DE102020130195B3 - Refrigeration system for a motor vehicle for heating an electrical energy store, method for operating such a refrigeration system and motor vehicle with such a refrigeration system - Google Patents

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Abstract

Beschrieben wird eine Kälteanlage (10) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, wobei die Kälteanlage (10) umfasst:einen Kältemittelverdichter (12); einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager (18); einen Verdampfer (22); einen als weiteren Verdampfer arbeitenden, direkt oder indirekt wirkenden weiteren Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, der mit einem Kühlmittelkreislauf (28.2) verbunden ist, wobei der Kühlmittelkreislauf (28.2) zum Wärmeaustausch mit wenigstens einem Energiespeicher (40) für elektrische Energie verbunden ist; wobei der Verdampfer (22) und der weitere Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, parallel zueinander angeordnet sind, derart dass Kältemittel wahlweise dem Verdampfer (22) oder/und dem weiteren Wärmeübertrager (28) zuführbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Kälteanlage (10) dazu eingerichtet ist, unter Hochdruck stehendes, erhitztes Kältemittel unter Auslassung des Verdampfers (22) zu dem weiteren Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, zu leiten, so dass im Kühlmittelkreislauf (28.2) zirkulierendes Kühlmittel erwärmt wird und als Wärmequelle zur Abgabe von Wärme an den Energiespeicher (40) dient. Ferner wird ein Verfahren zum Betrieben einer solchen Kälteanlage beschrieben und ein Fahrzeug mit einer solchen Kälteanlage.A refrigeration system (10) for an at least partially electrically driven motor vehicle is described, the refrigeration system (10) comprising: a refrigerant compressor (12); a directly or indirectly acting external heat exchanger (18); an evaporator (22); a further heat exchanger (28), in particular a chiller, which works as a further evaporator and acts directly or indirectly, which is connected to a coolant circuit (28.2), the coolant circuit (28.2) being connected to at least one energy store (40) for electrical energy for heat exchange; wherein the evaporator (22) and the further heat exchanger (28), in particular the chiller, are arranged parallel to one another, such that refrigerant can be fed to the evaporator (22) and/or the further heat exchanger (28) as desired. It is provided that the refrigeration system (10) is set up to conduct high-pressure, heated refrigerant while omitting the evaporator (22) to the further heat exchanger (28), in particular the chiller, so that the coolant circulating in the coolant circuit (28.2). is heated and serves as a heat source for dissipating heat to the energy store (40). Furthermore, a method for operating such a refrigeration system and a vehicle with such a refrigeration system are described.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, wobei die Kälteanlage umfasst: einen Kältemittelverdichter; einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager; einen Verdampfer und einen als weiteren Verdampfer arbeitenden, direkt oder indirekt wirkenden weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, der mit einem Kühlmittelkreislauf verbunden ist, wobei der Kühlmittelkreislauf zum Wärmeaustausch mit wenigstens einem Energiespeicher für elektrische Energie verbunden ist.The invention relates to a refrigeration system for an at least partially electrically driven motor vehicle, the refrigeration system comprising: a refrigerant compressor; a direct or indirect external heat exchanger; an evaporator and an additional heat exchanger, in particular a chiller, which works as an additional evaporator and acts directly or indirectly, which is connected to a coolant circuit, the coolant circuit being connected to at least one energy store for electrical energy for heat exchange.

Aus der DE 10 2015 110 571 A1 ist eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welcher der äußere Wärmeübertrager, der Chiller und der Verdampfer zwingend in Reihe geschaltet sind, was insbesondere nachteilig ist bei hohen Masseströmen aufgrund hoher Druckverluste und hoher vorverdampfter Kältemittelmengen im Chiller, die danach den Verdampfer erreichen.From the DE 10 2015 110 571 A1 An air conditioning system for a motor vehicle is known, in which the external heat exchanger, the chiller and the evaporator are necessarily connected in series, which is particularly disadvantageous in the case of high mass flows due to high pressure losses and high amounts of pre-evaporated refrigerant in the chiller, which then reach the evaporator.

Weitere Heiz- und Kühlsysteme für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs sind aus der EP 2 599 651 A1 und der DE 10 2011 114 220 A1 bekannt.More heating and cooling systems for a battery of a motor vehicle are from EP 2 599 651 A1 and the DE 10 2011 114 220 A1 famous.

Die DE 10 2019 205 575 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug, die US 2020 / 0 262 312 A1 offenbart ein System und eine Methode für die Erfüllung von einem Thermo-Management Ziel für eine Fahrzeugkomponente, die DE 10 2016 118 688 A1 offenbart ein Batteriekühlsystem für ein Fahrzeug und die US 2018 / 0 319 246 A1 offenbart ein Heizsystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug. the DE 10 2019 205 575 A1 discloses a device for temperature control of a vehicle battery in an electric or hybrid vehicle U.S. 2020/0 262 312 A1 discloses a system and method for meeting a thermal management goal for a vehicle component DE 10 2016 118 688 A1 discloses a battery cooling system for a vehicle and the U.S. 2018/0 319 246 A1 discloses a heating system for an electric or hybrid vehicle.

Bei Energiespeichern, insbesondere Hochvoltenergiespeichern bzw. Hochvoltbatterien, für Kraftfahrzeuge ist es bekannt, dass insbesondere bei tiefen Umgebungstemperaturen eine maximale Ladekapazität einer Ladestation bzw. deren maximale Ladeleistung aufgrund hoher interner Widerstände des Energiespeichers nicht erreicht werden kann. Ferner können bei derartigen Umgebungstemperaturen auch im Fahrbetrieb nicht die maximalen Ströme bzw. Antriebsleistung bereitgestellt werden. Erschwerend kommt hinzu, dass ein Heizen des Energiespeichers oft vor Beginn einer Fahrt bzw. vor oder während des Ladevorgangs des Energiespeichers an einer Ladestation erfolgt.In the case of energy storage devices, in particular high-voltage energy storage devices or high-voltage batteries for motor vehicles, it is known that a maximum charging capacity of a charging station or its maximum charging capacity cannot be achieved, particularly at low ambient temperatures, due to the high internal resistance of the energy storage device. Furthermore, at such ambient temperatures, the maximum currents or drive power cannot be provided even when driving. To make matters worse, the energy store is often heated before the start of a journey or before or during the charging process of the energy store at a charging station.

Dies führt bei der Nutzung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs insbesondere zu Einbußen bei der Reichweite, beim Komfort und bei den Fahreigenschaften. Neben bekannten Kühlmittelkreisläufen zum Heizen/Kühlen des Energiespeichers, wie sie oben erwähnt worden sind, kommen insbesondere für die oben genannten Zuständen (vor der Fahrt, während Ladevorgang), in denen das Fahrzeug steht, auch zusätzliche Hochvolt-Zuheizer zum Einsatz, wie etwa PTC-Widerstände, die im Kühlmittelkreis so eingebunden werden, dass das Kühlmittel und somit der Energiespeicher erwärmt werden können. Solche Hochvolt-Zuheizer kommen insbesondere beim Ladevorgang oder vor Beginn der Fahrt zum Einsatz, was allerdings zu einem erhöhten Verbrauch an elektrischer Energie führt, wobei insbesondere vor Beginn einer Fahrt hierzu auch zuvor im Energiespeicher aufgenommene elektrische Energie wieder verbraucht wird, was sich direkt auf die Reichweite auswirkt.When using an electrically powered vehicle, this leads in particular to losses in range, comfort and driving characteristics. In addition to known coolant circuits for heating/cooling the energy storage device, as mentioned above, additional high-voltage auxiliary heaters, such as PTC, are also used in the above-mentioned states (before driving, during charging) in which the vehicle is stationary -Resistors that are integrated in the coolant circuit in such a way that the coolant and thus the energy storage device can be heated. Such high-voltage auxiliary heaters are used in particular during the charging process or before the start of a journey, which, however, leads to increased consumption of electrical energy, with electrical energy previously stored in the energy storage device being used again for this purpose, in particular before the start of a journey, which has a direct impact on the affects range.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine verbesserte und vereinfachte Art der Erwärmung von Energiespeichern für ein Kraftfahrzeug anzugeben.The object on which the invention is based is seen as specifying an improved and simplified way of heating energy stores for a motor vehicle.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kälteanlage, ein Verfahren zum Betrieben dieser Kälteanlage und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kälteanlage gemäß den jeweils unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a refrigeration system, a method for operating this refrigeration system and a motor vehicle with such a refrigeration system according to the respective independent patent claims. Advantageous configurations with expedient developments are specified in the dependent patent claims.

Vorgeschlagen wird also eine Kälteanlage für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, wobei die Kälteanlage umfasst:

  • einen Kältemittelverdichter; einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager; einen Verdampfer; einen als weiteren Verdampfer arbeitenden, direkt oder indirekt wirkenden weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, der mit einem Kühlmittelkreislauf verbunden ist, wobei der Kühlmittelkreislauf zum Wärmeaustausch mit wenigstens einem Energiespeicher für elektrische Energie verbunden ist; wobei der Verdampfer und der weitere Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, parallel zueinander angeordnet sind, derart dass Kältemittel wahlweise dem Verdampfer oder/und dem weiteren Wärmeübertrager zuführbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Kälteanlage dazu eingerichtet ist, unter Hochdruck stehendes, erhitztes Kältemittel unter Auslassung des Verdampfers zu dem weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, zu leiten, so dass im Kühlmittelkreislauf zirkulierendes Kühlmittel erwärmt wird und als Wärmequelle zur Abgabe von Wärme an den Energiespeicher dient.
A refrigeration system for an at least partially electrically driven motor vehicle is therefore proposed, the refrigeration system comprising:
  • a refrigerant compressor; a direct or indirect external heat exchanger; an evaporator; a further heat exchanger, in particular a chiller, which works as a further evaporator and acts directly or indirectly, which is connected to a coolant circuit, the coolant circuit being connected to at least one energy store for electrical energy for heat exchange; wherein the evaporator and the further heat exchanger, in particular the chiller, are arranged parallel to one another, such that refrigerant can be fed to the evaporator and/or the further heat exchanger as desired. It is provided that the refrigeration system is set up to conduct high-pressure, heated refrigerant to the further heat exchanger, in particular a chiller, while omitting the evaporator, so that the coolant circulating in the coolant circuit is heated and used as a heat source for dissipating heat to the energy store serves.

