DE102020106625A1 - Post-heating method for operating a refrigeration system for a motor vehicle, refrigeration system and motor vehicle with such a refrigeration system - Google Patents

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Abstract

Beschrieben wird ein Nachheizverfahren (500) zum Betreiben einer Kälteanlage (10) mit Wärmepumpenfunktion für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kälteanlage (10) umfasst:einen Kältemittelverdichter (12), der mit einem Primärstrang (14) und einem Sekundärstrang (16) verbindbar oder verbunden ist;einen äußeren Wärmeübertrager (18), der im Primärstrang (14) angeordnet ist;einen Verdampfer (22), der im Primärstrang (14) angeordnet ist;ein Heizregister (26), das im Sekundärstrang (16) angeordnet ist ein zwischen dem Kältemittelverdichter (12) und dem äußeren Wärmeübertrager (18) angeordnetes Primärstrangventil (A4);ein zwischen dem Kältemittelverdichter (12) und dem Heizregister (26) angeordnetes Sekundärstrangventil (A3);wenigstens ein Nachheiz-Expansionsventil (AE4), das zwischen dem Heizregister (26) und dem äußeren Wärmeübertrager (18) im Sekundärstrang (16) angeordnet ist;wobei das Nachheizverfahren folgende Schritte umfasst:Einstellen des Primärstrangventils (A4) und des Sekundärstrangventils (A3) in einer zumindest teilweise geöffneten Stellung, derart dass von dem Kältemittelverdichter (12) gefördertes Kältemittel sowohl in den Primärstrang (14) als auch in den Sekundärstrang (16) gefördert wird.A post-heating method (500) is described for operating a refrigeration system (10) with a heat pump function for a motor vehicle, the refrigeration system (10) comprising: a refrigerant compressor (12) which can be or is connected to a primary line (14) and a secondary line (16) is; an outer heat exchanger (18) which is arranged in the primary branch (14); an evaporator (22) which is arranged in the primary branch (14); a heating register (26) which is arranged in the secondary branch (16) between the Refrigerant compressor (12) and the external heat exchanger (18) arranged primary line valve (A4); a secondary line valve (A3) arranged between the refrigerant compressor (12) and the heating register (26); at least one post-heating expansion valve (AE4) which is located between the heating register ( 26) and the outer heat exchanger (18) is arranged in the secondary branch (16); the post-heating method comprising the following steps: setting the primary branch valve (A4) and the secondary branch valve Is (A3) in an at least partially open position, such that refrigerant conveyed by the refrigerant compressor (12) is conveyed both into the primary line (14) and into the secondary line (16).

Description

Die Erfindung betrifft ein Nachheizverfahren (RH IV) zum Betreiben einer Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion für ein Kraftfahrzeug, eine Kälteanlage und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kälteanlage.The invention relates to a post-heating method (RH IV) for operating a refrigeration system with a heat pump function for a motor vehicle, a refrigeration system and a motor vehicle with such a refrigeration system.

Eine Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion umfasst üblicherweise einen Kältemittelverdichter, der mit einem Primärstrang und einem Sekundärstrang verbindbar oder verbunden ist; einen äußeren Wärmeübertrager, der im Primärstrang angeordnet ist; einen Verdampfer, der im Primärstrang angeordnet ist; ein Heizregister, das im Sekundärstrang angeordnet ist; wenigstens eine bewegliche Temperaturklappe, die bezogen auf eine Zuluftströmungsrichtung vor oder nach dem Heizregister angeordnet ist; und wenigstens ein Nachheiz-Expansionsventil, das zwischen dem Heizregister und dem äußeren Wärmeübertrager im Sekundärstrang angeordnet ist.A refrigeration system with a heat pump function usually comprises a refrigerant compressor which can be or is connected to a primary branch and a secondary branch; an external heat exchanger which is arranged in the primary train; an evaporator which is arranged in the primary line; a heating register, which is arranged in the secondary line; at least one movable temperature flap which is arranged upstream or downstream of the heating register in relation to a direction of supply air flow; and at least one post-heating expansion valve which is arranged between the heating register and the external heat exchanger in the secondary branch.

Eine derartige Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion ist beispielsweise in der DE 10 2018 213 232 A1 beschrieben.Such a refrigeration system with a heat pump function is for example in the DE 10 2018 213 232 A1 described.

Weitere Hintergrundinformationen zu Kälteanlagen bzw. Wärmepumpen finden sich beispielsweise in den Druckschriften DE 100 29 934 A1 , EP 1 451 031 B1 und DE 102 15 587 A1 .Further background information on refrigeration systems and heat pumps can be found, for example, in the publications DE 100 29 934 A1 , EP 1 451 031 B1 and DE 102 15 587 A1 .

Bei einem Nachheizverfahren, das im Fachjargon auch als Reheat, Reheat-Betrieb, Reheat-Verfahren bezeichnet wird, wird bei der Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums die durch den Verdampfer gekühlte und entfeuchtete Luft durch wenigstens teilweise Erwärmung mittels des Heizregisters auf eine gewünschte Ausblastemperatur gebracht.In a reheating process, which is also referred to in technical jargon as reheat, reheat operation, reheat process, the air cooled and dehumidified by the evaporator is brought to a desired blow-out temperature by at least partial heating by means of the heating register when air conditioning a vehicle interior.

Das Heizregister ist dabei eine Wärmequelle, bei der im Kältemittel gespeicherte Wärme an ein anderes Medium, wie Luft, Wasser, Wasser-Glykol-Gemisch und dergleichen abgegeben wird. Das Heizregister kann als Heizkondensator bzw. Heizgaskühler ausgeführt sein, wenn es direkt von (Umgebungs-) Luft als Kabinenzuluft umströmt wird, welche die abgegebene Wärme aufnimmt. Das Heizregister kann als Fluid-Wärmeübertrager ausgeführt sein, wenn es von einem anderen Fluid als (Umgebungs-)Luft, wie beispielsweise Wasser, Wasser-Glykol-Gemisch oder dergleichen durch- bzw. umströmt wird, wobei die im Kältemittel gespeicherte Wärme an das Fluid abgegeben wird. Bei der Ausgestaltung als Fluid-Wärmeübertrager erfolgt dann ein weiterer Wärmeübergang vom erwärmten Fluid auf die (Umgebungs-) Luft. Insoweit erfolgt durch einen Fluid-Wärmeübertrager eine indirekte Erwärmung von (Umgebungs-) Luft als Kabinenzuluftstrom.The heating register is a heat source in which the heat stored in the refrigerant is transferred to another medium, such as air, water, a water-glycol mixture and the like. The heating register can be designed as a heating condenser or heating gas cooler if (ambient) air flows around it directly as cabin air, which absorbs the emitted heat. The heating register can be designed as a fluid heat exchanger if a fluid other than (ambient) air, such as water, water-glycol mixture or the like, flows through or around it, the heat stored in the refrigerant being transferred to the fluid is delivered. In the case of the configuration as a fluid heat exchanger, a further heat transfer then takes place from the heated fluid to the (ambient) air. In this respect, a fluid heat exchanger indirectly heats (ambient) air as the cabin air supply.

Dabei kann im Luftströmungsweg zwischen dem Verdampfer und dem Heizregister (also stromaufwärts des Heizregisters) wenigstens eine Temperaturklappe zum Einsatz kommen, die ganz geschlossen (0% Öffnungsstellung bzw. Schließstellung) ist, wenn die Luft gekühlt und nicht erwärmt in den Fahrzeuginnenraum geleitet werden soll. Wenn die Temperaturklappe vollständig geöffnet ist (100% Öffnungsstellung) wird im Wesentlichen der gesamte vom Verdampfer kommende, entfeuchtete Luftstrom über das Heizregister geleitet und erwärmt. Bei einer teilweisen Öffnung der Temperaturklappe wird ein Teil der Luft über das Heizregister geleitet und der andere Teil der Luft wird um das Heizregister herum geleitet und nicht erwärmt, so dass sich stromabwärts des Heizregisters eine Mischung aus erwärmter und gekühlter Luft bildet, die dann dem Fahrzeuginnenraum zugeleitet wird. Die verstellbare Temperaturklappe kann alternativ auch stromabwärts des Heizregisters angeordnet sein.At least one temperature flap can be used in the air flow path between the evaporator and the heating register (i.e. upstream of the heating register), which is completely closed (0% open position or closed position) when the air is to be cooled and not heated into the vehicle interior. When the temperature flap is fully open (100% open position), essentially all of the dehumidified air flow coming from the evaporator is passed over the heating register and heated. If the temperature flap is partially opened, part of the air is passed over the heating register and the other part of the air is passed around the heating register and is not heated, so that a mixture of heated and cooled air is formed downstream of the heating register, which then flows into the vehicle interior is forwarded. The adjustable temperature flap can alternatively also be arranged downstream of the heating register.

Bislang erfolgt die Anpassung einer gewünschten Ausblastemperatur darüber, dass die Temperaturklappe schrittweise verstellt wird, wobei nachgelagert zu dieser schrittweisen Einstellung der Temperaturklappe das Nachheiz-Expansionsventil eingestellt wird, um eine optimale Drucklage in der Kälteanlage zu erreichen. Erfolgt aber beispielsweise das Schließen der Temperaturklappe sehr rasch, kann dies aufgrund der damit verbundenen rasch sinkenden Wärmeabfuhr am Heizregister zu unerwünschten Druckänderungen im Kältemittelkreislauf führen. Dabei steigt der Druck in der Kälteanlage, höchstens jedoch bis zu einer Abregelgrenze des Systems bei einem maximal zulässigen Druck. Damit verbunden steigt die Temperatur im Kältemittel und folglich im Heizregister an, obwohl beim Schließen der Temperaturklappe eigentlich von einem geringeren Nachheizbedarf auszugehen ist. Somit ergibt sich ein ineffizienter Betrieb der Kälteanlage, weil bei schlechter Belüftung des Heizregisters und damit bei steigender Temperatur des Kältemittels die Wärmeabfuhr aufgrund der wenig geöffneten oder geschlossenen Temperaturklappe erschwert bzw. unmöglich ist.Up to now, a desired blow-out temperature has been adjusted by adjusting the temperature flap step by step, with the post-heating expansion valve being set downstream of this step-by-step setting of the temperature flap in order to achieve an optimal pressure level in the refrigeration system. However, if the temperature flap closes very quickly, for example, this can lead to undesirable pressure changes in the refrigerant circuit due to the associated rapidly decreasing heat dissipation at the heating register. The pressure in the refrigeration system rises, but at most up to a control limit of the system at a maximum permissible pressure. In connection with this, the temperature in the refrigerant and consequently in the heating register rises, although a lower need for post-heating can actually be assumed when the temperature flap is closed. This results in inefficient operation of the refrigeration system, because if the heating register is poorly ventilated and therefore if the temperature of the refrigerant rises, the dissipation of heat is difficult or impossible due to the little open or closed temperature flap.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Nachheizverfahren anzugeben, bei dem die obigen Nachteile vermieden werden können.The object on which the invention is based is seen in specifying a reheating method in which the above disadvantages can be avoided.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Nachheizverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Kälteanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a reheating method with the features of claim 1, by a refrigeration system with the features of claim 11 and by a motor vehicle with the features of claim 16. Advantageous embodiments with useful developments are specified in the dependent claims.

