DE102021211987A1

DE102021211987A1 - Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102021211987A1
Application number: DE102021211987.5A
Authority: DE
Inventors: Yeonho Kim; Jae Yeon Kim; Wan Je Cho
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2021-05-07
Filing date: 2021-10-25
Publication date: 2022-11-10
Also published as: CN115303004A; US11613164B2; KR20220152055A; US20220355648A1

Abstract

Ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug kann erste und zweite Kühlgeräte; ein Batteriemodul; und einen Controller, der elektrisch mit dem ersten und zweiten Kühlgerät, dem Batteriemodul und einem Luftaufbereitungsgerät verbunden ist, aufweisen, um die ersten und zweiten Kühlgeräte, das Batteriemodul oder das Luftaufbereitungsgerät wahlweise gemäß eines Fahrzeugmodus zu steuern, wobei der Wärmetauscher, der in dem Luftaufbereitungsgerät bereitgestellt ist, jeweils mit der ersten und zweiten Kühlmittelleitung verbunden ist, um es den Kühlmitteln, die im ersten und zweiten Kühlgerät zirkulieren, zu ermöglichen, durch den Wärmetauscher zu gelangen, und ein Kältemittel, das durch den Wärmetauscher gelangt, wird wahlweise abhängig vom Fahrzeugmodus durch gegenseitigen Wärmetausch mit dem Kühlmittel, das von der ersten Kühlmittelleitung oder der zweiten Kühlmittelleitung zugeführt wurde oder den durch die erste bzw. zweite Kühlmittelleitung zugeführten Kühlmitteln verflüssigt oder verdampft.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugwärmepumpensystem für ein Fahrzeug und insbesondere ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, welches ein Batteriemodul durch Verwendung eines einzelnen Kühlers, in dem ein Kältemittel und ein Kühlmittel Wärme tauschen, beheizt oder kühlt, und die Heizeffizienz durch Verwendung von Abwärme eines Elektromors, eines elektrischen Bauteils und eines Batteriemoduls verbessert.
Beschreibung des Stands der Technik
Allgemein weist ein Luftaufbereitungsgerät für ein Fahrzeug ein Luftaufbereitungssystem auf, um ein Kühlmittel oder ein Kältemittel zu zirkulieren, um einen Innenraum des Fahrzeugs zu wärmen oder zu kühlen.
Ein solches Luftaufbereitungsgerät, welches einen frischen Innenraum durch Aufrechterhalten einer Innenraumtemperatur eines Fahrzeugs bei einer zweckmäßigen Temperatur ungeachtet einer Veränderung der Außentemperatur halten kann, ist eingerichtet, einen Innenraum des Fahrzeugs durch Wärmetausch mittels eines Verdampfers während eines Prozesses zu wärmen oder zu kühlen, bei dem ein durch Antreiben eines Kompressors ausgeleitetes Kältemittel erneut an den Kompressor zirkuliert wird, indem es durch einen Kondensator, einen Sammeltrockner, ein Expansionsventil und den Verdampfer gelangt.
Das bedeutet, dass in dem Luftaufbereitungsgerät ein gasförmiges Kältemittel hoher Temperatur und hohen Drucks, welches von dem Kompressor verdichtet wird, durch den Kondensator verflüssigt wird, dann von dem Verdampfer durch den Sammeltrockner und das Expansionsventil verdampft wird, um in einem Kühlmodus im Sommer die Innenraumtemperatur und die Luftfeuchte zu senken.
In jüngster Zeit wurde die Entwicklung eines umweltfreundlichen Fahrzeugs erforderlich, welches im Wesentlichen konfiguriert ist, ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor zu ersetzen, weil Bedenken hinsichtlich Energieeffizienz und Umweltverschmutzung mehr und mehr zunahmen, und die umweltfreundlichen Fahrzeuge werden üblicherweise als Elektrofahrzeug, welches normalerweise unter Verwendung einer Brennstoffzelle oder Elektrizität als Kraftquelle angetrieben wird, und als Hybridfahrzeug klassifiziert, welches mithilfe eines Verbrennungsmotors und einer elektrischen Batterie angetrieben wird.
Bei dem Elektrofahrzeug und dem Hybridfahrzeug der umweltfreundlichen Fahrzeuge wird anders als bei einer Klimaanlage für ein allgemeines Fahrzeug keine gesonderte Heizeinrichtung verwendet, und eine Klimaanlage, die auf das umweltfreundliche Fahrzeug angewendet wird, wird typischerweise als ein Wärmepumpensystem bezeichnet.
Im Falle des Elektrofahrzeugs unter Verwendung der Brennstoffzelle wird Energie einer chemischen Reaktion von Sauerstoff und Wasserstoff in elektrische Energie umgewandelt, um eine Antriebskraft zu erzeugen, und während des vorliegenden Prozesses wird durch chemische Reaktion in der Brennstoffzelle Wärmeenergie erzeugt, und im Ergebnis wird das effiziente Entfernen der erzeugten Wärme erforderlich, um die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle sicherzustellen.
Selbst in dem Hybridfahrzeug wird die Antriebskraft durch Antreiben des Motors unter Verwendung von Elektrizität erzeugt, die von der Brennstoffzelle oder der elektrischen Batterie geliefert wird, zusammen mit dem Verbrennungsmotor erzeugt, der mit einem allgemeinen Brennstoff betrieben wird, und im Ergebnis kann die Leistungsfähigkeit des Motors lediglich dadurch sichergestellt werden, dass die von der Brennstoffzelle oder der Batterie und dem Motor erzeugte Wärme entfernt wird.
Dementsprechend können bei einem Hybridfahrzeug oder einem Elektrofahrzeug aus dem Stand der Technik ein Batteriekühlsystem, eine Kühleinrichtung und ein Wärmepumpensystem eingerichtet sein, jeweilige separate Kreisläufe zu besitzen, um Wärmeerzeugung eines Motors, eines elektrischen Bauteils und einer Batterie einschließlich einer Brennstoffzelle zu verhindern.
Somit nehmen eine Größe und ein Gewicht eines Kühlmoduls zu, das vorn in dem Fahrzeug angeordnet ist, und ein Layout von Verbindungsrohren zum Zuführen eines Kältemittels oder Kühlmittels an das Wärmepumpensystem, die Kühleinrichtung und das Batteriekühlsystem im Innern eines Motorraums wird kompliziert.
Ferner kommen, weil das Batteriekühlsystem zum Heizen oder Kühlen getrennt bereitgestellt ist, gemäß einem Zustand des Fahrzeugs, so dass die Batterie in einem optimalen Zustand arbeiten kann, eine Vielzahl von Ventilen für die jeweiligen Verbindungsrohre zum Einsatz, wodurch Geräusch und Vibration an den Fahrzeuginnenraum übertragen werden, was in schlechtem Fahrkomfort resultiert.
Die in diesem Abschnitt zum technischen Hintergrund der Erfindung enthaltenen Informationen dienen lediglich dem verbesserten Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollen nicht als Bestätigung dahingehend ausgelegt werden, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann auf dem Gebiet bereits bekannt ist.
KURZDARSTELLUNG
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind auf die Bereitstellung eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug gerichtet, welches eingerichtet ist, ein Batteriemodul unter Verwendung eines einzelnen Kühlers, in dem ein Kältemittel und ein Kühlmittel Wärme tauschen, zu heizen oder zu kühlen.
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind auf die Bereitstellung eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug gerichtet, welches aufweist: ein erstes Kühlgerät, das eingerichtet ist, einen ersten Radiator und eine erste, mit einer ersten Kühlmittelleitung verbundene Wasserpumpe aufzuweisen, um ein Kühlmittel in der ersten Kühlmittelleitung zu zirkulieren, um zumindest ein elektrisches Bauteil und zumindest einen Motor zu kühlen, der in der ersten Kühlmittelleitung bereitgestellt ist; ein zweites Kühlgerät, das eingerichtet ist, eine zweite, mit einer zweiten Kühlmittelleitung verbundene Wasserpumpe aufzuweisen, um ein Kühlmittel in der zweiten Kühlmittelleitung zu zirkulieren; ein Batteriemodul, das in einer Batteriekühlmittelleitung bereitgestellt ist, die durch ein erstes Ventil wahlweise mit der zweiten Kühlmittelleitung verbindbar ist; und einen Controller, der elektrisch mit dem ersten und zweiten Kühlgerät verbunden ist, und ein Luftaufbereitungsgerät, um das erste und das zweite Kühlgerät, das Batteriemodul oder das Luftaufbereitungsgerät gemäß eines Fahrzeugmodus wahlweise zu steuern, wobei der in dem Luftaufbereitungsgerät bereitgestellte Wärmetauscher jeweils mit der ersten und zweiten Kühlmittelleitung verbunden ist, um es den Kühlmitteln zu ermöglichen, in den ersten und zweiten Kühlgeräten zu zirkulieren, um durch den Wärmetauscher zu gelangen, und ein Kältemittel, das durch den Wärmetauscher gelangt, wird wahlweise abhängig von dem Fahrzeugmodus durch gegenseitigen Wärmetausch mit dem Kühlmittel, das von der ersten oder der zweiten Kühlmittelleitung zugeführt wird, oder den Kühlmitteln, die durch die erste bzw. zweite Kühlmittelleitung zugeführt werden, verflüssigt.
Wenn das Batteriemodul in dem Kühlmodus des Fahrzeugs gekühlt wird, kann der Controller die erste Wasserpumpe mit einer Betriebsmenge betreiben, die niedriger ist als eine Betriebsmenge der zweiten Wasserpumpe.
