DE102019218175A1

DE102019218175A1 - Hvac-system eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019218175A1
Application number: DE102019218175.9A
Authority: DE
Inventors: Gee Young Shin; Dae Ig JUNG; Seung Hyeok Chang; Dong Ho KWON
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2019-07-24
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2021-01-28
Also published as: KR20210013425A; US11679643B2; CN112297758A; US20210023909A1

Abstract

Es wird ein Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungssystem (HVAC) eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das System ersetzt einen Kühlwasserkreis mit einer komplexen Konfiguration und einem getrennten Wärmepumpensystem zur Rückgewinnung der Abwärme eines Elektrofahrzeugs, indem ein Luftstrompfad zur Zufuhr von Warm- und Kühlluft geändert wird, und das einen Innenraum gewinnt, indem ein HVAC in einem Motorraum angeordnet wird.

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungssystem (HVAC) eines Fahrzeugs, das zum effizienten Energiemanagement der für das Innenraum-HVAC sowie zum Kühlen und Erwärmen einer Batterie erforderlichen Energie für die Verlängerung einer Fahrstrecke des Fahrzeug in der Lage ist.
Beschreibung der verwandten Technik
Seit kurzem werden Elektrofahrzeuge entwickelt, um umweltfreundliche Technologien zu implementieren und Probleme wie Energieschwund und dgl. zu lösen. Die Elektrofahrzeuge werden mit Elektromotoren betrieben, die von Batterien gespeist werden und Leistung ausgeben. Folglich haben Elektrofahrzeuge die Vorteile, kein Kohlenstoffdioxid zu emittieren, den Geräuschpegel zu reduzieren und Motor-Energiewirkungsgrade bereitzustellen, die höher sind als die der Verbrennungsmotoren.
Kerntechniken bei der Implementierung der Elektrofahrzeuge sind Technologien, die die Batteriemodule betreffen. Seit kurzem wird aktiv an einer Batterie geforscht, wobei Gewichtsverringerung, Miniaturisierung und eine kurze Ladezeit im Fokus stehen. Das Batteriemodul sollte in einer optimalen Temperaturumgebung verwendet werden, um optimale Leistung und eine lange Lebensdauer aufrechtzuerhalten. Aufgrund der während des Betriebs erzeugten Wärme und Schwankungen der Außentemperatur ist es jedoch schwierig, das Batteriemodul in einer optimalen Temperaturumgebung zu verwenden.
Da ferner die Elektrofahrzeuge keine Abwärmequelle haben, die während der Verbrennung in einem eigenen Verbrennungsmotor, wie einem Motor mit innerer Verbrennung erzeugt wird, erfolgt die Innenraumbeheizung des Fahrzeugs bei Elektrofahrzeugen in der kalten Jahreszeit mit elektrischen Heizeinrichtungen. Da außerdem ein Aufwärmen erforderlich ist, um die Lade- und Entladefähigkeit einer Batterie bei niedrigen Temperaturen zu verbessern, werden in den Elektrofahrzeugen eigene elektrische Heizeinrichtungen zur Erwärmung des Kühlwassers bereitgestellt und verwendet. Mit anderen Worten, um die optimale Temperaturumgebung des Batteriemoduls aufrechtzuerhalten, wird eine Technologie für den getrennten Betrieb eines Kühl- und Heizsystems zum Einstellen einer Temperatur des Batteriemoduls und eines Kühl- und Heizsystemsystems für die Innenraum-HVAC des Elektrofahrzeugs eingesetzt.
Mit anderen Worten, es sind zwei unabhängige Kühl- und Heizsysteme bereitgestellt, und somit dient eines der zwei unabhängigen Kühl- und Heizsysteme zum Innenraum-Kühlen und -Heizen und das andere zum Einstellen der Temperatur des Batteriemoduls. Wenn jedoch die zwei unabhängigen Kühl- und Heizsysteme betrieben werden wie oben beschrieben, wird die Energie nicht effizient verwaltet, und eine Fahrstrecke des Elektrofahrzeugs ist deshalb kurz und das Fahrzeug kann keine lange Strecke fahren.
Die obigen Ausführungen sollen nur dazu beitragen, den Hintergrund der vorliegenden Erfindung zu verstehen, und sind nicht dahingehend auszulegen, dass sie in der verwandten Technik, die dem Fachmann bereits bekannt ist, enthalten sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungssystem (HVAC) eines Fahrzeugs bereit, mit dem ein Kühlwasserkreis mit komplexer Konfiguration und ein getrenntes Wärmepumpensystem zur Rückgewinnung der Abwärme eines Elektrofahrzeugs ersetzt werden können, indem ein Luftstrompfad zur Zufuhr von Warm- und Kühlluft geändert wird, und das einen Innenraum gewonnen werden kann, indem ein HVAC in einem Motorraum angeordnet wird. Deshalb stellt die vorliegende Erfindung das HVAC-System eines Fahrzeugs bereit, mit dem zu hohe Produktionskosten und ein zu hohes Gewicht vermieden werden, indem eine komplexe Kühlleitung entfällt und eine Ventilkonfiguration auf ein Minimum beschränkt wird.
Gemäß einem Aspekt kann ein Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungssystem (HVAC) eines Fahrzeugs eine Kühlmittelleitung mit einem Verdampfer, einem Kompressor und einem Kondensator, enthalten, durch die ein Kühlmittel zirkulieren kann, eine Innenraum-HVAC-Einrichtung, in der der Verdampfer und der Kondensator in einem internen Luftstrompfad angeordnet sind, und die den Verdampfer oder den Kondensator passierende Luft durch Betätigen einer Klappe in das Innere des Fahrzeugs oder nach außen leiten kann, einen neben dem Kondensator im internen Luftstrompfad der Innenraum-HVAC-Einrichtung angeordneten ersten Wärmetauscher, der zum Wärmeaustausch mit dem Kondensator vorgesehen ist, einen neben dem Verdampfer im internen Luftstrompfad der Innenraum-HVAC-Einrichtung angeordneten zweiten Wärmetauscher, der zum Wärmeaustausch mit dem Verdampfer vorgesehen ist, und eine Kühlwasserleitung, die zur Zirkulation von Kühlwasser durch den ersten Wärmetauscher und den zweiten Wärmetauscher konfiguriert ist.
Die Innenraum-HVAC-Einrichtung kann einen ersten Luftstrompfad enthalten, in dem der Kondensator und der erste Wärmetauscher angeordnet sind sowie eine erste Klappe vorgesehen ist, und durch den Luft, deren Temperatur beim Passieren des Kondensators ansteigt, zirkuliert, und einen zweiten Luftstrompfad, in dem der Verdampfer und der zweite Wärmetauscher angeordnet sind und eine zweite Klappe vorgesehen ist, und durch den Luft, die beim Passieren des Verdampfers gekühlt wird, zirkuliert. Der Kondensator und der erste Wärmetauscher können im ersten Luftstrompfad angeordnet sein, und der Verdampfer und der zweite Wärmetauscher können im zweiten Luftstrompfad angeordnet sein.
