DE102017112203A1 - Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Wärmepumpensystem 1 für ein Fahrzeug, aufweisend eine Kühl-Vorrichtung 10, welche aufweist einen Radiator 12, der verbunden ist mit einer Kühlleitung 11 und einer ersten Wasserpumpe 14, und ein Batterie-Modul B, welches bereitgestellt ist an einer Batterie-Kühlleitung 21, die selektiv verbindbar ist mit der Kühlleitung 11 durch ein erstes Ventil V1; ein Heizungs-, Ventilations- und Klimaanlagen(HVAC)-Modul 30, welches aufweist einen internen Heizer 31, welcher verbunden ist mit der Kühlleitung 11 durch eine erste Verbindungsleitung 50, einen Kühler 33, welcher verbunden ist mit der Batterie-Kühlleitung 21 durch eine zweite Verbindungsleitung 60, und eine öffnende oder schließende Tür 35, welche bereitgestellt ist zwischen dem internen Heizer 31 und dem Kühler 33, und welche externe Luft, die den Kühler 33 durchläuft, steuert, selektiv in den internen Heizer 31 eingebracht zu werden abhängig von Kühl-, Heiz- und Heiz-und-Entfeuchtungs-Modi des Fahrzeugs; und ein Zentralisierte-Energie-(CE)Modul 40, welches verbunden ist mit jeder von der Batterie-Kühlleitung 21 und der Kühlleitung 11.

Description

  • Querverweis zu bezogener Anmeldung
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2016-0144495 , eingereicht am 01. November 2016, deren gesamter Inhalt für alle Zwecke durch diese Referenz hierin mit einbezogen ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, welches imstande ist, einen Fahrgastraum des Fahrzeugs zu kühlen und zu heizen unter selektiver Verwendung eines Kühlwassers hoher Temperatur und eines Kühlwassers niedriger Temperatur.
  • Beschreibung bezogener Technik
  • Generell weist eine Klimaanlage für ein Fahrzeug eine Klimaanlagen-Vorrichtung auf, die ein Kältemittel zirkuliert, um einen Fahrgastraum des Fahrzeuges zu heizen oder zu kühlen.
  • Die Klimaanlagen-Vorrichtung, die dazu dient, den Fahrgastraum des Fahrzeugs, ohne Rücksicht auf eine Änderung einer Außentemperatur, bei einer angemessenen Temperatur zu halten, um eine komfortable Fahrgastraum-Umgebung aufrechtzuerhalten, ist eingerichtet, den Fahrgastraum des Fahrzeugs zu heizen oder zu kühlen durch Wärmeaustausch durch einen Verdampfer in einem Prozess, in dem ein Kältemittel, welches ausgegeben wird durch Betreiben eines Kompressors, zu dem Kompressor zirkuliert wird durch einen Kondensor, einen Aufnahmetrockner, ein Expansionsventil und den Verdampfer.
  • Das heißt, die Klimaanlagen-Vorrichtung senkt eine Temperatur und eine Feuchtigkeit des Fahrgastraums durch das Kondensieren eines Hochtemperatur-Hochdruck-Gasphasen-Kältemittels, welches von dem Kompressor komprimiert wird, durch den Kondensor, das Führen des Kältemittels durch den Aufnahmetrockner und das Expansionsventil, und dann das Verdampfen des Kältemittels in dem Verdampfer in einem Kühl-Modus im Sommer.
  • Unterdessen wurde in letzter Zeit in Einklang mit einem kontinuierlichen Anstieg eines Interesses an Energieeffizienz und einem Umweltverschmutzungsproblem die Entwicklung eines umweltfreundlichen Fahrzeugs, welches imstande ist, ein Fahrzeug mit einem internen Verbrennungsmotor substantiell zu ersetzen, nachgefragt und das umweltfreundliche Fahrzeug ist generell klassifiziert als ein Elektrofahrzeug, welches betrieben ist unter Verwendung einer Brennstoffzelle oder von Elektrizität als eine Leistungsquelle, und ein Hybridfahrzeug, welches betrieben ist unter Verwendung eines Verbrennungsmotors und einer Batterie.
  • In dem Elektrofahrzeug oder dem Hybridfahrzeug unter diesen umweltfreundlichen Fahrzeugen wird ein separater Heizer nicht benutzt ungleich einer Klimaanlage eines allgemeinen Fahrzeugs, und eine Klimaanlage, die in dem umweltfreundlichen Fahrzeug verwendet wird, wird im Allgemeinen Wärmepumpensystem genannt.
  • Währenddessen erzeugt das Brennstoffzellenfahrzeug Antriebskraft durch das Umwandeln von chemischer Reaktionsenergie zwischen Sauerstoff und Wasserstoff in elektrische Energie. Bei diesem Prozess wird Wärmeenergie erzeugt durch eine chemische Reaktion in einer Brennstoffzelle. Daher ist es zum Sicherstellen der Leistung der Brennstoffzelle notwendig, die erzeugte Wärme effektiv zu entfernen.
  • Darüber hinaus erzeugt das Hybridfahrzeug Antriebskraft durch das Betreiben eines Elektromotors unter Verwendung von Elektrizität, die von der oben beschriebenen Brennstoffzelle oder einer elektrischen Batterie bereitgestellt wird, zusammen mit einem Verbrennungsmotor, der durch einen generellen Brennstoff betrieben wird. Daher sollte Wärme, die von der Brennstoffzelle oder der Batterie und dem Elektromotor erzeugt wird, effektiv entfernt werden, um die Leistung des Elektromotors sicherzustellen.
  • Daher sollte in dem Hybridfahrzeug oder dem Elektrofahrzeug gemäß der bezogenen Technik eine Kühlvorrichtung, ein Wärmepumpensystem und ein Batterie-Kühlsystem eingerichtet sein, unter Verwendung entsprechend getrennter geschlossener Kreisläufe, um Wärmeerzeugung des Elektromotors, einer elektrischen Komponente und der Batterie, einschließlich der Brennstoffzellen, zu vermeiden.
  • Daher, sind eine Größe und ein Gewicht eines Kühlmoduls, welches vorne am Fahrzeug angeordnet ist, vergrößert und eine Anordnung von Verbindungsleitungen, die jedem von dem Wärmepumpensystem, der Kühl-Vorrichtung und dem Batterie-Kühlsystem in einem (Verbrennungs-)Motorraum ein Kältemittel oder ein Kühlwasser bereitstellt, wird kompliziert.
  • Darüber hinaus, da das Batterie-Kühlsystem, welches die Batterie abhängig von einem Zustand des Fahrzeugs aufwärmt oder kühlt, separat bereitgestellt ist, sodass die Batterie optimale Leistung aufweist, wird eine Mehrzahl von Ventilen zum Miteinanderverbinden der entsprechenden Verbindungsleitungen verwendet und Lärm und Vibrationen aufgrund von häufigen Öffnungs- oder Schließbetätigungen dieser Ventile werden in den Fahrgastraum des Fahrzeugs übertragen, sodass ein Fahrkomfort sich verschlechtert.
  • Die in diesem Abschnitt des Hintergrunds der Erfindung offenbarten Informationen dienen lediglich einer Verbesserung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Bestätigung dafür oder irgendeine Form der Andeutung dahingehend aufgefasst werden, dass diese Informationen den einem Fachmann bekannten Stand der Technik bilden.
  • Kurze Erläuterung der Erfindung
  • Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, welches Vorteile hat, selektiv thermische Energie, welche von einem Kältemittel zu der Zeit des Kondensierens und Verdampfens des Kältemittels erzeugt wird, mit Wärme eines Kühlwassers auszutauschen und eine Innentemperatur des Fahrzeugs zu steuern unter Verwendung eines Kühlwassers niedriger Temperatur oder eines Kühlwassers hoher Temperatur, dessen Wärme ausgetauscht wird.
  • Ferner sind verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung darauf gerichtet, ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, welches Vorteile hat, die Heizeffizienz des Fahrzeugs zu verbessern unter Verwendung von Abwärme einer elektrischen Komponente und eines Batterie-Moduls und eine Gesamtfahrdistanz des Fahrzeugs zu erhöhen durch das effiziente Steuern einer Temperatur des Batterie-Moduls, sodass das Batterie-Modul optimale Leistung aufweist.
  • Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, welches aufweist: eine Kühl-Vorrichtung, welche aufweist einen Radiator, der mit einer Kühlleitung und einer ersten Wasserpumpe verbunden ist, und welche ein Kühlwasser entlang der Kühlleitung zirkuliert, um eine elektrische Komponente zu kühlen; ein Batterie-Modul, welches bereitgestellt ist an einer Batterie-Kühlleitung, welche selektiv verbindbar ist mit der Kühlleitung durch ein erstes Ventil; ein Heizungs-, Ventilations- und Klimaanlagen-(HVAC, engl. „heating, Ventilation, and air conditioning“)Modul, welches aufweist einen internen Heizer, der verbunden ist mit der Kühlleitung durch eine erste Verbindungsleitung, einen Kühler, der verbunden ist mit der Batterie-Kühlleitung durch eine zweite Verbindungsleitung, und eine öffnende oder schließende Tür, die bereitgestellt ist zwischen dem internen Heizer und dem Kühler und externe Luft, die den Kühler durchläuft, steuert, um selektiv in den internen Heizer eingebracht zu werden abhängig von Kühl-, Heiz- und Heiz-und-Entfeuchtungs-Modi des Fahrzeugs; und ein Zentralisierte-Energie-(CE, engl. „centralized energy“)Modul, welches verbunden ist mit jeder von der Batterie-Kühlleitung und der Kühlleitung, welches thermische Energie, die zu der Zeit des Kondensierens und Verdampfens eines Kältemittels, welches darin zirkuliert wird, generiert wird, mit Wärme eines Kühlwassers austauscht, und welches ein Kühlwasser niedriger Temperatur oder ein Kühlwasser hoher Temperatur, dessen Wärme ausgetauscht wird, dem HVAC-Modul bereitstellt, wobei das CE-Modul ferner mit einem Sub-Wärmetauscher bereitgestellt ist, der das Kältemittel durch Wärmetausch mit dem Kältemittel niedriger Temperatur und dem kondensierten Kältemittel weiter kondensiert, sodass der Kondensierungsanteil des Kältemittels erhöht wird durch ein Erhöhen eines Unterkühlens.
