DE102022134671A1 - Wärmemanagementsystem für fahrzeuge - Google Patents

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Hyundai Motor Co
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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug, wobei das Wärmemanagementsystem aufweist: einen Akkumulator (11), bei welchem eine Dampf-Flüssig-Trennung eines Kältemittels durchgeführt wird, einen Verdichter (12), welcher dazu eingerichtet ist, ein Kältemittel zu verdichten, einen Innen-Kondensator (14), bei welchem ein Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und Heizluft durchgeführt wird, einen Außen-Kondensator (16), bei welchem ein Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und Außenluft durchgeführt wird, ein erstes Expansionsventil (18), welches dazu eingerichtet ist, ein Kältemittel zu expandieren, einen Verdampfer (19), bei welchem ein Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und Heiz-/Kühlluft durchgeführt wird, eine Kältemittelrückführleitung, welche von einer Kältemittelleitung zwischen dem Verdichter (12) und dem Innen-Kondensator (14) abzweigt, mit dem Akkumulator (11) verbunden ist und dazu vorgesehen ist, um ein durch den Verdichter (12) verdichtetes Kältemittel selektiv zu dem Akkumulator (11) zurückzuführen, und ein Auslassventil (24), welches in der Kältemittelrückführleitung installiert ist und so vorgesehen ist, dass es dazu in der Lage ist, ein Kältemittel, welches die Kältemittelrückführleitung durchströmt hat, selektiv in den Akkumulator (11) abzugeben.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung und Erfindung betrifft ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug und insbesondere ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug, welches mit nur einem Kältemittel in einem Fahrzeug sowohl Heizen als auch Kühlen durchführen kann.
  • Hintergrund
  • Im Allgemeinen ist ein Fahrzeug mit einem Wärmemanagementsystem zur Durchführung des Wärmemanagements des gesamten Fahrzeugs ausgestattet. Ein Wärmemanagementsystem verwaltet die Energie für die Innenraumklimatisierung, die Kühlung von Teilen der Leistungselektronik (PE) und die Kühlung oder Erwärmung einer Batterie in einem Fahrzeug.
  • Ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug kann im weitesten Sinne als ein System definiert werden, welches ein Klimatisierungssystem und ein Wärmepumpensystem für die Klimatisierung sowie ein Kühlsystem, welches Kühlwasser oder ein Kältemittel für das Wärmemanagement und die Kühlung der Teile eines Leistungssystems (z.B. Antriebssystems) verwendet, aufweist.
  • Ein Wärmemanagementsystem der bezogenen Technik weist einen Verdichter, einen wassergekühlten Kondensator (WCC), eine Chiller-Vorrichtung (z.B. auch Kühler-Vorrichtung oder Wärmetauscher-Vorrichtung - Englisch „Chiller“), einen Außen-Kondensator (einen luftgekühlten Kondensator), einen internen Wärmetauscher (IHX), ein Expansionsventil, usw. auf.
  • Der interne Wärmetauscher (IHX) kann ein Innen-Kondensator, ein Verdampfer, ein Akkumulator usw. sein, und ein Verdichter, ein Außen-Kondensator, ein Expansionsventil und ein Verdampfer sind Hauptbestandteile eines gewöhnlichen Klimatisierungssystems.
  • Ein Wärmemanagementsystem der bezogenen Technik kann in einem Heizmodus, in welchem dem Fahrzeuginnenraum erwärmte Luft zugeführt wird, in einem Kühlmodus (einem Klimatisierungsmodus), in welchem dem Fahrzeuginnenraum gekühlte Luft zugeführt wird, in einem Entfeuchtungsmodus, in welchem dem Fahrzeuginnenraum entfeuchtete Luft zugeführt wird, usw. betrieben werden.
  • Wenn das Wärmemanagementsystem im Heizmodus betrieben wird, können ein Kältemittel und eine elektrische Heizeinrichtung (z.B. eine PTC-Heizeinrichtung) verwendet werden, und wenn die Temperatur des Kältemittels ausreichend hoch ist, ist es möglich, einen Innenraum mit dem Hochtemperatur-Kältemittel auch ohne den Betrieb der elektrischen Heizeinrichtung zu beheizen.
  • Bei Bedingungen mit tiefkalter Außenluft, bei welcher ein Wärmepumpensystem nur schwierig eingesetzt werden kann, oder wenn die Abwärme von leistungselektronischen Bauteilen oder einer Batterie nur schwierig zurückgewonnen werden kann, kann ein Modus durchgeführt werden, bei welchem die Wärme zum Heizen eines Innenraums unter Verwendung der Verdichterarbeit (COP = 1) erzeugt wird (z.B. Verlustmodus genannt, sog. „Tesla Lossy Modus“ - Englisch „Tesla Lossy Mode“).
  • Bei Betrieb eines solchen Heizmodus, z.B. dem „Tesla Lossy Modus“, strömt ein durch einen Verdichter verdichtetes Hochtemperatur-Kältemittel durch einen Innen-Kondensator und wird der Innen-Kondensator von Heizluft umströmt, so dass die im Innen-Kondensator durch das Hochtemperatur-Kältemittel erwärmte Luft dem Innenraum eines Fahrzeugs zugeführt wird.
  • Wie oben beschrieben, findet, während ein Hochtemperatur-Kältemittel und Heizluft durch den Innen-Kondensator strömen, ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Luft im Innen-Kondensator statt und wird die Wärme des Kältemittels auf die Luft übertragen, so dass die durch diesen Wärmeaustausch erwärmte Luft dem Innenraum eines Fahrzeugs zugeführt werden kann (Innenraumwärmeabgabe bzw. Wärmeabgabe an den Innenraum), wodurch eine Innenraumheizung ohne den Betrieb einer elektrischen Heizeinrichtung erreicht werden kann.
  • Ferner wird im Heizmodus, in welchem ein Verdichter, wie oben beschrieben, betrieben wird, ein Teil des durch den Verdichter verdichteten Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittels (Kältemittel hoher Temperatur und hohen Drucks) zum Innen-Kondensator geleitet und wird der andere Teil zum wassergekühlten Kondensator geleitet, so dass die Kältemittel jeweilig im Innen-Kondensator und im wassergekühlten Kondensator Wärme abgeben. Dementsprechend wird die Wärme des Kältemittels im Innen-Kondensator an die Heizluft abgegeben (Wärmeabgabe an die Innenraumluft) und wird die Wärme des Kältemittels im wassergekühlten Kondensator an das Kühlwasser abgegeben.
  • Wie oben beschrieben, sollte im Heizmodus, in welchem der Verdichter betrieben wird, Kühlwasser durch eine Kühlwasserleitung zirkulieren, indem eine elektronische Wärmepumpe usw. eines Kühlsystems betrieben wird, um die Wärme im wassergekühlten Kondensator abzugeben.
  • Die Wärme des Kältemittels wird im wassergekühlten Kondensator an das Kühlwasser übertragen, und die an das Kühlwasser übertragene Wärme wird in einer Chiller-Vorrichtung wieder an das Kältemittel übertragen. Eine Chiller-Vorrichtung ist ein Wärmetauscher, in welchem ein Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und Kühlwasser stattfindet.
  • Das heißt, dass das Kältemittel, welches Wärme an das Kühlwasser im wassergekühlten Kondensator abgegeben hat, durch ein Expansionsventil zu einer Chiller-Vorrichtung strömt, und das Kühlwasser, welches im wassergekühlten Kondensator Wärme aufnimmt, ebenfalls zu der Chiller-Vorrichtung strömt, so dass Wärme vom Kühlwasser in der Chiller-Vorrichtung, in welcher ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Kühlwasser stattfindet, an das Kältemittel zurückübertragen wird.
  • In einem wassergekühlten Kühlsystem wird Kühlwasser zur Kühlung von Teilen der Leistungselektronik (PE), wie z.B. einem Elektromotor, einem Inverter, einem Ladegerät und einem Wandler, einer Batterie, von Öl (unter Verwendung eines Ölkühlers) usw. verwendet, und das Kühlwasser, welches die Teile der Leistungselektronik oder eine Batterie gekühlt hat, gibt die Wärme an ein Kältemittel für die Klimaanlage in einer Chiller-Vorrichtung ab.
  • Dementsprechend ist es in einem wassergekühlten Kühlsystem möglich, die Wärme des Kühlwassers nach außen abzugeben, und ist es möglich, ein Kältemittel, welches die Wärme des Kühlwassers aufnimmt, im Heizmodus zu verwenden, so dass es möglich ist, die Abwärme zurückzugewinnen und zu nutzen.
  • In einem Wärmemanagementsystem der bezogenen Technik, welches Verdichterarbeit im Heizmodus verwendet, wie oben beschrieben, ist es jedoch möglich, ein von einem Verdichter verdichtetes Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel als eine Wärmequelle, die Wärme für die Innenraumheizung liefert, anstelle einer elektrischen Heizeinrichtung (z. B. einer PTC-Heizeinrichtung) zu verwenden, wobei es jedoch nicht möglich ist, die Verdichterarbeit mit einer Leistungszahl (COP) = 1 zu liefern, und es ist erforderlich, sowohl ein Kältemittel als auch Kühlwasser zu verwenden, so dass ein Wärmeverlust bei der Wärmeübertragung entstehen kann.
  • Das heißt, dass ein spezielles Wärmeübertragungsmedium wie zum Beispiel Kühlwasser erforderlich ist, um während eines Heizmodus eine zusätzliche Wärmemenge für die Heizung bereitzustellen, so dass ein Nachteil, dass bei der Wärmeübertragung ein Wärmeverlust entstehen kann, vorhanden ist und ein separater Kühlwasserzirkulationsvorgang zur Umsetzung des Modus erforderlich ist.