Das erste Kühlgerät und das zweite Kühlgerät können Temperaturen der Kühlmittel sensieren, die entlang der ersten und zweiten Kühlmittelleitung strömen, um jeweils elektrisch mit ersten und zweiten Temperatursensoren verbunden zu werden, um Sensiersignale an den Controller auszugeben.
Bei einem Heizmodus des Fahrzeugs kann der Controller eingerichtet sein, Betriebsmengen der ersten Wasserpumpe und der zweiten Wasserpumpe abhängig von Signalen zu steuern, die von dem ersten und zweiten Temperatursensor ausgegeben werden.
Der Wärmetauscher kann aufweisen: eine erste Wärmeabfuhreinheit, die mit der ersten Kühlmittelleitung verbunden ist; eine zweite Wärmeabfuhreinheit, die mit der zweiten Kühlmittelleitung verbunden ist; und eine Trennwand, welche die erste Wärmeabfuhreinheit und die zweite Wärmeabfuhreinheit im Inneren des Wärmetauschers abtrennt, um zu verhindern, dass sich die Kühlmittel, die von dem ersten Kühlgerät bzw. dem zweiten Kühlgerät aufgebracht werden, vermischen, und um es dem Kältemittel zu ermöglichen, dort hindurch zu gelangen.
Das Kältemittel, das durch den Wärmetauscher gelangt, kann in einer Richtung strömen, die entgegengesetzt einer Strömungsrichtung der Kühlmittel ist, die durch die erste Wärmeabfuhreinheit und die zweite Wärmeabfuhreinheit gelangen.
Er kann ferner einen Kühler, der in der Batteriekühlmittelleitung bereitgestellt ist, durch die ein Kühlmittel gelangt und die mit einer Kältemittelleitung des Luftaufbereitungsgeräts durch eine Kältemittelverbindungsleitung verbunden ist, aufweisen, um eine Temperatur eines wahlweise eingeleiteten Kühlmittels durch Wärmetausch mit einem Kältemittel einzustellen, das von dem Luftaufbereitungsgerät zugeführt wird. Das Luftaufbereitungsgerät kann ferner aufweisen: ein Heizung-, Lüftung- und Klimatechnik (HVAC)-Modul, das an selbiges durch die Kältemittelleitung angeschlossen ist und eingerichtet ist, eine Klappe aufzuweisen, um Außenluft, die durch einen Verdampfer gelangt, dahingehend zu steuern, wahlweise in einen Innenkondensator eingeleitet zu werden, abhängig von einem Kühlmodus, einem Heizmodus, und einem Heiz/Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs in diesen, einen Kompressor, der durch die Kältemittelleitung zwischen den Verdampfer und den Innenkondensator geschaltet ist; ein erstes Expansionsventil, das in der Kältemittelleitung bereitgestellt ist, um den Wärmetauscher und den Verdampfer zu verbinden; ein zweites Expansionsventil, das in der Kältemittelverbindungsleitung bereitgestellt ist; eine erste Bypassleitung, die eingerichtet ist, die Kältemittelleitung und den Kompressor zwischen dem Wärmetauscher und dem ersten Expansionsventil zu verbinden, um es dem Kältemittel, das durch den Wärmetauscher gelangt, zu ermöglichen, wahlweise in den Kompressor eingeleitet zu werden; ein drittes Expansionsventil, das in der Kältemittelleitung zwischen dem Innenkondensator und dem Wärmetauscher bereitgestellt ist; und eine zweite Bypassleitung, die eingerichtet ist, die Kältemittelleitung zwischen dem Wärmetauscher und dem dritten Expansionsventils mit der Kältemittelleitung zwischen dem ersten Expansionsventil und dem Verdampfer zu verbinden, um es dem Kältemittel, das durch den Innenkondensator gelangt ist, zu ermöglichen, wahlweise in den Verdampfer eingeleitet zu werden.
In der Kältemittelleitung kann zwischen dem Wärmetauscher und dem Verdampfer ein Teilkondensator vorhanden sein, und der Teilkondensator kann ferner das Kältemittel, das in dem Wärmetauscher durch Wärmetausch mit der Außenluft verflüssigt wird, weiter verflüssigen, wenn der Wärmetauscher das Kältemittel verflüssigt.
Der Wärmetauscher kann mit einem Sammeltrockner versehen sein, der das Kältemittel, das Wärmetausch abgeschlossen hat, in ein gasförmiges Kältemittel und ein flüssiges Kältemittel trennt und es wahlweise ausleitet.
Der Sammeltrockner kann in dem Wärmetauscher montiert sein, um das gasförmige Kältemittel durch die erste Bypassleitung an den Kompressor zuzuführen, und kann das flüssige Kältemittel an den Teilkondensator zuführen.
Das zweite Expansionsventil kann betätigt werden, wenn das Batteriemodul mit einem Kältemittel gekühlt wird, und weitet das Kältemittel auf, das durch die Kältemittelverbindungsleitung in es eingeleitet wird, und leitet das Kältemittel in den Kühler ein.
Das dritte Expansionsventil kann das Kältemittel, das in den Wärmetauscher und die zweite Bypassleitung strömt, in einem Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs wahlweise aufweiten.
Das erste Ventil kann wahlweise die zweite Kühlmittelleitung und die Batteriekühlmittelleitung verbinden.
In dem ersten Kühlgerät ist eine erste Abzweigleitung bereitgestellt, die mit der ersten Kühlmittelleitung zwischen dem ersten Radiator und der ersten Wasserpumpe durch ein zweites Ventil, das in der ersten Kühlmittelleitung zwischen dem ersten Radiator und der ersten Wasserpumpe bereitgestellt ist, verbunden ist, und in dem Batteriekühlgerät kann eine zweite Abzweigleitung, welche die zweite Kühlmittelleitung und die Batteriekühlmittelleitung trennt, derart bereitgestellt sein, dass die Batteriekühlmittelleitung unabhängig von dem zweiten Kühlgerät einen geschlossenen Kreislauf bildet.
In der zweiten Kühlmittelleitung kann eine dritte Abzweigleitung bereitgestellt sein, um abhängig von einem wahlweisen Betrieb des ersten Ventils die Batteriekühlmittelleitung und die zweite Kühlmittelleitung wahlweise zu trennen.
Ein erster Endabschnitt der ersten Bypassleitung kann durch ein drittes Ventil, das in der Kältemittelleitung bereitgestellt ist, mit der Kältemittelleitung verbunden sein und ein zweiter Endabschnitt der ersten Bypassleitung kann zwischen dem Verdampfer und dem Kompressor mit der Kältemittelleitung verbunden sein.
In der zweiten Bypassleitung kann ein viertes Ventil bereitgestellt sein.
Der Sammeltrockner kann ein gasförmiges Kältemittel durch die erste Bypassleitung, die durch einen Betrieb des dritten Ventils wahlweise geöffnet wird, an den Akkumulator zuführen, und kann das flüssige Kältemittel an die Kältemittelleitung zuführen, die durch Betätigung des dritten Ventils wahlweise geöffnet wird.
Der Akkumulator kann in der Kältemittelleitung zwischen dem Kompressor und dem Verdampfer positioniert sein.
Das zweite und das dritte Expansionsventil kann jeweils ein elektronisches Expansionsventil sein, das ein Kältemittel wahlweise aufweitet und dabei eine Strömung des Kältemittels steuert.
Das zumindest eine elektrische Bauteil kann aufweisen: erste und zweite Inverter, die jeweils eingerichtet sind, Vorder- und Hinterrädern des Fahrzeugs zu entsprechen und in der ersten Kühlmittelleitung bereitgestellt sind; und eine Ladeeinrichtung, die in der ersten Kühlmittelleitung bereitgestellt ist, und der zumindest eine Motor kann erste und zweite Motoren aufweisen, die jeweils eingerichtet sind, den Vorder- und Hinterrädern des Fahrzeugs zu entsprechen und in der ersten Kühlmittelleitung bereitgestellt sind.
Wie oben beschrieben kann gemäß dem Wärmepumpensystem gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung das Batteriemodul abhängig von dem Fahrzeugmodus unter Verwendung eines einzelnen Kühlers, in dem das Kühlmittel und das Kältemittel in dem Elektrofahrzeug Wärme tauschen, beheizt oder gekühlt werden, was die Vereinfachung des Systems ermöglicht.
Ferner ist es gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung möglich, das Batteriemodul bei optimaler Leistung zu betreiben und eine Gesamtlaufleistung des Fahrzeugs kann durch effizientes Management des Batteriemoduls zunehmen, weil ein Batteriemodul gemäß einem Modus des Fahrzeugs effizient erwärmt und gekühlt werden kann.
Ferner ist es gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung möglich, die Heizeffizienz durch wahlweises Nutzen der Abwärme der externen Wärmequelle, des Motors, des elektrischen Bauteils und des Batteriemoduls in dem Heizmodus des Fahrzeugs zu verbessern.
Ferner kann gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Verflüssigungs- oder Verdampfungsleistung des Kältemittels durch den Wärmetauscher, der das Kältemittel mithilfe der jeweiligen Kühlmittel, die von dem ersten und zweiten Kühlgerät zugeführt wurden, verflüssigt oder verdampft, erhöht werden, was die Kühlleistung verbessert und den Stromverbrauch des Kompressors senkt.
