DE102018211559B4 - Vehicle with an air conditioning device for heating and cooling an electrical energy store - Google Patents

Vehicle with an air conditioning device for heating and cooling an electrical energy store Download PDF

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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 DE 11 2016 006 597 T5 ist eine Klimatisierungsvorrichtung für batteriebetriebene Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge bekannt, die ein Klimagerät mit einem Filter, einem Gebläse, einem Verdampfer und einem Heizelement aufweist, wobei diese Komponenten in einem Innenraum-Luftführungskanal angeordnet sind. Ferner umfasst diese Klimatisierungsvorrichtung einen Luftführungskanal, in welchem eine Batterie, ein Gleichspannungswandler und ein Lüfter angeordnet sind. Dieser Luftführungskanal ist stromabwärts des Verdampfers und vor dem. Heizelement über eine als Schwenkklappe ausgeführte Steuervorrichtung mit dem Innenraum-Luftführungskanal verbunden. Mit dieser Steuervorrichtung wird das dem Luftführungskanal zugeführte Volumen des von dem Verdampfer gekühlten Zuluftstroms zur Kühlung der Batterie und des Gleichspannungswandlers eingestellt. Mit dieser bekannten Klimatisierungsvorrichtung ist es vorgesehen, sowohl die Batterie als auch den Gleichspannungswandler in ausreichendem Maße zu kühlen.From the DE 11 2016 006 597 T5 an air conditioning device for battery-operated electric vehicles or hybrid vehicles is known, which has an air conditioning device with a filter, a blower, an evaporator and a heating element, these components being arranged in an interior air duct. Furthermore, this air conditioning device includes an air duct, in which a battery, a DC voltage converter and a fan are arranged. This air duct is downstream of the evaporator and before. Heating element connected to the interior air duct via a control device designed as a pivoting flap. This control device is used to adjust the volume of the supply air flow, which is cooled by the evaporator and is supplied to the air duct, for cooling the battery and the DC/DC converter. With this known air conditioning device, it is provided that both the battery and the DC-DC converter are sufficiently cooled.

Die DE 10 2016 121 362 A1 beschreibt eine Klimatisierungsvorrichtung zur Wärmeverteilung in einem Kraftfahrzeug mit mindestens einem Kühlmittelkreislauf und einem Kältemittelkreislauf. Der Kühlmittelkreislauf ist mit mindestens einem Wärmeübertrager zum Temperieren einer elektrischen Komponente und einem mit Umgebungsluft als Wärmequelle oder Wärmesenke für das Kühlmittel beaufschlagbaren Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager ausgebildet. Der für einen kombinierten Betrieb im Kälteanlagenmodus, im Wärmepumpenmodus und im Nachheizmodus ausgebildete Kältemittelkreislauf zum Kühlen, Heizen und Nachheizen der Zuluft eines Fahrgastraums sowie zum Kühlen und Heizen der elektrischen Komponente weist einen Verdichter zur Verdichtung des Kältemittels, einen ersten als Verdampfer oder als Kondensator/Gaskühler betreibbaren Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager und einen zweiten als Kondensator/Gaskühler betreibbaren Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager zum Konditionieren der Zuluft, eine Ventilanordnung zum Umschalten zwischen den Betriebsmodi, mindestens ein Element zur Veränderung des Durchströmquerschnittes sowie mindestens einen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufs und dem Kühlmittel des mindestens einen Kühlmittelkreislaufs auf.the DE 10 2016 121 362 A1 describes an air conditioning device for heat distribution in a motor vehicle with at least one coolant circuit and one refrigerant circuit. The coolant circuit is designed with at least one heat exchanger for controlling the temperature of an electrical component and a coolant-air heat exchanger that can be charged with ambient air as a heat source or heat sink for the coolant. The refrigerant circuit designed for combined operation in the refrigeration system mode, in the heat pump mode and in the post-heating mode for cooling, heating and post-heating of the supply air of a passenger compartment and for cooling and heating the electrical components has a compressor for compressing the refrigerant, a first one as an evaporator or as a condenser/gas cooler operable refrigerant-air heat exchanger and a second refrigerant-air heat exchanger operable as a condenser/gas cooler for conditioning the supply air, a valve arrangement for switching between the operating modes, at least one element for changing the flow cross section and at least one refrigerant-coolant heat exchanger for heat transfer between the refrigerant of the refrigerant circuit and the coolant of the at least one coolant circuit.

