DE102017010340A1 - Temperature control device for a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung (5) für ein Fahrzeug (6), umfassend eine Temperiermittelkreislaufanordnung mit einem von einem Temperiermittel durchströmbaren oder durchströmten Temperiermittelkreislauf (T1), der einen Kompressor (1), einen Innenwärmetauscher (9), ein Expansionsventil (3) und einen Außenwärmetauscher (10) umfasst.
Erfindungsgemäß ist ein von dem Temperiermittel durchströmbarer oder durchströmter weiterer Temperiermittelkreislauf (T2) vorgesehen, der über ein Ventil (11) zwischen dem Kompressor (1) und dem Innenwärmetauscher (9) vom anderen Temperiermittelkreislauf (T1) abzweigt und den Kompressor (1) direkt mit dem Außenwärmetauscher (10) verbindet, wobei dieser weitere Temperiermittelkreislauf (T2) nach dem Außenwärmetauscher (10) ein weiteres Expansionsventil (12) und zwischen dem weiteren Expansionsventil (12) und dem Kompressor (1) eine Batterietemperiervorrichtung für eine Batterie (8) des Fahrzeugs (6) umfasst und wobei mittels des Ventils (11) zwischen dem Temperiermittelkreislauf (T1) und dem weiteren Temperiermittelkreislauf (T2) umschaltbar ist.

Figure DE102017010340A1_0000
The invention relates to a temperature control device (5) for a vehicle (6), comprising a Temperiermittelkreislaufanordnung with a permeable or flowed through by a temperature control Temperiermittelkreislauf (T1), a compressor (1), an inner heat exchanger (9), an expansion valve (3) and an outdoor heat exchanger (10).
In accordance with the invention, a further temperature control circuit (T2) through which the temperature control medium flows or flows is diverted via a valve (11) between the compressor (1) and the indoor heat exchanger (9) from the other temperature control circuit (T1) and the compressor (1) directly connects the outdoor heat exchanger (10), said further temperature control circuit (T2) after the outdoor heat exchanger (10) a further expansion valve (12) and between the further expansion valve (12) and the compressor (1) a battery temperature control device for a battery (8) of the vehicle (6) and wherein by means of the valve (11) between the Temperiermittelkreislauf (T1) and the further Temperiermittelkreislauf (T2) is switchable.
Figure DE102017010340A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung für ein Fahrzeug nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a temperature control device for a vehicle according to the features of the preamble of claim 1.

Aus dem Stand der Technik ist, wie in der DE 11 2014 002 518 T5 beschrieben, eine Kältekreislaufvorrichtung bekannt. Wenn ein Entfrostungsbetrieb eines Außenwärmetauschers durchgeführt wird, schaltet die Kältekreislaufvorrichtung auf einen Kältemittelkreis, in dem ein von einem Kompressor ausgestoßenes Kältemittel seine Wärme an einem Innenkondensator und dem Außenwärmetauscher abführt. Das Kältemittel, das die Wärme an dem Innenkondensator und dem Außenwärmetauscher abführt, wird von einem Batterieexpansionsventil dekomprimiert. Danach verdampft das von dem Batterieexpansionsventil dekomprimierte Kältemittel an einem Batteriewärmetauscher, um in den Kompressor gesaugt zu werden.From the prior art, as in the DE 11 2014 002 518 T5 described, a refrigeration cycle device known. When a defrosting operation of an outdoor heat exchanger is performed, the refrigeration cycle device switches to a refrigerant circuit in which a refrigerant discharged from a compressor dissipates its heat to an indoor condenser and the outdoor heat exchanger. The refrigerant, which dissipates the heat at the inner condenser and the outdoor heat exchanger, is decompressed by a battery expansion valve. Thereafter, the refrigerant decompressed by the battery expansion valve vaporizes on a battery heat exchanger to be sucked into the compressor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Temperiervorrichtung für ein Fahrzeug anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved over the prior art tempering for a vehicle.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Temperiervorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by a temperature control device for a vehicle with the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Eine Temperiervorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, umfasst eine Temperiermittelkreislaufanordnung mit einem von einem Temperiermittel durchströmbaren oder durchströmten Temperiermittelkreislauf, der einen Kompressor, einen Innenwärmetauscher zur Temperierung eines Fahrgastraums des Fahrzeugs, ein Expansionsventil und einen Außenwärmetauscher umfasst.A temperature control device for a vehicle, in particular for an electric vehicle, comprises a temperature control circuit arrangement with a temperature control medium through which a temperature control medium flows and which comprises a compressor, an interior heat exchanger for controlling the temperature of a passenger compartment of the vehicle, an expansion valve and an exterior heat exchanger.

