DE102018211559B4 - Vehicle with an air conditioning device for heating and cooling an electrical energy store - Google Patents
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Abstract
Fahrzeug (10) mit einer Klimatisierungsvorrichtung (1), umfassend- ein Klimagerät (2), welches mit einem Fahrzeuginnenraum (11) über wenigstens einen Innenraum-Luftführungskanal (12) zum Zuführen eines konditionierten Zuluftstromes (L2) verbunden ist,- ein in dem Innenraum-Luftführungskanal (12) angeordnetes elektrisches Heizelement (2.1),- ein in einem Kühlmodul-Luftführungskanal (13) angeordnetes Kühlmodul (3) zum Beaufschlagen mit einem Umgebungsluftstrom (L4) des Fahrzeugs (10), wobei der Kühlmodul-Luftführungskanal (13) eine Lufteintrittsöffnung (13.1) für den Eintritt des Umgebungsluftstroms (L4) und eine Luftaustrittsöffnung (13.2) für den Austritt des Umgebungsluftstromes (L4) und des Abluftstromes (L3) aufweist, und der in den Kühlmodul-Luftführungskanals (13) eintretende Umgebungsluftstrom (L4) mittels einer Steuervorrichtung (13.3) steuerbar ist,- einen Abluftführungskanal (14), welcher den Innenraum-Luftführungskanal (12) stromabwärts des elektrischen Heizelementes (2.1) mit dem Kühlmodul-Luftführungskanal (13) des Kühlmoduls (3) verbindet,- eine Steuervorrichtung (4) zum Steuern eines durch den Abluftführungskanal (14) in den Kühlmodul-Luftführungskanal (13) strömenden Abluftstroms (L3), und- einen elektrischen Energiespeicher (5), welcher zum Erwärmen und Kühlen mittels eines Kühlmittelkreislaufs (6) mit dem Kühlmodul (3) thermisch gekoppelt ist.Vehicle (10) with an air conditioning device (1), comprising - an air conditioning unit (2), which is connected to a vehicle interior (11) via at least one interior air duct (12) for supplying a conditioned supply air flow (L2), - a in the Electrical heating element (2.1) arranged in the interior air duct (12), - a cooling module (3) arranged in a cooling module air duct (13) for exposure to an ambient air flow (L4) of the vehicle (10), the cooling module air duct (13) has an air inlet opening (13.1) for the ambient air flow (L4) to enter and an air outlet opening (13.2) for the ambient air flow (L4) and the exhaust air flow (L3) to exit, and the ambient air flow (L4) entering the cooling module air duct (13) can be controlled by means of a control device (13.3), - an exhaust air duct (14) which the interior air duct (12) downstream of the electric heating element (2.1) mi t connects the cooling module air duct (13) of the cooling module (3),- a control device (4) for controlling an exhaust air flow (L3) flowing through the exhaust air duct (14) into the cooling module air duct (13), and- an electrical energy store ( 5), which is thermally coupled to the cooling module (3) for heating and cooling by means of a coolant circuit (6).
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer KlimatisierungsvorrichtungThe invention relates to a vehicle with an air conditioning device
Zur Innenraumklimatisierung von Elektrofahrzeugen sind diese mit elektrischen Kältemittelverdichtern oder elektrischen Wärmepumpensystemen sowie elektrischen Heizelementen (bspw. Hochvolt-PTCs oder sogenannte Hochvolt-Heizer) ausgestattet. In Abhängigkeit der Außentemperatur wird der Fahrzeuginnenraum mit Kälte- oder Wärmeleistung versorgt, wobei die Effizienz der Innenraumklimatisierung direkt den Energieverbrauch des Fahrzeugs und somit die Reichweite von Elektrofahrzeugen beeinflusst.Electric vehicles are equipped with electric refrigerant compressors or electric heat pump systems and electric heating elements (e.g. high-voltage PTCs or so-called high-voltage heaters) for air conditioning the interior of electric vehicles. Depending on the outside temperature, the vehicle interior is supplied with cooling or heating capacity, with the efficiency of the interior air conditioning directly influencing the vehicle's energy consumption and thus the range of electric vehicles.