Vorgeschlagen wird also ein Nachheizverfahren zum Betreiben einer Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kälteanlage umfasst:

  • einen Kältemittelverdichter, der mit einem Primärstrang und einem Sekundärstrang verbindbar oder verbunden ist;
  • einen äußeren Wärmeübertrager, der im Primärstrang angeordnet ist;
  • einen Verdampfer, der im Primärstrang angeordnet ist;
  • ein Heizregister, das im Sekundärstrang angeordnet ist
  • ein zwischen dem Kältemittelverdichter (12) und dem äußeren Wärmeübertrager (18) angeordnetes Primärstrangventil (A4);
  • ein zwischen dem Kältemittelverdichter (12) und dem Heizregister (26) angeordnetes Sekundärstrangventil (A3);
  • wenigstens ein Nachheiz-Expansionsventil, das zwischen dem Heizregister und dem äußeren Wärmeübertrager im Sekundärstrang angeordnet ist.
A post-heating method is therefore proposed for operating a refrigeration system with a heat pump function for a motor vehicle, the refrigeration system comprising:
  • a refrigerant compressor which can be or is connected to a primary branch and a secondary branch;
  • an external heat exchanger which is arranged in the primary train;
  • an evaporator which is arranged in the primary line;
  • a heating register, which is arranged in the secondary line
  • a between the refrigerant compressor ( 12th ) and the external heat exchanger ( 18th ) arranged primary branch valve ( A4 );
  • a between the refrigerant compressor ( 12th ) and the heating register ( 26th ) arranged secondary branch valve ( A3 );
  • at least one post-heating expansion valve, which is arranged between the heating register and the external heat exchanger in the secondary branch.

Dabei ist vorgesehen, dass das Nachheizverfahren folgende Schritte umfasst:

  • Einstellen des Primärstrangventils und des Sekundärstrangventils (A3) in einer zumindest teilweise geöffneten Stellung, derart dass von dem Kältemittelverdichter gefördertes Kältemittel sowohl in den Primärstrang als auch in den Sekundärstrang gefördert wird.
It is envisaged that the post-heating process includes the following steps:
  • Setting the primary branch valve and the secondary branch valve ( A3 ) in an at least partially open position, such that refrigerant conveyed by the refrigerant compressor is conveyed both into the primary line and into the secondary line.

Durch das hier vorgeschlagene Verfahren wird die Heizbedarfssteuerung durch ein paralleles Durchströmen von dem Primärstrang und dem Sekundärstrang ermöglicht. Durch das insbesondere stufenlose Einstellen des Primärstrangventils und des Sekundärstrangventils kann ein gleitender Übergang beispielsweise von einem reinen AC-Betrieb (Primarstrangventil ist vollständig geöffnet und Sekundärstrangventil ist vollständig geschlossen) zu einem Nachheizbetrieb erfolgen. Ein abrupter Übergang von dem AC-Betrieb zu einem Nachheizbetrieb, in dem das Sekundärstrangventil vollständig geöffnet und das Primärstrangventil vollständig geschlossen ist, kann somit umgangen bzw. verhindert werden, so dass der entsprechende Umschaltprozess bzw. -vorgang darüber hinaus vereinfacht werden kann. In einer weiteren Ausführung kann bei dem Nachheizverfahren bei zumindest teilweise geöffnetem Sekundärstrangventil das Nachheiz-Expansionsventil zumindest teilweise geöffnet werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass das in den Sekundärstrang zum Heizregister geleitete Kältemittel, den Sekundärstrang stromabwärts des Heizregisters geregelt verlässt, insbesondere in Richtung des äußeren Wärmeübertrages entspannt werden kann.The method proposed here enables the heating requirement control through a parallel flow through the primary line and the secondary line. Due to the particularly infinitely variable setting of the primary branch valve and the secondary branch valve, a smooth transition can take place, for example, from pure AC operation (primary branch valve is fully open and secondary branch valve is completely closed) to post-heating operation. An abrupt transition from AC operation to after-heating operation, in which the secondary branch valve is completely open and the primary branch valve is completely closed, can thus be bypassed or prevented, so that the corresponding switching process or operation can also be simplified. In a further embodiment, the post-heating expansion valve can be at least partly opened in the post-heating method with the secondary branch valve at least partially open. This ensures that the refrigerant conducted in the secondary line to the heating register leaves the secondary line downstream of the heating register in a regulated manner, in particular can be relaxed in the direction of the external heat transfer.

Bei vollständig geöffnetem Primärstrangventil kann das Sekundärstrangventil schrittweise, insbesondere bei gleichzeitig einen Strömungsquerschnitt freigebendem Nachheiz-Expansionsventil, geöffnet werden, um einen steigenden oder aufkommenden Heizbedarf zu decken. Dabei kann das Sekundärstrangventil stufenlos einstellbar sein und das schrittweise Öffnen drückt lediglich aus, dass das Einstellen einer bestimmten Öffnungsstellung regelmäßig angepasst werden kann.When the primary branch valve is fully open, the secondary branch valve can be opened step by step, in particular when the post-heating expansion valve is simultaneously releasing a flow cross-section, in order to cover an increasing or emerging heating requirement. The secondary branch valve can be continuously adjustable and the step-by-step opening merely expresses the fact that the setting of a specific opening position can be regularly adjusted.

Das Sekundärstrangventil kann in einer Öffnungsstellung eingestellt bleiben, wenn der Heizbedarf gedeckt ist. Eine solche Öffnungsstellung kann auch als Zwischenöffnungsstellung bezeichnet werden.The secondary branch valve can remain set in an open position when the heating requirement is met. Such an open position can also be referred to as an intermediate open position.

Das Sekundärstrangventil kann bei sinkendem Heizbedarf bzw. bei Heizüberschuss schrittweise geschlossen werden. Entsprechend wird bei geschlossenem Sekundärstrangventil auch das Nachheiz-Expansionsventil geschlossen und über ein Absaugventil kann ausgelagertes Kältemittel in den aktiven Systemabschnitt zurückgeholt werden.The secondary branch valve can be closed step by step if the heating requirement drops or if there is excess heating. Correspondingly, when the secondary branch valve is closed, the post-heating expansion valve is also closed and stored refrigerant can be brought back into the active system section via a suction valve.

Ausgehend von einem Zustand, in dem das Sekundärstrangventil vollständig geöffnet ist und das Primärstrangventil zumindest teilweise geöffnet ist, kann das Primärstrangventil schrittweise geschlossen werden, um einen steigenden Heizbedarf zu decken.Starting from a state in which the secondary branch valve is completely open and the primary branch valve is at least partially open, the primary branch valve can be closed gradually in order to cover an increasing heating requirement.

Das Primärstrangventil kann dabei in einer bzw. der (Zwischen-) Öffnungsstellung eingestellt bleiben, wenn der Heizbedarf gedeckt ist.The primary branch valve can remain set in one or the (intermediate) open position when the heating requirement is met.

Das Primärstrangventil kann bei sinkendem Heizbedarf bzw. bei Heizüberschuss schrittweise geöffnet werden. Dabei kann das Primärstrangventil stufenlos einstellbar sein und das schrittweise Öffnen drückt lediglich aus, dass das Einstellen einer bestimmten Öffnungsstellung regelmäßig angepasst werden kann.The primary branch valve can be opened step by step if the heating requirement drops or if there is excess heating. The primary branch valve can be steplessly adjustable and the step-by-step opening merely expresses the fact that the setting of a specific opening position can be regularly adjusted.

Das hier vorgestellte Nachheizverfahren (Reheat IV) kann abgeschlossen werden, wenn das Primärstrangventil vollständig geöffnet und das Sekundärstrangventil vollständig geschlossen ist, oder wenn das Primärstrangventil vollständig geschlossen und das Sekundärstrangventil vollständig geöffnet ist. Damit kann mit dem hier vorgestellten Nachheizverfahren (Reheat IV) ein Übergang zwischen einem AC-Betrieb (Primärstrangventil vollständig geöffnet und Sekundärstrangventil vollständig geschlossen) und einem systemseitig anders umgesetzten bzw. geregelten Nachheizbetrieb (bei Primärstrangventil vollständig geschlossen und Sekundärstrangventil vollständig geöffnet; dem sogenannte Reheat I, Reheat II bzw. Reheat III) erfolgen.The reheating process (Reheat IV) presented here can be completed when the primary branch valve is fully open and the secondary branch valve is fully closed, or when the primary branch valve is fully closed and the secondary branch valve is fully open. With the reheating process (Reheat IV) presented here, a transition between AC operation (primary branch valve fully open and secondary branch valve fully closed) and a differently implemented or regulated post-heating operation (with primary branch valve fully closed and Secondary branch valve fully open; the so-called Reheat I, Reheat II or Reheat III).

Die im Primärstrang und im Sekundärstrang, bei gleichzeitig zumindest teilweise geöffnetem Primärstrangventil und Sekundärstrangventil, vorhandenen Kältemittelteilmassenströme können stromaufwärts des äußeren Wärmeübertragers wenigstens teilweise zusammengeführt werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass die beiden parallelen Kältemittelströme als Gesamtmassenstrom durch den äußeren Wärmeübertrager geleitet werden und der Gesamtmassenstrom abgekühlt werden kann.The partial refrigerant mass flows present in the primary branch and in the secondary branch, with the primary branch valve and secondary branch valve at least partially open at the same time, can be at least partially combined upstream of the external heat exchanger. In this way it can be achieved that the two parallel refrigerant flows are conducted as a total mass flow through the external heat exchanger and the total mass flow can be cooled.

Vorgeschlagen wird auch eine Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion für ein Kraftfahrzeug, mit

  • einem Kältemittelverdichter, der mit einem Primärstrang und einem Sekundärstrang verbindbar oder verbunden ist;
  • einem äußeren Wärmeübertrager, der im Primärstrang angeordnet ist;
  • einem Verdampfer, der im Primärstrang angeordnet ist;
  • einem Heizregister, das im Sekundärstrang angeordnet ist
  • einem zwischen dem Kältemittelverdichter und dem äußeren Wärmeübertrager angeordneten Primärstrangventil;
  • einem zwischen dem Kältemittelverdichter und dem Heizregister angeordneten Sekundärstrangventil;
  • wenigstens einem Nachheiz-Expansionsventil, das zwischen dem Heizregister und dem äußeren Wärmeübertrager im Sekundärstrang angeordnet ist;
  • wobei die Kälteanlage dazu eingerichtet ist, mit einem Nachheizverfahren bzw. in einem Nachheizbetrieb, wie es bzw. er oben beschrieben worden ist, betrieben zu werden.
A refrigeration system with a heat pump function for a motor vehicle is also proposed
  • a refrigerant compressor which can be or is connected to a primary branch and a secondary branch;
  • an external heat exchanger which is arranged in the primary train;
  • an evaporator which is arranged in the primary line;
  • a heating register, which is arranged in the secondary line
  • a primary branch valve arranged between the refrigerant compressor and the external heat exchanger;
  • a secondary branch valve arranged between the refrigerant compressor and the heating register;
  • at least one post-heating expansion valve which is arranged between the heating register and the external heat exchanger in the secondary branch;
  • wherein the refrigeration system is set up to be operated with a post-heating process or in a post-heating mode, as it has been described above.

