DE102019129442A1 - Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug - Google Patents

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Jae Yeon Kim
Sungje Lee
Hae Jun Lee
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Hyundai Motor Co
Hanon Systems Corp
Kia Corp
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Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
Hanon Systems Corp
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Abstract

Ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug kühlt oder wärmt ein Batteriemodul (30) unter Verwendung einer Kältevorrichtung (60), in welche ein Kühlmittel und ein Kältemittel Wärme austauschen, sodass das System vereinfacht sein kann und in einem Heizmodus des Fahrzeugs eine Heizeffizienz verbessert sein kann durch selektives Verwenden von einer Außenluft-Heizquelle und von Abwärme einer elektrischen Komponente.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldung
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2019-0078998 , eingereicht am 1. Juli 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, um ein Batteriemodul unter Verwendung einer Kältevorrichtung zu kühlen, in welcher ein Kältemittel und ein Kühlmittel Wärme austauschen, und um eine Heizeffizienz durch Absorbieren von Abwärme einer elektrischen Komponente zu verbessern.
  • Beschreibung der bezogenen Technik
  • Im Allgemeinen weist eine Klimaanlage für ein Fahrzeug ein Klimaanlagensystem zum Zirkulieren eines Kältemittels auf, um ein Inneres des Fahrzeugs zu heizen oder zu kühlen.
  • Solch eine Klimaanlage hält eine komfortable Innenumgebungstemperatur aufrecht durch Halten einer Temperatur des Inneren des Fahrzeugs auf einem angemessenen Niveau unabhängig von einer äußeren Temperaturänderung, sodass das Innere des Fahrzeugs durch einen Wärmeaustausch durch einen Verdampfer während eines Vorgangs gewärmt oder gekühlt wird, bei welchem ein Kältemittel, das durch Betreiben eines Kompressors ausgegeben wird, nach einem Hindurchtreten durch einen Kondensator, einen Sammler-Trockner, ein Expansionsventil und einen Verdampfer zum Kompressor zurück zirkuliert wird.
  • Das heißt, in einem Kühlmodus im Sommer, um eine Temperatur und eine Luftfeuchtigkeit des Inneren des Fahrzeugs durch Verdampfen im Verdampfer durch den Sammler-Trockner und das Expansionsventil zu reduzieren, kondensiert das Klimaanlagensystem ein gasförmiges Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck, welches vom Kompressor verdichtet wird.
  • In den vergangenen Jahren hat ein Interesse an Energieeffizienz und Umweltverschmutzung zugenommen und wurde eine Entwicklung eines umweltfreundlichen Fahrzeugs gefordert, welches eingerichtet ist, um im wesentlichen Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren zu ersetzen. Solche umweltfreundlichen Fahrzeuge werden in ein Elektrofahrzeug, welches unter Verwendung von Brennstoffzellen oder elektrischen Energiequellen angetrieben wird, und in ein Hybridfahrzeug unterteilt, welches unter Verwendung eines Verbrennungsmotors und einer Batterie angetrieben wird.
  • Von diesen umweltfreundlichen Fahrzeugen hat das Elektrofahrzeug oder das Hybridfahrzeug im Gegensatz zu herkömmlichen Fahrzeug eine Klimaanlage, welche (häufig) keine separate Heizvorrichtung hat, und die beim umweltfreundlichen Fahrzeug verwendeten Klimaanlagenvorrichtungen werden gewöhnlich als Wärmepumpensystem bezeichnet.
  • Beim Elektrofahrzeug wird eine chemische Reaktionsenergie von Sauerstoff und Wasserstoff in elektrische Energie zum Erzeugen der Antriebskraft umgewandelt, und in diesem Vorgang wird thermische Energie durch die chemische Reaktion innerhalb der Brennstoffzelle erzeugt, sodass es essenziell ist, die erzeugte Wärme zum Sicherstellen der Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle effektiv zu entfernen.
  • Darüber hinaus wird beim Hybridfahrzeug Antriebsleistung durch Betreiben eines Motors unter Verwendung von Elektrizität, die von der Brennstoffzelle oder einer elektrischen Batterie zugeführt wird, zusammen mit einem Verbrennungsmotor erzeugt, welcher unter Verwendung von gewöhnlichem Kraftstoff betrieben wird, sodass nur, wenn die von der Brennstoffzelle, der Batterie und dem Motor erzeugte Wärme effektiv entfernt wird, die Leistungsfähigkeit des Motors sichergestellt sein kann.
  • Deshalb können bei einem herkömmlichen Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug ein Kühlungsmittel, ein Wärmepumpensystem und ein Batteriekühlsystem separat als geschlossene Kreisläufe bereitgestellt sein, um eine Wärmeerzeugung von einem Motor, einer elektrischen Komponente und einer Batterie, inklusive Brennstoffzellen, zu verringern bzw. abzuführen.
  • Deshalb hat ein Kühlmodul, welches vorne im Fahrzeug angebracht ist, eine gesteigerte Größe und ein gesteigertes Gewicht, und ist das Layout von Verbindungsleitungen im Motorraum kompliziert, welche ein Kältemittel oder ein Kühlmittel zum Wärmepumpensystem, dem Kühlungsmittel bzw. dem Batteriekühlsystem zuführen.
  • Darüber hinaus, da ein Batteriekühlsystem separat bereitgestellt ist, um eine Temperatur der Batterie gemäß einem Zustand des Fahrzeugs für eine optimale Leistungsfähigkeit der Batterie zu steigern oder zu senken, eine Mehrzahl von Ventilen zum Verbinden der jeweiligen Verbindungsleitungen bereitgestellt ist, eine Mehrzahl von Ventilen für das Verbinden der Leitungen verwendet wird, die Ventile häufig geöffnet und geschlossen werden und Geräusche und Vibrationen aufgrund der häufigen Öffnung- und Schließvorgänge der Ventile zum Inneren des Fahrzeugs übertragen werden, wird der 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, bei welchem ein Batteriemodul unter Verwendung einer Kältevorrichtung gekühlt wird, in welcher ein Kühlmittel und ein Kältemittel Wärme austauschen, und bei welchem eine Abwärme einer elektrischen Komponente absorbiert bzw. rückgewonnen wird, sodass das System vereinfacht sein kann.
  • Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung darauf gerichtet, ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, welches in einem Heizmodus des Fahrzeugs die Heizeffizienz durch selektives Verwenden einer externen Wärmequelle (bspw. warmer Außenluft) und einer Abwärme der elektrischen Komponente verbessern kann.
  • Ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug kann aufweisen: Eine erste Kühlvorrichtung, welche einen ersten Kühler bzw. Radiator (im Weiteren kurz: Kühler) und eine erste Wasserpumpe aufweist, die durch eine erste Kühlmittelleitung verbunden sind, wobei ein Kühlmittel in der ersten Kühlmittelleitung zirkuliert, um zumindest eine elektrische Komponente zu kühlen, eine zweite Kühlvorrichtung, welche einen zweiten Kühler bzw. Radiator (im Weiteren kurz: Kühler) und eine zweite Wasserpumpe aufweist, die durch eine zweite Kühlmittelleitung verbunden sind, wobei ein Kühlmittel in der zweiten Kühlmittelleitung zirkuliert, ein Batteriemodul, welches an (z.B. in) einer Batteriekühlmittelleitung bereitgestellt ist, die mit der zweiten Kühlmittelleitung durch ein erstes Ventil selektiv verbindbar ist und in welcher ein Kühlmittel durch einen Betrieb einer dritten Wasserpumpe zirkuliert, welche an (z.B. in) der Batteriekühlmittelleitung angebracht ist, eine Heizvorrichtung, welche eine erste und eine zweite Verbindungsleitung, die mit der zweiten Kühlmittelleitung durch ein zweites Ventil selektiv verbindbar sind, und eine vierte Wasserpumpe und eine Kühlmittelheizvorrichtung aufweist, welche an (z.B. in) der ersten Verbindungsleitung angebracht sind, um das Innere des Fahrzeugs mit dem Hochtemperaturkühlmittel zu heizen, und eine Kältevorrichtung bzw. einen Wärmetauscher (im Weiteren kurz: Kältevorrichtung), welche an (z.B. in) einer Abzweigungsleitung angebracht ist, die mit der Batteriekühlmittelleitung durch ein drittes Ventil verbunden ist und durch welche das Kühlmittel hindurchtritt, welche mit einer Kältemittelleitung einer Klimaanlage durch eine Kältemittelverbindungsleitung verbunden ist und welche eine Temperatur des Kühlmittels durch einen Wärmeaustausch zwischen einem selektiv eingeleiteten Kühlmittel und einem Kältemittel steuert, welches von der Klimaanlage zugeführt wird, wobei ein Hauptwärmetauscher, welcher an (z.B. in) der Klimaanlage angebracht ist, mit der ersten Kühlmittelleitung und der ersten Verbindungsleitung verbunden ist, sodass eine Kühlmittelzirkulation durch die erste Kühlvorrichtung und eine Kühlmittelzirkulation durch die Heizvorrichtung, die mit der zweiten Kühlvorrichtung verbunden ist, jeweilig dort hindurch auftritt und wobei ein Kältemittel, welches durch den Hauptwärmetauscher hindurchtritt, im Hauptwärmetauscher Wärme mit einem Kühlmittel primär bzw. vorrangig austauscht, welches durch die erste Kühlmittelleitung zugeführt wird, und dann mit einem Kühlmittel Wärme sekundär bzw. nachrangig austauscht, welches durch die erste Verbindungsleitung zugeführt wird.
  • Die Klimaanlage kann z.B. aufweisen: ein HVAC-Modul (engl. „heating, ventilation and air conditioning“), das mit einer innenliegenden Heizvorrichtung vom wassergekühlten bzw. wassergeheiztem Typ (im Weiteren kurz: wassergekühlter Typ), die mit der ersten Verbindungsleitung verbunden ist, um in einem Heizmodus des Fahrzeugs ein geheiztes Kühlmittel bereitzustellen, und einer öffenbaren und schließbaren Klappe bereitgestellt ist, die mit der Kältemittelleitung verbunden sein kann und Außenluft steuert, welche durch einen Verdampfer des HVAC-Moduls hindurchtritt, um in die innenliegende Heizvorrichtung vom wassergekühlten Typ gemäß einem Kühlmodus, einem Heizmodus und einem Trocknungs- bzw. Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs eingeleitet zu werden, einen Kompressor, welcher durch die Kältemittelleitung zwischen dem Verdampfer und dem Hauptwärmetauscher verbunden ist, ein erstes Expansionsventil, welches an (z.B. in) der Kältemittelleitung angebracht ist, die den Hauptwärmetauscher und den Verdampfer verbindet, ein zweites Expansionsventil, welches an einem vorderen Endabschnitt der Kältevorrichtung in der Kältemittelverbindungsleitung angebracht ist, einen Akkumulator (z.B. eine Gasphase-Flüssigphase-Trennvorrichtung, bspw. ein Trockner), welcher an (z.B. in) der Kältemittelleitung zwischen dem Verdampfer und dem Kompressor bereitgestellt ist und mit der Kältemittelleitung verbunden ist, einen Nebenwärmetauscher, welcher an (z.B. in) der Kältemittelleitung zwischen dem Hauptwärmetauscher und dem Verdampfer bereitgestellt ist, und ein drittes Expansionsventil, welches an (z.B. in) der Kältemittelleitung zwischen dem Hauptwärmetauscher und einem Nebenwärmetauscher bereitgestellt ist.
  • Beispielsweise kann der Nebenwärmetauscher durch einen Wärmeaustausch mit Außenluft ein Kältemittel zusätzlich kondensieren, welches im Hauptwärmetauscher kondensiert wird (worden ist), wenn der Hauptwärmetauscher das Kältemittel kondensiert, und, wenn das dritte Expansionsventil ein Kältemittel expandiert und das expandierte Kältemittel bereitstellt, der Nebenwärmetauscher das Kältemittel durch den Wärmeaustausch mit der Außenluft verdampft, welches im Hauptwärmetauscher kondensiert wird (worden ist).
  • Beispielsweise kann das dritte Expansionsventil im Heizmodus des Fahrzeugs ein Kältemittel expandieren, welches durch den Hauptwärmetauscher hindurchtritt, und kann das expandierte Kältemittel dem Nebenwärmetauscher zuführen.
  • Das zweite Expansionsventil kann z.B. betätigt sein, wenn das Batteriemodul unter Verwendung eines Kältemittels gekühlt wird, und kann ein Kältemittel expandieren, welches durch die Kältemittelverbindungsleitung eingeleitet wird, und das expandierte Kältemittel der Kältevorrichtung zuführen.
  • Beispielsweise kann das erste Expansionsventil im Kühlmodus oder im Heiz- und Trocknungsmodus des Fahrzeugs ein Kältemittel expandieren, welches durch den Hauptwärmetauscher hindurchtritt.
  • Beispielsweise kann das erste Ventil die zweite Kühlmittelleitung und die Batteriekühlmittelleitung selektiv verbinden oder die zweite Kühlmittelleitung und die erste Verbindungsleitung selektiv verbinden, wobei eine Abzweigungsleitung bzw. Zweigleitung (im Weiteren kurz: Abzweigungsleitung) mit dem dritten Ventil durch einen ersten Endabschnitt davon verbunden ist und ein zweiter Endabschnitt der Abzweigungsleitung mit der ersten Kühlmittelleitung zwischen dem ersten Kühler und der ersten Wasserpumpe durch ein viertes Ventil verbunden ist, während die Batteriekühlmittelleitung zwischen dem ersten Ventil und dem Batteriemodul (z.B. fluidmäßig) gekreuzt wird, und wobei die zweite Verbindungsleitung mit dem zweiten Ventil durch einen ersten Endabschnitt davon verbunden ist und ein zweiter Endabschnitt der zweiten Verbindungsleitung mit der ersten Kühlmittelleitung zwischen der zumindest einen elektrischen Komponente und dem ersten Kühler durch ein fünftes Ventil verbunden sein kann, während die zweite Kühlmittelleitung zwischen dem zweiten Kühler und dem dritten Ventil (z.B. fluidmäßig) gekreuzt wird.
  • Wenn z.B. die zumindest eine elektrische Komponente unter Verwendung eines Kühlmittels gekühlt wird, welches durch den ersten Kühler gekühlt wird, und das Batteriemodul unter Verwendung eines Kühlmittels gekühlt wird, welches durch den zweiten Kühler gekühlt wird, kann das erste Ventil die zweite Kühlmittelleitung und die Batteriekühlmittelleitung miteinander verbinden und die zweite Kühlmittelleitung schließen, welche mit dem zweiten Ventil verbunden ist, können das dritte und das vierte Ventil die Abzweigungsleitung schließen, kann ein Kühlmittel durch die erste Kühlmittelleitung durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe zirkulieren, um das Kühlmittel der zumindest einen elektrischen Komponente zuzuführen, kann ein Kühlmittel durch die zweite Kühlmittelleitung, die Batteriekühlmittelleitung und das Batteriemodul durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe zirkulieren, um das Kühlmittel dem Batteriemodul zuzuführen, und können die erste Kühlvorrichtung und die zweite Kühlvorrichtung jeweilig unabhängige, geschlossene Kreisläufe zum Zirkulieren des Kühlmittels ausbilden.
