärmetauscher 276 wird als Verdampfer betrieben. Das Verfahren 500 geht nach Eintritt des Klimaregelungssystems 224 in den Fahrgastkabinenkühlmodus zum Ausgang.
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Bei 508 beurteilt Verfahren 500, ob der Fahrgastkabinenaufheizmodus angefordert ist. In einem Beispiel kann der Fahrgastkabinenaufheizmodus von einem Fahrer angefordert sein. In anderen Beispielen kann der Insassenaufheizmodus von einem Klimaregelungssystem angefordert werden. Falls das Verfahren 500 beurteilt, dass der Fahrgastkabinenaufheizmodus angefordert ist, ist die Antwort ja, und das Verfahren 500 geht bei 510 weiter. Ansonsten ist die Antwort nein, und das Verfahren 500 geht bei 512 weiter.
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Bei 510 betreibt das Verfahren 500 das Klimaregelungssystem 224 in einem Fahrgastkabinenaufheizmodus, wie in der Beschreibung der 2 erklärt. Ferner wird Wärme von der Umgebungsluft zu der Fahrgastkabine mittels des Hochtemperaturkühlmittelkreislaufs 241 durch Positionierung von Regelventilen 251 und 252 in Positionen (z. B. eine erste Position), in denen Kühlmittel im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 241 durch den Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 läuft, übertragen. Folglich wird Wärmeenergie von dem Kältemittel im Wärmepumpensubsystem 232 zu dem Kühlmittel im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf übertragen. Das Kühlmittel im Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243 umgeht den Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242. Dem Fahrgastraum 220 wird mittels des Heizkerns 244 Wärme übertragen. Das Verfahren 500 geht nach Eintritt des Klimaregelungssystems 224 in den Fahrgastkabinenaufheizmodus zum Ausgang.
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Bei 512 beurteilt Verfahren 500, ob ein Enteisungsmodus angefordert ist. In einem Beispiel kann Entfrostung von einem Klimaregelungssystem angefordert werden. Falls das Verfahren 500 beurteilt, dass der Enteisungsmodus angefordert ist, ist die Antwort ja, und das Verfahren 500 geht bei 514 weiter. Ansonsten ist die Antwort nein, und das Verfahren 500 geht bei 516 weiter.
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Bei 514 betreibt das Verfahren 500 das Klimaregelungssystem 224 im Enteisungsmodus, wie in der Beschreibung der 2 erklärt. Ferner sind die Regelventile 251 und 252 derart positioniert (z. B. eine erste Position), dass das Kühlmittel im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 241 durch den Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 läuft. Das Kühlmittel im Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243 umgeht den Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242. Der Außenwärmetauscher 266 wird durch verdichtetes Kältemittel erwärmt, um entfrostet zu werden. Das Verfahren 500 geht nach Eintritt des Klimaregelungssystems 224 in den Enteisungsmodus zum Ausgang.
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Bei 516 beurteilt das Verfahren 500, ob der parallele Entfeuchtungsmodus angefordert ist. In einem Beispiel kann der parallele Entfeuchtungsmodus von einem Klimaregelungssystem angefordert sein. Falls das Verfahren 500 beurteilt, dass der parallele Entfeuchtungsmodus angefordert ist, ist die Antwort ja, und das Verfahren 500 geht bei 518 weiter. Ansonsten ist die Antwort nein, und das Verfahren 500 geht bei 520 weiter.
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Bei 518 betreibt das Verfahren 500 das Klimaregelungssystem 224 im parallelen Entfeuchtungsmodus, wie in der Beschreibung der 2 erklärt. Ferner sind die Regelventile 251 und 252 derart positioniert (z. B. eine erste Position), dass das Kühlmittel im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 241 durch den Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 läuft. Das Kühlmittel im Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243 umgeht den Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242. Der Innenwärmetauscher 276 wird gekühlt, um Feuchtigkeit aus dem Fahrgastraum 220 zu entfernen. Das Verfahren 500 geht nach Eintritt des Klimaregelungssystems 224 in den parallelen Entfeuchtungsmodus zum Ausgang.
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Bei 520 beurteilt das Verfahren 500, ob ein serienmäßiger Entfeuchtungsmodus angefordert ist. In einem Beispiel kann ein serienmäßiger Entfeuchtungsmodus von einem Klimaregelungssystem angefordert sein. Falls das Verfahren 500 beurteilt, dass der serienmäßige Entfeuchtungsmodus angefordert ist, ist die Antwort ja, und das Verfahren 500 geht bei 522 weiter. Ansonsten ist die Antwort nein, und das Verfahren 500 geht zum Ausgang.
