DE102022126785A1 - Wärmepumpensystem für ein fahrzeug - Google Patents

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Seong-Bin Jeong
Dong Seok Oh
Namho Park
Yeonho Kim
Jeawan Kim
Man Hee Park
Jae Yeon Kim
Wan Je Cho
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Hyundai Motor Co
Kia Corp
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Abstract

Ein Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug weist ein Ventil (102), eine Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung (110), eine Batteriekühlvorrichtung (120), eine Innenheizvorrichtung (140), eine Innenkühlvorrichtung (170), eine CE-Vorrichtung (150) und eine Wärmetauscher (160) auf, um die Temperatur eines Batteriemoduls (122) durch Verwendung des Wärmetauschers (160) zu steuern, in dem ein Kühlmittel und ein Kältemittel Wärme tauschen, und um Wärme von verschiedenen Wärmequellen in einem Heizmodus eines Fahrzeugs für die Innenraumheizung zurückzugewinnen und zu verwenden, um die Heizeffizienz zu verbessern.

Description

  • HINTERGRUND DER VORLIEGENDEN OFFENBARUNG/ERFINDUNG
  • Gebiet der vorliegenden Offenbarung/Erfindung
  • Die vorliegende Offenbarung/Erfindung betrifft ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung/Erfindung ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, das selektiv einen Wärmetauscher verwendet, in dem ein Kältemittel und ein Kühlmittel Wärme tauschen, um eine Temperatur eines Batteriemoduls einzustellen, und das selektiv ein Kühlmittel mit einer hohen Temperatur und ein Kühlmittel mit einer niedrigen Temperatur zum Kühlen oder Heizen eines Innenraums eines Fahrzeugs verwendet.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Im Allgemeinen weist ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug eine Klimaanlagenvorrichtung auf, die ein Kältemittel zirkuliert, um einen Innenraum des Fahrzeugs zu heizen oder zu kühlen.
  • Die Klimaanlagenvorrichtung, die den Innenraum des Fahrzeugs unabhängig von einer Änderung der Außentemperatur auf einer angemessenen Temperatur halten soll, um eine komfortable Innenumgebung aufrechtzuerhalten, ist eingerichtet, um den Innenraum des Fahrzeugs durch Wärmetausch mit einem Verdampfer in einem Vorgang zu heizen und kühlen, bei dem ein durch den Betrieb eines Kompressors ausgegebenes Kältemittel durch einen Kondensator, einen Sammeltrockner, ein Expansionsventil und einen Verdampfer zum Kompressor zirkuliert wird.
  • Das heißt, die Klimaanlagenvorrichtung senkt in einem Kühlmodus z.B. im Sommer eine Temperatur und eine Feuchtigkeit des Innenraums durch Kondensieren eines Hochtemperatur-Hochdruck-Gasphasenkältemittels, das von dem Kompressor komprimiert wird, durch den Kondensator, durch Leiten des Kältemittels durch den Sammeltrockner und das Expansionsventil, und dann durch Verdampfen des Kältemittels in dem Verdampfer.
  • In letzter Zeit, da das Interesse an Energieeffizienz und das Problem der Umweltverschmutzung von Tag zu Tag zunimmt, besteht der Bedarf nach der Entwicklung eines umweltfreundlichen Fahrzeugs, das in der Lage ist, ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor im Wesentlichen zu ersetzen, und das umweltfreundliche Fahrzeug wird üblicherweise in ein Elektrofahrzeug, das durch die Verwendung einer Brennstoffzelle oder Elektrizität als Energiequelle angetrieben wird, und ein Hybridfahrzeug unterteilt, das durch die Verwendung eines Verbrennungsmotors und einer elektrischen Batterie angetrieben wird.
  • In dem Elektrofahrzeug oder dem Hybridfahrzeug unter diesen umweltfreundlichen Fahrzeugen wird keine separate Heizung verwendet, im Gegensatz zu einer Klimaanlage eines allgemeinen Fahrzeugs, und eine Klimaanlage, die in dem umweltfreundlichen Fahrzeug verwendet wird, wird im Allgemeinen als ein Wärmepumpensystem bezeichnet.
  • Das Elektrofahrzeug erzeugt Antriebskraft durch Umwandlung von chemischer Reaktionsenergie zwischen Sauerstoff und Wasserstoff in elektrische Energie. Bei dem vorliegenden Vorgang wird Wärmeenergie durch eine chemische Reaktion in einer Brennstoffzelle erzeugt. Daher ist es für das Sicherstellen der Leistung der Brennstoffzelle erforderlich, die erzeugte Wärme effektiv abzuführen.
  • Darüber hinaus erzeugt das Hybridfahrzeug Antriebskraft, indem es einen Motor antreibt, der mit Strom aus der oben beschriebenen Brennstoffzelle oder einer elektrischen Batterie versorgt wird, zusammen mit einem Verbrennungsmotor, der mit einem allgemeinen Kraftstoff betrieben wird. Daher sollte die von der Brennstoffzelle oder der Batterie und dem Motor erzeugte Wärme wirksam abgeführt werden, um die Leistung des Motors sicherzustellen.
  • Daher sollten in dem Hybridfahrzeug oder dem Elektrofahrzeug gemäß der verwandten Technik eine Kühlvorrichtung und eine Batteriekühlvorrichtung eingerichtet sein, die jeweils getrennte geschlossene Kreisläufe haben, um die Wärmeerzeugung in dem Motor, einer elektrischen Komponente und der Batterie einschließlich der Brennstoffzelle zusammen mit dem Wärmepumpensystem zu verhindern.
  • Dies hat den Nachteil, dass die Größe und das Gewicht des Kühlmoduls vorne im Fahrzeug zunehmen und die Anordnung der Verbindungsleitungen, die das Kältemittel oder das Kühlmittel an das Wärmepumpensystem, die Kühlvorrichtung und die Batteriekühlvorrichtung zuführen, auf engem Raum kompliziert wird.
  • Weiter, da das Batteriekühlsystem, das die Batterie je nach Zustand des Fahrzeugs heizt oder kühlt, separat vorgesehen ist, so dass die Batterie eine optimale Leistung hat, wird außerdem eine Mehrzahl von Ventilen verwendet, um die jeweiligen Verbindungsleitungen miteinander zu verbinden, und Geräusche und Vibrationen aufgrund des häufigen Öffnens oder Schließens dieser Ventile werden in den Innenraum des Fahrzeugs übertragen, so dass sich der Fahrkomfort verschlechtert.
  • Weiter ergeben sich beim Heizen des Fahrzeuginnenraums die Nachteile, dass sich die Heizleistung aufgrund einer fehlenden Wärmequelle verschlechtert, der Stromverbrauch durch den Einsatz einer elektrischen Heizung steigt und die Leistungsaufnahme des Kompressors erhöht wird.
  • Die Informationen, die in diesem Hintergrundabschnitt enthalten sind, dienen nur dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung/Erfindung und sollen nicht als eine Anerkennung oder als Hinweis darauf verstanden werden, dass diese Informationen zum Stand der Technik gehören, der dem Fachmann bereits bekannt ist.
  • KURZERLÄUTERUNG
  • Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Offenbarung/Erfindung betreffen das Bereitstellen eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug zum Steuern bzw. Einstellen der Temperatur eines Batteriemoduls unter Verwendung einen Wärmetauscher, in dem ein Kühlmittel und ein Kältemittel Wärme tauschen, und zur Rückgewinnung und Nutzung von Wärme aus verschiedenen Wärmequellen in einem Heizmodus eines Fahrzeugs für die Innenraumheizung, um die Heizeffizienz zu verbessern.
  • Ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung weist auf: ein Ventil (bspw. Kühlmittelventil, wie z.B. ein Kühlwasserventil), das eingerichtet ist, um ein Strömen von Kühlmittel, das einströmt, zu steuern, eine Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung bzw. eine Kühlvorrichtung einer elektrischen Komponente (im Weiteren kurz: Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung), die eine Kühlmittelleitung, die mit dem Ventil verbunden ist, und einen Kühler (engl. „radiator“; bspw. ein Fahrzeugkühler, bspw. als Kühlmittel-Luft-Wärmetauscher ausgeführt) und eine erste Pumpe aufweist, die in der Kühlmittelleitung vorgesehen ist, und die ein Kühlmittel in der Kühlmittelleitung zirkulieren lässt, um zumindest eine elektrische Komponente, die in der Kühlmittelleitung vorgesehen ist, zu kühlen, eine Batteriekühlvorrichtung, die eine Batteriekühlmittelleitung, die mit dem Ventil verbunden ist, und eine zweite Pumpe und ein Batteriemodul aufweist, das in der Batteriekühlmittelleitung vorgesehen ist, und ein Kühlmittel zu dem Batteriemodul zirkulieren lässt, eine Innenheizvorrichtung (bspw. Innenraumheizvorrichtung), die eine erste Verbindungsleitung, die mit dem Ventil verbunden ist, um das Fahrzeuginnere unter Verwendung eines Hochtemperatur-Kühlmittels zu heizen, und eine dritte Pumpe und ein Heizgerät (bspw. ein Kühlmittel-Luft-Wärmetauscher) aufweist, die in der ersten Verbindungsleitung vorgesehen sind, eine Innenkühlvorrichtung (bspw. Innenraumkühlvorrichtung), die eine vierte Pumpe und einen weiteren Kühler aufweist, die durch eine zweite Verbindungsleitung miteinander verbunden sind, um das Fahrzeuginnere unter Verwendung eines Niedertemperatur-Kühlmittels zu kühlen, eine Zentrale-Energie-Vorrichtung (engl. „centralized energy“ device; hierin auch kurz: CE-Vorrichtung), die mit der Innenheizvorrichtung durch das Ventil verbunden ist, um ein Kühlmittel mit einer hohen Temperatur der Innenheizvorrichtung zuzuführen und ein Kühlmittel mit einer niedrigen Temperatur der Innenkühlvorrichtung zuzuführen, die mit der zweiten Verbindungsleitung verbunden ist, und die eine Temperatur des Kühlmittels durch Wärmetausch von thermischer Energie steuert, die während der Kondensation und Verdampfung von Kältemittel, das in der Kältemittelleitung zirkuliert, mit dem Kühlmittel erzeugt wird, das durch den Betrieb des Ventils zugeführt wird, und einen Wärmetauscher (engl. sog. „chiller“, d.h., Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher), der über eine Kältemittelverbindungsleitung mit der Zentrale-Energie-Vorrichtung verbunden ist, so dass das Kältemittel selektiv zirkuliert wird, die über eine Wärmetauscherverbindungsleitung mit dem Ventil verbunden ist und das selektiv zugeführte Kühlmittel mit dem Kältemittel wärmetauscht, um die Temperatur des Kältemittels zu steuern.
  • Das Ventil kann beispielsweise aufweisen: einen ersten Anschluss, der mit der Kühlmittelleitung verbunden ist, die mit der zumindest einen elektrischen Komponente verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit einem Endabschnitt der Kondensatorverbindungsleitung verbunden ist, um dem in der Zentrale-Energie-Vorrichtung vorgesehenen Kondensator ein Kühlmittel zuzuführen, einen dritten Anschluss, der mit einer Versorgungsleitung verbunden ist, die mit der ersten Verbindungsleitung verbunden ist, einen vierten Anschluss, der mit der Kühlmittelleitung verbunden ist, die mit dem Kühler verbunden ist, einen fünften Anschluss, der mit einer Bypassleitung verbunden ist, die mit dem Kühler unter Umgehung der ersten Pumpe und der zumindest einen elektrischen Komponente verbunden ist, und einen sechsten Anschluss, der mit einem Endabschnitt der Wärmetauscherverbindungsleitung verbunden ist, so dass das Kühlmittel aus dem Wärmetauscher ausgegeben wird.
  • Das Ventil kann beispielsweise aufweisen: einen siebten Anschluss, der mit einem Endabschnitt der Batteriekühlmittelleitung verbunden ist, einen achten Anschluss, der mit dem anderen Endabschnitt der Batteriekühlmittelleitung verbunden ist, einen neunten Anschluss, der mit dem anderen Endabschnitt der Wärmetauscherverbindungsleitung verbunden ist, um das Kühlmittel dem Wärmetauscher zuzuführen, einen zehnte Anschluss, der mit dem anderen Endabschnitt der Kondensatorverbindungsleitung verbunden ist, so dass das Kühlmittel, das durch den Kondensator hindurchgetreten ist, in das Ventil einströmt, einen elften Anschluss, der mit einer Kühlerverbindungsleitung verbunden ist, die das Ventil und den Kühler separat von der Kühlmittelleitung und der Bypassleitung verbindet, und einen zwölften Anschluss, der mit der ersten Verbindungsleitung verbunden ist, die mit der dritten Pumpe verbunden ist.
  • Wenn beispielsweise das Batteriemodul im Kühlmodus des Fahrzeugs gekühlt wird, kann das Kühlmittel in der Kühlmittelleitung durch den Betrieb der ersten Pumpe in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung zirkuliert werden, kann das entlang der Kühlmittelleitung strömende Kühlmittel in den ersten Anschluss einströmen und dann durch den zweiten Anschluss in die Kondensatorverbindungsleitung ausgegeben werden, um dem Kondensator zugeführt zu werden, kann das Kühlmittel, das durch den Kondensator hindurchgetreten ist, durch den zehnten Anschluss in das Ventil einströmen und dann durch die mit dem elften Anschluss verbundene Kühlerverbindungsleitung zum Kühler einströmen, kann das Kühlmittel durch den Betrieb der zweiten Pumpe in der Batteriekühlvorrichtung in der Batteriekühlleitung zirkulieren, kann das vom Ventil zur Batteriekühlleitung, die mit dem siebten Anschluss verbunden ist, eingeströmte Kühlmittel durch das Batteriemodul strömen und dann durch den achten Anschluss in das Ventil einströmen, kann das Kühlmittel, das von dem Ventil zu der mit dem neunten Anschluss verbundenen
  • Wärmetauscherverbindungsleitung einströmt, durch den Wärmetauscher strömen, dann entlang der mit dem sechsten Anschluss verbundenen Wärmetauscherverbindungsleitung in das Ventil einströmen und dann wieder entlang der Batteriekühlmittelleitung und der Wärmetauscherverbindungsleitung zirkulieren, während es zu dem siebten Anschluss ausgegeben wird, kann in der CE-Vorrichtung jedes Element (bspw. jede Komponente der CE-Vorrichtung) so betrieben werden, dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung zirkuliert, und kann die vierte Pumpe so betrieben werden, dass Kühlmittel entlang der zweiten Verbindungsleitung, die einen Verdampfer und einen weiteren Kühler (bspw. der Innenkühlvorrichtung, d.h., bspw. einen Innenkühlvorrichtung-Kühler) verbindet, gepumpt wird, um das Kühlmittel, das durch den in der CE-Vorrichtung vorgesehenen Verdampfer strömt, dem Kühler in der Innenkühlvorrichtung zuzuführen.
  • Beispielsweise beim Kühlen der zumindest einen elektrischen Komponente und des Batteriemoduls unter Verwendung von Kühlmittel, das durch den Kühler im Kühlmodus des Fahrzeugs gekühlt wird, können die erste und die zweite Pumpe jeweilig in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung und in der Batteriekühlvorrichtung betrieben werden, kann das entlang der Kühlmittelleitung strömende Kühlmittel in den ersten Anschluss einströmen und dann von dem Ventil durch den siebten Anschluss in die Batteriekühlmittelleitung ausgegeben werden, kann das in die Batteriekühlmittelleitung ausgegebene Kühlmittel entlang der Batteriekühlmittelleitung durch das Batteriemodul strömen und dann durch den achten Anschluss in das Ventil einströmen, kann das in das Ventil eingeströmte Kühlmittel durch den zweiten Anschluss in die Kondensatorverbindungsleitung ausgegeben und dem Kondensator zugeführt werden, kann das durch den Kondensator hindurchgetretene Kühlmittel durch den zehnten Anschluss in das Ventil einströmen und dann durch die mit dem elften Anschluss verbundene Kühlerverbindungsleitung in den Kühler einströmen, kann in der CE-Vorrichtung jedes Element so betrieben werden, dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung zirkuliert, und kann die vierte Pumpe so betrieben werden, dass das Kühlmittel entlang der zweiten Verbindungsleitung, die einen Verdampfer und den weiteren Kühler verbindet, gepumpt wird, um das Kühlmittel, das durch den in der CE-Vorrichtung vorgesehenen Verdampfer hindurchgetreten ist, dem weiteren Kühler in der Innenkühlvorrichtung zuzuführen.
