DE102018110007A1

DE102018110007A1 - Modulierendes fahrzeugheiz- und kühlsystem und steuerverfahren

Info

Publication number: DE102018110007A1
Application number: DE102018110007.8A
Authority: DE
Inventors: Manfred Koberstein; Angelo Patti; Loren John Lohmeyer III; Jing He
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2018-10-31
Also published as: US10183549B2; CN108800659A; CN108800659B; US20180312034A1

Abstract

Ein Fahrzeug mit einem Heiz- und Kühlsystem schließt eine Kältemittelschleife mit einem ersten und zweiten Wärmetauscher, einem Kompressor und einer Expansionsvorrichtung und eine Kühlmittelschleife ein. Die Kühlmittelschleife ist in einer Ausführungsform verbunden, um einem ersten Kühlmittelstrom zu ermöglichen, durch jeden aus einer Mehrzahl von Wärmetauschern und eine Hilfskühlmittelschleife geleitet zu werden, und einem zweiten Kühlmittelstrom zu ermöglichen, durch jeden aus der Mehrzahl von Wärmetauschern und die Hilfskühlmittelschleife geleitet zu werden, je nach Betriebsmodus. Ein Steuermodul steuert den ersten und zweiten Kühlmittelstrom je nach Betriebsmodus. In einer anderen Ausführungsform schließt die Kühlmittelschleife einen ersten und zweiten Krümmer und Behälter mit regulierenden Abgabe- und Aufnahmeanschlüssen zum Leiten des ersten und zweiten Stroms ein. Die Hilfskühlmittelschleife dient dem Erwärmen/Kühlen einer oder mehrerer Komponenten, wie etwa einer Batterie, je nach Betriebsmodus.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Dieses Dokument betrifft im Allgemeinen Heiz- und Kühlsysteme eines Fahrzeugs und im Besonderen ein modulierendes Heiz- und Kühlsystem mit einem optionalen Wärmeverwaltungssystem.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Angetrieben durch direkte und indirekte Gesetzgebungen wird die Elektrifizierung für die Compliance in der künftigen Automobilwelt erforderlich sein. Für Hybrid- und Elektrofahrzeuge stellen Wärmepumpensysteme eine erprobte Lösung dar, um die Reichweite von elektrifizierten Fahrzeugen zu erweitern und bieten ein erhebliches Potential bei der Erfüllung steigender Anforderungen an die Elektrifizierung. Verglichen mit Heizverfahren, die z. B. Hochspannungsheizungen mit positivem Temperaturkoeffizient (HV-PTC) oder Phasenwechselmaterial(PCM)-Wärmespeicher verwenden, kann ein Wärmepumpensystem die Reichweite um bis zu 30 % steigern (FTP-Fahrzyklus bei -10 °C; Lieferantendaten).
Die gemeinhin verwendeten Luft-Luft-Wärmepumpensysteme zeigen die höchste Energieeffizienz. Solche Systeme beinhalten jedoch aufwändige Steuerungen und erhöhen die Kosten teilweise aufgrund der Hinzufügung von Kältemittelventilen. Darüber hinaus bestehen bestimmte potentielle Sicherheitsrisiken, die mit solchen Systemen einhergehen, die Kältemittel durch Kabinenwärmetauscher leiten. Im Fall eines Verdampferbruchs, wenn z. B. das natürliche Kältemittel R744 (Kohlenstoffdioxid) verwendet wird, könnte ein solcher Bruch Gesundheitsgefahren für die Insassen aufgrund der erhöhten CO₂-Konzentration in der Fahrgastzelle bedeuten.
Sekundärschleifen-Wärmepumpensysteme hingegen bieten einen relativ einfachen Aufbau, der einfachere Steuerungen unterstützt und kosteneffizient ist. Alles in allem werden potentielle Sicherheitsrisiken minimiert, da kein Kältemittel durch Kabinenwärmetauscher geleitet wird. Darüber hinaus verwendet eine Sekundärschleifen-Wärmepumpe typischerweise weniger Kältemittelfüllung als eine Luft-Luft-Wärmepumpe ähnlicher Größe. Dies könnte eine erhebliche Kostenersparnis für R1234yf-Systeme darstellen, bei denen das Kältemittel selbst relativ teuer ist. Während diese System viele der erwähnten Probleme lösen, die mit anderen Systemen einhergehen, sind Sekundärschleifensysteme vorrangig aufgrund von Wärmeübertragung, zu der es indirekt zwischen Umgebungsluft und Fahrgastzellenluft kommt, im Allgemeinen weniger effizient.
Aufgrund der erwähnten und deutlichen Vorteile von Sekundärschleifen-Wärmepumpensystemen besteht Bedarf an solch einem System, das in der Lage zu dynamischer, adaptiver Steuerung für verbesserte Energieeffizienz ist. Ein solches System könnte ausreichend sein, um HV-PTC-Heizungen für die Fahrgastzelle und HV-PTC-Heizungen zum Erwärmen von Fahrzeugkomponenten (z. B. einer oder mehrerer Batterien) zu erübrigen, wodurch aus solchen System eine wettbewerbsfähigere Lösung für die Verwendung im Klimasteuerungs- und Wärmemanagement in Fahrzeugen wird.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß den hier beschriebenen Zwecken und Vorteilen wird ein Fahrzeug mit einem Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs(HLK)-System zum Erwärmen und Kühlen eines Fahrgastzellensystems bereitgestellt. Das HLK-System kann grob als eine Kältemittelschleife mit einem ersten und zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher, eine Kühlmittelschleife mit einem ersten Behälter und einem ersten Krümmer zum Leiten eines ersten Kühlmittelstroms durch mindestens einen aus einer Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern und einen zweiten Behälter und einen zweiten Krümmer zum Leiten eines zweiten Kühlmittelstroms durch mindestens einen anderen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern, je nach Betriebsmodus, und ein Steuermodul zum Steuern des ersten und zweiten Kühlmittelbehälters und des ersten und zweiten Krümmers, je nach dem Betriebsmodus, umfassend beschrieben werden.
In einer anderen möglichen Ausführungsform schließt die Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern mindestens einen äußeren Wärmetauscher und einen ersten und zweiten Fahrgastzellen-Wärmetauscher ein.
In einer anderen möglichen Ausführungsform schließt jeder der ersten und zweiten Behälter und Krümmer mindestens einen Abgabeanschluss und mindestens einen Aufnahmeanschluss ein und steuert das Steuermodul einen Grad der Öffnung des mindestens einen Abgabeanschlusses und des mindestens einen Aufnahmeanschlusses.
In noch einer anderen Ausführungsform wird der erste Kühlmittelstrom im ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher erwärmt und durch den ersten Krümmer, den äußeren Wärmetauscher und den ersten Behälter zum Kühlen des ersten Kühlmittelstroms geleitet und wird der zweite Kühlmittelstrom im zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühlt und durch den zweiten Krümmer, den ersten Fahrgastzellen-Wärmetauscher und den zweiten Behälter zum Senken einer Temperatur in der Fahrgastzelle in einem Kühlbetriebsmodus geleitet.
In einer anderen möglichen Ausführungsform wird der erste Kühlmittelstrom im ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher erwärmt und durch den ersten Krümmer, den zweiten Fahrgastzellen-Wärmetauscher und den ersten Behälter zum Erhöhen einer Temperatur in der Fahrgastzelle geleitet und wird der zweite Kühlmittelstrom im zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühlt und durch den zweiten Krümmer, den äußeren Wärmetauscher und den zweiten Behälter zum Erwärmen des zweiten Kühlmittelstroms in einem Heizbetriebsmodus geleitet.
In noch einer anderen Ausführungsform wird der erste Kühlmittelstrom im ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher erwärmt und durch den ersten Krümmer, den äußeren Wärmetauscher, den ersten Fahrgastzellen-Wärmetauscher und den ersten Behälter zum Kühlen des ersten Kühlmittelstroms und zum Erwärmen der Fahrgastzelle geleitet und wird der zweite Kühlmittelstrom im zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühlt und durch den zweiten Krümmer, den zweiten Fahrgastzellen-Wärmetauscher und den zweiten Behälter zum Kühlen der Fahrgastzelle in einem Entfeuchtungs- und Wiedererwärmungsbetriebsmodus geleitet.
In einer anderen möglichen Ausführungsform wird der erste Kühlmittelstrom im ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher erwärmt und durch den ersten Krümmer, eine Hilfskühlmittelschleife und den ersten Behälter zum Erwärmen einer Komponente geleitet.
In einer anderen möglichen Ausführungsform wird der zweite Kühlmittelstrom im zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühlt und durch den zweiten Krümmer, eine Hilfskühlmittelschleife und den zweiten Behälter zum Kühlen einer Komponente geleitet.
