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Die Erfindung betrifft einen Kältekreislauf für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kältekreislaufs für einen Kraftwagen.
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Ein derartiger Kältekreislauf, welcher auch unter der Bezeichnung „Kältemittelkreislauf“ bekannt ist, kann sowohl zum Betrieb einer Klimaanlage eines Kraftwagens, als auch zur Kühlung von Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise Batterien herangezogen werden. Bei einem derartigen Kältekreislauf sind üblicherweise zumindest ein Kondensator und wenigstens ein Verdampfer durch jeweilige Leitungen medienleitend miteinander verbunden, wobei ein Kältemittel anhand eines Kältemittelverdichters durch die Leitungen gefördert und dadurch beispielsweise dem Kondensator und dem Verdampfer zugeführt werden kann.
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Ein Kältekreislauf und ein Verfahren zum Betreiben des Kältekreislaufs einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs sind beispielsweise der
DE 10 2010 042 127 A1 als bekannt zu entnehmen. Der Kältemittelkreislauf umfasst einen Primärkreislauf mit einem Verdichter, einem Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und der Umgebung, einem Sammler, einem ersten Expansionsorgan, einem Wärmeübertrager zur Wärmezufuhr von der zu konditionierenden Zuluft des Fahrzeuginnenraums an das Kältemittel sowie einem parallel zum Wärmeübertrager geschaltet angeordneten, weiteren Wärmeübertrager. Der Kältemittelkreislauf ist für einen kombinierten Kühlmodus und Heizmodus sowie für einen Nachheizmodus für die zu konditionierende Zuluft des Fahrzeuginnenraums ausgebildet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kältekreislauf sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchen der Kältekreislauf besonders flexibel einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Kältekreislauf mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kältekreislaufs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Kältekreislauf für einen Kraftwagen, mit einem Energiespeicher-Wärmeübertrager, welcher zur Wärmeübertragung zwischen einem Energiespeicher des Kraftwagens und einem Kältemittel durch Verdampfen des Kältemittels ausgebildet ist, mit einem Kondensator, welcher zum Kondensieren des Kältemittels und Austausch von beim Kondensieren entstehender Kondensationswärme mit einer Umgebung des Kältekreislaufs ausgebildet ist, mit einem Kältemittelverdichter, welcher stromab des Energiespeicher-Wärmeübertragers und stromauf des Kondensators angeordnet ist und welcher zum Ansaugen des Kältemittels aus dem Energiespeicher-Wärmeübertrager über eine erste Verbindungsleitung medienleitend mit dem Energiespeicher-Wärmeübertrager verbunden und zum Verdichten des Kältemittels auf einen ersten Verdampfungsdruck und Zuführen des verdichteten Kältemittels zu dem Kondensator ausgebildet ist, und mit einem Verdampfer, welcher zum Konditionieren von Luft in einem Fahrzeuginnenraum durch Verdampfen des Kältemittels ausgebildet und parallel zu dem Energiespeicher-Wärmeübertrager mit dem Kältemittel durchströmbar ist.
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Um den Kältekreislauf besonders flexibel einsetzen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kältekreislauf einen Zusatzverdichter umfasst, welcher zum Verdichten des Kältemittels auf einen zweiten Verdampfungsdruck ausgebildet ist und welcher über eine zweite Verbindungsleitung des Kältekreislaufs, die zwischen dem Energiespeicher-Wärmeübertrager und dem Kältemittelverdichter in die erste Verbindungsleitung mündet, medienleitend mit dem Verdampfer verbunden ist, wobei das Kältemittel mittels des Zusatzverdichters unter Umgehung des Kältemittelverdichters durch den Energiespeicher-Wärmeübertrager sowie durch den Verdampfer förderbar ist und der Energiespeicher-Wärmeübertrager als weiterer Kondensator, zum Kondensieren des Kältemittels und Übertragen von beim Kondensieren entstehender Kondensationswärme an den Energiespeicher betreibbar ist.
