DE102017221557A1 - Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug - Google Patents

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Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
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Abstract

Ein Wärmepumpensystem für Fahrzeuge umfasst eine Kühlvorrichtung, die einen Radiator und eine erste Wasserpumpe beinhaltet durch eine Kühlleitung und ein Kühlmittel durch die Kühlleitung zirkuliert, um eine elektrische Komponente zu kühlen; ein Batteriemodul, das an einer Batterie-Kühlleitung vorgesehen ist und selektiv durch ein erstes Ventil mit der Kühlleitung verbunden ist, einen Kühler, der mit der Batterie-Kühlleitung durch eine zweite Verbindungsleitung verbunden ist, und eine öffnende und schließende Tür, die zwischen dem internen Heizelement und dem Kühlelement vorgesehen ist und äußere Luft, die durch das Kühlelement abkühlt, die selektiv je nach Kühlungs-, Heizungs-, und Heizungs- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs in das interne Heizelement eingeleitet wird; und ein zentralisiertes Energiemodul (CE-Modul), das sowohl mit der Batterie-Kühlleitung als auch der Kühlleitung verbunden ist.

Description

  • VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht den Vorteil der Priorität über die koreanische Patentanmeldung Nr. 10-2017-0100982 , eingereicht am 9. August 2017 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum, deren gesamter Inhalt hierin durch Verweis eingebunden ist.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug zum Kühlen oder Erwärmen eines Innenraums des Fahrzeugs jeweils durch Verwendung und durch Auswahl eines Kühlmittels mit einer hohen Temperatur und eines Kühlmittels mit einer geringen Temperatur.
  • STAND DER TECHNIK
  • Eine Klimaanlage eines Fahrzeugs betrifft im Allgemeinen eine Klimaanlagenvorrichtung, die ein Kältemittel zirkuliert, um den Innenraum eines Fahrzeugs zu erwärmen oder zu kühlen.
  • Die Klimaanlagenvorrichtung, die den Innenraum des Fahrzeugs auf einer angemessenen Temperatur halten soll, ungeachtet einer Änderung der Außentemperatur, um eine angenehme Umgebung im Innenraum zu erhalten, ist so konfiguriert, dass sie den Innenraum des Fahrzeugs durch Wärmeaustausch durch einen Verdampfer in einem Prozess erwärmt oder kühlt, in dem ein Kältemittel, das durch das Antreiben eines Kompressors freigesetzt wird, durch einen Kondensator, einen Sammlertrockner, ein Expansionsventil und den Verdampfer zu dem Kompressor zirkuliert wird.
  • Das heißt, die Klimaanlagenvorrichtung senkt eine Temperatur und eine Feuchtigkeit des Innenraums, indem ein gasförmiges Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck, das von dem Kompressor verdichtet wurde, kondensiert wird, wobei das Kältemittel den Sammlertrockner und das Expansionsventil passiert, und das Kältemittel dann in dem Verdampfer im Sommer in einem Kühlmodus verdampft wird.
  • Vor Kurzem wurde, da das Problem der Umweltverschmutzung und energieeffiziente Lösungen immer mehr in den Mittelpunkt des Interesses gerückt sind, die Entwicklung umweltfreundlicher Fahrzeuge gefordert, die in der Lage sind, im Wesentlichen ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor zu ersetzen, und das umweltfreundliche Fahrzeug wird allgemein als Elektrofahrzeug klassifiziert, das eine Brennstoffzelle oder Strom als Energiequelle aufweist, und ein Hybridfahrzeug, das unter Verwendung eines Motors und einer Batterie angetrieben wird.
  • Bei diesen umweltfreundlichen Fahrzeugen wird in dem Elektrofahrzeug oder dem Hybridfahrzeug nicht eine getrennte Heizung verwendet, anders als bei der Klimaanlage des Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor, und eine Klimaanlage, die in umweltfreundlichen Fahrzeugen verwendet wird, wird im Allgemeinen Wärmetauschsystem genannt.
  • Das Elektrofahrzeug erzeugt Antriebskraft durch Umwandlung von Energie aus einer chemischen Reaktion zwischen Sauerstoff und Wasserstoff in elektrische Energie. In diesem Prozess wird Wärmeenergie durch eine chemische Reaktion in einer Brennstoffzelle erzeugt. Daher ist es erforderlich, erzeugte Wärme effektiv abzuleiten, um die Leistung der Brennstoffzelle zu gewährleisten.
  • Zudem erzeugt das Hybridfahrzeug eine Antriebskraft, indem ein Motor unter Verwendung von elektrischer Energie angetrieben wird, die durch die oben beschriebene Brennstoffzelle oder eine elektrische Batterie geliefert wird, zusammen mit einem Motor, der durch einen allgemeinen Kraftstoff betrieben wird. Daher sollte Wärme, die von der Brennstoffzelle oder der Batterie und dem Motor erzeugt wird, effektiv abgeleitet werden, um die Leistung des Motors zu gewährleisten.
  • Daher sollten in dem Hybridfahrzeug oder dem Elektrofahrzeug des Standes der Technik eine Kühlvorrichtung, ein Wärmepumpensystem und ein Batterie-Kühlsystem unter Verwendung jeweils getrennter geschlossener Kreisläufe konfiguriert sein, so dass eine Wärmeerzeugung des Motors, einer elektrischen Komponente und der Batterie einschließlich der Brennstoffzellen vermieden wird.
  • Entsprechend erhöht sich unvermeidlich eine Größe und ein Gewicht eines Kühlmoduls, das vorne am Fahrzeug angeordnet ist, und eine Gestaltung von Verbindungsrohren, die ein Kühlmittel oder Kältemittel dem Wärmepumpensystem, der Kühlvorrichtung und dem Batterie-Kühlsystem in einem Motorraum zuführen, wird komplex.
  • Da zudem ein Erwärmen oder ein Kühlen der Batterie durch das Batterie-Kühlsystem abhängig von einem Status des Fahrzeugs getrennt vorgesehen ist, so dass die Batterie optimale Leistung erbringt, wird eine Vielzahl von Ventilen zum Verbinden der jeweiligen Verbindungsrohre verwendet, und Geräusche und Vibrationen werden durch häufige Öffnungs- oder Schließvorgänge dieser Ventile erzeugt und in den Innenraum des Fahrzeugs übertragen, was den Fahrkomfort mindert.
  • Die oben aufgeführten Informationen, die in diesem Abschnitt Stand der Technik offenbart werden, dienen nur dem verbesserten Verständnis des Stands der Technik in Bezug auf diese Erfindung, und können daher Informationen enthalten, die nicht dem Stand der Technik entsprechen, der einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
  • DARSTELLUNG
  • Die vorliegende Offenbarung erfolgt in dem Bemühen, ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug anzugeben, das die Vorteile der selektiven wärmetauschenden thermischen Energie aufweist, die durch ein Kältemittel zum Zeitpunkt des Kondensierens oder Verdampfens des Kältemittels mit einem Kühlmittel erzeugt wird, und das Regeln einer Innenraumtemperatur eines Fahrzeugs unter Verwendung eines Kühlmittels mit geringer Temperatur oder eines Kühlmittels mit einer hohen Temperatur, von dem Wärme getauscht wird.
  • Des Weiteren wurde die vorliegende Offenbarung in dem Bemühen entwickelt, ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug anzugeben, das die Vorteile einer verbesserten Heizeffizienz des Fahrzeugs unter Verwendung von Abwärme einer elektrischen Komponente und eines Batteriemoduls nutzt und die gesamte Reichweite des Fahrzeugs durch effizientes Steuern einer Temperatur des Batteriemoduls erhöht, so dass das Batteriemodul eine optimale Leistung erbringt.
  • Ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Kühlvorrichtung, die einen Heizkörper und eine erste Wasserpumpe über eine Kühlleitung beinhaltet, und ein Kühlmittel entlang der Kühlleitung zirkuliert, um eine elektrische Komponente zu kühlen; ein Batteriemodul, das an einer Batterie-Kühlleitung vorgesehen ist, die selektiv mit der Kühlleitung durch ein erstes Ventil verbunden ist; ein Heiz- Kühl- und Klimatechnik- (HVAC-) Modul, das ein internes Heizelement umfasst, das mit der Kühlleitung durch eine erste Verbindungsleitung verbunden ist, einen Kühler, der mit der Kühlleitung durch eine zweite Verbindungsleitung verbunden ist, und eine öffnende und schließende Tür, die zwischen dem internen Heizelement und dem Kühler vorgesehen ist und die Außenluft steuert, die durch den Kühler strömt, so dass diese selektiv in den internen Radiator eingeleitet wird, abhängig von Kühl-, Heiz-, und Heiz- und Entfeuchtungsmodi des Fahrzeugs; und ein zentralisiertes Energie- (CE-) Modul, das jeweils mit der Batterie-Kühlleitung und der Kühlleitung verbunden ist, das thermische Energie, die zum Zeitpunkt des Kondensierens und Verdampfens eines darin zirkulierenden Kältemittels erzeugt wird, mit der Wärme eines Kühlmittels austauscht, und Zuführen eines Kühlmittels mit geringer Temperatur oder mit hoher Temperatur, dessen Wärme mit zu dem HVAC-Modul ausgetauscht wird, wobei das CE-Modul ferner mit einem Unterkondensator verbunden ist, in dem das Kühlmittel und das Kältemittel sekundär Wärme austauschen, um eine Kondensatmenge des Kältemittels durch eine Erhöhung einer Unterkühlung zu erhöhen, und einen Unterwärmetauscher, in dem das Kühlmittel mit geringer Temperatur und das kondensierte Kühlmittel Wärme austauschen, um das Kältemittel sekundär zu kondensieren.
  • Das CE-Modul kann einen Kondensator beinhalten, der auf den Kühlleitungen vorgesehen ist, die miteinander durch ein zweites Ventil verbunden sind, das an der Kühlleitung zwischen dem Radiator und dem Batteriemodul vorgesehen ist, und durch ein drittes Ventil, das an der Kühlleitung zwischen der elektrischen Komponente und dem ersten Ventil vorgesehen ist; einen Sammlertrockner, der zwischen dem Kondensator und dem Unterkondensator vorgesehen ist; ein Expansionsventil, das mit dem Unterwärmetauscher, der mit dem Unterkondensator durch eine Kältemittelleitung verbunden ist, durch die Kältemittelleitung verbunden ist; ein Verdampfer, der mit dem Expansionsventil durch die Kältemittelleitung verbunden ist und an der Batterie-Kühlleitung zwischen dem Batteriemodul und dem ersten Ventil vorgesehen ist; und einen Kompressor, der an der Kältemittelleitung zwischen dem Verdampfer und dem Kondensator vorgesehen ist, der Unterkondensator, der mit dem Sammlertrockner durch die Kältemittelleitung verbunden ist, wird an der Kühlleitung bereitgestellt, die mit dem Kondensator verbunden ist, und das Kältemittel, das von dem Verdampfer ausgestoßen wird, tauscht Wärme mit dem Kältemittel, das von dem Subkondensator zugeführt wird, während es den Unterwärmetauscher passiert, und dann dem Kompressor zugeführt wird.
  • Das erste Ventil kann die Kühlleitung verbinden, die mit der elektrischen Komponente zwischen dem Radiator und dem Verdampfer verbunden ist, und die Batterie-Kühlleitung, und eine erste Verbindungsleitung kann selektiv die Kühlleitung und das interne Heizelement durch das zweite und dritte Ventil verbinden.
  • Die Batterie-Kühlleitung kann mit einer ersten Abzweigungsleitung versehen sein, die den Verdampfer und das Batteriemodul durch das erste Ventil verbindet, die zweite Verbindungslinie kann mit der Batterie-Kühlung durch ein viertes Ventil zwischen dem Verdampfer und dem Batteriemodul verbunden werden, die durch die erste Abzweigungsleitung verbunden sind, die Kühlleitung, die eine Verbindung zwischen der elektrischen Komponente und dem Radiator herstellt, kann mit einer zweiten Abzweigungsleitung versehen sein, die mit der Kühlleitung zwischen dem Radiator und der ersten Wasserpumpe durch ein fünftes Ventil verbunden ist, eine dritte Abzweigungsleitung, die die Batterie-Kühlleitung durch ein sechstes Ventil abzweigt, kann vorgesehen sein, um eine Zufuhr des Kältemittels zu dem Batteriemodul zwischen dem Verdampfer und dem Batteriemodul zu steuern, die Batterie-Kühlleitung, die durch das Batteriemodul verläuft, kann mit einer ersten Batterie-Heizleitung versehen sein, die mit der ersten Verbindungsleitung durch ein siebtes Ventil verbunden ist, das an einer Hinterseite des Batteriemoduls in Bezug auf die Fließrichtung des Kühlmittels angeordnet ist, und die Batterie-Kühlleitung, die durch das Batteriemodul verläuft, kann mit einer zweiten Batterie-Heizleitung bereitstellt werden, die mit der ersten Verbindungsleitung an einer Vorderseite des Batteriemoduls in Bezug auf die Fließrichtung des Kühlmittels angeordnet ist und ein achtes Ventil aufweist.
  • Im Falle des Kühlens der elektrischen Komponente in dem Kühlmodus des Fahrzeugs kann die erste Abzweigungsleitung durch einen Betrieb des ersten Ventils geöffnet werden, und die zweite Verbindungsleitung wird in einem Zustand geöffnet, in dem die Batterie-Kühlleitung, die mit dem Batteriemodul verbunden ist, durch einen Betrieb des vierten Ventils geschlossen wird, die erste Verbindungsleitung kann geschlossen werden, und die Kühlleitung, die die elektrische Komponente und den Kondensator miteinander verbindet, wird geöffnet, durch den Betrieb des zweiten und dritten Ventils, die Verbindung zwischen der Kühlleitung und der Batterie-Kühlleitung kann durch Betrieb des ersten bis dritten Ventils geschlossen werden, die Kühlleitung, die die elektrische Komponente und den Radiator miteinander verbindet, kann in einem Zustand geöffnet werden, in dem die zweite Abzweigungsleitung durch einen Betrieb des fünften Ventils geschlossen wird, die dritte Abzweigungsleitung kann durch den Betrieb des sechsten Ventils geschlossen werden, die erste und die zweite Batterie-Heizleitung können durch das siebte und achte Ventil geschlossen werden, und das Kältemittel kann in dem CE-Modul zirkuliert werden.
