DE102019129304A1 - Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug - Google Patents

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Jae Yeon Kim
Wan Je Cho
Yeon Ho Kim
Dong Seok Oh
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Hyundai Motor Co
Kia Corp
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Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
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Abstract

Ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug kann ein Batteriemodul (30) unter Verwendung einer Kältevorrichtung heizen oder kühlen, in welcher ein Kältemittel und ein Kühlmittel Wärme austauschen und kann die Heizeffizienz unter Verwendung einer weiteren Kältevorrichtung steigern, welche Abwärme von elektrischer Ausrüstung zurückgewinnt.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldung
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2019-0059304 , eingereicht am 21. Mai 2019, deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mitaufgenommen ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, welches ein Batteriemodul unter Verwendung einer Kältevorrichtung heizen oder kühlen kann, in der ein Kältemittel und ein Kühlmittel Wärme austauschen, und kann eine Heizeffizienz unter Verwendung einer weiteren Kältevorrichtung steigern, die Abwärme von elektrischer Ausrüstung zurückgewinnt.
  • Beschreibung der bezogenen Technik
  • Im Allgemeinen kann ein Klimaanlagensystem für ein Fahrzeug eine Klimaanlagenvorrichtung aufweisen, welche eingerichtet ist zum Zirkulieren eines Kältemittels, um ein Inneres eines Fahrzeugs zu heizen oder zu kühlen.
  • Solch eine Klimaanlagenvorrichtung, welche eine komfortable Innenumgebungstemperatur beibehält durch Halten einer Temperatur des Inneren des Fahrzeugs auf einer angemessenen Temperatur unabhängig von einer äußeren Temperaturänderung, ist eingerichtet, um das Innere des Fahrzeugs mittels eines Wärmetauschers durch Verdampfen zu heizen oder zu kühlen während das Kältemittel, das durch Betreiben eines Kompressors ausgegeben wird, durch einen Kondensator, einen Sammler-Trockner, ein Expansionsventil und einen Verdampfer hindurchtritt und zum Kompressor zurück zirkuliert wird.
  • Das heißt, bei der Klimaanlagenvorrichtung wird, um eine Temperatur und eine Luftfeuchtigkeit des Inneren in einem Sommer oder im Kühlmodus zu senken, Hochtemperatur- und Hochdruck-Gaskühlmittel durch den Kompressor komprimiert und durch den Kondensator kondensiert und danach durch den Sammler-Trockner und das Expansionsventil hindurchtretend im Verdampfer verdampft.
  • In den vergangenen Jahren, so wie ein Interesse an Energieeffizienz und Umweltverschmutzung gestiegen ist, gab es eine Forderung für die Entwicklung von umweltfreundlichen Fahrzeugen, welche eingerichtet sind, um im wesentlichen Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren zu ersetzen. Die umweltfreundlichen Fahrzeuge sind gewöhnlicher Weise Brennstoffzellen- oder Elektrofahrzeuge, die durch Elektrizität betrieben werden, und Hybridfahrzeuge, welche durch einen Verbrennungsmotor und eine Batterie betrieben werden.
  • Unter den umweltfreundlichen Fahrzeugen verwenden das Elektrofahrzeug oder das Hybridfahrzeug keine separate Heizvorrichtung, im Gegensatz zu einer Klimaanlage eines gewöhnlichen Fahrzeugs, und die beim umweltfreundlichen Fahrzeug verwendete Klimaanlage wird als Wärmepumpensystem bezeichnet.
  • Andererseits, in dem Fall des Elektrofahrzeugs, wird eine chemische Reaktionsenergie von Sauerstoff und Wasserstoff in elektrische Energie zum Erzeugen der Antriebskraft umgewandelt. Im vorliegenden Vorgang, da die thermische Energie durch die chemische Reaktion in der Brennstoffzelle erzeugt wird, ist eine Effizienz des Entfernens der erzeugten Wärme beim Sicherstellen der Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle essenziell.
  • Darüber hinaus, sogar beim Hybridfahrzeug, wird ein Motor unter Verwendung von Elektrizität, die von einer Brennstoffzelle oder einer elektrischen Batterie zugeführt wird, zusammen mit einem Verbrennungsmotor betrieben, welcher mit gewöhnlichem Kraftstoff betrieben wird, um die Antriebskraft bereitzustellen, und als ein Ergebnis kann die Leistungsfähigkeit des Motors nur durch effektives Entfernen der Wärme sichergestellt werden, die von der Brennstoffzelle oder der Batterie und dem Motor erzeugt wird.
  • Als ein Ergebnis muss im Hybridfahrzeug oder im Elektrofahrzeug ein Batteriekühlsystem mit einem separaten Abdichtungs- bzw. Trennkreis zusammen mit einem Kühler und dem Wärmepumpensystem separat geformt sein, um die Wärmeerzeugung im Motor und den elektrischen Komponenten und der Batterie, inklusive der Brennstoffzelle, zu vermeiden.
  • Dementsprechend ist die Größe und das Gewicht des Kühlmoduls, welches vorne im Fahrzeug angebracht ist, gesteigert, und ist ein Layout von Verbindungsleitungen, welche das Kältemittel und das Kühlmittel zum Wärmepumpensystem, zum Kühler und dem Batteriekühlsystem zuführen, in einem Motorraum kompliziert.
  • Darüber hinaus ist das Batteriekühlsystem für die Batterie, welches die Batterie gemäß einem Zustand des Fahrzeugs heizt oder kühlt, um eine optimale Leistungsfähigkeit bereitzustellen, separat bereitgestellt, und als ein Ergebnis sind mehrere Ventile zum Verbinden mit den jeweiligen Verbindungsleitungen umgesetzt und werden Geräusche und Vibrationen aufgrund einer häufigen Öffnungs- und Schließbetätigung der Ventile in das Innere des Fahrzeugs übertragen, was den Fahrkomfort reduziert.
  • Die in diesem Abschnitt „Hintergrund der Erfindung“ offenbarten Informationen dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrundes der Erfindung und sollen nicht als eine Bestätigung oder irgendeine Form von Vorschlag verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, der dem Fachmann schon bekannt ist.
  • Kurzerläuterung der Erfindung
  • Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, welches ein Batteriemodul unter Verwendung von einer Kältevorrichtung heizt oder kühlt, in welchem ein Kühlmittel und ein Kältemittel Wärme austauschen, wodurch eine Vereinfachung des Systems möglich wird.
  • Darüber hinaus wurde die vorliegende Erfindung im Hinblick auf zahlreiche Aspekte ebenfalls in dem Bestreben getätigt, um ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, welches eine Heizeffizienz verbessern kann durch Verwenden einer weiteren Kältevorrichtung, welcher Abwärme von elektrischer Ausrüstung in einem Heizmodus des Fahrzeugs zurückgewinnt.
  • Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, welches aufweisen kann: Eine erste Kühlvorrichtung, welche einen ersten Kühler bzw. Radiator (im Weiteren kurz: Kühler) und eine erste Wasserpumpe aufweist, die mittels einer ersten Kühlmittelleitung verbunden sind, wobei ein Kühlmittel in der ersten Kühlmittelleitung zirkuliert, um zumindest eines von einer elektrischen Komponente und zumindest einem Motor (bspw. Elektromotor) zu kühlen, welche an der ersten Kühlmittelleitung angebracht sind, eine zweite Kühlmittelvorrichtung, welche einen zweiten Kühler bzw. Radiator (im Weiteren kurz: Kühler) und eine zweite Wasserpumpe aufweist, die mittels einer zweiten Kühlmittelleitung verbunden sind, und das Kühlmittel in der zweiten Kühlmittelleitung zirkuliert, ein Batteriemodul, welches an einer Batteriekühlmittelleitung bereitgestellt ist, die mit der zweiten Kühlmittelleitung durch ein erstes Ventil selektiv verbindbar ist, das zwischen der Batteriekühlmittelleitung und der zweiten Kühlmittelleitung angebracht ist, eine erste Kältevorrichtung bzw. ein erster Wärmetauscher (im Weiteren kurz: erste Kältevorrichtung), welche an der Batteriekühlmittelleitung bereitgestellt ist und durch welche das Kühlmittel hindurchtritt, welche mit einer Kältemittelleitung einer Klimaanlagenvorrichtung durch eine erste Kältemittelverbindungsleitung verbunden ist und welche das Kühlmittel selektiv einen Wärmeaustausch mit einem Kältemittel ausführen lässt, das ausgehend von der Klimaanlagenvorrichtung zugeführt wird, um eine Temperatur des Kühlmittels zu steuern, und eine zweite Kältevorrichtung bzw. ein zweiter Wärmetauscher (im Weiteren kurz: zweite Kältevorrichtung, welche mit der ersten Kühlmittelleitung durch ein zweites Ventil selektiv verbindbar ist, das mit der Kühlmittelleitung durch eine zweite Kühlmittelverbindungsleitung verbunden ist und Abwärme von einem Hochtemperaturkühlmittel zurückgewinnt, welches in die zweite Kältevorrichtung selektiv einströmt und eine Temperatur des Kältemittels durch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel der zweiten Kältemittelverbindungsleitung ausführt, wobei ein Hauptwärmetauscher, welcher in der Klimaanlagenvorrichtung bereitgestellt ist, mit einer jeden von der ersten und der zweiten Kühlmittelleitung und der Kältemittelleitung verbunden ist, sodass das Kühlmittel, welches in der ersten und in der zweiten Kühlmittelvorrichtung zirkuliert, durch den Wärmetauscher hindurchtritt und das Kältemittel, welches durch den Hauptwärmetauscher hindurchtritt, Wärme mit dem Kühlmittel hauptsächlich austauscht, welches durch die erste Kühlmittelleitung zugeführt wird, und im Weiteren bzw. nachrangig Wärme mit dem Kühlmittel austauscht, welches durch die zweite Kühlmittelleitung zugeführt wird.
  • Die Klimaanlagenvorrichtung kann beispielsweise aufweisen: Ein HVAC-Modul (engl. „heating, ventilation and air conditioning“; z.B. deutsch „heizen, lüften und Klimaanlagenbetrieb“), welches mittels der Kühlmittelleitung verbunden ist und eine Öffnung-/Schließklappe zum Steuern von Außenluft hat, welche durch einen Verdampfer hindurchtritt, um zu einem innenliegenden Kondensator gemäß den Kühl-, Heiz- und Trocknungs- bzw. Entfeuchtungsmodi des Fahrzeugs selektiv zu strömen, einen Kompressor, welcher mittels der Kältemittelleitung zwischen dem Verdampfer und dem innenliegenden Kondensator verbunden ist, ein erstes Expansionsventil, welches an der Kältemittelleitung bereitgestellt ist, die den Hauptwärmetauscher und den Verdampfer verbindet, ein zweites Expansionsventil, welches an der ersten Kältemittelverbindungsleitung bereitgestellt ist, ein drittes Expansionsventil, welches an der zweiten Kältemittelverbindungsleitung bereitgestellt ist, die die Kältemittelleitung zwischen dem innenliegenden Kondensator und dem Hauptwärmetauscher verbindet, und eine Trocknungs- bzw. Entfeuchtungsleitung (im Weiteren kurz: Trocknungsleitung), welche einen Endabschnitt hat, der mit der zweiten Kältemittelverbindungsleitung zwischen der zweiten Kältevorrichtung und dem dritten Expansionsventil verbunden ist, und den anderen Endabschnitt mit der Kältemittelleitung zwischen dem Verdampfer und dem ersten Expansionsventil verbunden hat und welche ein drittes Ventil aufweist.
  • Die zweite Kältemittelverbindungsleitung kann beispielsweise die Kältemittelleitung und einen Akkumulator (bspw. Flüssigphase-Gasphase-Trennvorrichtung bzw. Trockner, welcher dampfförmiges und flüssiges Kältemittel separiert) zwischen dem Hauptwärmetauscher und dem innenliegenden Kondensator verbinden, sodass das Kältemittel, welches durch den internen Kondensator hindurchgetreten ist, in den Kompressor durch die zweite Kältevorrichtung und den Akkumulator strömt.
  • Ein Nebenkondensator kann beispielsweise an der Kältemittelleitung zwischen dem Hauptwärmetauscher und dem Verdampfer bereitgestellt sein.
  • Wenn der Hauptwärmetauscher das Kältemittel kondensiert, kann der Nebenwärmetauscher beispielsweise das Kältemittel, welches durch den Hauptwärmetauscher kondensiert worden ist, durch einen Wärmetausch mit der Außenluft zusätzlich kondensieren.