  • Das CE-Modul kann aufweisen: einen Kondensor, der bereitgestellt ist an den Kühlleitungen, die miteinander verbunden sind durch ein zweites Ventil, welches bereitgestellt ist an der Kühlleitung zwischen dem Radiator und dem Batterie-Modul, und durch ein drittes Ventil, welches bereitgestellt ist an der Kühlleitung zwischen der elektrischen Komponente und dem ersten Ventil; den Sub-Wärmetauscher, der verbunden ist mit dem Kondensor durch eine Kältemittelleitung und einem Expansionsventil, welches mit dem Sub-Wärmetauscher verbunden ist durch eine Kältemittelleitung; einen Verdampfer, der verbunden ist mit dem Expansionsventil durch die Kältemittelleitung und bereitgestellt ist an der Batterie-Kühlleitung zwischen dem Batterie-Modul und dem ersten Ventil; und einen Kompressor, der bereitgestellt ist an der Kältemittelleitung zwischen dem Verdampfer und dem Kondensor.
  • Das erste Ventil kann die Kühlleitung, die verbunden ist mit der elektrischen Komponente, und die Batterie-Kühlleitung miteinander zwischen dem Radiator und dem Verdampfer verbinden, und die erste Verbindungsleitung kann selektiv die Kühlleitung und den internen Heizer miteinander durch das zweite Ventil und das dritte Ventil verbinden.
  • Eine erste Zweigleitung, die den Verdampfer und das Batterie-Modul durch das erste Ventil miteinander verbindet, kann an der Batterie-Kühlleitung bereitgestellt sein, die zweite Verbindungsleitung kann verbunden sein mit der Batterie-Kühlleitung durch ein viertes Ventil zwischen dem Verdampfer und dem Batterie-Modul, welche miteinander verbunden sind durch die erste Zweigleitung, und eine zweite Zweigleitung, die verbunden ist mit der Kühlleitung zwischen dem Radiator und der ersten Wasserpumpe durch ein fünftes Ventil, kann bereitgestellt sein an der Kühlleitung, die zwischen der elektrischen Komponente und dem Radiator verbindet.
  • Ein Reservoirbehälter, der mit der zweiten Zweigleitung verbunden ist, kann bereitgestellt sein zwischen dem Radiator und der ersten Wasserpumpe.
  • Das zweite und das dritte Ventil können (jeweils) ein 4-Wege-Ventil sein.
  • Das erste, das vierte und das fünfte Ventil können (jeweils) ein 3-Wege-Ventil sein.
  • In dem Fall des Kühlens der elektrischen Komponente in dem Kühl-Modus des Fahrzeugs, kann die erste Zweigleitung geöffnet sein durch eine Betätigung des ersten Ventils und die zweite Verbindungsleitung kann geöffnet sein in einem Zustand, in dem die Batterie-Kühlleitung, die verbunden ist mit dem Batterie-Modul, geschlossen ist durch eine Betätigung des vierten Ventils, die erste Verbindungsleitung kann geschlossen sein und die Kühlleitung, welche die elektrische Komponente und den Kondensor miteinander verbindet, kann geöffnet sein durch Betätigung des zweiten und des dritten Ventils, die Verbindung zwischen der Kühlleitung und der Batterie-Kühlleitung kann geschlossen sein durch Betätigung des ersten bis dritten Ventils, die Kühlleitung, welche die elektrische Komponente und den Radiator miteinander verbindet, kann geöffnet sein in einem Zustand, in welchem die zweite Zweigleitung geschlossen ist durch eine Betätigung des fünften Ventils, und das Kältemittel kann in dem CE-Modul zirkuliert werden.
  • Der Sub-Wärmetauscher kann sekundär ein Kältemittel mittlerer Temperatur, welches von dem Verdampfer ausgestoßen wird, kondensieren durch Wärmeaustausch mit einem Kältemittel niedriger Temperatur, welches von dem Verdampfer ausgestoßen wird, um einen Kondensierungsanteil des Kältemittels zu erhöhen durch ein Erhöhen eines Unterkühlens und der Verdampfer kann Wärme austauschen zwischen einem Kühlwasser, welches entlang der Batterie-Kühlleitung zirkuliert wird, und einem Kältemittel niedriger Temperatur, welches darin verdampft wird, und stellt dem Kühler ein Kühlwasser niedriger Temperatur bereit, in dem Kühl-Modus des Fahrzeugs.
  • In dem Fall des Kühlens des Batterie-Moduls zusammen mit der elektrischen Komponente in dem Kühl-Modus des Fahrzeugs kann die Batterie-Kühlleitung, die mit dem Batterie-Modul verbunden ist, geöffnet sein durch eine Betätigung des vierten Ventils.
  • In dem Fall des Rückgewinnens von Abwärme des Batterie-Moduls und der elektrischen Komponente in dem Heiz-Modus des Fahrzeugs, kann die erste Zweigleitung geschlossen sein durch eine Betätigung des ersten Ventils und die zweite Verbindungsleitung kann geschlossen sein in einem Zustand, in welchem die Batterie-Kühlleitung, die mit dem Batterie-Modul verbunden ist, geöffnet ist durch eine Betätigung des vierten Ventils, die Kühlleitung, welche die elektrische Komponente und den Kondensor miteinander verbindet, und die erste Verbindungsleitung können geöffnet sein durch Betätigung des zweiten und des dritten Ventils, die Kühlleitung kann mit der Batterie-Kühlleitung verbunden sein durch Betätigung des ersten bis dritten Ventils, die Kühlleitung, welche die elektrische Komponente und den Radiator miteinander verbindet, kann geschlossen sein in einem Zustand, in welchem die zweite Zweigleitung geöffnet ist durch eine Betätigung des fünften Ventils, und das Kältemittel kann in dem CE-Modul zirkuliert werden.
  • Die Abwärme, die in der elektrischen Komponente und dem Batterie-Modul erzeugt wird, kann eine Temperatur eines Kühlwassers, welches entlang der Kühlleitung und der Batterie-Kühlleitung zirkuliert wird, erhöhen und das Kühlwasser, dessen Temperatur erhöht wird, kann eine Temperatur eines Kältemittels, welches von dem Verdampfer ausgestoßen wird, erhöhen.
  • In dem Fall des Rückgewinnens der Abwärme nur von dem Batterie-Modul in dem Heiz-Modus des Fahrzeugs, kann die erste Zweigleitung geöffnet sein durch eine Betätigung des ersten Ventils und die Verbindung zwischen der Kühlleitung und der Batterie-Kühlleitung kann geschlossen sein durch Betätigung des ersten bis dritten Ventils.
  • In dem Heiz- und Entfeuchtungs-Modus des Fahrzeugs kann die erste Zweigleitung geöffnet sein durch eine Betätigung des ersten Ventils und die zweite Verbindungsleitung kann geöffnet sein in einem Zustand, in welchem die Batterie-Kühlleitung, welche verbunden ist mit dem Batterie-Modul, geschlossen ist durch eine Betätigung des vierten Ventils, die Kühlleitung, welche die elektrische Komponente und den Kondensor miteinander verbindet, und die erste Verbindungsleitung können geöffnet sein durch Betätigung des zweiten und des dritten Ventils, die Verbindung zwischen der Kühlleitung und der Batterie-Kühlleitung kann geschlossen sein durch Betätigung des ersten bis dritten Ventils in einem Zustand, in welchem ein Betrieb der ersten Wasserpumpe angehalten ist, und das Kältemittel kann in dem CE-Modul zirkuliert werden.
  • Der Kondensor und der Verdampfer können gebildet sein aus einem Wasserkühlungstyp-Wärmetauscher, in welchen ein Kühlwasser eingebracht wird durch die Kühlleitung und die Batterie-Kühlleitung.
  • Der Kondensor kann ferner einen Aufnahmetrockner aufweisen, und ein Kältemittel-Heizer kann bereitgestellt sein an der Kältemittelleitung zwischen dem Kompressor und dem Verdampfer.
  • An der Kältemittelleitung zwischen dem Kompressor und dem Verdampfer kann bereitgestellt sein jeder von einem Speicher (z.B. Akkumulator) und einem Kältemittel-Heizer.
  • Ein Heizer kann bereitgestellt sein an der Batterie-Kühlleitung zwischen dem Batterie-Modul und dem Verdampfer, und der Heizer kann selektiv eingeschaltet sein, um ein Kühlwasser zu heizen, welches entlang der Batterie-Kühlleitung zirkuliert wird, und das geheizte Kühlwasser in das Batterie-Modul einbringen.
  • In dem Fall des Erhöhens einer Temperatur des Batterie-Moduls kann die Zirkulation des Kältemittels in dem CE-Modul angehalten sein und die erste Zweigleitung kann mit der Batterie-Kühlleitung verbunden sein und die Verbindung zwischen der Batterie-Kühlleitung und der Kühlleitung kann geschlossen sein durch eine Betätigung des ersten Ventils.
  • Eine zweite Wasserpumpe kann bereitgestellt sein an der Batterie-Kühlleitung und eine dritte Wasserpumpe kann bereitgestellt sein an der ersten Verbindungsleitung.
  • Das Kältemittel, welches in dem CE-Modul zirkuliert wird, kann ein R152-a oder R744 Kältemittel sein.
  • Die elektrische Komponente kann aufweisen einen Elektromotor, eine Elektrische-Leistung-Steuer-Einheit (EPCU, engl. „electric power control unit“) und eine fahrzeugeigene Ladevorrichtung (OBC, engl. „on-board charger“), und der Elektromotor und die Elektrische-Leistung-Steuer-Einheit können Wärme erzeugen, während sie betrieben werden, und die fahrzeugeigene Ladevorrichtung kann Wärme erzeugen in dem Fall des Ladens des Batterie-Moduls.