  • Der Verdampfer kann das Kühlmittel entlang der Batterie-Kühllinie im Kühlungsmodus des Fahrzeugs mit einem Kältemittel mit niedriger Temperatur kühlen, das darin durch einen Wärmeaustausch verdampft wird, und kann der Kühlung durch die zweite Verbindungsleitung Kühlmittel mit geringer Temperatur zuführen.
  • In einem Fall, in dem das Batteriemodul zusammen mit der elektrischen Komponente in einem Kühlmodus des Fahrzeugs gekühlt wird, kann die Batterie-Kühlleitung, die mit dem Batteriemodul verbunden ist, durch den Betrieb des vierten Ventils geöffnet werden, und die erste und zweite Batterie-Heizleitung kann durch den Betrieb des siebten Ventils und des achten Ventils geschlossen werden.
  • In einem Fall, in dem eine Temperatur des Batteriemoduls in einem Kühlmodus des Fahrzeugs erhöht wird, können die Kühlleitung, die die elektrische Komponente und den Kondensator miteinander verbindet, und die erste Verbindungsleitung durch Betrieb des ersten und dritten Ventils geöffnet werden, die erste und zweite Batterie-Heizleitung können durch den Betrieb des siebten und achten Ventils geöffnet werden, und die Batterie- Kühlleitung, die mit dem Batteriemodul verbunden ist, kann mit der ersten Verbindungsleitung durch die geöffnete erste und zweite Batterie-Heizleitung verbunden werden.
  • In einem Fall, in dem Abwärme des Batteriemoduls und der elektrischen Komponente in einem Heizmodus des Fahrzeugs gesammelt werden, kann die erste Abzweigungsleitung durch einen Betrieb des ersten Ventils geschlossen werden, und die zweite Verbindungsleitung wird in einem Zustand geschlossen, in dem die Batterie- Kühlleitung, die mit dem Batteriemodul verbunden ist, durch einen Betrieb des vierten Ventils geöffnet wird, die Kühlleitung, die die elektrische Komponente und den Kondensator miteinander verbindet, und die erste Verbindungsleitung können durch Betrieb des zweiten und dritten Ventils geöffnet werden, die Kühlleitung kann mit der Batterie-Kühlleitung durch Betrieb des ersten bis dritten Ventils verbunden werden, die Kühlleitung, die die elektrische Komponente und den Radiator miteinander verbindet, kann in einem Zustand geschlossen werden, in der die zweite Abzweigungsleitung durch einen Betrieb des fünften Ventils geöffnet wird, die dritte Abzweigungsleitung kann durch den Betrieb des sechsten Ventils geschlossen werden, die erste und zweite Batterie-Heizleitung können durch den Betrieb des siebten Ventils und des achten Ventils geschlossen werden, und das Kältemittel kann in dem CE-Modul zirkuliert werden.
  • Die Abwärme, die in der elektrischen Komponente und dem Batteriemodul erzeugt wird, kann eine Temperatur eines Kühlmittels erhöhen, das entlang der Kühlleitung und der Batterie-Kühlleitung zirkuliert wird, und das Kühlmittel, dessen Temperatur erhöht werden kann, erhöht eine Temperatur eines Kältemittels, das von dem Verdampfer ausgestoßen wird.
  • In einem Fall, in dem die Abwärme nur von dem Batteriemodul im Heizmodus des Fahrzeugs gesammelt wird, kann die erste Abzweigungsleitung durch einen Betrieb des ersten Ventils geöffnet werden, und die Verbindung zwischen der Kühlleitung und der Batterie-Kühlleitung kann durch den Betrieb des ersten bis dritten Ventils geschlossen werden.
  • In einem Fall, in dem eine Temperatur des Batteriemoduls in einem Heizmodus des Fahrzeugs erhöht wird , kann die erste Abzweigungsleitung durch den Betrieb des ersten Ventils geschlossen werden, und die Batterie-Kühlleitung, die mit dem Batteriemodul verbunden ist, und die zweite Verbindungsleitung können durch den Betrieb des vierten Ventils geschlossen werden, die Kühlleitung und die erste Verbindungsleitung, die die elektrische Komponente verbindet, und der Kondensator und der Unterkondensator werden durch den Betrieb des zweiten und dritten Ventils geöffnet, die Kühlleitung kann mit der Batterie-Kühlleitung durch den Betrieb des ersten zweiten und dritten Ventils verbunden werden, die Kühlleitung, die die elektrische Komponente und den Radiator verbindet, kann in einem Zustand geschlossen werden, in dem die zweite Abzweigungsleitung durch den Betrieb des fünften Ventils geschlossen wird, die dritte Abzweigungsleitung kann durch den Betrieb des sechsten Ventils geöffnet werden, so dass die Kühlleitung und die Batterie-Kühlleitung verbunden sind, das Kältemittel kann in dem CE-Modul zirkuliert werden, die erste und zweite Batterie-Heizleitung können durch den Betrieb des siebten und achten Ventils geöffnet werden, und die Batterie-Kühlleitung, die mit dem Batteriemodul verbunden ist, kann mit der ersten Verbindungsleitung durch die geöffnete erste und zweite Batterie-Heizleitung verbunden werden.
  • Im Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs kann die erste Abzweigungsleitung durch Betrieb des ersten Ventils geöffnet werden, und die zweite Verbindungsleitung wird in einem Zustand geöffnet, in dem die Batterie-Kühlleitung, die mit dem Batteriemodul verbunden ist, durch den Betrieb des vierten Ventils geschlossen wird, die Kühlleitung, die die elektrische Komponente und den Kondensator miteinander verbindet, und die erste Verbindungsleitung können durch den Betrieb des zweiten und dritten Ventils geöffnet werden, die Verbindung der Kühlleitung, die mit der elektrischen Komponente verbunden ist, und die Batterie-Kühlleitung können durch den Betrieb des ersten, zweiten und dritten Ventils in einem Zustand geschlossen werden, in dem der Betrieb der ersten Wasserpumpe gestoppt wird, die zweite und dritte Abzweigungsleitung können durch den Betrieb des fünften und sechsten Ventils geschlossen werden, die erste und zweite Batterie-Heizleitung können durch den Betrieb des siebten Ventils und des achten Ventils geschlossen werden, und das Kältemittel kann in dem CE-Modul zirkuliert werden.
  • In einem Fall, in dem die Temperatur des Batteriemodul im Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs erhöht wird, kann die erste Abzweigungsleitung durch einen Betrieb des ersten Ventils geöffnet werden, und die zweite Verbindungsleitung kann in einem Zustand geöffnet werden, in dem die Batterie-Kühlleitung, die mit dem Batteriemodul verbunden ist, durch einen Betrieb des vierten Ventils geschlossen wird, die Kühlleitung und die erste Verbindungsleitung, die den Kondensator und den Unterkondensator verbindet, können durch den Betrieb des zweiten und dritten Ventils geöffnet werden, die Verbindung der Kühlleitung, die mit der elektrischen Komponente verbunden ist, und der Batterie-Kühlleitung kann durch den Betrieb des ersten, zweiten und dritten Ventils in einem Zustand geschlossen werden, in dem der Betrieb der ersten Wasserpumpe gestoppt wird, die zweite und dritte Abzweigungsleitung kann durch den Betrieb des fünften und sechsten Ventils geschlossen werden, die erste und zweite Batterie-Heizleitung kann durch den Betrieb des siebten und achten Ventils geöffnet werden, die Batterie-Kühlleitung, die mit dem Batteriemodul verbunden ist, kann mit der ersten Verbindungsleitung durch die erste und zweite Batterie-Heizleitung verbunden werden, und das Kältemittel kann in dem CE-Modul zirkuliert werden.
  • In einem Fall, in dem eine Temperatur des Batteriemoduls in einem Zustand erhöht wird, der ein Kühl- oder Heizmodus des Fahrzeug ist, kann die Zirkulation des Kältemittel in dem CE-Modul gestoppt werden, die erste Abzweigungsleitung kann mit der Batterie-Kühlleitung verbunden werden, und die Verbindung mit der Kühlleitung wird durch Betrieb des ersten Ventils geschlossen, die Batterie-Kühlleitung, die das Batteriemodul passiert, kann durch den Betrieb des vierten Ventils geöffnet werden, die zweite und dritte Abzweigungsleitung können durch den Betrieb des fünften und sechsten Ventils geschlossen werden, und die erste und zweite Batterie-Heizleitung können durch den Betrieb des siebten Ventils und des achten Ventils geschlossen werden.
  • Ein Heizelement kann in der Batterie-Kühlleitung zwischen dem Batteriemodul und dem Verdampfer vorgesehen sein, und das Heizelement kann betrieben werden, so dass es eingeschaltet wird, so dass das Kühlmittel, das entlang der Batterie-Kühlleitung zirkuliert wird, erwärmt wird, um in das Batteriemodul eingeleitet zu werden.
  • Ein Vorratsbehälter, der mit der zweiten Abzweigungsleitung verbunden ist, kann zwischen dem Radiator und der ersten Wasserpumpe vorgesehen sein.
  • Der Kondensator, der Unterkondensator, und der Verdampfer können ein Wärmetauscher des Wasserkühlungstyps sein, in dem das Kühlmittel nach innen durch die Kühlleitung und Batterie-Kühlleitung eingeleitet wird.
  • Das Kältemittel, das in dem CE-Modul zirkuliert wird, kann ein Kältemittel des Typs R152-a oder R744 sein.
  • Eine zweite Wasserpumpe kann in der Batterie-Kühlleitung vorgesehen sein, und eine dritte Wasserpumpe kann in der ersten vorgesehen sein.
  • Die elektrische Komponente kann ein Motor sein, eine elektrische Leistungssteuereinheit (EPCU) und ein Bordladegerät (OBC), der Motor und die elektrische Leistungssteuereinheit können während dem Fahren erwärmt werden, und das Bordladegerät kann erwärmt werden, während das Batteriemodul geladen wird.
  • Das zweite und dritte Ventil können ein 4-Wege-Ventil sein, das erste, vierte, fünfte, sechste und siebte Ventil können ein 3-Wege-Ventil sein, und das achte Ventil kann ein 2-Wege-Ventil sein.
  • Wie oben beschrieben kann nach dem Wärmepumpensystem nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die thermale Energie, die von dem Kältemittel zum Zeitpunkt des Kondensierens oder Verdampfens des Kältemittels erzeugt wird, mit dem Kühlmittel ausgetauscht werden, und eine Innenraumtemperatur des Fahrzeugs wird unter Verwendung des Kühlmittels mit niedriger Temperatur oder hoher Temperatur gesteuert, dessen Wärme ausgetauscht wird, wodurch es ermöglicht wird, das Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug zu vereinfachen und eine Anordnung der Verbindungsleitungen zu vereinfachen, durch die das Kältemittel zirkuliert wird.
  • Zudem kann das Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug die Heizeffizienz des Fahrzeugs unter Verwendung der Abwärme der elektrischen Komponente und des Batteriemoduls verbessern und kann eine Gesamtreichweite des Fahrzeugs durch effiziente Steuerung der Temperatur des Batteriemoduls steuern, so dass das Batteriemodul optimale Leistung erbringt.
  • Zudem wird das CE-Modul, das Wärmeenergie durch Kondensieren und Verdampfen des Kältemittels erzeugt, verpackt, und das hochleistungsfähige R152-a- oder R744-Kältemittel wird verwendet, so dass eine Größe und ein Gewicht reduziert werden können und die Erzeugung von Geräuschen, Vibrationen und Betriebsinstabilität können im Vergleich mit einem Klimaanlagengerät des Standes der Technik vermieden werden.
  • Zudem umfasst das CE-Modul zusammen den Unterkondensator, der sekundär das Kältemittel und das Kühlmittel durch Wärmeaustausch kondensiert, und den Unterwärmetauscher, der das Kältemittel mit geringer Temperatur und das kondensierte Kältemittel kondensiert, so dass die Kondensatmenge des Kältemittels erhöht wird, wodurch die Kühlleistung und -effizienz durch Erhöhen der Unterkühlung des Kältemittels erhöht wird.
  • Des Weiteren wird das gesamte Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug vereinfacht, was es möglich macht, Kosten, die für die Herstellung des Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug erforderlich sind, und ein Gewicht des Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug zu reduzieren und die Raumausnutzung zu verbessern.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Betriebszustand zeigt, abhängig von einem Kühlmodus eins Fahrzeugs in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 3 ist ein Blockdiagramm, das einen Betriebszustand zum Erhöhen einer Temperatur eines Batteriemoduls in einem Kühlmodus eines Fahrzeugs in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 4 ist ein Blockdiagramm, das einen Betriebszustand zum Sammeln von Abwärme von einer elektrischen Komponente und einem Batteriemodul in einem Heizmodus eines Fahrzeugs in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 5 ist ein Blockdiagramm, das einen Betriebszustand zum Erhöhen einer Temperatur eines Batteriemoduls in einem Heizmodus eines Fahrzeugs in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 6 ist ein Blockdiagramm, das einen Betriebszustand abhängig von einem Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 7 ist ein Blockdiagramm, das einen Betriebszustand zum Erhöhen einer Temperatur eines Batteriemoduls in einem Heiz- und Entfeuchtungsmodus eines Fahrzeugs in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 8 ist ein Blockdiagramm, das einen Betriebszustand zum Erhöhen einer Temperatur eines Batteriemoduls zeigt, wenn ein Kühl- oder Heizmodus für ein Fahrzeug nicht in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung betrieben wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nachfolgend mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Da beispielhafte Ausführungsformen, die in der vorliegenden Spezifikation genannt werden, und Konfigurationen, die in den begleitenden Zeichnungen aufgeführt werden, lediglich beispielhafte Ausführungen der vorliegenden Offenbarung sind, und nicht den Geist der vorliegenden Offenbarung darstellen. Daher ist es so zu verstehen, dass verschiedene Äquivalente und Modifizierungen beispielhafte Ausführungsformen ersetzen können, die zum Zeitpunkt, zu dem die vorliegenden Offenbarung eingereicht wird, in der vorliegenden Spezifikation genannt werden, und Konfigurationen, die in den begleitenden Zeichnungen gezeigt werden.