Der Kondensator und der erste Wärmetauscher können so angeordnet sein, dass die Luft, die den ersten Luftstrompfad passiert, den Kondensator nach dem ersten Wärmetauscher in einem Abstand passieren kann, so dass eine konvektive Wärmeübertragung möglich ist. Der Verdampfer und der zweite Wärmetauscher können so angeordnet sein, dass die Luft, die den zweiten Luftstrompfad passiert, den Verdampfer nach dem zweiten Wärmetauscher, die bei in einem Abstand voneinander stehen, passieren kann, so dass eine konvektive Wärmeübertragung möglich ist. Der Kondensator und der erste Wärmetauscher können so angeordnet sein, dass die Luft, die den ersten Luftstrompfad passiert, den Kondensator nach dem ersten Wärmetauscher, die beide in Kontakt miteinander stehen, passiert, so dass eine konvektive Wärmeübertragung möglich ist. Außerdem können der Verdampfer und der zweite Wärmetauscher so angeordnet sein, dass die Luft, die den zweiten Luftstrompfad passiert, den Verdampfer nach dem Wärmetauscher, die beide in Kontakt miteinander stehen, passieren kann, so dass eine konvektive Wärmeübertragung möglich ist.
Der Kondensator kann im ersten Luftstrompfad angeordnet sein, der erste Wärmetauscher kann zum Wärmeaustausch mit dem Kondensator außerhalb des ersten Luftstrompfads konfiguriert sein, der Verdampfer kann im zweiten Luftstrompfad angeordnet sein, und der zweite Wärmetauscher kann zum Wärmeaustausch mit dem Verdampfer außerhalb des zweiten Luftstrompfads konfiguriert sein. Der Kondensator kann in Kontakt mit dem ersten Wärmetauscher stehen, um eine leitende Wärmeübertragung zu ermöglichen, und der Verdampfer kann in Kontakt mit dem zweiten Wärmetauscher stehen, um eine leitende Wärmeübertragung zu ermöglichen.
Ferner kann ein Erwärmungseinrichtung zum Erwärmen des Wassers in der Kühlwasserleitung enthalten sein, und das HVAC-System kann ferner eine Leitung für den Batterie-Temperaturanstieg aufweisen, die von der Kühlwasserleitung zum ersten und zum zweiten Wärmetauscher und abzweigt sowie einen dritten Wärmetauscher, eine Batterie und ein erstes Ventil, das zum Umschalten des Kühlwasserflusses des ersten Wärmetauschers oder des zweiten Wärmetauschers konfiguriert ist. Das HVAC-System kann ferner eine Batteriekühlleitung enthalten, die von der Kühlmittelleitung abzweigt und mit dem dritten Wärmetauscher zum Wärmeaustausch mit diesem verbunden ist, und ein zweites Ventil, das zum Umschalten des Kühlmittelflusses des dritten Wärmetauscher konfiguriert ist.
Das HVAC-System kann ferner eine Steuerung enthalten, die zum Bestimmen einer Temperatur der Batterie und von Informationen bezüglich der Austrittstemperatur der Innenraumluft und zum Betätigen der Wasserserwärmungseinrichtung, des ersten Ventils und des zweiten Ventils auf Basis eines Betriebsmodus bedingt durch die Temperatur der Batterie und der Informationen bezüglich der Austrittstemperatur der Innenraumluft konfiguriert ist. Wenn ein Erwärmungsmodus ausgeführt wird, kann die Steuerung zum Aktivieren der Wassererwärmungseinrichtung und zum Schließen des ersten und zweiten Ventils konfiguriert sein.
Wenn ein Modus zur Temperaturerhöhung der Batterie ausgeführt wird, kann die Steuerung zum Aktivieren der Wassererwärmungseinrichtung, zum Öffnen des ersten Ventils, damit das Kühlwasser zum ersten Wärmetauscher und zum zweiten Wärmetauscher fließen kann, und zum Schließen des zweiten Ventils konfiguriert sein. Wenn ein Modus zur mäßigen Temperaturerhöhung ausgeführt wird, bei dem die Temperatur niedriger ist als im Modus zur Temperaturerhöhung der Batterie, kann die Steuerung ist zum Aktivieren der Wassererwärmungseinrichtung, zum Öffnen des ersten Ventils, damit das Kühlwasser zum zweiten Wärmetauscher fließen kann, und zum Schließen des zweiten Ventils konfiguriert sein.
Wenn ein Kühlmodus ausgeführt wird, kann die Steuerung zum Anhalten des Betriebs der Wasser-erwärmungseinrichtung und zum Schließen des ersten Ventil und des zweiten Ventils konfiguriert sein. Außerdem kann die Steuerung, wenn ein Batterie-Kühlmodus ausgeführt wird, zum Anhalten des Betriebs der Wassererwärmungseinrichtung, zum Öffnen des ersten Ventils, damit das Kühlwasser zum zweiten Wärmetauscher fließen kann, und zum Öffnen des zweiten Ventils konfiguriert sein. Öffnen und Schließen der ersten und der zweiten Klappe können durch die Steuerung geregelt werden, und wenn ein Erwärmungsmodus ausgeführt wird, kann die Steuerung zum Öffnen und Schließen der ersten und der zweiten Klappe konfiguriert sein, und wenn ein Kühlmodus ausgeführt, wird, kann die Steuerung zum Öffnen und Schließen der ersten und der zweiten Klappe konfiguriert sein.
Figurenliste
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließe n sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen; es zeigen:

1 einen Schaltplan eines Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungssystems (HVAC) eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ein Diagramm einer Innenraum- HVAC-Einrichtung des HVAC-Systems eines Fahrzeugs von 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 ein Diagramm einer Innenraum- HVAC-Einrichtung des HVAC-Systems eines Fahrzeugs von 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 ein Diagramm einer Innenraum- HVAC-Einrichtung des HVAC-Systems eines Fahrzeugs von 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 ein Diagramm zur Erläuterung eines Erwärmungsmodus des HVAC-Systems eines Fahrzeugs von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 ein Diagramm zur Erläuterung eines Batterie-Temperaturerhöhungsmodus des HVAC-Systems eines Fahrzeugs von 1 gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
7 ein Diagramm zur Erläuterung eines mäßigen Temperaturerhöhungsmodus des HVAC-Systems eines Fahrzeugs von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 ein Diagramm zur Erläuterung eines Kühlmodus des HVAC-Systems eines Fahrzeugs von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
9 ein Diagramm zur Erläuterung eines Batterie-Kühlmodus des HVAC-Systems eines Fahrzeugs von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „fahrzeugtechnisch“ oder andere ähnliche hierin verwendete Begriffe allgemein Kraftfahrzeuge betreffen, wie Personenkraftwagen, einschließlich Komfort-Geländewagen (sports utility vehicles; SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wassermotorfahrzeuge einschließlich verschiedener Boote und Schiffe, Luftfahrzeuge und dgl. und auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (an der Steckdose aufladbar), Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb und andere Fahrzeuge für alternative Kraftstoffe (z. B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden) umfasst. Wie hierin verwendet ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug mit zwei oder mehr Antriebsquellen, z. B. Fahrzeuge sowohl mit Benzin- als auch Elektroantrieb.