Je nach Systemtopologie kann der äußere Wärmeübertrager monodirektional oder bidirektional durchströmbar sein, je nach Ausführungsform der Kälteanlage. Bei einer monodirektionalen Variante wird im Kälteanlagenbetrieb und im Luftwärmepumpenmodus der äußere Wärmeübertrager vom Kältemittel stets in derselben Richtung bzw. in derselben Weise durchströmt. Bei einer bidirektionalen Variante wird der äußere Wärmeübertrager im Kälteanlagenbetrieb vom Kältemittel in anderer bzw. unterschiedlicher Richtung (entgegengesetzt) durchströmt als im Luftwärmepumpenmodus. Bezüglich des äußeren Wärmeübertragers ist noch anzumerken, dass er - ähnlich zum Heizregister - sowohl direkt (als Kondensator bzw. Gaskühler) als auch indirekt (als Fluid-Wärmeübertrager) Wärme an die (Umgebungs-)Luft abgeben oder aus dieser aufnehmen kann. Für die Durchführung des hier vorgestellten Nachheizverfahrens wird der äußere Wärmeübertrager von beiden Kältemittelteilströmen (Primärstrang/Sekundärstrang) nach deren Zusammenführung in der gleichen Richtung durchströmt.Depending on the system topology, the external heat exchanger can have a monodirectional or bidirectional flow, depending on the design of the refrigeration system. In a monodirectional variant, the refrigerant always flows through the external heat exchanger in the same direction or in the same way in refrigeration system operation and in air heat pump mode. In a bidirectional variant, the refrigerant flows through the external heat exchanger in the refrigeration system operation in a different or different direction (opposite) than in the air heat pump mode. With regard to the external heat exchanger, it should also be noted that - similar to the heating register - it can transfer heat to or from the (ambient) air both directly (as a condenser or gas cooler) and indirectly (as a fluid heat exchanger). For the implementation of the post-heating process presented here, the external heat exchanger is flowed through by both refrigerant partial flows (primary line / secondary line) in the same direction after they have been brought together.

Die Kälteanlage kann einen mit einem einstellbaren Ventil ausgeführten Verbindungabschnitt aufweisen, dessen sekundärstromseitiges Ende stromabwärts des Heizregisters angeordnet ist und dessen primärstromseitiges Ende stromaufwärts des Verdampfers angeordnet ist. Hierdurch kann ein Kältemittelteilmassenstrom nach dem Heizregister zum Verdampfer oder/und einem Chiller geleitet werden.The refrigeration system can have a connecting section designed with an adjustable valve, the end of which on the secondary flow side is arranged downstream of the heating register and the end of which on the primary flow side is arranged upstream of the evaporator. As a result, a partial refrigerant mass flow can be conducted after the heating register to the evaporator and / or a chiller.

Dabei kann das primärstromseitige Ende des Verbindungsabschnitts stromaufwärts eines inneren Wärmetauschers angeordnet sein. Bei einer solchen (alternativen) Ausgestaltung kann ein Kältemittelteilmassenstrom nach dem Heizregister derart in den Primärstrang eingeleitet werden, dass er durch den inneren Wärmeübertrager geleitet wird bevor er durch den Verdampfer oder/ und den Chiller strömt.In this case, the end of the connecting section on the primary-flow side can be arranged upstream of an inner heat exchanger. In such an (alternative) embodiment, a refrigerant partial mass flow after the heating register can be introduced into the primary branch in such a way that it is passed through the internal heat exchanger before it flows through the evaporator and / or the chiller.

Bei der Kälteanlage kann im Sekundärstrang stromabwärts von dem Heizregister ein Rückschlagventil angeordnet sein. Insbesondere kann das Rückschlagventil stromabwärts von dem Nachheiz-Expansionsventil angeordnet sein. Durch das Anordnen eines solchen Rückschlagventils kann das Einströmen von Kältemittel vom Primärstrang in den Sekundärstrang vermieden werden.In the refrigeration system, a non-return valve can be arranged in the secondary branch downstream of the heating register. In particular, the check valve can be arranged downstream of the post-heating expansion valve. By arranging such a check valve, the inflow of refrigerant from the primary branch into the secondary branch can be avoided.

Ein Kraftfahrzeug kann mit einer solchen Kälteanlage ausgestattet sein. Dabei kann es sich bei dem Kraftfahrzeug insbesondere um ein Elektrofahrzeug handeln. Bei einem Elektrofahrzeug kann der effiziente Betrieb der Kälteanlage zu Stromeinsparungen führen, so dass hierdurch eine größere Reichweite des Elektrofahrzeugs erzielt werden kann.A motor vehicle can be equipped with such a refrigeration system. The motor vehicle can in particular be an electric vehicle. In the case of an electric vehicle, the efficient operation of the refrigeration system can lead to electricity savings, so that a greater range of the electric vehicle can be achieved as a result.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren. Dabei zeigt:

  • 1 ein schematisches und vereinfachtes Schaltbild einer Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug;
  • 2 ein Flussdiagram einer beispielhaften Umsetzung des Nachheizverfahrens, insbesondere mittels der in 1 beschriebenen Kälteanlage.
Further advantages and details of the invention emerge from the following description of embodiments with reference to the figures. It shows:
  • 1 a schematic and simplified circuit diagram of a refrigeration system for a motor vehicle;
  • 2 a flow diagram of an exemplary implementation of the post-heating process, in particular by means of the in 1 described refrigeration system.

In 1 ist eine Ausführungsform einer Kälteanlage 10 für ein Kraftfahrzeug schematisch und vereinfacht dargestellt. Die Kälteanlage 10 umfasst einen Kältemittelkreislauf 11, der sowohl in einem Kälteanlagenbetrieb (kurz auch AC-Betrieb genannt), als auch in einem Wärmepumpenmodus betrieben werden kann. Die Kälteanlage 10 umfasst in der gezeigten Ausführungsform einen Kältemittelverdichter 12, einen äußeren Wärmeübertrager 18, einen inneren Wärmeübertrager 20, einen Verdampfer 22 und einen Akkumulator bzw. Kältemittelsammler 24. Der äußere Wärmeübertrager 18 kann als Kondensator oder Gaskühler ausgebildet sein. Insbesondere ist der äußere Wärmeübertrager 18 in der dargestellten Ausführungsform bidirektional durchström bar.In 1 is an embodiment of a refrigeration system 10 for a motor vehicle shown schematically and simplified. The refrigeration system 10 includes a refrigerant circuit 11 , which both in a refrigeration system operation (also called AC operation for short), as can also be operated in a heat pump mode. The refrigeration system 10 comprises in the embodiment shown a refrigerant compressor 12th , an external heat exchanger 18th , an internal heat exchanger 20th , a vaporizer 22nd and an accumulator or refrigerant collector 24 . The external heat exchanger 18th can be designed as a condenser or gas cooler. In particular, the external heat exchanger 18th in the embodiment shown, bidirectional flow bar.

Der Verdampfer 22 ist hier beispielhaft als Frontverdampfer für ein Fahrzeug gezeigt. Der Verdampfer 22 steht stellvertretend auch für weitere in einem Fahrzeug mögliche Verdampfer, wie beispielsweise Fondverdampfer, die strömungstechnisch parallel zueinander angeordnet sein können. Mit anderen Worten umfasst die Kälteanlage 10 also wenigstens einen Verdampfer 22.The evaporator 22nd is shown here as an example of a front evaporator for a vehicle. The evaporator 22nd also represents other evaporators possible in a vehicle, such as rear evaporators, which can be fluidically arranged parallel to one another. In other words, the refrigeration system includes 10 so at least one vaporizer 22nd .

Stromabwärts des Verdichters 12 ist ein insbesondere stufenlos einstellbares Absperr- oder Expansionsventil A4 angeordnet, das nachfolgend als Primärstrangventil A4 bezeichnet wird. Stromaufwärts des Verdampfers 22 ist ein Expansionsventil AE2 vorgesehen.Downstream of the compressor 12th is a particularly infinitely adjustable shut-off or expansion valve A4 arranged, the following as the primary branch valve A4 referred to as. Upstream of the evaporator 22nd is an expansion valve AE2 intended.

Im Rahmen dieser Beschreibung wird in dem gesamten Kältemittelkreislauf 11 der Kälteanlage 10 der Abschnitt vom Verdichter 12 zum äußeren Wärmeübertrager 18, zum inneren Wärmeübertrager 20 und zum Verdampfer 22 als Primärstrang 14 bezeichnet.In the context of this description, in the entire refrigerant circuit 11 the refrigeration system 10 the section from the compressor 12th to the external heat exchanger 18th , to the internal heat exchanger 20th and to the evaporator 22nd as the primary strand 14th designated.

Die Kälteanlage 10 umfasst weiter ein Heizregister 26 (auch als Heizkondensator oder Heizgaskühler bezeichnet, welcher einen direkten oder indirekten Wärmeübergang ermöglichen kann). Stromaufwärts des Heizregisters 26 ist ein insbesondere stufenlos einstellbares Absperr- oder Expansionsventil A3 angeordnet, das nachfolgend als Sekundärstrangventil A3 bezeichnet wird. Stromabwärts des Heizregisters 26 ist ein Absperrventil A1 angeordnet. Ferner ist stromabwärts des Heizregisters 26 ein Expansionsventil AE4 angeordnet.The refrigeration system 10 further comprises a heating register 26th (Also referred to as a heating condenser or heating gas cooler, which can enable direct or indirect heat transfer). Upstream of the heating register 26th is a particularly infinitely adjustable shut-off or expansion valve A3 arranged, the following as a secondary branch valve A3 referred to as. Downstream of the heating register 26th is a shut-off valve A1 arranged. Further is downstream of the heating register 26th an expansion valve AE4 arranged.

Im Rahmen dieser Beschreibung wird in dem gesamten Kältemittelkreislauf der Kälteanlage 10 der Abschnitt vom Verdichter 12 zum Heizregister 26, zum Expansionsventil AE4 und zu einem Abzweig Ab2 als Sekundärstrang 16 bezeichnet. Der Sekundärstrang 16 umfasst einen Heizzweig 16.1, der sich von dem Absperrventil A3 über das Heizregister 26 zum Absperrventil A1 erstreckt. Weiter umfasst der Sekundärstrang 16 einen Nachheizzweig bzw. Reheat-Zweig 16.2, der stromaufwärts mit dem Heizregister 26 und stromabwärts mit dem äußeren Wärmeübertrager 5 fluidverbindbar ist. Dabei mündet der Sekundärstrang 16 bzw. der Reheat-Zweig 16.2 bei einem Abzweigpunkt Ab2 in den Primärstrang 14.In the context of this description, in the entire refrigerant circuit of the refrigeration system 10 the section from the compressor 12th to the heating register 26th , to the expansion valve AE4 and to a branch Starting at 2 as a secondary strand 16 designated. The secondary strand 16 includes a heating branch 16.1 that differs from the shut-off valve A3 via the heating register 26th to the shut-off valve A1 extends. The secondary line also includes 16 a reheat branch 16.2 , the one upstream with the heating coil 26th and downstream with the external heat exchanger 5 is fluid connectable. The secondary line ends here 16 or the reheat branch 16.2 at a branch point Starting at 2 in the primary strand 14th .

