DE102022124414A1 - Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug - Google Patents

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Hyundai Motor Co
Kia Corp
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Abstract

Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, aufweisend ein erstes Ventil (V1), eine Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung (110), die einen Radiator (112) und eine erste Wasserpumpe (114) aufweist und wenigstens ein elektrisches Bauteil (116) kühlt, eine Batterie-Kühlvorrichtung (120), die eine zweite Wasserpumpe (124) und ein Batteriemodul (122) aufweist, eine Innenraum-Heizvorrichtung (140), die eine dritte Wasserpumpe (142) und eine Heizung (144) aufweist, eine Innenraum-Kühlvorrichtung (170), die eine vierte Wasserpumpe (172) und einen Kühler (174) aufweist, eine Zentralisierte-Energie(CE)-Vorrichtung (150), die eine Temperatur des Kühlmittels durch Austausch von Wärme zwischen Wärmeenergie und dem eingeführten Kühlmittel steuert, und einen Wärmetauscher (160), der über eine Kältemittelverbindungsleitung (163) mit der Zentralisierte-Energie-Vorrichtung (150) verbunden ist, wobei das erste Ventil (V1) wenigstens eine Öffnung (P1, P2, P3, P4, P5) aufweist, durch welche hindurch das Kühlmittel eingeführt oder abgeführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, und insbesondere ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, das einen Wärmetauscher (z.B. einen Chiller), in welchem ein Kältemittel und ein Kühlmittel miteinander Wärme tauschen, wahlweise verwendet, um eine Temperatur eines Batteriemoduls zu steuern, und ein Hochtemperatur-Kühlmittel und ein Niedrigtemperatur-Kühlmittel wahlweise verwendet, um einen Innenraum des Fahrzeuges zu kühlen oder zu heizen.
  • Im Allgemeinen weist ein Klimaanlagensystem für ein Fahrzeug eine Klimaanlageneinheit auf, die ein Kältemittel zirkuliert, um einen Innenraum des Fahrzeuges zu heizen oder zu kühlen.
  • Die Klimaanlageneinheit, welche einen Innenraum des Fahrzeuges auf einer angemessenen Temperatur unabhängig von einer Änderung einer Außentemperatur beibehält, um eine bequeme Innenraumumgebung aufrechtzuerhalten, ist konfiguriert, um den Innenraum des Fahrzeuges durch Wärmeaustausch mittels eines Kondensators und eines Verdampfers in einem Prozess, in welchem ein Kältemittel, das durch Antreiben eines Kompressors abgeführt wird, über den Kondensator, einen Sammlertrockner, ein Expansionsventil und den Verdampfer zurück zu dem Kompressor zirkuliert wird, zu heizen oder zu kühlen.
  • Das heißt, die Klimaanlageneinheit verringert eine Temperatur und eine Luftfeuchtigkeit des Innenraumes durch Kondensieren eines von dem Kompressor komprimierten gasförmigen Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittels durch den Kondensator, Hindurchtreten des Kältemittels durch den Sammlertrockner und das Expansionsventil und anschließendes Verdampfen des Kältemittels in dem Verdampfer in einem Kühlungsmodus im Sommer.
  • Indessen wurde in letzter Zeit entsprechend einem kontinuierlich erhöhten Interesse an einer Energieeffizienz und einem Umweltverschmutzungsproblem ein umweltfreundliches Fahrzeug entwickelt, das geeignet ist, ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor im Wesentlichen zu ersetzen, und das umweltfreundliche Fahrzeug ist in ein Elektrofahrzeug, das durch eine Brennstoffzelle oder elektrischen Strom als eine Energiequelle angetrieben wird, und ein Hybridfahrzeug klassifiziert, das durch einen Verbrennungsmotor und eine Batterie angetrieben wird.
  • Bei dem Elektrofahrzeug oder dem Hybridfahrzeug unter diesen umweltfreundlichen Fahrzeugen wird im Gegensatz zu einer Klimaanlage eines allgemeinen Fahrzeuges keine separate Heizung verwendet, und eine Klimaanlage, die bei dem umweltfreundlichen Fahrzeug verwendet wird, ist im Allgemeinen als ein Wärmepumpensystem bekannt.
  • Indessen erzeugt das Elektrofahrzeug eine Antriebskraft durch Umwandeln von chemischer Reaktionsenergie zwischen Sauerstoff und Wasserstoff in elektrische Energie. In dem vorliegenden Prozess wird Wärmeenergie durch eine chemische Reaktion in einer Brennstoffzelle erzeugt. Daher ist es beim Sicherstellen der Leistung der Brennstoffzelle erforderlich, die erzeugte Wärme wirksam abzuführen.
  • Darüber hinaus erzeugt das Hybridfahrzeug eine Antriebskraft durch Antreiben eines Elektromotors mittels elektrischen Stroms, der von der oben beschriebenen Brennstoffzelle oder einer elektrischen Batterie zugeführt wird, zusammen mit einem Verbrennungsmotor, der mit einem allgemeinen Kraftstoff betrieben wird. Daher kann die Wärme, die von der Brennstoffzelle oder der Batterie und dem Elektromotor erzeugt wird, wirksam abgeführt werden, um die Leistung des Elektromotors sicherzustellen.
  • Daher können bei dem Hybridfahrzeug oder dem Elektrofahrzeug nach der verwandten Technik ein Kühlungsmittel, ein Wärmepumpensystem und ein Batteriekühlsystem jeweils als separate geschlossene Kreisläufe konfiguriert sein, um eine Wärmeerzeugung in dem Elektromotor, einem elektrischen Bauteil und der Batterie, einschließlich einer Brennstoffzelle, zu verhindern.
  • Daher sind eine Größe und ein Gewicht eines an der Vorderseite des Fahrzeuges vorgesehenen Kühlmoduls erhöht, und eine Anordnung von Verbindungsrohren zum Zuführen eines Kältemittels und eines Kühlmittels zu jedem von dem Wärmepumpensystem, dem Kühlungsmittel und dem Batteriekühlsystem in einem Motorraum ist kompliziert.
  • Darüber hinaus werden, da das Batteriekühlsystem zum Heizen oder Kühlen der Batterie entsprechend einem Zustand des Fahrzeuges separat vorgesehen ist, so dass die Batterie eine optimale Leistung aufweist, eine Mehrzahl von Ventilen zum Verbinden der jeweiligen Verbindungsrohre miteinander verwendet, und Geräusche und Vibrationen infolge von häufigen Öffnungs- oder Schließvorgängen dieser Ventile werden an den Innenraum des Fahrzeuges übertragen, so dass sich der Fahrkomfort verschlechtert.
  • Ferner gibt es beim Heizen des Innenraumes des Fahrzeuges Nachteile einer Verringerung der Heizleistung infolge des Fehlens einer Wärmequelle, einer Erhöhung des Verbrauchs von elektrischem Strom infolge der Verwendung einer elektrischen Heizung, und einer Erhöhung des Energieverbrauchs des Kompressors und dergleichen.
  • Mit der Erfindung wird ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug geschaffen, das zur Verbesserung der Heizungseffizienz durch Verwenden eines Wärmetauschers (z.B. eines Chillers), in welchem ein Kühlmittel und ein Kältemittel miteinander Wärme tauschen, um eine Temperatur eines Batteriemoduls zu steuern, und durch Rückgewinnen verschiedener Wärmequellen in einem Heizungsmodus des Fahrzeuges und Verwenden der zurückgewonnenen Wärmequellen für die Innenraumheizung (bzw. für Innenraumheizen) konfiguriert ist.
  • Gemäß der Erfindung ist ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug vorgesehen, aufweisend ein erstes Ventil, das konfiguriert ist, um eine Strömung eines in einen Innenraum eingeführten Kühlmittels zu steuern, eine Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung, die eine erste Leitung, die mit dem ersten Ventil verbunden ist, und einen Radiator (bzw. einen Kühler) und eine erste Wasserpumpe (bzw. eine erste Pumpe), die in der ersten Leitung vorgesehen sind, aufweist und konfiguriert ist, um das Kühlmittel in der ersten Leitung zu zirkulieren, um wenigstens ein elektrisches Bauteil zu kühlen, das in der ersten Leitung vorgesehen ist, eine Batterie-Kühlvorrichtung, die eine zweite Leitung, die mit dem ersten Ventil verbunden ist, und eine zweite Wasserpumpe (bzw. eine zweite Pumpe) und ein Batteriemodul, die in der zweiten Leitung vorgesehen sind, aufweist und das Kühlmittel zu dem Batteriemodul zu zirkulieren, eine Innenraum-Heizvorrichtung, die eine dritte Leitung, die mit dem ersten Ventil verbunden ist, um einen Innenraum des Fahrzeuges durch ein Hochtemperatur-Kühlmittel zu heizen, und eine dritte Wasserpumpe (bzw. eine dritte Pumpe) und eine Heizung aufweist, die über die dritte Leitung miteinander verbunden sind, eine Innenraum-Kühlvorrichtung, die eine vierte Wasserpumpe (bzw. eine vierte Pumpe) und einen Kühler aufweist, die über eine vierte Leitung miteinander verbunden sind, um den Innenraum des Fahrzeuges durch ein Niedrigtemperatur-Kühlmittel zu kühlen, eine Zentralisierte-Energie(CE)-Vorrichtung, die eine Temperatur des Kühlmittels durch Austauschen von Wärme zwischen Wärmeenergie, die während der Kondensation und Verdampfung eines in einer Kältemittelleitung zirkulierten Kältemittels erzeugt wird, und dem eingeführten Kühlmittel steuert, um der Innenraum-Heizvorrichtung das Hochtemperatur-Kühlmittel zuzuführen und der Innenraum-Kühlvorrichtung das Niedrigtemperatur-Kühlmittel zuzuführen, und einen Wärmetauscher (z.B. einen Chiller), welcher über eine Kältemittelverbindungsleitung mit der Zentralisierte-Energie-Vorrichtung verbunden ist, so dass das Kältemittel wahlweise zirkuliert wird, und in einer über das erste Ventil oder ein zweites Ventil mit der ersten Leitung und der zweiten Leitung verbundenen fünften Leitung vorgesehen ist und wahlweise Wärme des eingeführten Kühlmittels mit dem Kältemittel tauscht, um die Temperatur des Kühlmittels zu steuern, wobei das erste Ventil wenigstens eine Öffnung (bzw. einen Anschluss) aufweisen kann, durch welche hindurch das Kühlmittel eingeführt oder abgeführt wird.
  • Die wenigstens eine Öffnung kann aufweisen: eine erste Öffnung, mit welcher ein mit dem wenigstens einen elektrischen Bauteil verbundener erster Endabschnitt der ersten Leitung verbunden ist, eine zweite Öffnung, mit welcher ein erster Endabschnitt einer sechsten Leitung verbunden ist, um ein Kühlmittel einem in der Zentralisierte-Energie-Vorrichtung vorgesehenen Kondensator zuzuführen, eine dritte Öffnung, mit welcher ein erster Endabschnitt der dritten Leitung verbunden ist, eine vierte Öffnung, mit welcher ein erster Endabschnitt der zweiten Leitung verbunden ist, und eine fünfte Öffnung, mit welcher ein erster Endabschnitt der fünften Leitung verbunden ist.
  • Ein zweiter Endabschnitt der ersten Leitung kann mit dem zweiten Ventil verbunden sein, ein zweiter Endabschnitt der zweiten Leitung kann mit dem zweiten Ventil verbunden sein, ein zweiter Endabschnitt der dritten Leitung kann über ein in der sechsten Leitung vorgesehenes drittes Ventil wahlweise verbindbar sein, und die sechste Leitung kann über das dritte Ventil mit einer Radiatorverbindungsleitung verbunden sein, so dass sie durch einen Betrieb des dritten Ventils mit dem Radiator wahlweise verbindbar ist.
  • Ein erster Endabschnitt der Radiatorverbindungsleitung kann mit dem dritten Ventil verbunden sein, und ein zweiter Endabschnitt der Radiatorverbindungsleitung kann mit dem Radiator verbunden sein.
  • Das Wärmepumpensystem kann ferner aufweisen: eine Zuführleitung, die einen mit der dritten Leitung verbundenen ersten Endabschnitt und einen mit dem Batteriemodul verbundenen zweiten Endabschnitt aufweist, und eine Bypassleitung, die einen mit dem zweiten Ventil verbundenen ersten Endabschnitt und einen mit der ersten Leitung zwischen dem Radiator und der ersten Wasserpumpe verbundenen zweiten Endabschnitt aufweist, so dass das Kühlmittel zu dem wenigstens einen elektrischen Bauteil zirkuliert wird, ohne durch den Radiator hindurchzutreten.