  • Das zweite Expansionsventil kann beispielsweise betätigt werden, wenn das Batteriemodul durch das Kältemittel gekühlt wird, und kann das Kältemittel, welches durch die erste Kältemittelverbindungsleitung strömt, expandieren, und kann das expandierte Kältemittel in die erste Kältevorrichtung strömen lassen.
  • Das dritte Expansionsventil kann im Heizmodus oder im Heiz- und dem Trocknungsmodus des Fahrzeugs beispielsweise das Kältemittel, welches in die zweite Kältevorrichtung und in die Trocknungsleitung strömt, selektiv expandieren.
  • Das erste Ventil kann beispielsweise mit der zweiten Kühlmittelleitung und der Batteriekühlmittelleitung zwischen dem zweiten Kühler und der ersten Kältevorrichtung selektiv verbunden sein, eine erste Abzweigungsleitung, welche mit der ersten Kühlmittelleitung zwischen dem ersten Kühler und der ersten Wasserpumpe durch das zweite Ventil verbunden ist, das an der ersten Kühlmittelleitung zwischen elektrischen Komponenten, dem Motor und dem ersten Kühler angeordnet ist, und welche durch die zweite Kältevorrichtung hindurchtritt, ist in der ersten Kühlvorrichtung bereitgestellt, eine zweite Abzweigungsleitung, welche die erste Kältevorrichtung und das Batteriemodul durch das erste Ventil verbindet, ist an der Batteriekühlmittelleitung bereitgestellt, und eine dritte Abzweigungsleitung, welche die Batteriekühlmittelleitung und die zweite Kühlmittelleitung separiert bzw. verzweigt, ist an der zweiten Kühlmittelleitung bereitgestellt.
  • Wenn beispielsweise das Batteriemodul unter Verwendung des Kühlmittels gekühlt wird, welches durch den zweiten Kühler gekühlt wird, ist das erste Ventil eingerichtet, um die zweite Kühlmittelleitung und die Batteriekühlmittelleitung zu verbinden und die zweite Abzweigungsleitung zu schließen, und das zweite Ventil kann die erste Abzweigungsleitung schließen.
  • Wenn beispielsweise die elektrische Komponente, der Motor und das Batteriemodul im Kühlmodus des Fahrzeugs gekühlt werden, kann in der ersten Kühlvorrichtung die erste Abzweigungsleitung durch eine Betätigung des zweiten Ventils geschlossen sein, und das Kühlmittel, welches durch den ersten Kühler gekühlt wird, kann zur elektrischen Komponente und den Motor durch einen Betrieb der ersten Wasserpumpe zirkuliert werden, kann die zweite Abzweigungsleitung durch eine Betätigung des ersten Ventils geöffnet sein, kann die dritte Abzweigungsleitung geöffnet sein und kann eine Verbindung zwischen der zweiten Kühlmittelleitung und der Batteriekühlmittelleitung durch die geöffnete zweite und dritte Abzweigungsleitung geschlossen sein, und kann in der Klimaanlagenvorrichtung das Kältemittel, welches entlang der Kältemittelleitung zirkuliert wird während die zweite Kältemittelverbindungsleitung und die Trocknungsleitung durch die Betätigung des dritten Expansionsventils und des dritten Ventils geschlossen sind und kann das zweite Expansionsventil betätigt sein, sodass das expandierte Kältemittel in die erste Kältevorrichtung durch die erste Kältemittelverbindungsleitung strömt.
  • In der ersten Kühlvorrichtung kann beispielsweise das Kühlmittel, welches durch den ersten Kühler gekühlt wird, zum Hauptwärmetauscher durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe zugeführt werden, kann in der zweiten Kühlvorrichtung die geöffnete, dritte Abzweigungsleitung mit der zweiten Kühlmittelleitung verbunden sein, um einen unabhängigen, geschlossenen Kreislauf zu bilden, und kann das Kühlmittel, welches durch den zweiten Kühler gekühlt wird, dem Hauptwärmetauscher durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe zugeführt werden und kann der Hauptwärmetauscher das Kältemittel durch einen Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel kondensieren.
  • Wenn beispielsweise die Abwärme der elektrischen Komponente und des Motors im Heizmodus des Fahrzeugs zurückgewonnen wird, kann in der ersten Kühlvorrichtung das Kühlmittel zur elektrischen Komponente durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe zirkuliert werden während die erste Abzweigungsleitung durch die Betätigung des zweiten Ventils offen ist, kann die erste Kühlmittelleitung, welche die elektrische Komponente, den Motor und den ersten Kühler verbindet, geschlossen sein, kann in der zweiten Kühlvorrichtung der Betrieb der zweiten Wasserpumpe gestoppt sein, kann der Betrieb der dritten Wasserpumpe, welche an der Batteriekühlmittelleitung bereitgestellt ist, gestoppt sein und kann die zweite Abzweigungsleitung durch die Betätigung des ersten Ventils geschlossen sein und kann die dritte Abzweigungsleitung geschlossen sein während in der Klimaanlagenvorrichtung die Kältemittelleitung, welche den Hauptwärmetauscher und den Verdampfer verbindet, und die erste Kältemittelverbindungsleitung durch die Betätigung des ersten und des zweiten Expansionsventils geschlossen sind, kann die zweite Kältemittelverbindungsleitung durch die Betätigung des dritten Expansionsventils geöffnet sein, kann die Trocknungsleitung durch die Betätigung des dritten Ventils geschlossen sein und kann das dritte Expansionsventil das Kältemittel expandieren und das expandierte Kältemittel der zweiten Kältevorrichtung zuführen.
  • Wenn beispielsweise getrocknet wird, während die Abwärme der elektrischen Komponente und des Motors im Heizmodus des Fahrzeugs zurückgewonnen wird, kann in der ersten Kühlvorrichtung das Kühlmittel zur elektrischen Komponente durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe zirkuliert werden, während die erste Abzweigungsleitung durch die Betätigung des zweiten Ventils geöffnet sein kann, die erste Kühlmittelleitung, welche die elektrische Komponente, den Motor und den ersten Kühler verbindet, geschlossen sein kann, in der zweiten Kühlvorrichtung der Betrieb der zweiten Wasserpumpe gestoppt sein kann, der Betrieb der dritten Wasserpumpe, welche an der Batteriekühlmittelleitung bereitgestellt ist, gestoppt sein kann und die zweite Abzweigungsleitung durch die Betätigung des ersten Ventils geschlossen sein kann und die dritte Abzweigungsleitung geschlossen sein kann, in der Klimaanlagenvorrichtung die Kältemittelleitung, die den Hauptwärmetauscher und den Verdampfer verbindet, und die erste Kältemittelverbindungsleitung durch die Betätigung des ersten und des zweiten Expansionsventils geschlossen sein können, die zweite Kältemittelverbindungsleitung durch die Betätigung des dritten Expansionsventils geöffnet sein kann, die Trocknungsleitung durch die Betätigung des dritten Ventils geöffnet sein kann und das dritte Expansionsventil das Kältemittel expandieren kann und dieses der zweiten Kältevorrichtung zuführen kann und gleichzeitig dieses dem Verdampfer durch die Trocknungsleitung zuführen kann.
  • Das zweite und das dritte Expansionsventil können beispielsweise elektronische Expansionsventile sein, welche das Kältemittel während des Steuerns des Strömens des Kältemittels selektiv expandieren.
  • Der Akkumulator kann beispielsweise an der Kältemittelleitung zwischen dem Kompressor und dem Verdampfer angebracht sein und kann mit der ersten und der zweiten Kältevorrichtung durch die erste und die zweite Kältemittelverbindungsleitung verbunden sein.
  • Der Hauptwärmetauscher kann beispielsweise eine erste Wärmedissipationseinheit, welche mit der ersten Kühlmittelleitung verbunden ist, eine zweite Wärmedissipationseinheit, welche mit der zweiten Kühlmittelleitung verbunden ist, und eine Unterteilung aufweisen, welche das Innere des Wärmetauschers in die erste Wärmedissipationseinheit und die zweite Wärmedissipationseinheit unterteilt, um zu verhindern, dass die von der ersten bzw. der zweiten Kühlvorrichtung zugeführten Kühlmittel gemischt werden, und es dem Kältemittel erlauben, dort hindurchzutreten.
  • Eine Heizvorrichtung kann z.B. an der Batteriekühlmittelleitung zwischen dem Batteriemodul und der ersten Kältevorrichtung bereitgestellt sein.
  • Ein erster Ausgleichsbehälter bzw. Speicherbehälter (im Weiteren kurz: Ausgleichsbehälter) kann beispielsweise an der ersten Kühlmittelleitung zwischen dem ersten Kühler der ersten Wasserpumpe bereitgestellt sein, und ein zweiter Ausgleichsbehälter bzw. Speicherbehälter (im Weiteren kurz: Ausgleichsbehälter) kann beispielsweise an der zweiten Kühlmittelleitung zwischen dem zweiten Kühler und der zweiten Wasserpumpe bereitgestellt sein.
  • Wie es oben beschrieben ist, wird gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug ein Batteriemodul gemäß einem Modus des Fahrzeugs unter Verwendung einer Kältevorrichtung geheizt oder gekühlt, in welcher ein Kühlmittel und ein Kältemittel in einem Elektrofahrzeug Wärme austauschen, wodurch eine Vereinfachung eines Systems möglich wird.
  • Darüber hinaus wird gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Batteriemodul gemäß dem Modus des Fahrzeugs effizient geheizt oder gekühlt, wodurch eine optimale Leistungsfähigkeit des Batteriemoduls ermöglicht wird und eine Gesamtfahrdistanz des Fahrzeugs durch ein effizientes Batteriemodulmanagement gesteigert wird.
  • Darüber hinaus kann eine Heizeffizienz gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer weiteren Kältevorrichtung verbessert sein, welche Abwärme einer elektrischen Ausrüstung selektiv sammelt bzw. zurückgewinnt.
  • Noch weitergehend kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Verdampfungsleistung des Kühlmittels durch einen Hauptwärmetauscher, welcher dual bzw. in zwei Richtungen wirkend das Kältemittel unter Verwendung des Kühlmittels kondensiert oder verdampft, das von einer jeden von der ersten und der zweiten Kühlvorrichtung zugeführt wird, gesteigert sein, wodurch die Kühlleistungsfähigkeit verbessert wird und eine Energieaufnahme eines Kompressors reduziert wird.
  • Noch weitergehend können gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Herstellungskosten reduziert sein und kann ein Gewicht aufgrund einer Vereinfachung des Gesamtsystems reduziert sein, wodurch die Raumausnutzung verbessert sein kann.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist eine Ansicht eines Betriebszustands zum Zeitpunkt eines Kühlens eines Batteriemoduls unter Verwendung eines Kühlmittels im Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 ist eine Ansicht eines Betriebszustands, welche beispielhaft ein Kühlen einer elektrischen Komponente und eines Batteriemoduls abhängig von einem Kühlmodus im Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 4 ist eine Ansicht eines Betriebszustands, welche beispielhaft ein Rückgewinnen von Abwärme vom Motor und der elektrischen Komponente abhängig vom Heizmodus im Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 5 ist eine Ansicht eines Betriebszustands abhängig von einem Heiz-und einem Trocknungsmodus im Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Es sollte klar sein, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Merkmalen darstellen, welche die Grundprinzipien der Erfindung aufzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, unter anderem z.B. konkrete Abmessungen, Richtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung vorgegeben.
  • Durchgehend in den zahlreichen Figuren der Zeichnung bezeichnen Bezugszeichen in den Figuren die gleichen oder wesensgleichen Teile der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in der beigefügten Zeichnung dargestellt und im Folgenden beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben ist, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüche definiert, enthalten sein können.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Konfigurationen, welche in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt sind, und Zeichnungen, welche in der beispielhaften Ausführungsform offenbart sind, sind lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und repräsentieren nicht den gesamten Umfang der vorliegenden Erfindung, und deshalb ist es klar, dass zahlreiche Äquivalente und modifizierte Beispiele, welche diese Konfiguration ersetzen können, in der vorliegenden Erfindung möglich sind.
  • Um die vorliegende Erfindung deutlich darzustellen, werden Abschnitte, welche die Beschreibung davon nicht betreffen, ausgelassen, und gleiche oder ähnliche Komponenten sind durch die gleichen Bezugszeichen durchgängig durch die Beschreibung gekennzeichnet.
  • Da Größen und Dicken einer jeden Komponente, welche in den Zeichnungen gezeigt ist, willkürlich für den Zweck der Erläuterung dargestellt sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellte Größe und Dicke dieser Komponente beschränkt, und die Dicken können vergrößert dargestellt sein, um zahlreiche Abschnitte und Bereiche deutlich auszudrücken.