Obwohl das Ausführungsbeispiel so beschrieben wird, dass es eine Mehrzahl Einheiten zur Ausführung des beispielhaften Prozesses verwendet, versteht es sich, dass die beispielhaften Prozesse auch von einem oder einer Mehrzahl Module ausgeführt werden können. Außerdem versteht es sich, dass sich der Begriff Steuerung/ Steuereinheit auf ein Hardware-Gerät bezieht, das einen Speicher und einen Prozessor enthält. Der Speicher ist zum Speichern der Module konfiguriert und der Prozessor ist speziell zum Ausführen der Module konfiguriert, um einen oder mehrere der später beschriebenen Prozesse auszuführen.
Ferner kann die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung als nicht flüchtige computerlesbare Medien auf einem computerlesbaren Medium mit ausführbaren Programmanweisungen, die von einem Prozessor, einer Steuerung/einer Steuereinheit oder dgl. ausgeführt werden, verwirklicht sein. Beispiele für computerlesbare Medien sind u. a. ROMs, RAMs, Compact Disc (CD)-ROMs, Magnetbänder, Disketten, USB-Sticks, Smart Cards und optische Datenspeichergeräte. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann auch in netzgekoppelten Computersystemen verteilt sein, so dass das computerlesbare Medium auf verteilte Weise gespeichert und ausgeführt wird, z. B. von einem Telematik-Server oder einem Controller Area Network (CAN).
Die hierin verwendete Terminologie hat den Zweck, nur bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben und soll die Erfindung nicht einschränken. Wie hierin verwendet sollen die Singularformen „einer, eine, eines“ und „der, die, das“ auch die Pluralformen umfassen, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes angibt. Außerdem versteht es sich, dass die Begriffe „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Verwendung in dieser Beschreibung das Vorhandensein angegebener Merkmale, ganzzahliger Größen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile angibt, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzzahliger Größen, Schritte, Operationen, Elemente, Bauteile und/oder Gruppen derselben ausschließt. Wie hierin verwendet enthält die Formulierung „und/oder“ sämtliche Kombinationen eines oder mehrerer der zugehörigen aufgeführten Positionen.
Sofern nicht ausdrücklich angegeben oder aus dem Zusammenhang offensichtlich, ist der Begriff „etwa, ca.“ wie hierin verwendet so zu verstehen, dass er sich auf Werte innerhalb des normalen Toleranzbereichs der Technik bezieht, z. B. auf zwei Standardabweichungen vom Mittelwert. „Etwa“ oder „ca.“ kann als innerhalb von 10 %, 9 %, 8 %, 7 %, 6 %, 5 %, 4 %, 3 %, 2 %, 1 %, 0,5 %, 0,1 %, 0,05 % oder 0,01 % des angegebenen Wertes verstanden werden. Sofern aus dem Zusammenhang nicht anderweitig klar hervorgeht, sind alle hierin enthaltenen numerischen Werte durch den Begriff „etwa, ca.“ modifiziert.
Im Folgenden wird ein Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungssystem (HVAC) eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Wie in den 1 bis 2 dargestellt kann das HVAC-System eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kühlmittelleitung 10 mit einem Verdampfer 11, einem Kompressor 12 und einem Kondensator 13 umfassen, durch die ein Kühlmittel zirkulieren kann; eine Innenraum- HVAC-Einrichtung 20, in der der Verdampfer 11 und der Kondensator 13 in einem internen Luftstrompfad angeordnet sein können, und durch die die den Verdampfer 11 oder den Kondensator 13 passierende Luft durch die Betätigung einer Klappe in das Fahrzeuginnere oder nach außen geleitet werden kann; einen ersten Wärmetauscher 31, der neben dem Kondensator 13 im Luftstrompfad der Innenraum- HVAC-Einrichtung 20 angeordnet und Wärmeaustausch mit dem Kondensator 13 konfiguriert ist; einen zweiten Wärmetauscher 32, der neben dem Verdampfer 11 im Luftstrompfad der Innenraum- HVAC-Einrichtung 20 angeordnet und zum Wärmeaustausch mit dem Verdampfer 11 konfiguriert ist; und eine Kühlwasserleitung 30, durch die Kühlwasser im ersten Wärmetauscher 31 und im zweiten Wärmetauscher 32 zirkulieren kann.
Im Einzelnen können ein Expansionsventil 14 in der Kühlmittelleitung 10, eine Erwärmungseinrichtung 33 zum Erwärmen des Wassers in der Kühlwasserleitung 30 angeordnet sein, der Kondensator 13 kann zum Wärmeaustausch mit dem ersten Wärmetauscher 31 konfiguriert sein, und der Verdampfer 11 kann zum Wärmeaustausch mit dem zweiten Wärmetauscher 32 konfiguriert sein, um den HVAC-Wirkungsgrad durch Wärmübertragung zwischen dem in der Kühlmittelleitung 10 zirkulierenden Kühlmittel und dem in der Kühlwasserleitung 30 zirkulierenden Kühlwasser zu verbessern. Mit anderen Worten, beim Erwärmen oder Abkühlen des Fahrzeuginneren kann der Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel in der Kühlmittelleitung 10 und dem Kühlwasser in der Kühlwasserleitung 30 stattfinden, um eine Temperatur des Kühlmittels einzustellen. Selbst wenn ein Antrieb des Kompressors 12 nicht in hinreichender Höhe sichergestellt ist, kann es also möglich sein, Warmluft durch den Kondensator 13 oder Kühlluft durch den Verdampfer wirksam zu erzeugen.
Insbesondere können im HVAC-System eines Fahrzeugs der Verdampfer 11 und der Kondensator 13 in der Innenraum- HVAC-Einrichtung 20 angeordnet sein, um dem Fahrzeuginnern Warmluft und Kühlluft bereitzustellen, und die durch den Verdampfer 11 oder den Kondensator 13 passierende Luft kann durch die Betätigung einer in der Innenraum- HVAC-Einrichtung 20 vorgesehenen Klappe in das Fahrzeuginnere oder nach außen geleitet werden. Mit anderen Worten, der Kondensator 13 und der Verdampfer 11 können im Luftstrompfad der Innenraum- HVAC-Einrichtung 20 angeordnet sein, und die durch den Kondensator 13 passierende Warmluft oder die durch den Verdampfer 11 passierende Kühlluft können durch die Betätigung der Klappe in das Fahrzeuginnere geleitet werden. Wenn wie oben beschrieben die HVAC-Einrichtung mit der Kühlmittelleitung 10 und der Kühlwasserleitung 30 im Motorraum angeordnet ist, kann der Luftstrompfad der Innenraum- HVAC-Einrichtung 20 so geändert werden, dass die Kühl- oder Warmluft in das Fahrzeuginnere geleitet wird.