Ferner ist es möglich, Abwärme von dem elektrischen Bauteil und dem Batteriemodul effizient rückzugewinnen, und es ist möglich, zu verhindern, dass sich die Kältemittelströmung abschwächt, indem die Betriebsmenge jeder Wasserpumpe abhängig von der Temperatur des Kühlmittels gesteuert wird, die von dem Temperatursensor detektiert wird, was die Heizleistung weiter verbessert.
Ferner kann gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung das gesamte System vereinfacht werden, um Herstellungskosten und Gewicht zu reduzieren und die Raumausnutzung zu verbessern.
Die Vorrichtungen und Geräte der vorliegenden Erfindung weisen weitere Merkmale und Vorteile auf, die aus den beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, welche gemeinsam dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern, ersichtlich oder in diesen genauer dargelegt sind.
Figurenliste

1 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
2 veranschaulicht eine Anschlussbeziehung zwischen einem Temperatursensor und einer Wasserpumpe, die elektrisch mit einem Steuergerät in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug verbunden ist, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
3 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Wärmetauschers, der auf ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug angewendet wird, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.

Es wird angemerkt, dass die beigefügten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind, und eine gewissermaßen vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale wiedergeben, die für die Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulichend sind. Die konkreten Gestaltungsmerkmale der wie vorliegend offenbarten Erfindung, beispielsweise einschließlich konkreter Abmessungen, Ausrichtungen, Orte und Formen, werden teilweise durch die konkret beabsichtigte Verwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
In den Figuren beziehen sich in allen der mehreren Figuren der Zeichnung Bezugszeichen auf gleiche oder gleichwertige Teile der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es erfolgt nun eine ausführliche Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en), von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und nachstehend veranschaulicht sind. Obgleich die vorliegende Erfindung(en) in Zusammenschau mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, wird angemerkt, dass die vorliegende Beschreibung die vorliegende Erfindung(en) nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränken soll. Die vorliegenden Erfindung(en) sollen hingegen nicht nur die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifizierungen, Entsprechungen und andere Ausführungsbeispielen abdecken, die von dem Geist und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, umfasst ist.
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Da es sich bei den Ausführungsbeispielen, die in der Beschreibung beschrieben wurden und den Konfigurationen, die in den Zeichnungen gezeigt sind, lediglich um die am meisten bevorzugten Ausführungsformen und Konfigurationen der vorliegenden Erfindung handelt, stellen diese nicht alle der technischen Gedanken der vorliegenden Erfindung dar, und es sei angemerkt, dass verschiedene Entsprechungen und Modifizierungsbeispiele, die die Ausführungsformen ersetzen können, bei Einreichung der vorliegenden Anmeldung möglich sind.
Um die vorliegende Erfindung deutlich zu beschreiben, werden Teile, die für die Beschreibung irrelevant sind, weggelassen, und identische oder gleichwertige Bestandteile werden in der Beschreibung mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Da die Größe und Dicke jeder in den Zeichnungen gezeigten Konfiguration zur verbesserten Beschreibung gezeigt sind, ist die vorliegende Erfindung nicht unbedingt auf Konfigurationen beschränkt, die in den Zeichnungen gezeigt sind, und zur besseren Veranschaulichung verschiedener Teile und Bereiche sind vergrößerte Dicken dargestellt.
Ferner werden in der Beschreibung, es sei denn, dies wird eindeutig anderweitig beschrieben, das Wort „aufweisend/umfassend“ und Abwandlungen wie „aufweisend“ oder „umfassend“ dahingehend verstanden, das Vorhandensein genannter Elemente zu inkludieren, jedoch nicht das Nicht-Vorhandensein anderer Elemente auszuschließen.
Ferner meinen Begriffe wie etwa „Einheit“, „Einrichtung“, und „Element“, die in der vorliegenden Schrift beschrieben werden, eine Einheit einer umfassenden Konfiguration mit zumindest einer Funktion oder einem Betrieb.
1 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Wärmepumpensystem eine Temperatur eines Batteriemoduls 30 mithilfe eines einzelnen Kühlers 70 anpassen, um einen Wärmetausch zwischen einem Kältemittel und einem Kühlmittel durchzuführen, und kann die Heizeffizienz durch Verwendung von Abwärme eines elektrischen Bauteils 15, eines Motors 16 und dem Batteriemodul 30 verbessern.
Dabei weist das Wärmepumpensystem ein erstes Kühlgerät 10 zum Kühlen des elektrischen Bauteils 15 und des Motors 16 in einem Elektrofahrzeug, sowie ein zweites Kühlgerät 20 zum Kühlen des Batteriemoduls 30 und ein Luftaufbereitungsgerät 50 zum Kühlen oder Heizen eines Innenraums auf, die miteinander verrastet bzw. aneinander gesichert sein können.
Unter Bezugnahme auf 1 weist das Wärmepumpensystem das erste und das zweite Kühlgerät 10 und 20, das Batteriemodul 30, den Kühler 70 und einen Controller 100 auf.
Zunächst weist das erste Kühlgerät 10 einen ersten Radiator 12 und eine erste Wasserpumpe 14 auf, die mit einer ersten Kühlmittelleitung 11 verbunden sind.
Dieses erste Kühlgerät 10 zirkuliert Kühlmittel in der ersten Kühlmittelleitung 11 durch Betreiben der ersten Wasserpumpe 14, um zumindest ein elektrisches Bauteil 15 und zumindest einen Motor 16 zu kühlen.
Der Radiator 12 ist an der Vorderseite des Fahrzeugs angeordnet, und ein Kühllüfter 13 ist hinter dem Radiator 12 angeordnet, so dass das Kühlmittel durch Betrieb des Kühllüfters 13 und Wärmetausch mit der Außenluft gekühlt wird.
Dabei kann das elektrische Bauteil 15 einen Stromleistungsregler, einen Inverter, oder einen Bordlader (OBC) 17 aufweisen. Der Stromleistungsregler oder der Inverter können sich während der Fahrt aufheizen und die Ladeeinrichtung 17 kann sich während des Ladens des Batteriemoduls 30 aufheizen.
Der Inverter kann ferner erste und zweite Inverter 15a und 15b aufweisen, die in der ersten Kühlmittelleitung 11 bereitgestellt sind, um Vorder- und Hinterrädern des Fahrzeugs zu entsprechen.
Der Motor 16 kann ferner erste und zweite Motoren 16a und 16b aufweisen, die in der ersten Kühlmittelleitung 11 bereitgestellt sind, um den Vorder- und Hinterrädern des Fahrzeugs zu entsprechen.
Das elektrische Bauteil 15 und der Motor 16, die auf die vorliegende Weise konfiguriert sind, können nacheinander in der ersten Kühlmittelleitung 11 positioniert sein.
Indessen ist in der ersten Kühlmittelleitung 11 zwischen dem ersten Radiator 12 und der ersten Wasserpumpe 14 ein erster Speichertank 19 bereitgestellt. Das von dem ersten Radiator 12 gekühlte Kühlmittel kann in dem ersten Speichertank 19 vorgehalten werden.
Das erste Kühlgerät 10, das auf die vorliegende Weise konfiguriert ist, zirkuliert das Kühlmittel, das von dem ersten Radiator 12 gekühlt wird, durch Betrieb der ersten Wasserpumpe 14 entlang der ersten Kühlmittelleitung 11, um das elektrische Bauteil 15 und den Motor 16 zu kühlen, um eine Überhitzung dieser zu verhindern.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist das zweite Kühlgerät 20 einen zweiten Radiator 22 und eine zweite Wasserpumpe 26 auf, die mit einer zweiten Kühlmittelleitung 21 verbunden ist, und das Kühlmittel in der zweiten Kühlmittelleitung 21 zirkuliert.
Das zweite Kühlgerät 20 kann das Kühlmittel, das von dem zweiten Radiator 22 gekühlt wird, wahlweise an das Batteriemodul 30 zuführen.
Der zweite Radiator 22 ist vor dem ersten Radiator 12 positioniert, um das Kühlmittel durch Betrieb des Kühllüfters 13 und Wärmetausch mit der Außenluft zu kühlen.
Ferner ist der zweite Speichertank 27 in der zweiten Kühlmittelleitung 21 zwischen dem zweiten Radiator 22 und der zweiten Wasserpumpe 26 bereitgestellt. Das von dem zweiten Radiator 22 gekühlte Kühlmittel kann in dem zweiten Speichertank 27 vorgehalten werden.
Das zweite Kühlgerät 20, das auf die vorliegende Weise konfiguriert ist, kann das Kühlmittel, das von dem zweiten Radiator 22 gekühlt wird, durch Betrieb der zweiten Wasserpumpe 26 entlang der zweiten Kühlmittelleitung 21 zirkulieren.
Indessen wird bei verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschrieben, dass der zweite Radiator 22 beispielhaft in dem zweiten Kühlgerät 20 bereitgestellt ist, die vorliegende Erfindung ist j edoch nicht hierauf beschränkt, und das zweite Kühlgerät 20 kann anstatt mit dem zweiten Radiator 22 mit dem ersten Radiator 12 verbunden sein.
Das bedeutet, dass wenn in dem zweiten Kühlgerät 20 kein zweiter Radiator 22 vorhanden ist, die zweite Kühlmittelleitung 21 derart an den ersten Radiator 12 angeschlossen sein kann, dass das Kühlmittel von dem ersten Radiator 12 zugeführt wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist das Batteriemodul 30 in der Batteriekühlmittelleitung 31 bereitgestellt, die durch ein erstes Ventil V1 wahlweise mit der zweiten Kühlmittelleitung 21 verbindbar ist.