Das Absperrventil A1 ist an einem Verbindungsabschnitt 16.3 vorgesehen. Der Verbindungsabschnitt 16.3 umfasst einen sekundärstromseitigen Abzweig (bzw. Ende) Ab5. Auf der Seite des Primärstrangs weist der Verbindungsabschnitt 16.3 einen Abzweig (bzw. ein Ende) Ab1 auf. Das Absperrventil A1 kann auch als stufenlos einstellbares Ventil, insbesondere als Expansionsventil ausgebildet sein.The shut-off valve A1 is at a connection section 16.3 intended. The connecting section 16.3 includes a branch (or end) on the secondary side From 5 . The connecting section has on the side of the primary strand 16.3 a branch (or an end) Ab1 on. The shut-off valve A1 can also be designed as a continuously adjustable valve, in particular as an expansion valve.

Neben der als durchgezogenen Linie dargestellten Variante des Verbindungsabschnitts 16.3 kann dieser alternativ auch als Verbindungsabschnitt 16.4 ausgeführt sein, was gestrichelt dargestellt ist. Dabei weist der Verbindungsabschnitt 16.4 ebenfalls einen Abzweig Ab5 am Sekundärstrang 16 auf ist aber mit dem Primärstrang 14 stromaufwärts des inneren Wärmeübertragers 20 an einem Abzweig Ab6 verbunden. Bei einer solchen Alternative ist in dem Abschnitt zwischen dem Abzweigpunkte Ab6 und dem Gaskühler 18 bzw. Kondensator 18 (äußerer Wärmeübertrager) ein weiteres absperrbares Expansionsorgan AE6 vorzusehen, um die bisherige Funktionalität des Gesamtsystems weiterhin zu gewährleisten. Das Expansionsventil AE1 könnte in dieser Variante auch als Absperrventil ausgeführt sein. Wenn das gestrichelte Absperrventil A1 im Abschnitt 16.4 als absperrbares Expansionsventil AE7 ausgeführt wird, kann mit diesem bereits die Entspannung des Kältemittels im Anwendungsfall einer Luftwärmepumpe in den Gaskühler 18 bzw. Kondensator 18 erfolgen. Durch ein Expansionsventil AE7 ist auch eine (Vor-)Expansion in den Chiller 28 denkbar, um auf diese Weise den Einfluss des inneren Wärmeübertragers 20 auf den Wasserwärmepumpenprozess zu reduzieren. Für die Steuerung und ganzheitlich betrachteten Betrieb der Kälteanlage kann es bei der Alternativlösung al technisch zielführender gesehen werden, für jeden Wärmeübertrager über ein eigenes, unabhängiges Expansionsorgan AE1 und AE6 zu verfügen.In addition to the variant of the connecting section shown as a solid line 16.3 this can alternatively also be used as a connecting section 16.4 be executed, which is shown in dashed lines. The connecting section 16.4 also a branch From 5 on the secondary line 16 but is up with the primary strand 14th upstream of the internal heat exchanger 20th at a junction From 6 tied together. One such alternative is in the section between the branch points From 6 and the gas cooler 18th or capacitor 18th (external heat exchanger) to provide another lockable expansion device AE6 in order to continue to guarantee the previous functionality of the overall system. The expansion valve AE1 could also be designed as a shut-off valve in this variant. When the dashed shut-off valve A1 in the section 16.4 is designed as a lockable expansion valve AE7, with this expansion of the refrigerant in the case of an air heat pump in the gas cooler can already be achieved 18th or capacitor 18th take place. An expansion valve AE7 also allows (pre-) expansion into the chiller 28 conceivable in order to reduce the influence of the internal heat exchanger in this way 20th to reduce the water heat pump process. For the control and the holistic operation of the refrigeration system, it can be seen as technically more expedient with the alternative solution, for each heat exchanger via its own, independent expansion device AE1 and AE6.

Die Kälteanlage 10 umfasst einen weiteren Verdampfer bzw. Chiller 28. Der Chiller 28 ist strömungstechnisch parallel zum Verdampfer 22 vorgesehen. Der Chiller 28 kann beispielsweise zur Kühlung einer elektrischen Komponente des Fahrzeugs dienen, aber auch zur Realisierung einer Wasser-Wärmepumpenfunktion unter Nutzung der Abwärme von wenigstens einer elektrischen Komponente. Dem Chiller 28 ist stromaufwärts ein Expansionsventil AE1 vorgeschaltet.The refrigeration system 10 includes another evaporator or chiller 28 . The chiller 28 is fluidically parallel to the evaporator 22nd intended. The chiller 28 can be used, for example, to cool an electrical component of the vehicle, but also to implement a water heat pump function using the waste heat from at least one electrical component. The chiller 28 is an expansion valve upstream AE1 upstream.

Die Kälteanlage 10 kann auch ein elektrisches Heizelement 30 aufweisen, das beispielsweise als Hochvolt-PTC-Heizelement ausgeführt ist. Das elektrische Heizelement 30 dient als Zusatzheizer für einen in den Fahrzeuginnenraum geführten Zuluftstrom L. Dabei kann das elektrische Heizelement 30 zusammen mit dem Heizregister 26 und dem Verdampfer 22 in einem Klimagerät 32 untergebracht sein. Dabei kann das elektrische Heizelement 30 dem Heizregister 26 nachgeschaltet angeordnet sein.The refrigeration system 10 can also be an electric heating element 30th have, which is designed, for example, as a high-voltage PTC heating element. The electric heating element 30th serves as an additional heater for a supply air flow L routed into the vehicle interior. The electrical heating element 30th together with the heating register 26th and the vaporizer 22nd in an air conditioner 32 housed be. The electrical heating element 30th the heating register 26th be arranged downstream.

In der 1 sind ferner noch Rückschlagventile R1 und R2 ersichtlich. Ein weiteres Rückschlagventil R3 kann im Sekundärstrang 16 stromabwärts von dem Heizregister 26 angeordnet sein. Dabei kann das Rückschlagventil R3 dem Expansionsventil AE4 vor- oder nachgeschaltet sein. In der 1 ist eine Darstellung gewählt, in der das Rückschlagventil R3 dem Expansionsventil AE4 nachgeschaltet ist. Anders ausgedrückt ist das Rückschlagventil R3 zwischen dem Expansionsventil AE4 und dem Abzweig Ab2 angeordnet.In the 1 are also check valves R1 and R2 evident. Another check valve R3 can be in the secondary line 16 downstream of the heating register 26th be arranged. The check valve R3 the expansion valve AE4 be upstream or downstream. In the 1 a representation is chosen in which the check valve R3 the expansion valve AE4 is downstream. In other words, it is the check valve R3 between the expansion valve AE4 and the branch Starting at 2 arranged.

Ferner sind auch einige Sensoren pT1 bis pT5 zur Erfassung von Druck oder/und Temperatur des Kältemittels dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Sensoren bzw. deren Anordnung hier nur beispielhaft gezeigt ist. Eine Kälteanlage 10 kann auch weniger oder mehr Sensoren aufweisen. Im gezeigten Beispiel sind als Sensoren kombinierte Druck-/Temperatursensoren pT1 bis pT5 gezeigt. Es ist aber genauso denkbar, dass voneinander getrennte Sensoren für die Messung von Druck bzw. Temperatur eingesetzt werden und ggf. auch räumlich voneinander getrennt entlang den Kältemittelleitungen angeordnet sind.There are also some sensors pT1 until pT5 for the detection of pressure and / or temperature of the refrigerant shown. It should be noted that the number of sensors or their arrangement is shown here only as an example. A refrigeration system 10 can also have fewer or more sensors. In the example shown, the sensors are combined pressure / temperature sensors pT1 until pT5 shown. However, it is just as conceivable that sensors which are separate from one another are used for measuring pressure or temperature and, if necessary, are also arranged spatially separated from one another along the refrigerant lines.

Die Kälteanlage 10 kann in unterschiedlichen Modi betrieben werden, die nachfolgend kurz beschrieben werden.The refrigeration system 10 can be operated in different modes, which are briefly described below.

Im AC-Betrieb des Kältemittelkreislaufs 11 strömt das auf Hochdruck verdichtete Kältemittel ausgehend von dem Kältemittelverdichter 12 bei offenem Primärstrangventil A4 und bei geschlossenem Sekundärstrangventil A3 in den äußeren Wärmeübertrager 18. Von dort strömt es zu dem Hochdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 20 und dem vollständig geöffneten Expansionsventil AE3. Über einen Abzweigpunkt Ab1 kann das Kältemittel zum Expansionsventil AE2 und in den Innenraum-Verdampfer 22 strömen (Verdampferabschnitt 22.1). Parallel oder alternativ kann das Kältemittel über einen Abzweigpunkt Ab4 und das Expansionsventil AE1 in den Chiller 28 strömen (Chillerabschnitt 28.1). Aus dem Verdampfer 22 oder/und dem Chiller 28 strömt das Kältemittel niederdruckseitig in den Sammler 24 und durch den Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 20 zurück zum Verdichter 12.In AC operation of the refrigerant circuit 11 the refrigerant, which has been compressed to high pressure, flows from the refrigerant compressor 12th with the primary branch valve open A4 and with the secondary branch valve closed A3 in the external heat exchanger 18th . From there it flows to the high pressure section of the internal heat exchanger 20th and the fully open expansion valve AE3 . Via a branch point Ab1 can the refrigerant to the expansion valve AE2 and in the interior evaporator 22nd flow (evaporator section 22.1 ). In parallel or alternatively, the refrigerant can use a branch point From 4 and the expansion valve AE1 in the chiller 28 flow (chiller section 28.1 ). From the vaporizer 22nd or / and the chiller 28 the refrigerant flows into the collector on the low-pressure side 24 and through the low pressure section of the internal heat exchanger 20th back to the compressor 12th .

In dem AC-Betrieb ist der Heizzweig 16.1 bzw. der Sekundärstrang 16 mittels des Absperrventils A3 abgesperrt, so dass heißes Kältemittel nicht durch das Heizregister 26 strömen kann. Zur Rückholung von Kältemittel aus dem inaktiven Heizzweig 16.1 kann das als Absperrventil ausgebildete Absperrorgan A5 geöffnet werden, so dass das Kältemittel über das Absperrorgan A5 und das Rückschlagventil R2, bei gleichzeitig geschlossenem Absperrorgan A2, in Richtung des Sammlers 24 strömen kann.The heating branch is in AC operation 16.1 or the secondary line 16 by means of the shut-off valve A3 shut off so that hot refrigerant cannot pass through the heating coil 26th can flow. To retrieve refrigerant from the inactive heating branch 16.1 can be designed as a shut-off valve A5 opened so that the refrigerant passes through the shut-off element A5 and the check valve R2 , with the shut-off element closed at the same time A2 , towards the collector 24 can flow.