In einer anderen möglichen Ausführungsform schließt ein Fahrzeugheiz- und Kühlsystem eine Kältemittelschleife mit mindestens einem ersten und zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher, einem Kompressor und einer Expansionsvorrichtung, durch die ein Kältemittel fließt, eine Kühlmittelschleife, die verbunden ist, um einem ersten Kühlmittelstrom zu ermöglichen, durch mindestens einen aus einer Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern geleitet zu werden, und einem zweiten Kühlmittelstrom zu ermöglichen, durch den mindestens einen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern geleitet zu werden, je nach Betriebsmodus, und ein Steuermodul zum Steuern des ersten und zweiten Kühlmittelstroms, je nach dem Betriebsmodus, ein.
In einer anderen möglichen Ausführungsform schließt die Kältemittelschleife ferner mindestens eines aus einem inneren Wärmetauscher, einem Zweiwegeventil, einem Dreiwegeventil, einem Akkumulator und einer zweiten Expansionsvorrichtung ein.
In noch einer anderen möglichen Ausführungsform schließt die Kühlmittelschleife eine Mehrzahl von Vierwegeventilen zum Leiten des ersten Kühlmittelstroms durch mindestens einen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern und des zweiten Kühlmittelstroms durch mindestens einen anderen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern, je nach dem Betriebsmodus, ein.
In noch einer anderen möglichen Ausführungsform steuert das Steuermodul ferner die Mehrzahl von Vierwegeventilen.
In einer anderen möglichen Ausführungsform wird der erste Kühlmittelstrom im ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher erwärmt und von der Mehrzahl von Vierwegeventilen durch den äußeren Wärmetauscher zum Kühlen des ersten Kühlmittelstroms geleitet und wird der zweite Kühlmittelstrom im zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühlt und von der Mehrzahl von Vierwegeventilen durch den ersten Fahrgastzellen-Wärmetauscher zum Senken einer Temperatur in der Fahrgastzelle in einem Kühlbetriebsmodus geleitet.
In noch einer anderen möglichen Ausführungsform wird der erste Kühlmittelstrom im ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher erwärmt und von der Mehrzahl von Vierwegeventilen durch den zweiten Fahrgastzellen-Wärmetauscher zum Erhöhen einer Temperatur in der Fahrgastzelle geleitet und wird der zweite Kühlmittelstrom im zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühlt und von der Mehrzahl von Vierwegeventilen durch den äußeren Wärmetauscher zum Erwärmen des zweiten Kühlmittelstroms in einem Heizbetriebsmodus geleitet.
In einer anderen möglichen Ausführungsform wird der erste Kühlmittelstrom im ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher erwärmt und von der Mehrzahl von Vierwegeventilen durch den äußeren Wärmetauscher und den ersten Fahrgastzellen-Wärmetauscher zum Kühlen des ersten Kühlmittelstroms und zum Erwärmen der Fahrgastzelle geleitet und wird der zweite Kühlmittelstrom im zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühlt und von der Mehrzahl von Vierwegeventilen durch den zweiten Fahrgastzellen-Wärmetauscher zum Kühlen der Fahrgastzelle in einem Entfeuchtungs- und Wiedererwärmungsbetriebsmodus geleitet.
In noch einer anderen möglichen Ausführungsform wird der erste Kühlmittelstrom im ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher erwärmt und von der Mehrzahl von Vierwegeventilen durch eine Hilfskühlmittelschleife zum Erwärmen einer Komponente geleitet oder wird der zweite Kühlmittelstrom im zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühlt und von der Mehrzahl von Vierwegeventilen durch die Hilfskühlmittelschleife zum Kühlen der Komponente geleitet, je nach dem Betriebsmodus.
In noch einer weiteren möglichen Ausführungsform beinhaltet die Kühlmittelschleife eine Mehrzahl von Behältern und Krümmern zum Leiten des ersten Kühlmittelstroms durch mindestens einen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern und des zweiten Kühlmittelstroms durch mindestens einen anderen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern, je nach dem Betriebsmodus.
In einer anderen möglichen Ausführungsform wird der erste Kühlmittelstrom im ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher erwärmt und von mindestens einem aus der Mehrzahl von Behältern und Krümmern durch eine Hilfskühlmittelschleife zum Erwärmen einer Komponente geleitet oder wird der zweite Kühlmittelstrom im zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühlt und von mindestens einem anderen aus der Mehrzahl von Behältern und Krümmern durch die Hilfskühlmittelschleife zum Kühlen der Komponente geleitet, je nach dem Betriebsmodus.
Gemäß den hier beschriebenen Zwecken und Vorteilen wird ein Verfahren zum Erwärmen und Kühlen einer Fahrgastzelle in einem Fahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren kann weitgehend so beschrieben sein, dass es die folgenden Schritte umfasst: (a) Leiten eines Kältemittels durch eine Kältemittelschleife; (b) Leiten eines ersten Kühlmittelstroms durch mindestens einen aus einer Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern; (c) Leiten eines zweiten Kühlmittelstroms durch mindestens einen anderen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern; und (d) Steuern der Leitungsschritte je nach Betriebsmodus.
In einer anderen möglichen Ausführungsform beinhaltet das Verfahren ferner den Schritt des Leitens des ersten Kühlmittelstroms durch einen ersten Krümmer, eine Hilfskühlmittelschleife und einen ersten Behälter zum Erwärmen einer Komponente oder des zweiten Kühlmittelstroms durch einen zweiten Krümmer, die Hilfskühlmittelschleife und einen zweiten Behälter zum Kühlen der Komponente, je nach dem Betriebsmodus.
In der folgenden Beschreibung werden mehrere Ausführungsformen eines Fahrzeugheiz- und Kühlsystems mit einem Wärmeverwaltungssystem und zugehörige Verfahren zum Heizen und Kühlen einer Fahrgastzelle im Fahrzeug dargestellt und beschrieben. Es sollte angemerkt werden, dass die Verfahren und Systeme zu anderen, unterschiedlichen Ausführungsformen in der Lage sind und deren mehrere Details zur Modifikation in verschiedenen, offensichtlichen Aspekten in der Lage sind, ohne jeweils von den Verfahren und Baugruppen, wie in den folgenden Ansprüchen dargelegt und beschrieben, abzuweichen. Dementsprechend sollten die Zeichnungen und Beschreibungen ihrem Wesen nach als veranschaulichend und nicht als einschränkend betrachtet werden.
Figurenliste
Die beigefügten, hierin aufgenommenen und einen Teil der Beschreibung bildenden Zeichnungsfiguren veranschaulichen mehrere Aspekte des Fahrzeugheiz- und Kühlsystems mit einem Wärmemanagementsystem und zugehörigen Verfahren und dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, bestimmte Grundsätze davon zu erläutern. In den Zeichnungsfiguren gilt:

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugheiz- und Kühlsystems mit einer Kältemittelschleife und einer sekundären Kühlmittelschleife;
Die 2A-2E zeigen verschiedene alternative Ausführungsformen der Kältemittelschleife;
3 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugheiz- und Kühlsystems mit modulierenden Krümmern, das in einem Kühlmodus arbeitet;
4 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugheiz- und Kühlsystems mit modulierenden Krümmern, das in einem Heizmodus arbeitet, während es Kühlung für Komponenten bereitstellt;
5 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugheiz- und Kühlsystems mit modulierenden Krümmern, das in einem Heizmodus arbeitet, während es Erwärmung für Komponenten bereitstellt;
6 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugheiz- und Kühlsystems mit modulierenden Krümmern, das in einem Entfeuchtungsmodus arbeitet, während es Kühlung für Komponenten bereitstellt;
7 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Fahrzeugheiz- und Kühlsystems mit einer Mehrzahl von Regelventilen;
8 ist eine schematische Darstellung der alternativen Ausführungsform des Fahrzeugheiz- und Kühlsystems mit einer Mehrzahl von Regelventilen, die in einem Kühlmodus arbeiten;
9 ist eine schematische Darstellung der alternativen Ausführungsform des Fahrzeugheiz- und Kühlsystems mit einer Mehrzahl von Regelventilen, die in einem Heizmodus arbeiten; und
10 ist eine schematische Darstellung der alternativen Ausführungsform des Fahrzeugheiz- und Kühlsystems mit einer Mehrzahl von Regelventilen, die in einem Entfeuchtungs- und Wiedererwärmungsmodus arbeiten.

Nun wird ausführlich auf die vorliegenden Ausführungsformen des Fahrzeugheiz- und Kühl systems mit dem Wärmemanagementsystem und zugehörigen Verfahren zum Erwärmen und Kühlen einer Fahrgastzelle Bezug genommen, wovon Beispiele in den begleitenden Zeichnungsfiguren veranschaulicht sind, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente darzustellen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nun wird auf 1 Bezug genommen, die eine schematische Darstellung eines Fahrzeugheiz- und Kühlsystems 10 veranschaulicht, das eine Primärschleife 12 und eine Sekundärschleife 14 einschließt. Während das System in jedem beliebigen Fahrzeugtyp betreibbar ist, wird es am geeignetsten für Hybrid- und Elektrofahrzeuge betrachtet. In der Primärschleife 12 tritt ein Fluid (z. B., an R744 oder R1234yf Kältemittel) in Form eines gas- oder dampfförmigen Kältemittels in einen Sauganschluss eines Kompressors 16 ein und wird zu einem gasförmigen Kältemittel mit hohem Druck und hoher Temperatur komprimiert. Das gasförmige Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck verlässt den Kompressor 16, wie durch den Wirkungspfeil 18 gezeigt, und strömt in einen ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 20.
