DE102020130958A1

DE102020130958A1 - Dampfeinspritzwärmepumpensystem und -steuerungen

Info

Publication number: DE102020130958A1
Application number: DE102020130958.9A
Authority: DE
Inventors: Jing He; Loren John Lohmeyer; Manfred Koberstein
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2020-11-23
Publication date: 2021-05-27
Also published as: US11267318B2; US20210155078A1; CN112937254A

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Dampfeinspritzwärmepumpensystem und -steuerungen bereit. Ein Fahrzeug-HLK-System beinhaltet einen Verdichter, einen ersten Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem Kältemittel und der Außenluft, einen ersten Rückschlagventilsatz, eine erste Expansionsvorrichtung zum Dekomprimieren eines ersten Teils des Kältemittels, einen zweiten Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem ersten Teil des Kältemittels und einen zweiten Teil des Kältemittels, eine zweite Expansionsvorrichtung zum Dekomprimieren des zweiten Teils des Kältemittels, einen zweiten Rückschlagventilsatz, einen dritten Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem Kältemittel und der Innenluft und ein Wahlventil zum Umschalten zwischen einem Heizmodus und einem Kühlmodus. Der erste Rückschlagventilsatz und der zweite Rückschlagventilsatz halten zusammen eine konstante Strömungsrichtung durch die erste Expansionsvorrichtung, den zweiten Wärmetauscher und die zweite Expansionsvorrichtung zwischen dem Heizmodus und dem Kühlmodus aufrecht.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs-(„HLK“-)Systeme für Fahrzeuge und insbesondere Wärmepumpensysteme für Fahrzeuge.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Verschiedene Arten von HLK-Systemen wurden für Kraftfahrzeuge entwickelt. Bekannte Systeme können Kühlmittel verwenden, das durch eine Brennkraftmaschine erwärmt wurde, um Luft zu erwärmen, die der Fahrgastzelle zugeführt wird. Fahrzeug-HLK-Systeme können zudem Klimatisierungssysteme zum Kühlen und/oder Entfeuchten von Luft, die dem Fahrzeuginnenraum zugeführt wird, beinhalten.
Wärmepumpen können in den Kühl- und Heizsystemsystemen von Hybridkraftfahrzeugen oder vollständig batteriebetriebenen Elektrokraftfahrzeugen verwendet werden, da eine Wärmepumpe sowohl zum Kühlen als auch zum Beheizen der inneren Fahrgastkabine in Abwesenheit der Wärmequelle, die durch herkömmliche Brennkraftmaschinen bereitgestellt wird, verwendet werden kann. Im Kühlmodus wird eine Wärmepumpe typischerweise auf dieselbe Weise betrieben wie ein herkömmliches Klimatisierungssystem. Im Heizmodus ist eine Wärmepumpe typischerweise effizienter als einfache elektrische Widerstandsheizungen und kann beim Heizen effektiver sein als derartige elektrische Widerstandsheizungen, die dieselbe Menge an Elektrizität verwenden. Somit kann die Verwendung einer Wärmepumpe anstelle von oder zusätzlich zu einer elektrischen Widerstandsheizung erwünscht sein, um eine erhöhte Fahrreichweite bei einem Elektrofahrzeug bereitzustellen.
Ein Nachteil herkömmlicher Wärmepumpensysteme kann jedoch eine verringerte Effizienz bei extremen Umgebungstemperaturen sein. Bei Elektrofahrzeugen kann dies direkt mit einer verringerten Fahrreichweite korrelieren. In kalten Klimazonen kann diese Verringerung der Effizienz beispielsweise zu einer erhöhten Verwendung der elektrischen Widerstandsheizung und folglich zu einer verringerten Fahrreichweite für das Elektrofahrzeug führen.
KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Fahrzeug-HLK-System einen Verdichter zum Verdichten von Kältemittel. Der Verdichter beinhaltet eine Einlassöffnung, eine Dampfeinspritzöffnung und eine Auslassöffnung. Das Fahrzeug-HLK-System beinhaltet ferner einen ersten Wärmetauscher, einen ersten Rückschlagventilsatz, eine erste Expansionsvorrichtung zum Dekomprimieren eines ersten Teils des Kältemittels, einen zweiten Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem ersten Teil des Kältemittels und einem zweiten Teil des Kältemittels. Der erste Teil des Kältemittels wird zu der Dampfeinspritzöffnung geleitet. Das Fahrzeug-HLK-System beinhaltet ferner eine zweite Expansionsvorrichtung zum Dekomprimieren des zweiten Teils des Kältemittels, einen zweiten Rückschlagventilsatz, einen dritten Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem Kältemittel und der Innenluft und ein Wahlventil zum Umschalten zwischen einem Heizmodus und einen Kühlmodus. Der erste Rückschlagventilsatz und der zweite Rückschlagventilsatz halten zusammen eine konstante Strömungsrichtung durch die erste Expansionsvorrichtung, den zweiten Wärmetauscher und die zweite Expansionsvorrichtung zwischen dem Heizmodus und dem Kühlmodus aufrecht.
Ausführungsformen des ersten Aspekts der Offenbarung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• das Fahrzeug-HLK-System beinhaltet ferner einen Kühlmittelkreislauf. Der Kühlmittelkreislauf beinhaltet den dritten Wärmetauscher, eine Kühlmittelpumpe und einen vierten Wärmetauscher, wobei der dritte Wärmetauscher Wärme zwischen dem Kältemittel und einem Kühlmittel austauscht, und der vierte Wärmetauscher Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Innenluft austauscht;
• der erste Rückschlagventilsatz beinhaltet ein erstes Rückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von dem ersten Wärmetauscher zu dem zweiten Wärmetauscher und der ersten Expansionsvorrichtung während des Betriebs im Kühlmodus und ein zweites Rückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von der zweiten Expansionsvorrichtung zu dem erster Wärmetauscher während des Betriebs im Heizmodus;
• der zweite Rückschlagventilsatz beinhaltet ein erstes Rückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von der zweiten Expansionsvorrichtung zu dem dritten Wärmetauscher während des Betriebs im Kühlmodus und ein zweites Rückschlagventil zum Leiten des Kältemittels von dem dritten Wärmetauscher zu der ersten Expansionsvorrichtung und dem zweiten Wärmetauscher während des Betriebs im Heizmodus;
• das Fahrzeug-HLK-System beinhaltet ferner einen Akkumulator;
• das Fahrzeug-HLK-System beinhaltet ferner eine elektronische Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, das Wahlventil, den Verdichter und mindestens eine von der ersten Expansionsvorrichtung und der zweiten Expansionsvorrichtung auf Grundlage einer von einem oder mehreren Sensoren empfangenen Eingabe zu steuern;
• der eine oder die mehreren Sensoren beinhalten einen ersten Temperatursensor zum Messen einer Kältemitteltemperatur proximal zu dem ersten Wärmetauscher, einen ersten Drucksensor zum Messen eines Kältemitteldrucks proximal zu dem ersten Wärmetauscher, einen zweiten Temperatursensor zum Messen einer Kältemitteltemperatur proximal zu dem dritten Wärmetauscher, einen zweiten Drucksensor zum Messen eines Kältemitteldrucks proximal zu dem dritten Wärmetauscher und einen dritten Temperatursensor zum Messen einer Kältemitteltemperatur des zweiten Teils des Kältemittels proximal zu dem zweiten Wärmetauscher.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein HLK-System einen Verdichter. Der Verdichter umfasst eine Niederdruckkältemitteleinlassöffnung, eine Hochdruckkältemittelauslassöffnung und eine Mitteldruckkältemitteleinlassöffnung. Das Fahrzeug-HLK-System beinhaltet ferner ein Wahlventil zum Umschalten zwischen einem Kühlmodus und einem Heizmodus, einen ersten Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem Kältemittel und der Außenluft und ein Zwischenwärmetauschersystem. Das Zwischenwärmetauschsystem beinhaltet eine erste Expansionsvorrichtung zum Dekomprimieren eines ersten Teils des Hochdruckkältemittels zu einem Mitteldruckkältemittel. Das Zwischenwärmetauschsystem beinhaltet ferner einen zweiten Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem Mitteldruckkältemittel und einem zweiten Teil des Hochdruckkältemittels. Das Mitteldruckkältemittel wird zu der Mitteldruckkältemitteleinlassöffnung des Verdichters geleitet. Das Zwischenwärmetauschsystem beinhaltet zudem eine zweite Expansionsvorrichtung zum Dekomprimieren eines zweiten Teils des Hochdruckkältemittels von dem zweiten Wärmetauscher zu einem Niederdruckkältemittel und eine Vielzahl von Rückschlagventilen, die dazu konfiguriert sind, eine einheitliche Strömungsrichtung durch den zweiten Wärmetauscher, die erste Expansionsvorrichtung und die zweite Expansionsvorrichtung zwischen dem Kühlmodus und dem Heizmodus aufrechtzuerhalten. Das Fahrzeug-HLK-System beinhaltet ferner einen dritten Wärmetauscher, der dazu konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Kältemittel und der Innenluft auszutauschen. Während des Betriebs im Kühlmodus strömt das Kältemittel von dem Verdichter zu dem ersten Wärmetauscher zu dem Zwischenwärmetauschsystem zu dem dritten Wärmetauscher und zurück zu dem Verdichter. Während des Betriebs im Heizmodus strömt das Kältemittel von dem Verdichter zu dem dritten Wärmetauscher zu dem Zwischenwärmetauschsystem zu dem ersten Wärmetauscher und zurück zu dem Verdichter.