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Dies ist von Vorteil, da mit dem Einsatz des Zusatzverdichters und der Kältemittelverdichters unterschiedliche Verdampfungsdruckniveaus erzielt werden können, wodurch aus dem ersten Verdampfungsdruck und dem zweiten Verdampfungsdruck resultierender Mitteldruck im Energiespeicher-Wärmeübertrager bedarfsgerecht variabel und flexibel eingestellt und zusätzlich oder alternativ geregelt werden kann. Da die zweite Verbindungsleitung zwischen dem Energiespeicher-Wärmeübertrager und dem Kältemittelverdichter, über welchen dem Kondensator das Kältemittel zuführbar ist, in die erste Verbindungsleitung mündet, kann mittels des Zusatzverdichters sowohl der Energiespeicher-Wärmeübertrager, als auch der Kondensator mit dem anhand des im Zusatzverdichter verdichteten Kältemittels versorgt werden. Der Zusatzverdichter ist dementsprechend dem Energiespeicher-Wärmeübertrager und dem Kondensator zwischengeschaltet, wodurch sowohl der Zusatzverdichter als auch der Kältemittelverdichter zur Einstellung jeweiliger Verdampfungsdruckniveaus am Energiespeicher-Wärmeübertrager und am Kondensator herangezogen werden können. Durch die Möglichkeit den Energiespeicher-Wärmeübertrager als weiterer Kondensator zu betreiben, kann der Energiespeicher-Wärmeübertrager besonders flexibel eingesetzt werden. Der Energiespeicher-Wärmeübertrager kann somit beispielsweise in einem ersten Betriebszustand des Energiespeicher-Wärmeübertragers als Verdampfer betrieben werden, um den Energiespeicher durch Verdampfen des Kältemittels zu kühlen und in einem zweiten Betriebszustand des Energiespeicher-Wärmeübertragers als der weitere Kondensator betrieben werden, um den Energiespeicher bei Bedarf zu erwärmen. Ein Erwärmen des Energiespeichers kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn der Energiespeicher als Hochvoltbatterie, auch Traktionsbatterie genannt, ausgebildet ist und der Energiespeicher, beispielsweise aufgrund einer niedrigen Umgebungstemperatur der Umgebung, eine Temperatur aufweist, welche unterhalb einer vorbestimmten Betriebstemperatur der Traktionsbatterie liegt. Die vorbestimmte Betriebstemperatur kann dabei einer Einsatztemperatur des Energiespeichers entsprechen, bei welcher der Energiespeicher, wenn dieser als Hochvoltbatterie ausgebildet ist, eine optimale elektrische Stromabgabe ermöglicht.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kältekreislaufs für einen Kraftwagen, bei welchem ein Energiespeicher-Wärmeübertrager des Kältekreislaufs zur Wärmeübertragung zwischen einem Energiespeicher des Kraftwagens und einem Kältemittel durch Verdampfen des Kältemittels herangezogen wird, bei welchem ein Kondensator des Kältekreislaufs zum Kondensieren des Kältemittels und Austausch von beim Kondensieren entstehender Kondensationswärme mit einer Umgebung des Kältekreislaufs herangezogen wird, bei welchem ein stromab des Energiespeicher-Wärmeübertragers und stromauf des Kondensators angeordneter Kältemittelverdichter des Kältekreislaufs zum Ansaugen des Kältemittels aus dem Energiespeicher-Wärmeübertrager über eine erste Verbindungsleitung aus dem Energiespeicher-Wärmeübertrager und zum Verdichten des Kältemittels auf einen ersten Verdampfungsdruck und Zuführen des verdichteten Kältemittels zu dem Kondensator herangezogen wird und bei welchem ein parallel zu dem Energiespeicher-Wärmeübertrager mit dem Kältemittel durchströmbarer Verdampfer des Kältekreislaufs zum Konditionieren von Luft in einem Fahrzeuginnenraum durch Verdampfen des Kältemittels herangezogen wird. Erfindungsgemäß wird ein, über eine zweite Verbindungsleitung des Kältekreislaufs, die zwischen dem Energiespeicher-Wärmeübertrager und dem Kältemittelverdichter in die erster Verbindungsleitung mündet, medienleitend mit dem Verdampfer verbundener Zusatzverdichter des Kältekreislaufs zum Verdichten des Kältemittels auf einen zweiten Verdampfungsdruck verwendet, wobei das Kältemittel mittels des Zusatzverdichters unter Umgehung des Kältemittelverdichters durch den Energiespeicher-Wärmeübertrager sowie durch den Verdampfer gefördert wird und der Energiespeicher-Wärmeübertrager als weiterer Kondensator, zum Kondensieren des Kältemittels und Übertragen von beim Kondensieren entstehender Kondensationswärme an den Energiespeicher, betrieben wird.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Kältekreis einen inneren Wärmetauscher (IWT) mit zwei Strömungspfaden. Der erst Strömungspfad des IWT ist stromab des Kondensators angeordnet und der zweite Strömungspfad ist stromauf des Kältemittelverdichters angeordnet.