  • Wenn das Batteriemodul in einem Kühlungsmodus des Fahrzeuges gekühlt wird, kann in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung das Kühlmittel durch einen Betrieb der ersten Wasserpumpe in der ersten Leitung zirkuliert werden, können die erste Leitung und die sechste Leitung durch einen Betrieb des ersten Ventils miteinander verbunden sein, können ein Abschnitt der ersten Leitung, der den Radiator und das zweite Ventil miteinander verbindet, und die Bypassleitung durch einen Betrieb des zweiten Ventils geschlossen sein, können die sechste Leitung und die Radiatorverbindungsleitung durch einen Betrieb des dritten Ventils miteinander verbunden sein, können die dritte Leitung und die Zuführleitung durch einen Betrieb des dritten Ventils geschlossen sein, kann das Kühlmittel, das entlang der ersten Leitung strömt, in die erste Öffnung eingeführt werden und kann dann über die zweite Öffnung zu der sechsten Leitung abgeführt und dem Kondensator zugeführt werden, kann das Kühlmittel, das durch den Kondensator hindurchtritt, über die geöffnete Radiatorverbindungsleitung in den Radiator eingeführt werden, kann in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung das Kühlmittel entlang der geöffneten ersten Leitung, dem ersten Ventil, der sechsten Leitung und der Radiatorverbindungsleitung zu dem Radiator, dem wenigstens einen elektrischen Bauteil und dem Kondensator zirkuliert werden, kann in der Batterie-Kühlvorrichtung die zweite Wasserpumpe arbeiten, können die zweite Leitung und die fünfte Leitung durch einen Betrieb des ersten Ventils geöffnet sein, können die zweite Leitung und die fünfte Leitung durch einen Betrieb des zweiten Ventils miteinander verbunden sein, kann das Kühlmittel, das entlang der zweiten Leitung strömt, in die vierte Öffnung eingeführt werden und kann dann über die fünfte Öffnung zu der fünften Leitung abgeführt und dem Wärmetauscher zugeführt werden, kann das Kühlmittel, das durch den Wärmetauscher hindurchtritt, entlang der über das zweite Ventil verbundenen zweiten Leitung in das Batteriemodul eingeführt werden, kann in der Batterie-Kühlvorrichtung das Kühlmittel entlang der zweiten Leitung, dem ersten Ventil und der fünften Leitung zu dem Batteriemodul und dem Wärmetauscher zirkuliert werden, kann in der Zentralisierte-Energie-Vorrichtung jedes Bauelement arbeiten, um das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung zu zirkulieren, und kann in der Innenraum-Kühlvorrichtung die vierte Wasserpumpe arbeiten, so dass das Kühlmittel entlang der vierten Leitung, die den Verdampfer und den Kühler miteinander verbindet, zirkuliert wird, um das durch den Verdampfer, der in der Zentralisierte-Energie-Vorrichtung vorgesehen ist, hindurchtretende Kühlmittel dem Kühler zuzuführen.
  • Wenn in einem Heizungsmodus (bzw. einem Heizmodus) des Fahrzeuges eine äußere Wärmequelle zurückgewonnen wird und die Temperatur des Batteriemoduls erhöht wird, können in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung und der Batterie-Kühlvorrichtung jeweils zugeordnet die erste und die zweite Wasserpumpe arbeiten, kann die dritte Wasserpumpe in der Innenraum-Heizvorrichtung arbeiten, können die erste Leitung und die fünfte Leitung durch einen Betrieb des ersten Ventils miteinander verbunden sein, kann ein Abschnitt der ersten Leitung, der den Radiator und das zweite Ventil miteinander verbindet, durch einen Betrieb des zweiten Ventils geöffnet sein, kann die Bypassleitung durch einen Betrieb des zweiten Ventils geschlossen sein, kann das Kühlmittel, das entlang der ersten Leitung strömt, in die erste Öffnung eingeführt werden und kann dann über die fünfte Öffnung zu der fünften Leitung abgeführt und dem Wärmetauscher zugeführt werden, kann das Kühlmittel, das durch den Wärmetauscher hindurchtritt, entlang der geöffneten ersten Leitung in den Radiator eingeführt werden, kann in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung das Kühlmittel, das durch das wenigstens eine elektrische Bauteil hindurchtritt, entlang der ersten Leitung, dem ersten Ventil und der fünften Leitung durch den Wärmetauscher hindurchtreten und dann eine Wärmequelle von einer Außenluft zurückgewinnen, während es entlang der geöffneten ersten Leitung durch den Radiator hindurchtritt, kann ein Abschnitt der zweiten Leitung, der das Batteriemodul und das zweite Ventil miteinander verbindet, durch einen Betrieb des zweiten Ventils geschlossen sein, kann die zweite Leitung durch einen Betrieb des ersten Ventils mit der sechsten Leitung verbunden sein, kann in einem Zustand, in welchem die Radiatorverbindungsleitung durch einen Betrieb des dritten Ventils geschlossen ist, die dritte Leitung geöffnet sein, kann die Zuführleitung mit dem Batteriemodul verbunden sein, kann das Kühlmittel, das durch das Batteriemodul hindurchtritt, entlang der zweiten Leitung in die vierte Öffnung eingeführt werden und dann über die zweite Öffnung zu der sechsten Leitung abgeführt und dem Kondensator zugeführt werden, kann das Kühlmittel, das durch den Kondensator hindurchtritt, entlang der geöffneten dritten Leitung zu der Heizung geführt werden, kann das Kühlmittel, das durch die Heizung hindurchtritt, entlang der dritten Leitung in die dritte Öffnung eingeführt werden und dann von dem ersten Ventil über die zweite Öffnung zurück zu der sechsten Leitung abgeführt und zurück in den Kondensator eingeführt werden, kann ein Teil des Kühlmittels, das durch den Kondensator hindurchtritt, zirkuliert werden, während es entlang der geöffneten Zuführleitung zurück in das Batteriemodul eingeführt wird, und kann in der Zentralisierte-Energie-Vorrichtung jedes Bauelement arbeiten, so dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung zirkuliert wird.
  • Wenn in dem Heizungsmodus des Fahrzeuges die Abwärme des wenigstens einen elektrischen Bauteils zurückgewonnen wird und die Temperatur des Batteriemoduls erhöht wird, können in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung und der Batterie-Kühlvorrichtung jeweils zugeordnet die erste und die zweite Wasserpumpe arbeiten, kann die dritte Wasserpumpe in der Innenraum-Heizvorrichtung arbeiten, können die erste Leitung und die fünfte Leitung durch einen Betrieb des ersten Ventils miteinander verbunden sein, kann ein Abschnitt der ersten Leitung, der den Radiator und das zweite Ventil miteinander verbindet, durch einen Betrieb des zweiten Ventils geschlossen sein, kann die Bypassleitung durch einen Betrieb des zweiten Ventils geöffnet sein, kann das Kühlmittel, das entlang der ersten Leitung strömt, in die erste Öffnung eingeführt werden und dann über die fünfte Öffnung zu der fünften Leitung abgeführt und dem Wärmetauscher zugeführt werden, kann das Kühlmittel, das durch den Wärmetauscher hindurchtritt, zirkuliert werden, während es entlang der geöffneten Bypassleitung zurück in die erste Leitung, die mit dem wenigstens einen elektrischen Bauteil verbunden ist, eingeführt wird, kann in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung, nachdem das Kühlmittel, das durch das wenigstens eine elektrische Bauteil hindurchtritt, entlang der geöffneten ersten Leitung, dem ersten Ventil und der fünften Leitung durch den Wärmetauscher hindurchtritt, da das Kühlmittel entlang der offenen Bypassleitung durch das wenigstens eine elektrische Bauteil hindurchtritt, ohne durch den Radiator hindurchzutreten, sich die Temperatur des Kühlmittels durch die Abwärme des wenigstens einen elektrischen Bauteils erhöhen, kann ein Abschnitt der zweiten Leitung, der das Batteriemodul und das zweite Ventil miteinander verbindet, durch einen Betrieb des zweiten Ventils geschlossen sein, kann die zweite Leitung durch einen Betrieb des ersten Ventils mit der sechsten Leitung verbunden sein, kann in einem Zustand, in welchem die Radiatorverbindungsleitung durch einen Betrieb des dritten Ventils geschlossen ist, die dritte Leitung geöffnet sein, kann die Zuführleitung mit dem Batteriemodul verbunden sein, kann das Kühlmittel, das durch das Batteriemodul hindurchtritt, entlang der zweiten Leitung in die vierte Öffnung eingeführt werden und dann über die zweite Öffnung zu der sechsten Leitung abgeführt und dem Kondensator zugeführt werden, kann das Kühlmittel, das durch den Kondensator hindurchtritt, entlang der geöffneten dritten Leitung zu der Heizung geführt werden, kann das Kühlmittel, das durch die Heizung hindurchtritt, entlang der dritten Leitung in die dritte Öffnung eingeführt werden und dann von dem ersten Ventil über die zweite Öffnung zurück zu der sechsten Leitung abgeführt und zurück in den Kondensator eingeführt werden, kann ein Teil des Kühlmittels, das durch den Kondensator hindurchtritt, zirkuliert werden, während es entlang der geöffneten Zuführleitung zurück in das Batteriemodul eingeführt wird, und kann in der Zentralisierte-Energie-Vorrichtung jedes Bauelement arbeiten, so dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung zirkuliert wird.
  • Die Zentralisierte-Energie-Vorrichtung kann aufweisen: ein erstes Expansionsventil, welches über die Kältemittelleitung mit dem Kondensator verbunden ist, einen Verdampfer, welcher mit dem ersten Expansionsventil über die Kältemittelleitung verbunden ist, mit der vierten Leitung verbunden ist und die Temperatur des Kühlmittels verringert, während er das Kältemittel durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel verdampft, einen Kompressor, welcher in der Kältemittelleitung zwischen dem Verdampfer und dem Kondensator vorgesehen ist, und einen Akkumulator (bzw. einen Speicher), welcher in der Kältemittelleitung zwischen dem Verdampfer und dem Kompressor vorgesehen ist, wobei ein erster Endabschnitt der Kältemittelverbindungsleitung mit der Kältemittelleitung zwischen dem Kondensator und dem ersten Expansionsventil verbunden sein kann, und ein zweiter Endabschnitt der Kältemittelverbindungsleitung mit der Kältemittelleitung zwischen dem Verdampfer und dem Akkumulator verbunden sein kann.
  • An einem vorderen Endabschnitt des Wärmetauschers kann die Kältemittelverbindungsleitung mit einem zweiten Expansionsventil versehen sein, um eine Strömung des in den Wärmetauscher eingeführten Kältemittels zu steuern und das Kältemittel wahlweise zu expandieren.
  • Das zweite Expansionsventil kann das in die Kältemittelverbindungsleitung eingeführte Kältemittel expandieren und das Kältemittel in den Wärmetauscher einführen, wenn das Batteriemodul durch ein Kühlmittel, das Wärme mit dem Kältemittel tauscht, gekühlt wird oder wenn Abwärme von dem wenigstens einen elektrischen Bauteil und dem Batteriemodul wahlweise zurückgewonnen wird.
  • Das erste Expansionsventil und das zweite Expansionsventil können elektronische Expansionsventile sein, die das Kältemittel wahlweise expandieren, während sie die Strömung des Kältemittels steuern.
  • Die Innenraum-Heizvorrichtung kann ferner eine Kühlmittelheizung aufweisen, die in der dritten Leitung zwischen dem dritten Ventil und der dritten Wasserpumpe vorgesehen ist.
  • In dem Heizungsmodus des Fahrzeuges kann die Kühlmittelheizung arbeiten, wenn die Temperatur des der Heizung zugeführten Kühlmittels geringer als eine Zieltemperatur ist oder wenn sich die Temperatur des Batteriemoduls erhöht.
  • Das erste Ventil kann ein Fünfwegeventil sein, das zweite Ventil kann ein Vierwegeventil sein, und das dritte Ventil kann ein Dreiwegeventil sein.
  • Der Wärmetauscher kann Abwärme, die von dem wenigstens einen elektrischen Bauteil oder dem Batteriemodul erzeugt wird, zurückgewinnen oder die Temperatur des Batteriemoduls entsprechend einem Kühlungsmodus oder einem Heizungsmodus des Fahrzeuges steuern.
  • Wenn eine Entfeuchtung in einem Heizungsmodus des Fahrzeuges erforderlich ist, kann die vierte Wasserpumpe arbeiten, die in der Innenraum-Kühlvorrichtung vorgesehen ist, und das Kältemittel kann einem Verdampfer zugeführt werden, der in der Zentralisierte-Energie-Vorrichtung vorgesehen ist.
  • Wie oben beschrieben, ist es mit dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung möglich, ein System durch Verwendung eines Wärmetauschers, in welchem ein Kühlmittel und ein Kältemittel Wärme miteinander tauschen, in einem Elektrofahrzeug zu vereinfachen, um eine Temperatur des Batteriemoduls entsprechend einem Modus des Fahrzeuges zu steuern.
  • Darüber hinaus ist es gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung möglich, die Heizungseffizienz durch wahlweises Rückgewinnen der von einer äußeren Wärmequelle oder einem elektrischen Bauteil erzeugten Abwärme in einem Heizungsmodus eines Fahrzeuges und Verwenden der zurückgewonnenen Abwärme für die Innenraumheizung zu verbessern.