Effizienzoptimierte Innenraumklimatisierungen für Elektrofahrzeuge bestehen aktuell aus Wärmepumpensystemen kombiniert mit elektrischen Heizelementen.Efficiency-optimized interior air conditioning for electric vehicles currently consists of heat pump systems combined with electrical heating elements.
Beim Heizen wird die Außenluft über einen Heizungswärmetauscher geleitet und erwärmt. Die Wärme im Heizkreis wird elektrisch, also mittels Hochvolt-Heizer und/oder mittels einer Wärmepumpenfunktion zur Verfügung gestellt. Alternativ gibt es auch Hochvolt-Heizer, die direkt in der Luftstrecke integriert sind und die Luft direkt erwärmen.When heating, the outside air is routed and heated via a heating heat exchanger. The heat in the heating circuit is provided electrically, i.e. by means of a high-voltage heater and/or by means of a heat pump function. Alternatively, there are also high-voltage heaters that are integrated directly into the air path and heat the air directly.
Ferner wird bei reinen Elektrofahrzeugen die elektrische Reichweite insbesondere im Winter durch die Batterietemperatur der Traktionsbatterie bestimmt. Dies kann dazu führen, dass besonders tiefen Temperaturen, bspw. unter 50 °C, ein Start des Fahrzeugs nicht mehr möglich ist. Um ein solches Ereignis auszuschließen, ist es bekannt, zusätzlich ein elektrisches Heizelement (bspw. Hochvolt-PTCs oder sogenannte Hochvolt-Heizer) in einen bspw. als Wasserkreislauf ausgeführten Kühlmittelkreislauf der Traktionsbatterien vorzusehen, mit welchem die Traktionsbatterie erwärmt werden kann. Der Nachteil eines solchen Einsatzes eines zusätzlichen elektrischen Heizelementes ist die geringe Nutzungsdauer über die Fahrzeuglebensdauer und stellt daher einen ineffizienten Materialeinsatz dar.Furthermore, in purely electric vehicles, the electric range is determined by the battery temperature of the traction battery, particularly in winter. This can mean that it is no longer possible to start the vehicle at particularly low temperatures, for example below 50 °C. In order to rule out such an event, it is known to additionally provide an electrical heating element (e.g. high-voltage PTCs or so-called high-voltage heaters) in a coolant circuit of the traction batteries, e.g. designed as a water circuit, with which the traction battery can be heated. The disadvantage of using an additional electrical heating element in this way is the short useful life over the life of the vehicle and therefore represents an inefficient use of materials.
Aus der
Die
Aus der
Des Weiteren beschreibt die
Bei einer Klimaanlageneinheit zur Konditionierung eines in die Fahrgastzelle geführten Zuluftstromes ist gemäß der
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug mit einer verbesserten Klimatisierungsvorrichtung zu schaffen, mit welcher nicht nur eine effiziente Klimatisierung des Fahrgastraums erzielt wird, sondern auch der Energiespeicher effizient erwärmbar ist, insbesondere bei tiefen Umgebungstemperaturen des Fahrzeugs.It is the object of the present invention to create a vehicle with an improved air conditioning device with which not only efficient air conditioning of the passenger compartment is achieved, but also the energy store can be heated efficiently, particularly at low ambient temperatures of the vehicle.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrzeug mit einer Klimatisierungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1This object is achieved by a vehicle with an air conditioning device with the features of
Ein solches Fahrzeug mit einer Klimatisierungsvorrichtung umfasst:
- - ein Klimagerät, welches mit einem Fahrzeuginnenraum über wenigstens einen Innenraum-Luftführungskanal zum Zuführen eines konditionierten Zuluftstromes verbunden ist,
- - ein in dem Innenraum-Luftführungskanal angeordnetes elektrisches Heizelement,
- - ein in einem Kühlmodul-Luftführungskanal angeordnetes Kühlmodul zum Beaufschlagen mit einem Umgebungsluftstrom des Fahrzeugs, wobei der Kühlmodul-Luftführungskanal eine Lufteintrittsöffnung , für den Eintritt des Umgebungsluftstroms und eine Luftaustrittsöffnung für den Austritt des Umgebungsluftstromes und des Abluftstromes aufweist, und der in den Kühlmodul-Luftführungskanalseintretende Umgebungsluftstrom mittels einer Steuervorrichtung steuerbar ist