Nunmehr soll die vorliegende Erfindung wie in 2 im Einzelnen beschrieben werden; dabei kann die Innenraum- HVAC-Einrichtung 20 einen ersten Luftstrompfad 21 enthalten, in dem der Kondensator 13 und der erste Wärmetauscher 31 angeordnet sind, sowie eine erste Klappe 22, durch die Luft mit höherer Temperatur unter Passieren des Kondensators 13 fließen kann. Außerdem kann die HVAC-Einrichtung 20 einen zweiten Luftstrompfad 25 enthalten, in dem der Verdampfer 11 und der zweite Wärmetauscher 32 angeordnet sind, sowie eine zweite Klappe 26, durch die die zu kühlende Luft unter Passieren des Verdampfers 11 fließen kann.
Wie oben beschrieben kann die Innenraum- HVAC-Einrichtung 20 in den ersten Luftstrompfad 21 und den zweiten Luftstrompfad 25 geteilt werden. Der erste Luftstrompfad 21 und der zweite Luftstrompfad 25 können zum Motorraum geführt werden, damit klimatisierte Luft, deren Temperatur durch den Kondensator 13 und den Verdampfer 11 eingestellt wird, in das Fahrzeuginnere geleitet werden kann. Insbesondere können der Kondensator 13 und der erste Wärmetauscher 31 können im ersten Luftstrompfad 21 angeordnet sein, die Luft kann durch ein erste Gebläse 23 strömen, und die temperaturgeregelte Luft kann in das Fahrzeuginnere oder nach außen geleitet werden, je nachdem, ob die erste Klappe 22 offen oder geschlossen ist. Der Verdampfer 11 und der zweite Wärmetauscher 32 können im zweiten Luftstrompfad 25 angeordnet sein, die Luft kann durch ein zweites Gebläse 27 strömen, und die temperaturgeregelte Luft kann in das Fahrzeuginnere oder nach außen geleitet werden, je nachdem, ob die zweite Klappe 26 offen oder geschlossen ist. Ferner kann ein Filter 29 im ersten Luftstrompfad 21 und im zweiten Luftstrompfad 25 angeordnet sein, um ein Eindringen von Verunreinigungen zu verhindern. Folglich kann Warmluft, deren Temperatur durch den Kondensator 13 erhöht worden ist, in den ersten Luftstrompfad 21 und Kühlluft, deren Temperatur durch den Verdampfer 11 gesenkt worden ist, kann in den zweiten Luftstrompfad 25 fließen.
Die oben beschriebene Innenraum- HVAC-Einrichtung 20 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen angewendet werden. Zum Beispiel können der Kondensator 13 und der erste Wärmetauscher 31 im ersten Luftstrompfad 21 und der Verdampfer 11 sowie der zweite Wärmetauscher 32 im zweiten Luftstrompfad 25 angeordnet sein. Mit anderen Worten, da der Kondensator 13 und der erste Wärmetauscher 31 im ersten Luftstrompfad 21 angeordnet sind, wird die den ersten Luftstrompfad 21 passierende Luft vom Kondensator 13 und dem ersten Wärmetauscher 31 beeinflusst und somit kann eine Lufttemperatur eingestellt werden, und da der Verdampfer 11 und der zweite Wärmetauscher 32 im zweiten Luftstrompfad 25 angeordnet sind, wird die den zweiten Luftstrompfad 25 passierende Luft vom Verdampfer 11 und den zweiten Wärmetauscher 32 beeinflusst und somit kann eine Lufttemperatur eingestellt werden.
Wie in 3 dargestellt können also der Kondensator 13 und der erste Wärmetauscher 31 so angeordnet sein, dass die den ersten Luftstrompfad 21 passierende Luft veranlasst wird, den ersten Wärmetauscher 31 und dann den Kondensator 13 zu passieren, und der erste Wärmetauscher 31 sowie der Kondensator 13 können voneinander beabstandet sein, um eine konvektive Wärmeübertragung zu ermöglichen. Der Verdampfer 11 und der zweite Wärmetauscher 32 können so angeordnet sein, dass die den zweiten Luftstrompfad 25 passierende Luft veranlasst wird, den zweiten Wärmetauscher 32 und dann den Verdampfer 11 zu passieren, und der zweite Wärmetauscher 32 sowie der Verdampfer 11 können voneinander beabstandet sein, um eine konvektive Wärmeübertragung zu ermöglichen.
Wie oben beschrieben sind der Kondensator 13 und der erste Wärmetauscher 31 zum gegenseitigen Wärmeaustausch bereitgestellt und voneinander beabstandet, um eine konvektive Wärmeübertragung zu ermöglichen, so dass ein Freiheitsgrad der Anordnung bezüglich des Kondensators 13 und des ersten Wärmetauschers 31 im ersten Luftstrompfad 21 sichergestellt ist. Ferner sind auch der Kondensator 11 und der zweite Wärmetauscher 32 voneinander beabstandet, um eine konvektive Wärmeübertragung zu ermöglichen, so dass ein Freiheitsgrad der Anordnung bezüglich des Kondensator 11 und des zweiten Wärmetauschers 32 im zweiten Luftstrompfad 25 sichergestellt ist. Ferner können der Kondensator 13 und der erste Wärmetauscher 31 sowie der Verdampfer 11 und der zweite Wärmetauscher 32 beabstandet angeordnet sein, um den Trocknungseffekt aufgrund der Luftzurkulation zu erhöhen.
Wie in 2 dargestellt können der Kondensator 13 und der erste Wärmetauscher 31 so angeordnet sein, dass die den ersten Luftstrompfad 21 passierende Luft veranlasst wird, den ersten Wärmetauscher 31 und dann den Kondensator 13 zu passieren, und der Kondensator 13 sowie der erste Wärmetauscher 31 können miteinander in Kontakt sein, um eine konvektive Wärmeübertragung zu ermöglichen. Der Verdampfer 11 und der zweite Wärmetauscher 32 können so angeordnet sein, dass die den zweiten Luftstrompfad 25 passierende Luft veranlasst wird, den zweiten Wärmetauscher 32 und dann den Verdampfer 11 zu passieren, und der Verdampfer 11 und sowie der zweite Wärmetauscher 32 können miteinander in Kontakt sein, um eine konvektive Wärmeübertragung zu ermöglichen.