  • Darüber hinaus ist es gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung möglich, durch wahlweisen Austausch von Wärme zwischen der von dem Kältemittel während der Kondensation und Verdampfung des Kältemittels erzeugten Wärmeenergie und dem Kühlmittel und durch Steuerung einer Innentemperatur des Fahrzeuges durch Verwenden des dem Wärmeaustausch unterzogenen Niedrig- oder Hochtemperatur-Kühlmittels ein System zu vereinfachen und eine Anordnung eines Verbindungsrohres, durch welches hindurch ein Kältemittel zirkuliert wird, zu vereinfachen.
  • Ferner ist es gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung möglich, eine Gesamtfahrstrecke eines Fahrzeuges durch effiziente Steuerung einer Temperatur eines Batteriemoduls, um eine optimale Leistung des Batteriemoduls vorzuweisen, und durch eine wirksame Handhabung des Batteriemoduls zu erhöhen.
  • Außerdem ist es gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung möglich, eine Zentralisierte-Energie-Vorrichtung, die Wärmeenergie durch die Kondensation und Verdampfung eines Kältemittels erzeugt, zu modularisieren und durch Verwendung eines Hochleistungskältemittels die Größe und das Gewicht zu reduzieren und das Auftreten von Geräuschen, Vibrationen und Betriebsinstabilität im Vergleich zu herkömmlichen Klimaanlagen zu verhindern.
  • Darüber hinaus ist es gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung möglich, durch Verwendung einer Kühlmittelheizung, die bei einer Innenraum-Heizvorrichtung verwendet wird und zum Unterstützen der Innenraumheizung konfiguriert ist, die Kosten und das Gewicht zu reduzieren.
  • Ferner ist es gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung möglich, durch Vereinfachung eines gesamten Systems die Herstellungskosten und das Gewicht zu reduzieren und die Raumausnutzung zu verbessern.
  • Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • 1 ein Blockdiagramm eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung;
    • 2 ein Betriebszustandsdiagramm, wenn ein Batteriemodul entsprechend einem Kühlungsmodus in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung gekühlt wird;
    • 3 ein Betriebszustandsdiagramm zur Rückgewinnung einer äußeren Wärmequelle und Temperaturerhöhung des Batteriemoduls entsprechend einem Heizungsmodus in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
    • 4 ein Betriebszustandsdiagramm zur Rückgewinnung von Abwärme eines elektrischen Bauteils und Temperaturerhöhung des Batteriemoduls entsprechend dem Heizungsmodus in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Es versteht sich, dass die angehängten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale darstellen, welche die grundlegenden Prinzipien der vorliegenden Offenbarung aufzeigen. Die speziellen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Offenbarung, wie sie hierin enthalten sind, die zum Beispiel spezielle Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen umfassen, werden teilweise durch die besondere beabsichtigte Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
  • In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf dieselben oder äquivalente Teile der vorliegenden Offenbarung durch die einzelnen Figuren der Zeichnung hinweg.
  • Nun wird auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ausführlich Bezug genommen, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt und nachstehend beschrieben sind. Obwohl die vorliegende Offenbarung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben ist, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu bestimmt ist, die vorliegende Offenbarung auf diese beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu beschränken. Hingegen ist die vorliegende Offenbarung dazu bestimmt, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen abzudecken, welche vom Umfang der vorliegenden Offenbarung, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, umfasst sein können.
  • Verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • Da die in der beispielhaften Ausführungsform genannten Ausführungsformen und die in den begleitenden Zeichnungen gezeigten Konfigurationen lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind, stellen sie nicht das Wesen der vorliegenden Offenbarung dar. Daher versteht es sich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen, welche die in der beispielhaften Ausführungsform genannten beispielhaften Ausführungsformen und die in den begleitenden Zeichnungen gezeigten Konfigurationen ersetzen können, zu einem Zeitpunkt sind, zu welchem eine beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eingereicht ist.
  • Eine Beschreibung für die Inhalte, die nicht mit der vorliegenden Offenbarung verbunden sind, wird weggelassen, um die vorliegende Offenbarung klar zu beschreiben, und gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Elemente durch die Beschreibung hinweg.
  • Da die Größen und Dicken der jeweiligen Bauteile in den begleitenden Zeichnungen zur Vereinfachung der Erläuterung willkürlich dargestellt sind, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Inhalte beschränkt, die in den begleitenden Zeichnungen gezeigt sind. Darüber hinaus wurden die Dicken übertrieben, um verschiedene Abschnitte und Bereiche deutlich darzustellen.
  • Darüber hinaus sind durch die Beschreibung hinweg, wenn nicht explizit das Gegenteil beschrieben ist, das Wort „aufweisen“ und Variationen, wie „aufweist“ oder „aufweisend“, so zu verstehen, dass sie den Einschluss der genannten Elemente, nicht aber den Ausschluss irgendwelcher anderen Elemente implizieren.
  • Ferner bedeuten die Begriffe „...einheit", „...mittel", „...teil", „...element", die in der Beschreibung beschrieben sind, Einheiten mit einer umfangreichen Konfiguration zum Durchführen wenigstens einer Funktion oder eines Vorgangs.
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung.
  • Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung verwendet ein Wärmepumpensystem 100 für ein Fahrzeug wahlweise einen Wärmetauscher 160, in welchem ein Kältemittel und ein Kühlmittel miteinander Wärme tauschen, um eine Temperatur eines Batteriemoduls 122 zu steuern, und verwendet wahlweise ein Hochtemperatur-Kühlmittel und ein Niedrigtemperatur-Kühlmittel, um einen Innenraum des Fahrzeuges zu kühlen oder zu heizen.
  • Mit Bezug auf 1 weist das Wärmepumpensystem 100 für ein Fahrzeug gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung ein erstes Ventil V1, eine Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung 110, eine Batterie-Kühlvorrichtung 120, eine Innenraum-Heizvorrichtung 140, eine Innenraum-Kühlvorrichtung 170, eine Zentralisierte-Energie-Vorrichtung 150 (nachfolgend als eine CE-Vorrichtung bezeichnet) und den Wärmetauscher 160 auf.
  • Zuerst kann das erste Ventil V1 eine Strömung eines darin eingeführten Kühlmittels steuern. Das erste Ventil V1 kann entsprechend einem Steuersignal von einer Steuereinrichtung arbeiten.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung 110 eine erste Leitung 111, die mit dem ersten Ventil V1 verbunden ist, einen Radiator 112, der in der ersten Leitung 111 vorgesehen ist, und eine erste Wasserpumpe 114 auf.
  • Der Radiator 112 ist an der Vorderseite des Fahrzeuges vorgesehen, und ein Kühlgebläse ist an der Rückseite des Fahrzeuges vorgesehen, um ein Kühlmittel durch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlgebläse und der Außenluft zu kühlen.
  • Die Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung 110 kann ein Kühlmittel in der ersten Leitung 111 durch einen Betrieb der ersten Wasserpumpe 114 zirkulieren, um wenigstens ein elektrisches Bauteil 116 zu kühlen.
  • Hier kann das elektrische Bauteil 116 eines von einem Antriebsmotor (z.B. einem Antriebselektromotor), einer Leistungssteuervorrichtung, einem Inverter, einem bordeigenen Ladegerät (OBC), einer Steuereinrichtung oder einer Autonomes-Fahren-Steuereinrichtung aufweisen.
  • Der Antriebsmotor, die Leistungssteuervorrichtung, der Inverter, die Steuereinrichtung und die Autonomes-Fahren-Steuereinrichtung können Wärme während der Fahrt erzeugen, und das Ladegerät kann beim Laden des Batteriemoduls 122 Wärme erzeugen.
  • Die Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung 110, die in der vorliegenden Weise konfiguriert ist, zirkuliert das in dem Radiator 112 gekühlte Kühlmittel entlang der ersten Leitung 111 durch einen Betrieb der ersten Wasserpumpe 114, um das elektrische Bauteil 116 zu kühlen, so dass eine Überhitzung des elektrischen Bauteils 116 verhindert wird.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Batterie-Kühlvorrichtung 120 eine zweite Leitung 121, die mit dem ersten Ventil V1 verbunden ist, und das Batteriemodul 122 und eine zweite Wasserpumpe 124 aufweisen, die in der zweiten Leitung 121 vorgesehen sind.
  • Die Batterie-Kühlvorrichtung 120, die in der vorliegenden Weise konfiguriert ist, kann die Temperatur des Batteriemoduls 122 durch Zirkulieren des Kühlmittels in dem Batteriemodul 122 durch einen Betrieb der zweiten Wasserpumpe 124 steuern.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Innenraum-Heizvorrichtung 140 eine dritte Wasserpumpe 142 und eine Heizung 144 aufweisen, die in einer dritten Leitung 141 vorgesehen sind, um den Innenraum des Fahrzeuges durch ein Hochtemperatur-Kühlmittel zu heizen.
  • Wenn die Innenraum-Heizvorrichtung 140, die in der vorliegenden Weise konfiguriert ist, den Innenraum des Fahrzeuges heizt, kann das Hochtemperatur-Kühlmittel in der dritten Leitung 141 durch einen Betrieb der dritten Wasserpumpe 142 zirkuliert werden, so dass das Hochtemperatur-Kühlmittel zu der Heizung 144 geführt wird.
  • Dementsprechend kann das Hochtemperatur-Kühlmittel entlang der dritten Leitung 141 zu der Heizung 144 geführt werden.
  • Das heißt, in einem Heizungsmodus des Fahrzeuges kann die Innenraum-Heizvorrichtung 140 den Innenraum des Fahrzeuges durch Zuführen des Hochtemperatur-Kühlmittels zu der Heizung 144 durch einen Betrieb der dritten Wasserpumpe 142 heizen.
  • Indessen kann die Heizung 144 in einem Heizung, Lüftung und Klimatisierung (HVAC) - Modul vorgesehen sein.
  • Hier kann die dritte Leitung 141 zwischen einem dritten Ventil V3 und der dritten Wasserpumpe 142, die später beschrieben ist, mit einer Kühlmittelheizung 146 zum wahlweisen Erwärmen des in der dritten Leitung 141 zirkulierten Kühlmittels versehen sein.
  • In dem Heizungsmodus des Fahrzeuges ist die Kühlmittelheizung 146 eingeschaltet, wenn die Temperatur des der Heizung 144 zugeführten Kühlmittels geringer als eine Zieltemperatur ist, um das in der dritten Leitung 141 zirkulierte Kühlmittel zu erwärmen, so dass das Kühlmittel mit einer erhöhten Temperatur in die Heizung 144 eingeführt wird.
  • Darüber hinaus kann die Kühlmittelheizung 146 wahlweise betrieben werden, selbst wenn die Temperatur des Batteriemoduls 122 erhöht ist.
  • Die Kühlmittelheizung 146 kann eine elektrische Heizung sein, die entsprechend der Zuführung von Strom arbeitet.
  • Indessen ist, obwohl die beispielhafte Ausführungsform als ein Beispiel beschrieben wurde, dass die Kühlmittelheizung 146 in der dritten Leitung 141 vorgesehen ist, die beispielhafte Ausführungsform der Erfindung nicht darauf beschränkt, und anstelle der Kühlmittelheizung 146 kann eine Luftheizung verwendet werden, um die Temperatur der in den Innenraum des Fahrzeuges eingeführten Außenluft zu erhöhen.
  • Die Luftheizung kann an der Rückseite der Heizung 144 von der Innenseite des HVAC-Moduls in Richtung zu dem Innenraum des Fahrzeuges vorgesehen sein, um die durch die Heizung 144 hindurchgetretene Außenluft wahlweise zu erwärmen.
  • Die Innenraum-Heizvorrichtung 140, die in der vorliegenden Weise konfiguriert ist, kann durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe 142 in dem Fahrzeugheizungsmodus das Hochtemperatur-Kühlmittel zu der Heizung 144 führen, um den Innenraum des Fahrzeuges zu heizen.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Innenraum-Kühlvorrichtung 170 eine vierte Wasserpumpe 172 und einen Kühler 174 aufweisen, die über eine vierte Leitung 171 miteinander verbunden sind, um den Innenraum des Fahrzeuges durch ein Niedrigtemperatur-Kühlmittel zu kühlen.
  • Die vierte Leitung 171 kann mit einem Verdampfer 156 verbunden sein, der in der Zentralisierte-Energie-Vorrichtung 150 vorgesehen ist.
  • Die Innenraum-Kühlvorrichtung 170 führt das Kühlmittel, dessen Temperatur verringert ist, während es in der vierten Leitung 171 zirkuliert wird, durch den Betrieb der vierten Wasserpumpe 172 in dem Kühlungsmodus des Fahrzeuges zu dem Kühler 174, um den Innenraum des Fahrzeuges zu kühlen.
  • Hier kann der Kühler 174 in dem HVAC-Modul vorgesehen sein.
  • Indessen ist das HVAC-Modul zwischen der Heizung 144 und dem Kühler 174 vorgesehen und weist eine Öffnungs- oder Schließklappe zur Steuerung der durch den Kühler 174 hindurchtretenden Außenluft auf, die wahlweise entsprechend dem Kühlungs-, Heizungs- und Entfeuchtungsmodi des Fahrzeuges in die Heizung 144 eingeführt werden kann.
