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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2016-0143465 , die beim Korean Intellectual Property Office am 31. Oktober 2016 eingereicht worden ist, wobei ihr gesamter Inhalt durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Im Allgemeinen weist eine Klimaanlage für ein Fahrzeug ein Klimaanlagensystem zum Zirkulieren eines Kühlmittels zum Erwärmen oder Kühlen eines Innenraums des Fahrzeugs auf.
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Eine solche Klimaanlageneinrichtung kann eine angenehme Innenumgebung aufrechterhalten, indem ein Innenraum des Fahrzeugs unabhängig von einer Veränderung einer Außentemperatur bei einer geeigneten Temperatur gehalten wird. Wenn ein Kühlmittel, das durch Antreiben eines Kompressors abgegeben wird, durch einen Kondensator, einen Aufnahmetrockner, ein Expansionsventil, und einen Verdampfer gelangt, um wieder zu dem Kompressor zirkuliert zu werden, wird ein Innenraum des Fahrzeugs erwärmt oder gekühlt durch Wärmeaustausch mittels des Verdampfers.
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Gemäß der Klimaanlageneinrichtung wird gasförmiges Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck von dem Kompressor komprimiert, durch einen Kondensator in einem Sommerkühlmodus kondensiert, und das kondensierte gasförmige Kühlmittel reduziert eine Raumtemperatur und Feuchtigkeit durch Verdampfen in dem Verdampfer durch den Aufnahmetrockner und das Expansionsventil.
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In vergangenen Jahren bestand indes, da es ein graduell wachsendes Interesse an Energieeffizienz und Umweltverschmutzungsproblemen gibt, eine Notwendigkeit, umweltfreundliche Fahrzeuge zu entwickeln, um im Wesentlichen Fahrzeuge mit einem inneren Verbrennungsmotor zu ersetzen. Die umweltfreundlichen Fahrzeuge werden eingeteilt in Elektrofahrzeuge, die unter Verwendung einer Brennstoffzelle oder von Strom als Antriebsquelle betrieben werden, und in Hybridfahrzeuge, die unter Verwendung eines Motors und einer Batterie betrieben werden.
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Die Offenbarung in diesem Abschnitt dient zum Bereitstellen des Hintergrunds der Erfindung. Der Anmelder hält fest, dass dieser Abschnitt Informationen enthalten kann, die vor dieser Anmeldung zugänglich ist. Durch das Bereitstellen dieses Abschnitts gibt die Anmelderin jedoch nicht an, dass irgendeine Information in diesem Abschnitt Stand der Technik bildet.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug mit Vorteilen der Vereinfachung eines Systems durch Erhöhen einer Temperatur eines Batteriemoduls oder durch Kühlen des Batteriemoduls unter Verwendung einer Kältemaschine bzw. eines Kühlers („chiller“), bei dem Kühlmittel Wärmetausch mit Kühlwasser ausführt.
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Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schafft ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, welches dazu geeignet ist, eine Heizeffizienz unter Verwendung von Abwärmequellen einer elektrischen Vorrichtung und eines Batteriemoduls zu verbessern.
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Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schafft ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, mit: einer Batteriekühlleitung, die mit einem Batteriemodul verbunden ist, und durch die Batteriekühlleitung strömendes Wasser; einen Kühler, der bei der Batteriekühlleitung vorgesehen ist, verbunden ist mit einer Kühlmittelleitung einer Klimaanlage durch eine Verbindungsleitung, und dazu geeignet ist, ein selektives Einführen des Kühlwassers in den Kühler zu steuern durch Wärmetausch des Kühlwassers mit Kühlmittel; einen Kühlabschnitt, der einen Radiator und eine erste Wärmepumpe aufweist, die miteinander mittels einer Kühlleitung verbunden sind, geeignet zum Zirkulieren des Wassers durch die Kühlleitung zum Kühlen einer elektrischen Vorrichtung, und mit der Batteriekühlleitung durch ein erstes Ventil verbunden; und einer Bypassleitung, die zum selektiven Verbinden der Verbindungsleitung mit der Kühlmittelleitung durch ein zweites Ventil geeignet ist, das bei der Kühlmittelleitung vorgesehen ist.
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Die Klimaanlage kann aufweisen: ein HVAC (heating, ventilation and air conditioning; Heizungsregler)-Modul mit einer sich öffnenden/schließenden Tür bzw. Klappe, die verbunden ist mit der Kühlmittelleitung zum Steuern von durch einen Evaporator gelangender Außenluft, um selektiv eingeführt zu werden in einen internen Kondensator gemäß einem Kühlmodus, einen Heizmodus, oder einem Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs; einen Kompressor, der verbunden ist durch die Kühlmittelleitung zwischen dem Evaporator und dem internen Kondensator; einen Akkumulator, der zwischen dem Kompressor und dem Evaporator bei der Kühlmittelleitung vorgesehen ist; einen externen Kondensator, der mit dem internen Kondensator durch die Kühlmittelleitung verbunden ist und vor dem Fahrzeug angeordnet ist; ein erstes Expansionsventil, das bei der Kühlmittelleitung vorgesehen ist, zum Verbinden des externen Kondensators mit dem Evaporator bzw. Verdampfer; eine Entfeuchtungsleitung mit einem Ende, das mit der Kühlmittelleitung verbunden ist, zwischen dem internen Kondensator und dem externen Kondensator, und einem weiteren Ende, das mit der Kühlmittelleitung verbunden ist zwischen dem Verdampfer und dem ersten Expansionsventil, und mit einem dritten Ventil; eine Entfrostungs- bzw. Abtauleitung, die mit der Kühlmittelleitung verbunden ist zwischen dem externen Kondensator und dem ersten Expansionsventil durch ein viertes Ventil, das bei der Kühlmittelleitung vorgesehen ist, zwischen dem internen Kondensator und dem externen Kondensator; und ein zweites Expansionsventil, das bei der Verbindungsleitung vorgesehen ist.
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Das zweite Expansionsventil kann betätigt werden, wenn das Wasser das Batteriemodul kühlt, um das durch die Verbindungsleitung eingeführte Kühlmittel zu kühlen, um das expandierte Kühlmittel in den Kühler einzuführen.
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Das erste Ventil kann die Batteriekühlleitung mit der Kühlleitung verbinden, die mit der elektrischen Vorrichtung verbunden ist, zwischen dem Radiator und dem Kühler, wobei die Batteriekühlleitung eine erste Zweigleitung zum Verbinden des Kühlers mit dem Batteriemodul durch das erste Ventil aufweisen kann, wobei die Kühlleitung ein fünftes Ventil aufweisen kann zum selektiven Verbinden der Kühlleitung mit der Batteriekühlleitung zwischen dem Radiator und dem Batteriemodul, und die Kühlleitung zum Verbinden des ersten Ventils mit der elektrischen Vorrichtung eine zweite Zweigleitung aufweisen kann zum Verbinden des Radiators mit der elektrischen Vorrichtung durch das fünfte Ventil.
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Das erste Ventil und das fünfte Ventil können die Kühlleitung mit der Batteriekühlleitung verbinden während dem Kühlen des Batteriemoduls unter Verwendung von Kühlwasser, das von dem Radiator gekühlt wird, und schließen die ersten und zweiten Zweigleitungen.
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Wenn eine Temperatur des Batteriemoduls erhöht wird oder das Batteriemodul unter Verwendung des mit dem Kühlmittel Wärme tauschenden Kühlwassers gekühlt wird, kann das erste Ventil erste Zweigleitung öffnen und eine Verbindung der Kühlleitung mit der Batteriekühlleitung schließen, und das fünfte Ventil kann die zweite Zweigleitung schließen und eine Verbindung der Kühlleitung mit der Batteriekühlleitung schließen.
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Wenn das Batteriemodul in einem Kühlmodus des Fahrzeugs gekühlt wird, können die Bypassleitung, die Entfeuchtungsleitung und die Abtauleitung geschlossen werden durch Betätigung der zweiten, dritten und vierten Ventile.
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Wenn das Batteriemodul gekühlt wird, wenn nicht der Kühlmodus des Fahrzeugs betätigt wird, können die Bypassleitung, die Entfeuchtungsleitung und die Abtauleitung durch Betätigung der zweiten, dritten und vierten Ventile geschlossen werden, und eine Betätigung des ersten Expansionsventils stoppt, und das zweite Expansionsventil kann betätigt werden.
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Ein Vorratstank kann zwischen dem Radiator und dem fünften Ventil in der Kühlleitung vorgesehen sein, wobei der Vorratstank mit einer dritten Zweigleitung durch ein sechstes Ventil verbunden sein kann, das bei einer Kühlleitung vorgesehen ist zwischen dem Radiator und der elektrischen Vorrichtung, und kann mit der ersten Zweigleitung durch eine Entgasungsleitung verbunden sein.
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Wenn Abwärme des Batteriemoduls und Abwärme der elektrischen Vorrichtung in dem Heizmodus des Fahrzeugs wiedergewonnen werden, kann die Batteriekühlleitung mit der Kühlleitung durch Betätigung des ersten Ventils und des fünften Ventils verbunden werden, und die erste Zweigleitung und die zweite Zweigleitung sind geschlossen, die mit dem Evaporator bzw. Verdampfer verbundene Kühlmittelleitung kann durch eine Betätigung des zweiten Ventils geschlossen werden, und die Bypassleitung ist offen, um mit der Verbindungsleitung verbunden zu sein, wobei die Entfeuchtungsleitung und die Abtauleitung durch Betätigung des dritten Ventils und des vierten Ventils geschlossen werden können, wenn die Kühlleitung zum Verbinden des Radiators durch eine Betätigung des sechsten Ventils geschlossen wird, wobei die dritte Zweigleitung offen sein kann, und Betätigungen des ersten und zweiten Expansionsventils stoppen können.