  • Wenn z.B. die zumindest eine elektrische Komponente und das Batteriemodul im Kühlmodus des Fahrzeugs gekühlt werden, können in der ersten Kühlvorrichtung die Verbindung mit der Abzweigungsleitung durch die Betätigung des vierten Ventils blockiert sein, ein Kühlmittel, welches im ersten Kühler gekühlt wird, durch die elektrische Komponente durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe und die Betätigung des vierten Ventils und der fünften Ventils zirkulieren, kann die mit der Abzweigungsleitung verbundene Batteriekühlmittelleitung durch die Betätigung des dritten Ventils offen sein und die Verbindung mit der zweiten Kühlmittelleitung durch die Betätigung des ersten und des dritten Ventils geschlossen sein, kann die zweite Kühlmittelleitung und die erste und zweite Verbindungsleitung durch die Betätigung des zweiten Ventils verbunden sein, und kann in der Klimaanlage ein Kältemittel entlang der Kältemittelleitung durch den Betrieb des ersten Expansionsventils zirkulieren, das zweite Expansionsventil das Kältemittel expandieren, sodass das expandierte Kältemittel in die Kältevorrichtung durch die Kältemittelverbindungsleitung zugeführt wird, und das dritte Expansionsventil das Kältemittel nicht expandieren, welches durch den Hauptwärmetauscher hindurchtritt, und das Kältemittel dem Nebenwärmetauscher zuführen.
  • Beispielsweise können in der ersten Kühlvorrichtung ein Kühlmittel, welches im ersten Kühler gekühlt wird, durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe dem Hauptwärmetauscher zugeführt werden, in der zweiten Kühlvorrichtung ein Kühlmittel, welches im zweiten Kühler gekühlt wird, dem Hauptwärmetauscher, der mit der ersten Verbindungsleitung verbunden ist, während einer Zirkulation entlang der ersten und zweiten Verbindungsleitung durch den Betrieb der zweiten und der vierten Wasserpumpe zugeführt werden, und der Hauptwärmetauscher ein Kältemittel durch einen Wärmeaustausch mit den jeweiligen Kühlmitteln kondensieren.
  • Wenn beispielsweise eine externe Wärmequelle (bspw. warme Außenluft) und Abwärme der zumindest einen elektrischen Komponente im Heizmodus des Fahrzeugs (zurück)gewonnen werden, kann in der ersten Kühlvorrichtung die erste Kühlmittelleitung, welche den ersten Kühler und die zumindest eine elektrische Komponente verbindet, durch die Betätigung des vierten und fünften Ventils geschlossen sein, kann die Abzweigungsleitung mit der ersten Kühlmittelleitung verbunden sein, welche mit der zumindest einen elektrischen Komponente verbunden ist, während diese durch die Betätigung des dritten und des vierten Ventils offen ist, kann ein Kühlmittel durch die zumindest eine elektrische Komponente durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe zirkulieren, kann das Kühlmittel, welches durch die zumindest eine elektrische Komponente hindurchtritt, durch einen Abschnitt der zweiten Verbindungsleitung hindurchtreten, der mit dem fünften Ventil verbunden ist, und durch einen Abschnitt der zweiten Kühlmittelleitung hindurchtreten, der mit dem dritten Ventil verbunden ist, während die zweite Verbindungsleitung gekreuzt wird, und dann durch die Abzweigungsleitung durch die Kältevorrichtung hindurchtreten, kann der Betrieb der zweiten und der dritten Wasserpumpe gestoppt sein, kann in der Heizvorrichtung die erste Verbindungsleitung durch die Betätigung des zweiten Ventils offen sein und die erste Verbindungsleitung einen unabhängigen, geschlossenen Kreislauf ausbilden, während sie sich in einem Geschlossen-Zustand befindet, kann in der Klimaanlage die Kältemittelleitung, welche den Hauptwärmetauscher und den Verdampfer miteinander verbindet, durch die Betätigung des ersten Expansionsventils geschlossen sein, können die Kältemittelleitung und die Kältemittelverbindungsleitung verbunden sein, um den Hauptwärmetauscher und die Kältevorrichtung durch die Betätigung des zweiten Expansionsventils zu verbinden, und können das zweite Expansionsventil und das dritte Expansionsventil Kältemittel expandieren und die expandierten Kältemittel jeweilig zum Nebenwärmetauscher und zur Kältevorrichtung zuführen.
  • Wenn beispielsweise Wärme einer Außenluft-Wärmequelle und Abwärme der zumindest einen elektrischen Komponente im Heiz- und Trocknungsmodus des Fahrzeugs (zurück)gewonnen werden, kann in der ersten Kühlvorrichtung die erste Kühlmittelleitung, welche den ersten Kühler und die zumindest eine elektrische Komponente verbindet, durch die Betätigung des vierten und fünften Ventils geschlossen sein, kann die Abzweigungsleitung mit der ersten Kühlmittelleitung verbunden sein, welche mit der zumindest einen elektrischen Komponente verbunden ist, während sie durch die Betätigung des dritten und des vierten Ventils offen ist, kann ein Kühlmittel durch die zumindest eine elektrische Komponente durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe zirkulieren, kann das Kühlmittel, welches durch die zumindest eine elektrische Komponente hindurchtritt, durch einen Abschnitt der zweiten Verbindungsleitung hindurchtreten, der mit dem fünften Ventil verbunden ist, und durch einen Abschnitt der zweiten Kühlmittelleitung hindurchtreten, der mit dem dritten Ventil verbunden ist, während die zweite Verbindungsleitung gekreuzt wird, und dann durch die Kältevorrichtung durch die Abzweigungsleitung hindurchtreten, kann der Betrieb der zweiten und dritten Wasserpumpe gestoppt sein, können in der Heizvorrichtung die erste Verbindungsleitung durch die Betätigung des zweiten Ventils offen sein, die erste Verbindungsleitung einen unabhängigen, geschlossenen Kreislauf ausbilden, während sich die zweite Verbindungsleitung in einem Geschlossen-Zustand befindet, und ein Kühlmittel durch die erste Verbindungsleitung durch den Betrieb der vierten Wasserpumpe zirkulieren, kann in der Klimaanlage die Kältemittelleitung, welche den Hauptwärmetauscher und den Verdampfer verbindet, durch die Betätigung des ersten Expansionsventils offen sein, können die Kältemittelleitung und die Kältemittelverbindungsleitung verbunden sein, um den Hauptwärmetauscher und die Kältevorrichtung durch die Betätigung des zweiten Expansionsventils zu verbinden, und können das erste, das zweite und das dritte Expansionsventil jeweilig Kältemittel expandieren und die expandierten jeweilig Kältemittel dem Nebenwärmetauscher, dem Verdampfer und der Kältevorrichtung zuführen.
  • Wenn beispielsweise der Heizmodus des Fahrzeugs mit Wasserwärme der zumindest einen elektrischen Komponente ausgeführt wird, kann in der ersten Kühlvorrichtung die erste Kühlmittelleitung, welche den ersten Kühler und die zumindest eine elektrische Komponente verbindet, durch die Betätigung des vierten und des fünften Ventils geschlossen sein, kann die Abzweigungsleitung mit der ersten Kühlmittelleitung verbunden sein, welche mit der zumindest einen elektrischen Komponente verbunden ist, während sie durch die Betätigung des dritten und des vierten Ventils offen ist, kann ein Kühlmittel durch die zumindest eine elektrische Komponente durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe zirkulieren, kann das Kühlmittel, welches durch die zumindest eine elektrische Komponente hindurchtritt, durch einen Abschnitt der zweiten Verbindungsleitung hindurchtreten, der mit dem fünften Ventil verbunden ist, und durch einen Abschnitt der zweiten Kühlmittelleitung hindurchtreten, der mit dem dritten Ventil verbunden ist, während die zweite Verbindungsleitung gekreuzt wird, und dann durch die Kältevorrichtung durch die Abzweigungsleitung hindurchtreten, kann in der zweiten Kühlvorrichtung die zweite Kühlmittelleitung, welche mit dem zweiten Kühler verbunden ist, und die Batteriekühlmittelleitung, welche mit dem Batteriemodul verbunden ist, durch die Betätigung des ersten und des dritten Ventils geschlossen sein, kann ein Kühlmittel durch die Batteriekühlmittelleitung, welche mit dem ersten Ventil verbunden ist, während die Abzweigungsleitung gekreuzt wird, und die zweite Kühlmittelleitung durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe zirkulieren, die mit dem ersten Ventil verbunden ist, kann der Betrieb der dritten Wasserpumpe gestoppt sein und kann in der Heizverrichtung die erste und zweite Verbindungsleitung durch die Betätigung des zweiten Ventils offen sein, und kann ein Kühlmittel, welches in die zweite Kühlmittelleitung eingeleitet wird, die mit dem zweiten Ventil verbunden ist, durch die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung durch den Betrieb der vierten Wasserpumpe zirkulieren.
  • Wenn beispielsweise eine Temperatur des Batteriemoduls gesteigert wird, kann der Betrieb der ersten Wasserpumpe gestoppt und somit die Zirkulation des Kühlmittels in der ersten Kühlmittelleitung in der ersten Kühlvorrichtung gestoppt sein, kann die zweite Kühlmittelleitung, welche mit dem zweiten Kühler verbunden ist, geschlossen sein und die Batteriekühlmittelleitung, die mit dem Batteriemodul verbunden ist, in der zweiten Kühlvorrichtung durch die Betätigung des ersten Ventils offen sein, kann die Abzweigungsleitung durch die Betätigung des dritten Ventils offen sein und die Abzweigungsleitung mit der Batteriekühlmittelleitung verbunden sein, welche mit dem Batteriemodul verbunden ist, während die Verbindung der ersten Kühlmittelleitung durch die Betätigung des vierten Ventils geschlossen ist, kann ein Teil des Kühlmittels, welches durch das Batteriemodul hindurchtritt und entlang der Abzweigungsleitung strömt, durch die Batteriekühlmittelleitung und die zweite Kühlmittelleitung, welche mit dem ersten Ventil verbunden ist, während die Abzweigungsleitung gekreuzt wird, durch die zweite Wasserpumpe zirkulieren, kann der Betrieb der dritten Wasserpumpe gestoppt sein und können in der Heizvorrichtung die erste und die zweite Verbindungsleitung durch die Betätigung des zweiten Ventils offen sein, und kann ein Kühlmittel, welches in die zweite Kühlmittelleitung eingeleitet wird, die mit dem zweiten Ventil verbunden ist, durch die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung durch den Betrieb der vierten Wasserpumpe zirkulieren.
  • Beispielsweise können das erste und das zweite Expansionsventil elektronische Expansionsventile sein, welche ein Kältemittel während des Steuerns des Strömens des Kältemittels expandieren.
  • Beispielsweise kann die Heizvorrichtung im Heizmodus des Fahrzeugs ein Heizen des Inneren des Fahrzeugs unter Verwendung von Abwärme, welche von der zumindest einen elektrischen Komponente erzeugt wird, in einem Zustand ausführen, in welchem der Betrieb der Klimaanlage gestoppt ist.
  • Beispielsweise kann im Heizmodus des Fahrzeugs die Kältevorrichtung Abwärme der zumindest einen elektrischen Komponente durch einen Wärmeaustausch zwischen einem Kühlmittel, welches durch die zumindest eine elektrische Komponente hindurchtritt, und einem Kältemittel zurückgewinnen, und, wenn das Batteriemodul gekühlt wird, ein Kühlmittel, welches dem Batteriemodul zugeführt wird, durch einen Wärmeaustausch mit dem Kältemittel gekühlt werden.
  • Beispielsweise kann der Hauptwärmetauscher aufweisen: Einen ersten Kühler, welcher mit der ersten Kühlmittelleitung verbunden ist, einen zweiten Kühler, welcher mit der ersten Verbindungsleitung verbunden ist, und eine Unterteilungswand (z.B. Trennwand), welche den Hauptwärmetauscher in den ersten Kühler und den zweiten Kühler unterteilt, um die Kühlmittel daran zu hindern gemischt zu werden, welche jeweilig ausgehend von der ersten Kühlvorrichtung und der Heizvorrichtung, die mit der zweiten Kühlvorrichtung verbunden ist, zugeführt werden, und es einem Kältemittel erlaubt, dort hindurchzutreten.
  • Wie es oben beschrieben ist, im Fahrzeug-Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird das Batteriemodul gemäß dem Fahrzeugmodus unter Verwendung einer Kältevorrichtung gekühlt, in welcher das Kühlmittel und das Kältemittel im Elektrofahrzeug Wärme austauschen und Abwärme der elektrischen Komponente absorbiert wird, sodass das System vereinfacht sein kann.
  • Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung die Leistungsfähigkeit eines Batteriemoduls effizient optimieren durch effizientes Wärmen und Kühlen des Batteriemoduls gemäß dem Fahrzeugmodus und kann die Gesamtfahrdistanz des Fahrzeugs durch eine effiziente Handhabung des Batteriemoduls steigern.
  • Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung im Heizmodus des Fahrzeugs die Heizeffizienz verbessern durch selektives Gewinnen bzw. Zurückgewinnen der Wärme der externen Wärmequelle und der Abwärme der elektrischen Komponente, um das Innere des Fahrzeugs zu heizen.
  • Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung die Kondensationsleistungsfähigkeit eines Kältemittels durch einen Hauptwärmetauscher verbessern, welcher das Kältemittel unter Verwendung von Kühlmittel dual bzw. zweifach kondensiert, die jeweilig von der ersten und der zweiten Kühlvorrichtung zugeführt werden, wodurch die Kühlleistungsfähigkeit verbessert wird und der Energieverbrauch des Kompressors reduziert wird.
  • Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung im Heizmodus des Fahrzeugs den Energieverbrauch reduzieren durch direktes Verwenden der Abwärme der elektrischen Komponente.
  • Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung Herstellungskosten und ein Gewicht reduzieren durch Vereinfachen des Gesamtsystems und kann eine Raumnutzung verbessern.
  • 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 beim Kühlen der elektrischen Komponente und des Batteriemoduls unter Verwendung des Kühlmittels im Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 ist eine Ansicht eines Betriebszustands des Kühlens des elektrischen Komponente des Batteriemoduls gemäß dem Modus im Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 4 ist eine Ansicht eines Betriebszustands mit Bezug auf die Abwärmerückgewinnung der externen Luft-Wärmequelle und der elektrischen Komponente im Heizmodus des Wärmepumpensystems für das Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 5 ist eine Ansicht eines Betriebszustands in einem Fall des Ausführens des Heizmodus durch Rückgewinnens der Abwärme der elektrischen Komponente im Wärmepumpensystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 6 ist eine Ansicht eines Betriebszustands gemäß dem Heiz- und Trocknungsmodus im Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 7 ist eine Ansicht eines Betriebszustands einer Temperatursteigerung des Batteriemoduls im Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß der 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.
  • Obwohl Ausführungsformen mit Bezug auf eine Anzahl von darstellenden Ausführungsformen beschrieben worden sind, ist es klar, dass zahlreiche Modifikationen und Ausführungsformen durch den Fachmann umgesetzt werden können, welche im Umfang der Prinzipien der vorliegenden Erfindung liegen.
  • Die Zeichnung und Beschreibung sind als darstellende Art und nicht einschränkend zu verstehen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen durchgehend durch die Beschreibung gleiche Elemente.
  • Da Größen und Dicken einer jeden Konfiguration, welche in der Zeichnung gezeigt ist, willkürlich für den Zweck der Erläuterung dargestellt sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellte Zeichnung beschränkt, und die Dicken von Schichten, Folien, Kanälen, Bereichen usw. sind für die Anschaulichkeit übertrieben dargestellt.
  • Darüber hinaus, 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 einzigen Kältevorrichtung 60 heizen oder kühlen, in welcher ein Kältemittel und ein Kühlmittel Wärme austauschen, und kann eine Heizeffizienz unter Verwendung von Abwärme einer elektrischen Komponente verbessern.
  • Folglich können in einem Elektrofahrzeug im Wärmepumpensystem eine erste Kühlvorrichtung 10, welche die elektrische Komponente 15 kühlt, eine zweite Kühlvorrichtung 20, welche das Batteriemodul 30 kühlt, eine Heizvorrichtung 40, welche das Innere (z.B. des Fahrzeugs) unter Verwendung eines Hochtemperaturkühlmittels heizt, und eine Klimaanlagenvorrichtung 50 miteinander interagieren.