Erfindungsgemäß ist ein von dem Temperiermittel durchströmbarer oder durchströmter weiterer Temperiermittelkreislauf vorgesehen, der über ein Ventil zwischen dem Kompressor und dem Innenwärmetauscher vom anderen Temperiermittelkreislauf abzweigt und den Kompressor direkt, d. h. unter Umgehung des Innenwärmetauschers und des Expansionsventils, mit dem Außenwärmetauscher verbindet, wobei dieser weitere Temperiermittelkreislauf nach dem Außenwärmetauscher ein weiteres Expansionsventil und zwischen dem weiteren Expansionsventil und dem Kompressor eine Batterietemperiervorrichtung für eine Batterie des Fahrzeugs, insbesondere für eine Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs, umfasst und wobei mittels des Ventils zwischen dem Temperiermittelkreislauf und dem weiteren Temperiermittelkreislauf umschaltbar ist. Die Batterietemperiervorrichtung umfasst zweckmäßigerweise einen Verdampfer.In accordance with the invention, a further temperature control medium circuit through which the temperature control medium flows or flows is diverted, which branches off from the other temperature control medium circuit via a valve between the compressor and the interior heat exchanger and directly feeds the compressor, d. H. bypassing the inner heat exchanger and the expansion valve, connects to the outdoor heat exchanger, said further Temperiermittelkreislauf after the outdoor heat exchanger another expansion valve and between the further expansion valve and the compressor Batterietemperiervorrichtung for a battery of the vehicle, in particular for a traction battery of the electric vehicle, and wherein means the valve between the Temperiermittelkreislauf and the further Temperiermittelkreislauf is switchable. The battery temperature control device expediently comprises an evaporator.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird eine Kopplung einer Batteriekühlung mit einer Fahrgastraumtemperierung erreicht. Insbesondere wird durch die erfindungsgemäße Lösung ein energieeffizienter Abtauprozess für den Außenwärmetauscher der als Wärmepumpe ausgebildeten Temperiervorrichtung erreicht. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein besserer Wirkungsgrad der Temperiervorrichtung erzielt, es wird eine bessere Effizienz und dadurch ein geringerer Energieverbrauch erzielt und zudem wird, insbesondere aufgrund der mittels der erfindungsgemäßen Lösung ermöglichten besseren Temperierung des Fahrgastraums, ein besseres Innenraumgefühl für Fahrgäste erreicht.The inventive solution, a coupling of a battery cooling is achieved with a passenger compartment temperature. In particular, the solution according to the invention achieves an energy-efficient defrosting process for the outdoor heat exchanger of the temperature control device designed as a heat pump. The inventive solution a better efficiency of the temperature control is achieved, it is achieved better efficiency and thus lower energy consumption and also, in particular due to the enabled by the inventive solution better temperature control of the passenger compartment, a better interior feeling for passengers achieved.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch einen Temperiermittelkreislauf,
  • 2 schematisch den in 1 gezeigten Temperiermittelkreislauf in einem Fahrzeug,
  • 3 schematisch eine Temperiermittelkreislaufanordnung in einem Fahrzeug während einer Betriebsart, und
  • 4 schematisch die Temperiermittelkreislaufanordnung in dem Fahrzeug während einer weiteren Betriebsart.
Showing:
  • 1 schematically a temperature control circuit,
  • 2 schematically the in 1 shown temperature control circuit in a vehicle,
  • 3 schematically a Temperiermittelkreislaufanordnung in a vehicle during a mode, and
  • 4 schematically the Temperiermittelkreislaufanordnung in the vehicle during another mode.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Temperiermittelkreislaufs T1, insbesondere eines Kältemittelkreislaufs. Dieser von einem Temperiermittel durchströmbare oder durchströmte Temperiermittelkreislauf T1 umfasst in Strömungsrichtung R des Temperiermittels einen Kompressor 1, einen Kondensator 2, ein Expansionsventil 3 und einen Verdampfer 4. 1 shows a schematic representation of a temperature control circuit T1 , in particular a refrigerant circuit. This tempering medium circuit through which a temperature control medium flows or flows T1 includes in the flow direction R of the temperature control a compressor 1 , a capacitor 2 , an expansion valve 3 and an evaporator 4 ,

Mittels des Kompressors 1 wird das Temperiermittel komprimiert. Anschließend durchströmt das Temperiermittel den Kondensator 2, in welchem es unter Abgabe von Wärme an eine Umgebung des Kondensators 2 kondensiert. Anschließend durchströmt das Temperiermittel das Expansionsventil 3 zum Expandieren des Temperiermittels, welches danach im Verdampfer 4 unter Aufnahme von Wärme aus einer Umgebung des Verdampfers 4 und somit unter Abgabe von Kälte an diese Umgebung verdampft und zurück zum Kompressor 1 strömt.By means of the compressor 1 the temperature control is compressed. Subsequently, the temperature control medium flows through the capacitor 2 in which it releases heat to an environment of the condenser 2 condensed. Subsequently, the temperature control medium flows through the expansion valve 3 for expanding the temperature control, which then in the evaporator 4 taking in heat from an environment of the evaporator 4 and thus vaporized to this environment with release of cold and back to the compressor 1 flows.

Ein solcher Temperiermittelkreislauf T1 ist, wie in 2 gezeigt, als eine Temperiervorrichtung 5 für ein Fahrzeug 6, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, verwendbar, um mittels der vom Kondensator 2 abgegebenen Wärme insbesondere einen Fahrgastraum 7 des Fahrzeugs 6 zu erwärmen. Bei Verbrennungsmotorfahrzeugen wird zum Erwärmen des Fahrgastraums 7 Abwärme des Verbrennungsmotors genutzt, wodurch das Erwärmen des Fahrgastraums 7 ohne einen zusätzlichen Energieverbrauch möglich ist. Bei Elektrofahrzeugen ist dies nicht mehr möglich, da ein elektrischer Antriebsmotor keine ausreichende Abwärme produziert. Such a temperature control circuit T1 is how in 2 shown as a tempering device 5 for a vehicle 6 , in particular for an electric vehicle, usable by means of the capacitor 2 emitted heat in particular a passenger compartment 7 of the vehicle 6 to warm up. In combustion engine vehicles is used to warm the passenger compartment 7 Used waste heat of the internal combustion engine, causing the heating of the passenger compartment 7 without additional energy consumption is possible. For electric vehicles, this is no longer possible because an electric drive motor does not produce sufficient waste heat.