- - einen Abluftführungskanal, welcher den Innenraum-Luftführungskanal stromabwärts des elektrischen Heizelementes mit dem Kühlmodul-Luftführungskanal des Kühlmoduls verbindet,
- - eine Steuervorrichtung zum Steuern eines durch den Abluftführungskanal in den Kühlmodul-Luftführungskanal strömenden Abluftstroms, und
- - einen elektrischen Energiespeicher, welcher zum Erwärmen oder Kühlen mittels eines Kühlmittelkreislaufs mit dem Kühlmodul thermisch gekoppelt ist.
- - an air conditioner, which is connected to a vehicle interior via at least one interior air duct for supplying a conditioned supply air flow,
- - an electric heating element arranged in the interior air duct,
- - A cooling module arranged in a cooling module air duct for applying an ambient air flow of the vehicle, wherein the cooling module air duct has an air inlet opening for the entry of the ambient air flow and an air outlet opening for the exit of the ambient air flow and the exhaust air flow, and the cooling module air duct entering end Ambient air flow can be controlled by a control device
- - an exhaust air duct, which connects the interior air duct downstream of the electric heating element with the cooling module air duct of the cooling module,
- - a control device for controlling an exhaust air flow flowing through the exhaust air duct into the cooling module air duct, and
- - An electrical energy storage device, which is thermally coupled to the cooling module for heating or cooling by means of a coolant circuit.
Bei dieser Klimatisierungsvorrichtung wird stromabwärts eines luftseitig des Klimagerätes verbauten elektrischen Heizelementes, welches bei Elektrofahrzeuges standardmäßig zur Aufheizung des Fahrzeuginnenraums vorhanden ist, ein Abluftführungskanal als „luftseitige Verbindung“ von dem Klimagerät auf einen Anströmbereich eines in einem Kühlmodul-Luftführungskanal angeordneten Kühlmoduls abgezweigt. Damit lässt sich durch Mischung der in den Kühlmodul-Luftführungskanal geführten Umgebungsluftstrom mit der mittels des elektrischen Heizelementes erwärmten und über den Abluftführungskanal geführten Luft die Temperatur an dem Kühlmodul mittels der Steuervorrichtung einstellen. Da das Kühlmodul mit einem Kühlmittelkreislauf des elektrischen Energiespeichers, also der Traktionsbatterie des Fahrzeugs thermisch gekoppelt ist, kann bspw. mittels einer Wärmepumpenfunktion die Wärme aus dem mittels des elektrischen Heizelementes erwärmten Luft an den flüssigkeitsgekühlten elektrischen Energiespeicher abgegeben werden. Der Einsatz eines Kühlmittelkreislaufs stellt die effizienteste Methode zur Konditionierung des elektrischen Energiespeichers dar, insbesondere gegenüber einer Kühlung oder Erwärmung mittels eines Luftstromes.In this air conditioning device, downstream of an electric heating element installed on the air side of the air conditioning unit, which is present as standard in electric vehicles for heating the vehicle interior, an exhaust air duct is branched off as an "air side connection" from the air conditioning unit to an inflow area of a cooling module arranged in a cooling module air duct. The temperature on the cooling module can thus be adjusted by means of the control device by mixing the ambient air flow guided into the cooling module air duct with the air heated by the electric heating element and guided via the exhaust air duct. Since the cooling module is thermally coupled to a coolant circuit of the electrical energy store, i.e. the traction battery of the vehicle, the heat from the air heated by the electrical heating element can be released to the liquid-cooled electrical energy store using a heat pump function, for example. The use of a coolant circuit represents the most efficient method for conditioning the electrical energy store, in particular compared to cooling or heating by means of an air flow.