  • Das heißt, unter Bezugnahme auf die 1, weist das Wärmepumpensystem die erste und die zweite Kühlvorrichtung 10 und 20, das Batteriemodul 30, die Heizvorrichtung 40 und die Kältevorrichtung 60 auf.
  • Die erste Kühlvorrichtung 10 weist einen ersten Kühler 12 und eine erste Wasserpumpe 14 auf, welche miteinander durch eine erste Kühlmittelleitung 11 verbunden sind. Solch eine erste Kühlvorrichtung 10 zirkuliert ein Kühlmittel in der ersten Kühlmittelleitung 11 durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 14, um die elektrische Komponente 15 zu kühlen.
  • Der erste Kühler 12 ist im Fahrzeug vorne bereitgestellt, und ein Kühlgebläse 13 ist hinter dem ersten Kühler 12 bereitgestellt, sodass das Kühlmittel durch den Betrieb des Kühlgebläses 13 und durch einen Wärmeaustausch mit Außenluft gekühlt wird.
  • Hier kann die elektrische Komponente 15 einen Motor, eine Leistungssteuerungsvorrichtung, eine Inverter, eine Ladevorrichtung (engl. „on-board charger“; kurz: OBC) und dergleichen aufweisen. Der Motor, die Leistungssteuerungsvorrichtung und der Inverter können während des Betriebs bzw. während des Fahrens Wärme erzeugen, und der OBC kann Wärme erzeugen, wenn das Batteriemodul 30 geladen wird.
  • Die erste Kühlvorrichtung 10, welche solch eine Konfiguration hat, zirkuliert ein Kühlmittel, das im ersten Kühler 12 gekühlt wird, durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 14 entlang der ersten Kühlmittelleitung 11, um die elektrische Komponente 15 davor zu schützen, zu überhitzen.
  • 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 miteinander verbunden sind, und zirkuliert ein Kühlmittel in der zweiten Kühlmittelleitung 21.
  • Solch eine zweite Kühlvorrichtung 20 kann ein Kühlmittel, welches im zweiten Kühler 22 gekühlt wird, dem Batteriemodul 30 selektiv zuführen.
  • Der zweite Kühler 22 ist vor dem ersten Kühler 12 angebracht und kühlt ein Kühlmittel durch den Betrieb des Kühlgebläses 13 und durch einen Wärmeaustausch mit der Außenluft.
  • Die zweite Kühlvorrichtung 20, welche solch eine Konfiguration hat, kann ein Kühlmittel, welches im zweiten Kühler 22 gekühlt wird, durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe 26 entlang der zweiten Kühlmittelleitung 21 zirkulieren.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Batteriemodul 30 in einer Batteriekühlmittelleitung 31 bereitgestellt, welche mit der zweiten Kühlmittelleitung 21 durch ein erstes Ventil V1 selektiv verbindbar ist.
  • Hier kann das erste Ventil V1 die zweite Kühlmittelleitung 21 und die Batteriekühlmittelleitung 31 zwischen dem zweiten Kühler 22 und dem Batteriemodul 30 selektiv verbinden.
  • Das Batteriemodul 30 führt der elektrischen Komponente 15 Energie zu und ist als ein wassergekühlter Typ ausgebildet, der durch ein Kühlmittel gekühlt wird, welches entlang der Batteriekühlmittelleitung 31 strömt.
  • Das heißt, das Batteriemodul 30 ist mit der zweiten Kühlvorrichtung 20 durch die Batteriekühlmittelleitung 31 gemäß der Betätigung des ersten Ventils V1 selektiv verbindbar. Darüber hinaus kann ein Kühlmittel innerhalb des Batteriemoduls 30 durch den Betrieb einer dritten Wasserpumpe 33 zirkulieren, welche in der Batteriekühlmittelleitung 31 bereitgestellt ist.
  • Solch eine dritte Wasserpumpe 33 wird betrieben, um das Kühlmittel durch die Batteriekühlmittelleitung 31 zu zirkulieren.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Heizvorrichtung 40 eine erste und eine zweite Verbindungsleitung 41 und 44, welche mit der zweiten Kühlmittelleitung 21 durch ein zweites Ventil V2 selektiv verbindbar sind, eine vierte Wasserpumpe 42 und eine Kühlmittelheizvorrichtung 43 zum Heizen des Fahrzeuginneren mit einem Hochtemperaturkühlmittel aufweisen. Die vierte Wasserpumpe 42 und die Kühlmittelheizvorrichtung 43 sind in der ersten Verbindungsleitung 41 bereitgestellt.
  • Die Kühlmittelheizvorrichtung 43 kann eine Temperatur des Kühlmittels durch selektives Heizen des Kühlmittels steigern, welches entlang der ersten Verbindungsleitung 41 zirkuliert.
  • Solch eine Heizvorrichtung 43 kann im Heizmodus des Fahrzeugs ein Heizen des Inneren des Fahrzeugs unter Verwendung von Abwärme ausführen, die von der elektrischen Komponente 15 erzeugt wird, während die Klimaanlagenvorrichtung (Klimaanlage) den Betrieb stoppt.
  • Hier ist das zweite Ventil V2 mit der zweiten Kühlmittelleitung 21 verbunden, welche durch das erste Ventil V1 verbunden bzw. angebunden ist, wobei die zweite Wasserpumpe 26 dazwischen angeordnet ist.
  • Das zweite Ventil V2 kann ein Kühlmittel, welches durch die zweite Kühlmittelleitung 21 eingeleitet wird, zur ersten Verbindungsleitung 41 zuführen oder zirkulieren, oder kann das Kühlmittel, welches durch die erste Verbindungsleitung 41 hindurchtritt, selektiv zur zweiten Verbindungsleitung 44 strömen lassen.
  • Die erste Verbindungsleitung 41 kann mit einem wassergekühlten Typ einer innenliegenden Heizvorrichtung 52a verbunden sein, welche innerhalb eines HVAC-Moduls 52 bereitgestellt ist.
  • Darüber hinaus können die erste, die zweite, die dritte und die vierte Wasserpumpe 14, 26, 33 und 42 elektrische Wasserpumpen sein.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kältevorrichtung 60 in einer Abzweigungsleitung 70 bereitgestellt, die mit der Batteriekühlmittelleitung 31 durch das dritte Ventil V3 verbunden ist, sodass ein Kühlmittel durch ein Inneres davon hindurchtritt, und ist mit einer Kältemittelleitung 51 der Klimaanlagenvorrichtung 50 durch eine Kältemittelverbindungsleitung 62 verbunden.
  • Die Kältevorrichtung 60 kann eine Temperatur des Kühlmittels durch einen Wärmeaustausch mit dem selektiv eingeleiteten Kühlmittel mit einem Kältemittel ausführen, welches ausgehend von der Klimaanlagenvorrichtung 50 zugeführt wird. Die Kältevorrichtung 60 kann ein Wärmetauscher vom wassergekühlten Typ sein, wobei ein Kühlmittel darin eingeleitet wird.
  • Das heißt, die Kältevorrichtung 60 kann im Heizmodus des Fahrzeugs die Abwärme der elektrischen Komponente 50 durch den Wärmeaustausch des Kältemittels und des Kühlmittels zurückgewinnen, welches durch die elektrische Komponente 15 hindurchtritt.
  • Darüber hinaus kann die Kältevorrichtung 60 das Kühlmittel durch den Wärmeaustausch mit dem Kältemittel kühlen, welches dem Batteriemodul 30 zugeführt wird, wenn das Batteriemodul 30 gekühlt wird.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das erste Ventil V1 die zweite Kühlmittelleitung 21 und die Batteriekühlmittelleitung 31 selektiv verbinden oder kann die zweite Kühlmittelleitung 21 und die erste Verbindungsleitung 41 selektiv verbinden, welche durch das zweite Ventil V2 verbunden bzw. angebunden ist.
  • Darüber hinaus ist die Abzweigungsleitung 70 mit dem dritten Ventil V3 durch einen Endabschnitt davon verbunden.
  • Der andere Endabschnitt der Abzweigungsleitung 70 kann mit der ersten Kühlmittelleitung 11 zwischen dem ersten Kühler 12 und der ersten Wasserpumpe 14 durch das vierte Ventil V4 verbunden sein während sie sich in dem Zustand befindet, die Batteriekühlmittelleitung 31 zwischen dem ersten Ventil V1 und dem Batteriemodul 30 zu kreuzen.
  • Solch eine Abzweigungsleitung 70 ist durch eine Betätigung des dritten und des vierten Ventils V3 und V4 im Heizmodus des Fahrzeugs selektiv öffenbar, wenn die Temperatur des Kühlmittels durch Absorbieren der Abwärme gesteigert wird, welche von der elektrischen Komponente 15 erzeugt wird.
  • In dem vorliegenden Fall kann die erste Kühlmittelleitung 11, welche mit dem ersten Kühler 12 verbunden ist, durch die Betätigung des zweiten Ventils V4 geschlossen werden.
  • Darüber hinaus ist die Abzweigungsleitung 70 durch die Betätigung des dritten Ventils V3 sogar dann selektiv geöffnet, wenn das Batteriemodul 30 gekühlt wird.
  • Die erste Kühlmittelleitung 11, welche mit dem ersten Kühler 12 verbunden ist, ist durch die Betätigung des vierten Ventils V4 offen, und die zweite Kühlmittelleitung 21, welche mit dem zweiten Kühler 22 verbunden ist, kann durch die Betätigung des ersten und des dritten Ventils V1 und V3 offen sein.
  • Die zweite Verbindungsleitung 44 ist mit dem zweiten Ventil V2 durch einen Endabschnitt davon verbunden. Der andere Endabschnitt der zweiten Verbindungsleitung 44 kann mit der ersten Kühlmittelleitung 11 zwischen der elektrischen Komponente 15 und dem ersten Kühler 12 durch ein fünftes Ventil V5 verbunden sein, während er sich in dem Zustand befindet, in welchem die zweite Kühlmittelleitung 21 zwischen dem zweiten Kühler 22 und dem dritten Ventil V3 (z.B. fluidmäßig) gekreuzt wird.
  • Hier steuert das erste Ventil V1 ein Strömen des Kühlmittels durch selektives Verbinden oder Schließen der zweiten Kühlmittelleitung 21 und der Batteriekühlmittelleitung 31.
  • Das heißt, wenn das Batteriemodul 30 unter Verwendung eines Kühlmittels gekühlt wird, das im zweiten Kühler 22 gekühlt wird, kann das erste Ventil V1 die zweite Kühlmittelleitung 21, die mit dem zweiten Kühler 22 verbunden ist, und die Batteriekühlmittelleitung 31 miteinander verbinden.
  • Dementsprechend kann das Kühlmittel, welches im zweiten Kühler 22 gekühlt wird, das Batteriemodul 30 kühlen, während es entlang der zweiten Kühlmittelleitung 21 und der Batteriekühlmittelleitung 31 strömt, die durch die Betätigung des ersten Ventils V1 verbunden sind.
  • Darüber hinaus kann das erste Ventil V1 die Verbindung zwischen der zweiten Kühlmittelleitung 21 und der Batteriekühlmittelleitung 31 schließen, wenn das Batteriemodul 30 unter Verwendung eines Kühlmittels gekühlt wird, welches mit dem Kältemittel Wärme austauscht.
  • Dementsprechend wird das Kühlmittel mit der niedrigen Temperatur, welches mit dem Kältemittel in der Kältevorrichtung 60 Wärme ausgetauscht hat, durch das dritte Ventil V3 freigegeben und dann in das Batteriemodul 30 durch die Abzweigungsleitung 70 eingeleitet, welche mit der ersten Kühlmittelleitung 11 durch das vierte Ventil V4 nicht verbunden ist, sodass das Batteriemodul 30 effektiv gekühlt werden kann.
  • Andererseits, wenn die Temperatur des Batteriemoduls 30 gesteigert ist, kann das Kühlmittel, welches entlang der Batteriekühlmittelleitung 31 zirkuliert, durch die Betätigung des ersten Ventils V1 daran gehindert werden, in den zweiten Kühler 12 eingeleitet zu werden.
  • Deshalb kann das Batteriemodul 30 schnell geheizt werden durch Einleiten des Kühlmittels in das Batteriemodul 30, welches (Kühlmittel) durch den Betrieb der Kühlmittelheizvorrichtung 43 geheizt worden ist, die in der Heizvorrichtung 40 bereitgestellt ist.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Klimaanlagenvorrichtung 50 das Heiz-, Lüftungs- und Klimaanlagen-Modul (kurz: HVAC-Modul) 52, einen Hauptwärmetauscher 54, einen Akkumulator 55, ein erstes Expansionsventil 57, einen Verdampfer 58, einen Kompressor 59, ein zweites Expansionsventil 64 und ein drittes Expansionsventil 66 auf, welche miteinander durch die Kältemittelleitung 51 verbunden sind.
  • Zuerst kann das HVAC-Modul 52 die innenliegende Heizvorrichtung 52a vom wassergekühlten Typ aufweisen, welche mit der ersten Verbindungsleitung 41 verbunden ist, um im Heizmodus des Fahrzeugs ein Kühlmittel zuzuführen, dessen Temperatur gesteigert ist.
  • Solch ein HVAC-Modul 52 ist durch die Kältemittelleitung 51 verbunden bzw. angebunden und ist mit einer Klappe 52b bereitgestellt, welche die Außenluft steuert, die durch den Verdampfer 58 hindurchtritt, um in die innenliegende Heizvorrichtung 52a des wassergekühlten Typs gemäß einem Kühlmodus, einem Heizmodus und einem Heiz- bzw. Trocknungsmodus des Fahrzeugs selektiv eingeleitet zu werden.
  • Das heißt, im Heizmodus des Fahrzeugs ist die Klappe 52b zum Einleiten der Außenluft, welche durch den Verdampfer 58 hindurchtritt, in die innenliegende Heizvorrichtung 52a vom wassergekühlten Typ offen.
  • Andererseits schließt im Kühlmodus des Fahrzeugs die Klappe 52b die innenliegende Heizvorrichtung 52a vom wassergekühlten Typ zum direkten Einleiten von Außenluft, welche gekühlt wird, während sie durch den Verdampfer 58 in das Fahrzeug hindurchtritt.
  • Der Hauptwärmetauscher 54 ist mit der Kältemittelleitung 51 verbunden, und deshalb tritt dort das Kältemittel hindurch, und ist mit der ersten Kühlmittelleitung 11 und der ersten Verbindungsleitung 41 verbunden, um es dem Kühlmittel, welches durch die erste Kühlvorrichtung 10 zirkuliert, und dem Kühlmittel, welches durch die Heizvorrichtung 40 zirkuliert, die mit der zweiten Kühlvorrichtung 20 verbunden ist, zu ermöglichen, jeweilig dort hindurchzutreten.
  • Das heißt, das Kühlmittel, welches durch die erste Kühlvorrichtung 10 zirkuliert, und das Kühlmittel, welches durch die zweite Kühlvorrichtung 20 durch die Heizvorrichtung 40 hindurch zirkuliert, kann jeweilig durch den Hauptwärmetauscher 54 hindurchtreten.
  • Solch ein Hauptwärmetauscher 54 kann ein Kältemittel durch einen Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel kondensieren, welche jeweilig durch die erste Kühlmittelleitung 11 und die erste Verbindungsleitung 41 abhängig von einem Modus des Fahrzeugs zugeführt werden. Das heißt, der Hauptwärmetauscher 54 kann ein Wärmetauscher vom wassergekühlten Typ sein, in welchen ein Kühlmittel eingeleitet wird.
  • Hier kann der Hauptwärmetauscher 54 einen ersten Kühler 54a, einen zweiten Kühler 54b und eine Unterteilungswand 54c aufweisen.
  • Zuerst ist der erste Kühler 54a mit der ersten Kühlmittelleitung 11 verbunden. Dementsprechend kann der erste Kühler 54a mit einem Kältemittel, welches ausgehend vom Kompressor 59 zugeführt wird, mit dem Kühlmittel, welches ausgehend von der ersten Kühlvorrichtung 10 zugeführt wird, primär bzw. vorrangig Wärme austauschen.