  • Wie oben beschrieben, gemäß dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die thermische Energie, die von dem Kältemittel zu der Zeit des Kondensierens und Verdampfens des Kältemittels erzeugt wird, ausgetauscht mit der Wärme des Kühlwassers, und eine Innentemperatur des Fahrzeugs wird gesteuert unter Verwendung des Kühlwassers niedriger Temperatur oder des Kühlwassers hoher Temperatur, dessen Wärme ausgetauscht wird, was es ermöglicht, das Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug zu vereinfachen und eine Anordnung von Verbindungsleitungen, durch welche das Kältemittel zirkuliert wird, zu vereinfachen.
  • Darüber hinaus kann das Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug die Heiz-Effizienz des Fahrzeugs verbessern unter Verwendung der Abwärme der elektrischen Komponente und des Batterie-Moduls und kann eine Gesamtfahrdistanz des Fahrzeugs erhöhen durch effizientes Steuern der Temperatur des Batterie-Moduls, sodass das Batterie-Modul optimale Leistung aufweist.
  • Darüber hinaus ist das CE(engl. „Centralized Energy“)-Modul, welches die thermische Energie durch die Kondensation und Verdampfung des Kältemittels erzeugt, gepackt und das Hochleistungs-Kältemittel R152-a oder R744 wird verwendet, sodass eine Größe und ein Gewicht reduziert werden können und die Erzeugung von Lärm, Vibrationen und Betriebsinstabilität verhindert werden kann gegenüber einer Klimaanlagen-Vorrichtung gemäß der bezogenen Technik.
  • Darüber hinaus weist das CE-Modul ferner den Sub-Wärmetauscher auf, welcher sekundär ein primär kondensiertes Kältemittel kondensiert, durch Wärmeaustausch mit einem Kältemittel tiefer Temperatur, um einen Kondensierungsanteil des Kältemittels zu erhöhen, wodurch die Kühlleistung und die Effizienz verbessert werden durch Erhöhen eines Unterkühlens des Kältemittels.
  • Ferner ist das gesamte Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug vereinfacht, was es ermöglicht, die zur Herstellung des Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug notwendigen Kosten und ein Gewicht des Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug zu reduzieren und die Raumnutzung zu verbessern.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, die weiter im Detail ersichtlich oder dargelegt werden in den begleitenden Zeichnungen, die hierin eingeschlossen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist eine schematische Ansicht, die ein weiteres Beispiel eines CE-Moduls darstellt, welches verwendet wird in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand aufzeigt abhängig von einem Kühl-Modus eines Fahrzeugs in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 4 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand aufzeigt zu der Zeit des Rückgewinnens von Abwärme von einer elektrischen Komponente und einem Batterie-Modul in einem Heiz-Modus des Fahrzeugs in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 5 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand aufzeigt abhängig von einem Heiz- und Entfeuchtungs-Modus des Fahrzeugs in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 6 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand aufzeigt zu der Zeit des Erhöhens einer Temperatur des Batterie-Moduls in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Es sollte verstanden werden, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale, welche die Grundprinzipien der Erfindung erklären, darstellen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hier offenbart sind, welche z.B. aufweisen die spezifischen Dimensionen, Orientierungen, Positionen und Formen, werden zum Teil durch die spezielle beabsichtigte Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
  • In den Figuren beziehen sich Bezugszeichen über die verschiedenen Figuren der Zeichnung hinweg auf die gleichen oder wesensgleichen Teile der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Im Folgenden wird im Detail Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von der Beispiele in den begleitenden Zeichnungen illustriert und untenstehend beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, wird es verstanden werden, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese exemplarischen Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil, die Erfindung ist dazu gedacht, nicht nur die exemplarischen Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen abzudecken, die innerhalb des von den angehängten Ansprüchen definierten Umfangs liegen.
  • Eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend ausführlich mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden.
  • Exemplarische Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung dargelegt werden, und Konfigurationen, die in den begleitenden Zeichnungen gezeigt werden, sind nur exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und definieren nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung. Daher ist es zu verstehen, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen die exemplarischen Ausführungsformen und Anordnungen, die zu dem Zeitpunkt, an dem die vorliegende Erfindung angemeldet wird, in der vorliegenden Beschreibung dargestellt bzw. in den begleitenden Zeichnungen gezeigt sind, ersetzen können.
  • Eine Beschreibung für Inhalte, die nicht mit der vorliegenden Erfindung verbunden sind, werden ausgelassen, um die vorliegende Erfindung klar zu beschreiben, und gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Element über die Beschreibung hinweg.
  • Da Größen und Dicken der jeweiligen Teile in den begleitenden Zeichnungen zufällig zur Vereinfachung der Erklärung gezeigt wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht eingeschränkt auf Inhalte, die in den begleitenden Zeichnungen gezeigt werden. Darüber hinaus wurden Dicken übertrieben, um einige Teile und Bereiche ersichtlich darzustellen.
  • Darüber hinaus, über die vorliegende Beschreibung hinweg, wenn nicht explizit gegensätzlich beschrieben, sind das Wort „aufweisen“ und Variationen wie „weist auf“ oder „aufweisend“ zu verstehen, als den Einschluss von beschriebenen Elementen, aber nicht den Ausschluss von irgendwelchen anderen Elementen zu implizieren.
  • Darüber hinaus bedeuten die Begriffe „~ Einheit“, „~ Mittel“, „~ Teil“, „Element“ und dergleichen, beschrieben in der Beschreibung, Einheiten einer umfassenden Konfiguration zum Durchführen mindestens einer Funktion oder eines Betriebsvorgangs.
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Das Wärmepumpensystem 1 für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung tauscht thermische Energie, welche in einem Kältemittel zur Zeit des Kondensierens und Verdampfens des Kältemittels erzeugt wird, mit Wärme eines Kühlwassers aus, um einen Kühl- oder Heiz-Modus des Fahrzeugs zu verrichten unter Verwendung nur eines Kühlwassers niedriger Temperatur oder eines Kühlwassers hoher Temperatur.
  • Das Wärmepumpensystem 1 für ein Fahrzeug wird in einem Elektrofahrzeug verwendet. Bezugnehmend auf 1 weist das Wärmepumpensystem 1 für ein Fahrzeug auf: eine Kühlvorrichtung 10, ein Batterie-Modul B, ein Heizungs-, Ventilations- und Klimaanlagen-(HVAC, engl. „heating, Ventilation, and air conditioning“)Modul 30 und ein Zentralisierte-Energie-(CE, engl. „centralized energy“)Modul 40.
  • Erstens, die Kühl-Vorrichtung 10 weist einen Radiator 12 auf, welcher verbunden ist mit Kühlleitungen 11 und einer ersten Wasserpumpe 14, und zirkuliert ein Kühlwasser entlang der Kühlleitungen 11, um eine elektrische Komponente 15 zu kühlen.
  • Hierbei kann die elektrische Komponente 15 aufweisen: einen Elektromotor 16 und eine Elektrische-Leistung-Steuer-Einheit (EPCU, engl. „electric power control unit“) 17 und eine fahrzeugeigene Ladevorrichtung (OBC, engl. „on-board charger“) 18, welche beidseitig des Elektromotors 16 angeordnet sind.
  • Der Elektromotor 16 und die Elektrische-Leistung-Steuer-Einheit 17 können Wärme erzeugen, während sie betrieben werden, und die fahrzeugeigene Ladevorrichtung 18 kann Wärme erzeugen in dem Fall des Ladens des Batterie-Moduls B.
  • Daher, in dem Fall des Rückgewinnens von Abwärme von der elektrischen Komponente 15 in dem Heiz-Modus des Fahrzeugs, wird die Wärme, die von dem Elektromotor 16 und der Elektrische-Leistung-Steuer-Einheit 17 erzeugt wird, zurückgewonnen und die Wärme, die von der fahrzeugeigenen Ladevorrichtung 18 erzeugt wird, kann zurückgewonnen werden zu der Zeit des Ladens des Batterie-Moduls B.
  • Der Radiator 12 ist vorne an dem Fahrzeug angeordnet und hat ein Kühlgebläse 13, welches dahinter angeordnet ist, um das Kühlwasser zu kühlen durch einen Betrieb des Kühlgebläses 13 und Wärmeaustausch mit einer externen Luft.
  • Die Kühl-Vorrichtung 10, welche wie oben beschrieben konfiguriert ist, zirkuliert das Kühlwasser, welches in dem Radiator 12 gekühlt wird, entlang den Kühlleitungen 11 durch einen Betrieb der ersten Wasserpumpe 14, um die elektrische Komponente 15 zu kühlen, um nicht überhitzt zu werden.
  • Das Batterie-Modul B ist bereitgestellt an einer Batterie-Kühlleitung 21, welche selektiv verbindbar ist mit der Kühlleitung 11 durch ein erstes Ventil V1.
  • Das Batterie-Modul B stellt der elektrischen Komponente Leistung bereit und ist ein Wasserkühlungstyp-Batterie-Modul, welches gekühlt wird durch ein Kühlwasser, welches entlang der Batterie-Kühlleitung 21 fließt. Hierbei ist eine zweite Wasserpumpe 23 an der Batterie-Kühlleitung 21 bereitgestellt.
  • Die zweite Wasserpumpe 23 ist bereitgestellt an der Batterie-Kühlleitung 21 zwischen dem Radiator 12 und dem Batterie-Modul B. Die zweite Wasserpumpe 23 wird betrieben, um das Kühlwasser durch die Batterie-Kühlleitungen 21 zu zirkulieren.
  • Das heißt, das Batterie-Modul B ist verbunden mit der Kühl-Vorrichtung 10 durch die Batterie-Kühlleitung 21 und das Kühlwasser kann in dem Batterie-Modul B zirkuliert werden durch einen Betrieb der zweiten Wasserpumpe 23.
  • In der vorliegenden Ausführungsform weist das HVAC-Modul 30 auf: einen internen Heizer 31, einen Kühler 33 und eine öffnende oder schließende Tür 35.
  • Der interne Heizer 31 ist verbunden mit der Kühlleitung 11 durch eine erste Verbindungsleitung 50. Der Kühler 33 ist verbunden mit der Batterie-Kühlleitung 21 durch eine zweite Verbindungsleitung 60.