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Wenn Abwärme des Batteriemoduls und Abwärme der elektrischen Vorrichtung in dem Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs wiedergewonnen werden, kann die Batteriekühlleitung mit der Kühlleitung durch Betätigungen des ersten Ventils und des fünften Ventils verbunden werden, und die erste Zweigleitung und die zweite Zweigleitung können geschlossen sein, wobei die mit dem Verdampfer verbundene Kühlmittelleitung geschlossen werden kann durch Betätigung des zweiten Ventils, und die Bypassleitung kann offen sein, um mit der Verbindungsleitung verbunden zu sein, wobei die Entfeuchtungsleitung offen sein kann durch eine Betätigung des dritten Ventils, und die Abtauleitung kann geschlossen werden durch eine Betätigung des vierten Ventils, wenn die Kühlleitung zum Verbinden des Radiators geschlossen wird durch eine Betätigung des sechsten Ventils, wobei die dritte Zweigleitung offen sein kann, und Betätigungen des ersten und zweiten Expansionsventils gestoppt werden können.
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Wenn Abwärme des Batteriemoduls und Abwärme der elektrischen Vorrichtung in dem Heiz- und Abtaumodus des Fahrzeugs wiedergewonnen werden, kann die Batteriekühlleitung verbunden sein mit der Kühlleitung durch Betätigungen des ersten Ventils und des fünften Ventils, und die erste Zweigleitung und die zweite Zweigleitung können geschlossen sein, wobei die mit dem Verdampfer verbundene Kühlmittelleitung geschlossen werden kann durch eine Betätigung des zweiten Ventils, und die Bypassleitung kann offen sein, um mit der Verbindungsleitung verbunden zu sein, wobei die Entfeuchtungsleitung durch eine Betätigung des dritten Ventils geschlossen werden kann, und die Abtauleitung offen sein kann durch eine Betätigung des vierten Ventils, wobei die mit dem externen Kondensator verbundene Kühlmittelleitung geschlossen werden kann durch eine Betätigung des vierten Ventils, wenn die Kühlleitung zum Verbinden des Radiators geschlossen ist durch eine Betätigung des sechsten Ventils, wobei die dritte Zweigleitung offen sein kann, und Betätigungen des ersten und zweiten Expansionsventils gestoppt werden können.
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Die Entgasungsleitung kann Bläschen abgeben, die von dem durch die erste Zweigleitung zu dem Vorratstank gelangenden Wasser erzeugt werden, oder Bläschen einführen, die von dem durch die Kühlleitung zu der ersten Zweigleitung zirkulierenden Wasser gesammelt werden, um einen Druckausgleich der Kühlleitung und der Batteriekühlleitung aufrechtzuerhalten.
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Die Entgasungsleitung kann partiell die Bläschen einführen, die in dem durch die erste Zweigleitung zu dem Vorratstank gelangenden Kühlwasser enthalten sind, um einer Druckdifferenzerzeugen zwischen der Kühlleitung und der Zweigleitung vorzubeugen, wenn das mit dem Kühlmittel wärmetauschende Kühlwasser das Batteriemodul in einem Zustand kühlt, in welchem das Wasser nicht zu der Kühlleitung zirkuliert wird.
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Die ersten, zweiten, vierten, fünften und sechsten Ventile können ein Dreiwegeventil aufweisen, welches eine Teilung einer Fluidmenge erlaubt.
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Eine Blende bzw. Öffnung kann zwischen dem internen Kondensator und dem vierten Ventil in der Kühlmittelleitung vorgesehen sein, und die Öffnung kann die Kühlmittelleitung selektiv öffnen/schließen oder selektiv vorbeigelangendes Kühlmittel expandieren.
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Die Entfeuchtungsleitung kann mit der Kühlmittelleitung durch das vierte Ventil und die Öffnung verbunden sein.
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Eine zweite Wasserpumpe kann zwischen dem Kühler und dem Batteriemodul in der Batteriekühlleitung vorgesehen sein.
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Ein Heizelement kann zwischen dem Batteriemodul und dem Kühler in der Batteriekühlleitung vorgesehen sein, wobei das Heizelement betätigt wird, wenn eine Temperatur des Batteriemoduls erhöht wird, um durch die Batteriekühlleitung zirkulierendes Kühlwasser zu erwärmen und das erwärmte Kühlwasser in das Batteriemoduls einzuführen, und das Heizelement kann selektiv in einem Heizmodus oder einem Heiz- und Abtaumodus betätigt werden, um das durch die Batteriekühlleitung zirkulierende Kühlwasser zu erwärmen.
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Die elektrische Vorrichtung kann an der Kühlleitung zwischen dem Radiator und der ersten Wasserpumpe seriell angeordnet sein.
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Wie vorstehend beschrieben, kann bei dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein System vereinfacht werden, indem eine Temperatur eines Batteriemoduls erhöht wird oder das Batteriemodul unter Verwendung eines Kühlers gekühlt wird, wobei das Kühlmittel einen Wärmetausch mit Kühlwasser ausführt.
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Ferner kann eine optimale Leistung eines Batteriemoduls erzielt werden durch effizientes Erhöhen einer Temperatur eines Batteriemoduls oder durch geeignetes Kühlen des Batteriemoduls für einen Modus des Fahrzeugs, und wobei die gesamte Reisedistanz des Fahrzeugs erhöht werden kann durch effizientes Managen des Batteriemoduls.
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Darüber hinaus kann eine Heizeffizienz verbessert werden durch selektives Verwenden von Abwärmequellen einer elektrischen Vorrichtung und eines Batteriemoduls.
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Zudem können Herstellungskosten und ein Gewicht reduziert werden und die Raumnutzung kann verbessert werden durch Vereinfachen eines Gesamtsystems.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist ein Betriebszustandsdiagramm während dem Kühlen eines Batteriemoduls unter Verwendung von Kühlwasser in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist ein Betriebszustandsdiagramm während dem Kühlen einer elektrischen Vorrichtung und einem Batteriemodul in einem Kühlmodus des Fahrzeugs in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist ein Betriebszustandsdiagramm während dem Kühlen eines Batteriemoduls unter Verwendung von Kühlwasser in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn ein Kühlmodus des Fahrzeugs stoppt.
- 5 ist ein Betriebszustandsdiagramm während dem Zurückgewinnen von Abwärme in einer elektrischen Vorrichtung und einem Batteriemodul in einem Heizmodus des Fahrzeugs in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 6 ist ein Betriebszustandsdiagramm während dem Zurückgewinnen von Abwärme in einer elektrischen Vorrichtung und einem Batteriemodul in einem Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 7 ist ein Betriebszustandsdiagramm während dem Zurückgewinnen von Abwärme in einer elektrischen Vorrichtung und einem Batteriemodul in einem Heiz- und Abtaumodus des Fahrzeugs in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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<Bezugszeichenliste>
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- 10:
- Kühlabschnitt
- 11:
- Kühlleitung
- 12:
- Radiator
- 13:
- Kühlgebläse („cooling fan“)
- 14:
- erste Wasserpumpe
- 15:
- elektrische Vorrichtung
- 16:
- Vorratstank
- 20:
- Klimaanlage
- 21:
- Kühlmittelleitung
- 22:
- HVAC-Modul
- 23:
- interner Kondensator
- 25:
- internes Heizelement
- 27:
- Verdampfer
- 29:
- sich öffnende/sich schließende Klappe/Tür
- 31:
- Kompressor
- 33:
- Akkumulator
- 35:
- externer Kondensator
- 37:
- erstes Expansionsventil
- 39:
- Öffnung
- 41:
- Entfeuchtungsleitung
- 43:
- Abtauleitung
- 45:
- zweites Expansionsventil
- 100:
- Wärmepumpensystem
- 101:
- Batteriekühlleitung
- 103:
- zweite Wasserpumpe
- 110:
- Kühler („chiller“)
- 111:
- Verbindungsleitung
- 113:
- Bypassleitung
- 120,
- 130, 140: erste, zweite und dritte Zweigleitung
- 150:
- Entgasungsleitung
- B:
- Batteriemodul
- V1, V2, V3, V4, V5, V6:
- erstes, zweites, drittes, viertes, fünftes und sechstes Ventil
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Hiernach wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Obwohl Ausführungsformen unter Bezugnahme einer Anzahl von illustrativen Ausführungsformen derselben beschrieben worden sind, ist zu verstehen, dass zahlreiche andere Abwandlungen und Ausführungsformen durch den Fachmann erdacht werden können, die in den Rahmen und Bereich der Prinzipien dieser Offenbarung fallen.
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Dementsprechend sind die Zeichnungen und die Beschreibung als illustrativ anzusehen und nicht als restriktiv. Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen durch die Beschreibung hin entsprechende Elemente.
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Ferner sind die Größe und Dicke jedes Aufbaus, wie in den Zeichnungen gezeigt, optional illustriert für ein besseres Verständnis und zur Vereinfachung der Beschreibung, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Zeichnungen beschränkt ist, und die Dicke und Größe jeder Schicht und jedes Bereichs kann übertreiben dargestellt werden sein zum Zwecke der Klarheit.
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Zudem, wenn nicht explizit gegenteilig beschrieben, wird das Wort „aufweisen“ und Variationen wie „aufweist“ oder „weist auf“ als das Vorhandensein von angegebenen Elementen implizierend verstanden, nicht aber als ausschließend für irgendwelchen weiteren Elemente zu verstehen sein.