Der erste Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 20 fungiert als ein Kondensator. Im ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher, oder Kondensator, 20, wird das gasförmige Kältemittel mit hohem Druck und hoher Temperatur, das vom Kompressor 16 abgegeben wird, gekühlt, in dem es Wärme an ein Kühlmittel in der Sekundärschleife 14 abgibt. Das gekühlte Kältemittel mit hohem Druck wird dann zu einer Expansionsvorrichtung 22 geschickt, wie vom Wirkungspfeil 24 dargestellt. In der Expansionsvorrichtung 22 wird das Abgabekältemittel aus dem Kondensator 20 expandiert, damit es zu einem flüssigen und dampfförmigen Kältemittelgemisch mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur zu werden, das einem zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 26 zugeführt wird, wie vom Wirkungspfeil 28 dargestellt. Der zweite Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 26 fungiert als ein Verdampfer.
Die Expansionsvorrichtung 22 könnte ein Drosselrohr mit einer festen Öffnungsgröße sein, eine Wärmeexpansionsvorrichtung zum Erbringen einer spezifischen Überhitzung am Auslass des Verdampfers oder eine elektronische Expansionsvorrichtung mit verstellbarer Öffnungsgröße sein. Wenn die Expansionsvorrichtung 22 eine elektronische Expansionsvorrichtung mit einer Öffnung darin ist, durch die das Kältemittel, wie in der beschriebenen Ausführungsform, hindurchgeht, wird die Regelung des Kältemittelstroms, oder die Drosselung, zum Steuern einer Temperatur des Kältemittels verwendet, das dem zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 26 zugeführt wird. Das Erhöhen des Druckabfalls verringert zwangsläufig die Temperatur des Kältemittels, das in den Verdampfer 26 eintritt. Ein Steuermodul 30 ist elektrisch mit der Expansionsvorrichtung 22 verbunden (wie von der gestrichelten Linie dargestellt) und arbeitet zum Steuern eines Stroms und eines Druckabfalls des Kältemittels, das sich durch die Expansionsvorrichtung bewegt, um eine optimale Leistung zu gewährleisten. Das Steuermodul 30 steuert einen Grad der Öffnung in der Expansionsvorrichtung 22, der den Druckabfall des Kältemittels bestimmt, das sich durch die Vorrichtung bewegt.
Im zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher, oder Verdampfer, 26, verkocht das flüssige und dampfförmige Kältemittelgemisch mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur zu einem Dampf aufgrund der Wärme, die dem Kühlmittel in der Sekundärschleife 14 entnommen wird. Das dampfförmige Kältemittel mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur verlässt den Verdampfer 26, wie vom Wirkungspfeil 32 dargestellt, und wird am Sauganschluss des Kompressors 16 aufgenommen. Im Kompressor 16 wird das Kältemittel wieder komprimiert und durch die Primärschleife 12 geleitet.
Wie in 1 dargestellt, ist das Steuermodul 30 elektrisch mit Komponenten im System 10 (wie von den gestrichelten Linien gezeigt) zusätzlich zur Expansionsvorrichtung 22 verbunden. Eine solche Komponente ist der Kompressor 16. In der beschriebenen Ausführungsform ist der Kompressor 16 ein elektrischer Kompressor, der von einem drehzahlvariablen Motor (nicht dargestellt) angetrieben wird, und passt das Steuermodul 30 eine Drehzahl des Motors an. Andere Ausführungsformen können Kompressoren mit fester oder variabler Verdrängung verwenden, die von einer Kompressorkupplung angetrieben werden, die wiederum von einem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs angetrieben wird.
Andere Komponenten, die mit dem Steuermodul 30 verbunden sind, schießen einen ersten Behälter 68, einen ersten Krümmer 70, einen zweiten Behälter 74 und einen zweiten Krümmer 72 ein. Der erste und zweite Behälter und Krümmer schließen jeweils eine Mehrzahl regulierender Abgabe- und Aufnahmeanschlüsse ein. Die Aufnahme- und Abgabeanschlüsse werden von den großen Kreisen in den Zeichnungen angegeben, wobei aktive Anschlüsse als ausgefüllte Kreise und inaktive Anschlüsse als leere Kreise dargestellt sind. In der beschriebenen Ausführungsform passt das Steuermodul 30 eine Öffnung jedes der Abgabe- und Aufnahmeanschlüsse der ersten und zweiten Behälter und Krümmer je nach Betriebsmodus und gewünschter Abgabe an.
Während die beschriebene Ausführungsform ein einzelnes Steuermodul 30 verwendet, um die Mehrzahl von Komponenten im System 10 zu steuern, könnte jedes aus einer Mehrzahl von Steuermodulen, die mit einem Fahrzeugcomputer über einen Controller-Area-Network(CAN)-Bus im Fahrzeug verbunden sind, wie im Fach bekannt, zum Steuern einer oder mehrerer aus der Mehrzahl von Komponenten des Systems 10 verwendet werden. Das Steuermodul 30 reagiert auf einen Schalter (oder andere Eingabemittel), der von einem Insassen im Fahrzeug betätigt wird. Der Schalter (z. B. ein Wechselstrom-An/AusSchalter) ändert einen Betriebsmodus von z. B. einem Kühlmodus in einen Aus-Modus, einen Heizmodus oder einen anderen Betriebsmodus.
Wie im Allgemeinen in 2 dargestellt, kann die Konfiguration der Primärschleife in alternativen Ausführungsformen variieren. 2A stellt z. B. eine Grundkonfiguration einer Primärschleife 32 dar. Wie oben beschrieben, schließt diese Primärschleife einen Kompressor 34, einen Kondensator 36, eine Expansionsvorrichtung 38 und einen Verdampfer 40 ein. 2B stellt eine Primärschleife 42 dar, die ähnlich zur grundlegenden Primärschleife 32 aus 2A konfiguriert ist, schließt jedoch einen inneren Wärmetauscher 44 ein, der zwischen dem Kondensator 36 und der Expansionsvorrichtung 38 sowie zwischen dem Verdampfer 40 und dem Kompressor 34 positioniert ist. 2C stellt eine weitere ähnliche Primärschleife 46 dar, die einen Separator 48 in Form eines Flash-Gas-Bypasses einschließt, der zwischen der Expansionsvorrichtung 38 und dem Verdampfer 40 positioniert ist. Ein Zweiwegeventil 50 ist zwischen dem Verdampfer 40 und dem Separator 48 zum Steuern eine Dampfmenge positioniert, die in den Kompressor 34 eintritt. Gleichermaßen führt 2D erneut den inneren Wärmetauscher 44 aus 2B in die Primärschleife 52 zwischen dem Kondensator 36 und der Expansionsvorrichtung 38 ein. Schließlich ist eine Primärschleife 54 in 2E dargestellt, die ähnlich zu 2D ist, aber eine zweite Expansionsvorrichtung 56 einschließt, die zwischen dem Separator 48 und dem Verdampfer 40 positioniert ist. Das Hinzufügen der zweiten Expansionsvorrichtung 56 erforderte außerdem den Austausch des Zweiwegeventils 50 durch ein Dreiwegeventil 58. Das Dreiwegeventil 58 ist mit einem Steuermodul verbunden und steuert eine Menge an Dampf mit mittlerem Druck und mittlerer Temperatur, der in den Sauganschluss des Kompressors 34 eintritt. Der Betrieb jeder der erwähnten Primärschleifen ist im Fach bekannt und der Verweis auf eine Primärschleife oder eine Kältemittelschleife betrifft hier eine beliebige der Ausführungsformen aus 2 oder andere bekannte Kältemittelschleifen.
Wie oben angesprochen, interagiert die Primärschleife 12 mit der Sekundärschleife 14 vorrangig durch Wärmeübertragung, zu der es im ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 20 und im zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 26 kommt. In der Sekundärschleife 14 steuert das Steuermodul 30 Kühlmittelströme durch eine Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern je nach Betriebsmodus des Systems 10. Insbesondere schließt die Sekundärschleife 14 eine Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern und eine Hilfskühlmittelschleife 60 ein, die miteinander verbunden sind, um den Kühlmittelströmen zu ermöglichen, wahlweise dort hindurch geleitet zu werden. In der beschriebenen Ausführungsform schließt die Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern einen äußeren Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 62 und einen ersten und zweiten Fahrgastzellen-Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 64, 66 ein.