Dabei kann das erste Ventil V1 wahlweise die zweite Kühlmittelleitung 21 und die Batteriekühlmittelleitung 31 zwischen dem zweiten Radiator 22 und dem Batteriemodul 30 verbinden.
Insbesondere verbindet das erste Ventil V1 wahlweise die zweite Kühlmittelleitung 21 und die Batteriekühlmittelleitung 31 zwischen dem Kühler 70, der in der Batteriekühlmittelleitung 31 bereitgestellt ist, und dem zweiten Radiator 22.
Dabei liefert das Batteriemodul 30 Strom an das elektrische Bauteil 15 und den Motor 16 und ist vom Wasserkühlungstyp, bei dem es mit dem Kühlmittel gekühlt wird, das entlang der Batteriekühlmittelleitung 31 strömt.
Das bedeutet, das Batteriemodul 30 ist gemäß dem Betrieb des ersten Ventils V1 wahlweise mit dem zweiten Kühlgerät 20 durch die Batteriekühlmittelleitung 31 verbindbar. Ferner kann das Kühlmittel im Innern des Batteriemoduls 30 durch Betrieb der dritten Wasserpumpe 33, die in der Batteriekühlmittelleitung 31 bereitgestellt ist, zirkuliert werden.
Die dritte Wasserpumpe 33 wird betrieben, um Kühlmittel durch die Batteriekühlmittelleitung 31 zu zirkulieren.
Dabei können die erste, zweite und dritte Wasserpumpe 14, 26 und 33 elektrische Wasserpumpen sein.
Indessen kann das erste Kühlgerät 10 ferner eine Abzweigleitung 18 aufweisen, die an die Kühlmittelleitung 11 angeschlossen ist, zwischen dem ersten Radiator 12 und der ersten Wasserpumpe 14, durch ein zweites Ventil V2, das in der ersten Kühlmittelleitung 11 zwischen dem ersten Radiator 12 und der ersten Wasserpumpe 14 bereitgestellt ist.
Das zweite Ventil V2 ist in der ersten Kühlmittelleitung 11 zwischen dem elektrischen Bauteil 15, dem Motor 16 und dem ersten Radiator 12 bereitgestellt.
Ein erster Endabschnitt der ersten Abzweigleitung 18 ist durch das zweite Ventil V2 mit der ersten Kühlmittelleitung 11 verbunden. Der andere Endabschnitt der ersten Abzweigleitung 18 kann mit dem ersten Speichertank 19 zwischen dem ersten Radiator 12 und der ersten Wasserpumpe 14 verbunden sein.
Die erste Abzweigleitung 18 wird durch Betrieb des zweiten Ventils V2 wahlweise geöffnet, wenn eine Temperatur des Kühlmittels durch Absorbieren von Abwärme, die vom elektrischen Bauteil 15 und dem Motor 16 erzeugt wurde, erhöht wird.
Im vorliegenden Fall wird die erste Kühlmittelleitung 11, die mit dem ersten Radiator 12 verbunden ist, durch Betrieb des zweiten Ventils V2 geschlossen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist der Kühler 70 in der Batteriekühlmittelleitung 31 derart bereitgestellt, dass das Kühlmittel in ihn hineingelangt, und ist durch eine Kältemittelverbindungsleitung 72 mit der Kältemittelleitung 51 des Luftaufbereitungsgeräts 50 verbunden.
Der Kühler 70 kann eine Temperatur des Kühlmittels durch Wärmetausch zwischen dem Kühlmittel, das wahlweise in ihn eingeleitet wurde, und dem Kühlmittel, das von dem Luftaufbereitungsgerät 50 zugeführt wurde, steuern. Dabei kann es sich bei dem Kühler 70 um einen wassergekühlten Wärmetauscher handeln, in dem ein Kühlmittel strömt.
Indessen kann in der Batteriekühlmittelleitung 31 zwischen dem Batteriemodul 30 und der dritten Wasserpumpe 33 eine Kühlmittelheizung 35 bereitgestellt sein.
Ist es erforderlich, die Temperatur des Batteriemoduls 30 zu erhöhen, wird die Kühlmittelheizung 35 eingeschaltet, um das in der Batteriekühlmittelleitung 31 zirkulierende Kühlmittel derart zu erwärmen, dass das Kühlmittel, dessen Temperatur erhöht wurde, an das Batteriemodul 30 zugeführt werden kann.
Diese Kühlmittelheizung 35 kann eine elektrische Heizeinrichtung sein, die in Abhängigkeit einer Stromversorgung betrieben wird.
Die Batteriekühlmittelleitung 31 kann ferner eine zweite Abzweigleitung 80 aufweisen, die jede Batteriekühlmittelleitung 31 zwischen dem Kühler 70 und dem Batteriemodul 30 durch das erste Ventil V1 verbindet.
Das bedeutet, dass die zweite Abzweigleitung 80 die zweite Kühlmittelleitung 21 und die Batteriekühlmittelleitung 31 wahlweise voneinander trennt, abhängig von dem Betrieb des ersten Ventils VI, so dass die Batteriekühlmittelleitung 31 einen geschlossenen Kreislauf bildet, ungeachtet des zweiten Kühlgeräts 20.
Eine dritte Abzweigleitung 90, welche die Batteriekühlmittelleitung 31 und die zweite Kühlmittelleitung 21 trennt, ist in der zweiten Kühlmittelleitung 21 bereitgestellt.
Die dritte Abzweigleitung 90 kann wahlweise mit der zweiten Kühlmittelleitung 21 verbindbar sein, so dass das zweite Kühlgerät 20 einen unabhängigen geschlossenen Kreislauf durch die zweite Kühlmittelleitung 21 bildet.
Indessen kann ein gesondertes Ventil an einem Punkt, an dem sich die dritte Abzweigleitung 90 mit der zweiten Kühlmittelleitung 21 und der Batteriekühlmittelleitung 31 überschneidet, oder an der dritten Abzweigleitung 90 bereitgestellt sein. Bei einem solchen Ventil kann es sich um ein 3-Wege- oder ein Zweiwegeventil handeln.
Dementsprechend verbindet das erste Ventil V1 wahlweise die Kühlmittelleitung 21 und die Batteriekühlmittelleitung 35 oder verbindet wahlweise die Batteriekühlmittelleitung 31 und die erste Abzweigleitung 80, um eine Strömung des Kühlmittels zu steuern.
Das bedeutet, dass wenn das Batteriemodul 30 mithilfe des Kühlmittels, das in dem zweiten Radiator 21 gekühlt wird, gekühlt wird, das erste Ventil V1 die Kühlmittelleitung 21, die mit dem zweiten Radiator 21 verbunden ist, mit der Batteriekühlmittelleitung 31 verbinden kann, und die erste Abzweigleitung 80 schließen kann.
Dementsprechend kann das Kühlmittel, das von dem zweiten Radiator 22 gekühlt wurde, das Batteriemodul 30 kühlen und unterdessen entlang der zweiten Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlleitung 31 strömen kann, die durch Betrieb des ersten Ventils V1 verbunden sind.
Ferner kann das erste Ventil V1 die zweite Abzweigleitung 80 öffnen und die Verbindung zwischen der zweiten Kühlmittelleitung 21 und der Batteriekühlmittelleitung 31 schließen, wenn das Batteriemodul 30 unter Verwendung des Kühlmittels gekühlt wird, das einem Wärmetausch mit dem Kältemittel unterzogen wird.
Dementsprechend kann das Niedertemperatur-Kühlmittel, das Wärmetausch mit dem Kältemittel in dem Kühler 70 abgeschlossen hat, durch die zweite Abzweigleitung 80, die von dem ersten Ventil V1 geöffnet wurde, in das Batteriemodul 30 einströmen, wodurch das Batteriemodul 30 effizient gekühlt wird.
Wenn die Temperatur des Batteriemoduls 30 ansteigt, wird verhindert, dass das Kühlmittel, das entlang der Batteriekühlmittelleitung 31 strömt, durch Betrieb des ersten Ventils V1 in den zweiten Radiator 22 strömt, wodurch es möglich ist, die Temperatur des Batteriemoduls 30 schnell zu erhöhen, indem es dem Kühlmittel, das durch Betrieb der Kühlmittelheizung 35 erwärmt wurde, erleichtert wird, in das Batteriemodul 30 zu strömen.
Zwischenzeitlich wurde gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben, dass in der dritten Abzweigleitung 90 kein Ventil ausgebildet ist, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt, und falls erforderlich kann für das wahlweise Öffnen der dritten Abzweigleitung 90 ein Ventil zur Anwendung kommen.
Das bedeutet, die dritte Abzweigleitung 90 kann durch Steuern einer Strömung des Kühlmittels, das durch Betrieb der zweiten Kühlmittelleitung 21 zirkuliert, die wahlweise abhängig von jedem Modus des Fahrzeugs (Heizen, Kühlen oder Entfeuchten) der Batteriekühlmittelleitung 31, der zweiten Abzweigleitung 80 und der zweiten und dritten Wasserpumpe 26 und 33 anschließbar ist, dahingehend gesteuert werden, geöffnet oder geschlossen zu werden.
Dabei kann der Controller 100 elektrisch mit dem ersten und dem zweiten Kühlgerät 10 und 20, dem Batteriemodul 30, dem Kühler 70 und dem Luftaufbereitungsgerät 50 verbunden sein, um wahlweise abhängig von einem Fahrzeugmodus das erste und zweite Kühlgerät 10 und 20, das Batteriemodul 30, den Kühler 70 oder das Luftaufbereitungsgerät 50 zu steuern.