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Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kältekreislauf vorgestellten Merkmale sowie deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kältekreislaufs, welcher in einem Kraftwagen eingesetzt ist und welcher einen Energiespeicher-Wärmeübertrager, einen Kondensator, einen Kältemittelverdichter, einen Verdampfer und einen Zusatzverdichter aufweist, wobei der Energiespeicher-Wärmeübertrager als Verdampfer zur Wärmeübertragung zwischen einem, als Hochvoltbatterie ausgebildeten Energiespeicher des Kraftwagens und einem Kältemittel des Kältekreislaufs durch Verdampfen des Kältemittels verwendet wird; und
- 2 eine weitere schematische Darstellung des Kältekreislaufs und des Kraftwagens, wobei das Kältemittel durch den Zusatzverdichter unter Umgehung des Kondensators verdichtet und durch den Energiespeicher-Wärmeübertrager gefördert wird, wobei der Energiespeicher-Wärmeübertrager als Kondensator betrieben wird, um den Energiespeicher anhand des Energiespeicher-Wärmeübertragers auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur zu erwärmen, wenn der Energiespeicher eine Temperatur aufweist, welche geringer ist als die Betriebstemperatur.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 und 2 zeigen jeweils schematisch einen Kraftwagen 100 mit einem Kältekreislauf 10. Der Kältekreislauf 10 umfasst einen Energiespeicher-Wärmeübertrager 20, welcher zur Wärmeübertragung zwischen einem Energiespeicher 110 des Kraftwagens 100 und einem Kältemittel durch Verdampfen des Kältemittels ausgebildet ist. Der Energiespeicher 110 ist vorliegend als Hochvoltbatterie, welche auch als „Traktionsbatterie“ bezeichnet werden kann, ausgebildet und dient dementsprechend als Energiequelle für jeweilige elektrische Antriebsmotoren des Kraftwagens 100.
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Der Kältekreislauf 10 umfasst des Weiteren einen Kondensator 30, welcher zum Kondensieren des Kältemittels und Austausch von beim Kondensieren entstehender Kondensationswärme mit einer Umgebung des Kältekreislaufs 10 ausgebildet ist. Die Umgebung des Kältekreislaufs 10 kann auch eine Umgebung des Kraftwagens 100 sein, sodass beispielsweise die Kondensationswärme anhand des Kondensators 30 mit Umgebungsluft, beispielsweise in Form von Fahrtwind welcher bei der Fahrt des Kraftwagens 100 an den Kondensator 30 herangeführt werden kann, ausgetauscht werden kann. Der Kältekreislauf 10 umfasst des Weiteren einen Kältemittelverdichter 40, welcher vorliegend als elektrisch betriebener Kältemittelverdichter ausgebildet ist. Der Kältemittelverdichter 40 ist vorliegend stromab des Energiespeicher-Wärmeübertragers 20 und stromauf de Kondensators 30 angeordnet. Der Kältemittelverdichter 40 dient zum Ansaugen des Kältemittels aus dem Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 über eine erste Verbindungsleitung 12, über welche der Kältemittelverdichter 40 medienleitend mit dem Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 verbunden ist. Der Kältemittelverdichter 40 dient zum Verdichten des Kältemittels auf einen ersten Verdampfungsdruck und zum Zuführen des verdichteten Kältemittels zu dem Kondensator 30. Darüber hinaus umfasst der Kältekreislauf 10 einen Verdampfer 50, welcher zum Konditionieren von Luft in einem Fahrzeuginnenraum, beispielsweise einem Innenraum einer Fahrzeugzelle des Kraftwagens 100, durch Verdampfen des Kältemittels ausgebildet und parallel zu dem Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 mit dem Kältemittel durchströmbar ist. Beim Konditionieren der Luft kann beispielsweise ein Entfeuchten der Luft erfolgen. Beim Betrieb des Kältekreislaufs 10 kann das Kältemittel stromab des Kondensators 30 einen Hochdruck p_1 aufweisen.