  • Wenn beispielsweise im Heizmodus des Fahrzeugs Wärme von der externen Wärmequelle zurückgewonnen wird und eine Temperatur des Batteriemoduls erhöht wird, können die erste und die zweite Pumpe jeweilig in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung und in der Batteriekühlvorrichtung betrieben werden, kann die dritte Pumpe in der Innenheizvorrichtung betrieben werden, kann das entlang der Kühlmittelleitung strömende Kühlmittel in den ersten Anschluss einströmen und dann von dem Ventil durch den neunten Anschluss in die Wärmetauscherverbindungsleitung ausgegeben werden, kann das in die Wärmetauscherverbindungsleitung ausgebenen Kühlmittel entlang der Wärmetauscherverbindungsleitung durch den Wärmetauscher strömen und dann durch den sechsten Anschluss in das Ventil einströmen, kann das in das Ventil eingeströmte Kühlmittel durch den vierten Anschluss in die mit dem Kühler verbundene Kühlmittelleitung einströmen und Wärme von der Wärmequelle aus der Außenluft zurückgewinnen, während es durch den Kühler strömt, kann das vom Ventil durch den siebten Anschluss in die Batteriekühlmittelleitung ausgegebene Kühlmittel entlang der Batteriekühlmittelleitung durch das Batteriemodul strömen und dann durch den achten Anschluss in das Ventil einströmen, kann das in den achten Anschluss eingeströmte Kühlmittel über den zweiten Anschluss in die Kondensatorverbindungsleitung ausgegeben und dem Kondensator zugeführt werden, kann das durch den Kondensator hindurchgetretene Kühlmittel über den zehnten Anschluss in das Ventil einströmen und dann über die mit dem zwölften Anschluss verbundene erste Verbindungsleitung dem Heizgerät zugeführt werden, kann das durch das Heizgerät hindurchgetretene Kühlmittel über die mit der ersten Verbindungsleitung verbundene Kondensatorverbindungsleitung (bspw. über das Ventil) durch den Kondensator strömen und dann über den zehnten Anschluss in das Ventil einströmen, kann ein Teil des Kühlmittels, das in das Ventil durch den zehnten Anschluss eingeströmt ist, (bspw. erneut, z.B. nach dem Hindurchtreten durch das Heizgerät) in das Ventil durch den dritten Anschluss entlang der Versorgungsleitung einströmen und dann zirkulieren, während es entlang der Batteriekühlmittelleitung, die von dem Ventil durch den siebten Anschluss verbunden ist, zurück zum Batteriemodul strömt, und kann in der CE-Vorrichtung jedes Element so betrieben werden, dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung zirkuliert.
  • Wenn beispielsweise die Abwärme der zumindest einen elektrischen Komponente im Heizmodus des Fahrzeugs zurückgewonnen wird und eine Temperatur des Batteriemoduls erhöht wird, können die erste und die zweite Pumpe jeweilig in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung und in der Batteriekühlvorrichtung betrieben werden, kann die dritte Pumpe in der Innenheizvorrichtung betrieben werden, kann das entlang der Kühlmittelleitung strömende Kühlmittel in den ersten Anschluss einströmen und dann von dem Ventil durch den neunten Anschluss zu der Wärmetauscherverbindungsleitung ausgegeben werden, kann das in die Wärmetauscherverbindungsleitung ausgegebene Kühlmittel entlang der Wärmetauscherverbindungsleitung durch den Wärmetauscher strömen und dann durch den sechsten Anschluss in das Ventil einströmen, kann das in das Ventil eingeströmte Kühlmittel durch den fünften Anschluss in die Bypassleitung ausgegeben werden, kann das in die Bypassleitung ausgegebene Kühlmittel durch die zumindest eine elektrische Komponente entlang der Kühlmittelleitung strömen und kann die Temperatur durch die Abwärme der zumindest einen elektrischen Komponente ansteigen, kann das vom Ventil durch den siebten Anschluss in die Batteriekühlmittelleitung ausgegebene Kühlmittel entlang der Batteriekühlmittelleitung durch das Batteriemodul strömen und dann durch den achten Anschluss in das Ventil einströmen, kann das in den achten Anschluss eingeströmte Kühlmittel durch den zweiten Anschluss in die Kondensatorverbindungsleitung ausgegeben und dem Kondensator zugeführt werden, kann das durch den Kondensator hindurchgetreten Kühlmittel durch den zehnten Anschluss in das Ventil einströmen und dann durch die erste Verbindungsleitung, die mit dem zwölften Anschluss verbunden ist, dem Heizgerät zugeführt werden, kann das Kühlmittel, das durch das Heizgerät hindurchgetreten ist, durch den Kondensator entlang der Kondensatorverbindungsleitung, die mit der ersten Verbindungsleitung verbunden ist (bspw. über das Ventil), zugeführt werden und dann durch den zehnten Anschluss in das Ventil einströmen, kann ein Teil des Kühlmittels, das durch den zehnten Anschluss in das Ventil eingeströmt ist, (bspw. erneut durch das Heizgerät hindurch und) durch den dritten Anschluss entlang der Versorgungsleitung in das Ventil einströmen und dann zirkuliert werden, während es entlang der Batteriekühlmittelleitung, die vom Ventil durch den siebten Anschluss verbunden ist, zurück zum Batteriemodul einströmt, und kann in der CE-Vorrichtung jedes Element so betrieben werden, dass das Kältemittel entlang der Kältemittelmittelleitung zirkuliert.
  • Beispielsweise kann die Wärmetauscher die Temperatur des Kältemittels durch Wärmetausch des Kühlmittels und des Kältemittels erhöhen, um die Abwärme des Kühlmittels zurückzugewinnen, dessen Temperatur gestiegen ist, während es durch die zumindest eine elektrische Komponente hindurchgetreten ist.
  • Beispielsweise können bei der Rückgewinnung von Wärme von der externen Wärmequelle im Heizmodus des Fahrzeugs und bei der Rückgewinnung der Abwärme des Batteriemoduls die erste und die zweite Pumpe jeweilig in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung und in der Batteriekühlvorrichtung betrieben werden, kann die dritte Pumpe in der Innenheizvorrichtung betrieben werden, kann das entlang der Kühlmittelleitung strömende Kühlmittel in den ersten Anschluss einströmen und dann von dem Ventil durch den siebten Anschluss in die Batteriekühlmittelleitung ausgegeben werden, kann das zur Batteriekühlmittelleitung durch den siebten Anschluss ausgegebene Kühlmittel durch den achten Anschluss in das Ventil einströmen, in einem Zustand, in dem die Temperatur durch die Abwärme des Batteriemoduls ansteigt, während es entlang der Batteriekühlmittelleitung durch das Batteriemodul strömt, kann das in den achten Anschluss eingeströmte Kühlmittel in die Wärmetauscherverbindungsleitung durch den neunten Anschluss ausgegeben werden, kann das in die Wärmetauscherverbindungsleitung ausgegebene Kühlmittel entlang der Wärmetauscherverbindungsleitung durch den Wärmetauscher strömen und dann in das Ventil durch den sechsten Anschluss einströmen, kann das in das Ventil eingeströmte Kühlmittel über den vierten Anschluss in die mit dem Kühler verbundene Kühlmittelleitung ausgegeben werden und beim Durchströmen des Kühlers Wärme von der Wärmequelle aus der Außenluft zurückgewinnen, kann das Kühlmittel über die mit dem zwölften Anschluss verbundene erste Verbindungsleitung vom Ventil zum Heizgerät in der Innenheizvorrichtung strömen, kann das Kühlmittel, das durch das Heizgerät hindurchgetreten ist, durch den Kondensator entlang der Kondensatorverbindungsleitung, die mit der ersten Verbindungsleitung verbunden ist (bspw. über das Ventil), hindurchtreten und dann durch den zehnten Anschluss in das Ventil einströmen, kann das Kühlmittel, das durch den zehnten Anschluss in das Ventil eingeströmt ist, durch den zwölften Anschluss in die erste Verbindungsleitung ausgegeben werden und entlang der ersten Verbindungsleitung und der Kondensatorverbindungsleitung zirkulieren und kann jedes Element in der CE-Vorrichtung so betrieben werden, dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung zirkuliert.
  • Im Heizmodus des Fahrzeugs können beispielsweise bei der Rückgewinnung der Abwärme der zumindest einen elektrischen Komponente und des Batteriemoduls die erste und die zweite Pumpe jeweilig in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung und in der Batteriekühlvorrichtung betrieben werden, kann die dritte Pumpe in der Innenheizvorrichtung betrieben werden, kann das entlang der Kühlmittelleitung strömende Kühlmittel in den ersten Anschluss einströmen und dann von dem Ventil durch den siebten Anschluss in die Batteriekühlmittelleitung ausgegeben werden, kann das durch den siebten Anschluss zur Batteriekühlmittelleitung ausgegebene Kühlmittel durch den achten Anschluss in das Ventil einströmen, in einem Zustand, in dem die Temperatur durch die Abwärme des Batteriemoduls ansteigt, während es entlang der Batteriekühlmittelleitung durch das Batteriemodul strömt, kann das durch den achten Anschluss in das Ventil ein eingeströmte Kühlmittel durch den neunten Anschluss in die Wärmetauscherverbindungsleitung ausgegeben werden, kann das in die Wärmetauscherverbindungsleitung ausgegebene Kühlmittel entlang der Wärmetauscherverbindungsleitung durch den Wärmetauscher strömen und dann durch den sechsten Anschluss in das Ventil einströmen, kann das durch den sechsten Anschluss in das Ventil eingeströmte Kühlmittel durch den fünften Anschluss in die Bypassleitung ausgegeben werden, kann das in die Bypassleitung ausgegebene Kühlmittel entlang der Kühlmittelleitung erneut durch die zumindest eine elektrische Komponente strömen und kann die Temperatur durch die Abwärme der zumindest einen elektrischen Komponente ansteigen, kann das Kühlmittel entlang der ersten Verbindungsleitung, die mit dem zwölften Anschluss verbunden ist, vom Ventil zum Heizgerät in der Heizvorrichtung strömen, kann das Kühlmittel, das durch das Heizgerät hindurchgetreten ist, durch den Kondensator entlang der Kondensatorverbindungsleitung, die mit der ersten Verbindungsleitung verbunden ist (bspw. über das Ventil), hindurchtreten und dann durch den zehnten Anschluss in das Ventil einströmen, kann das Kühlmittel, das durch den zehnten Anschluss in das Ventil eingeströmt ist, durch den zwölften Anschluss in die erste Verbindungsleitung ausgegeben werden und entlang der ersten Verbindungsleitung und der Kondensatorverbindungsleitung zirkulieren und kann in der CE-Vorrichtung jedes Element kann so betrieben werden, dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung zirkuliert.
  • Die zentrale Energievorrichtung kann beispielsweise aufweisen: einen Kondensator, der das Kältemittel durch Wärmetausch des Kältemittels und des Kühlmittels kondensiert, ein erstes Expansionsventil, das über die Kältemittelleitung mit dem Kondensator verbunden ist, einen Verdampfer, der über die Kältemittelleitung mit dem ersten Expansionsventil verbunden ist, mit der zweiten Verbindungsleitung verbunden ist und das Kältemittel durch Wärmetausch des Kältemittels und des Kühlmittels verdampft und gleichzeitig eine Temperatur des Kühlmittels absenkt, einen Kompressor, der in der Kältemittelleitung zwischen dem Verdampfer und dem Kondensator vorgesehen ist, und einen Akkumulator (bspw. Speicher, z.B. Sammeltrockner), der in der Kältemittelleitung zwischen dem Verdampfer und dem Kompressor vorgesehen ist, wobei ein Endabschnitt der Kältemittelverbindungsleitung mit der Kältemittelleitung verbunden sein kann, die den Kondensator und das erste Expansionsventil verbindet, und der andere Endabschnitt der Kältemittelverbindungsleitung mit der Kältemittelleitung zwischen dem Verdampfer und dem Akkumulator verbunden sein kann.
  • Beispielsweise kann ein zweites Expansionsventil vorgesehen sein, um die Strömung des in den Wärmetauscher einströmenden Kältemittels zu steuern und das Kältemittel in der Kältemittelverbindungsleitung an einer Vorderseite (bspw. stromaufwärts) des Wärmetauschers selektiv zu expandieren.
  • Beispielsweise kann das zweite Expansionsventil das in die Kältemittelverbindungsleitung einströmende Kältemittel expandieren, um in den Wärmetauscher zu strömen, wenn das Batteriemodul unter Verwendung des mit dem Kältemittel wärmegetauschten Kühlmittels gekühlt wird, oder kann selektiv Abwärme von der zumindest einen elektrischen Komponente und dem Batteriemodul zurückgewinnen.
  • Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Expansionsventil und dem zweiten Expansionsventil um elektronische Expansionsventile handeln, die das Kältemittel selektiv expandieren und gleichzeitig die Strömung des Kältemittels steuern.
  • Beispielsweise kann die Wärmetauscher Abwärme zurückgewinnen, die von der zumindest einen elektrischen Komponente oder dem Batteriemodul erzeugt wird, oder kann die Temperatur des Batteriemoduls gemäß dem Kühlmodus des Fahrzeugs oder dem Heizmodus einstellen.
  • Wenn im Heizmodus des Fahrzeugs beispielsweise eine Entfeuchtung erforderlich ist, kann die in der Innenkühlvorrichtung vorgesehene vierte Pumpe betrieben werden und kann das Kältemittel dem in der CE-Vorrichtung vorgesehenen Verdampfer zugeführt werden.
  • Beispielsweise kann die Innenheizvorrichtung ferner eine Kühlmittelheizung aufweisen, die in der ersten Verbindungsleitung zwischen dem Ventil und der dritten Pumpe vorgesehen ist.
  • Beispielsweise kann die Kühlmittelheizung betrieben werden, wenn die Temperatur des Kühlmittels, das dem Heizgerät im Heizmodus des Fahrzeugs zugeführt wird, niedriger ist als die Solltemperatur, oder wenn die Temperatur des Batteriemoduls erhöht wird.
  • Wie oben beschrieben kann das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung dadurch vereinfacht werden, dass im Elektrofahrzeug die Temperatur des Batteriemoduls gemäß dem Modus des Fahrzeugs durch Verwendung eines Wärmetauschers eingestellt wird, wobei das Kühlmittel und das Kältemittel Wärme austauschen.
  • Darüber hinaus kann die vorliegende Offenbarung/Erfindung die Heizeffizienz im Heizmodus des Fahrzeugs verbessern, indem sie die Abwärme, die von einer externen Wärmequelle, der elektrischen Komponente oder dem Batteriemodul erzeugt wird, selektiv zurückgewinnt, um sie für die Innenheizung zu verwenden.
  • Darüber hinaus implementiert die vorliegende Offenbarung/Erfindung verschiedene Modi durch die Verwendung eines Ventils, das die Strömung des Kühlmittels steuert, was die Herstellungskosten und das Gewicht reduziert und die Raumnutzung durch die Vereinfachung des gesamten Systems verbessert.
  • Darüber hinaus ermöglicht die vorliegende Offenbarung/Erfindung eine optimale Leistung des Batteriemoduls durch effizientes Steuern der Temperatur des Batteriemoduls, und die Gesamtfahrstrecke des Fahrzeugs kann durch effizientes Management des Batteriemoduls erhöht werden.