  • Darüber hinaus ist die öffnende oder schließende Tür 35 bereitgestellt zwischen dem internen Heizer 31 und dem Kühler 33. Die öffnende oder schließende Tür 35 steuert die externe Luft, welche den Kühler 33 durchläuft, um selektiv in den internen Heizer 31 eingebracht zu werden abhängig von Kühl-, Heiz- und Heiz-und-Entfeuchtungs-Modi des Fahrzeugs.
  • Das heißt, in dem Heiz-Modus des Fahrzeugs ist die öffnende oder schließende Tür 35 geöffnet, sodass die externe Luft, die den Kühler 33 durchläuft, in den internen Heizer 31 eingebracht wird. Im Gegensatz, in dem Kühl-Modus des Fahrzeugs schließt die öffnende oder schließende Tür 35 den internen Heizer 31, sodass die externe Luft, welche gekühlt wird, während sie den Kühler 33 durchläuft, direkt in einen Fahrgastraum des Fahrzeugs eingebracht wird.
  • Das CE-Modul 40 ist verbunden mit jeder von der Kühlleitung 11 und der Batterie-Kühlleitung 21. Das CE-Modul tauscht eine thermische Energie, welche erzeugt wird zu der Zeit des Kondensierens und Verdampfens eines Kältemittels, welches darin zirkuliert wird, mit Wärme eines Kühlwasser aus und stellt dem HVAC-Modul 30 ein Kühlwasser niedriger Temperatur oder hoher Temperatur bereit, dessen Wärme ausgetauscht wird.
  • Hierbei ist das Kältemittel ein Hochleistungs-Kältemittel R152-a oder R744.
  • Das heißt, das Kühlwasser hoher Temperatur wird dem internen Heizer 31 bereitgestellt durch die erste Verbindungsleitung 50 und das Kühlwasser niedriger Temperatur wird dem Kühler 33 bereitgestellt durch die zweite Verbindungsleitung 60.
  • Hierbei weist das CE-Modul 40 auf: einen Kondensor 42, einen Sub-Wärmetauscher 44, ein Expansionsventil 45, einen Verdampfer 46 und einen Kompressor 48, die miteinander verbunden sind durch eine Kältemittelleitung 41.
  • Erstens, der Kondensor 42 ist bereitgestellt an den Kühlleitungen 11, die miteinander verbunden sind durch ein zweites Ventil V2, welches an der Kühlleitung 11 zwischen dem Radiator 12 und dem Batterie-Modul B bereitgestellt ist, und ein drittes Ventil V3, welches bereitgestellt ist an der Kühlleitung 11 zwischen der elektrischen Komponente 15 und dem ersten Ventil V1.
  • Der Kondensor 42 tauscht Wärme zwischen einem Kältemittel, welches darin eingebracht wird, und einem Kühlwasser aus, um das Kältemittel zu kondensieren, und stellt dem Kühlwasser thermische Energie bereit, die zu der Zeit des Kondensierens des Kältemittels erzeugt wird, um eine Temperatur des Kühlwassers zu erhöhen.
  • Der Sub-Wärmetauscher 44 kondensiert das Kältemittel weiter, sodass der Kondensierungsanteil des Kältemittels erhöht wird. Der Sub-Wärmetauscher 44 ist verbunden mit dem Kondensor 42 durch die Kältemittelleitung 41.
  • Das Expansionsventil 45 ist verbunden mit dem Kondensor 42 durch die Kältemittelleitung 41. Das Expansionsventil 45 erhält und expandiert das Kältemittel, welches den Kondensor 42 durchläuft.
  • Das Expansionsventil 45 kann ein mechanisches Expansionsventil oder ein elektronisches Expansionsventil sein.
  • Der Verdampfer 46 ist verbunden mit dem Expansionsventil 45 durch die Kältemittelleitung 41. Der Verdampfer 46 ist bereitgestellt an der Batterie-Kühlleitung 21 zwischen dem Batterie-Modul B und dem ersten Ventil V1.
  • Der Verdampfer 46 tauscht Wärme aus zwischen einem Kältemittel, welches darin eingebracht ist, und einem Kühlwasser, um das Kältemittel zu verdampfen, und stellt dem Kühlwasser thermische Energie niedriger Temperatur bereit, welche zu der Zeit des Verdampfens des Kältemittels erzeugt wird, um eine Temperatur des Kühlwassers zu senken.
  • Hierbei können der Kondensor 42 und der Verdampfer 46 gebildet sein aus einem Wasserkühlungstyp-Wärmetauscher, in welchen ein Kühlwasser eingebracht wird durch die Kühlleitung 11 und die Batterie-Kühlleitung 21.
  • Währenddessen ist der Verdampfer 46 verbunden mit dem Sub-Wärmetauscher 44 durch die Kältemittelleitung 41.
  • Das heißt, das kondensierte Kältemittel, welches von dem Kondensor 42 ausgestoßen wird, und ein Kältemittel einer niedrigen Temperatur und eines niedrigen Drucks, welches von dem Verdampfer 46 ausgestoßen wird, strömen jeweils in den Sub-Wärmetauscher 44. Demzufolge kann der Sub-Wärmetauscher 44 eine Temperatur des Kältemittels absenken und den Kondensierungsanteil des Kältemittels erhöhen, durch sekundären Wärmeaustausch mit einem Kältemittel niedriger Temperatur und einem Kältemittel mittlerer Temperatur.
  • Der Sub-Wärmetauscher 44 kondensiert sekundär das Kältemittel weiter, welches primär in dem Kondensor 42 kondensiert wurde, was einen Leistungskoeffizienten (COP, engl. „coefficient of performance“), das ist ein Koeffizient der Kühlleistung verglichen mit der von dem Kompressor verbrauchten Leistung, verbessert.
  • Währenddessen, in der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform wurde der Sub-Wärmetauscher 44, der die Wärme des Kältemittels mittlerer Temperatur austauscht mit dem Kältemittel niedriger Temperatur, als Beispiel in der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform beschrieben, die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Der Sub-Wärmetauscher 44 leitet um und kühlt einen Teil des Kältemittels, welches von dem Kondensor 42 ausgestoßen wird, und kühlt ein verbleibendes Kältemittel durch Verwendung des gekühlten Kältemittels und des Kältemittels niedriger Temperatur, welches von dem Verdampfer 46 ausgestoßen wird, um ein Unterkühlen zu erhöhen.
  • Darüber hinaus ist der Kompressor 48 bereitgestellt an der Kältemittelleitung 41 zwischen dem Verdampfer 46 und dem Kondensor 42. Der Kompressor 48 komprimiert ein gasförmiges Kältemittel, welches von dem Verdampfer 46 ausgestoßen wird und den Sub-Wärmetauscher 44 durchlief.
  • Hierbei kann der Kondensor 42 ferner einen Aufnahmetrockner 43 aufweisen. In der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform ist der Aufnahmetrockner 43 integral mit dem Kondensor 42 eingerichtet. Darüber hinaus kann ein Kältemittel-Heizer 49 bereitgestellt sein an der Kältemittelleitung 41 zwischen dem Kompressor 48 und dem Verdampfer 46.
  • Der Kältemittel-Heizer 49 heizt das Kältemittel und stellt das geheizte Kältemittel dem Kompressor 48 bereit, um eine Temperatur eines Kühlwassers weiter zu erhöhen durch eine Erhöhung einer Temperatur des Kältemittels, was es ermöglicht, eine Verbesserung der Heizleistung zu fördern.
  • Hierbei verbindet das erste Ventil V1 die Kühlleitung 11, die mit der elektrischen Komponente 15 verbunden ist, und die Batterie-Kühlleitung 12 miteinander zwischen dem Radiator 12 und dem Verdampfer 46.
  • Darüber hinaus verbindet die erste Verbindungsleitung 50 selektiv die Kühlleitung 11 und den internen Heizer 31 miteinander durch das zweite Ventil V2 und das dritte Ventil V3.
  • Hierbei kann eine dritte Wasserpumpe 52 bereitgestellt sein an der ersten Verbindungsleitung 50. Die dritte Wasserpumpe 52 zirkuliert das Kühlwasser durch die erste Verbindungsleitung 50.
  • Währenddessen können die erste, die zweite und die dritte Wasserpumpe 14, 23 und 52 (jeweils) eine elektrische Wasserpumpe sein.
  • Das heißt, das Kühlwasser hoher Temperatur, dessen Temperatur erhöht wird, während es den Kondensor 42 durchläuft, wird eingebracht in den internen Heizer 31 durch die erste Verbindungsleitung 50, welche geöffnet ist durch das zweite Ventil V2 und das dritte Ventil V3.
  • Währenddessen, in der vorliegenden exemplarischen Ausführungsforum, ist eine erste Zweigleitung 70, die den Verdampfer 46 und das Batterie-Modul B durch das erste Ventil V1 verbindet, bereitgestellt an der Batterie-Kühlleitung 21.
  • Das erste Ventil V1 verbindet selektiv die Kühlleitung 11 und die Batterie-Kühlleitung 21 miteinander oder verbindet selektiv die Batterie-Kühlleitung 21 und die erste Zweigleitung 70 miteinander, um einen Fluss des Kühlwassers zu steuern.
  • Das heißt, das erste Ventil V1 kann die Kühlleitung 11, welche verbunden ist mit dem Radiator 12, und die Batterie-Kühlleitung 21 miteinander verbinden und die erste Zweigleitung 70 schließen, in dem Fall des Kühlens des Batterie-Moduls B unter Verwendung des Kühlwassers, welches in dem Radiator 12 gekühlt wird.
  • Darüber hinaus kann das erste Ventil V1 die erste Zweigleitung 70 öffnen und eine Verbindung zwischen der Kühlleitung 11 und der Batterie-Kühlleitung 21 schließen, in dem Fall des Erhöhens einer Temperatur des Batterie-Moduls B oder in dem Fall des Kühlens des Batterie-Moduls B unter Verwendung des Kühlwassers, welches die Wärme mit dem Kältemittel austauscht.