Ausführungsformen des zweiten Aspekts der Offenbarung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• das Fahrzeug-HLK-System beinhaltet einen Akkumulator, der proximal zu der Niederdruckkältemitteleinlassöffnung des Verdichters angeordnet ist;
• das Fahrzeug-HLK-System beinhaltet einen Kühlmittelkreislauf, der den dritten Wärmetauscher, eine Kühlmittelpumpe und einen vierten Wärmetauscher umfasst, wobei der dritte Wärmetauscher Wärme zwischen dem Kältemittel und einem Kühlmittel austauscht, und der vierte Wärmetauscher Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Innenluft austauscht;
• die Vielzahl von Rückschlagventilen umfasst einen Kühlmodusrückschlagventilsatz und einen Heizmodusrückschlagventilsatz;
• der Kühlmodusrückschlagventilsatz umfasst ein erstes Kühlmodusrückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von dem ersten Wärmetauscher zu dem Zwischenwärmetauschsystem und ein zweites Kühlmodusrückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von dem Zwischenwärmetauschsystem zu dem dritten Wärmetauscher während des Betriebs im Kühlmodus, und der Heizmodusrückschlagventilsatz umfasst ein erstes Heizmodusrückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von dem dritten Wärmetauscher zu dem Zwischenwärmetauschsystem und ein zweites Heizmodusrückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von dem Zwischenwärmetauschsystem zu dem ersten Wärmetauscher während des Betriebs im Heizmodus;
• das Fahrzeug-HLK-System beinhaltet eine elektronische Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, das Wahlventil, den Verdichter und mindestens eine von der ersten Expansionsvorrichtung und der zweiten Expansionsvorrichtung auf Grundlage einer von einem oder mehreren Sensoren empfangenen Eingabe zu steuern; und
• der eine oder die mehreren Sensoren beinhalten einen ersten Temperatursensor zum Messen einer Kältemitteltemperatur proximal zu dem ersten Wärmetauscher, einen ersten Drucksensor zum Messen eines Kältemitteldrucks proximal zu dem ersten Wärmetauscher, einen zweiten Temperatursensor zum Messen einer Kältemitteltemperatur proximal zu dem dritten Wärmetauscher, einen zweiten Drucksensor zum Messen eines Kältemitteldrucks proximal zu dem dritten Wärmetauscher und einen dritten Temperatursensor zum Messen einer Kältemitteltemperatur des zweiten Teils des Kältemittels proximal zu dem zweiten Wärmetauscher.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Fahrzeug-HLK-System einen Dampfeinspritzkreislauf. Der Dampfeinspritzkreislauf beinhaltet einen Verdichter, einen ersten Wärmetauscher, einen ersten Rückschlagventilsatz, eine erste Expansionsvorrichtung und einen zweiten Wärmetauscher, das Fahrzeug-HLK-System beinhaltet ferner einen Kältekreislauf. Der Kältekreislauf beinhaltet den Verdichter, den ersten Wärmetauscher, den ersten Rückschlagventilsatz, den zweiten Wärmetauscher, eine zweite Expansionsvorrichtung, einen zweiten Rückschlagventilsatz und einen dritten Wärmetauscher.
Ausführungsformen des dritten Aspekts der Offenbarung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• der Kältekreislauf beinhaltet ferner einen Akkumulator;
• das Fahrzeug-HLK-System beinhaltet einen Kühlmittelkreislauf, wobei der Kühlmittelkreislauf den dritten Wärmetauscher, eine Kühlmittelpumpe und einen vierten Wärmetauscher beinhaltet;
• das Fahrzeug-HLK-System beinhaltet ein Wahlventil zum Umschalten zwischen einem Heizmodus und einem Kühlmodus;
• in dem Kühlmodus leitet das Wahlventil Kältemittel in dem Kältekreislauf von dem Verdichter zu dem ersten Wärmetauscher, dem ersten Rückschlagventilsatz, dem zweiten Wärmetauscher, der zweiten Expansionsvorrichtung, dem zweiten Rückschlagventilsatz und dem dritten Wärmetauscher in dieser Reihenfolge, und in einem Heizmodus leitet das Wahlventil Kältemittel in dem Kältekreislauf von dem Verdichter zu dem dritten Wärmetauscher, dem zweiten Rückschlagventilsatz, dem zweiten Wärmetauscher, der zweiten Expansionsvorrichtung, dem ersten Rückschlagventilsatz und den ersten Wärmetauscher in dieser Reihenfolge; und
• die Strömungsrichtung durch die erste Expansionsvorrichtung, den zweiten Wärmetauscher und die zweite Expansionsvorrichtung bleibt zwischen dem Heizmodus und dem Kühlmodus unverändert.

Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Offenbarung sind für den Fachmann nach der Lektüre der folgenden Beschreibung, der Patentansprüche und der beigefügten Zeichnungen verständlich und nachvollziehbar.
Figurenliste
In den Zeichnungen gilt:

1 ist eine teilweise schematische Seitenaufrissansicht eines Fahrzeugs, das ein Fahrzeug-HLK-System aufweist;
2 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeug-HLK-Systems;
3 ist ein Druckenthalpie-(p-h-)Diagramm eines beispielhaften Dampfeinspritzwärmepumpensystems;
4 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeug-HLK-Systems, das in einem Kühlmodus betrieben wird;
5 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeug-HLK-Systems, das in einem Heizmodus betrieben wird;
6 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften Steuersystems eines Fahrzeug-HLK-Systems;
7 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeug-HLK-Systems; und
8 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeug-HLK-Systems, das einen Kühlmittelkreislauf beinhaltet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Für die Zwecke der Beschreibung in dieser Schrift beziehen sich die Ausdrücke „oberes“, „unteres“, „rechtes“, „linkes“, „hinteres“; „vorderes“, „vertikales“, „horizontales“ und Ableitungen davon auf die Offenbarung in ihrer Ausrichtung in 1. Dabei versteht es sich jedoch, dass die Offenbarung verschiedene alternative Ausrichtungen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil vorgegeben ist. Zudem versteht es sich, dass die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichten und in der folgenden Beschreibung beschriebenen konkreten Vorrichtungen und Prozesse lediglich beispielhafte Ausführungsformen der in den beigefügten Patentansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Somit sind konkrete Abmessungen und andere physische Eigenschaften im Zusammenhang mit den in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend zu betrachten, sofern die Patentansprüche nicht ausdrücklich etwas anderes besagen.
In dieser Schrift werden Bezugsausdrücke, wie etwa erstes und zweites, oberes und unteres und dergleichen, lediglich dazu verwendet, eine Einheit oder Handlung von einer anderen Einheit oder Handlung zu unterscheiden, ohne notwendigerweise eine tatsächliche derartige Beziehung oder Reihenfolge zwischen derartigen Einheiten oder Handlungen zu erfordern oder zu implizieren. Es ist beabsichtigt, dass die Ausdrücke „umfasst“, „umfassend“ oder eine beliebige sonstige Variation davon einen nicht ausschließlichen Einschluss abdecken, sodass ein Prozess, Verfahren, Artikel oder eine Vorrichtung, der/das/die eine Aufzählung von Elementen umfasst, nicht nur diese Elemente beinhaltet, sondern andere Elemente beinhalten kann, die nicht ausdrücklich aufgelistet oder einem derartigen Prozess, Verfahren, Artikel oder einer solchen Vorrichtung inhärent sind. Ein Element, dem „umfasst... ein(e)“ vorangeht, schließt nicht, ohne weitere Einschränkungen, das Vorhandensein von zusätzlichen identischen Elementen in dem Prozess, Verfahren, Artikel oder der Einrichtung aus, der/das/die das Element umfasst.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Fahrzeug 10 veranschaulicht, das eine Fahrgastzelle 12 beinhaltet, die dazu konfiguriert ist, einen oder mehrere Fahrgäste des Fahrzeugs 10 aufzunehmen. In einigen Fällen kann ein Heizen oder Kühlen der Fahrgastzelle 12 erwünscht sein, um Fahrgastkomfort sicherzustellen. Dementsprechend kann ein HLK-System 14 einen oder mehrere Kanäle 16 beinhalten, um der Fahrgastzelle 12 klimatisierte Luft bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann das HLK-System 14 ein Wärmepumpensystem 14 umfassen. Im vorliegenden Zusammenhang bezieht sich der Ausdruck „Wärmepumpe“ auf eine Dampfkompressionskältevorrichtung, die für eine hohe Effizienz in beiden Richtungen der Wärmeenergieübertragung optimiert ist. Derartige Wärmepumpensysteme setzen ein Kältemittel als das Arbeitsmedium ein, das zwischen mindestens einem Verdichter, einem Verflüssiger, einer Dekomprimierungsvorrichtung und einem Verdampfer im Umlauf ist. In einigen Ausführungsformen kann der Betrieb des Wärmepumpensystems 14 umkehrbar sein, sodass das Wärmepumpensystem 14 dazu ausgelegt sein kann, in jeder Richtung zu arbeiten (z. B. sowohl in einem Kühlmodus als auch in einem Heizmodus, um der inneren Fahrgastzelle 12 über den einen oder die mehreren Kanäle 16 Kühlung oder Heizung bereitzustellen).