  • Die Vorrichtungen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung haben weitere Vorteile, die aus den beigefügten Zeichnungen, die hierin enthalten sind, und der folgenden ausführlichen Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Offenbarung/Erfindung zu erläutern, ersichtlich werden bzw. darin ausführlicher dargelegt werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
    • 2 ist ein Betriebszustandsdiagramm während der Kühlung des Batteriemoduls gemäß einem Kühlmodus in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
    • 3 ist ein Betriebszustandsdiagramm für die Kühlung einer elektrischen Komponente und eines Batteriemoduls unter Verwendung eines Kühlmittels während eines Kühlmodus in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
    • 4 ist ein Betriebszustandsdiagramm für die Rückgewinnung einer externen Wärmequelle und eine Temperaturerhöhung des Batteriemoduls gemäß einem Heizmodus in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
    • 5 ist ein Betriebszustandsdiagramm für die Abwärmerückgewinnung einer elektrischen Komponente und eine Batteriemodultemperaturerhöhung gemäß einem Heizmodus in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
    • 6 ist ein Betriebszustandsdiagramm für eine externe Wärmequelle und eine Abwärmerückgewinnung eines Batteriemoduls gemäß einem Heizmodus in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
    • 7 ist ein Betriebszustandsdiagramm für die Abwärmerückgewinnung einer elektrischen Komponente und eines Batteriemoduls gemäß einem Heizmodus in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
  • Die beigefügten Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und stellen eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale dar, die die Grundprinzipien der vorliegenden Offenbarung/Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Offenbarung/Erfindung, wie sie hierin enthalten sind, einschließlich z. B. spezifischer Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen, werden zum Teil durch die besonders beabsichtigte Anwendung und Einsatzumgebung festgelegt.
  • In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf die gleichen oder gleichwertige Teile der vorliegenden Offenbarung/Erfindung in den verschiedenen Figuren der Zeichnung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Es wird nun im Detail auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben sind. Obwohl die vorliegende Offenbarung/Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung beschrieben werden, soll die vorliegende Beschreibung nicht dazu dienen, die vorliegende Offenbarung/Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung zu beschränken. Andererseits soll die vorliegende Offenbarung/Erfindung nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, die im Rahmen des Umfangs der vorliegenden Offenbarung/Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen vorhanden sein können.
  • Zahlreiche beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
  • Die in den Zeichnungen dargestellten beispielhaften Ausführungsformen und Konfigurationen sind nur die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung und schränken den Umfang der vorliegenden Offenbarung/Erfindung nicht ein. Es kann daher davon ausgegangen werden, dass es verschiedene Abwandlungen und Modifikationen gibt, die so eingerichtet sind, dass sie diese zum Zeitpunkt der Einreichung der vorliegenden Anmeldung ersetzen.
  • Um die vorliegende Offenbarung/Erfindung zu verdeutlichen, werden Teile, die nicht mit der Beschreibung in Verbindung stehen, weggelassen, und dieselben Elemente oder Abwandlungen werden in der gesamten Beschreibung mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Die Größen und Dicken der einzelnen Elemente sind in den Zeichnungen willkürlich dargestellt, jedoch ist die vorliegende Offenbarung/Erfindung ist nicht notwendigerweise darauf beschränkt, und in den Zeichnungen sind die Dicken von Schichten, Filmen, Platten, Bereichen usw. zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt.
  • In der gesamten vorliegenden Beschreibung und den folgenden Ansprüchen sind, sofern nicht ausdrücklich anders beschrieben, das Wort „aufweisen“ oder Variationen wie „umfasst“ oder „enthalten“ so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung der angegebenen Elemente, nicht aber den Ausschluss anderer Elemente bedeuten.
  • Darüber hinaus bedeuten die hier verwendeten Begriffe "... einheit", „... vorrichtung", „...mechanismus", „...teil", „...element" usw. eine Einheit von Komponenten, die zumindest eine oder mehrere Funktionen oder Vorgänge ausführen.
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
  • Ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug 100 gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung verwendet selektiv einen Wärmetauscher 160, in dem ein Kältemittel und ein Kühlmittel Wärme tauschen, um eine Temperatur eines Batteriemoduls 122 zu steuern, und verwendet selektiv ein Kühlmittel mit einer hohen Temperatur und ein Kühlmittel mit einer niedrigen Temperatur, um einen Innenraum eines Fahrzeugs zu kühlen oder zu heizen.
  • Bezugnehmend auf 1 weist das Wärmepumpensystem 100 gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung ein Ventil 102, eine Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung 110, eine Batteriekühlvorrichtung 120, eine Innenheizvorrichtung 140, eine Innenkühlvorrichtung 170, eine Zentrale-Energie-Vorrichtung (im Folgenden auch als CE-Vorrichtung bezeichnet) 150 und einen Wärmetauscher 160 auf.
  • Das Ventil 102 kann den Durchfluss bzw. die Strömung (bspw. Strömungsrate) des einströmenden Kühlmittels steuern. Die Betätigung des Ventils kann gemäß einem Steuersignal einer nicht dargestellten Steuerungsvorrichtung erfolgen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung weist die Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung 110 eine Kühlmittelleitung 111, die mit dem Ventil 102 verbunden ist, sowie einen Kühler 112 und eine erste Wasserpumpe 114 auf, die in der Kühlmittelleitung 111 vorgesehen sind.
  • Der Kühler 112 ist an der Vorderseite des Fahrzeugs bzw. vorne im Fahrzeug vorgesehen, und ein Kühlgebläse ist dahinter vorgesehen, um das Kühlmittel durch den Betrieb des Kühlgebläses und den Wärmetausch mit der Außenluft zu kühlen.
  • Diese Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung110 kann das Kühlmittel in der Kühlmittelleitung 111 durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 114 zirkulieren, um zumindest eine elektrische Komponente 116 zu kühlen.
  • Hier kann die elektrische Komponente 116 zumindest eines von einem Antriebsmotor, einer Leistungssteuerungsvorrichtung, einem Wechselrichter, einem Ladegerät (engl. „On Board Charger“; kurz: OBC), einer Steuerungsvorrichtung oder einer Autonomes-Fahren-Steuerungsvorrichtung aufweisen bzw. sein. Der Antriebsmotor, die Leistungssteuerungsvorrichtung, der Wechselrichter, die Steuerungsvorrichtung und die Autonomes-Fahren-Steuerungsvorrichtung können so eingerichtet sein, dass sie während des Fahrens Wärme erzeugen, und die Ladevorrichtung kann beim Laden des Batteriemoduls 122 Wärme erzeugen.
  • Die in der vorliegenden Weise eingerichtete Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung 110 lässt das durch den Kühler 112 gekühlte Kühlmittel durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 114 entlang der Kühlmittelleitung 111 zirkulieren, so dass die elektrische Komponente 116 nicht überhitzt.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung kann die Batteriekühlvorrichtung 120 eine Batteriekühlmittelleitung 121, die mit dem Ventil 102 verbunden ist, sowie das Batteriemodul 122 und eine zweite Wasserpumpe 124 aufweisen, die in der Batteriekühlmittelleitung 121 vorgesehen ist.
  • Die in der vorliegenden Weise eingerichtete Batteriekühlvorrichtung 120 kann die Temperatur des Batteriemoduls 122 durch Zirkulieren des Kühlmittels im bzw. durch das Batteriemodul 122 durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe 124 steuern.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung kann die Innenheizvorrichtung 140 eine erste Verbindungsleitung 141, die mit dem Ventil 102 verbunden ist, um den Fahrzeuginnenraum durch Verwendung eines Kühlmittels mit hoher Temperatur zu heizen, sowie eine dritte Wasserpumpe 142 und ein Heizgerät 144 aufweisen, die in der ersten Verbindungsleitung 141 vorgesehen sind.
  • Die so eingerichtete Innenheizvorrichtung 140 kann die erste Verbindungsleitung 141 durch Betätigung des Ventils 102 selektiv öffnen, so dass das Kühlmittel mit hoher Temperatur dem Heizgerät 144 zugeführt wird, wenn der Fahrzeuginnenraum beheizt wird.
  • Dementsprechend kann das Kühlmittel mit hoher Temperatur dem Heizgerät 144 entlang der ersten Verbindungsleitung 141 zugeführt werden.
  • Das heißt, die Innenheizvorrichtung 140 kann den Fahrzeuginnenraum durch Zuführen des Kühlmittels mit hoher Temperatur zu dem Heizgerät 144 durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe 142 in dem Fahrzeugheizungsmodus heizen.
  • Gleichzeitig kann das Heizgerät 144 innerhalb eines Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungsmoduls (engl. „heating, ventilation and air conditioning“; hierin auch kurz HVAC bzw. HVAC-Modul) 180 angeordnet sein.
  • Hier kann die erste Verbindungsleitung 141 zwischen dem Ventil 102 und der dritten Wasserpumpe 142 mit einer Kühlmittelheizung (bspw. Kühlmittelzusatzheizung) 146 zum selektiven Erwärmen des in der ersten Verbindungsleitung 141 zirkulierenden Kühlmittels versehen sein.
  • Die Kühlmittelheizung 146 wird eingeschaltet, wenn die Temperatur des dem Heizgerät 144 im Heizmodus des Fahrzeugs zugeführten Kühlmittels unter einer Solltemperatur liegt, um das in der ersten Verbindungsleitung 141 zirkulierende Kühlmittel zu heizen, wobei das Kühlmittel, dessen Temperatur angestiegen ist, in das Heizgerät 144 einströmt.
  • Auch kann die Kühlmittelheizung 146 selektiv betrieben werden, wenn die Temperatur des Batteriemoduls 122 erhöht wird.
  • Bei der Kühlmittelheizung 146 kann es sich um eine elektrische Heizung handeln, die gemäß einer Energieversorgung arbeitet.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung ist beschrieben, dass die Kühlmittelheizung 146 in der ersten Verbindungsleitung 141 vorgesehen ist, jedoch ist sie darauf nicht beschränkt, und anstelle der Kühlmittelheizung 146 kann eine Luftheizung zur Erhöhung der Temperatur der in den Innenraum des Fahrzeugs einströmenden Außenluft eingesetzt werden.
  • Die Luftheizung kann an der Rückseite des Heizgeräts 144 bzw. dahinter von der Innenseite des HVAC-Moduls 180 in Richtung des Fahrzeuginnenraums vorgesehen sein, um die durch das Heizgerät 144 strömende Außenluft selektiv zu heizen.
  • Die so eingerichtete Innenheizvorrichtung 140 kann den Fahrzeuginnenraum heizen, indem sie dem Heizgerät 144 durch den Betrieb der dritten Wasserpumpe 142 im Heizmodus des Fahrzeugs Kühlmittel mit hoher Temperatur zuführt.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung kann die Innenkühlvorrichtung 170 eine vierte Wasserpumpe 172 und einen Kühler (bspw. Klimaanlagenkühler) 174 aufweisen, die über eine zweite Verbindungsleitung 171 miteinander verbunden sind, um den Fahrzeuginnenraum unter Verwendung des Kühlmittels mit niedriger Temperatur zu kühlen.
  • Die zweite Verbindungsleitung 171 kann mit einem Verdampfer 156 verbunden sein, der in der Zentrale-Energie-Vorrichtung 150 vorgesehen ist.
  • Die so eingerichtete Innenkühlvorrichtung 170 führt im Kühlmodus des Fahrzeugs einem weiteren Kühler 174 durch Betrieb der vierten Wasserpumpe 172 das Kühlmittel zu, dessen Temperatur während der Zirkulation in der zweiten Verbindungsleitung 171 gesunken ist, wobei der Fahrzeuginnenraum gekühlt wird.
  • Hierbei kann der Kühler 174 in dem HVAC-Moduls 180 vorgesehen sein.
  • Weiter kann das HVAC-Modul 180 eine sich öffnende und schließende Klappe 182 aufweisen, die zwischen dem Heizgerät 144 und dem Kühler 174 vorgesehen und so eingerichtet ist, dass sie die Außenluft steuert, die durch den Verdampfer strömt, um selektiv in das Heizgerät eingeleitet zu werden, je nach Kühl-, Heiz- und Entfeuchtungsmodus des Fahrzeugs.
  • Das heißt, die sich öffnende und schließende Klappe 182 wird geöffnet, so dass die Außenluft, die im Heizmodus des Fahrzeugs durch den Kühler 174 strömt, dem Heizgerät 144 zugeführt wird. Umgekehrt verschließt die sich öffnende und schließende Klappe 182 im Kühlmodus des Fahrzeugs die Seite des Heizgeräts 144, so dass die beim Durchströmen des Kühlers 174 abgekühlte Außenluft direkt in das Fahrzeug strömt.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung kann die Zentrale-Energie-Vorrichtung 150 (im Folgenden auch als CE-Vorrichtung bezeichnet) über das Ventil mit der Innenheizvorrichtung 140 bzw. der zweiten Verbindungsleitung 171 verbunden sein, so dass das Kühlmittel mit einer hohen Temperatur der Innenheizvorrichtung 140 und das Kühlmittel mit einer niedrigen Temperatur der Innenkühlvorrichtung 170 zugeführt werden kann.
  • Diese CE-Vorrichtung 150 kann die thermische Energie, die bei der Kondensation und Verdampfung des in der Kältemittelleitung 151 zirkulierenden Kältemittels entsteht bzw. frei wird bzw. erforderlich ist, mit jedem zugeführten Kühlmittel tauschen.
  • Bei dem Kältemittel kann es sich z.B. um das Hochleistungskältemittel R152-a, R744 oder R290 handeln.
  • Das heißt, das Kühlmittel mit hoher Temperatur wird dem Heizgerät 144 über die erste Verbindungsleitung 141 zugeführt, und das Kühlmittel mit niedriger Temperatur wird dem Kühler 174 über die zweite Verbindungsleitung 171 zugeführt.
  • Hier weist die CE-Vorrichtung 150 einen Kondensator 153, ein erstes Expansionsventil 155, einen Verdampfer 156, einen Akkumulator 157 und einen Kompressor 159 auf, die über die Kältemittelleitung 151 verbunden sind.
  • Zunächst wird der Kondensator 153 mit dem darin befindlichen Kältemittel zirkuliert und ist über die Kondensatorverbindungsleitung 133 mit dem Ventil 102 verbunden.
  • Das heißt, der Kondensator 153 kann das Kältemittel und das durch die Kondensatorverbindungsleitung 133 vom Ventil 102 eingeströmte Kühlmittel Wärme tauschen lassen, wobei das Kältemittel kondensiert.
  • Das erste Expansionsventil 155 kann über die Kältemittelleitung 151 mit dem Kondensator 153 verbunden sein. Das erste Expansionsventil 155 nimmt das Kältemittel auf, das durch den Kondensator 153 strömt, um es zu entspannen/expandieren.
  • Der Verdampfer 156 ist über die Kältemittelleitung 151 mit dem ersten Expansionsventil 155 verbunden. Der vorliegende Verdampfer 156 kann mit der zweiten Verbindungsleitung 171 verbunden sein, um das in der zweiten Verbindungsleitung 171 zirkulierende Kühlmittel in der Innenkühlvorrichtung 170 zu kühlen.
  • Der vorliegend eingerichtete Verdampfer 156 kann das Kältemittel durch Wärmetausch des Kältemittels und des Kühlmittels verdampfen und gleichzeitig die Temperatur des Kühlmittels senken.
  • Dabei kann das in der Innenkühlvorrichtung 170 zirkulierende Kühlmittel dem Verdampfer 156 entlang der zweiten Verbindungsleitung 171 zugeführt werden, so dass der Verdampfer 156 das Kältemittel durch Wärmetausch mit dem Kühlmittel verdampft.
  • Dementsprechend kann im Kühlmodus des Fahrzeugs der Verdampfer 156 das in der zweiten Verbindungsleitung 171 zirkulierende Kühlmittel mit dem Kältemittel mit einer niedrigen Temperatur kühlen, welches durch Wärmetausch verdampft wurde, und kann das Kühlmittel mit niedriger Temperatur über die zweite Verbindungsleitung 171 dem Kühler 174 zuführen.
  • Außerdem ist der Kompressor 159 in der Kältemittelleitung 151 zwischen dem Verdampfer 156 und dem Kondensator 153 vorgesehen. Der vorliegende Kompressor 159 kann das vom Verdampfer 156 ausgegebene Kältemittel im gasförmigen Zustand verdichten und das verdichtete Kältemittel dem Kondensator 153 zuführen.
  • Weiter ist der Akkumulator 157 in der Kältemittelleitung 151 zwischen dem Verdampfer 156 und dem Kompressor 159 vorgesehen.
  • Dieser Akkumulator 157 verbessert den Wirkungsgrad und die Lebensdauer des Kompressors 159, indem er nur das gasförmige Kältemittel zum Kompressor 159 führt.
  • Außerdem ist der Wärmetauscher 160 über die Kältemittelverbindungsleitung 163 mit der (bspw. in dieser) Zentrale-Energie-Vorrichtung 150 verbunden, so dass das Kältemittel selektiv zirkuliert wird.