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Ferner bezeichnet der Begriff „...einheit“, „...mittel“, „...abschnitt“, „...element“ und dergleichen, wie in der Beschreibung verwendet, eine Einheit eines umfassenden Aufbaus zum Ausführen von zumindest einer Funktion oder Betätigung.
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Unter umweltfreundlichen Fahrzeugen, weisen das Elektrofahrzeug oder das Hybridfahrzeug nicht einen einzelnen Heizer bzw. ein einzelnes Heizelement auf, anders als eine Klimaanlage eines allgemeinen Fahrzeugs. Eine bei dem umweltfreundlichen Fahrzeug eingesetzte Klimaanlage bezieht sich im Allgemeinen auf ein Wärmepumpensystem.
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Indes wandelt das Elektrofahrzeug chemische Reaktionsenergie zwischen Sauerstoff und Wasserstoff in elektrische Energie um, um Antriebsmoment zu erzeugen. Während dem vorstehenden Prozess wird Wärmeenergie durch eine chemische Reaktion in einer Brennstoffzelle erzeugt. Die erzeugte Energie wird effizient und im Wesentlichen entfernt, um die Leistung der Brennstoffzelle zu sichern.
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Da das Hybridfahrzeug das Antriebsmoment durch Betrieb eines Motors erzeugt, der Strom verwendet, der von der Brennstoffzelle oder einer elektrischen Batterie zugeführt wird, kann die Leistung des Motors ferner gesichert werden durch effizientes Entfernen von Wärme, die von der Brennstoffzelle erzeugt wird, der elektrischen Batterie, und dem Motor.
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Dementsprechend ist in typischen Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen ein Batteriekühlsystem gemeinsam mit Kühlelementen und dem Wärmepumpensystem als ein geschlossener Kreis ausgebildet, um eine Wärmeerzeugung einer Batterie, einschließlich des Motors, einer elektrischen Einrichtung oder Brennstoffzelle vorzubeugen.
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Daher nehmen die Größe und das Gewicht eines vor dem Fahrzeug angebrachten Kühlmoduls zu. Ein Layout von Verbindungsleitungen zum Zuführen von Kühlmittel oder Kühlwasser von einem Innenraum eines Motorraums zu dem Wärmepumpensystem, das Kühlmittel, und ein Batteriekühlsystem sind kompliziert.
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Ferner ist das Batteriekühlsystem zum Aufwärmen oder Kühlen der Batterie in Abhängigkeit eines Zustands des Fahrzeugs separat vorgesehen, so dass die Batterie eine optimale Leistung bereitstellt. Eine Mehrzahl von Ventilen zum miteinander Verbinden der Verbindungsleitungen wird eingesetzt. Geräusche und Vibrationen aufgrund häufiger Öffnungs-/Schließbetätigungen von Ventilen werden an ein Inneres des Fahrzeugs übertragen, so dass sich der Fahrkomfort verschlechtert.
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1 ist ein Blockdiagramm, das ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Das Wärmepumpensystem 100 für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Heizeffizienz durch Erhöhen einer Temperatur eines Batteriemoduls oder Kühlen eines Batteriemoduls B verbessern, das in dem Fahrzeug angebracht ist, oder durch ein selektives Verwenden von Abwärme, die von dem Batteriemodul B oder einer elektrischen Einrichtung 15 erzeugt wird.
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Wie in 1 gezeigt, ist das Wärmepumpensystem 100 betriebsmäßig mit einem Kühlabschnitt 10 assoziiert, der zum Kühlen der elektrischen Einrichtung 15 geeignet ist, und einer Klimaanlage, die zum Kühlen oder Erwärmen eines Innenraums des Fahrzeugs in einem Hybridfahrzeug oder einem Elektrofahrzeug geeignet ist.
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In diesem Fall weist der Kühlabschnitt 10 einen Radiator bzw. Heizkörper bzw. Kühlkörper 12 („radiator“) und eine erste Wasserpumpe 14, die miteinander mittels einer Kühlleitung 11 verbunden sind und Kühlwasser zum Kühlen der elektrischen Einrichtung 15 zirkulieren bzw. umwälzen.
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Die elektrische Einrichtung 15 kann einen Motor, eine Leistungssteuerung („power Controller“), und ein Ladegerät („charger“) aufweisen.
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Der Radiator bzw. das Kühlgerät 12 ist vor dem Fahrzeug angeordnet, und ein Kühlgebläse 13 ist hinter dem Kühlgerät 12 angeordnet, und das Kühlgerät 12 kühlt Kühlwasser durch eine Betätigung des Kühlgebläses 13 und durch Wärmeaustausch mit Außenluft.
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In diesem Fall kann die elektrische Einrichtung 15 seriell an der Kühlleitung 11 zwischen dem Kühlgerät 12 und der ersten Wasserpumpe 14 verbunden sein.
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Der wie vorstehend beschrieben ausgebildete Kühlabschnitt 10 kühlt die elektrische Einrichtung 15, so dass sie sich nicht exzessiv aufheizt, durch Umwälzen des von dem Kühlgerät 12 gekühlten Kühlmittels durch eine Betätigung der ersten Wasserpumpe 14.
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Die Klimaanlage 20 wiest ein Heiz-Ventilations- und Klimaanlagen („heating, ventilation, and air conditioning“; HVAC)-Modul 22, einen Kompressor 31, einen Sammler („accumulator“) 33, einen äußeren Kondensator 35, ein erstes Expansionsventil 37 auf, die miteinander durch eine Kühlmittelleitung 21 verbunden sind.
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Zuerst wird das HVAC-Modul 22 durch die Kühlmittelleitung 21 verbunden und ist darin mit einer Öffnungs-/Schließtür bzw. sich öffnenden/sich schließenden Klappe 29 versehen, die zum Steuern von durch den Verdampfer 27 gelangender Außenluft geeignet ist, so dass sie selektiv eingeführt wird in einen internen Kondensator 23 und ein internes Heizelement 25 in Abhängigkeit eines Kühlmodus, eines Heizmodus, und eines Heiz-/Entfeuchtungsmodus.
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Bei Ausführungsformen wird die sich öffnende/sich schließende Klappe 29 geöffnet, um die durch den Verdampfer 27 gelangende Außenluft einzuführen in den Heizmodus des Fahrzeugs, in den internen Kondensator 23 und das interne Heizelement 25. Im Gegenteil dazu schließt die sich die öffnende/schließende Klappe 29 einen internen Kondensator 23 und ein internes Heizelement 25 bzw. deren Seite, um die Außenluft, die gekühlt wird, indem sie durch den Verdampfer 27 gelangt, in einen Innenraum bzw. ein Inneres des Fahrzeugs einzuführen.
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Der Kompressor 31 ist durch die Kühlmittelleitung 21 verbunden zwischen dem Verdampfer 27 und dem internen Kondensator 23. Der Kompressor komprimiert gasförmiges Kühlmittel.
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Der Sammler 33 ist zwischen dem Kompressor 31 und dem Verdampfer 27 und der Kühlmittelleitung 21 vorgesehen. Der Sammler 33 verbessert eine Effizienz und Langlebigkeit des Kompressors 31 durch lediglich gasförmiges Kühlmittel zuführen zu dem Kompressor 31.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der externe Kondensator 35 mit dem internen Kondensator 27 durch die Kühlmittelleitung 21 verbunden. Der externe Kondensator 35 ist vor dem Radiator bzw. Kältegerät 12 angeordnet und führt einen Wärmeaustausch zwischen intern eingeführtem Kühlmittel und Außenluft durch.
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Das erste Expansionsventil 37 ist bei der Kühlmittelleitung 21 vorgesehen, um den externen Kondensator 35 mit dem Verdampfer 27 zu verbinden. Das erste Expansionsventil 37 empfängt und expandiert das Kühlmittel, welches durch den externen Kondensator 35 gelangt.
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In diesem Fall weist das Wärmepumpensystem 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner eine Batteriekühlleitung 101, einen Kühler bzw. Kältekompressor („chiller“) 110, und eine Bypassleitung 113 auf. Zunächst ist die Batteriekühlleitung 101 mit dem Batteriemodul B verbunden, und das Kühlwasser strömt durch die Batteriekühlleitung 101. Das Batteriemodul B führt der elektrischen Einrichtung 15 Leistung zu. Das Batteriemodul B kann durch das Kühlwasser gekühlt werden.
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Bei Ausführungsformen ist das Batteriemodul B mit dem Kühlabschnitt 10 durch die Batteriekühlleitung 101 verbunden, und das Kühlwasser kann in dem Batteriemodul B umgewälzt werden bzw. zirkuliert werden durch Betätigen der zweiten Wasserpumpe 103.
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Die zweite Wasserpumpe 103 ist bei der Batteriekühlleitung 101 zwischen dem Kältekompressor bzw. Chiller 110 und dem Batteriemodul B installiert. Die zweite Wasserpumpe 103 wird betätigt, um das Kühlwasser durch die Batteriekühlleitung 101 umzuwälzen.
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In diesem Fall können die erste Wasserpumpe 14 und die zweite Wasserpumpe 103 eine elektrische Wasserpumpe aufweisen.
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Der Kältekompressor 110 ist bei der Batteriekühlleitung 101 vorgesehen und ist mit der Kühlmittelleitung 21 durch eine Verbindungsleitung 111 verbunden. Der Kältekompressor 110 steuert eine Temperatur des Kühlmittels durch selektives Durchführen eines Wärmeaustauschs zwischen dem Kühlwasser, das darin eingeführt ist, und dem Kühlmittel.