  • Auch wenn die Verdichterarbeit (= Last) zur Bereitstellung einer Wärmemenge für ein Wärmemanagementsystem im Heizbetrieb verwendet wird, besteht ferner die Einschränkung, dass nur die Drehzahl (1/min bzw. RPM) eines Verdichters erhöht werden sollte, um genügend Wärme aus der Verdichterarbeit sicherzustellen, und infolgedessen besteht das Problem, dass durch den Hochdrehzahlbetrieb Lärm erzeugt wird und die Lebensdauer des Verdichters verringert wird. Wenn in einem Wärmemanagementsystem nur die Verdichterarbeit zum Heizen verwendet wird, ist außerdem der Nachteil, dass es lange dauert, bis eine ausreichende Wärmemenge zum Heizen zur Verfügung steht, vorhanden.
  • Kurze Erläuterung
  • Folglich wurde die vorliegende Offenbarung in dem Bestreben getätigt, die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, welches sowohl Heizen als auch Kühlen unter Verwendung nur eines Kältemittels in einem Fahrzeug durchführen kann, welches das Heizen sogar ohne Verwendung oder auch nur unter minimaler Verwendung einer elektrischen Heizeinrichtung durchführen kann, da es eine ausreichende Wärmemenge zum Heizen auch unter Verwendung von nur der Verdichterarbeit bereitstellen kann, und welches die Probleme der Sicherstellung einer ausreichenden Wärmemenge, des Lärms und der Haltbarkeit eines Verdichters lösen kann, welche auftreten, wenn allein die Verdichterarbeit verwendet wird.
  • Die Ziele der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die oben beschriebenen beschränkt, und weitere Ziele, welche hier nicht genannt werden, werden für jene Fachleute auf dem Gebiet, zu welcher die vorliegende Offenbarung gehört, (im Folgenden „Fachleute“) aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.
  • Um die Ziele zu erreichen, wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug (z.B. für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug) bereitgestellt, wobei das Wärmemanagementsystem aufweist: einen Akkumulator, bei welchem eine Dampf-Flüssig-Trennung eines Kältemittels durchgeführt wird, einen Verdichter, welcher dazu eingerichtet ist, ein Kältemittel zu verdichten, einen Innen-Kondensator, bei welchem ein Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und Heizluft durchgeführt wird, einen Außen-Kondensator, bei welchem ein Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und Außenluft durchgeführt wird, ein erstes Expansionsventil, welches dazu eingerichtet ist, ein Kältemittel zu expandieren, einen Verdampfer, bei welchem ein Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und Kühlluft und/oder Heizluft durchgeführt wird, eine Kältemittelrückführleitung, welche von einer Kältemittelleitung zwischen dem Verdichter und dem Innen-Kondensator abzweigt, mit dem Akkumulator verbunden ist und vorgesehen ist, um ein durch den Verdichter verdichtetes Kältemittel selektiv zu dem Akkumulator zurückzuführen, und ein Auslassventil, welches in der Kältemittelrückführleitung installiert ist und so vorgesehen ist, dass es in der Lage ist, ein Kältemittel, welches die Kältemittelrückführleitung durchströmt hat, selektiv in den Akkumulator abzugeben.
  • Daher ist es gemäß dem Wärmemanagementsystem der vorliegenden Offenbarung möglich, einen Kältemittelrückführungseffekt unter Verwendung des Akkumulators, welcher als Dampf-Flüssig-Trennvorrichtung fungiert, zu erzielen und ist es möglich, einen Betriebsmodus, welcher den Kältemittelrückführungseffekt nutzt, vorzusehen.
  • Ferner ist es möglich, eine ausreichende Wärmemenge zum Heizen sicherzustellen, indem zusätzlich ein Kältemittelrückführungseffekt mit Verdichterarbeit verwendet wird, und ist es möglich, alle Probleme der Sicherstellung einer ausreichenden Wärmemenge, des Lärms und der Haltbarkeit eines Verdichters, welche entstehen, wenn allein die Verdichterarbeit verwendet wird, zu lösen.
  • Ferner ist es in der vorliegenden Offenbarung möglich, sowohl das Heizen als auch das Kühlen mit nur einem Kältemittel durchzuführen und einen sog. „Tesla Lossy Modus“, bei welchem Wärme zum Heizen unter Verwendung von Verdichterarbeit bereitgestellt wird, unter Verwendung nur eines Kältemittels auch ohne Kühlwasser umzusetzen.
  • Weiter ist es in der vorliegenden Offenbarung möglich, zusätzliche Wärme zum Heizen unter Verwendung der Verdichterarbeit (= Last) und des Kältemittelrückführungseffekts beim Heizen bereitzustellen, wodurch des den Vorteil gibt, dass der Einsatz einer elektrischen Heizeinrichtung (einer PTC-Heizung) reduziert werden kann.
  • Da in der vorliegenden Offenbarung die Wärmeaustauscheinheit für den Wärmeaustausch zwischen den Kältemitteln im Akkumulator eingebaut ist und ein interner Wärmetauscher (IHX) verwendet wird, kann durch den Akkumulator und die Wärmeaustauscheinheit ein Doppelrohreffekt erzielt werden. Insbesondere ist es möglich, durch die Wärmeaustauscheinheit eine zusätzliche Unterkühlungsperiode (Unterkühlung) sicherzustellen, so dass ein Effekt zur Erhöhung der Kühlleistung vorliegt.
  • Dadurch kann ein sog. „Tesla Lossy Modus“ beim Heizen und ein Doppelrohreffekt beim Kühlen erzielt werden, kann die Energieeffizienz des Systems verbessert werden und können sowohl die Kühlleistung als auch die Heizleistung des Wärmemanagementsystems verbessert werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und weitere Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, wobei:
    • 1 ist ein Diagramm, welches die Konfiguration eines Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt,
    • 2 ist ein Blockdiagramm, welches ein Steuerelement und ein Betriebselement in dem Wärmemanagementsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt,
    • 3 ist ein Diagramm, welches einen Kältemittelrückführungszustand zeigt, welcher in einer Frühphase eines Heizmodus in dem Wärmemanagementsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird,
    • 4 ist ein Diagramm, welches einen Kältemittelrückführungszustand zur Kältemittelrückführung und Innenraumwärmeabgabe in einem Heizmodus in dem Wärmemanagementsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt,
    • 5 ist ein Diagramm, welches eine P-H-Kurve in dem Heizmodus von 4 zeigt,
    • 6 ist ein Diagramm, welches einen Kältemittelzustand in einem Heizmodus zeigt, in welchem ein Innenraumluft-Wärmeaufnahmevorgang (Innenraum-Wärmeaufnahme) in dem Wärmemanagementsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird,
    • 7 ist ein Diagramm, welches eine P-H-Kurve in dem Heizmodus von 6 zeigt,
    • 8 ist ein Diagramm, welches einen Kältemittelzustand in einem Kühlmodus in der Konfiguration eines Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt, und
    • 9 ist ein Diagramm, das eine P-H-Kurve in dem Kühlmodus von 8 zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Die Beschreibung bestimmter Strukturen und Funktionen, welche in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart werden, sind nur ein Beispiel für die Beschreibung der Ausführungsformen gemäß dem Konzept der vorliegenden Offenbarung, und die Ausführungsformen gemäß dem Konzept der vorliegenden Offenbarung können auf diverse Weisen umgesetzt werden. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und sollte so ausgelegt werden, dass sie alle Änderungen, Äquivalente und Ersetzungen umfasst, welche im Sinn und Umfang der vorliegenden Offenbarung enthalten sind.
  • Es versteht sich, dass, obwohl die Begriffe erste/erster/erstes und/oder zweite/zweiter/zweites usw. hierin dazu verwendet werden können, zahlreiche Elemente zu beschreiben, diese Elemente nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden sollen. Diese Begriffe werden nur dazu verwendet, ein Element von einem anderen Element zu unterscheiden. So könnte beispielsweise ein erstes Element, welche nachfolgend beschrieben wird, als zweites Element bezeichnet werden, ohne von der Lehre der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In ähnlicher Weise könnte das zweite Element auch als erstes Element bezeichnet werden.
  • Es ist ferner zu verstehen, dass: wenn ein Element als „verbunden mit“ oder „gekuppelt/gekoppelt mit“ einem anderen Element bezeichnet wird, kann es direkt mit einem anderen Element verbunden oder gekuppelt/gekoppelt sein oder über ein dazwischenliegendes weiteres Element mit einem anderen Element verbunden oder gekuppelt/gekoppelt sein. Andererseits kann ein Element, das als „direkt mit einem anderen Element verbunden“ oder „direkt mit einem anderen Element gekuppelt/gekoppelt“ bezeichnet wird, mit einem anderen Element verbunden oder gekuppelt/gekoppelt sein, ohne dass das weitere Element dazwischen liegt. Ferner sind die hier verwendeten Begriffe zur Beschreibung einer Beziehung zwischen Elementen, d.h. „zwischen“, „direkt zwischen“, „benachbart“ oder „direkt benachbart“, in der gleichen Weise wie die oben beschriebenen Begriffe zu interpretieren.
  • Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Beschreibung die gleichen Komponenten. Die hierin verwendeten Begriffe dienen der Beschreibung von Ausführungsformen, ohne die vorliegende Offenbarung einzuschränken. In der Beschreibung umfasst der Singular den Plural, es sei denn, dies wird in den Sätzen ausdrücklich anderslautend erwähnt. Die hierin verwendeten Ausdrücke „aufweisen“, „haben“ und/oder „umfassen“ schließen nicht aus, dass eine weitere Komponente, ein weiterer Schritt, ein weiterer Vorgang und/oder ein weiteres Element in der genannten Komponente, dem genannten Schritt, dem genannten Vorgang und/oder dem genannten Element vorhanden ist oder dazu hinzugefügt wird.