Der wesentlichste Vorteil besteht somit darin, dass ein in elektrischen Fahrzeugen bereits vorhandenes Bauteil, nämlich das als elektrischer Zuheizer eingesetzte elektrische Heizelement nicht nur zum Aufheizen des Fahrzeuginnenraums, sondern zum bedarfsgerechten Erwärmen des elektrischen Energiespeichers eingesetzt wird, vor allem vor einem Fahrzeugstart. Dies führt zu einem deutlichen Kosten- und Effizienzvorteil, da kein zusätzliches Heizelement für den Kühlmittelkreislauf des elektrischen Energiespeichers erforderlich ist.The most important advantage is that a component already present in electric vehicles, namely the electric heating element used as an electric auxiliary heater, is not only used to heat the vehicle interior, but also to heat the electric energy store as required, especially before the vehicle starts. This leads to a clear cost and efficiency advantage, since no additional heating element is required for the coolant circuit of the electrical energy store.
Mit dem Abluftführungskanal wird eine direkte luftführende Verbindung zwischen dem Klimagerät und dem Kühlmodul geschaffen. Gleichzeitig lässt sich bei voll elektrifizierten Fahrzeugen das Kühlmodul flexibel unterbringen, bspw. vorteilhaft im Vorderwagen, so dass für diese luftführende Verbindung nur ein kleiner Abstand zu brücken ist. Zusätzlich zu der luftführenden Verbindung zum Kühlmodul ist nur die Steuervorrichtung, ausgeführt bspw. als steuerbare Klappe erforderlich.The exhaust air duct creates a direct air connection between the air conditioning unit and the cooling module. At the same time, the cooling module can be flexibly accommodated in fully electrified vehicles, e.g. advantageously in the front end, so that only a small distance has to be bridged for this air-conducting connection. In addition to the air-conducting connection to the cooling module, only the control device, designed for example as a controllable flap, is required.
Da der in den Kühlmodul-Luftführungskanals eintretende Umgebungsluftstrom mittels einer Steuervorrichtung steuerbar ist, kann der Mischungsgrad des aus dem Klimagerät zum Kühlmodul geführten erwärmten Luftstromes mit dem Umgebungsluftstrom eingestellt werden.Since the ambient air flow entering the cooling module air duct can be controlled by means of a control device, the degree of mixing of the air from the air conditioning unit for cooling module-guided heated air flow can be adjusted with the ambient air flow.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Kühlmodul einen Luft-Kühlmittelwärmetauscher auf, welcher thermisch mit dem Kühlmittelkreislauf des elektrischen Energiespeichers gekoppelt ist. Dies führt zu einem konstruktiv einfachen Aufbau des Kühlmoduls zusammen mit dem Kühlmittelkreislauf des elektrischen Energiespeichers.According to a further embodiment of the invention, the cooling module has an air/coolant heat exchanger which is thermally coupled to the coolant circuit of the electrical energy store. This leads to a structurally simple construction of the cooling module together with the coolant circuit of the electrical energy store.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn Weiterbildungsgemäß das Kühlmodul einen Klima-Wärmetauscher zur Durchführung eines Kühlbetriebes oder zur Durchführung eines Heizbetriebes mittels einer den Umgebungsluftstrom und/oder den Abluftstrom als Wärmequelle verwendenden Wärmepumpenfunktion aufweist. Damit kann gegenüber der Verwendung lediglich eines Luft-Kühlwärmetauschers die Konditionierung des elektrischen Energiespeichers noch effizienter realisiert werden. Vorzugsweise weist der Kühlmittelkreislauf einen Chiller auf, welcher mit dem Klima-Wärmetauscher zur Durchführung eines Heizbetriebes zum Erwärmen des elektrischen Energiespeichers thermisch gekoppelt ist.It is particularly advantageous if, according to the development, the cooling module has an air-conditioning heat exchanger for carrying out cooling operation or for carrying out heating operation by means of a heat pump function using the ambient air flow and/or the exhaust air flow as a heat source. In this way, the conditioning of the electrical energy store can be implemented even more efficiently than when only an air-cooling heat exchanger is used. The coolant circuit preferably has a chiller, which is thermally coupled to the air-conditioning heat exchanger for carrying out a heating operation for heating the electrical energy store.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs mit einer Klimatisierungsvorrichtung, -
2 ein schematisches Teilschaltbild einer Ausführungsform der Klimatisierungsvorrichtung des Fahrzeugs nach1 , und -
3 ein schematisches Teilschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Klimatisierungsvorrichtung des Fahrzeugs nach1 .