Im Heizbetrieb oder Nachheizbetrieb gemäß den Modi Reheat I bis III des Kältemittelkreislaufs 11 ist das Primärstrangventil A4 geschlossen und das Sekundärstrangventil A3 geöffnet, so dass heißes Kältemittel in den Heizzweig 16.1 strömen kann.In heating mode or after-heating mode in accordance with Reheat I to III modes of the refrigerant circuit 11 is the primary branch valve A4 closed and the secondary branch valve A3 opened so that hot refrigerant enters the heating branch 16.1 can flow.

Zur Durchführung der Heizfunktion mittels des Chillers 28 zur Realisierung eines Wasser-Wärmepumpenbetriebs strömt das mittels des Kältemittelverdichters 12 verdichtete Kältemittel über das geöffnete Absperrventil A3 in das Heizregister 26 . Am Heizregister 26 wird Wärme an einen in den Fahrzeuginnenraum geführten Zuluftstrom L abgegeben. Das Kältemittel strömt anschließend über das geöffnete Absperrventil A1 und den Abzweigpunkt Ab1. Es wird mittels des Expansionsventils AE1 in den Chiller 28 zur Aufnahme von Abwärme der in einem Kühlmittelkreislauf 28.2 angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten entspannt. Bei dieser Heizfunktion sind die Expansionsventile AE3 und AE4 geschlossen, das Absperrventil A5 geschlossen und das Absperrventil A2 geöffnet. Dabei kann über das Absperrventil A2 im Wasser-Wärmepumpenbetrieb ausgelagertes Kältemittel aus einem Bidirektionalzweig 14.1 bzw. dem Primärstrang 14 abgesaugt und über das Rückschlagventil R2 dem Sammler 24 zugeführt werden.To carry out the heating function using the chiller 28 in order to implement a water heat pump operation, this flows by means of the refrigerant compressor 12th compressed refrigerant via the open shut-off valve A3 in the heating register 26th . On the heating register 26th heat is given off to a supply air flow L guided into the vehicle interior. The refrigerant then flows through the open shut-off valve A1 and the branch point Ab1 . It is by means of the expansion valve AE1 in the chiller 28 for absorbing waste heat in a coolant circuit 28.2 arranged electrical and / or electronic components relaxed. The expansion valves are used for this heating function AE3 and AE4 closed, the shut-off valve A5 closed and the shut-off valve A2 opened. You can use the shut-off valve A2 Refrigerant outsourced in water heat pump operation from a bidirectional branch 14.1 or the primary line 14th sucked off and through the check valve R2 the collector 24 are fed.

Zur Durchführung der Heizfunktion mittels des äußeren Wärmeübertragers 18 als Wärmepumpenverdampfer strömt das mittels des Kältemittelverdichters 12 verdichtete Kältemittel über das geöffnete Absperrventil A3 zur Abgabe von Wärme an einen Zuluftstrom L in das Heizregister 26. Anschließend wird es über das geöffnete Absperrventil A1 mittels des Expansionsventils AE3 in den äußeren Wärmeübertrager 18 zur Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft entspannt. Danach strömt das Kältemittel über einen Wärmepumpenrückführzweig 15 zum Sammler 24 und zurück zum Kältemittelverdichter 12. Die Expansionsventile AE1, AE2 und AE4 bleiben dabei, ebenso wie das Absperrventil A5, geschlossen.To carry out the heating function by means of the external heat exchanger 18th as a heat pump evaporator, it flows by means of the refrigerant compressor 12th compressed refrigerant via the open shut-off valve A3 for the transfer of heat to a supply air flow L in the heating register 26th . Then it is over the open shut-off valve A1 by means of the expansion valve AE3 in the external heat exchanger 18th relaxed to absorb heat from the ambient air. The refrigerant then flows through a heat pump return branch 15th to the collector 24 and back to the refrigerant compressor 12th . The expansion valves AE1 , AE2 and AE4 stay with it, as well as the shut-off valve A5 , closed.

Eine indirekte Dreiecksschaltung kann dadurch realisiert werden, dass bei geöffnetem Absperrventil A1 das von dem Kältemittelverdichter 12 verdichtete Kältemittel mittels des Expansionsventils AE1 in den Chiller 28 entspannt wird, wobei gleichzeitig kühlmittelseitig, also in dem Kühlmittelkreislauf 28.2 kein Massenstrom erzeugt wird, also bspw. das als Kühlmittel verwendete Fluid, wie etwa Wasser oder Wasser-Glykol-Gemisch, auf der Kühlmittelseite des Chillers 28 stehen bleibt bzw. der Chiller 28 nicht aktiv von Kühlmittel durchströmt wird. Die Expansionsventile AE2, AE3 und AE4 bleiben bei dieser Schaltvariante geschlossen.An indirect delta connection can be implemented with the shut-off valve open A1 that from the refrigerant compressor 12th compressed refrigerant by means of the expansion valve AE1 in the chiller 28 is relaxed, at the same time the coolant side, so in the coolant circuit 28.2 no mass flow is generated, for example the fluid used as a coolant, such as water or a water-glycol mixture, on the coolant side of the chiller 28 stops or the chiller 28 coolant is not actively flowing through it. the Expansion valves AE2 , AE3 and AE4 remain closed with this switching variant.

Bei einem Nachheiz- bzw.- Reheat-Betrieb wird der in den Fahrzeuginnenraum zugeführte Zuluftstrom L mittels des Verdampfers 22 zunächst gekühlt und damit entfeuchtet. Mit der auf das Kältemittel durch Verdampfung und Entfeuchtung übertragenen Wärme sowie der dem Kältemittel über den Verdichter 12 zugeführten Wärme kann der Zuluftstrom L mittels des Heizregisters 26 vollständig oder zumindest teilweise wieder erwärmt werden.In the case of post-heating or reheat operation, the supply air flow L fed into the vehicle interior is reduced by means of the evaporator 22nd initially cooled and thus dehumidified. With the heat transferred to the refrigerant through evaporation and dehumidification and that of the refrigerant via the compressor 12th supplied heat can the supply air flow L by means of the heating register 26th completely or at least partially reheated.

Hierzu weist die Kälteanlage 10, insbesondere das Klimagerät 32, zwischen dem Verdampfer 22 und dem Heizregister 26 einstellbare, insbesondere steuerbare und schwenkbare, Temperaturklappen 34 auf. Im dargestellten Beispiel sind eine linke und eine rechte Temperaturklappe 34L und 34R (in 1 schematisch dargestellt) angeordnet. Die Temperaturklappen 34L, 34R können zwischen einer Offenposition, die als 100%-Position bezeichnet wird, und einer Schließposition, die als 0%-Position bezeichnet wird, eingestellt bzw. verschwenkt werden. Alternativ ist es auch möglich, die Temperaturklappen 34R, 34L dem Heizregister 26 nachzuschalten.For this purpose, the refrigeration system 10 , especially the air conditioner 32 , between the evaporator 22nd and the heating register 26th adjustable, in particular controllable and swiveling, temperature flaps 34 on. In the example shown, there is a left and a right temperature flap 34L and 34R (in 1 shown schematically). The temperature flaps 34L , 34R can be set or pivoted between an open position, which is referred to as the 100% position, and a closed position, which is referred to as the 0% position. Alternatively, it is also possible to use the temperature flaps 34R , 34L the heating register 26th downstream.

In der 100%-Position wird der gesamte den Verdampfer 22 durchströmende Zuluftstrom L über das Heizregister 26 geführt und erwärmt, bevor dieser in den Fahrgastraum des Fahrzeugs strömen kann. In der 0%-Position strömt der gesamte den Verdampfer 22 durchströmende Zuluftstrom L im Bypass um das Heizregister 26 ohne Erwärmung und damit ohne Wärmeaufnahme in den Fahrgastraum.In the 100% position, the whole thing is the vaporizer 22nd Supply air flow L through the heating register 26th guided and heated before it can flow into the passenger compartment of the vehicle. In the 0% position, everything flows through the evaporator 22nd Supply air flow L flowing through in the bypass around the heating register 26th without heating and therefore without heat absorption in the passenger compartment.

In einer x-Position der Temperaturklappen 34L und 34R mit 0 % < x < 100 % sind diese Temperaturklappen nur teilweise geöffnet, so dass jeweils nur ein Teilluftstrom des den Verdampfer 22 durchströmenden Zuluftstroms L über das Heizregister 26 geführt wird. Dieser erwärmte Teilluftstrom kann anschließend dem verbleibenden, gekühlten und entfeuchteten Teilluftstrom beigemischt werden. Der in dieser Weise erwärmte Zuluftstrom L wird dem Fahrgastraum des Fahrzeugs zugeführt. Beispielhaft zeigt eine 50 %-Position an, dass die Temperaturklappen 34R und 34L nur halb, also 50 % geöffnet sind.In an x-position of the temperature flaps 34L and 34R with 0% <x <100%, these temperature flaps are only partially open, so that only a partial air flow from the evaporator 22nd incoming air flow L via the heating register 26th to be led. This heated partial air flow can then be added to the remaining, cooled and dehumidified partial air flow. The supply air flow L heated in this way is supplied to the passenger compartment of the vehicle. For example, a 50% position indicates that the temperature flaps 34R and 34L are only half open, i.e. 50%.

Ein Nachheiz- bzw. Reheat-Betrieb des Kältemittelkreislaufs 11 bzw. der Kälteanlage 10 wird in Abhängigkeit der Wärmebilanz auf unterschiedliche Weise durchgeführt.A post-heating or reheat operation of the refrigerant circuit 11 or the refrigeration system 10 is carried out in different ways depending on the heat balance.

Nachfolgend wird ein für den Nachheiz- bzw. Reheatbetrieb mögliches Betriebsverfahren 500 anhand des Ablaufschemas der 2 und unter Bezugnahme auf die in 1 dargestellte Kälteanlage 10 und ihrer Komponenten beispielhaft erläutert. Ein solches Betriebsverfahren ist üblicherweise in einem Steuergerät für die Kälteanlage bzw. für die Klimatisierung in einem Fahrzeug als Steuerprogramm umgesetzt.The following is a possible operating method for reheating or reheating 500 using the flow chart of the 2 and with reference to the in 1 refrigeration system shown 10 and its components explained by way of example. Such an operating method is usually implemented as a control program in a control device for the refrigeration system or for air conditioning in a vehicle.