Hierdurch ist es möglich, Kältemittel mit möglichst hoher Temperatur und ohne vorherige Abkühlung in einem anderen Wärmeübertrager dem für die Konditionierung des Energiespeichers zuständigen weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, zuführen zu können. Somit kann das Kühlmittel mittels der Kälteanlage effizient erwärmt werden, ohne dass hierzu weitere, hohe Mengen elektrische Energie verbrauchende Hochvolt-Zusatzheizer eingesetzt werden müssen. Das Erwärmen des Kühlmittels und somit des Energiespeichers erfolgt insbesondere mittels der Kälteanlage bzw. des Kältemittelkreises, die bzw. der in einem solchen Fahrzeug vorgesehen ist.This makes it possible to use refrigerant at the highest possible temperature and without prior cooling in another heat exchanger, the additional heat exchanger responsible for conditioning the energy store, in particular a chiller, to be able to deliver. The coolant can thus be heated efficiently by means of the refrigeration system without having to use additional high-voltage auxiliary heaters that consume large amounts of electrical energy. The coolant and thus the energy store are heated in particular by means of the refrigeration system or the coolant circuit that is provided in such a vehicle.

Die Kälteanlage kann dazu eingerichtet sein, den äußeren Wärmeübertrager, der hochdruckseitig stromaufwärts von dem weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, angeordnet ist, derart einzustellen, dass dem durch den äußeren Wärmeübertrager strömenden Kältemittel kaum oder keine Wärme entzogen wird. Insbesondere kann dabei eine Luftzufuhr zu dem äußeren Wärmeübertrager verhindert bzw. unterbunden werden, so dass am weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, maximale Abwärme (vom erhitzten Kältemittel) bereitgestellt werden kann.The refrigeration system can be set up to adjust the external heat exchanger, which is arranged on the high-pressure side upstream of the additional heat exchanger, in particular a chiller, in such a way that little or no heat is extracted from the refrigerant flowing through the external heat exchanger. In particular, an air supply to the outer heat exchanger can be prevented or suppressed, so that maximum waste heat (from the heated refrigerant) can be provided at the further heat exchanger, in particular the chiller.

Alternativ kann die Kälteanlage wenigstens einen den äußeren Wärmeübertrager umgehenden Leitungsabschnitt aufweisen, der dazu eingerichtet ist, einen direkten Kältemittelfluss vom Kältemittelverdichter zu dem weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, bereitzustellen. Hierdurch kann mittels eines einfachen Bypasses eine Verschaltung der Kälteanlage erreicht werden, bei der am weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, maximale Abwärme (vom erhitzten Kältemittel) bereitgestellt werden kann.Alternatively, the refrigeration system can have at least one line section bypassing the external heat exchanger, which is set up to provide a direct refrigerant flow from the refrigerant compressor to the further heat exchanger, in particular a chiller. In this way, by means of a simple bypass, the refrigeration system can be interconnected in which maximum waste heat (from the heated refrigerant) can be provided at the further heat exchanger, in particular the chiller.

Bei der Kälteanlage kann der weitere Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, in einem Chiller-Leitungsabschnitt der Kälteanlage angeordnet sein, wobei stromaufwärts und stromabwärts von dem weiteren Wärmeübertrager eine jeweilige dem weiteren Wärmeübertrager zugeordnete Ventileinrichtung in dem Chiller-Leitungsabschnitt angeordnet ist. Hierdurch kann der Kältemittelstrom, der direkt vom Kältemittelverdichter zum weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, gelangt, auf ein gewünschtes Temperatur- bzw. Druckniveau eingestellt werden, um eine optimale Erwärmung von Kühlmittel zu erreichen, das den Energiespeicher heizt.In the refrigeration system, the additional heat exchanger, in particular a chiller, can be arranged in a chiller line section of the refrigeration system, with a respective valve device assigned to the additional heat exchanger being arranged in the chiller line section upstream and downstream of the additional heat exchanger. As a result, the refrigerant flow, which arrives directly from the refrigerant compressor to the further heat exchanger, in particular the chiller, can be adjusted to a desired temperature or pressure level in order to achieve optimum heating of the coolant that heats the energy store.

Dabei kann die in Bezug auf die Verschaltung der Kälteanlage und auf die Strömungsrichtung von Kältemittel stromabwärts von dem weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, angeordnete Ventileinrichtung ein Expansionsventil sein. Durch ein stromabwärts angeordnetes Expansionsventil kann das heiße und unter Hochdruck stehende Kältemittel auf ein gewünschtes Niederdruckniveau entspannt werden, bevor es wieder dem Kältemittelverdichter zugeführt wird.In this case, the valve device arranged downstream of the additional heat exchanger, in particular a chiller, with respect to the wiring of the refrigeration system and the direction of flow of refrigerant can be an expansion valve. By means of an expansion valve arranged downstream, the hot and high-pressure refrigerant can be expanded to a desired low-pressure level before it is fed back to the refrigerant compressor.

Bei der Kälteanlage kann die in Bezug auf die Verschaltung der Kälteanlage und auf die Strömungsrichtung von Kältemittel stromaufwärts von dem weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, angeordnete Ventileinrichtung ein Expansionsventil oder ein Absperrventil sein.In the refrigeration system, the valve device arranged upstream of the additional heat exchanger, in particular a chiller, with respect to the circuitry of the refrigeration system and the direction of flow of refrigerant can be an expansion valve or a shut-off valve.

Bei der Kälteanlage, insbesondere einer Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion, kann der Kältemittelverdichter mit einem Primärstrang und einem Sekundärstrang verbindbar oder verbunden sein, und in dem Sekundärstrang kann wenigstens ein dritter, eine Wärmequelle darstellender Wärmeübertrager, insbesondere ein Heizregister, angeordnet sein. Dabei kann der äußere Wärmeübertrager im Primärstrang angeordnet sein und der Verdampfer kann im Primärstrang angeordnet sein. Weiter kann zwischen dem Kältemittelverdichter und dem äußeren Wärmeübertrager ein Primärstrangventil angeordnet sein, und zwischen dem Kältemittelverdichter und dem dritten, eine Wärmequelle darstellenden Wärmeübertrager, insbesondere Heizregister, kann ein Sekundärstrangventil angeordnet sein.In the refrigeration system, in particular a refrigeration system with a heat pump function, the refrigerant compressor can be or can be connected to a primary line and a secondary line, and at least a third heat exchanger representing a heat source, in particular a heating register, can be arranged in the secondary line. In this case, the external heat exchanger can be arranged in the primary line and the evaporator can be arranged in the primary line. Furthermore, a primary branch valve can be arranged between the refrigerant compressor and the external heat exchanger, and a secondary branch valve can be arranged between the refrigerant compressor and the third heat exchanger representing a heat source, in particular a heating coil.

Dabei kann bei der Kälteanlage zwischen dem Primärstrangventil und dem äußeren Wärmeübertrager ein weiteres Absperrventil angeordnet sein, wobei zwischen dem Primärstrangventil und dem weiteren Absperrventil ein den äu-ßeren Wärmeübertrager umgehender Leitungsabschnitt des Sekundärstrangs abzweigt. Hierdurch kann ein oben bereits beschriebener Bypass des äußeren Wärmeübertragers auch bei einer Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion bereitgestellt werden.A further shut-off valve can be arranged in the refrigeration system between the primary branch valve and the outer heat exchanger, with a line section of the secondary branch bypassing the outer heat exchanger branching off between the primary branch valve and the further shut-off valve. As a result, a bypass of the external heat exchanger, which has already been described above, can also be provided in a refrigeration system with a heat pump function.

Zusätzlich kann im Sekundärstrang stromabwärts von dem dritten Wärmeübertrager, insbesondere Heizregister, ein Rückschlagventil angeordnet sein, das einen Rückstrom von Kältemittel in den dritten Wärmeübertrager, insbesondere Heizregister, verhindert, wenn das Sekundärstrangventil geschlossen ist, das Primärstrangventil geöffnet ist und das weitere Absperrventil geschlossen ist.In addition, a check valve can be arranged in the secondary line downstream of the third heat exchanger, in particular the heating register, which prevents refrigerant from flowing back into the third heat exchanger, in particular the heating register, when the secondary line valve is closed, the primary line valve is open and the other shut-off valve is closed.

Die Kälteanlage kann eine Steuereinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, ein nachfolgend beschriebenes Verfahren durchzuführen.The refrigeration system can include a control device that is set up to carry out a method described below.