-
1 a schematic representation of an embodiment of a vehicle with an air conditioning device, -
2 a schematic partial circuit diagram of an embodiment of the air conditioning device of thevehicle 1 , and -
3 a schematic partial circuit diagram of a further embodiment of the air conditioning device of thevehicle 1 .
Die
Die Klimatisierungsvorrichtung 1 umfasst ein gemäß dem Stand der Technik bekannten und in dem Fahrzeug 10 angeordneten Klimagerät 2 zur Konditionierung eines dem Klimagerät 2 zugeführten Luftstroms L1. Dieser Luftstrom L1 setzt sich entweder aus einem über einen Frischluftkanal 15 zugeführten Frischluftstrom L0, einem über einen Umluftkanal 16 zugeführten Umluftstrom L20 aus dem Fahrzeuginnenraum 11 oder aus einer Mischung von Frisch- und Umluft zusammen.The air-
Dieses Klimagerät 2 umfasst einen Verdampfer 2.2 zum Kühlen und Entfeuchten des zugeführten Luftstroms L1 sowie ein als Hochvolt-Heizer ausgeführtes elektrisches Heizelement 2.1 zur direkten Erwärmung des Zuluftstroms L1, welcher als konditionierter Luftstrom L6 das Klimagerät 2 in einen Innenraum-Luftführungskanal 12 verlässt.This
Dieser Innenraum-Luftführungskanal 12 endet ausgehend von dem Klimagerät 2 im Fahrzeuginnenraum 11. Ferner zweigt stromabwärts des elektrischen Heizelementes 2.1 ein Abluftführungskanal 14 ab, welcher in einem ein Kühlmodul 3 aufweisenden Kühlmodul-Luftführungskanal 13 endet, welcher im Vorderwagen 10.1 des Fahrzeugs 10 im Bereich von dessen Unterboden 10.2 angeordnet ist.Starting from the
Mittels einer im Bereich der Abzweigung zum Abluftführungskanal 14 angeordneten Steuervorrichtung 4, die als schwenkbare Klappe 4.1 ausgeführt ist, kann der das Klimagerät 2 verlassende konditionierte Luftstrom L6 in den Zuluftstrom L2 für den Fahrzeuginnenraum 11 und in einen Abluftstrom L3 für den Kühlmodul-Luftführungskanal 1,3 geteilt werden. In einer Endposition I der Klappe 4.1 wird der Innenraum-Luftführungskanal 12 vollständig verschlossen, wodurch der konditionierte Luftstrom L6 als Abluftstrom L3 vollständig in den Abluftführungskanal 14 geleitet wird. In einer Endposition II der Klappe 4.1 wird der Abluftführungskanal 14 vollständig verschlossen, wodurch der konditionierte Luftstrom L6 als Zuluftstrom L2 vollständig in den Fahrzeuginnenraum 11 strömt. Mit einer entsprechenden Zwischenposition der Klappe 4.1 kann jede beliebige Aufteilung des konditionierten Luftstroms L6 in den Zuluftstrom L2 und den Abluftstrom L3 eingestellt werden. Zur Steuerung der Steuervorrichtung 4 zur Einstellung der schwenkbaren Klappe 4.1 wird bspw. das Klimasteuergerät der Klimatisierungsvorrichtung 1 eingesetzt.By means of a control device 4 arranged in the area of the junction to the
Das Kühlmodul 3 umfasst einen als Niedertemperaturkühler ausgeführten Luft-Kühlmittelwärmetauscher 3.1, einen Klima-Wärmetauscher 3.2 und einen Kühlerlüfter 3.3, mit welchem die dem Kühlmodul-Luftführungskanal 13 zugeführte Luft angesaugt wird.The