Aus der DE 10 2011 008 551 A1 ist eine Vorrichtung zur Belüftung eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs bekannt. Diese Vorrichtung umfasst ein Klimamodul, mittels dem ein Fahrgastraum klimatisierbar ist, ferner einen Kaltluftkanal und einen Warmluftkanal zur Versorgung einer Lufthutze des Energiespeichers mit temperierter Luft. Mittels einer Luftmischeinrichtung, die lufteingangsseitig an den Kaltluftkanal und luftausgangsseitig an die Lufthutze angeschlossen ist, wird dem Energiespeicher ein temperierter Luftstrom zugeführt.From the DE 10 2011 008 551 A1 a device for ventilating an electrical energy store of a vehicle is known. This device includes an air conditioning module, by means of which a passenger compartment can be air-conditioned, as well as a cold air duct and a warm air duct for supplying an air scoop of the energy store with temperature-controlled air. A temperature-controlled air flow is supplied to the energy store by means of an air mixing device, which is connected to the cold air duct on the air inlet side and to the air scoop on the air outlet side.

Des Weiteren beschreibt die DE 195 34 427 A1 eine Vorrichtung zur Klimatisierung einer Batterie eines Elektrofahrzeugs, bei welcher die aus einzelnen Modulen bestehende Batterie in einem Gehäusesystem angeordnet ist und die einzelnen Module von einem mittels eines Gebläses erzeugten Luftstroms beaufschlagt werden. Unterhalb eines ersten Temperaturschwellwertes wird die im Gehäusesystem sich befindende Luft zur Klimatisierung der Batterie verwendet, während oberhalb des Temperaturschwellwertes dem Gehäusesystem kühlende Luft von außen zugeführt wird.Furthermore, the DE 195 34 427 A1 a device for air conditioning a battery of an electric vehicle, in which the battery consisting of individual modules is arranged in a housing system and the individual modules are acted upon by an air flow generated by a fan. Under half a first temperature threshold value, the air located in the housing system is used to air-condition the battery, while above the temperature threshold value cooling air is supplied to the housing system from the outside.

Bei einer Klimaanlageneinheit zur Konditionierung eines in die Fahrgastzelle geführten Zuluftstromes ist gemäß der DE 10 2008 045 407 A1 ein Luftkanal vorgesehen, mit welchem ein Teil des Zuluftstromes einer Batterie zugeführt wird. Somit wird ein Teil des Zuluftstromes zur Erwärmung oder zur Kühlung der Fahrgastzelle verwendet, während mit dem verbleibenden Teil des Zuluftstromes die Batterie beaufschlagt wird.In an air conditioning unit for conditioning a run into the passenger compartment supply air flow is according to DE 10 2008 045 407 A1 an air duct is provided, with which part of the supply air flow is supplied to a battery. A portion of the supply air flow is thus used to heat or cool the passenger cell, while the remaining portion of the supply air flow is applied to the battery.

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 patent claim 1

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.
Such a vehicle with an air conditioning device comprises:
  • - 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 nach 1, und
  • 3 ein schematisches Teilschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Klimatisierungsvorrichtung des Fahrzeugs nach 1.
Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred embodiments and from the drawings. show:
  • 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 the vehicle 1 , and
  • 3 a schematic partial circuit diagram of a further embodiment of the air conditioning device of the vehicle 1 .

Die 1 zeigt als Fahrzeug 10 ein reines Elektrofahrzeug mit einem im Bereich von dessen Vorderwagen 10.1 in einem Kühlmodul-Luftführungskanal 13 angeordneten Kühlmodul 3 einer Klimatisierungsvorrichtung 1. Ein Detail der Klimatisierungsvorrichtung 1 mit einem Kältemittelkreislauf 1.1 und einem Kühlmittelkreislauf 6 für einen elektrischen Energiespeicher 5, welcher als Traktionsbatterie für einen elektrischen Antrieb des Elektrofahrzeugs eingesetzt wird, zeigen die 2 und 3. Der elektrische Energiespeicher 5 ist zur Temperaturkonditionierung über eine thermische Kopplung 5.1 mit dem Kühlmodul 3 gekoppelt.the 1 shows a purely electric vehicle as vehicle 10 with a cooling module 3 of an air conditioning device 1 arranged in a cooling module air duct 13 in the area of its front end 10.1 is used for an electric drive of the electric vehicle, show the 2 and 3 . The electrical energy store 5 is coupled to the cooling module 3 for temperature conditioning via a thermal coupling 5.1.