  • 1 ist ein Diagramm, das die Konfiguration bzw. einen Aufbau eines Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt, welches einen Wärmemanagementkreislauf zum Kühlen und Heizen eines Fahrzeugs (z.B. für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug) zeigt. 2 ist ein Blockdiagramm, welches ein Steuerelement und Betriebselemente in dem Wärmemanagementsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt, welche eine Steuereinrichtung 1, Ventile und einen Verdichter 12 aufzeigt.
  • Wie in den Figuren gezeigt, weist ein Wärmemanagementsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Akkumulator (z.B. Sammler-Trockner) 11, einen Verdichter 12, ein erstes Ventil 13, einen Innen-Kondensator bzw. inneren / internen Kondensator (nachfolgend kurz: Innen-Kondensator - 14, ein zweites Expansionsventil 15, einen Außen-Kondensator bzw. äußeren / externen Kondensator (nachfolgend kurz: Außen-Kondensator - z. B. einen luftgekühlten Kondensator) 16, ein zweites Ventil 17, ein erstes Expansionsventil 18 und einen Verdampfer 19 auf, welche entlang eines Pfads, durch den ein Kältemittel zirkuliert, angeordnet sind.
  • Die Komponenten des Wärmemanagementsystems sind durch eine Kältemittelleitung 20 verbunden, so dass ein Kältemittel zirkulieren kann, und das erste Ventil 13 und das zweite Ventil 17 sowie das erste Expansionsventil 18 und das zweite Expansionsventil 15 können elektronische Ventile mit internen Kanälen sein, deren Öffnungszustand und Öffnungsbetrag durch die Steuereinrichtung 1 gesteuert werden. Das erste Ventil 13 und das zweite Ventil 17 der Ventile können 3-Wege-Ventile sein.
  • Im Wärmemanagementsystem weist die Kältemittelleitung 20 eine zweite Abzweigleitung (z.B. ein Abzweigrohr) 22 auf, welche von der Kältemittelleitung am Auslass des Außen-Kondensators 16 aus abzweigt, durch den Akkumulator 11 verläuft und dann wieder mit der Kältemittelleitung am Auslass des Außen-Kondensators 16 verbunden ist.
  • Die zweite Abzweigleitung 22 zweigt von einer Stromaufwärts-Position der Kältemittelleitung am Auslass des Außen-Kondensators 16 in der Kältemittelströmungsrichtung aus ab und ist dann mit dem Inneren des Akkumulators 11 verbunden, und das zweite Ventil 17, welches ein 3-Wege-Ventil ist, ist an der Abzweigstelle an der Stromaufwärts-Position, von der die zweite Abzweigleitung 22 aus abzweigt, in der Kältemittelleitung am Auslass des Außen-Kondensators 16 installiert.
  • Die zweite Abzweigleitung 22, welche den Akkumulator 11 durchlaufen hat, mündet in die Kältemittelleitung ein an einer Stromabwärts-Position in der Kältemittelströmungsrichtung der Kältemittelleitung am Auslass des Außen-Kondensators 16, d.h. an einer Stromabwärts-Position, welche weiter stromabwärts als die Position, an welcher das zweite Ventil 17 installiert ist, liegt, der Kältemittelleitung am Auslass des Außen-Kondensators 16.
  • Die zweite Abzweigleitung 22 ist so installiert, dass sie durch den unteren Abschnitt des Innenraums des Akkumulators 11 verläuft, und eine Wärmeaustauscheinheit 23 ist in der zweiten Abzweigleitung 22 im Akkumulator 11 installiert. Das heißt, dass die Wärmeaustauscheinheit 23 in der zweiten Abzweigleitung 22, welche durch den unteren Abschnitt des Innenraums des Akkumulators 11 verläuft, installiert ist, und der interne Kanal der zweiten Abzweigleitung 22 und der interne Kanal der Wärmeaustauscheinheit 23 stehen miteinander in Verbindung.
  • Die Wärmeaustauscheinheit 23 ist an dem Leitungsabschnitt der zweiten Abzweigleitung 22, welcher in dem Akkumulator 11 angeordnet ist, installiert, und ein Auslassventil 24, welches ein 3-Wege-Ventil ist, ist an dem Leitungsabschnitt der zweiten Abzweigleitung 22 an dem Auslass der Wärmeaustauscheinheit 23 installiert, um in dem Akkumulator 11 angeordnet zu sein (bzw. z.B. so dass es in dem Akkumulator 11 angeordnet ist).
  • Das Auslassventil 24 kann auch ein elektronisches Ventil mit einem internen Kanal sein, dessen Öffnungszustand und Öffnungsgrad durch die Steuereinrichtung 1 gesteuert werden. Der Leitungsabschnitt der zweiten Abzweigleitung 22 am Auslass der Wärmeaustauscheinheit 23 ist mit einem ersten Anschluss 25a des im Akkumulator 11 installierten Auslassventils 24 verbunden, so dass das durch die zweite Abzweigleitung 22 strömende Kältemittel nacheinander die Wärmeaustauscheinheit 23 und das Auslassventil 24 durchströmt.
  • Der Leitungsabschnitt der zweiten Abzweigleitung 22, welcher aus dem Akkumulator 11 herausführt und mit der Kältemittelleitung am Auslass des Außen-Kondensators 16 verbunden ist, ist mit einem zweiten Anschluss 25b des Auslassventils 24 im Akkumulator 11 verbunden.
  • Das heißt, dass der Leitungsabschnitt der zweiten Abzweigleitung 22, welcher mit der Kältemittelleitung 20 zwischen dem zweiten Ventil 17 und dem ersten Expansionsventil 18 vom Inneren des Akkumulators 11 her kommend verbunden ist, mit dem zweiten Anschluss 25b des Auslassventils 24 verbunden ist.
  • Das Auslassventil 24 weist einen Auslassanschluss 25c zum Auslassen eines Kältemittels in den Akkumulator 11 auf. Dementsprechend wird ein durch den Verdichter 12 verdichtetes Kältemittel, wie nachfolgend beschrieben wird, durch das erste Ventil 13, die erste Abzweigleitung 21 und die zweite Abzweigleitung 22 rückgeführt bzw. rezirkuliert und dann durch den Auslassanschluss 25c des Auslassventils 24 in den Akkumulator 11 ausgelassen.
  • In Kältemittelströmungsrichtung ist das erste Expansionsventil 18 in der Kältemittelleitung 20 an einer Stromabwärts-Position weiter stromabwärts als die Einmündungsstelle der zweiten Abzweigleitung 22 installiert, ist der Verdampfer 19 an einer Stromabwärts-Position weiter stromabwärts als das erste Expansionsventil 18 installiert, und der ist Akkumulator 11 an einer Stromabwärts-Position weiter stromabwärts als der Verdampfer 19 installiert.
  • Das heißt, dass die Kältemittelleitung am Auslass des ersten Expansionsventils mit einem Einlass des Verdampfers 19 verbunden ist und die Kältemittelleitung am Auslass des Verdampfers 19 mit dem Einlass des Akkumulators 11 verbunden ist. Die Kältemittelleitung am Auslass des Akkumulators 11 ist mit dem Einlass des Verdichters 12 verbunden und die Kältemittelleitung am Auslass des Verdichters 12 ist mit dem Einlass des Innen-Kondensators 14 verbunden. Dementsprechend kann das im Akkumulator 11 gespeicherte Kältemittel bei Betrieb des Verdichters 12 angesaugt, im Verdichter verdichtet und dann an die Kältemittelleitung am Einlass des Innen-Kondensators 14 abgegeben werden.
  • Das zweite Expansionsventil 15 ist in der Kältemittelleitung am Auslass des Innen-Kondensators 14 installiert, die Kältemittelleitung am Auslass des zweiten Expansionsventils 15 ist mit dem Einlass des Außen-Kondensators 16 verbunden, und die Kältemittelleitung 20 am Auslass des Außen-Kondensators 16 ist mit dem zweiten Ventil 17 verbunden.
  • Die erste Abzweigleitung 21 zweigt von der Kältemittelleitung am Auslass des Verdichters 12 ab und ist mit dem Leitungsabschnitt der zweiten Abzweigleitung 22 am Einlass des Akkumulators 11, d.h. mit dem Leitungsabschnitt der zweiten Abzweigleitung 22 zwischen dem zweiten Ventil 17 und dem Akkumulator 11, verbunden. Das erste Ventil 13, welches ein 3-Wege-Ventil ist, ist an der Abzweigstelle, an welcher die erste Abzweigleitung 21 abzweigt, in der Kältemittelleitung am Auslass des Verdichters 12 installiert.
  • In der vorliegenden Offenbarung sind die erste Abzweigleitung 21 und die zweite Abzweigleitung 22 Kältemittelrückführleitungen (d.h. z.B. Kältemittelrezirkulationsleitungen), welche von der Kältemittelleitung 20 zwischen dem Verdichter 12 und dem Innen-Kondensator 14 her mit den Akkumulator 11 verbunden sind, um das durch den Verdichter 12 verdichtete Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel (Kältemittel hoher Temperatur und hohen Drucks) zum Akkumulator 11 zurückzuführen.
  • In der vorliegenden Offenbarung sind die erste Abzweigleitung 21, die zweite Abzweigleitung 22, das erste Ventil 13, das zweite Ventil 17 und das Auslassventil 24 Kältemittelleitungen und -ventile, welche einen Kältemittelrückführungskreis zur Rückführung des durch den Verdichter 12 verdichteten Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittels an den Akkumulator 11 bilden, und werden dazu verwendet, das durch den Verdichter verdichtete Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel an den Akkumulator 11 zurückzuführen durch das erste Ventil 13 von den Kältemittelleitungen am Einlass des Innen-Kondensators 14 und am Auslass des Verdichters 12, während der Verdichter 12 betrieben wird.