  • Der Wärmetauscher 160 ist über die Wärmetauscherverbindungsleitung 161 mit dem Ventil 102 verbunden und führt einen selektiven Wärmetausch zwischen dem zugeführten Kühlmittel und dem Kältemittel durch, um die Temperatur des Kühlmittels zu steuern.
  • Ein Endabschnitt der Kältemittelverbindungsleitung 163 kann mit der Kältemittelleitung 151 verbunden sein, die den Kondensator 153 und das erste Expansionsventil 155 verbindet.
  • Der andere Endabschnitt der Kältemittelverbindungsleitung 163 kann auch mit der Kältemittelleitung 151 zwischen dem Verdampfer 156 und dem Akkumulator 157 verbunden sein.
  • Hier kann die Kältemittelverbindungsleitung 163 an einer Vorderseite des Wärmetauschers 160 (bspw. stromaufwärts davon) mit einem zweiten Expansionsventil 165 versehen sein, um die Strömung des in den Wärmetauscher 160 einströmenden Kältemittels zu steuern und das Kältemittel selektiv zu expandieren.
  • Das zweite Expansionsventil 165 kann das in die Kältemittelverbindungsleitung 163 eingeströmte Kältemittel expandieren, um in den Wärmetauscher 160 einzuströmen, wenn das Batteriemodul 122 unter Verwendung des Kühlmittels gekühlt wird, das eine Wärmeübertragung mit dem Kältemittel erfährt, oder selektiv Abwärme von der elektrischen Komponente 116 und dem Batteriemodul 122 zurückgewinnen.
  • Dieses zweite Expansionsventil 165 expandiert das kondensierte Kältemittel, das aus dem Kondensator 153 ausgegeben wird, um die Temperatur des Kältemittels zu senken, und führt das Kältemittel mit niedriger Temperatur in den Kühler 174 ein, so dass die Temperatur des Kühlmittels, das durch das Innere des Kühlers 174 strömt, weiter gesenkt werden kann.
  • Das heißt, dass der Wärmetauscher 160 die Temperatur des Kühlmittels, das durch das Innere des Wärmetauschers 160 strömt, durch Verwendung des zugeführten Kältemittels mit niedriger Temperatur beim Kühlen des Batteriemoduls 122 durch Verwendung des mit dem Kältemittel wärmegetauschten Kühlmittels senken kann.
  • Dementsprechend wird das Kühlmittel, dessen Temperatur beim Hindurchtreten durch den Wärmetauscher 160 verringert wird, in das Batteriemodul 122 eingeleitet, so dass das Batteriemodul 122 effizienter gekühlt werden kann.
  • Andererseits, wenn die Entfeuchtung im Heizmodus des Fahrzeugs erforderlich ist, kann die vierte Wasserpumpe 172, die in der Innenkühlvorrichtung 170 vorgesehen ist, betrieben werden und kann der Verdampfer 156 mit dem Kältemittel versorgt werden, das durch die Betätigung des ersten Expansionsventils 155 expandiert wird.
  • Dementsprechend wird der Kühler 174 mit dem Kühlmittel mit einer niedrigen Temperatur aus dem Verdampfer 156 versorgt, das durch Wärmetausch des Kältemittels gewonnen wurde, so dass die interne Entfeuchtung durchgeführt werden kann.
  • In der so eingerichteten CE-Vorrichtung 150 können der Kondensator 153, der Verdampfer 156 und der Wärmetauscher 160 ein wassergekühlter Wärmetauscher sein, in den das Kühlmittel einströmt.
  • Weiter können das erste Expansionsventil 155 und das zweite Expansionsventil 165 elektronische Expansionsventile sein, die das Kältemittel selektiv expandieren und dabei den Durchfluss des Kältemittels steuern.
  • Weiter kann das Ventil 102 in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung einen ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten, siebten, achten, neunten, zehnten, elften und zwölften Anschluss P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9, P10, P11 und P12 aufweisen.
  • Der erste Anschluss P1 kann mit der Kühlmittelleitung 111 verbunden sein, die mit der elektrischen Komponente 116 verbunden ist.
  • Der zweite Anschluss P2 kann mit einem Endabschnitt der Kondensatorverbindungsleitung 133 verbunden sein, um das Kühlmittel dem Kondensator 153 zuzuführen.
  • Der dritte Anschluss P3 kann mit der Versorgungsleitung 131 verbunden sein, die mit der ersten Verbindungsleitung 141 verbunden ist.
  • Hier ist ein Endabschnitt der Versorgungsleitung 131 mit dem dritten Anschluss P3 verbunden und ist der andere Endabschnitt der Versorgungsleitung 131 mit der ersten Verbindungsleitung 141 verbunden.
  • Der vierte Anschluss P4 kann mit der Kühlmittelleitung 111 verbunden sein, die mit dem Kühler 112 verbunden ist.
  • Der fünfte Anschluss P5 kann mit der Bypassleitung 117 verbunden sein, die mit dem Kühler 112 und der Kühlmittelleitung 111 verbunden ist.
  • Hier kann die Bypassleitung 117 durch Betätigung des Ventils 102 selektiv geöffnet werden, wenn die Temperatur des Kühlmittels durch Absorption der von der elektrischen Komponente 116 erzeugten Abwärme erhöht wird.
  • Der sechste Anschluss P6 kann mit einem Endabschnitt der Wärmetauscherverbindungsleitung 161 verbunden sein, um das aus dem Wärmetauscher 160 ausgegebene Kühlmittel zuzuführen.
  • Der siebte Anschluss P7 kann mit der Batteriekühlmittelleitung 121 verbunden sein.
  • Der achte Anschluss P8 kann mit dem anderen Endabschnitt der Batteriekühlmittelleitung 121 verbunden sein.
  • Der neunte Anschluss P9 kann mit dem anderen Endabschnitt der Wärmetauscherverbindungsleitung 161 verbunden sein, um das Kühlmittel dem Wärmetauscher 160 zuzuführen.
  • Der zehnte Anschluss P10 kann mit dem anderen Endabschnitt der Kondensatorverbindungsleitung 133 verbunden sein, so dass das durch den Kondensator 153 strömende Kühlmittel in das Ventil 102 einströmt.
  • Der elfte Anschluss P11 kann mit der Kühlerverbindungsleitung 118 verbunden sein, die das Ventil 102 und den Kühler 112 separat von der Kühlmittelleitung 111 und der Bypassleitung 117 verbindet.
  • Der zwölfte Anschluss P12 kann auch mit der ersten Verbindungsleitung 141 verbunden sein, die mit der dritten Wasserpumpe 142 verbunden ist.
  • Das heißt, das so eingerichtete Ventil 102 kann ein 12-Wege-Ventil sein. Da der Aufbau eines 12-Wege-Ventils allgemein bekannt ist, wird auf eine detaillierte Erläuterung verzichtet.
  • Nachfolgend werden der Betrieb und die Wirkung des Wärmepumpensystems für das Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung, die gemäß der obigen Beschreibung eingerichtet sind, unter Bezugnahme auf 2 bis 6 im Detail beschrieben.
  • Zunächst wird bei dem Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung der Betrieb während der Kühlung des Batteriemoduls gemäß dem Kühlmodus des Fahrzeugs unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
  • 2 ist ein Betriebszustandsdiagramm während der Kühlung des Batteriemoduls gemäß einem Kühlmodus in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf 2 wird im Kühlmodus des Fahrzeugs beim Kühlen des Batteriemoduls 122 das Kühlmittel in der Kühlmittelleitung 111 durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 114 in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung 110 zirkuliert.
  • Dementsprechend strömt das Kühlmittel, das entlang der Kühlmittelleitung 111 strömt, in den ersten Anschluss P1 ein und tritt dann durch den zweiten Anschluss P2 in die Kondensatorverbindungsleitung 133 aus, um dem Kondensator 153 zugeführt zu werden.
  • Das durch den Kondensator 153 strömende Kühlmittel strömt durch den zehnten Anschluss P10 in das Ventil 102 ein und dann durch die mit dem elften Anschluss P11 verbundene Kühlerverbindungsleitung 118 zum Kühler 112.
  • Dementsprechend kann das vom Kühler 112 gekühlte Kühlmittel die elektrische Komponente 116 kühlen und mit dem dem Kondensator 153 zugeführten Kältemittel Wärme tauschen.
  • Außerdem wird in der Batteriekühlvorrichtung 120 das Kühlmittel in der Batteriekühlmittelleitung 121 durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe 124 zirkuliert.
  • Dementsprechend strömt das Kühlmittel, das vom Ventil 102 in die mit dem siebten Anschluss P7 verbundene Batteriekühlmittelleitung 121 strömt, durch das Batteriemodul 122 und strömt dann durch den achten Anschluss P8 in das Ventil 102 ein.
  • Das Kühlmittel, das vom Ventil 102 in die mit dem neunten Anschluss P9 verbundene Wärmetauscherverbindungsleitung 161 einströmt, tritt durch den Wärmetauscher 160 hindurch und strömt dann über die mit dem sechsten Anschluss P6 verbundene Wärmetauscherverbindungsleitung 161 in das Ventil 102 ein.
  • Dementsprechend wird das in das Ventil 102 eingeströmte Kühlmittel wieder zum siebten Anschluss P7 ausgegeben und zirkuliert entlang der Batteriekühlmittelleitung 121 und der Wärmetauscherverbindungsleitung 161.
  • Dabei kann in der CE-Vorrichtung 150 jedes einzelne Element so betrieben werden, dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 151 zirkuliert, um den Fahrzeuginnenraum zu heizen.
  • Zu diesem Zeitpunkt können das erste und das zweite Expansionsventil 155 und 165 das Kältemittel, das durch den Kondensator 153 hindurchgetreten ist, entspannen/expandieren, um es dem Verdampfer 156 bzw. dem Wärmetauscher 160 zuzuführen.
  • Dementsprechend wird das über die Wärmetauscherverbindungsleitung 161 zugeführte Kühlmittel durch Wärmetausch mit dem dem Wärmetauscher 160 zugeführten Kältemittel niedriger Temperatur abgekühlt. Das gekühlte Kühlmittel kann das Batteriemodul 122 effizient kühlen, während es entlang der Batteriekühlmittelleitung 121 zirkuliert, die über das Ventil 102 mit der Wärmetauscherverbindungsleitung 161 verbunden ist.
  • Andererseits kann in der Innenkühlvorrichtung 170 die vierte Wasserpumpe 172 betrieben werden, um das durch den Verdampfer 156 strömende Kühlmittel dem Kühler 174 zuzuführen, so dass das Kühlmittel entlang der zweiten Verbindungsleitung 171, die den Verdampfer 156 und den Kühler 174 verbindet, zirkulieren kann.
  • Hier wird die in das HVAC-Modul 180 eingeleitete Außenluft auf ihrem Weg durch den Kühler 174 durch das in den Kühler 174 einströmende Kühlmittel mit niedriger Temperatur gekühlt.
  • Zum gegenwärtigen Zeitpunkt verschließt die sich öffnende und schließende Klappe 182 den Abschnitt, der durch das Heizgerät 144 verläuft, so dass die gekühlte Außenluft nicht durch das Heizgerät 144 strömt. Daher kann die gekühlte Außenluft direkt in den Innenraum des Fahrzeugs einströmen.
  • Dementsprechend kann die Innenkühlvorrichtung 170 im Kühlmodus des Fahrzeugs den Fahrzeuginnenraum kühlen, indem sie das Kühlmittel, dessen Temperatur sinkt bzw. verringert worden ist, während es in der ersten Verbindungsleitung 171 zirkuliert, durch den Betrieb der vierten Wasserpumpe 72 dem Kühler 174 zuführt.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung wird der Betrieb für den Fall der Kühlung der elektrischen Komponente 116 und des Batteriemoduls 122 durch Verwendung des im Kühler 112 während des Kühlmodus des Fahrzeugs gekühlten Kühlmittels unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
  • 3 ist ein Betriebszustandsdiagramm für die Kühlung einer elektrischen Komponente und eines Batteriemoduls unter Verwendung eines Kühlmittels während eines Kühlmodus in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf 3 kann das Wärmepumpensystem 100 im Kühlmodus des Fahrzeugs die elektrische Komponente 116 und das Batteriemodul 122 durch Verwendung des im Kühler 112 gekühlten Kühlmittels kühlen.
  • In der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung 110 und der Batteriekühlvorrichtung 120 werden die erste und zweite Wasserpumpe 114 bzw. 124 betrieben.
  • Das entlang der Kühlmittelleitung 111 strömende Kühlmittel strömt zunächst in den ersten Anschluss P1 ein und wird dann vom Ventil 102 durch den siebten Anschluss P7 in die Batteriekühlmittelleitung 121 ausgegeben.
  • Das ausgegebene Kühlmittel tritt durch das Batteriemodul 122 entlang der Batteriekühlmittelleitung 121 hindurch und strömt dann durch den achten Anschluss P8 in das Ventil 102 ein.
  • Das in das Ventil 102 eingeströmte Kühlmittel wird über den zweiten Anschluss P2 in die Kondensatorverbindungsleitung 133 ausgegeben und dem Kondensator 153 zugeführt.
  • Das Kühlmittel, das durch den Kondensator 153 hindurchgetreten ist, strömt durch den zehnten Anschluss P10 in das Ventil 102 ein und strömt dann durch die mit dem elften Anschluss P11 verbundene Kühlerverbindungsleitung 118 in den Kühler 112 ein.
  • Dementsprechend kann das vom Kühler gekühlte Kühlmittel entlang der Kühlmittelleitung 111 und der Batteriekühlmittelleitung 121 zirkulieren, um die elektrische Komponente 116 und das Batteriemodul 122 zu kühlen und einen Wärmetausch mit dem dem Kondensator 153 zugeführten Kühlmittel vorzunehmen.
  • In diesem Fall kann in der CE-Vorrichtung 150 jedes einzelne Element so betrieben werden, dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 151 zirkuliert, um den Fahrzeuginnenraum zu kühlen.
  • Zu diesem Zeitpunkt entspannt/expandiert das erste Expansionsventil 155 das Kältemittel, das durch den Kondensator 153 hindurchgetreten ist, um es dem Verdampfer 156 zuzuführen, und das zweite Expansionsventil 165 wird nicht betätigt. Dementsprechend wird die Zufuhr des Kältemittels zum Wärmetauscher 160 unterbrochen.
  • Daher kann in der elektrischen Komponente 116 und dem Batteriemodul 122 das durch den Kühler 112 gekühlte Kühlmittel die elektrische Komponente 116 und das Batteriemodul 122 effizient kühlen, während es entlang der Kühlmittelleitung 111 und der Batteriekühlmittelleitung 121 zirkuliert.
  • Andererseits kann in der Innenkühlvorrichtung 170 die vierte Wasserpumpe 172 betrieben werden, um das durch den Verdampfer 156 strömende Kühlmittel dem Kühler 174 zuzuführen, so dass das Kühlmittel entlang der zweiten Verbindungsleitung 171 zirkuliert, die den Verdampfer 156 und den Kühler 174 verbindet.
  • Hier wird die in das HVAC-Modul 180 eingeleitete Außenluft beim Durchströmen des Kühlers 174 durch das in den Kühler 174 eingeströmte Kühlmittel mit niedriger Temperatur gekühlt.
  • Zu diesem Zeitpunkt schließt die sich öffnende und schließende Klappe 182 den Abschnitt, der durch das Heizgerät 144 verläuft, so dass die gekühlte Außenluft nicht durch das Heizgerät 144 strömt. Daher kann die gekühlte Außenluft direkt in den Innenraum des Fahrzeugs einströmen.
  • Dementsprechend führt die Innenkühlvorrichtung 170 im Kühlmodus des Fahrzeugs das Kühlmittel, dessen Temperatur verringert ist, während es durch die erste Verbindungsleitung 171 zirkuliert, durch den Betrieb der vierten Wasserpumpe 172 dem Kühler 174 zu, wodurch der Fahrzeuginnenraum gekühlt wird.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung wird der Fall der Rückgewinnung von Wärme aus der externen Wärmequelle und der Erhöhung der Temperatur des Batteriemoduls 122 während des Heizmodus des Fahrzeugs unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
  • 4 ist ein Betriebszustandsdiagramm für die Rückgewinnung von Wärme von externen Wärmequellen und die Erhöhung der Temperatur des Batteriemoduls gemäß einem Heizmodus in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf 4 gewinnt das Wärmepumpensystem 100 im Heizmodus des Fahrzeugs Wärme von einer externen Wärmequelle zurück, um sie für die Innenheizung zu verwenden und die Temperatur des Batteriemoduls 122 zu erhöhen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung werden in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung 110 und der Batteriekühlvorrichtung 120 die erste und zweite Wasserpumpe 114 bzw. 124 betrieben.