Das Aufheizen des Fahrgastraums 7 bedingt deshalb bei derartigen Elektrofahrzeugen einen hohen Energiebedarf, welcher aus einer Batterie 8 des Fahrzeugs 6, insbesondere aus einer hauptsächlich zur Energieversorgung des elektrischen Antriebsmotors verwendeten Traktionsbatterie, entnommen wird, wodurch sich eine Reichweite des Elektrofahrzeugs reduziert. Aus diesem Grund werden Heizquellen eingesetzt, die möglichst effizient sind. Dazu gehört die Wärmepumpe, die in der Regel einen Wirkungsgrad (COP) von größer als Eins aufweist.The heating of the passenger compartment 7 Therefore, in such electric vehicles requires a high energy demand, which consists of a battery 8th of the vehicle 6 , is taken in particular from a traction battery used mainly for supplying power to the electric drive motor, whereby a range of the electric vehicle is reduced. For this reason, heat sources are used that are as efficient as possible. This includes the heat pump, which usually has an efficiency (COP) of greater than one.

Der in 1 dargestellte Temperiermittelkreislauf T1, insbesondere Kältemittelkreislauf, ist eine solche Wärmepumpe. 2 zeigt, wie bereits erwähnt, ein Fahrzeug 6 mit einem solchen Temperiermittelkreislauf T1 als Temperiervorrichtung 5 für das Fahrzeug 6. Hierbei wird die entstehende Wärme im Kondensator 2 zur Erwärmung des Fahrgastraums 7 verwendet. Der Verdampfer 4, d. h. die kalte Seite des Temperiermittelkreislaufs T1, befindet sich in einem Außenbereich des Fahrzeugs 6 und gibt die entstehende Kälte an die äußere Umgebung des Fahrzeugs 6 ab.The in 1 illustrated temperature control circuit T1 , in particular refrigerant circuit, is such a heat pump. 2 shows, as already mentioned, a vehicle 6 with such a temperature control circuit T1 as tempering device 5 for the vehicle 6 , Here, the resulting heat in the condenser 2 for heating the passenger compartment 7 used. The evaporator 4 ie the cold side of the temperature control circuit T1 , located in an exterior area of the vehicle 6 and gives the resulting cold to the outside of the vehicle 6 from.

In einem in 2 dargestellten Normalbetrieb oder Wärmepumpenbetrieb zum Erwärmen des Fahrgastraums 7 des Fahrzeugs 6 beispielsweise im Winter und in der Übergangszeit, d. h. bei entsprechend kalten Umgebungstemperaturen, welche eine solche Erwärmung des Fahrgastraums 7 erfordern, wird das Temperiermittel mittels des Kompressors 1 komprimiert und durchströmt anschließend den Kondensator 2, in welchem es unter Abgabe von Wärme an den Fahrgastraum 7 des Fahrzeugs 6 kondensiert, wodurch der Fahrgastraum 7 erwärmt wird. Anschließend durchströmt das Temperiermittel das Expansionsventil 3 zum Expandieren des Temperiermittels, welches danach im Verdampfer 4 unter Aufnahme von Wärme aus der äußeren Umgebung des Fahrzeugs 6 und somit unter Abgabe von Kälte an die äußere Umgebung des Fahrzeugs 6 verdampft und zurück zum Kompressor 1 strömt.In an in 2 illustrated normal operation or heat pump operation for heating the passenger compartment 7 of the vehicle 6 for example, in winter and in the transitional period, ie at correspondingly cold ambient temperatures, such a heating of the passenger compartment 7 require the temperature control by means of the compressor 1 compresses and then flows through the capacitor 2 in which it releases heat to the passenger compartment 7 of the vehicle 6 condenses, reducing the passenger compartment 7 is heated. Subsequently, the temperature control medium flows through the expansion valve 3 for expanding the temperature control, which then in the evaporator 4 taking in heat from the outside of the vehicle 6 and thus with release of cold to the external environment of the vehicle 6 evaporated and back to the compressor 1 flows.

Bei Temperaturen um den Gefrierpunkt befindet sich jedoch eine relativ hohe Wassermenge in der Luft in der äußeren Umgebung des Fahrzeugs 6. Dies führt im Laufe dieses Normalbetriebs der Temperiervorrichtung 5 zu einer Vereisung des Verdampfers 4. Wenn die Vereisung soweit fortgeschritten ist, dass keine Kälte mehr an die Umgebung abgegeben werden kann, muss ein Abtauprozess gestartet werden, um den Verdampfer 4 zu enteisen.At temperatures around the freezing point, however, there is a relatively high amount of water in the air in the external environment of the vehicle 6 , This leads in the course of this normal operation of the temperature control 5 to icing of the evaporator 4 , If the icing has progressed so far that no more cold can be discharged to the environment, a defrost process must be started to the evaporator 4 to deice.

Ein solcher Abtauprozess ist ein sehr energieaufwändiger Prozess. Um ein energieeffizientes Konzept zu erstellen, ist die richtige Strategie in Bezug auf den Abtauprozess der wichtigste Aspekt.Such a defrost process is a very energy consuming process. In order to create an energy-efficient concept, the right strategy with regard to the defrost process is the most important aspect.