  • Daher wird das Kühlwasser niedriger Temperatur, dessen Wärmeaustausch mit dem Kältemittel in dem Verdampfer 46 ausgeführt wird, eingebracht in das Batterie-Modul B durch die erste Zweigleitung 70, welche durch das erste Ventil V1 geöffnet ist, was es ermöglicht, das Batterie-Modul B effizient zu kühlen.
  • In der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform ist die zweite Verbindungsleitung 60 verbunden mit der Batterie-Kühlleitung 21 durch ein viertes Ventil V4 zwischen dem Verdampfer 46 und dem Batterie-Modul B, welche miteinander verbunden sind durch die erste Zweigleitung 70.
  • Das vierte Ventil V4 schließt oder öffnet selektiv die Batterie-Kühlleitung 21, die mit dem Batterie-Modul B verbunden ist, und verbindet selektiv die zweite Verbindungsleitung 60 und die Batterie-Kühlleitung 21 miteinander, um das Kühlwasser niedriger Temperatur dem Kühler 33 bereitzustellen.
  • Darüber hinaus kann eine zweite Zweigleitung 80, die verbunden ist mit der Kühlleitung 11 zwischen dem Radiator 12 und der ersten Wasserpumpe 14 durch ein fünftes Ventil V5, bereitgestellt sein an der Kühlleitung 11, die zwischen der elektrischen Komponente 15 und dem Radiator 12 verbindet.
  • Die zweite Zweigleitung 80 ist selektiv geöffnet durch eine Betätigung des fünften Ventils V5 in dem Fall des Absorbierens der Abwärme, welche erzeugt wird in der elektrischen Komponente 15 und dem Batterie-Modul B, um eine Temperatur des Kühlwassers zu erhöhen. In dem vorliegenden Fall ist die Kühlleitung 11, die verbunden ist mit dem Radiator 12, geschlossen durch die Betätigung des fünften Ventils V5.
  • Währenddessen kann ein Reservoirbehälter 19, der verbunden ist mit der zweiten Zweigleitung 80, bereitgestellt sein zwischen dem Radiator 12 und der ersten Wasserpumpe 14. Das Kühlwasser, welches von dem Radiator 12 eingebracht wird und gekühlt wird, kann in dem Reservoirbehälter 19 gespeichert werden.
  • Hierbei können das zweite und das dritte Ventil (jeweils) ein 4-Wege Ventil sein, und das erste, das vierte und das fünfte Ventil können (jeweils) ein 3-Wege Ventil sein, das eine Durchflussmenge zuteilen kann.
  • Ferner kann in der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform das CE-Modul 40 aufweisen einen Speicher (z.B. Akkumulator) 47 anstatt des Aufnahmetrockners 43, wie in 2 dargestellt.
  • 2 ist eine schematische Ansicht, die ein weiteres Beispiel eines CE-Moduls darstellt, welches verwendet wird in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bezugnehmend auf 2 ist der Speicher 47 bereitgestellt an der Kältemittelleitung 41 zwischen dem Verdampfer 46 und dem Sub-Wärmetauscher 44. Der Speicher 47 stellt dem Kompressor 48 nur ein gasförmiges Kältemittel bereit, um die Effizienz und die Haltbarkeit des Kompressors 48 zu erhöhen.
  • Das heißt, in dem CE-Modul 40 kann der Speicher 47 entfernt werden in dem Fall, in dem der Aufnahmetrockner 43 bereitgestellt ist, und der Speicher 47 kann bereitgestellt sein anstatt des Aufnahmetrockners 43 in dem Fall, in dem der Aufnahmetrockner 43 nicht bereitgestellt ist.
  • Währenddessen, obwohl ein Fall, in dem der Kältemittel-Heizer 49 an der Kältemittelleitung 41 bereitgestellt ist, als Beispiel in der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Der Kältemittel-Heizer 49 kann selektiv entfernt werden, falls notwendig.
  • Nachfolgend werden Betriebsvorgänge und Wirkungsabläufe in jedem Modus des Wärmepumpensystems 1 für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche wie oben beschrieben konfiguriert ist, ausführlich mit Bezug auf die Figuren 3 bis 6 beschrieben werden.
  • Zuerst wird ein Betrieb in dem Fall des Kühlens der elektrischen Komponente 15 in dem Kühl-Modus des Fahrzeugs mit Bezug auf 3 beschrieben werden.
  • 3 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand aufzeigt abhängig von einem Kühl-Modus eines Fahrzeugs in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bezugnehmend auf 3 wird die Kühl-Vorrichtung 10 betrieben, um die elektrische Komponente 15 zu kühlen. Darüber hinaus werden die jeweiligen Komponenten des CE-Moduls 40 betrieben, um den Fahrgastraum des Fahrzeugs zu kühlen, sodass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 41 zirkuliert wird.
  • Hierbei ist die erste Zweigleitung 70 geöffnet durch ein Betätigen des ersten Ventils V1.
  • Die zweite Verbindungsleitung 60 ist geöffnet in einem Zustand, in welchem die Batterie-Kühlleitung 21, die verbunden ist mit dem Batterie-Modul B, geschlossen ist durch eine Betätigung des vierten Ventils V4.
  • Darüber hinaus ist die erste Verbindungsleitung 50 geschlossen und die Kühlleitung 11, welche die elektrische Komponente 15 und den Kondensor 42 verbindet, ist geöffnet durch Betätigung des zweiten und des dritten Ventils V2 und V3.
  • Hierbei ist die Verbindung zwischen der Kühlleitung 11 und der Batterie-Kühlleitung 21 geschlossen durch Betätigung des ersten, des zweiten und des dritten Ventils V1, V2 und V3.
  • Darüber hinaus ist die zweite Zweigleitung 80 geschlossen durch eine Betätigung des fünften Ventils V5. Zur gleichen Zeit öffnet das fünfte Ventil V5 die Kühlleitung 11, welche die elektrische Komponente 15 und den Radiator 12 miteinander verbindet.
  • Daher kühlt das Kühlwasser, welches in dem Radiator 12 gekühlt wird, die elektrische Komponente 15, während es entlang der Kühlleitungen 11, welche miteinander durch das zweite, das dritte und das fünfte Ventil V2, V3 und V5 verbunden sind, zirkuliert wird durch einen Betrieb der ersten Wasserpumpe 15.
  • Darüber hinaus wird das Kühlwasser der Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert entlang der Batterie-Kühlleitung 21, der ersten Zweigleitung 70 und der zweiten Verbindungsleitung 60 durch einen Betrieb der zweiten Wasserpumpe 23.
  • Hierbei kann der Sub-Wärmetauscher 44 sekundär ein Kältemittel mittlerer Temperatur, welches von dem Kondensor 42 ausgestoßen wird, kondensieren durch Wärmeaustausch mit einem Kältemittel niedriger Temperatur, welches von dem Verdampfer 46 ausgestoßen wird, um einen Kondensierungsanteil des Kältemittels zu erhöhen durch ein Erhöhen eines Unterkühlens.
  • Hierbei tauscht der Verdampfer 46 Wärme aus zwischen dem Kühlwasser, welches entlang der Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert wird, und einem Kältemittel niedriger Temperatur, welches darin verdampft wird, und stellt dem Kühler 33 ein Kühlwasser niedriger Temperatur bereit.
  • Das heißt, das Kältemittel, welches entlang der Kältemittelleitung 41 in dem CE-Modul 40 zirkuliert wird, wird primär kondensiert durch Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser, welches den Kondensor 42 durchläuft, und wird sekundär kondensiert in dem Sub-Wärmetauscher 44 durch Wärmeaustausch mit dem Kältemittel niedriger Temperatur, welches von dem Verdampfer 46 bereitgestellt wird, sodass der Kondensierungsanteil des Kältemittels erhöht wird.
  • Danach wird das Kältemittel, dessen Kondensierungsanteil erhöht ist, in dem Expansionsventil 45 expandiert und in dem Verdampfer 46 verdampft.
  • In dem vorliegenden Fall kühlt das Kältemittel, welches in dem Verdampfer 46 verdampft wird, das Kühlwasser, welches durch die Batterie-Kühlleitung 21 eingebracht wird. Das Kältemittel, dessen Kondensierungsanteil erhöht wird, während es sequentiell den Kondensor 42 und den Sub-Wärmetauscher 44 durchläuft, wird expandiert und dem Verdampfer 46 bereitgestellt, welcher das Kältemittel verdampft, um eine Temperatur in dem Verdampfer 46 zu senken.
  • In der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform kondensiert der Sub-Wärmetauscher 44 sekundär das Kältemittel, was das Bilden von Unterkühlung begünstigt. Darüber hinaus kann die Kühlleistung und die Effizienz in dem Kühl-Modus des Fahrzeugs verbessert werden.
  • Das Kühlwasser wird auf eine niedrigere Temperatur gekühlt, während es den Verdampfer 46 durchläuft, und wird in den Kühler 33 zugeführt durch die zweite Verbindungsleitung 60.
  • In dem vorliegenden Fall wird die externe Luft, welche in das HVAC-Modul 30 eingebracht wird, gekühlt, während sie Wärme austauscht mit dem Kühlwasser, welches in den Kühler 33 eingebracht wird und sich in einem Zustand niedriger Temperatur befindet.
  • Die öffnende oder schließende Tür 35 schließt einen Teil, durch welchen die gekühlte externe Luft in den internen Heizer 31 einläuft, sodass die gekühlte externe Luft den internen Heizer 31 nicht durchläuft. Daher wird die gekühlte externe Luft direkt in den Fahrgastraum des Fahrzeugs eingebracht, was es ermöglicht, den Fahrgastraum des Fahrzeugs effizient zu kühlen.
  • Ferner, in dem Fall des Kühlens des Batterie-Moduls B zusammen mit der elektrischen Komponente 15 in dem Kühl-Modus des Fahrzeugs, kann die Batterie-Kühlleitung 21, welche verbunden ist mit dem Batterie-Modul B, geöffnet sein durch die Betätigung des vierten Ventils V4.