  • Darüber hinaus wird in der Innenheizvorrichtung 140 die dritte Wasserpumpe 142 betrieben.
  • Das entlang der Kühlmittelleitung 111 strömende Kühlmittel strömt zunächst in den ersten Anschluss P1 ein und wird dann vom Ventil 102 über den neunten Anschluss P9 in die Wärmetauscherverbindungsleitung 161 ausgegeben.
  • Das in die Wärmetauscherverbindungsleitung 161 ausgegebene Kühlmittel tritt entlang der Wärmetauscherverbindungsleitung 161 durch den Wärmetauscher 160 hindurch und strömt dann durch den sechsten Anschluss P6 in das Ventil 102 ein.
  • Das in das Ventil 102 eingeströmte Kühlmittel wird über den vierten Anschluss P4 in die mit dem Kühler 112 verbundene Kühlmittelleitung 111 ausgegeben. Das in den Kühler 112 eingeströmte Kühlmittel kann Wärme von der externen Wärmequelle durch Wärmetausch mit der Außenluft zurückgewinnen, während es den Kühler 112 durchströmt.
  • In der Zwischenzeit strömt das Kühlmittel, das vom Ventil 102 durch den siebten Anschluss P7 in die Batteriekühlmittelleitung 121 ausgegeben wird, durch das Batteriemodul 122 entlang der Batteriekühlmittelleitung 121 und strömt dann durch den achten Anschluss P8 in das Ventil 102 ein.
  • Das in den achten Anschluss P8 eingeströmte Kühlmittel wird über den zweiten Anschluss P2 in die Kondensatorverbindungsleitung 133 ausgegeben und dem Kondensator 153 zugeführt.
  • Das Kühlmittel, das durch den Kondensator 153 hindurchgetreten ist, strömt durch den zehnten Anschluss P10 in das Ventil 102 ein und wird dann über die erste Verbindungsleitung 141, die mit dem zwölften Anschluss P12 verbunden ist, dem Heizgerät 144 zugeführt.
  • Hier kann die Kühlmittelheizung 146 betrieben werden, um das in der ersten Verbindungsleitung 141 zirkulierende Kühlmittel zu heizen, wenn die Temperatur des in der ersten Verbindungsleitung 141 zirkulierenden Kühlmittels niedriger als die Solltemperatur ist.
  • Weiter ist die sich öffnende und schließende Klappe 182 geöffnet, so dass Außenluft, die in das HVAC-Modul 180 einströmt und durch den Kühler 174 strömt, durch das Heizgerät 144 strömt.
  • Dementsprechend wird die von außen einströmende Außenluft, wenn sie durch den Kühler 174 strömt, dem das Kühlmittel mit niedriger Temperatur nicht zugeführt wird, im Ungekühlt-Zustand der Raumtemperatur zugeführt. Die eingeströmte Außenluft wird in einen Zustand hoher Temperatur überführt, während sie durch das Heizgerät 144 strömt, und strömt in den Fahrzeuginnenraum, so dass das Heizen des Fahrzeuginnenraums realisiert werden kann.
  • Das heißt, das Wärmepumpensystem 100 gemäß der beispielhaften Ausführungsform absorbiert Wärme von der externen Wärmequelle aus dem Kühler 112, um sie für die Fahrzeuginnenraumheizung zu verwenden, wodurch der Energieverbrauch des Kompressors 59 reduziert und die Heizeffizienz verbessert wird.
  • In der Zwischenzeit strömt das Kühlmittel, das durch das Heizgerät 144 hindurchgetreten ist, entlang der Kondensatorverbindungsleitung 133 durch den Kondensator 153, die mit der ersten Verbindungsleitung 141 verbunden ist, und strömt dann durch den zehnten Anschluss P10 in das Ventil 102 ein.
  • Von dem Kühlmittel, das in das Ventil 102 durch den zehnten Anschluss P10 einströmt, strömt ein Teil des Kühlmittels in das Ventil 102 durch den dritten Anschluss P3 entlang der Versorgungsleitung 131 ein.
  • Dementsprechend wird das Kühlmittel, während es entlang der Batteriekühlmittelleitung 121, die über den siebten Anschluss P7 verbunden ist, zum Batteriemodul 122 zirkuliert.
  • Dementsprechend strömt das Kühlmittel, dessen Temperatur sich beim Hindurchtreten durch das Heizgerät 144 und des Kondensators 153 erhöht hat, in das Batteriemodul 122 ein, so dass die Temperatur des Batteriemoduls 122 erhöht werden kann.
  • Andererseits kann in der CE-Vorrichtung 150 jedes einzelne Element so betrieben werden, dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung zirkuliert, um den Fahrzeuginnenraum zu heizen.
  • Gegenwärtig wird das erste Expansionsventil 155 nicht betätigt, und das zweite Expansionsventil 165 entspannt/expandiert das Kältemittel, das durch den Kondensator 153 hindurchgetreten ist, um es dem Wärmetauscher 160 zuzuführen. Dementsprechend wird die Zufuhr des Kältemittels zum Verdampfer 156 unterbrochen.
  • Wenn während des Heizmodus des Fahrzeugs eine Entfeuchtung des Fahrzeuginnenraums erforderlich ist, wird das erste Expansionsventil 155 betätigt, um das expandierte/entspannte Kältemittel dem Verdampfer 156 zuzuführen.
  • Gleichzeitig wird die vierte Wasserpumpe 172 in der Innenkühlvorrichtung 170 betrieben und wird das Kühlmittel entlang der zweiten Verbindungsleitung 171 zirkuliert.
  • Das entlang der zweiten Verbindungsleitung 171 zirkulierende Kühlmittel kann in den Kühler 174 einströmen, wenn es durch Wärmetausch mit dem Kältemittel im Verdampfer 156 gekühlt wird.
  • Das heißt, die in das HVAC-Modul 180 eingeströmte Außenluft wird entfeuchtet, während sie durch den Kühler 174 hindurchtritt, durch welchen eingeströmte Kühlmittel mit niedriger Temperatureinströmt. Dementsprechend wird sie beim Durchströmen des Heizgeräts 144 in einen Hochtemperaturzustand überführt und strömt in den Fahrzeuginnenraum, so dass der Fahrzeuginnenraum beheizt und entfeuchtet werden kann.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung wird der Betrieb während des Heizmodus des Fahrzeugs für den Fall der Rückgewinnung der Abwärme der elektrischen Komponente 116 und der Erhöhung der Temperatur des Batteriemoduls 122 unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
  • 5 ist ein Betriebszustandsdiagramm für die Abwärmerückgewinnung der elektrischen Komponente und die Erhöhung der Temperatur des Batteriemoduls gemäß einem Heizmodus in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf 5 kann das Wärmepumpensystem 100 im Heizmodus des Fahrzeugs die Abwärme der elektrischen Komponente 116 zurückgewinnen, um sie für die Innenheizung zu verwenden und die Temperatur des Batteriemoduls 122 zu erhöhen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung werden in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung 110 und in der Batteriekühlvorrichtung 120 die erste und die zweite Wasserpumpe 114 bzw. 124 betrieben.
  • Darüber hinaus wird in der Innenheizvorrichtung 140 die dritte Wasserpumpe 142 betrieben.
  • Das entlang der Kühlmittelleitung 111 strömende Kühlmittel strömt zunächst in den ersten Anschluss P1 und wird dann vom Ventil 102 über den neunten Anschluss P9 in die Wärmetauscherverbindungsleitung 161 ausgegeben.
  • Das zur Wärmetauscherverbindungsleitung 161 ausgegebene Kühlmittel tritt entlang der Wärmetauscherverbindungsleitung 161 durch den Wärmetauscher 160 hindurch und strömt dann durch den sechsten Anschluss P6 in das Ventil 102 ein.
  • Das in das Ventil 102 eingeströmte Kühlmittel wird über den fünften Anschluss P5 in die Bypassleitung 117 ausgegeben. Während das in die Bypassleitung 117 ausgegebene Kühlmittel durch die elektrische Komponente 116 entlang der Kühlmittelleitung 111 strömt, kann die Temperatur durch die Abwärme der elektrischen Komponente 116 erhöht werden.
  • Das heißt, in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung 110 gewinnt das Kühlmittel die von der elektrischen Komponente 116 erzeugte Abwärme zurück und wird die Temperatur erhöht, während es durch die Kühlmittelleitung 111, die Wärmetauscherverbindungsleitung 161 und die Bypassleitung 117 zirkuliert.
  • Das Kühlmittel mit der erhöhten Temperatur kann dem Wärmetauscher 160 zugeführt werden, der mit der Wärmetauscherverbindungsleitung 161 verbunden ist. Daher erhöht die von der elektrischen Komponente 116 erzeugte Abwärme die Temperatur des Kühlmittels, das dem Wärmetauscher 160 zugeführt wird.
  • Das heißt, während der wiederholten Durchführung des vorliegenden Vorgangs absorbiert das Kühlmittel die Abwärme der elektrischen Komponente 116 und kann die Temperatur erhöht werden.
  • Außerdem strömt das Kühlmittel, dessen Temperatur durch die Absorption der Abwärme von der elektrischen Komponente 116 gestiegen ist, durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 114 durch den Wärmetauscher 160, und wird zurückgewonnen, wobei die Temperatur des dem Wärmetauscher 160 zugeführten Kühlmittels gesteigert wird.
  • Dementsprechend kann der Wärmetauscher 160 das Kühlmittel und das Kältemittel Wärme tauschen lassen, um die Abwärme aus dem Kühlmittel zurückzugewinnen, dessen Temperatur beim Hindurchtreten durch die elektrische Komponente 116 gestiegen ist, wodurch die Temperatur des Kältemittels erhöht wird.
  • Das heißt, der Wärmetauscher 160 erhält das durch die Betätigung des zweiten Expansionsventils 165 expandierte Kältemittel durch die Kältemittelverbindungsleitung 163 und verdampft das zugeführte Kältemittel durch Wärmetausch mit dem Kühlmittel, dessen Temperatur gestiegen ist, während das zugeführte Kühlmittel durch die elektrische Komponente 116 geströmt ist, wobei die Abwärme der elektrischen Komponente 116 zurückgewonnen werden kann.
  • In der Zwischenzeit strömt das Kühlmittel, das vom Ventil 102 durch den siebten Anschluss P7 in die Batteriekühlmittelleitung 121 ausgegeben wird, durch das Batteriemodul 122 entlang der Batteriekühlmittelleitung 121 und strömt dann durch den achten Anschluss P8 in das Ventil 102 ein.
  • Das in den achten Anschluss P8 eingeströmte Kühlmittel wird über den zweiten Anschluss P2 in die Kondensatorverbindungsleitung 133 ausgegeben und dem Kondensator 153 zugeführt.
  • Das Kühlmittel, das durch den Kondensator 153 hindurchgetreten ist, strömt durch den zehnten Anschluss P10 in das Ventil 102 ein und wird dann über die erste Verbindungsleitung 141, die mit dem zwölften Anschluss P12 verbunden ist, dem Heizgerät 144 zugeführt.
  • Hier kann die Kühlmittelheizung 146 betrieben werden, wenn die Temperatur des entlang der ersten Verbindungsleitung 141 zirkulierenden Kühlmittels niedriger ist als die Solltemperatur, um das in der ersten Verbindungsleitung 141 zirkulierende Kühlmittel zu erwärmen.
  • Weiter ist die sich öffnende und schließende Klappe 182 geöffnet, so dass die Außenluft, die in das HVAC-Modul 180 einströmt und durch den Kühler 174 strömt, durch das Heizgerät 144 strömt.
  • Dementsprechend wird die von außen eingeströmte Außenluft, wenn sie durch den Kühler 174 strömt, dem kein Kühlmittel mit einer niedrigen Temperatur zugeführt wird, im Ungekühlt-Zustand der Raumtemperatur eingeströmt. Die eingeströmte Außenluft wird in einen Zustand hoher Temperatur überführt, während sie durch das Heizgerät 144 strömt, und strömt in den Fahrzeuginnenraum, so dass das Heizen des Fahrzeuginnenraums realisiert werden kann.
  • Das heißt, dass das Wärmepumpensystem 100 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung die von der elektrischen Komponente 116 erzeugte Abwärme zurückgewinnt, um sie für die Fahrzeuginnenraumheizung zu verwenden, wodurch der Energieverbrauch des Kompressors 59 verringert und die Heizeffizienz verbessert wird.
  • In der Zwischenzeit strömt das Kühlmittel, das durch das Heizgerät 144 hindurchgetreten ist, entlang der Kondensatorverbindungsleitung 133 durch den Kondensator 153, die mit der ersten Verbindungsleitung 141 verbunden ist, und strömt dann durch den zehnten Anschluss P10 in das Ventil 102 ein.
  • Von dem Kühlmittel, das in das Ventil 102 durch den zehnten Anschluss P10 einströmt, strömt ein Teil des Kühlmittels in das Ventil 102 durch den dritten Anschluss P3 entlang der Versorgungsleitung 131 ein.
  • Entsprechend wird das Kühlmittel zirkuliert, während es entlang der Batteriekühlmittelleitung 121, die über den siebten Anschluss P7 verbunden ist, zum Batteriemodul 122 zurückströmt.
  • Dementsprechend strömt das Kühlmittel, dessen Temperatur beim Hindurchtreten durch das Heizgerät 144 und des Kondensators 153 gestiegen ist, in das Batteriemodul 122 ein, so dass die Temperatur des Batteriemoduls 122 erhöht werden kann.
  • Andererseits kann in der CE-Vorrichtung 150 jedes einzelne Element so betrieben werden, dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung zirkuliert, um den Fahrzeuginnenraum zu erwärmen.
  • Gegenwärtig wird das erste Expansionsventil 155 nicht betätigt, und das zweite Expansionsventil 165 expandiert/entspannt das Kältemittel, das durch den Kondensator 153 hindurchgetreten ist, um es dem Wärmetauscher 160 zuzuführen. Dementsprechend wird die Zufuhr des Kältemittels zum Verdampfer 156 unterbrochen.
  • Wenn während des Heizmodus des Fahrzeugs eine Entfeuchtung des Fahrzeuginnenraums erforderlich ist, wird das erste Expansionsventil 155 betätigt, um das expandierte/entspannte Kältemittel dem Verdampfer 156 zuzuführen.
  • Gleichzeitig wird die vierte Wasserpumpe 172 in der Innenkühlvorrichtung 170 betrieben und wird das Kühlmittel entlang der zweiten Verbindungsleitung 171 zirkuliert.
  • Das entlang der zweiten Verbindungsleitung 171 zirkulierende Kühlmittel kann in den Kühler 174 einströmen, wenn es durch Wärmetausch mit dem Kältemittel im Verdampfer 156 gekühlt wird.
  • Das heißt, die in das HVAC-Modul 180 eingeströmte Außenluft wird entfeuchtet, während sie durch den Kühler 174 hindurchtritt, in den das Kühlmittel mit niedriger Temperatur einströmt. Dementsprechend wird sie beim Hindurchtreten durch das Heizgerät 144 in einen Hochtemperaturzustand überführt und strömt in den Fahrzeuginnenraum, so dass der Fahrzeuginnenraum beheizt und entfeuchtet werden kann.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung wird der Betrieb des Falles der Wärmerückgewinnung aus der externen Wärmequelle und der Abwärme des Batteriemoduls 122 während des Heizmodus des Fahrzeugs unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
  • 6 ist ein Betriebszustandsdiagramm für eine externe Wärmequelle und Abwärmerückgewinnung eines Batteriemoduls gemäß einem Heizmodus in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf 6 kann das Wärmepumpensystem 100 im Heizmodus des Fahrzeugs Wärme von einer externen Wärmequelle und die Abwärme des Batteriemoduls 122 zurückgewinnen, um sie für die Innenheizung zu verwenden.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung werden in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung 110 und der Batteriekühlvorrichtung 120 die erste und zweite Wasserpumpe 114 bzw. 124 betrieben.