Vorgeschlagen wird auch ein Verfahren zum Betrieben einer oben beschriebenen Kälteanlage, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Betreiben des Kältemittelverdichters,A method for operating a refrigeration system described above is also proposed, the method comprising the following steps: operating the refrigerant compressor,

Einstellen der Verschaltung der Kälteanlage, derart dass ein Gesamtmassenstrom von Kältemittel unter Hochdruck von dem Kältemittelverdichter zu dem weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Chiller geleitet wird,
wobei der im Leitungsweg zwischen dem Kältemittelverdichter und dem weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, angeordnete äußere Wärmeübertrager oder dritte Wärmeübertrager, insbesondere Heizregister, so eingestellt wird, dass die Wärmeabgabe an ein den betreffenden Wärmeübertrager durchströmendes Medium, insbesondere Luft, minimiert wird; oder
wobei Ventileinrichtungen der Kälteanlage so eingestellt werden, dass der Kältemittelstrom an dem äußeren Wärmeübertrager oder an dem dritten Wärmeübertrager, insbesondere Heizregister, vorbei geleitet wird.
Adjusting the wiring of the refrigeration system in such a way that a total mass flow of refrigerant is routed under high pressure from the refrigerant compressor to the further heat exchanger, in particular the chiller,
wherein the line between the refrigerant compressor and the further heat exchanger, ins special chillers, arranged external heat exchangers or third heat exchangers, in particular heating registers, are adjusted in such a way that the heat emission to a medium flowing through the relevant heat exchanger, in particular air, is minimized; or
valve devices of the refrigeration system being set in such a way that the flow of refrigerant is routed past the external heat exchanger or the third heat exchanger, in particular a heating register.

Weitere optionale Verfahrensmerkmale können aus den oben beschriebenen strukturellen und funktionalen Merkmale der Kälteanlage abgeleitet werden. Dies beinhaltet insbesondere auch Verfahrensschritte zur Einstellung von Ventileinrichtungen.Other optional process features can be derived from the structural and functional features of the refrigeration system described above. In particular, this also includes method steps for setting valve devices.

Ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, kann eine oben beschriebene Kälteanlage aufweisen. Bei einem Elektrofahrzeug kann der effiziente Betrieb der Kälteanlage zu Stromeinsparungen führen, so dass hierdurch eine größere Reichweite des Elektrofahrzeugs erzielt werden kann. Insbesondere kann durch die hier vorgestellte Kälteanlage der Energiespeicher auf einem Temperaturniveau gehalten werden, das eine optimale Speicherung und Freigabe von elektrischer Energie ermöglicht.A motor vehicle, in particular an at least partially electrically operated motor vehicle, can have a refrigeration system as described above. In 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. In particular, the energy store can be kept at a temperature level by the refrigeration system presented here that enables optimal storage and release of electrical energy.

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 schematisches und vereinfachtes Schaltbild einer weiteren Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug;
  • 3 ein schematisches und vereinfachtes Schaltbild einer weiteren Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug;
  • 4 ein schematisches und vereinfachtes Schaltbild einer weiteren Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug;
  • 5 ein schematisches und vereinfachtes Schaltbild einer weiteren Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug:
  • 6 ein vereinfachtes Diagramm eines Verfahrens zum Betrieben einer Kälteanlage.
Further advantages and details of the invention result 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 schematic and simplified circuit diagram of another refrigeration system for a motor vehicle;
  • 3 a schematic and simplified circuit diagram of another refrigeration system for a motor vehicle;
  • 4 a schematic and simplified circuit diagram of another refrigeration system for a motor vehicle;
  • 5 a schematic and simplified circuit diagram of another refrigeration system for a motor vehicle:
  • 6 a simplified diagram of a method of operating a 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 in einem Kälteanlagenbetrieb (kurz auch AC-Betrieb genannt) 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.In 1 an embodiment of a refrigeration system 10 for a motor vehicle is shown schematically and in simplified form. The refrigeration system 10 includes a refrigerant circuit 11, which can be operated in a refrigeration system mode (also called AC mode for short). In the embodiment shown, the refrigeration system 10 comprises a refrigerant compressor 12, an external heat exchanger 18, an internal heat exchanger 20, an evaporator 22 and an accumulator or refrigerant collector 24. The external heat exchanger 18 can be designed as a condenser or gas cooler.

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 22 is shown here by way of example as a front evaporator for a vehicle. The evaporator 22 is also representative of other evaporators possible in a vehicle, such as rear evaporators, which can be arranged parallel to one another in terms of flow. In other words, the refrigeration system 10 includes at least one evaporator 22.

Die Kälteanlage 10 umfasst einen weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Verdampfer bzw. Chiller 28. Der Chiller 28 ist strömungstechnisch parallel zum Verdampfer 22 vorgesehen. Der Chiller 28 kann beispielsweise zur Kühlung einer elektrischen Komponente, insbesondere eines hier nur schematisch dargestellten elektrischen Energiespeichers 40 (beispielsweise Hochvolt-Batterie), 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. Die elektrische Komponenten bzw. der elektrische Energiespeicher 40 kann mit dem Chiller 28 mittels eines Kühlmittelkreislaufs 28.2 für den Wärmeaustausch verbunden sein.The refrigeration system 10 includes a further heat exchanger, in particular an evaporator or chiller 28 . The chiller 28 is provided parallel to the evaporator 22 in terms of flow. The chiller 28 can be used, for example, to cool an electrical component, in particular an electrical energy store 40 (for example a high-voltage battery, shown only schematically here), of the vehicle, but also to implement a water heat pump function using the waste heat from at least one electrical component. An expansion valve AE1 is connected upstream of the chiller 28 . The electrical components or the electrical energy store 40 can be connected to the chiller 28 by means of a coolant circuit 28.2 for heat exchange.

Der weitere Wärmeübertrager, insbesondere Chiller 28, ist in einem Chiller-Leitungsabschnitt 28.1 des Kältemittelkreislaufs 11 angeordnet. Der Chiller-Leitungsabschnitt 28.1 erstreckt sich hier beispielsweise zwischen einer Abzweigung Ab4 und einer Abzweigung Ab2. Stromaufwärts und stromabwärts von dem weiteren Wärmeübertrager 28 (Chiller) ist jeweils ein Expansionsventil AE1, AE5 angeordnet.The further heat exchanger, in particular the chiller 28, is arranged in a chiller line section 28.1 of the refrigerant circuit 11. The chiller line section 28.1 extends here, for example, between a branch Ab4 and a branch Ab2. An expansion valve AE1, AE5 is arranged upstream and downstream of the additional heat exchanger 28 (chiller).

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 Verdampfer 22 in einem Klimagerät 32 untergebracht sein. Dabei kann das elektrische Heizelement 30 dem Verdampfer 22 nachgeschaltet angeordnet sein.The refrigeration system 10 can also have an electrical heating element 30 which is designed, for example, as a high-voltage PTC heating element. The electric heating element 30 is used as an additional heater for a supply air flow L guided into the vehicle interior. The electric heating element 30 can be accommodated together with the evaporator 22 in an air conditioning unit 32 . In this case, the electrical heating element 30 can be arranged downstream of the evaporator 22 .

Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgende Beschreibung des Kältemittelflusses zum Erwärmen bzw. Heizen des Energiespeichers 40 jeweils mit entsprechenden Pfeilsymbolen (>) entlang des Kältemittelkreislaufs 11 in den Figuren dargestellt ist. Es wird weiter darauf hingewiesen, dass in den 1 bis 5 jeweils mehrere Temperatur- oder/und Drucksensoren ptX (X = Zahl) dargestellt sind, wobei diese insbesondere dazu dienen, entsprechende Temperatur- oder/und Druckwerte erfassen zu können, die beim Betrieb der Kälteanlage 10 berücksichtigt werden können. Es wird darauf hingewiesen, dass die Lage oder/und die Anzahl an solchen Sensoren auch variieren kann und hier in den 1 bis 5 rein beispielhaft gezeigt ist.It is pointed out that the following description of the refrigerant flow for warming up or heating the energy store 40 is shown in each case with corresponding arrow symbols (>) along the refrigerant circuit 11 in the figures. It is further noted that in the 1 until 5 several temperature and/or pressure sensors ptX (X=number) are shown, these serving in particular to be able to detect corresponding temperature and/or pressure values that can be taken into account during operation of the refrigeration system 10 . It is pointed out that the position and/or the number of such sensors can also vary, and here in the 1 until 5 is shown purely as an example.

Für das Erwärmen bzw. Heizen des Energiespeichers 40 kann die Kälteanlage 10 der 1 wie folgt eingestellt werden. Das Kältemittel wird im Kältemittelverdichter 12 verdichtet und erhitzt. Das Kältemittel strömt zum äußeren Wärmeübertrager 18, der bzw. dessen Umfeld so eingestellt ist, dass er nicht aktiv von Luft durchströmt wird. Hierdurch wird dem erhitzten Kältemittel im äußeren Wärmeübertrager 18 keine oder nur wenig Wärme entzogen. Das Kältemittel strömt unter Hochdruck durch den äußeren Wärmeübertrager 18.For the heating of the energy store 40, the refrigeration system 10 can 1 be set as follows. The refrigerant is compressed and heated in the refrigerant compressor 12 . The refrigerant flows to the external heat exchanger 18, which or the environment thereof is set in such a way that air does not actively flow through it. As a result, little or no heat is extracted from the heated refrigerant in the external heat exchanger 18 . The refrigerant flows under high pressure through the external heat exchanger 18.

Bei geschlossenem Expansionsventil AE2 wird der gesamte Massenstrom an Kältemittel durch das verlustfrei geöffnete Expansionsventil AE1 geleitet. Danach gelangt das Kältemittel unter Hochdruck und erhitzt in den weiteren Wärmeübertrager 28 (Chiller). Im Chiller 28 erfolgt dann eine Wärmeabgabe an das Kühlmittel im Kühlmittelkreislauf 28.2. Das auf diese Weise erwärmte Kühlmittel zirkuliert im Kühlmittelkreislauf 28.2 zum Energiespeicher 40 und erwärmt bzw. heizt diesen.When the expansion valve AE2 is closed, the entire mass flow of refrigerant is routed through the expansion valve AE1, which is open without loss. The refrigerant then arrives under high pressure and is heated in the additional heat exchanger 28 (chiller). In the chiller 28, heat is then given off to the coolant in the coolant circuit 28.2. The coolant heated in this way circulates in the coolant circuit 28.2 to the energy store 40 and warms or heats it.