  • Eine Beschreibung von Inhalten, die nicht mit der vorliegenden Offenbarung assoziiert sind, wird ausgelassen, um die vorliegende Offenbarung klar beschreiben zu können, und gleiche Bezugszahlen bezeichnen innerhalb der Spezifikation gleiche Elemente.
  • Da Größen und Dicken der jeweiligen Komponenten zur besseren Erklärung beliebig in den begleitenden Zeichnungen gezeigt werden, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf Inhalte beschränkt, die in den begleitenden Zeichnungen gezeigt werden. Zudem wurden die Dicken übertrieben dargestellt, um verschiedene Abschnitte und Regionen deutlich darzustellen.
  • Zudem ist in der vorliegenden Spezifikation, sofern nicht ausdrücklich etwas Anderslautendes aufgeführt wird, das Wort „umfassen“ und Variationen wie „umfasst“ oder „umfassend“ so zu verstehen, dass es die Einbindung der genannten Elemente beinhaltet, jedoch nicht unter Ausschluss anderer Elemente.
  • Zudem bezeichnen die Begriffe „~Einheit“, „~Mittel“, „~Teil“, „Glied“, und Ähnliche, die in der Spezifikation beschrieben werden, Einheiten einer umfassenden Konfiguration zum Durchführen mindestens einer Funktion oder eines Betriebs.
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Das Wärmepumpensystem 1 für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung tauscht thermische Energie, die in einem Kältemittel zum Zeitpunkt des Kondensierens und Verdampfens erzeugt wird, mit Wärme eines Kühlmittels, um einen Kühl- oder Heizmodus des Fahrzeugs auszuführen, nur unter Verwendung eines Kühlmittel mit niedriger Temperatur oder hoher Temperatur.
  • Dieses Wärmepumpensystem 1 wird auf ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug angewendet. In Bezugnahme auf 1 beinhaltet das Wärmepumpensystem 1 eine Kühlvorrichtung 10, ein Batteriemodul B, ein HVAC-Modul 30, und ein zentralisiertes Energie- (CE-) Modul 40.
  • Zunächst umfasst die Kühlvorrichtung 10 einen Radiator 12, der mit einer Kühlleitung 11 und einer ersten Wasserpumpe 14 verbunden ist, und zirkuliert ein Kühlmittel entlang den Kühlleitungen 11, damit eine elektrische Komponente 15 gekühlt wird.
  • Hier kann die elektrische Komponente 15 einen Motor 16 und eine elektrische Leistungssteuereinheit (EPCU) 17 und ein Bordladegerät (OBC) 18 beinhalten, die zu beiden Seiten des Motors 16 angeordnet sind.
  • Der Motor 16 und die elektrische Leistungssteuereinheit 17 können Wärme erzeugen, während das Fahrzeuggefahren wird, und das Bordladegerät 18 kann Wärme erzeugen, während das Batteriemodul B geladen wird.
  • Daher wird in einem Fall, in dem Abwärme von der elektrischen Komponente 15 in dem Heizmodus des Fahrzeugs gesammelt wird, die Wärme, die von dem Motor 16 und der elektrische Leistungssteuerungseinheit 17 erzeugt wird, gesammelt, und die Wärme, die von dem Bordladegerät 18 erzeugt wird, kann zum Zeitpunkt des Ladens des Batteriemoduls B gesammelt werden.
  • Der Radiator 12 ist vorne am Fahrzeug angeordnet und weist ein Kühlgebläse 13 auf, das dahinter angeordnet ist, um das Kühlmittel durch einen Betrieb des Kühlgebläses 13 zu kühlen und Wärme mit einer externen Luft auszutauschen.
  • Die Kühlvorrichtung 10, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, zirkuliert das Kühlmittel, das in dem Radiator 12 entlang der Kühlleitungen 11 durch einen Betrieb der ersten Wasserpumpe 14 gekühlt wird, um die elektrische Komponente 15 zu kühlen, damit diese nicht überhitzt.
  • Das Batteriemodul B ist an einer Batterie-Kühlleitung 21 vorgesehen, die selektiv mit der Kühlleitung 11 durch ein erstes Ventil V1 verbunden ist.
  • Das Batteriemodul B liefert eine Energie an die elektrische Komponente 15, und ist vom Typ Wasserkühlung, so dass das Batteriemodul durch ein Kühlmittel gekühlt wird, das entlang der Batterie-Kühlleitung 21 fließt. Hier wird eine zweite Wasserpumpe 23 an der Batterie-Kühlleitung 21 bereitgestellt.
  • Die zweite Wasserpumpe 23 wird an der Batterie-Kühlleitung 21 zwischen dem Radiator 12 und dem Batteriemodul B bereitgestellt. Die zweite Wasserpumpe 23 wird betrieben, um das Kühlmittel durch die Batterie-Kühlleitung 21 zu zirkulieren.
  • Das heißt, das Batteriemodul B ist mit der Kühlvorrichtung 10 durch die Batterie-Kühlleitung 21 verbunden, und das Kühlmittel kann in dem Batteriemodul B durch einen Betrieb der zweiten Wasserpumpe 23 zirkuliert werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das HVAC-Modul (Heiz- Kühl- und Klimatechnik) 30, ein internes Heizelement 31, eine Kühlung 33, und eine öffnende oder schließende Tür 35.
  • Das interne Heizelement 31 ist mit der Kühlleitung 11 durch eine erste Verbindungsleitung 50 verbunden. Die Kühlung 33 ist mit der Batterie-Kühlleitung 21 durch eine zweite Verbindungsleitung 60 verbunden.
  • Zudem wird die öffnende oder schließende Tür 35 zwischen dem internen Heizelement 31 und der Kühlung 33 bereitgestellt. Die öffnende oder schließende Tür 35 steuert die externe Luft, die die Kühlung 33 passiert, so dass diese selektiv in das interne Heizelement 31 eingeleitet wird, abhängig von den Kühl- Heiz- und Heiz- und Entfeuchtungsmodi des Fahrzeugs.
  • Das heißt, dass in dem Heizmodus des Fahrzeugs die öffnende oder schließende Tür 35 geöffnet wird, so dass externe Luft, die die Kühlung 33 passiert, in das interne Heizelement 31 eingeleitet wird. Im Gegenteil schließt im Kühlmodus des Fahrzeugs, die öffnende oder schließende Tür 35 das interne Heizelement 31, so dass die externe Luft, die gekühlt wird, während sie die Kühlung 33 passiert, direkt in einen Innenraum des Fahrzeugs eingeleitet wird.
  • Das CE-Modul 40 ist jeweils mit der Kühlleitung 11 und der Batterie-Kühlleitung 21 verbunden. Das CE-Modul 40 tauscht eine thermische Energie, die zum Zeitpunkt des Kondensierens und Verdampfens eines Kältemittels erzeugt wird, das darin zirkuliert wird, mit der Wärme eines Kühlmittels und führt ein Kühlmittel mit geringer Temperatur oder mit hoher Temperatur zu, dessen Wärme mit dem HVAC-Modul 30 getauscht wird.
  • Hier ist das Kältemittel ein hochleistungsfähiges R152-a- oder R744-Kältemittel.
  • Das heißt, das Kühlmittel mit hoher Temperatur wird dem internen Heizelement 31 durch die erste Verbindungsleitung 50 zugeführt, und das Kühlmittel mit geringer Temperatur wird der Kühlung 33 durch die zweite Verbindungsleitung 60 zugeführt.
  • Hier beinhaltet das CE-Modul 40 einen Kondensator 42, der durch eine Kältemittelleitung 41, einen Unterkondensator 44, einen Unterwärmetauscher 45, ein Expansionsventil 46, einen Verdampfer 47, und einen Kompressor 48 verbunden ist.
  • Zunächst werden der Kondensator 42 und der Unterkondensator 44 auf den Kühlleitungen 11 bereitgestellt, die miteinander durch ein zweites Ventil V2 verbunden sind, das an der Kühlleitung 11 zwischen dem Radiator 12 und dem Batteriemodul B vorgesehen ist, und durch ein drittes Ventil V3, das an der Kühlleitung 11 zwischen der elektrischen Komponente 15 und dem ersten Ventil V1 vorgesehen ist.
  • Hier wird ein Sammlertrockner 43 zwischen dem Kondensator 42 und dem Unterkondensator 44 bereitgestellt.
  • Der Sammlertrockner 43 trennt ein Kühlmittel in einem gasförmigen Zustand, das in dem Kühlmittel eingeschlossen ist, das von dem Kondensator 42 ausgestoßen wird, und leitet es in den Unterkondensator 44 ein.
  • Entsprechend tauscht der Kondensator 42 Wärme zwischen einem Kältemittel, das in diesen eingeleitet wird, und einem Kühlmittel, um das Kältemittel zu kondensieren, und führt thermale Energie, die zu einem Zeitpunkt des Kondensierens des Kältemittel erzeugt wird, dem Kühlmittel zu, um eine Temperatur des Kühlmittels zu erhöhen.
  • Der Unterkondensator 44 kondensiert das Kältemittel weiter, das von dem Sammlertrockner 43 zugeführt wird, indem es thermisch mit dem Kühlmittel ausgetauscht wird.
  • Der Unterwärmetauscher 45 ist mit dem Unterkondensator 44 durch die Kältemittelleitung 41 verbunden.
  • Das Expansionsventil 46 ist mit dem Unterwärmetauscher 45 durch die Kältemittelleitung 41 verbunden. Das Expansionsventil 46 empfängt das Kältemittel, das den Unterwärmetauscher 45 passiert, und expandiert es.
  • Das Expansionsventil 46 kann ein mechanisches Expansionsventil oder ein elektronisches Expansionsventil sein.
  • Der Verdampfer 47 ist mit dem Expansionsventil 46 durch die Kältemittelleitung 41 verbunden. Der Verdampfer 47 wird an der Batterie-Kühlleitung 21 zwischen dem Batteriemodul B und dem ersten Ventil V1 bereitgestellt.
  • Der Verdampfer 47 tauscht Wärme zwischen einem Kältemittel, das darein eingeleitet wird, und einem Kühlmittel aus, um das Kältemittel zu verdampfen, und führt thermale Energie mit geringer Temperatur, die zum Zeitpunkt des Verdampfens des Kältemittels erzeugt wird, dem Kühlmittel zu, um eine Temperatur des Kühlmittels zu senken.
  • Hier tauscht das Kältemittel, das von dem Verdampfer 47 ausgestoßen wird, Wärme mit dem Kältemittel aus, das von dem Unterkondensator 44 zugeführt wird, während es den Unterwärmetauscher 45 passiert, und kann dann dem Kompressor 48 zugeführt werden.
  • Das heißt, das kondensierte Kältemittel, das von dem Kondensator 44 ausgestoßen wird, und ein Kältemittel mit einer geringen Temperatur und einem geringen Druck, das von dem Verdampfer 47 ausgestoßen werden jeweils in den Unterwärmetauscher 45 geleitet. Entsprechend kann der Unterwärmetauscher 45 eine Temperatur des Kältemittels senken und die Kondensatmenge des Kältemittels erhöhen, durch sekundären Wärmetausch mit einem Kältemittel mit geringer Temperatur und einem Kältemittel mit mittlerer Temperatur.
  • Der Unterwärmetauscher 45 kondensiert zweitrangig weiter das Kältemittel, das hauptsächlich in dem Kondensator 44 kondensiert wird, wodurch eine Unterkühlung des Kältemittels erhöht wird, wodurch ein Leistungskoeffizient (COP) erhöht wird, der ein Koeffizient der Kühlleistung im Vergleich zu der durch den Kompressor verbrauchten Energie ist.
  • In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wurde der Wärmetausch durch den Unterwärmetauscher 45 des Kältemittels mit mittlerer Temperatur mit dem Kältemittel mit geringer Temperatur als Beispiel in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beschrieben, die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Unterwärmetauscher 45 leitet einen Teil des Kältemittels, das von dem Unterkondensator 44 ausgestoßen wird, um und kühlt es, und er kühlt ein verbleibendes Kältemittel unter Verwendung des gekühlten Kältemittels und des Kältemittels mit geringer Temperatur, das von dem Verdampfer 47 ausgestoßen wird, so dass eine Unterkühlung erhöht wird.
  • Der Kondensator 42, der Unterkondensator 44, und der Verdampfer 47 sind Wärmetauscher des Wasserkühlungs-Typs, bei denen das Kühlmittel nach innen durch die Kühlleitung 11 und die Batterie-Kühlleitung 21 eingeleitet wird.
  • Wenn das Expansionsventil 46 vom mechanischen Typ ist, expandiert das Kältemittel in dem Expansionsventil 46 und strömt in den Verdampfer 47 ein, nachdem es nacheinander den Kondensator 42, den Unterkondensator 44, und den Unterwärmetauscher 45 passiert hat. Das Kältemittel, das von dem Verdampfer 47 ausgestoßen wird, kann zu dem Kompressor 48 durch das Expansionsventil 46 ausgestoßen werden, nachdem es den Unterwärmetauscher 45 passiert hat.