  • Darüber hinaus wird in der Innenheizvorrichtung 140 die dritte Wasserpumpe 142 betrieben.
  • Das entlang der Kühlmittelleitung 111 strömende Kühlmittel strömt zunächst in den ersten Anschluss P1 ein und wird dann vom Ventil 102 durch den siebten Anschluss P7 in die Batteriekühlmittelleitung 121 ausgegeben.
  • Das über den siebten Anschluss P7 in die Batteriekühlmittelleitung 121 ausgegebene Kühlmittel strömt durch das Batteriemodul 122 entlang der Batteriekühlmittelleitung 121. Weiter strömt das Kühlmittel mit der durch die Abwärme des Batteriemoduls 122 erhöhten Temperatur durch den achten Anschluss P8 in das Ventil 102 ein.
  • Das in den achten Anschluss P8 eingeströmte Kühlmittel wird über den neunten Anschluss P9 in die Wärmetauscherverbindungsleitung 161 ausgegeben.
  • Das in die Wärmetauscherverbindungsleitung 161 ausgegebene Kühlmittel tritt entlang der Wärmetauscherverbindungsleitung 161 durch den Wärmetauscher 160 hindurch und strömt dann durch den sechsten Anschluss P6 in das Ventil 102 ein.
  • Das in das Ventil 102 eingeströmte Kühlmittel wird über den vierten Anschluss P4 in die mit dem Kühler 112 verbundene Kühlmittelleitung 111 ausgegeben. Das dem Kühler 112 zugeführte Kühlmittel kann Wärme von der externen Wärmequelle durch Wärmetausch mit der Außenluft zurückgewinnen, während es den Kühler 112 durchströmt.
  • Das heißt, während das Kühlmittel durch den Betrieb der ersten und zweiten Wasserpumpe 114 und 124 entlang der Kühlmittelleitung 111, der Batteriekühlmittelleitung 121 und der Wärmetauscherverbindungsleitung 161 zirkuliert, kann das Kühlmittel Wärme von der externen Wärmequelle aus dem Kühler 112 zurückgewinnen und gleichzeitig die Abwärme des Batteriemoduls 122 absorbieren, wodurch die Temperatur steigen kann.
  • Außerdem strömt das Kühlmittel, dessen Temperatur durch die Aufnahme von Wärme aus der externen Wärmequelle und der Abwärme des Batteriemoduls 122 gestiegen ist, durch den Betrieb der ersten und zweiten Wasserpumpe 114 und 124 durch den Wärmetauscher 160 und wird zurückgewonnen, während die Temperatur des dem Wärmetauscher 160 zugeführten Kühlmittels gesteigert ist.
  • Dementsprechend kann der Wärmetauscher 160 die Temperatur des Kältemittels durch Wärmetausch des Kühlmittels und des Kältemittels erhöhen, um die Abwärme des Kühlmittels, dessen Temperatur angestiegen ist, zurückzugewinnen.
  • Das heißt, der Wärmetauscher 160 erhält das durch die Betätigung des zweiten Expansionsventils 165 expandierte/entspannte Kältemittel durch die Kältemittelverbindungsleitung 163 und verdampft das zugeführte Kältemittel durch Wärmetausch mit dem Kühlmittel, dessen Temperatur gestiegen ist, indem Wärme von der externen Wärmequelle und die Abwärme des Batteriemoduls 122 zurückgewonnen wird, wobei Wärme von der externen Wärmequelle und die Abwärme des Batteriemoduls 116 können zurückgewonnen werden können.
  • In der Zwischenzeit wird in der Innenheizvorrichtung 140 das Heizgerät 144 über die erste Verbindungsleitung 141, die mit dem zwölften Anschluss P12 verbunden ist, vom Ventil 102 versorgt.
  • Hier kann die Kühlmittelheizung 146 betrieben werden, um das in der ersten Verbindungsleitung 141 zirkulierende Kühlmittel zu heizen, wenn die Temperatur des entlang der ersten Verbindungsleitung 141 zirkulierenden Kühlmittels niedriger als die Solltemperatur ist.
  • Weiter ist die sich öffnende und schließende Klappe182 geöffnet, so dass die Außenluft, die in das HVAC-Modul 180 einströmt und durch den Kühler 174 strömt, durch das Heizgerät 144 hindurch strömt.
  • Dementsprechend wird die von außen einströmende Außenluft, wenn sie durch den Kühler 174 strömt, dem kein Kühlmittel mit niedriger Temperatur zugeführt wird, im Ungekühlt-Zustand der Raumtemperatur eingeströmt. Die eingeströmte Außenluft wird in einen Zustand hoher Temperatur überführt, während sie durch das Heizgerät 144 strömt, und strömt in den Fahrzeuginnenraum, so dass das Heizen des Fahrzeuginnenraums realisiert werden kann.
  • Das heißt, das Wärmepumpensystem 100 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung gewinnt Wärme von der externen Wärmequelle und die vom Batteriemodul 122 erzeugte Abwärme zurück, um sie für die Fahrzeuginnenraumheizung zu verwenden, wodurch der Energieverbrauch des Kompressors 59 verringert und die Heizeffizienz verbessert wird.
  • In der Zwischenzeit strömt das Kühlmittel, das durch das Heizgerät 144 hindurchgetreten ist, entlang der Kondensatorverbindungsleitung 133 durch den Kondensator 153, die mit der ersten Verbindungsleitung 141 verbunden ist, und strömt dann durch den zehnten Anschluss P10 in das Ventil 102 ein.
  • Das Kühlmittel, das in das Ventil 102 durch den zehnten Anschluss P10 einströmt, zirkuliert entlang der ersten Verbindungsleitung 141 und der Kondensatorverbindungsleitung 133, während es durch den zwölften Anschluss P12 in die erste Verbindungsleitung 141 ausgegeben wird.
  • Durch wiederholte Durchführung dieser Vorgänge kann der Innenraum des Fahrzeugs erwärmt werden.
  • Weiter kann in der CE-Vorrichtung 150 jedes einzelne Element so betrieben werden, dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung zirkuliert, um den Fahrzeuginnenraum zu beheizen.
  • Gegenwärtig wird das erste Expansionsventil 155 nicht betätigt, und das zweite Expansionsventil 165 entspannt/expandiert das Kältemittel, das durch den Kondensator 153 hindurchgetreten ist, um es dem Wärmetauscher 160 zuzuführen. Dementsprechend wird die Zufuhr des Kältemittels zum Verdampfer 156 unterbrochen.
  • Wenn während des Heizmodus des Fahrzeugs eine Entfeuchtung des Fahrzeuginnenraums erforderlich ist, wird das erste Expansionsventil 155 betätigt, um das expandierte Kältemittel dem Verdampfer 156 zuzuführen.
  • Gleichzeitig wird die vierte Wasserpumpe 172 in der Innenkühlvorrichtung 170 betrieben und wird das Kühlmittel entlang der zweiten Verbindungsleitung 171 zirkuliert.
  • Das entlang der zweiten Verbindungsleitung 171 zirkulierende Kühlmittel kann in den Kühler 174 einströmen, wenn es durch Wärmetausch mit dem Kältemittel im Verdampfer 156 gekühlt wird.
  • Das heißt, die in das HVAC-Modul 180 eingeströmte Außenluft wird entfeuchtet, während sie durch den Kühler 174 hindurchtritt, in den das Kühlmittel mit niedriger Temperatur einströmt. Dementsprechend wird sie in einen Zustand hoher Temperatur überführt, während sie durch das Heizgerät 144 hindurchtritt und in den Fahrzeuginnenraum einströmt, so dass der Fahrzeuginnenraum beheizt und entfeuchtet werden kann.
  • Auch der Betrieb für den Fall der Rückgewinnung der Abwärme der elektrischen Komponente 116 und des Batteriemoduls 122 während des Heizmodus des Fahrzeugs wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
  • 7 ist ein Betriebszustandsdiagramm für die Abwärmerückgewinnung einer elektrischen Komponente und eines Batteriemoduls gemäß einem Heizmodus in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf 7 kann das Wärmepumpensystem 100 im Heizmodus des Fahrzeugs die Abwärme der elektrischen Komponente 116 und des Batteriemoduls 122 zurückgewinnen, um sie für die Innenheizung zu verwenden.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung werden in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung 110 und in der Batteriekühlvorrichtung 120 die erste und die zweite Wasserpumpe 114 bzw. 124 betrieben.
  • Darüber hinaus wird in der Innenheizvorrichtung 140 die dritte Wasserpumpe 142 betrieben.
  • Das entlang der Kühlmittelleitung 111 strömende Kühlmittel strömt zunächst in den ersten Anschluss P1 ein und wird dann vom Ventil 102 durch den siebten Anschluss P7 in die Batteriekühlmittelleitung 121 ausgegeben.
  • Das über den siebten Anschluss P7 in die Batteriekühlmittelleitung 121 ausgegebene Kühlmittel tritt durch das Batteriemodul 122 entlang der Batteriekühlmittelleitung 121 hindurch. Zu diesem Zeitpunkt strömt das Kühlmittel mit der durch die Abwärme des Batteriemoduls 122 erhöhten Temperatur durch den achten Anschluss P8 in das Ventil 102 ein.
  • Das in den achten Anschluss P8 eingeströmte Kühlmittel wird über den neunten Anschluss P9 in die Wärmetauscherverbindungsleitung 161 ausgegeben.
  • Das in die Wärmetauscherverbindungsleitung 161 ausgegebene Kühlmittel tritt entlang der Wärmetauscherverbindungsleitung 161 durch den Wärmetauscher 160 hindurch und strömt dann durch den sechsten Anschluss P6 in das Ventil 102 ein.
  • Das in das Ventil 102 eingeströmte Kühlmittel wird über den fünften Anschluss P5 in die Bypassleitung 117 ausgegeben. Während das in die Bypassleitung 117 ausgegebene Kühlmittel entlang der Kühlmittelleitung 111 erneut durch die elektrische Komponente 116 strömt, kann die Temperatur durch die Abwärme der elektrischen Komponente 116 erhöht werden.
  • Das heißt, dass das Kühlmittel in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung 110 und der Batteriekühlvorrichtung 120 die von der elektrischen Komponente 116 und dem Batteriemodul 122 erzeugte Abwärme zurückgewinnt, während es entlang der Kühlmittelleitung 111, der Wärmetauscherverbindungsleitung 161 und der Bypassleitung 117 zirkuliert, wobei die Temperatur erhöht werden kann.
  • Das Kühlmittel mit der erhöhten Temperatur kann dem an die Wärmetauscherverbindungsleitung 161 angeschlossenen Wärmetauscher 160 zugeführt werden. Daher erhöht die von der elektrischen Komponente 116 und dem Batteriemodul 122 erzeugte Abwärme die Temperatur des dem Wärmetauscher 160 zugeführten Kühlmittels.
  • Das heißt, während der wiederholten Durchführung des vorliegenden Vorgangs absorbiert das Kühlmittel die Abwärme der elektrischen Komponente 116 und des Batteriemoduls 122, so dass die Temperatur steigen kann.
  • Außerdem wird das Kühlmittel, dessen Temperatur durch die Absorption der Abwärme der elektrischen Komponente 116 und des Batteriemoduls 122 gestiegen ist, durch den Betrieb der ersten und zweiten Wasserpumpe 114 und 124 durch den Wärmetauscher 160 geströmt und zurückgewonnen, während die Temperatur des dem Wärmetauscher 160 zugeführten Kältemittels erhöht wird.
  • Dementsprechend können das Kühlmittel und das Kältemittel im Wärmetauscher 160 Wärme tauschen, um die Abwärme des Kühlmittels zurückzugewinnen, dessen Temperatur beim Hindurchtreten durch die elektrische Komponente 116 und das Batteriemodul122 gestiegen ist, wodurch die Temperatur des Kältemittels erhöht wird.
  • Das heißt, der Wärmetauscher 160 empfängt das Kältemittel, das durch die Betätigung des zweiten Expansionsventils 165 durch die Kältemittelverbindungsleitung 163 entspannt/expandiert wird, und verdampft das zugeführte Kältemittel durch Wärmetausch mit dem Kühlmittel, dessen Temperatur gestiegen ist, während das zugeführte Kühlmittel durch die elektrische Komponente 116 geleitet wird, wobei die Abwärme der elektrischen Komponente 116 und des Batteriemoduls 122 zurückgewonnen wird.
  • In der Zwischenzeit wird in der Innenheizvorrichtung 140 das Kühlmittel vom Ventil 102 entlang der ersten Verbindungsleitung 141, die mit dem zwölften Anschluss P12 verbunden ist, dem Heizgerät 144 zugeführt.
  • Hier kann die Kühlmittelheizung 146 betrieben werden, um das in der ersten Verbindungsleitung 141 zirkulierende Kühlmittel zu erwärmen, wenn die Temperatur des entlang der ersten Verbindungsleitung 141 zirkulierenden Kühlmittels niedriger als die Solltemperatur ist.
  • Andererseits ist die sich öffnende und schließende Klappe 182 geöffnet, so dass die Außenluft, die in das HVAC-Modul 180 einströmt und durch den Kühler 174 strömt, durch das Heizgerät 144 strömt.
  • Dementsprechend wird die von außen eingeströmte Außenluft, wenn sie durch den Kühler 174 strömt, dem kein Kühlmittel mit niedriger Temperatur zugeführt wird, im Ungekühlt-Zustand der Raumtemperatur eingeströmt. Die eingeströmte Außenluft wird in einen Zustand hoher Temperatur überführt, während sie durch das Heizgerät 144 strömt, und strömt in den Fahrzeuginnenraum ein, so dass das Heizen des Fahrzeuginnenraums realisiert werden kann.
  • Das heißt, das Wärmepumpensystem 100 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung kann die von der elektrischen Komponente 116 und dem Batteriemodul 122 erzeugte Abwärme zurückgewinnen, um sie für die Fahrzeuginnenraumheizung zu verwenden, wodurch der Energieverbrauch des Kompressors 159 verringert und die Heizeffizienz verbessert wird.
  • In der Zwischenzeit strömt das Kühlmittel, das durch das Heizgerät 144 hindurchgetreten ist, entlang der Kondensatorverbindungsleitung 133 durch den Kondensator 153, die mit der ersten Verbindungsleitung 141 verbunden ist, und strömt dann durch den zehnten Anschluss P10 in das Ventil 102 ein.
  • Das dem Ventil 102 durch den zehnten Anschluss P10 zugeführte Kühlmittel zirkuliert entlang der ersten Verbindungsleitung 161 und der Kondensatorverbindungsleitung 133, während es durch den zwölften Anschluss P12 in die erste Verbindungsleitung 141 ausgegeben wird.
  • Durch wiederholte Durchführung dieser Vorgänge kann der Innenraum des Fahrzeugs geheizt werden.
  • Weiter kann in der CE-Vorrichtung 150 jedes einzelne Element so betrieben werden, dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung zirkuliert, um den Fahrzeuginnenraum zu heizen.
  • Gegenwärtig ist das erste Expansionsventil 155 nicht betätigt, und das zweite Expansionsventil 165 entspannt/expandiert das Kältemittel, das durch den Kondensator 153 hindurchgetreten ist, um es dem Wärmetauscher 160 zuzuführen. Dementsprechend wird die Zufuhr des Kältemittels zum Verdampfer 156 unterbrochen.
  • Wenn während des Heizmodus des Fahrzeugs eine Entfeuchtung des Fahrzeuginnenraums erforderlich ist, wird das erste Expansionsventil 155 betätigt, um das expandierte Kältemittel dem Verdampfer 156 zuzuführen.
  • Gleichzeitig wird die vierte Wasserpumpe 172 in der Innenkühlvorrichtung 170 betrieben und wird das Kühlmittel entlang der zweiten Verbindungsleitung 171 zirkuliert.
  • Das entlang der zweiten Verbindungsleitung 171 zirkulierende Kühlmittel kann in den Kühler 174 einströmen, wenn es durch Wärmetausch mit dem Kältemittel im Verdampfer 156 gekühlt wird.
  • Das heißt, die Außenluft, die in das HVAC-Modul 180 einströmt, wird durch das Kühlmittel mit niedriger Temperatur, das in den Kühler 174 einströmt, entfeuchtet, während sie durch den Kühler 174 hindurch strömt. Dementsprechend wird sie in einen Zustand hoher Temperatur überführt, während sie durch das Heizgerät 144 hindurchtritt und in den Fahrzeuginnenraum einströmt, so dass der Fahrzeuginnenraum geheizt und entfeuchtet werden kann.