Es sei angemerkt, dass für eine Durchströmung des Chillers 28 mit Kältemittel unter Hochdruck dieser entsprechend mechanisch und natürlich auch thermisch auszulegen ist.It should be noted that for the coolant to flow through the chiller 28 under high pressure, the latter must be designed accordingly mechanically and, of course, also thermally.

Stromabwärts von dem Chiller 28 ist das Expansionsventil AE5 in dem Chiller-Leitungsabschnit 28.1 angeordnet. Mittels des Expansionsventils AE5 kann das aus dem Chiller 28 austretende Kältemittel auf ein Niederdruckniveau entspannt werden. Danach gelangt das Kältemittel wieder zum Kältemittelverdichter 12. Mittels der in 1 dargestellten Kälteanlage 10 ist somit ein einfaches Erwärmen bzw. Heizen des Energiespeichers 40 möglich, ohne dass hierzu am Energiespeicher 40 selbst oder entlang des Kühlmittelkreislaufs 28.2 elektrische Zusatzheizer vorzusehen sind.The expansion valve AE5 is arranged downstream of the chiller 28 in the chiller line section 28.1. The refrigerant exiting from the chiller 28 can be expanded to a low-pressure level by means of the expansion valve AE5. The refrigerant then returns to the refrigerant compressor 12. By means of the in 1 In the refrigeration system 10 shown, it is thus possible to simply warm up or heat the energy store 40 without having to provide additional electrical heaters on the energy store 40 itself or along the coolant circuit 28.2.

Bei dieser beispielhaften Art der Prozessführung erfolgt die Wärmegewinnung für den Hochvoltspeicher per Betrieb der Kälteanlage 10 als Dreiecksprozess. Es wird nur die in Wärme umgewandelte Antriebsleistung des Verdichters 12 für die Wärmeerzeugung herangezogen.In this exemplary type of process management, the heat for the high-voltage storage device is obtained by operating the refrigeration system 10 as a triangular process. Only the drive power of the compressor 12 that has been converted into heat is used for heat generation.

Alternativ zu dem oben beschriebenen linksläufigen Dreiecksprozess, bei dem der Chiller 28 mit Kältemittel unter Hochdruck beaufschlagt ist, kann auch ein rechtsläufiger Dreiecksprozess genutzt werden, bei dem der Chiller 28 mit Kältemittel unter reduziertem Mittel- oder Niederdruck beaufschlagt ist. Dabei wird auf AE5 verzichtet und das Kältemittel vom Verdichter 12 kommend über das Expansionsorgan AE1 direkt in den Chiller 28 entspannt. Vorteilhaft dabei ist insbesondere der Einsatz des weiterhin als Niederdruckkomponente ausgelegten Chillers 28. Die zu erwartenden Kältemitteltemperaturen am Eintritt des Chillers 28 sind jedoch niedriger als bei linksläufigem Prozess, da die Isothermen im Bereich von überhitzen Kältemittel innerhalb des Ig p,h-Diagramms nicht senkrecht verlaufen und dadurch über die Expansion Wärmeverluste zu verzeichnen sind.As an alternative to the left-hand triangular process described above, in which the chiller 28 is charged with refrigerant under high pressure, a clockwise triangular process can also be used in which the chiller 28 is charged with refrigerant at reduced medium or low pressure. In this case, AE5 is dispensed with and the refrigerant coming from the compressor 12 is expanded directly into the chiller 28 via the expansion element AE1. The use of the chiller 28, which is still designed as a low-pressure component, is particularly advantageous. However, the refrigerant temperatures to be expected at the inlet of the chiller 28 are lower than in the left-hand process, since the isotherms in the area of overheated refrigerant within the Ig p,h diagram do not run vertically and as a result, heat losses are recorded via the expansion.

2 zeigt eine weitere Kälteanlage 10, bei der Kältemittel vom Kältemittelverdichter 12 zum Chiller 28 gelangen kann unter Umgehung des äußeren Wärmeübertragers 18. Hierzu kann in einem eingangsseitigen Leitungsabschnitt 18.1 zwischen dem Kältemittelverdichter 12 und dem äußeren Wärmeübertrager 18 ein Absperrventil A6 vorgesehen sein, so dass das Einströmen von Kältemittel in den äußeren Wärmeübertrager 18 gesperrt oder freigegeben werden kann. Ausgehend von einem Abzweig Ab3 ist ein Bypassabschnitt 18.2 vorgesehen, in dem ein Absperrventil A2 angeordnet ist. Bei einer Abzweigung Ab6 sind ein ausgangsseitiger Leitungsabschnitt 18.3 und der Bypassabschnitt 18.2 miteinander verbunden. In dem ausgangsseitigen Leitungsabschnitt 18.3 ist ein eine Absperrfunktion erfüllendes Ventil, hier als Rückschlagventil R6 dargestellt, angeordnet. 2 shows another refrigeration system 10, in which refrigerant can get from the refrigerant compressor 12 to the chiller 28, bypassing the external heat exchanger 18 of refrigerant in the external heat exchanger 18 can be blocked or released. Starting from a branch Ab3, a bypass section 18.2 is provided, in which a shut-off valve A2 is arranged. In the case of a branch Ab6, a line section 18.3 on the output side and the bypass section 18.2 are connected to one another. In the line section 18.3 on the outlet side, a valve fulfilling a shut-off function, shown here as a check valve R6, is arranged.

Über den Bypassabschnitt 18.2 kann bei geöffnetem Absperrventil A2 und bei geschlossenem Absperrventil A6 das erhitzte Kältemittel von dem Kältemittelverdichter 12 zum Chiller 28 strömen, und zwar unter Umgehung des äußeren Wärmeübertragers 18. Bei dieser Einstellung der Absperrventile A2 und A6 kann also ein Erwärmen bzw. Heizen des Energiespeichers 40 erfolgen, wobei stromabwärts von dem äußeren Wärmeübertrager 18 bzw. von der Abzweigung Ab6 die obigen Ausführungen zur 1 analog gelten.When the shut-off valve A2 is open and the shut-off valve A6 is closed, the heated refrigerant can flow via the bypass section 18.2 from the refrigerant compressor 12 to the chiller 28, bypassing the external heat exchanger 18. With this setting of the shut-off valves A2 and A6, heating can therefore take place of the energy store 40 take place, with the above explanations for downstream of the external heat exchanger 18 or of the branch Ab6 1 apply analogously.

Alternativ können die beiden Ventile A2 und A6 in ein nicht dargestelltes 3-2-Wege-Ventil zusammengefasst und dieses kann in der Abzweigstelle Ab3 angeordnet werden.Alternatively, the two valves A2 and A6 can be combined in a 3-2-way valve (not shown) and this can be arranged in the branch point Ab3.

3 zeigt eine weitere Konfiguration einer Kälteanlage 10, bei der Kältemittel vom Kältemittelverdichter 12 zum Chiller 28 gelangen kann unter Umgehung des äußeren Wärmeübertragers 18, aber auch unter Einbezug des äußeren Wärmeübertragers 18. Hierzu kann in einem eingangsseitigen Leitungsabschnitt 18.1 zwischen dem Kältemittelverdichter 12 und dem äußeren Wärmeübertrager 18 ein Absperrventil A6 vorgesehen sein, so dass - je nach Situation - das Einströmen von Kältemittel in den äußeren Wärmeübertrager 18 gesperrt oder freigegeben werden kann. Ausgehend von einem Abzweig Ab3 ist ein Bypassabschnitt 18.2 vorgesehen, in dem ein Absperrventil A2 angeordnet ist. Der Bypassabschnitt 18.2 erstreckt sich dabei von dem Abzweig Ab3 zu dem Abzweig Ab4. 3 shows another configuration of a refrigeration system 10, in which the refrigerant can get from the refrigerant compressor 12 to the chiller 28, bypassing the external heat exchanger 18, but also including the external heat exchanger 18. For this purpose, in an input-side line section 18.1 between the refrigerant dense 12 and the outer heat exchanger 18, a shut-off valve A6 may be provided so that - depending on the situation - the inflow of refrigerant into the outer heat exchanger 18 can be blocked or released. Starting from a branch Ab3, a bypass section 18.2 is provided, in which a shut-off valve A2 is arranged. The bypass section 18.2 extends from the branch Ab3 to the branch Ab4.

Zusätzlich kann in diesem Bypass-Abschnitt 18.2 stromaufwärts des Abzweigpunktes Ab4 ein weiteres Rückschlagventil R3 (gestrichelt dargestellt) positioniert werden, um für bestimmte Systembetriebszustände eine Kältemittelumverlagerung zu vermeiden. Über eine nicht dargestellte Verbindungsleitung auf die Niederdruckseite des Kältekreislaufs 10, die ihrerseits ein ansteuerbares Absperrorgan aufweist, kann eine Absaugung von Kältemittel, im Fall eines inaktiven Systemabschnittes 18.2, erfolgen.In addition, another check valve R3 (shown in broken lines) can be positioned in this bypass section 18.2 upstream of the branching point Ab4, in order to avoid refrigerant relocation for certain system operating states. In the case of an inactive system section 18.2, refrigerant can be sucked off via a connecting line (not shown) to the low-pressure side of the refrigeration circuit 10, which in turn has a controllable shut-off device.