  • Das heißt, in dem Heizungsmodus des Fahrzeuges ist die Öffnungs- oder Schließklappe geöffnet, so dass die durch den Kühler 174 hindurchgetretene Außenluft in die Heizung 144 eingeführt wird. Andererseits schließt in dem Kühlungsmodus des Fahrzeuges die Öffnungs- oder Schließklappe die Seite der Heizung 144, so dass die Außenluft, die gekühlt wird, während sie durch den Kühler 174 hindurchtritt, direkt in den Innenraum des Fahrzeuges eingeführt wird.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Zentralisierte-Energie-Vorrichtung 150 (nachfolgend als CE-Vorrichtung bezeichnet) mit der Innenraum-Heizvorrichtung 140 verbunden sein und mit der vierten Leitung 171 verbunden sein, um ein Hochtemperatur-Kühlwasser zu der Innenraum-Heizvorrichtung 140 und ein Niedrigtemperatur-Kühlwasser zu der Innenraum-Kühlvorrichtung 170 zu führen.
  • Die CE-Vorrichtung 150 kann Wärme zwischen der Energie, die während der Kondensation und Verdampfung eines in der Kältemittelleitung 151 zirkulierten Kältemittels erzeugt wird, und dem jeweils zugeführten Kühlmittel tauschen.
  • Das Kältemittel kann ein Hochleistungskältemittel R152-a, R744 oder R290 sein.
  • Das heißt, das Hochtemperatur-Kühlmittel wird über die dritte Leitung 141 zu der Heizung 144 geführt, und das Niedrigtemperatur-Kühlmittel wird über die vierte Leitung 171 zu dem Kühler 174 geführt.
  • Hier weist die CE-Vorrichtung 150 einen Kondensator 153, der mit der Kältemittelleitung 151 verbunden ist, ein erstes Expansionsventil 155, einen Verdampfer 156, einen Akkumulator 157 und einen Kompressor 159 auf.
  • Zuerst zirkuliert der Kondensator 153 ein Kältemittel darin und kann in einer sechsten Leitung 131 vorgesehen sein, die durch einen Betrieb des ersten Ventils V1 wahlweise mit der ersten Leitung 111 oder der zweiten Leitung 121 verbindbar ist.
  • Das heißt, der Kondensator 153 ist in der sechsten Leitung 131 vorgesehen, welche wahlweise mit der ersten Leitung 111 oder der zweiten Leitung 121 verbindbar ist, und weist ein durch diesen hindurchströmendes Kühlmittel auf.
  • Dementsprechend kann der Kondensator 153 das Kältemittel durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel, das über die sechste Leitung 131 eingeführt wird, kondensieren.
  • Das erste Expansionsventil 155 kann über die Kältemittelleitung 151 mit dem Kondensator 153 verbunden sein. Das erste Expansionsventil 155 nimmt das durch den Kondensator 153 hindurchtretende Kältemittel auf und expandiert das Kältem ittel.
  • Der Verdampfer 156 ist über die Kältemittelleitung 151 mit dem ersten Expansionsventil 155 verbunden. Der Verdampfer 156 kann mit der vierten Leitung 171 verbunden sein, um das Kühlmittel zu kühlen, das in der vierten Leitung 171 in der Innenraum-Kühlvorrichtung 170 zirkuliert.
  • Der Verdampfer 156, der in der vorliegenden Weise konfiguriert ist, kann die Temperatur des Kühlmittels verringern, während ein Kältemittel durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel verdampft.
  • Hier kann das in der Innenraum-Kühlvorrichtung 170 zirkulierte Kühlmittel entlang der vierten Leitung 171 zu dem Verdampfer 156 geführt werden, so dass der Verdampfer 156 ein Kältemittel durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel verdam pft.
  • Dementsprechend kann in dem Kühlungsmodus des Fahrzeuges der Verdampfer 156 das in der vierten Leitung 171 zirkulierte Kühlmittel durch Wärmeaustausch mit dem darin verdampften Niedrigtemperatur-Kältemittel kühlen und kann das Niedrigtemperatur-Kühlmittel über die vierte Leitung 171 zu dem Kühler 174 führen.
  • Darüber hinaus ist der Kompressor 159 in der Kältemittelleitung 151 zwischen dem Verdampfer 156 und dem Kondensator 153 vorgesehen. Der Kompressor 159 kann ein von dem Verdampfer 156 abgeführtes gasförmiges Kältemittel komprimieren und das komprimierte Kältemittel zu dem Kondensator 153 führen.
  • Indessen ist der Akkumulator 157 in der Kältemittelleitung 151 zwischen dem Verdampfer 156 und dem Kompressor 159 vorgesehen.
  • Der Akkumulator 157 führt lediglich das gasförmige Kältemittel zu dem Kompressor 159, um die Effizienz und die Haltbarkeit des Kompressors 159 zu verbessern.
  • Der Wärmetauscher 160 ist über eine Kältemittelverbindungsleitung 163 mit der Zentralisierte-Energie-Vorrichtung 150 verbunden, so dass das Kältemittel wahlweise zirkuliert wird.
  • Darüber hinaus kann der Wärmetauscher 160 in einer fünften Leitung 161 vorgesehen sein, die über das erste Ventil V1 und ein zweites Ventil V2 jeweils zugeordnet mit der ersten Leitung 111 und der zweiten Leitung 121 verbunden ist.
  • Dementsprechend kann der Wärmetauscher 160 wahlweise Wärme zwischen dem eingeführten Kühlmittel und dem Kältemittel tauschen, um die Temperatur des Kühlmittels zu steuern.
  • Indessen kann ein Endabschnitt der Kältemittelverbindungsleitung 163 mit der Kältemittelleitung 151 verbunden sein, die den Kondensator 153 und das erste Expansionsventil 155 miteinander verbindet.
  • Darüber hinaus kann der andere Endabschnitt der Kältemittelverbindungsleitung 163 mit der Kältemittelleitung 151 zwischen dem Verdampfer 156 und dem Akkumulator 157 verbunden sein.
  • Hier kann die Kältemittelverbindungsleitung 163 an dem vorderen Endabschnitt des Wärmetauschers 160 mit einem zweiten Expansionsventil 165 versehen sein, um die Strömung des in den Wärmetauscher 160 eingeführten Kältemittels zu steuern und das Kältemittel wahlweise zu expandieren.
  • Das zweite Expansionsventil 165 kann das in die Kältemittelverbindungsleitung 163 eingeführte Kältemittel expandieren und das Kältemittel in den Wärmetauscher 160 einführen, wenn das Batteriemodul 122 durch das Kühlmittel, das mit dem Kältemittel Wärme getauscht hat, gekühlt wird, oder wenn Abwärme von dem wenigstens einen elektrischen Bauteil 116 wahlweise zurückgewonnen wird.
  • Das zweite Expansionsventil 165 expandiert das kondensierte Kältemittel, das von dem Kondensator 153 abgeführt wird, und führt das expandierte Kältemittel in einem Zustand, in welchem die Temperatur verringert ist, in den Wärmetauscher 160 ein, um die Temperatur des durch die Innenseite des Wärmetauschers 160 hindurchtretenden Kühlmittels weiter zu verringern.
  • Das heißt, wenn das Batteriemodul 122 durch das Kühlmittel, das mit dem Kältemittel Wärme getauscht hat, gekühlt wird, verringert der Wärmetauscher 160 die Wassertemperatur des durch die Innenseite des Wärmetauschers 160 hindurchtretenden Kühlmittels durch das zugeführte Niedrigtemperatur-Kältemittel.
  • Dementsprechend wird das Kühlmittel, dessen Wassertemperatur verringert wird, während es durch den Wärmetauscher 160 hindurchtritt, in das Batteriemodul 122 eingeführt, und daher kann das Batteriemodul 122 effizienter gekühlt werden.
  • Indessen arbeitet, wenn eine Entfeuchtung in dem Heizungsmodus des Fahrzeuges erforderlich ist, die vierte Wasserpumpe 172, die in der Innenraum-Kühlvorrichtung 170 vorgesehen ist, und das durch einen Betrieb des ersten Expansionsventils 155 expandierte Kältemittel kann dem Verdampfer 156 zugeführt werden.
  • Dementsprechend wird dem Kühler 174 das Niedrigtemperatur-Kühlmittel zugeführt, das mit dem Kältemittel in dem Verdampfer 156 Wärme getauscht hat, so dass die Innenraumentfeuchtung durchgeführt werden kann.
  • In der CE-Vorrichtung 150, die in der vorliegenden Weise konfiguriert ist, können der Kondensator 153, der Verdampfer 156 und der Wärmetauscher 160 ein wassergekühlter Wärmetauscher sein, in welchen ein Kühlmittel eingeführt wird.
  • Darüber hinaus können das erste Expansionsventil 155 und das zweite Expansionsventil 165 ein elektronisches Expansionsventil sein, welches das Kältemittel wahlweise expandiert, während es die Strömung des Kältemittels steuert.
  • Indessen kann in der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung das erste Ventil V1 eine erste, eine zweite, eine dritte, eine vierte und eine fünfte Öffnung P1, P2, P3, P4 und P5 aufweisen.
  • Zuerst kann ein mit dem elektrischen Bauteil 116 verbundener Endabschnitt der ersten Leitung 111 mit der ersten Öffnung P1 verbunden sein. Hier kann der andere Endabschnitt der ersten Leitung 111 mit dem zweiten Ventil V2 verbunden sein.
  • Ein Endabschnitt der sechsten Leitung 131 kann mit der zweiten Öffnung P2 verbunden sein, um das Kühlmittel dem Kondensator 153 zuzuführen.
  • Ein Endabschnitt der dritten Leitung 141 kann mit der dritten Öffnung P3 verbunden sein.
  • Hier kann der andere Endabschnitt der dritten Leitung 141 über das in der sechsten Leitung 131 vorgesehene dritte Ventil V3 mit der sechsten Leitung 131 wahlweise verbindbar sein.
  • Dementsprechend kann das Kühlmittel in dem Heizungsmodus des Fahrzeuges durch einen Betrieb des dritten Ventils V3 in die dritte Leitung 141 eingeführt werden.
  • Ein Endabschnitt der zweiten Leitung 121 kann mit der vierten Öffnung P4 verbunden sein. Hier kann der andere Endabschnitt der zweiten Leitung 121 mit dem zweiten Ventil V2 verbunden sein.
  • Darüber hinaus kann ein Endabschnitt der fünften Leitung 161 mit der fünften Öffnung P5 verbunden sein.
  • Indessen kann die sechste Leitung 131 über das dritte Ventil V3 mit einer Radiatorverbindungsleitung 117 verbunden sein, um durch einen Betrieb des dritten Ventils V3 mit dem Radiator 112 wahlweise verbindbar zu sein.
  • Das heißt, ein Endabschnitt der Radiatorverbindungsleitung 117 kann mit dem dritten Ventil V3 verbunden sein. Darüber hinaus kann der andere Endabschnitt der Radiatorverbindungsleitung 117 mit dem Radiator 112 verbunden sein.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Wärmepumpensystem 100 ferner eine Bypassleitung 118 und eine Zuführleitung 133 aufweisen.
  • Zuerst kann die Bypassleitung 118 das durch das elektrische Bauteil 116 hindurchtretende Kühlmittel zurück zu dem elektrischen Bauteil 116 zirkulieren, ohne durch den Radiator 112 hindurchzutreten.
  • Ein Endabschnitt der Bypassleitung 118 kann mit dem zweiten Ventil V2 verbunden sein. Der andere Endabschnitt der Bypassleitung 118 kann mit der ersten Leitung 111 zwischen dem Radiator 112 und der ersten Wasserpumpe 114 verbunden sein.
  • Die Bypassleitung 118, die in der vorliegenden Weise konfiguriert ist, kann durch einen Betrieb des zweiten Ventils V2 wahlweise geöffnet sein, wenn sich die Temperatur des Kühlmittels durch Absorbieren der von dem elektrischen Bauteil 116 erzeugten Abwärme erhöht.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Endabschnitt der Zuführleitung 133 mit der dritten Leitung 141 verbunden. Der andere Endabschnitt der Zuführleitung 133 kann mit dem Batteriemodul 122 verbunden sein.
  • Die Zuführleitung 133 kann einen Teil des Kühlmittels, das der dritten Leitung 141 zugeführt wird, dem Batteriemodul 122 zuführen.
  • Hier kann das erste Ventil V1 ein Fünfwegeventil sein, das zweite Ventil V2 kann ein Vierwegeventil sein, und das dritte Ventil V3 kann ein Dreiwegeventil sein.
  • Nachfolgend werden mit Bezug auf die 2 bis 4 der Betrieb und die Funktion eines wie oben beschrieben konfigurierten Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben.
  • Zuerst wird mit Bezug auf 2 ein Betrieb beschrieben, wenn das Batteriemodul entsprechend einem Kühlungsmodus eines Fahrzeuges in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung gekühlt wird.
  • 2 ist ein Betriebszustandsdiagramm, wenn das Batteriemodul entsprechend einem Kühlungsmodus in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung gekühlt wird.