Wie oben beschrieben sind der Kondensator 13 und der erste Wärmetauscher 31 miteinander in Kontakt, und der Verdampfer 11 sowie der zweite Wärmetauscher 32 sind miteinander in Kontakt, um die leitende Wärmeübertragung zu ermöglichen, und somit kann eine effizient Wärmeleitfähigkeit sichergestellt werden. Ferner passiert die den ersten Luftstrompfad 21 oder den zweiten Luftstrompfad 25 passierende Luft den Kondensator 13 und den ersten Wärmetauscher 31 oder den Verdampfer 11 und den zweiten Wärmetauscher 32, und somit kann eine Regelung der Lufttemperatur sichergestellt werden. Außerdem sind der Kondensator 13 und der erste Wärmetauscher 31 sowie der Verdampfer 11 und der zweite Wärmetauscher 32 miteinander in Kontakt und dadurch können die Gesamtgröße verringert und ein Vorteil für die Auslegung gewonnen werden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, das in 4 dargestellt ist, kann ein Kondensator 13 in einem ersten Luftstrompfad 21 angeordnet sein, ein erster Wärmetauscher 31 kann zum Wärmeaustausch mit dem Kondensator 13 außerhalb des ersten Luftstrompfads 21 konfiguriert sein, ein Verdampfer 11 kann in einem zweiten Luftstrompfad 25 außerhalb des zweiten Luftstrompfads 25 angeordnet sein, und ein zweiter Wärmetauscher 32 kann zum Wärmeaustausch mit dem Verdampfer 11 konfiguriert sein. Insbesondere kann der Kondensator 13 mit dem ersten Wärmetauscher 31 in Kontakt stehen, um eine leitende Wärmeübertragung,zu ermöglichen, und der Verdampfer 11 kann mit dem zweiten Wärmetauscher 32 in Kontakt stehen, um eine leitende Wärmeübertragung zu ermöglichen, und somit können der Kondensator 13 und der erste Wärmetauscher 31 sowie der Verdampfer 11 und der zweite Wärmetauscher 32 miteinander in Kontakt sein, um die leitende Wärmeübertragung zu ermöglichen und den Wirkungsgrad der Wärmeleitfähigkeit siche3rzustellen.
Mit anderen Worten, nur der Kondensator 13 ist im ersten Luftstrompfad 21 angeordnet, und der erste Wärmetauscher 31 kann zum Wärmeaustausch mit dem Kondensator 13 außerhalb des ersten Luftstrompfads 21 konfiguriert sein, um zu veranlassen, dass die den ersten Luftstrompfad 21 passierende Luft vom Kondensator 13 beeinflusst wird, und somit eine Lufttemperatur eingestellt werden kann. Ferner ist nur der Verdampfer 11 im zweiten Luftstrompfad 25 angeordnet, und der zweite Wärmetauscher 32 kann zum Wärmeaustausch mit Verdampfer 11 außerhalb des zweiten Luftstrompfads 25 konfiguriert sein, um zu veranlassen, das die den zweiten Luftstrompfad 25 passierende Luft vom Verdampfer 11 beeinflusst wird, und somit eine Lufttemperatur eingestellt werden kann.
Da also nur der Kondensator 13 zur Einstellung der Lufttemperatur in ersten Luftstrompfad 21 und nur der Verdampfer 11 zur Einstellung der Lufttemperatur im zweiten Luftstrompfad 25 konfiguriert sein können, kann die Temperaturregelung der Warm- oder Kühlluft vereinfacht werden. Ferner kann ein Freiheitsgrad der Anordnung bezüglich des ersten Wärmetauschers 31 und des zweiten Wärmetauschers 32 sichergestellt werden.
Wie in 1 dargestellt kann ferner eine Erwärmungseinrichtung 33 zum Erwärmen des Wassers in der Kühlwasserleitung 30 angeordnet sein, um die Temperatur des in der Kühlwasserleitung 30 zirkulierenden Kühlwassers einzustellen. Ferner kann eine Leitung für den Batterie-Temperaturanstieg 40 enthalten sein, die von der Kühlwasserleitung 30 zum ersten Wärmetauscher 31 und zum zweiten Wärmetauscher 32 abzweigt, und die einen dritten Wärmetauscher 41, eine Batterie 42 und ein erstes Ventil 43 zum Umschalten eines Kühlwasserflusses zum ersten Wärmetauscher 31 oder zum zweiten Wärmetauscher 32 enthalten kann.
Mit anderen Worten, das Kühlwasser der Kühlwasserleitung 30 kann in der Leitung für den Batterie-Temperaturanstieg 40 zirkulieren, und der dritte Wärmetauscher 41 sowie die Batterie 42 können in der Leitung für den Batterie-Temperaturanstieg 40 angeordnet sein und vom Kühlwasser zum Einstellen einer Temperatur der Batterie 42 beeinflusst werden. Ferner zweigt die Leitung für den Batterie-Temperaturanstieg 40 von der Kühlwasserleitung 30 ab und verläuft wieder zum ersten Wärmetauscher 31 und zweiten Wärmetauscher 32, und ein Kühlwasserfluss kann vom ersten Ventil 43 umgeschaltet werden, um die Temperatur der Batterie 42 auf Basis eines Kühlwasserpfades, der in der Leitung für den Batterie-Temperaturanstieg 40 zirkuliert, einzustellen.
Außerdem kann eine Batteriekühlleitung 50 mit einem zweiten Ventil 51 enthalten sein. Die Batteriekühlleitung 50 zweigt von der Kühlmittelleitung 10 zur Verbindung mit dem dritten Wärmetauscher 41 und zum Wärmeaustausch mit diesem ab und ist zum Umschalten eines Kühlmittelflusses des dritten Wärmetauschers 41 konfiguriert. Da die Batteriekühlleitung 50 wie oben beschrieben von der Kühlmittelleitung 10 abzweigen kann und einen Wärmeaustausch mit dem Wärmetauscher 41 vornimmt, kann ein Wärmeaustausch zwischen dem in der Kühlmittelleitung 10 zirkulierenden Kühlmittel und dem in der Kühlwasserleitung 30 zirkulierenden Kühlwasser stattfinden. Somit kann das Kühlwasser durch das in der Kühlmittelleitung 10 zirkulierende Kühlmittel gekühlt werden, und die Batterie 42 kann durch das Kühlwasser mit niedrigerer Temperatur gekühlt werden.
Somit sind wie in 1 dargestellt die Kühlmittelleitung 10 mit dem Verdampfer 11, dem Kompressor 12, dem Kondensator 13, dem Expansionsventil 14 und der Kühlwasserleitung 30 einschließlich des ersten Wärmetauschers 31, einer Wasserpumpe 34, der Erwärmungseinrichtung 33 zum Erwärmen des Wassers und des zweiten Wärmetauschers 32 bereitgestellt. Insbesondere kann in der Kühlwasserleitung 30 ein erstes Ende der Leitung für den Batterie-Temperaturanstieg 40 nach der Erwärmungseinrichtung 33 zum Erwärmen des Wassers verbunden werden, und ein zweites Ende der Leitung für den Batterie-Temperaturanstieg 40 zweigt zur Verbindung mit dem ersten Wärmetauscher 31 und dem zweiten Wärmetauscher 32 ab. In der Kühlmittelleitung 10 kann die Batteriekühlleitung 50 ein vor dem Kompressor 12 verbundenes erstes Ende haben, das durch den dritten Wärmetauscher 41 zur Verbindung vor dem Expansionsventil 14 geführt wird. Folglich können verschiedene Modi zum Kühlen, Erwärmen und zur Temperaturregelung der Batterie 42 implementiert werden. Insbesondere kann der erste Wärmetauscher 31 einen Heizkern, der zweite Wärmetauscher 32 kann einen Kern als Kühlkörper und der dritte Wärmetauscher 41 kann einen Batteriekühler enthalten.