  • In dem vorliegenden Fall wird das Kühlwasser, welches gekühlt wird, während es den Verdampfer 46 durchläuft, entlang der Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert, welche mit dem Batterie-Modul B und der zweiten Verbindungsleitung 60 verbunden ist. Daher kann das Batterie-Modul B effizient gekühlt werden durch das Kühlwasser niedriger Temperatur, welches der Batterie-Kühlleitung 21 bereitgestellt wird.
  • Ein Betrieb des Zurückgewinnens der Abwärme von der elektrischen Komponente und dem Batterie-Modul in dem Heiz-Modus des Fahrzeugs wird mit Bezug auf 4 beschrieben werden.
  • 4 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand aufzeigt zu der Zeit des Rückgewinnens von Abwärme von einer elektrischen Komponente und einem Batterie-Modul in einem Heiz-Modus des Fahrzeugs in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bezugnehmend auf 4, in dem Fall des Rückgewinnens der Abwärme der elektrischen Komponente 15 und des Batterie-Moduls B in dem Heiz-Modus des Fahrzeugs werden die jeweiligen Komponenten des CE-Moduls 40 betrieben, um den Fahrgastraum des Fahrzeugs zu heizen, sodass das Kältemittel durch die Kältemittelleitung 41 zirkuliert wird.
  • In diesem Zustand ist die erste Zweigleitung 70 geschlossen durch eine Betätigung des ersten Ventils V1.
  • Die Batterie-Kühlleitung 21, die verbunden ist mit dem Batterie-Modul B, ist geöffnet durch eine Betätigung des vierten Ventils V4. Die zweite Verbindungsleitung 60 ist geschlossen durch die Betätigung des vierten Ventils V4.
  • Die Kühlleitung 11, welche die elektrische Komponente 15 und den Kondensor 42 verbindet, und die erste Verbindungsleitung 50 sind geöffnet durch Betätigung des zweiten und des dritten Ventils V2 und V3.
  • Darüber hinaus wird die Kühlleitung 11 verbunden mit der Batterie-Kühlleitung 21 durch die Betätigung des ersten, des zweiten und des dritten Ventils V1, V2 und V3. Das fünfte Ventil V5 schließt die Kühlleitung 11, welche die elektrische Komponente 15 und den Radiator 12 miteinander verbindet, in einem Zustand, in welchem es die zweite Zweigleitung 80 öffnet.
  • Daher werden die Kühlleitung 11 und die Batterie-Kühlleitung 21 miteinander verbunden durch selektive Betätigung des ersten bis fünften Ventils V1 bis V5 und können einen geschlossenen Kreislauf bilden, entlang welchem das Kühlwasser zirkuliert wird.
  • Hierbei erhöhen die Abwärme, die in der elektrischen Komponente 15 erzeugt wird, und die Abwärme, die in dem Batterie-Modul B erzeugt wird, eine Temperatur des Kühlwassers, welches entlang der Kühlleitung 11 und der Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert wird.
  • Das Kühlwasser, dessen Temperatur erhöht wird, erhöht weiter eine Temperatur des Kältemittels, welches von dem Verdampfer 46 ausgestoßen wird, während es den Verdampfer 46 durchläuft, durch Betrieb der ersten und der zweiten Wasserpumpe 14 und 23.
  • Das Kältemittel, dessen Temperatur erhöht wird, wird eingebracht in den Kompressor 48, wird komprimiert bei einer höheren Temperatur und einem höheren Druck in dem Kompressor 48, und wird dann eingebracht in den Kondensor 42.
  • Hierbei wird das Kühlwasser entlang der Kühlleitung 11, welche den Kondensor 42 durchläuft, und der ersten Verbindungsleitung 50, welche mit der Kühlleitung 11 verbunden ist durch das zweite und das dritte Ventil V2 und V3, zirkuliert durch einen Betrieb der dritten Wasserpumpe 52.
  • Eine Temperatur des Kühlwassers, welches den Kondensor 42 durchläuft, kann weiter erhöht werden, während das Kühlwasser Wärme austauscht mit dem Kältemittel, welches bei der höheren Temperatur und dem höheren Druck in dem Kompressor 48 komprimiert und dann dem Kondensor 42 bereitgestellt wird.
  • Daher wird das Kühlwasser, dessen Temperatur erhöht wird, während es den Kondensor 42 durchläuft, dem internen Heizer 31 bereitgestellt.
  • Hierbei ist die öffnende und schließende Tür geöffnet, sodass die externe Luft, welche eingebracht wird in das HVAC-Modul 30 und den Kühler 33 durchläuft, zu dem die Bereitstellung des Kühlwassers gestoppt ist, den internen Heizer 31 durchläuft.
  • Daher wird die externe Luft, die von außen eingebracht wird, in einem Raumtemperaturzustand, in welchem sie nicht gekühlt ist, eingebracht in den Kühler 33 zu der Zeit des Durchlaufens des Kühlers 33. Die eingebrachte externe Luft wird verändert in einen Zustand hoher Temperatur, während sie den internen Heizer 31 durchläuft, und wird dann eingebracht in den Fahrgastraum des Fahrzeugs, sodass ein Heizen des Fahrgastraums des Fahrzeugs implementiert werden kann.
  • Ferner kann der Heizer 25 selektiv eingeschaltet werden, um, wenn nötig, das Kühlwasser zu heizen, welches entlang der Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert wird. Daher kann die Temperatur des Kältemittels, welches den Verdampfer 46 durchläuft, schnell erhöht werden.
  • Das heißt, das Wärmepumpensystem 1 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform verwendet Abwärmequellen, die in der elektrischen Komponente 15 und dem Batterie-Modul B hervorgerufen werden, um die Temperatur des Kältemittels in dem Heiz-Modus des Fahrzeugs zu erhöhen, was es ermöglicht, den Energieverbrauch des Kompressors 48 zu reduzieren und die Heizeffizienz zu verbessern.
  • Ferner, in dem Fall des Rückgewinnens der Abwärme nur von dem Batterie-Modul B in dem Heiz-Modus des Fahrzeugs, ist die erste Zweigleitung 70 geöffnet durch die Betätigung des ersten Ventils V1. Zu der gleichen Zeit ist die Verbindung zwischen der Kühlleitung 11 und der Batterie-Kühlleitung 21 geschlossen durch die Betätigung des ersten, des zweiten und des dritten Ventils V1, V2 und V3.
  • In dem vorliegenden Fall gewinnt das Kühlwasser die Abwärme zurück, die in dem Batterie-Modul B erzeugt wird, während es entlang der Batterie-Kühlleitung 21 und der ersten Zweigleitung 70 zirkuliert wird durch einen Betrieb der zweiten Wasserpumpe 23, sodass eine Temperatur des Kühlwassers erhöht wird. Das Kühlwasser, dessen Temperatur erhöht wird, kann eine Temperatur des Kältemittels erhöhen durch Wärmeaustausch mit dem Kältemittel, während es den Verdampfer 46 durchläuft.
  • Das heißt, obwohl ein Fall, in dem die Abwärme der elektrischen Komponente 15 und die Abwärme des Batterie-Moduls B beide zurückgewonnen werden oder die Abwärme des Batterie-Modus B zurückgewonnen wird in dem Heiz-Modus des Fahrzeugs, beschrieben wurde als Beispiel der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Das heißt, die Abwärme, welche in der elektrischen Komponente 15 erzeugt wird, außer der Abwärme des Batterie-Moduls B, kann auch zurückgewonnen werden.
  • In der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform wird ein Betrieb in dem Heiz- und Entfeuchtungs-Modus des Fahrzeugs mit Bezug auf 5 beschrieben werden.
  • 5 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand aufzeigt abhängig von einem Heiz- und Entfeuchtungs-Modus des Fahrzeugs in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bezugnehmend auf 5, in dem Heiz- und Entfeuchtungs-Modus des Fahrzeugs, werden die jeweiligen Komponenten des CE-Moduls 40 betrieben, um den Fahrgastraum des Fahrzeugs zu heizen, sodass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 41 zirkuliert wird.
  • Die erste Zweigleitung 70 ist geöffnet durch eine Betätigung des ersten Ventils V1. Die Batterie-Kühlleitung 21, welche mit dem Batterie-Modul B verbunden ist, ist geschlossen durch eine Betätigung des vierten Ventils V4. Zur gleichen Zeit ist die zweite Verbindungsleitung 60 geöffnet durch das vierte Ventil V4, sodass die erste Zweigleitung 70 und die zweite Verbindungsleitung 60 miteinander verbunden sind.
  • Die Kühlleitung 11, welche die elektrische Komponente 15 und den Kondensor 42 verbindet, und die erste Verbindungsleitung 50 sind geöffnet und sind miteinander verbunden durch Betätigung des zweiten und des dritten Ventils V2 und V3.
  • Darüber hinaus wird die Verbindung zwischen der Kühlleitung 11 und der Batterie-Kühlleitung 21 geschlossen durch Betätigung des ersten, des zweiten und des dritten Ventils V1, V2 und V3 in einem Zustand, in welchem ein Betrieb der ersten Wasserpumpe 14 angehalten ist.
  • Daher wird das Kühlwasser zirkuliert entlang der Kühlleitung 11, welche den Kondensor 42 durchläuft, und der ersten Verbindungsleitung 50, welche mit der Kühlleitung 11 durch das zweite und das dritte Ventil V2 und V3 verbunden ist, durch einen Betrieb der dritten Wasserpumpe 52.
  • Hierbei wird eine Temperatur des Kühlwassers, welches den Kondensor 42 durchläuft, erhöht, während das Kühlwasser Wärme austauscht mit dem Kältemittel, welches von dem Kompressor 48 ausgestoßen wird, in einem Zustand hoher Temperatur und hohen Drucks in dem Kompressor 48 komprimiert wird und dem Kondensor 42 bereitgestellt wird. Dann wird das Kühlwasser, dessen Temperatur erhöht ist, dem internen Heizer 31 bereitgestellt.
  • Währenddessen wird das Kühlwasser der Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert entlang der Batterie-Kühlleitung 21, der ersten Zweigleitung 70 und der zweiten Verbindungsleitung 60 durch einen Betrieb der zweiten Wasserpumpe 23.