Wie in 1 dargestellt, schließt die Sekundärschleife 14 ferner einen ersten Behälter 68 und einen ersten Krümmer 70 ein, die verwendet werden, um einen ersten Kühlmittelstrom durch mindestens einen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern 62, 64 oder 66 und einen zweiten Krümmer 72 und einen zweiten Behälter 74 zum Leiten eines zweiten Kühlmittelstroms durch mindestens einen anderen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern, je nach dem Betriebsmodus, ein. Das oben beschriebene Steuermodul 30 steuert die Öffnung der Abgabe- und Aufnahmeanschlüsse im ersten Behälter 68 und ersten Krümmer 70 zum Leiten des ersten Kühlmittelstroms und im zweiten Krümmer 72 und zweiten Behälter 74 zum Leiten des zweiten Kühlmittelstroms je nach dem Betriebsmodus und der gewünschten Abgabe. Die Verwendung von Behältern und Krümmern mit modulierender Funktion erübrigt die Verwendung bestimmter Ventile und Verbindungen, was sowohl zu Kosteneinsparungen als auch zu verminderten Kühlmittelleckagen führt. Die variierenden Richtungen der Kühlmittelströme sind für die verschiedenen Betriebsmodi nachfolgend beschrieben.
In einem Kühlbetriebsmodus, wie in 3 dargestellt, bewegt eine erste Pumpe 13 in der Sekundärschleife 14 erwärmtes Kühlmittel (wie vom Wirkungspfeil 82 dargestellt) vom Kondensator 20 zum ersten Krümmer 70. Der erste Krümmer 70 dient als ein Krümmer oder eine Kammer für heißes Kühlmittel, der oder die einen Aufnahmeanschluss und vier Abgabeanschlüsse mit modulierender Funktion aufweist. Wie oben angegeben, ist das Steuermodul 30 elektrisch mit dem ersten Krümmer 70 verbunden und öffnet den Aufnahmeanschluss und einen Abgabeanschluss (dargestellt von ausgefüllten Kreisen), um das erwärmte Kühlmittel durch die dazwischenliegende T-Verbindung 76 zum ersten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 62 zu leiten, wie vom Wirkungspfeil 80 dargestellt.
Der erste Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 62 ist ein äußerer Wärmetauscher (z. B. ein Niedertemperatur-Autokühler), der entlang einer Vorderseite des Fahrzeugs positioniert ist, wie im Fach bekannt ist. Im äußeren Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 62 wird erwärmtes Kühlmittel, das vom Kondensator 20 abgegeben wird, vorrangig aufgrund der Wirkung der Außenluft gekühlt. Ein Ventilator, aktive Kühlergrillklappen oder dergleichen können verwendet werden, um einen Luftstrom über den äußeren Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 62 zu erzeugen und zu regulieren.
Wie oben angegeben, ist das Steuermodul 30 elektrisch mit dem ersten Behälter 68 verbunden und arbeitet, um einen Aufnahmeanschluss und einen Abgabeanschluss zu öffnen (von ausgefüllten Kreisen dargestellt), um das gekühlte Kühlmittel vom äußeren Wärmetauscher 62 aufzunehmen, wie vom Wirkungspfeil 78 dargestellt, und um das Kühlmittel zurück zum Kondensator 20 zu leiten, wie vom Wirkungspfeil 77 dargestellt, über die Pumpe 13. Der erste Behälter 68 ist ein Akkumulator, der als ein Behälter für heißes Kühlmittel dient, der vier Aufnahmeanschlüsse und einen Abgabeanschluss mit modulierender Funktion umfasst. In alternativen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Krümmer und Behälter mehr oder weniger Aufnahme- und/oder Abgabeanschlüsse einschließen.
Ebenso in der Sekundärschleife 14 wird kaltes Kühlmittel vom Verdampfer 26 zu einem zweiten Krümmer 72 geleitet, wie vom Wirkungspfeil dargestellt 84. Der zweite Krümmer 72 dient als ein Krümmer oder eine Kammer für kaltes Kühlmittel, der oder die einen Aufnahmeanschluss und vier Abgabeanschlüsse mit modulierender Funktion aufweist. Wie oben angegeben, ist das Steuermodul 30 elektrisch mit dem zweiten Krümmer 72 verbunden und öffnet den Aufnahmeanschluss und einen Abgabeanschluss, um das gekühlte Kühlmittel zum zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 64 zu leiten, wie vom Wirkungspfeil 86 dargestellt.
Im beschriebenen Kühlmodus fungiert der zweite Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher oder der erste Fahrgastzellen-Wärmetauscher 64 als ein Kühler. Wie im Fach bekannt, ist der zweite Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 64 in einem Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs(HLK)-Gehäuse 88 des Fahrzeugs positioniert und wird zum Kühlen einer Fahrgastzelle verwendet (nicht dargestellt). Warme, feuchte Luft, die über den zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 64 strömt (wie von den Pfeilen 90 dargestellt), gibt ihre Wärme an das kalte Kühlmittel im zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher ab. Die Nebenprodukte sind eine Luft mit niedrigerer Temperatur, die in die Fahrgastzelle eintritt, und Kondensation aus der Luft, die vom zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 64 zu einem Außenbereich des Fahrzeugs geleitet wird. Ein Gebläse (nicht dargestellt) bläst die Luft über den zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 64 und durch eine Belüftungsöffnung 92 in die Fahrgastzelle, wie von den Pfeilen 94 dargestellt. Dieser Prozess führt dazu, dass in der Fahrgastzelle kältere, trockenere Luft vorhanden ist.
Im zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 64 wird das kalte Kühlmittel erwärmt aufgrund der Wärme, die der Luft entzogen wird, und zu einem zweiten Behälter 74 geleitet (wie vom Wirkungspfeil 96 dargestellt). Der zweite Behälter 74 ist ein Akkumulator, der als ein Behälter für kaltes Kühlmittel mit Aufnahme- und Abgabeanschlüssen mit modulierender Funktion dient. Das Steuermodul 30 ist ferner elektrisch mit einer zweiten Pumpe 73 und einem zweiten Behälter 74 verbunden und arbeitet, um einen Aufnahmeanschluss und den Abgabeanschluss zu öffnen, um das gekühlte Kühlmittel vom zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 64 aufzunehmen, wie vom Wirkungspfeil 96 dargestellt, und das Kühlmittel zurück zum Verdampfer 26 zu leiten, wie vom Wirkungspfeil 98 dargestellt. Im Verdampfer 26 wird das erwärmte Kühlmittel wieder gekühlt, indem seine Wärme an das Kältemittel in der Primärschleife 12 abgegeben wird, und durch die Sekundärschleife 14 geleitet.
In der beschriebenen Ausführungsform schließt die Sekundärschleife 14 ferner eine Hilfskühlmittelschleife 60 zum Wärmeverwalten, oder Regulieren, einer Temperatur mindestens einer Komponente 102 (z. B. einer Batterie, Elektronik oder Bremsen etc.) ein. Während die Hilfskühlmittelschleife 60 die Fähigkeit bereitstellt, die Komponente 102 zu kühlen oder zu erwärmen, wie weiter unten beschrieben wird, wird die Komponente im beschriebenen Kühlbetriebsmodus nur zur Veranschaulichung gekühlt. Dies setzt voraus, dass das System 10 aufgrund hoher Umgebungstemperaturen im Kühlmodus arbeitet, die ausreichen, die Notwendigkeit des Kühlens der Komponente zu begründen 102.
In der Sekundärschleife 14, wie in 3 dargestellt, wird kaltes Kühlmittel von einem zweiten Anschluss des zweiten Krümmers 72 durch eine dazwischenliegende T-Verbindung 76 in die Hilfskühlmittelschleife 60 geleitet, wie vom Wirkungspfeil 104 dargestellt. Der Betrieb des zweiten Krümmers 72 wiederum wird vom Steuermodul 30 gesteuert, der elektrisch mit dem zweiten Krümmer und einer dritten Pumpe 79 verbunden ist. In diesem Betriebsmodus öffnet das Steuermodul 30 einen der Abgabeanschlüsse, um das gekühlte Kühlmittel durch die dazwischenliegende T-Verbindung zu einem Abschnitt 106 zu leiten, der die Komponente 102 beherbergt, wie vom Wirkungspfeil 104 dargestellt. Es ist zu beachten, dass die dritte Pumpe 79 in diesem Betriebsmodus ausgeschaltet werden kann und dass der Abschnitt 106 nicht in allen Ausführungsformen verwendet sein kann.
Im Abschnitt 106 strömt das kalte Kühlmittel an der Komponente 102 vorbei und entzieht der Komponente Wärme und erwärmt das Kühlmittel. Das erwärmte Kühlmittel wird dann von einer dazwischenliegenden T-Verbindung 76 zum zweiten Behälter 74 geleitet, wie vom Wirkungspfeil 108 dargestellt. Im zweiten Behälter 74 wird das erwärmte Kühlmittel mit dem erwärmten Kühlmittel aus dem ersten Fahrgastzellen-Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 64 kombiniert. Wie oben angegeben, ist das Steuermodul 30 elektrisch mit dem zweiten Behälter 74 verbunden und öffnet einen Aufnahmeanschluss zum Aufnehmen des erwärmten Kühlmittels aus dem zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 64, wie vom Wirkungspfeil 96 dargestellt, und zum Leiten des Kühlmittels zurück zum Verdampfer 26 über die Pumpe 73, wie vom Wirkungspfeil 98 dargestellt. Im Verdampfer 26 wird das kombinierte erwärmte Kühlmittel wieder gekühlt, indem seine Wärme an das Kältemittel in der Primärschleife 12 abgegeben wird, und durch die Sekundärschleife 14 geleitet.