Dabei können das erste Kühlgerät 10 und das zweite Kühlgerät 20 Temperaturen von Kühlmitteln detektieren, die entlang der ersten und zweiten Kühlmittelleitung 11 und 21 strömen, um elektrisch mit dem ersten und zweiten Temperatursensor 110 und 120 verbunden zu werden, um jeweils ein Detektionssignal an den Controller 100 auszugeben.
Das bedeutet, der erste Temperatursensor 110 kann die Temperatur des Kühlmittels sensieren, das in der ersten Kühlmittelleitung 11 zirkuliert, um ein Sensiersignal an den Controller 100 auszugeben, und der zweite Temperatursensor 120 kann die Temperatur des Kühlmittels sensieren, das in der zweiten Kühlmittelleitung 21 zirkuliert, um ein Detektionssignal an den Controller 100 auszugeben.
Ein solcher Controller 100 wird genauer unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
2 veranschaulicht eine Anschlussbeziehung zwischen einem Temperatursensor und einer Wasserpumpe, die elektrisch mit einem Steuergerät in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug verbunden sind, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
Bezugnehmend auf 1 und 2 kann der Controller 100 Temperaturen der jeweiligen Kühlmittel prüfen, die in dem ersten und zweiten Kühlgerät 10 und 20 zirkulieren, abhängig von den Detektionssignalen, die von dem ersten und zweiten Temperatursensor 110 und 120 ausgegeben werden.
Ferner ist der Controller 100 elektrisch mit der ersten Wasserpumpe 14 und der zweiten Wasserpumpe 26 verbunden, die in dem ersten bzw. zweiten Kühlgerät 10 und 20 bereitgestellt sind. Dementsprechend kann der Controller 100 Operationen der ersten und zweiten Wasserpumpe 14 und 26 steuern.
Das bedeutet, dass wenn das Batteriemodul 30 im Kühlmodus des Fahrzeugs gekühlt wird, der Controller 100 die erste Wasserpumpe 14 mit einer kleineren Betriebsmenge als der der zweiten Wasserpumpe 26 betreiben kann, für die Leistung zum Kühlen des Batteriemoduls 30.
Dementsprechend kann eine Strömung des Kühlmittels, das an das Batteriemodul 30 zugeführt wird, zunehmen, und das Kühlmittel mit der vergrößerten Strömung kann durch Wärmetausch mit dem Kältemittel im Hauptwärmetauscher 54 auf eine niedrige Temperatur heruntergekühlt werden, um an das Batteriemodul 30 zugeführt zu werden.
Dementsprechend wird, wenn die Strömung des Kühlmittels, das entlang der zweiten Kühlmittelleitung 21 und der Batteriekühlmittelleitung 31 durch den Hauptwärmetauscher 54 strömt, zunimmt, die Temperatur niedriger, da eine Wärmetauschmenge mit dem Kältemittel verglichen mit dem Kühlmittel, das in dem ersten Kühlgerät 10 in dem Hauptwärmetauscher 54 zirkuliert, zunimmt.
Dementsprechend kann das Batteriemodul 30 effizienter gekühlt werden, da das in dem zweiten Kühlgerät 20 zirkulierende Kühlmittel in einem Zustand an das Batteriemodul 30 zugeführt wird, in dem es auf eine Temperatur heruntergekühlt wird, die niedriger ist als die des Kühlmittels, das in dem ersten Kühlgerät 10 zirkuliert.
Indessen kann der Controller 100 im Heizmodus des Fahrzeugs Betriebsmengen der ersten Wasserpumpe 14 und der zweiten Wasserpumpe 26 abhängig von Signalen steuern, die von dem ersten und dem zweiten Temperatursensor 110 und 120 ausgegeben werden.
Wird beispielsweise durch das Sensieren von Signalen, die von dem ersten und dem zweiten Temperatursensor 110 und 120 ausgegeben werden, bestimmt, dass die Temperatur des Kühlmittels des ersten Kühlgeräts 10 höher ist als die des Kühlmittels des zweiten Kühlgeräts 20, kann der Controller 100 eine Betriebsmenge der ersten Wasserpumpe 14 dahingehend steuern, höher zu sein als die der zweiten Wasserpumpe 26.
Dementsprechend nimmt die Strömung des Kühlmittels des ersten Kühlgeräts 10 zu, das eine hohe Temperatur hat, und die Strömung des Kühlmittels des zweiten Kühlgeräts 20, das eine verhältnismäßig niedrige Temperatur hat, nimmt ab.
Wird hingegen durch Sensieren von Signalen, die von dem ersten und zweiten Temperatursensor 110 und 120 ausgegeben werden, bestimmt, dass die Temperatur des Kühlmittels des ersten Kühlgeräts 10 niedriger ist als die des Kühlmittels des zweiten Kühlgeräts 20, kann der Controller 100 eine Betriebsmenge der ersten Wasserpumpe 14 dahingehend steuern, niedriger zu sein als jene der zweiten Wasserpumpe 26.
Dementsprechend nimmt eine Strömung des Kühlmittels des ersten Kühlgeräts 10 ab, das eine hohe Temperatur hat, und die Strömung des Kühlmittels des zweiten Kühlgeräts 20, das eine verhältnismäßig niedrige Temperatur hat, nimmt zu.
In dem vorliegenden Zustand ist die Rückgewinnung von Abwärme durch den Hauptwärmetauscher 54 aus jedem Kühlmittel durch Wärmetausch zwischen dem Kältemittel und jedem Kühlmittel effizienter.
Das bedeutet, dass der Controller 100 die Betriebsmengen der ersten und zweiten Wasserpumpen 14 und 26 derart steuern kann, dass die Strömung des Hochtemperatur-Kühlmittels größer ist als jene des Niedertemperatur-Kühlmittels, wodurch auf vorteilhafte Weise Abwärme von jedem Kühlmittel rückgewonnen und zum Beheizen des Fahrzeugs verwendet wird.
Indessen weist das Luftaufbereitungsgerät 50 in verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein Heizung-, Lüftung- und Klimatechnik (HVAC)-Modul 52, den Hauptwärmetauscher 54, einen Sammeltrockner 55, ein erstes Expansionsventil 57, einen Verdampfer 58 und einen Kompressor 59 auf, die durch die Kältemittelleitung 51 verbunden sind.
Zunächst weist das HVAC-Modul 52 eine Öffnungs- und Schließklappe 52c auf, die durch die Kältemittelleitung 51 angeschlossen ist, zum Steuern von Außenluft, die durch den Verdampfer 58 strömt, dahingehend, abhängig von einem Kühlmodus, einem Heizmodus und einem Heiz- und Entfeuchtungsmodus wahlweise in den Innenkondensator 52a und die Innenheizung 52b zu strömen.
Das bedeutet, die Öffnungs- und Schließklappe 52c wird geöffnet, um es der durch den Verdampfer 58 gelangenden Außenluft im Heizmodus des Fahrzeugs zu ermöglichen, in den Innenkondensator 52a und die Innenheizung 52b eingeleitet zu werden. Im Kühlmodus des Fahrzeugs sperrt die Öffnungs- und Schließklappe 52c hingegen den Innenkondensator 52a und die Innenheizung 52b derart ab, dass die Außenluft, die gekühlt wird, während sie durch den Verdampfer 58 gelangt, direkt in das Fahrzeug strömt.
Der Hauptwärmetauscher 54 kann mit der Kältemittelleitung 51 verbunden sein, um es dem Kältemittel zu ermöglichen, dort hindurch zu gelangen, und kann mit der ersten bzw. zweiten Kühlmittelleitung 11 und 21 derart verbunden sein, dass das Kühlmittel, das in dem ersten und zweiten Kühlgerät 10 und 20 zirkuliert, dort hindurchgelangt.
Der Hauptwärmetauscher 54 kann das Kältemittel durch Wärmetausch mit den Kühlmitteln, die durch die erste und zweite Kühlmittelleitung 11 und 21 zugeführt werden, abhängig von dem Fahrzeugmodus verflüssigen oder verdampfen.
Das bedeutet, dass das durch den Hauptwärmetauscher 54 gelangende Kältemittel durch gegenseitigen Wärmetausch mit dem Kühlmittel, das aus der ersten Kühlmittelleitung 11 oder der zweiten Kühlmittelleitung 21 zugeführt wird, oder den Kühlmitteln, die durch die erste und zweite Kühlmittelleitung 11 und 21 zugeführt werden, abhängig von dem Kühlmodus oder dem Heizmodus des Fahrzeugs, wahlweise verflüssigt oder verdampft werden kann.
Der Hauptwärmetauscher 54 kann ein wassergekühlter Wärmetauscher sein, der von einem Kühlmittel durchströmt wird.
Der Hauptwärmetauscher 54 wird unter Bezugnahme auf 3 genauer beschrieben.
3 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Hauptwärmetauschers, der auf ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug angewendet wird, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 3 kann der Hauptwärmetauscher 54 eine erste Wärmeabfuhreinheit 54a, eine zweite Wärmeabfuhreinheit 54b und eine Trennwand 54c aufweisen.
Zunächst ist die erste Wärmeabfuhreinheit 54a an die erste Kühlmittelleitung 11 angeschlossen. Dementsprechend kann die erste Wärmeabfuhreinheit 54a Wärme mit dem Kältemittel tauschen, das von dem Kompressor 59 zugeführt wird, mit dem Kühlmittel, das vom ersten Kühlgerät 10 zugeführt wird.