  • Mit Bezug auf 2 wird, wenn das Batteriemodul 122 in dem Kühlungsmodus des Fahrzeuges gekühlt wird, das Kühlmittel durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 114 in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung 110 in der (z.B. zu der) ersten Leitung 111 zirkuliert.
  • Hier kann die mit der sechsten Leitung 131 verbundene erste Leitung 111 durch den Betrieb des ersten Ventils V1 geöffnet sein.
  • Ein Abschnitt der ersten Leitung 111 und der Bypassleitung 118, der den Radiator 112 und das zweite Ventil V2 miteinander verbindet, kann durch einen Betrieb des zweiten Ventils V2 geschlossen sein.
  • Darüber hinaus kann die sechste Leitung 131 durch einen Betrieb des dritten Ventils V3 mit der Radiatorverbindungsleitung 117 verbunden sein.
  • Die dritte Leitung 141 und die Zuführleitung 133 können durch einen Betrieb des dritten Ventils V3 geschlossen sein. Das heißt, die Innenraum-Heizvorrichtung 140 wird nicht betrieben.
  • Dementsprechend wird das entlang der ersten Leitung 111 strömende Kühlmittel in die erste Öffnung P1 eingeführt und wird dann über die zweite Öffnung P2 zu der sechsten Leitung 131 abgeführt und dem Kondensator 153 zugeführt.
  • Das durch den Kondensator 153 hindurchtretende Kühlmittel wird über die Radiatorverbindungsleitung 117 in den Radiator 112 eingeführt.
  • Das heißt, in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung 110 kann das Kühlmittel entlang der geöffneten ersten Leitung 111, dem ersten Ventil V1, der sechsten Leitung 131 und der Radiatorverbindungsleitung 117 zu dem Radiator 112, dem elektrischen Bauteil 116 und dem Kondensator 153 zirkuliert werden.
  • Dementsprechend kann das durch den Radiator 112 gekühlte Kühlmittel das elektrische Bauteil 116 kühlen und Wärme mit dem Kältemittel tauschen, das dem Kondensator 153 zugeführt wird.
  • In der Batterie-Kühlvorrichtung 120 wird das Kühlmittel durch einen Betrieb der zweiten Wasserpumpe 124 zu der zweiten Leitung 121 zirkuliert.
  • Hier können die zweite Leitung 121 und die fünfte Leitung 161 durch einen Betrieb des ersten Ventils V1 geöffnet sein.
  • Ebenso können die zweite Leitung 121 und die fünfte Leitung 161 durch einen Betrieb des zweiten Ventils V2 miteinander verbunden sein.
  • Dementsprechend wird das entlang der zweiten Leitung 121 strömende Kühlmittel in die vierte Öffnung P4 eingeführt, die in dem ersten Ventil V1 vorgesehen ist. Demgemäß kann das Kühlmittel von dem ersten Ventil V1 über die fünfte Öffnung P5 zu der fünften Leitung 161 abgeführt werden und dem Wärmetauscher 160 zugeführt werden.
  • Das durch den Wärmetauscher 160 hindurchtretende Kühlmittel wird über das zweite Ventil V2 entlang der zweiten Leitung 121 in das Batteriemodul 122 eingeführt.
  • Das heißt, das in der Batterie-Kühlvorrichtung 120 zirkulierte Kühlmittel kann entlang der zweiten Leitung 121, dem ersten Ventil V1 und der fünften Leitung 161 zirkuliert werden.
  • Indessen kann in der CE-Vorrichtung 150 jedes Bauelement arbeiten, so dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 151 zirkuliert wird, um den Innenraum des Fahrzeuges zu heizen.
  • In diesem Falle können das erste und das zweite Expansionsventil 155 und 165 das durch den Kondensator 153 hindurchtretende Kältemittel expandieren und das expandierte Kältemittel jeweils zugeordnet dem Verdampfer 156 und dem Wärmetauscher 160 zuführen.
  • Dementsprechend wird das über die fünfte Leitung 161 zugeführte Kühlmittel durch Wärmeaustausch mit dem Niedrigtemperatur-Kältemittel gekühlt, das dem Wärmetauscher 160 zugeführt wird.
  • Das gekühlte Kühlmittel kann das Batteriemodul 122 effizient kühlen, während es entlang der mit der fünften Leitung 161 verbundenen zweiten Leitung 121 zirkuliert wird.
  • Indessen kann in der Innenraum-Kühlvorrichtung 170 die vierte Wasserpumpe 172 arbeiten, so dass das Kühlmittel entlang der vierten Leitung 171, die den Verdampfer 156 und den Kühler 174 miteinander verbindet, zirkuliert wird, um das durch den Verdampfer 156 hindurchtretende Kühlmittel dem Kühler 174 zuzuführen.
  • Hier wird die in das HVAC-Modul eingeführte Außenluft, während sie durch den Kühler 174 hindurchtritt, durch das in den Kühler 174 eingeführte Niedrigtemperatur-Kühlmittel gekühlt.
  • In diesem Falle schließt die Öffnungs- oder Schließklappe einen durch die Heizung 144 hindurchtretenden Abschnitt, so dass die gekühlte Außenluft nicht durch die Heizung 144 hindurchtritt. Dementsprechend kann die gekühlte Außenluft direkt in den Innenraum des Fahrzeuges eingeführt werden.
  • Dementsprechend führt die Innenraum-Kühlvorrichtung 170 das Kühlmittel, dessen Temperatur verringert ist, während es durch den Betrieb der vierten Wasserpumpe 172 in der vierten Leitung 171 in dem Kühlungsmodus des Fahrzeuges zirkuliert wird, zu dem Kühler 174, um den Innenraum des Fahrzeuges zu kühlen.
  • Mit Bezug auf 3 wird in der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ein Betrieb zur Rückgewinnung einer äußeren Wärmequelle und Erhöhung der Temperatur des Batteriemoduls 122 in dem Heizungsmodus des Fahrzeuges beschrieben.
  • 3 ist ein Betriebszustandsdiagramm zur Rückgewinnung einer äußeren Wärmequelle und Temperaturerhöhung des Batteriemoduls entsprechend einem Heizungsmodus in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung.
  • Mit Bezug auf 3 kann das Wärmepumpensystem 100 die äußere Wärmequelle in dem Heizungsmodus des Fahrzeuges zurückgewinnen, um die Wärmequelle für die Innenraumheizung zu verwenden, und kann die Temperatur des Batteriemoduls 122 erhöhen.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung arbeiten in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung 110 und der Batterie-Kühlvorrichtung 120 jeweils zugeordnet die erste und die zweite Wasserpumpe 114 und 124.
  • Ferner arbeitet in der Innenraum-Heizvorrichtung 140 die dritte Wasserpumpe 142.
  • Zuerst sind die erste Leitung 111 und die fünfte Leitung 161 durch einen Betrieb des ersten Ventils V1 immer miteinander verbunden.
  • Ein mit dem Radiator 112 und dem zweiten Ventil V2 verbundener Abschnitt der ersten Leitung 111 ist durch einen Betrieb des zweiten Ventils V2 geöffnet. Ebenso ist die Bypassleitung 118 durch einen Betrieb des zweiten Ventils V2 geschlossen.
  • Dementsprechend wird das entlang der ersten Leitung 111 strömende Kühlmittel in die in dem ersten Ventil V1 vorgesehene erste Öffnung P1 eingeführt und dann von dem ersten Ventil V1 über die fünfte Öffnung P5 zu der fünften Leitung 161 abgeführt.
  • Das zu der fünften Leitung 161 abgeführte Kühlmittel wird entlang der fünften Leitung 161 dem Wärmetauscher 160 zugeführt. Dementsprechend kann das durch den Wärmetauscher 160 hindurchtretende Kühlmittel von dem zweiten Ventil V2 über die erste Leitung 111 in den Radiator 112 eingeführt werden.
  • Das heißt, das durch das elektrische Bauteil 116 in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung 110 hindurchtretende Kühlmittel tritt entlang der ersten Leitung 111, dem ersten Ventil V1 und der fünften Leitung 161 durch den Wärmetauscher 160 hindurch. Dementsprechend kann das Kühlmittel die Wärmequelle von der Außenluft zurückgewinnen, während es entlang der durch das zweite Ventil V2 geöffneten ersten Leitung 111 durch den Radiator 112 hindurchtritt.
  • Indessen ist ein das Batteriemodul 122 und das zweite Ventil V2 miteinander verbindender Abschnitt der zweiten Leitung 121 durch einen Betrieb des zweiten Ventils V2 geschlossen.
  • Die übrige zweite Leitung 121 ist durch einen Betrieb des ersten Ventils V1 mit der sechsten Leitung 131 verbunden.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Radiatorverbindungsleitung 117 durch einen Betrieb des dritten Ventils V3 geschlossen sein, und gleichzeitig kann die dritte Leitung 141 geöffnet sein.
  • Darüber hinaus kann die Zuführleitung 133 geöffnet sein, so dass sie mit dem Batteriemodul 122 verbunden ist.
  • Dementsprechend wird das durch das Batteriemodul 122 hindurchtretende Kühlmittel entlang der geöffneten zweiten Leitung 121 über die in dem ersten Ventil V1 vorgesehene zweite Öffnung P2 zu der sechsten Leitung 131 abgeführt.
  • Das zu der sechsten Leitung 131 abgeführte Kühlmittel kann entlang der sechsten Leitung 131 dem Kondensator 153 zugeführt werden. Das durch den Kondensator 153 hindurchtretende Kühlmittel wird entlang der geöffneten dritten Leitung 141 zu der Heizung 144 geführt.
  • Hier arbeitet die Kühlmittelheizung 146, wenn die Temperatur des entlang der dritten Leitung 141 zirkulierten Kühlmittels geringer als eine Zieltemperatur ist, um das in der dritten Leitung 141 zirkulierte Kühlmittel zu erwärmen.
  • Indessen ist die Öffnungs- oder Schließklappe geöffnet, so dass die Außenluft, die in das HVAC-Modul eingeführt wird und durch den Kühler 174 hindurchtritt, durch die Heizung 144 hindurchtritt.
  • Dementsprechend wird, wenn die von der Außenseite eingeführte Außenluft durch den Kühler 174 hindurchtritt, welchem das Niedrigtemperatur-Kühlmittel nicht zugeführt wird, die Außenluft in einem Raumtemperaturzustand eingeführt, in welchem die Außenluft nicht gekühlt ist. Die eingeführte Außenluft wird in einen Hochtemperaturzustand geändert, während sie durch die Heizung 144 hindurchtritt, und wird dann in den Innenraum des Fahrzeuges eingeführt, so dass ein Heizen des Innenraumes des Fahrzeuges realisiert werden kann.
  • Das heißt, das Wärmepumpensystem 100 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung absorbiert eine äußere Wärmequelle von dem Radiator 112 und verwendet die Wärmequelle für die Innenraumheizung des Fahrzeuges, was den Energieverbrauch des Kompressors 59 reduziert und die Heizungseffizienz verbessert.
  • Indessen wird das durch die Heizung 144 hindurchtretende Kühlmittel entlang der dritten Leitung 141 in die dritte Öffnung P3 eingeführt. Dementsprechend kann das in die dritte Öffnung P3 eingeführte Kühlmittel von dem ersten Ventil V1 über die zweite Öffnung P2 wieder zurück zu sechsten Leitung 131 abgeführt werden und kann wieder in den Kondensator 153 eingeführt werden.
  • Ein Teil des durch den Kondensator 153 hindurchtretenden Kühlmittels kann zirkuliert werden, während es entlang der geöffneten Zuführleitung 133 in das Batteriemodul 122 eingeführt wird.
  • Dementsprechend wird das Kühlmittel, dessen Temperatur sich während des Hindurchtretens durch die Heizung 144 und den Kondensator 153 erhöht, in das Batteriemodul 122 eingeführt, so dass die Temperatur des Batteriemoduls 122 erhöht wird.
  • Indessen kann in der CE-Vorrichtung 150 jedes Bauelement arbeiten, so dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 151 zirkuliert wird, um den Innenraum des Fahrzeuges zu heizen.
  • In diesem Falle wird das erste Expansionsventil 155 nicht betrieben, und das zweite Expansionsventil 165 expandiert das durch den Kondensator 153 hindurchtretende Kältemittel und führt das expandierte Kältemittel dem Wärmetauscher 160 zu. Dementsprechend ist die Zufuhr des Kältemittels zu dem Verdampfer 156 gestoppt.
  • Hier arbeitet, wenn die Entfeuchtung des Innenraumes des Fahrzeuges erforderlich ist, während das Fahrzeug in dem Heizungsmodus ist, das erste Expansionsventil 155, um das expandierte Kältemittel dem Verdampfer 156 zuzuführen.
  • Gleichzeitig arbeitet in der Innenraum-Kühlvorrichtung 170 die vierte Wasserpumpe 172, und das Kühlmittel wird entlang der vierten Leitung 171 zirkuliert.