In einem Heizbetriebsmodus, wie in 4 dargestellt, leitet die Sekundärschleife 14 kaltes Kühlmittel aus dem Verdampfer 26 zum zweiten Krümmer 72, wie vom Wirkungspfeil 84 dargestellt. Der zweite Krümmer 72 ist mit dem äußeren Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 62 verbunden. Das Steuermodul 30 ist elektrisch mit dem zweiten Krümmer 72 verbunden und öffnet einen Abgabeanschluss und den Aufnahmeanschluss, um das gekühlte Kühlmittel durch eine dazwischenliegende T-Verbindung 76 zum äußeren Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 62 zu leiten, wie vom Wirkungspfeil 114 dargestellt. Im äußeren Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 62 wird das gekühlte Kühlmittel, das vom Verdampfer 26 abgegeben wird, vorrangig aufgrund der Wirkung von Außenluft erwärmt. Wie vom Wirkungspfeil 116 dargestellt, wird das erwärmte Kühlmittel von einer dazwischenliegenden T-Verbindung 76 zum zweiten Behälter 74 geleitet. Wie oben angegeben, ist das Steuermodul 30 elektrisch mit dem zweiten Behälter 74 verbunden und öffnet einen Aufnahmeanschluss und den Abgabeanschluss, um das erwärmte Kühlmittel zurück zum Verdampfer 26 über die Pumpe 73 zu leiten, wie vom Wirkungspfeil 98 dargestellt.
Die Sekundärschleife 14 leitet außerdem erwärmte Kühlmittels (wie vom Wirkungspfeil 82 dargestellt) vom Kondensator 20 zum ersten Krümmer 70. Der erste Krümmer 70 ist mit einem dritten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 66 verbunden. Das Steuermodul 30 ist elektrisch mit dem ersten Krümmer 70 verbunden, um einen der Abgabeanschlüsse zu öffnen und das erwärmte Kühlmittel zum dritten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 66 zu leiten, wie vom Wirkungspfeil 112 dargestellt. Das Signal könnte als Reaktion auf den Schalter oder andere Eingabemittel erfolgen, die vom Insassen im Fahrzeug betätigt werden, um den Betriebsmodus zu ändern.
Im beschriebenen Heizmodus fungiert der dritte Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher, oder der zweite Fahrgastzellen-Wärmetauscher, 66 als ein Heizkern. Wie im Fach bekannt, ist der dritte Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 66 im HLK-Gehäuse 88 des Fahrzeugs positioniert und wird zum Erwärmen der Fahrgastzelle verwendet. Kalte Luft, die über den dritten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 66 strömt (wie von den Pfeilen 90 dargestellt), absorbiert Wärme vom warmen Kühlmittel, wodurch die Temperatur der Luft erhöht wird. Ein Gebläse (nicht dargestellt) bläst Luft über den dritten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 66 und durch die Belüftungsöffnung 92 in die Fahrgastzelle. Dieser Prozess führt dazu, dass in der Fahrgastzelle wärmere Luft vorhanden ist.
Im dritten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 66 wird das warme Kühlmittel aufgrund der Wärme, die an die Luft abgegeben wird, gekühlt und zum ersten Behälter 68 geleitet (wie vom Wirkungspfeil 110 dargestellt). Das Steuermodul 30 ist wieder elektrisch mit der ersten Pumpe 13 und dem ersten Behälter 68 verbunden und öffnet einen der Aufnahmeanschlüsse und signalisiert dem ersten Behälter, das gekühlte Kühlmittel zum Kondensator 20 zu leiten, wie vom Wirkungspfeil 77 dargestellt. Im Kondensator 20 wird das gekühlte Kühlmittel wieder erwärmt, indem seine Wärme vom Kältemittel in der Primärschleife 12 absorbiert wird, und durch die Sekundärschleife 14 geleitet.
Wie oben beschrieben, schließt die Sekundärschleife 14 eine Hilfskühlmittelschleife zum Regulieren einer Temperatur mindestens einer Komponente 102 (z. B. einer Batterie, Elektronik oder Bremsen etc.) ein. Im Heizmodus kann die Hilfskühlmittelschleife 100 zum Erwärmen und Kühlen der Komponente 102 verwendet werden. 4 zeigt die Sekundärschleife 14, die zum Kühlen der Komponente 102 im Heizmodus verwendet wird.
In diesem Fall wird das kalte Kühlmittel von einer T-Verbindung 76 vom zweiten Krümmer 72 in die Hilfskühlmittelschleife 100 geleitet, wie vom Wirkungspfeil 104 dargestellt. Wie oben beschrieben, ist die zweite Pumpe 73 elektrisch mit dem Steuermodul 30 verbunden, das das kalte Kühlmittel vom zweiten Krümmer 72 durch den Abschnitt 106 treibt, der die Komponente 102 beherbergt. Die dritte Pumpe 79 kann in diesem Betriebsmodus ausgeschaltet sein.
Das kalte Kühlmittel fließt an der Komponente 102 vorbei, wodurch es der Komponente Wärme entzieht und das Kühlmittel erwärmt wird. Das erwärmte Kühlmittel wird dann von einer weiteren T-Verbindung 76 zum zweiten Behälter 74 geleitet, wie vom Wirkungspfeil 108 dargestellt, wo das erwärmte Kühlmittel mit dem erwärmten Kühlmittel vom äußeren Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 62 kombiniert wird. Wie oben angegeben, ist das Steuermodul 30 elektrisch mit dem zweiten Behälter 74 verbunden und öffnet einen der Aufnahmeanschlüsse zum Aufnehmen des geleiteten erwärmten Kühlmittels aus dem Abschnitt 106 zum zweiten Behälter 74. Der zweite Behälter 74 leitet das erwärmte Kühlmittel, kombiniert mit dem erwärmten Kühlmittel vom äußeren Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 62, weiter zum Verdampfer 26, wie vom Wirkungspfeil 98 dargestellt. Im Verdampfer 26 wird das kombinierte erwärmte Kühlmittel wieder gekühlt, indem seine Wärme an das Kältemittel in der Primärschleife 12 abgegeben wird, und durch die Sekundärschleife 14 geleitet.
Wie in 5 dargestellt, kann die Sekundärschleife 14 ebenso zum Erwärmen einer Komponente 102 im Heizmodus verwendet werden. In diesem Fall wird warmes Kühlmittel durch eine T-Verbindung 76 vom ersten Krümmer 70 in die Hilfskühlmittelschleife 100 geleitet, wie vom Wirkungspfeil 120 dargestellt. Die erste Pumpe 13 ist elektrisch mit dem Steuermodul 30 verbunden, das das heiße Kühlmittel vom ersten Krümmer 70 durch den Abschnitt 106 treibt, der die Komponente 102 beherbergt. Die dritte Pumpe 79 ist in diesem Betriebsmodus ausgeschaltet, wird aber, wie weiter unten beschrieben, in anderen verwendet.
Das warme Kühlmittel strömt an der Komponente 102 vorbei und stellt der Komponente Wärme bereit und kühlt das Kühlmittel. Das gekühlte Kühlmittel wird dann von der T-Verbindung 76 zum ersten Behälter 68 geleitet, wie vom Wirkungspfeil 118 dargestellt. Im ersten Behälter 68 wird das gekühlte Kühlmittel mit gekühltem Kühlmittel vom dritten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 66 kombiniert. Wie oben angegeben, ist das Steuermodul 30 elektrisch mit dem ersten Behälter 68 verbunden und öffnet einen der Aufnahmeanschlüsse und einen Abgabeanschluss, um das gekühlte Kühlmittel zum Kondensator 20 zu leiten, wie vom Wirkungspfeil 77 dargestellt. Im Kondensator 20 wird das kombinierte gekühlte Kühlmittel wieder erwärmt, indem Wärme vom Kältemittel in der Primärschleife 12 absorbiert wird, und durch die Sekundärschleife 14 geleitet.
In einem Entfeuchtungsbetriebsmodus, wie in 6 dargestellt, wird kaltes Kühlmittel durch den Verdampfer 26 zum zweiten Krümmer 72 gepumpt, wie vom Wirkungspfeil 84 dargestellt, und wird warmes Kühlmittel gleichzeitig durch den Kondensator 20 zum ersten Krümmer 72 gepumpt, wie vom Wirkungspfeil 82 dargestellt. Der zweite Krümmer 72 ist mit dem zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 64 verbunden. Das Steuermodul 30 ist elektrisch mit dem zweiten Krümmer 72 verbunden und öffnet einen der Abgabeanschlüsse, um das gekühlte Kühlmittel zum zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 64 zu leiten, wie vom Wirkungspfeil 124 dargestellt.