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Indes kann bei der vorliegenden Erfindung ein Heizelement 105 zwischen dem Batteriemodul B und dem Kältekompressor 110 bei der Batteriekühlleitung 101 vorgesehen sein.
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Wenn eine Temperaturzunahme des Batteriemoduls B benötigt wird, wird der Heizelement 105 betätigt, um Kühlwasser mit erhöhter Temperatur in das Batteriemodul B einzuführen, indem das von der Batteriekühlleitung 101 zirkuliert bzw. umgewälzte Kühlwasser erwärmt wird.
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Ferner kann das Heizelement 105 selektiv in einem Heizmodus oder einem Heiz-/Abtaumodus des Fahrzeugs betätigt werden, um das Kühlwasser zu erwärmen, das durch die Batteriekühlleitung 101 zirkuliert wird.
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In diesem Fall ist der Kühlabschnitt 10 durch ein erstes Ventil V1 selektiv mit der Batteriekühlleitung 101 verbunden.
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Das erste Ventil V1 kann die Batteriekühlleitung 101 mit der Kühlleitung 11 verbinden, die mit der elektrischen Einrichtung 15 verbunden ist, zwischen dem Radiator bzw. Kühlgerät 12 und dem Kältekompressor 110.
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Die Batteriekühlleitung 101 kann eine erste Zweigleitung 120 aufweisen, um jeweilige Batteriekühlleitungen 101 miteinander zu verbinden, zwischen dem Kältekompressor 110 und dem Batteriemodul B, und zwar durch das erste Ventil V1.
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Das erste Ventil V1 verbindet selektiv die Kühlleitung 11 mit der Batteriekühlleitung 101, oder verbindet selektiv die Batteriekühlleitung 101 mit der ersten Zweigleitung 120, um eine Strömung des Kühlwassers zu steuern.
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Wenn das Batteriemodul B unter Verwendung des von dem Radiator 12 gekühlten Wassers gekühlt wird, kann das erste Ventil V1 bei Ausführungsformen die Batteriekühlleitung 101 mit der Kühlleitung 11 verbinden, die mit dem Radiator 12 verbunden ist, oder kann die erste Zweigleitung 120 schließen.
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Wenn eine Temperatur des Batteriemoduls B erhöht wird oder das Batteriemodul B gekühlt wird unter Verwendung des Kühlwassers, das mit dem Kühlmittel einen Wärmeaustausch ausführt, kann das erste Ventil V1 ferner die erste Zweigleitung 120 öffnen und kann eine Verbindung der Kühlleitung 11 mit der Batteriekühlleitung 101 schließen.
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Dementsprechend kann Kühlwasser mit einer niedrigen Temperatur, das eine Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel in dem Kältekompressor 110 durchgeführt hat, in das Batteriemodul B durch die erste Zweigleitung 120 eingeführt werden, die durch das erste Ventil V1 geöffnet wird, um das Batteriemodul B effizient zu kühlen.
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Indem indes dagegen vorgebeugt wird, dass das durch die Batteriekühlleitung 101 zirkulierte Kühlwasser in den Radiator 12 eingeführt wird mittels einer Betätigung des ersten Ventils V1, wenn eine Temperatur des Batteriemoduls B erhöht wird, kann das durch eine Betätigung des Heizelements 105 erwärmte Kühlwasser in das Batteriemodul 103 eingeführt werden, um eine Temperatur des Batteriemoduls 130 schnell zu erhöhen.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform verbindet die Bypassleitung 113 selektiv die Verbindungsleitung 111 mit der Kühlmittelleitung 21 durch das bei der Kühlmittelleitung 21 vorgesehene zweite Ventil V2.
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Indes weist die Klimaanlage 20 bei der vorliegenden Erfindung ferner eine Entfeuchtungsleitung 41, eine Abtauleitung 43, und ein zweites Expansionsventil 45 auf.
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Zuerst ist ein Ende der Entfeuchtungsleitung 41 mit der Kühlmittelleitung 21 zwischen dem internen Kondensator 23 und dem externen Kondensator 35 verbunden. Ein weiteres Ende der Entfeuchtungsleitung 41 ist mit der Kühlmittelleitung 21 zwischen dem Verdampfer 27 und dem ersten Expansionsventil 37 verbunden. Die Entfeuchtungsleitung 41 weist ein drittes Ventil V3 auf.
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Bei Ausführungsformen kann die Entfeuchtungsleitung 41 offen sein durch eine Betätigung des dritten Ventils V3 in einem Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs.
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Die Abtauleitung 43 ist mit der Kühlmittelleitung 21 zwischen dem externen Kondensator 35 und dem ersten Expansionsventil 37 verbunden, das bei der Kühlmittelleitung 21 vorgesehen ist, zwischen dem internen Kondensator 23 und dem externen Kondensator 35.
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Die Abtauleitung 43 kann selektiv geöffnet werden durch eine Betätigung des vierten Ventils V4 in dem Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs.
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In diesem Fall kann die Kühlmittelleitung 21 eine Blende bzw. Öffnung 39 zwischen dem internen Kondensator 23 und dem vierten Ventil V4 aufweisen.
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Die Öffnung 39 erweitert das von dem externen Kondensator 23 abgegebene Kühlmittel. Ferner kann die Öffnung 39 eine Funktion eines Ventils zum selektiven Zirkulieren des Kühlmittels ohne Expansion des Kühlmittels durchführen gemäß einem Kühlmodus, einem Heizmodus, und einem Heiz-/Entfeuchtungsmodus.
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Die Öffnung bzw. Blende 39 kann bei Ausführungsformen die Kühlmittelleitung 21 selektiv öffnen/schließen oder selektiv durchlaufendes Kühlmittel expandieren.
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In diesem Fall kann die Entfeuchtungsleitung 41 mit der Kühlmittelleitung 21 zwischen dem vierten Ventil V3 und der Öffnung 39 verbunden sein.
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Ferner ist das zweite Expansionsventil 45 bei der Verbindungsleitung 111 zwischen dem externen Kondensator 35 und dem Chiller bzw. Kältekompressor 110 vorgesehen.
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Wenn das Wasser das Batteriemodul B kühlt, wird das zweite Expansionsventil 45 betätigt. Das zweite Expansionsventil 45 kann Kühlmittel expandieren, das durch die Verbindungsleitung 111 eingeführt wird, um das expandierte Kühlmittel bei einem Niedrigtemperaturzustand zu dem Kältekompressor 110 einzuführen.
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Bei Ausführungsformen expandiert das zweite Expansionsventil 45 das kondensierte Kühlmittel, welches von dem externen Kondensator 35 abgegeben wird, um das Kühlmittel mit einer reduzierten Temperatur in den Kältekompressor 110 einzuführen, so dass eine Temperatur des durch ein Inneres des Kältekompressors 110 gelangenden Kühlwassers weiter reduziert werden kann.
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Dementsprechend wird das Wasser mit der reduzierten Temperatur, welches durch den Kältekompressor 110 gelangt ist, in das Batteriemodul B eingeführt, so dass das Batteriemodul B effizient gekühlt werden kann.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die Kühlleitung 11 ein fünftes Ventil V5 auf, das zwischen dem Radiator 12 und dem Batteriemodul B vorgesehen ist, zum selektiven Verbinden der Batteriekühlleitung 101 mit der Kühlleitung 11.
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Darüber hinaus kann die Kühlleitung 11 eine zweite Zweigleitung 130 aufweisen, zum Verbinden des Radiators 12 mit der elektrischen Einrichtung 15, durch eine Betätigung des fünften Ventils V5 zwischen der elektrischen Einrichtung 15 und dem Kältekompressor 110.
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Wenn das von dem Radiator bzw. Kältegerät 12 gekühlte Kühlwasser das Batteriemodul B kühlt, kann das fünfte Ventil V5 in diesem Fall die zweite Zweigleitung 130 schließen.
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Dementsprechend strömt das von dem Radiator bzw. Kühlgerät 12 gekühlte Wasser durch die mit der Kühlleitung 11 verbundene Batteriekühlleitung 101 durch eine Betätigung des fünften Ventils V5, um das Batteriemodul B zu kühlen.
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Wenn das Wasser nur die elektrische Einrichtung 15 kühlt, kann das fünfte Ventil V5 indes eine Verbindung der Batteriekühlleitung 101 mit der Kühlleitung 11 schließen, und kann die zweite Zweigleitung 130 öffnen.
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Das von dem Radiator 12 gekühlte Wasser wird bei Ausführungsformen in die elektrische Einrichtung 15 eingeführt durch die zweite Zweigleitung 130, um die elektrische Einrichtung 15 schnell zu kühlen.
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Wenn das Kühlwasser, welches mit dem Kühlmittel einen Wärmeaustausch durchgeführt hat, das Batteriemodul B kühlt oder das Batteriemodul B aufwärmt und eine Temperatur des Batteriemoduls B erhöht, kann das fünfte Ventil V5 ferner die zweite Zweigleitung 130 öffnen und kann eine Verbindung der Batteriekühlleitung 101 mit der Kühlleitung 11 schließen.
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Die Kühlleitung 11 kann indes einen Behälter- bzw. Vorratstank 16 zwischen dem Radiator 12 und dem fünften Ventil V5 aufweisen. Der Vorratstank 16 kann das Kühlwasser lagern, welches von dem Radiator 12 eingeführt wird, wo eine Kühlung erreicht wird.
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Der Vorratstank 16 ist mit der dritten Zweigleitung 140 durch ein sechstes Ventil V6 verbunden, welches in einer Kühlleitung 11 zwischen dem Radiator 12 und der elektrischen Einrichtung 15 vorgesehen ist.