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein beispielhaftes Wärmepumpensystem 14 gemäß einer Ausführungsform bereitgestellt. Das Wärmepumpensystem 14 kann einen Verdichter 18, ein Wahlventil 20, einen ersten Wärmetauscher 22, eine Vielzahl von Armaturen 24, 28, 30, 38 und 44, Rückschlagventile 26, 40, 42 und 46, eine erste Expansionsvorrichtung 32, einen zweiten Wärmetauscher 34, eine zweite Expansionsvorrichtung 36, einen dritten Wärmetauscher 48 und einen Akkumulator 50 beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein.
Der Verdichter 18 kann ein Dampfeinspritzverdichter 18 sein, der eine Niederdruckeinlassöffnung, eine Mitteldruckeinlassöffnung (Dampfeinspritzöffnung) und eine Hochdruckauslassöffnung beinhaltet. Der Verdichter 18 verdichtet Niederdruckkältemittel von der Einlassöffnung und der Dampfeinspritzöffnung und gibt Hochdruckkältemittel aus der Auslassöffnung ab. In einigen Ausführungsformen kann der Verdichter 18 ein Spiralverdichter sein, wobei die Dampfeinspritzöffnung dazu konfiguriert ist, Mitteldruckkältemittel durch eine oder mehrere Öffnungen, die in einer der Spiralplatten ausgebildet sind, einzubringen, um mit dem Niederdruckkältemittel auf halber Strecke durch den Verdichtungszyklus gemischt zu werden. Es kann jedoch eine beliebige Art eines geeigneten Verdichters 18 verwendet werden (z. B. ein Drehschieberverdichter, Schrägscheibenverdichter, Schraubenverdichter). Zusätzlich wird in Betracht gezogen, dass Dampf an einem beliebigen Punkt im Verdichtungszyklus eingespritzt werden kann.
Das Wahlventil 20 ist, wie gezeigt, ein Vierwege-Wahlventil mit zwei Positionen, das einen Hochdruckkältemittelströmungsweg und einen Niederdruckkältemittelströmungsweg aufweist. In der aktuell gezeigten Ausführungsform kann das Wahlventil 20 selektiv einen Kühlmodus und einen Heizmodus bestimmen. Im Kühlmodus leitet der Hochdruckkältemittelströmungsweg Kältemittel von der Auslassöffnung des Verdichters 18 zu dem ersten Wärmetauscher 22 und leitet der Niederdruckkältemittelströmungsweg Kältemittel von dem dritten Wärmetauscher 48 zu dem Akkumulator 50. Im Heizmodus leitet der Hochdruckkältemittelströmungsweg Kältemittel von der Auslassöffnung des Verdichters 18 zu dem dritten Wärmetauscher 48 und leitet der Niederdruckkältemittelströmungsweg Kältemittel von dem ersten Wärmetauscher 22 zu dem Akkumulator 50. Es wird in Betracht gezogen, dass das Wahlventil 20 eine Vielzahl von Wahlventilen umfassen kann. Es wird außerdem in Betracht gezogen, dass das Wahlventil 20 eine beliebige Anzahl von Wegen oder Eingängen umfassen kann. Beispielsweise kann das Wahlventil 20 in einigen Ausführungsformen ein erstes Dreiwegeventil zum Leiten von Kältemittel von dem Verdichter 18 zu einem von dem ersten Wärmetauscher 22 und dem dritten Wärmetauscher 48 und ein zweites Dreiwegeventil zum Leiten von Kältemittel von einem von dem ersten Wärmetauscher 22 und dem dritten Wärmetauscher 48 zu dem Akkumulator 50 umfassen.
Der erste Wärmetauscher 22 kann Wärme mit Luft außerhalb der Fahrgastkabine 12 des Fahrzeugs 10 austauschen. In einigen Ausführungsformen ist der erste Wärmetauscher 22 ein Kältemittel-Luft-Wärmetauscher zum direkten Austauschen von Wärme mit der Außenluft. In einigen Ausführungsformen, in denen der erste Wärmetauscher 22 ein Kältemittel-Luft-Wärmetauscher ist, kann der erste Wärmetauscher 22 an dem Fahrzeug in einer Position (z. B. in einem vorderen Abschnitt des Fahrzeugs 10) positioniert sein, in der es wahrscheinlich ist, dass Außenluft über eine Außenfläche des ersten Wärmetauschers 22 geleitet wird. Das Fahrzeug 10 kann zusätzlich eine oder mehrere Luftführungen zum Leiten von Luft über die Außenfläche des ersten Wärmetauschers beinhalten. Beispielsweise kann der erste Wärmetauscher 22 in einigen Ausführungsformen ein Rohr-Lamellen-Wärmetauscher sein, der hinter einem Kühlergrill des Fahrzeugs 10 positioniert ist, und das Fahrzeug kann eine oder mehrere Luftführungen, die um die Kanten des Kühlergrills und zwischen dem Kühlergrill und dem ersten Wärmetauscher 22 angeordnet sind, zum Leiten von Außenluft durch eine oder mehrere Lamellen des ersten Wärmetauschers 22, während das Fahrzeug 10 in Bewegung ist beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann der erste Wärmetauscher 22 ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher (z. B. ein wassergekühlter Kondensator) sein, um Wärme mit der Außenluft durch ein oder mehrere flüssige Wärmeaustauschmedien (z. B. ein Gemisch aus Ethylenglykol und Wasser) auszutauschen. In derartigen Beispielen kann der erste Wärmetauscher 22 eine beliebige geeignete Struktur zum Austauschen von Wärme zwischen zwei enthaltenen Fluiden sein (z. B. ein Plattenwärmetauscher oder ein Mantel- und Rohrwärmetauscher). In einigen Beispielen kann der erste Wärmetauscher 22 Teil eines zusätzlichen Wärmeaustauschzyklus oder -kreislaufs zum Austauschen von Wärme mit einer oder mehreren Komponenten des Fahrzeugs 10 sein.
Die Armaturen 24, 28, 30, 38 und 44 können zum Leiten des Kältemittelstroms durch das Wärmepumpensystem 14 enthalten sein. Wie in einer Ausführungsform gezeigt sind die Armaturen 24, 28, 30, 38 und 44 t-förmige Armaturen. In der aktuell gezeigten Ausführungsform können die Armaturen in Abhängigkeit von der Position der Armatur in dem Wärmepumpensystem 14 und einem Betriebsmodus einen einzelnen Einlass und einen einzelnen Auslass oder einen einzelnen Einlass mit zwei Auslässen aufweisen. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass die Anzahl der Armaturen, die Art der Armaturen, die Positionierung der Armaturen in dem Wärmepumpensystem 14 und die Einlass-Auslass-Konfigurationen der Armaturen in verschiedenen Ausführungsformen variieren können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Rückschlagventile können enthalten sein, um eine einheitliche Kältemittelströmungsrichtung durch eine oder mehrere Komponenten des Wärmepumpensystems 14 aufrechtzuerhalten. Die Rückschlagventile können eine beliebige geeignete Rückschlagventilart sein, um zu ermöglichen, dass Kältemittel nur in einer einzigen Richtung durch das Rückschlagventil strömt (z. B. ein Rückschlagventil vom Klappentyp, ein Rückschlagventil vom Hubtyp, ein Doppelplattenrückschlagventil, ein Anschlagrückschlagventil oder ein magnetisches Rückschlagventil).
Die in 2 gezeigte Ausführungsform beinhaltet einen ersten Rückschlagventilsatz und einen zweiten Rückschlagventilsatz. Jeder von dem ersten Rückschlagventilsatz und dem zweiten Rückschlagventilsatz kann ein Paar von Rückschlagventilen mit umgekehrter Strömung umfassen, d. h. ein erstes Rückschlagventil und ein zweites Rückschlagventil mit entgegengesetzten Strömungsrichtungen in Bezug aufeinander, die proximal zu dem ersten Wärmetauscher 22 und/oder dem dritten Wärmetauscher 48 positioniert sind. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet der erste Rückschlagventilsatz ein erstes Kühlmodusrückschlagventil 26, das proximal zu dem ersten Wärmetauscher 22 positioniert ist, wodurch während des Betriebs im Kühlmodus Kältemittel aus dem ersten Wärmetauscher 22 strömen kann und ein zweites Heizmodusrückschlagventil 40, das proximal zu dem ersten Wärmetauscher 22 positioniert ist, wodurch während des Betriebs in einem Heizmodus Kältemittel in den ersten Wärmetauscher 22 strömen kann. Der zweite Rückschlagventilsatz beinhaltet ein zweites Kühlmodusrückschlagventil 42, das proximal zu dem dritten Wärmetauscher 48 positioniert ist, wodurch während des Betriebs im Kühlmodus Kältemittel in den dritten Wärmetauscher 48 strömen kann und ein erstes Heizmodusrückschlagventil 46, das proximal zu dem dritten Wärmetauscher 48 positioniert ist, wodurch während des Betriebs in einem Heizmodus Kältemittel aus dem dritten Wärmetauscher 48 strömen kann.