Im beschriebenen Entfeuchtungsmodus fungiert der zweite Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 64 als ein Kühler, wie oben im Kühlbetriebsmodus beschrieben, und wird zum Kühlen und Entfeuchten der feuchten, warmen Luft verwendet. Im zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 64 wird das kalte Kühlmittel erwärmt aufgrund der Wärme, die der Luft entnommen wird, und zum zweiten Behälter 74 geleitet (wie vom Wirkungspfeil 125 dargestellt). Das Steuermodul 30 ist elektrisch mit dem zweiten Behälter 74 verbunden und öffnet einen der Aufnahmeanschlüsse. Die Pumpe 73 saugt das erwärmte Kühlmittel aus dem zweiten Behälter 74 und pumpt es in den Verdampfer 26, wie vom Wirkungspfeil 98 dargestellt. Im Verdampfer 26 wird das erwärmte Kühlmittel wieder gekühlt, indem seine Wärme an das Kältemittel in der Primärschleife 12 abgegeben wird, und durch die Sekundärschleife 14 geleitet.
Während der zweite Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 64 arbeitet, um die Feuchtigkeit der Luft in der Fahrgastzelle zum Komfort der Passagiere zu senken oder eines oder mehrere der Fenster/Windschutzscheibe in der Fahrgastzelle zu entfeuchten, wird außerdem die Luft in der Fahrgastzelle durch diesen Prozess gekühlt. In diesem Szenario kann es erwünscht sein, die Luft in der Fahrgastzelle nachzuheizen oder zu erwärmen, um den Komfort der Passagiere zu gewährleisten. Dementsprechend ist im Entfeuchtungsbetriebsmodus erwärmtes Kühlmittel vom ersten Krümmer 70 gleichzeitig mit dem dritten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 66 verbunden. Das Steuermodul 30 ist elektrisch mit dem ersten Krümmer 70 verbunden, der das erwärmte Kühlmittel zum dritten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 66 leitet, wie vom Wirkungspfeil 123 dargestellt.
Im beschriebenen Entfeuchtungsmodus fungiert der dritte Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 66 als ein Heizkern zum Erwärmen der gekühlten, entfeuchteten Luft und Bereitstellen warmer Luft für die Fahrgastzelle. Im dritten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 66 wird das warme Kühlmittel gekühlt aufgrund der Wärme, die an die Luft abgegeben wird, und zum ersten Behälter 68 geleitet (wie vom Wirkungspfeil dargestellt 122). Das Steuermodul 30 ist wieder elektrisch mit dem ersten Behälter 68 verbunden und öffnet einen der Aufnahmeanschlüsse. Die Pumpe 13 saugt das gekühlte Kühlmittel aus dem ersten Behälter 68 und pumpt es in den Kondensator 20, wie vom Wirkungspfeil 77 dargestellt. Im Kondensator 20 wird das gekühlte Kühlmittel wieder erwärmt, indem Wärme vom Kältemittel in der Primärschleife 12 absorbiert wird, und durch die Sekundärschleife 14 geleitet.
Im Entfeuchtungsbetriebsmodus kann die Hilfskühlmittelschleife arbeiten, um die Komponente 102 in der oben für den Heizbetriebsmodus beschriebenen Weise entweder zu kühlen oder zu erwärmen.
7 veranschaulicht eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Fahrzeugheiz- und Kühlsystems 130, das eine Primärschleife 132 und eine Sekundärschleife 134 einschließt. Die Primärschleife 132 schließt mindestens einen Kompressor, 136, einen ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher, oder Kondensator 138, eine Expansionsvorrichtung 140 und einen zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher, oder Verdampfer, 142, ein. Wie oben beschrieben, interagiert die Primärschleife 132 mit der Sekundärschleife 134 vorrangig durch Wärmeübertragung, zu der es im Kondensator 138 und im Verdampfer 142 kommt. Die Funktion der Primärschleife 132 und ihrer Komponenten wird vorstehend mit Bezug auf die erste beschriebene Ausführungsform beschrieben. Darüber hinaus kann die Primärschleife 132 ebenso eine beliebige der in 2 beschriebenen Ausführungsformen umfassen.
Wie dargestellt, ist die Sekundärschleife 134 verbunden, um Kühlmittelströmen zu ermöglichen, durch eine Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern je nach Betriebsmodus geleitet zu werden. Insbesondere schließt die Sekundärschleife 134 eine Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern, Pumpen und eine Hilfskühlmittelschleife 146 ein, die miteinander verbunden sind, um den Kühlmittelströmen zu ermöglichen, wahlweise dort hindurch geleitet zu werden. Die Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern schließt einen äußeren Wärmetauscher 148 und einen ersten und zweiten Fahrgastzellen-Wärmetauscher 152, 150 ein und das Steuermodul 144 steuert die Richtung der Kühlmittel ströme je nach dem Betriebsmodus des Systems 130.
In der beschriebenen alternativen Ausführungsform schließt die Sekundärschleife 134 ferner eine Mehrzahl von Vierwegeventilen zum Steuern eines ersten Kühlmittelstroms durch mindestens einen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern 148, 150, 152 und eines zweiten Kühlmittelstroms durch mindestens einen anderen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern, je nach dem Betriebsmodus, ein. Das Steuermodul 144, wie im Allgemeinen vorstehend beschrieben, steuert die Mehrzahl von Vierwegeventilen (jeweils gekennzeichnet durch Bezugszeichen 156) zum Leiten des ersten und zweiten Kühlmittelstroms je nach dem Betriebsmodus.
Jedes aus der Mehrzahl von Ventilen ist ein Vierwegeventil, das in alternativen Ausführungsformen durch eine Reihe von Einweg-, Zweiwege- und/oder Dreiwegeventilen ersetzt werden kann, die ausreichen, um die Kühlmittelströme in die gewünschten Richtungen, je nach dem Betriebsmodus, zu leiten. Die Ventile in der Reihe von Ventilen empfangen wieder Signale vom Steuermodul 144 und werden von diesem gesteuert. Die variierenden Richtungen, in die die Ventile die Kühlmittelströme leiten, sind für die verschiedenen Betriebsmodi nachfolgend detaillierter beschrieben.
In einem Kühlbetriebsmodus, wie in 8 dargestellt, leitet die Sekundärschleife 134 erwärmtes Kühlmittel (wie vom Wirkungspfeil 158 dargestellt) vom Kondensator 138 zum äußeren Wärmetauscher 148 über ein erstes Vierwegeventil 156. Wie oben angegeben, ist das Steuermodul 144 elektrisch mit dem dazwischenliegenden Vierwegeventil 156 verbunden und signalisiert dem Vierwegeventil, das erwärmte Kühlmittel zum äußeren Wärmetauscher 148 zu leiten. Der äußere Wärmetauscher 148 fungiert wie oben beschrieben in der ersten Ausführungsform zum Kühlen des Kühlmittels. Das gekühlte Kühlmittel wird wieder von einem zweiten Vierwegeventil 156 durch Pumpe 149 zurück zum Kondensator 138 geleitet, wie vom Wirkungspfeil 150 dargestellt, als Reaktion auf ein Signal vom Steuermodul 144.
Außerdem wird in der Sekundärschleife 134 kaltes Kühlmittel vom Verdampfer 142 zu einem zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 152 über ein drittes Vierwegeventil 156 geleitet. Wie oben angegeben, ist das Steuermodul 144 elektrisch mit dem dazwischenliegenden Vierwegeventil 156 und der Pumpe 165 verbunden und signalisiert dem Vierwegeventil, das gekühlte Kühlmittel zum zweiten Luft-Wärmetauscher 152 zu leiten, wie von den Wirkungspfeilen 160 und 162 dargestellt.
Im beschriebenen Kühlmodus fungiert der zweite Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 152 als ein Kühler in der oben für den zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 64 beschriebenen Weise. Im zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 152 wird das kalte Kühlmittel erwärmt aufgrund der Wärme, die der Luft entnommen wurde, und durch ein viertes Vierwegeventil 156 zurück zum Verdampfer 142 durch die Pumpe 165 geleitet. Wie oben angegeben, ist das Steuermodul 144 elektrisch mit dem dazwischenliegende Vierwegeventil 156 verbunden und signalisiert dem Vierwegeventil, das erwärmte Kühlmittel zum Verdampfer 142 zu leiten, wie von den Wirkungspfeilen 164 und 166 dargestellt. Im Verdampfer 142 wird das erwärmte Kühlmittel wieder gekühlt, indem seine Wärme an das Kältemittel in der Primärschleife 132 abgegeben wird, und durch die Sekundärschleife 134 geleitet.
Die alternative Sekundärschleife 134 schließt ferner eine Hilfskühlmittelschleife 146 zum Regulieren einer Temperatur mindestens einer Komponente 170 (z. B. einer Batterie, Elektronik, oder Bremsen etc.) ein. Während die Hilfskühlmittelschleife 146 die Fähigkeit zum Kühlen oder Erwärmen der Komponente 170 bietet, wie nachstehend beschrieben, wird die Komponente nur im beschriebenen Kühlbetriebsmodus gekühlt. Dies wiederum setzt voraus, dass das System 130 aufgrund hoher Umgebungstemperaturen im Kühlmodus arbeitet, die ausreichen, die Notwendigkeit des Kühlens der Komponente zu begründen.