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Wenn Abwärme des Batteriemoduls B und Abwärme der elektrischen Einrichtung 15 in einem Heizmodus des Fahrzeugs wiedergewonnen wird, ist die dritte Zweigleitung 140 in einem Zustand offen, in welchem die mit dem Radiator 12 verbundene Kühlleitung 11 geschlossen ist, und zwar durch eine Betätigung des sechsten Ventils V6.
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Ferner kann der Vorratstank 16 mit der ersten Zweigleitung 120 durch eine Entgasungsleitung 150 verbunden sein.
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Die Entgasungsleitung 150 kann Bläschen abgeben, die von dem durch die erste Zweigleitung 120 zu dem Vorratstank 16 gelangenden Wasser erzeugt werden, oder Bläschen einführen, die von dem Wasser erzeugt werden, welches durch die Kühlleitung 11 zu der ersten Zweigleitung 120 zirkuliert, um einen Druckausgleich der Kühlleitung 11 und der Batteriekühlleitung 101 aufrechtzuerhalten.
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Wenn das Kühlwasser, welches einen Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel ausgeführt hat, das Batteriemodul B ferner in einem Zustand kühlt, in welchem das Wasser nicht zu der Kühlleitung 11 zirkuliert wird, kann die Entgasungsleitung 150 partiell Bläschen einführen, die in dem Kühlwasser enthalten sind, welches durch die erste Zweigleitung 120 zu dem Vorratstank 16 gelangt, um einer Druckdifferenzerzeugung zwischen der Kühlleitung 11 und der ersten Zweigleitung 120 vorzubeugen.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Vorratstank 16 indes zwischen dem Radiator 12 und dem Batteriemodul B bei einer Kühlleitung 11 vorgesehen. Eine Ausführungsform wurde so beschrieben, dass die Entgasungsleitung 150 mit der ersten Zweigleitung 120 verbunden ist. die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Vorratstank 16 kann zwischen dem Radiator 12 und dem Batteriemodul B bei der Batteriekühlleitung 101 vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Entgasungsleitung 150 mit der zweiten Zweigleitung 130 verbunden sein.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform können die ersten, zweiten, vierten, fünften und sechsten Ventile V1, V2, V4, V5 und V6 ein Drei-Wegventil aufweisen, welches eine Unterteilung einer Fluidmenge erlaubt. Hiernach wird unter Bezugnahme auf 2 bis 7 eine Betätigung durch Modi des Pumpsystems 100 für das Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, detailliert beschrieben werden.
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Zunächst wird ein Betriebszustandsdiagramm während dem Kühlen eines Batteriemoduls unter Verwendung von Wasser in dem Wärmepumpensystem 100 für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
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2 ist ein Betriebszustandsdiagramm während dem Kühlen eines Batteriemoduls unter Verwendung von Kühlwasser in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Unter Bezugnahme auf 2 wird der Kühlabschnitt 10 betätigt, um die elektrische Einrichtung 15 zu kühlen.
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In diesem Fall verbindet das erste Ventil V1 die Batteriekühlleitung 101 mit der Kühlleitung 11, welche mit dem Radiator 12 verbunden ist, und schließt die erste Zweigleitung 120.
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Das fünfte Ventil V5 schließt die zweite Zweigleitung 130, während die Batteriekühlleitung 101 mit der Kühlleitung 11 verbunden wird. Das sechste Ventil V6 öffnet die Kühlleitung 11, um den Radiator 12 mit der elektrischen Einrichtung 15 zu verbinden, und schließt die dritte Zweigleitung 140.
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Dementsprechend kann die Batteriekühlleitung 101 mit der Kühlleitung 11 durch die ersten und fünften Ventile V1 und V5 verbunden werden, um einen geschlossenen Kreis zu bilden, in welchem das Kühlwasser zirkuliert wird.
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Dementsprechend zirkuliert das in dem Radiator 12 gekühlte Kühlwasser durch die Kühlleitung 11 und die Batteriekühlleitung 101, um sequentiell das Batteriemodul B und die elektrische Einrichtung 15 zu kühlen, durch Betätigungen der ersten und zweiten Wasserpumpen 14 und 103.
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Bei Ausführungsformen wird das von dem Radiator 12 abgegebene Kühlwasser in das Batteriemodul B durch die Batteriekühlleitung 101 eingeführt, um das Batteriemodul B zu kühlen.
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Als nächstes gelangt das Kühlwasser durch das Heizelement 105 und den Chiller bzw. den Kältekompressor 110, die ausgeschaltet sind, und gelangt durch die elektrische Einrichtung 15 durch die Kühlleitung 11, um wieder in den Radiator 12 eingeführt zu werden.
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Bei Ausführungsformen kühlt das Kühlwasser bei einer niedrigen Temperatur, das von dem Radiator 12 gekühlt wird, zuerst das Batteriemodul B, um das Batteriemodul B effizient zu kühlen.
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Da indes nicht ein Kühlmodus des Fahrzeugs betrieben wird, wird die Klimaanlage 20 nicht betätigt.
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Eine Betätigung während dem Kühlen des Batteriemoduls in dem Kühlmodus des Fahrzeugs wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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3 ist ein Betriebszustandsdiagramm während dem Kühlen einer elektrischen Einrichtung und eines Batteriemoduls in einem Kühlmodus des Fahrzeugs in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Unter Bezugnahme auf 3 wird der Kühlabschnitt 10 betätigt, um die elektrische Einrichtung 15 zu kühlen.
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In diesem Fall öffnet das erste Ventil V1 die erste Zweigleitung 120 und schließt eine Verbindung der Batteriekühlleitung 101 mit der Kühlleitung 11. Das fünfte Ventil V5 schließt eine Verbindung der Kühlleitung 11 mit der Batteriekühlleitung 101 und öffnet die zweite Zweigleitung 130.
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Ferner schließt das sechste Ventil V6 die dritte Zweigleitung 140 und öffnet die Kühlleitung 11, um den Radiator 12 mit der elektrischen Einrichtung 15 zu verbinden.
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Dementsprechend können die Kühlleitung 11 des Kühlabschnitts 10 und die Batteriekühlleitung 101 einen geschlossenen Kreis bilden, um das Kühlwasser unabhängig durch die ersten und zweiten Zweigleitungen 120 und 130 zu zirkulieren bzw. umzuwälzen.
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Bei Ausführungsformen zirkuliert das von dem Radiator 12 erwärmte Kühlwasser die Kühlleitung 11 und die Zweigleitung 130, um die elektrische Einrichtung 15 zu kühlen, durch eine Betätigung der ersten Wasserpumpe 14.
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Darüber hinaus zirkuliert das durch den Kältekompressor 110 gelangende Kühlwasser durch die Batteriekühlleitung 101 und die erste Zweigleitung 120, um das Batteriemodul B zu kühlen, und zwar durch eine Betätigung der zweiten Wasserpumpe 103.
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Das durch die Batteriekühlleitung 101 zirkulierende Kühlwasser wird durch Wärmetausch mit dem Kühlmittel in dem Kühler 110 gekühlt und dem Batteriemodul B zugeführt. Dementsprechend wird das Batteriemodul B durch das gekühlte Kühlwasser gekühlt.
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In diesem Fall kann die Entgasungsleitung 150 Bläschen abgeben, die von dem durch die erste Zweigleitung 120 zu dem Vorratstank 16 gelangenden Kühlwasser erzeugt werden, oder kann Bläschen einführen, die von dem Kühlwasser gesammelt werden, welches durch die Kühlleitung 11 zu der ersten Zweigleitung 120 zirkuliert, um einen Druckausgleich der Kühlleitung 11 und der Batteriekühlleitung 101 aufrechtzuerhalten.
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Indes zirkuliert die Klimaanlage 20 das Kühlmittel entlang der Kühlmittelleitung 21, um einen Innenraum des Fahrzeugs zu kühlen.
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In diesem Fall werden die Bypassleitung 113, die Entfeuchtungsleitung 41 und die Abtauleitung 43 durch Betätigungen des zweiten, dritten und vierten Ventils V2, V3 und V4 geschlossen.
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Ferner ist die Verbindungsleitung 111 mit der Kühlmittelleitung 21 mittels des zweiten Ventils V2 verbunden.
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Dementsprechend wird von dem externen Kondensator 35 abgegebenes partielles Kühlmittel durch eine Betätigung des zweiten Expansionsventils 45 expandiert, um sich in einem Niedrigtemperatur- und Niedrigdruckzustand zu befinden, und wird in den Kühler 110 eingeführt, der mit der Verbindungsleitung 111 verbunden ist.
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Als nächstes führt das in den Kühler 110 eingeführte Kühlmittel mit dem Kühlwasser einen Wärmeaustausch aus, und das Kühlmittel, welches einen Wärmetausch ausgeführt hat, wird durch die Verbindungsleitung 111 in den Akkumulator 33 eingeführt.
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Bei Ausführungsformen führt das Wasser mit einer erhöhten Temperatur, während dem Kühlen des Batteriemoduls B, einen Wärmetausch aus mit Kühlmittel bei einer niedrigen Temperatur und niedrigem Druck in dem Kühler 110, um gekühlt zu werden. Das gekühlte Wasser wird wiederum dem Batteriemodul B durch die Batteriekühlleitung 101 zugeführt.
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Bei Ausführungsformen kann das Kühlwasser die Batterie B durch Wiederholen der vorstehenden Betätigung effizient kühlen.