Betrachtet wird ein Nachheizbetrieb (Reheat IV), bei dem das Kältemittel ausgehend von dem Verdichter 12 gleichzeitig über das zumindest teilweise geöffnete Sekundärstrangventil A3 zum Heizregister 26 (Heizkondensator bzw. Heizgaskühler) und über das zumindest teilweise geöffnete Primärstrangventil A4 zum äußeren Wärmeübertrager 18 und zum Verdampfer strömt. Bei einem solchen Nachheizbetrieb ist das Absperrventil A1 (im Verbindungsabschnitt 16.3 bzw. 16.4) üblicherweise geschlossen und das Kältemittel strömt im Sekundärstrang 16 über das Expansionsventil AE4 zum äußeren Wärmeübertrager 18. Dabei wird der Kältemittelteilmassenstrom, der über den Sekundärstrang geleitet worden ist, bei der Abzweigung Ab2 in den Primärstrang 14 geleitet, so dass ein gesamter Kältemittelvolumenstrom zum äußeren Wärmeübertrager 18 geführt wird.A reheating operation (Reheat IV) is considered, in which the refrigerant originates from the compressor 12th at the same time via the at least partially open secondary branch valve A3 to the heating register 26th (Heating condenser or heating gas cooler) and via the at least partially open primary branch valve A4 to the external heat exchanger 18th and flows to the evaporator. The shut-off valve is in this type of reheating operation A1 (in the connection section 16.3 respectively. 16.4 ) usually closed and the refrigerant flows in the secondary branch 16 via the expansion valve AE4 to the external heat exchanger 18th . The partial refrigerant mass flow that has been routed via the secondary branch is thereby diverted Starting at 2 in the primary strand 14th guided so that a total volume flow of refrigerant to the external heat exchanger 18th to be led.

Danach passiert das Kältemittel hochdruckseitig den inneren Wärmeübertrager 20 und gelangt über das geöffnete Expansionsventil AE3 und das Expansionsventil AE2 zum Verdampfer 22. Von dort gelangt das Kältemittel über den Kältemittelsammler 24 und den niederdruckseitigen Abschnitt des inneren Wärmeübertragers 20 wieder zum Verdichter 12.The refrigerant then passes through the internal heat exchanger on the high pressure side 20th and passes through the open expansion valve AE3 and the expansion valve AE2 to the evaporator 22nd . From there, the refrigerant arrives via the refrigerant collector 24 and the section of the internal heat exchanger on the low-pressure side 20th back to the compressor 12th .

Die Temperaturklappen 34L, 34R können in geeignete Stellungen bewegt werden bzw. eingestellt sein, die nachfolgend mit „TK“ kenntlich gemacht sind, wobei TK einen Wert von 0% (Temperaturklappen 34L, 34R geschlossen) bis 100% (Temperaturklappen 34L, 34R vollständig geöffnet) annehmen kann.The temperature flaps 34L , 34R can be moved or set into suitable positions, which are indicated below with "TK", whereby TK a value of 0% (temperature flaps 34L , 34R closed) up to 100% (temperature flaps 34L , 34R fully open).

Gemäß dem in 2 gezeigten Nachheizverfahren 500 erfolgt im Betrieb nach dem Start (S501) der Kälteanlage 10 zu einem hier nicht näher bezeichneten Zeitpunkt ein Übergang in einen Nachheizbetrieb, der hier mit Reheat IV (S502) bezeichnet ist. Eine mögliche Bedingung, die erfüllt sein muss, um den Nachheizbetrieb (S502) zu starten, kann beispielsweise eine sich verändernde Ausblastemperaturanforderung für den Innenraum sein, auch in Abhängigkeit der Umgebungsbedingungen, wie der Temperatur. Das hier vorgestellte Nachheizverfahren kann insbesondere aktiviert werden, wenn die Umgebungstemperatur bis zu 25°C. beträgt, insbesondere von etwa 10°C bis 25°C beträgt. Ferner kann das Nachheizverfahren 500 aktiviert werden, wenn entweder das Primärstrangventil A4 geöffnet ist (A4=100%) und das Sekundärstrangventil A3 noch geschlossen (A3=0%) ist (S503), oder das Primärstrangventil A4 noch geschlossen (A4=0%) ist und das Sekundärstrangventil A3 geöffnet ist (A3=100%) (S504). Wobei im zweiten Fall ist das Nachheizverfahren bereits aktiv ist und nur dessen Wirkung verändert wird.According to the in 2 post-heating method shown 500 takes place during operation after the start ( S501 ) of the refrigeration system 10 at a point in time not specified here, a transition to after-heating operation, which is here with Reheat IV ( S502 ) is designated. A possible condition that must be met in order to run after heating ( S502 ) to start, for example, a changing blow-out temperature requirement for the interior, also depending on the ambient conditions, such as the temperature. The reheating process presented here can be activated in particular when the ambient temperature is up to 25 ° C. is, in particular from about 10 ° C to 25 ° C. Furthermore, the post-heating process 500 activated when either the primary branch valve A4 is open (A4 = 100%) and the secondary branch valve A3 is still closed (A3 = 0%) (S503), or the primary branch valve A4 is still closed (A4 = 0%) and the secondary branch valve A3 is open (A3 = 100%) (S504). In the second case that is The reheating process is already active and only its effect is changed.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der 2 wird darauf hingewiesen, dass ein nach oben weisender Pfeil in der 2 ein Öffnen des betreffenden Ventils A3 bzw. A4 illustriert. Ein nach unten weisender Pfeil illustriert das Drosseln bzw. Schließen des betreffenden Ventils A3, A4. Sind ein nach oben weisender Pfeil und ein nach unten weisender Pfeil dargestellt, wird das betreffende Ventil A3, A4 in einer bestimmten bzw. erreichten Öffnungsstellung gehalten. In Bezug auf den Heizbedarf Hb illustriert ein nach oben weisender Pfeil einen steigenden Heizbedarf Hb und ein nach unten weisender Pfeil illustriert einen sinkenden bzw. negativen Heizbedarf bzw. einen Heizüberschuss. Ferner ist in der 2 mit „J“ bzw. „N“ angegeben, zu welchem Schritt das Verfahren verzweigt wird, wenn der Bedingung zugestimmt („J“) wird oder nicht zugestimmt („N“) wird.In the following description of the 2 Note that there is an upward arrow in the 2 an opening of the valve concerned A3 respectively. A4 illustrated. An arrow pointing downwards illustrates the throttling or closing of the valve in question A3 , A4 . If an arrow pointing upwards and an arrow pointing downwards are shown, the valve in question is A3 , A4 held in a certain or reached open position. With regard to the heating requirement Hb, an arrow pointing upwards illustrates an increasing heating requirement Hb and an arrow pointing downwards illustrates a falling or negative heating requirement or a heating surplus. Furthermore, in the 2 "Y" or "N" indicates the step to which the procedure branches if the condition is accepted ("Y") or not accepted ("N").

Ausgehend von einem AC-Betrieb, in dem das Primärstrangventil A4 geöffnet (A4=100%) und das Sekundärstrangventil A3 geschlossen ist (A3=0%) (S503), kann bei dem Nachheizverfahren 500 das Sekundärstrangventil A3 idealerweise stufenlos in kleinen Schritten (teil-)geöffnet werden (S505), wenn ein (steigender) Heizbedarf Hb (Pfeil nach oben) ermittelt worden ist (S506). Wird bei dem Verfahren festgestellt, dass der Heizbedarf gedeckt ist (S506 in Kombination mit S507), wird das Öffnen des Sekundärstrangventils A3 gestoppt und dessen Öffnungsstellung wird beibehalten (S508). Ist weiterer Heizbedarf (S506) gegeben, kann das Sekundärstromventil A3 weiter geöffnet werden (S505), ggf. auch bis zu der vollständig geöffneten Stellung (S509). Wird ein Heizüberschuss bzw. ein negativer Heizbedarf (S507) festgestellt, kann das Sekundärstromventil A3 gedrosselt werden (S510). Das Drosseln des Sekundärstromventils A3 kann dabei solange erfolgen, bis wieder der Zustand des gedeckten Heizbedarfs erreicht ist (Öffnungsstellung des Sekundärstromventils A3 wird beibehalten, S508) oder bis der Heizbedarf wieder steigend ist (S506).Assuming an AC operation in which the primary branch valve A4 open (A4 = 100%) and the secondary branch valve A3 is closed (A3 = 0%) ( S503 ), can be used in the post-heating process 500 the secondary branch valve A3 ideally be (partially) opened steplessly in small steps ( S505 ), if a (increasing) heating requirement Hb (arrow up) has been determined ( S506 ). If the procedure determines that the heating requirement has been met ( S506 in combination with S507 ), opens the secondary branch valve A3 stopped and its open position is maintained ( S508 ). Is further heating demand ( S506 ) given, the secondary flow valve A3 be opened further ( S505 ), if necessary also up to the fully open position ( S509 ). If there is excess heating or a negative heating requirement ( S507 ), the secondary flow valve can A3 be throttled ( S510 ). The throttling of the secondary flow valve A3 can take place until the status of the covered heating requirement is reached again (opening position of the secondary flow valve A3 will be maintained, S508 ) or until the heating demand increases again ( S506 ).

Unter Bezugnahme auf 1 ist darauf zu achten, dass mit einsetzendem Nachheizbetrieb RH IV auch das Nachheizexpansionsorgan AE4 zu öffnen ist, um einen Kältemittelfluss im Sekundärstrang zu ermöglichen.With reference to 1 it must be ensured that with the onset of post-heating operation RH IV also the post-heating expansion device AE4 is to be opened to allow a refrigerant flow in the secondary branch.

Ist das Sekundärstromventil A3 vollständig geöffnet (S509) und es besteht ein weiterer Heizbedarf, kann das geöffnete Primärstromventil A4 gedrosselt werden (S511). Ist der Heizbedarf bei vollständig geöffnetem Sekundärstrangventil A3 gedeckt, kann das Primärstrangventil A4 in einer aktuell erreichten Öffnungsstellung eingestellt bleiben. Ist weiterer Heizbedarf gegeben, kann das Primärstromventil A4 weiter geschlossen werden. Wird ein Heizüberschuss bzw. ein negativer Heizbedarf festgestellt, kann das Primärstromventil A4 wieder geöffnet werden. Das Öffnen des Primärstromventils A4 kann dabei solange erfolgen, bis wieder der Zustand des gedeckten Heizbedarfs erreicht ist (Öffnungsstellung des Primärstromventils A4 wird beibehalten) oder bis der Heizbedarf wieder steigend ist.Is the secondary flow valve A3 fully open ( S509 ) and there is a further heating requirement, the opened primary flow valve A4 be throttled ( S511 ). Is the heating requirement when the secondary branch valve is fully open A3 covered, the primary branch valve A4 remain set in a currently reached open position. If there is further heating demand, the primary flow valve can A4 continue to be closed. If there is excess heating or a negative heating requirement, the primary flow valve can A4 be reopened. The opening of the primary flow valve A4 can take place until the status of the covered heating requirement is reached again (open position of the primary flow valve A4 is maintained) or until the heating demand increases again.

Ist das Sekundärstrangventil A3 vollständig geöffnet (S509) und das Primärstrangventil A4 geschlossen (S512), verzweigt das Nachheizverfahren 500 (Reheat IV) zum Schritt S504.Is the secondary branch valve A3 fully open ( S509 ) and the primary branch valve A4 closed ( S512 ), the post-heating process branches off 500 (Reheat IV) to the crotch S504 .