  • Das heißt, wenn das Kältemittel wieder das Expansionsventil 46 passiert, nachdem es den Unterwärmetauscher 45 von dem Verdampfer 47 passiert hat, erfasst das Expansionsventil 46 die Temperatur und den Druck des Kältemittels, um eine Expansionsmenge des Kältemittels zu steuern.
  • Andererseits, wenn das Expansionsventil 46 vom elektronischen Typ ist, expandiert das Kältemittel in dem Expansionsventil 46 und strömt in den Verdampfer 47 ein, nachdem es nacheinander den Kondensator 42, den Unterkondensator 44, und Unterwärmetauscher 45 passiert hat. Das Kältemittel, das von dem Verdampfer 47 ausgestoßen wird, kann zu dem Kompressor 48 ausgestoßen werden, nachdem es den Unterwärmetauscher 45 passiert hat.
  • In diesem Fall wird ein Sensor, der die Temperatur und den Druck des Kältemittels misst, getrennt an der Kältemittelleitung 41 bereitgestellt, die den Unterwärmetauscher 45 und den Kompressor 48 verbindet, und dieser Sensor misst eine Überhitzung des Kältemittels, um die Expansionsmenge des Expansionsventils 46 zu steuern.
  • Ebenso wird der Kompressor 48 an der Kältemittelleitung 41 zwischen dem Verdampfer 47 und dem Kondensator 42 bereitgestellt. Der Kompressor 48 komprimiert das Kältemittel in einem gasförmigen Zustand, das von dem Verdampfer 47 ausgestoßen wird und den Unterwärmetauscher 45 passiert.
  • Hier verbindet das erste Ventil V1 die Kühlleitung 11, die mit der elektrischen Komponente 15 verbunden ist, und die Batterie-Kühlleitung 21 zwischen dem Radiator 12 und dem Verdampfer 47.
  • Ferner verbindet die erste Verbindungsleitung 50 selektiv die Kühlleitung 11 und das interne Heizelement 31 durch das zweite Ventil V2 und das dritte Ventil V3.
  • Hier kann eine dritte Wasserpumpe 52 an der ersten Verbindungsleitung 50 vorgesehen sein. Die dritte Wasserpumpe 52 zirkuliert das Kühlmittel zu der ersten Verbindungsleitung 50.
  • Die erste, zweite und dritte Wasserpumpe 14, 23, und 52 können eine elektrische Wasserpumpe sein.
  • Das heißt, das Kühlmittel mit hoher Temperatur, dessen Temperatur erhöht wird, während es den Kondensator 42 und den Unterkondensator 44 passiert, wird in das interne Heizelement 31 durch die erste Verbindungsleitung 50 geleitet, die durch das zweite und dritte Ventil V2 und V3 geöffnet wird.
  • Zwischenzeitlich wird in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform eine erste Abzweigungsleitung 70, die den Verdampfer 47 und das Batteriemodul B durch das erste Ventil V1 verbindet, an der Batterie-Kühlleitung 21 bereitgestellt.
  • 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 Abzweigungsleitung 70 miteinander, um einen Strom des Kühlmittels zu steuern.
  • Das heißt, das erste Ventil V1 kann die Kühlleitung 11, die mit dem Radiator 12 verbunden ist, und die Batterie-Kühlleitung 21 miteinander verbinden und die erste Abzweigungsleitung 70 schließen, wenn das Batteriemodul B unter Verwendung des Kühlmittels, das in dem Radiator 12 gekühlt wird, gekühlt wird.
  • Zudem kann das erste Ventil V1 die erste Abzweigungsleitung 70 öffnen und die Verbindung zwischen der Kühlleitung 11 und der Batterie-Kühlleitung 21 schließen, wenn eine Temperatur des Batteriemoduls B erhöht wird, oder wenn das Batteriemodul B unter Verwendung des Kühlmittels gekühlt wird, das die Wärme mit dem Kältemittel austauscht.
  • Daher wird das Kühlmittel mit geringer Temperatur, dessen Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel in dem Verdampfer 47 abgeschlossen wird, in das Batteriemodul B durch die erste Abzweigungsleitung 70 eingeleitet, die durch das erste Ventil V1 geöffnet wird, was es ermöglicht, das Batteriemodul B effizient zu kühlen.
  • In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist die zweite Verbindungsleitung 60 mit der Batterie-Kühlleitung 21 durch ein viertes Ventil V4 zwischen dem Verdampfer 47 und dem Batteriemodul B, die miteinander durch die erste Abzweigungsleitung 70 verbunden sind, verbunden.
  • Das vierte Ventil V4 öffnet und schließt selektiv die Batterie-Kühlleitung 21, die mit dem Batteriemodul B verbunden ist, und verbindet selektiv die zweite Verbindungsleitung 60 und die Batterie-Kühlleitung 21 miteinander, um das Kühlmittel mit geringer Temperatur der Kühlung 33 zuzuführen.
  • Eine zweite Abzweigungsleitung 72, die mit der Kühlleitung 11 zwischen dem Radiator 12 und der ersten Wasserpumpe 14 durch das fünfte Ventil V5 verbunden ist, kann an der Kühlleitung 11 vorgesehen sein, die die elektrische Komponente 15 und den Radiator 12 verbindet.
  • Die zweite Abzweigungsleitung 72 wird selektiv durch den Betrieb des fünften Ventils V5 geöffnet, wenn die Abwärme absorbiert wird, die in der elektrischen Komponente 15 und dem Batteriemodul B erzeugt wird, um eine Temperatur des Kühlmittels zu erhöhen. In diesem Fall wird die Kühlleitung 11, die durch den Radiator 12 verbunden ist, durch den Betrieb des fünften Ventil V5 geschlossen.
  • Eine dritte Abzweigungsleitung 74, die die Batterie-Kühlleitung 21 durch das sechste Ventil V6 verzweigt, um die Zufuhr des Kühlmittels zu dem Batteriemodul B zu steuern, wird an der Batterie-Kühlleitung 21 zwischen dem Verdampfer 47 und dem Batteriemodul B bereitgestellt.
  • Die dritte Abzweigungsleitung 74 wird selektiv durch den Betrieb des sechsten Ventil V6 geöffnet, wenn die Temperatur des Batteriemoduls B in dem Heizmodus des Fahrzeugs erhöht wird. In diesem Fall wird die Batterie-Kühlleitung 21, die das Batteriemodul B passiert, durch den Betrieb des sechsten Ventils V6 geschlossen .
  • In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird eine erste Batterie-Heizleitung 76, die mit der ersten Verbindungsleitung 50 durch ein siebtes Ventil V7 verbunden ist, das hinten an dem Batteriemodul B ausgehend von der Fließrichtung des Kühlmittels angeordnet ist, an der Batterie-Kühlleitung 21 des Batteriemoduls B bereitgestellt.
  • Ebenso wird eine Batterie-Heizleitung 78, die mit der ersten Verbindungsleitung 50 vorne an dem Batteriemodul B ausgehend von der Fließrichtung des Kühlmittels verbunden ist an der Batterie-Kühlleitung 21 bereitgestellt, die das Batteriemodul B passiert. Ein achtes Ventil V8 kann an der zweiten Batterie-Heizleitung 78 vorgesehen sein.
  • Hier können, wenn die Temperatur des Batteriemoduls B in dem Kühlmodus, dem Heizmodus und dem Heiz-/Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs erhöht wird, die erste und zweite Batterie-Heizleitung 76 und 78 die Batterie-Kühlleitung 21, die das Batteriemodul B passiert, mit der ersten Verbindungsleitung 50 durch den Betrieb des siebten und achten Ventils V7 und V8 verbinden.
  • Das heißt, das Kühlmittel mit hoher Temperatur, das dem internen Heizelement 31 durch die erste Verbindungsleitung 50 zugeführt wird, strömt in das Batteriemodul B durch die erste und zweite Batterie-Heizleitung 76 und 78 ein. Entsprechend kann die Temperatur des Batteriemoduls B ansteigen.
  • Währenddessen kann ein Vorratsbehälter 19, der mit der zweiten Abzweigungsleitung 72 verbunden ist, zwischen dem Radiator 12 und der ersten Wasserpumpe 14 vorgesehen sein. Das Kühlmittel, das von dem Radiator 12 eingeleitet und gekühlt wird, kann in dem Vorratsbehälter 19 gelagert werden.
  • Hier können das zweite und dritte Ventil V2 und V3 ein 4-Wege-Ventil sein, und das erste, vierte, fünfte, sechste und siebte Ventil V1, V4, V5, V6, und V7 können ein 3-Wege-Ventil sein, das eine Durchflussrate verteilen kann. Ferner kann das achte Ventil V8 ein 2-Wege-Ventil sein.
  • Nachfolgend werden Betriebsabläufe und Handlungen in jedem Modus des Wärmepumpensystems für das Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, das wie oben beschrieben konfiguriert ist, detailliert mit Bezugnahme auf 2 bis 8 beschrieben.
  • Zunächst wird ein Betrieb im Fall des Kühlens der elektrischen Komponente 15 im Kühlmodus des Fahrzeugs mit Bezugnahme auf 2 beschrieben.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Betriebszustand abhängig von einem Kühlmodus eines Fahrzeugs in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • In Bezugnahme auf 2 wird die Kühlvorrichtung 10 betrieben, um die elektrische Komponente 15 zu kühlen. Zudem werden die jeweiligen Komponenten des CE-Moduls 40 betrieben, um den Innenraum des Fahrzeugs zu kühlen, so dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 41 zirkuliert wird.
  • Hier wird die erste Abzweigungsleitung 70 durch einen Betrieb des ersten Ventils V1 geöffnet.
  • Die zweite Verbindungsleitung 60 wird in einem Zustand geöffnet, in dem die Batterie-Kühlleitung 21, die mit dem Batteriemodul B verbunden ist, durch einen Betrieb des vierten Ventils Ventil V4 geschlossen wird.
  • Zudem wird die erste Verbindungsleitung 50 geschlossen, und die Kühlleitung 11, die die elektrische Komponente 15 und den Kondensator 42 verbindet, wird durch den Betrieb des zweiten und dritten Ventils V2 und V3 geöffnet.
  • Hier wird die Verbindung zwischen der Kühlleitung 11 und der Batterie-Kühlleitung 21 durch den Betrieb des ersten, zweiten und dritten Ventils V1, V2 und V3 geschlossen.
  • Zudem wird die zweite Abzweigungsleitung 72 durch einen Betrieb des fünften Ventils Ventil V5 geschlossen. Gleichzeitig öffnet das fünfte Ventil V5 die Kühlleitung 11, die die elektrische Komponente 15 und den Radiator 12 miteinander verbindet.
  • Die dritte Abzweigungsleitung 74 wird durch den Betrieb des Ventils V6 geschlossen .
  • Daher kühlt das Kühlmittel, das in dem Radiator 12 gekühlt wird, die elektrische Komponente 15, während es entlang der Kühlleitungen 11 zirkuliert wird, die miteinander durch das zweite, dritte und fünfte Ventil V2, V3, und V5 verbunden sind, durch einen Betrieb der ersten Wasserpumpe 14.
  • Zudem wird das Kühlmittel der Batterie-Kühlleitung 21 entlang der Batterie-Kühlleitung 21, der ersten Abzweigungsleitung 70, und der zweiten Verbindungsleitung 60 durch einen Betrieb der zweiten Wasserpumpe 23 zirkuliert.
  • In diesem Fall wird die Batterie-Kühlleitung 21, die mit dem Batteriemodul B verbunden ist, durch einen Betrieb des vierten Ventils V4 geschlossen, so dass das Einströmen des Kühlmittels verhindert wird.
  • Hier kondensiert der Unterkondensator 44 zudem das Kältemittel mit mittlerer Temperatur, das den Sammlertrockner 43 von dem Kondensator 42 passiert, mit dem Kühlmittel, das die Kühlleitung 11 passiert, um eine Kondensatmenge des Kältemittels durch den Wärmeaustausch zu erhöhen.
  • Der Unterwärmetauscher 45 kondensiert zudem das Kältemittel mit mittlerer Temperatur, das von dem Unterkondensator 44 ausgestoßen wird, mit dem Kältemittel mit geringer Temperatur, das von dem Verdampfer 47 ausgestoßen wird, durch Wärmeaustausch, so dass die Kondensatmenge durch eine Erhöhung der Unterkühlung des Kältemittels erhöht wird, wodurch die Kondensatmenge des Kältemittels ansteigt.
  • Ferner tauscht der Verdampfer 47 Wärme zwischen dem Kühlmittel, das entlang der Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert wird, und dem Kältemittel mit geringer Temperatur, das darin verdampft wird, und führt das Kühlmittel mit geringer Temperatur der Kühlung 33 zu.
  • Das heißt, das Kältemittel, das entlang der Kältemittelleitung 41 in dem CE-Modul 40 zirkuliert wird, wird hauptsächlich durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel kondensiert, das den Kondensator 42 passiert. Dann wird das Kältemittel sekundär kondensiert, während wieder Wärme in dem Unterkondensator 44 ausgetauscht wird, so dass die Kondensatmenge des Kältemittels erhöht wird.
  • Die Kondensatmenge wird weiter erhöht, während für das Kältemittel, das von dem Unterkondensator 44 ausgestoßen wird, mit dem Kältemittel mit geringer Temperatur, das von dem Verdampfer 47 in dem Unterwärmetauscher 45 zugeführt wird, zudem ein Wärmeaustausch stattfindet.
  • Danach wird das Kältemittel, dessen Kondensatmenge erhöht wurde, in dem Expansionsventil 46 expandiert, und es wird in dem Verdampfer 47 verdampft.