Gemäß verschiedenen Aspekten ist während des Betriebs in einem ausgewählten Modus nur eines der Rückschlagventile in jedem des ersten Rückschlagventilsatzes und des zweiten Rückschlagventilsatzes offen. Beispielsweise kann das erste Kühlmodusrückschlagventil 26 während des Betriebs im Kühlmodus ermöglichen, dass Kältemittel von dem ersten Wärmetauscher 22 zu der ersten Expansionsvorrichtung 32 und dem zweiten Wärmetauscher 34 strömt, während das zweite Heizmodusrückschlagventil 40 geschlossen bleibt, und ermöglicht das zweite Kühlmodusrückschlagventil 42, dass Kältemittel von der zweiten Expansionsvorrichtung 36 zu dem dritten Wärmetauscher 48 strömt, während das erste Heizmodusrückschlagventil 46 geschlossen bleibt. Im Vergleich dazu kann das erste Heizmodusrückschlagventil 46 während des Betriebs im Heizmodus ermöglichen, dass Kältemittel von dem dritten Wärmetauscher 48 zu der ersten Expansionsvorrichtung 32 und dem zweiten Wärmetauscher 34 strömt, während das zweite Kühlmodusrückschlagventil 40 geschlossen bleibt, und das zweite Heizmodusrückschlagventil 42 ermöglicht, dass Kältemittel von der zweiten Expansionsvorrichtung 36 zu dem ersten Wärmetauscher 22 strömt, während das erste Kühlmodusrückschlagventil 26 geschlossen bleibt.
Die erste Expansionsvorrichtung 32 kann zum Verringern des Drucks eines Hochdruckkältemittels zu einem Mitteldruckkältemittel vor dem Eintreten in einen Mitteldruckkältemitteleinlass des zweiten Wärmetauschers 34 verwendet werden. Geeignete Expansionsvorrichtungen können thermische Expansionsventile, manuelle Expansionsventile, Kapillarrohre, automatische Ventile, elektronische Expansionsventile, Niederdruckschwimmerventile und Hochdruckschwimmerventile beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein. In der aktuell gezeigten Ausführungsform kann die erste Expansionsvorrichtung 32 eine thermische Expansionsvorrichtung sein, um den Druck eines Hochdruckkältemittels zu einem Mitteldruckkältemittel zu verringern. In Ausführungsformen, in denen die erste Expansionsvorrichtung 32 ein thermisches Expansionsventil ist, kann sie einen Erfassungskolben beinhalten, der zwischen einem Mitteldruckauslass des zweiten Wärmetauschers 34 und dem Verdichter 18 angeordnet ist. Der Erfassungskolben kann ein Phasenwechselmaterial enthalten und über ein Kapillarrohr mit einer Innenmembran der thermischen Expansionsvorrichtung in Fluidverbindung stehen, um den Kältemittelstrom durch das thermische Expansionsventil einzustellen, um ein gewünschtes Maß an Überhitzung durch den zweiten Wärmetauscher 34 aufrechtzuerhalten. In einigen Ausführungsformen kann die erste Expansionsvorrichtung 32 ein elektronisches Expansionsventil sein mit einem Temperatursensor, der zwischen einem Mitteldruckauslass des zweiten Wärmetauschers 34 und dem Verdichter 18 angeordnet ist, um eine gewünschte Überhitzung aufrechtzuerhalten.
Die zweite Expansionsvorrichtung 36 kann zum Verringern des Drucks eines Hochdruckkältemittels von einem Hochdruckauslass des zweiten Wärmetauschers 34 zu einem Niederdruckkältemittel verwendet werden, bevor es in den dritten Wärmetauscher 48 im Kühlmodus oder in den ersten Wärmetauscher 22 im Heizmodus eintritt. Geeignete Expansionsvorrichtungen können thermische Expansionsventile, manuelle Expansionsventile, Kapillarrohre, automatische Ventile, elektronische Expansionsventile, Niederdruckschwimmerventile und Hochdruckschwimmerventile beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Expansionsvorrichtung 36 ein elektronisches Expansionsventil. Wie in 6 gezeigt kann die zweite Expansionsvorrichtung 36 in Abhängigkeit von einem ersten Drucksensor 60 proximal zu dem ersten Wärmetauscher 22 und einem dritten Temperatursensor 66 proximal zu dem zweiten Wärmetauscher 34 im Kühlmodus oder von einem zweiten Drucksensor 64 proximal zu dem dritten Wärmetauscher 48 und dem dritten Temperatursensor 66 im Heizmodus gesteuert werden, um einen gewünschten Unterkühlungsgrad aufrechtzuerhalten. In einigen Ausführungsformen kann die zweite Expansionsvorrichtung ein thermisches Expansionsventil sein mit einem Erfassungskolben, der stromaufwärts von dem Akkumulator 50 angeordnet ist, um eine gewünschte Überhitzung durch einen von dem ersten Wärmetauscher 22 und dem dritten Wärmetauscher 48 in Abhängigkeit von einem Betriebsmodus aufrechtzuerhalten.
Der zweite Wärmetauscher 34 kann gemäß einigen Beispielen ein Kältemittel-Kältemittel-Wärmetauscher sein. In der gezeigten Ausführungsform weist der zweite Wärmetauscher 34 einen Hochdruckkältemittelströmungsweg und einen Mitteldruckkältemittelströmungsweg auf und tauscht Wärme zwischen den beiden Strömungswegen aus. In der aktuell gezeigten Ausführungsform kann der zweite Wärmetauscher ein Plattenwärmetauscher sein, aber andere geeignete Wärmetauscher (z. B. Mantel- und Rohrwärmetauscher) werden in Betracht gezogen.
Der dritte Wärmetauscher 48 kann Wärme mit Luft innerhalb der Fahrgastkabine 12 des Fahrzeugs 10 austauschen. In einigen Ausführungsformen ist der dritte Wärmetauscher 48 ein Kältemittel-Luft-Wärmetauscher zum direkten Austauschen von Wärme mit der Innenluft. In Ausführungsformen, in denen der dritte Wärmetauscher 48 ein Kältemittel-Luft-Wärmetauscher ist, kann der dritte Wärmetauscher 48 innerhalb einer Mischkammer 68 eines HLK-Gehäuses (7) angeordnet sein, das proximal zu der Fahrgastzelle 12 des Fahrzeugs 10 positioniert ist. Das Fahrzeug 10 kann zusätzlich ein HLK-Gebläse zum Leiten von Luft 72 (7 und 8) von einer Verkleidung des Fahrzeugs 10 über den dritten Wärmetauscher 48 und durch den einen oder die mehreren Kanäle 16 beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann der dritte Wärmetauscher 48 ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher sein, der außerhalb der Mischkammer 68 positioniert ist, um Wärme mit der Innenluft durch einen Kühlmittelkreislauf 76 und einen vierten Wärmetauscher 74 (8) auszutauschen. Der Kühlmittelkreislauf 76 kann eine Pumpe zum Zirkulieren von Kühlmittel durch den Kühlmittelkreislauf 76 beinhalten.
Der Akkumulator 50 kann bereitgestellt sein, um überschüssiges Kältemittel zu speichern und zu vermeiden, dass überschüssiges flüssiges Kältemittel in den Verdichter 18 eintritt, um eine Beschädigung des Verdichters 18 zu verhindern. Der Akkumulator 50 kann einen Kältemitteleinlass zum Aufnehmen von Niederdruckkältemittel, einen Speicherraum zum Speichern von überschüssigem Kältemittel und eine Auslassöffnung beinhalten, die dazu konfiguriert ist, dem Verdichter 18 im Wesentlichen dampfförmiges Kältemittel bereitzustellen.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 ist ein Kühlmodus, wie durch eine erste Position des Wahlventils 20 bestimmt, bereitgestellt. Hochdruck-Hochtemperatur-Dampfkältemittel 52A tritt aus der Auslassöffnung des Verdichters 18 aus, wo es durch den Hochdruckkältemittelströmungsweg des Wahlventils 20 geleitet wird und zu einer Einlassöffnung des ersten Wärmetauschers 22 geleitet wird.
Wenn das Kältemittel durch den ersten Wärmetauscher 22 strömt, tauscht das Hochdruck-Hochtemperatur-Dampfkältemittel 52A Wärme mit der Außenluft aus und wird zu flüssigem Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittel 52B. Das flüssige Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittel 52B wird dann durch die Armatur 24 und das Rückschlagventil 26 zu der Armatur 28 geleitet, wo es sich in einen Dampfeinspritzströmungsweg und einen Kältemittelströmungsweg teilt.