  • Durchgängig durch die Beschreibung, außer es ist explizit das Gegenteil genannt, sind Begriffe wie „aufweisen“ und Variationen wie „aufweisend“ oder „umfassend“ so zu verstehen, dass sie das Vorhandensein der genannten Elemente implizieren aber keine anderen Elemente ausschließen.
  • Darüber hinaus bedeuten die in dieser Beschreibung verwendeten Begriffe, wie beispielsweise „Einheit“, „Mittel“, „Teil“ und „Element“ eine Einheit einer zusammenhängenden Konfiguration, welche zumindest eine Funktion oder einen Vorgang ausführt.
  • Die 1 ist ein Blockdiagramm eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Batteriemodul 30 unter Verwendung einer ersten Kältevorrichtung 60 heizen oder kühlen, in welcher ein Kühlmittel und ein Kältemittel Wärme austauschen, und kann eine Heizeffizienz unter Verwendung einer zweiten Kältevorrichtung 70 verbessern, welche Abwärme eines Motors 16, einer elektrischen Komponente 15 und des Batteriemoduls 30 zurückgewinnt.
  • Hier können im Wärmepumpensystem eine erste Kühlvorrichtung 10 zum Kühlen der elektrischen Komponente 15 und des Motors 16, eine zweite Kühlvorrichtung 20 zum Kühlen des Batteriemoduls 30 und eine Klimaanlagenvorrichtung 50, welche einem Kühlen oder Heizen eines Inneren (z.B. des Fahrzeugs) dient, in dem Elektrofahrzeug miteinander interagieren.
  • Das heißt, unter Bezug auf die 1 weist das Wärmepumpensystem die erste und die zweite Kühlvorrichtung 10 und 20, das Batteriemodul 30, die erste Kältevorrichtung 60 und die zweite Kältevorrichtung 70 auf.
  • Erstens weist die erste Kühlvorrichtung 10 einen ersten Kühler 12 und eine erste Wasserpumpe 14 auf, welche durch eine erste Kühlmittelleitung 11 verbunden sind. Die erste Kühlvorrichtung 10 zirkuliert ein Kühlmittel in der ersten Kühlmittelleitung 11 durch Betreiben der ersten Wasserpumpe 14, um die elektrische Komponente 15 und den Motor 16 zu kühlen.
  • Der erste Kühler 12 ist vorne am Fahrzeug angebracht, und ein Kühlgebläse 13 ist hinter dem ersten Kühler bereitgestellt, um das Kühlmittel durch einen Betrieb des Kühlgebläses 13 und einen Wärmeaustausch mit Außenluft zu kühlen.
  • Hier kann die elektrische Komponente 15 eine Leistung- bzw. Energiesteuerungsvorrichtung, einen Inverter oder eine Ladevorrichtung (engl. „on board charger“; kurz: OBC) aufweisen. Die Leistung- bzw. Energiesteuerungsvorrichtung und der Inverter können Wärme während des Betriebs dissipieren, und die OBC kann Wärme dissipieren, wenn das Batteriemodul 30 geladen wird.
  • Die elektrische Komponente 15 und der Motor 16 können an der ersten Kühlmittelleitung 11 nacheinander angebracht sein.
  • Darüber hinaus ist ein erster Ausgleichsbehälter 19 an der ersten Kühlmittelleitung 11 zwischen dem ersten Kühler 12 und der ersten Wasserpumpe 14 bereitgestellt. Das Kühlmittel, welches durch den ersten Kühler 12 gekühlt wird, kann im ersten Ausgleichsbehälter 19 gelagert werden.
  • Die erste Kühlvorrichtung 10 ist eingerichtet, sodass sie das Kühlmittel, welches durch den ersten Kühler 12 gekühlt wird, entlang der ersten Kühlmittelleitung 11 durch einen Betrieb der ersten Wasserpumpe 14 zirkuliert, um die elektrische Komponente 15 und den Motor 16 zu kühlen, sodass diese nicht überhitzen.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist als eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, dass die elektrische Komponente 15 und der Motor 16 jeweilig einzeln bereitgestellt sind, aber die vorliegende Erfindung ist hierauf nicht beschränkt, und die elektrische Komponente 15 und der Motor 16 können eingerichtet sein, um jeweilig zu einem Vorderrad und einem Hinterrad zu korrespondieren.
  • In dem Fall, in welchem die elektrische Komponente 15 und der Motor 16 z.B. jeweils zwei sind, kann die erste Kühlmittelleitung 11 parallel via separaten, parallelen Leitungen angebracht sein.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die zweite Kühlvorrichtung 20 einen zweiten Kühler 22 und eine zweite Wasserpumpe 26 auf, welche durch eine zweite Kühlmittelleitung 21 verbunden sind, und zirkuliert das Kühlmittel zur zweiten Kühlmittelleitung 21.
  • Die zweite Kühlvorrichtung 20 kann das Kühlmittel, welches durch den zweiten Kühler 22 gekühlt wird, dem Batteriemodul 30 selektiv zuführen.
  • Der zweite Kühler 22 ist vor dem ersten Kühler 12 angeordnet und kühlt das Kühlmittel durch einen Betrieb des Kühlgebläses 13 und eines Wärmeaustausches mit der Außenluft.
  • Darüber hinaus ist ein zweiter Ausgleichstank 27 an der zweiten Kühlmittelleitung 21 zwischen dem zweiten Kühler 22 und der zweiten Wasserpumpe 26 bereitgestellt. Das Kühlmittel, welches durch den zweiten Kühler 20 gekühlt wird, kann im zweiten Ausgleichsbehälter 27 gelagert werden.
  • Die zweite Kühlvorrichtung 20 ist eingerichtet, sodass diese das Kühlmittel, das durch den zweiten Kühler 22 gekühlt wird, entlang der zweiten Kühlmittelleitung 21 durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe 26 zirkulieren kann.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Batteriemodul 30 an einer Batteriekühlmittelleitung 31 bereitgestellt, welche mit der zweiten Kühlmittelleitung 21 durch ein Ventil V1 selektiv verbindbar ist.
  • Hier kann das Ventil V1 die zweite Kühlmittelleitung 21 und die Batteriekühlmittelleitung 31 zwischen dem zweiten Kühler 22 und dem Batteriemodul 30 selektiv verbinden.
  • Das erste Ventil V1 verbindet selektiv die zweite Kühlmittelleitung 21 und die Batteriekühlmittelleitung 30 zwischen der ersten Kältevorrichtung 60 und dem zweiten Kühler 22, welche an der Batteriekühlmittelleitung 31 bereitgestellt ist.
  • Hier ist das Batteriemodul 30 in der Art eines wassergekühlten Typs ausgebildet, in welcher elektrische Energie der elektrischen Komponente 15 und dem Motor 16 zugeführt wird, welche durch das Kühlmittel gekühlt werden, das entlang der Batteriekühlmittelleitung 31 strömt.
  • Das heißt, das Batteriemodul 30 ist mit der zweiten Kühlvorrichtung 20 durch die Batteriekühlmittelleitung 31 gemäß der Betätigung des Ventils V1 selektiv verbindbar. Darüber hinaus kann im Batteriemodul 30 das Kühlmittel durch den Betrieb einer dritten Wasserpumpe 33 zirkuliert werden, welche an der Batteriekühlmittelleitung 31 bereitgestellt ist.
  • Die dritte Wasserpumpe 33 ist an der Batteriekühlmittelleitung 31 zwischen der ersten Kältevorrichtung 60 und dem Batteriemodul 30 bereitgestellt. Die dritte Wasserpumpe 33 wird betrieben, und das Kühlmittel durch die Batteriekühlmittelleitung 31 zu zirkulieren.
  • Hier können die erste, die zweite und die dritte Wasserpumpe 14, 26 und 33 elektrische Wasserpumpen sein.
  • Die erste Kühlvorrichtung 10 kann eine erste Abzweigungsleitung 18 aufweisen, die mit der ersten Kühlmittelleitung 11 zwischen dem ersten Kühler 12 und der ersten Wasserpumpe 14 durch ein zweites Ventil V2 an der ersten Kühlmittelleitung 11 zwischen dem ersten Kühler 12 und der ersten Wasserpumpe 14 verbunden ist.
  • Das zweite Ventil V2 ist an der ersten Kühlmittelleitung 11 zwischen der elektrischen Komponente 15, dem Motor 16 und dem ersten Kühler 12 bereitgestellt.
  • Ein Endabschnitt der ersten Abzweigungsleitung 18 ist mit der ersten Kühlmittelleitung 11 durch das zweite Ventil V2 verbunden, und der andere Endabschnitt der Abzweigungsleitung 18 ist mit der ersten Kühlmittelleitung 11 zwischen dem ersten Kühler 12 und der ersten Wasserpumpe 14 verbunden.
  • Die erste Abzweigungsleitung 18 tritt durch die zweite Kältevorrichtung 70 hindurch. Das heißt, die zweite Kältevorrichtung 70 ist an der ersten Abzweigungsleitung 18 bereitgestellt.
  • Wenn die Temperatur des Kühlmittels durch Absorbieren der Abwärme durch die zweite Kältevorrichtung 70 gesteigert wird, welche von der elektrischen Komponente 15 und dem Motor 16 erzeugt wird, wird die erste Abzweigungsleitung 18 durch die Betätigung des zweiten Ventils V2 selektiv geöffnet. In dem vorliegenden Fall ist die erste Kühlmittelleitung 11, die mit dem ersten Kühler 12 verbunden ist, durch die Betätigung des zweiten Ventils V2 geschlossen.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die erste Kältevorrichtung 60 an der Batteriekühlmittelleitung 31 bereitgestellt und tritt Kühlmittel durch das Innere der ersten Kältevorrichtung 60 hindurch, und die erste Kältevorrichtung 60 ist mit einer Kältemittelleitung 51 der Klimaanlagenvorrichtung 50 durch eine erste Kältemittelverbindungsleitung 62 verbunden.
  • Die erste Kältevorrichtung 60 lässt das Kühlmittel, welches in die erste Kältevorrichtung 60 selektiv strömt, mit dem Kältemittel, das von der Klimaanlagenvorrichtung 50 bereitgestellt wird, Wärme austauschen, um eine Temperatur des Kühlmittels zu steuern. Hier kann die erste Kältevorrichtung 60 vom wassergekühlten Typ eines Wärmetauschers sein, in welchem ein Kühlmittel in die Kältevorrichtung strömt.
  • Eine Heizvorrichtung 35 kann an der Batteriekühlmittelleitung 31 zwischen dem Batteriemodul 30 und der ersten Kältevorrichtung 60 bereitgestellt sein.
  • Wenn es für die Temperatur des Batteriemoduls 30 erforderlich ist, gesteigert zu werden, wird die Heizvorrichtung 35 eingeschaltet, um das Kühlmittel, welches in der Batteriekühlmittelleitung 31 zirkuliert, zu heizen, sodass das Kühlmittel, von welchem die Temperatur gesteigert wird, in das Batteriemodul 30 strömt.
  • Die Heizvorrichtung 35 kann eine elektrische Heizvorrichtung sein, welche gemäß dem Zuführen von elektrischer Energie betrieben wird.
  • Darüber hinaus kann eine zweite Abzweigungsleitung 80 an der Batteriekühlmittelleitung 31 bereitgestellt sein, welche eine jede Batteriekühlmittelleitung 31 zwischen der ersten Kältevorrichtung 60 und dem Batteriemodul 30 durch das Ventil V1 verbindet.
  • Darüber hinaus ist eine dritte Abzweigungsleitung 90 an der zweiten Kühlmittelleitung 21 bereitgestellt, welche die Batteriekühlmittelleitung 31 und die zweite Kühlmittelleitung 21 voneinander separiert.
  • Die dritte Abzweigungsleitung 90 kann mit der zweiten Kühlmittelleitung 21 selektiv verbindbar sein, sodass die zweite Kühlvorrichtung 20 einen unabhängigen, geschlossenen Kreislauf durch die zweite Kühlmittelleitung 21 ausbildet.
  • Ein separates Ventil kann an einem Punkt bereitgestellt sein, an welchem die dritte Abzweigungsleitung 90 die zweite Kühlmittelleitung 21 und die Batteriekühlmittelleitung 31 schneidet oder an der dritten Abzweigungsleitung 90. Solch ein Ventil kann ein 3-Wege- oder ein 2-Wege-Ventil sein.