  • Der zweite Kühler 54b ist mit der ersten bzw. durch die erste Verbindungsleitung 21 verbunden. Dementsprechend kann der zweite Kühler 54b mit einem Kältemittel, welches durch den ersten Kühler 54a hindurchgetreten ist, und mit einem Kühlmittel, welches ausgehend von der zweiten Kühlvorrichtung 20 zugeführt wird, sekundär bzw. nachrangig Wärme austauschen.
  • Darüber hinaus kann die Unterteilungswand 54c den ersten Kühler 54a und den zweiten Kühler 54b im Hauptwärmetauscher 54 voneinander trennen, um das ausgehend von der ersten Kühlvorrichtung 10 zugeführte Kühlmittel und das ausgehend von der zweiten Kühlvorrichtung 20 durch die Heizvorrichtung 40 jeweilig zugeführte Kühlmittel daran zu hindern, sich zu vermischen. Solch eine Unterteilungswand 54c kann das Kältemittel dort hindurchtreten lassen, sodass das Kältemittel in den zweiten Kühler 54b ausgehend vom ersten Kühler 54a eintreten kann.
  • Dementsprechend tauscht das Kältemittel, welches durch den Hauptwärmetauscher 54 hindurchtritt, mit dem Kühlmittel, welches durch die erste Kühlmittelleitung 11 zugeführt wird, primär Wärme aus, und tauscht mit dem Kühlmittel, welches durch die zweite Verbindungsleitung 41 zugeführt wird, sekundär Wärme aus.
  • Der Hauptwärmetauscher 54, welcher solch eine Konfiguration hat, tauscht mit einem Kältemittel, welches vom Kompressor 59 zugeführt wird, und dem Kühlmittel, welches der ersten Kühlvorrichtung 10 zugeführt wird, im ersten Kühler 54a primär Wärme aus.
  • Als nächstes tauscht der Hauptwärmetauscher 54 mit einem Kühlmittels, welches ausgehend von der zweiten Kühlvorrichtung 20 vom zweiten Kühler 54b durch die Heizvorrichtung 40 zugeführt wird, und mit einem Kältemittel sekundär Wärme aus.
  • Durch solch einen Betrieb kann der Hauptwärmetauscher 54 eine Temperatur des Kältemittels weiter senken und eine Kondensatmenge steigern.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird dem Akkumulator 55 ein Kältemittel zugeführt, welches vom Verdampfer 58 ausgegeben wird.
  • Solch ein Akkumulator 55 kann die Effizienz und Haltbarkeit des Kompressors 59 steigern durch Zuführen eines Kältemittels nur in einem gasförmigen Zustand zum Kompressor 59.
  • Ein Nebenwärmetauscher 56 kann in der Kältemittelleitung 51 zwischen dem Hauptwärmetauscher 54 und dem Verdampfer 58 bereitgestellt sein, um zusätzlich das Kältemittel zu kondensieren, welches durch den Hauptwärmetauscher 54 hindurchtritt.
  • Das Kältemittel, welches durch den Hauptwärmetauscher 54 hindurchtritt, kann in den Nebenwärmetauscher 56 eingeleitet werden.
  • Das heißt, der Nebenwärmetauscher 56 ist an einer vorderen Seite des zweiten Kühlers 22 angeordnet (bspw. im Luftstrom des Kühlgebläses 13), um Wärme zwischen dem Kältemittel, das darin eingeleitet wird, und Außenluft auszutauschen.
  • Wie es hierin beschrieben ist, kann der Nebenwärmetauscher 56 ein Unterkühlen des Kältemittels durch weiteres Kondensieren des Kältemittels steigern, das im Hauptwärmetauscher 54 kondensiert wird, und dementsprechend kann ein Leistungskoeffizient bzw. Leistungszahl (engl. „coefficient of power“; kurz: COP), der ein Koeffizient einer Kühlkapazität verglichen mit einer durch den Verdichter erforderlichen Leistung ist, verbessert sein.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste Expansionsventil 57 in der Kältemittelleitung 51 bereitgestellt, welche den Nebenwärmetauscher 56 und den Verdampfer 58 miteinander verbindet. Das erste Expansionsventil 57 empfängt und expandiert das Kältemittel, welches durch den Nebenwärmetauscher 56 hindurchtritt.
  • Das heißt, im Kühlmodus oder im Heiz- und Trocknungsmodus des Fahrzeugs kann das erste Expansionsventil 57 das Kältemittel expandieren, das durch den Nebenwärmetauscher 56 hindurchtritt.
  • Der Kompressor 59 ist durch die Kältemittelleitung 51 zwischen bzw. mit dem Verdampfer 58 und dem Hauptwärmetauscher 54 verbunden. Der Kompressor 59 komprimiert das Kältemittel im gasförmigen Zustand und führt das komprimierte Kältemittel dem Hauptwärmetauscher 54 zu.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das zweite Expansionsventil 64 an einem vorderen Endabschnitt der Kältevorrichtung 60 in der Kältemittelverbindungsleitung 62 bereitgestellt sein.
  • Solch ein zweites Expansionsventil 64 öffnet und schließt die Kältemittelverbindungsleitung 62 selektiv und expandiert das Kältemittel selektiv, welches durch die Kältemittelverbindungsleitung 62 hindurchtritt, um das Kältemittel der Kältevorrichtung 60 zuzuführen.
  • Das heißt, das zweite Expansionsventil 64 ist betätigt, wenn das Batteriemodul 30 unter Verwendung eines Kältemittels gekühlt wird. Das zweite Expansionsventil 64 expandiert das Kältemittel, welches durch die Kältemittelverbindungsleitung 62 eingeleitet wird, und leitet das expandierte Kältemittel der Kältevorrichtung 60 zu.
  • Dementsprechend wird ein Kühlmittel, dessen Temperatur gesenkt wird, während es durch die Kältevorrichtung 60 hindurchtritt, zum effizienteren Kühlen in das Batteriemodul 30 eingeleitet.
  • Darüber hinaus kann das dritte Expansionsventil 66 in der Kältemittelleitung 51 zwischen dem Hauptwärmetauscher 54 und dem Nebenwärmetauscher 56 bereitgestellt sein.
  • Solch ein drittes Expansionsventil 66 kann ein aus dem Hauptwärmetauscher 54 ausgegebenes Kältemittel selektiv expandieren und das selektiv expandierte Kältemittel in den Nebenwärmetauscher 56 zuführen.
  • Das heißt, wenn der Hauptwärmetauscher 54 das Kältemittel kondensiert, kann das im Hauptwärmetauscher 54 kondensierte Kältemittel durch den Wärmeaustausch mit der Außenluft weiter kondensiert werden.
  • Darüber hinaus, wenn das dritte Expansionsventil 66 das Kältemittel expandiert und zuführt, kann der Nebenwärmetauscher 56 das Kältemittel verdampfen, welches im Hauptwärmetauscher 54 durch den Austausch mit Außenluft kondensiert wird.
  • Hier kann das Expansionsventil 66 im Heizmodus des Fahrzeugs das Kältemittel expandieren, welches durch den Hauptwärmetauscher 54 hindurchtritt, um das expandierte Kältemittel dem Nebenwärmetauscher 56 zuzuführen.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Kältemittelverbindungsleitung 62 mit dem Akkumulator 55 verbunden sein, sodass das Kältemittel, welches durch die Kältevorrichtung 60 hindurchtritt, mittels des Akkumulators 55 selektiv in den Kompressor 59 eingeleitet werden kann.
  • Hier kann der Akkumulator 55 ein gasförmiges Kältemittel im Kältemittel, welches durch die Kältemittelverbindungsleitung 62 zugeführt wird, dem Kompressor 59 zuführen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können das erste, das zweite und das dritte Expansionsventil 57, 64 und 66 elektronische Expansionsventile sein, welche das Kältemittel selektiv expandieren während die Strömung des Kältemittels gesteigert wird.
  • Im vorliegenden Fall können das erste, das dritte, das vierte und das fünfte Ventil V1, V3, V4 und V5 3-Wege-Ventile sein, welche zum Verteilen der Strömungsrate eingerichtet sind, und kann das zweite Ventil V2 ein 4-Wege-Ventil sein.
  • Nachfolgend ist der Betrieb und der Effekt des Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die 2 bis 7 beschrieben.
  • Zuerst wird mit Bezug auf die 2 im Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Betrieb in dem Fall beschrieben, in welchem die elektrische Komponente 15 unter Verwendung von Kühlmittel gekühlt wird, welches im ersten Kühler gekühlt wird, und das Batteriemodul 30 unter Verwendung von Kühlmittel gekühlt wird, welches im zweiten Kühler 22 gekühlt wird.
  • Die 2 ist eine Ansicht eines Betriebszustands beim Kühlen der elektrischen Komponente 15 und des Batteriemoduls 30 unter Verwendung von Kühlmittel im Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf die 2 zirkuliert ein Kühlmittel in der ersten Kühlmittelleitung 11 durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 14 zum Kühlen der elektrischen Komponente 15 in der ersten Kühlvorrichtung 10.
  • Dementsprechend zirkuliert ein Kühlmittel, welches im ersten Kühler 12 gekühlt wird, in der elektrischen bzw. durch die elektrische Komponente 15.
  • Im vorliegenden Fall verbindet das erste Ventil V1 die zweite Kühlmittelleitung 21 und die Batteriekühlmittelleitung 31 miteinander, um das im zweiten Kühler 22 gekühlte Kühlmittel dem Batteriemodul 30 zuzuführen. Darüber hinaus kann das erste Ventil V1 die zweite Kühlmittelleitung 21 schließen, die mit dem zweiten Ventil V2 verbunden ist.
  • Gleichzeitig ist die Abzweigungsleitung 18 durch die Betätigung des dritten und des vierten Ventils V3 und V4 geschlossen.
  • Das heißt, die zweite Kühlmittelleitung 21 und die Batteriekühlmittelleitung 31 sind miteinander durch eine selektive Betätigung des ersten Ventils V1 verbunden und können einen geschlossenen Kreislauf ausbilden, in welchem ein Kühlmittel zirkuliert.
  • Dementsprechend kann ein im zweiten Kühler 22 gekühltes Kühlmittel in der zweiten Kühlvorrichtung 20 entlang der zweiten Kühlmittelleitung 21 und der Batteriekühlmittelleitung 31 durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe 33 zirkulieren.
  • Das heißt, das Kühlmittel, welches aus dem zweiten Kühler 22 ausgegeben wird, wird in das Batteriemodul 30 durch die Batteriekühlmittelleitung 31 eingeleitet und kühlt das Batteriemodul 30.
  • Das Kühlmittel, welches das Batteriemodul 30 gekühlt hat, wird wieder zurück in den zweiten Kühler 22 durch die Batteriekühlmittelleitung 31 und die zweite Kühlmittelleitung 21 eingeleitet.
  • Dementsprechend können die erste Kühlvorrichtung 10 und die zweite Kühlvorrichtung 20 das Kühlmittel durch jeweiliges Ausbilden von unabhängigen, geschlossenen Kreisläufen zirkulieren.
  • Das heißt, das im ersten Kühler 12 gekühlte Kühlmittel kühlt die elektrische Komponente 15, und das Kühlmittel mit einer niedrigen Temperatur, das im zweiten Kühler 22 gekühlt wird, kühlt das Batteriemodul 30, und deshalb können die elektrische Komponente 15 und das Batteriemodul 30 effizient gekühlt werden.
  • Die Klimaanlagenvorrichtung 50 wird nicht betrieben, da der Kühlmodus des Fahrzeugs nicht verwendet wird.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Betrieb beim Kühlen der elektrischen Komponente 15 und des Batteriemoduls 30 im Kühlmodus des Fahrzeugs mit Bezug auf die 3 beschrieben.
  • Die 3 ist eine Ansicht eines Betriebszustands beim Kühlen der elektrischen Komponente und des Batteriemoduls gemäß dem Kühlmodus im Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf die 3 wird die erste Wasserpumpe 14 in der ersten Kühlvorrichtung 10 betrieben, um die elektrische Komponente 15 und den Hauptwärmetauscher 54 zu kühlen.
  • Die Verbindung der ersten Kühlmittelleitung 11 mit der Abzweigungsleitung 70 ist durch die Betätigung des vierten Ventils V4 blockiert, und die Verbindung der ersten Kühlmittelleitung 11 ist durch die Betätigung des fünften Ventils V5 blockiert bzw. geschlossen.
  • Dementsprechend wird das Kühlmittel, welches im ersten Kühler 12 gekühlt wird, in der elektrischen bzw. durch die elektrische Komponente 15 und den Hauptwärmetauscher 54 durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 14 und der Betätigung des vierten und fünften Ventils V4 und V5 zirkuliert.
  • Das heißt, das im ersten Kühler 12 gekühlte Kühlmittel kann durch den Hauptwärmetauscher 54 hindurchtreten und wird dann der elektrischen Komponente 15 durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 14 der ersten Kühlvorrichtung 10 zugeführt.
  • Die Batteriekühlmittelleitung 31 ist mit der offenen Abzweigungsleitung 70 durch die Betätigung des dritten Ventils V3 verbunden, und die Verbindung der offenen Abzweigungsleitung 70 mit der zweiten Kühlmittelleitung 21 ist durch die Betätigung des ersten und des dritten Ventils V1 und V3 geschlossen.
  • Hier ist die Verbindung der Abzweigungsleitung 70 mit der ersten Kühlmittelleitung 11 durch die Betätigung des vierten Ventils V4 blockiert bzw. geschlossen. Die Verbindung der zweiten Verbindungsleitung 44 mit der ersten Kühlmittelleitung 11 kann durch die Betätigung des fünften Ventils V5 blockiert bzw. geschlossen sein.
  • Dementsprechend ist die Batterieverbindungsleitung 31 mit der offenen Abzweigungsleitung 70 verbunden, und kann deshalb einen geschlossenen Kreislauf ausbilden, in welchem ein Kühlmittel unabhängig zirkuliert.
  • Dementsprechend zirkuliert das Kühlmittel, welches durch die Kältevorrichtung 60 hindurchtritt, durch die Batteriekühlmittelleitung 31 und die Abzweigungsleitung 70 hindurch, um das Batteriemodul 30 durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe 33 zu kühlen.
  • In der zweiten Kühlvorrichtung 20 wird die zweite Wasserpumpe 26 betrieben, um das Kühlmittel dem Hauptwärmetauscher 54 durch die erste Verbindungsleitung 41 zuzuführen.
  • Die zweite Kühlmittelleitung 21, welche durch das erste Ventil V1 verbunden bzw. angebunden ist, ist mit der ersten und der zweiten Verbindungsleitung 41 und 44 durch die Betätigung des zweiten Ventils V2 verbunden.
  • Deshalb wird das im zweiten Kühler 22 gekühlte Kühlmittel in die erste Verbindungsleitung 41 durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe 26 und die Betätigung des zweiten Ventils V2 eingeleitet.
  • Das in die erste Verbindungsleitung 41 eingeleitete Kühlmittel tritt durch den Hauptwärmetauscher 54 durch den Betrieb der vierten Wasserpumpe 42 hindurch. Als nächstes wird das Kühlmittel in die zweite Kühlmittelleitung 21 entlang der zweiten Verbindungsleitung 44 eingeleitet, und kann deshalb zum zweiten Kühler 22 zurück zugeführt werden.
  • Die Elemente der Klimaanlagenvorrichtung 50 werden betrieben, um das Innere des Fahrzeugs zu kühlen, sodass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 51 zirkuliert.
  • Dementsprechend kondensiert der Hauptwärmetauscher 54 das Kältemittel unter Verwendung des Kühlmittels, welches durch die erste Kühlmittelleitung 11 und die erste Verbindungsleitung 41 strömt.
