DE102022204708A1 - Thermomanagementsystem und Verfahren zum Betrieb solch eines Thermomanagementsystems - Google Patents

Thermomanagementsystem und Verfahren zum Betrieb solch eines Thermomanagementsystems Download PDF

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Matthias Rauscher
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Thermomanagementsystem (10) für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug (1) und ein Verfahren zum Betrieb des Thermomanagementsystems (10), wobei das Thermomanagementsystem (10) einen mit einem Kältemittel (55) füllbaren Wärmepumpenkreislauf (15) mit einem Umgebungswärmetauscher (80), einem ersten Innenraumwärmetauscher (65), einem Kühlkreiswärmetauscher (75) und einem ersten 3-Wege-Ventil (535) aufweist, wobei das erste 3-Wege-Ventil (535) einen ersten Anschluss (545), einen zweiten Anschluss (550) und einen dritten Anschluss (555) aufweist, wobei der erste Anschluss (545) mit einer ersten Ausgangsseite (135) des ersten Innenraumwärmetauschers (65) fluidisch verbunden ist, wobei der zweite Anschluss (550) mit einer vierten Eingangsseite (270) des Kühlkreiswärmetauschers (75) fluidisch verbunden ist, wobei der dritte Anschluss (555) fluidisch mit einer dritten Eingangsseite (175) des Umgebungswärmetauschers (80) verbunden ist, wobei in einer ersten 3-Wege-Ventilstellung der erste Anschluss (545) fluidisch mit dem dritten Anschluss (555) verbunden und der zweite Anschluss (550) gegenüber dem ersten Anschluss (545) und dem dritten Anschluss (555) abgesperrt ist, das Kältemittel (55) zwischen dem ersten Anschluss (545) und dem dritten Anschluss (555) an dem ersten 3-Wege-Ventil (535) entspannt, wobei in der zweiten 3-Wege-Ventilstellung der erste Anschluss (545) fluidisch mit dem zweiten Anschluss (550) verbunden und der dritte Anschluss (555) gegenüber dem ersten Anschluss (545) und dem zweiten Anschluss (550) abgesperrt ist, sodass das Kältemittel (55) zwischen dem ersten Anschluss (545) und dem zweiten Anschluss (550) an dem ersten 3-Wege-Ventil (535) entspannt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Thermomanagementsystem gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Betrieb des Thermomanagementsystems gemäß Patentanspruch 7.
  • Stand der Technik
  • Aus der WO 2018/195898 A1 ist ein Thermomanagementsystem für ein elektrisches Fahrzeug bekannt.
  • Es sind bereits Ventile zur Regelung eines Fluidstroms bekannt. Insbesondere die DE 10 2017 208 181 A1 offenbart ein Ventil mit einer Ausnehmung an der Oberfläche.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Thermomanagementsystem und ein verbessertes Verfahren zum Betrieb des Thermomanagementsystems bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird mittels eines Thermomanagementsystems gemäß Patentanspruch 1 und mittels eines Verfahrens zum Betrieb des Thermomanagementsystems gemäß Patentanspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Es wurde erkannt, dass ein verbessertes Thermomanagementsystem für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug dadurch bereitgestellt werden kann, dass das Thermomanagementsystem einen mit einem Kältemittel füllbaren Wärmepumpenkreislauf aufweist. Der Wärmepumpenkreislauf weist einen Umgebungswärmetauscher, einen ersten Innenraumwärmetauscher, einen Kühlkreiswärmetauscher und ein erstes 3-Wege-Ventil auf. Das erste 3-Wege-Ventil weist einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss und einen dritten Anschluss auf. Der erste Anschluss ist mit einer ersten Ausgangsseite des ersten Innenraumwärmetauschers fluidisch verbunden. Der zweite Anschluss ist mit einer vierten Eingangsseite des Kühlkreiswärmetauschers fluidisch verbunden. Der dritte Anschluss ist fluidisch mit einer dritten Eingangsseite des Umgebungswärmetauschers verbunden. Das erste 3-Wege-Ventil weist wenigstens eine erste 3-Wege-Ventilstellung und eine zur ersten 3-Wege-Ventilstellung unterschiedliche zweite 3-Wege-Ventilstellung auf. In der ersten 3-Wege-Ventilstellung ist der erste Anschluss fluidisch mit dem dritten Anschluss verbunden. Ferner ist der zweite Anschluss gegenüber dem ersten Anschluss und dem dritten Anschluss abgesperrt, sodass in der ersten 3-Wege-Ventilstellung das Kältemittel zwischen dem ersten Anschluss und dem dritten Anschluss an dem ersten 3-Wege-Ventil entspannt. In der zweiten 3-Wege-Ventilstellung ist der erste Anschluss fluidisch mit dem zweiten Anschluss verbunden. Der dritte Anschluss ist gegenüber dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss abgesperrt, sodass in der zweiten 3-Wege-Ventilstellung das Kältemittel zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss an dem ersten 3-Wege-Ventil entspannt.