  • Als ein Ergebnis verbindet das Ventil V1 die zweite Kühlmittelleitung 21 und die Batteriekühlmittelleitung 31 selektiv oder verbindet die Batteriekühlmittelleitung 31 und die zweite Abzweigungsleitung 80 selektiv, um das Strömen des Kühlmittels zu erlauben.
  • Das heißt, wenn das Batteriemodul 30 unter Verwendung des Kühlmittels gekühlt wird, das vom zweiten Kühler 22 gekühlt wird, kann das Ventil V1 die zweite Kühlmittelleitung 21, welche mit dem zweiten Kühler 22 verbunden ist, und die Batteriekühlmittelleitung 31 verbinden und kann die zweite Abzweigungsleitung 80 schließen.
  • Als solches kann das Kühlmittel, welches durch den zweiten Kühler 22 gekühlt wird, das Batteriemodul 30 kühlen, während es entlang der zweiten Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlmittelleitung 31 strömt, welche durch die Betätigung des ersten Ventils V1 verbunden sind.
  • Darüber hinaus, wenn das Batteriemodul 30 unter Verwendung des Kühlmittels gekühlt wird, welches mit dem Kältemittel Wärme austauscht, kann das erste Ventil V1 die zweite Abzweigungsleitung 80 öffnen und die Verbindung zwischen der zweiten Kühlmittelleitung 21 und der Batteriekühlmittelleitung 31 schließen.
  • Dementsprechend strömt Niedertemperaturkühlmittel, welches mit dem Kältemittel in der ersten Kältevorrichtung 60 Wärme ausgetauscht hat, in das Batteriemodul 30 durch die zweite Abzweigungsleitung 80, welche durch das Ventil V1 geöffnet ist, wodurch das Batteriemodul 30 effizient gekühlt wird.
  • Andererseits, wenn das Batteriemodul 30 geheizt wird, wird das Kühlmittel, welches entlang der Batteriekühlmittelleitung 31 zirkuliert, durch die Betätigung des ersten Ventils V1 daran gehindert, in den zweiten Kühler 22 zu strömen, um das Kühlmittel, welches durch den Betrieb der Heizvorrichtung 35 geheizt wird, in das Batteriemodul 30 strömen zu lassen, wodurch das Batteriemodul 30 schnell geheizt wird.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist als eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, dass kein Ventil in der dritten Abzweigungsleitung 90 eingerichtet ist, jedoch ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt und ist das erste Ventil V1 (bspw. auch) zum selektiven Öffnen der dritten Abzweigungsleitung 90 verwendbar (bspw. ist ein weiteres separates Ventil für die dritte Abzweigungsleitung 90 verwendbar oder ist das erste Ventil ein 4-Wege-Ventil).
  • Das heißt, die dritte Abzweigungsleitung 90 kann eine Strömungsrate des Kühlmittels, welches durch den Betrieb der zweiten Kühlmittelleitung 21, der Batteriekühlmittelleitung 31 und der zweiten Abzweigungsleitung 80, die gemäß einem jeden Modus (Heizen, Kühlen oder Trocknen) des Fahrzeugs selektiv verbindbar sind, und der zweiten und der dritten Wasserpumpe 26 und 33 durch Öffnen und Schließen der dritten Abzweigungsleitung 90 steuern.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die zweite Kältevorrichtung 70, welche an der ersten Abzweigungsleitung 18 bereitgestellt ist, mit der ersten Kühlmittelleitung 11 durch das zweite Ventil V2 selektiv verbindbar.
  • Die zweite Kältevorrichtung 70 ist mit der Kältemittelleitung 51 durch eine zweite Kältemittelverbindungsleitung 72 verbunden und kann Abwärme von einem Hochtemperaturkühlmittel, welches in die zweite Kältevorrichtung 70 selektiv strömt, zurückgewinnen und kann eine Temperatur des Kühlmittels durch einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel steigern (bzw. senken).
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Klimaanlagenvorrichtung 50 ein HVAC-Modul 52, einen Hauptwärmetauscher 54, einen Akkumulator 55, ein erstes Expansionsventil 57, einen Verdampfer 58 und einen Kompressor 59 auf, welche durch die Kältemittelleitung 51 verbunden sind.
  • Das HVAC-Modul 52, das mittels der Kältemittelleitung 51 verbunden ist, hat darin eine Öffnung-/Schließklappe 52c und steuert die Außenluft, welche durch den Verdampfer 58 hindurchtritt, um in einen innenliegenden Kondensator 52a und eine innenliegende Heizvorrichtung 52b gemäß den Heiz-, Kühl- und Heiz-/Trocknungsmodi des Fahrzeugs selektiv zu strömen.
  • Das heißt, die Öffnung-/Schließklappe 52c ist geöffnet, sodass im Heizmodus des Fahrzeugs die Außenluft, die durch den Verdampfer 58 hindurchströmt, in den innenliegenden Kondensator 52a und die Innenliegende Heizvorrichtung 52b strömt.
  • Andererseits schließt im Kühlmodus des Fahrzeugs die Öffnung-/Schließklappe 52c den innenliegenden Kondensator 52a und die innenliegende Heizvorrichtung 52b, sodass die Außenluft, welche während des Hindurchtretens durch den Verdampfer 58 gekühlt wird, direkt in das Innere des Fahrzeugs strömt.
  • Der Hauptwärmetauscher 54 ist mit der Kältemittelleitung 51 verbunden, sodass das Kältemittel durch die Kältemittelleitung 51 hindurchtritt, und der Hauptwärmetauscher 54 ist mit einer jeden der ersten und der zweiten Kühlmittelleitung 11 und 21 verbunden, sodass das Kühlmittel, das in einer jeden der ersten und der zweiten Kühlvorrichtung 10 und 20 zirkuliert, durch den Hauptwärmetauscher 54 hindurchtritt.
  • Der Hauptwärmetauscher 54 kann das Kältemittel durch einen Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel gemäß dem Modus des Fahrzeugs verdampfen oder kondensieren (bspw. als Dual-Wärmetauscher bezeichnet), welches durch die erste und die zweite Kühlmittelleitung 11 und 21 zugeführt wird. Das heißt, der Hauptwärmetauscher 54 kann ein Wärmetauscher vom wassergekühlten Typ sein, in welchem das Kühlmittel im Inneren des Hauptwärmetauschers 54 strömt.
  • Hier kann der Hauptwärmetauscher 54 eine erste Wärmedissipationseinheit 54a, eine zweite Wärmedissipationseinheit 54b und eine Unterteilung 54c aufweisen.
  • Die erste Wärmedissipationseinheit 54a ist mit der ersten Kühlmittelleitung 11 verbunden. Als ein Ergebnis kann die erste Wärmedissipationseinheit 54a veranlassen, dass das ausgehend vom Kompressor 59 zugeführte Kältemittel Wärme mit dem Kühlmittel primär bzw. vorrangig austauscht, welches ausgehend von der ersten Kühlvorrichtung 10 zugeführt wird.
  • Die zweite Wärmedissipationseinheit 54b ist mit der zweiten Kühlmittelleitung 21 verbunden. Als ein Ergebnis kann die zweite Wärmedissipationseinheit 54b veranlassen, dass das Kältemittel, welches durch die erste Wärmedissipationseinheit 54a hindurchtritt, mit dem Kühlmittel sekundär bzw. nachrangig Wärme austauscht, welches ausgehend von der zweiten Kühlvorrichtung 20 zugeführt wird.
  • Darüber hinaus kann die Unterteilung 54c das Innere des Hauptwärmetauschers 54 in die erste Wärmedissipationseinheit 54a und die zweite Wärmedissipationseinheit 54b unterteilen, um das Kühlmittel, welches ausgehend von einer jeden der ersten Kühlvorrichtung 10 und der zweiten Kühlvorrichtung 20 zugeführt wird, vermischt werden. Die Unterteilung 54c kann das Kältemittel hindurchtreten lassen, sodass das Kältemittel in die zweite Wärmedissipationseinheit 54b ausgehend von der ersten Wärmedissipationseinheit 54a strömt.
  • Deshalb tauscht das Kältemittel, welches durch den Hauptwärmetauscher 54 hindurchtritt, Wärme mit dem Kühlmittel primär aus, welches durch die erste Kühlmittelleitung 11 zugeführt wird, und tauscht Wärme mit dem Kühlmittel sekundär aus, welches durch die zweite Kühlmittelleitung 21 zugeführt wird.
  • Der Hauptwärmetauscher 54, der wie oben beschrieben eingerichtet ist, veranlasst, dass das Kältemittel, welches ausgehend vom Kompressor 59 durch den innenliegenden Kondensator 52a zugeführt wird, in der ersten Wärmedissipationseinheit 54a mit dem Kühlmittel primär Wärme austauscht, welches ausgehend von der ersten Kühlvorrichtung 10 zugeführt wird.
  • Als solches veranlasst der Hauptwärmetauscher 54 das Kältemittel, um in der zweiten Wärmedissipationseinheit 54b mit dem Kühlmittel sekundär Wärme auszutauschen, welches von der zweiten Kühlvorrichtung 20 zugeführt wird. Durch solch einen Betrieb kann der Hauptwärmetauscher 54 eine Temperatur des Kältemittels senken und eine Kondensationsmenge oder eine Verdampfungsmenge steigern.
  • Die zweite Kältemittelverbindungsleitung 72 kann die Kältemittelleitung 51 und den Akkumulator 55 zwischen dem Hauptwärmetauscher 54 und dem innenliegenden Kondensator 52a verbinden, sodass das Kältemittel, welches durch den innenliegenden Kondensator 52a hindurchtritt, in den Kompressor 59 durch die zweite Kältevorrichtung 70 und den Akkumulator 55 strömt.
  • Gemäß dem Modus des Fahrzeugs wird dem Akkumulator 55 das Kältemittel, das aus dem Verdampfer 58 ausgegeben wird, oder das Kältemittel, welches durch die erste Kältevorrichtung 60 hindurchtritt, oder das Kältemittel selektiv zugeführt, welches durch die zweite Kältevorrichtung 70 hindurchtritt.
  • Hier kann der Akkumulator 55 an der Kältemittelleitung 51 zwischen dem Kompressor 59 und einem Verdampfer 58 angebracht sein und kann mit der ersten und der zweiten Kältevorrichtung 60 und 70 durch die erste und die zweite Kältemittelverbindungsleitung 62 und 72 verbunden sein.
  • Der Akkumulator 55 führt dem Kompressor 59 nur gasförmiges Kältemittel zu, um die Effizienz und Haltbarkeit des Kompressors 59 zu verbessern.
  • Ein Nebenkondensator 56 zum zusätzlichen Kondensieren des Kältemittels, welches durch den Hauptwärmetauscher 54 hindurchtritt, kann an der Kältemittelleitung 51 zwischen dem Hauptwärmetauscher 54 und dem Verdampfer 58 bereitgestellt sein.
  • Das Kältemittel, welches durch den Hauptwärmetauscher 54 hindurchtritt, kann in den Nebenkondensator 56 strömen.
  • Das heißt, der Nebenkondensator 56 ist vor dem Kühler 22 angeordnet und tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel, welches in den Nebenkondensator 56 strömt, und der Außenluft aus.
  • Dementsprechend, wenn der Wärmetauscher 54 das Kältemittel kondensiert, kondensiert der Nebenkondensator 56 das vom Hauptwärmetauscher 54 kondensierte Kältemittel weiter, um ein Unterkühlen des Kältemittels zu steigern, und als ein Ergebnis kann ein Leistungskoeffizient (engl. „coefficient of performance“; kurz: COP) verbessert sein, welcher ein Koeffizient der Kühlleistung zur für den Kompressor erforderlichen Leistung ist.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste Expansionsventil 57 an der Kältemittelleitung 51 bereitgestellt, welche den Nebenkondensator 56 und den Verdampfer 58 verbindet. Das erste Expansionsventil 57 empfängt und expandiert das Kältemittel, welches durch den Nebenkondensator 56 hindurchtritt. Das Expansionsventil 57 kann ein mechanisches Expansionsventil sein.
  • Der Kompressor 59 ist zwischen dem Verdampfer 58 und dem Hauptwärmetauscher 54 durch die Kältemittelleitung 51 verbunden. Der Kompressor 59 kann das gasförmige Kältemittel komprimieren und das komprimierte Kältemittel dem innenliegenden Kondensator 52a zuführen.
  • Die Klimaanlagenvorrichtung 50 ist eingerichtet, sodass sie weiter ein zweites Expansionsventil 64, ein drittes Expansionsventil 74 und eine Trocknungsleitung 76 aufweisen kann.
  • Zuerst ist das zweite Expansionsventil 64 an der ersten Kältemittelverbindungsleitung 62 zwischen dem Nebenkondensator 56 und der ersten Kältevorrichtung 60 bereitgestellt.