Ausgehend von einem mittels der Kälteanlage 10 umsetzbaren systemtechnisch anders geschalteten Nachheizbetrieb (Reheat I, Reheat II oder Reheat III), in dem das Primärstrangventil A4 geschlossen (A4=0%) und das Sekundärstrangventil A3 geöffnet ist (A3=100%) (S504), kann bei dem Nachheizverfahren 500 (Reheat IV) das Primärstrangventil A4 (wieder) geöffnet werden, wenn ein Heizüberschuss bzw. ein negativer Heizbedarf festgestellt worden ist (S515). Wird bei dem Verfahren festgestellt, dass der Heizbedarf gedeckt ist bzw. kein Heizüberschuss mehr vorliegt (S515 in Kombination mit S516), wird das Öffnen des Primärstrangventils A4 gestoppt und dessen Öffnungsstellung wird beibehalten (S517). Ist weiterer Heizüberschuss bzw. negativer Heizbedarf gegeben (S515), kann das Primärstromventil A4 weiter geöffnet werden (S518), ggf. auch bis zu der vollständig geöffneten Stellung (S519). Wird danach ein weiterer Heizüberschuss bzw. negativer Heizbedarf festgestellt, kann bei geöffnetem Primärstrangventil A4 (S519) das Sekundärstromventil A3 gedrosselt werden. Das Drosseln des Sekundärstromventils A3 kann dabei solange erfolgen, bis wieder der Zustand des gedeckten Heizbedarfs erreicht ist (Öffnungsstellung des Sekundärstromventils A3 wird beibehalten oder das Ventil bis hin zum vollständigen Querschnittsverschluss verfahren) oder bis der Heizbedarf wieder steigend ist.Starting from a means of the refrigeration system 10 After-heating operation (Reheat I, Reheat II or Reheat III) that can be implemented in a system-technically different manner, in which the primary branch valve A4 closed (A4 = 0%) and the secondary branch valve A3 is open (A3 = 100%) ( S504 ), can be used in the post-heating process 500 (Reheat IV) the primary branch valve A4 be opened (again) if a heating surplus or a negative heating requirement has been determined ( S515 ). If the procedure determines that the heating requirement has been met or that there is no longer any excess heating ( S515 in combination with S516 ), the opening of the primary branch valve is activated A4 stopped and its open position is maintained ( S517 ). If there is further excess heating or a negative heating requirement ( S515 ), the primary flow valve can A4 be opened further ( S518 ), if necessary also up to the fully open position ( S519 ). If a further excess heating or a negative heating requirement is determined afterwards, it can be done with the primary branch valve open A4 ( S519 ) the secondary flow valve A3 be throttled. The throttling of the secondary flow valve A3 can take place until the status of the covered heating requirement is reached again (opening position of the secondary flow valve A3 is retained or the valve is moved until the cross-section is completely closed) or until the heating requirement increases again.

Ist das Primärstrangventil A4 vollständig geöffnet (S519) und das Sekundärstrangventil A3 geschlossen (S520), verzweigt das Nachheizverfahren 500 (Reheat IV) zu Schritt S503.Is the primary branch valve A4 fully open ( S519 ) and the secondary branch valve A3 closed ( S520 ), the post-heating process branches off 500 (Reheat IV) to step S503 .

Ob Heizbedarf besteht, kann beispielsweise über eine Heizbedarfsbilanzierung erfolgen. Dabei kann beispielsweise ein Temperatursensor berücksichtigt werden, der das Wärmequellenniveau bei der Konditionierung von Zuluft L überwacht. Alternativ oder ergänzend kann bei der Heizbedarfsbilanzierung die Stellung der Temperaturklappen 34L, 34R berücksichtigt werden, deren Stellung wiederum in Abhängigkeit des Sollwertes der Temperatur des Kabinenzuluftstroms vorgegeben wird. Beim Betrieb der Kälteanlage 10 wird also über wenigstens einen die Kälteanlagenkonfiguration vorgebenden bzw. bestimmenden Parameter bestimmt, ob der Heizbedarf gleichbleibend, steigend oder sinkend ist. Eine hier beispielhaft verwendete Größe bzw. Kälteanlagenparameter ist die seitens einer Steuereinheit angeforderte Temperaturklappenöffnung TKan, die ihrerseits wiederum an die Sollwertvorgabe der Kabinenzulufttemperatur gekoppelt ist. Wird eine größere Temperaturklappenöffnung TKan gefordert, ist der Heizbedarf steigend. Wird eine kleinere Temperaturklappenöffnung TKan gefordert, ist der Heizbedarf sinkend. Dabei führt eine systemseitig angeforderte Temperaturklappenöffnung TKan in dem hier betrachteten Nachheizverfahren (Reheat IV) nicht zwingend zu einer entsprechenden Anpassung der tatsächlichen Öffnungsstellung bzw. Ist-Öffnungsstellung TKis der Temperaturklappen 34L, 34R, sondern es wird basierend auf der geforderten Temperaturklappenöffnung TKan zunächst eine Anpassung der Öffnungsstellung(en) des Primärstrangventils A4 oder/und des Sekundärstrangventils A3 vorgenommen.Whether there is a heating requirement can, for example, be carried out using a heating requirement balance. For example, a temperature sensor that monitors the heat source level during the conditioning of supply air L can be taken into account. As an alternative or in addition, the position of the temperature flaps can be used in the heating demand balancing 34L , 34R are taken into account, the position of which is in turn specified as a function of the setpoint value of the temperature of the cabin supply air flow. When operating the refrigeration system 10 it is therefore determined via at least one parameter that prescribes or determines the refrigeration system configuration whether the heating requirement is required is constant, increasing or decreasing. A variable or refrigeration system parameter used here as an example is the temperature flap opening TKan requested by a control unit, which in turn is linked to the setpoint specification of the cabin air temperature. If a larger temperature flap opening TKan is required, the heating requirement increases. If a smaller temperature flap opening TKan is required, the heating requirement is reduced. A temperature flap opening TKan requested by the system does not necessarily lead to a corresponding adjustment of the actual opening position or actual opening position TKis of the temperature flaps in the reheating method considered here (Reheat IV) 34L , 34R Instead, based on the required temperature flap opening TKan, the opening position (s) of the primary branch valve is first adjusted A4 and / or the secondary branch valve A3 performed.

Bei dem hier vorgestellten Nachheizverfahren 500 (Reheat IV) wird also auf den ermittelten Heizbedarf bei geöffnetem Primärstrangventil A4 und bei geöffnetem Sekundärstrangventil A3 durch weiteres Öffnen oder Schließen (Drosseln) des Primärstrangventils A4 oder/und des Sekundärstrangventils A3 reagiert bevor gegebenenfalls in einem nächsten Schritt mit einer Verstellung der Temperaturklappen 34L, 34R (TKis) reagiert wird.With the reheating process presented here 500 (Reheat IV) is based on the determined heating requirement when the primary branch valve is open A4 and with the secondary branch valve open A3 by further opening or closing (throttling) the primary branch valve A4 and / or the secondary branch valve A3 reacts before possibly in a next step with an adjustment of the temperature flaps 34L , 34R (TKis) is responded.

Das Primärstrangventil A4 und das Sekundärstrangventil A3 können während des hier vorgestellten Nachheizverfahrens 500 Öffnungsstellungen von >0% bis 100% gleichzeitig einnehmen. Dabei ist jede beliebige Kombination von gleichzeitig geöffnetem Primärstrangventil A4 und das Sekundärstrangventil A3 denkbar, also beispielsweise
beide zu 100% geöffnet oder
eines 100% geöffnet, das andere 20% geöffnet oder
eines 70% geöffnet, das andere 40% geöffnet oder
eines 20% geöffnet, das andere 20% geöffnet.
The primary branch valve A4 and the secondary branch valve A3 can during the reheating process presented here 500 Take open positions from> 0% to 100% at the same time. Any combination of the primary branch valve that is open at the same time is possible A4 and the secondary branch valve A3 conceivable, for example
both 100% open or
one 100% open, the other 20% open or
one 70% open, the other 40% open or
one open 20%, the other 20% open.

Dabei stellen die oben aufgeführten Öffnungsstellungen in Prozenten lediglich Beispiele dar, die in keiner Weise eine Einschränkung.The percentage opening positions listed above are only examples and are in no way a restriction.

Das Nachheizverfahren 500 (Reheat IV) ist solange aktiviert bis bei einer der erfüllten Bedingungen gemäß den Schritten S503 oder S504 kein weiterer positiver bzw. negativer Heizbedarf mehr besteht, so dass über die Schritte S503, S506, S507, S508, S523 oder S504, S515, S516, S525, S524 das Verfahren 500 (Reheat IV) beendet werden kann. Ausgehend von Schritt S503 führt das Beenden des Verfahrens (S521) zu einem Übergang in den AC-Betrieb (S522). Ausgehend von Schritt S504 führt das Beenden des Verfahrens (S513) zu einem Übergang in einen anderen Nachheiz- bzw. Reheatbetrieb (S514).The post-heating process 500 (Reheat IV) is activated until one of the conditions according to the steps is fulfilled S503 or S504 there is no more positive or negative heating requirement, so go through the steps S503 , S506 , S507 , S508 , S523 or S504 , S515 , S516 , S525 , S524 the procedure 500 (Reheat IV) can be ended. Starting from step S503 leads to the termination of the procedure ( S521 ) to a transition to AC operation ( S522 ). Starting from step S504 leads to the termination of the procedure ( S513 ) to a transition to another post-heating or reheat mode ( S514 ).

Damit das Kältemittel beim Nachheizverfahren 500 (Reheat IV) bei gleichzeitig geöffnetem Primärstrangventil A4 und Sekundärstrangventil A3 optimal bzw. maximal abgekühlt werden kann, können die Kältemittelteilmassenströme bei der Abzweigung Ab2 stromaufwärts des äußeren Wärmeübertragers 18 zusammengeführt werden, so dass der Kältemittelgesamtmassenstrom abgekühlt wird.So that the refrigerant in the post-heating process 500 (Reheat IV) with the primary branch valve open at the same time A4 and secondary branch valve A3 can be optimally or maximally cooled, the partial refrigerant mass flows at the branch Starting at 2 upstream of the external heat exchanger 18th are combined so that the total refrigerant mass flow is cooled.

Die beiden Ventile A3 und A4 können als Kombinationsventil in einer Art Mehrwegeventil ausgeführt sein und dabei über die volle Funktionalität der Einzelventile A3 und A4 verfügen. In Weiterentwicklungen können in diesem Ventilverbund auch weitere Ventile wie bspw. A2 und/oder A5 zusammengeführt werden.The two valves A3 and A4 can be designed as a combination valve in a kind of multi-way valve and thereby have the full functionality of the individual valves A3 and A4 feature. In further developments, further valves such as A2 and or A5 be merged.