  • Daher kann bei der Anwendung des Wärmepumpensystems für das Fahrzeug 100 gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung, wie oben beschrieben, das System vereinfacht werden, indem die Temperatur des Batteriemoduls 122 gemäß dem Fahrzeugmodus durch Verwendung des Wärmetauschers 160 eingestellt wird, wobei das Kühlmittel und das Kältemittel im Elektrofahrzeug Wärme tauschen.
  • Darüber hinaus kann die vorliegende Offenbarung/Erfindung die Heizeffizienz im Heizmodus des Fahrzeugs verbessern, indem sie die Abwärme, die von einer externen Wärmequelle, der elektrischen Komponente 116 oder dem Batteriemodul 122 erzeugt wird, selektiv zurückzugewinnen, um sie für die Innenheizung zu verwenden.
  • Darüber hinaus implementiert die vorliegende Offenbarung/Erfindung verschiedene Modi durch die Verwendung eines Ventils 102, das die Strömung des Kühlmittels steuert, die Herstellungskosten und das Gewicht reduziert und die Raumnutzung durch die Vereinfachung des gesamten Systems verbessert.
  • Darüber hinaus ermöglicht die vorliegende Offenbarung/Erfindung eine optimale Leistung des Batteriemoduls 122 durch effizientes Steuern der Temperatur des Batteriemoduls 122, und die Gesamtfahrstrecke des Fahrzeugs kann durch effizientes Management des Batteriemoduls 122 erhöht werden.
  • In zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung ist eine Steuerungsvorrichtung mit zumindest einem der Elemente des Wärmepumpensystems 100 wie dem Ventil 102 verbunden, um dessen Betrieb zu steuern.
  • Darüber hinaus bezieht sich der Begriff, der sich auf eine Steuerungsvorrichtung wie „Steuerungsvorrichtung“, „Steuergerät“, „Steuereinheit“, „Steuereinrichtung“, „Steuermodul“ oder „Server“ usw. bezieht, auf eine Hardwarevorrichtung, die einen Speicher und einen Prozessor aufweist, der eingerichtet ist, um einen oder mehrere Schritte auszuführen, die als eine Algorithmusstruktur interpretiert werden. Der Speicher speichert Algorithmusschritte, und der Prozessor führt die Algorithmusschritte aus, um einen oder mehrere Vorgänge eines Verfahrens gemäß zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung durchzuführen. Die Steuerungsvorrichtung gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung kann durch einen nichtflüchtigen Speicher, der eingerichtet ist, um Algorithmen zur Steuerung des Betriebs verschiedener Komponenten eines Fahrzeugs oder Daten über Softwarebefehle zur Ausführung der Algorithmen zu speichern, und einen Prozessor implementiert werden, der eingerichtet ist, um den oben beschriebenen Vorgang unter Verwendung der im Speicher gespeicherten Daten durchzuführen. Bei dem Speicher und dem Prozessor kann es sich um einzelne Chips handeln. Alternativ dazu können der Speicher und der Prozessor in einem einzigen Chip integriert sein. Der Prozessor kann als ein oder mehrere Prozessoren implementiert sein. Der Prozessor kann verschiedene Logikschaltungen und Betriebsschaltungen aufweisen, kann Vorgänge gemäß einem aus dem Speicher bereitgestellten Programm verarbeiten und kann ein Steuersignal gemäß dem Verarbeitungsergebnis erzeugen.
  • Bei der Steuerungsvorrichtung kann es sich um zumindest einen Mikroprozessor handeln, der durch ein vorbestimmtes Programm betrieben wird, das eine Reihe von Befehlen zur Durchführung des Verfahrens aufweisen kann, das in den oben erwähnten zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung enthalten ist.
  • Die vorgenannte Erfindung kann auch in Form von computerlesbaren Codes auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium umgesetzt werden. Bei dem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium handelt es sich um eine beliebige Vorrichtung zur Datenspeicherung, die Daten speichern kann, die anschließend von einem Computersystem gelesen werden können, und die Programmanweisungen speichern und ausführen kann, die anschließend von einem Computersystem gelesen werden können. Beispiele für computerlesbare Aufzeichnungsmedien weisen Festplattenlaufwerke (HDD), Solid-State-Disks (SSD), Silizium-Diskettenlaufwerke (SDD), Festwertspeicher (ROM), Arbeitsspeicher (RAM), CD-ROMs, Magnetbänder, Disketten, optische Vorrichtungen zur Datenspeicherung usw. auf und werden in Form von Trägerwellen (z.B. bei der Übertragung über das Internet) ausgeführt. Beispiele für Programmbefehle weisen sowohl Maschinensprachcode auf, wie er von einem Compiler erzeugt wird, als auch Hochsprachencode, der von einem Computer mit Hilfe eines Interpreters oder ähnlichem ausgeführt werden kann.
  • In zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung kann jeder oben beschriebene Vorgang von einer Steuerungsvorrichtung ausgeführt werden, und die Steuerungsvorrichtung kann durch eine Mehrzahl von Steuerungsvorrichtungen oder eine integrierte einzelne Steuerungsvorrichtung umgesetzt sein.
  • In zahlreichen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung kann die Steuerungsvorrichtung in Form von Hardware oder Software oder in einer Kombination aus Hardware und Software implementiert sein.
  • Zur Erleichterung der Erklärung und zur genauen Definition der beigefügten Ansprüche werden die Begriffe „ober... ", „unter... ", „inner... ", „äußer... ", „oben“, „unten“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorder...“, „hinter...“, „vorne“, „hinten“, „innen“, „außen“, „innerhalb“, „außerhalb“, „einwärts / nach innen“, „auswärts / nach außen“, „vorwärts / nach vorne“ und „rückwärts / nach hinten“ verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf Positionen dieser Merkmale, welche in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben. Es ist weiter klar, dass sich der Begriff „verbinden“ oder seine Abwandlungen sowohl auf die direkte als auch auf die indirekte Verbindung beziehen.
  • Die vorstehenden Beschreibungen vorbestimmter exemplarischer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung wurden zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt. Sie erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit und beschränken die vorliegende Offenbarung/Erfindung nicht auf die angegebenen genauen Formen, und natürlich sind viele Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehren möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, damit der Fachmann zahlreiche beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung sowie verschiedene Abwandlungen und Modifikationen davon herstellen und verwenden kann. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung/Erfindung soll durch die beigefügten Ansprüche und deren Entsprechungen definiert werden.

Claims (20)

  1. Ein Wärmepumpensystem (100) für ein Fahrzeug, wobei das Wärmepumpensystem (100) aufweist: ein Ventil (102), das eingerichtet ist, um eine Strömung von Kühlmittel zu steuern, das in das Ventil (120) einströmt, eine Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung (110), die eine mit dem Ventil (102) verbundene Kühlmittelleitung (111) sowie einen Kühler (112) und eine erste Pumpe (114) aufweist, die in der Kühlmittelleitung (111) vorgesehen ist und ein Kühlmittel in der Kühlmittelleitung (111) zirkuliert, um zumindest eine in der Kühlmittelleitung (111) vorgesehene elektrische Komponente (116) zu kühlen, eine Batteriekühlvorrichtung (120), die eine mit dem Ventil (102) verbundene Batteriekühlmittelleitung (121) sowie eine zweite Pumpe (124) und ein Batteriemodul (122) aufweist, die in der Batteriekühlmittelleitung (121) vorgesehen sind, und die ein Kühlmittel zu dem Batteriemodul (122) zirkulieren lässt, eine Innenheizvorrichtung (140), die eine mit dem Ventil (102) verbundene erste Verbindungsleitung (141), um einen Innenraum des Fahrzeugs durch Verwendung von Hochtemperatur-Kühlmittel zu heizen, und eine dritte Pumpe (142) und ein Heizgerät (144) eines Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungsmoduls, HVAC-Modul (180) aufweist, das in der ersten Verbindungsleitung (141) vorgesehen ist, eine Innenkühlvorrichtung (170), die eine vierte Pumpe (172) und einen Kühler (174) des HVAC-Moduls (180) aufweist, die durch eine zweite Verbindungsleitung (171) miteinander verbunden sind, um den Innenraum des Fahrzeugs unter Verwendung eines Niedertemperatur-Kühlmittels zu kühlen, eine Zentrale-Energie-Vorrichtung, CE-Vorrichtung (150), die mit der Innenheizvorrichtung (140) durch das Ventil (102) verbunden ist, um ein Kühlmittel mit einer hohen Temperatur der Innenheizvorrichtung (140) zuzuführen und um ein Kühlmittel mit einer niedrigen Temperatur der Innenkühlvorrichtung (170) zuzuführen, die mit der zweiten Verbindungsleitung (171) verbunden ist, und die eine Temperatur des Kühlmittels durch Wärmetausch von thermischer Energie steuert, die während der Kondensation und Verdampfung von Kältemittel, das in einer Kältemittelleitung (151) zirkuliert, mit dem Kühlmittel erzeugt wird, das durch die Betätigung des Ventils (102) zugeführt wird, und einen Wärmetauscher (160), der mit der CE-Vorrichtung (150) über eine Kältemittelverbindungsleitung (163) verbunden ist, so dass das Kältemittel selektiv zirkuliert, die mit dem Ventil (102) über eine Wärmetauscherverbindungsleitung (161) verbunden ist und die das selektiv zugeführte Kühlmittel mit dem Kältemittel Wärme tauschen lässt, um die Temperatur des Kältemittels zu steuern.
  2. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei das Ventil (102) aufweist: einen ersten Anschluss (P1), der mit der Kühlmittelleitung (111) verbunden ist, die mit der zumindest einen elektrischen Komponente (116) verbunden ist, einen zweiten Anschluss (P2), der mit einem ersten Endabschnitt einer Kondensatorverbindungsleitung (133) verbunden ist, um ein Kühlmittel dem in der CE-Vorrichtung (150) vorgesehenen Kondensator (153) zu führen, einen dritten Anschluss (P3), der mit einer Versorgungsleitung (131) verbunden ist, die mit der ersten Verbindungsleitung (141) verbunden ist, einen vierten Anschluss (P4), der mit der mit dem Kühler (112) verbundenen Kühlmittelleitung (111) verbunden ist, einen fünften Anschluss (P5), der mit einer Bypassleitung (117) verbunden ist, die unter Umgehung der ersten Pumpe (114) und der zumindest einen elektrischen Komponente (116) mit dem Kühler (112) verbunden ist, und einen sechsten Anschluss (P6), der mit einem ersten Endabschnitt der Wärmetauscherverbindungsleitung (161) verbunden ist, so dass das Kühlmittel aus dem Wärmetauscher (160) ausgegeben wird.
  3. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß Anspruch 2, wobei das Ventil (102) ferner aufweist: einen siebten Anschluss (P7), der mit einem ersten Endabschnitt der Batteriekühlmittelleitung (121) verbunden ist, einen achten Anschluss (P8), der mit einem zweiten Endabschnitt der Batteriekühlmittelleitung (121) verbunden ist, einen neunten Anschluss (P9), der mit einem zweiten Endabschnitt der Wärmetauscherverbindungsleitung (161) verbunden ist, um das Kühlmittel dem Wärmetauscher (160) zuzuführen, einen zehnten Anschluss (P10), der mit einem zweiten Endabschnitt der Kondensatorverbindungsleitung (133) verbunden ist, so dass das Kühlmittel, das durch den Kondensator (153) hindurchgetreten ist, in das Ventil (102) einströmt, einen elften Anschluss (P11), der mit einer Kühlerverbindungsleitung (118) verbunden ist, die das Ventil (102) und den Kühler (112) separat von der Kühlmittelleitung (111) und der Bypassleitung (117) verbindet, und einen zwölften Anschluss (P12), der mit der ersten Verbindungsleitung (141) verbunden ist, die mit der dritten Pumpe (142) verbunden ist.
  4. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß Anspruch 3, wobei beim Kühlen des Batteriemoduls (122) in einem Kühlmodus des Fahrzeugs, das Kühlmittel in der Kühlmittelleitung (111) durch den Betrieb der ersten Pumpe (114) in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung (110) zirkuliert wird, das entlang der Kühlmittelleitung (111) strömende Kühlmittel in den ersten Anschluss (P1) einströmt und dann durch den zweiten Anschluss (P2) in die Kondensatorverbindungsleitung (133) ausgegeben wird, um dem Kondensator (153) zugeführt zu werden, das Kühlmittel, das durch den Kondensator (153) hindurchgetreten ist, durch den zehnten Anschluss (P10) in das Ventil (102) einströmt und dann durch die mit dem elften Anschluss (P11) verbundene Kühlerverbindungsleitung (118) zum Kühler (112) strömt, das Kühlmittel in der Batteriekühlmittelleitung (121) durch Betätigung der zweiten Pumpe (124) in der Batteriekühlvorrichtung (120) zirkuliert wird, das von dem Ventil (102) zu der mit dem siebten Anschluss (P7) verbundenen Batteriekühlmittelleitung (121) eingeströmte Kühlmittel durch das Batteriemodul (122) hindurchtritt und dann durch den achten Anschluss (P8) in das Ventil (102) einströmt, das Kühlmittel, das vom Ventil (102) in die mit dem neunten Anschluss (P9) verbundene Wärmetauscherverbindungsleitung (161) eingeströmt ist, durch den Wärmetauscher (160) strömt, dann entlang der mit dem sechsten Anschluss (P6) verbundenen Wärmetauscherverbindungsleitung (161) in das Ventil (102) einströmt und wiederum entlang der Batteriekühlmittelleitung (121) und der Wärmetauscherverbindungsleitung (161) zirkuliert, während es zum siebten Anschluss (P7) ausgegeben wird, jedes Element in der CE-Vorrichtung (150) so betrieben wird, dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung (151) zirkuliert, und die vierte Pumpe (172) so betrieben wird, dass Kühlmittel entlang der zweiten Verbindungsleitung (171) gepumpt wird, die einen Verdampfer (156) und eine weiteren Kühler (174) verbindet, um das Kühlmittel, das durch den in der CE-Vorrichtung (150) vorgesehenen Verdampfer (156) strömt, dem weiteren Kühler (174) in der Innenkühlvorrichtung (170) zuzuführen.
  5. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei beim Kühlen der zumindest einen elektrischen Komponente (116) und des Batteriemoduls (122) unter Verwendung von durch den Kühler (112) gekühltem Kühlmittel im Kühlmodus des Fahrzeugs die erste und zweite Pumpe (114, 124) jeweilig in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung (110) und in der Batteriekühlvorrichtung (120) betrieben werden, das entlang der Kühlmittelleitung (111) strömende Kühlmittel in den ersten Anschluss (P1) einströmt und dann von dem Ventil (102) durch den siebten Anschluss (P7) in die Batteriekühlmittelleitung (121) ausgegeben wird, das zur Batteriekühlmittelleitung (121) ausgegebene Kühlmittel durch das Batteriemodul (122) entlang der Batteriekühlmittelleitung (121) strömt und dann durch den achten Anschluss (P8) in das Ventil (102) einströmt, das in das Ventil (102) eingeströmte Kühlmittel durch den zweiten Anschluss (P2) zur Kondensatorverbindungsleitung (133) ausgegeben und dem Kondensator (153) zugeführt wird, das Kühlmittel, das durch den Kondensator (153) hindurchströmt strömt, durch den zehnten Anschluss (P10) in das Ventil (102) einströmt und dann durch die mit dem elften Anschluss (P11) verbundene Kühlerverbindungsleitung (118) zum Kühler (112) einströmt, jedes Element in der CE-Vorrichtung (150) so betrieben wird, dass Kältemittel entlang der Kältemittelleitung (151) zirkuliert, und die vierte Pumpe (172) so betrieben wird, dass Kühlmittel entlang der zweiten Verbindungsleitung (171), die einen Verdampfer (156) und den weiteren Kühler (174) verbindet, gepumpt wird, um das Kühlmittel, das durch den in CE-Vorrichtung (150) vorgesehenen Verdampfer (156) strömt, dem weiteren Kühler (174) in der Innenkühlvorrichtung (170) zuzuführen.