Über den Bypassabschnitt 18.2 kann bei geöffnetem Absperrventil A2 und bei geschlossenem Absperrventil A6 das erhitzte Kältemittel von dem Kältemittelverdichter 12 zum Chiller 28 strömen, und zwar unter Umgehung des äußeren Wärmeübertragers 18. Optional kann zur Vermeidung von Kältemittelumverlagerungen ein Rückschlagventil R2 vorgesehen sein, das beispielsweise stromaufwärts von dem Abzweig Ab4 angeordnet ist. Auch hier können die beiden Absperrventile A2 und A6 in ein 3-2-Wegeventil zusammengeführt werden, das im Abzweigpunkt Ab3 angeordnet werden kann.When the shut-off valve A2 is open and the shut-off valve A6 is closed, the heated refrigerant can flow from the refrigerant compressor 12 to the chiller 28 via the bypass section 18.2, bypassing the external heat exchanger 18. Optionally, a check valve R2 can be provided to prevent refrigerant transfers, which can be installed upstream, for example from branch Ab4. Here, too, the two shut-off valves A2 and A6 can be brought together in a 3-2-way valve, which can be arranged in the branching point Ab3.

Generell sei angemerkt, dass insbesondere auch durch die Zusammenführung von Einzelventilen, wie bspw. A2 und A6, zu Mehrwegeventilen, die Anzahl an separaten ausgeführten Komponenten reduziert und die Kompaktheit des Systems erhöht und damit der Bauraumbedarf reduziert werden kann.In general, it should be noted that the combination of individual valves, such as A2 and A6, to form multi-way valves reduces the number of separately designed components and increases the compactness of the system, thereby reducing the space required.

Auch bei einer Konfiguration der Kälteanlage 10 gemäß 3 funktioniert das Erwärmen bzw. Heizen des Energiespeichers 40 quasi über einen Dreiecksprozess unter Einbeziehung oder Bypassen des äußeren Wärmeübertragers 18. Dabei ist das Absperrventil A6 geöffnet und das Absperrventil A2 ist geschlossen. Das erhitzte Kältemittel strömt bei einer derartigen Verschaltung ähnlich wie für die 1 beschrieben, zum äußeren Wärmeübertrager 18, der so eingestellt ist, dass er nicht aktiv von Luft durchströmt wird. Hierdurch wird dem erhitzten Kältemittel im äußeren Wärmeübertrager 18 keine oder nur wenig Wärme entzogen. Das Kältemittel strömt unter Hochdruck durch den äußeren Wärmeübertrager 18. Stromabwärts von dem äußeren Wärmeübertrager 18 gelten die obigen Ausführungen zur 1 analog.Even with a configuration of the refrigeration system 10 according to FIG 3 the heating or heating of the energy store 40 works as it were via a triangular process involving or bypassing the external heat exchanger 18. The shut-off valve A6 is open and the shut-off valve A2 is closed. With such a connection, the heated refrigerant flows in a manner similar to that for the 1 described, to the outer heat exchanger 18, which is set so that it is not actively flowed through by air. As a result, little or no heat is extracted from the heated refrigerant in the external heat exchanger 18 . The refrigerant flows under high pressure through the external heat exchanger 18. Downstream of the external heat exchanger 18, the above statements apply 1 analogous.

Alternativ ist das Absperrventil A2 geöffnet und das Absperrventil A6 ist geschlossen und das Kältemittel strömt ohne Wärmeaufnahme aus seinem Umfeld über den Leitungsabschnitt 18.2 hin zum Chiller 28.Alternatively, the shut-off valve A2 is open and the shut-off valve A6 is closed and the refrigerant flows from its surroundings via the line section 18.2 to the chiller 28 without absorbing heat.

4 zeigt eine weitere Konfiguration einer Kälteanlage 10, bei der Kältemittel vom Kältemittelverdichter 12 zum Chiller 28 gelangen kann unter Umgehung des äußeren Wärmeübertragers 18. Bei der Konfiguration der 4 sind sowohl der äußere Wärmeübertrager 18, als auch der weitere Wärmeübertrager 28 (Chiller) bidirektional durchströmbar. 4 shows a further configuration of a refrigeration system 10, in which refrigerant can reach the chiller 28 from the refrigerant compressor 12, bypassing the external heat exchanger 18. In the configuration of 4 both the outer heat exchanger 18 and the further heat exchanger 28 (chiller) can be flown through in both directions.

Der Bypassabschnitt 18.2 erstreckt in dieser Konfiguration von dem Abzweig Ab3 zu einem Abzweig Ab7. Beim Abzweig Ab7 sind der Bypassabschnitt 18.2 und der Chiller-Leitungsabschnitt 28.1 miteinander verbunden. Anders ausgedrückt kann auch davon gesprochen werden, dass zwischen dem Abzweig Ab3 und dem Abzweig Ab4 ein Chiller-Leitungsabschnitt gebildet ist. Im Übrigen ist die Kälteanlage 10 der 4 gleich aufgebaut wie diejenige der 1.In this configuration, the bypass section 18.2 extends from the branch Ab3 to a branch Ab7. In the case of branch Ab7, the bypass section 18.2 and the chiller line section 28.1 are connected to one another. In other words, it can also be said that a chiller line section is formed between the branch Ab3 and the branch Ab4. Incidentally, the refrigeration system 10 is the 4 constructed the same as that of 1 .

Über den Bypassabschnitt 18.2 kann bei geöffnetem Absperrventil A2 und bei geschlossenem Absperrventil A6 das erhitzte Kältemittel von dem Kältemittelverdichter 12 zum Chiller 28 strömen, und zwar unter Umgehung des äußeren Wärmeübertragers 18. Während bei den Kälteanlagen der 1 bis 3 das erhitze Kältemittel bezogen auf die Figuren von links in den Chiller 28 strömt, ist in der Konfiguration der 4 die Strömungsrichtung umgekehrt. Das Kältemittel strömt von der rechten Seite in den Chiller 28. Dabei ist das Expansionsventil AE5 geschlossen. Stromabwärts des Chillers 28 strömt das Kältemittel dann durch das Expansionsventil AE1, das so eingestellt ist, dass eine gewünschte Entspannung des Kältemittels in den äußeren Wärmeübertrager 18 erreicht wird. Das Expansionsventil AE2 ist in dieser Verschaltung geschlossen. Das Kältemittel strömt dann nach dem äußeren Wärmeübertrager 18 über das geöffnete Absperrventil A7 zur Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufs 11 und wieder zum Kältemittelverdichter 12. Das System kann gemäß 4 als Luftwärmepumpe betrieben werden für den Fall, dass der äußere Wärmeübertrager 18 aktiv mit Umgebungsluft durchströmt wird. Alternativ kann bei einem nicht mit Luft beaufschlagten äußeren Wärmeübertrager das System als Dreiecksprozess fungieren.The heated refrigerant can flow from the refrigerant compressor 12 to the chiller 28 via the bypass section 18.2 when the shut-off valve A2 is open and the shut-off valve A6 is closed, bypassing the external heat exchanger 18 1 until 3 the heated refrigerant based on the figures from the left flows into the chiller 28 is in the configuration of 4 the direction of flow is reversed. The refrigerant flows into the chiller 28 from the right-hand side. The expansion valve AE5 is closed. The refrigerant then flows downstream of the chiller 28 through the expansion valve AE1, which is set in such a way that a desired expansion of the refrigerant in the external heat exchanger 18 is achieved. The expansion valve AE2 is closed in this configuration. After the external heat exchanger 18, the refrigerant then flows via the open shut-off valve A7 to the low-pressure side of the refrigerant circuit 11 and back to the refrigerant compressor 12. The system can according to FIG 4 be operated as an air heat pump in the event that the external heat exchanger 18 is actively flowed through with ambient air. Alternatively, with an external heat exchanger that is not subjected to air, the system can function as a triangular process.

Bei dieser Einstellung der Absperrventile A2 und A6 kann also ein Erwärmen bzw. Heizen des Energiespeichers 40 erfolgen, wobei das Kältemittel im Kältemittekreislauf zwischen dem Abzweig Ab3 und dem Abzweig Ab2 eine andere Strömungsrichtung aufweist als in den zuvor beschriebenen Beispielen der 1 bis 3.With this setting of the shut-off valves A2 and A6, the energy store 40 can be heated or heated, with the refrigerant in the refrigerant circuit between the branch Ab3 and the branch Ab2 having a different flow direction than in the examples described above 1 until 3 .

5 zeigt eine weitere Konfiguration einer Kälteanlage 10, die insbesondere auch eine Wärmepumpenfunktion aufweist. Zusätzlich bzw. ergänzend zu der Konfiguration gemäß der 1 ist stromabwärts des Verdichters 12 ein Absperrventil A4 angeordnet. Stromaufwärts des Verdampfers 22 ist ein Expansionsventil AE2 vorgesehen. 5 shows a further configuration of a refrigeration system 10, which in particular also has a heat pump function. In addition or in addition to the configuration according to the 1 a check valve A4 is arranged downstream of the compressor 12 . An expansion valve AE2 is provided upstream of the evaporator 22 .

Im Rahmen der Beschreibung der 5 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.As part of the description of 5 the section from the compressor 12 to the external heat exchanger 18, to the internal heat exchanger 20 and to the evaporator 22 is referred to as the primary line 14 in the entire refrigerant circuit 11 of the refrigeration system 10.

Die Kälteanlage 10 umfasst weiter einen dritten Wärmeübertrager, insbesondere ein Heizregister 26 (auch als Heizkondensator oder Heizgaskühler bezeichnet). Stromaufwärts des Heizregisters 26 ist ein Absperrventil A3 angeordnet. Stromabwärts des Heizregisters 26 ist ein Absperrventil A1 angeordnet. Ferner ist stromabwärts des Heizregisters 26 ein Expansionsventil AE4 angeordnet.The refrigeration system 10 also includes a third heat exchanger, in particular a heating register 26 (also referred to as a heating condenser or heating gas cooler). A shut-off valve A3 is arranged upstream of the heating register 26 . A shut-off valve A1 is arranged downstream of the heating register 26 . Furthermore, an expansion valve AE4 is arranged downstream of the heating register 26 .