  • Das entlang der vierten Leitung 171 zirkulierte Kühlmittel kann in den Kühler 174 eingeführt werden, während es durch Wärmeaustausch mit dem Kältemittel in dem Verdampfer 156 gekühlt wird.
  • Das heißt, die in das HVAC-Modul eingeführte Außenluft wird, während sie durch den Kühler 174 hindurchtritt, durch das in den Kühler 174 eingeführte Niedrigtemperatur-Kühlmittel entfeuchtet. Danach wird die Außenluft, während sie durch die Heizung 144 hindurchtritt, in den Hochtemperaturzustand geändert und in den Innenraum des Fahrzeuges eingeführt, so dass der Innenraum des Fahrzeuges geheizt und entfeuchtet wird.
  • Mit Bezug auf 4 wird in der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ein Betrieb zum Rückgewinnen der Abwärme des elektrischen Bauteils 116 und zum Erhöhen der Temperatur des Batteriemoduls 122 in dem Heizungsmodus des Fahrzeuges beschrieben.
  • 4 ist ein Betriebszustandsdiagramm zum Rückgewinnen von Abwärme eines elektrischen Bauteils und zur Temperaturerhöhung des Batteriemoduls entsprechend dem Heizungsmodus in dem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Mit Bezug auf 4 kann das Wärmepumpensystem 100 die Abwärme des elektrischen Bauteils 116 in dem Heizungsmodus des Fahrzeuges zurückgewinnen, die Abwärme des elektrischen Bauteils 116 für die Innenraumheizung zurückgewinnen und die Temperatur des Batteriemoduls 122 erhöhen.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung arbeiten in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung 110 und der Batterie-Kühlvorrichtung 120 jeweils zugeordnet die erste und die zweite Wasserpumpe 114 und 124.
  • Ferner arbeitet in der Innenraum-Heizvorrichtung 140 die dritte Wasserpumpe 142.
  • Zuerst sind die erste Leitung 111 und die fünfte Leitung 161 durch einen Betrieb des ersten Ventils V1 miteinander verbunden.
  • Ein den Radiator 112 und das zweite Ventil V2 miteinander verbindender Abschnitt der ersten Leitung 111 ist durch einen Betrieb des zweiten Ventils V2 geschlossen. Gleichzeitig ist die Bypassleitung 118 durch einen Betrieb des zweiten Ventils V2 geöffnet.
  • Die geöffnete Bypassleitung 118 kann mit der ersten Leitung 111 zwischen dem Radiator 112 und der ersten Wasserpumpe 114 verbunden sein.
  • Dementsprechend wird das entlang der ersten Leitung 111 strömende Kühlmittel in die in dem ersten Ventil V1 vorgesehene erste Öffnung P1 eingeführt. Demgemäß wird das Kühlmittel von dem ersten Ventil V1 über die fünfte Öffnung P5 zu der fünften Leitung 161 abgeführt und dem Wärmetauscher 160 zugeführt.
  • Das durch den Wärmetauscher 160 hindurchtretende Kühlmittel wird zirkuliert, während es wieder entlang der geöffneten Bypassleitung 118 in die mit dem elektrischen Bauteil 116 verbundene erste Leitung 111 eingeführt wird.
  • Das heißt, das durch das elektrische Bauteil 116 hindurchtretende Kühlmittel kann entlang der geöffneten ersten Leitung 111, dem ersten Ventil V1 und der fünften Leitung 161 durch den Wärmetauscher 160 hindurchtreten.
  • Dementsprechend kann sich die Temperatur des durch den Wärmetauscher 160 hindurchtretenden Kühlmittels durch die Abwärme des elektrischen Bauteils 116 erhöhen, während das Kühlmittel entlang der geöffneten Bypassleitung 118 wieder durch das elektrische Bauteil 116 hindurchtritt, ohne durch den Radiator 112 hindurchzutreten.
  • Das heißt, in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung 110 erhöht sich die Temperatur des Kühlmittels durch Rückgewinnen der von dem elektrischen Bauteil 116 erzeugten Abwärme, während das Kühlmittel in der geöffneten ersten Leitung 111, der geöffneten fünften Leitung 161 und der Bypassleitung 118 zirkuliert wird.
  • Das Kühlmittel mit der erhöhten Temperatur kann dem mit der fünften Leitung 161 verbundenen Wärmetauscher 160 zugeführt werden. Dementsprechend erhöht die von dem elektrischen Bauteil 116 erzeugte Abwärme die Temperatur des dem Wärmetauscher 160 zugeführten Kältemittels.
  • Das heißt, während diese Betriebe wiederholt durchgeführt werden, kann das Kühlmittel die Abwärme von dem elektrischen Bauteil 116 absorbieren, so dass sich die Temperatur des Kühlmittels erhöhen kann.
  • Da das Kühlmittel, dessen Temperatur durch Absorbieren der Abwärme des elektrischen Bauteils 116 erhöht wird, durch einen Betrieb der ersten Wasserpumpe 114 durch den Wärmetauscher 160 hindurchtritt, wird das dem Wärmetauscher 160 zugeführte Kältemittel zurückgewonnen, während sich die Temperatur des Kältemittels erhöht.
  • Dementsprechend kann der Wärmetauscher 160 Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel tauschen, um die Abwärme von dem Kühlmittel zurückzugewinnen, dessen Temperatur sich erhöht, während es durch das elektrische Bauteil 116 hindurchtritt, so dass sich die Temperatur des Kältemittels erhöht.
  • Das heißt, der Wärmetauscher 160 kann über die Kältemittelverbindungsleitung 163 das Kältemittel aufnehmen, das durch einen Betrieb des zweiten Expansionsventils 165 expandiert wird, und das zugeführte Kältemittel durch den Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel, dessen Temperatur sich während des Hindurchtretens durch das elektrische Bauteil 116 erhöht, verdampfen, um die Abwärme des elektrischen Bauteils 116 zurückzugewinnen.
  • Indessen ist ein das Batteriemodul 122 und das zweite Ventil V2 miteinander verbindender Abschnitt der zweiten Leitung 121 durch einen Betrieb des zweiten Ventils V2 geschlossen.
  • Die übrige zweite Leitung 121 ist durch einen Betrieb des ersten Ventils V1 mit der sechsten Leitung 131 verbunden.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Radiatorverbindungsleitung 117 durch einen Betrieb des dritten Ventils V3 geschlossen sein, und gleichzeitig kann die dritte Leitung 141 geöffnet sein.
  • Darüber hinaus kann die Zuführleitung 133 geöffnet sein, so dass sie mit dem Batteriemodul 122 verbunden ist.
  • Dementsprechend wird das durch das Batteriemodul 122 hindurchtretende Kühlmittel entlang der geöffneten zweiten Leitung 121 über die in dem ersten Ventil V1 vorgesehene zweite Öffnung P2 zu der sechsten Leitung 131 abgeführt.
  • Das zu der sechsten Leitung 131 abgeführte Kühlmittel kann entlang der sechsten Leitung 131 dem Kondensator 153 zugeführt werden. Das durch den Kondensator 153 hindurchtretende Kühlmittel wird entlang der geöffneten dritten Leitung 141 zu der Heizung 144 geführt.
  • Hier arbeitet die Kühlmittelheizung 146, wenn die Temperatur des entlang der dritten Leitung 141 zirkulierten Kühlmittels geringer als eine Zieltemperatur ist, um das in der dritten Leitung 141 zirkulierte Kühlmittel zu erwärmen.
  • Indessen ist die Öffnungs- oder Schließklappe geöffnet, so dass die Außenluft, die in das HVAC-Modul eingeführt wird und durch den Kühler 174 hindurchtritt, durch die Heizung 144 hindurchtritt.
  • Dementsprechend wird, wenn die von der Außenseite eingeführte Außenluft durch den Kühler 174 hindurchtritt, welchem das Niedrigtemperatur-Kühlmittel nicht zugeführt wird, die Außenluft in einem Raumtemperaturzustand eingeführt, in welchem die Außenluft nicht gekühlt ist. Die eingeführte Außenluft wird in einen Hochtemperaturzustand geändert, während sie durch die Heizung 144 hindurchtritt, und wird dann in den Innenraum des Fahrzeuges eingeführt, so dass ein Heizen des Innenraumes des Fahrzeuges realisiert werden kann.
  • Das heißt, das Wärmepumpensystem 100 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann die von dem elektrischen Bauteil 116 erzeugte Abwärme zurückgewinnen und die Abwärme für die Innenraumheizung des Fahrzeuges verwenden, was den Energieverbrauch des Kompressors 59 reduziert und die Heizungseffizienz verbessert.
  • Indessen wird das durch die Heizung 144 hindurchtretende Kühlmittel entlang der dritten Leitung 141 in die dritte Öffnung P3 eingeführt.
  • Dementsprechend kann das in die dritte Öffnung P3 eingeführte Kühlmittel von dem ersten Ventil V1 über die zweite Öffnung P2 wieder zurück zu sechsten Leitung 131 abgeführt werden und kann wieder in den Kondensator 153 eingeführt werden.
  • Ein Teil des durch den Kondensator 153 hindurchtretenden Kühlmittels kann zirkuliert werden, während es entlang der geöffneten Zuführleitung 133 in das Batteriemodul 122 eingeführt wird.
  • Dementsprechend wird das Kühlmittel, dessen Temperatur sich während des Hindurchtretens durch die Heizung 144 und den Kondensator 153 erhöht, in das Batteriemodul 122 eingeführt, so dass die Temperatur des Batteriemoduls 122 erhöht wird.
  • Indessen kann in der CE-Vorrichtung 150 jedes Bauelement arbeiten, so dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 151 zirkuliert wird, um den Innenraum des Fahrzeuges zu heizen.
  • In diesem Falle wird das erste Expansionsventil 155 nicht betrieben, und das zweite Expansionsventil 165 expandiert das durch den Kondensator 153 hindurchtretende Kältemittel und führt das expandierte Kältemittel dem Wärmetauscher 160 zu. Dementsprechend ist die Zufuhr des Kältemittels zu dem Verdampfer 156 gestoppt.
  • Hier arbeitet, wenn die Entfeuchtung des Innenraumes des Fahrzeuges erforderlich ist, während das Fahrzeug in dem Heizungsmodus ist, das erste Expansionsventil 155, um das expandierte Kältemittel dem Verdampfer 156 zuzuführen.
  • Gleichzeitig arbeitet in der Innenraum-Kühlvorrichtung 170 die vierte Wasserpumpe 172, und das Kühlmittel wird entlang der vierten Leitung 171 zirkuliert.
  • Das entlang der vierten Leitung 171 zirkulierte Kühlmittel kann in den Kühler 174 eingeführt werden, während es durch Wärmeaustausch mit dem Kältemittel in dem Verdampfer 156 gekühlt wird.
  • Das heißt, die in das HVAC-Modul eingeführte Außenluft wird, während sie durch den Kühler 174 hindurchtritt, durch das in den Kühler 174 eingeführte Niedrigtemperatur-Kühlmittel entfeuchtet.
  • Danach wird die Außenluft, während sie durch die Heizung 144 hindurchtritt, in den Hochtemperaturzustand geändert und in den Innenraum des Fahrzeuges eingeführt, so dass der Innenraum des Fahrzeuges geheizt und entfeuchtet wird.
  • Dementsprechend ist es, wie oben beschrieben, mit dem Wärmepumpensystem 100 für ein Fahrzeug gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung möglich, ein System durch Verwendung des Wärmetauschers 160, in welchem ein Kühlmittel und ein Kältemittel Wärme miteinander tauschen, in einem Elektrofahrzeug zu vereinfachen, um die Temperatur des Batteriemoduls 122 entsprechend dem Modus des Fahrzeuges zu steuern.
  • Darüber hinaus ist es gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung möglich, die Heizungseffizienz durch wahlweises Rückgewinnen der von der äußeren Wärmequelle oder dem elektrischen Bauteil 116 erzeugten Abwärme in dem Heizungsmodus des Fahrzeuges und Verwenden der zurückgewonnenen Abwärme für die Innenraumheizung zu verbessern.
  • Darüber hinaus ist es gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung möglich, durch wahlweisen Austausch von Wärme zwischen der von dem Kältemittel während der Kondensation und Verdampfung des Kältemittels erzeugten Wärmeenergie und dem Kühlmittel und durch Steuerung der Innentemperatur des Fahrzeuges durch Verwenden des dem Wärmeaustausch unterzogenen Niedrig- oder Hochtemperatur-Kühlmittels das System zu vereinfachen und die Anordnung des Verbindungsrohres, durch welches hindurch das Kältemittel zirkuliert wird, zu vereinfachen.
  • Ferner ist es gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung möglich, die Gesamtfahrstrecke eines Fahrzeuges durch effiziente Steuerung der Temperatur des Batteriemoduls 122, um eine optimale Leistung des Batteriemoduls 122 vorzuweisen, und eine wirksame Handhabung des Batteriemoduls 122 zu erhöhen.