  • In diesem Fall kühlt das Kältemittel, das in dem Verdampfer 47 verdampft wird, das Kühlmittel, das durch die Batterie-Kühlleitung 21 eingeleitet wird. Das Kältemittel, dessen Kondensatmenge erhöht wurde, während es der Reihe nach den Kondensator 42, den Unterkondensator 44, und den Unterwärmetauscher 45 passiert, wird expandiert und dem Verdampfer 47 zugeführt, wodurch das Kältemittel verdampft wird, um die Temperatur in dem Verdampfer 47 zu verringern.
  • Das heißt, dass in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform der Unterkondensator 44 und der Unterwärmetauscher 45 sekundär das Kältemittel kondensieren, wodurch die Bildung von Unterkühlung begünstigt wird. Zudem kann die Kühlleistung und -effizienz im Kühlmodus des Fahrzeugs verbessert werden.
  • Andererseits kühlt das Kältemittel, das in dem Verdampfer 47 verdampft wird, das Kühlmittel, das durch die Batterie-Kühlleitung 21 eingeleitet wird. Das Kühlmittel wird auf eine geringere Temperatur gekühlt, während es den Verdampfer 47 passiert, und wird der Kühlung 33 durch die zweite Verbindungsleitung 60 zugeführt.
  • Somit wird die externe Luft, die in das HVAC-Modul 30 eingeleitet wird, gekühlt, während Wärme mit dem Kühlmittel ausgetauscht wird, das in die Kühlung 33 eingeleitet wird und in dem Zustand einer geringeren Temperatur ist.
  • Die öffnende oder schließende Tür 35 schließt einen Abschnitt, durch den gekühlte externe Luft in das interne Heizelement 31 eindringt, so dass die gekühlte externe Luft das interne Heizelement 31 nicht passiert. Daher wird die gekühlte externe Luft direkt in den Innenraum des Fahrzeugs eingeleitet, was es ermöglicht, den Innenraum des Fahrzeugs effizient zu kühlen.
  • Währenddessen kann im Falle des Kühlens des Batteriemoduls B zusammen mit der elektrischen Komponente 15 im Kühlmodus des Fahrzeugs die Batterie-Kühlleitung 21, die mit dem Batteriemodul B verbunden ist, durch den Betrieb des vierten Ventils V4 geöffnet werden.
  • Die erste und zweite Batterie-Heizleitung 76 und 78 werden durch den Betrieb des siebten und achten Ventils V7 und V8 geschlossen.
  • In diesem Fall wird das Kühlmittel, das gekühlt wird, während es den Verdampfer 47 passiert, entlang der Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert, die mit dem Batteriemodul B und der zweiten Verbindungsleitung 60 verbunden ist. Daher kann das Batteriemodul B effizient durch das Kühlmittel mit geringer Temperatur gekühlt werden, das der Batterie-Kühlleitung 21 zugeführt wird.
  • Der Betrieb im Falle des Erhöhens der Temperatur des Batteriemoduls B im Kühlmodus des Fahrzeugs wird mit Bezugnahme auf 3 beschrieben.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das einen Betriebszustand zum Erhöhen einer Temperatur eines Batteriemoduls in einem Kühlmodus eines Fahrzeugs in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschreibt.
  • In Bezugnahme auf 3 wird die Kühlvorrichtung 10 betrieben, um die elektrische Komponente 15 zu kühlen. Die jeweiligen Komponenten des CE-Moduls 40 werden betrieben, um den Innenraum des Fahrzeugs zu kühlen, so dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 41 zirkuliert wird.
  • Hier wird die erste Abzweigungsleitung 70 durch einen Betrieb des ersten Ventils V1 geöffnet.
  • Die zweite Verbindungsleitung 60 wird in einem Zustand geöffnet, in dem die Batterie-Kühlleitung 21, die mit dem Batteriemodul B verbunden ist, durch den Betrieb des vierten Ventils V4 geschlossen wird.
  • Zudem wird die erste Verbindungsleitung 50 geschlossen, und die Kühlleitung 11, die die elektrische Komponente 15 und den Kondensator 42 verbindet, wird geöffnet, durch den Betrieb des zweiten und dritten Ventils V2 und V3.
  • Hier wird die Verbindung zwischen der Kühlleitung 11 und der Batterie-Kühlleitung 21 durch den Betrieb des ersten, zweiten und dritten Ventils V1, V2 und V3 geschlossen.
  • Zudem wird die zweite Abzweigungsleitung 72 durch einen Betrieb des fünften Ventils V5 geschlossen. Gleichzeitig öffnet das fünfte Ventil V5 die Kühlleitung 11, die die elektrische Komponente 15 und den Radiator 12 miteinander verbindet.
  • Die dritte Abzweigungsleitung 74 wird durch den Betrieb des sechsten Ventils V6 geschlossen.
  • Daher kühlt das Kühlmittel, das in der 12 gekühlt wird, die elektrische Komponente 15, während es entlang der Kühlleitungen 11 zirkuliert wird, die miteinander durch das zweite, dritte und fünfte Ventil V2, V3, und V5 verbunden sind, durch einen Betrieb der ersten Wasserpumpe 14.
  • Zudem wird das Kühlmittel der Batterie-Kühlleitung 21 entlang der Batterie-Kühlleitung 21, der ersten Abzweigungsleitung 70, und der Verbindungsleitung 60 durch einen Betrieb einer zweiten Wasserpumpe 23 zirkuliert.
  • In diesem Fall wird die Batterie-Kühlleitung 21, die mit dem Batteriemodul B verbunden ist, durch das vierte Ventil V4 geschlossen, so dass das Einströmen des Kühlmittels verhindert wird.
  • Hier kann der Unterkondensator 44 sekundär das Kältemittel mit mittlerer Temperatur kondensieren, das den Sammlertrockner 43 von dem Kondensator 42 passiert, durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel, das entlang der Kühlleitung 11 zirkuliert wird, so dass eine Kondensatmenge des Kältemittels erhöht wird.
  • Der Unterwärmetauscher 45 kann sekundär das Kältemittel mit mittlerer Temperatur kondensieren, das von dem Unterkondensator 44 ausgestoßen wird, mit dem Kältemittel mit geringer Temperatur, das von dem Verdampfer 47 ausgestoßen wird, durch Wärmeaustausch, so dass die Kondensatmenge des Kältemittels durch Erhöhung der Unterkühlung erhöht wird, wodurch die Kondensatmenge des Kältemittels erhöht wird.
  • Hier tauscht der Verdampfer 47 Wärme zwischen dem Kühlmittel, das entlang der Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert wird, und dem Kältemittel mit geringer Temperatur, das darin verdampft wird, und führt das Kühlmittel mit geringer Temperatur der Kühlung 33 zu.
  • Das heißt, das Kältemittel, das entlang der Kältemittelleitung 41 in dem CE-Modul 40 zirkuliert wird, wird hauptsächlich durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel kondensiert, das den Kondensator 42 passiert. Dann wird das Kältemittel sekundär in dem Unterkondensator 44 durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel kondensiert, so dass die Kondensatmenge erhöht wird.
  • Das Kältemittel, das von dem Unterkondensator 44 ausgestoßen wird, tauscht Wärme mit dem Kältemittel mit geringer Temperatur, das von dem Verdampfer 47 in dem Unterwärmetauscher 45 zugeführt wird, so dass die Kondensatmenge weiter erhöht wird.
  • Als nächstes wird das Kältemittel, dessen Kondensatmenge erhöht wird, in dem Expansionsventil 46 expandiert und wird in dem Verdampfer 47 verdampft.
  • In diesem Fall kühlt das Kältemittel, das in dem Verdampfer 47 verdampft wird, das Kühlmittel, das durch die Batterie-Kühlleitung 21 eingeleitet wird. Hier wird das Kältemittel, dessen Kondensatmenge erhöht wird, während es der Reihe nach den Kondensator 42, den Unterkondensator 44, und den Unterwärmetauscher 45 passiert, expandiert und dem Verdampfer 47 zugeführt, wodurch das Kältemittel mit der weiter niedrigen Temperatur verdampft wird.
  • Das heißt, in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird, da der Unterkondensator 44 und der Unterwärmetauscher 45 sekundär das Kältemittel kondensieren, dadurch die Bildung einer Unterkühlung gefördert. Zudem kann die Kühlleistung und -effizienz in dem Kühlmodus des Fahrzeugs verbessert werden.
  • Andererseits kühlt das Kältemittel, das in dem Verdampfer 47 verdampft wird, das Kühlmittel, das durch die Batterie-Kühlleitung 21 eingeleitet wird. Entsprechend wird das Kühlmittel auf eine geringe Temperatur gekühlt, während es den Verdampfer 47 passiert, und wird der Kühlung 33 durch die zweite Verbindungsleitung 60 zugeführt.
  • Somit wird die externe Luft, die in das HVAC-Modul 30 eingeleitet wird, gekühlt, während Wärme mit dem Kühlmittel im Zustand geringer Temperatur ausgetauscht wird, das in die Kühlung 33 eingeleitet wird.
  • Die öffnende oder schließende Tür 35 schließt einen Abschnitt, der das interne Heizelement 31 passiert, so dass die gekühlte Luft nicht das interne Heizelement 31 passiert. Daher wird die gekühlte Luft direkt in den Innenraum des Fahrzeugs eingeleitet, wodurch der Innenraum des Fahrzeugs gekühlt wird.
  • Um die Temperatur des Batteriemoduls B zu erhöhen, werden die erste und die zweite Batterie-Heizleitung 76 und 78 durch den Betrieb des siebten und achten Ventils V7 und V8 geöffnet.
  • Die erste und zweite Batterie-Heizleitung 76 und 78 können die geöffnete erste Verbindungsleitung 50 und die Batterie-Kühlleitung 21, die durch das Batteriemodul B verläuft, verbinden.
  • Entsprechend wird das Kühlmittel durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe 52 in der Kühlleitung 11, die durch den Kondensator 42 und den Unterkondensator 44 verläuft, und der ersten Verbindungsleitung 50, die mit der Kühlleitung 11 durch das zweite und dritte Ventil V2 und V3 verbunden ist, zirkuliert.
  • Das heißt, das Kühlmittel, das den Kondensator 42 und den Unterkondensator 44 passiert, wird unter hoher Temperatur und Druck in dem Kompressor 48 komprimiert und tauscht Wärme mit dem zugeführten Kältemittel, so dass die Temperatur davon weiter gesteigert werden kann.
  • Daher wird das Kühlmittel, dessen Temperatur erhöht wird, während es den Kondensator 42 und den Unterkondensator 44 passiert, dem internen Heizelement 31 zugeführt.
  • In diesem Fall wird die öffnende oder schließende Tür 35 geschlossen, so dass externe Luft, die in das HVAC-Modul 30 eingeleitet wird und die Kühlung 33 passiert, nicht das interne Heizelement 31 passiert.
  • In diesem Zustand kann das Kühlmittel mit hoher Temperatur, das entlang der ersten Verbindungsleitung 50 zirkuliert wird, die Temperatur des Batteriemoduls B erhöhen, während es in der Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert wird, die mit dem Batteriemodul B durch die erste und zweite Batterie-Heizleitung 76 und 78 verbunden ist.
  • Ein Betriebsschritt des Sammelns der Abwärme von der elektrischen Komponente und dem Batteriemodul in dem Heizmodus des Fahrzeugs wird in Bezugnahme auf 4 beschrieben.
  • 4 ist ein Blockdiagramm, das einen Betriebszustand zum Sammeln einer Abwärme von einer elektrischen Komponente und einem Batteriemodul in einem Heizmodus eines Fahrzeugs in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • In Bezugnahme auf 4 werden in dem Fall des Sammelns der Abwärme der elektrischen Komponente 15 und des Batteriemoduls B in dem Heizmodus des Fahrzeugs die entsprechenden Komponenten des CE-Moduls 40 betrieben, um den Innenraum des Fahrzeugs zu heizen, so dass das Kältemittel durch die Kältemittelleitung 41 zirkuliert wird.
  • In diesem Fall wird die erste Abzweigungsleitung 70 durch den Betrieb des ersten Ventils V1 geschlossen.
  • Die Batterie-Kühlleitung 21, die mit dem Batteriemodul B verbunden ist, wird durch den Betrieb des vierten Ventils V4 geschlossen. Die zweite Verbindungsleitung 60 wird durch den Betrieb des vierten Ventils V4 geschlossen.
  • Die Kühlleitung 11 und die erste Verbindungsleitung 50, die die elektrische Komponente 15 verbindet, und der Kondensator 42 und der Unterkondensator 44 werden durch den Betrieb des zweiten und dritten Ventils V2 und V3 geöffnet.
  • Ferner ist die Kühlleitung 11 mit der Batterie-Kühlleitung 21 durch den Betrieb des ersten, zweiten und dritten Ventils V1, V2, und V3 verbunden. In einem Zustand, in dem das fünfte Ventil V5 die zweite Abzweigungsleitung 72 öffnet, schließt das fünfte Ventil V5 die Kühlleitung 12, die die elektrische Komponente 15 und den Radiator 12 verbindet.
  • Zudem wird die Abzweigungsleitung 74 durch den Betrieb des sechsten Ventils V6 geschlossen.
  • Die erste und zweite Batterie-Heizleitung 76 und 78 werden durch den Betrieb des siebten und achten Ventils V7 und V8 geschlossen.
  • Daher werden die Kühlleitung 11 und die Batterie-Kühlleitung 21 miteinander durch selektiven Betrieb des ersten bis fünften Ventils V1 bis V5 miteinander verbunden und können einen geschlossenen Kreislauf bilden, entlang von welchem das Kühlmittel zirkuliert wird.
  • Hier kann die Abwärme, die in der elektrischen Komponente 15 erzeugt wird, und die Abwärme, die in dem Batteriemodul B erzeugt wird, die Temperatur des Kühlmittels erhöhen, das entlang der Kühlleitung 11 und der Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert wird.