Alternativ kann zumindest ein Teilmassenstrom stromabwärts von dem Heizregister 26 beispielsweise über den Verbindungsabschnitt 16.4 und das einstellbare Ventil A1 stromaufwärts des inneren Wärmeübertragers 20 in den Primärstrang eingeleitet werden (Abzweig Ab6). Das Ventil A1 ist in diesem Fall als stufenlos einstellbares Ventil auszubilden.Alternatively, at least a partial mass flow can be downstream of the heating register 26th for example via the connection section 16.4 and the adjustable valve A1 upstream of the internal heat exchanger 20th are introduced into the primary line (branch From 6 ). The valve A1 should be designed as a continuously adjustable valve in this case.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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  • DE 10029934 A1 [0004]DE 10029934 A1 [0004]
  • EP 1451031 B1 [0004]EP 1451031 B1 [0004]
  • DE 10215587 A1 [0004]DE 10215587 A1 [0004]

Claims (16)

Nachheizverfahren (500) zum Betreiben einer Kälteanlage (10) mit Wärmepumpenfunktion für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kälteanlage (10) umfasst: einen Kältemittelverdichter (12), der mit einem Primärstrang (14) und einem Sekundärstrang (16) verbindbar oder verbunden ist; einen äußeren Wärmeübertrager (18), der im Primärstrang (14) angeordnet ist; einen Verdampfer (22), der im Primärstrang (14) angeordnet ist; ein Heizregister (26), das im Sekundärstrang (16) angeordnet ist ein zwischen dem Kältemittelverdichter (12) und dem äußeren Wärmeübertrager (18) angeordnetes Primärstrangventil (A4); ein zwischen dem Kältemittelverdichter (12) und dem Heizregister (26) angeordnetes Sekundärstrangventil (A3); wenigstens ein Nachheiz-Expansionsventil (AE4), das zwischen dem Heizregister (26) und dem äußeren Wärmeübertrager (18) im Sekundärstrang (16) angeordnet ist; wobei das Nachheizverfahren folgende Schritte umfasst: Einstellen des Primärstrangventils (A4) und des Sekundärstrangventils (A3) in einer zumindest teilweise geöffneten Stellung, derart dass von dem Kältemittelverdichter (12) gefördertes Kältemittel sowohl in den Primärstrang (14) als auch in den Sekundärstrang (16) gefördert wird.Post-heating method (500) for operating a refrigeration system (10) with a heat pump function for a motor vehicle, the refrigeration system (10) comprising: a refrigerant compressor (12) with a primary line (14) and a secondary line (16) is connectable or connected; an external heat exchanger (18) which is arranged in the primary line (14); an evaporator (22) which is arranged in the primary line (14); a heating register (26) arranged in the secondary line (16); a primary line valve (A4) arranged between the refrigerant compressor (12) and the external heat exchanger (18); a secondary branch valve (A3) arranged between the refrigerant compressor (12) and the heating register (26); at least one post-heating expansion valve (AE4) which is arranged between the heating register (26) and the external heat exchanger (18) in the secondary line (16); wherein the post-heating process comprises the following steps: Setting the primary branch valve (A4) and the secondary branch valve (A3) in an at least partially open position such that refrigerant conveyed by the refrigerant compressor (12) is conveyed both into the primary branch (14) and into the secondary branch (16). Nachheizverfahren (500) nach Anspruch 1, wobei bei zumindest teilweise geöffnetem Sekundärstrangventil (A3) das Nachheiz-Expansionsventil (AE4) zumindest teilweise geöffnet wird.After heating process (500) Claim 1 , wherein when the secondary branch valve (A3) is at least partially open, the post-heating expansion valve (AE4) is at least partially opened. Nachheizverfahren (500) nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei vollständig geöffnetem Primärstrangventil (A4) (S503) das Sekundärstrangventil (A3) schrittweise geöffnet wird (S505), um einen aufkommenden oder steigenden Heizbedarf (S506) zu decken.After heating process (500) Claim 1 or 2 With the primary branch valve (A4) (S503) fully open, the secondary branch valve (A3) is gradually opened (S505) in order to cover an emerging or increasing heating requirement (S506). Nachheizverfahren (500) nach Anspruch 3, wobei das Sekundärstrangventil (A3) in einer Öffnungsstellung eingestellt bleibt (S508), wenn der Heizbedarf gedeckt ist (S506, S507).After heating process (500) Claim 3 , the secondary branch valve (A3) remaining set in an open position (S508) when the heating requirement is met (S506, S507). Nachheizverfahren (500) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Sekundärstrangventil (A3) bei sinkendem Heizbedarf (S507) bzw. Heizüberschuss schrittweise geschlossen wird (S510).After heating process (500) Claim 3 or 4th , whereby the secondary branch valve (A3) is gradually closed when the heating requirement (S507) or excess heating decreases (S510). Nachheizverfahren (500) nach Anspruch 1, wobei ausgehend von einem Zustand, in dem das Sekundärstrangventil (A3) vollständig geöffnet ist (S509) und das Primärstrangventil (A4) zumindest teilweise geöffnet ist (S512), das Primärstrangventil (A4) schrittweise geschlossen wird (S511), um einen steigenden Heizbedarf (S506) zu decken.After heating process (500) Claim 1 , starting from a state in which the secondary branch valve (A3) is completely open (S509) and the primary branch valve (A4) is at least partially open (S512), the primary branch valve (A4) is gradually closed (S511) to an increasing heating requirement (S506) to cover. Nachheizverfahen (500) nach Anspruch 6, wobei das Primärstrangventil (A4) in einer Öffnungsstellung eingestellt bleibt, wenn der Heizbedarf gedeckt ist.Nachheizverfahen (500) after Claim 6 , the primary branch valve (A4) remaining set in an open position when the heating requirement is met. Nachheizverfahren (500) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Primärstrangventil (A4) bei sinkendem Heizbedarf bzw. Heizüberschuss schrittweise geöffnet wird.After heating process (500) Claim 6 or 7th , whereby the primary branch valve (A4) is opened step by step when the heating demand or heating surplus decreases. Nachheizverfahren (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nachheizverfahren abgeschlossen wird (S513; S521), wenn das Primärstrangventil (A4) vollständig geöffnet (S519) und das Sekundärstrangventil (A3) vollständig geschlossen (S520) ist, oder wenn das Primärstrangventil (A4) vollständig geschlossen (S512) und das Sekundärstrangventil (A3) vollständig geöffnet (S509) ist.Post-heating process (500) according to one of the preceding claims, wherein the post-heating process is completed (S513; S521) when the primary branch valve (A4) is completely open (S519) and the secondary branch valve (A3) is completely closed (S520), or when the primary branch valve ( A4) is completely closed (S512) and the secondary branch valve (A3) is completely open (S509). Nachheizverfahren (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die im Primärstrang (14) und im Sekundärstrang (16) bei gleichzeitig zumindest teilweise geöffnetem Primärstrangventil (A4) und Sekundärstrangventil (A3) vorhandenen Kältemittelteilmassenströme wenigstens teilweise stromaufwärts des äußeren Wärmeübertragers (18) zusammengeführt werden.Post-heating method (500) according to one of the preceding claims, wherein the partial refrigerant mass flows present in the primary branch (14) and in the secondary branch (16) with the primary branch valve (A4) and secondary branch valve (A3) at least partially open at the same time are brought together at least partially upstream of the external heat exchanger (18) . Kälteanlage (10) mit Wärmepumpenfunktion für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kältemittelverdichter (12), der mit einem Primärstrang (14) und einem Sekundärstrang (16) verbindbar oder verbunden ist; einem äußeren Wärmeübertrager (18), der im Primärstrang (14) angeordnet ist; einem Verdampfer (22), der im Primärstrang (14) angeordnet ist; einem Heizregister (26), das im Sekundärstrang (16) angeordnet ist einem zwischen dem Kältemittelverdichter (12) und dem äußeren Wärmeübertrager (18) angeordneten Primärstrangventil (A4); einem zwischen dem Kältemittelverdichter (12) und dem Heizregister (26) angeordneten Sekundärstrangventil (A3); wenigstens einem Nachheiz-Expansionsventil (AE4), das zwischen dem Heizregister (26) und dem äußeren Wärmeübertrager (18) im Sekundärstrang (16) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Primärstrangventil (A4) und das Sekundärstrangventil (A3) als stufenlos einstellbare Ventile ausgeführt sind, derart dass die Kälteanlage (10) dazu eingerichtet ist mit einem Nachheizverfahren (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche betrieben zu werden.A refrigeration system (10) with a heat pump function for a motor vehicle, with a refrigerant compressor (12) which can be or is connected to a primary line (14) and a secondary line (16); an external heat exchanger (18) which is arranged in the primary line (14); an evaporator (22) which is arranged in the primary line (14); a heating register (26) arranged in the secondary line (16); a primary line valve (A4) arranged between the refrigerant compressor (12) and the external heat exchanger (18); a secondary branch valve (A3) arranged between the refrigerant compressor (12) and the heating register (26); at least one post-heating expansion valve (AE4) which is arranged between the heating register (26) and the external heat exchanger (18) in the secondary line (16); characterized in that the primary branch valve (A4) and the secondary branch valve (A3) are designed as continuously adjustable valves so that the refrigeration system (10) is set up to be operated with a reheating method (500) according to one of the preceding claims. Kälteanlage (10) nach Anspruch 11, wobei sie einen mit einem einstellbaren Ventil (A1) ausgeführten Verbindungabschnitt (16.3; 16.4) aufweist, dessen sekundärstromseitiges Ende (Ab5) stromabwärts des Heizregisters (26) angeordnet ist und dessen primärstromseitiges Ende (Ab1; Ab6) stromaufwärts des Verdampfers (22) angeordnet ist.Refrigeration system (10) Claim 11 , wherein it has a connecting section (16.3; 16.4) designed with an adjustable valve (A1), the end (Ab5) on the secondary flow side being arranged downstream of the heating register (26) and the end (Ab1; Ab6) on the primary flow side being arranged upstream of the evaporator (22) is. Kälteanlage (10) nach Anspruch 12, wobei das primärstromseitige Ende (Ab6) des Verbindungsabschnitts (16.4) stromaufwärts eines inneren Wärmetauschers (20) angeordnet ist.Refrigeration system (10) Claim 12 , wherein the primary-flow-side end (Ab6) of the connecting section (16.4) is arranged upstream of an inner heat exchanger (20). Kälteanlage (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei im Sekundärstrang (16) stromabwärts von dem Heizregister (26) ein Rückschlagventil (R3) angeordnet ist.Refrigeration system (10) according to one of the Claims 11 until 13th , a check valve (R3) being arranged in the secondary branch (16) downstream of the heating register (26). Kälteanlage (10) nach Anspruch 14, wobei das Rückschlagventil (R3) stromabwärts von dem Nachheiz-Expansionsventil (AE4) angeordnet ist.Refrigeration system (10) Claim 14 , wherein the check valve (R3) is arranged downstream of the post-heating expansion valve (AE4). Kraftfahrzeug mit einer Kälteanlage (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 15.Motor vehicle with a refrigeration system (10) according to one of the Claims 11 until 15th .
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