  • Hier wird das zweite Expansionsventil 64 betätigt, wenn im Kühlmodus des Fahrzeugs das Batteriemodul 30 durch das Kältemittel gekühlt wird. Das zweite Expansionsventil 64 kann das Kältemittel expandieren, welches durch die erste Kältemittelverbindungsleitung 62 hindurchströmt, und kann das expandierte Kältemittel in die erste Kältevorrichtung 60 strömen lassen.
  • Das heißt, das zweite Expansionsventil 64 expandiert das kondensierte Kältemittel, welches aus dem Nebenkondensator 56 ausgegeben wird, und lässt das expandierte Kältemittel in die erste Kältevorrichtung 60 in einem Zustand strömen, in welchem das Kältemittel eine gesenkte Temperatur hat, wodurch eine Wassertemperatur des Kühlmittels weiter gesenkt wird, das durch das Innere der ersten Kältevorrichtung 60 hindurchtritt.
  • Dementsprechend strömt das Kühlmittel, welches die gesenkte Wassertemperatur hat, in das Batteriemodul 30, während es durch die erste Kältevorrichtung 60 hindurchtritt, sodass das Batteriemodul 30 effizienter gekühlt werden kann.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das dritte Expansionsventil 74 an der zweiten Kältemittelverbindungsleitung 72 bereitgestellt, die die Kältemittelleitung 51 zwischen dem innenliegenden Kondensator 52a und dem Hauptwärmetauscher 54 verbindet.
  • Das dritte Expansionsventil 74 kann die zweite Kältemittelverbindungsleitung 72 gemäß dem Modus des Fahrzeugs selektiv öffnen.
  • Darüber hinaus expandiert das dritte Expansionsventil 74 im Heizmodus oder im Heiz- und Trocknungsmodus des Fahrzeugs das Kältemittel selektiv, welches in die zweite Kältemittelverbindungsleitung 72 eingeleitet wird, und kann das Kältemittel der zweiten Kältevorrichtung 70 zu führen.
  • Hier kann der Akkumulator 55 das gasförmige Kältemittel dem Kompressor 59 unter den Kältemitteln zuführen, welche durch die zweite Kältemittelverbindungsleitung 72 zugeführt werden, die durch die Betätigung des dritten Expansionsventils 74 offen ist.
  • Ein Endabschnitt der Trocknungsleitung 76 ist mit der zweiten Kältemittelverbindungsleitung 72 zwischen der zweiten Kältevorrichtung 70 und dem dritten Expansionsventil 74 verbunden, und der andere Endabschnitt der Trocknungsleitung 76 ist mit der Kältemittelleitung 51 zwischen dem Verdampfer 58 und dem ersten Expansionsventil 57 verbunden.
  • Hier kann ein drittes Ventil V3 an der Trocknungsleitung 76 bereitgestellt sein.
  • Das dritte Ventil V3 kann die Trocknungsleitung 76 im Heiz- und Trocknungsmodus des Fahrzeugs öffnen.
  • Das heißt, das zweite Expansionsventil 64 und das dritte Expansionsventil 74 können elektronische Expansionsventile sein, welche das Kältemittel selektiv expandieren während sie das Strömen des Kältemittels steuern.
  • Darüber hinaus können das erste und das zweite Ventil V1 und V2 3-Wegeventile sein, welche eingerichtet sind, um die Strömung zu verteilen, und kann das dritte Ventil V3 ein 2-Wege-Ventil sein.
  • Nachfolgend ist der Betrieb und die Funktion des Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, welches mit Bezug auf die 2 bis 5 im Detail beschrieben ist.
  • Zuerst wird ein Betrieb mit Bezug auf die 2 beschrieben, wenn das Batteriemodul unter Verwendung des Kühlmittels im Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gekühlt wird.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Ventile V1, V2 und V3 (bspw. auch die Wasserpumpen, der Kompressor, die Öffnungs-/Schließklappe, usw.) mit einer Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Betriebs bzw. der Betätigung der Ventile V1, V2 und V3 verbunden.
  • Darüber hinaus bezeichnet der Begriff „Steuerungsvorrichtung“ eine Hardwarevorrichtung, welche einen Speicher und einen Prozessor aufweist, der eingerichtet ist, um einen oder mehrere Schritte auszuführen, die als eine Algorithmusstruktur zu interpretieren sind. Der Speicher speichert die Algorithmusschritte, und der Prozessor führt die Algorithmusschritte aus, um einen oder mehrere Vorgänge eines Verfahrens in Übereinstimmung mit zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auszuführen.
  • Die 2 ist eine Ansicht eines Betriebszustands zu einem Zeitpunkt des Kühlens eines Batteriemoduls unter Verwendung eines Kühlmittels im Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf die 2 wird in der ersten Kühlvorrichtung 10 die erste Wasserpumpe 14 betrieben, um die elektrische Komponente 15 und den Motor 16 zu kühlen. Dementsprechend wird das vom ersten Kühler 12 gekühlte Kühlmittel in bzw. durch die elektrische Komponente 15 und den Motor 16 zirkuliert.
  • Hier kann das zweite Ventil V2 die erste Abzweigungsleitung 18 schließen. Dementsprechend wird das Kühlmittel der zweiten Kältevorrichtung 70 nicht zugeführt.
  • In der zweiten Kühlvorrichtung 20 wird die zweite Wasserpumpe 26 betrieben, um das Batteriemodul 30 zu kühlen.
  • In dem vorliegenden Fall verbindet das Ventil V1 die zweite Kühlmittelleitung 21 und die Batteriekühlmittelleitung 31, sodass das durch den Kühler 22 gekühlte Kühlmittel dem Batteriemodul 30 zugeführt wird.
  • Gleichzeitig ist die zweite Abzweigungsleitung 80 durch die Betätigung des Ventils V1 geschlossen. Darüber hinaus ist die dritte Abzweigungsleitung 90 geschlossen. Dementsprechend sind die zweite Kühlmittelleitung 21 und die Batteriekühlmittelleitung 31 durch die geschlossene zweite und dritte Abzweigungsleitung 80 und 90 geschlossen.
  • Das heißt, die zweite Kühlmittelleitung 21 und die Batteriekühlmittelleitung 31 sind miteinander durch eine selektive Betätigung des Ventils V1 verbunden und können einen geschlossenen Kreislauf ausbilden, in welchem das Kühlmittel zirkuliert wird.
  • Als ein Ergebnis kann das Kühlmittel, welches durch den zweiten Kühler 22 gekühlt wird, entlang der zweiten Kühlmittelleitung 21 und die Batteriekühlmittelleitung 31 durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe 26 und der dritten Wasserpumpe 33 zirkulieren.
  • Das heißt, das Kühlmittel, welches aus dem zweiten Kühler 22 ausgegeben wird, strömt in das Batteriemodul 30 durch die Batteriekühlmittelleitung 31 und kühlt das Batteriemodul 30.
  • Das Kühlmittel, welches das Batteriemodul 30 kühlt, tritt durch die Heizvorrichtung 35 und die erste Kältevorrichtung 60 hindurch, deren Betrieb zusammen mit der Batteriekühlmittelleitung 31 ausgeschaltet ist, und strömt dann wieder in den zweiten Kühler und durch die zweite Kühlmittelleitung 21.
  • Das heißt, da ein Niedertemperaturkühlmittel, welches durch den zweiten Kühler 22 gekühlt ist, nur das Batteriemodul 30 kühlt, kann das Batteriemodul 30 effizient gekühlt werden.
  • Die Klimaanlagenvorrichtung 50 wird nicht betrieben, da der Kühlmodus des Fahrzeugs nicht betrieben wird.
  • Wenn die elektrische Komponente 15, der Motor 16, das Batteriemodul 30 gemäß dem Kühlmodus des Fahrzeugs gekühlt werden, ist der Betrieb davon mit Bezug auf die 3 beschrieben.
  • Die 3 ist eine Ansicht eines Betriebszustands, welche beispielhaft ein Kühlen einer elektrischen Komponente und eines Batteriemoduls abhängig von einem Kühlmodus im Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf die 3 wird in der ersten Kühlvorrichtung 10 die Wasserpumpe 14 betrieben, um die elektrische Komponente 15, den Motor 16 und den Hauptwärmetauscher 54 zu kühlen. Dementsprechend wird das vom ersten Kühler 12 gekühlte Kühlmittel in die elektrische Komponente 15, den Motor 16 und den Hauptwärmetauscher 54 zirkuliert.
  • Hier kann das zweite Ventil V2 die erste Abzweigungsleitung 18 schließen. Dementsprechend wird das Kühlmittel der zweiten Kältevorrichtung 70 nicht zugeführt.
  • Das heißt, in der ersten Kühlvorrichtung 10 kann das von dem ersten Kühler 12 gekühlte Kühlmittel dem Hauptwärmetauscher 54 durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 14 zugeführt werden.
  • In der zweiten Kühlvorrichtung 20 wird die zweite Wasserpumpe 26 betrieben, um das Kühlmittel dem Hauptwärmetauscher 54 zuzuführen.
  • Die zweite Abzweigungsleitung 80 ist durch die Betätigung des ersten Ventils V1 offen. Darüber hinaus ist die dritte Abzweigungsleitung 90 offen.
  • Dementsprechend ist eine Verbindung der zweiten Kühlmittelleitung 21 mit der Batteriekühlmittelleitung 31 durch die geöffnete zweite und dritte Abzweigungsleitung 80 und 90 und das erste Ventil V1 geschlossen.
  • Das heißt, in der zweiten Kühlvorrichtung 20 ist die offene, dritte Abzweigungsleitung 90 mit der zweiten Kühlmittelleitung 21 verbunden, um unabhängig einen geschlossenen Kreislauf zu formen, in welchem das Kühlmittel zirkuliert wird.
  • Darüber hinaus kann die Batteriekühlmittelleitung 31 einen geschlossenen Kreislauf formen, in welchem das Kühlmittel unabhängig durch die offene, zweite Abzweigungsleitung 80 zirkuliert wird.
  • Dementsprechend wird das vom zweiten Kühler 22 gekühlte Kühlmittel entlang der zweiten Kühlmittelleitung 21 und der dritten Abzweigungsleitung 90 zirkuliert, um den Hauptwärmetauscher 54 durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe 26 zu kühlen.
  • Komponenten der Klimaanlagenvorrichtung 50 werden betrieben, um das Innere des Fahrzeugs zu kühlen, und das Kältemittel wird deshalb entlang der Kältemittelleitung 51 zirkuliert.
  • Hier sind die zweite Kältemittelverbindungsleitung 72 und die Trocknungsleitung 76 durch die Betätigung des dritten Expansionsventils 74 und des dritten Ventils V3 geschlossen.
  • Als ein Ergebnis kondensiert der Hauptkondensator 54 das Kältemittel, welches durch die Kältemittelleitung 51 zugeführt wird, unter Verwendung des Kühlmittels, welches entlang der ersten und der zweiten Kühlmittelleitung 11 und 21 strömt.
  • Das heißt, das Kühlmittel, welches dem Hauptwärmetauscher 54 durch die erste Kühlmittelleitung 11 zugeführt wird, kondensiert primär das Kältemittel, welches durch die erste Wärmedissipationseinheit 54a des Hauptwärmetauschers 54 hindurchtritt.
  • Das dem Hauptwärmetauscher 54 durch die zweite Kühlmittelleitung 21 zugeführte Kühlmittel kann das Kältemittel sekundär kondensieren, welches durch die zweite Wärmedissipationseinheit 54b des Hauptwärmetauschers 54 hindurchtritt.
  • Als ein Ergebnis kann der Hauptwärmetauscher 54 die Kondensationsmenge des Kältemittels steigern.
  • Das Kältemittel, welches durch den Hauptwärmetauscher 54 hindurchtritt, strömt gemäß der Kältemittelleitung 51 in den Nebenkondensator 56. Das in den Nebenkondensator 56 eingeströmte Kältemittel kann durch einen Wärmeaustausch mit Außenluft kondensiert werden.
  • Das Kühlmittel, welches durch die erste Kältevorrichtung 60 hindurchtritt, wird entlang der Batteriekühlmittelleitung 31 und der zweiten Abzweigungsleitung 80 zirkuliert, um das Batteriemodul 30 durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe 33 zu kühlen.
  • Das entlang der Batteriekühlmittelleitung 31 zirkulierte Kühlmittel wird durch einen Wärmeaustausch mit dem Kältemittel gekühlt, welches durch die erste Kältevorrichtung 60 zugeführt wird. Das von der ersten Kältevorrichtung 60 gekühlte Kühlmittel wird dem Batteriemodul 30 zugeführt. Als ein Ergebnis wird das Batteriemodul 30 durch das gekühlte Kühlmittel gekühlt.