Die oben beschriebene Regelung gemäß der vorliegenden Erfindung kann wie folgt ausgeführt werden.
Demgemäß kann ferner eine Steuerung 60 enthalten und konfiguriert sein, um (mittels eines Sensors) die Temperatur der Batterie 42 und der Informationen bezüglich der Austrittstemperatur der Innenraumluft zu bestimmen und um die Erwärmungseinrichtung 33 zum Erwärmen des Wassers, das erste Ventil 43 und das zweite Ventil 51 auf Basis eines Betriebsmodus aufgrund der Temperatur der Batterie 42 und der Informationen bezüglich der Austrittstemperatur der Innenraumluft zu aktivieren. Die Steuerung 60 kann zum Bestimmen der Temperatur der Batterie 42 und der Informationen bezüglich der Austrittstemperatur der Innenraumluft mittels verschiedener Temperatursensoren konfiguriert sein.
Die Steuerung 60 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann mit einem nicht flüchtigen Speicher (nicht dargestellt) konfiguriert sein, um Daten bezüglich eines Algorithmus zum Steuern von Operationen verschiedener Bauteile des Fahrzeugs oder Daten bezüglich Software-Befehlen zum Reproduzieren des Algorithmus zu speichern, und mit einen Prozessor (nicht dargestellt), der zur Ausführung der nachstehend beschriebenen Operationen anhand der im nicht flüchtigen Speicher gespeicherten Daten konfiguriert ist. Der nicht flüchtige Speicher und der Prozessor können hier als getrennte Chips implementiert sein. Alternativ können der nicht flüchtige Speicher und der Prozessor als einziger Chip miteinander integriert implementiert sein. Der Prozessor kann als ein oder mehrere Prozessoren bestehend ausgebildet sein.
Das Öffnen und das Schließen der ersten Klappe 22 und der zweiten Klappe 26 können von der Steuerung 60 ausgeführt werden. In einem Erwärmungsmodus kann die Steuerung 60 zum Öffnen der der ersten Klappe 22 und zum Schließen der zweiten Klappe 26, und in einem Kühlmodus kann die Steuerung 60 zum Schließen der ersten Klappe 22 und zum Öffnen der zweiten Klappe 26 konfiguriert sein. Für eine detaillierte Beschreibung der Funktionsweise der Steuerung 60 im Erwärmungsmodus kann die Steuerung 60 zum Aktivieren der Erwärmungseinrichtung 33 zum Erwärmen des Wassers und zum Schließen des ersten Ventils 43 und des zweiten Ventils 51 konfiguriert sein.
Insbesondere ist der Erwärmungsmodus ein Zustand, in dem die Warmluft in das Innere des Fahrzeugs geleitet wird. Wie in 5 dargestellt kann die Steuerung 60 zur Aktivierung der Erwärmungseinrichtung 33 zum Erwärmen des Wassers konfiguriert sein, um eine Temperatur des Kühlwassers in der Kühlwasserleitung 30 zu erhöhen, und das erste Ventil 43 sowie das zweite Ventil 51 schließen, wodurch eine Beeinflussung der Temperatur der Batterie 42 verhindert wird. Die Erwärmungseinrichtung 33 zum Erwärmen des Wassers kann wie oben beschrieben zur Zirkulation des Kühlwassers mit höherer Temperatur durch den ersten Wärmetauscher 31 und den zweiten Wärmetauscher 32 betrieben werden. Mit anderen Worten, da der zweite Wärmetauscher 32 Wärme über den Verdampfer 11 überträgt und damit eine Temperatur des zum Kompressor 12 gelieferten Kühlmittels erhöht wird, kann die durch den Kompressor 12 erhöhte Temperatur des Kühlmittels weiter erhöht werden. Demzufolge wird eine hohe Kühlmitteltemperatur selbst im Kondensator 13 sichergestellt und damit kann eine Temperaturerhöhung der Luft durch den Kondensator 13 wirksamer erzielt werden. Insbesondere die erste Klappe 22 der Innenraum-HVAC-Einrichtung 20 kann geöffnet und die zweite Klappe 26 derselben geschlossen werden, um die Warmluft in das Innere des Fahrzeugs und die Kühlluft nach außen zu leiten.
Wenn ein Modus zur Erhöhung der Batterietemperatur ausgeführt wird, kann die Steuerung 60 zum Aktivieren der Erwärmungseinrichtung 33 zum Erwärmen des Wassers, zum Öffnen des ersten Ventils 43, damit das Kühlwasser zum Wärmetauscher 31 und zum zweiten Wärmetauscher 32 fließen kann, und zum Schließen des zweiten Ventils 51 konfiguriert sein. Der Modus zur Erhöhung der Batterietemperatur ist hier ein Zustand, in dem eine Temperaturerhöhung der Batterie 42 erforderlich ist, wie Zustand des ersten Starts. Wie in 6 dargestellt kann die Steuerung 60 zum Aktivieren der Erwärmungseinrichtung 33 zum Erwärmen des Wassers zur Erhöhung der Kühlwassertemperatur in der Kühlwasserleitung 30 und zum Öffnen des ersten Ventils 43 konfiguriert sein, damit das Kühlwasser in der Leitung für den Batterie-Temperaturanstieg 40 zirkulieren kann, wodurch die Temperatur der Batterie 42 ansteigt. Da insbesondere das erste Ventil 43 die Zirkulation des Kühlwassers in der Leitung für den Batterie-Temperaturanstieg 40 sowohl durch den ersten Wärmetauscher 31 als auch durch den zweiten Wärmetauscher 32 ermöglicht, können der Modus zur Erhöhung der Batterietemperatur und der Erwärmungsmodus gleichzeitig implementiert werden.
Insbesondere wenn nur der Modus zur Erhöhung der Batterietemperatur ausgeführt wird, kann die Steuerung 60 zum Schließen sowohl der ersten Klappe 22 als auch der zweiten Klappe 26 konfiguriert sein, um sowohl die Warmluft als auch die Kühlluft aus dem Fahrzeug auszuleiten. Wenn der Erwärmungsmodus zusammen mit dem Modus zur Erhöhung der Batterietemperatur ausgeführt wird, kann die Steuerung 60 zum Öffnen der ersten Klappe 22 konfiguriert sein, um die Warmluft in das Fahrzeuginnere zu leiten.