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Bei 522 betreibt das Verfahren 500 das Klimaregelungssystem 224 im serienmäßigen Entfeuchtungsmodus, wie in der Beschreibung der 2 erklärt. Ferner sind die Regelventile 251 und 252 derart positioniert (z. B. eine erste Position), dass das Kühlmittel im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf 241 durch den Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242 läuft. Das Kühlmittel im Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf 243 umgeht den Kältemittel-zu-Kühlmittel-Zwischenwärmetauscher 242. Der Innenwärmetauscher 276 wird gekühlt, um Feuchtigkeit aus dem Fahrgastraum 220 zu entfernen. Das Verfahren 500 geht nach Eintritt des Klimaregelungssystems 224 in den serienmäßigen Entfeuchtungsmodus zum Ausgang.
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Somit sieht das Verfahren von 5 ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugklimaregelungssystems vor, umfassend: Übertragen von Wärmeenergie von einer Wärmepumpe zu einem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf in einem ersten Klimaregelungsmodus; und Übertragen von Wärmeenergie von der Wärmepumpe zu einem Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf in einem zweiten Klimaregelungsmodus. Das Verfahren enthält den Fall, in dem die Wärmeenergie von der Wärmepumpe zu dem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf übertragen wird, ohne Übertragen von Wärmeenergie zu dem Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf. Das Verfahren enthält auch den Fall, in dem die Wärmeenergie von der Wärmepumpe zu dem Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf übertragen wird, ohne Übertragen von Wärmeenergie zu dem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf.
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In einigen Beispielen enthält das Verfahren den Fall, in dem die Wärmeenergie von der Wärmepumpe mittels eines Wärmetauschers übertragen wird. Das Verfahren enthält den Fall, in dem der erste Klimaregelungsmodus ein Fahrgastkabinenaufheizmodus ist. Das Verfahren enthält den Fall, in dem der erste Klimaregelungsmodus ein Fahrgastkabinenkühlmodus ist. Das Verfahren enthält den Fall, in dem die Wärmepumpe eine Dampfkompressionswärmepumpe ist.
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Das Verfahren von 5 sieht auch ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugklimaregelungssystems vor, umfassend: Einstellen einer Position von zwei Ventilen zur Leitung von Kühlmittel von einem Hochtemperaturkühlmittelkreislauf durch einen Kältemittel-zu-Kühlmittel-Wärmetauscher in einem ersten Modus; und Einstellen der Position der zwei Ventile zur Leitung von Kühlmittel von einem Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf durch den Kältemittel-zu-Kühlmittel-Wärmetauscher in einem zweiten Modus. Das Verfahren enthält den Fall, in dem das Kühlmittel im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf vom Kühlmittel im Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf getrennt ist. Das Verfahren enthält auch den Fall, in dem das Kühlmittel im Niedrigtemperaturkühlmittelkreislauf den Kältemittel-zu-Kühlmittel-Wärmetauscher im ersten Modus umgeht.
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In einigen Beispielen enthält das Verfahren den Fall, in dem das Kühlmittel im Hochtemperaturkühlmittelkreislauf den Kältemittel-zu-Kühlmittel-Wärmetauscher im zweiten Modus umgeht. Das Verfahren enthält auch den Fall, in dem eine Wärmepumpe in einem Fahrgastkabinenkühlmodus im zweiten Modus betrieben wird. Das Verfahren enthält auch den Fall, in dem eine Wärmepumpe in einem Fahrgastkabinenaufheizmodus im ersten Modus betrieben wird. Das Verfahren enthält den Fall, in dem eine Wärmepumpe in einem Fahrgastkabinenentfeuchtungsmodus im ersten Modus betrieben wird.
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Wie für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand liegt, kann das in 5 beschriebene Verfahren eine oder mehrere einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interrupt-gesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Somit können verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso muss die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsweise die hier beschriebenen Aufgaben, Merkmale und Vorteile erreichen, sondern ist zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Obgleich dies nicht explizit dargestellt wird, liegt für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand, dass eine oder mehrere der dargestellten Schritte, Verfahren oder Funktionen in Abhängigkeit von der verwendeten bestimmten Strategie wiederholt durchgeführt werden können.
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Dies schließt die Beschreibung ab. Ihre Lektüre durch den Fachmann würde viele Änderungen und Modifikationen ohne Verlassen des Gedankens und Schutzbereichs der Beschreibung erkennen lassen. Zum Beispiel könnten elektrische, Hybrid- oder Verbrennungskraftmaschinenantriebssysteme die vorliegende Beschreibung vorteilhaft nutzen.