Der Kältemittelströmungsweg geht zu dem Hochdruckkältemittelströmungsweg des zweiten Wärmetauschers 34 über. Der Dampfeinspritzströmungsweg geht durch die Armatur 30 zu der ersten Expansionsvorrichtung 32 über. Wenn es durch die erste Expansionsvorrichtung 32 strömt, nimmt der Druck des flüssigen Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittels 52B, um ein Mitteldruck-Mitteltemperatur-Flüssigkeits-Dampf-Gemisch 54C zu werden. Das Mitteldruck-Mitteltemperatur-Flüssigkeits-Dampf-Gemisch 54C wird dann zu dem Mitteldruckkältemittelströmungspfad des zweiten Wärmetauschers 34 geleitet. Wenn das flüssige Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittel 52B durch den zweiten Wärmetauscher 34 strömt, tauscht das Kältemittel Wärme mit dem Mitteldruck-Mitteltemperatur-Flüssigkeits-Dampf-Gemisch 54C aus, um ein unterkühltes Hochdruckkältemittel 52C zu werden. Wenn das Mitteldruck-Mitteltemperatur-Flüssigkeits-Dampf-Gemisch 54C Wärme mit dem flüssigen Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittel 52B austauscht, wird das Kältemittel zu einem Mitteldruck-Mitteltemperatur-Dampfkältemittel 54D und wird zu der Dampfeinspritzöffnung des Verdichters 18 geleitet.
Das unterkühlte Hochdruckkältemittel 52C geht von einer Hochdruckauslassöffnung des zweiten Wärmetauschers 34 zu der zweiten Expansionsvorrichtung 36 über. Wenn es durch die zweite Expansionsvorrichtung 36 strömt, nimmt der Druck des unterkühlten HochdruckKältemittels 52C ab, um ein Niederdruck-Niedertemperatur-Flüssigkeits-Dampf-Gemisch 54D zu werden. Ein Niederdruck-Niedertemperatur-Flüssigkeits-Dampf-Gemisch 52D wird dann durch die Armatur 38, das Rückschlagventil 42 und die Armatur 44 zu einem Einlass des dritten Wärmetauschers 48 geleitet. Das Niederdruck-Niedertemperatur-Flüssigkeits-Dampf-Gemisch 52D wird daran gehindert, durch ein Rückschlagventil 40 zu strömen, da diese Ventile durch das flüssige Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittel 52B, das in die entgegengesetzte Richtung drückt, geschlossen gehalten werden.
Wenn das Niederdruck-Niedertemperatur-Flüssigkeits-Dampf-Gemisch 52D durch den dritten Wärmetauscher 48 strömt, tauscht es Wärme mit der Innenluft der Fahrgastkabine 12 aus und wird zu einem hauptsächlich dampfförmigen Niederdruck-Niedertemperatur-Kältemittel 52E. Das hauptsächlich dampfförmige Niederdruck-Niedertemperatur-Kältemittel 52E wird dann durch den Niederdruckkältemittelströmungsweg des Wahlventils 20 zu dem Akkumulator 50 geleitet, wobei der Druck des Kältemittels leicht abnimmt und nur ein Dampfanteil des Kältemittels 52F zu der Niederdruckeinlassöffnung des Verdichters 18 zurückgeführt wird.
Der Dampfanteil des Kältemittels 52F wird dann durch den Verdichter 18 zu einem überhitzten Mitteldruck-Mitteltemperatur-Dampf 52G verdichtet und mit dem Mitteldruck-Mitteltemperatur-Dampfkältemittel 54D aus dem Dampfeinspritzeinlass kombiniert, um ein kombiniertes Kältemittel 52H zu bilden. Das kombinierte Kältemittel 52H wird dann weiter verdichtet und tritt aus der Hochdruckauslassöffnung des Verdichters 18 als das Hochdruck-Hochtemperatur-Dampfkältemittel 52A aus.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 5 ist ein Heizmodus, wie durch eine zweite Position des Wahlventils 20 bestimmt, bereitgestellt. Hochdruck-Hochtemperatur-Dampfkältemittel 52A tritt aus der Auslassöffnung des Verdichters 18 aus, wo es durch den Hochdruckkältemittelströmungsweg des Wahlventils 20 geleitet wird und zu einer Einlassöffnung des dritten Wärmetauschers 48 geleitet wird.
Wenn das Hochdruck-Hochtemperatur-Dampfkältemittel 52A durch den dritten Wärmetauscher 48 strömt, tauscht es Wärme mit der Innenluft der Fahrgastzelle 12 des Fahrzeugs 10 aus und wird zu flüssigem Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittel 52B. Das flüssige Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittel 52B wird dann durch die Armatur 44 und das Rückschlagventil 46 zu der Armatur 30 geleitet, wo es sich in einen Dampfeinspritzströmungsweg und einen Kältemittelströmungsweg teilt.
Der Kältemittelströmungsweg geht durch die Armatur 28 zu dem Hochdruckkältemittelströmungsweg des zweiten Wärmetauschers 34 über. Der Dampfeinspritzströmungsweg geht zu der ersten Expansionsvorrichtung 32 über. Wenn es durch die erste Expansionsvorrichtung 32 strömt, nimmt der Druck des flüssigen Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittels 52B, um ein Mitteldruck-Mitteltemperatur-Flüssigkeits-Dampf-Gemisch 54C zu werden. Das Mitteldruck-Mitteltemperatur-Flüssigkeits-Dampf-Gemisch 54C wird dann zu dem Mitteldruckkältemittelströmungspfad des zweiten Wärmetauschers 34 geleitet. Wenn das flüssige Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittel 52B durch den zweiten Wärmetauscher 34 strömt, tauscht das Kältemittel Wärme mit dem Mitteldruck-Mitteltemperatur-Flüssigkeits-Dampf-Gemisch 54C aus, um ein unterkühltes Hochdruckkältemittel 52C zu werden. Wenn das Mitteldruck-Mitteltemperatur-Flüssigkeits-Dampf-Gemisch 54C Wärme mit dem flüssigen Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittel 52B austauscht, wird es zu einem Mitteldruck-Mitteltemperatur-Dampfkältemittel 54D und wird zu der Dampfeinspritzöffnung des Verdichters 18 geleitet.
Das unterkühlte Hochdruckkältemittel 52C geht von einer Hochdruckauslassöffnung des zweiten Wärmetauschers 34 zu der zweiten Expansionsvorrichtung 36 über. Wenn es durch die zweite Expansionsvorrichtung 36 strömt, nimmt der Druck des unterkühlten HochdruckKältemittels 52C ab, um ein Niederdruck-Niedertemperatur-Flüssigkeits-Dampf-Gemisch 54D zu werden. Das Niederdruck-Niedertemperatur-Flüssigkeits-Dampf-Gemisch 52D wird dann durch die Armatur 38, das Rückschlagventil 40 und die Armatur 24 zu einem Einlass des ersten Wärmetauschers 22 geleitet. Das Niederdruck-Niedertemperatur-Flüssigkeits-Dampf-Gemisch 52D wird daran gehindert, durch das Rückschlagventil 42 und das Rückschlagventil 26 zu strömen, da diese Ventile durch das flüssige Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittel 52B, das in die entgegengesetzte Richtung drückt, geschlossen gehalten werden.
Wenn das Niederdruck-Niedertemperatur-Flüssigkeits-Dampf-Gemisch 52D durch den ersten Wärmetauscher 22 strömt, tauscht es Wärme mit der Außenluft aus und wird zu einem hauptsächlich dampfförmigen Niederdruck-Niedertemperatur-Kältemittel 52E. Das hauptsächlich dampfförmige Niederdruck-Niedertemperatur-Kältemittel 52E wird dann durch den Niederdruckkältemittelströmungsweg des Wahlventils 20 zu dem Akkumulator 50 geleitet, wobei der Druck des Kältemittels leicht abnimmt und nur ein Dampfanteil des Kältemittels 52F zu der Niederdruckeinlassöffnung des Verdichters 18 zurückgeführt wird.
Der Dampfanteil des Kältemittels 52F wird dann durch den Verdichter 18 zu einem überhitzten Mitteldruck-Mitteltemperatur-Dampf 52G verdichtet und mit dem Mitteldruck-Mitteltemperatur-Dampfkältemittel 54D aus dem Dampfeinspritzeinlass kombiniert, um ein kombiniertes Kältemittel 52H zu bilden. Das kombinierte Kältemittel 52H wird dann weiter verdichtet und tritt aus der Hochdruckauslassöffnung des Verdichters 18 als das Hochdruck-Hochtemperatur-Dampfkältemittel 52A aus.