  • In der Konfiguration sind der Akkumulator 11, der Verdichter 12, der Außen-Kondensator 16, das erste Expansionsventil 18 und der Verdampfer 19 Komponenten bekannter Klimatisierungssysteme, welche ein Kältemittel zirkulieren und einen Kältekreislauf verwenden. In diesen Komponenten kann der Verdichter 12 ein elektrischer Verdichter sein, welcher mit Energie von einer Batterie betrieben wird.
  • Der interne Wärmetauscher (IHX) in der Konfiguration kann der Innen-Kondensator 14, der Verdampfer 19, der Akkumulator 11 sein, welcher einen Doppelrohreffekt beim Heizen aufweist, wobei er als eine Dampf-Flüssig-Trennvorrichtung (z.B. auch Dampf-Flüssig-Abscheider genannt) oder dergleichen fungiert.
  • Der Akkumulator 11 ist in der Konfiguration so vorgesehen, dass ein Kältemittel darin in Dampf und Flüssigkeit getrennt wird, die Kältemittelleitung am Auslass des Verdampfers 19 mit dem Einlass des Akkumulators 11 verbunden ist und die Kältemittelleitung am Einlass des Verdichters 12 mit dem Kältemittelauslass des Akkumulators 11 verbunden ist.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist der Akkumulator 11, wie oben beschrieben, eine Konfiguration einer Wärmetauscherartigen Vorrichtung mit der Wärmeaustauscheinheit 23, welche von einem Kältemittel durchströmt wird, auf. Der Akkumulator 11 ist in der Kältemittelleitung 20 zwischen dem Verdampfer 19 und dem Verdichter 12 installiert, so dass dem Verdichter 12 nur ein gasförmiges Kältemittel zugeführt wird, wodurch der Wirkungsgrad und die Lebensdauer des Verdichters verbessert werden.
  • Der Verdichter 12 ist in der Konfiguration eine Komponente zum Verdichten eines Kältemittels, und der Innen-Kondensator 14 und der Außen-Kondensator 16, welche so vorgesehen sind, dass ein Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und Luft stattfindet, kondensieren das durch den Verdichter 12 verdichtete Kältemittel zu Flüssigkeit.
  • Der Innen-Kondensator 14 der beiden Kondensatoren ist in einem Durchgang für die Zufuhr von Heizungsluft in ein Fahrzeug installiert, und der Außen-Kondensator 16 kann an der Front eines Fahrzeugkörpers, durch welchen Luft, die durch eine Öffnung an der Front eines Fahrzeugs einströmt, strömen kann, installiert sein.
  • Eine nicht dargestellte elektrische Heizeinrichtung (z.B. eine PTC-Heizung) kann ferner in dem Durchgang, in welchem der Innen-Kondensator 14 installiert ist, installiert sein. Die elektrische Heizeinrichtung wird mit Energie aus einer Batterie betrieben und der Betrieb der elektrischen Heizeinrichtung wird durch die Steuereinrichtung 1 gesteuert.
  • Wenn die elektrische Heizeinrichtung in Betrieb ist, erwärmt die elektrische Heizeinrichtung von einem Gebläse 26 eingeblasene Heizluft, und die beim Durchströmen der elektrischen Heizeinrichtung erwärmte Heizluft wird einem Fahrzeug zugeführt, wodurch das Heizen durchgeführt werden kann.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist das zweite Expansionsventil 15 in der Kältemittelleitung am Einlass des Außen-Kondensators 16 installiert und ist das erste Expansionsventil 18 in der Kältemittelleitung am Einlass des Verdampfers 19 installiert. Das erste Expansionsventil 18 und das zweite Expansionsventil 15 dienen beide zur Expansion eines durch Kondensation verflüssigten Kältemittels und können jeweils einen Expansionsabschnitt und einen Bypasskanal in einem Ventilkörper davon aufweisen.
  • Das erste Expansionsventil 18 und das zweite Expansionsventil 15 können beide elektronische Expansionsventile sein, welche einen internen Kanal aufweisen, dessen Öffnungszustand und Öffnungsbetrag durch die Steuereinrichtung 1 gesteuert werden. Wenn das erste Expansionsventil 18 und das zweite Expansionsventil 15 von der Steuereinrichtung 1 so gesteuert werden, dass sie vollständig geöffnet sind, wird der Bypasskanal vollständig geöffnet und wird der interne Kanal des Expansionsabschnitts geschlossen, wodurch ein Kältemittel nur durch den Bypasskanal strömt, ohne durch den Kältemittelkanal des Expansionsabschnitts zu strömen. Da das Kältemittel durch den Bypasskanal des ersten Expansionsventils 18 und des zweiten Expansionsventils 15 strömt und den Expansionsabschnitt umgeht, expandiert das Kältemittel nicht.
  • Der Verdampfer 19 kühlt die in ein Fahrzeug eingeblasene Luft, indem er die latente Verdampfungswärme des Kältemittels, welches durch das erste Expansionsventil 18 unter Verdampfen des Kältemittels expandiert, nutzt. Der Verdampfer 19 kann in einem Luftkanal installiert sein, welcher mit dem Innenraum eines Fahrzeugs verbunden ist, um dem Fahrzeug Kühlluft und/oder Heizluft zuzuführen, d.h. er kann in einem Kühlluftkanal (und/oder Heizluftkanal) installiert sein, welcher getrennt von dem Heizluftkanal, in dem der Innen-Kondensator 14 installiert ist, vorgesehen ist.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung strömt in einem Kühlmodus (und/oder Heizmodus) die vom Gebläse 26 angesaugte Kühlluft durch den Verdampfer 19, wird beim Durchströmen des Verdampfers 19 durch ein Niedrigtemperatur-Kältemittel (Kältemittel niedriger Temperatur) im Verdampfer 19 gekühlt und dann in ein Fahrzeug abgegeben, wodurch eine Innenraumkühlunh (und/oder Innenraumheizung) erfolgt.
  • Wie im Folgenden beschrieben wird, wird bei der Zirkulation eines Kältemittels in einem Heizmodus die Luft in einem Fahrzeug (Innenraumluft) angesaugt und dann durch das Gebläse 26 oder ein spezielles Gebläse (nicht dargestellt) geblasen, um zur Innenraumluft-Wärmeaufnahme (Englisch „interior air heat absorption“, z.B. auch Wärmeaufnahme von der Innenraumluft) durch den Verdampfer 19 zu strömen. Dementsprechend kann die Wärme der Luft im Fahrzeug an das durch den Verdampfer 19 strömende Kältemittel übertragen werden und kann die Wärme der Luft im Fahrzeug durch das Kältemittel im Verdampfer 19 aufgenommen bzw. absorbiert werden.
  • Die Konfiguration eines Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wurde oben beschrieben, und Betriebsmodi des Wärmemanagementsystems werden nachstehend im Detail beschrieben.
  • In dem Wärmemanagementsystem der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, einen Kältemittelrückführungseffekt (z.B. Kältemittelrezirkulationseffekt) auch unter Verwendung des Akkumulators 11, welcher als Dampf-Flüssig-Trennvorrichtung fungiert, zu erzielen und ist es möglich, einen Betriebsmodus vorzusehen, der den Kältemittelrückführungseffekt nutzt.
  • Das Wärmemanagementsystem der vorliegenden Offenbarung kann sowohl Heizen als auch Kühlen unter Verwendung nur eines Kältemittels durchführen und einen sog. „Tesla Lossy Modus“ umsetzen, bei welchem Wärme zum Heizen unter Verwendung der Verdichterarbeit mit nur einem Kältemittel und sogar ohne Kühlwasser bereitgestellt wird.
  • In dem Wärmemanagementsystem der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, eine zusätzliche Wärmemenge zum Heizen unter Verwendung der Verdichterarbeit (= Last) und des Kältemittelrückführungseffekts beim Heizen bereitzustellen, wodurch sich ein Vorteil dahingehend ergibt, dass der Einsatz einer elektrischen Heizeinrichtung (einer PTC-Heizung) reduziert werden kann.
  • In der vorliegenden Offenbarung können der Akkumulator 11 und die Wärmeaustauscheinheit als ein interner Wärmetauscher IHX eingesetzt werden, und die Wärmeaustauscheinheit 23, welche den Wärmeaustausch mit einem Kältemittel durchführt, ist im Akkumulator 110 installiert, so dass durch den Akkumulator 11 und die Wärmeaustauscheinheit 23 ein Doppelrohreffekt erzielt werden kann.
  • Insbesondere ist es möglich, durch die im Akkumulator 11 installierte Wärmeaustauscheinheit 23 eine zusätzliche Unterkühlung (Englisch „supercooling“) zu erzielen, was zu einem Effekt, dass die Kühlleistung erhöht wird, führt.
  • Infolgedessen kann ein sog. „Tesla Lossy Modus“ beim Heizen und ein Doppelrohreffekt beim Kühlen erreicht werden, kann die Energieeffizienz des Wärmemanagementsystems verbessert werden und können sowohl die Kühlleistung als auch die Heizleistung des Wärmemanagementsystems verbessert werden.
  • 3 und 4 sind Diagramme, welche einen Heizmodus des Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen. 3 zeigt einen Kältemittelrückführungszustand, welcher in einer Frühphase eines Heizmodus durchgeführt wird, und 4 zeigt einen Kältemittelrückführungszustand zur Kältemittelrückführung und Innenraumwärmeabgabe im Heizmodus. 5 ist ein Diagramm, welches eine P-H-Kurve in dem Heizmodus von 4 zeigt.
  • Zunächst wird ein Heizmodus anhand der Figuren beschrieben. Die Steuereinrichtung 1 betreibt und steuert den Verdichter so, dass im Verdichter 12 Verdichterarbeit, d.h. zusätzliche Last, erzeugt wird und ein verdichtetes Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck durch den Auslass des in Betrieb befindlichen Verdichters 12 abgegeben wird.