  • Das Kühlmittel, dessen Temperatur erhöht wird, erhöht weiter die Temperatur des Kältemittels, das von dem Verdampfer 47 ausgestoßen wird, während es den Verdampfer 47 passiert, durch den Betrieb der ersten und zweiten Wasserpumpe 14 und 23.
  • Das Kältemittel, dessen Temperatur erhöht wird, wird in den Kompressor 48 eingeleitet, wird bei einer höheren Temperatur und Druck in dem Kompressor 48 komprimiert und wird dann in den Kondensator 42 eingeleitet. Das Kältemittel, das in den Kondensator 42 eingeleitet wird, wird in den Unterkondensator 44 durch den Sammlertrockner 43 eingeleitet.
  • Hier wird das Kühlmittel entlang der Kühlstrecke 11 zirkuliert, die durch den Kondensator 42 und den Unterkondensator 44 und die erste Verbindungsleitung 50 passiert, die durch die zweiten und dritten Ventile V2 und V3 durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe 52 mit der Kühlleitung 11 verbunden sind.
  • Die Temperatur des Kühlmittels, das der Reihe nach durch den Kondensator 42 und den Unterkondensator 44 passiert, kann weiter erhöht werden, während das Kältemittel Wärme mit dem Kältemittel austauscht, das mit in dem Kompressor 48 mit der höheren Temperatur und dem höheren Druck komprimiert wurde.
  • Daher wird das Kühlmittel, dessen Temperatur erhöht wird, während es den Kondensator 42 und den Unterkondensator 44 passiert, der inneren Heizvorrichtung 31 zugeleitet.
  • Die Öffnungs- oder Schließungstüre 35 wird so geöffnet, dass die externe Luft, die in das HVAC-Modul 30 eingeleitet wird und durch den Kühler 33 passiert, zu welchem die Zufuhr des Kühlmittels gestoppt wird, strömt durch den internen Heizer 31.
  • In diesem Fall wird die Zufuhr des Kühlmittels zu dem Kühler 33 angehalten, wenn die zweite Verbindungsleitung 60 geschlossen wird.
  • Dementsprechend wird die Außenluft von außen in einem Raumtemperaturzustand eingeleitet, der nicht gekühlt wird, wenn er durch den Kühler 33 passiert. Die eingeleitete Außenluft wird in den Hochtemperaturzustand umgewandelt, während sie durch den internen Heizer 31 strömt und wird derart in das Fahrzeuginnere eingeleitet, dass der Radiator des inneren des Fahrzeugs umgesetzt werden kann.
  • Unterdessen kann der Heizer 25 selektiv eingeschaltet werden, wenn nötig, um das Kühlmittel zu erhitzten, das entlang der Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert. Daher kann die Temperatur des Kältemittels, das durch den Verdampfer 47 passiert, schnell erhöht werden.
  • Das heißt, das Wärmepumpensystem 1 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform verwendet Abwärmequellen, die in der elektrischen Komponente 15 und dem Batteriemodul B erzeugt werden, um die Temperatur des Kältemittels in dem Heizmodus des Fahrzeugs zu erhöhen, wodurch es möglich wird, den Energieverbrauch des Kompressors 48 zu verringern und die Wärmeeffizienz zu verbessern.
  • Obgleich in 5 nicht gezeigt, wird im Fall der Rückgewinnung der Abwärme aus nur dem Batteriemodul B in der Heizbetriebsart des Fahrzeugs, die erste Zweigleitung 70 durch den Betrieb des ersten Ventil V1 geöffnet. Zur gleichen Zeit wird die Verbindung zwischen der Kühlleitung 11 und der Batterie-Kühlleitung 21 durch den Betrieb der ersten, zweiten und dritten Ventile V1, V2 und V3 geschlossen .
  • Daher gewinnt das Kühlmittel die Abwärme, die in dem Batteriemodul B erzeugt wird, während es durch einen Betrieb der zweiten Wasserpumpe 23 entlang der Batterie-Kühlleitung 21 und der ersten Zweigleitung 70 zirkuliert wird, so dass eine Temperatur des Kühlmittels erhöht wird. Das Kühlmittel, dessen Temperatur erhöht wird, kann eine Temperatur des Kältemittels durch Wärmeaustausch mit dem Kältemittel erhöhen, während es durch den Verdampfer 47 passiert.
  • Das heißt, obwohl in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform exemplarisch ein Fall beschrieben wurde, bei dem sowohl die Abwärme der elektrischen Komponente 15 als auch die Abwärme des Batteriemoduls B zurückgewonnen werden oder die Abwärme des Batteriemoduls B im Heizmodus des Fahrzeugs zurückgewonnen wird, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Das heißt, die Abwärme, die in der elektrischen Komponente 15 erzeugt wird, mit der Ausnahme der Abwärme des Batteriemoduls B, kann ebenfalls zurückgewonnen werden.
  • In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird ein Betrieb für einen Fall, bei dem die Temperatur des Batteriemoduls B in der Heizbetriebsart des Fahrzeugs erhöht wird, unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
  • 5 ist ein Blockschaltbild, das einen Betriebszustand zum Erhöhen einer Temperatur eines Batteriemoduls in einem Heizmodus eines Fahrzeugs in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf 5 werden in dem Heizmodus des Fahrzeugs, bei der Erhöhung der Temperatur des Batteriemoduls B, die jeweiligen Komponenten des CE-Moduls 40 betrieben, um das Innere des Fahrzeugs zu heizen, so dass das Kältemittel durch die Kältemittelleitung 41 zirkuliert wird.
  • In diesem Zustand wird die erste Zweigleitung 70 durch eine Betätigung des ersten Ventil V1 geschlossen.
  • Die Batterie-Kühlleitung 21, die mit dem Batteriemodul B verbunden ist, wird durch den Betrieb des vierten Ventils V4 geöffnet. Die zweite Verbindungsleitung 60 wird durch den Betrieb des vierten Ventils V4 geschlossen.
  • Die Kühlleitung 11 und die erste Verbindungsleitung 50, die die elektrische Komponente und den Kondensator 42 und den Unterkondensator 44 verbinden, werden durch den Betrieb der zweiten und dritten Ventile V2 und V3 geöffnet.
  • Ferner wird die Kühlleitung 11 durch den Betrieb des ersten, zweiten, und dritten Ventils V1, V2 und V3 mit der Batterie-Kühlleitung 21 verbunden. In dem Zustand in dem das fünfte Ventil V5 die zweite Zweigleitung 72 öffnet, schließt das fünfte Ventil V5 die Kühlleitung 12, welche die elektrische Komponente 15 und den Radiator 12 verbindet.
  • Die dritte Zweigleitung 74 wird durch den Betrieb des sechsten Ventils V6 derart geöffnet, dass sie mit der Kühlleitung 11 und der Batterie-Kühlleitung 21 verbunden ist.
  • Die erste und zweite Batterieheizleitungen 76 und 78 werden durch den Betrieb des siebten und achten Ventils V7 und V8 geöffnet.
  • Dementsprechend werden die Kühlleitung 11 und die Batterie-Kühlleitung 21 miteinander durch selektiven Betrieb der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Ventile V1, V2, V3, V4 und V5 verbunden und können einen geschlossenen Kreislauf bilden, durch welchen das Kühlmittel zirkuliert.
  • Hier erhöht die Abwärme, die in der elektrischen Komponente 15 erzeugt wird,, die Temperatur des Kühlmittels, das entlang der Kühlleitung 11 und der dritten Verzweigungsleitung 74 zirkuliert.
  • Während das Kühlmittel, von dem die Temperatur angehoben wird, durch den Verdampfer 47 passiert, durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 14, erhöht das Kältemittel ferner die Temperatur des Kältemittels, das vom Verdampfer 47 abgegeben wird.
  • Das Kältemittel, von dem die Temperatur angehoben wird, wird in den Kompressor 48 eingeleitet und wird mit der höheren Temperatur und Druck in dem Kompressor 48 komprimiert und dann in den Kondensator 42 eingeleitet. Das Kältemittel, das in den Kondensator 42 eingeleitet wird, wird durch den Sammeltrockner 43 in den Unterkondensator 44 eingeleitet.
  • Hier wird das Kühlmittel durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe 52 entlang der Kühlleitung 11 zirkuliert, die durch den Kondensator 42 und den Unterkondensator 44 und die erste Verbindungsleitung 50 passiert, die durch die zweiten und dritten Ventile V2 und V3 mit der Kühlleitung 11 verbunden sind.
  • Das Kühlmittel, das nachfolgend durch den Kondensator 42 und den Unterkondensator 44 passiert, tauscht Wärme mit dem Kältemittel aus, das komprimiert ist und in dem Kompressor 48 mit der hohen Temperatur und Druck bereitgestellt wird, wodurch die Temperatur weiter angehoben wird.
  • Dementsprechend wird das Kühlmittel, dessen Temperatur angehoben wird, während es den Kondensator 42 und Unterkondensator 44 passiert, dem internen Heizer 31 zugeführt.
  • Die öffnende oder schließende Tür- oder Schließtür 35 wird geöffnet, so dass die Außenluft, die in das HVAC-Modul 30 eingeleitet wird und durch das Kühlelement 33 passiert, zu welchem die Zufuhr des Kühlmittels angehalten wird, durch den internen Heizer 31 strömt.
  • In diesem Fall wird, wenn die zweite Verbindungsleitung 60 geschlossen wird, die Zufuhr des Kühlmittels zum Kühlelement 33 angehalten.
  • Daher wird die Außenluft, die von außen eingeleitet wird, in einem Raumtemperaturzustand eingeleitet, d. h. beim Passieren durch das Kühlelement 33 nicht gekühlt. Die eingeleitete Außenluft wird in den Hochtemperaturzustand umgewandelt, wenn sie durch das interne Heizelement 31 passiert, und wird in das Innere des Fahrzeugs eingeleitet, derart, dass das Heizen des Inneren des Fahrzeugs realisiert werden kann.
  • Das heißt, das Wärmepumpensystem 1 nach der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform erhöht die Temperatur des Batteriemoduls B im Heizmodus des Fahrzeugs, wenn die Abwärmequelle, die von der elektrischen Komponente 15 erzeugt wird, verwendet wird, um die Temperatur des Kühlmittels zu erhöhen, kann der Energieverbrauch des Kompressors 48 verringert und die Heizeffizienz verbessert werden.
  • Hier können die erste und die zweite Heizleitung 76 und 78, die geöffnet werden, um die Temperatur des Batteriemoduls B zu erhöhen, die geöffnete erste Verbindungsleitung 50 und die Batterie-Kühlleitung 21 durch Passieren durch das Batteriemodul B verbinden.
  • Dementsprechend wird die Temperatur des Batteriemoduls B erhöht, während das Hochtemperatur-Kühlmittel entlang der ersten Verbindungsleitung 50 umgewälzt wird, die durch die erste und zweite Batterieheizleitung 76 und 78 mit dem Batteriemodul B verbunden ist.
  • Der Betrieb im Heizungs- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs in dem vorliegenden beispielhaften Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
  • 6 ist ein Blockdiagramm, das einen Betriebszustand je nach Heizungs- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs im Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf 6 werden in dem Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs die jeweiligen Komponenten des CE-Moduls 40 betrieben, um das Innere des Fahrzeugs derart zu heizen, dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 41 zirkuliert.
  • Die erste Zweigleitung 70 wird durch den Betrieb des ersten Ventils V1 geöffnet. Die Batterie-Kühlleitung 21, die mit dem Batteriemodul B verbunden ist, wird durch einen Betrieb des vierten Ventils V4 geschlossen. Zur gleichen Zeit wird die zweite Verbindungsleitung 60 wird durch das vierte Ventil V4 derart geöffnet, dass die erste Zweigleitung 70 und die zweite Verbindungsleitung 60 miteinander verbunden sind.
  • Die Kühlleitung 11, die die elektrische Komponente 15, und den Kondensator 42 und den Unterkondensator 44 verbindet, und die erste Verbindungsleitung 50 werden durch den Betrieb des zweiten und drittes Ventils V2 und V3 geöffnet, um miteinander verbunden werden.
  • Das Verbindung zwischen der Kühlleitung 11 und der Batterie-Kühlleitung 21 wird durch den Betrieb der ersten, zweiten und dritten Ventile V1, V2, und V3 in einem Zustand geschlossen, in dem ein Betrieb der ersten Wasserpumpe 14 gestoppt wird.
  • Die zweite und dritte Abzweigungsleitung 72 und 74 werden durch den Betrieb des fünften und sechsten Ventils V5 und V6 geschlossen.
  • Zudem werden die erste und zweite Batterieheizleitungen 76 und 78 durch den Betrieb des siebten und achten Ventils V7 und V8 geschlossen.
  • Dementsprechend wird das Kühlmittel durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe 52 entlang der Kühlleitung 11, die durch den Kondensator 42 und den Unterkondensator 44 passiert und die erste Verbindungsleitung 50, die mit der Kühlleitung 11 durch das zweite und dritte Ventil V2 und V3 verbunden ist, zirkuliert.
  • Hier erhöht sich die Temperatur des Kühlmittels, das durch den Kondensator 42 und den Unterkondensator 44 passiert, während das Kühlmittel Wärme mit dem Kühlmittel austauscht, das vom Kompressor 48 abgegeben wird, komprimiert in einen Hochtemperatur- und Hochdruckzustand im Kompressor 48, und dem Kondensator 42 zugeleitet wird. Danach wird das Kühlmittel, von welchem die Temperatur angehoben wird, der internen Heizeinrichtung 31 zugeleitet.
  • Inzwischen wird das Kühlmittel der Batterie-Kühlleitung entlang der Batterie-Kühlleitung 21, der ersten Verzweigungsleitung 70 und der zweiten Verbindungsleitung 60 durch einen Betrieb der zweiten Wasserpumpe 23 zirkuliert.