  • Außerdem ist es gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung möglich, die Zentralisierte-Energie-Vorrichtung 150, die Wärmeenergie durch die Kondensation und Verdampfung des Kältemittels erzeugt, zu modularisieren und durch Verwendung eines Hochleistungskältemittels die Größe und das Gewicht zu reduzieren und das Auftreten von Geräuschen, Vibrationen und Betriebsinstabilität im Vergleich zu herkömmlichen Klimaanlagen zu verhindern.
  • Darüber hinaus ist es gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung möglich, durch Verwendung der Kühlmittelheizung, die bei der Innenraum-Heizvorrichtung zum Unterstützen der Innenraumheizung verwendet wird, die Kosten und das Gewicht zu reduzieren.
  • Ferner ist es gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung möglich, durch Vereinfachung des gesamten Systems die Herstellungskosten und das Gewicht zu reduzieren und die Raumausnutzung zu verbessern.
  • Darüber hinaus bezeichnet der Begriff bezogen auf eine Steuervorrichtung, wie „Steuereinrichtung“, „Steuervorrichtung“, „Steuereinheit“, „Steuergerät“, „Steuermodul“ oder „Server“ usw. eine Hardware-Vorrichtung, die einen Speicher und einen Prozessor aufweist, welcher konfiguriert ist, um einen oder mehrere Schritte auszuführen, die als eine Algorithmus-Struktur interpretiert werden. Der Speicher speichert Algorithmus-Schritte, und der Prozessor führt die Algorithmus-Schritte aus, um einen oder mehrere Prozesse eines Verfahrens entsprechend verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung durchzuführen. Die Steuervorrichtung gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann durch einen nichtflüchtigen Speicher, der konfiguriert ist, um Algorithmen zur Steuerung des Betriebs verschiedener Komponenten eines Fahrzeuges oder Daten über Software-Befehle zum Ausführen der Algorithmen zu speichern, und ein Prozessor realisiert werden, der konfiguriert ist, um einen oben beschriebenen Betrieb mittels der in dem Speicher gespeicherten Daten durchzuführen. Der Speicher und der Prozessor können einzelne Chips sein. Alternativ können der Speicher und der Prozessor in einen einzigen Chip integriert sein. Der Prozessor kann als ein oder mehrere Prozessoren realisiert sein. Der Prozessor kann verschiedene Logikschaltkreise und Betriebsschaltkreise aufweisen, kann Daten entsprechend einem von dem Speicher bereitgestellten Programm verarbeiten, und kann ein Steuersignal entsprechend dem Verarbeitungsergebnis erzeugen.
  • Die Steuervorrichtung kann wenigstens ein Mikroprozessor sein, der durch ein vorbestimmtes Programm betrieben wird, welches eine Reihe von Befehlen zum Ausführen des Verfahrens, das in den oben genannten verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthalten ist, aufweisen kann.
  • Die oben beschriebene Erfindung kann auch als computerlesbare Codes in einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium realisiert sein. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium ist irgendeine Datenspeichervorrichtung, die Daten speichern kann, welche danach von einem Computersystem gelesen werden können, und die Programm instruktionen speichern und ausführen kann, welche danach von einem Computersystem gelesen werden können. Beispiele des computerlesbaren Aufzeichnungsmediums umfassen ein Festplattenlaufwerk (HDD), eine Festkörperplatte (SSD), ein Siliziumplattenlaufwerk (SDD), einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), CD-ROMs, Magnetbänder, Disketten, optische Datenspeichervorrichtungen, usw. und eine Realisierung als Trägerwellen (z.B. Übertragung über das Internet). Beispiele der Programminstruktion umfassen sowohl einen Maschinen-Sprachcode, wie jenen, der von einem Compiler erzeugt wird, als auch einen Hochniveau-Sprachcode, welcher durch einen Computer mittels eines Interpreters oder dergleichen ausgeführt wird.
  • In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann jeder oben beschriebene Vorgang mittels einer Steuervorrichtung durchgeführt werden, und die Steuervorrichtung kann durch eine Mehrzahl von Steuervorrichtungen oder eine integrierte einzige Steuervorrichtung konfiguriert sein.
  • In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Steuervorrichtung in einer Form von Hardware oder Software realisiert sein, oder kann in einer Kombination von Hardware und Software realisiert sein.
  • Darüber hinaus bedeuten die Begriffe, wie „Einheit“, „Modul“ usw., die in der Beschreibung enthalten sind, Einheiten zum Verarbeiten wenigstens einer Funktion oder eines Vorgangs, welche durch Hardware, Software oder eine Kombination davon realisiert sein können.
  • Zur Erleichterung der Erklärung und zur genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „ober“, „unter“, „inner“, „äußer“, „oben“, „unten“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorder“, „hinter“, „zurück“, „innen“, „außen“, „innerhalb“, „außerhalb“, „innere“, „äußere“, „vorwärts“ und „rückwärts“ verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf die Positionen dieser Merkmale, wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben. Es versteht sich ferner, dass sich der Begriff „verbinden“ oder seine Abwandlungen auf sowohl eine direkte als auch eine indirekte Verbindung beziehen.

Claims (19)

  1. Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, wobei das Wärmepumpensystem aufweist: ein erstes Ventil (V1), das konfiguriert ist, um eine Strömung eines darin eingeführten Kühlmittels zu steuern, eine Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung (110), die eine erste Leitung (111), die mit dem ersten Ventil (V1) verbunden ist, und einen Radiator (112) und eine erste Wasserpumpe (114), die in der ersten Leitung (111) vorgesehen sind, aufweist und konfiguriert ist, um das Kühlmittel in der ersten Leitung (111) zu zirkulieren, um wenigstens ein elektrisches Bauteil (116) zu kühlen, das in der ersten Leitung (111) vorgesehen ist, eine Batterie-Kühlvorrichtung (120), die eine zweite Leitung (121), die mit dem ersten Ventil (V1) verbunden ist, und eine zweite Wasserpumpe (124) und ein Batteriemodul (122), die in der zweiten Leitung (121) vorgesehen sind, aufweist und konfiguriert ist, um ein Kühlmittel zu dem Batteriemodul (122) zu zirkulieren, eine Innenraum-Heizvorrichtung (140), die eine dritte Leitung (141), die mit dem ersten Ventil (V1) verbunden ist, um einen Innenraum des Fahrzeuges durch ein Hochtemperatur-Kühlmittel zu heizen, und eine dritte Wasserpumpe (142) und eine Heizung (144) aufweist, die über die dritte Leitung (141) miteinander verbunden sind, eine Innenraum-Kühlvorrichtung (170), die eine vierte Wasserpumpe (172) und einen Kühler (174) aufweist, die über eine vierte Leitung (171) miteinander verbunden sind, um den Innenraum des Fahrzeuges durch ein Niedrigtemperatur-Kühlmittel zu kühlen, eine Zentralisierte-Energie(CE)-Vorrichtung (150), die eine Temperatur des Kühlmittels durch Austausch von Wärme zwischen Wärmeenergie, die während der Kondensation und Verdampfung eines in einer Kältemittelleitung (151) zirkulierten Kältemittels erzeugt wird, und dem eingeführten Kühlmittel steuert, um der Innenraum-Heizvorrichtung (140) das Hochtemperatur-Kühlmittel zuzuführen und der Innenraum-Kühlvorrichtung (170) das Niedrigtemperatur-Kühlmittel zuzuführen, und einen Wärmetauscher (160), welcher über eine Kältemittelverbindungsleitung (163) mit der Zentralisierte-Energie-Vorrichtung (150) verbunden ist, so dass das Kältemittel wahlweise zirkuliert wird, in einer über das erste Ventil (V1) oder ein zweites Ventil (V2) mit der ersten Leitung (111) und der zweiten Leitung (121) verbundenen fünften Leitung (161) vorgesehen ist und wahlweise Wärme des eingeführten Kühlmittels mit dem Kältemittel tauscht, um die Temperatur des Kühlmittels zu steuern, wobei das erste Ventil (V1) wenigstens eine Öffnung (P1, P2, P3, P4, P5) aufweist, durch welche hindurch das Kühlmittel eingeführt oder abgeführt wird.
  2. Wärmepumpensystem nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Öffnung aufweist: eine erste Öffnung (P1), mit welcher ein mit dem wenigstens einen elektrischen Bauteil (116) verbundener erster Endabschnitt der ersten Leitung (111) verbunden ist, eine zweite Öffnung (P2), mit welcher ein erster Endabschnitt einer sechsten Leitung (131) verbunden ist, um ein Kühlmittel einem in der Zentralisierte-Energie-Vorrichtung (150) vorgesehenen Kondensator (153) zuzuführen, eine dritte Öffnung (P3), mit welcher ein erster Endabschnitt der dritten Leitung (141) verbunden ist, eine vierte Öffnung (P4), mit welcher ein erster Endabschnitt der zweiten Leitung (121) verbunden ist, und eine fünfte Öffnung (P5), mit welcher ein erster Endabschnitt der fünften Leitung (161) verbunden ist.
  3. Wärmepumpensystem nach Anspruch 2, wobei ein zweiter Endabschnitt der ersten Leitung (111) mit dem zweiten Ventil (V2) verbunden ist, wobei ein zweiter Endabschnitt der zweiten Leitung (121) mit dem zweiten Ventil (V2) verbunden ist, wobei ein zweiter Endabschnitt der dritten Leitung (141) über ein in der sechsten Leitung (131) vorgesehenes drittes Ventil (V3) wahlweise verbindbar ist, und wobei die sechste Leitung (131) über das dritte Ventil (V3) mit einer Radiatorverbindungsleitung (117) verbunden ist, so dass sie durch einen Betrieb des dritten Ventils (V3) mit dem Radiator (112) wahlweise verbindbar ist.
  4. Wärmepumpensystem nach Anspruch 3, wobei ein erster Endabschnitt der Radiatorverbindungsleitung (117) mit dem dritten Ventil (V3) verbunden ist, und wobei ein zweiter Endabschnitt der Radiatorverbindungsleitung (117) mit dem Radiator (112) verbunden ist.
  5. Wärmepumpensystem nach Anspruch 3 oder 4, ferner aufweisend: eine Zuführleitung (133), die einen mit der dritten Leitung (141) verbundenen ersten Endabschnitt und einen mit dem Batteriemodul (122) verbundenen zweiten Endabschnitt aufweist, und eine Bypassleitung (118), die einen mit dem zweiten Ventil (V2) verbundenen ersten Endabschnitt und einen mit der ersten Leitung (111) zwischen dem Radiator (112) und der ersten Wasserpumpe (114) verbundenen zweiten Endabschnitt aufweist, so dass das Kühlmittel durch Umgehen des Radiators (112) zu dem wenigstens einen elektrischen Bauteil (116) zirkuliert wird.
  6. Wärmepumpensystem nach Anspruch 5, wobei, wenn das Batteriemodul (122) in einem Kühlungsmodus des Fahrzeuges gekühlt wird, in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung (110) das Kühlmittel durch einen Betrieb der ersten Wasserpumpe (114) in der ersten Leitung (111) zirkuliert wird, die erste Leitung (111) und die sechste Leitung (131) durch einen Betrieb des ersten Ventils (V1) miteinander verbunden sind, ein Abschnitt der ersten Leitung (111), der den Radiator (112) und das zweite Ventil (V2) miteinander verbindet, und die Bypassleitung (118) durch einen Betrieb des zweiten Ventils (V2) geschlossen sind, die sechste Leitung (131) und die Radiatorverbindungsleitung (117) durch einen Betrieb des dritten Ventils (V3) miteinander verbunden sind, die dritte Leitung (141) und die Zuführleitung (133) durch einen Betrieb des dritten Ventils (V3) geschlossen sind, das Kühlmittel, das entlang der ersten Leitung (111) strömt, in die erste Öffnung (P1) eingeführt wird und dann über die zweite Öffnung (P2) zu der sechsten Leitung (131) abgeführt und dem Kondensator (153) zugeführt wird, das Kühlmittel, das durch den Kondensator (153) hindurchtritt, über die geöffnete Radiatorverbindungsleitung (117) in den Radiator (112) eingeführt wird, in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung (110) das Kühlmittel entlang der geöffneten ersten Leitung (111), dem ersten Ventil (V1), der sechsten Leitung (131) und der Radiatorverbindungsleitung (117) zu dem Radiator (112), dem wenigstens einen elektrischen Bauteil (116) und dem Kondensator (153) zirkuliert wird, in der Batterie-Kühlvorrichtung (120) die zweite Wasserpumpe (124) arbeitet, die zweite Leitung (121) und die fünfte Leitung (161) durch einen Betrieb des ersten Ventils (V1) geöffnet sind, die zweite Leitung (121) und die fünfte Leitung (161) durch einen Betrieb des zweiten Ventils (V2) miteinander verbunden sind, das Kühlmittel, das entlang der zweiten Leitung (121) strömt, in die vierte Öffnung (P4) eingeführt wird und dann über die fünfte Öffnung (P5) zu der fünften Leitung (161) abgeführt und dem Wärmetauscher (160) zugeführt wird, das Kühlmittel, das durch den Wärmetauscher (160) hindurchtritt, entlang der über das zweite Ventil (V2) verbundenen zweiten Leitung (121) in das Batteriemodul (122) eingeführt wird, in der Batterie-Kühlvorrichtung (120) das Kühlmittel entlang der zweiten Leitung (121), dem ersten Ventil (V1) und der fünften Leitung (161) zu dem Batteriemodul (122) und dem Wärmetauscher (160) zirkuliert wird, in der Zentralisierte-Energie-Vorrichtung (150) jedes Bauelement arbeitet, um das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung (151) zu zirkulieren, und in der Innenraum-Kühlvorrichtung (170) die vierte Wasserpumpe (172) arbeitet, so dass das Kühlmittel entlang der vierten Leitung (171), die einen Verdampfer (156) und den Kühler (174) miteinander verbindet, zirkuliert wird, um das durch den Verdampfer (156), der in der Zentralisierte-Energie-Vorrichtung (150) vorgesehen ist, hindurchtretende Kühlmittel dem Kühler (174) zuzuführen.