  • Wenn die Temperatur der Außenluft sehr niedrig ist, wird das gesamte durch den Verdichter 12 verdichtete Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck durch einen Kältemittelrückführungskreis vom Verdichter 12 zum Akkumulator 11 zurückgeführt, ohne dass eine elektrische Heizeinrichtung (eine PTC-Heizeinrichtung) verwendet wird, wie in 3 dargestellt. Das heißt, dass das gesamte durch den Verdichter 12 verdichtete Kältemittel hoher Temperatur und hohen Drucks durch die erste Abzweigleitung 21 und die zweite Abzweigleitung 22 zum Akkumulator 11 zurückgeführt wird.
  • Die Steuereinrichtung 1 steuert den Öffnungszustand des Auslassventils 24, so dass das vom Verdichter 12 zum Akkumulator 11 zurückgeführte Kältemittel über den Auslassanschluss 25c des Auslassventils 24 in den Akkumulator 11 ausgelassen werden kann. In diesem Fall wird die Position eines Ventilkörpers in einem Ventilgehäuse durch die Steuereinrichtung 1 so gesteuert, dass nur der interne Kanal, welcher mit dem zweiten Anschluss 25b des Auslassventils 24 verbunden ist, geschlossen wird.
  • Die Steuereinrichtung 1 steuert auch die Öffnungszustände des ersten Ventils 13 und des zweiten Ventils 17. Das heißt, dass im ersten Ventil 13 ein Ventilkörper in einem Ventilgehäuse so gesteuert wird, dass der interne Kanal, welcher mit dem mit der Kältemittelleitung am Einlass des Innen-Kondensators 14 verbundenen Auslassanschluss verbunden ist, geschlossen wird und dass die internen Kanäle, welche jeweilig mit dem mit der Kältemittelleitung am Auslass des Verdichters 12 verbundenen Einlassanschluss und mit dem mit der ersten Abzweigleitung 21 verbundenen Abzweiganschluss verbunden sind, geöffnet werden.
  • Im zweiten Ventil 17 wird ein Ventilkörper in einem Ventilgehäuse so gesteuert, dass alle internen Kanäle, welche jeweilig mit dem mit der Kältemittelleitung am Einlass des ersten Expansionsventils 18 verbundenen Auslassanschluss und mit dem mit der zweiten Abzweigleitung 22 verbundenen Abzweiganschluss verbunden sind, geschlossen werden.
  • Wie oben beschrieben, wird das gesamte durch den Verdichter 12 verdichtete Kältemittel in der Frühphase des Heizmodus in den Akkumulator 11 zurückgeführt, wodurch die Gesamtwärmemenge des Wärmemanagementsystems durch Verdichterarbeit erhöht wird.
  • Wie oben beschrieben, sind die erste Abzweigleitung 21 und die zweite Abzweigleitung 22 Kältemittelleitungen, welche einen Kältemittelrückführungskreis zur Rückführung des vom Verdichter 12 ausgelassenen Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittels an den Akkumulator 11 bilden.
  • Der Kältemittelrückführungskreis dient dazu, das durch den Verdichter 12 verdichtete Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel an den Akkumulator 11 von der Kältemittelleitung am Auslass des Verdichters 12 aus über das erste Ventil 13 und das Auslassventil 24 zurückzuführen, während der Verdichter in der Frühphase des Heizmodus betrieben wird.
  • Als Nächstes werden die Temperatur und der Druck des aus dem Verdichter ausgelassenen Kältemittels durch Verdichterarbeit (Last) und einen Kältemittelrückführungseffekt während der Frühphase des Heizmodus auf vorbestimmte Werte erhöht, und der Vorgang wird in den in 4 dargestellten Heizmodus umgeschaltet, um sowohl eine Kältemittelrückführung als auch eine Innenraumheizung eines Fahrzeugs durchzuführen.
  • Zu diesem Zweck steuert die Steuereinrichtung 1 den Öffnungszustand und den Öffnungsbetrag des ersten Ventils 13 so, dass ein Teil des vom Verdichter 12 ausgelassene Kältemittels vom ersten Ventil 13 durch die Kältemittelleitung 20 zum Innen-Kondensator 14 strömt und das andere (d.h. z.B. übrige) Kältemittel durch den Kältemittelrückführungskreis an den Akkumulator 11 auf gleiche Weise wie in der in 3 dargestellten Frühphase des Heizmodus zurückgeführt wird.
  • Das andere Kältemittel, welches durch das erste Ventil 13 in die erste Abzweigleitung 21 des Kältemittelkreis geleitet wird, strömt durch die erste Abzweigleitung 21, die zweite Abzweigleitung 22 und das Auslassventil 24 zum Akkumulator 11, auf gleiche Weise wie in der oben beschriebenen Frühphase des Heizmodus.
  • Ein Teil des durch den Verdichter 12 verdichteten Kältemittels kann durch einen den Innen-Kondensator 14 aufweisenden Heizkreis zurückgeführt bzw. rezirkuliert werden, um zum Heizen verwendet zu werden, und das durch den Verdichter 12 verdichtete Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel erwärmt die den Innen-Kondensator 14 umströmende Luft, während es durch den Innen-Kondensator 14 strömt.
  • Das heißt, dass die vom Gebläse 26 eingeblasene Heizluft und das den Innen-Kondensator 14 durchströmende Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel im Innen-Kondensator 14 Wärme miteinander austauschen, und die durch das Kältemittel beim Innen-Kondensator 14 erwärmte Heizluft wird in ein Fahrzeug abgegeben, wodurch eine Beheizung erfolgt („Innenraumwärmeabgabe“, auch z.B. Wärmeabgabe an den Innenraum).
  • Das Kältemittel, welches den Innen-Kondensator 14, wie oben beschrieben, durchströmt hat, strömt durch das zweite Expansionsventil 15. Bei diesem Vorgang wird das zweite Expansionsventil 15 durch die Steuereinrichtung 1 so gesteuert, dass der Kältemittelkanal des Expansionsabschnitts geöffnet wird, und folglich expandiert das durch den Innen-Kondensator 14 geströmte Kältemittel mittels des Expansionsabschnitts des zweiten Expansionsventils 15 und strömt das expandierende Kältemittel mit einer niedrigen Temperatur und einem niedrigen Druck zum Außen-Kondensator 16.
  • Außenluft, d.h. durch die Öffnung an der Front eines Fahrzeugs nach innen einströmende Luft, soll durch den Außen-Kondensator 16 strömen, und von einem Kühlungslüfter 27 angesaugte Außenluft kann durch den Außen-Kondensator 16 strömen.
  • Während ein Kältemittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck durch den Außen-Kondensator 16 strömt, nimmt das Kältemittel im Außen-Kondensator 16 die Wärme der Luft (Außenluft), welche den Außen-Kondensator umströmt, auf („Außenluft-Wärmeaufnahme“ bzw. Wärmeaufnahme von der Außenluft - Englisch „external air heat absorption“), und dann bewegt sich das Kältemittel, welches Wärme aus der Luft aufgenommen hat, durch das erste Expansionsventil 18 und den Verdampfer 19 zum Akkumulator 11 und wird dann mit dem Kältemittel im Akkumulator 11 vermischt.
  • Bei diesem Vorgang wird das erste Expansionsventil 18 durch die Steuereinrichtung 1 so gesteuert, dass es vollständig geöffnet wird, so dass der Bypasskanal geöffnet wird. Dementsprechend strömt das Kältemittel durch den Bypasskanal, ohne den Expansionsabschnitt des ersten Expansionsventils 18 zu durchströmen, so dass das Kältemittel unbeeinträchtigt bzw. intakt zum Verdampfer 19 strömt, ohne zu expandieren. Infolgedessen strömt das Kältemittel, welches den Verdampfer 19 durchströmt hat, zum Verdichter 12, nachdem es sich mit dem Kältemittel im Akkumulator 11 vermischt wurde, und durchläuft dann erneut den oben beschriebenen Kältemittelrückführungsvorgang.
  • Wie oben beschrieben, strömt ein Teil des vom Verdichter 12 abgegebenen Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittels zum Heizkreis, so dass ein Heizmodus durchgeführt wird, und die andere kleine Menge an Kältemittel wird an den Akkumulator 11 zurückgeführt. Somit ist es möglich, die Wärmemenge des Wärmemanagementsystems durch Kältemittelrückführung zu erhöhen, anstatt eine elektrische Heizeinrichtung zu verwenden.
  • Sowohl in der Frühphase eines Heizmodus wie in 3 dargestellt, bei welchem nur die Kältemittelrückführung erfolgt, als auch in dem Heizmodus wie in 4 dargestellt, bei welchem das Heizen durch Kältemittelrückführung und den Innen-Kondensator und der Außenluft-Wärmeaufnahmevorgang durch den Außen-Kondensator gleichzeitig durchgeführt werden, ist es möglich, durch Verdichterarbeit eine zusätzliche Kältemitteldurchflussrate sicherzustellen.
  • Infolgedessen ist es möglich, ein Wärmemengenniveau zum Heizen des Systems unter Verwendung von Verdichterarbeit („Verd.-Arbeit“) und Kältemittelrückführung zu erreichen, auch ohne eine elektrische Heizeinrichtung in der Frühphase eines Heizmodus zu verwenden, ist es möglich, den Heizeffekt und die Leistungsfähigkeit anstelle einer elektrischen Heizeinrichtung zu verbessern, indem die Durchflussrate eines Kältemittels unter Verwendung von Verdichterarbeit während eines Heizmodus erhöht wird, und ist es möglich, den Nutzungsanteil einer elektrischen Heizeinrichtung zu reduzieren, auch wenn die elektrische Heizeinrichtung verwendet wird.