Wenn ein Modus zur mäßigen Temperaturerhöhung ausgeführt wird, wobei die Temperatur niedriger ist als im Modus zur Erhöhung der Batterietemperatur, kann die Steuerung 60 zur Aktivierung der Erwärmungseinrichtung 33 zum Erwärmen des Wassers, zum Öffnen des ersten Ventils 43, damit das Kühlwasser zum zweiten Wärmetauscher 32 fließen kann, und zum Schließen des zweiten Ventils 51 konfiguriert sein. Der Modus zur mäßigen Temperaturerhöhung ist hier ein Zustand, in dem die Temperatur der Batterie 42 in einem gewissen Grad erhöht wird. Wie in 7 dargestellt kann die Steuerung 60 zum Aktivieren der Erwärmungseinrichtung 33 zum Erwärmen des Wassers, um die Kühlwassertemperatur zu erhöhen und zum Öffnen des ersten Ventils 43 konfiguriert sein, damit das Kühlwasser zur Batterie 42 fließen kann und dadurch die Temperatur der Batterie 42 erhöht wird.
Da ferner das Kühlwasser den ersten Wärmetauscher 31 nicht passiert und somit der Kondensator 13 durch den ersten Wärmetauscher 31 keine Wärme verliert, und der zweite Wärmetauscher 32 die Wärme des Kühlwassers durch den Verdampfer 11 überträgt, wodurch eine Temperatur des zum Kompressor 12 gelieferten Kühlmittels ansteigt, kann die durch den Kompressor 12 erhöhte Temperatur des Kühlmittels weiter erhöht werden. Folglich wird selbst im Kondensator 13 eine hohe Kühlmitteltemperatur sichergestellt, und somit kann eine Temperaturerhöhung der Luft durch den Kondensator 13 wirksamer erreicht werden. Mit anderen Worten, die Leistung einer Wärmepumpe kann maximiert werden, um die Temperatur der Warmluft zu erhöhen.
Im Kühlmodus kann die Steuerung 60 zum Beenden des Betriebs der Erwärmungseinrichtung 33 zum Erwärmen des Wassers und zum Schließen des ersten Ventils 43 und des zweiten Ventils 51 konfiguriert sein. Insbesondere ist der Kühlmodus ein Zustand, in dem die Kühlluft in das Fahrzeuginnere geleitet wird. Wie in 8 dargestellt kann die Steuerung 60 zum Beenden des Betriebs der Erwärmungseinrichtung 33 zum Erwärmen des Wassers und zum Schließen des ersten Ventils 43 und des zweiten Ventils 51 konfiguriert sein, was eine Beeinflussung der Temperatur der Batterie 42 verhindert. Insbesondere wenn die Temperatur des in der Kühlmittelleitung 10 zirkulierenden Kühlmittels durch den Kondensator 13 gesenkt wird, da der erste Wärmetauscher 31 die Wärme des Kondensators 13 absorbiert, wird die Temperatur des Kühlmittels weiter gesenkt, und da der zweite Wärmetauscher 32 die Wärme des Verdampfer 11 absorbiert, steigt die Effizient der Kühllufterzeugung des Verdampfers 11.
Wie oben beschrieben kann der mit dem Kondensator 13 gekoppelte erste Wärmetauscher 31 zur Erzeugung eines Effekts benutzt werden, bei dem eine Wärmeabfuhrfläche des Kondensators 13 zur Verbesserung der Kühlleistung vergrößert wird. Insbesondere kann die erste Klappe 22 der Innenraum-HVAC-Einrichtung 20 geschlossen und deren zweite Klappe 26 geöffnet werden, um die Kühlluft in das Fahrzeuginnere und die Warmluft nach außen zu leiten.
Wenn ein Batterie-Kühlmodus ausgeführt wird, kann die Steuerung 60 zum Beenden des Betriebs der Erwärmungseinrichtung 33 zum Erwärmen des Wassers, zum Öffnen des ersten Ventils 43, damit das Kühlwasser zum zweiten Wärmetauscher 32 fließen kann, und zum Öffnen des zweiten Ventils 51 konfiguriert sein. Insbesondere ist der Batterie-Kühlmodus ein Zustand, in dem eine Kühlung der Batterie 42 erforderlich ist. Wie in 9 dargestellt kann die Steuerung 60 zum Beenden des Betriebs der Erwärmungseinrichtung 33 zum Erwärmen des Wassers, zum Öffnen des ersten Ventils 43, damit das Kühlwasser in der Leitung für den Batterie-Temperaturanstieg 40 zirkulieren kann, und zum Öffnen des zweiten Ventils 51 konfiguriert sein, wodurch ein Wärmeaustausch zwischen dem dritten Wärmetauscher 41 und dem Kühlmittel möglich ist.
Mit anderen Worten, wenn das zweite Ventil 51 geöffnet ist, fließt das Kühlmittel, dessen Temperatur beim Passieren des Verdampfers 11 gesenkt wird, in der Kühlmittelleitung 10 durch die Batteriekühlleitung 50 zum dritten Wärmetauscher 41, und zwischen dem Kühlwasser in der Kühlwasserleitung 30 und dem Kühlmittel durch den dritten Wärmetauscher 41 findet ein Wärmeaustausch statt, so dass die Temperatur des Kühlmittels gesenkt wird. Wie oben beschrieben zirkuliert das Kühlwasser mit niedrigerer Temperatur durch die Kühlwasserleitung 30 und wird der Batterie 42 zugeführt, so dass die Batterie 42 gekühlt werden kann. Insbesondere kann das erste Ventil 43 geöffnet werden, und das Kühlwasser kann nur durch den zweiten Wärmetauscher 32 zirkulieren, so dass verhindert wird, dass die Kühlwassertemperatur durch den Wärme absorbierenden ersten Wärmetauscher 31 ansteigt.
Das HVAC-System eines Fahrzeugs, das mit der oben beschriebenen Struktur konfiguriert ist, ersetzt einen Kühlwasserkreis mit einer komplexen Konfiguration und einem getrennten Wärmepumpensystem zur Wiedergewinnung der Abwärme eines Elektrofahrzeugs, indem ein Luftstrompfad zur Zufuhr von Warm- und Kühlluft geändert und der nutzbare Innenraum vergrößert wird, indem ein HVAC in einem Motorraum angeordnet wird. Deshalb können die Produktionskosten und das Gewicht verringert werden, da eine komplexe Kühlleitung entfällt und eine Ventilkonfiguration auf ein Minimum beschränkt wird.
Obwohl die spezifischen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen möglich sind, ohne vom technischen Geist und Gültigkeitsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und dass diese Modifikationen und Änderungen innerhalb des Gültigkeitsbereichs der anliegenden Ansprüche liegen.

Claims

Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungssystem (HVAC) eines Fahrzeugs, aufweisend: eine Kühlmittelleitung mit einem Verdampfer, einem Kompressor und einem Kondensator, durch die ein Kühlmittel zirkuliert; eine Innenraum-HVAC-Einrichtung, in der der Verdampfer und der Kondensator in einem internen Luftstrompfad angeordnet sind, und die den Verdampfer oder den Kondensator passierende Luft durch Betätigen einer Klappe in das Innere des Fahrzeugs oder nach außen leitet; einen neben dem Kondensator im internen Luftstrompfad der Innenraum-HVAC-Einrichtung angeordneten ersten Wärmetauscher, der zum Wärmeaustausch mit dem Kondensator konfiguriert ist; einen neben dem Verdampfer im internen Luftstrompfad der Innenraum-HVAC-Einrichtung angeordneten zweiten Wärmetauscher, der zum Wärmeaustausch mit dem Verdampfer konfiguriert ist; und eine Kühlwasserleitung, die zur Zirkulation von Kühlwasser durch den ersten Wärmetauscher und den zweiten Wärmetauscher konfiguriert ist.