  7. Wärmepumpensystem nach Anspruch 5 oder 6, wobei, wenn in einem Heizungsmodus des Fahrzeuges eine äußere Wärmequelle zurückgewonnen wird und eine Temperatur des Batteriemoduls (122) erhöht wird, in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung (110) und der Batterie-Kühlvorrichtung (120) jeweils zugeordnet die erste und die zweite Wasserpumpe (114, 124) arbeiten, die dritte Wasserpumpe (142) in der Innenraum-Heizvorrichtung (140) arbeitet, die erste Leitung (111) und die fünfte Leitung (161) durch einen Betrieb des ersten Ventils (V1) miteinander verbunden sind, ein Abschnitt der ersten Leitung (111), der den Radiator (112) und das zweite Ventil (V2) miteinander verbindet, durch einen Betrieb des zweiten Ventils (V2) geöffnet ist, die Bypassleitung (118) durch einen Betrieb des zweiten Ventils (V2) geschlossen ist, das Kühlmittel, das entlang der ersten Leitung (111) strömt, in die erste Öffnung (P1) eingeführt wird und dann über die fünfte Öffnung (P5) zu der fünften Leitung (161) abgeführt und dem Wärmetauscher (160) zugeführt wird, das Kühlmittel, das durch den Wärmetauscher (160) hindurchtritt, entlang der geöffneten ersten Leitung (111) in den Radiator (112) eingeführt wird, in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung (110) das Kühlmittel, das durch das wenigstens eine elektrische Bauteil (116) hindurchtritt, entlang der ersten Leitung (111), dem ersten Ventil (V1) und der fünften Leitung (161) durch den Wärmetauscher (160) hindurchtritt und dann eine Wärmequelle von einer Außenluft zurückgewinnt, während es entlang der geöffneten ersten Leitung (111) durch den Radiator (112) hindurchtritt, ein Abschnitt der zweiten Leitung (121), der das Batteriemodul (122) und das zweite Ventil (V2) miteinander verbindet, durch einen Betrieb des zweiten Ventils (V2) geschlossen ist, die zweite Leitung (121) durch einen Betrieb des ersten Ventils (V1) mit der sechsten Leitung (131) verbunden ist, in einem Zustand, in welchem die Radiatorverbindungsleitung (117) durch einen Betrieb des dritten Ventils (V3) geschlossen ist, die dritte Leitung (141) geöffnet ist, die Zuführleitung (133) mit dem Batteriemodul (122) verbunden ist, das Kühlmittel, das durch das Batteriemodul (122) hindurchtritt, entlang der zweiten Leitung (121) in die vierte Öffnung (P4) eingeführt wird und dann über die zweite Öffnung (P2) zu der sechsten Leitung (131) abgeführt und dem Kondensator (153) zugeführt wird, das Kühlmittel, das durch den Kondensator (153) hindurchtritt, entlang der geöffneten dritten Leitung (141) zu der Heizung (144) geführt wird, das Kühlmittel, das durch die Heizung (144) hindurchtritt, entlang der dritten Leitung (141) in die dritte Öffnung (P3) eingeführt wird und dann von dem ersten Ventil (V1) über die zweite Öffnung (P2) zurück zu der sechsten Leitung (131) abgeführt und zurück in den Kondensator (153) eingeführt wird, ein Teil des Kühlmittels, das durch den Kondensator (153) hindurchtritt, zirkuliert wird, während es entlang der geöffneten Zuführleitung (133) zurück in das Batteriemodul (122) eingeführt wird, und in der Zentralisierte-Energie-Vorrichtung (150) jedes Bauelement arbeitet, so dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung (151) zirkuliert wird.
  8. Wärmepumpensystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei, wenn in einem Heizungsmodus des Fahrzeuges eine Abwärme des wenigstens einen elektrischen Bauteils (116) zurückgewonnen wird und eine Temperatur des Batteriemoduls (122) erhöht wird, in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung (110) und der Batterie-Kühlvorrichtung (120) jeweils zugeordnet die erste und die zweite Wasserpumpe (114, 124) arbeiten, die dritte Wasserpumpe (142) in der Innenraum-Heizvorrichtung (140) arbeitet, die erste Leitung (111) und die fünfte Leitung (161) durch einen Betrieb des ersten Ventils (V1) miteinander verbunden sind, ein Abschnitt der ersten Leitung (111), der den Radiator (112) und das zweite Ventil (V2) miteinander verbindet, durch einen Betrieb des zweiten Ventils (V2) geschlossen ist, die Bypassleitung (118) durch einen Betrieb des zweiten Ventils (V2) geöffnet ist, das Kühlmittel, das entlang der ersten Leitung (111) strömt, in die erste Öffnung (P1) eingeführt wird und dann über die fünfte Öffnung (P5) zu der fünften Leitung (161) abgeführt und dem Wärmetauscher (160) zugeführt wird, das Kühlmittel, das durch den Wärmetauscher (160) hindurchtritt, zirkuliert wird, während es entlang der geöffneten Bypassleitung (118) zurück in die erste Leitung (111), die mit dem wenigstens einen elektrischen Bauteil (116) verbunden ist, eingeführt wird, in der Elektrisches-Bauteil-Kühlvorrichtung (110), nachdem das Kühlmittel, das durch das wenigstens eine elektrische Bauteil (116) hindurchtritt, entlang der geöffneten ersten Leitung (111), dem ersten Ventil (V1) und der fünften Leitung (161) durch den Wärmetauscher (160) hindurchtritt, da das Kühlmittel entlang der geöffneten Bypassleitung (118) durch das wenigstens eine elektrische Bauteil (116) hindurchtritt, ohne durch den Radiator (112) hindurchzutreten, sich die Temperatur des Kühlmittels durch die Abwärme des wenigstens einen elektrischen Bauteils (116) erhöht, ein Abschnitt der zweiten Leitung (121), der das Batteriemodul (122) und das zweite Ventil (V2) miteinander verbindet, durch einen Betrieb des zweiten Ventils (V2) geschlossen ist, die zweite Leitung (121) durch einen Betrieb des ersten Ventils (V1) mit der sechsten Leitung (131) verbunden ist, in einem Zustand, in welchem die Radiatorverbindungsleitung (117) durch einen Betrieb des dritten Ventils (V3) geschlossen ist, die dritte Leitung (141) geöffnet ist, die Zuführleitung (133) mit dem Batteriemodul (122) verbunden ist, das Kühlmittel, das durch das Batteriemodul (122) hindurchtritt, entlang der zweiten Leitung (121) in die vierte Öffnung (P4) eingeführt wird und dann über die zweite Öffnung (P2) zu der sechsten Leitung (131) abgeführt und dem Kondensator (153) zugeführt wird, das Kühlmittel, das durch den Kondensator (153) hindurchtritt, entlang der geöffneten dritten Leitung (141) zu der Heizung (144) geführt wird, das Kühlmittel, das durch die Heizung (144) hindurchtritt, entlang der dritten Leitung (141) in die dritte Öffnung (P3) eingeführt wird und dann von dem ersten Ventil (V1) über die zweite Öffnung (P2) zurück zu der sechsten Leitung (131) abgeführt und zurück in den Kondensator (153) eingeführt wird, ein Teil des Kühlmittels, das durch den Kondensator (153) hindurchtritt, zirkuliert wird, während es entlang der geöffneten Zuführleitung (133) zurück in das Batteriemodul (122) eingeführt wird, und in der Zentralisierte-Energie-Vorrichtung (150) jedes Bauelement arbeitet, so dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung (151) zirkuliert wird.
  9. Wärmepumpensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Zentralisierte-Energie-Vorrichtung (150) aufweist: ein erstes Expansionsventil (155), welches über die Kältemittelleitung (151) mit dem Kondensator (153) verbunden ist, einen Verdampfer (156), welcher mit dem ersten Expansionsventil (155) über die Kältemittelleitung (151) verbunden ist, mit der vierten Leitung (171) verbunden ist und die Temperatur des Kühlmittels verringert, während er das Kältemittel durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel verdam pft, einen Kompressor (159), welcher in der Kältemittelleitung (151) zwischen dem Verdampfer (156) und dem Kondensator (153) vorgesehen ist, und einen Akkumulator (157), welcher in der Kältemittelleitung (151) zwischen dem Verdampfer (156) und dem Kompressor (159) vorgesehen ist, wobei ein erster Endabschnitt der Kältemittelverbindungsleitung (163) mit der Kältemittelleitung (151) zwischen dem Kondensator (153) und dem ersten Expansionsventil (155) verbunden ist, und ein zweiter Endabschnitt der Kältemittelverbindungsleitung (163) mit der Kältemittelleitung (151) zwischen dem Verdampfer (156) und dem Akkumulator (157) verbunden ist.
  10. Wärmepumpensystem nach Anspruch 9, wobei an einem vorderen Endabschnitt des Wärmetauschers (160) die Kältemittelverbindungsleitung (163) mit einem zweiten Expansionsventil (165) versehen ist, um eine Strömung des in den Wärmetauscher (160) eingeführten Kältemittels zu steuern und das Kältemittel wahlweise zu expandieren.
  11. Wärmepumpensystem nach Anspruch 10, wobei das zweite Expansionsventil (165) das in die Kältemittelverbindungsleitung (163) eingeführte Kältemittel expandiert und das Kältemittel in den Wärmetauscher (160) einführt, wenn das Batteriemodul (122) durch ein Kühlmittel, das Wärme mit dem Kältemittel tauscht, gekühlt wird oder wenn Abwärme von dem wenigstens einen elektrischen Bauteil (116) und dem Batteriemodul (122) wahlweise zurückgewonnen wird.
  12. Wärmepumpensystem nach Anspruch 10 oder 11, wobei das erste Expansionsventil (155) und das zweite Expansionsventil (165) elektronische Expansionsventile sind, die das Kältemittel wahlweise expandieren, während sie die Strömung des Kältemittels steuern.
  13. Wärmepumpensystem nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Innenraum-Heizvorrichtung (140) ferner eine Kühlmittelheizung (146) aufweist, die in der dritten Leitung (141) zwischen dem dritten Ventil (V3) und der dritten Wasserpumpe (142) vorgesehen ist.
  14. Wärmepumpensystem nach Anspruch 13, ferner aufweisend: eine Zuführleitung (133), die einen mit der dritten Leitung (141) zwischen der Kühlmittelheizung (146) und der dritten Wasserpumpe (142) verbundenen ersten Endabschnitt und einen mit dem Batteriemodul (122) verbundenen zweiten Endabschnitt aufweist.
  15. Wärmepumpensystem nach Anspruch 13 oder 14, wobei in einem Heizungsmodus des Fahrzeuges die Kühlmittelheizung (146) arbeitet, wenn die Temperatur des der Heizung (144) zugeführten Kühlmittels geringer als eine Zieltemperatur ist oder wenn sich eine Temperatur des Batteriemoduls (122) erhöht.
  16. Wärmepumpensystem nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Innenraum-Heizvorrichtung (140) ferner eine Luftheizung aufweist, die an einer Rückseite der Heizung (144) vorgesehen ist, um die durch die Heizung (144) hindurchtretende Außenluft wahlweise zu erwärmen.
  17. Wärmepumpensystem nach einem der Ansprüche 3 bis 16, wobei das erste Ventil (V1) ein Fünfwegeventil ist, das zweite Ventil (V2) ein Vierwegeventil ist, und das dritte Ventil (V3) ein Dreiwegeventil ist.
  18. Wärmepumpensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Wärmetauscher (160) Abwärme, die von dem wenigstens einen elektrischen Bauteil (116) oder dem Batteriemodul (122) erzeugt wird, zurückgewinnt oder eine Temperatur des Batteriemoduls (122) entsprechend einem Kühlungsmodus oder einem Heizungsmodus des Fahrzeuges steuert.
  19. Wärmepumpensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei, wenn eine Entfeuchtung in einem Heizungsmodus des Fahrzeuges erforderlich ist, die vierte Wasserpumpe (172) arbeitet, die in der Innenraum-Kühlvorrichtung (170) vorgesehen ist, und das Kältemittel einem Verdampfer (156) zugeführt wird, der in der Zentralisierte-Energie-Vorrichtung (150) vorgesehen ist.
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