Unter Bezugnahme auf die 3-5 beinhaltet nun das Wärmepumpensystem 14 sowohl im Heizmodus als auch im Kühlmodus eine Hochdruckseite, eine Mitteldruckseite und eine Niederdruckseite. Im Kühlmodus beinhaltet die Hochdruckseite die Kältemittel 52A-52C und weist einen beispielhaften Druckbereich von 10 bis 27 bar auf, beinhaltet die Mitteldruckseite die Kältemittel 54C und 54D und weist einen beispielhaften Druckbereich von 4 bar bis 8 bar auf und beinhaltet die Niederdruckseite die Kältemittel 52D-52F und weist einen beispielhaften Druckbereich von 3,3 bar bis 5 bar auf. Im Hinblick auf die Temperatur stellt das aus dem Verdichter 18 abgegebene Kältemittel 52A die höchste Temperatur mit einem beispielhaften Bereich von 50 Grad Celsius bis 105 Grad Celsius dar, stellen die Kältemittel 54C und 54D nach der ersten Expansionsvorrichtung 32 die mittlere Temperatur mit einem beispielhaften Bereich von 25 Grad Celsius bis 45 Grad Celsius dar und stellen die Kältemittel 52D-52F nach der zweiten Expansionsvorrichtung 36 die niedrige Temperatur mit einem beispielhaften Bereich von 2 Grad Celsius bis 15 Grad Celsius dar. Im Kühlmodus beinhaltet die Hochdruckseite die Kältemittel 52A-52C und weist einen beispielhaften Druckbereich von 10 bar bis 25 bar auf, beinhaltet die Mitteldruckseite die Kältemittel 54C und 54D und weist einen beispielhaften Druckbereich von 2,4 bar bis 6,7 bar auf und beinhaltet die Niederdruckseite die Kältemittel 52D-52F und weist einen beispielhaften Druckbereich von 1,1 bar bis 3,7 bar auf. Im Hinblick auf die Temperatur stellt das aus dem Verdichter 18 abgegebene Kältemittel 52A die höchste Temperatur mit einem beispielhaften Bereich von 60 130 Grad Celsius dar, stellen die Kältemittel 54C und 54D nach der ersten Expansionsvorrichtung 32 die mittlere Temperatur mit einem beispielhaften Bereich von -8 Grad Celsius bis 20 Grad Celsius dar und stellen die Kältemittel 52D-52F nach der zweiten Expansionsvorrichtung 36 die niedrige Temperatur mit einem beispielhaften Bereich von -27 Grad Celsius bis 6 Grad Celsius dar. Die vorhergehenden Drücke und Temperaturen beziehen sich auf R1234yf-Kältemittel unter beispielhaften Bedingungen. Während beispielhafte Drücke und Temperaturen angegeben sind, dienen sie nur als Beispiel. Ein Fachmann wird verstehen, dass Temperaturbereiche in Abhängigkeit von vielen Faktoren, einschließlich der Umgebungslufttemperatur, der Kältemitteltyp und der Systemauslegung, ohne darauf beschränkt zu sein, stark variieren können. Tatsächliche Temperaturen können die gegebenen Bereiche über- oder unterschreiten, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen.
Unter Bezugnahme auf 6 kann eine elektronische Wärmepumpensteuereinheit (electronic control unit - ECU) 56 zum Steuern einer oder mehrerer Komponenten des Wärmepumpensystems 14 als Reaktion auf Daten, die von einem oder mehreren Sensoren empfangen werden, bereitgestellt sein, wobei die Steuereinheit einen Mikroprozessor oder andere analoge und/oder digitale Steuerschaltungen beinhalten kann. In der gezeigten Ausführungsform sind ein erster Temperatursensor 58 und ein erster Drucksensor 60 proximal zu dem ersten Wärmetauscher 22 angeordnet, sind ein zweiter Temperatursensor 62 und ein zweiter Drucksensor 64 proximal zu dem dritten Wärmetauscher 48 angeordnet und ist ein dritter Temperatursensor 66 proximal zu dem zweiten Wärmetauscher 34 angeordnet. Die Wärmepumpensteuereinheit 56 kann die zweite Expansionsvorrichtung 36 und den Verdichter 18 auf Grundlage der von den Sensoren 58, 60, 62, 64 und 66 empfangenen Daten steuern, um eine gewünschte Unterkühlung und/oder Überhitzung des Kältemittels durch den ersten Wärmetauscher 22, den zweiten Wärmetauscher 34 und den dritten Wärmetauscher 48 aufrechtzuerhalten. Beispielsweise kann der erste Drucksensor 60, der an einem Einlass des ersten Wärmetauschers 22 angeordnet ist, im Kühlmodus eine Angabe der Sättigungstemperatur des ersten Wärmetauschers 22 bereitstellen. Der dritte Temperatursensor 66 kann eine Angabe der Kältemitteltemperatur an einem Auslass des ersten Wärmetauschers 22 bereitstellen. Die Wärmepumpensteuereinheit 56 kann dann die Unterkühlung von Kältemittel durch den ersten Wärmetauscher 22 auf Grundlage der empfangenen Daten berechnen. Wenn eine andere Unterkühlung gewünscht ist, kann die Wärmepumpensteuereinheit 56 die zweite Expansionsvorrichtung 36 weiter öffnen oder schließen, um die gewünschte Unterkühlung zu erreichen. In einem Heizmodus kann die Unterkühlung des dritten Wärmetauschers 48 auf ähnliche Weise durch Öffnen oder Schließen der zweiten Expansionsvorrichtung 36 aufrechterhalten werden, um die gewünschte Unterkühlung unter Verwendung von Daten, die von dem zweiten Drucksensor 64 und dem dritten Temperatursensor 66 empfangen werden, zu erreichen. In einer alternativen Ausführungsform kann die erste Expansionsvorrichtung 32 ein elektronisches Expansionsventil umfassen, das durch die Wärmepumpensteuereinheit 56 gesteuert wird, und ein vierter Temperatursensor kann zum Steuern der Überhitzung von Kältemittel, das durch den Mitteldruckkältemittelströmungsweg strömt, an dem Auslass des Mitteldruckkältemittelströmungswegs des zweiten Wärmetauschers 34 angeordnet sein.
Unter Bezugnahme auf 7 kann der dritte Wärmetauscher 48 in einigen Ausführungsformen innerhalb einer Mischkammer 68 eines HLK-Gehäuses angeordnet sein. Ein HLK-Gebläse kann Luft 72 von außerhalb des Fahrzeugs 10 und über eine Außenfläche des dritten Wärmetauschers 48 leiten. Die Luft 72 kann durch den dritten Wärmetauscher 48 erwärmt/gekühlt werden und sich durch den einen oder die mehreren Kanäle 16 (1) bewegen, um die Fahrgastzelle 12 des Fahrzeugs 10 zu heizen oder zu kühlen. In einigen Ausführungsformen kann eine Hilfsheizvorrichtung 70 bereitgestellt sein, um das Wärmepumpensystem 14 nach Bedarf zu ergänzen, um den Fahrgastkomfort aufrechtzuerhalten. Die Hilfsheizvorrichtung 70 kann eine elektrische Widerstandsheizung sein.
Unter Bezugnahme auf 8 kann der dritte Wärmetauscher 48 in einigen Ausführungsformen außerhalb der Mischkammer 68 angeordnet sein und kann Wärme mit der Fahrgastzelle 12 durch einen Kühlmittelkreislauf 76 austauschen. In derartigen Ausführungsformen kann der dritte Wärmetauscher 48 ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher sein, um Wärme zwischen dem Wärmepumpensystem 14 und dem Kühlmittelkreislauf 76 auszutauschen. Ein vierter Wärmetauscher 74 kann durch den Kühlmittelkreislauf 76 fluidisch an den dritten Wärmetauscher 48 gekoppelt sein. Der vierte Wärmetauscher 74 kann innerhalb der Mischkammer 68 angeordnet sein, um Wärme zwischen dem Kühlmittelkreislauf 76 und der Luft 72, die durch den einen oder die mehreren Kanäle 16 in die Fahrgastzelle 12 eintritt, auszutauschen.
Aus der Verwendung der vorliegenden Offenbarung lassen sich viele verschiedene Vorteilen ableiten. Beispielsweise erhöht die Verwendung von Dampfeinspritzung den Betriebsumgebungsbereich des Wärmepumpensystems, um die Effizienz bei extremen Umgebungstemperaturen zu erhöhen. Darüber hinaus ermöglicht die aktuelle Offenbarung, dass Dampfeinspritzung sowohl in einem Heiz- als auch in einem Kühlmodus verwendet werden kann, um sowohl bei hohen Umgebungstemperaturen als auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen einen erhöhten Nutzen zu erzielen. Das in dieser Schrift bereitgestellte Fahrzeug-HLK-System stellt zudem ein Ventilsystem zum Umkehren des Kältemittelstroms durch den ersten und dritten Wärmetauscher bereit, während eine konstante Strömungsrichtung durch den zweiten Wärmetauscher und die erste und zweite Expansionsvorrichtung aufrechterhalten wird. Da die Strömungsrichtung automatisch aufrechterhalten wird, kann das resultierende Steuersystem ebenfalls vereinfacht werden.
Der Durchschnittsfachmann versteht, dass die Konstruktion der beschriebenen Offenbarung und anderer Komponenten nicht auf ein beliebiges spezifisches Material beschränkt ist. Andere beispielhafte Ausführungsformen der in dieser Schrift offenbarten Offenbarung können aus einer breiten Vielfalt von Materialien gebildet sein, es sei denn, in dieser Schrift ist etwas Anderes beschrieben.