  6. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 5, wobei bei der Rückgewinnung von Wärme aus einer externen Wärmequelle in einem Heizmodus des Fahrzeugs und der Erhöhung einer Temperatur des Batteriemoduls (122), die erste und die zweite Pumpe (114, 124) jeweilig in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung (110) und in der Batteriekühlvorrichtung (120) betrieben werden, die dritte Pumpe (142) in der Innenheizvorrichtung (140) betrieben wird, das entlang der Kühlmittelleitung (111) strömende Kühlmittel in den ersten Anschluss (P1) einströmt und dann von dem Ventil (102) durch den neunten Anschluss (P9) zu der Wärmetauscherverbindungsleitung (161) ausgegeben wird, das zur Wärmetauscherverbindungsleitung (161) ausgegebene Kühlmittel entlang der Wärmetauscherverbindungsleitung (161) durch den Wärmetauscher (160) hindurch strömt und dann durch den sechsten Anschluss (P6) in das Ventil (102) einströmt, das in das Ventil (102) eingeströmte Kühlmittel über den vierten Anschluss (P4) in die mit dem Kühler (112) verbundene Kühlmittelleitung (111) ausgegeben wird und beim Durchströmen des Kühlers (112) Wärme von der Wärmequelle aus der Außenluft zurückgewinnt, das Kühlmittel, das von dem Ventil (102) zu der Batteriekühlmittelleitung (121) durch den siebten Anschluss (P7) ausgegeben wird, entlang der Batteriekühlmittelleitung (121) durch das Batteriemodul (122) hindurch strömt und dann in das Ventil (102) durch den achten Anschluss (P8) einströmt, das in den achten Anschluss (P8) eingeströmte Kühlmittel durch den zweiten Anschluss (P2) in die Kondensatorverbindungsleitung (133) ausgegeben und dem Kondensator (153) zugeführt wird, das Kühlmittel, das durch den Kondensator (153) hindurchgetreten ist, durch den zehnten Anschluss (P10) in das Ventil (102) einströmt und dann über die erste Verbindungsleitung (141), die mit dem zwölften Anschluss (P12) verbunden ist, dem Heizgerät (144) zugeführt wird, das Kühlmittel, das durch das Heizgerät (144) hindurchgetreten ist, entlang der mit der ersten Verbindungsleitung (141) verbundenen Kondensatorverbindungsleitung (133) durch den Kondensator (153) hindurchtritt und dann durch den zehnten Anschluss (P10) in das Ventil (102) einströmt, ein Teil des Kühlmittels, das in das Ventil (102) durch den zehnten Anschluss (P10) eingeströmt ist, in das Ventil (102) durch den dritten Anschluss (P3) entlang der Versorgungsleitung (131) einströmt und dann zirkuliert wird, während es entlang der Batteriekühlmittelleitung (121), die vom Ventil (102) durch den siebten Anschluss (P7) verbunden ist, zum Batteriemodul (122) zurückströmt, und jedes Element in der CE-Vorrichtung (150) so betrieben wird, dass das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung (151) zirkuliert.
  7. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 6, wobei bei der Rückgewinnung von Abwärme der zumindest einen elektrischen Komponente (116) in einem Heizmodus des Fahrzeugs und der Erhöhung einer Temperatur des Batteriemoduls (122), die erste und die zweite Pumpe (114, 124) jeweilig in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung (110) und in der Batteriekühlvorrichtung (120) betrieben werden, die dritte Pumpe (142) in der Innenheizvorrichtung (140) betrieben wird, das entlang der Kühlmittelleitung (111) strömende Kühlmittel in den ersten Anschluss (P1) einströmt und dann von dem Ventil (102) durch den neunten Anschluss (P9) zu der Wärmetauscherverbindungsleitung (161) ausgegeben wird, das zur Wärmetauscherverbindungsleitung (161) ausgegebene Kühlmittel entlang der Wärmetauscherverbindungsleitung (161) durch den Wärmetauscher (160) hindurchtritt und dann durch den sechsten Anschluss (P6) in das Ventil (102) einströmt, das in das Ventil (102) eingeströmte Kühlmittel durch den fünften Anschluss (P5) in die Bypassleitung (117) ausgegeben wird, das in die Bypassleitung (117) ausgegebene Kühlmittel die zumindest eine elektrische Komponente (116) entlang der Kühlmittelleitung (111) durchströmt und die Temperatur durch die Abwärme der zumindest einen elektrischen Komponente (116) ansteigt, das vom Ventil (102) zur Batteriekühlmittelleitung (121) durch den siebten Anschluss (P7) ausgegebene Kühlmittel entlang der Batteriekühlmittelleitung (121) das Batteriemodul (122) durchströmt und dann durch den achten Anschluss (P8) in das Ventil (102) einströmt, das zum achten Anschluss (P8) eingeströmte Kühlmittel durch den zweiten Anschluss (P2) zur Kondensatorverbindungsleitung (133) ausgegeben und dem Kondensator (153) zugeführt wird, das Kühlmittel, das durch den Kondensator (153) hindurchgetreten ist, durch den zehnten Anschluss (P10) in das Ventil (102) einströmt und dann über die erste Verbindungsleitung (141), die mit dem zwölften Anschluss (P12) verbunden ist, dem Heizgerät (144) zugeführt wird, das Kühlmittel, das durch das Heizgerät (144) hindurchgetreten ist, durch den Kondensator (153) entlang der mit der ersten Verbindungsleitung (141) verbundenen Kondensatorverbindungsleitung (133) hindurchtritt und dann durch den zehnten Anschluss (P10) in das Ventil (102) einströmt, ein Teil des Kühlmittels, das in das Ventil (102) durch den zehnten Anschluss (P10) einströmt, in das Ventil (102) durch den dritten Anschluss (P3) entlang der Versorgungsleitung (131) einströmt und dann zirkuliert wird, während es entlang der Batteriekühlmittelleitung (121), die vom Ventil (102) durch den siebten Anschluss (P7) verbunden ist, zum Batteriemodul (122) zurückströmt, und in der CE-Vorrichtung (150) jedes Element so betrieben wird, dass Kältemittel entlang der Kältemittelleitung (151) zirkuliert.
  8. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß Anspruch 7, wobei der Wärmetauscher (160) eine Temperatur des Kältemittels durch Wärmetausch des Kühlmittels und des Kältemittels erhöht, um Abwärme von Kühlmittel zurückzugewinnen, dessen Temperatur gestiegen ist, während es durch die zumindest eine elektrische Komponente (116) hindurchgetreten ist.
  9. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 8, wobei bei der Rückgewinnung von Wärme aus der externen Wärmequelle in einem Heizmodus des Fahrzeugs und der Rückgewinnung von Abwärme des Batteriemoduls (122), die erste und die zweite Pumpe (114, 124) jeweilig in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung (110) und in der Batteriekühlvorrichtung (120) betrieben werden, die dritte Pumpe (142) in der Innenheizvorrichtung (140) betrieben wird, das entlang der Kühlmittelleitung (111) strömende Kühlmittel in den ersten Anschluss (P1) einströmt und dann von dem Ventil (102) durch den siebten Anschluss (P7) in die Batteriekühlmittelleitung (121) ausgegeben wird, das durch den siebten Anschluss (P7) in die Batteriekühlmittelleitung (121) ausgegebene Kühlmittel in das Ventil (102) durch den achten Anschluss (P8) in einem Zustand einströmt, in dem die Temperatur durch die Abwärme des Batteriemoduls (122) ansteigt, während es durch das Batteriemodul (122) entlang der Batteriekühlmittelleitung (121) strömt, das in den achten Anschluss (P8) eingeströmte Kühlmittel durch den neunten Anschluss (P9) in die Wärmetauscherverbindungsleitung (161) ausgegeben wird, das zur Wärmetauscherverbindungsleitung (161) ausgegebene Kühlmittel entlang der Wärmetauscherverbindungsleitung (161) durch den Wärmetauscher (160) hindurchtritt und dann durch den sechsten Anschluss (P6) in das Ventil (102) einströmt, das in das Ventil (102) eingeströmte Kühlmittel über den vierten Anschluss (P4) in die mit dem Kühler (112) verbundene Kühlmittelleitung (111) ausgegeben wird und beim Durchströmen des Kühlers (112) Wärme von der Wärmequelle aus der Außenluft zurückgewinnt, das Kühlmittel vom Ventil (102) entlang die erste Verbindungsleitung (141), die mit dem zwölften Anschluss (P12) verbunden ist, dem Heizgerät (144) in der Innenheizvorrichtung (140) zugeführt wird, das Kühlmittel, das durch das Heizgerät (144) hindurchgetreten ist, durch den Kondensator (153) entlang der Kondensatorverbindungsleitung (133), die mit der ersten Verbindungsleitung (141) verbunden ist, hindurchtritt und dann durch den zehnten Anschluss (P10) in das Ventil (102) einströmt, das Kühlmittel, das in das Ventil (102) durch den zehnten Anschluss (P10) eingeströmt ist, durch den zwölften Anschluss (P12) in die erste Verbindungsleitung (141) ausgegeben wird und entlang der ersten Verbindungsleitung (141) und der Kondensatorverbindungsleitung (133) zirkuliert, und in der CE-Vorrichtung (150) jedes Element so betrieben wird, dass Kältemittel entlang der Kältemittelleitung (151) zirkuliert.
  10. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 9, wobei in einem Heizmodus des Fahrzeugs bei der Rückgewinnung von Abwärme der zumindest einen elektrischen Komponente (116) und des Batteriemoduls (122), die erste und die zweite Pumpe (114, 124) jeweilig in der Elektrische-Komponente-Kühlvorrichtung (110) und in der Batteriekühlvorrichtung (120) betrieben werden, die dritte Pumpe (142) in der Innenheizvorrichtung (140) betrieben wird, das entlang der Kühlmittelleitung (111) strömende Kühlmittel in den ersten Anschluss (P1) einströmt und dann vom Ventil (102) durch den siebten Anschluss (P7) in die Batteriekühlmittelleitung (121) ausgegeben wird, das durch den siebten Anschluss (P7) in die Batteriekühlmittelleitung (121) ausgegebene Kühlmittel in das Ventil (102) durch den achten Anschluss (P8) in einem Zustand einströmt, in dem die Temperatur durch die Abwärme des Batteriemoduls (122) ansteigt, während es durch das Batteriemodul (122) entlang der Batteriekühlmittelleitung (121) strömt, das in den achten Anschluss (P8) eingeströmte Kühlmittel durch den neunten Anschluss (P9) in die Wärmetauscherverbindungsleitung (161) ausgegeben wird, das zur Wärmetauscherverbindungsleitung (161) ausgegebene Kühlmittel entlang der Wärmetauscherverbindungsleitung (161) durch den Wärmetauscher (160) hindurchtritt und dann durch den sechsten Anschluss (P6) in das Ventil (102) einströmt, das durch den sechsten Anschluss (P6) in das Ventil (102) eingeströmte Kühlmittel durch den fünften Anschluss (P5) in die Bypassleitung (117) ausgegeben wird, das in die Bypassleitung (117) ausgegebene Kühlmittel die zumindest eine elektrische Komponente (112) entlang der Kühlmittelleitung (111) erneut durchströmt und die Temperatur durch die Abwärme der zumindest einen elektrischen Komponente (116) ansteigt, das Kühlmittel vom Ventil (102) entlang der ersten Verbindungsleitung (141), die mit dem zwölften Anschluss (P12) verbunden ist, dem Heizgerät (144) in der Innenheizvorrichtung (140) zugeführt wird, das Kühlmittel, das durch das Heizgerät (144) hindurchgetreten ist, durch den Kondensator (153) entlang der mit der ersten Verbindungsleitung (141) verbundenen Kondensatorverbindungsleitung (133) hindurchtritt und dann durch den zehnten Anschluss (P10) in das Ventil (102) einströmt, das Kühlmittel, das in das Ventil (102) durch den zehnten Anschluss (P10) einströmt, durch den zwölften Anschluss (P12) in die erste Verbindungsleitung (141) ausgegeben wird und entlang der ersten Verbindungsleitung (141) und der Kondensatorverbindungsleitung (133) zirkuliert, und in der CE-Vorrichtung (150) jedes Element so betrieben wird, dass Kältemittel entlang der Kältemittelleitung (151) zirkuliert.
  11. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die CE-Vorrichtung (150) aufweist: einen Kondensator (153), der das Kältemittel durch Wärmetausch des Kältemittels und des Kühlmittels kondensiert, ein erstes Expansionsventil (155), das über die Kältemittelleitung (151) mit dem Kondensator (153) verbunden ist, einen Verdampfer (156), der mit dem ersten Expansionsventil (155) über die Kältemittelleitung (151) verbunden ist, mit der zweiten Verbindungsleitung (171) verbunden ist und das Kältemittel durch Wärmetausch des Kältemittels und des Kühlmittels verdampft und gleichzeitig die Temperatur des Kühlmittels verringert einen Kompressor (159), der in der Kältemittelleitung (151) zwischen dem Verdampfer (156) und dem Kondensator (153) vorgesehen ist, und einen Akkumulator (157), der in der Kältemittelleitung (151) zwischen dem Verdampfer (156) und dem Kompressor (159) vorgesehen ist, ein erster Endabschnitt der Kältemittelverbindungsleitung (163) mit der Kältemittelleitung (151) verbunden ist, die den Kondensator (153) und das erste Expansionsventil (155) verbindet, und ein zweiter Endabschnitt der Kältemittelverbindungsleitung (163) mit der Kältemittelleitung (151) zwischen dem Verdampfer (156) und dem Akkumulator (157) verbunden ist.
  12. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß Anspruch 11, wobei ein zweites Expansionsventil (165) vorgesehen ist, um die Strömung des in den Wärmetauscher (160) einströmenden Kältemittels zu steuern und das Kältemittel in der Kältemittelverbindungsleitung (163) stromaufwärts des Wärmetauschers (160) selektiv zu expandieren.
  13. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß Anspruch 12, wobei das zweite Expansionsventil (165) das in die Kältemittelverbindungsleitung (163) eingeströmte Kältemittel expandiert, um in den Wärmetauscher (160) einzuströmen, wenn das Batteriemodul (122) unter Verwendung des mit dem Kältemittel wärmegetauschten Kühlmittels gekühlt wird, oder um selektiv Abwärme von der zumindest einen elektrischen Komponente (116) und dem Batteriemodul (122) zurückzugewinnen.
  14. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei das erste Expansionsventil (155) und das zweite Expansionsventil (165) elektronische Expansionsventile sind, die das Kältemittel selektiv expandieren, während sie den Durchfluss des Kältemittels steuern.
  15. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauscher (160) Abwärme zurückgewinnt, die von der zumindest einen elektrischen Komponente (116) oder dem Batteriemodul (122) erzeugt wird, oder eine Temperatur des Batteriemoduls (122) gemäß einem Kühlmodus des Fahrzeugs oder einem Heizmodus einstellt.
  16. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn in einem Heizmodus des Fahrzeugs eine Entfeuchtung erforderlich ist, die in der Innenkühlvorrichtung (170) vorgesehene vierte Pumpe (172) betrieben wird und das Kältemittel dem in der CE-Vorrichtung (150) vorgesehenen Verdampfer (156) zugeführt wird.
  17. Das Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Innenheizvorrichtung (140) ferner eine Kühlmittelheizung (146) aufweist, die in der ersten Verbindungsleitung (141) zwischen dem Ventil (102) und der dritten Pumpe (142) vorgesehen ist.
  18. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß Anspruch 17, wobei die Kühlmittelheizung (146) betrieben wird, wenn die Temperatur des Kühlmittels, das dem Heizgerät (144) in einem Heizmodus des Fahrzeugs zugeführt wird, niedriger ist als eine Solltemperatur, oder wenn eine Temperatur des Batteriemoduls (122) erhöht wird.
  19. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß Anspruch 17 oder 18, wobei die Innenheizvorrichtung (140) ferner eine Luftheizung aufweist, die an der Rückseite des Heizgeräte (144) von der Innenseite des HVAC-Moduls (180) zum Innenraum des Fahrzeugs hin vorgesehen ist, um selektiv eine Außenluft zu erwärmen, die durch das Heizgerät (144) strömt.
  20. Wärmepumpensystem (100) für das Fahrzeug gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ventil (102) ein 12-Wege-Ventil ist.
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