  • Das heißt, ein Kühlmittel, welches dem Hauptwärmetauscher 54 durch die erste Kühlmittelleitung 11 zugeführt wird, kondensiert primär das Kältemittel, welches durch den ersten Kühler 54a des Hauptwärmetauschers 54 hindurchtritt.
  • Ein Kühlmittel, welches dem Hauptwärmetauscher 54 durch die erste Verbindungsleitung 41 zugeführt wird, kann das Kältemittel sekundär kondensieren, welches durch den zweiten Kühler 54b des Hauptwärmetauschers 54 hindurchtritt.
  • Dementsprechend kann der Hauptwärmetauscher 54 die Kondensatmenge des Kältemittels steigern.
  • Das Kältemittel, welches durch den Hauptwärmetauscher hindurchtritt, wird in den Nebenwärmetauscher 56 entlang der offenen Kältemittelleitung 51 durch die Betätigung des dritten Expansionsventils 66 eingeleitet. Das in den Nebenwärmetauscher 56 eingeleitete Kältemittel kann durch den Wärmeaustausch mit der Außenluft kondensiert werden.
  • Hier kann das dritte Expansionsventil 66 das Kältemittel, welches durch den Hauptwärmetauscher 54 hindurchtritt, dem Nebenwärmetauscher 56 zuführen, ohne dieses zu expandieren.
  • Ein Teil des Kältemittels, welches durch den Nebenwärmetauscher 56 hindurchtritt, wird dem Verdampfer 58 entlang der offenen Kältemittelleitung 51 durch die Betätigung des ersten Expansionsventils 57 zugeführt. Im vorliegenden Fall kann das erste Expansionsventil 57 das Kältemittel expandieren und dann das expandierte Kältemittel dem Verdampfer 58 zuführen.
  • Hier kann das zweite Expansionsventil 64 den Rest des Kältemittels expandieren, das durch den Nebenwärmetauscher 56 hindurchtritt, um das expandierte Kältemittel der Kältevorrichtung 60 zuzuführen, und öffnet die Kältemittelverbindungsleitung 62.
  • Im vorliegenden Fall wird das Kühlmittel, welches in der Batteriekühlmittelleitung 31 zirkuliert, durch den Wärmeaustausch mit dem Kältemittel gekühlt, das der Kältevorrichtung 60 zugeführt wird. Das in der Kältevorrichtung 60 gekühlte Kühlmittel wird dem Batteriemodul 30 zugeführt. Dementsprechend wird das Batteriemodul 30 durch das gekühlte Kühlmittel gekühlt.
  • Deshalb nimmt der Rest des Kältemittels, welches vom Nebenwärmetauscher 56 ausgegeben wird, einen Niedertemperatur- und Niederdruckzustand durch Expandieren durch die Betätigung des zweiten Expansionsventils 64 ein und wird dann in die Kältevorrichtung 60 eingeleitet, welche mit der Kältemittelverbindungsleitung 62 verbunden ist.
  • Als nächstes tauscht das Kältemittel, welches in die Kältevorrichtung 60 eingeleitet wird, Wärme mit dem Kühlmittel aus und wird dann in den Kompressor 59 durch die Kältemittelverbindungsleitung 62 eingeleitet.
  • Das heißt, das Kühlmittel, dessen Temperatur gesteigert wird, während das Batteriemodul 30 gekühlt wird, wird durch den Wärmetausch mit dem Niedertemperatur-Niederdruck-Kältemittel in der Kältevorrichtung 60 gekühlt. Das gekühlte Kühlmittel wird dem Batteriemodul 30 durch die Batteriekühlmittelleitung 31 zugeführt.
  • Das heißt, das Kühlmittel kann das Batteriemodul 30 effektiv kühlen, während es wiederholt die oben genannten Vorgänge ausführt.
  • Ein Teil des Kältemittels, welches aus dem Nebenwärmetauscher 56 ausgegeben wird, strömt zur Kältemittelleitung 51, die mit dem Verdampfer 58 verbunden ist, während es durch die Betätigung des ersten Expansionsventils 57 expandiert wird, um das Innere des Fahrzeugs zu kühlen.
  • Das durch den Verdampfer 58 hindurchtretende Kältemittel tritt nacheinander durch den Akkumulator 55, den Kompressor 59, den Hauptwärmetauscher 54 und den Nebenwärmetauscher 56 hindurch.
  • Hier wird die Außenluft, welche in das HVAC-Modul 52 eingeleitet wird, durch das in den Verdampfer 58 eingeleitete Niedertemperatur-Kältemittel gekühlt, während sie durch den Verdampfer 58 hindurchtritt,
  • Im vorliegenden Fall schließt die Klappe 52b einen Abschnitt, durch welchen die gekühlte Außenluft hindurchtreten kann, um die gekühlte Außenluft daran zu hindern, dort hindurchzutreten. Dementsprechend wird die gekühlte Außenluft in das Innere des Fahrzeugs direkt eingeleitet, wodurch das Innere des Fahrzeugs gekühlt wird.
  • Im Verdampfer 58 wird das Kältemittel, welches eine gesteigerte Kondensatmenge hat, expandiert, und wird bereitgestellt, während es nacheinander durch den Hauptwärmetauscher 54 und den Nebenwärmetauscher 56 hindurchtritt, wobei es dem Kältemittel erlaubt wird, auf eine niedrige bzw. bei einer niedrigeren Temperatur expandiert zu werden.
  • Das heißt, in der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kondensieren der erste und der zweite Kühler 54a und 54b primär und sekundär das Kältemittel und kondensiert der Nebenwärmetauscher 56 zusätzlich das Kältemittel, sodass ein Unterkühlen des Kältemittels einfach ausgeführt werden kann.
  • Darüber hinaus, da das Kältemittel, an welchem das Unterkühlen ausgeführt wird, bei einer niedrigen Temperatur im Verdampfer 58 verdampft wird, kann die Temperatur des Kühlmittels, welches im Verdampfer 58 die Wärme austauscht, weiter gesenkt werden, wodurch die Kühlleistungsfähigkeit und Effizienz gesteigert sein können.
  • Das heißt, während wiederholend die oben genannten Vorgänge ausgeführt werden, kühlt das Kühlmittel das Innere des Fahrzeugs im Kühlmodus und kühlt gleichzeitig das Kühlmittel durch den Wärmeaustausch, während es durch die Kältevorrichtung 60 hindurchtritt.
  • Das in der Kältevorrichtung 60 gekühlte Kühlmittel wird in das Batteriemodul 30 eingeleitet, während es entlang der Batteriekühlmittelleitung 31 strömt, die mit der Abzweigungsleitung 70 durch die Betätigung des dritten Ventils V3 verbunden ist. Dementsprechend kann das Batteriemodul 30 durch das Niedertemperaturkühlmittel effizient gekühlt werden, welches durch die Batteriekühlmittelleitung 31 zugeführt wird.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Betrieb in dem Fall des Zurückgewinnens von Wärme bzw. Abwärme einer Außenluft-Wärmequelle und der elektrischen Komponente im Heizmodus des Fahrzeugs mit Bezug auf die 4 beschrieben.
  • Die 4 ist eine Ansicht eines Betriebszustands mit Bezug auf das Wärme- bzw. Abwärmerückgewinnen der Außenluft-Wärmequelle und der elektrischen Komponente im Heizmodus des Wärmepumpensystems für das Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf die 4 kann das Wärmepumpensystem Abwärme der elektrischen Komponente 15 und einer äußeren Wärmequelle der Außenluft zurückgewinnen.
  • Zuerst wird in der ersten Kühlvorrichtung 10 die Wasserpumpe 14 betrieben. Die erste Kühlmittelleitung 11, welche den ersten Kühler 12 und die elektrische Komponente 15 verbindet, ist durch die Betätigung des vierten und des fünften Ventils V4 und V5 geschlossen.
  • Die Abzweigungsleitung 70 ist mit der ersten Kühlmittelleitung 11 verbunden, die mit der elektrischen Komponente 15 verbunden ist, während sie durch die Betätigung des dritten und vierten Ventils V3 und V4 offen ist.
  • Dementsprechend zirkuliert das Kühlmittel in der elektrischen Komponente 15 durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 14.
  • Das durch die elektrische Komponente 15 hindurchtretende Kühlmittel kann durch die Abzweigungsleitung 70 durch die Kältevorrichtung 60 hindurchtreten, während es durch einen Abschnitt der zweiten Verbindungsleitung 22 hindurchtritt, welcher durch das fünfte Ventil V5 verbunden bzw. angebunden ist, und durch einen Abschnitt der zweiten Kühlmittelleitung 21 hindurchtreten, welcher mit dem dritten Ventil V3 verbunden ist, während die zweite Verbindungsleitung 44 gekreuzt wird.
  • Als nächstes kann das durch die Kältevorrichtung 60 hindurchtretende Kältemittel in die elektrische Komponente 15 entlang der ersten Kühlmittelleitung 11 eingeleitet werden, welche mit der Abzweigungsleitung 70 verbunden ist.
  • Das heißt, das durch die elektrische Komponente 15 hindurchtretende Kältemittel zirkuliert kontinuierlich entlang eines Abschnitts der zweiten Kühlmittelleitung 21 und eines Abschnitts der zweiten Verbindungsleitung 44 zum Verbinden der ersten Kühlmittelleitung 11 und der Abzweigungsleitung 70, ohne durch den ersten Kühler 12 hindurchzutreten, und absorbiert Abwärme von der elektrischen Komponente 15, sodass eine Temperatur gesteigert wird.
  • Das temperaturgesteigerte Kühlmittel kann mit dem Kältemittel Wärme austauschen, während es durch die Kältevorrichtung 60 hindurchtritt.
  • Da der Betrieb der zweiten Wasserpumpe in der zweiten Kühlvorrichtung 20 gestoppt ist, ist die Zirkulation des Kühlmittels gestoppt. Darüber hinaus, da die dritte Wasserpumpe 33 den Betrieb für das Batteriemodul 30 stoppt, ist eine Zirkulation des Kühlmittels durch die Batteriekühlmittelleitung 31 gestoppt.
  • In der Heizvorrichtung 40 ist die erste Verbindungsleitung 41 durch die Betätigung des zweiten Ventils V2 offen und kann die erste Verbindungsleitung 41 einen unabhängigen, geschlossenen Kreislauf ausbilden, während sich die zweite Verbindungsleitung 44 im Geschlossen-Zustand befindet.
  • Dementsprechend wird das Kühlmittel zur ersten Verbindungsleitung 41 durch den Betrieb der vierten Wasserpumpe 42 in der Heizvorrichtung 40 zirkuliert. Das Kühlmittel, welches durch die erste Kühlmittelleitung 41 zirkuliert, wird dem Hauptwärmetauscher 54 zugeführt.
  • Ein jedes Element der Klimaanlagenvorrichtung 50 wird betrieben, sodass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 51 zirkuliert. Hier ist die Kältemittelleitung 51, welche den Hauptwärmetauscher 54 und den Verdampfer 58 miteinander verbindet, durch die Betätigung des ersten Expansionsventils 57 geschlossen.
  • Hier ist die Kältemittelleitung 51, welche den Hauptwärmetauscher 54 und den Verdampfer 58 miteinander verbindet, durch die Betätigung des ersten Expansionsventils 57 geschlossen.
  • Darüber hinaus kann das zweite Expansionsventil 64 die Kältemittelleitung 51 und die Kältemittelverbindungsleitung 62 miteinander verbinden, um es dem Hauptwärmetauscher 54 zu erlauben, mit der Kältevorrichtung 60 durch den Nebenwärmetauscher 56 verbunden zu sein.
  • Hier expandieren das zweite Expansionsventil 64 und das dritte Expansionsventil 66 das Kältemittel und führen das expandierte Kältemittel jeweilig zum Nebenwärmetauscher 56 und zur Kältevorrichtung 60 zu.
  • Dementsprechend wird das durch den Nebenwärmetauscher 56 hindurchtretende Kältemittel verdampft, während es Wärme von einer Außenluft-Wärmequelle absorbiert, sodass die Temperatur davon gesteigert wird. Das Kältemittel, dessen Temperatur gesteigert ist, wird im zweiten Expansionsventil 64 wieder expandiert und dann der Kältevorrichtung 60 zugeführt. Das der Kältevorrichtung 60 zugeführte Kältemittel tauscht mit dem Kühlmittel Wärme aus, dessen Temperatur durch das Absorbieren der Abwärme der elektrischen Komponente 15 gesteigert ist, sodass die Temperatur des Kältemittels wird.
  • Das durch die Kältevorrichtung 60 hindurchgetretene Kältemittel tritt durch den Akkumulator 55 hindurch, welcher durch die Kältemittelverbindungsleitung 62 verbunden bzw. angebunden ist, und wird dann dem Kompressor 59 zugeführt.
  • Das dem Akkumulator 55 zugeführte Kältemittel wird in Gas und Flüssigkeit separiert, und das gasförmige Kältemittel wird dem Kompressor 59 zugeführt.
  • Ein Kältemittel, welches aus dem Kompressor 59 ausgegeben wird, wird dem Hauptwärmetauscher 54 zugeführt.
  • Dementsprechend kondensiert der Hauptwärmetauscher 54 das Kältemittel unter Verwendung einer Kühlmittelströmung entlang der ersten Verbindungsleitung 41.
  • Das heißt, das Kühlmittel, welches dem Hauptwärmetauscher 54 durch die erste Verbindungsleitung 41 zugeführt wird, kann ein Kältemittel kondensieren, welches durch den zweiten Kühler 54b des Hauptwärmetauschers 54 hindurchtritt.
  • Hier zirkuliert die Heizvorrichtung 40 das Kühlmittel, dessen Temperatur aufgrund des Wärmeaustausches mit dem Kältemittel im Hauptwärmetauscher 54 gesteigert ist, in der ersten Verbindungsleitung 41, und führt das temperaturgesteigerte Kühlmittel zur innenliegenden Heizvorrichtung 52a vom wassergekühlten Typ zu, um das Erwärmen des Inneren des Fahrzeugs auszuführen.
  • Im vorliegenden Fall wird die Kühlmittelheizvorrichtung 43 selektiv betrieben, wenn eine Temperatur des Kühlmittels, welches durch die erste Verbindungsleitung 41 zirkuliert, niedriger ist als eine vorbestimmte Temperatur. Solch eine Kühlmittelheizvorrichtung 43 steigert die Temperatur des Kühlmittels und führt das temperaturgesteigerte Kühlmittel der innenliegenden Heizvorrichtung 52a vom wassergekühlten Typ zu.
  • Hier ist die Klappe 52b offen, um es Außenluft, welche in das HVAC-Modul 52 eingeleitet wird, zu erlauben, durch den Verdampfer 58 hindurchzutreten, um durch die innenliegende Heizvorrichtung 52a vom wassergekühlten typ Hindurchzutreten.
  • Dementsprechend befindet sich die Außenluft, welche von der Außenseite eingeleitet wird, in einem Raum- bzw. Außenumgebungstemperaturzustand, ohne gekühlt zu werden, wenn sie durch den Verdampfer 58 hindurchtritt, in welchem ein Kühlmittel nicht zugeführt wird. Die eingeleitete Außenluft wird in einen Hochtemperaturzustand geändert, während sie durch die innenliegende Heizvorrichtung 52a vom wassergekühlten Typ hindurchtritt, und die Hochtemperatur-Außenluft wird in das Innere des Fahrzeugs eingeleitet, sodass das Innere des Fahrzeugs gewärmt wird.
  • Das heißt, das Wärmepumpensystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung absorbiert die Wärme der Außenluft-Wärmequelle im Nebenwärmetauscher 56 und die Abwärme der elektrischen Komponente 15 wird in der Kältevorrichtung 60 absorbiert, um eine Temperatur des Kältemittels im Heizmodus des Fahrzeugs zu steigern, sodass der Energieverbrauch des Kompressors 58 reduziert sein kann die Heizeffizienz verbessert sein kann.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Betrieb in einem Fall des Ausführens des Heizmodus des Fahrzeugs unter Verwendung der Abwärme der elektrischen Komponente mit Bezug auf die 5 beschrieben.