Eine weitere Eigenschaft eines als Elektrofahrzeug ausgebildeten Fahrzeugs 6 ist, dass eine relativ hohe Kühlmenge für die insbesondere als eine so genannte Hochvoltbatterie ausgebildete Batterie 8, d. h. für die Traktionsbatterie, des Fahrzeugs 6 erforderlich ist, welche den mindestens einen elektrischen Antriebsmotor und beispielsweise zusätzlich Nebenverbraucher mit elektrischer Energie versorgt. Dieses Kühlerfordernis liegt auch bei kühler Umgebung vor, d. h. beispielsweise auch im Winter.Another property of a trained as an electric vehicle vehicle 6 is that a relatively high amount of cooling for the particular designed as a so-called high-voltage battery 8th , ie for the traction battery, of the vehicle 6 is required, which supplies the at least one electric drive motor and, for example, additional auxiliary consumers with electrical energy. This Kühlerfordernis is also in a cool environment, ie, for example, in winter.

Daher ist, um sowohl einen energieeffizienten Abtaubetrieb für den Verdampfer 4 als auch eine Kühlung der als Traktionsbatterie ausgebildeten Batterie 8 des Fahrzeugs 6 zu ermöglichen, ein gekoppelter Kältekreislauf zwischen Traktionsbatterie und Fahrgastraumkonditionierung mit einem innovativen Regelkonzept vorgesehen.Therefore, to both an energy efficient defrosting for the evaporator 4 as well as cooling the battery designed as a traction battery 8th of the vehicle 6 to enable a coupled refrigeration cycle between traction battery and passenger compartment conditioning with an innovative control concept.

Die Koppelung kann entweder direkt über das Temperiermittel erfolgen, wie in den 3 und 4 dargestellt, oder in einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Batteriewärmetauscher zur Wärmeübertragung zwischen dem Temperiermittel und einem Kühlmittel eines Batteriekühlkreislaufs.The coupling can be done either directly via the temperature control, as in the 3 and 4 represented, or in an embodiment, not shown here via a battery heat exchanger for heat transfer between the temperature control and a coolant of a battery cooling circuit.

Die in den 3 und 4 dargestellte Temperiervorrichtung 5 für das Fahrzeug 6 umfasst eine Temperiermittelkreislaufanordnung mit zwei vom Temperiermittel durchströmbaren oder durchströmten Temperiermittelkreisläufen T1, T2.The in the 3 and 4 shown tempering 5 for the vehicle 6 comprises a Temperiermittelkreislaufanordnung with two permeable or flowed through by the temperature control Temperiermittelkreisläufen T1 . T2 ,

Der erste Temperiermittelkreislauf T1, dargestellt in 3 mittels durchgezogener Linien und in 4 mittels gestrichelter Linien, umfasst den Kompressor 1, einen Innenwärmetauscher 9 zur Temperierung des Fahrgastraums 7 des Fahrzeugs 6, welcher den Kondensator 2 umfasst, das Expansionsventil 3 und einen Außenwärmetauscher 10, welcher den Verdampfer 4 umfasst. Dieser erste Temperiermittelkreislauf T1 entspricht dem in 2 dargestellten Temperiermittelkreislauf T1 und dient ebenfalls dem Erwärmen des Fahrgastraums 7 des Fahrzeugs 6 auf die oben bereits beschriebene Weise.The first temperature control circuit T1 represented in 3 by solid lines and in 4 by dashed lines, includes the compressor 1 , an indoor heat exchanger 9 for temperature control of the passenger compartment 7 of the vehicle 6 which the capacitor 2 includes, the expansion valve 3 and an outdoor heat exchanger 10 which is the evaporator 4 includes. This first temperature control circuit T1 corresponds to the in 2 illustrated Temperiermittelkreislauf T1 and also serves to warm the passenger compartment 7 of the vehicle 6 in the manner already described above.

Der zweite Temperiermittelkreislauf T2, dargestellt in 3 mittels gestrichelter Linien und in 4 mittels durchgezogener Linien, zweigt über ein Ventil 11, beispielsweise ein 3/2-Wegeventil, zwischen dem Kompressor 1 und dem Innenwärmetauscher 9 vom ersten Temperiermittelkreislauf T1 ab und verbindet den Kompressor 1 direkt mit dem Außenwärmetauscher 10, d. h. unter Umgehung des Innenwärmetauschers 9 und des Expansionsventils 3. Dieser zweite Temperiermittelkreislauf T2 weist in Strömungsrichtung R des Temperiermittels nach dem Außenwärmetauscher 10 ein weiteres Expansionsventil 12 und nach diesem weiteren Expansionsventil 12 und somit zwischen dem weiteren Expansionsventil 12 und dem Kompressor 1 eine Batterietemperiervorrichtung für die Batterie 8, insbesondere Traktionsbatterie, des insbesondere als Elektrofahrzeug ausgebildeten Fahrzeugs 6 auf. The second temperature control circuit T2 represented in 3 by dashed lines and in 4 by means of solid lines, branches over a valve 11 For example, a 3/2-way valve, between the compressor 1 and the indoor heat exchanger 9 from the first temperature control circuit T1 and connects the compressor 1 directly with the outdoor heat exchanger 10 , ie bypassing the internal heat exchanger 9 and the expansion valve 3 , This second temperature control circuit T2 points in the flow direction R of the temperature control after the outdoor heat exchanger 10 another expansion valve 12 and after this further expansion valve 12 and thus between the further expansion valve 12 and the compressor 1 a battery temperature control device for the battery 8th , in particular traction battery, of the particular designed as an electric vehicle vehicle 6 on.