Der Abluftführungskanal 14 endet stromaufwärts vor dem Kühlmodul 3 in dem Kühlmodul-Luftführungskanal 13, so dass dem Kühlmodul 3 nicht nur ein Umgebungsluftstrom, L4 sondern auch der Abluftstrom L3 aus dem Klimagerät 2 bzw. dem Innenraum-Luftführungskanal 12 zugeführt wird. Der Umgebungsluftstrom L4 wird über eine im Unterboden 10.2 des Fahrzeugs 10 angeordnete Lufteintrittsöffnung 13.1 dem Kühlmodul-Luftführungskanal 13 zugeführt, wobei der Lufteintritt mittels einer bspw. als Jalousie ausgeführten Steuervorrichtung 13.3 steuerbar ist.The
Der dem Kühlmodul 3 zugeführte Luftstrom, welcher sich mit unterschiedlichen Anteilen aus dem Abluftstrom L3 und dem Umgebungsluftstrom L4 zusammensetzt (wobei auch der Abluftführungskanal 14 oder der Kühllufteintritt mittels der Steuervorrichtung 4 oder 13.3 vollständig geschlossen werden kann), wird als Austrittsluftstrom L5 über einen im Unterboden 10.2 angeordneten Kühlluftaustritt 13.2 des Kühlmodul-Luftführungskanals 13 an die Fahrzeugumgebung abgegeben.The air flow supplied to the
Der Klima-Wärmetauscher 3.2 des Kühlmoduls 3 ist in einem Kältemittelkreislaufs 1.1 (vgl.
Fehlen Wärmequellen für den mittels der Wärmepumpenfunktion durchgeführten Heizbetrieb der Klimatisierungsvorrichtung 1 wird das in dem Innenraum-Luftführungskanal 12 angeordnete elektrische Heizelement 2.1 eingesetzt, um den Fahrzeuginnenraum 11 mittels des erwärmten Zuluftstroms L2 zu erwärmen sowie indirekt über den erwärmten Abluftstrom L3 auch den elektrischen Energiespeicher 5 zu erwärmen. Hierzu wird in Abhängigkeit der Stellung der Klappe 4.1 als Wärmequelle ein von dem konditionierten Luftstrom L6 abgezweigter Abluftstrom L3, welchem in Abhängigkeit der Stellung der Steuervorrichtung 13.3 ein Umgebungsluftstrom L4 zugemischt wird, entweder für eine mittels des Klima-Wärmetauschers 3.2 durchzuführende Wärmepumpenfunktion oder zur direkten Erwärmung des Kühlmittelkreislaufs 6 des elektrischen Energiespeichers 5 mittels des Luft-Wärmetauschers 3.1 verwendet.If there are no heat sources for the heating operation of the
Die Nutzung der Wärmepumpenfunktion für die Temperaturkonditionierung des elektrischen Energiespeichers 5 wird anhand von
Die
Im Wärmepumpenbetrieb zur Erwärmung des Energiespeichers 5 wird ein aus dem Abluftstrom L3 und dem Umgebungsluftstrom L4 gemischter Luftstrom dem Kühlmodul 3 und damit dem Klima-Wärmetauscher 3.2 zugeführt, welcher als Wärmepumpe-Verdampfer arbeitet. Hierzu strömt das mittels des Kältemittelverdichters 1.2 verdichtete Kältemittel kältemittelseitig durch den Chiller 7, wodurch die über den Klima-Wärmetauscher 3.2 aufgenommene Wärme auf das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs 6 abgegeben und dadurch der elektrische Energiespeicher 5 erwärmt wird. Anschließend wird das verdichtete Kältemittel mittels des Expansionsorgans 1.3 in den Klima-Wärmetauscher 3.2 entspannt, wodurch der dem Kühlmodul zugeführte Luftstrom als Wärmequelle abgekühlt und das Kältemittel verdampft wird. Anschließend wird das verdampfte Kältemittel wieder dem Kältemittelverdichter 1.2 zugeführt.In the heat pump mode for heating the energy store 5, an air flow mixed from the exhaust air flow L3 and the ambient air flow L4 is fed to the