Für die Zwecke dieser Offenbarung bedeutet der Ausdruck „gekoppelt“ (in allen seinen Formen, koppeln, Kopplung, gekoppelt usw.) im Allgemeinen, dass zwei (elektrische oder mechanische) Komponenten direkt oder indirekt miteinander verbunden sind. Ein solches Verbinden kann dem Wesen nach stationär oder dem Wesen nach beweglich sein. Ein solches Verbinden kann mit den zwei Komponenten (elektrisch oder mechanisch) erreicht werden und jegliche zusätzlichen Zwischenelemente sind einstückig als einzelner einheitlicher Körper miteinander oder mit den zwei Komponenten ausgebildet. Ein derartiges Verbinden kann, sofern nicht anders vorgegeben, dem Wesen nach permanent sein oder dem Wesen nach entfernbar oder lösbar sein.
Es ist ebenso wichtig festzuhalten, dass die Konstruktion und Anordnung der Elemente der Offenbarung, wie in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt, nur veranschaulichend sind. Wenngleich nur einige wenige Ausführungsformen der vorliegenden Innovationen in dieser Offenbarung im Detail beschrieben wurden, ist für einen Fachmann, der diese Offenbarung untersucht, ohne Weiteres ersichtlich, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen hinsichtlich Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werten von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des beschriebenen Gegenstandes abzuweichen. Beispielsweise können Elemente, die als einstückig gebildet gezeigt sind, aus mehreren Teilen aufgebaut sein, oder Elemente, die als mehrere Teile gezeigt sind, können einstückig gebildet sein, der Betrieb der Schnittstellen kann umgekehrt oder anderweitig variiert werden, die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbindungsstücke oder anderer Elemente des Systems kann variiert werden, die Art oder Anzahl der Einstellpositionen, die zwischen den Elementen bereitgestellt sind, kann variiert werden. Es ist anzumerken, dass die Elemente und/oder Baugruppen des Systems aus einer breiten Vielfalt von Materialien konstruiert sein können, die ausreichende Festigkeit oder Haltbarkeit bereitstellen, in einer breiten Vielfalt von Farben, Texturen und Kombinationen. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass alle solchen Modifikationen im Umfang der vorliegenden Innovationen eingeschlossen sind. Andere Substitutionen, Modifikationen, Veränderungen und Auslassungen können an der Gestaltung, an Betriebsbedingungen und an der Anordnung der gewünschten und anderen beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Geist der vorliegenden Innovationen abzuweichen.
Es versteht sich, dass beliebige beschriebene Prozesse oder Schritte innerhalb beschriebener Prozesse mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten kombiniert werden können, um Strukturen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung zu bilden. Die in dieser Schrift offenbarten beispielhaften Strukturen und Prozesse dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen.
Es versteht sich ebenfalls, dass Variationen und Modifikationen an den vorstehend erwähnten Strukturen und Verfahren vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass derartige Konzepte von den folgenden Patentansprüchen abgedeckt sein sollen, sofern diese Patentansprüche durch ihren Wortlaut nicht ausdrücklich etwas anderes festlegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug-HLK-System bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Verdichter zum Verdichten von Kältemittel, wobei der Verdichter eine Einlassöffnung, eine Dampfeinspritzöffnung und eine Auslassöffnung umfasst; einen ersten Wärmetauscher; einen ersten Rückschlagventilsatz; eine erste Expansionsvorrichtung zum Dekomprimieren eines ersten Teils des Kältemittels; einen zweiten Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem ersten Teil des Kältemittels und einem zweiten Teil des Kältemittels, wobei der erste Abschnitt des Kältemittels zu der Dampfeinspritzöffnung des Verdichters geleitet wird; eine zweite Expansionsvorrichtung zum Dekomprimieren des zweiten Teils des Kältemittels; einen zweiten Rückschlagventilsatz; einen dritten Wärmetauscher; und ein Wahlventil zum Umschalten zwischen einem Heizmodus und einem Kühlmodus; wobei der erste Rückschlagventilsatz und der zweite Rückschlagventilsatz zusammen eine konstante Strömungsrichtung durch die erste Expansionsvorrichtung, den zweiten Wärmetauscher und die zweite Expansionsvorrichtung zwischen dem Heizmodus und dem Kühlmodus aufrechterhalten.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen Kühlmittelkreislauf gekennzeichnet, der den dritten Wärmetauscher, eine Kühlmittelpumpe und einen vierten Wärmetauscher beinhaltet; wobei der dritte Wärmetauscher Wärme zwischen dem Kältemittel und einem Kühlmittel austauscht, und der vierte Wärmetauscher Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Innenluft austauscht.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der erste Rückschlagventilsatz: ein erstes Rückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von dem ersten Wärmetauscher zu dem zweiten Wärmetauscher und der ersten Expansionsvorrichtung während des Betriebs im Kühlmodus; und ein zweites Rückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von der zweiten Expansionsvorrichtung zu dem erster Wärmetauscher während des Betriebs im Heizmodus.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der zweite Rückschlagventilsatz: ein erstes Rückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von der zweiten Expansionsvorrichtung zu dem dritten Wärmetauscher während des Betriebs im Kühlmodus; und ein zweites Rückschlagventil zum Leiten des Kältemittels von dem dritten Wärmetauscher zu der ersten Expansionsvorrichtung und dem zweiten Wärmetauscher während des Betriebs im Heizmodus.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch einen Akkumulator gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: eine elektronische Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, das Wahlventil, den Verdichter und mindestens eine von der ersten Expansionsvorrichtung und der zweiten Expansionsvorrichtung auf Grundlage einer von einem oder mehreren Sensoren empfangenen Eingabe zu steuern.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen der eine oder die mehreren Sensoren: einen ersten Temperatursensor zum Messen einer Kältemitteltemperatur proximal zu dem ersten Wärmetauscher, einen ersten Drucksensor zum Messen eines Kältemitteldrucks proximal zu dem ersten Wärmetauscher, einen zweiten Temperatursensor zum Messen einer Kältemitteltemperatur proximal zu dem dritten Wärmetauscher; einen zweiten Drucksensor zum Messen eines Kältemitteldrucks proximal zu dem dritten Wärmetauscher; und einen dritten Temperatursensor zum Messen einer Kältemitteltemperatur des zweiten Teils des Kältemittels proximal zu dem zweiten Wärmetauscher.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug-HLK-System bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Verdichter, der eine Niederdruckkältemitteleinlassöffnung, eine Hochdruckkältemittelauslassöffnung und eine Mitteldruckkältemitteleinlassöffnung umfasst; ein Wahlventil zum Umschalten zwischen einem Kühlmodus und einem Heizmodus; einen ersten Wärmetauscher; ein Zwischenwärmetauschsystem, umfassend: eine erste Expansionsvorrichtung zum Dekomprimieren eines ersten Teils von Hochdruckkältemittel zu einem Mitteldruckkältemittel; einen zweiten Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem Mitteldruckkältemittel und einem zweiten Teil von Hochdruckkältemittel, wobei das Mitteldruckkältemittel zu der Mitteldruckkältemitteleinlassöffnung des Verdichters geleitet wird; eine zweite Expansionsvorrichtung zum Dekomprimieren eines zweiten Teils von Hochdruckkältemittel von dem zweiten Wärmetauscher zu einem Niederdruckkältemittel; eine Vielzahl von Rückschlagventilen, die dazu konfiguriert sind, eine einheitliche Strömungsrichtung durch den zweiten Wärmetauscher, die erste Expansionsvorrichtung und die zweite Expansionsvorrichtung zwischen dem Kühlmodus und dem Heizmodus aufrechtzuerhalten; und einen dritten Wärmetauscher; wobei das Kältemittel während des Betriebs im Kühlmodus von dem Verdichter zu dem ersten Wärmetauscher zu dem Zwischenwärmetauschsystem zu dem dritten Wärmetauscher und zurück zu dem Verdichter strömt und, das Kältemittel während des Betriebs im Heizmodus von dem Verdichter zu dem dritten Wärmetauscher zu dem Zwischenwärmetauschsystem zu dem ersten Wärmetauscher und zurück zu dem Verdichter strömt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen Akkumulator gekennzeichnet, der proximal zu der Niederdruckkältemitteleinlassöffnung des Verdichters angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen Kühlmittelkreislauf gekennzeichnet, der den dritten Wärmetauscher, eine Kühlmittelpumpe und einen vierten Wärmetauscher beinhaltet; wobei der dritte Wärmetauscher Wärme zwischen dem Kältemittel und einem Kühlmittel austauscht, und der vierte Wärmetauscher Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Innenluft austauscht.