  • Hier expandiert das zweite Expansionsventil 64 etwas vom Kältemittel unter den Kältemitteln, welche durch den Nebenkondensator 56 hindurchtreten, und öffnet die erste Kältemittelverbindungsleitung 32, um das expandierte Kältemittel der ersten Kältevorrichtung 60 zuzuführen.
  • Deshalb wird etwas von dem Kältemittel, welches aus dem Nebenkondensator 56 ausgegeben wird, durch die Betätigung des zweiten Expansionsventils 64 auf einen Niedertemperatur- und Niederdruckzustand expandiert und strömt in die erste Kältevorrichtung 60, welche mit der ersten Kältemittelverbindungsleitung 62 verbunden ist.
  • Hiernach wird das in die erste Kältevorrichtung 60 geströmte Kältemittel einem Wärmetransfer mit dem Kühlmittel unterzogen und strömt in den Kompressor 59 durch den Akkumulator 55, welcher durch die erste Kältemittelverbindungsleitung 62 verbunden ist.
  • Das heißt, dass Kühlmittel, dessen Temperatur während des Kühlens des Batteriemoduls 30 gesteigert wird, wird durch einen Wärmeaustausch mit einem Niedertemperatur- und Niederdruckkältemittel innerhalb der ersten Kältevorrichtung 60 gekühlt. Das gekühlte Kühlmittel wird dem Batteriemodul 30 wieder durch die Batteriekühlmittelleitung 31 zugeführt.
  • Das heißt, das Kühlmittel kann das Batteriemodul 30 effizient kühlen, während es wiederholt den oben beschriebenen Vorgang ausführt.
  • Das verbleibende Kältemittel, welches aus dem Nebenkondensator 56 ausgegeben wird, strömt durch die Kältemittelleitung 51, um das Innere des Fahrzeugs zu kühlen, und tritt durch das erste Expansionsventil 57, den Verdampfer 58, den Akkumulator 55, den Kompressor 59, den innenliegenden Kondensator 52a, den Hauptwärmetauscher 54 und den Nebenkondensator 56 dieser Reihe nach hindurch.
  • Hier wird die Außenluft, welche in das HVAC-Modul 52 strömt, während des Hindurchtretens durch den Verdampfer 58 durch das Niedertemperaturkältemittel gekühlt, welches in den Verdampfer 58 strömt.
  • Im vorliegenden Fall schließt die Öffnung-/Schließklappe 52c einen Abschnitt, an welchem die gekühlte Außenluft durch den innenliegenden Kondensator 52a hindurchtritt, um die gekühlte Außenluft am Hindurchtreten durch den innenliegenden Kondensator 52a und den innenliegenden Heizer 52b zu hindern. Deshalb strömt die gekühlte Außenluft direkt zum Inneren des Fahrzeugs, wodurch das Innere des Fahrzeugs gekühlt wird.
  • Im Verdampfer 58 wird das Kühlmittel, welches eine gesteigerte Kondensationsmenge hat, expandiert und der Reihe nach durch Hindurchtreten durch den Hauptwärmetauscher 54 und den Nebenkondensator 56 zugeführt, sodass das Kältemittel bei einer niedrigen Temperatur verdampft werden kann.
  • Das heißt, in der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kondensieren die erste und die zweite Wärmedissipationseinheit 54a und 54b des Hauptwärmetauschers 54 primär und sekundär das Kältemittel, und der Nebenkondensator 56 kondensiert das Kältemittel zusätzlich, und als ein Ergebnis ist ein Unterkühlen des Kältemittels vorteilhafter Weise möglich.
  • Darüber hinaus, wenn das Kältemittel, bei welchem das Unterkühlen ausgeführt wird, im Verdampfer 58 bei einer niedrigen Temperatur verdampft wird, und die Temperatur des Kühlmittels, welches im Wärmetauscher 58 Wärme tauscht, weiter gesenkt wird, können eine Kühlleistungsfähigkeit und Effizienz verbessert sein.
  • Das heißt, das Kältemittel kühlt das Kühlmittel durch den Wärmeaustausch, während es durch die erste Kältevorrichtung 60 hindurchtritt, wenn das Innere (bspw. des Fahrzeugs) im Kühlmodus des Fahrzeugs gekühlt wird während die vorher genannten Vorgänge wiederholt ausgeführt werden.
  • Das durch die erste Kältevorrichtung 60 gekühlte Kühlmittel strömt entlang der Batteriekühlmittelleitung 31, die durch die Betätigung des ersten Ventils V1 verbunden ist, und strömt in das Batteriemodul 30. Als ein Ergebnis kann das Batteriemodul 30 durch das Niedertemperaturkühlmittel effizient gekühlt werden, welches durch die Batteriekühlmittelleitung 31 zugeführt wird.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Vorgang für einen Fall mit Bezug auf die 4 beschrieben, in welchem Abwärme der elektrischen Komponente 15 und des Motors 16 im Heizmodus des Fahrzeugs zurückgewonnen wird.
  • Die 4 ist eine Ansicht eines Betriebszustands, welche beispielhaft eine Rückgewinnung von Abwärme des Motors und der elektrischen Komponente abhängig vom Heizmodus im Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf die 4, wenn die Abwärme der elektrischen Komponente 15 und des Motors 16 ausreichend ist, kann das Wärmepumpensystem die Abwärme der elektrischen Komponente 15 und des Motors 16 absorbieren und die zurückgewonnene Abwärme zum Heizen des Inneren (bspw. des Fahrzeugs) verwenden.
  • Zuerst zirkuliert die erste Kühlvorrichtung 10 das Kühlmittel zur elektrischen Komponente 15 und zum Motor 16 durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 14. Hier öffnet das zweite Ventil V2 die erste Abzweigungsleitung 18 und schließt die erste Kühlmittelleitung 11, die die elektrische Komponente 15, den Motor 16 und den ersten Kühler 12 miteinander verbindet.
  • Als ein Ergebnis wird das Kühlmittel, welches durch die elektrische Komponente 15 und den Motor 16 hindurchtritt, entlang der ersten Kühlmittelleitung 11 kontinuierlich zirkuliert, ohne durch den ersten Kühler 12 hindurchzutreten, und absorbiert die Abwärme von der elektrischen Komponente 15 und vom Motor 16 und hat deshalb eine gesteigerte Temperatur.
  • Das Kühlmittel, welches die gesteigerte Temperatur hat, kann der zweiten Kältevorrichtung 70 zugeführt werden.
  • Das heißt, die von der elektrischen Komponente 15 und dem Motor 16 erzeugte Abwärme steigern die Temperatur des Kühlmittels, welches in der ersten Kühlmittelleitung 11 zirkuliert wird.
  • In der zweiten Kühlvorrichtung 20, wenn der Betrieb der zweiten Wasserpumpe 26 gestoppt ist, ist die Zirkulation des Kühlmittels gestoppt. Weiter wird das Kühlmittel in der Batteriekühlmittelleitung 31 durch die dritte Wasserpumpe 33 nicht zirkuliert, deren Betrieb gestoppt ist.
  • Mit anderen Worten wird in der ersten Kühlvorrichtung 10 das Kühlmittel, welches die gesteigerte Temperatur hat, zurückgewonnen (bzw. dessen Energie), während die Temperatur des Kältemittels gesteigert wird, das aus der zweiten Kältevorrichtung 70 ausgegeben wird, während es durch die zweite Kältevorrichtung 70 entlang der ersten Abzweigungsleitung 18 durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 14 hindurchtritt.
  • Die Komponenten der Klimaanlagenvorrichtung 50 werden betrieben, um das Innere des Fahrzeugs zu heizen, und das Kältemittel wird deshalb entlang der Kältemittelleitung 51 zirkuliert.
  • Hier sind die Kältemittelleitung 51, die den Hauptwärmetauscher 54 und den Verdampfer 58 verbindet, und die erste Kältemittelverbindungsleitung 62, welche mit der ersten Kältevorrichtung 60 verbunden ist, durch die Betätigung des ersten und des zweiten Expansionsventils 57 und 64 geschlossen.
  • Darüber hinaus ist die zweite Kältemittelleitung 72 durch die Betätigung des dritten Expansionsventils 74 geöffnet. Die Trocknungsleitung 76 ist durch die Betätigung des dritten Ventils V3 geschlossen.
  • Hier expandiert das dritte Expansionsventil 74 das Kältemittel und kann das expandierte Kältemittel der zweiten Kältevorrichtung 70 zuführen.
  • Als ein Ergebnis verdampft die zweite Kältevorrichtung 70 das Kältemittel unter Verwendung des Kühlmittels, welches entlang der ersten Kühlmittelleitung 11 strömt, und hat die gesteigerte Temperatur, während die Abwärme der elektrischen Komponente 15 und des Motors 16 zurückgewonnen wird.
  • Das heißt, wenn das Kühlmittel, welches in die zweite Kältevorrichtung 70 strömt, im Hochtemperaturzustand strömt durch ausreichendes Absorbieren der Abwärme vom Motor 16 und von der elektrischen Komponente 15, kann die zweite Kältevorrichtung 70 die Verdampfungsmenge steigern.
  • Als solches wird das Kältemittel, das durch die zweite Kältevorrichtung 70 hindurchtritt, dem Akkumulator 55 gemäß der offenen zweiten Kältemittelverbindungsleitung 72 zugeführt.
  • Das dem Akkumulator 55 zugeführte Kältemittel wird in Gas und Flüssigkeit separiert. Unter dem in Gas und Flüssigkeit separierten Kältemittel wird das gasförmige Kältemittel dem Kompressor 59 zugeführt.
  • Das Kältemittel, welches im Hochtemperatur-Hochdruckzustand vom Kompressor 59 verdichtet wird bzw. ist, strömt in den innenliegenden Kondensator 52a.
  • Hier ist die Öffnung-/Schließklappe 52c offen, sodass Außenluft, welche in das HVAC-Modul 52 strömt und durch den Verdampfer 58 hindurchtritt, durch den innenliegenden Kondensator 52a hindurchtritt.
  • Als ein Ergebnis davon strömt die Außenluft, welche ausgehend von der Außenseite (bspw. Fahrzeugaußenseite) davon strömt, in einem Zustand der Raumtemperatur, in welcher die Außenluft nicht gekühlt wird, wenn sie durch den Verdampfer 58 hindurchtritt, dem das Kältemittel nicht zugeführt wird. Die strömende Außenluft wird in einen Hochtemperaturzustand geändert, während sie durch den innenliegenden Kondensator 52a hindurchtritt und strömt in das Innere des Fahrzeugs durch Hindurchtreten durch die innenliegende Heizvorrichtung 52b, welche selektiv betrieben wird, und als ein Ergebnis kann ein Heizen des Inneren des Fahrzeugs umgesetzt werden.
  • Das heißt, wenn ein Heizen in dem Zustand erforderlich ist, in welchem die Abwärme der elektrischen Komponente 15 und des Motors 16 unzureichend ist, absorbiert das Wärmepumpensystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform die Abwärme der elektrischen Komponente 15 und des Motors 16 und verwendet die absorbierte Abwärme zum Steigern der Temperatur des Kältemittels, um den Energieverbrauch des Kompressors 59 zu reduzieren und um die Heizeffizienz zu steigern.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mit Bezug auf die 5 ein Betriebsfall beschrieben, in welchem die Abwärme der elektrischen Komponente 15 und des Motors 16 abhängig von den Heiz- und Trocknungsmodi des Fahrzeugs zurückgewonnen wird.
  • Die 5 ist eine Ansicht eines Betriebszustands abhängig vom Heizmodus und einem Trocknungsmodus in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf die 5 kann das Wärmepumpensystem im Heiz- und Trocknungsmodus Abwärme der elektrischen Komponente 15 und des Motors 16 zurückgewinnen und die zurückgewonnene Abwärme zum Heizen des Inneren (bspw. des Fahrzeugs) verwenden.
  • Zuerst zirkuliert die erste Kühlvorrichtung 10 das Kühlmittel zur elektrischen Komponente 15 und zum Motor 16 durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 14. Hier öffnet das zweite Ventil V2 die Abzweigungsleitung 18 und schließt die erste Kühlmittelleitung 11, die die elektrische Komponente 15, den Motor 16 und den ersten Kühler 12 verbindet.