  • Die 5 ist eine Ansicht eines Betriebszustands in einem Fall des Ausführens des Heizmodus durch Zurückgewinnen der Abwärme der elektrischen Komponente im Wärmepumpensystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf die 5 kann das Wärmepumpensystem ein Wärmen eines Inneren des Fahrzeugs unter Verwendung der Abwärme der elektrischen Komponente 15 umsetzen.
  • Zuerst wird die Wasserpumpe 14 in der ersten Kühlvorrichtung 10 betrieben. Im vorliegenden Fall ist die erste Kühlmittelleitung 11, welche den ersten Kühler 12 und die elektrische Komponente 15 miteinander verbindet, durch die Betätigung des vierten und des fünften Ventils V4 und V5 geschlossen.
  • Die Abzweigungsleitung 70 ist mit der ersten Kühlmittelleitung 11 verbunden, welche mit der elektrischen Komponente 15 verbunden ist, während sie durch die Betätigung des dritten und des vierten Ventils V3 und V4 offen ist.
  • Dementsprechend zirkuliert ein Kühlmittel durch die elektrische Komponente 15 durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 14.
  • Das Kühlmittel, welches durch die elektrische Komponente 15 hindurchtritt, kann durch einen Abschnitt der zweiten Verbindungsleitung 44, welcher durch das fünfte Ventil V5 verbunden bzw. angebunden ist, und einen Abschnitt der zweiten Kühlmittelleitung 21 hindurchtreten, welcher mit dem dritten Ventil V3 verbunden ist, während die zweite Verbindungsleitung 44 gekreuzt wird, und kann dann durch die Kältevorrichtung 60 durch die Abzweigungsleitung 70 hindurchtreten.
  • Als nächstes kann ein Teil des Kühlmittels, welches durch die Kältevorrichtung 60 hindurchtritt, in die elektrische Komponente 15 wieder entlang der ersten Kühlmittelleitung 11 eingeleitet werden, die mit der Abzweigungsleitung 70 verbunden ist.
  • Das heißt, das durch die elektrische Komponente 15 hindurchgetretene Kühlmittel zirkuliert kontinuierlich entlang der ersten Kühlmittelleitung 11, der Abzweigungsleitung 70, einem Abschnitt der zweiten Kühlmittelleitung 21, welcher die Abzweigungsleitung 70 und die erste Kühlmittelleitung 11 verbindet, und einem Abschnitt der zweiten Verbindungsleitung 44 und absorbiert Abwärme von der elektrischen Komponente 15, sodass eine Temperatur des Kühlmittels gesteigert wird.
  • In der zweiten Kühlvorrichtung 20 sind die zweite Kühlmittelleitung 21, die mit dem zweiten Kühlerzwang 20 verbunden ist, und die Batteriekühlmittelleitung 31, die mit dem Batteriemodul 31 verbunden ist, durch die Betätigung des ersten und des dritten Ventils V1 und V3 geschlossen.
  • In solch einem Fall zirkuliert der Rest des Kühlmittels, welcher durch die Kältevorrichtung 60 hindurchtritt, durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe 26 durch einen Abschnitt der Batteriekühlmittelleitung 31, der mit dem ersten Ventil V1 verbunden ist, während die Abzweigungsleitung 70 gekreuzt wird, und durch die zweite Kühlmittelleitung 21, die mit dem zweiten Ventil V2 verbunden ist.
  • Da die dritte Wasserpumpe 33 im Batteriemodul 30 dem Betrieb stoppt, ist die Zirkulation des Kühlmittels durch die Batteriekühlmittelleitung 31 gestoppt.
  • In der Heizvorrichtung 40 sind die erste und die zweite Verbindungsleitung 41 und 44 durch die Betätigung des zweiten Ventils V2 offen.
  • Dementsprechend kann das Kühlmittel, welches in die zweite Kühlmittelleitung 21 eingeleitet wird, die mit dem zweiten Ventil V2 verbunden ist, durch die erste Kühlmittelverbindungsleitung 41 und die zweite Kühlmittelverbindungsleitung 44 durch den Betrieb der vierten Wasserpumpe 42 zirkulieren.
  • Das heißt, das Kältemittel, welches in die erste Verbindungsleitung 41 eingeleitet wird, tritt durch die Kühlmittelheizvorrichtung 43 und die innenliegende Heizvorrichtung 52a vom wassergekühlten Typ hindurch, während es mit Bezug auf das zweite Ventil V2 in Richtung zum Hauptwärmetauscher 54 strömt.
  • Als nächstes tritt das Kühlmittel teilweise durch die zweite Kühlmittelleitung 21 hindurch, welche mit dem dritten Ventil V3 verbunden ist, während es entlang der zweiten Kühlmittelleitung 44 strömt, und kann dann in die Abzweigungsleitung 70 eingeleitet werden.
  • Wie es oben beschrieben ist, tritt das Kühlmittel, welches entlang der zweiten Verbindungsleitung 44 strömt, durch einen Abschnitt der zweiten Kühlmittelleitung 21 hindurch, die mit dem dritten Ventil V3 verbunden ist, und wird dann in die Abzweigungsleitung 70 eingeleitet, während die Verbindung der ersten Kühlmittelleitung 11 durch die Betätigung des fünften Ventils V5 geschlossen ist.
  • Im vorliegenden Fall wird das Kühlmittel, dessen Temperatur gesteigert wird, während es durch die elektrische Komponente 15 hindurchtritt, mit einem Kühlmittel vereint, welches durch die zweite Verbindungsleitung 44 und der Abzweigungsleitung 70 hindurchtritt, sodass die Temperatur gesteigert werden kann.
  • Der Betrieb der Elemente der Klimaanlagenvorrichtung 50 ist gestoppt, und dementsprechend wird eine Zirkulation des Kältemittels gestoppt.
  • Dementsprechend zirkuliert die Heizvorrichtung 40 das Kühlmittel, dessen Temperatur gesteigert wird, während es die Abwärme der elektrischen Komponente 15 empfängt, um das Wärmen des Inneren durch Zuführen des Kühlmittels in die innenliegende Heizvorrichtung 52a vom wassergekühlten Typ auszuführen.
  • Im vorliegenden Fall wird die Kühlmittelheizvorrichtung 43 selektiv betrieben, wenn eine Temperatur des Kühlmittels, welches durch die erste Verbindungsleitung 41 strömt, niedriger ist als eine vorbestimmte Temperatur. Solch eine Kühlmittelheizvorrichtung 43 kann eine Temperatur eines Kühlmittels steigern und dann das temperaturgesteigerte Kühlmittel der innenliegenden Heizvorrichtung 52a vom wassergekühlten Typ zuführen.
  • Hier ist die Klappe 52b offen, sodass Außenluft, welche in das HVAC-Modul 52 eingeleitet wird und dann durch den Verdampfer 58 hindurchtritt, durch die innenliegende Heizvorrichtung 52a vom wassergekühlten Typ hindurchtreten kann.
  • Dementsprechend, wenn die von der Außenseite eingeleitete Außenluft durch den Verdampfer 58 hindurchtritt, in welchem die Kältemittelzirkulation gestoppt ist, wird die Außenluft bei Umgebungs- bzw. Raumtemperatur ohne gekühlt zu werden eingeleitet. Die eingeleitete Außenluft wird in den Hochtemperaturzustand überführt, während sie durch die innenliegende Heizvorrichtung 52a vom wassergekühlten typhindurchtritt, deshalb wird Hochtemperatur-Außenluft in das Innere des Fahrzeugs eingeleitet, wodurch das Innere des Fahrzeugs gewärmt.
  • Das heißt, das Wärmepumpensystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Innere des Fahrzeugs unter Verwendung eines Kühlmittels wärmen, dessen Temperatur durch Abwärme der elektrischen Komponente gesteigert ist, ohne die Klimaanlagenvorrichtung 50 im Heizmodus des Fahrzeugs zu betreiben, und deshalb kann ein Energieverbrauch reduziert sein.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Betrieb in dem Fall des Rückgewinnens von Wärme einer Außenluft-Wärmequelle und von Abwärme der elektrischen Komponente in dem Heiz- und Trocknungsmodus des Fahrzeugs mit Bezug auf die 6 beschrieben.
  • Die 6 ist eine Ansicht eines Betriebszustands gemäß dem Heiz-Trocknungsmodus im Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf die 6 kann das Wärmepumpensystem Abwärme der elektrischen Komponente 15 und Wärme einer Außenluft-Wärmequelle von der Außenseite absorbieren.
  • Zuerst wird die erste Wasserpumpe 14 in der ersten Kühlvorrichtung 10 betrieben. Hier ist die erste Kühlmittelleitung 11, welche den ersten Kühler 12 und die elektrische Komponente 15 miteinander verbindet, durch die Betätigung des vierten und des fünften Ventils V4 und V5 geschlossen.
  • Die Abzweigungsleitung 70 ist mit der ersten Kühlmittelleitung 11 verbunden, welche mit der elektrischen Komponente 15 verbunden ist, während sie durch die Betätigung des dritten und des vierten Ventils V3 und V4 offen ist.
  • Dementsprechend zirkuliert ein Kühlmittel durch die elektrische Komponente 15 durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 14.
  • Das Kühlmittel, welches durch die elektrische Komponente 15 hindurchtritt, kann durch einen Abschnitt der zweiten Verbindungsleitung 44, der durch das fünfte Ventil V5 verbunden ist, und einen Abschnitt der zweiten Kühlmittelleitung 21 hindurchtreten, der mit dem dritten Ventil V3 verbunden ist, während die zweite Verbindungsleitung 44 gekreuzt wird, und kann dann durch die Abzweigungsleitung 70 durch die Kältevorrichtung 60 hindurchtreten.
  • Als nächstes kann das Kühlmittel, welches durch die Kältevorrichtung 60 hindurchtritt, wieder in die elektrische Komponente 15 entlang der ersten Kühlmittelleitung 11 eingeleitet werden, die mit der Abzweigungsleitung 70 verbunden ist.
  • Das heißt, das durch die elektrische Komponente 15 hindurchgetretene Kühlmittel kann durch die erste Kühlmittelleitung 11, die Abzweigungsleitung 70, einen Abschnitt der zweiten Kühlmittelleitung 21, der die Abzweigungsleitung 70 und die erste Kühlmittelleitung 11 verbindet, und die erste Verbindungsleitung 41 kontinuierlich zirkulieren, ohne durch den ersten Kühler 12 hindurchzutreten, und absorbiert Abwärme von der elektrischen Komponente 15, sodass eine Temperatur des Kühlmittels gesteigert ist.
  • Das Kühlmittel, dessen Temperatur gesteigert ist, kann mit dem Kältemittel Wärme austauschen, während es durch die Kältevorrichtung 60 hindurchtritt.
  • In der zweiten Kühlvorrichtung 20 ist der Betrieb der Wasserpumpe 26 gestoppt und ist die Zirkulation des Kühlmittels gestoppt. Darüber hinaus, da der Betrieb der dritten Wasserpumpe 33 gestoppt ist, ist die Zirkulation des Kühlmittels im Batteriemodul 30 gestoppt.
  • In der Heizvorrichtung 40 ist die erste Verbindungsleitung 41 durch die Betätigung des zweiten Ventils V2 offen und kann einen unabhängigen, geschlossenen Kreislauf ausbilden, während sich die zweite Verbindungsleitung 44 in einem geschlossen-Zustand befindet.
  • Dementsprechend zirkuliert ein Kühlmittel durch die erste Verbindungsleitung 41 durch der Betrieb der vierten Wasserpumpe 42 in der Heizvorrichtung 40. Das durch die erste Verbindungsleitung 41 zirkulierte Kühlmittel wird dem Hauptwärmetauscher 54 zugeführt.
  • Die Komponenten der Klimaanlagenvorrichtung 50 werden betrieben, sodass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 51 zirkuliert.
  • Hier ist die Kältemittelleitung 51, die den Hauptwärmetauscher 54 und den Verdampfer 58 verbindet, durch die Betätigung des ersten Expansionsventils 57 offen.
  • Das erste Expansionsventil 57 expandiert einen Teil des Kältemittels, welches vom Nebenwärmetauscher 56 zugeführt wird, und führt das expandierte Kältemittel dem Verdampfer 58 zu. Das durch den Verdampfer 58 hindurchtretende Kältemittel tritt durch den Akkumulator 55 hindurch und wird dann dem Kompressor 59 zugeführt. Als nächstes kann das Kältemittel, welches aus dem Kompressor 59 ausgegeben wird, dem Hauptwärmetauscher 54 zugeführt werden.
  • Das zweite Expansionsventil 64 kann die Kältemittelleitung 51 und die Kältemittelverbindungsleitung 62 verbinden, um den Hauptwärmetauscher 54 mit dem Kältevorrichtung 60 durch den Nebenwärmetauscher 56 zu verbinden.
  • Hier expandieren das zweite Expansionsventil 64 und das dritte Expansionsventil 66 das Kältemittel und führen das expandierte Kältemittel dem Nebenwärmetauscher 56 bzw. der Kältevorrichtung 60 zu.
  • Dementsprechend wird ein Kältemittel, welches durch den Nebenwärmetauscher 56 hindurchtritt, verdampft durch Absorbieren der Wärme der Außenluft-Wärmequelle, sodass eine Temperatur davon gesteigert wird. Das Kältemittel, dessen Temperatur gesteigert ist, wird im zweiten Expansionsventil 64 wieder expandiert und dann der Kältevorrichtung 60 zugeführt.
  • Das der Kältevorrichtung 60 zugeführte Kältemittel wird verdampft, während es mit dem Kühlmittel Wärme austauscht, dessen Temperatur durch Absorbieren der Abwärme der elektrischen Komponente 15 gesteigert ist, und deshalb wird die Temperatur des Kältemittels gesteigert.
  • Das Kältemittel, welches durch die Kältevorrichtung hindurchtritt, tritt durch den Akkumulator 55 hindurch, welcher durch die Kältemittelverbindungsleitung 62 verbunden bzw. angebunden ist, und wird dann dem Kompressor 59 zugeführt.
  • Das Kältemittel, das dem Akkumulator 55 zugeführt wird, wird in Gas und Flüssigkeit separiert, und das gasförmige Kältemittel wird dem Kompressor 59 zugeführt.
  • Das aus dem Kompressor 59 ausgegebene Kältemittel wird dem Hauptwärmetauscher 54 zugeführt.
  • Dementsprechend kondensiert der Hauptwärmetauscher 54 das Kältemittel unter Verwendung des Kühlmittels, welches entlang der ersten Verbindungsleitung 41 strömt.
  • Das heißt, das dem Hauptwärmetauscher 54 durch die erste Verbindungsleitung 41 zugeführte Kühlmittel kann das Kältemittel kondensieren, welches durch den zweiten Kühler 54b des Hauptwärmetauschers 54 hindurchtritt.
  • Hier führt die Heizvorrichtung 40 ein Kühlmittel, dessen Temperatur durch einen Wärmeaustausch mit dem Kältemittel im Hauptwärmetauscher 54 gesteigert ist, während das temperaturgesteigerte Kühlmittel zirkuliert wird, der ersten Verbindungsleitung 41 zu, um ein Wärmen des Inneren des Fahrzeugs auszuführen.
  • Im vorliegenden Fall wird die Kühlmittelheizvorrichtung 43 selektiv betrieben, wenn eine Temperatur des Kühlmittels, welches durch die erste Verbindungsleitung 41 zirkuliert, niedriger ist als eine vorbestimmte Temperatur. Solch eine Kühlmittelheizvorrichtung 43 kann eine Temperatur des Kühlmittels steigern und das temperaturgesteigerte Kühlmittel der innenliegenden Heizvorrichtung 52a vom wassergekühlten Typ zuführen.