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-conditioning device 1 comprises an air-conditioning device 2 that is known from the prior art and is arranged in the vehicle 10 for conditioning an air flow L1 supplied to the air-conditioning device 2 . This air flow L1 is composed either of a fresh air flow L0 supplied via a fresh air duct 15, a circulating air flow L20 supplied via a circulating air duct 16 from the vehicle interior 11 or of a mixture of fresh and circulating 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 air conditioner 2 includes an evaporator 2.2 for cooling and dehumidifying the supplied air flow L1 and an electric heating element 2.1 designed as a high-voltage heater for direct heating of the supply air flow L1, which leaves the air conditioner 2 as a conditioned air flow L6 into an interior air duct 12.

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 air conditioner 2, this interior air duct 12 ends in the vehicle interior 11. Furthermore, an exhaust air duct 14 branches off downstream of the electric heating element 2.1, which ends in a cooling module air duct 13 having a cooling module 3, which is located in the front end 10.1 of the vehicle 10 in the area of whose underbody is arranged 10.2.

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 exhaust air duct 14, which is designed as a pivotable flap 4.1, the conditioned air flow L6 leaving the air conditioning unit 2 can be fed into the supply air flow L2 for the vehicle interior 11 and into an exhaust air flow L3 for the cooling module air duct 1, 3 to be shared. In an end position I of the flap 4.1, the interior air duct 12 is completely closed, as a result of which the conditioned air flow L6 is routed completely into the exhaust air duct 14 as the exhaust air flow L3. In an end position II of the flap 4.1, the exhaust air duct 14 is completely closed, as a result of which the conditioned air flow L6 flows completely into the vehicle interior 11 as the supply air flow L2. With a corresponding intermediate position of the flap 4.1, any division of the conditioned air flow L6 into the supply air flow L2 and the exhaust air flow L3 can be set. The air conditioning control unit of the air conditioning device 1, for example, is used to control the control device 4 for setting the pivotable flap 4.1.

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 cooling module 3 comprises an air/coolant heat exchanger 3.1 designed as a low-temperature cooler, an air conditioning heat exchanger 3.2 and a cooling fan 3.3, with which the air fed to the cooling module air duct 13 is drawn in.

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 exhaust air duct 14 ends upstream of the cooling module 3 in the cooling module air duct 13, so that the cooling module 3 not only an ambient air flow, L4 but also Exhaust air flow L3 from the air conditioner 2 or the interior air duct 12 is supplied. The ambient air flow L4 is fed to the cooling module air duct 13 via an air inlet opening 13.1 arranged in the underbody 10.2 of the vehicle 10, the air inlet being controllable by means of a control device 13.3 designed, for example, as a blind.

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 cooling module 3, which is made up of different proportions of the exhaust air flow L3 and the ambient air flow L4 (whereby the exhaust air duct 14 or the cooling air inlet can also be completely closed by means of the control device 4 or 13.3), is discharged as an outlet air flow L5 via an underbody 10.2 arranged cooling air outlet 13.2 of the cooling module air duct 13 delivered to the vehicle environment.

Der Klima-Wärmetauscher 3.2 des Kühlmoduls 3 ist in einem Kältemittelkreislaufs 1.1 (vgl. 2 und 3) der Klimatisierungsvorrichtung 1 angeordnet, welcher auch mit dem Verdampfer 2.2 des Klimagerätes 2 fluidverbunden ist. Dieser Klima-Wärmetauscher 3.2 ist entweder als Kondensator für einen AC-Betrieb der Klimatisierungsvorrichtung 1 sowohl zum Kühlen und Entfeuchten des Luftstroms L1 als auch zum Kühlen des elektrischen Energiespeichers 5 oder als Wärmepumpen-Verdampfer für einen Heizbetrieb der Klimatisierungsvorrichtung 1 sowohl zum Erwärmen des Luftstroms L1 als auch zum Erwärmen des elektrischen Energiespeichers 5 betreibbar.The climate heat exchanger 3.2 of the cooling module 3 is in a refrigerant circuit 1.1 (cf. 2 and 3 ) The air conditioning device 1 is arranged, which is also fluidly connected to the evaporator 2.2 of the air conditioner 2. This air conditioning heat exchanger 3.2 is used either as a condenser for AC operation of the air conditioning device 1 both for cooling and dehumidifying the air flow L1 and for cooling the electrical energy store 5, or as a heat pump evaporator for heating operation of the air conditioning device 1 both for heating the air flow L1 as well as for heating the electrical energy store 5 operable.

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 air conditioning device 1 carried out by means of the heat pump function, the electric heating element 2.1 arranged in the interior air duct 12 is used to heat the vehicle interior 11 by means of the heated supply air flow L2 and also the electrical energy store 5 indirectly via the heated exhaust air flow L3 heat. For this purpose, depending on the position of the flap 4.1 as a heat source, an exhaust air flow L3 branched off from the conditioned air flow L6, to which an ambient air flow L4 is mixed depending on the position of the control device 13.3, either for a heat pump function to be carried out by means of the air conditioning heat exchanger 3.2 or for direct heating of the coolant circuit 6 of the electrical energy store 5 is used by means of the air heat exchanger 3.1.