  • Hierbei tauscht der Verdampfer 46 Wärme aus zwischen dem Kühlwasser, welches entlang der Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert wird, und einem Kältemittel niedriger Temperatur, welches darin verdampft wird, und stellt dem Kühler 33 ein Kühlwasser niedriger Temperatur bereit.
  • In dem vorliegenden Fall kühlt das Kältemittel, welches in dem Verdampfer 46 verdampft wird, das Kühlwasser, welches durch die Batterie-Kühlleitung 21 eingebracht wird. Darüber hinaus wird das Kühlwasser, welches gekühlt wird, während es den Verdampfer 46 durchläuft, dem Kühler 33 durch die zweite Verbindungsleitung 60 bereitgestellt.
  • Daher wird die externe Luft, die in das HVAC-Modul 30 eingebracht wird, entfeuchtet, während sie den Kühler 33 durchläuft, in welchen das Kühlwasser niedriger Temperatur eingebracht wird. Dann wird die externe Luft in einen Zustand hoher Temperatur verändert, während sie den internen Heizer 31 durchläuft, welchem das Kühlwasser hoher Temperatur bereitgestellt wird, und wird dann eingebracht in den Fahrgastraum des Fahrzeugs, was den Fahrgastraum des Fahrzeugs heizt und entfeuchtet.
  • Darüber hinaus wird ein Betrieb zu der Zeit des Erhöhens einer Temperatur des Batterie-Moduls B mit Bezug auf 6 beschrieben werden.
  • 6 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand aufzeigt zu der Zeit des Erhöhens einer Temperatur des Batterie-Moduls in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bezugnehmend auf 6, in dem Fall des Erhöhens der Temperatur des Batterie-Moduls B wird ein Betrieb des CE-Moduls 40 angehalten, sodass die Zirkulation des Kältemittels angehalten ist.
  • Die erste Zweigleitung 70 ist verbunden mit der Batterie-Kühlleitung 21 durch eine Betätigung des ersten Ventils V1. Darüber hinaus ist die Verbindung zwischen der Batterie-Kühlleitung 21 und der Kühlleitung 11 geschlossen durch die Betätigung des ersten Ventils V1.
  • Daher bilden die Batterie-Kühlleitung 21 und die erste Zweigleitung 70 einen geschlossenen Kreislauf. In dem vorliegenden Fall durchläuft das Kühlwasser das Batterie-Modul B, während es entlang der Batterie-Kühlleitung 21 und der ersten Zweigleitung 70 durch einen Betrieb der zweiten Wasserpumpe 23 zirkuliert wird.
  • Zu dieser Zeit ist der Heizer 25 eingeschaltet, um das Kühlwasser, welches entlang der Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert wird, zu heizen und bringt dann das geheizte Kühlwasser in das Batterie-Modul B ein, was es ermöglicht, eine Temperatur des Batterie-Moduls B schnell zu erhöhen.
  • Daher, wenn das Wärmepumpensystem 1 für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches wie oben beschrieben konfiguriert ist, angewendet wird, wird die thermische Energie, welche von dem Kältemittel zu der Zeit des Kondensierens und Verdampfens des Kältemittels erzeugt wird, mit der Wärme des Kühlwassers ausgetauscht und eine Innentemperatur des Fahrzeugs wird gesteuert unter Verwendung des Kühlwassers niedriger Temperatur oder hoher Temperatur, dessen Wärme ausgetauscht wird, was es ermöglicht, das Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug zu vereinfachen und eine Anordnung von Verbindungsleitungen, durch welche das Kältemittel zirkuliert wird, zu vereinfachen.
  • Darüber hinaus kann das Wärmepumpensystem 1 für ein Fahrzeug die Heizeffizienz des Fahrzeugs unter Verwendung der Abwärme der elektrischen Komponente 15 und des Batterie-Moduls B verbessern und kann eine Gesamtfahrdistanz des Fahrzeugs erhöhen, durch effizientes Steuern der Temperatur des Batterie-Moduls B, sodass das Batterie-Modul B optimale Leistung aufweist.
  • Darüber hinaus ist das CE-Modul 40, welches die thermische Energie durch die Kondensation und Verdampfung des Kältemittels erzeugt, gepackt (z.B. als eine Baueinheit ausgebildet) und das Hochleistungs-Kältemittel R152-a oder R744 wird verwendet, sodass eine Größe und ein Gewicht reduziert werden können und eine Erzeugung von Lärm, Vibrationen und Betriebsinstabilität verhindert werden kann gegenüber einer Klimaanlagen-Vorrichtung gemäß der bezogenen Technik.
  • Darüber hinaus weist das CE-Modul 40 ferner den Sub-Wärmetauscher 44 auf, welcher sekundär das primär kondensierte Kältemittel kondensiert durch Wärmeaustausch mit dem Kältemittel niedriger Temperatur, um einen Kondensierungsanteil des Kältemittels zu erhöhen, was die Kühlleistung und die Effizienz verbessert durch ein Erhöhen eines Unterkühlens des Kältemittels.
  • Ferner wird das gesamte Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug vereinfacht, was es ermöglicht, Kosten für das Herstellen des Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug und ein Gewicht des Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug zu senken und die Raumnutzung zu verbessern.
  • Zur Vereinfachung der Erklärung und zur adäquaten Definition in den angehängten Patentansprüchen werden die Begriffe „oberer“, „unterer“, „innerer“, „äußerer“, „hoch“, „runter“, „höherer“, „niedrigerer“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorne“, „hinten“, „hinterer“, „innen“, „außen“, „hinein“, „hinaus“, „interner“, „externer“, „Innen...“, „Außen...“, „vorwärts“ und „rückwärts“ verwendet, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsform mit Bezug auf die Positionen solcher Merkmale, wie in den Figuren gezeigt, zu beschreiben.
  • Die vorangehenden Beschreibungen spezifischer exemplarischer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind für den Zweck der Illustration und Beschreibung präsentiert worden. Sie sollen nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die genaue offenbarte Form beschränken, und offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehre möglich. Die exemplarischen Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erklären, um dadurch anderen Fachmännern zu ermöglichen, verschiedene exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als auch verschiedene Alternativen und Modifikationen davon herzustellen und zu nutzen. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die hier angehängten Patentansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 1020160144495 [0001]

Claims (20)

  1. Ein Wärmepumpensystem (1) für ein Fahrzeug, welches aufweist: eine Kühl-Vorrichtung (10), welche einen Radiator (12) aufweist, der mit einer Kühlleitung (11) und einer ersten Wasserpumpe (14) verbunden ist, und welche ein Kühlwasser entlang der Kühlleitung (11) zirkuliert, um eine elektrische Komponente (15) zu kühlen, ein Batterie-Modul (B), welches an einer Batterie-Kühlleitung (21) bereitgestellt ist, die selektiv verbindbar ist mit der Kühlleitung (11) durch ein erstes Ventil (V1), ein Heizungs-, Ventilations- und Klimaanlagen-(HVAC)Modul (30), welches aufweist: einen internen Heizer (31), der verbunden ist mit der Kühlleitung (11) durch eine erste Verbindungsleitung (50), einen Kühler (33), der verbunden ist mit der Batterie-Kühlleitung (21) durch eine zweite Verbindungsleitung (60), und eine öffnende oder schließende Tür (35), die montiert ist zwischen dem internen Heizer (31) und dem Kühler (33) und die externe Luft, die den Kühler (33) durchläuft, steuert, um selektiv in den internen Heizer (31) eingebracht zu werden, abhängig von Kühl-, Heiz- und Heiz-und-Entfeuchtungs-Modi des Fahrzeugs, und ein Zentralisierte-Energie(CE)-Modul (40), welches verbunden ist mit jeder von der Batterie-Kühlleitung (21) und der Kühlleitung (11), und welches thermische Energie, die generiert wird zu einer Zeit des Kondensierens und Verdampfens eines Kältemittels, welches darin zirkuliert wird, austauscht mit Wärme eines Kühlwassers und welches ein Kühlwasser einer niedrigen Temperatur oder hohen Temperatur, dessen Wärme ausgetauscht wird, dem HVAC-Modul (30) bereitstellt, wobei das CE-Modul (40) ferner mit einem Sub-Wärmetauscher (44) bereitgestellt ist, der das Kältemittel durch Wärmeaustausch mit dem Kältemittel niedriger Temperatur und dem kondensierten Kältemittel weiter kondensiert, sodass ein Kondensierungsanteil des Kältemittels eingerichtet ist, um erhöht zu werden durch ein Erhöhen eines Unterkühlens.
  2. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei das CE-Modul (40) aufweist: einen Kondensor (42), der bereitgestellt ist an den Kühlleitungen (11), die miteinander verbunden sind durch ein zweites Ventil (V2), welches bereitgestellt ist an der Kühlleitung (11) zwischen dem Radiator (12) und dem Batterie-Modul (B), und ein drittes Ventil (V3), welches bereitgestellt ist an der Kühlleitung (11) zwischen der elektrischen Komponente (15) und dem ersten Ventil (V1), den Sub-Wärmetauscher (44), der verbunden ist mit dem Kondensor (42) durch eine Kältemittelleitung (41) und einem Expansionsventil (45), das mit dem Sub-Wärmetauscher (44) verbunden ist durch eine Kältemittelleitung (41), einen Verdampfer (46), der verbunden ist mit dem Expansionsventil (45) durch die Kältemittelleitung (41), und bereitgestellt ist an der Batterie-Kühlleitung (21) zwischen dem Batterie-Modul (B) und dem ersten Ventil (V1), und einen Kompressor (48), der bereitgestellt ist an der Kältemittelleitung (41) zwischen dem Verdampfer (46) und dem Kondensor (42).
  3. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß Anspruch 2, wobei das erste Ventil (V1) konfiguriert ist, die Kühlleitung (11), welche verbunden ist mit der elektrischen Komponente (15), und die Batterie-Kühlleitung (21) miteinander zu verbinden zwischen dem Radiator (12) und dem Verdampfer (46), und die erste Verbindungsleitung (50) konfiguriert ist, die Kühlleitung (11) und den internen Heizer (31) selektiv miteinander zu verbinden durch das zweite Ventil (V2) und das dritte Ventil (V3).