  • Hier ist die Klappe 52b offen, sodass Außenluft, welche in das HVAC-Modul 52 eingeleitet wird und dann durch den Verdampfer 58 hindurchtritt, durch die innenliegende Heizvorrichtung 52a vom wassergekühlten Typ hindurchtreten kann.
  • Das heißt, die in das HVAC-Modul 52 eingeleitete Außenluft wird getrocknet, während sie durch den Verdampfer 58 hindurchtritt, durch ein Niedertemperatur-Kältemittel, welches in den Verdampfer 58 eingeleitet wird. Als nächstes wird die Außenluft in den Hochtemperaturzustand geändert, während sie durch die innenliegende Heizvorrichtung 52a vom wassergekühlten Typ hindurchtritt, und wird die Hochtemperatur-Außenluft in das Innere des Fahrzeugs eingeleitet, sodass das Innere des Fahrzeugs getrocknet und gewärmt wird.
  • Das heißt, das Wärmepumpensystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung absorbiert die Wärme der Außenluft-Wärmequelle im Nebenwärmetauscher 56, und die Abwärme der elektrischen Komponente wird in der Kältevorrichtung 60 absorbiert, um eine Temperatur des Kältemittels im Heiz- und Trocknungsmodus des Fahrzeugs zu steigern, sodass ein Energieverbrauch des Kompressors 59 reduziert ist und die Heizeffizienz verbessert sein kann.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Betrieb in dem Fall des Steigerns seiner Temperatur des Batteriemoduls 30 unter Verwendung der Kühlmittelheizvorrichtung 43 mit Bezug auf die 7 beschrieben.
  • Die 7 ist eine Ansicht eines Betriebszustands einer Temperatursteigerung des Batteriemoduls 30 im Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Zuerst stoppt in der ersten Kühlvorrichtung 10 die erste Wasserpumpe 14 den Betrieb und somit die Zirkulation des Kühlmittels in der ersten Kühlmittelleitung 11.
  • In der zweiten Kühlmittelvorrichtung 20 ist die zweite Kühlmittelleitung 21, die mit dem zweiten Kühler 22 verbunden ist, durch die Betätigung des ersten Ventils V1 geschlossen und ist die Batteriekühlmittelleitung 31 offen, die mit dem Batteriemodul 31 verbunden ist..
  • Die Abzweigungsleitung 70 ist durch die Betätigung des dritten Ventils V3 offen. Solch eine Abzweigungsleitung 70 kann mit der Batteriekühlmittelleitung 31 verbunden sein, welche mit dem Batteriemodul 30 verbunden ist, während die Verbindung der ersten Kühlmittelleitung 11 durch die Betätigung des vierten Ventils V4 geschlossen ist.
  • Dementsprechend kann ein Kühlmittel durch das Batteriemodul 30 durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe 33 zirkulieren.
  • Das heißt, ein Teil des Kühlmittels, welches durch das Batteriemodul 30 hindurchtritt und entlang der Abzweigungsleitung 70 strömt, zirkuliert durch das Batteriemodul 30 durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe 33.
  • Darüber hinaus zirkuliert durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe 26 der Rest des Kühlmittels, welcher durch die Abzweigungsleitung 70 hindurchtritt, durch die Batteriekühlmittelleitung 31, die mit dem ersten Ventil V1 verbunden ist, während die Abzweigungsleitung 70 gekreuzt wird, und durch die zweite Kühlmittelleitung 21.
  • Darüber hinaus zirkuliert der Rest des Kühlmittels, welcher durch die Abzweigungsleitung 70 hindurchtritt, durch das Batteriemodul 30 durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe 33.
  • In der Heizvorrichtung 40 sind die erste und die zweite Verbindungsleitung 41 und 44 durch die Betätigung des zweiten Ventils V2 offen.
  • Dementsprechend kann das Kühlmittel, welches in die zweite Kühlmittelleitung 21 eingeleitet wird, die mit dem zweiten Ventil V2 verbunden ist, durch die erste Kühlmittelverbindungsleitung 41 und die zweite Kühlmittelverbindungsleitung 44 durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe 42 zirkulieren.
  • Das heißt, das Kühlmittel, welches in die erste Kühlmittelverbindungsleitung 41 eingeleitet wird, tritt durch die Kühlmittelheizvorrichtung 43 und die innenliegende Heizvorrichtung 52a vom wassergekühlten Typ hindurch, während es in Richtung zum Wärmetauscher 54 mit Bezug auf das zweite Ventil V2 strömt.
  • Als nächstes kann das Kühlmittel durch einen Abschnitt der zweiten Kühlmittelleitung 21, der durch das dritte Ventil V3 verbunden bzw. angebunden ist, hindurchtreten, und kann in die Abzweigungsleitung 70 eingeleitet werden, während es entlang der zweiten Verbindungsleitung 44 strömt.
  • Wie es oben beschrieben ist tritt das Kühlmittel, welches entlang der zweiten Verbindungsleitung 44 strömt, durch einen Abschnitt der zweiten Kühlmittelleitung 21, der durch das dritte Ventil V3 verbunden bzw. angebunden ist, hindurch, und wird dann in die Abzweigungsleitung 70 eingeleitet, während die Verbindung der ersten Kühlmittelleitung 11 durch die Betätigung des fünften Ventils V5 geschlossen ist.
  • Hier heizt die Kühlmittelheizvorrichtung 43 das Kühlmittel, welches durch die erste Verbindungsleitung 41 zugeführt wird, um eine Temperatur zu steigern.
  • Das heißt, das Kühlmittel, dessen Temperatur durch den Betrieb der Kühlmittelheizvorrichtung 43 gesteigert wird, wird in die Abzweigungsleitung 70 durch die zweite Verbindungsleitung 44 und einen Abschnitt der zweiten Kühlmittelleitung 21 eingeleitet.
  • Ein Teil des Hochtemperaturkühlmittels, das durch die Abzweigungsleitung 70 hindurchtritt, wird dem Batteriemodul 30 durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe 33 zugeführt.
  • Dementsprechend kann eine Temperatur des Batteriemoduls 30 durch das Hochtemperaturkühlmittel effizient gesteigert werden, das durch die Batteriekühlmittelleitung 31 zugeführt wird.
  • Deshalb kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Batteriemodul 30 unter Verwendung einer Kältevorrichtung 60 gekühlt werden, in welche ein Kühlmittel und ein Kältemittel Wärme austauschen, und kann Abwärme der elektrischen Komponente 15 durch Verwenden des Batteriekühlsystems im Elektrofahrzeug absorbiert werden, wodurch eine Systemvereinfachung möglich ist.
  • Darüber hinaus kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Leistungsfähigkeit des Batteriemoduls 30 optimiert werden durch effizientes Wärmen und Kühlen des Batteriemoduls 30 gemäß einem Modus des Fahrzeugs und kann die Gesamtfahrdistanz des Fahrzeugs gesteigert sein durch effektives Handhaben des Batteriemoduls 30.
  • Darüber hinaus kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Heizmodus des Fahrzeugs zum Wärmen des Inneren eine Heizeffizienz verbessert sein durch selektives Gewinnen bzw. Rückgewinnen von Wärme einer externen Wärmequelle und von Abwärme der elektrischen Komponente 15.
  • Ebenfalls kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kondensationsleistung des Kältemittels durch die erste Kühlvorrichtung 10 und den Hauptwärmetauscher 54 gesteigert sein, welcher das Kältemittel unter Verwendung von Kühlmittel doppelt kondensiert, welches ausgehend von der zweiten Kühlvorrichtung 20 durch die Heizvorrichtung 40 zugeführt wird, und deshalb kann die Kühlleistungsfähigkeit verbessert sein und kann ein Energieverbrauch des Kompressors 59 reduziert sein.
  • Darüber hinaus kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Abwärme der elektrischen Komponente 15 direkt im Heizmodus des Fahrzeugs verwendet werden, wodurch ein Energieverbrauch reduziert sind.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerungsvorrichtung mit dem Wärmepumpensystem verbunden, beispielsweise dem ersten bis fünften Ventil V1 bis V5 (bspw. der ersten bis vierten Wasserpumpe, dem ersten bis dritten Expansionsventil, usw.), um das Wärmepumpensystem zu steuern. Die Steuerungsvorrichtung kann zumindest ein Mikroprozessor sein, welcher ein vorbestimmtes Programm abarbeitet, das eine Reihe von Befehlen aufweisen kann, um das Wärmepumpensystem in Übereinstimmung mit zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu steuern.
  • Darüber hinaus kann es gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich sein, Produktionskosten und Gewicht durch eine Vereinfachung des Gesamtsystems zu reduzieren und eine Raumausnutzung zu steigern.
  • 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 1020190078998 [0001]

Claims (18)

  1. Ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, wobei das System 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 in der ersten Kühlmittelleitung zirkuliert, um zumindest eine elektrische Komponente (15) zu kühlen, eine zweite Kühlvorrichtung (20), welche einen zweiten Kühler (22) und eine zweite Wasserpumpe (26) aufweist, die durch eine zweite Kühlmittelleitung (21) verbunden sind, wobei ein Kühlmittel in der zweiten Kühlmittelleitung zirkuliert, ein Batteriemodul (30), welches an einer Batteriekühlmittelleitung (31) angebracht ist, die mit der zweiten Kühlmittelleitung (21) durch ein erstes Ventil (V1) selektiv verbindbar ist und in welcher ein Kühlmittel durch einen Betrieb einer dritten Wasserpumpe (33) zirkuliert, welche an der Batteriekühlmittelleitung (31) angebracht ist, eine Heizvorrichtung (40), welche eine erste und eine zweite Verbindungsleitung (41, 44), die mit der zweiten Kühlmittelleitung (21) durch ein zweites Ventil (V2) selektiv verbindbar sind, und eine vierte Wasserpumpe (42) und eine Kühlmittelheizvorrichtung (43) aufweist, welche an der ersten Verbindungsleitung (41) angebracht sind, um das Innere des Fahrzeugs mit dem geheizten Kühlmittel zu heizen, und eine Kältevorrichtung (60), welche an einer Abzweigungsleitung (70) angebracht ist, die mit der Batteriekühlmittelleitung (31) durch ein drittes Ventil (V3) verbunden ist und durch welche das Kühlmittel hindurchtritt, welche mit einer Kältemittelleitung (51) einer Klimaanlage (50) durch eine Kältemittelverbindungsleitung (62) verbunden ist und welche eine Temperatur des Kühlmittels durch einen Wärmeaustausch zwischen einem selektiv eingeleiteten Kühlmittel und einem Kältemittel steuert, welches von der Klimaanlage zugeführt wird, wobei ein Hauptwärmetauscher (54), welcher in der Klimaanlage (50) angebracht ist, mit der ersten Kühlmittelleitung (11) und der ersten Verbindungsleitung (41) verbunden ist, sodass eine Kühlmittelzirkulation durch die erste Kühlvorrichtung (10) und eine Kühlmittelzirkulation durch die Heizvorrichtung (40), die mit der zweiten Kühlvorrichtung (20) verbunden ist, jeweilig dort hindurch auftritt und wobei ein Kältemittel, welches durch den einen Hauptwärmetauscher (54) hindurchtritt, im Hauptwärmetauscher Wärme mit dem Kühlmittel austauscht, welches durch die erste Kühlmittelleitung (11) zugeführt wird, und dann mit dem Kühlmittel Wärme austauscht, welches durch die erste Verbindungsleitung (41) zugeführt wird.
  2. Das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei die Klimaanlage (50) aufweist: ein HVAC-Modul (52), das eine wassergekühlte, innenliegende Heizvorrichtung (52a), die mit der ersten Verbindungsleitung (41) verbunden ist, um in einem Heizmodus des Fahrzeugs ein geheiztes Kühlmittel bereitzustellen, und eine Klappe (52b) aufweist, die eingerichtet ist zum Steuern von Außenluft, welche durch einen Verdampfer (58) des HVAC-Moduls hindurchtritt, um in die wassergekühlte, innenliegende Heizvorrichtung (52a) gemäß einem Kühlmodus, einem Heizmodus und einem Trocknungsmodus des Fahrzeugs eingeleitet zu werden, einen Kompressor (59), welcher durch die Kältemittelleitung (51) zwischen dem Verdampfer (58) und dem Hauptwärmetauscher (54) verbunden ist, ein erstes Expansionsventil (57), welches an der Kältemittelleitung (51) angebracht ist, die den Hauptwärmetauscher (54) und den Verdampfer (58) verbindet, ein zweites Expansionsventil (64), welches an einem vorderen Endabschnitt der Kältevorrichtung (60) an der Kältemittelverbindungsleitung (62) angebracht ist, einen Akkumulator (55), welcher an der Kältemittelleitung (51) zwischen dem Verdampfer (58) und dem Kompressor (59) angebracht ist und mit der Kältemittelleitung (51) verbunden ist, einen Nebenwärmetauscher (56), welcher an der Kältemittelleitung (51) zwischen dem Hauptwärmetauscher (54) und dem Verdampfer (58) angebracht ist, und ein drittes Expansionsventil (66), welches an der Kältemittelleitung (51) zwischen dem Hauptwärmetauscher (54) und dem Nebenwärmetauscher (56) angebracht ist.
  3. Das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß Anspruch 2, wobei der Nebenwärmetauscher (56) durch einen Wärmeaustausch mit Außenluft ein Kältemittel kondensiert, welches im Hauptwärmetauscher kondensiert wird, wenn der Hauptwärmetauscher (54) das Kältemittel kondensiert, und, wenn das dritte Expansionsventil (66) das Kältemittel expandiert und das expandierte Kältemittel bereitstellt, der Nebenwärmetauscher (56) das Kältemittel durch den Wärmeaustausch mit der Außenluft verdampft, welches im Hauptwärmetauscher (54) kondensiert wird.
  4. Das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei das dritte Expansionsventil (66) im Heizmodus des Fahrzeugs das Kältemittel expandiert, welches durch den Hauptwärmetauscher (54) hindurchtritt, und das expandierte Kältemittel dem Nebenwärmetauscher (56) zuführt.
  5. Das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das zweite Expansionsventil (64) betätigt ist, wenn das Batteriemodul (30) unter Verwendung des Kältemittels gekühlt wird und das Kältemittel expandiert, welches durch die Kältemittelverbindungsleitung (62) eingeleitet wird und das expandierte Kältemittel der Kältevorrichtung (60) zuführt.
  6. Das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das erste Expansionsventil (57) im Kühlmodus oder im Heiz- und Trocknungsmodus des Fahrzeugs das Kältemittel expandiert, welches durch den Hauptwärmetauscher (54) hindurchtritt.
  7. Das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das erste Ventil (V1) eingerichtet ist, um die zweite Kühlmittelleitung (21) und die Batteriekühlmittelleitung (31) selektiv zu verbinden oder die zweite Kühlmittelleitung und die erste Verbindungsleitung (41) selektiv zu verbinden, wobei die Abzweigungsleitung (70) mit dem dritten Ventil (V3) durch einen ersten Endabschnitt davon verbunden ist und ein zweiter Endabschnitt der Abzweigungsleitung mit der ersten Kühlmittelleitung (11) zwischen dem ersten Kühler (12) und der ersten Wasserpumpe (14) durch ein viertes Ventil (V4) verbunden ist, während die Batteriekühlmittelleitung (31) zwischen dem ersten Ventil (V1) und dem Batteriemodul (30) gekreuzt wird, und wobei die zweite Verbindungsleitung (44) mit dem zweiten Ventil (V2) durch einen ersten Endabschnitt davon verbunden ist und ein zweiter Endabschnitt der zweiten Verbindungsleitung mit der ersten Kühlmittelleitung (11) zwischen der zumindest einen elektrischen Komponente (15) und dem ersten Kühler (12) durch ein fünftes Ventil (V5) verbunden ist, während die zweite Kühlmittelleitung (21) zwischen dem zweiten Kühler (22) und dem dritten Ventil (V3) gekreuzt wird.