Bei sehr niedrigen Außentemperaturen des Fahrzeugs 10, bspw. niedriger als 10° Celsius ist, kann bei einem Kaltstart des Elektrofahrzeugs durch die Inanspruchnahme des elektrischen Energiespeichers 5 als Traktionsbatterie derselbe beeinträchtigt werden, indem nämlich eine Verringerung der Lebensdauer und/oder der Leistungsfähigkeit eintreten kann.When the outside temperature of the
Daher wird eine Vorheizung des elektrischen Energiespeichers 5 vor einem Start des Fahrzeugs 10 mit folgenden Verfahrensschritten durchgeführt:
- - Zunächst wird die Lufteintrittsöffnung 13.1 des Kühlmodul-
Luftführungskanals 13 mittels der Steuervorrichtung 13.3 gegenüber der Fahrzeugumgebung verschlossen. - - Anschließend wird die verschwenkbare Klappe 4.1 in die Endposition I verschwenkt, wodurch der konditionierte Luftstrom L6 vollständig in
den Abluftführungskanal 14 strömen kann. - - Nun erfolgt eine Aktivierung des Kühlerlüfters 3.3.
- - Des Weiteren wird das elektrische Heizelement 2.1 aktiviert, wodurch der Luftstrom L1 erwärmt und dadurch der erwärmte Abluftstrom L3 vollständig in den Kühlmodul-
Luftführungskanal 13 strömt. - - Weiterhin erfolgt durch die Beaufschlagung des Klima-Wärmeübertragers 3.2 mit dem erwärmten Abluftstrom L3 entweder eine Wärmeübertragung mittels der oben beschriebenen Wärmepumpenfunktion über
den Chiller 7 inden Kühlmittelkreislauf 6 des elektrischen Energiespeichers 5 oder, falls keine Wärmepumpenfunktion zur Verfügung steht, eine direkte Übertragung der Wärme aus dem Abluftstrom L3 über den Luft-Kühlmittelwärmetauscher 3.1 auf den Batteriekreis, also aufden Kühlmittelkreislauf 6. - - Schließlich wird der elektrische Energiespeicher aufgeheizt.
- - First, the air inlet opening 13.1 of the cooling
module air duct 13 is closed by means of the control device 13.3 from the vehicle environment. - - The pivotable flap 4.1 is then pivoted into the end position I, as a result of which the conditioned air flow L6 can flow completely into the
exhaust air duct 14. - - The cooling fan 3.3 is now activated.
- - Furthermore, the electrical heating element 2.1 is activated, as a result of which the air flow L1 is heated and the heated exhaust air flow L3 as a result flows completely into the cooling
module air duct 13. - - Furthermore, when the air-conditioning heat exchanger 3.2 is subjected to the heated exhaust air flow L3, either heat is transferred by means of the heat pump function described above via the
chiller 7 into thecoolant circuit 6 of the electrical energy store 5 or, if no heat pump function is available, the heat is transferred directly from the exhaust air flow L3 via the air/coolant heat exchanger 3.1 to the battery circuit, i.e. to thecoolant circuit 6. - - Finally, the electrical energy storage is heated.