Im Rahmen der Beschreibung der 5 wird in dem gesamten Kältemittelkreislauf der Kälteanlage 10 der Abschnitt vom Verdichter 12 zum Heizregister 26, zum Expansionsventil AE4 und zu einem Abzweig Ab6 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 18 fluidverbindbar ist. Dabei mündet der Sekundärstrang 16 bzw. der Reheat-Zweig 16.2 bei einem Abzweigpunkt Ab6 in den Primärstrang 14.As part of the description of 5 the section from the compressor 12 to the heating register 26, to the expansion valve AE4 and to a branch Ab6 is referred to as the secondary line 16 in the entire refrigerant circuit of the refrigeration system 10. The secondary branch 16 includes a heating branch 16.1, which extends from the shut-off valve A3 via the heating register 26 to the shut-off valve A1. Secondary line 16 also includes an after-heating branch or reheat branch 16.2, which can be fluidly connected to heating register 26 upstream and to external heat exchanger 18 downstream. The secondary line 16 or the reheat branch 16.2 opens into the primary line 14 at a branching point Ab6.

Die Kälteanlage 10 der 5 kann in unterschiedlichen Modi betrieben werden, die nachfolgend kurz beschrieben werden.The refrigeration system 10 of 5 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 Absperrventil A4 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 compressed to high pressure flows from the refrigerant compressor 12 when the shut-off valve A4 is open into the outer heat exchanger 18. From there it flows to the high-pressure section of the inner heat exchanger 20 and the fully open expansion valve AE3. The refrigerant can flow to the expansion valve AE2 and into the interior evaporator 22 via a branch point Ab1 (evaporator section 22.1). In parallel or alternatively, the refrigerant can flow into the chiller 28 (chiller section 28.1) via a branch point Ab4 and the expansion valve AE1. The refrigerant flows from the evaporator 22 and/or the chiller 28 on the low-pressure side into the collector 24 and through the low-pressure section of the internal heat exchanger 20 back to the compressor 12.

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.In AC operation, the heating branch 16.1 or the secondary line 16 is shut off by means of the shut-off valve A3, so that hot refrigerant cannot flow through the heating register 26. To retrieve refrigerant from the inactive heating branch 16.1, the shut-off element A5 designed as a shut-off valve can be opened, so that the refrigerant can flow in the direction of the collector 24 via the shut-off element A5 and the check valve R2, with the shut-off element A2 being closed at the same time.

Im Heizbetrieb des Kältemittelkreislaufs 11 wird das Absperrventil A4 geschlossen und das Absperrventil A3 geöffnet, so dass heißes Kältemittel in den Heizzweig 16.1 strömen kann.In the heating mode of the refrigerant circuit 11, the shut-off valve A4 is closed and the shut-off valve A3 is opened, so that hot refrigerant can flow into the heating branch 16.1.

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.In order to carry out the heating function by means of the chiller 28 in order to implement water heat pump operation, the refrigerant compressed by means of the refrigerant compressor 12 flows into the heating register 26 via the open shut-off valve A3. At the heating register 26, heat is given off to a supply air flow L guided into the vehicle interior. The refrigerant then flows via the open shut-off valve A1 and the branch point Ab1. It is expanded by means of the expansion valve AE1 in the chiller 28 to absorb waste heat from the electrical and/or electronic components arranged in a coolant circuit 28.2. With this heating function, the expansion valves AE3 and AE4 are closed, the shut-off valve A5 is closed and the shut-off valve A2 is open. In this case, via the shut-off valve A2 during water heat pump operation, refrigerant that has been removed can be sucked out of a bidirectional branch 14.1 or the primary line 14 and fed to the collector 24 via the check valve R2.

Zur Durchführung der Heizfunktion für den Innenraum des Kraftfahrzeugs 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 for the interior of the motor vehicle by means of the external heat exchanger 18 as a heat pump evaporator, the refrigerant compressed by the refrigerant compressor 12 flows via the open shut-off valve A3 to release heat to an inlet air flow L into the heating register 26. It is then released via the open shut-off valve A1 expanded by means of the expansion valve AE3 in the outer heat exchanger 18 to absorb heat from the ambient air. The refrigerant then flows via a heat pump return branch 15 to the collector 24 and back to the refrigerant compressor 12. The expansion valves AE1, AE2 and AE4 remain closed, as does the shut-off valve A5.

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 in that, when the shut-off valve A1 is open, the refrigerant compressed by the refrigerant compressor 12 is expanded into the chiller 28 by means of the expansion valve AE1, with no mass flow being generated at the same time on the coolant side, i.e. in the coolant circuit 28.2, i.e. the as Coolant fluid used, such as water or water-glycol mixture, remains on the coolant side of the chiller 28 or the chiller 28 is not actively flowed through by coolant. 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 an after-heating or reheat operation, the supply air flow L fed into the vehicle interior is first cooled by means of the evaporator 22 and thus dehumidified. With the heat transferred to the refrigerant by evaporation and dehumidification and the heat supplied to the refrigerant via the compressor 12, the supply air flow L can be completely or at least partially reheated by means of the heating register 26.

Hierzu weist die Kälteanlage 10, insbesondere das Klimagerät 32, zwischen dem Verdampfer 22 und dem Heizregister 26 einstellbare, insbesondere steuerbare und schwenkbare, Temperaturklappen auf, die hier aber nicht weiter dargestellt sind.For this purpose, the refrigeration system 10, in particular the air conditioning unit 32, between the evaporator 22 and the heating register 26 has adjustable, in particular controllable and pivotable, temperature flaps, which are not shown here in detail.

Die in 5 dargestellte Kälteanlage 10 kann, wie oben bereits für die anderen Kälteanlagen 10 der 1 bis 4 beschrieben, dazu genutzt bzw. eingerichtet sein, den Energiespeicher 40 zu erwärmen bzw. zu heizen. Dabei kann der sogenannten Reheat-Zweig 16.2 wie der oben für die 2 und 3 beschriebene Bypassabschnitt 18.2 eingesetzt werden. Damit Kältemittel vom Kältemittelverdichter 12 unter Hochdruck und erhitzt zum weiteren Wärmeübertrager bzw. Chiller 28 gelangt, wird das Primärstrangventil A4 geöffnet, während das Sekundärstrangventil A3 geschlossen ist. Weiter sind die Absperrventilie A6 und A2 geschlossen, so dass das Kältemittel an dem Abzweig Ab6 unter Umgehung des äußeren Wärmeübertragers 18 in Richtung des Chillers 28 strömt. Dabei ist das im Reheat-Zweig 16.2 vorhandenen Expansionsventil AE4 vollständig geöffnet. Bei geöffneten Absperrventil 1, geöffnetem Expansionsventil AE1 und geschlossenen Expansiosnventilen AE2 und AE3 wird das Kältemittel zum Chiller 28 geleitet. Stromabwärts des Chilers 28 erfolgt mittels des Expansionsventils AE5 die Entspannung auf Niederdruck, so dass das Kältemittel wieder dem Kältemittelverdicher 12 zugeführt werden kann.In the 5 Refrigeration system 10 shown can, as already mentioned above for the other refrigeration systems 10 of 1 until 4 described, used or set up to heat the energy store 40 or to heat. In this case, the so-called reheat branch 16.2 as above for the 2 and 3 bypass section 18.2 described can be used. So that refrigerant from the refrigerant compressor 12 reaches the further heat exchanger or chiller 28 under high pressure and is heated, the primary branch valve A4 is opened, while the secondary branch valve A3 is closed. Furthermore, the shut-off valves A6 and A2 are closed, so that the refrigerant flows at the branch Ab6, bypassing the external heat exchanger 18, in the direction of the chiller 28. In this case, the expansion valve AE4 present in the reheat branch 16.2 is fully open. When the shut-off valve 1 is open, the expansion valve AE1 is open and the expansion valves AE2 and AE3 are closed, the refrigerant is routed to the chiller 28 . Downstream of the chiller 28, expansion to low pressure takes place by means of the expansion valve AE5, so that the refrigerant can be fed back to the refrigerant compressor 12.

Bei dieser Einstellung der Absperrventile A2, A3, A4 und A6 kann also ein Erwärmen bzw. Heizen des Energiespeichers 40 erfolgen, wobei das Kältemittel im Kältemittekreislauf zwischen dem Abzweig Ab6 und dem Abzweig Ab4, also in dem als Bypassabschnitt genutzten Reheat-Zweig 16.2, eine andere Strömungsrichtung aufweist als in einem oben beschriebenen Reheat- oder Wärmepumpenbetrieb der Kälteanlage 10 der 5. Um einen solchen Betrieb der Kälteanlage 10 zu ermöglichen, ist es auch sinnvoll, ein Rückströmen von Kältemittel in das Heizregister zu vermeiden unter Einsatz eines Rückschlagventils R5. Der Kältemittelfluss für diese Verschaltung ist in der 5 mit Pfeilsymbolen (>) dargestellt.With this setting of the shut-off valves A2, A3, A4 and A6, the energy store 40 can be heated or heated, with the refrigerant in the refrigerant circuit between the branch Ab6 and the branch Ab4, i.e. in the reheat branch 16.2 used as a bypass section, a has a different direction of flow than in a reheat or heat pump operation of the refrigeration system 10 described above 5 . In order to enable such an operation of the refrigeration system 10, it is also useful to prevent refrigerant from flowing back into the heating register by using a check valve R5. The refrigerant flow for this circuit is in the 5 shown with arrow symbols (>).