  • Hier tauscht der Verdampfer 47 Wärme mit dem Kühlmittel aus, das entlang der Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert, und dem Niedertemperaturkühlmittel, das darin verdampft, und führt das Niedertemperaturkühlmittel dem Kühlelement 33 zu.
  • In diesem Fall kühlt das Kühlmittel, das in dem Verdampfer verdampft, das Kühlmittel, das durch die Batterie-Kühlleitung 21 eingeleitet wird. Zudem wird das Kühlmittel, das während des Passierens durch den Verdampfer 47 gekühlt wird, dem Kühlelement 33 durch die zweite Verbindungsleitung 60 zugeleitet.
  • Daher wird die Außenluft, die in das HVAC-Modul 30 eingeleitet wird, entfeuchtet, während es durch das Kühlelement 33 passiert, in welches das Niedertemperaturkühlmittel eingeleitet wird. Danach wird die Außenluft in einen Hochtemperaturzustand geändert, während sie durch den internen Heizer 31 strömt, welchem das Hochtemperaturkühlmittel zugeführt wird und wird dann in das Innere des Fahrzeugs eingeleitet, wobei das Innere des Fahrzeugs erwärmt und entfeuchtet wird.
  • In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird der Betrieb unter Bezugnahme auf 7 beschrieben, bei dem die Temperatur des Batteriemoduls B im Heizungs- und Entfeuchtungsmoduls des Fahrzeugs erhöht wird.
  • 7 ist ein Blockdiagramm, das einen Betriebszustand zum Erhöhen einer Temperatur eines Batteriemoduls im Heizungs- und Entfeuchtungsmodus eines Fahrzeugs in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf 7 werden die jeweiligen Komponenten des CE-Moduls 40 betrieben, um das Innere des Fahrzeugs zu heizen, derart, dass das Kältemittel durch die Kältemittelleitung 41 zirkuliert wird, wenn die Temperatur des Batteriemoduls B im Heizungs- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs erhöht wird.
  • In diesem Zustand wird die erste Zweigleitung 70 durch eine Betätigung des ersten Ventils V1 geschlossen. Die Batterie-Kühlleitung 21, die mit dem Batteriemodul B verbunden ist, wird durch den Betrieb des vierten Ventils V4 geschlossen, und gleichzeitigt wird die zweiten Verbindungsleitung 60 durch das vierte Ventil V4 derart geöffnet, dass die erste Verzweigungsleitung 70 und die zweite Verbindungsleitung 60 verbunden sind.
  • Die Kühlleitung 11 und die erste Verbindungsleitung, die die elektrische Komponente 15 und den Kondensator 42 und den Unterkondensator 44 verbinden, werden durch den Betrieb der zweiten und dritten Ventile V2 und V3 geöffnet und miteinander verbunden.
  • In dem Zustand, dass der Betrieb der ersten Wasserpumpe 14 gestoppt wird, werden die Verbindung der Kühlleitung 11 und der Batterie-Kühlleitung 21 durch den Betrieb des ersten, zweiten und dritten Ventils V1, V2 und V3 geschlossen.
  • Die zweite und dritte Abzweigungsleitung 72 und 74 werden durch den Betrieb des fünften und die sechsten Ventils V5 und V6 geschlossen.
  • Die erste und zweite Batterieheizleitung 76 und 78 werden durch den Betrieb des siebten und achten Ventils V7 und V8 geöffnet.
  • Daher wird das Kühlmittel entlang der Kühlleitung 11, die durch den Kondensator 42 und den Unterkondensator 44 zirkuliert und die erste Verbindungsleitung 50, die mit der Kühlleitung 11 durch das zweite und dritte Ventil V2 und V3 verbunden ist, durch einen Betrieb der dritten Wasserpumpe 52 zirkuliert.
  • Hier wird die Temperatur des Kühlmittels, das durch den Kondensator 42 den Unterkondensator 44 passiert, erhöht, während das Kühlmittel Wärme mit dem Kältemittel austauscht, die vom Kompressor 48 abgegeben wird, im Kompressor 48 in einen Hochtemperatur- und Hochdruckzustand komprimiert, und dann dem Kondensator zugeleitet wird. Danach wird das Kühlmittel, dessen Temperatur angehoben wurde, dem internen Heizelement 31 zugeleitet.
  • Andererseits wird das Kühlmittel der Batterie-Kühlleitung 21 durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe 23 entlang der Batterie-Kühlleitung 21, der ersten Verzweigungsleitung 70 und der zweiten Verbindungsleitung 60 zirkuliert.
  • Dabei tauscht der Verdampfer 47 Wärme mit dem Kühlmittel aus, das entlang der Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert und einem Niedertemperatur-Kältemittel, das darin verdampft, und liefert dem Kühlmittel 22 ein Niedertemperaturkühlmittel.
  • In diesem Fall kühlt das Kältemittel, das im Verdampfer 47 verdampft, das Kühlmittel, das durch die Batterie-Kühlleitung 21 eingeleitet wird. Zudem wird das Kühlmittel, das während des Durchgangs durch den Verdampfer 47 gekühlt wurde, dem Kühlelement 33 durch die zweite Verbindungsleitung 60 zugeleitet.
  • Daher wird die Außenluft, die in das HVAC-Modul 30 eingeleitet wurde, entfeuchtet, während sie durch das Kühlelement 33 passiert, in welches das Niedertemperaturkühlmittel eingeleitet wird. Dann wird die Außenluft in einen Hochtemperaturzustand geändert, während sie durch das interne Heizelement 31 passiert, welchem das Hochtemperaturkühlmittel zugeleitet wird und wird dann in das Innere des Fahrzeugs geleitet, wobei das Innere des Fahrzeugs geheizt und entfeuchtet wird.
  • Hier können die erste und zweite Heizleitung 76 und 78, die geöffnet wurden, um die Temperatur des Batteriemoduls B zu erhöhen, die erste Verbindungsleitung 50 und die Batterie-Kühlleitung 21 verbinden, die durch das Batteriemodul B passiert.
  • Dementsprechend kann das Hochtemperaturkühlmittel die Temperatur des Batteriemoduls B erhöhen, während das Hochtemperaturkältemittel, das entlang der ersten Verbindungsleitung 50 zirkuliert, in die Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert wird, die durch die erste und zweite Batterieheizleitung 76 und 78 mit dem Batteriemodul B verbunden ist.
  • Nachfolgend wird der Betrieb unter Bezugnahme auf 8 beschrieben, wenn die Temperatur des Batteriemoduls B in den Zustand erhöht wird, dass der Kühl- oder Heizmodus des Fahrzeugs gestoppt wird.
  • 8 ist ein Blockdiagramm, das einen Betriebszustand zum Erhöhen einer Temperatur eines Batteriemoduls im Heizungs- und Entfeuchtungsmodus eines Fahrzeugs zeigt, wenn dieser nicht betrieben wird, in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Unter Bezugnahme auf 8 wird in dem Zustand, in dem der Kühl- oder Heizmodus des Fahrzeugs nicht betrieben wird, bei der Erhöhung der Temperatur des Batteriemoduls B der Betrieb des CE-Moduls 40 derart gestoppt, dass die Zirkulation des Kältemittels gestoppt wird.
  • Ferner wird die erste Zweigleitung 70 durch den Betrieb des ersten Ventils V1 mit der Batterie-Kühlleitung 21 verbunden. Zudem wird die Verbindung der Batterie-Kühlleitung 21 und der Kühlleitung11 durch den Betrieb des ersten Ventils V1 geschlossen .
  • Dementsprechend bilden die Batterie-Kühlleitung 21 und die erste Verzweigungsleitung 70 einen geschlossenen Kreislauf. Daher passiert das Kühlmittel durch das Batteriemodul B während es entlang der Batterie-Kühlleitung 21 und die erste Verzweigungsleitung 70 durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe 23 zirkuliert wird. Daher passiert das Kühlmittel das Batteriemodul B während es durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe 23 entlang der Batterie-Kühlleitung 21 und der ersten Zweigleitung 70 zirkuliert wird.
  • In diesem Fall wird das Heizelement 25 so betrieben, dass es angeschaltet ist, so, dass das Heizelement 25 das Kühlmittel heizt, das entlang der Batterie-Kühlleitung 21 zirkuliert, um in das Batteriemodul B eingeleitet zu werden, wobei die Temperatur des Batteriemoduls B schnell ansteigt.
  • Daher wird, wenn das Wärmepumpensystem 1 für das Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wie oben beschrieben angewendet wird, die Wärmeenergie, die aus dem Kältemittel zu dem Zeitpunkt des Kondensierens oder Verdampfens des Kältemittel, erzeugt wird, mit dem Kühlmittel wärmeausgetauscht, und eine Innentemperatur des Fahrzeugs wird unter Verwendung des Niedrigtemperatur- oder Hochtemperatur-Kühlmittels gesteuert, dessen Wärme ausgetauscht wird, wodurch es möglich wird, das Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug zu vereinfachen und eine Anordnung von Verbindungsrohren zu vereinfachen, durch die das Kältemittel zirkuliert wird.
  • Darüber hinaus kann das Wärmepumpensystem 1 für ein Fahrzeug die Heizeffizienz des Fahrzeugs verbessern indem die Abwärme der elektrischen Komponente 15 und des Batteriemoduls B verwendet wird, und kann eine gesamte Fahrstrecke des Fahrzeugs erhöhen, indem wirksam die Temperatur des Batteriemoduls B gesteuert wird, so dass das Batteriemodul B eine optimale Leistung aufweist.
  • Ferner wird das CE-Modul 40, das die thermische Energie durch die Kondensation und Verdampfung des Kältemittels erzeugt, abgepackt, und das Hochleistungs-R152-a oder R744-Kältmittel wird verwendet, so dass eine Größe und ein Gewicht reduziert werden können und die Erzeugung von Lärm, Vibrationen und Betriebsinstabilitäten im Vergleich zu einer Klimaanlagenvorrichtung gemäß des Stan
  • Zudem beinhaltet das CE-Modul 40 den Unterkondensator 44, der das Kältemittel und Kühlmittel durch Wärmeaustausch nachfolgend kondensiert und den Unterwärmeaustauscher 45, der das Niedertemperaturkältemittel und das kondensierte Kühlmittel kondensiert, um eine Kondensierungsmenge des Kältemittels zu erhöhen, wobei die Kühlleistung- und Effizienz durch das Erhöhen der Unterkühlung des Kältemittels zu verbessern.
  • Ferner wird das gesamte Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug vereinfacht, wobei es möglich wird, die Kosten, die für die Herstellung des Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug und ein Gewicht des Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug zu verringern und die Raumnutzung zu verbessern.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit dem, was gegenwärtig als praktische beispielhafte Ausführungsformen angesehen wird, beschrieben wurde, ist klar, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern sie im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen im Geiste und Umfang der anhängenden Ansprüche umfasst.
  • 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 1020170100982 [0001]

Claims (22)

  1. Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, aufweisend: eine Kühlvorrichtung, die einen Radiator und eine erste Wasserpumpe beinhaltet durch eine Kühlleitung und ein Kühlmittel entlang der Kühlleitung zum Kühlen einer elektrischen Komponente zirkuliert; ein Batteriemodul, das an einer Batterie-Kühlleitung vorgesehen ist und selektiv mit der Kühlleitung durch ein erstes Ventil verbunden ist; ein Heiz-, Kühl- und Klimatechnik- (HVAC-) Modul, umfassend ein internes Heizelement, mit der Kühlleitung verbunden durch eine erste Verbindungsleitung, einen Kühler, verbunden mit der Batterie-Kühlleitung durch eine zweite Verbindungsleitung, und eine öffnende oder schließende Tür, bereitgestellt zwischen dem internen Heizelement und dem Kühler, und Steuern von Außenluft, die durch den Kühler strömt, zum selektiven Einführen in das interne Heizelement, abhängig von den Kühl-, Heiz-, und Heiz- und Entfeuchtungsmodi des Fahrzeugs; und ein zentralisiertes Energie- (CE-) Modul, verbunden sowohl mit der Batterie-Kühlleitung als auch mit der Kühlleitung, thermale Energie tauschend, die zum Zeitpunkt von Kondensieren und Verdampfen eines darin zirkulierenden Kältemittels erzeugt wird, gegen Wärme von einem Kühlmittel, und Liefern eines Kühlmittels mit geringer oder hoher Temperatur, von welchem die Wärme an HVAC-Modul getauscht wird, wobei das CE-Modul des Weiteren mit einem Unterkondensator versehen ist, in welchem das Kühlmittel und das Kältemittel sekundär Wärme tauschen zum Erhöhen einer Kondensationsmenge durch ein unterkühles Erhöhen des Kältemittels, und ein Unterwärmetauscher, in welchem das Kältemittel mit niedriger Temperatur und das kondensierte Kältemittel Wärme tauschen, um sekundär Kältemittel zu kondensieren.
  2. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei: das CE-Modul umfasst: einen Kondensator, bereitgestellt an den Kühlleitungen, miteinander verbunden durch ein zweites Ventil, bereitgestellt an der Kühlleitung zwischen dem Radiator und dem Batteriemodul, und ein drittes Ventil, bereitgestellt an der Kühlleitung zwischen der elektrischen Komponente und dem ersten Ventil; einen Sammlertrockner, bereitgestellt zwischen dem Kondensator und dem Unterkondensator; ein Expansionsventil, verbunden mit dem Unterwärmetauscher, verbunden mit dem Unterkondensator durch eine Kältemittelleitung, durch die Kältemittelleitung; einen Verdampfer, verbunden mit dem Expansionsventil durch die Kältemittelleitung und bereitgestellt an der Batterie-Kühlleitung zwischen dem Batteriemodul und dem ersten Ventil; und einen Kompressor, bereitgestellt an der Kältemittelleitung zwischen dem Verdampfer und dem Kondensator, den Unterkondensator, verbunden mit dem Sammlertrockner durch die Kältemittelleitung, bereitgestellt an der Kühlleitung, verbunden mit dem Kondensator, und das Kältemittel, aus dem Verdampfer erschöpft, Wärme mit dem Kältemittel, das von dem Unterkondensator geliefert wird, tauscht, während es durch den Unterwärmetauscher passiert, und dann an den Kompressor geliefert wird.