Die zweite Wärmeabfuhreinheit 54b ist an die zweite Kühlmittelleitung 21 angeschlossen. Dementsprechend kann die zweite Wärmeabfuhreinheit 54b Wärme mit dem Kühlmittel tauschen, das durch die erste Wärmeabfuhreinheit 54a gelangt ist, mit dem Kühlmittel, das vom zweiten Kühlgerät 20 zugeführt wird.
Die Trennwand 54c kann die erste Wärmeabfuhreinheit 54a und die zweite Wärmeabfuhreinheit 54b im Innern des Hauptwärmetauschers 54 abteilen, um zu verhindern, dass sich die Kühlmittel, die jeweils aus dem ersten Kühlgerät 10 und dem zweiten Kühlgerät 20 zugeführt werden, vermischen.
Die Trennwand 54c kann es dem Kältemittel ermöglichen, dort hindurch zu gelangen, so dass das Kältemittel von der zweiten Wärmeabfuhreinheit 54b zur ersten Wärmeabfuhreinheit 54a strömt.
Dabei kann das durch den Hauptwärmetauscher 54 gelangende Kältemittel in einer Richtung strömen, die entgegengesetzt einer Strömungsrichtung der Kühlmittel ist, die durch die erste Wärmeabfuhreinheit 54a und die zweite Wärmeabfuhreinheit 54b gelangen.
Das bedeutet, dass sich das Kältemittel von einem unteren Abschnitt zu einem oberen Abschnitt der Wärmeabfuhreinheit 54b bewegt, unter Bezugnahme auf 3. Danach bewegt sich das Kältemittel von dem oberen Abschnitt der zweiten Wärmeabfuhreinheit 54b zu der ersten Wärmeabfuhreinheit 54a durch die Trennwand 54c, und bewegt sich von einem oberen Abschnitt zu einem unteren Abschnitt der ersten Wärmeabfuhreinheit 54a.
In dem vorliegenden Fall strömt das Kühlmittel, das von dem ersten Kühlgerät 10 zugeführt wird, von dem unteren Abschnitt zu dem oberen Abschnitt der ersten Abfuhreinheit 54a, um in einer dem Kältemittel entgegengesetzten Richtung zu strömen.
Das von dem zweiten Kühlgerät 20 zugeführte Kühlmittel strömt von dem oberen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt der zweiten Abfuhreinheit 54b, um in der dem Kältemittel entgegengesetzten Richtung zu strömen.
Der Hauptwärmetauscher 54, der auf die vorliegende Weise konfiguriert ist, kann einen Wärmetausch des Kältemittels, das von dem Kompressor 59 durch den Innenkondensator 52a zugeführt wird, mit dem Kühlmittel, das aus der ersten Kühlmittelleitung 11 und der zweiten Kühlmittelleitung 21 zugeführt wird, oder den Kühlmitteln, die durch die erste bzw. zweite Kühlmittelleitung 11 und 21 zugeführt werden, in der ersten Wärmeabfuhreinheit 54a oder der zweiten Wärmeabfuhreinheit 54b veranlassen.
Durch den vorliegenden Betrieb kann der Hauptwärmetauscher 54 eine Verflüssigungs- oder Verdampfungsmenge des Kältemittels erhöhen.
Dabei kann der Controller 100 wie oben beschrieben die Betriebsmengen der ersten und zweiten Wasserpumpe 14 und 26 so steuern, wie es zur Abwärmerückgewinnung in dem Hauptwärmetauscher 54 vorteilhaft ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann der Sammeltrockner 55 das Kältemittel, dessen Wärmetausch im Hauptwärmetauscher 54 abgeschlossen ist, in ein gasförmiges Kältemittel und ein flüssiges Kältemittel abscheiden und wahlweise ausleiten. Der Sammeltrockner 55 kann integral an dem Hauptwärmetauscher 54 montiert sein.
Indessen kann die Kältemittelleitung 51 zwischen dem Hauptwärmetauscher 54 und dem Verdampfer 58 mit einem Teilkondensator 56 zum zusätzlichen Verflüssigen des Kältemittels versehen sein, das durch den Hauptwärmetauscher 54 gelangt ist.
Der Teilkondensator 56 ist vor dem zweiten Radiator 22 positioniert, um Wärme zwischen dem in diesem strömenden Kältemittel und der Außenluft zu tauschen.
Dementsprechend kann der Teilkondensator 56, wenn der Hauptwärmetauscher 54 das Kältemittel verflüssigt, Teilkühlung des Kältemittels dadurch erhöhen, dass er das im Hauptwärmetauscher 54 verflüssigte Kältemittel weiter verflüssigt, was einen Leistungskoeffizienten (COP), bei dem es sich um einen Koeffizienten der Kühlkapazität in Bezug auf die vom Kompressor benötigte Leistung handelt, verbessert.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist das erste Expansionsventil 57 in der Kältemittelleitung 51 bereitgestellt, die den Teilkondensator 56 und den Verdampfer 58 verbindet. Das erste Expansionsventil 57 nimmt das Kältemittel auf, das durch den Teilkondensator 56 gelangt, um es zu expandieren. Das erste Expansionsventil 57 kann ein mechanisches Expansionsventil sein.
Der Kompressor 59 ist daran zwischen dem Verdampfer 58 und dem Innenkondensator 54 durch die Kältemittelleitung 51 angeschlossen. Der vorhandene Kompressor 59 kann das gasförmige Kältemittel verdichten und das verdichtete Kältemittel an den Innenkondensator 52a zuführen.
Das Luftaufbereitungsgerät 50, das auf die vorliegende Weise konfiguriert ist, kann ferner ein zweites Expansionsventil 74, eine zweite Bypassleitung 62, ein drittes Expansionsventil 66 und eine zweite Bypassleitung 64 aufweisen.
Zunächst ist das zweite Expansionsventil 74 in der Kältemittelverbindungsleitung 72 zwischen dem Teilkondensator 66 und dem Kühler 70 bereitgestellt.
Dabei wird das zweite Expansionsventil 74 betrieben, wenn das Batteriemodul 30 im Kühlmodus des Fahrzeugs mit dem Kältemittel gekühlt wird. Das zweite Expansionsventil 72 kann das Kältemittel, das durch die Kältemittelverbindungsleitung 72 eingeleitet wurde, aufweiten, um es in den Kühler 70 einzuleiten.
Das zweite Expansionsventil 74 kann das kondensierte bzw. verflüssigte Kältemittel, das aus dem Teilkondensator 56 ausgestoßen wird, in den Kühler 70 einleiten in einem Zustand, bei dem die Temperatur des Kältemittels durch Expandieren des Kältemittels verringert ist, um die Temperatur des Kühlmittels, das durch das Innere des Kühlers 70 gelangt, weiter zu verringern.
Im Ergebnis wird das Kühlmittel, das die Temperatur hat, die sich verringert, während es durch den Kühler 70 gelangt, in das Batteriemodul 30 eingeleitet, welches dadurch effizienter gekühlt wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die erste Bypassleitung 62 die Kältemittelleitung 51 und den Kompressor 59 zwischen dem Hauptwärmetauscher 54 und dem ersten Expansionsventil 57 derart verbinden, dass das gasförmige Kältemittel, das durch den Sammeltrockner 55 gelangt ist, wahlweise in den Kompressor 59 eingeleitet wird.
Dabei ist ein erster Endabschnitt der ersten Bypassleitung 62 durch ein drittes Ventil V3, das in der Kältemittelleitung 51 bereitgestellt ist, mit der Kältemittelleitung 21 verbunden.
Ein zweiter Endabschnitt der ersten Bypassleitung 62 kann zwischen dem Verdampfer 58 und dem Kompressor 59 mit der Kältemittelleitung 51 verbunden sein.
Das dritte Ventil V3 kann wahlweise die erste Bypassleitung 62 abhängig von einem Fahrzeugmodus öffnen.
Dementsprechend kann die erste Bypassleitung 62, die durch Betrieb des dritten Ventils V3 geöffnet wird, das gasförmige Kältemittel, das durch den Sammeltrockner 55 gelangt ist, an den Kompressor 59 zuführen, im Heizmodus des Fahrzeugs.
Ferner kann der Sammeltrockner 55 durch die Kältemittelleitung 51, die durch Betrieb des dritten Ventils V3 geöffnet wird, flüssiges Kältemittel an den Teilkondensator 56 zuführen.
Das bedeutet, der Sammeltrockner 55 kann das gasförmige Kältemittel durch die erste Bypassleitung 62, die durch Betrieb des dritten Ventils V3 wahlweise geöffnet wird, an den Akkumulator 53 zuführen.
Ferner kann der Sammeltrockner 55 flüssiges Kältemittel an die Kältemittelleitung 51 zuführen, die wahlweise durch Betrieb des dritten Ventils V3 geöffnet wird.
Dabei kann der Akkumulator 53 in der Kältemittelleitung 51 zwischen dem Kompressor 59 und dem Verdampfer 58 positioniert sein.
Der Akkumulator 53 nimmt wahlweise Kältemittel, das von dem Sammeltrockner 55 ausgeleitet wird, durch Betrieb des dritten Ventils V3 auf, das abhängig von dem Fahrzeugmodus arbeitet.
Das bedeutet, der Akkumulator 53 verbessert die Effizienz und das Zeitstandverhalten des ersten Kompressors 59, indem nur ein gasförmiges Kältemittel an den ersten Kompressor 59 zugeführt wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann das dritte Expansionsventil 66 in der Kältemittelleitung 51 zwischen dem Innenkondensator 52a und dem Hauptwärmetauscher 54 bereitgestellt sein.