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Der Kältekreislauf 10 umfasst des Weiteren einen Zusatzverdichter 60, welcher zum Verdichten des Kältemittels auf einen, von dem ersten Verdampfungsdruck verschiedenen, zweiten Verdampfungsdruck ausgebildet ist. Der Zusatzverdichter 60 ist über eine zweite Verbindungsleitung 14 des Kältekreislaufs 10, die zwischen dem Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 und dem Kältemittelverdichter 40 in die erste Verbindungsleitung 12 mündet, medienleitend mit dem Verdampfer 50 verbunden.
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Der Kältekreislauf 10 umfasst vorliegend drei Leitungszweige L1, L2, L3, durch welche das Kältemittel mittels des Kältemittelverdichters 40 und zusätzlich oder alterativ mittels des Zusatzverdichters 60 förderbar ist.
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In dem ersten Leitungszweig L1 sind der Kondensator 30 und der Kältemittelverdichter 40 angeordnet. In dem zweiten Leitungszweig L2 sind ein erstes Expansionsventil 72 einer Expansionsventilanordnung 70 des Kältekreislaufs 10, sowie der Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 angeordnet. In dem dritten Leitungszweig L3 sind ein zweites Expansionsventil 74 der Expansionsventilanordnung 70, sowie der Verdampfer 50 und der Zusatzverdichter 60 angeordnet. Die jeweiligen Leitungszweige L1, L2, L3 sind vorliegend symbolisch mit Pfeilspitzen versehen, welche in 1 und 2 eine jeweilige Strömungsrichtung des Kältemittels durch den Kältekreislauf 10 beziehungsweise die jeweiligen Leitungszweige L1, L2, L3 verdeutlichen. Beim Betrieb des Kältekreislaufs 10 kann das Kältemittel nach dessen Entspannung durch das zweite Expansionsventil 74 einen Niederdruck p_2, welcher kleiner ist, als der Hochdruck p_1, aufweisen.
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Der Leitungszweig L1, der Leitungszweig L2 sowie der Leitungszweig L3 sind vorliegend an einer ersten Verbindungsstelle S1 miteinander gekoppelt, sodass an der ersten Verbindungsstelle S1 ein Austausch des Kältemittels zwischen den jeweiligen Leitungszweigen L1, L2, L3 erfolgen kann. Die erste Verbindungsstelle S1 ist dabei stromab des Zusatzverdichters 60 sowie zwischen dem Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 und dem Kältemittelverdichter 40 angeordnet.
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Die Leitungszweige L1, L2, L3 sind zudem an einer zweiten Verbindungsstelle S2 des Kältekreislaufs 10 miteinander gekoppelt, sodass auch an der zweiten Verbindungsstelle S2 das Kältemittel zwischen den Leitungszweigen L1, L2, L3 ausgetauscht werden kann. Die zweite Verbindungsstelle S2 ist dabei zwischen den jeweiligen Expansionsventilen 72, 74 und dem Kondensator 30 angeordnet.
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Der Kältekreislauf 10 umfasst des Weiteren einen Kühlwasserkreislauf KWK, welcher sich durch jeweilige, hier nicht weiter dargestellte Kühlkanäle des Energiespeichers 110 sowie durch den Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 oder entlang dem Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 erstreckt. Mittels einer, als Kühlwasserpumpe ausgebildeten, Pumpe 80 des Kältekreislaufs 10 kann Kühlwasser über den Kühlwasserkreislauf KWK in Richtung des Energiespeichers 110 sowie in Richtung des Energiespeicher-Wärmeübertragers 20 geführt werden, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 und dem Energiespeicher 110 mittels des Kühlwassers zu ermöglichen.