  • Als ein Ergebnis wird das Kühlmittel, welches durch die elektrische Komponente 15 und den Motor 16 hindurchtritt, entlang der ersten Kühlmittelleitung 11 kontinuierlich zirkuliert, ohne durch den ersten Kühler 12 hindurchzutreten, und absorbiert die Abwärme von der elektrischen Komponente 15 und dem Motor 16 und hat deshalb die gesteigerte Temperatur.
  • Das Kühlmittel, welches die gesteigerte Temperatur hat, kann der zweiten Kältevorrichtung 70 zugeführt werden.
  • Das heißt, die Abwärme, welche von der elektrischen Komponente 15 und dem Motor 16 erzeugt wird, steigert die Temperatur des Kühlmittels, welches in der ersten Kühlmittelleitung 11 zirkuliert wird.
  • In der zweiten Kühlvorrichtung 20, wenn der Betrieb der zweiten Wasserpumpe 26 gestoppt ist, stoppt die Zirkulation des Kühlmittels. Darüber hinaus wird das Kühlmittel in der Batteriekühlmittelleitung 31 durch die dritte Wasserpumpe 33 nicht zirkuliert, deren Betrieb gestoppt ist.
  • Mit anderen Worten wird in der ersten Kühlvorrichtung 10 das Kühlmittel, welches die gesteigerte Temperatur hat, zurückgewonnen, während die Temperatur des Kältemittels gesteigert wird, das aus der zweiten Kältevorrichtung 70 ausgegeben wird, während es (das Kühlmittel) entlang der ersten Abzweigungsleitung 18 durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe durch die zweite Kältevorrichtung 70 hindurchtritt.
  • Komponenten der Klimaanlagenvorrichtung 50 werden betrieben, um das Innere des Fahrzeugs zu heizen, und das Kältemittel wird deshalb entlang der Kältemittelleitung 51 zirkuliert.
  • Hier sind die Kältemittelleitung 51, die den Hauptwärmetauscher 54 und den Verdampfer 58 verbindet, und die erste Kältemittelverbindungsleitung 62, die mit der ersten Kältevorrichtung 60 verbunden ist, durch die Betätigung des ersten und des zweiten Expansionsventils 57 und 64 geschlossen.
  • Darüber hinaus ist die zweite Kältemittelleitung 72 durch den Betrieb des dritten Expansionsventils 74 offen. Die Trocknungsleitung 76 ist durch die Betätigung des dritten Ventils V3 offen.
  • Hier expandiert das dritte Expansionsventil 74 das Kältemittel und führt das expandierte Kältemittel der zweiten Kältevorrichtung 70 durch die zweite Kältemittelverbindungsleitung 72 zu. Darüber hinaus kann etwas Kältemittel, welches unter den Kältemitteln in die zweite Kältemittelverbindungsleitung 72 strömt, dem Verdampfer 58 durch die Trocknungsleitung 76 zugeführt werden, die durch die Betätigung des dritten Ventils V3 offen ist.
  • Als ein Ergebnis verdampft die zweite Kältevorrichtung 70 das Kältemittel unter Verwendung des Kühlmittels, welches entlang der ersten Kühlmittelleitung 11 strömt, und hat eine gesteigerte Temperatur, während die Abwärme der elektrischen Komponente 15 und des Motors 16 zurückgewonnen wird.
  • Das heißt, wenn das Kühlmittel, welches in die zweite Kältevorrichtung 70 strömt, in dem Hochtemperaturzustand strömt, durch ausreichendes Absorbieren der Abwärme vom Motor 16 und von der elektrischen Komponente 15, kann die zweite Kältevorrichtung 70 die Verdampfungsmenge steigern.
  • Als solches wird das Kältemittel, welches durch die zweite Kältevorrichtung 70 hindurchtritt, dem Akkumulator 55 gemäß der offenen, zweiten Kältemittelverbindungsleitung 72 zugeführt.
  • Das Kältemittel, welches dem Akkumulator 55 zugeführt wird, wird in Gas und Flüssigkeit separiert. Unter den Kältemitteln, welche in Gas und Flüssigkeit separiert worden sind, wird das gasförmige Kältemittel dem Kompressor 59 zugeführt.
  • Das expandierte Kältemittel, das dem Verdampfer 58 durch die Trocknungsleitung 76 zugeführt wird, tauscht mit der Außenluft Wärme aus, welche durch den Verdampfer 58 hindurchtritt, und wird dann dem Kompressor 59 mittels des Akkumulators 55 entlang der Kältemittelleitung 51 zugeführt.
  • Das heißt, das Kältemittel, welches durch den Verdampfer 58 hindurchtritt, kann dem Kompressor 59 zusammen mit dem Kältemittel zugeführt werden, welches in den Akkumulator 55 durch die erste Kältemittelverbindungsleitung 62 strömt.
  • Das Kältemittel, welches im Hochtemperatur-Hochdruckzustand ausgehend vom Kompressor 59 komprimiert wird, strömt in den innenliegenden Kondensator 52a.
  • Hier ist die Öffnung-/Schließklappe 52c offen, sodass die Außenluft, welche in das HVAC-Modul 52 strömt und durch den Verdampfer 58 hindurchtritt, durch den innenliegenden Kondensator 52a hindurchtritt.
  • Das heißt, die Außenluft, welche in das HVAC-Modul 52 strömt, wird durch das Niedertemperaturkältemittel, welches im Verdampfer 58 strömt, getrocknet, während sie durch den Verdampfer 58 hindurchtritt. Als solches wird die strömende Außenluft in den Hochtemperaturzustand geändert, während sie durch den innenliegenden Kondensator 52a hindurchtritt, und strömt in das Innere des Fahrzeugs durch Hindurchtreten durch die innenliegende Heizvorrichtung 52b, welche selektiv betrieben wird, und als ein Ergebnis wird das Innere des Fahrzeugs geheizt und getrocknet.
  • Das heißt, das Wärmepumpensystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform verwendet die Abwärme, welche von der elektrischen Komponente 15 und dem Motor 16 erzeugt wird, zum Steigern der Temperatur des Kältemittels im Heiz-und Trocknungsmodus des Fahrzeugs, um den Energieverbrauch des Kompressors 59 zu reduzieren und die Heizeffizienz zu steigern.
  • Darüber hinaus kann etwas Kältemittel von den Kältemitteln, welches durch die Betätigung des dritten Expansionsventil 66 expandiert wird, in den Verdampfer 58 durch die Trocknungsleitung 76 strömen, um das Innere ohne die Betätigung des Expansionsventils 57 zu trocknen.
  • Dementsprechend, wie es oben beschrieben ist, wenn das Wärmepumpensystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird, wird das Batteriemodul 30 gemäß dem Modus des Fahrzeugs unter Verwendung der ersten Kältevorrichtung 60, in welcher das Kühlmittel und das Kältemittel Wärme austauschen, im elektrischen Fahrzeug geheizt oder gekühlt, wodurch eine Systemvereinfachung ermöglicht wird.
  • Darüber hinaus, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird das Batteriemodul effizient geheizt oder gekühlt, wodurch eine optimale Leistungsfähigkeit des Batteriemoduls 30 ermöglicht wird und die Gesamtfahrdistanz des Fahrzeugs durch effizientes Handhaben des Batteriemoduls 30 gesteigert wird.
  • Darüber hinaus kann gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Heizeffizienz unter Verwendung der zweiten Kältevorrichtung 70 verbessert sein, welche Abwärme der elektrischen Komponente 15 und des Motors 16 selektiv sammelt bzw. rückgewinnt.
  • Darüber hinaus ist gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Kondensations- oder Verdampfungsleistung des Kältemittels durch den Hauptwärmetauscher 54 gesteigert, welcher das Kältemittel unter Verwendung des Kühlmittels dual kondensiert oder verdampft, das von einer jeden der ersten und der zweiten Kühlvorrichtung 10 und 20 zugeführt wird, wodurch die Kühlleistungsfähigkeit gesteigert wird und der Energieverbrauch des Kompressors 59 gesenkt wird.
  • Darüber hinaus können gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Herstellungskosten reduziert sein, kann das Gewicht reduziert sein und kann eine Raumnutzung durch eine Vereinfachung des Gesamtsystems gesteigert sein.
  • Zur Erleichterung der Erklärung und zur genauen Definition der beigefügten Ansprüche werden die Begriffe „ober...“, „unter...“, „inner...“, „äußer...“, „oben“, „unten“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorder...“, „hinter...”, „vorne“, „hinten“, „innen“, „außen“, „innerhalb“, „außerhalb“, „einwärts / nach innen“, „auswärts / nach außen“, „vorwärts / nach vorne“ und „rückwärts / nach hinten“ verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf Positionen dieser Merkmale, welche in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben.
  • Die vorhergehenden Beschreibungen von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienten dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 1020190059304 [0001]

Claims (19)

  1. Ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, wobei das Wärmepumpensystem aufweist: eine erste Kühlvorrichtung (10), welche einen ersten Kühler (12) und eine erste Wasserpumpe (14) aufweist, die durch eine erste Kühlmittelleitung (11) verbunden sind, wobei ein Kühlmittel der ersten Kühlmittelleitung zirkuliert wird, um zumindest eines von einer elektrischen Komponente (16) und einem Motor (15) zu kühlen, die an der ersten Kühlmittelleitung angebracht sind, eine zweite Kühlvorrichtung (20), welche einen zweiten Kühler (22) und eine zweite Wasserpumpe (26) aufweist, die mittels einer zweiten Kühlmittelleitung (21) verbunden sind, wobei das Kühlmittel in der zweiten Kühlmittelleitung zirkuliert, ein Batteriemodul (30), welches an einer Batteriekühlmittelleitung (31) bereitgestellt ist, das mit der zweiten Kühlmittelleitung durch ein erstes Ventil (V1) selektiv verbindbar ist, welches zwischen der Batteriekühlmittelleitung und der zweiten Kühlmittelleitung angebracht ist, eine erste Kältevorrichtung (60), welche an der Batteriekühlmittelleitung (31) bereitgestellt ist und durch welche das Kühlmittel hindurchtritt, welche mit einer Kältemittelleitung (51) einer Klimaanlagenvorrichtung (50) durch eine erste Kältemittelverbindungsleitung (62) verbunden ist und welche das Kühlmittel, das selektiv strömt, einen Wärmeaustausch mit einem Kältemittel ausführen lässt, das ausgehend von der Klimaanlagenvorrichtung zugeführt wird, um eine Temperatur des Kühlmittels zu steuern, und eine zweite Kältevorrichtung (70), welche mit der ersten Kühlmittelleitung (11) durch ein zweites Ventil (V2) selektiv verbindbar ist, welche mit der Kältemittelleitung (51) durch eine zweite Kältemittelverbindungsleitung (72) verbunden ist und welche eine Abwärme vom Kühlmittel zurückgewinnt, das in die zweite Kältevorrichtung selektiv strömt, und welche eine Temperatur des Kältemittels durch einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und einem Kältemittel der zweiten Kältemittelverbindungsleitung steigert, wobei ein in der Klimaanlagenvorrichtung bereitgestellter Wärmetauscher (54) mit einer jeden von der ersten und der zweiten Kühlmittelleitung (11, 21) und der Kältemittelleitung (51) verbunden ist, sodass das Kühlmittel, welches in der ersten und in der zweiten Kühlvorrichtung (10, 20) zirkuliert, durch den Wärmetauscher (54) hindurchtritt, und das Kältemittel, welches durch den Wärmetauscher hindurchtritt, mit dem Kühlmittel Wärme tauscht, welches durch die erste Kühlmittelleitung zugeführt wird, und mit dem Kühlmittel Wärme tauscht, welches durch die zweite Kühlmittelleitung zugeführt wird.
  2. Das Wärmepumpensystem gemäß Anspruch 1, wobei die Klimaanlagenvorrichtung (50) aufweist: ein Heiz-, Lüftungs- und Klimaanlagen-Modul (52), welches mittels der Kältemittelleitung (51) verbunden ist und einen Verdampfer (58), einen innenliegenden Kondensator (52a) und eine Klappe (52c) zum Steuern von Außenluft aufweist, die durch den Verdampfer hindurchströmt, um in den innenliegenden Kondensator gemäß den Kühl-, Heiz-und Trocknungsmodi des Fahrzeugs selektiv einzuströmen, einen Kompressor (59), welcher mittels der Kältemittelleitung (51) zwischen dem Verdampfer (58) und dem innenliegenden Kondensator (52a) verbunden ist, ein erstes Expansionsventil (57), welches an der Kältemittelleitung (51) bereitgestellt ist, die den Wärmetauscher (54) und den Verdampfer (58) verbindet, ein zweites Expansionsventil (64), welches an der ersten Kältemittelverbindungsleitung (62) bereitgestellt ist, ein drittes Expansionsventil (74), welches an der zweiten Kältemittelverbindungsleitung (72) bereitgestellt ist und mit der Kältemittelleitung (51) zwischen dem innenliegenden Kondensator (52a) und dem Wärmetauscher (54) verbunden ist, und eine Trocknungsleitung (76), welche einen ersten Endabschnitt, der mit der zweiten Kältemittelverbindungsleitung (72) zwischen der zweiten Kältevorrichtung (70) und dem dritten Expansionsventil (74) verbunden ist, und einen zweiten Endabschnitt hat, der mit der Kältemittelleitung (51) zwischen dem Verdampfer (58) und dem ersten Expansionsventil (57) verbunden ist und welche ein drittes Ventil (V3) aufweist.