In der Sekundärschleife 134 wird kaltes Kühlmittel vom Verdampfer 142 in die Hilfskühlmittelschleife 146, wie vom Wirkungspfeil 172 dargestellt, über das dritte Vierwegeventil 156 geleitet. Das Steuermodul 144 ist wieder elektrisch mit dem dazwischenliegenden Vierwegeventil 156 verbunden und signalisiert dem Vierwegeventil, das gekühlte Kühlmittel durch einen Abschnitt 174, der die Komponente 170 beherbergt, zu leiten. Das kalte Kühlmittel fließt an der Komponente 170 vorbei, wodurch es der Komponente Wärme entzieht und das Kühlmittel erwärmt wird. Das erwärmte Kühlmittel wird dann vom vierten Vierwegeventil 156 durch die Pumpe 165 zum Verdampfer 142 geleitet, wie vom Wirkungspfeil 176 dargestellt.
Wie dargestellt, wird das erwärmte Kühlmittel mit dem erwärmten Kühlmittel aus dem zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 152 kombiniert. Wie oben angegeben, ist das Steuermodul 144 elektrisch mit dem dazwischenliegenden dritten und vierten Vierwegeventil 156 verbunden und signalisiert den Vierwegeventilen, das erwärmte Kühlmittel zum Verdampfer 142 zu leiten. Im Verdampfer 142 wird das kombinierte erwärmte Kühlmittel wieder gekühlt, indem seine Wärme an das Kältemittel in der Primärschleife 132 abgegeben wird, und durch die Sekundärschleife 134 geleitet.
In einem Heizbetriebsmodus, wie in 9 dargestellt, leitet die Sekundärschleife 134 kaltes Kühlmittel vom Verdampfer 142 zum äußeren Wärmetauscher 148 über das dritte und zweite Vierwegeventil 156. Das Steuermodul 144 signalisiert den dazwischenliegenden Vierwegeventilen 156, das gekühlte Kühlmittel zum äußeren Wärmetauscher 148 zu leiten, wie von den Wirkungspfeilen 178 und 180 dargestellt. Im äußeren Wärmetauscher 148 wird das gekühlte Kühlmittel, das aus dem Verdampfer 138 abgegeben wird, vorrangig aufgrund der Wirkung der Außenluft erwärmt. Das erwärmte Kühlmittel wird von der Pumpe 165 angesaugt und vom ersten und vierten Vierwegeventil 156 zurück zum Verdampfer 142 geleitet, wie von den Wirkungspfeilen 182 und 184 dargestellt. Wie oben angegeben, ist das Steuermodul 144 elektrisch mit dem ersten und vierten Vierwegeventil 156 und der Pumpe 165 verbunden und signalisiert den Vierwegeventilen entsprechend.
In der Sekundärschleife 134 wird außerdem erwärmtes Kühlmittel durch den Kondensator 138 gepumpt und zum dritten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 150 über das erste Vierwegeventil 156 geleitet, wie von den Wirkungspfeilen 192 und 190 dargestellt. Das Steuermodul 144 signalisiert dem ersten Vierwegeventil 156, das erwärmte Kühlmittel zum dritten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 150 zu leiten.
Im beschriebenen Heizmodus fungiert der dritte Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 150 als ein Heizkern in der oben für den dritten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 66 beschriebenen Weise. Im dritten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 150 wird das warme Kühlmittel aufgrund der Wärme, die an die Luft abgegeben wird, gekühlt und durch das zweite Vierwegeventil 156 zurück zum Kondensator 138 durch Pumpe 149 geleitet, wie von den Wirkungspfeilen 188 und 186 dargestellt. Das Steuermodul 144 ist wieder elektrisch mit der dazwischenliegenden Pumpe 149 und dem Vierwegeventil 156 verbunden und signalisiert dem Vierwegeventil, das gekühlte Kühlmittel zum Kondensator 138 zu leiten. Im Kondensator 138 wird das gekühlte Kühlmittel wieder erwärmt, indem Wärme vom Kältemittel in der Primärschleife 132 absorbiert wird, und durch die Sekundärschleife 134 geleitet.
Wie oben beschrieben, schließt die alternative Sekundärschleife 134 eine Hilfskühlmittelschleife 146 zum Regulieren einer Temperatur mindestens einer Komponente 170 ein. Im Heizmodus kann die Hilfskühlmittelschleife 146 zum Kühlen der Komponente 170 verwendet werden, wie in 9 dargestellt. In diesem Fall wird kaltes Kühlmittel vom Verdampfer 142 in die Hilfskühlmittelschleife 146, wie vom Wirkungspfeil 194 dargestellt, über das dritte Vierwegeventil 156 geleitet. Das Steuermodul 144 ist wieder elektrisch mit dem dazwischenliegenden Vierwegeventil 156 verbunden und signalisiert dem Vierwegeventil, das kalte Kühlmittel durch den Abschnitt 174 zu leiten. Das kalte Kühlmittel fließt an der Komponente 170 vorbei, wodurch es der Komponente Wärme entzieht und das Kühlmittel erwärmt wird. Das erwärmte Kühlmittel wird dann vom vierten Vierwegeventil 156 zurück zum Verdampfer 142 geleitet, wie vom Wirkungspfeil 196 dargestellt.
Wie dargestellt, wird das erwärmte Kühlmittel mit dem erwärmten Kühlmittel vom ersten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 148 kombiniert, während es durch das vierte Vierwegeventil 156 läuft. Wie oben angegeben, ist das Steuermodul 144 elektrisch mit dem dazwischenliegenden vierten Vierwegeventil verbunden und signalisiert dem Vierwegeventil, das erwärmte Kühlmittel vom Abschnitt 174 zum vierten Vierwegeventil zu leiten, das das erwärmte Kühlmittel, kombiniert mit dem erwärmten Kühlmittel vom äußeren Wärmetauscher 148, weiter durch die Pumpe 165 zum Verdampfer 142 leitet. Im Verdampfer 142 wird das kombinierte erwärmte Kühlmittel wieder gekühlt, indem seine Wärme an das Kältemittel in der Primärschleife 132 abgegeben wird, und durch die Sekundärschleife 134 geleitet.
In einem Entfeuchtungsbetriebsmodus, dargestellt in 10, wird kaltes Kühlmittel vom Verdampfer 142 zum zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 152 geleitet, wie von den Wirkungspfeilen 200 und 202 dargestellt, und wird gleichzeitig warmes Kühlmittel vom Kondensator 138 zum dritten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 150 geleitet, wie von den Wirkungspfeilen 214 und 212 dargestellt.
Insbesondere der zweite Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 152 fungiert als ein Kühler in der oben beschriebenen Art und Weise für den zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 64 und wird zum Kühlen und Entfeuchten der feuchten, warmen Luft verwendet. Im zweiten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 152 wird das kalte Kühlmittel aufgrund der Wärme, die der Luft entnommen wurde, erwärmt und durch das vierte Vierwegeventil 156 und die Pumpe 165 zurück zum Verdampfer 142 geleitet. Wie oben angegeben, ist das Steuermodul 144 elektrisch mit der Pumpe 165 und dem dazwischenliegende Vierwegeventil 156 verbunden und signalisiert dem Vierwegeventil, das erwärmte Kühlmittel zum Verdampfer 142 zu leiten, wie von den Wirkungspfeilen 208 und 210 dargestellt. Im Verdampfer 142 wird das erwärmte Kühlmittel wieder gekühlt, indem seine Wärme an das Kältemittel in der Primärschleife 132 abgegeben wird, und durch die Sekundärschleife 134 geleitet.
Der dritte Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 150 fungiert als ein Heizkern zum Erwärmen der gekühlten, entfeuchteten Luft und Bereitstellen warmer Luft für die Fahrgastzelle. Im dritten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 150 wird das warme Kühlmittel aufgrund der Wärme, die der Luft entzogen wird, gekühlt und durch das zweite Vierwegeventil 156 und die Pumpe 149 zum Kondensator 138 geleitet, wie von den Wirkungspfeilen 206 und 204 dargestellt. Das Steuermodul 144 ist wiederum elektrisch mit der Pumpe 149 und dem dazwischenliegenden Vierwegeventil 156 verbunden und signalisiert dem Vierwegeventil, das gekühlte Kühlmittel zum Kondensator 138 zu leiten. Im Kondensator 138 wird das gekühlte Kühlmittel wieder erwärmt, indem Wärme vom Kältemittel in der Primärschleife 132 absorbiert wird, und durch die Sekundärschleife 134 geleitet.
Im Entfeuchtungsbetriebsmodus kann die Hilfskühlmittelschleife 146 arbeiten, um die Komponente 170 in der oben beschriebenen Weise zu kühlen oder zu erwärmen.
Gemäß dem Verfahren zum Erwärmen und Kühlen einer Fahrgastzelle in einem Fahrzeug wird ein Kältemittel durch eine Kältemittelschleife 12 geleitet, wird ein erster Kühlmittelstrom durch mindestens einen aus eine Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern 62, 64, 66 geleitet und wird ein zweiter Kühlmittelstrom durch mindestens einen anderen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern geleitet. Ein Steuermodul 30 ist elektrisch mit jedem aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern 62, 64 und 66 verbunden und steuert das leiten des ersten und zweiten Kühlmittelstroms je nach Betriebsmodus des Fahrzeugs.