Das dritte Expansionsventil 66 kann wahlweise das Kältemittel, das in den Hauptwärmetauscher 54 und die zweite Bypassleitung 64 strömt, im Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs expandieren.
Dabei kann der Hauptwärmetauscher 54 das Kältemittel durch Wärmetausch mit dem Kühlmittel, wenn das dritte Expansionsventil 66 das Kältemittel aufweitet, verdampfen und kann das Kältemittel durch Wärmetausch mit dem Kühlmittel, wenn das dritte Expansionsventil 66 das Kältemittel nicht aufweitet, verflüssigen.
Ferner kann die zweite Bypassleitung 64 die Kältemittelleitung 51 zwischen dem Hauptwärmetauscher 54 und dem dritten Expansionsventil 66 mit der Kältemittelleitung 51 zwischen dem ersten Expansionsventil 57 und dem Verdampfer 58 derart verbinden, dass ein Teil des Kältemittels, das durch den Innenkondensator 52a gelangt ist, wahlweise in den Verdampfer 58 eingeleitet wird.
Dabei kann in der zweiten Bypassleitung 64 ein viertes Ventil V4 bereitgestellt sein. Das vierte Ventil V4 kann im Entfeuchtungsmodus unter den Fahrzeugmodi die zweite Bypassleitung 64 öffnen.
Dementsprechend kann eine Innenentfeuchtung durchgeführt werden, ohne dass das erste Expansionsventil 57 dahingehend betrieben wird, es der zweiten Bypassleitung 64 zu erlauben, im Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs einen Teil des durch Betrieb des dritten Expansionsventils 66 expandierten Kältemittels in den Verdampfer 58 einzuleiten.
Bei dem wie oben beschrieben konfigurierten Wärmepumpensystem können das zweite Expansionsventil 74 und das dritte Expansionsventil 66 elektronische Expansionsventile sein, die das Kältemittel wahlweise aufweiten und dabei die Strömung des Kältemittels steuern.
Ferner können das erste, zweite und dritte Ventil V1, V2 und V3 Dreiwegeventile sein, die zum Verteilen einer Strömung konfiguriert sind, und das vierte Ventil V4 kann ein Zweiwegeventil sein.
Daher kann das Batteriemodul 30 wie oben beschrieben, wenn das Fahrzeugwärmepumpensystem gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung angewendet wird, werden abhängig vom Fahrzeugmodus unter Verwendung des einzelnen Kühlers 70 erwärmt oder gekühlt, in dem das Kühlmittel und das Kältemittel im Elektrofahrzeug Wärme tauschen, was die Vereinfachung des Systems ermöglicht.
Ferner wird gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine optimale Leistung des Batteriemoduls 30 dadurch möglich, dass abhängig von einem Fahrzeugmodus die Temperatur und das Kühlen des Batteriemoduls 30 ansteigen, und die Gesamtlaufleistung des Fahrzeugs durch effizientes Management des Batteriemoduls 30 erhöht werden kann.
Ferner kann gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Heizeffizienz verbessert werden, indem wahlweise eine externe Wärmequelle genutzt wird, und Abwärme der elektrischen Ausrüstung 15, des Motors 16 und des Batteriemoduls 30 im Heizmodus des Fahrzeugs verwendet wird.
Ferner kann gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Kondensations- oder Verdampfungsleistung des Kältemittels durch den Hauptwärmetauscher 54 erhöht werden, der das Kältemittel unter Verwendung jeweiliger Kühlmittel, die von dem ersten und zweiten Kühlgerät 10 und 20 zugeführt werden, verflüssigt oder verdampft, was die Kühlleistung verbessert und den Stromverbrauch des Kompressors 59 verringert.
Ferner können Betriebsmengen der ersten und zweiten Wasserpumpe 14 und 26 von dem Controller 100 abhängig von den Temperaturen der Kühlmittel gesteuert werden, die in dem ersten und zweiten Kühlgerät 10 und 20 zirkulieren, die von dem ersten und zweiten Temperatursensor 110 und 120 detektiert werden, effizient Abwärme der elektrischen Ausrüstung 15 und des Batteriemoduls 30 rückgewinnen und die Heizleistung durch Verhindern einer Abschwächung der Strömung des Kältemittels weiter verbessern.
Ferner kann gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung das gesamte System vereinfacht werden, um Herstellungskosten und Gewicht zu reduzieren und um die Raumausnutzung zu verbessern.
Ferner bezieht sich der Begriff in Bezug auf eine Steuerungsvorrichtung wie etwa „Controller“, „Steuerungseinheit/Steuergerät“, „Steuerungsvorrichtung“ oder „Steuermodul“ etc. auf eine Hardwarevorrichtung mit einem Speicher und einem Prozessor, der konfiguriert ist, einen oder mehr Schritte auszuführen, die als eine Algorithmusstruktur interpretiert werden. Der Speicher speichert Algorithmusschritte oder führt die Algorithmusschritte aus, um einen oder mehr Prozesse eines Verfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Die Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann durch einen nichtflüchtigen Speicher, der eingerichtet ist, Algorithmen zum Steuern von Operationen verschiedener Bauteile eines Fahrzeugs oder Daten über Softwarebefehle zum Ausführen der Algorithmen zu speichern, und einen Prozessor verwirklicht sein, der eingerichtet ist, unter Verwendung von in dem Speicher gespeicherten Daten eine Operation durchzuführen. Der Speicher und der Prozessor können einzelne Chips sein. Alternativ können der Speicher und der Prozessor in einem einzelnen Chip integriert sein. Der Prozessor kann als einer oder mehr Prozessoren implementiert sein. Der Prozessor kann verschiedene logische Schaltungen und Operationsschaltungen aufweisen, kann Daten gemäß einem von dem Speicher bereitgestellten Programm verarbeiten, und kann ein Steuersignal gemäß dem Verarbeitungsergebnis erzeugen.
Die Steuerungsvorrichtung kann zumindest ein Mikroprozessor sein, der von einem vorgegebenen Programm betrieben wird, das eine Befehlsfolge zum Durchführen des Verfahrens beinhalten kann, das in den verschiedenen vorgenannten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist.
Die vorgenannte Erfindung kann auch als computerlesbarer Code auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium verkörpert sein. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium ist eine beliebige Datenspeichervorrichtung, die Daten speichern kann, die anschließend von einem Computersystem ausgelesen werden können. Beispiele des computerlesbaren Aufzeichnungsmediums umfassen Festplatten (HDD), Solid State Drives (SSD), Silicon Disk Drives (SDD), Festwertspeicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM), CD-ROMs, Magnetbänder, Disketten, optische Datenspeichervorrichtungen etc. und Implementierungen als Trägerwellen (beispielsweise Übertragung über das Internet).
In verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann jede obenstehend beschriebene Operation von einer Steuerungsvorrichtung durchgeführt werden, und die Steuerungsvorrichtung kann durch mehrere Steuerungsvorrichtungen oder eine integrierte Steuerungsvorrichtung konfiguriert sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die Steuerungsvorrichtung in Form von Hardware oder Software implementiert sein, oder kann in einer Kombination aus Hardware und Software implementiert sein.
Zur vereinfachten Beschreibung und exakter Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „oberes“, „unteres“, „inneres“, „äußeres“, „oben“, „unten“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorne“, „hinten“, „innen“, „außen“, „einwärts“, „auswärts“, „innenliegend“, „außenliegend“, „intern“, „extern“, „vorwärts“ und „rückwärts“ verwendet, um Merkmale der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Positionen solcher Merkmale, wie sie in den Figuren gezeigt sind, zu beschreiben. Es sei ferner angemerkt, dass der Begriff „verbinden“ oder seine Abwandlungen sich sowohl auf eine direkte als auch indirekte Verbindung beziehen.
Die vorgenannten Beschreibungen konkreter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind lediglich zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt. Sie sollen die vorliegende Erfindung weder auf die exakt offenbarten Formen beschränken, noch erschöpfen, und es ist naheliegend, dass angesichts der obigen Lehren zahlreiche Modifizierungen und Abwandlungen möglich sind. Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung und deren praktische Anwendung zu beschreiben, um es anderen Fachmännern zu ermöglichen, verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wie auch verschiedene Alternativen und Modifizierungen dieser herzustellen und zu nutzen. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Entsprechungen definiert wird.