Alternativ kann die Kälteanlage 10 der 5 zu Erwärmen bzw. Heizen des Energiespeichers 40 auch wie folgt betrieben werden, wobei das Absperrventil A6 und das Rückschlagventil R5 weggelassen werden können. Insoweit stellen das Absperrventil A6 und das Rückschlagventil R5 optionale Komponenten der Kälteanlage 10 dar. Der Kältemittelfluss für diese Verschaltung ist nicht in der 5 explizit dargestellt, sondern wird nur nachfolgend beschrieben.Alternatively, the refrigeration system 10 of 5 for heating the energy accumulator 40 can also be operated as follows, in which case the shut-off valve A6 and the check valve R5 can be omitted. In that regard, the check valve A6 and the check valve R5 represent optional components of the refrigeration system 10. The refrigerant flow for this circuit is not in the 5 shown explicitly, but is only described below.

Ausgehend vom Kältemittelverdichter 12 wird das Sekundärstrangventil A3 geöffnet und das Primärstrangventil geschlossen. Das Kältemittel strömt durch das Heizregister 26, die vollständig geöffneten Ventile A1 und AE1 zum Chiller 28. Dabei sind die Expansionsventile AE3 und AE4 geschlossen. Entsprechend herrscht im Heizregister 26 und im Chiller 28 Hochdruck und nach dem Expansionsventil AE5 (stromabwärts von dem Chiller 28) Niederdruck. Um an dem Chiller 28 möglichst heißes Kältemittel bereitstellen zu können, wird bei dieser Verschaltung auch darauf geachtet, dass das Heizregister 26 nicht mit Luft beaufschlagt wird zum Erwärmen von Innenraumluft.Starting from the refrigerant compressor 12, the secondary branch valve A3 is opened and the primary branch valve is closed. The refrigerant flows through the heating coil 26, the fully open valves A1 and AE1 to the chiller 28. The expansion valves AE3 and AE4 are closed. Accordingly, there is high pressure in the heating register 26 and in the chiller 28 and low pressure after the expansion valve AE5 (downstream of the chiller 28). In order to be able to provide coolant that is as hot as possible at the chiller 28, care is also taken with this connection that the heating register 26 is not charged with air for heating interior air.

Eine weitere alternative Verschaltung der Kälteanlage 10 kann wie folgt aussehen, wobei auch bei dieser Verschaltung kein Absperrventil A6 und Rückschlagventil R5 erforderlich sind. Der Kältemittelfluss für diese Verschaltung ist nicht in der 5 explizit dargestellt, sondern wird nur nachfolgend beschrieben. Das Primärstrangventil A4 ist geöffnet und das Sekundärstrangventil A3 ist geschlossen. Das Kältemittel strömt vom Kältemittelverdichter 12 zu dem äußeren Wärmeübertrager 18, der nicht von Luft beaufschlagt ist, wie dies bereits oben unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben worden ist. Danach strömt das Kältemittel weiter unter Hochdruck durch die geöffneten Ventile AE3 und AE1, wobei die Ventile A1 und AE2 geschlossen sind. Somit erreicht auch bei dieser Verschaltung das Kältemittel den Chiller 28 unter Hochdruck und erhitzt. Die Entspannung auf Niederdruck erfolgt wieder durch das Expansionsventil AE5 stromabwärts von dem Chiller 28.A further alternative connection of the refrigeration system 10 can appear as follows, with this connection also not requiring a shut-off valve A6 and a check valve R5. The refrigerant flow for this circuit is not in the 5 shown explicitly, but is only described below. The primary branch valve A4 is open and the secondary branch valve A3 is closed. The refrigerant flows from the refrigerant compressor 12 to the outdoor heat exchanger 18, which is not acted upon by air, as already mentioned above with reference to FIG 1 has been described. The refrigerant then continues to flow under high pressure through the open valves AE3 and AE1, with the valves A1 and AE2 being closed. Thus, even with this connection, the refrigerant reaches the chiller 28 under high pressure and is heated. The expansion to low pressure takes place again through the expansion valve AE5 downstream of the chiller 28.

Generell sei zu allen 1 bis 5 noch die Option genannt, auf das dem Chiller 28 nachgeschaltete Expansionsorgan AE5 zu verzichten und statt der bisher beschriebenen linksläufigen Prozessführungen bzw. Dreiecksprozesse auf rechtsläufige zu wechseln. In dem Chiller 28 treten in diesem Fall keine Hochdrücke mehr auf, da das ihm vorgeschaltete Expansionsorgan AE1 das Kältemittel vor dem durchströmen des Chillers 28 entspannt. Damit verbunden sind auch Temperaturverluste bzw. -einbußen, die - je nach Verlauf der Isothermen im gasförmigen Abschnitt des Igp,h-diagramms des jeweils verwendeten Kältemittels - mehr oder weniger stark ausfallen können. Im Idealfall verlaufen diese vertikal, damit ist mit der Expansion des Kältemittels kein Temperaturverlust verbunden. Die Wärmeabgabe erfolgt in gewohnter Weise im Chiller 28 bevor das Kältemittel zum Verdichter 12 weiterströmt.In general, be with everyone 1 until 5 the option also mentioned of dispensing with the expansion element AE5 downstream of the chiller 28 and of changing to a clockwise instead of the counterclockwise process control or triangular processes described above. In this case, high pressures no longer occur in the chiller 28 since the expansion element AE1 connected upstream of it expands the refrigerant before it flows through the chiller 28 . This is also associated with temperature losses or losses, which - depending on the course of the isotherms in the gaseous section of the Igp,h diagram of the refrigerant used in each case - can be more or less severe. Ideally, these run vertically, so there is no temperature loss associated with the expansion of the refrigerant. The heat is released in the usual way in the chiller 28 before the refrigerant flows on to the compressor 12 .

Ein Verfahren 500, das mittels einer der oben beschriebenen Kälteanlagen 10 der 1 bis 5 umgesetzt werden kann, ist vereinfacht in 6 dargestellt. Das Verfahren 500 zum Betreiben einer oben beschriebenen Kälteanlage 10 umfasst dabei folgende Schritte. Gemäß Schritt S501 wird der Kältemittelverdichter 12 betrieben. In einem Schritt S502 erfolgte das Einstellen der Verschaltung der Kälteanlage 10, derart dass ein Gesamtmassenstrom von Kältemittel unter Hochdruck von dem Kältemittelverdichter 12 zu dem weiteren Wärmeübertrager 28, insbesondere Chiller, geleitet wird. Gemäß Schritt S503 wird dabei der im Leitungsweg zwischen dem Kältemittelverdichter 12 und dem weiteren Wärmeübertrager 28, insbesondere Chiller, angeordnete äußere Wärmeübertrager 18 oder dritte Wärmeübertrager 26, insbesondere Heizregister, so eingestellt, dass die Wärmeabgabe an ein den betreffenden Wärmeübertrager 18, 26 durchströmendes Medium, insbesondere Luft, minimiert wird. Alternativ können gemäß Schritt S504 Ventileinrichtungen, beispielsweise die Ventile A2, A6, der Kälteanlage 10 so eingestellt werden, dass der Kältemittelstrom an dem äußeren Wärmeübertrager 18 oder an dem dritten Wärmeübertrager 26, insbesondere Heizregister, vorbei geleitet wird, je nachdem welche Strömungswege über die vorliegende Anlagenverschaltung möglich sind.A method 500 by means of one of the refrigeration systems 10 described above 1 until 5 can be implemented is simplified in 6 shown. The method 500 for operating a refrigeration system 10 described above comprises the following steps. According to step S501, the refrigerant compressor 12 is operated. In a step S502, the interconnection of the refrigeration system 10 is set such that a total mass flow of refrigerant is conducted under high pressure from the refrigerant compressor 12 to the additional heat exchanger 28, in particular the chiller. According to step S503, the external heat exchanger 18 or third heat exchanger 26, in particular heating register, arranged in the line path between the refrigerant compressor 12 and the further heat exchanger 28, in particular a chiller, is set in such a way that the heat is released to a medium flowing through the heat exchanger 18, 26 in question, especially air, is minimized. Alternatively, according to step S504, valve devices, for example the valves A2, A6, of the refrigeration system 10 can be set in such a way that the refrigerant flow is routed past the external heat exchanger 18 or the third heat exchanger 26, in particular a heating register, depending on which flow paths via the present one system interconnection are possible.

Wie sich aus den obigen Beschreibungen der Kälteanlagen 10 der 1 bis 5 ohne Weiteres ergibt, können aus den dort beschriebenen, funktionalen oder strukturellen Merkmalen auch optionale Schritte für das Verfahren zum Betreiben der Kälteanlage 10 abgeleitet werden, die in 6 als gestrichelte Rechtecke angedeutet sind. Insbesondere kann das Verfahren auch Schritte aufweisen, wie beispielsweise das Öffnen bzw. Schließen bestimmter Ventileinrichtungen, das Erfassen von weiteren Betriebsparametern, wie etwa der Umgebungstemperatur. Insoweit ist das Verfahren nicht nur auf die obigen Hauptschritte eingeschränkt, sondern es kann auch weitere Schritte aufweisen, die sich aus dem Zusammenhang der Beschreibung der obigen Kälteanlagen der 1 bis 5 ergeben.As can be seen from the above descriptions of the refrigeration systems 10 of 1 until 5 readily follows, optional steps for the method for operating the refrigeration system 10 can also be derived from the functional or structural features described there, which are described in 6 are indicated as dashed rectangles. In particular, the method can also have steps, such as opening or closing certain valve devices, detecting other operating parameters, such as the ambient temperature. In that regard, the method is not only limited to the above main steps, but it can also have additional steps that can be derived from the context of the description of the above refrigeration systems 1 until 5 result.