  4. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei eine erste Zweigleitung (70), welche den Verdampfer (46) und das Batterie-Modul (B) durch das erste Ventil (V1) miteinander verbindet, bereitgestellt ist an der Batterie-Kühlleitung (21), die zweite Verbindungsleitung (60) verbunden ist mit der Batterie-Kühlleitung (21) durch ein viertes Ventil (V4) zwischen dem Verdampfer (46) und dem Batterie-Modul (B), die miteinander verbunden sind durch die erste Zweigleitung (70), und eine zweite Zweigleitung (80) bereitgestellt ist, die verbunden ist mit der Kühlleitung (11) zwischen dem Radiator (12) und der ersten Wasserpumpe (14) durch ein fünftes Ventil (V5), welches bereitgestellt ist an der Kühlleitung (11), die zwischen der elektrischen Komponente (15) und dem Radiator (12) verbindet.
  5. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß Anspruch 4, wobei ein Reservoirbehälter (19), welcher mit der zweiten Zweigleitung (80) verbunden ist, montiert ist zwischen dem Radiator (12) und der ersten Wasserpumpe (14).
  6. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei, in einem Fall des Kühlens der elektrischen Komponente (15) in dem Kühl-Modus des Fahrzeugs, die erste Zweigleitung (70) konfiguriert ist, um geöffnet zu sein durch eine Betätigung des ersten Ventils (V1), und die zweite Verbindungsleitung (80) eingerichtet ist, um geöffnet zu sein in einem Zustand, in welchem die Batterie-Kühlleitung (21), welche verbunden ist mit dem Batterie-Modul (B), geschlossen ist durch eine Betätigung des vierten Ventils (V4), die erste Verbindungsleitung (50) eingerichtet ist, geschlossen zu sein, und die Kühlleitung (11), welche die elektrische Komponente (15) und den Kondensor (42) miteinander verbindet, eingerichtet ist, um geöffnet zu sein, durch Betätigung des zweiten Ventils (V2) und des dritten Ventils (V3), die Verbindung zwischen der Kühlleitung (11) und der Batterie-Kühlleitung (21) eingerichtet ist, um geschlossen zu sein durch Betätigung des ersten, des zweiten und des dritten Ventils (V1, V2 und V3), die Kühlleitung (11), welche die elektrische Komponente (15) und den Radiator (12) miteinander verbindet, eingerichtet ist, um geöffnet zu sein in einem Zustand, in welchem die zweite Zweigleitung (80) geschlossen ist durch eine Betätigung des fünften Ventils (V5), und das Kältemittel in dem CE-Modul (40) zirkuliert wird.
  7. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Sub-Wärmetauscher (44) eingerichtet ist, um sekundär ein Kältemittel mittlerer Temperatur zu kondensieren, welches von dem Kondensor (42) ausgestoßen wird, durch Wärmeaustausch mit einem Kältemittel niedriger Temperatur, welches von dem Verdampfer (46) ausgestoßen wird, um einen Kondensierungsanteil des Kältemittels zu erhöhen, durch ein Erhöhen eines Unterkühlens, und der Verdampfer (46) eingerichtet ist, Wärme auszutauschen zwischen einem Kühlwasser, welches entlang der Batterie-Kühlleitung (21) zirkuliert wird, und einem Kältemittel niedriger Temperatur, welches darin verdampft wird, und dem Kühler (33) ein Kühlwasser niedriger Temperatur bereitstellt, in dem Kühl-Modus des Fahrzeugs.
  8. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei, in einem Fall des Kühlens des Batterie-Moduls (B) zusammen mit der elektrischen Komponente (15) in dem Kühl-Modus des Fahrzeugs, die Batterie-Kühlleitung (21), welche verbunden ist mit dem Batterie-Modul (B), eingerichtet ist, geöffnet zu sein durch eine Betätigung des vierten Ventils (V4).
  9. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei, in einem Fall des Rückgewinnens von Abwärme des Batterie-Moduls (B) und der elektrischen Komponente (15) in dem Heiz-Modus des Fahrzeugs, die erste Zweigleitung (70) eingerichtet ist, geschlossen zu sein durch eine Betätigung des ersten Ventils (V1), und die zweite Verbindungsleitung (60) eingerichtet ist, geschlossen zu sein, in einem Zustand, in welchem die Batterie-Kühlleitung (21), welche verbunden ist mit dem Batterie-Modul (B), geöffnet ist durch eine Betätigung des vierten Ventils (V4), die Kühlleitung (11), welche die elektrische Komponente (15) und den Kondensor (42) miteinander verbindet, und die erste Verbindungsleitung (50) eingerichtet sind, um geöffnet zu sein durch Betätigung des zweiten Ventils (V2) und des dritten Ventils (V3), die Kühlleitung (11) verbunden ist mit der Batterie-Kühlleitung (21) durch Betätigung des ersten, des zweiten und des dritten Ventils (V1, V2 und V3), die Kühlleitung (11), welche die elektrische Komponente (15) und den Radiator (12) miteinander verbindet, eingerichtet ist, geschlossen zu sein in einem Zustand, in welchem die zweite Zweigleitung (80) geöffnet ist durch eine Betätigung des fünften Ventils (V5), und das Kältemittel in dem CE-Modul (40) zirkuliert wird.
  10. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Abwärme, die in der elektrischen Komponente (15) und dem Batterie-Modul (B) erzeugt wird, eine Temperatur eines Kühlwasser erhöht, welches entlang der Kühlleitung (11) und der Batterie-Kühlleitung (21) zirkuliert wird, und das Kühlwasser, dessen Temperatur erhöht wird, eine Temperatur eines Kältemittels erhöht, welches von dem Verdampfer (46) ausgestoßen wird.
  11. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei, in einem Fall des Rückgewinnens der Abwärme nur von dem Batterie-Modul (B) in dem Heiz-Modus des Fahrzeugs, die erste Zweigleitung (70) eingerichtet ist, um geöffnet zu sein durch eine Betätigung des ersten Ventils (V1), und die Verbindung zwischen der Kühlleitung (11) und der Batterie-Kühlleitung (21) eingerichtet ist, um geschlossen zu sein durch Betätigung des ersten, des zweiten und des dritten Ventils (V1, V2 und V3).
  12. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 4 bis 11, wobei, in dem Heiz-und-Entfeuchtungs-Modus des Fahrzeugs, die erste Zweigleitung (70) eingerichtet ist, um geöffnet zu sein durch eine Betätigung des ersten Ventils (V1), und die zweite Verbindungsleitung (60) eingerichtet ist, um geöffnet zu sein in einem Zustand, in welchem die Batterie-Kühlleitung (21), welche verbunden ist mit dem Batterie-Modul (B), geschlossen ist durch eine Betätigung des vierten Ventils (V4), die Kühlleitung (11), welche die elektrische Komponente (15) und den Kondensor (42) miteinander verbindet, und die erste Verbindungsleitung (50) eingerichtet sind, um geöffnet zu sein durch Betätigung des zweiten Ventils (V2) und des dritten Ventils (V3), die Verbindung zwischen der Kühlleitung (11) und der Batterie-Kühlleitung (21) eingerichtet ist, um geschlossen zu sein durch Betätigung des ersten, des zweiten und des dritten Ventils (V1, V2 und V3) in einem Zustand, in welchem ein Betrieb der ersten Wasserpumpe (14) angehalten ist, und das Kältemittel in dem CE-Modul (40) zirkuliert wird.
  13. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei der Kondensor (42) und der Verdampfer (46) gebildet werden aus einem Wasserkühlungstyp-Wärmetauscher, in welchen ein Kühlwasser eingebracht wird durch die Kühlleitung (11) und die Batterie-Kühlleitung (21).
  14. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei der Kondensor (42) einen Aufnahmetrockner (43) aufweist und ein Kältemittel-Heizer (49) bereitgestellt ist an der Kältemittelleitung (41) zwischen dem Kompressor (48) und dem Verdampfer (46).
  15. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei ein Speicher (47) und ein Kältemittel-Heizer (49) jeweils bereitgestellt sind an der Kältemittelleitung (41) zwischen dem Kompressor (48) und dem Verdampfer (46).
  16. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 2 bis 15, wobei ein Heizer (25) bereitgestellt ist an der Batterie-Kühlleitung (21) zwischen dem Batterie-Modul (B) und dem Verdampfer (46), und der Heizer (25) eingerichtet ist, um selektiv eingeschaltet zu sein, um ein Kühlwasser zu heizen, welches entlang der Batterie-Kühlleitung (21) zirkuliert wird, und eingerichtet ist, um das geheizte Kühlwasser in das Batterie-Modul (B) einzubringen.
  17. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 4 bis 16, wobei, in einem Fall des Erhöhens einer Temperatur des Batterie-Moduls (B), die Zirkulation des Kältemittels in dem CE-Modul (40) eingerichtet ist, um angehalten zu sein, und die erste Zweigleitung (70) verbunden ist mit der Batterie-Kühlleitung (21) und die Verbindung zwischen der Batterie-Kühlleitung (21) und der Kühlleitung (11) geschlossen ist durch eine Betätigung des ersten Ventils (V1).
  18. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei eine zweite Wasserpumpe (23) bereitgestellt ist an der Batterie-Kühlleitung (21), und eine dritte Wasserpumpe (52) bereitgestellt ist an der ersten Verbindungsleitung (50).
  19. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das in dem CE-Modul (40) zirkulierte Kältemittel ein R152-a oder R744 Kältemittel ist.
  20. Das Wärmepumpensystem (1) für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die elektrische Komponente (15) aufweist einen Elektromotor (16), eine Elektrische-Leistung-Steuer-Einheit (EPCU) (17) und eine fahrzeugeigene Ladevorrichtung (OBC) (18), und der Elektromotor (16) und die Elektrische-Leistung-Steuer-Einheit (17) Wärme erzeugen, während sie betrieben werden, und die fahrzeugeigene Ladevorrichtung (16) Wärme erzeugt in einem Fall des Ladens das Batterie-Moduls (B).
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