HVAC-System nach Anspruch 1, wobei die Innenraum- HVAC-Einrichtung enthält: einen ersten Luftstrompfad, in dem der Kondensator und der erste Wärmetauscher angeordnet sind sowie eine erste Klappe, durch den Luft zirkuliert, deren Temperatur beim Passieren des Kondensators ansteigt; und einen zweiten Luftstrompfad, in dem der Verdampfer und der zweite Wärmetauscher angeordnet sind sowie eine zweite Klappe, durch den Luft zirkuliert, die beim Passieren des Verdampfers gekühlt wird.
HVAC-System nach Anspruch 2, wobei der Kondensator und der erste Wärmetauscher im ersten Luftstrompfad angeordnet sind, und der Verdampfer und der zweite Wärmetauscher im zweiten Luftstrompfad angeordnet sind.
HVAC-System nach Anspruch 3, wobei der Kondensator und der erste Wärmetauscher so angeordnet sind, dass die den ersten Luftstrompfad passierende Luft den Kondensator nach dem ersten Wärmetauscher passieren kann und voneinander beabstandet sind, um eine konvektive Wärmeübertragung zu ermöglichen; und der Verdampfer und der zweite Wärmetauscher so angeordnet sind, dass die den zweiten Luftstrompfad passierende Luft den Verdampfer nach dem zweiten Wärmetauscher passieren kann und voneinander beabstandet sind, um eine konvektive Wärmeübertragung zu ermöglichen.
HVAC-System nach Anspruch 3, wobei der Kondensator und der erste Wärmetauscher so angeordnet sind, dass die den ersten Luftstrompfad passierende Luft den Kondensator nach dem ersten Wärmetauscher passieren kann und miteinander in Kontakt stehen, um eine leitende Wärmeübertragung zu ermöglichen; und der Verdampfer und der zweite Wärmetauscher angeordnet sind, dass die den zweiten Luftstrompfad passierende Luft den Verdampfer nach dem zweiten Wärmetauscher passieren kann und miteinander in Kontakt stehen, um eine leitende Wärmeübertragung zu ermöglichen.
HVAC-System nach Anspruch 2, wobei der Kondensator im ersten Luftstrompfad angeordnet ist und der erste Wärmetauscher zum Wärmeaustausch mit dem Kondensator außerhalb des ersten Luftstrompfads konfiguriert ist; und der Verdampfer im zweiten Luftstrompfad angeordnet ist und der zweite Wärmetauscher zum Wärmeaustausch mit dem Verdampfer außerhalb des zweiten Luftstrompfads konfiguriert ist.
HVAC-System nach Anspruch 6, wobei der Kondensator in Kontakt mit dem ersten Wärmetauscher steht, um eine leitende Wärmeübertragung zu ermöglichen, und der Verdampfer in Kontakt mit dem zweiten Wärmetauscher steht, um eine leitende Wärmeübertragung zu ermöglichen.
HVAC-System nach Anspruch 1, wobei eine Erwärmungseinrichtung zum Erwärmen des Wassers in der Kühlwasserleitung enthalten ist, und wobei das HVAC-System femer eine Leitung für den Batterie-Temperaturanstieg hat, die von der Kühlwasserleitung zum ersten Wärmetauscher und zum zweiten Wärmetauscher abzweigt, und einen dritten Wärmetauscher, eine Batterie und ein erstes Ventil enthält, das zum Umschalten eines Kühlwasserflusses des ersten Wärmetauschers oder des zweiten Wärmetauscher konfiguriert ist.
HVAC-System nach Anspruch 8, ferner aufweisend: eine Batteriekühlleitung, die von der Kühlmittelleitung abzweigt und zum Wärmeaustausch mit dem dritten Wärmetauscher verbunden ist, und ein zweites Ventil enthält, das zum Umschalten eines Kühlmittelflusses des dritten Wärmetauschers konfiguriert ist
HVAC-System nach Anspruch 9, femer aufweisend: eine Steuerung, die zum Bestimmen einer Temperatur der Batterie und von Informationen bezüglich der Austrittstemperatur der Innenraumluft und zum Betätigen der Wasserserwärmungseinrichtung, des ersten Ventils und des zweiten Ventils auf Basis eines Betriebsmodus bedingt durch die Temperatur der Batterie und der Informationen bezüglich der Austrittstemperatur der Innenraumluft konfiguriert ist.
HVAC-System nach Anspruch 9, wobei dann, wenn ein Erwärmungsmodus ausgeführt wird, die Steuerung zum Aktivieren der Wasser-Erwärmungseinrichtung und zum Betätigen und Schließen des ersten Ventils und des zweiten Ventils konfiguriert ist.
HVAC-System nach Anspruch 9, wobei dann, wenn ein Modus zur Erhöhung der Batterietemperatur ausgeführt wird, die Steuerung zum Aktivieren der Wasser-Erwärmungseinrichtung, zum Öffnen des ersten Ventils, damit das Kühlwasser zum ersten Wärmetauscher und zum zweiten Wärmetauscher fließen kann, und zum Schließen des zweiten Ventils konfiguriert ist.
HVAC- nach Anspruch 12, wobei dann, wenn ein Modus zur mäßigen Temperaturerhöhung ausgeführt wird, bei dem die Temperatur niedriger ist als im Modus zur Temperaturerhöhung der Batterie, die Steuerung zum Aktivieren der Wassererwärmungseinrichtung, zum Öffnen des ersten Ventils, damit das Kühlwasser zum zweiten Wärmetauscher fließen kann, konfiguriert ist.
HVAC-System nach Anspruch 9, wobei dann, wenn ein Kühlmodus ausgeführt wird, die Steuerung konfiguriert ist, den Betrieb der Wasser-Erwärmungseinrichtung zu beenden und das erste Ventil sowie das zweite Ventil zu schließen.
HVAC-System nach Anspruch 9, wobei dann, wenn ein Batterie-Kühlmodusis ausgeführt wird, die Steuerung konfiguriert ist, den Betrieb der Wasser-Erwärmungseinrichtung zu beenden, das erste Ventil zu öffnen, damit das Kühlwasser zum zweiten Wärmetauscher fließen kann, und das zweite Ventil zu öffnen.
HVAC-System nach Anspruch 2, wobei Öffnen und Schließen der ersten Klappe und der zweiten Klappe durch die Steuerung ausgeführt werden; und wenn ein Erwärmungsmodus ausführt wird, die Steuerung konfiguriert ist, die erste Klappe zu öffnen und die zweite Klappe zu schließen, und wenn ein Kühlmodus ausgeführt wird, die Steuerung konfiguriert ist, die erste Klappe zu schließen und die zweite Klappe zu öffnen.