Claims (11)

Kälteanlage (10) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, wobei die Kälteanlage (10) umfasst: einen Kältemittelverdichter (12); einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager (18); einen Verdampfer (22); einen als weiteren Verdampfer arbeitenden, direkt oder indirekt wirkenden weiteren Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, der mit einem Kühlmittelkreislauf (28.2) verbunden ist, wobei der Kühlmittelkreislauf (28.2) zum Wärmeaustausch mit wenigstens einem Energiespeicher (40) für elektrische Energie verbunden ist; wobei der Verdampfer (22) und der weitere Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, parallel zueinander angeordnet sind, derart dass Kältemittel wahlweise dem Verdampfer (22) oder/und dem weiteren Wärmeübertrager (28) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteanlage (10) dazu eingerichtet ist, unter Hochdruck stehendes, erhitztes Kältemittel unter Auslassung des Verdampfers (22) zu dem weiteren Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, zu leiten, so dass im Kühlmittelkreislauf (28.2) zirkulierendes Kühlmittel erwärmt wird und als Wärmequelle zur Abgabe von Wärme an den Energiespeicher (40) dient.Refrigeration system (10) for an at least partially electrically driven motor vehicle, the refrigeration system (10) comprising: a refrigerant compressor (12); a directly or indirectly acting external heat exchanger (18); an evaporator (22); a further heat exchanger (28), in particular a chiller, which works as a further evaporator and acts directly or indirectly, which is connected to a coolant circuit (28.2), the coolant circuit (28.2) being connected to at least one energy store (40) for electrical energy for heat exchange; the evaporator (22) and the further heat exchanger (28), in particular the chiller, being arranged parallel to one another in such a way that refrigerant can be fed to the evaporator (22) and/or the further heat exchanger (28), characterized in that the refrigeration system ( 10) is set up to conduct high-pressure, heated refrigerant, leaving the evaporator (22) to the further heat exchanger (28), in particular the chiller, so that the coolant circulating in the coolant circuit (28.2) is heated and used as a heat source for discharging Heat to the energy storage device (40) is used. Kälteanlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu eingerichtet ist, den äußeren Wärmeübertrager (18), der hochdruckseitig stromaufwärts von dem weiteren Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, angeordnet ist, derart einzustellen, dass dem durch den äußeren Wärmeübertrager (18) strömenden Kältemittel kaum oder keine Wärme entzogen wird.Refrigeration system (10) after claim 1 , characterized in that it is set up to adjust the external heat exchanger (18), which is arranged on the high-pressure side upstream of the further heat exchanger (28), in particular the chiller, in such a way that the refrigerant flowing through the external heat exchanger (18) hardly or no heat is extracted. Kälteanlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen den äußeren Wärmeübertrager (18) umgehenden Leitungsabschnitt (18.2) aufweist, der dazu eingerichtet ist, einen direkten Kältemittelfluss vom Kältemittelverdichter (12) zu dem weiteren Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, bereitzustellen.Refrigeration system (10) after claim 1 , characterized in that it has at least one line section (18.2) surrounding the outer heat exchanger (18), which is set up to provide a direct refrigerant flow from the refrigerant compressor (12) to the further heat exchanger (28), in particular the chiller. Kälteanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, in einem Chillerleitungsabschnitt (28.1) der Kälteanlage (10) angeordnet ist, wobei stromaufwärts und stromabwärts von dem weiteren Wärmeübertrager (28) eine jeweilige dem weiteren Wärmeübertrager (28) zugeordnete Ventileinrichtung (AE1, AE5) in dem Chillerleitungsabschnitt (28.1) angeordnet ist.Refrigeration system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the further heat exchanger (28), in particular a chiller, is arranged in a chiller line section (28.1) of the refrigeration system (10), with upstream and downstream of the further heat exchanger (28) a respective valve device (AE1) assigned to the further heat exchanger (28), AE5) is arranged in the chiller line section (28.1). Kälteanlage (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in Bezug auf die Verschaltung der Kälteanlage (10) und auf die Strömungsrichtung von Kältemittel stromabwärts von dem weiteren Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, angeordnete Ventileinrichtung ein Expansionsventil (AE1, AE5) ist.Refrigeration system (10) after claim 4 , characterized in that the valve device arranged downstream of the further heat exchanger (28), in particular the chiller, with respect to the wiring of the refrigeration system (10) and the direction of flow of refrigerant is an expansion valve (AE1, AE5). Kälteanlage (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in Bezug auf die Verschaltung der Kälteanlage (10) und auf die Strömungsrichtung von Kältemittel stromaufwärts von dem weiteren Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, angeordnete Ventileinrichtung ein Expansionsventil (AE1) oder ein Absperrventil (A2, A3) ist.Refrigeration system (10) after claim 4 or 5 , characterized in that the valve device arranged upstream of the further heat exchanger (28), in particular the chiller, with respect to the wiring of the refrigeration system (10) and the direction of flow of refrigerant is an expansion valve (AE1) or a shut-off valve (A2, A3). . Kälteanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelverdichter (12) mit einem Primärstrang (14) und einem Sekundärstrang (16) verbindbar oder verbunden ist, und dass in dem Sekundärstrang (16) wenigstens ein dritter, eine Wärmequelle darstellender Wärmeübertrager (26), insbesondere ein Heizregister, angeordnet ist, wobei der äußere Wärmeübertrager (18) im Primärstrang (14) angeordnet ist; wobei der Verdampfer (22) im Primärstrang (14) angeordnet ist; wobei zwischen dem Kältemittelverdichter (12) und dem äußeren Wärmeübertrager (18) ein Primärstrangventil (A4) angeordnet ist; und wobei zwischen dem Kältemittelverdichter (12) und dem dritten, eine Wärmequelle darstellenden Wärmeübertrager (26), insbesondere Heizregister (26), ein Sekundärstrangventil (A3) angeordnet ist.Refrigeration system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the refrigerant compressor (12) can be connected or is connected to a primary line (14) and a secondary line (16), and that in the secondary line (16) at least a third, a heat source representative heat exchanger (26), in particular a heating register, is arranged, the outer heat exchanger (18) being arranged in the primary line (14); wherein the evaporator (22) is arranged in the primary line (14); a primary branch valve (A4) being arranged between the refrigerant compressor (12) and the external heat exchanger (18); and wherein a secondary branch valve (A3) is arranged between the refrigerant compressor (12) and the third heat exchanger (26) representing a heat source, in particular a heating register (26). Kälteanlage (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Primärstrangventil (A4) und dem äußeren Wärmeübertrager (18) ein weiteres Absperrventil (A6) angeordnet ist, wobei zwischen dem Primärstangventil (A4) und dem weiteren Absperrventil (A6) ein den äußeren Wärmeübertrager (18) umgehender Leitungsabschnitt (16.2) des Sekundärstrangs (16) abzweigt.Refrigeration system (10) after claim 7 , characterized in that a further shut-off valve (A6) is arranged between the primary line valve (A4) and the outer heat exchanger (18), with a line section bypassing the outer heat exchanger (18) between the primary line valve (A4) and the further shut-off valve (A6). (16.2) of the secondary strand (16) branches off. Kälteanlage (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Sekundärstrang (16) stromabwärts von dem dritten Wärmeübertrager (26), insbesondere Heizregister, ein Rückschlagventil (R5) angeordnet ist, das einen Rückstrom von Kältemittel in den dritten Wärmeübertrager (26), insbesondere Heizregister, verhindert, wenn das Sekundärstrangventil (A3) geschlossen ist, das Primärstrangventil (A4) geöffnet ist und das weitere Absperrventil (A6) geschlossen ist.Refrigeration system (10) after claim 8 , characterized in that a check valve (R5) is arranged in the secondary line (16) downstream of the third heat exchanger (26), in particular a heating register, which prevents refrigerant from flowing back into the third heat exchanger (26), in particular a heating register, if the Secondary branch valve (A3) is closed, the primary branch valve (A4) is open and the other shut-off valve (A6) is closed. Verfahren (500) zum Betrieben einer Kälteanlage (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Betreiben (S501) des Kältemittelverdichters (12); Einstellen (S502) der Verschaltung der Kälteanlage (10), derart dass ein Gesamtmassenstrom von Kältemittel unter Hochdruck von dem Kältemittelverdichter (12) zu dem weitere Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller geleitet wird, wobei der im Leitungsweg zwischen dem Kältemittelverdichter (12) und dem weiteren Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, angeordnete äußere Wärmeübertrager (18) oder dritte Wärmeübertrager (26), insbesondere Heizregister, so eingestellt wird (S503), dass die Wärmeabgabe an ein den betreffenden Wärmeübertrager(18, 26) durchströmendes Medium, insbesondere Luft, minimiert wird, oder wobei Ventileinrichtungen (A2, A6) der Kälteanlage (10) so eingestellt werden, dass der Kältemittelstrom an dem äußeren Wärmeübertrager (18) oder an dem dritten Wärmeübertrager (26), insbesondere Heizregister, vorbei geleitet wird.Method (500) for operating a refrigeration system (10) according to one of the preceding claims, the method comprising the following steps: operating (S501) the refrigerant compressor (12); Adjusting (S502) the interconnection of the refrigeration system (10) in such a way that a total mass flow of refrigerant is routed under high pressure from the refrigerant compressor (12) to the further heat exchanger (28), in particular the chiller, wherein the external heat exchanger (18) or third heat exchanger (26), in particular a heating register, arranged in the line path between the refrigerant compressor (12) and the additional heat exchanger (28), in particular the chiller, is adjusted (S503) such that the heat output to a den the medium flowing through the relevant heat exchanger (18, 26), in particular air, is minimized, or wherein valve devices (A2, A6) of the refrigeration system (10) are set so that the coolant flow is routed past the external heat exchanger (18) or the third heat exchanger (26), in particular a heating register. Kraftfahrzeug, insbesondere zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einer Kälteanlage (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.Motor vehicle, in particular at least partially electrically driven motor vehicle, with a refrigeration system (10) according to one of Claims 1 until 9 .
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