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Das Kältemittel kann mittels des Zusatzverdichters 60 unter Umgehung des Kältemittelverdichters 40 durch den Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 sowie durch den Verdampfer 50 gefördert werden, wobei der Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 als weiterer Kondensator zum Kondensieren des Kältemittels und Übertragen von beim Kondensieren entstehender Kondensationswärme über den Kühlwasserkreislauf KWK an den Energiespeicher 110 betrieben werden kann. Die Umgehung des Kältemittelverdichters, bei welcher auch der Kondensator 30 umgangen wird, ist besonders deutlich in 2 erkennbar, in welcher ein in Folge des Umgehens des Kältemittelverdichters 40 und des Kondensators 30 nicht mit dem Kältemittel durchströmter Abschnitt des ersten Leitungszweigs L1 gestrichelt dargestellt ist. Vorliegend erstreckt sich dieser Abschnitt zwischen der ersten Verbindungsstelle S1 und der zweiten Verbindungsstelle S2. Zur Umgehung des Kältemittelverdichters 40 sowie des Kondensators 30 kann der Kältekreislauf 10 eine Ventilvorrichtung mit zwei Schaltventilen 90, 92 umfassen, von welchen ein erstes Schaltventil 90 zur Durchflusseinstellung des Kältemittels an der ersten Verbindungsstelle S1 und ein zweites Schaltventil 92 zur Durchflusseinstellung des Kältemittels an der zweiten Verbindungsstelle S2 angeordnet sein kann. In einer ersten Schaltstellung der jeweiligen Schaltventile 90, 92 können sämtliche Leitungszweige L1, L2, L3 mit dem Kältemittel durchströmt werden, wie in 1 gezeigt ist. In einer zweiten Schaltstellung der Schaltventile 90, 92 kann die beschriebene Umgehung des Kältemittelverdichters 40 sowie des Kondensators 30 erfolgen, wie in 2 gezeigt ist.
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Dadurch, dass das Kältemittel mittels des Zusatzverdichters 60 unter Umgehung des Kältemittelverdichters 40 durch den Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 sowie durch den Verdampfer 50 förderbar ist und der Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 als weiterer Kondensator zum Kondensieren des Kältemittels und Übertragen von beim Kondensieren entstehender Kondensationswärme an den Energiespeicher 110 betrieben werden kann, kann in besonders vorteilhafter Weise der Luft für den Fahrzeuginnenraum zu deren Entfeuchtung Wärme entzogen werden, welche für ein Aufheizen des Energiespeichers 110 auf eine optimale Betriebstemperatur genutzt werden kann, anstatt diese Wärme ungenutzt an die Umgebung abzugeben. In diesem Fall kann beispielsweise das erste Expansionsventil 72 genutzt werden, um eine Drosselung (Entspannung) des Kältemittels zu bewirken. Zusätzlich oder alternativ kann auch das zweite Expansionsventil 74 zur Drosselung (Entspannung) des Kältemittels herangezogen werden, wie in 2 erkennbar ist.
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Die in 2 gezeigte Umgehung des Kältemittelverdichters 40 sowie des Kondensators 30 ist besonders bei niedrigen Umgebungstemperaturen, also mit anderen Worten bei niedrigen Außentemperaturen, bei welchen die Umgebungsluft für den Fahrzeuginnenraum zweckmäßigerweise über den Verdampfer 50, welcher für eine Fahrzeugklimaanlage des Kraftwagens 100 eingesetzt werden kann, entfeuchtet und dabei abgekühlt werden. Dabei kann die Verdichtung des Kältemittels allein durch den Zusatzverdichter 60 erfolgen.
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In 1 und 2 ist erkennbar, dass die zur Entspannung des Kältemittels ausgebildeten Expansionsventile 72, 74 der Expansionsventilanordnung 70 parallel zueinander angeordnet sind und jeweils stromab des Kondensators 30 angeordnet sind. Über den Kondensator 30 können die Expansionsventile 72, 74 der Expansionsventilanordnung 70 mit dem Kältemittel versorgt werden. Das erste Expansionsventil 72 ist medienleitend mit dem Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 und das zweite Expansionsventil 74 medienleitend mit dem Verdampfer 50 verbunden. Dadurch, dass die Expansionsventilanordnung 70 die zwei parallel zueinander angeordneten Expansionsventile 72, 74 umfasst, kann ein besonders bedarfsgerechtes Entspannen des Kältemittels in dem zweiten Leitungszweig L2 beziehungsweise in dem dritten Leitungszweig L3 erfolgen.
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Indem das Kältemittel durch den Zusatzverdichter 60 unter Umgehung des Kondensators 30 verdichtet und durch den Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 gefördert werden kann, wobei der Energiespeicher 110 anhand des Energiespeicher-Wärmeübertragers 20 auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur erwärmt werden kann, wenn der Energiespeicher 110 eine Temperatur aufweist, welche geringe ist als die Betriebstemperatur, kann der Kältekreislauf 10 insgesamt besonders flexibel eingesetzt werden und insbesondere der Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 als Verdampfer (siehe 1) oder alternativ dazu als der weitere Kondensator (siehe 2) betrieben werden.