Mittels des Ventils 11 kann zwischen dem ersten Temperiermittelkreislauf T1 und dem zweiten Temperiermittelkreislauf T2 umgeschaltet werden. Für diesen zweiten Temperiermittelkreislauf T2 ist somit im Fahrzeug 6 zweckmäßigerweise ein zusätzliches Rohrsystem vorgesehen, dargestellt in 3 mittels gestrichelter Linien und in 4 mittels durchgezogener Linien, wie bereits erwähnt,
Durch diese Ausbildung der Temperiervorrichtung 5 kann der Außenwärmetauscher 10 sowohl eine Verdampferfunktion als auch eine Kondensatorfunktion erfüllen, je nachdem, ob der erste Temperiermittelkreislauf T1 oder der zweite Temperiermittelkreislauf T2 aktiv ist, d. h. je nach Stellung des Ventils 11.By means of the valve 11 can between the first temperature control circuit T1 and the second temperature control circuit T2 be switched. For this second temperature control circuit T2 is thus in the vehicle 6 expediently provided an additional pipe system, shown in FIG 3 by dashed lines and in 4 with solid lines, as already mentioned,
By this design of the tempering 5 can the outdoor heat exchanger 10 fulfill both an evaporator function and a capacitor function, depending on whether the first Temperiermittelkreislauf T1 or the second temperature control circuit T2 is active, ie depending on the position of the valve 11 ,

Für den ersten Temperiermittelkreislauf T1 übernimmt der Außenwärmetauscher 10 auf die bereits beschriebene Weise die herkömmliche Verdampferfunktion, d. h. das durch das Expansionsventil 3 expandierte Temperiermittel verdampft im Außenwärmetauscher 10 unter Abgabe von Kälte an die äußere Umgebung des Fahrzeugs 6, wenn der erste Temperiermittelkreislauf T1 in Betrieb ist, d. h. im Normalbetrieb der Temperiervorrichtung 5.For the first temperature control circuit T1 takes over the outdoor heat exchanger 10 in the manner already described the conventional evaporator function, ie that through the expansion valve 3 expanded temperature control evaporates in the outdoor heat exchanger 10 giving off cold to the outside of the vehicle 6 when the first temperature control circuit T1 is in operation, ie in normal operation of the temperature control 5 ,

Für den zweiten Temperiermittelkreislauf T2 übernimmt der Außenwärmetauscher 10 die Kondensatorfunktion, d. h. das durch den Kompressor 1 komprimierte Temperiermittel, welches im Betrieb des zweiten Temperiermittelkreislaufs T2 nicht durch den Innenwärmetauscher 9, sondern nach dem Kompressor 1 direkt durch den Außenwärmetauscher 10 strömt, kondensiert im Außenwärmetauscher 10 unter Abgabe von Wärme, wodurch der Außenwärmetauscher 10 erwärmt wird.For the second temperature control circuit T2 takes over the outdoor heat exchanger 10 the capacitor function, ie that through the compressor 1 compressed temperature control, which in the operation of the second Temperiermittelkreislaufs T2 not through the indoor heat exchanger 9 but after the compressor 1 directly through the outdoor heat exchanger 10 flows, condenses in the outdoor heat exchanger 10 with release of heat, causing the outdoor heat exchanger 10 is heated.

Vorteilhafterweise erfolgt eine thermische Kopplung der als Traktionsbatterie ausgebildeten Batterie 8 des Fahrzeugs 6 direkt an den zweiten Temperierkreislauf T2, insbesondere Kältekreislauf, oder in dem oben bereits erwähnten anderen Ausführungsbeispiel an den mittels eines Batteriewärmetauschers mit dem zweiten Temperierkreislauf T2 thermisch gekoppelten Batteriekühlkreislauf. Die Batterie 8 ist beispielsweise mit mindestens einer von dem Temperiermittel des zweiten Temperierkreislauf T2 oder von dem Kühlmittel des Batteriekühlkreislaufs durchströmten Kühlplatte oder Kühlvorrichtung thermisch gekoppelt, so dass ein Kälteübertrag vom Temperiermittel des zweiten Temperierkreislauf T2, beispielsweise direkt oder über das Kühlmittel des Batteriekühlkreislaufs, auf die als Traktionsbatterie ausgebildete Batterie 8 des Fahrzeugs 6 aufgrund von Konvektion erfolgt.Advantageously, there is a thermal coupling of the battery formed as a traction battery 8th of the vehicle 6 directly to the second temperature control circuit T2 , In particular, refrigeration circuit, or in the above-mentioned other embodiment of the means of a battery heat exchanger with the second temperature control T2 thermally coupled battery cooling circuit. The battery 8th is, for example, with at least one of the temperature control of the second temperature control T2 or thermally coupled by the coolant of the battery cooling circuit flowed through cooling plate or cooling device, so that a cold transfer from the temperature control of the second temperature control T2 , For example, directly or via the coolant of the battery cooling circuit, on the designed as a traction battery 8th of the vehicle 6 due to convection.