  • Wenn ferner die Temperatur und der Druck eines Kältemittels während des Heizmodus ein vorbestimmtes Niveau erreicht haben, kann die Kältemittelrückführung gestoppt werden, und es kann ein normaler Heizmodus durchgeführt werden, bei welchem das gesamte durch den Verdichter 12 verdichtete Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel bei gestoppter Kältemittelrückführung durch einen Heizkreis zurückgeführt wird.
  • Während des normalen Heizmodus ist im ersten Ventil 13 der interne Kanal, der mit dem mit der ersten Abzweigleitung 21 verbundenen Abzweiganschluss verbunden ist, geschlossen und sind die internen Kanäle, welche mit dem Einlassanschluss, welcher mit der Kältemittelleitung am Auslass des Verdichters 12 verbunden ist, und dem Auslassanschluss, welcher mit der Kältemittelleitung am Einlass des Innen-Kondensators 14 verbunden ist, verbunden sind, geöffnet.
  • Dementsprechend strömt das gesamte vom Verdichter 12 abgegebene Kältemittel vom ersten Ventil 13 aus durch die Kältemittelleitung 20 nur zum Innen-Kondensator 14, und ein Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel erwärmt die Heizluft, während es den Innen-Kondensator 14 durchströmt. Dementsprechend wird die durch den Innen-Kondensator 14 erwärmte Heizluft in ein Fahrzeug eingeleitet, wobei das Heizen auch ohne eine elektrische Heizeinrichtung (PTC-Heizung) erfolgt.
  • 6 ist ein Diagramm, welches einen Kältemittelzustand in einem Heizmodus zeigt, in welchem der Innenraumluft-Wärmeaufnahmevorgang („Innenraum-Wärmeaufnahme“) zusätzlich zur Kältemittelrückführung, der Innenraumwärmeabgabe und der Außenluft-Wärmeaufnahme durchgeführt wird, und 7 ist ein Diagramm, welches eine P-H-Kurve in einem Heizmodus zeigt.
  • Der in 4 gezeigte Heizmodus ist ein Modus, bei welchem ein Außenluft-Wärmeaufnahmevorgang zusätzlich zur Kältemittelrückführung und zur Innenraumwärmeabgabe durchgeführt wird, um den Innenraum eines Fahrzeugs zu beheizen, und in dem in 4 gezeigten Heizmodus kann dem Akkumulator 11, welcher eine Dampf-Flüssig-Trennvorrichtung ist, Wärme zugeführt werden durch die Kältemittelrückführung und den Außenluft-Wärmeaufnahmevorgang.
  • Der in 6 gezeigte Heizmodus ist ein Modus, bei welchem zusätzlich zur Kältemittelrückführung und zur Innenraumwärmeabgabe zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums und dem Außenluft-Wärmeaufnahmevorgang, ein Innenraumluft - Wärmeaufnahmevorgang („Innenraum-Wärmeaufnahme“) durchgeführt wird, und in dem in 6 gezeigten Heizmodus kann Wärme an den Akkumulator 11, welcher eine Dampf-Flüssig-Trennvorrichtung ist, durch die Kältemittelrückführung, den Außenluft-Wärmeaufnahmevorgang und den zusätzlichen Innenraum-Wärmeaufnahmevorgang zugeführt werden.
  • Der Vorgang der Kältemittelrückführung im Heizmodus in 6 unterscheidet sich nicht von dem in 3 und 4 beschriebenen. Der Vorgang, bei welchem das Heizen durch die Innenraumwärmeabgabe von dem Innen-Kondensator 14 durchgeführt wird, und der Außenluft-Wärmeaufnahmevorgang durch den Außen-Kondensator 16 in dem in 6 dargestellten Heizmodus unterscheiden sich ebenfalls nicht von den in 3 und 4 beschriebenen Vorgängen.
  • Während jedoch der Innenraum eines Fahrzeugs durch Innenraumwärmeabgabe, bei welcher Wärme von einem Hochtemperatur-Hochruck-Kältemittel, das den Innen-Kondensator 14 durchströmt, an die Heizluft übertragen wird, beheizt wird, kann die Luft im Fahrzeug (Innenraumluft), welche vom Gebläse 26 angesaugt und geblasen wird, den Verdampfer 19 umströmen.
  • In dem in 6 dargestellten Heizmodus, bei welchem zudem eine Innenraumluft-Wärmeaufnahme erfolgt, expandiert ein Kältemittel durch das zweite Expansionsventil 15 nach dem Durchströmen des Innen-Kondensators 14, und das durch das zweite Expansionsventil 15 expandierte Kältemittel durchströmt den Außen-Kondensator 16.
  • Bei diesem Vorgang wird das zweite Expansionsventil 15 durch die Steuereinrichtung 1 so gesteuert, dass der Kältemittelkanal des Expansionsabschnitts davon geöffnet wird, so dass das Kältemittel, welches den Innen-Kondensator 14 durchströmt hat, durch den Kältemittelkanal des Expansionsabschnitts im zweiten Expansionsventil 15 expandieren kann.
  • Ferner wird, wie oben beschrieben, im Außen-Kondensator 16 ein Außenluft-Wärmeaufnahmevorgang eines Kältemittels durchgeführt, und während ein Kältemittel durch den Außen-Kondensator 16 strömt, nimmt das Kältemittel Wärme von der den Außen-Kondensator 16 umströmenden Außenluft auf und strömt dann durch die Kältemittelleitung 20 zurück zum ersten Expansionsventil 18.
  • Da das Kältemittel, wie oben beschrieben, durch das zweite Expansionsventil 15 eine ausreichend niedrige Temperatur und einen niedrigen Druck erreicht hat, strömt das Kältemittel durch den Bypasskanal des ersten Expansionsventils 18, ohne zu expandieren, nach dem Außenluft-Wärmeaufnahmevorgang im Außen-Kondensator 16.
  • Das heißt, dass das erste Expansionsventil 18 durch die Steuereinrichtung 1 so gesteuert wird, dass es vollständig geöffnet wird, und in diesem Fall wird der Bypasskanal des ersten Expansionsventils 18 geöffnet. Dementsprechend strömt das Kältemittel nicht durch den Expansionsabschnitt des ersten Expansionsventils 18 und strömt unbeeinträchtigt bzw. intakt zum Verdampfer 19 durch den Bypasskanal, ohne zu expandieren.
  • Wenn aus dem Fahrzeuginnenraum eingeleitete Luft (Innenraumluft) den Verdampfer 19 umströmt, während ein Kältemittel durch den Verdampfer 19 strömt, findet am Verdampfer 19 ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Innenraumluft statt, und bei diesem Vorgang wird die Wärme der Luft an das Kältemittel übertragen, wodurch eine Innenraumluft-Wärmeaufnahme („Innenraum-Wärmeaufnahme“, z.B. auch Wärmeaufnahme aus dem Innenraum) durch das Kältemittel erfolgt.
  • Das Kältemittel, welches den Verdampfer 19 wie oben beschrieben durchströmt hat, wird anschließend durch die Kältemittelleitung 20 in den Akkumulator 11 zurückgeführt, und das zurückgeführte Kältemittel wird mit dem Kältemittel im Akkumulator 11 vermischt. Danach strömt das Kältemittel im Akkumulator 11 zum Verdichter 12 und durchläuft dann den oben beschriebenen Kältemittelrückführungsvorgang erneut.
  • Wie oben beschrieben, können in dem in 6 dargestellten Heizmodus die Kältemittelrückführung, die Innenraumwärmeabgabe (Innenraumluft-Wärmeabgabe), die Außenluft-Wärmeaufnahme und die Innenraumluft-Wärmeaufnahme („Innenraum-Wärmeaufnahme“) gleichzeitig durchgeführt werden, und die Kältemittelrückführung dieser Vorgänge kann bei Bedarf gestoppt werden.
  • In dem in 6 dargestellten Heizmodus kann, ähnlich wie in dem in 3 und 4 dargestellten Heizmodus, ein Teil einer Wärmemenge, welche durch Verdichterarbeit bereitgestellt wird, durch Kältemittelrückführung in den Akkumulator 11, welcher eine Dampf-Flüssig-Trennvorrichtung ist, zugeführt werden, und dementsprechend kann ein in den Akkumulator 11 zugeführtes Kältemittel, welches Wärme aufgenommen hat, vom Akkumulator 11 zum Verdichter 12 geleitet werden. Das Kältemittel, welches Wärme bei dem Kältemittelrückführungsvorgang im Akkumulator 11 aufnimmt, zirkuliert während des Heizmodus durch einen Kältemittelkreislauf, wie z.B. einen Heizkreis.
  • Folglich können in dem in 6 dargestellten Heizmodus die Vorgänge der Kältemittelrückführung sowie der Außenluft-Wärmeaufnahme und der Innenraumluft-Wärmeaufnahme durch Steuerung der Verdichterarbeit (Last) und der Ventile gleichzeitig durchgeführt werden, und Wärme kann an den Akkumulator 11, welcher eine Dampf-Flüssig-Trennvorrichtung ist, durch die Vorgänge der Kältemittelrückführung sowie der Außenluft-Wärmeaufnahme und der Innenraumluft-Wärmeaufnahme kontinuierlich zugeführt werden.
  • Da ein Kältemittel durch den Betrieb des Verdichters 12 unter Druck gesetzt wird, d.h. ein Kältemittel bei einer hohen Temperatur und einem hohen Druck verdichtet wird und dann abgegeben wird, ist es möglich, die Kältemittelrückführungsmenge zu erhöhen, und ist es somit möglich, die Wärmepumpenleistungsfähigkeit zu verbessern.