  3. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei: das erste Ventil die Kühlleitung, verbunden mit der elektrischen Komponente zwischen dem Radiator und dem Verdampfer, und die Batterie-Kühlleitung verbindet, und die erste Verbindungsleitung selektiv die Kühlleitung und das interne Heizelement durch das zweite Ventil und das dritte Ventil verbindet.
  4. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, wobei: die Batterie-Kühlleitung mit einer ersten Abzweigungsleitung, den Verdampfer und das Batteriemodul durch das erste Ventil verbindend, versehen ist, die zweite Verbindungsleitung mit der Batterie-Kühlleitung verbunden ist durch ein viertes Ventil zwischen dem Verdampfer und dem Batteriemodul, verbunden durch die erste Abzweigungsleitung, die Kühlleitung, verbindend zwischen der elektrischen Komponente und dem Radiator, mit einer zweiten Abzweigungsleitung, mit der Kühlleitung zwischen dem Radiator und der ersten Wasserpumpe, durch ein fünftes Ventil verbunden, versehen ist, eine dritte Abzweigungsleitung, die Batterie-Kühlleitung durch ein sechstes Ventil abzweigend, zum Steuern einer Lieferung von dem Kältemittel an das Batteriemodul zwischen dem Verdampfer und dem Batteriemodul versehen ist, die Batterie-Kühlleitung, durch das Batteriemodul passierend, mit einer ersten Batterie-Heizleitung, verbunden mit der ersten Verbindungsleitung durch ein siebtes Ventil, bereitgestellt an einer Rückseite von dem Batteriemodul in Bezug auf eine Strömungsrichtung des Kühlmittels, und die Batterie-Kühlleitung, durch das Batteriemodul passierend, wird bereitgestellt mit einer zweiten Batterie-Heizleitung, verbunden mit der ersten Verbindungsleitung an einer Vorderseite von dem Batteriemodul in Bezug auf eine Strömungsrichtung des Kühlmittels und mit einem achten Ventil, versehen ist.
  5. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei: in einem Fall von Kühlen der elektrischen Komponente in einem Kühlungsmodus des Fahrzeugs, die erste Abzweigungsleitung durch das Betreiben des ersten Ventils geöffnet wird, und die zweite Verbindungsleitung in einem Zustand geöffnet wird, in welchem die Batterie-Kühlleitung, verbunden mit dem Batteriemodul, durch das Betreiben des vierten Ventils geschlossen wird, die erste Verbindungsleitung geschlossen wird, und die Kühlleitung, welche die elektrischen Komponente und den Kondensator miteinander verbindet, geöffnet wird, durch Betreiben des zweiten und dritten Ventils, die Verbindung zwischen der Kühlleitung und der Batterie-Kühlleitung geschlossen wird durch Betreiben des ersten bis dritten Ventils, der Kühlleitung, die elektrischen Komponente und den Radiator miteinander verbindend, in einem Zustand geöffnet wird, in welchem die zweite Abzweigungsleitung durch das Betreiben des fünften Ventils geschlossen wird, die dritte Abzweigungsleitung durch das Betreiben des sechsten Ventils geschlossen wird, die ersten und zweiten Batterie-Heizleitungen durch die siebten und achten Ventile geschlossen werden, und das Kältemittel in dem CE-Modul zirkuliert wird.
  6. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei: der Verdampfer das Kühlmittel kühlt, das entlang der Batterie-Kühlleitung zirkuliert wird, in dem Kühlungsmodus des Fahrzeugs mit einem Kältemittel mit niedriger Temperatur, darin verdampft durch einen Wärmetausch, und ein Kühlmittel mit niedriger Temperatur an den Kühler liefert durch die zweite Verbindungsleitung.
  7. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, wobei: in einem Fall von Kühlen des Batteriemoduls zusammen mit der elektrischen Komponente in dem Kühlmodus des Fahrzeugs, die Batterie-Kühlleitung verbunden mit dem Batteriemodul durch das Betreiben des vierten Ventils geöffnet wird, und die ersten und zweiten Batterie-Heizleitungen durch das Betreiben des siebten und achten Ventils geschlossen werden.
  8. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach Anspruch 5, 6 oder 7, wobei: in einem Fall von Erhöhen einer Temperatur von dem Batteriemodul in dem Kühlungsmodus des Fahrzeugs, die Kühlleitung, die die elektrische Komponente und den Kondensator miteinander verbindet, und die erste Verbindungsleitung durch den Betrieb des zweiten und dritten Ventils geöffnet werden, die ersten und zweiten Batterie-Heizleitungen durch den Betrieb des siebten und achten Ventils geöffnet werden, und die Batterie-Kühlleitung, verbunden mit dem Batteriemodul, mit der ersten Verbindungsleitung durch die geöffneten ersten und zweiten Batterie-Heizleitungen verbunden wird.
  9. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei: in einem Fall von Rückgewinnen einer Abwärme von dem Batteriemodul und der elektrischen Komponente in einem Heizmodus des Fahrzeugs, die erste Abzweigungsleitung durch das Betreiben des ersten Ventils geschlossen wird, und die zweite Verbindungsleitung in einem Zustand geschlossen wird, in welchem die Batterie-Kühlleitung verbunden mit dem Batteriemodul, durch das Betreiben des vierten Ventils geöffnet wird, die Kühlleitung, die elektrische Komponente und den Kondensator miteinander verbindend, und die erste Verbindungsleitung durch das Betreiben des zweiten und dritten Ventils geöffnet werden, die Kühlleitung mit der Batterie-Kühlleitung durch das Betreiben des ersten bis dritten Ventils verbunden wird, die Kühlleitung, die elektrische Komponente und den Radiator miteinander verbindend, in einem Zustand geschlossen wird, in welchem die zweite Abzweigungsleitung durch das Betreiben des fünften Ventils geöffnet wird, die dritte Abzweigungsleitung durch das Betreiben des sechsten Ventils geschlossen wird, die ersten und zweiten Batterie-Heizleitungen durch das Betreiben des siebten und achten Ventils geschlossen werden, und das Kältemittel in dem CE-Modul zirkuliert wird.
  10. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei: die Abwärme, in der elektrischen Komponente und dem Batteriemodul erzeugt, eine Temperatur von einem Kühlmittel erhöht, das entlang der Kühlleitung und der Batterie-Kühlleitung zirkuliert wird, und das Kühlmittel, dessen Temperatur erhöht wird, eine Temperatur von einem Kältemittel, aus dem Verdampfer erschöpft, erhöht.
  11. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach Anspruch 9 oder 10, wobei: im Fall von Rückgewinnen der Abwärme nur aus dem Batteriemodul in dem Heizmodus des Fahrzeugs, die erste Abzweigungsleitung durch das Betreiben des ersten Ventils geöffnet wird, und die Verbindung zwischen der Kühlleitung und der Batterie-Kühlleitung durch das Betreiben des ersten bis dritten Ventils geschlossen wird.
  12. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 11, wobei: in einem Fall von Erhöhen einer Temperatur von dem Batteriemodul in einem Heizmodus des Fahrzeugs, die erste Abzweigungsleitung durch Betrieb des ersten Ventils geschlossen wird, und die Batterie-Kühlleitung verbunden mit dem Batteriemodul und der zweiten Verbindungsleitung durch Betrieb des vierten Ventils geschlossen werden, die Kühlleitung und die erste Verbindungsleitung, die elektrische Komponente verbindend, und der Kondensator und der Unterkondensator durch Betrieb der zweiten und dritten Ventile geöffnet werden, die Kühlleitung mit der Batterie-Kühlleitung durch Betrieb der ersten, zweiten und dritten Ventile verbunden wird, die Kühlleitung, die elektrische Komponente verbindend, und der Radiator in einem Zustand geschlossen werden, in dem die zweite Abzweigungsleitung durch Betrieb des fünften Ventils geöffnet wird, die dritte Abzweigungsleitung durch Betrieb des sechsten Ventils geöffnet wird derart, dass die Kühlleitung und die Batterie-Kühlleitung verbunden werden, das Kältemittel in dem CE-Modul zirkuliert wird, die ersten und zweiten Batterie-Heizleitungen durch Betrieb des siebten und achtens Ventils geöffnet werden, und die Batterie-Kühlleitung, verbunden mit dem Batteriemodul, mit der ersten Verbindungsleitung durch die geöffneten ersten und zweiten Batterie-Heizleitungen verbunden wird.
  13. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 12, wobei: in einem Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs, die erste Abzweigungsleitung durch den Betrieb des ersten Ventils geöffnet wird, und die zweite Verbindungsleitung in einem Zustand geöffnet wird, in welchem die Batterie-Kühlleitung, verbunden mit dem Batteriemodul, durch den Betrieb des vierten Ventils geschlossen wird, die Kühlleitung, die elektrische Komponente und den Kondensator miteinander verbindend, und die erste Verbindungsleitung durch den Betrieb des zweiten und dritten Ventils geöffnet werden, die Verbindung der Kühlleitung, mit der elektrischen Komponente und der Batterie-Kühlleitung verbunden, durch den Betrieb des zweiten und dritten Ventils in einem Zustand geschlossen wird, so dass der Betrieb der ersten Wasserpumpe gestoppt wird, die zweiten und dritten Abzweigungsleitungen durch den Betrieb des fünften und sechsten Ventils geschlossen werden, die ersten und zweiten Batterie-Heizleitungen durch den Betrieb des siebten und achten Ventils geschlossen werden, und das Kältemittel in dem CE-Modul zirkuliert wird.
  14. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nacheinem derAnsprüche 4 bis 13, wobei: in einem Fall von Erhöhen der Temperatur von dem Batteriemodul in einem Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs, die erste Abzweigungsleitung durch den Betrieb des ersten Ventils geöffnet wird, und die zweite Verbindungsleitung in einem Zustand geöffnet wird, in welchem die Batterie-Kühlleitung, verbunden mit dem Batteriemodul, durch den Betrieb des vierten Ventils geschlossen wird, die Kühlleitung und die erste Verbindungsleitung, den Kondensator und den Unterkondensator verbindend, durch den Betrieb des zweiten und dritten Ventils geöffnet werden, die Verbindung von der Kühlleitung, verbunden mit der elektrischen Komponente, und die Batterie-Kühlleitung durch den Betrieb des ersten, zweiten und dritten Ventils in einem Zustand geschlossen werden, so dass der Betrieb der ersten Wasserpumpe gestoppt wird, die zweiten und dritten Abzweigungsleitungen geschlossen werden durch den Betrieb des fünften und sechsten Ventils, die ersten und zweiten Batterie-Heizleitungen geöffnet werden durch den Betrieb des siebten und achten Ventils, die Batterie-Kühlleitung, mit dem Batteriemodul verbunden, mit der ersten Verbindungsleitung durch die geöffneten ersten und zweiten Batterie-Heizleitungen verbunden wird, und das Kältemittel in dem CE-Modul zirkuliert wird.
  15. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 14, wobei: in einem Fall von Erhöhen einer Temperatur von dem Batteriemodul in einem Zustand, so dass ein Kühl- oder Heizmodus des Fahrzeugs, das Zirkulieren von dem Kältemittel in dem CE-Modul gestoppt wird, die erste Abzweigungsleitung mit der Batterie-Kühlleitung verbunden wird, und die Verbindung mit der Kühlleitung durch den Betrieb des ersten Ventils geschlossen wird, die Batterie-Kühlleitung, durch das Batteriemodul passierend, durch den Betrieb des vierten Ventils geöffnet wird, die zweiten und dritten Abzweigungsleitungen durch den Betrieb des fünften und sechsten Ventils geschlossen werden, und die ersten und zweiten Batterie-Heizleitungen durch den Betrieb des siebten und achten Ventils geschlossen werden.
  16. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 15, wobei: eine Heizung in der Batterie-Kühlleitung zwischen dem Batteriemodul und dem Verdampfer vorgesehen ist, und die Heizung betrieben wird, um angeschaltet zu werden, so dass das Kühlmittel, welches entlang der Batterie-Kühlleitung zirkuliert, erwärmt wird, um in das Batteriemodul eingeführt zu werden.
  17. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 16, wobei: ein Vorratsbehälter, verbunden mit der zweiten Abzweigungsleitung, zwischen dem Radiator und der ersten Wasserpumpe vorgesehen ist.
  18. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 17, wobei: die zweiten und dritten Ventile jeweils ein 4-Wege-Ventil sind, die ersten, vierten, fünften, sechsten und siebten Ventile jeweils ein 3-Wege-Ventil sind, und das achte Ventil ein 2-Wege-Ventil ist.
  19. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 18, wobei: der Kondensator, der Unterkondensator, und der Verdampfer ein Wärmetauscher vom Wasserkühlungstyp sind, in welchem das Kühlmittel nach innen eingeleitet wird durch die Kühlleitung und die Batterie-Kühlleitung.
  20. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei: das Kältemittel, das in dem CE-Modul zirkuliert, ein R152- oder R744-Kältemittel ist.
  21. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei: eine zweite Wasserpumpe in der Batterie-Kühlleitung vorgesehen ist, und eine dritte Wasserpumpe in der ersten Verbindungsleitung vorgesehen ist.
  22. Wärmepumpensystem für das Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei: die elektrische Komponente ein Motor, eine elektrische Leistungssteuereinheit (EPCU) und ein Bordladegerät (OBC) ist, der Motor und die elektrische Leistungssteuereinheit während des Fahrens erwärmt werden, und das Bordladegerät während des Ladens des Batteriemoduls erwärmt wird.
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