Im in 3 dargestellten Normalbetrieb der Temperiervorrichtung 5 zum Erwärmen des Fahrgastraums 7 des Fahrzeugs 6 wird mittels des Ventils 11 der erste Temperiermittelkreislauf T1 vollständig geöffnet und der zweite Temperiermittelkreislauf T2 vollständig geschlossen, d. h. der erste Temperiermittelkreislauf T1 ist aktiviert, wie in 3 mittels durchgezogener Linien für den ersten Temperiermittelkreislauf T1 dargestellt. Die daraus resultierende Strömungsrichtung R des Temperiermittels im ersten Temperiermittelkreislauf T1 ist in 3 mittels Pfeilen dargestellt.Im in 3 illustrated normal operation of the temperature control 5 for heating the passenger compartment 7 of the vehicle 6 is by means of the valve 11 the first temperature control circuit T1 fully opened and the second temperature control circuit T2 completely closed, ie the first temperature control circuit T1 is activated as in 3 by solid lines for the first Temperiermittelkreislauf T1 shown. The resulting flow direction R of the temperature control in the first Temperiermittelkreislauf T1 is in 3 represented by arrows.

Das Temperiermittel strömt vom Kompressor 1 über den Innenwärmetauscher 9, das Expansionsventil 3 und den Außenwärmetauscher 10 zurück zum Kompressor 1. Dadurch wird, wie bereits beschrieben, das Temperiermittel mittels des Kompressors 1 komprimiert und durchströmt anschließend den Innenwärmetauscher 9 mit dem Kondensator 2, in welchem es unter Abgabe von Wärme an den Fahrgastraum 7 des Fahrzeugs 6 kondensiert, wodurch der Fahrgastraum 7 erwärmt wird. Anschließend durchströmt das Temperiermittel das Expansionsventil 3 zum Expandieren des Temperiermittels, welches danach im Verdampfer 4 des Außenwärmetauschers 10 unter Aufnahme von Wärme aus der äußeren Umgebung des Fahrzeugs 6 und somit unter Abgabe von Kälte an die äußere Umgebung des Fahrzeugs 6 verdampft und danach zurück zum Kompressor 1 strömt.The temperature control medium flows from the compressor 1 over the indoor heat exchanger 9 , the expansion valve 3 and the outdoor heat exchanger 10 back to the compressor 1 , As a result, as already described, the temperature control means by means of the compressor 1 compresses and then flows through the inner heat exchanger 9 with the capacitor 2 in which it releases heat to the passenger compartment 7 of the vehicle 6 condenses, reducing the passenger compartment 7 is heated. Subsequently, the temperature control medium flows through the expansion valve 3 for expanding the temperature control, which then in the evaporator 4 of the outdoor heat exchanger 10 taking in heat from the outside of the vehicle 6 and thus with release of cold to the external environment of the vehicle 6 evaporated and then back to the compressor 1 flows.

Alternativ zum vollständigen Öffnen des ersten Temperiermittelkreislaufs T1 und vollständigen Schließen des zweiten Temperiermittelkreislaufs T2 kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass der erste Temperiermittelkreislauf T1 nur teilweise geöffnet und der zweite Temperiermittelkreislauf T2 nur teilweise geschlossen wird, so dass ein Mischbetrieb erreicht wird.Alternatively to the complete opening of the first temperature control circuit T1 and complete closing of the second temperature control circuit T2 For example, it may also be provided that the first temperature control medium circuit T1 only partially open and the second Temperiermittelkreislauf T2 is only partially closed, so that a mixed operation is achieved.

Liegt nun die Notwendigkeit für einen Abtauprozess vor, weil der Außenwärmetauscher 10 vereist ist, wird in einem Abtaubetrieb der Temperiervorrichtung 5 über das Ventil 11 der zweite Temperiermittelkreislauf T2 entweder vollständig oder nur teilweise aktiviert, um somit heißes Temperiermittel durch den Außenwärmetauscher 10 strömen zu lassen. D. h. zum Erwärmen des Außenwärmetauschers 10 wird mittels des Ventils 11 der erste Temperiermittelkreislauf T1 vollständig oder zumindest teilweise geschlossen und der zweite Temperiermittelkreislauf T2 vollständig oder zumindest teilweise geöffnet, so dass nun der zweite Temperiermittelkreislauf T2 aktiviert ist, wie in 4 mittels durchgezogener Linien für den zweiten Temperiermittelkreislauf T2 dargestellt ist. Die daraus resultierende Strömungsrichtung R des Temperiermittels im zweiten Temperiermittelkreislauf T2 ist in 4 mittels Pfeilen dargestellt.Now is the need for a defrosting process, because the outdoor heat exchanger 10 is iced, is in a defrosting the temperature control 5 over the valve 11 the second temperature control circuit T2 either completely or only partially activated, thus hot tempering through the outdoor heat exchanger 10 to flow. Ie. for heating the outdoor heat exchanger 10 is by means of the valve 11 the first temperature control circuit T1 completely or at least partially closed and the second temperature control circuit T2 completely or at least partially open, so that now the second temperature control circuit T2 is activated, as in 4 by solid lines for the second Temperiermittelkreislauf T2 is shown. The resulting flow direction R of the temperature control in the second Temperiermittelkreislauf T2 is in 4 represented by arrows.