Die Nutzung der Wärmepumpenfunktion für die Temperaturkonditionierung des elektrischen Energiespeichers 5 wird anhand von 2 erläutert. Die Temperaturkonditionierung des elektrischen Energiespeichers 5 kann auch direkt mittels des Luft-Kühlmittelwärmetauschers 3.1 durchgeführt werden, wie dies anhand von 3 beschrieben wird.The use of the heat pump function for the temperature conditioning of the electrical energy storage device 5 is based on 2 explained. The temperature conditioning of the electrical energy store 5 can also be carried out directly by means of the air/coolant heat exchanger 3.1, as can be seen from FIG 3 is described.

Die 2 zeigt einen Teil der Klimatisierungsvorrichtung 1 mit einem stark abstrahierten Kältemittelkreislaufs 1.1, welcher mit dem Klima-Wärmetauscher 3.2 des Kühlmoduls 3, einem Kältemittelverdichter 1.2, einem als Expansionsventil ausgeführten Expansionsorgan 1.3 und einem Chiller 7 aufgebaut ist. Der Chiller 7 koppelt thermisch den Kältemittelkreislauf 1.1 mit dem Kühlmittelkreislauf 6, der seinerseits mit dem elektrischen Energiespeicher 5 thermisch gekoppelt ist. Als Kühlmittel wird bspw. Wasser eingesetzt.the 2 shows part of the air conditioning device 1 with a highly abstract refrigerant circuit 1.1, which is constructed with the air conditioning heat exchanger 3.2 of the cooling module 3, a refrigerant compressor 1.2, an expansion element 1.3 designed as an expansion valve and a chiller 7. The chiller 7 thermally couples the refrigerant circuit 1.1 to the coolant circuit 6, which in turn is thermally coupled to the electrical energy store 5. Water, for example, is used as a coolant.

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 cooling module 3 and thus to the climate heat exchanger 3.2, which operates as a heat pump evaporator. For this purpose, the refrigerant compressed by means of the refrigerant compressor 1.2 flows through the chiller 7 on the refrigerant side, as a result of which the heat absorbed via the air-conditioning heat exchanger 3.2 is transferred to the coolant of the coolant circuit 6 and the electrical energy store 5 is thereby heated. The compressed refrigerant is then expanded into the air conditioning heat exchanger 3.2 by means of the expansion element 1.3, as a result of which the air flow supplied to the cooling module as a heat source is cooled and the refrigerant is evaporated. The evaporated refrigerant is then fed back to the refrigerant compressor 1.2.

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 vehicle 10 is very low, e.g. lower than 10° Celsius, when the electric vehicle is started cold, the electric energy storage device 5 can be used as a traction battery and this can adversely affect it, namely by reducing the service life and/or the performance.

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 in den 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 auf den Kühlmittelkreislauf 6.
  • - Schließlich wird der elektrische Energiespeicher aufgeheizt.
For this reason, electrical energy store 5 is preheated before vehicle 10 is started, using the following method steps:
  • - 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 the coolant 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 the coolant circuit 6.
  • - Finally, the electrical energy storage is heated.

Auch die 3 zeigt entsprechend von 2 nur einen Teil der Klimatisierungsvorrichtung 1 mit einem stark abstrahierten Kältemittelkreislaufs 1.1, in welchem der Klima-Wärmetauscher 3.2 des Kühlmoduls 3 angeordnet ist. Der als Traktionsbatterie ausgebildete elektrische Energiespeicher 5 ist über den Kühlmittelkreislauf 6 mit dem Luft-Kühlmittelwärmetauschers 3.1 thermisch gekoppelt. Als Kühlmittel wird bspw. Wasser eingesetzt. Die Wärme aus dem Abluftstrom L3 wird direkt mittels des Luft-Kühlmittelwärmetauschers 3.1 auf das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs 6 übertragen, wodurch der elektrische Energiespeicher 5 erwärmt wird.Also the 3 shows accordingly from 2 only part of the air conditioning device 1 with a highly abstract refrigerant circuit 1.1, in which the air conditioning heat exchanger 3.2 of the cooling module 3 is arranged. Electrical energy store 5 designed as a traction battery is thermally coupled via coolant circuit 6 to air/coolant heat exchanger 3.1. Water, for example, is used as a coolant. The heat from the exhaust air flow L3 is transferred directly to the coolant of the coolant circuit 6 by means of the air/coolant heat exchanger 3.1, as a result of which the electrical energy store 5 is heated.