Claims

Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, wobei das Wärmepumpensystem aufweist: ein erstes Kühlgerät mit einem ersten Radiator und einer ersten Wasserpumpe, die an eine erste Kühlmittelleitung angeschlossen ist, um ein Kühlmittel in der ersten Kühlmittelleitung zu zirkulieren, um zumindest ein elektrisches Bauteil und zumindest einen Motor, der in der ersten Kühlmittelleitung bereitgestellt ist, zu kühlen; ein zweites Kühlgerät mit einer zweiten Wasserpumpe, die an eine zweite Kühlmittelleitung angeschlossen ist, um ein Kühlmittel in der zweiten Kühlmittelleitung zu zirkulieren; ein Batteriemodul, das in einer Batteriekühlmittelleitung bereitgestellt ist, die durch ein erstes Ventil wahlweise mit der zweiten Kühlmittelleitung verbindbar ist; einen Controller, der mit dem ersten und zweiten Kühlgerät, dem Batteriemodul und einem Luftaufbereitungsgerät elektrisch verbunden ist, um wahlweise das erste und das zweite Kühlgerät, das Batteriemodul oder das Luftaufbereitungsgerät gemäß einem Fahrzeugmodus zu steuern; und einen Wärmetauscher, der in dem Luftaufbereitungsgerät bereitgestellt ist und mit jeder ersten und zweiten Kühlmittelleitungen verbunden ist, um es den Kühlmitteln, die in dem ersten und zweiten Kühlgerät zirkulieren, zu ermöglichen, durch den Wärmetauscher zu gelangen, wobei ein Kältemittel, das durch den Wärmetauscher gelangt, wahlweise abhängig von dem Fahrzeugmodus durch gegenseitigen Wärmetausch mit dem Kühlmittel, das von der ersten Kühlmittelleitung oder der zweiten Kühlmittelleitung zugeführt wird, oder den Kühlmitteln, die durch die erste bzw. zweite Kühlmittelleitung zugeführt werden, verflüssigt oder verdampft wird.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 1, wobei der Fahrzeugmodus einen Kühlmodus aufweist, und wobei, wenn das Batteriemodul in dem Kühlmodus des Fahrzeugs gekühlt wird, der Controller eingerichtet ist, die erste Wasserpumpe mit einer Betriebsmenge zu betreiben, die niedriger ist als eine Betriebsmenge der zweiten Wasserpumpe.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 1, wobei das erste Kühlgerät und das zweite Kühlgerät eingerichtet sind, Temperaturen der Kühlmittel zu sensieren, die entlang der ersten und zweiten Kühlmittelleitungen strömen, um jeweils mit ersten und zweiten Temperatursensoren zum Ausgeben von Sensorsignalen an den Controller elektrisch verbunden zu sein.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 2, wobei der Fahrzeugmodus einen Heizmodus aufweist, und wobei der Controller im Heizmodus des Fahrzeugs eingerichtet ist, Betriebsmengen der ersten Wasserpumpe und der zweiten Wasserpumpe abhängig von Signalen zu steuern, die von dem ersten und zweiten Temperatursensor ausgegeben werden.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 1, wobei der Wärmetauscher aufweist: eine erste Wärmeabfuhreinheit, die mit der ersten Kühlmittelleitung verbunden ist; eine zweite Wärmeabfuhreinheit, die mit der zweiten Kühlmittelleitung verbunden ist; und eine Trennwand, welche die erste Wärmeabfuhreinheit und die zweite Wärmeabfuhreinheit im Inneren des Wärmetauschers trennt, um zu verhindern, dass sich die Kühlmittel vermischen, die von dem ersten Kühlgerät bzw. dem zweiten Kühlgerät aufgebracht werden, und um es dem Kältemittel zu ermöglichen, dort hindurch zu gelangen.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 5, wobei das Kältemittel, das durch den Wärmetauscher gelangt, in eine Richtung strömt, die einer Strömungsrichtung der Kühlmittel entgegengesetzt ist, die durch die erste Wärmeabfuhreinheit und die zweite Wärmeabfuhreinheit gelangen.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Kühler, der in der Batteriekühlmittelleitung bereitgestellt ist und durch den ein Kühlmittel strömt, und der durch eine Kältemittelverbindungsleitung mit einer Kältemittelleitung des Luftaufbereitungsgeräts verbunden ist, um eine Temperatur eines wahlweise eingeleiteten Kühlmittels durch Wärmetausch des Kühlmittels mit einem von dem Luftaufbereitungsgerät zugeführten Kältemittel anzupassen, wobei das Luftaufbereitungsgerät aufweist: ein Heizung-, Lüftung- und Klimatechnik (HVAC)-Modul, das durch die Kältemittelleitung daran angeschlossen ist und eine Klappe aufweist, die eingerichtet ist, Außenluft, die durch einen Verdampfer gelangt, derart zu steuern, dass diese abhängig von einem Kühlmodus, einem Heizmodus und einem Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugmodus wahlweise in einen Innenkondensator eingeleitet wird; einen Kompressor, der durch die Kältemittelleitung zwischen den Verdampfer und den Innenkondensator geschaltet ist; ein erstes Expansionsventil, das in der Kältemittelleitung bereitgestellt ist, um den Wärmetauscher und den Verdampfer zu verbinden; ein zweites Expansionsventil, das in der Kältemittelverbindungsleitung bereitgestellt ist; eine erste Bypassleitung, die eingerichtet ist, die Kältemittelleitung und den Kompressor zwischen dem Wärmetauscher und dem ersten Expansionsventil zu verbinden, um es dem durch den Wärmetauscher gelangenden Kältemittel zu ermöglichen, wahlweise in den Kompressor eingeleitet zu werden; ein drittes Expansionsventil, das in der Kältemittelleitung zwischen dem Innenkondensator und dem Wärmetauscher bereitgestellt ist; und eine zweite Bypassleitung, die eingerichtet ist, die Kältemittelleitung zwischen dem Wärmetauscher und dem dritten Expansionsventil mit der Kältemittelleitung zwischen dem ersten Expansionsventil und dem Verdampfer zu verbinden, um es dem Kältemittel, das durch den Innenkondensator gelangt ist, zu ermöglichen, wahlweise in den Verdampfer eingeleitet zu werden.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 7, wobei in der Kältemittelleitung zwischen dem Wärmetauscher und dem Verdampfer ein Teilkondensator bereitgestellt ist, und wobei der Teilkondensator das in dem Wärmetauscher verflüssigte Kältemittel durch Wärmetausch mit Außenluft weiter verflüssigt, wenn der Wärmetauscher das Kältemittel verflüssigt.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 7, wobei der Wärmetauscher mit einem Sammeltrockner versehen ist, der das Kältemittel, das Wärmetausch abgeschlossen hat, in ein gasförmiges Kältemittel und ein flüssiges Kältemittel trennt und wahlweise das gasförmige Kältemittel und das flüssige Kältemittel ausleitet.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 9, wobei der Sammeltrockner in dem Wärmetauscher montiert ist, um das gasförmige Kältemittel durch die erste Bypassleitung an den Kompressor zuzuführen, und das flüssige Kältemittel an den Teilkondensator zuführt.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 7, wobei das zweite Expansionsventil betrieben wird, wenn das Batteriemodul mit einem Kältemittel gekühlt wird, und das Kältemittel aufweitet, das durch die Kältemittelverbindungsleitung in es hineinströmt, und das Kältemittel in den Kühler einleitet.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 7, wobei das dritte Expansionsventil wahlweise das in den Wärmetauscher und die zweite Bypassleitung einströmende Kältemittel in einem Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs aufweitet.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 1, wobei das erste Ventil eingerichtet ist, wahlweise die zweite Kühlmittelleitung und die Batteriekühlmittelleitung zu verbinden.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine erste Abzweigleitung, ein zweites Ventil und eine zweite Abzweigleitung, wobei in dem ersten Kühlgerät die erste Abzweigleitung bereitgestellt ist, die durch das zweite Ventil, das in der ersten Kühlmittelleitung zwischen dem ersten Radiator und der ersten Wasserpumpe bereitgestellt ist, mit der ersten Kühlmittelleitung zwischen dem ersten Radiator und der ersten Wasserpumpe verbunden ist, und in dem Batteriekühlgerät die zweite Abzweigleitung bereitgestellt ist, die wahlweise die zweite Kühlmittelleitung und die Batteriekühlmittelleitung trennt, so dass die Batteriekühlmittelleitung durch das erste Ventil einen geschlossenen Kreislauf bildet, der wahlweise unabhängig von dem zweiten Kühlgerät ist.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine dritte Abzweigleitung, wobei in der zweiten Kühlmittelleitung die dritte Abzweigleitung bereitgestellt ist, um wahlweise die Batteriekühlmittelleitung und die zweite Kühlmittelleitung abhängig von einem wahlweisen Betrieb des ersten Ventils zu trennen.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 7, ferner aufweisend ein drittes Ventil, wobei ein erster Endabschnitt der ersten Bypassleitung durch das dritte Ventil, das in der Kältemittelleitung bereitgestellt ist, mit der Kältemittelleitung verbunden ist, wobei ein zweiter Endabschnitt der ersten Bypassleitung zwischen dem Verdampfer und dem Kompressor mit der Kältemittelleitung verbunden ist.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 9, ferner aufweisend ein viertes Ventil, das in der zweiten Bypassleitung bereitgestellt ist.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 16, wobei der Sammeltrockner das gasförmige Kältemittel durch die erste Bypassleitung, die wahlweise durch einen Betrieb des dritten Ventils geöffnet wird, an einen Akkumulator zuführt, und das flüssige Kältemittel an die Kältemittelleitung zuführt, die durch einen Betrieb des dritten Ventils wahlweise geöffnet wird.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 7, wobei das zweite und dritte Expansionsventil jeweils ein elektronisches Expansionsventil ist, das wahlweise ein Kältemittel aufweitet und dabei eine Strömung des Kältemittels steuert.
Wärmepumpensystem nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine elektrische Bauteil aufweist: erste und zweite Inverter, die Vorder- bzw. Hinterrädern des Fahrzeugs entsprechen und in der ersten Kühlmittelleitung bereitgestellt sind; und eine Ladeeinrichtung, die in der ersten Kühlmittelleitung bereitgestellt ist, wobei der zumindest eine Motor erste und zweite Motoren aufweist, die den Vorder- bzw. Hinterrädern des Fahrzeugs entsprechen und in der ersten Kühlmittelleitung bereitgestellt sind.