Das Temperiermittel strömt dann vom Kompressor 1 direkt zum Außenwärmetauscher 10, welcher dann die Kondensatorfunktion übernimmt, d. h. das vom Kompressor 1 komprimierte Temperiermittel kondensiert im Außenwärmetauscher 10 und gibt dabei Wärme an den Außenwärmetauscher 10 ab, wodurch dieser erwärmt und dadurch aufgetaut wird. Anschließend strömt das Temperiermittel über das weitere Expansionsventil 12, wobei es expandiert, und danach strömt es durch die Batterietemperiervorrichtung für die insbesondere als Traktionsbatterie ausgebildete Batterie 8 des Fahrzeugs 6. Diese Batterietemperiervorrichtung übernimmt die Verdampferfunktion, so dass das expandierte Temperiermittel verdampft und dabei Wärme von der als Traktionsbatterie ausgebildeten Batterie 8 aufnimmt, d. h. Kälte an sie abgibt und somit diese als Traktionsbatterie ausgebildete Batterie 8 des Fahrzeugs 6 kühlt. Die Batterietemperiervorrichtung umfasst hierzu beispielsweise den oben bereits erwähnten Batteriewärmetauscher, der direkt mit der als Traktionsbatterie ausgebildeten Batterie 8 oder mit dem Batteriekühlkreislaufs der als Traktionsbatterie ausgebildeten Batterie 8 thermisch gekoppelt ist.The temperature control then flows from the compressor 1 directly to the outdoor heat exchanger 10 , which then takes over the capacitor function, ie that of the compressor 1 compressed temperature control condenses in the outdoor heat exchanger 10 and gives heat to the outdoor heat exchanger 10 from which it is heated and thereby thawed. Subsequently, the temperature control medium flows through the further expansion valve 12 wherein it expands, and thereafter flows through the battery temperature control device for the battery designed in particular as a traction battery 8th of the vehicle 6 , This battery temperature control device takes over the evaporator function, so that the expanded temperature control medium evaporates and thereby heat from the battery designed as a traction battery 8th absorbs, ie gives off cold to them and thus designed as a traction battery 8th of the vehicle 6 cools. For this purpose, the battery temperature control device comprises, for example, the battery heat exchanger already mentioned above, which is connected directly to the battery designed as a traction battery 8th or with the battery cooling circuit of the battery formed as a traction battery 8th thermally coupled.

Durch die beschriebene Lösung wird somit, insbesondere im Abtaubetrieb gemäß 4, gleichzeitig das Auftauen des Außenwärmetauschers 10 und das Kühlen der als Traktionsbatterie ausgebildeten Batterie 8 des Fahrzeugs 6 erreicht. Dadurch wird eine doppelte Effizienzsteigerung erreicht, da die Kälte „kostenfrei“, d. h. ohne einen zusätzlichen Energieeinsatz, insbesondere ohne eine zusätzliche Energieentnahme aus der Batterie 8, der Batterie 8 zur Verfügung gestellt werden kann und zudem die Kälte nicht über ein Gegenheizen zum Erwärmen des Fahrgastraums 7 kompensiert werden muss.By the described solution is thus, in particular in defrosting according to 4 , at the same time the thawing of the outdoor heat exchanger 10 and cooling the battery formed as a traction battery 8th of the vehicle 6 reached. As a result, a double increase in efficiency is achieved because the cold is "free", ie without an additional use of energy, in particular without an additional energy withdrawal from the battery 8th , the battery 8th can be made available and also the cold does not have a counter-heating to warm the passenger compartment 7 must be compensated.

Gegenüber dem Stand der Technik wird mittels der hier beschriebenen Lösung ein energieeffizienter Kälteübertrag an die Batterie 8 erreicht. Der Kälteübertrag auf die Batterie 8 erfolgt vorteilhafterweise über Konvektion. Damit entfallen zusätzliche Bauteile, beispielsweise ein Lüfter, und es wird keine Energie beispielsweise für einen solchen Lüfter benötigt. Dies ist gerade bei mittels einer Traktionsbatterie betriebenen Elektrofahrzeugen wichtig, da sich bei derartigen Fahrzeugen 6 jeder Energieverbraucher negativ auf die Reichweite des Fahrzeugs 6 auswirkt.Compared to the prior art, by means of the solution described here, an energy-efficient cold transfer to the battery 8th reached. The cold transfer to the battery 8th takes place advantageously via convection. This eliminates additional components, such as a fan, and there is no energy needed, for example, for such a fan. This is especially important in powered by a traction battery electric vehicles, as in such vehicles 6 every energy consumer negatively affects the range of the vehicle 6 effect.

Des Weiteren wird im Stand der Technik gemäß DE 11 2014 002 518 T5 , im Gegensatz zur hier beschriebenen Lösung, ein Abtauprozess beschrieben, bei welchem weiterhin kalte Luft durch den Innenwärmetauscher 9 des Fahrgastraums 7 strömt. Dies bedeutet bei kalten Umgebungstemperaturen, beispielsweise im Winter, dass gegengeheizt werden muss, sonst würde kalte Luft in den Fahrgastraum 7 strömen. Das Gegenheizen bedeutet jedoch einen zusätzlichen Energieverbrauch.Furthermore, according to the prior art DE 11 2014 002 518 T5 , in contrast to the solution described here, a defrosting process is described in which further cold air through the internal heat exchanger 9 of the passenger compartment 7 flows. This means in cold ambient temperatures, for example in winter, that has to be heated, otherwise cold air would enter the passenger compartment 7 stream. However, counter-heating means additional energy consumption.