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Übrigbleibendes Kühlmittel, das von dem externen Kondensator 35 abgegeben wird, strömt indes durch die Kühlmittelleitung 21, um den Innenraum des Fahrzeugs zu kühlen und gelangt sequentiell durch das erste Expansionsventil 37, den Verdampfer 27, den Akkumulator 33, den Kompressor 31 und den internen Kondensator.
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In diesem Fall wird in das HVAC-Modul 22 eingeführte Außenluft gekühlt, indem sie durch den Verdampfer 27 gelangt, mittels des Kühlmittels bei dem Niedrigtemperaturzustand.
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In diesem Fall schließt die sich öffnende/schließende Klappe 29 einen durch den internen Kondensator 23 gelangenden Bereich, so dass die gekühlte Außenluft nicht durch den internen Kondensator 23 und ein internes Heizelement 25 gelangt. Dementsprechend kann die gekühlte Außenluft direkt in einen Innenraum des Fahrzeugs eingeführt werden, um den Innenraum des Fahrzeugs zu kühlen.
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Als nächstes gelangt das Kühlmittel durch die Öffnung 39, um in den internen Kondensator 35 eingeführt zu werden, und gelangt durch den externen Kondensator 35, um durch Wärmetausch mit der Außenluft kondensiert zu werden.
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In diesem Fall kann die Öffnung 39 als ein Ventil betätigt werden.
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Bei Ausführungsformen kühlt das Kühlmittel, wenn der vorstehende Prozess wiederholt wird, einen Innenraum in dem Kühlmodus des Fahrzeugs und gelangt durch den Kühler 110, um das Kühlwasser durch Wärmetausch zu kühlen.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Betätigung unter Bezugnahme auf 4 während dem Kühlen des Batteriemoduls unter Verwendung des Kühlmittels in einem Zustand beschrieben, in welchem ein Kühlmodus des Fahrzeugs aufhört.
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4 ist ein Betriebszustandsdiagramm während einem Kühlen eines Batteriemoduls unter Verwendung von Kühlwasser in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn ein Kühlmodus des Fahrzeugs stoppt.
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Unter Bezugnahme auf 4 stoppt ein erstes Expansionsventil 37 der Klimaanlage 20, wenn das Kühlwasser das Batteriemodul B kühlt, um dagegen vorzubeugen, dass Kühlmittel in den Verdampfer 27 eingeführt wird.
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Dementsprechend wird das Kühlmittel von dem Kompressor 31 in den externen Kondensator 35 eingeführt, um durch Wärmetausch mit der Außenluft kondensiert zu werden. Als nächstes wird das Kühlmittel von dem externen Kondensator 35 abgegeben und in die Verbindungsleitung 111 eingeführt, die mittels des zweiten Ventils V2 mit der Kühlmittelleitung 21 verbunden ist.
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Das in die Verbindungsleitung 111 eingeführte Kühlmittel wird eine Betätigung des zweiten Expansionsventils 45 eingeführt, um sich in einem Niedrigtemperatur- und Niedrigdruckzustand zu befinden, und gelangt durch den Kühler 110.
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Das in den Kühler 110 eingeführte Kühlmittel führt einen Wärmetausch mit dem Kühlwasser aus, und das Kühlmittel, das einen Wärmetausch durchgeführt hat, wird durch die Verbindungsleitung 111 in den Akkumulator 33 eingeführt.
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In diesem Fall kann das erste Ventil V1 die erste Zweigleitung 120 öffnen und kann eine Verbindung der Batteriekühlleitung 101 mit der Kühlleitung 11 schließen.
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Ferner kann das fünfte Ventil V5 eine Verbindung der zweiten Zweigleitung 130 mit der Kühlleitung 11 und der Batteriekühlleitung 101 schließen.
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Bei Ausführungsformen führt das Kühlwasser mit einer erhöhten Temperatur mittels Kühlung des Batteriemoduls B einen Wärmetausch aus mit dem Kühlmittel bei einer niedrigen Temperatur und niedrigem Druck in dem zu kühlenden Kühler 110. Das gekühlte Kühlwasser wird wiederum dem Batteriemodul B zugeführt durch die Batteriekühlleitung 101 und die erste Zweigleitung 120.
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Dementsprechend wird das Kühlwasser, das durch Wärmetausch mit dem Kühlmittel gekühlt worden ist in dem Kühler 110, in das Batteriemodul 130 eingeführt mittels einer Betätigung der zweiten Wasserpumpe 103.
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Dementsprechend kann das Kühlwasser die Batterie B effizient kühlen, indem die vorstehende Betätigung wiederholt wird.
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Wenn das Kühlwasser, das mit dem Kühlmittel einen Wärmetausch durchgeführt hat, indes das Batteriemodul B in einem Zustand kühlt, in welchem das Kühlwasser nicht zu der Kühlleitung 11 zirkuliert wird, kann die Entgasungsleitung 150 die Bläschen partiell einführen, die in dem Kühlwasser enthalten sind, das durch die erste Zweigleitung 120 zu dem Vorratstank 16 gelangt, um dagegen vorzubeugen, dass eine Druckdifferenzerzeugung zwischen der Kühlleitung 11 und der ersten Zweigleitung 120 stattfindet.
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Indes gelangt das durch den Kühler 110 gelangende Kühlmittel durch den Akkumulator 33 und gelangt sequentiell wieder durch den Kompressor 31 und den internen Kondensator 23.
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Als nächstes gelangt das Kühlmittel durch die Öffnung 39, um in den externen Kondensator 35 eingeführt zu werden, und gelangt durch den externen Kondensator 35, um durch Wärmetausch mit Außenluft kondensiert zu werden.
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In diesem Fall kann die Öffnung 39 als ein Ventil betätigt werden.
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In diesem Fall werden die Bypassleitung 113, die Entfeuchtungsleitung 41 und die Abtauleitung 43 durch Betätigungen des zweiten, dritten und vierten Ventils V2, V3 und V4 geschlossen.
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Indes kann der Kühlabschnitt 10 selektiv betätigt werden in Abhängigkeit eines Kühlbedarfs der elektrischen Vorrichtung 15. Die vorliegende Ausführungsform wurde beispielhaft so beschrieben, dass der Kühlabschnitt 10 nicht betätigt wird.
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Wenn eine Kühlung der elektrischen Vorrichtung 15 jedoch benötigt wird, werden die Kühlleitung 11 und die zweite Zweigleitung 130 durch Betätigungen des fünften Ventils V5 und des sechsten Ventils V6 geöffnet.
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In diesem Fall ist die Kühlleitung 11 nicht mit der Batteriekühlleitung 101 verbunden. Dementsprechend strömt das Kühlwasser in dem Kühlabschnitt 10 und in dem Batteriemodul B unabhängig durch jeden geschlossenen Kreis.
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Bei Ausführungsformen zirkuliert das in dem Radiator 12 gekühlte Kühlwasser durch die Kühlleitung 11, um die elektrische Vorrichtung 15 zu kühlen, durch eine Betätigung der ersten Wasserpumpe 14.
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Im Gegensatz dazu wird das durch die Batteriekühlleitung 101 zirkulierende Kühlwasser in dem Kühler 110 durch den Wärmetausch mit dem Kühlmittel gekühlt, und das Kühlwasser, das einen Wärmetausch ausgeführt hat, wird dem Batteriemodul B zugeführt. Dementsprechend wird das Batteriemodul B durch das durch den Wärmetausch mit dem Kühlmittel gekühlte Kühlwasser gekühlt.
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Bei Ausführungsformen wird das durch den Wärmetausch mit dem Kühlmittel in dem Kühler 110 gekühlte Kühlwasser in das Batteriemodul B durch eine Betätigung der zweiten Wasserpumpe 103 eingeführt. Dementsprechend kann das gekühlte Kühlwasser das Batteriemodul B effizient kühlen.
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Eine Betätigung während der Wiedergewinnung von Abwärme in der elektrischen Vorrichtung und dem Batteriemodul in einem Heizmodus des Fahrzeugs wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
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5 ist ein Betriebszustandsdiagramm während der Wiedergewinnung von Abwärme in einer elektrischen Vorrichtung und einem Batteriemodul in einem Heizmodus des Fahrzeugs in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Unter Bezugnahme auf 5 ist die Batteriekühlleitung 101, wenn Abwärme des Batteriemoduls B und der elektrischen Vorrichtung 15 in dem Heizmodus des Fahrzeugs wiedergewonnen wird, mit der Kühlleitung 11 durch Betätigungen des ersten und fünften Ventils V1 und V5 verbunden, und die erste und die zweite Zweigleitung 120 und 130 sind geschlossen.
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Die mit dem Verdampfer 27 verbundene Kühlmittelleitung 21 wird durch eine Betätigung des zweiten Ventils V2 geschlossen, und die Bypassleitung 113 wird geöffnet, um mit der Verbindungsleitung 111 verbunden zu sein.
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Zudem werden die Entfeuchtungsleitung 41 und die Abtauleitung 43 durch Betätigungen des dritten und vierten Ventils V3 und V4 geschlossen.
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In diesem Fall schließt das sechste Ventil V6 eine Verbindung der Kühlleitung 11, so dass die elektrische Vorrichtung 15 nicht mit dem Radiator 12 verbunden ist, und öffnet die dritte Zweigleitung 140.
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Dementsprechend gelangt das Kühlwasser mit einer erhöhten Temperatur aufgrund von Abwärme, die von der elektrischen Vorrichtung erzeugt wird, und von Abwärme, die von dem Batteriemodul B erzeugt wird, durch den Kühler 110, und zwar durch Betätigungen der ersten und der zweiten Wasserpumpe 14 und 103.
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In diesem Fall stoppen die ersten und zweiten Expansionsventil 37 und 45.