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Zusammenfassend ermöglicht der Einsatz des Zusatzverdichters 60 zum einen die Implementierung unterschiedlicher Verdampfungsdruckniveaus in dem Verdampfer 50 sowie in dem Energiespeicher-Wärmeübertrager 20, sofern dieser ebenfalls als Verdampfer betrieben wird. Durch den Zusatzverdichter 60 kann das Kältemittel mit einem besonders hohen Saugdruck p_3 in den elektrischen Kältemittelverdichter 40 eintreten, wobei aus dem Saugdruck p_3 eine besonders große Saugdichte und damit ein gesteigerter Fördermassenstrom des elektrischen Kältemittelverdichters 40, insbesondere im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Kältekreisläufen, resultieren kann. Durch den höheren Fördermassenstrom kann eine gesteigerte Kälteleistung des Kältekreislaufs 10 und damit eine besonders große Leistungsziffer erzielt werden.
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Der Zusatzverdichter 60 ermöglicht im normalen Betrieb des Kältekreislaufs 10, bei welchem die Leistungszweige L1, L2, L3 jeweils vollständig durchströmt werden (siehe 1) eine zweistufige Verdichtung des Kältemittels zwischen dem Verdampfer 50, welcher vorliegend als Innenraumverdampfer ausgebildet ist, bis hin zum Kondensator 30. Die zweistufige Verdichtung kann dabei durch den gemeinsamen Betrieb des Kältemittelverdichters 40 und des Zusatzverdichters 60 erzielt werden. Der Betrieb des Zusatzverdichters 60 ermöglicht ein reduziertes Druckverhältnis des Kältemittels über den elektrischen Kältemittelverdichter 40, wodurch dessen Wirkungsgrad gesteigert werden kann. Durch den gemeinsamen Betrieb des Kältemittelverdichters 40 und des Zusatzverdichters 60 können unterschiedliche Verdampfungsdruckniveaus des Kältemittels des Kältekreislaufs 10 erzielt werden.
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Der Kältekreislauf 10 ermöglicht es einerseits den Energiespeicher 110 (hier: Hochvoltbatterie) in dem parallel zum Verdampfer 50, welcher auch als „Innenraumverdampfer“ bezeichnet werden kann, geschalteten Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 zu kühlen, indem der Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 als Verdampfer, welcher auch als Batterieverdampfer bezeichnet werden kann, gekühlt wird. Ein im Batterieverdampfer entstehender Verdampfungsdruck des Kältemittels kann ebenso wie eine im Batterieverdampfer herrschende Verdampfungstemperatur aufgrund eines hohen Temperaturniveaus des Energiespeichers 110 höher liegen als im Verdampfer 50.
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Obwohl der Verdampfer 50 und der Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 miteinander medienleitend gekoppelt sind und dementsprechend von der niedrigen Verdampfungstemperatur im Innenraumverdampfer (Verdampfer 50) bestimmt bzw. vorgegeben sind, wenn eine Wärmeabgabe von dem Energiespeicher 110 an den Energiespeicher-Wärmeübertrager 20 erfolgt, ermöglicht der Zusatzverdichter 60 eine vorteilhafte Druckänderung des Saugdrucks p_3, welcher das Fördervolumen des Verdichters 40 beeinflusst. Der Zusatzverdichter 60 ermöglicht damit eine vorteilhafte Beeinflussung des Saugdrucks p_3 unabhängig von der im Verdampfer 50 auftretenden Verdampfungstemperatur.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kältekreislauf
- 12
- erste Verbindungsleitung
- 14
- zweite Verbindungsleitung
- 20
- Energiespeicher-Wärmeübertrager
- 30
- Kondensator
- 40
- Kältemittelverdichter
- 50
- Verdampfer
- 60
- Zusatzverdichter
- 70
- Expansionsventilanordnung
- 72
- erstes Expansionsventil
- 74
- zweites Expansionsventil
- 80
- Pumpe
- 90
- Erstes Schaltventil
- 92
- Zweites Schaltventil
- 100
- Kraftwagen
- 110
- Energiespeicher
- L1
- Leitungszweig
- L2
- Leitungszweig
- L3
- Leitungszweig
- KWK
- Kühlwasserkreislauf
- p_1
- Hochdruck
- p_2
- Niederdruck
- p_3
- Saugdruck
- S1
- Erste Verbindungsstelle
- S2
- Zweite Verbindungsstelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010042127 A1 [0003]