Die beschriebene Lösung löst dieses technische Problem, indem im Abtaubetrieb die gesamte auftretende Kälteleistung zur Batterie 8 transportiert wird. Damit wird ein Gegenheizen vermieden und die Batterie 8 kann gegebenenfalls überschüssige Kälteleistung in der thermischen Masse zwischenpuffern. Insbesondere bei einem als Omnibus ausgebildeten Fahrzeug 6 weist die als Traktionsbatterie verwendete Batterie 8 eine hohe Masse auf, beispielsweise ca. zwei Tonnen. Damit ist eine ausreichende thermische Masse vorhanden, um gegebenenfalls überschüssige Kälteleistung zu speichern.The solution described solves this technical problem by defrosting the entire occurring cooling capacity to the battery 8th is transported. This avoids counter heating and the battery 8th may optionally buffer excess cooling capacity in the thermal mass. Especially in a trained as a bus vehicle 6 has the battery used as a traction battery 8th a high mass, for example, about two tons. Thus, a sufficient thermal mass is present to save any excess cooling capacity.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 112014002518 T5 [0002, 0037]DE 112014002518 T5 [0002, 0037]

Claims (3)

Temperiervorrichtung (5) für ein Fahrzeug (6), umfassend eine Temperiermittelkreislaufanordnung mit einem von einem Temperiermittel durchströmbaren oder durchströmten Temperiermittelkreislauf (T1), der einen Kompressor (1), einen Innenwärmetauscher (9), ein Expansionsventil (3) und einen Außenwärmetauscher (10) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Temperiermittel durchströmbarer oder durchströmter weiterer Temperiermittelkreislauf (T2) vorgesehen ist, der über ein Ventil (11) zwischen dem Kompressor (1) und dem Innenwärmetauscher (9) vom anderen Temperiermittelkreislauf (T1) abzweigt und den Kompressor (1) direkt mit dem Außenwärmetauscher (10) verbindet, wobei dieser weitere Temperiermittelkreislauf (T2) nach dem Außenwärmetauscher (10) ein weiteres Expansionsventil (12) und zwischen dem weiteren Expansionsventil (12) und dem Kompressor (1) eine Batterietemperiervorrichtung für eine Batterie (8) des Fahrzeugs (6) umfasst und wobei mittels des Ventils (11) zwischen dem Temperiermittelkreislauf (T1) und dem weiteren Temperiermittelkreislauf (T2) umschaltbar ist.Temperature control device (5) for a vehicle (6), comprising a Temperiermittelkreislaufanordnung with a permeable or flowed through by a temperature control Temperiermittelkreislauf (T1), a compressor (1), an inner heat exchanger (9), an expansion valve (3) and an outdoor heat exchanger (10 ), characterized by the fact that a further temperature control circuit (T2) through which the temperature control device flows or flows is provided, which branches off from the other temperature control circuit (T1) via a valve (11) between the compressor (1) and the interior heat exchanger (9) and Compressor (1) directly to the outdoor heat exchanger (10) connects, said further Temperiermittelkreislauf (T2) after the outdoor heat exchanger (10) a further expansion valve (12) and between the further expansion valve (12) and the compressor (1) a Batterietemperiervorrichtung for Battery (8) of the vehicle (6) and wherein by means of the valve (11) between the Temperiermittelkreislauf (T1) and the further Temperiermittelkreislauf (T2) is switchable. Temperiervorrichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Normalbetrieb zum Erwärmen eines Fahrgastraums (7) des Fahrzeugs (6) mittels des Ventils (11) der Temperiermittelkreislauf (T1) vollständig oder zumindest teilweise geöffnet und der weitere Temperiermittelkreislauf (T2) vollständig oder zumindest teilweise geschlossen ist, so dass das Temperiermittel vom Kompressor (1) über den Innenwärmetauscher (9), das Expansionsventil (3) und den Außenwärmetauscher (10) zurück zum Kompressor (1) strömt.Temperature control device (5) after Claim 1 characterized in that in a normal operation for heating a passenger compartment (7) of the vehicle (6) by means of the valve (11) the Temperiermittelkreislauf (T1) completely or at least partially open and the further Temperiermittelkreislauf (T2) is completely or at least partially closed, so that the temperature control medium from the compressor (1) via the inner heat exchanger (9), the expansion valve (3) and the outdoor heat exchanger (10) flows back to the compressor (1). Temperiervorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abtaubetrieb zum Erwärmen des Außenwärmetauschers (10) mittels des Ventils (11) der Temperiermittelkreislauf (T1) vollständig oder zumindest teilweise geschlossen und der weitere Temperiermittelkreislauf (T2) vollständig oder zumindest teilweise geöffnet ist, so dass das Temperiermittel vom Kompressor (1) über den Außenwärmetauscher (10), das weitere Expansionsventil (12) und die Batterietemperiervorrichtung für die Batterie (8) zurück zum Kompressor (1) strömt.Temperature control device (5) according to any one of the preceding claims, characterized in that in a defrosting operation for heating the outdoor heat exchanger (10) by means of the valve (11) the Temperiermittelkreislauf (T1) completely or at least partially closed and the further Temperiermittelkreislauf (T2) completely or at least is partially open, so that the temperature control from the compressor (1) via the outdoor heat exchanger (10), the further expansion valve (12) and the battery temperature control device for the battery (8) flows back to the compressor (1).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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