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Dementsprechend wird das von dem externen Kondensator 35 abgegebene Kühlmittel in eine offene Bypassleitung 113 eingeführt, durch eine Betätigung des zweiten Ventils V2. Als nächstes wird das Kühlmittel durch die Verbindungsleitung 111 in den Kühler 110 eingeführt und führt einen Wärmetausch mit dem Kühlwasser mit einer erhöhten Temperatur in dem Kühler 110 aus.
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Bei Ausführungsformen erhöhen die von der elektrischen Vorrichtung 15 erzeugte Abwärme und die von dem Batteriemodul B erzeugte Abwärme die Temperatur des Kühlwassers in dem Kühler bzw. Chiller 110.
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Das Kühlmittel mit der erhöhten Temperatur gelangt durch den Akkumulator 33, um in den Kompressor eingeführt zu werden, und wird von dem Kompressor 31 in einem Hochtemperatur- und Hochdruckzustand komprimiert, um in dem internen Kondensator 23 eingeführt zu werden.
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In diesem Fall wird die sich öffnende/schließende Klappe 29 geöffnet, so dass die in das HVAC-Modul 22 eingeführte und durch den Verdampfer 27 gelangende Außenluft durch den internen Kondensator 23 gelangen kann.
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Wenn die von einer Außenseite eingeführte Außenluft durch den Verdampfer 27 gelangt, dem das Kühlmittel nicht zugeführt wird, wird die Außenluft dementsprechend in einem Raumtemperaturzustand eingeführt, mit welchem sie nicht gekühlt ist. Die eingeführte Luft gelangt durch den internen Kondensator 23, um in einen Hochtemperaturzustand gewandelt zu werden. Die eingeführte Luft in dem Hochtemperaturzustand gelangt durch das interne Heizelement 25, das selektiv betätigt wird, um in einen Innenraum des Fahrzeugs eingeführt zu werden, so dass ein Heizen des Innenraums des Fahrzeugs implementiert werden kann.
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Als nächstes gelangt das Kühlmittel durch die Öffnung 39, um in einem expandierten Zustand in den externen Kondensator 35 eingeführt zu werden, und gelangt durch den externen Kondensator 35, um durch Wärmetausch mit der Außenluft zu kondensieren.
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In diesem Fall kann die Öffnung 39 als ein Expansionsventil betätigt werden.
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Indes kann das Heizelement 105 nach Bedarf selektiv betätigt werden, um das durch die Batteriekühlleitung 101 zirkulierende Kühlwasser zu erwärmen. Dementsprechend wird eine Temperatur des durch den Kühler 110 gelangenden Kühlmittels schnell erhöht.
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Bei Ausführungsformen kann das Wärmepumpensystem 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Leistungs- bzw. Stromverbrauch des Kompressors 31 reduzieren und eine Heizeffizienz durch Verwendung von Abwärmequellen verbessern, welche von der elektrischen Vorrichtung 15 und dem Batteriemodul B erzeugt werden, in dem Heizmodus des Fahrzeugs, um eine Temperatur des Kühlmittels zu erhöhen.
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Eine Betätigung während der Wiedergewinnung von Abwärme in der elektrischen Vorrichtung und in dem Batteriemodul gemäß einem Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs bei der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
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6 ist ein Betriebszustandsdiagramm während der Wiedergewinnung von Abwärme in einer elektrischen Vorrichtung und einem Batteriemodul in einem Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Unter Bezugnahme auf 6 wird die Batteriekühlleitung 101, wenn die Abwärme in einer elektrischen Vorrichtung 15 und einem Batteriemodul B in einem Heiz- und einem Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs wiedergewonnen wird, mit der Kühlleitung 11 durch Betätigung des ersten und fünften Ventils V1 und V5 verbunden, und die erste und zweite Zweigleitung 120 und 130 werden geschlossen.
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Die Kühlmittelleitung 21, die mit dem Verdampfer 27 verbunden ist, wird durch eine Betätigung des zweiten Ventils V2 geschlossen, und die Bypassleitung 113 wird geöffnet, um mit der Verbindungsleitung 111 zu verbunden zu sein.
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In diesem Fall schließt das sechste Ventil V6 eine Verbindung der Kühlleitung 11, damit die elektrische Vorrichtung 15 nicht mit dem Radiator 12 verbunden ist, und öffnet die dritte Zweigleitung 140.
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Dementsprechend gelangt das Kühlwasser mit einer erhöhten Temperatur aufgrund von Abwärme, die von der elektrischen Vorrichtung erzeugt wird und von Abwärme, die von dem Batteriemodul B erzeugt wird, durch Betätigung der ersten und zweiten Wasserpumpe 14 und 103 durch den Kühler 110.
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In diesem Fall wird die Entfeuchtungsleitung 41 durch eine Betätigung des dritten Ventils V3 geöffnet, so dass das in dem externen Kondensator 35 eingeführte Kühlmittel partiell zirkuliert.
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Ferner wird die Abtauleitung 43 durch eine Betätigung des vierten Ventils V4 geschlossen, und Betätigungen des ersten und zweiten Expansionsventils 37 und 45 werden eingestellt.
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Dementsprechend wird das von dem externen Kondensator 35 abgegebene Kühlmittel in die offene Bypassleitung 115 eingeführt mittels einer Betätigung des zweiten Ventils V2. Als nächstes wird das Kühlmittel in den Kühler 110 eingeführt durch die Verbindungsleitung 111, und führt einen Wärmetausch aus mit dem Kühlwasser mit einer erhöhten Temperatur in dem Kühler 110.
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Bei Ausführungsformen erhöht die Abwärme, die von der elektrischen Vorrichtung 15 und dem Batteriemodul B erzeugt wird, die Temperatur des Kühlmittels in dem Kühler 110.
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Das Kühlmittel mit der erhöhten Temperatur gelangt durch den Akkumulator 33, um in den Kompressor eingeführt zu werden, und wird zu einem Hochdruckzustand komprimiert mittels des Kompressors 31, um in den internen Kondensator 23 eingeführt zu werden.
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Indes wird die Kühlmittelleitung 21 zum Verbinden des ersten Expansionsventils 37 mit dem Verdampfer 27 durch eine Betätigung des zweiten Ventils V2 geschlossen. Das Kühlmittel, welches expandiert wird, indem es durch die Öffnung 39 gelangt, wird jedoch partiell durch die offene Entfeuchtungsleitung 41 in den Verdampfer 27 eingeführt.
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In diesem Zustand ist die sich öffnende/schließende Klappe 29 geöffnet, so dass in das HVAC-Modul 22 eingeführte Außenluft, die durch den Verdampfer 27 gelangt, durch den internen Kondensator gelangt.
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Bei Ausführungsformen gelangt die in das HVAC-Modul 22 eingeführte Außenluft durch den Verdampfer 27, um aufgrund des Kühlmittels in einem Niedrigtemperaturzustand entfeuchtet zu werden, welches in dem Verdampfer 27 eingeführt wird. Als nächstes gelangt die Außenluft durch den internen Kondensator 23, um in einen Hochtemperaturzustand umgewandelt zu werden, und gelangt durch das interne Heizelement 25, welches selektiv betätigt wird, um in einen Innenraum des Fahrzeugs eingeführt zu werden, so dass der Innenraum des Fahrzeugs beheizt bzw. erwärmt/entfeuchtet wird.
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Als nächstes gelangt das Kühlmittel durch die Öffnung 39, um in einem expandierten Zustand in dem externen Kondensator 35 eingeführt zu werden, und gelangt durch den externen Kondensator 35, um durch Wärmetausch mit der Außenluft kondensiert zu werden.
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In diesem Fall kann die Öffnung 39 als ein Expansionsventil betätigt werden.
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Bei Ausführungsformen kann das Wärmepumpensystem 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Stromverbrauch des Kompressors 31 reduzieren und eine Heizeffizienz verbessern, indem Abwärmequellen verwendet werden, die von der elektrischen Vorrichtung 15 und dem Batteriemodul B in dem Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs erzeugt werden, um die Temperatur des Kühlmittels zu erhöhen.
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Ferner wird das Kühlmittel, welches expandiert wird, indem es durch die Öffnung 39 gelangt, partiell in den Verdampfer 27 eingeführt durch die Entfeuchtungsleitung 41, so dass eine interne Entfeuchtung durchgeführt werden kann ohne eine Betätigung des ersten Expansionsventils 37.
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Ein Betrieb während einer Wiedergewinnung von Abwärme in einer elektrischen Vorrichtung und einem Batteriemodul in einem Heiz- und Abtaumodus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
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7 ist ein Betriebszustandsdiagramm während der Wiedergewinnung von Abwärme in einer elektrischen Vorrichtung und einem Batteriemodul in einem Heiz- und Abtaumodus des Fahrzeugs in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In diesem Fall wird der Abtaumodus betätigt, wenn Frost erzeugt wird in dem externen Kondensator 35.
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Unter Bezugnahme auf 7 ist die Batteriekühlleitung 101, wenn die Abwärme in einer elektrischen Vorrichtung und einem Batteriemodul in einem Heiz- und Abtaumodus des Fahrzeugs wiedergewonnen wird, mit der Kühlleitung 11 verbunden durch Betätigung des ersten und fünften Ventils V1 und V5, und die erste und zweite Zweigleitung 120 und 130 sind geschlossen.
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Die mit dem Verdampfer 27 verbundene Kühlmittelleitung 21 wird durch eine Betätigung des zweiten Ventils V2 geschlossen, und die Bypassleitung 113 wird geöffnet, um mit der Verbindungsleitung 111 verbunden zu sein.