  • Weiter ist es möglich, Wärme aus der Innenraumluft unter Verwendung eines Kältemittels im Verdampfer 19 zu absorbieren und die durch das Kältemittel absorbierte Wärme der Innenraumluft dem Akkumulator 11 zuzuführen, und gleichzeitig ist es möglich, einen Effekt eines „Tesla Lossy Modus“, bei welchem der COP gleich 1 ist, zu erzielen durch einen Heizmodus, bei welchem das Kältemittel, welches Wärme aus der Innenluft aufgenommen hat, durch einen Kältemittelkreis, wie zum Beispiel einen Heizkreis, zirkuliert (siehe 7).
  • 8 ist ein Diagramm, welches eine Kältemittelzirkulation und Kältemittelzustand in einem Kühlmodus in der Konfiguration eines Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt, und 9 ist ein Diagramm, welches eine P-H-Kurve in dem Kühlmodus von 8 zeigt.
  • Im Kühlmodus des Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zirkuliert ein Kältemittel in der Reihenfolge des Akkumulators 11, des Verdichters 12, des Außen-Kondensators 16, des ersten Expansionsventils 18 und des Verdampfers 19.
  • Der Betrieb und die Funktionen des Verdichters 12, des Außen-Kondensators 16, des ersten Expansionsventils 18 und des Verdampfers 19, welche während des Kühlmodus betrieben werden, unterscheiden sich nicht von denen der Hauptkomponenten, welche den Vorgang eines Kältekreislaufs in bekannten Klimatisierungssystemen durchführen, d.h. von dem Betrieb und den Funktionen eines Verdichters, eines Kondensators, eines Expansionsventils und eines Verdampfers, welche in der Technik wohlbekannt sind.
  • Im ersten Ventil 13 wird jedoch der interne Kanal, welcher mit dem mit der ersten Abzweigleitung 21 verbundenen Abzweiganschluss verbunden ist, geschlossen und werden die internen Kanäle, welche mit dem mit der Kältemittelleitung am Auslass des Verdampfers 19 verbundenen Einlassanschluss und dem mit der Kältemittelleitung am Einlass des Innen-Kondensators 14 verbundenen Auslassanschluss verbunden sind, geöffnet.
  • Dementsprechend strömt das gesamte vom Verdichter 12 abgegebene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel nur zum Innen-Kondensator 14, ohne vom ersten Ventil 13 zur ersten Abzweigleitung 21 zu strömen.
  • Bei diesem Vorgang wird das zweite Expansionsventil 15 so gesteuert, dass es vollständig geöffnet wird, so dass der Expansionsabschnitt geschlossen und der Bypasskanal geöffnet wird, wodurch das Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel das zweite Expansionsventil 15 durchströmt, ohne zu expandieren, und dann zum Außen-Kondensator 16 strömt und weiter durch den Außen-Kondensator 16 strömt.
  • Wie oben beschrieben, wird der Außen-Kondensator 16 von Außenluft, die vom Kühlungslüfter 27 angesaugt wird und durch die Öffnung an der Fahrzeugfront ins Innere strömt, umströmt, während das Kältemittel durch den Außen-Kondensator 16 strömt. Dementsprechend findet im Außen-Kondensator 16 ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Außenluft statt, und bei dem Wärmeaustauschvorgang wird die Außenluft-Wärmeabgabe, bei welcher die Wärme des Kältemittels an die Außenluft übertragen wird, durchgeführt.
  • Wie oben beschrieben, strömt das von der Luft im Außen-Kondensator 16 abgekühlte und kondensierte Kältemittel vom zweiten Ventil 17 zur zweiten Abzweigleitung 22, bewegt sich durch die zweite Abzweigleitung 22 zum Akkumulator 11 und durchströmt dann die Wärmeaustauscheinheit 23 im Akkumulator 11.
  • Bei diesem Vorgang wird der Öffnungs-Schließ-Zustand des zweiten Ventils 17 von der Steuereinrichtung 1 so gesteuert, dass das Kältemittel, welches den Außen-Kondensator 16 durchströmt hat, vom zweiten Ventil 17 aus durch die zweite Abzweigleitung 22 zum Akkumulator 11 strömen kann. Das heißt, dass der Öffnungs-Schließ-Zustand des zweiten Ventils 17 so gesteuert wird, dass der Kältemittelkanal, welcher mit dem mit der Kältemittelleitung am Einlass des ersten Expansionsventils 18 verbundenen Auslassanschluss verbunden ist, geschlossen ist und die internen Kanäle, welche mit dem mit der Kältemittelleitung am Auslass des Außen-Kondensators 16 verbundenen Einlassanschluss und mit dem mit der zweiten Abzweigleitung 22 verbundenen Abzweiganschluss verbunden sind, geöffnet sind.
  • Wie oben beschrieben, wird das Kältemittel, welches die Wärmeaustauscheinheit 23 im Akkumulator 11 durchströmt hat, aus dem Akkumulator 11 ausgelassen, strömt durch die zweite Abzweigleitung 22 und bewegt sich dann zur Kältemittelleitung am Einlass des ersten Expansionsventils 18 aus der zweiten Abzweigleitung 22.
  • Im Kühlmodus wird durch die Steuereinrichtung 1 im zweiten Expansionsventil 15 der Expansionsabschnitt so gesteuert, dass er geschlossen ist, und wird der Bypasskanal so gesteuert, dass er vollständig geöffnet ist, wobei jedoch im ersten Expansionsventil 18 der Bypasskanal so gesteuert wird, dass er geöffnet ist, und der Expansionsabschnitt so gesteuert wird, dass er geöffnet ist, damit das Kältemittel gut expandieren kann. Dementsprechend expandiert ein Kältemittel im ersten Expansionsventil 18 in einen Zustand niedriger Temperatur und niedrigen Drucks und strömt dann zum Verdampfer 19.
  • Da bei diesem Vorgang die vom Gebläse 26 eingeblasene Kühlluft den Verdampfer 19 umströmt, kommt es zu einem Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Kühlluft am Verdampfer 19. Beim Wärmeaustausch nimmt das den Verdampfer 19 durchströmende Kältemittel Wärme aus der den Verdampfer 19 umströmenden Kühlluft auf („Innenraum-Wärmeaufnahme“), wodurch die Kühlluft am Verdampfer 19 abgekühlt werden kann.
  • Wie oben beschrieben, wird die durch das Kältemittel am Verdampfer 19 gekühlte Luft in ein Fahrzeug hinein ausgelassen, wodurch der Innenraum des Fahrzeugs gekühlt wird. Das Kältemittel, welches den Verdampfer 19 durchströmt hat, gelangt in den Akkumulator 11 und wird dann während des Kühlmodus durch den Verdichter 12 erneut durch denselben Kältemittelkreis zirkuliert.
  • Während des Kühlmodus, wie oben beschrieben, bewegt sich das gesamte Kältemittel, welches den Außen-Kondensator 16 durchströmt hat, von dem zweiten Ventil 17 aus zu der zweiten Abzweigleitung 22 und durchströmt dann die Wärmeaustauscheinheit 23, und in dem Akkumulator 11 findet ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel, welches nach Beendigung der Außenluft-Wärmeabgabe in dem Außen-Kondensator 16 die Wärmeaustauscheinheit 23 durchströmt, und dem außerhalb der Wärmeaustauscheinheit 23 (z.B. im Akkumulator 11) gespeicherten Kältemittel statt.
  • Da bei diesem Vorgang die Temperatur des Kältemittels, welches durch die Wärmeaustauscheinheit 23 strömt, hoch ist, wird die Wärme vom Kältemittel, welches durch die Wärmeaustauscheinheit 23 strömt, an das außerhalb der Wärmeaustauscheinheit 23 gespeicherte Kältemittel übertragen. Da das Auslassventil 24 so gesteuert wird, dass es den Auslassanschluss 25c verschließt, bewegt sich das Kältemittel, welches die Wärmeaustauscheinheit 23 durchströmt hat, erneut durch die zweite Abzweigleitung 22 nach außerhalb des Akkumulators 11 und strömt dann in die Kältemittelleitung und bewegt sich dann zum ersten Expansionsventil 18.
  • Der Öffnungszustand der internen Kanäle des Auslassventils 25 wird durch die Steuereinrichtung 1 so gesteuert, dass der erste Anschluss 25a und der zweite Anschluss 25b miteinander kommunizieren und der Auslassanschluss 25c geschlossen ist. Dementsprechend strömt das gesamte Kältemittel, welches die Wärmeaustauscheinheit 23 durchströmt hat, zur zweiten Abzweigleitung 22 nach außerhalb des Akkumulators 11, ohne in den Akkumulator 11 einzuströmen (d.h. z.B. ohne in das Innere des Akkumulators 11 eingeleitet zu werden).
  • Während ein Kältemittel die in der zweiten Abzweigleitung 22 installierte Wärmeaustauscheinheit 23 wie oben beschrieben durchströmt, tauschen das Kältemittel in der Wärmeaustauscheinheit 23 und das Kältemittel außerhalb der Wärmeaustauscheinheit 23 im Akkumulator 11, welcher eine Dampf-Flüssig-Trennvorrichtung ist, Wärme miteinander aus, so dass es möglich ist, durch einen solchen Wärmeaustausch zwischen den Kältemitteln in der Wärmeaustauscheinheit 23 zusätzlich eine Unterkühlungsperiode (Unterkühlung) eines zur Kühlung zu verwendenden Kältemittels sicherzustellen.
  • Durch die zusätzliche Sicherstellung einer Unterkühlungsperiode erhöht sich die gesamte Kühlleistung des Wärmemanagementsystems, so dass die Kühlleistung verbessert werden kann. Außerdem können der Akkumulator 11, welcher eine Dampf-Flüssig-Trennvorrichtung ist, und die Wärmeaustauscheinheit 23 als interne Wärmetauscher (IHX) verwendet werden, so dass auch ein Doppelrohreffekt sichergestellt werden kann.