  3. Das Wärmepumpensystem gemäß Anspruch 2, wobei die zweite Kältemittelverbindungsleitung (72) die Kältemittelleitung (51) und einen Akkumulator (55) zwischen dem Wärmetauscher (54) und dem innenliegenden Kondensator (52a) verbindet, sodass das Kältemittel, welches durch den innenliegenden Kondensator hindurchtritt, durch die zweite Kältevorrichtung (70) und den Akkumulator (55) in den Kompressor (59) strömt.
  4. Das Wärmepumpensystem gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei ein Nebenkondensator (56) an der Kältemittelleitung (51) zwischen dem Wärmetauscher (54) und dem Verdampfer (58) bereitgestellt ist.
  5. Das Wärmepumpensystem gemäß Anspruch 4, wobei der Nebenkondensator (56) das Kältemittel, welches durch den Hauptkondensator (54) kondensiert wird, durch einen Wärmeaustausch mit Außenluft zusätzlich kondensiert, wenn der Wärmetauscher das Kältemittel kondensiert.
  6. Das Wärmepumpensystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das zweite Expansionsventil (64) betätigt ist, wenn das Batteriemodul (30) durch das Kältemittel gekühlt wird, und das Kältemittel expandiert, welches durch die erste Kältemittelverbindungsleitung (32) strömt, und welches das expandierte Kältemittel in die erste Kältevorrichtung (60) strömen lässt.
  7. Das Wärmepumpensystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 6, wobei im Heizmodus oder beim Heiz- und Trocknungsmodus des Fahrzeugs das dritte Expansionsventil (74) das Kältemittel, welches in die zweite Kältevorrichtung (70) und die Trocknungsleitung (76) strömt, selektiv expandiert.
  8. Das Wärmepumpensystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das erste Ventil (V1) eingerichtet ist, um die zweite Kühlmittelleitung (21) und die Batteriekühlmittelleitung (31) zwischen dem zweiten Kühler (22) und der ersten Kältevorrichtung (60) selektiv zu verbinden, wobei eine erste Abzweigungsleitung (18), die mit der ersten Kühlmittelleitung (11) zwischen dem ersten Kühler (12) und der ersten Wasserpumpe (14) durch das zweite Ventil (V2) verbunden ist, das an der ersten Kühlmittelleitung zwischen der zumindest einen elektrischen Komponente (15), dem zumindest einen Motor (16) und dem ersten Kühler (12) bereitgestellt ist, und durch die zweite Kältevorrichtung (70) hindurchtritt, in der ersten Kühlvorrichtung (10) bereitgestellt ist, wobei eine zweite Abzweigungsleitung (80), welche die erste Kältevorrichtung (60) und das Batteriemodul (30) durch das erste Ventil (V1) verbindet, an der Batteriekühlmittelleitung (31) bereitgestellt ist, und wobei eine dritte Abzweigungsleitung (90), welche die Batteriekühlmittelleitung (31) und die zweite Kühlmittelleitung (21) separiert, an der zweiten Kühlmittelleitung bereitgestellt ist.
  9. Das Wärmepumpensystem gemäß Anspruch 8, wobei, wenn das Batteriemodul (30) unter Verwendung des Kühlmittels gekühlt wird, welches durch den zweiten Kühler (22) gekühlt wird, das erste Ventil (V1) eingerichtet ist, um die zweite Kühlmittelleitung (21) und die Batteriekühlmittelleitung (31) zu verbinden und um die zweite Abzweigungsleitung (90) zu schließen, und das zweite Ventil (V2) eingerichtet ist, um die erste Abzweigungsleitung (80) zu schließen.
  10. Das Wärmepumpensystem gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei, wenn die zumindest eine elektrische Komponente (15), der zumindest eine Motor (16) und das Batteriemodul (30) im Kühlmodus des Fahrzeugs gekühlt werden, in der ersten Kühlvorrichtung (10) die erste Abzweigungsleitung (18) durch eine Betätigung des zweiten Ventils (V2) geschlossen ist und das Kühlmittel, welches durch den ersten Kühler (12) gekühlt wird, zur zumindest einen elektrischen Komponente (15) und zum zumindest einen Motor (16) durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe (14) zirkuliert wird, die zweite Abzweigungsleitung (80) durch eine Betätigung des ersten Ventils (V1) offen ist, die dritte Abzweigungsleitung (90) offen ist und eine Verbindung zwischen der zweiten Kühlmittelleitung (21) und der Batteriekühlmittelleitung (31) durch die offene zweite und dritte Abzweigungsleitung (80, 90) geschlossen ist, und in der Klimaanlagenvorrichtung (50) das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung (51) zirkuliert, während die zweite Kältemittelverbindungsleitung (72) und die Trocknungsleitung (76) durch eine Betätigung des dritten Expansionsventils (74) und des dritten Ventils (V3) geschlossen sind und das zweite Expansionsventil (64) betätigt ist, sodass das expandierte Kältemittel in die erste Kältevorrichtung (60) durch die erste Kältemittelverbindungsleitung (62) strömt.
  11. Das Wärmepumpensystem gemäß Anspruch 10, wobei in der ersten Kühlvorrichtung (10) das Kühlmittel, welches durch den ersten Kühler (12) gekühlt wird, dem Wärmetauscher durch einen Betrieb der ersten Wasserpumpe (14) zugeführt wird, in der zweiten Kühlvorrichtung (20) die geöffnete, dritte Abzweigungsleitung (90) mit der zweiten Kühlmittelleitung (21) verbunden ist, um einen unabhängigen, geschlossenen Kreislauf auszubilden, und das Kühlmittel, welches durch den zweiten Kühler (22) gekühlt wird, dem Wärmetauscher (54) durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe (26) zugeführt wird, und der Wärmetauscher das Kältemittel durch einen Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel kondensiert.
  12. Das Wärmepumpensystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 8 bis 11, wobei wenn die Abwärme der zumindest einen elektrischen Komponente (15) und von dem zumindest einen Motor (16) im Heizmodus des Fahrzeugs zurückgewonnen wird, in der ersten Kühlvorrichtung (10) das Kühlmittel zu zumindest der einen elektrischen Komponente (15) durch einen Betrieb der ersten Wasserpumpe (14) zirkuliert wird, während die erste Abzweigungsleitung (18) durch eine Betätigung des zweiten Ventils (V2) offen ist, die erste Kühlmittelleitung (11), welche die zumindest eine elektrische Komponente (15), den zumindest einen Motor (16) und den ersten Kühler (12) verbindet, geschlossen ist, in der zweiten Kühlvorrichtung (20) ein Betrieb der zweiten Wasserpumpe (26) gestoppt ist, der Betrieb der dritten Wasserpumpe (33), die an der Batteriekühlmittelleitung (31) bereitgestellt ist, gestoppt ist, die zweite Abzweigungsleitung (80) durch eine Betätigung des ersten Ventils (V1) geschlossen ist und die dritte Abzweigungsleitung (90) geschlossen ist, während in der Klimaanlagenvorrichtung (50) die Kältemittelleitung (51), welche den Wärmetauscher (54) und den Verdampfer (58) verbindet, und die erste Kältemittelverbindungsleitung (62) durch eine Betätigung des ersten und des zweiten Expansionsventils (57, 64) geschlossen sind, die zweite Kältemittelverbindungsleitung (62) durch eine Betätigung des dritten Expansionsventils (74) offen ist, die Trocknungsleitung (76) durch eine Betätigung des dritten Ventils (V3) geschlossen ist und das dritte Expansionsventil (74) das Kältemittel expandiert und das expandierte Kältemittel der zweiten Kältevorrichtung (70) zuführt.
  13. Das Wärmepumpensystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 8 bis 12, wobei, wenn während des Rückgewinnens der Abwärme der zumindest einen elektrischen Komponente (15) und des zumindest einen Motors (16) im Heizmodus des Fahrzeugs getrocknet wird, in der ersten Kühlvorrichtung (10) durch einen Betrieb der ersten Wasserpumpe (14) das Kühlmittel zur zumindest einen elektrischen Komponente (15) zirkuliert wird, während die erste Abzweigungsleitung (18) durch eine Betätigung des zweiten Ventils (V2) offen ist, die erste Kühlmittelleitung (11), welche die zumindest eine elektrische Komponente (15), den zumindest einen Motor (16) und den ersten Kühler (12) verbindet, geschlossen ist, in der zweiten Kühlvorrichtung (20) der Betrieb der zweiten Wasserpumpe (26) gestoppt ist, der Betrieb der dritten Wasserpumpe (33), die an der Batteriekühlmittelleitung (31) bereitgestellt ist, gestoppt ist, und die zweite Abzweigungsleitung (80) durch eine Betätigung des ersten Ventils (V1) geschlossen ist und die dritte Abzweigungsleitung (90) geschlossen ist, in der Klimaanlagenvorrichtung (50) die Kältemittelleitung (51), welche den Wärmetauscher (54) und den Verdampfer (58) verbindet, und die erste Kältemittelverbindungsleitung (62) durch die Betätigung des ersten und des zweiten Expansionsventils (57, 64) geschlossen sind, die zweite Kältemittelverbindungsleitung (72) durch eine Betätigung des dritten Expansionsventils (74) geöffnet ist, die Trocknungsleitung (76) durch eine Betätigung des dritten Ventils (V3) geöffnet ist, und das dritte Expansionsventil (74) das Kältemittel expandiert und es der zweiten Kältevorrichtung (70) zuführt und es gleichzeitig dem Verdampfer (58) durch die Trocknungsleitung (76) zuführt.
  14. Das Wärmepumpensystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 13, wobei das zweite und das dritte Expansionsventil (57, 64) elektronische Expansionsventile sind, welche das Kältemittel während eines Steuerns des strömenden Kältemittels selektiv expandieren.
  15. Das Wärmepumpensystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 14, wobei ein Akkumulator (55) an der Kältemittelleitung (51) zwischen dem Kompressor (59) und dem Verdampfer (58) angebracht ist und mit der ersten und der zweiten Kältevorrichtung (60, 70) durch die erste und die zweite Kältemittelverbindungsleitung (62, 72) verbunden ist.
  16. Das Wärmepumpensystem gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauscher (54) aufweist: eine erste Wärmedissipationseinheit (54a), welche mit der ersten Kühlmittelleitung (11) verbunden ist, eine zweite Wärmedissipationseinheit (54b), welche mit der zweiten Kühlmittelleitung (21) verbunden ist, und eine Unterteilung (54c), welche das Innere des Wärmetauschers (54) in die erste Wärmedissipationseinheit und die zweite Wärmedissipationseinheit unterteilt, um das Kühlmittel daran zu hindern, welches von der ersten bzw. der zweiten Kühlvorrichtung (10, 20) zugeführt wird, gemischt zu werden, und um es dem Kältemittel zu erlauben, dort hindurchzutreten.
  17. Das Wärmepumpensystem gemäß Anspruch 16, wobei die Kältemittelleitung (51) ausgerichtet ist, um durch die erste Wärmedissipationseinheit (54a), die Unterteilung (54c) und die zweite Wärmedissipationseinheit (54b) hindurchzutreten.
  18. Das Wärmepumpensystem gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Heizvorrichtung (35) an der Batteriekühlmittelleitung (31) zwischen dem Batteriemodul (30) und der ersten Kältevorrichtung (60) bereitgestellt ist.
  19. Das Wärmepumpensystem gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Ausgleichsbehälter (19) an der ersten Kühlmittelleitung (11) zwischen dem ersten Kühler (12) und der ersten Wasserpumpe (14) bereitgestellt ist, und wobei ein zweiter Ausgleichsbehälter (27) an der zweiten Kühlmittelleitung (21) zwischen dem zweiten Kühler (22) und der zweiten Wasserpumpe (26) bereitgestellt ist.
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