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vielzahl von Rückschlagventilen einen Kühlmodusrückschlagventilsatz und einen Heizmodusrückschlagventilsatz.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kühlmodusrückschlagventilsatz ein erstes Kühlmodusrückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von dem ersten Wärmetauscher zu dem Zwischenwärmetauschsystem und ein zweites Kühlmodusrückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von dem Zwischenwärmetauschsystem zu dem dritten Wärmetauscher während des Betriebs im Kühlmodus, und umfasst der Heizmodusrückschlagventilsatz ein erstes Heizmodusrückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von dem dritten Wärmetauscher zu dem Zwischenwärmetauschsystem und ein zweites Heizmodusrückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von dem Zwischenwärmetauschsystem zu dem ersten Wärmetauscher während des Betriebs im Heizmodus.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine elektronische Steuereinheit gekennzeichnet, die dazu konfiguriert ist, das Wahlventil, den Verdichter und mindestens eine von der ersten Expansionsvorrichtung und der zweiten Expansionsvorrichtung auf Grundlage einer von einem oder mehreren Sensoren empfangenen Eingabe zu steuern.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen der eine oder die mehreren Sensoren: einen ersten Temperatursensor zum Messen einer Kältemitteltemperatur proximal zu dem ersten Wärmetauscher, einen ersten Drucksensor zum Messen eines Kältemitteldrucks proximal zu dem ersten Wärmetauscher, einen zweiten Temperatursensor zum Messen einer Kältemitteltemperatur proximal zu dem dritten Wärmetauscher; einen zweiten Drucksensor zum Messen eines Kältemitteldrucks proximal zu dem dritten Wärmetauscher; einen dritten Temperatursensor zum Messen einer Kältemitteltemperatur des zweiten Teils des Kältemittels proximal zu dem zweiten Wärmetauscher.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug-HLK-System bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Dampfeinspritzkreislauf, umfassend: einen Verdichter; einen ersten Wärmetauscher; einen ersten Rückschlagventilsatz; eine erste Expansionsvorrichtung; einen zweiten Wärmetauscher; und einen Kältekreislauf, umfassend: den Verdichter; den ersten Wärmetauscher; den ersten Rückschlagventilsatz; den zweiten Wärmetauscher; eine zweite Expansionsvorrichtung; einen zweiten Rückschlagventilsatz; und einen dritten Wärmetauscher.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kältekreislauf ferner einen Akkumulator.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen Kühlmittelkreislauf gekennzeichnet, wobei der Kühlmittelkreislauf den dritten Wärmetauscher, eine Kühlmittelpumpe und einen vierten Wärmetauscher umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch ein Wahlventil zum Umschalten zwischen einem Heizmodus und einem Kühlmodus gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform leitet das Wahlventil in dem Kühlmodus Kältemittel in dem Kältekreislauf von dem Verdichter zu dem ersten Wärmetauscher, dem ersten Rückschlagventilsatz, dem zweiten Wärmetauscher, der zweiten Expansionsvorrichtung, dem zweiten Rückschlagventilsatz und dem dritten Wärmetauscher in dieser Reihenfolge, wobei ferner das Wahlventil in einem Heizmodus Kältemittel in dem Kältekreislauf von dem Verdichter zu dem dritten Wärmetauscher, dem zweiten Rückschlagventilsatz, dem zweiten Wärmetauscher, der zweiten Expansionsvorrichtung, dem ersten Rückschlagventilsatz und den ersten Wärmetauscher in dieser Reihenfolge leitet.
Gemäß einer Ausführungsform bleibt die Strömungsrichtung durch die erste Expansionsvorrichtung, den zweiten Wärmetauscher und die zweite Expansionsvorrichtung zwischen dem Heizmodus und dem Kühlmodus unverändert.

Claims

Fahrzeug-HLK-System, umfassend: einen Verdichter zum Verdichten von Kältemittel, wobei der Verdichter eine Einlassöffnung, eine Dampfeinspritzöffnung und eine Auslassöffnung umfasst; einen ersten Wärmetauscher; einen ersten Rückschlagventilsatz; eine erste Expansionsvorrichtung zum Dekomprimieren eines ersten Teils des Kältemittels; einen zweiten Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem ersten Teil des Kältemittels und einem zweiten Teil des Kältemittels, wobei der erste Teil des Kältemittels zu der Dampfeinspritzöffnung des Verdichters geleitet wird; eine zweite Expansionsvorrichtung zum Dekomprimieren eines zweiten Teils des Kältemittels; einen zweiten Rückschlagventilsatz; einen dritten Wärmetauscher; und ein Wahlventil zum Umschalten zwischen einem Heizmodus und einem Kühlmodus; wobei der erste Rückschlagventilsatz und der zweite Rückschlagventilsatz zusammen eine konstante Strömungsrichtung durch die erste Expansionsvorrichtung, den zweiten Wärmetauscher und die zweite Expansionsvorrichtung zwischen dem Heizmodus und dem Kühlmodus aufrechterhalten.
Fahrzeug-HLK-System nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Kühlmittelkreislauf, der den dritten Wärmetauscher, eine Kühlmittelpumpe und einen vierten Wärmetauscher umfasst, wobei der dritte Wärmetauscher Wärme zwischen dem Kältemittel und einem Kühlmittel austauscht, und der vierte Wärmetauscher Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Innenluft austauscht.
Fahrzeug-HLK-System nach Anspruch 1 und 2, wobei der erste Rückschlagventilsatz Folgendes umfasst: ein erstes Rückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von dem ersten Wärmetauscher zu dem zweiten Wärmetauscher und der ersten Expansionsvorrichtung während des Betriebs im Kühlmodus; und ein zweites Rückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von der zweiten Expansionsvorrichtung zu dem ersten Wärmetauscher während des Betriebs im Heizmodus.
Fahrzeug-HLK-System nach Anspruch 1 und 2, wobei der zweite Rückschlagventilsatz Folgendes umfasst: ein erstes Rückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von der zweiten Expansionsvorrichtung zu dem dritten Wärmetauscher während des Betriebs im Kühlmodus; und ein zweites Rückschlagventil zum Leiten von Kältemittel von dem dritten Wärmetauscher zu der ersten Expansionsvorrichtung zu dem zweiten Wärmetauscher während des Betriebs im Heizmodus.
Fahrzeug-HLK-System nach Anspruch 1 und 2, ferner umfassend einen Akkumulator
Fahrzeug-HLK-System nach Anspruch 1 und 2, ferner umfassend: eine elektronische Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, das Wahlventil, den Verdichter und mindestens eine von der ersten Expansionsvorrichtung und der zweiten Expansionsvorrichtung auf Grundlage einer von einem oder mehreren Sensoren empfangenen Eingabe zu steuern.
Fahrzeug-HLK-System nach Anspruch 6, wobei der eine oder die mehreren Sensoren Folgendes umfassen: einen ersten Temperatursensor zum Messen einer Kältemitteltemperatur proximal zu dem ersten Wärmetauscher; einen ersten Drucksensor zum Messen eines Kältemitteldrucks proximal zu dem ersten Wärmetauscher; einen zweiten Temperatursensor zum Messen einer Kältemitteltemperatur proximal zu dem dritten Wärmetauscher; einen zweiten Drucksensor zum Messen eines Kältemitteldrucks proximal zu dem dritten Wärmetauscher; und einen dritten Temperatursensor zum Messen einer Kältemitteltemperatur des zweiten Teils von Kältemittel proximal zu dem zweiten Wärmetauscher.
Fahrzeug-HLK-System, umfassend: einen Dampfeinspritzkreislauf, umfassend: einen Verdichter; einen ersten Wärmetauscher; einen ersten Rückschlagventilsatz; eine erste Expansionsvorrichtung; einen zweiten Wärmetauscher; und einen Kältekreislauf, umfassend: den Verdichter; den ersten Wärmetauscher; den ersten Rückschlagventilsatz; den zweiten Wärmetauscher; eine zweite Expansionsvorrichtung; einen zweiten Rückschlagventilsatz; und einen dritten Wärmetauscher.
Fahrzeug-HLK-System nach Anspruch 8, wobei der Kältekreislauf ferner einen Akkumulator umfasst.
Fahrzeug-HLK-System nach Anspruch 8, ferner umfassend einen Kühlmittelkreislauf, wobei der Kühlmittelkreislauf den dritten Wärmetauscher, eine Kühlmittelpumpe und einen vierten Wärmetauscher umfasst.
Fahrzeug-HLK-System nach Anspruch 8 bis 10, ferner umfassend ein Wahlventil zum Umschalten zwischen einem Heizmodus und einem Kühlmodus.
Fahrzeug-HLK-System nach Anspruch 11, wobei das Wahlventil in dem Kühlmodus Kältemittel in dem Kältekreislauf von dem Verdichter zu dem ersten Wärmetauscher, dem ersten Rückschlagventilsatz, dem zweiten Wärmetauscher, der zweiten Expansionsvorrichtung, dem zweiten Rückschlagventilsatz und dem dritten Wärmetauscher in dieser Reihenfolge leitet, wobei ferner das Wahlventil in einem Heizmodus Kältemittel in dem Kältekreislauf von dem Verdichter zu dem dritten Wärmetauscher, dem zweiten Rückschlagventilsatz, dem zweiten Wärmetauscher, der zweiten Expansionsvorrichtung, dem ersten Rückschlagventilsatz und den ersten Wärmetauscher in dieser Reihenfolge leitet.
Fahrzeug-HLK-System nach Anspruch 11, wobei die Strömungsrichtung durch die erste Expansionsvorrichtung, den zweiten Wärmetauscher und die zweite Expansionsvorrichtung zwischen dem Heizmodus und dem Kühlmodus unverändert bleibt.