Auch die
Umgekehrt ist mit der Klimatisierungsvorrichtung 1 gemäß
Bei einem Kältemittelkreislauf 1.1 gemäß
Bei einem Kältemittelkreislauf 1.1 gemäß
Die für einen AC-Betrieb, einen Reheat Betrieb oder einen Heizbetrieb erforderlichen Komponenten des Kältemittelkreislaufs 1.1 sowie die hierfür erforderlichen Komponenten zur Einstellung dieser verschiedenen Betriebsarten sind der Einfachheit wegen in den
BezugszeichenlisteReference List
- 11
-
Klimatisierungsvorrichtung des Fahrzeugs 10Vehicle
air conditioning device 10 - 1.11.1
- KältemittelkreislaufRefrigerant circulation
- 1.21.2
- Kältemittelverdichter des Kältemittelkreislaufs 1.1Refrigerant compressor of the refrigerant circuit 1.1
- 1.31.3
- Expansionsorgan des Kältemittelkreislaufs 1.1 Expansion device of the refrigerant circuit 1.1
- 22
-
Klimagerät der Klimatisierungsvorrichtung 1Air conditioning
device air conditioner 1 - 2.12.1
-
elektrisches Heizelement des Klimagerätes 2electric heating element of the
air conditioner 2 - 2.22.2
-
Verdampfer des Klimagerätes 2
Air conditioner evaporator 2 - 33
-
Kühlmodul der Klimatisierungsvorrichtung 1Cooling module of the
air conditioning device 1 - 3.13.1
-
Luft-Kühlmittelwärmetauscher des Kühlmoduls 3Cooling module air-to-
coolant heat exchanger 3 - 3.23.2
-
Klima-Wärmetauscher des Kühlmoduls 3Air conditioning heat exchanger of the
cooling module 3 - 3.33.3
- Kühlerlüfter radiator fan
- 44
- Steuervorrichtungcontrol device
- 4.14.1
- schwenkbare Klappepivoting flap
- 55
- Energiespeicherenergy storage
- 5.15.1
- thermische Kopplungthermal coupling
- 66
- Kühlmittelkreislauf des Energiespeichers 5Energy storage coolant circuit 5
- 77
- Chiller chillers
- 1010
- Fahrzeugvehicle
- 10.110.1
-
Vorderwagen des Fahrzeugs 10Front end of the
vehicle 10 - 10.210.2
-
Unterboden des Fahrzeugs 10
Vehicle underbody 10 - 1111
-
Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs 10
vehicle interior 10 - 1212
- Innenraum-Luftführungskanal Interior air duct
- 1313
- Kühlmodul-LuftführungskanalCooling module air duct
- 13.113.1
- Lufteintrittsöffnungair inlet opening
- 13.213.2
- Luftaustrittsöffnungair outlet opening
- 13.313.3
- Steuervorrichtungcontrol device
- 1414
- Abluftführungskanalexhaust duct
- 1515
- Frischluftkanalfresh air duct
- 1616
- Umluftkanal recirculation duct
- II
- Endposition der Klappe 4.1End position of the flap 4.1
- IIII
- Endposition der Klappe 4.1 End position of the flap 4.1
- L0L0
- Frischluftstromfresh airflow
- L1L1
- Luftstromairflow
- L2L2
- Zuluftstromsupply airflow
- L20L20
- Umluftstromcirculating airflow
- L3L3
- Abluftstromexhaust flow
- L4L4
- Umgebungsluftstromambient airflow
- L5L5
- Austrittsluftstromexit airflow
- L6L6
-
konditionierter Luftstrom 1
conditioned airflow 1
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2018
- 2018-07-12 DE DE102018211559.1A patent/DE102018211559B4/en active Active
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