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Ferner wird die mit dem externen Kondensator 35 und der Entfeuchtungsleitung 41 verbundenen Kühlmittelleitung 21 durch Betätigung des dritten und vierten Ventils V3 und V4 geschlossen.
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Die Abtauleitung 43 wird durch eine Betätigung des vierten Ventils V4 geöffnet.
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In diesem Fall schließt das sechste Ventil V6 eine Verbindung der Kühlleitung 11, so dass die elektrische Vorrichtung 15 nicht mit dem Radiator 12 verbunden ist, und öffnet die dritte Zweigleitung 140.
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Simultan dazu ist die Batteriekühlleitung 101 mit der Kühlmittelleitung 21 verbunden, durch die elektrische Vorrichtung 15 laufend, durch Betätigung des ersten, fünften und sechsten Ventils V1, V5 und V6.
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Dementsprechend gelangt das Kühlwasser mit der erhöhten Temperatur aufgrund der Abwärme, die von der elektrischen Vorrichtung 15 erzeugt wird, und der Abwärme, die von dem Batteriemodul B erzeugt wird, durch den Kühler 110, durch Betätigung der ersten und zweiten Wasserpumpen 14 und 103.
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In diesem Fall stoppt die Abtauleitung 43 eine Einführung des Kühlmittels in den Kondensator 35, in welchem der Frost erzeugt wird, und führt das Kühlmittel in den Kühler 110 durch die Bypassleitung 115 und die Verbindungsleitung 111 ein, so dass die Entfrostung bzw. das Auftauen durchgeführt werden kann, während dagegen vorgebeugt wird, dass der Frost in dem externen Kondensator 35 erhöht wird.
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In diesem Fall stoppen die Betriebe des ersten und zweiten Expansionsventils 37 und 45.
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Dementsprechend wird das durch die Öffnung 39 gelangende Kühlmittel in die geöffnete Bypassleitung 115 eingeführt, durch eine Betätigung des zweiten Ventils V2, ohne durch den externen Kondensator 35 zu gelangen. Als nächstes wird das Kühlmittel in den Kühler 110 durch die Verbindungsleitung 111 eingeführt, und führt einen Wärmetausch aus mit dem Kühlwasser mit einer erhöhten Temperatur in dem Kühler 110.
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Bei Ausführungsformen erhöht die von der elektrischen Vorrichtung 15 und dem Batteriemodul B erzeugte Abwärme die Temperatur des Kühlmittels in dem Kühler 110.
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Das Kühlmittel mit der erhöhten Temperatur gelangt durch den Akkumulator 33, um in den Kompressor 31 eingeführt zu werden, und wird in einem Hochtemperatur- und Hochdruckzustand von dem Kompressor 31 komprimiert, um in den internen Kondensator 31 eingeführt zu werden.
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Indes wird die Kühlmittelleitung 21 zum Verbinden des ersten Expansionsventils 37 mit dem Verdampfer 27 durch eine Betätigung des zweiten Ventils V2 geschlossen.
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In diesem Zustand wird die sich öffnende/schließende Klappe 29 geöffnet, so dass die in das HVAC-Modul 22 eingeführte Außenluft zum durch den Verdampfer 27 Gelangen durch den internen Kondensator 23 gelangt.
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Wenn eingeführte Außenluft durch den Verdampfer 27 gelangt, welchem Kühlmittel zugeführt wird, wird sie dementsprechend in einem nicht gekühlten Raumtemperaturzustand eingeführt. Die eingeführte Außenluft gelangt durch den internen Kondensator 23, um in einen Hochtemperaturzustand gewandelt zu werden, und gelangt durch das interne Heizelement 25, das selektiv betätigt wird, um in einen Innenraum des Fahrzeugs eingeführt zu werden, so dass das Heizen in dem Fahrzeug implementiert werden kann.
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Als nächstes gelangt das Kühlmittel durch die Öffnung 39, um expandiert zu werden, und wird wieder in die Abtauleitung 43 eingeführt, um umgewälzt bzw. zirkuliert zu werden.
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In diesem Fall kann die Öffnung 39 als Expansionsventil betätigt werden.
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Indes kann das Heizelement 105 bei Bedarf selektiv betätigt werden, um das durch die Batteriekühlleitung 101 zirkulierende Kühlwasser zu erwärmen. Dementsprechend wird eine Temperatur des durch den Kühler 110 gelangenden Kühlmittels schnell erhöht.
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Bei Ausführungsformen kann das Wärmepumpensystem 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Stromverbrauch des Kompressors 31 reduzieren und eine Heizeffizienz verbessern, indem eine Abwärmequelle verwendet wird, die von der elektrischen Vorrichtung 15 und dem Batteriemodul B erzeugt wird, in dem Heiz- und Abtaumodus des Fahrzeugs, um eine Temperatur des Kühlmittels zu erhöhen.
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Zudem kann der externe Kondensator 35 schnell abgetaut werden, wenn ein Frost in dem externen Kondensator 35 erzeugt wird, indem eine Einführung des Kühlmittels durch die Abtauleitung 43 blockiert wird.
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Es wurde indes eine Ausführungsform beschrieben, bei der sowohl die Abwärme der elektrischen Vorrichtung 15 als auch die Abwärme des Batteriemoduls B in dem Heizmodus des Fahrzeugs wiedergewonnen werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Abwärme der elektrischen Vorrichtung 15 oder die Abwärme des Batteriemoduls B können in dem Heizmodus des Fahrzeugs selektiv wiedergewonnen werden.
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Um die Temperatur des Batteriemoduls B zu erhöhen, wird das Heizelement 105 ferner betätigt, wenn die Temperatur des Batteriemoduls B zunimmt, um das Kühlwasser zu erwärmen, das durch die Batteriekühlleitung 101 zirkuliert, um in das Batteriemodul B eingeführt zu werden.
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Dementsprechend kann in dem Wärmepumpensystem 100 für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, ein System vereinfacht werden, indem eine Temperatur des Batteriemoduls B erhöht wird oder das Batteriemodul B gekühlt wird unter Verwendung eines Kühlers 110, bei dem Kühlmittel einen Wärmeaustausch mit Kühlwasser ausführt.
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Ferner kann eine optimale Leistung eines Batteriemoduls erhalten werden, indem eine Temperatur des Batteriemoduls B effizient erhöht wird oder das Batteriemodul B für einen Modus des Fahrzeug passend gekühlt wird, und die gesamte Reisedistanz des Fahrzeugs kann erhöht werden, indem das Batteriemodul B effizient gehandhabt wird.
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Darüber hinaus kann eine Heizeffizienz verbessert werden, indem selektiv Abwärmequellen des Motors 15, der elektrischen Vorrichtung 16 und des Batteriemoduls B verwendet werden.
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Zudem können Herstellungskosten und ein Gewicht reduziert werden, und eine Raumausnutzung kann verbessert werden, indem ein gesamtes System vereinfacht wird.
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Bei Ausführungsformen weist, unter Bezugnahme auf FIGs. 1 bis 7, eine Wärmepumpensystem für ein Hybridfahrzeug eine Wasserzirkulationsleitung 11 und eine Kühlmittelzirkulationsleitung 21 auf. Die Wasserzirkulationsleitung 11 zirkuliert Wasser zum Kühlen einer oder mehrerer Batterien B und einer oder mehrerer elektrischer Vorrichtungen 15, z. B. von einem elektrischen Motor und/oder einem Motorsteuergerät in einem Fahrzeug. Die Kühlmittelzirkulationsleitung 21 zirkuliert ein Kühlmittel oder ein Kältemittel zum Kühlen oder Erwärmen des Innenraums des Fahrzeugs.
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Bei Ausführungsformen weist das Wärmepumpensystem ferner einen Kühler 110 auf, der sowohl mit der Wasserzirkulationsleitung 11 als auch mit der Kühlmittelzirkulationsleitung 21 verbunden ist, so dass das Wasser und das Kühlmittel in dem Kühler 110 Wärme austauschen. Die Kühlmittelzirkulationsleitung 21 weist ein Ventil V2 und die ersten und zweiten Zweigabschnitte zum Durchströmen von zumindest einem Teil des Kühlmittels in Richtung des Kühlers 110 auf. Die ersten und zweiten Zweigabschnitte sind zwischen dem Ventil V5 und dem Kühler 110 angeordnet. Das Ventil V2 steuert die Strömung des Kühlmittels, so dass das Kühlmittel durch einen aus dem ersten Zweigabschnitt und dem zweiten Zweigabschnitt strömt und nicht durch den anderen strömt. Der zweite Zweigabschnitt weist einen Expander oder ein Expansionsventil 45 zum Expandieren und Kühlen des Kühlmittels auf. Der erste Zweigabschnitt weist keinen Expander oder Expansionsventil auf.
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Bei Ausführungsformen steuert das Ventil V2, wenn HVAC-Komponenten in der Kühlmittelzirkulationsleitung zum Erwärmen oder Heizen des Innenraums des Fahrzeugs betätigt werden, die Strömung des Kühlmittels, so dass das Kühlmittel durch den ersten Zweigabschnitt 113 strömt, während das Ventil V2 nicht erlaubt, dass das Kühlmittel durch den ersten Zweigabschnitt 113 strömt, wenn ein Innenraum des Fahrzeugs gekühlt wird.
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Während Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben worden sind, ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die Offenbarung der Ausführungsformen beschränkt ist, sondern, dass sie im Gegenteil dazu vorgesehen ist, verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen einzuschließen, die in den Rahmen und Bereich der beigefügten Ansprüche anfallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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