  • Obwohl Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oben im Detail beschrieben wurden, ist das Wesen der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt, und die vorliegende Offenbarung kann auf Grundlage des Grundkonzepts in diversen Weisen abgewandelt und modifiziert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung, welcher in den nachfolgenden Ansprüchen beschrieben ist, abzuweichen.

Claims (17)

  1. Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug, wobei das Wärmemanagementsystem aufweist: einen Akkumulator (11), bei welchem eine Dampf-Flüssig-Trennung eines Kältemittels durchgeführt wird, einen Verdichter (12), welcher dazu eingerichtet ist, ein Kältemittel zu verdichten, einen Innen-Kondensator (14), bei welchem ein Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und Heizluft durchgeführt wird, einen Außen-Kondensator (16), bei welchem ein Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und Außenluft durchgeführt wird, ein erstes Expansionsventil (18), welches dazu eingerichtet ist, ein Kältemittel zu expandieren, einen Verdampfer (19), bei welchem ein Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und Heiz-/Kühlluft durchgeführt wird, eine Kältemittelrückführleitung, welche von einer Kältemittelleitung zwischen dem Verdichter (12) und dem Innen-Kondensator (14) abzweigt, mit dem Akkumulator (11) verbunden ist und dazu vorgesehen ist, um ein durch den Verdichter (12) verdichtetes Kältemittel selektiv zu dem Akkumulator (11) zurückzuführen, und ein Auslassventil (24), welches in der Kältemittelrückführleitung installiert ist und so vorgesehen ist, dass es dazu in der Lage ist, ein Kältemittel, welches die Kältemittelrückführleitung durchströmt hat, selektiv in den Akkumulator (11) abzugeben.
  2. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei die Kältemittelrückführleitung aufweist: eine erste Abzweigleitung (21), welche dazu vorgesehen ist, um ein durch den Verdichter (12) verdichtetes Kältemittel selektiv zu leiten, und eine zweite Abzweigleitung (22), welche von einer Kältemittelleitung zwischen dem Außen-Kondensator (16) und dem ersten Expansionsventil (18) abzweigt, mit dem Akkumulator (11) verbunden ist und mit der ersten Abzweigleitung (21) so verbunden ist, dass ein Kältemittel, welches die erste Abzweigleitung (21) durchströmt hat, zu dem Akkumulator (11) strömen kann.
  3. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 2, ferner aufweisend: ein erstes Ventil (13), welches ein elektronisches 3-Wege-Ventil ist, welches an einer Abzweigstelle, an welcher die erste Abzweigleitung (21) abzweigt, in der Kältemittelleitung zwischen dem Verdichter (12) und dem Innen-Kondensator (14) installiert ist, und eine Steuereinrichtung (1), welche dazu eingerichtet ist, einen Öffnungszustand des ersten Ventils (13) zu steuern, so dass ein Strömungszustand eines Kältemittels, welches durch das erste Ventil (13) strömt, gesteuert werden kann.
  4. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung (1) während einer Frühphase eines Heizmodus den Öffnungszustand des ersten Ventils (13) so steuert, dass das gesamte durch den Verdichter (12) verdichtete Kältemittel zu der ersten Abzweigleitung (21) und der zweiten Abzweigleitung (22) strömen kann, und einen Öffnungszustand des Auslassventils (24) so steuert, dass ein Kältemittel, welches die erste Abzweigleitung (21) und die zweite Abzweigleitung (22) durchströmt hat, in den Akkumulator (11) ausgelassen werden kann.
  5. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 4, wobei die Steuereinrichtung (1) den Öffnungszustand des ersten Ventils (13) so steuert, dass das durch den Verdichter (12) verdichtete Kältemittel an die Kältemittelleitung, welche mit dem Innen-Kondensator (14) verbunden ist, und an die erste Abzweigleitung (21) verteilt werden kann, wenn eine Temperatur und ein Druck eines vom Verdichter (12) abgegebenen Kältemittels auf vorbestimmte Werte ansteigen.
  6. Wärmemanagementsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, ferner aufweisend ein zweites Ventil (17), welches ein elektronisches 3-Wege-Ventil ist, welches an einer Abzweigstelle, an welchem die zweite Abzweigleitung (22) abzweigt, in einer Kältemittelleitung zwischen dem Außen-Kondensator (16) und dem ersten Expansionsventil (18) installiert ist, wobei die Steuereinrichtung (1) einen Öffnungszustand des zweiten Ventils (17) steuert, so dass ein Strömungszustand eines Kältemittels, das durch das zweite (17) Ventil strömt, gesteuert werden kann.
  7. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 6, wobei die zweite Abzweigleitung (22) durch den Akkumulator (11) verläuft, und die zweite Abzweigleitung (22), die durch den Akkumulator (11) verlaufen ist, mit einer Kältemittelleitung zwischen dem zweiten Ventil (17) und dem ersten Expansionsventil (18) verbunden ist.
  8. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 7, wobei das Auslassventil (24) ein elektronisches Ventil ist, welches in dem Akkumulator (11) installiert ist, einen ersten Anschluss (25a) aufweist, welcher mit der zweiten Abzweigleitung (22), die sich von dem zweiten Ventil (17) aus erstreckt, verbunden ist, einen zweiten Anschluss (25b) aufweist, welcher mit der zweiten Abzweigleitung (22), welche sich zu einer Kältemittelleitung zwischen dem zweiten Ventil (17) und dem ersten Expansionsventil (18) erstreckt, verbunden ist, und einen Auslassanschluss (25c) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, ein Kältemittel in den Akkumulator (11) auszulassen, sowie einen internen Kanal aufweist, dessen Öffnungszustand durch die Steuereinrichtung (1) so gesteuert wird, dass ein Kältemittel, welches in den ersten Anschluss (25a) einströmt, zu einem, ausgewählt aus dem zweiten Anschluss (25b) und dem Auslassanschluss (25c), strömen kann.
  9. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 8, wobei eine Wärmeaustauscheinheit (23) an einem Leitungsabschnitt der zweiten Abzweigleitung (22), welcher durch den Akkumulator verläuft, installiert ist, und die Wärmeaustauscheinheit (23) so vorgesehen ist, dass ein Kältemittel, das die Wärmeaustauscheinheit (23) durchströmt, nachdem es sich durch die erste Abzweigleitung (21) und die zweite Abzweigleitung (22) bewegt hat, und ein Kältemittel, welches außerhalb der Wärmeaustauscheinheit (23) im Akkumulator (11) gespeichert ist, miteinander Wärme austauschen.
  10. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 9, wobei das Auslassventil (24) in der zweiten Abzweigleitung (22) an einem Leitungsabschnitt an einem Auslass der Wärmeaustauscheinheit (23) des durch den Akkumulator (11) verlaufenden Leitungsabschnitts installiert ist.
  11. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 7, wobei eine Wärmeaustauscheinheit (23) an einem Leitungsabschnitt der zweiten Abzweigleitung (22), welcher durch den Akkumulator verläuft, installiert ist, und die Wärmeaustauscheinheit (23) so vorgesehen ist, dass ein Kältemittel, das die Wärmeaustauscheinheit (23) durchströmt, nachdem es sich durch die erste Abzweigleitung (21) und die zweite Abzweigleitung (22) bewegt hat, und ein Kältemittel, welches außerhalb der Wärmeaustauscheinheit (23) im Akkumulator (11) gespeichert ist, miteinander Wärme austauschen.
  12. Wärmemanagementsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner aufweisend ein zweites Expansionsventil (15), welches in einer Kältemittelleitung zwischen dem Innen-Kondensator (14) und dem Außen-Kondensator (16) installiert ist und dazu eingerichtet ist, ein Kältemittel, das den Innen-Kondensator (14) durchströmt hat, zu expandieren.
  13. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 12, wobei das zweite Expansionsventil (15) ein elektronisches Expansionsventil ist, welches durch eine oder die Steuereinrichtung (1) dazu gesteuert wird, ein Kältemittel, welches von dem Innen-Kondensator (14) zu dem Außen-Kondensator (16) strömt, selektiv zu expandieren.
  14. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 13, wobei die Steuereinrichtung (1) während eines Heizmodus das zweite Expansionsventil (15) dazu steuert, das vom Innen-Kondensator (14) zum Außen-Kondensator (16) strömende Kältemittel zu expandieren, und einen Kühlungslüfter (27) betreibt, um Außenluft um den Außen-Kondensator (16) herum zu blasen, so dass ein Wärmeaustausch zwischen der Außenluft und dem Kältemittel am Außen-Kondensator (16) stattfindet.
  15. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 14, wobei die Steuereinrichtung (1) während des Heizmodus das erste Expansionsventil (18) dazu steuert, ein Kältemittel nicht zu expandieren, so dass ein Kältemittel, welches den Außen-Kondensator (16) durchströmt hat, zum Verdampfer (19) strömt, ohne durch das erste Expansionsventil (18) expandiert zu werden, und ein Gebläse (26) betreibt, um Innenraumluft des Fahrzeugs um den Verdampfer (19) herum zu blasen, so dass ein Wärmeaustausch zwischen der Innenraumluft und dem Kältemittel am Verdampfer (19) stattfindet.
  16. Wärmemanagementsystem nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Steuereinrichtung (1) während eines Kühlmodus das zweite Expansionsventil (15) so steuert, dass ein Kältemittel nicht expandiert wird, so dass ein Kältemittel, welches den Innen-Kondensator (14) durchströmt hat, zum Außen-Kondensator (16) strömt, ohne durch das zweite Expansionsventil (15) expandiert zu werden.
  17. Wärmemanagementsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das erste Expansionsventil (18) ein elektronisches Expansionsventil ist, welches durch eine Steuereinrichtung (1) gesteuert wird, um ein Kältemittel, welches vom Außen-Kondensator (16) zum Verdampfer (19) strömt, selektiv zu expandieren.
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