  8. Das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß Anspruch 7, wobei, wenn die zumindest eine elektrische Komponente (15) unter Verwendung eines Kühlmittels gekühlt wird, welches durch den ersten Kühler (12) gekühlt wird, und das Batteriemodul (30) unter Verwendung eines Kühlmittels gekühlt wird, welches durch den zweiten Kühler (22) gekühlt wird, das erste Ventil (V1) die zweite Kühlmittelleitung (21) und die Batteriekühlmittelleitung (31) verbindet und die zweite Kühlmittelleitung schließt, welche mit dem zweiten Ventil (V2) verbunden ist, das dritte und das vierte Ventil (V3, V4) die Abzweigungsleitung (70) schließen, ein Kühlmittel durch die erste Kühlmittelleitung (11) durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe (14) zirkuliert, um das Kühlmittel der zumindest einen elektrischen Komponente (15) zuzuführen, ein Kühlmittel durch die zweite Kühlmittelleitung (21), die Batteriekühlmittelleitung (31) und das Batteriemodul (30) durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe (33) zirkuliert, um das Kühlmittel dem Batteriemodul zuzuführen, und die erste Kühlvorrichtung (10) und die zweite Kühlvorrichtung (20) jeweilig unabhängige, geschlossene Kreisläufe zum Zirkulieren des Kühlmittels ausbilden.
  9. Das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei, wenn die zumindest eine elektrische Komponente (15) und das Batteriemodul (30) im Kühlmodus des Fahrzeugs gekühlt werden, in der ersten Kühlvorrichtung (10) die Verbindung mit der Abzweigungsleitung (70) durch die Betätigung des vierten Ventils (V4) blockiert ist, ein Kühlmittel, welches im ersten Kühler (12) gekühlt wird, durch die elektrische Komponente (15) durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe (14) und die Betätigung des vierten Ventils (V4) und des fünften Ventils (V5) zirkuliert, die mit der Abzweigungsleitung (70) verbundene Batteriekühlmittelleitung (31) durch die Betätigung des dritten Ventils (V3) offen ist und die Verbindung mit der zweiten Kühlmittelleitung (21) durch die Betätigung des ersten und des dritten Ventils (V1, V3) geschlossen ist, die zweite Kühlmittelleitung (21) und die erste und zweite Verbindungsleitung (41, 44) durch die Betätigung des zweiten Ventils (V2) verbunden sind, und in der Klimaanlage (50) ein Kältemittel entlang der Kältemittelleitung (51) durch die Betätigung des ersten Expansionsventils (57) zirkuliert, das zweite Expansionsventil (64) das Kältemittel expandiert, sodass das expandierte Kältemittel in die Kältevorrichtung (60) durch die Kältemittelverbindungsleitung (62) zugeführt wird, und das dritte Expansionsventil (66) das Kältemittel nicht expandiert, welches durch den Hauptwärmetauscher (54) hindurchtritt, und das Kältemittel dem Nebenwärmetauscher (56) zuführt.
  10. Das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß Anspruch 9, wobei in der ersten Kühlvorrichtung (10) ein Kühlmittel, welches im ersten Kühler (12) gekühlt wird, durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe (14) dem Hauptwärmetauscher (54) zugeführt wird, in der zweiten Kühlvorrichtung (20) ein Kühlmittel, welches im zweiten Kühler (22) gekühlt wird, dem Hauptwärmetauscher (54), der mit der ersten Verbindungsleitung (41) verbunden ist, während einer Zirkulation entlang der ersten und zweiten Verbindungsleitung (41, 44) durch den Betrieb der zweiten und der vierten Wasserpumpe (26, 42) zugeführt wird, und der Hauptwärmetauscher (54) ein Kältemittel durch einen Wärmeaustausch mit den jeweiligen Kühlmitteln kondensiert.
  11. Das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 7 bis 10, wobei, wenn Wärme einer Außenluft-Wärmequelle und Abwärme der zumindest einen elektrischen Komponente (15) im Heizmodus des Fahrzeugs zurückgewonnen werden, in der ersten Kühlvorrichtung (10) die erste Kühlmittelleitung (11), welche den ersten Kühler (12) und die zumindest eine elektrische Komponente (15) verbindet, durch die Betätigung des vierten und fünften Ventils (V4, V5) geschlossen ist, die Abzweigungsleitung (70) mit der ersten Kühlmittelleitung (11) verbunden ist, welche mit der zumindest einen elektrischen Komponente (15) verbunden ist, während diese durch die Betätigung des dritten und des vierten Ventils (V3, V4) offen ist, ein Kühlmittel durch die zumindest eine elektrische Komponente (15) durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe (14) zirkuliert, das Kühlmittel, welches durch die zumindest eine elektrische Komponente (15) hindurchtritt, durch einen Abschnitt der zweiten Verbindungsleitung (44) hindurchtritt, der mit dem fünften Ventil (V5) verbunden ist, und durch einen Abschnitt der zweiten Kühlmittelleitung (21) hindurchtritt, der mit dem dritten Ventil (V3) verbunden ist, während die zweite Verbindungsleitung (44) gekreuzt wird, und dann durch die Kältevorrichtung (60) durch die Abzweigungsleitung (70) hindurchtritt, der Betrieb der zweiten und der dritten Wasserpumpe (26, 33) gestoppt ist, in der Heizvorrichtung (40) die erste Verbindungsleitung (41) durch die Betätigung des zweiten Ventils (V2) offen ist und die erste Verbindungsleitung einen unabhängigen, geschlossenen Kreislauf ausbildet, während sie sich in einem Geschlossen-Zustand befindet, in der Klimaanlage (50) die Kältemittelleitung (51), welche den Hauptwärmetauscher (54) und den Verdampfer (56) verbindet, durch die Betätigung des ersten Expansionsventils (57) geschlossen ist, die Kältemittelleitung (51) und die Kältemittelverbindungsleitung (62) verbunden sind, um den Hauptwärmetauscher (54) und die Kältevorrichtung (60) durch die Betätigung des zweiten Expansionsventils (64) zu verbinden, und das zweite Expansionsventil (64) und das dritte Expansionsventil (66) Kältemittel expandieren und die expandierten Kältemittel jeweilig zum Nebenwärmetauscher (56) und zur Kältevorrichtung (60) zuführen.
  12. Das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 7 bis 11, wobei, wenn Wärme einer Außenluft-Wärmequelle und Abwärme der zumindest einen elektrischen Komponente (15) im Heiz- und Trocknungsmodus des Fahrzeugs zurückgewonnen werden, in der ersten Kühlvorrichtung (10) die erste Kühlmittelleitung (11), welche den ersten Kühler (12) und die zumindest eine elektrische Komponente (15) verbindet, durch die Betätigung des vierten und fünften Ventils (V4, V5) geschlossen ist, die Abzweigungsleitung (70) mit der ersten Kühlmittelleitung (11) verbunden ist, welche mit der zumindest einen elektrischen Komponente (15) verbunden ist, während sie durch die Betätigung des dritten und des vierten Ventils (V3, V4) offen ist, ein Kühlmittel durch die zumindest eine elektrische Komponente (15) durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe (14) zirkuliert, das Kühlmittel, welches durch die zumindest eine elektrische Komponente (15) hindurchtritt, durch einen Abschnitt der zweiten Verbindungsleitung (44) hindurchtritt, der durch das fünfte Ventil (V5) verbunden ist, und durch einen Abschnitt der zweiten Kühlmittelleitung (21) hindurchtritt, der mit dem dritten Ventil (V3) verbunden ist, während die zweite Verbindungsleitung (44) gekreuzt wird, und dann durch die Kältevorrichtung (60) durch die Abzweigungsleitung (70) hindurchtritt, der Betrieb der zweiten und dritten Wasserpumpe (26, 33) gestoppt ist, in der Heizvorrichtung (40) die erste Verbindungsleitung (41) durch die Betätigung des zweiten Ventils (V2) offen ist, die erste Verbindungsleitung einen unabhängigen, geschlossenen Kreislauf ausbildet, während sich die zweite Verbindungsleitung (44) in einem Geschlossen-Zustand befindet und ein Kühlmittel durch die erste Verbindungsleitung durch den Betrieb der vierten Wasserpumpe (42) zirkuliert, in der Klimaanlage (50) die Kältemittelleitung (51), welche den Hauptwärmetauscher (54) und den Verdampfer (58) verbindet, durch die Betätigung des ersten Expansionsventils (57) offen ist, die Kältemittelleitung (51) und die Kältemittelverbindungsleitung (62) verbunden sind, um den Hauptwärmetauscher (54) und die Kältevorrichtung (60) durch die Betätigung des zweiten Expansionsventils (64) zu verbinden, und das erste, das zweite und das dritte Expansionsventil (57, 64, 66) jeweilig Kältemittel expandieren und die expandierten Kältemittel jeweilig dem Nebenwärmetauscher (56), dem Verdampfer (58) und der Kältevorrichtung (60) zuführen.
  13. Das Wärmepumpensystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 7 bis 12, wobei, wenn der Heizmodus des Fahrzeugs mit Wasserwärme der zumindest einen elektrischen Komponente (15) ausgeführt wird, in der ersten Kühlvorrichtung (10) die erste Kühlmittelleitung (11), welche den ersten Kühler (12) und die zumindest eine elektrische Komponente (15) verbindet, durch die Betätigung des vierten und des fünften Ventils (V4, V5) geschlossen ist, die Abzweigungsleitung (70) mit der ersten Kühlmittelleitung (11) verbunden ist, welche mit der zumindest einen elektrischen Komponente (15) verbunden ist, während sie durch die Betätigung des dritten und des vierten Ventils (V3, V4) offen ist, ein Kühlmittel durch die zumindest eine elektrische Komponente (15) durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe (14) zirkuliert, das Kühlmittel, welches durch die zumindest eine elektrische Komponente (15) hindurchtritt, durch einen Abschnitt der zweiten Verbindungsleitung (44) hindurchtritt, der mit dem fünften Ventil (V5) verbunden ist, und durch einen Abschnitt der zweiten Kühlmittelleitung (21) hindurchtritt, der mit dem dritten Ventil (V3) verbunden ist, während die zweite Verbindungsleitung (44) gekreuzt wird, und dann durch die Abzweigungsleitung (70) durch die Kältevorrichtung (60) hindurchtritt, in der zweiten Kühlvorrichtung (20) die zweite Kühlmittelleitung (21), welche mit dem zweiten Kühler (22) verbunden ist, und die Batteriekühlmittelleitung (31), welche mit dem Batteriemodul (30) verbunden ist, durch die Betätigung des ersten und des dritten Ventils (V1, V3) geschlossen sind, ein Kühlmittel durch die Batteriekühlmittelleitung (31), welche mit dem ersten Ventil (V1) verbunden ist, während die Abzweigungsleitung (70) gekreuzt wird, und die zweite Kühlmittelleitung (21), die mit dem ersten Ventil (V1) verbunden ist, durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe (26) zirkuliert, der Betrieb der dritten Wasserpumpe (33) gestoppt ist und in der Heizverrichtung (40) die erste und zweite Verbindungsleitung (41, 44) durch die Betätigung des zweiten Ventils (V2) offen sind, ein Kühlmittel, welches in die zweite Kühlmittelleitung (21) eingeleitet wird, die mit dem zweiten Ventil (V2) verbunden ist, durch die erste Verbindungsleitung (41) und die zweite Verbindungsleitung (44) durch den Betrieb der vierten Wasserpumpe (42) zirkuliert.
  14. Das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 7 bis 13, wobei, wenn eine Temperatur des Batteriemoduls (30) gesteigert wird, in der ersten Kühlvorrichtung (10) der Betrieb der ersten Wasserpumpe (14) gestoppt ist und somit die Zirkulation des Kühlmittels in der ersten Kühlmittelleitung (11) gestoppt ist, die zweite Kühlmittelleitung (21), welche mit dem zweiten Kühler (22) verbunden ist, geschlossen ist, und die Batteriekühlmittelleitung (31), die mit dem Batteriemodul (30) verbunden ist, in der zweiten Kühlvorrichtung (20) durch die Betätigung des ersten Ventils (V1) offen ist, die Abzweigungsleitung (70) durch die Betätigung des dritten Ventils (V3) offen ist und die Abzweigungsleitung mit der Batteriekühlmittelleitung (31) verbunden ist, welche mit dem Batteriemodul (30) verbunden ist, während die Verbindung der ersten Kühlmittelleitung (11) durch die Betätigung des vierten Ventils (V4) geschlossen ist, ein Teil des Kühlmittels, welches durch das Batteriemodul (30) hindurchtritt und entlang der Abzweigungsleitung (70) strömt, durch die zweite Wasserpumpe (26) durch die Batteriekühlmittelleitung (31) und die zweite Kühlmittelleitung (21) zirkuliert, welche mit dem ersten Ventil (V1) verbunden ist, während die Abzweigungsleitung (70) gekreuzt wird, ein Rest des Kühlmittels durch das Batteriemodul (30) durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe (33) zirkuliert, in der Heizvorrichtung (40) die erste und die zweite Verbindungsleitung (41, 44) durch die Betätigung des zweiten Ventils (V2) offen sind und das Kühlmittel, welches in die zweite Kühlmittelleitung (21) eingeleitet wird, die mit dem zweiten Ventil (V2) verbunden ist, durch die erste Verbindungsleitung (41) und die zweite Verbindungsleitung (44) durch den Betrieb der vierten Wasserpumpe (42) zirkuliert, und das Kühlmittel, welches entlang der zweiten Verbindungsleitung (44) strömt, in die Abzweigungsleitung (70) durch den Abschnitt der zweiten Kühlmittelleitung (21) eingeleitet wird, der mit dem dritten Ventil (V3) verbunden ist, während die Verbindung mit der ersten Kühlmittelleitung (11) durch die Betätigung des fünften Ventils (V5) geschlossen ist.
  15. Das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 14, wobei das erste und das zweite Expansionsventil (57, 64) elektronische Expansionsventile sind, welche ein Kältemittel während des Steuerns einer Strömung des Kältemittels expandieren.
  16. Das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Heizvorrichtung (40) im Heizmodus des Fahrzeugs ein Heizen des Inneren des Fahrzeugs unter Verwendung von Abwärme, welche von der zumindest einen elektrischen Komponente (15) erzeugt wird, in einem Zustand ausführt, in welchem der Betrieb der Klimaanlage (50) gestoppt ist.
  17. Das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Heizmodus des Fahrzeugs die Kältevorrichtung (60) Abwärme der zumindest einen elektrischen Komponente (15) durch einen Wärmeaustausch zwischen einem Kühlmittel, welches durch die zumindest eine elektrische Komponente (15) hindurchtritt, und einem Kältemittel zurückgewinnt, und, wenn das Batteriemodul (30) gekühlt wird, ein Kühlmittel, welches dem Batteriemodul zugeführt wird, durch einen Wärmeaustausch mit dem Kältemittel gekühlt wird.
  18. Das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hauptwärmetauscher (54) aufweist: einen ersten Kühler (54a), der mit der ersten Kühlmittelleitung (11) verbunden ist, einen zweiten Kühler (54b), der mit der ersten Verbindungsleitung (41) verbunden ist, und eine Unterteilungswand (54c), welche den Hauptwärmetauscher in den ersten Kühler und den zweiten Kühler unterteilt, um die Kühlmittel, welche jeweilig ausgehend von der ersten Kühlvorrichtung und der Heizvorrichtung, die mit der zweiten Kühlvorrichtung verbunden ist, zugeführt werden, daran zu hindern gemischt zu werden und es einem Kältemittel erlaubt, dort hindurchzutreten.
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