In einem anderen möglichen Verfahren kann der erste Kühlmittelstrom durch einen ersten Krümmer 70, eine Hilfskühlmittelschleife 60 und einen ersten Behälter 68 zum Erwärmen einer Komponente 102 geleitet werden und/oder kann der zweite Kühlmittelstrom durch einen zweiten Krümmer 72, die Hilfskühlmittelschleife und einen zweiten Behälter 74 zum Kühlen der Komponente geleitet werden, je nach dem Betriebsmodus. Selbstverständlich können andere Verfahren zum Heizen und Kühlen einer Fahrgastzelle in einem Fahrzeug wie vorstehend beschrieben verwendet werden.
Das Vorstehende wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt. Es erhebt keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit und soll die Ausführungsformen nicht auf die genaue offenbarte Form beschränken. Naheliegende Modifikationen und Variationen sind angesichts der vorstehenden Lehren möglich. Beispielsweise könnten die Vorrichtungen, die vom Steuermodul 30 in der beschriebenen Ausführungsform gesteuert werden, von einer Mehrzahl von Steuermodulen im Fahrzeug gesteuert werden. Die Mehrzahl von Steuermodulen könnte jeweils eine oder mehrere Vorrichtungen im System steuern und miteinander über einen Controller-Area-Network(CAN)-Bus kommunizieren.
In noch weiteren Ausführungsformen kann das Heiz- und Kühlsystem das Wärmeverwaltungssystem nicht einschließen und/oder kann das System Abwärme, wie etwa Wärme, die der Komponente entzogen wird, in einem Heizbetriebsmodus auffangen. In solch einem Szenario könnte, bei Betrachtung von 5 z. B., erwärmtes Kühlmittel, das aus dem Komponentengehäuse 106 austritt, zum ersten Krümmer 70 anstatt zum ersten Behälter 68 geleitet werden, indem die dritte Pumpe 79 durch Signale vom Steuermodul 30 aktiviert wird. Im ersten Krümmer 70 würde das Kühlmittel, das von der Komponente erwärmt wird, mit dem erwärmten Kühlmittel vom Kondensator 20 kombiniert, bevor es verwendet wird, um die Fahrgastzelle über den dritten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher 66 zu erwärmen, um die Abwärme der Komponente 102 voll auszunutzen. Alle derartigen Modifikationen und Variationen befinden sich innerhalb des Umfangs der beigefügten Patentansprüche, wenn diese entsprechend der Breite ausgelegt werden, zu der sie rechtlich, recht und billig berechtigt sind.

Claims

Heiz- und Kühlsystem eines Fahrzeugs, umfassend: eine Kältemittelschleife mit mindestens einem ersten und zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher, einem Kompressor und einer Expansionsvorrichtung, durch die ein Kältemittel fließt; eine Kühlmittelschleife, die verbunden ist, um einem ersten Kühlmittelstrom zu ermöglichen, durch mindestens einen aus einer Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern geleitet zu werden, und einem zweiten Kühlmittelstrom zu ermöglichen, durch den mindestens einen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern geleitet zu werden, je nach Betriebsmodus; und ein Steuermodul zum Steuern des ersten und zweiten Kühlmittelstroms je nach dem Betriebsmodus.
Heiz- und Kühlsystem eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei die Kältemittelschleife ferner mindestens eines aus einem inneren Wärmetauscher, einem Zweiwegeventil, einem Dreiwegeventil, einem Akkumulator und einer zweiten Expansionsvorrichtung einschließt.
Heiz- und Kühlsystem eines Fahrzeugs nach Anspruchs 2, wobei die Kühlmittelschleife eine Mehrzahl von Vierwegeventilen zum Leiten des ersten Kühlmittelstroms durch mindestens einen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern und des zweiten Kühlmittelstroms durch mindestens einen anderen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern, je nach dem Betriebsmodus, einschließt.
Heiz- und Kühlsystem eines Fahrzeugs nach Anspruch 3, wobei das Steuermodul ferner die Mehrzahl von Vierwegeventilen steuert.
Heiz- und Kühlsystem eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 1-4, wobei der erste Kühlmittelstrom im ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher erwärmt wird und von der Mehrzahl von Vierwegeventilen durch den äußeren Wärmetauscher zum Kühlen des ersten Kühlmittelstroms geleitet wird und der zweite Kühlmittelstrom im zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühlt wird und von der Mehrzahl von Vierwegeventilen durch den zweiten Fahrgastzellen-Wärmetauscher zum Senken einer Temperatur in der Fahrgastzelle in einem Kühlbetriebsmodus geleitet wird.
Heiz- und Kühlsystem eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 1-4, wobei der erste Kühlmittelstrom im ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher erwärmt wird und von der Mehrzahl von Vierwegeventilen durch den zweiten Fahrgastzellen-Wärmetauscher zum Erhöhen einer Temperatur in der Fahrgastzelle geleitet wird und der zweite Kühlmittelstrom im zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühlt wird und von der Mehrzahl von Vierwegeventilen durch den äußeren Wärmetauscher zum Erwärmen des zweiten Kühlmittelstroms in einem Heizbetriebsmodus geleitet wird.
Heiz- und Kühlsystem eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 1-4, wobei der erste Kühlmittelstrom im ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher erwärmt wird und von der Mehrzahl von Vierwegeventilen durch den äußeren Wärmetauscher und den zweiten Fahrgastzellen-Wärmetauscher zum Kühlen des ersten Kühlmittelstroms und zum Erwärmen der Fahrgastzelle geleitet wird und der zweite Kühlmittelstrom im zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühlt wird und von der Mehrzahl von Vierwegeventilen durch den ersten Fahrgastzellen-Wärmetauscher zum Kühlen der Fahrgastzelle in einem Entfeuchtungs- und Wiedererwärmungsbetriebsmodus geleitet wird.
Heiz- und Kühlsystem eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 1-4, wobei der erste Kühlmittelstrom im ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher erwärmt wird und von der Mehrzahl von Vierwegeventilen durch eine Hilfskühlmittelschleife zum Erwärmen einer Komponente erwärmt wird oder der zweite Kühlmittelstrom im zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühlt wird und von der Mehrzahl von Vierwegeventilen durch die Hilfskühlmittelschleife zum Kühlen der Komponente geleitet wird, je nach dem Betriebsmodus.
Heiz- und Kühlsystem eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei die Kühlmittelschleife eine Mehrzahl von Behältern und Krümmern zum Leiten des ersten Kühlmittelstroms durch mindestens einen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern und des zweiten Kühlmittelstroms durch mindestens einen anderen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern, je nach dem Betriebsmodus, einschließt.
Heiz- und Kühlsystem eines Fahrzeugs nach Anspruch 9, wobei der erste Kühlmittelstrom im ersten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher erwärmt wird und von der Mehrzahl von Behältern und Krümmern durch eine Hilfskühlmittelschleife zum Erwärmen einer Komponente geleitet wird oder der zweite Kühlmittelstrom im zweiten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühlt wird und von der Mehrzahl von Behältern und Krümmern durch die Hilfskühlmittelschleife zum Kühlen der Komponente geleitet wird, je nach dem Betriebsmodus.
Fahrzeug mit Heiz- und Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern mindestens einen äußeren Wärmetauscher und einen ersten und zweiten Fahrgastzellen-Wärmetauscher einschließt.
Fahrzeug mit Heiz- und Kühlsystem nach Anspruch 9, wobei jeder des ersten und zweiten Behälters und Krümmers mindestens einen Abgabeanschluss und mindestens einen Aufnahmeanschluss einschließt und das Steuermodul einen Grad der Öffnung des mindestens einen Abgabeanschlusses und des mindestens einen Aufnahmeanschlusses steuert.
Verfahren zum Heizen und Kühlen einer Fahrgastzelle in einem Fahrzeug, umfassend die folgenden Schritte: Leiten eines Kältemittels durch eine Kältemittelschleife; Leiten eines ersten Kühlmittelstroms durch mindestens einen aus einer Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern; Leiten eines zweiten Kühlmittelstroms durch mindestens einen anderen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern; und Steuern der Leitungsschritte je nach Betriebsmodus.
Verfahren zum Heizen und Kühlen einer Fahrgastzelle in einem Fahrzeug nach Anspruch 13, ferner umfassend den Schritt des Leitens des ersten Kühlmittelstroms durch einen ersten Krümmer, eine Hilfskühlmittelschleife und einen ersten Behälter zum Erwärmen einer Komponente oder des zweiten Kühlmittelstroms durch einen zweiten Krümmer, die Hilfskühlmittelschleife und einen zweiten Behälter zum Kühlen der Komponente, je nach Betriebsmodus.
Verfahren zum Erwärmen und Kühlen einer Fahrgastzelle in einem Fahrzeug nach Anspruch 13, ferner umfassend den Schritt des Leitens des ersten Kühlmittelstroms durch eine Mehrzahl von Vierwegeventilen zum Leiten des ersten Kühlmittelstroms durch mindestens einen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern und des zweiten Kühlmittelstroms durch mindestens einen anderen aus der Mehrzahl von Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern, je nach dem Betriebsmodus.