Umgekehrt ist mit der Klimatisierungsvorrichtung 1 gemäß 2 oder 3 auch eine Kühlung des elektrischen Energiespeichers 5 durchführbar.Conversely, with the air conditioning device 1 according to FIG 2 or 3 cooling of the electrical energy store 5 can also be carried out.

Bei einem Kältemittelkreislauf 1.1 gemäß 2 arbeitet der Klima-Wärmetauscher 3.2 als Kondensator, mit welchem die von dem elektrischen Energiespeicher 5 erzeugte Wärme über den Chiller 7 auf den Kältemittelkreislauf 1.1 und schließlich auf den Umgebungsluftstrom L4 übertragen wird, wobei der Abluftführungskanal 14 mittels der in die Endposition II verschwenkten Klappe 4.1 verschlossen ist.In a refrigerant circuit according to 1.1 2 the air conditioning heat exchanger 3.2 works as a condenser, with which the heat generated by the electrical energy store 5 is transferred via the chiller 7 to the refrigerant circuit 1.1 and finally to the ambient air flow L4, with the exhaust air duct 14 being closed by means of the flap 4.1 pivoted into the end position II is.

Bei einem Kältemittelkreislauf 1.1 gemäß 3 wird die von dem elektrischen Energiespeicher 5 erzeugte Wärme direkt über das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs 6 und den Luft-Kühlmittelwärmetauscher 3.1 auf den Umgebungsluftstrom L4 übertragen, wobei auch in diesem Fall der Abluftführungskanal 14 mittels der in die Endposition II verschwenkten Klappe 4.1 .entsprechend der Endposition II verschlossen ist.In a refrigerant circuit according to 1.1 3 the heat generated by the electrical energy store 5 is transferred directly via the coolant of the coolant circuit 6 and the air/coolant heat exchanger 3.1 to the ambient air flow L4, with the exhaust air duct 14 also being in this case by means of the flap 4.1 pivoted into the end position II . is closed according to the end position II.

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 2 und 3 nicht dargestellt.For the sake of simplicity, the components of the refrigerant circuit 1.1 required for AC operation, reheat operation or heating operation and the components required for this purpose for setting these different operating modes are in FIGS 2 and 3 not shown.

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 10vehicle 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 1conditioned airflow 1

Claims (4)

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), - an electric heating element (2.1) arranged in the interior air duct (12), - A cooling module (3) arranged in a cooling module air duct (13) for applying an ambient air flow (L4) of the vehicle (10), the cooling module air duct (13) having an air inlet opening (13.1) for the entry of the ambient air flow (L4) and has an air outlet opening (13.2) for the exit of the ambient air flow (L4) and the exhaust air flow (L3), 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 connects the interior air duct (12) downstream of the electric heating element (2.1) to 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). Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, bei welchem das Kühlmodul (3) einen Luft-Kühlmittelwärmetauscher (3.1) aufweist, welcher thermisch mit dem Kühlmittelkreislauf (6) des elektrischen Energiespeichers (5) gekoppelt ist.Vehicle (10) after claim 1 In which the cooling module (3) has an air/coolant heat exchanger (3.1) which is thermally coupled to the coolant circuit (6) of the electrical energy store (5). Fahrzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Kühlmodul (3) einen Klima-Wärmetauscher (3.2) zur Durchführung eines Kühlbetriebes oder zur Durchführung eines Heizbetriebes mittels einer den Umgebungsluftstrom (L4) und/oder den Abluftstrom (L3) als Wärmequelle verwendenden Wärmepumpenfunktion aufweist.Vehicle (10) after claim 1 or 2 , in which the cooling module (3) has an air conditioning heat exchanger (3.2) for carrying out a cooling operation or for carrying out a heating operation by means of a heat pump function using the ambient air flow (L4) and/or the exhaust air flow (L3) as a heat source. Fahrzeug (10) nach Anspruch 3, bei welchem der Kühlmittelkreislauf (6) einen Chiller (7) aufweist, welcher mit dem Klima-Wärmetauscher (3.2) zur Durchführung eines Heizbetriebes zum Erwärmen des elektrischen Energiespeichers (5) thermisch gekoppelt ist.Vehicle (10) after claim 3 In which the coolant circuit (6) has a chiller (7) which is thermally coupled to the air-conditioning heat exchanger (3.2) for carrying out a heating operation for heating the electrical energy store (5).
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