  • Diese Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass mittels des ersten 3-Wege-Ventils der Wärmepumpenkreislauf besonders einfach und kostengünstig ausgebildet ist. Ferner ist insbesondere nur ein Stellmotor notwendig, um das erste 3-Wege-Ventil zwischen der ersten 3-Wege-Ventilstellung und der zweiten 3-Wege-Ventilstellung zu verstellen, sodass auch der Steuerungsaufwand zur Steuerung des Thermomanagementsystems besonders einfach ist. Ferner kann insbesondere dadurch auf einfache Weise ein Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs mittels des Thermomanagementsystems beheizt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das erste 3-Wege-Ventil wenigstens eine dritte 3-Wege-Ventilstellung auf, die unterschiedlich zur ersten 3-Wege-Ventilstellung und zur zweiten 3-Wege-Ventilstellung ist. In der dritten 3-Wege-Ventilstellung ist der erste Anschluss fluidisch mit dem dritten Anschluss und dem zweiten Anschluss verbunden, sodass in der dritten 3-Wege-Ventilstellung das Kältemittel zwischen dem ersten Anschluss und dem dritten Anschluss sowie zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss an dem ersten 3-Wege-Ventil entspannt. Diese Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass auf zusätzliche Drosseln oder Expansionsventile verzichtet werden kann, da diese Aufgabe mittels des 3-Wege-Ventils mitübernommen wird. Dadurch kann vorzugsweise das Thermomanagementsystem weiter vereinfacht ausgebildet sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Wärmepumpenkreislauf ein zweites 3-Wege-Ventil auf, wobei das zweite 3-Wege-Ventil einen vierten Anschluss, einen fünften Anschluss und einen sechsten Anschluss aufweist. Der vierte Anschluss ist fluidisch mit der vierten Eingangsseite verbunden, wobei der fünfte Anschluss fluidisch mit einer dritten Ausgangsseite des Umgebungswärmetauschers verbunden ist. Das zweite 3-Wege-Ventil weist wenigstens eine vierte 3-Wege-Ventilstellung und eine zur vierten 3-Wege-Ventilstellung unterschiedliche fünfte 3-Wege-Ventilstellung auf, wobei in der vierten 3-Wege-Ventilstellung der vierte Anschluss, der fünfte Anschluss und der sechste Anschluss voneinander fluidisch abgesperrt sind. In der fünften 3-Wege-Ventilstellung ist der vierte Anschluss fluidisch mit dem fünften Anschluss verbunden und der sechste Anschluss ist gegenüber dem vierten Anschluss und dem fünften Anschluss abgesperrt, sodass in der fünften 3-Wege-Ventilstellung das zweite 3-Wege-Ventil auf Durchlass zwischen dem vierten Anschluss und dem fünften Anschluss gestellt ist. Diese Ausgestaltung hat beispielsweise den Vorteil, dass das Thermomanagementsystem mittels des zweiten 3-Wege-Ventils weiter vereinfacht ausgebildet ist. Ferner kann vorzugsweise eine Leitungsanzahl zur Verbindung der unterschiedlichen Komponenten des 3-Wege-Ventils besonders gering gehalten werden, sodass das Thermomanagementsystem besonders schnell montiert werden kann. Ferner kann insbesondere mittels des zweiten 3-Wege-Ventils auf einfache Weise zwischen zwei Betriebszuständen das Thermomanagementsystem umgeschaltet werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Wärmepumpenkreislauf einen zweiten Innenraumwärmetauscher mit einer zweiten Eingangsseite und einer zweiten Ausgangsseite auf. Der sechste Anschluss ist fluidisch mit der zweiten Eingangsseite verbunden. Die zweite Ausgangsseite des zweiten Innenraumwärmetauschers ist mit einer dritten Zusammenführung fluidisch verbunden. Die dritte Zusammenführung ist fluidisch mit einer vierten Ausgangsseite des Kühlkreiswärmetauschers verbunden. Das zweite 3-Wege-Ventil weist wenigstens eine sechste 3-Wege-Ventilstellung auf, die unterschiedlich zur vierten 3-Wege-Ventilstellung und zur fünften 3-Wege-Ventilstellung ist. In der sechsten 3-Wege-Ventilstellung ist der fünfte Anschluss fluidisch mit dem vierten Anschluss und dem sechsten Anschluss verbunden, sodass in der sechsten 3-Wege-Ventilstellung das Kältemittel zwischen dem fünften Anschluss und dem vierten Anschluss sowie zwischen dem fünften Anschluss und dem sechsten Anschluss an dem zweiten 3-Wege-Ventil entspannt. Das erste 3-Wege-Ventil weist wenigstens eine siebte 3-Wege-Ventilstellung auf, die unterschiedlich zur ersten 3-Wege-Ventilstellung oder zweiten 3-Wege-Ventilstellung ist. In der siebten 3-Wege-Ventilstellung ist der erste Anschluss fluidisch mit dem dritten Anschluss verbunden und der zweite Anschluss ist gegenüber dem ersten Anschluss und dem dritten Anschluss abgesperrt. In der siebten 3-Wege-Ventilstellung ist das erste 3-Wege-Ventil auf Durchlass zwischen dem ersten Anschluss und dem dritten Anschluss gestellt. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere besonders gut, um den Fahrgastraum mittels der über dem zweiten Innenraumwärmetauscher geführten abgekühlten Frischluft zu kühlen. Dadurch kann vorzugsweise auch bei hoher Außentemperatur eine niedrige Temperatur im Fahrgastraum gehalten werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Wärmepumpenkreislauf ein drittes Ventil auf, wobei das dritte Ventil stromaufwärtsseitig einer Verdichtereingangsseite eines Verdichters des Wärmepumpenkreislaufs und stromabwärtsseitig der dritten Ausgangsseite des Umgebungswärmetauschers angeordnet ist. Das dritte Ventil ist zwischen einer fünften Ventilstellung und einer sechsten Ventilstellung verstellbar. In der fünften Ventilstellung trennt das dritte Ventil die dritte Ausgangsseite fluidisch von der Verdichtereingangsseite. In der sechsten Ventilstellung ist die dritte Ausgangsseite fluidisch mit der Verdichtereingangsseite verbunden. Durch das dritte Ventil kann das Thermomanagementsystem in zusätzliche mögliche Betriebszustände versetzt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Thermomanagementsystem ein Steuergerät mit einer Steuereinrichtung mit einem mit der Steuereinrichtung verbundenen Datenspeicher und einer mit der Steuereinrichtung verbundenen Schnittstelle auf. Die Schnittstelle mit dem ersten 3-Wege-Ventil datentechnisch verbunden. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, ein an der Schnittstelle bereitstellbares erstes Datensignal mit einer ersten Information über eine Umgebungstemperatur und ein zweites Datensignal mit einer zweiten Information über eine primärseitige Temperatur des Kühlkreiswärmetauschers zu erfassen. In dem Datenspeicher sind ein vordefinierter erster und ein vordefinierter zweiter Parameter abgespeichert. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, auf Grundlage des vordefinierten ersten Parameters und der ersten Information ein erstes Wärmeangebot am Umgebungswärmetauscher und auf Grundlage des vordefinierten zweiten Parameters und der zweiten Information ein zweites Wärmeangebot am Kühlkreiswärmetauscher zu ermitteln. In Abhängigkeit des ersten Wärmeangebots und des zweiten Wärmeangebots ist die Steuereinrichtung ausgebildet, das erste 3-Wege-Ventil zwischen der ersten 3-Wege-Ventilstellung und der zweiten 3-Wege-Ventilstellung zu steuern.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb des zuvor beschriebenen Thermomanagementsystems. Ein verbessertes Verfahren zum Betrieb des oben beschriebenen Thermomanagementsystems kann dadurch bereitgestellt werden, dass das erste 3-Wege-Ventil in die erste 3-Wege-Ventilstellung verfahren wird, wobei das Kältemittel den ersten Innenraumwärmetauscher durchströmt und zur Beheizung eines Fahrgastraums Wärme abgibt. Das Kältemittel strömt abgekühlt zu dem ersten Anschluss. In der ersten 3-Wege-Ventilstellung ist der erste Anschluss fluidisch mit dem dritten Anschluss verbunden und der zweite Anschluss ist gegenüber dem ersten Anschluss und dem dritten Anschluss abgesperrt, sodass in der ersten 3-Wege-Ventilstellung das Kältemittel zwischen dem ersten Anschluss und dem dritten Anschluss an dem ersten 3-Wege-Ventil entspannt wird. Das entspannte Kältemittel wird zu dem Umgebungswärmetauscher geführt, wobei das Kältemittel in dem Umgebungswärmetauscher erwärmt, vorzugsweise verdampft wird.
  • Diese Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass in der ersten 3-Wege-Ventilstellung das erste 3-Wege-Ventil als Expansionsventil und/oder Drossel wirkt. Dadurch kann auf eine weitere Drossel oder ein weiteres Expansionsventil zum Entspannen des Kältemittels verzichtet werden. Diese Ausgestaltung hat ferner insbesondere den Vorteil, dass die Wärme aus der Umgebung mittels des Umgebungswärmetauschers in den Fahrgastraum gefördert werden kann und damit der Fahrgastraum beheizt werden kann. Dadurch kann insbesondere auf die direkte Beheizung des Fahrgastraums, beispielsweise mittels eines PTC-Elements, verzichtet werden, sodass besonders wenig elektrische Energie notwendig ist, um den Fahrgastraum zu beheizen. Dadurch kann insbesondere eine besonders hohe Reichweite für das elektrische Kraftfahrzeug erzielt werden, da nur ein geringer Anteil der in der Traktionsbatterie vorhandenen elektrischen Energie dazu genutzt werden muss, um bei winterlichen Verhältnissen den Fahrgastraum zu beheizen.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird das erste 3-Wege-Ventil in die zweite 3-Wege-Ventilstellung verfahren. In der zweiten 3-Wege-Ventilstellung ist der erste Anschluss fluidisch mit dem zweiten Anschluss verbunden und der dritte Anschluss ist gegenüber dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss abgesperrt, sodass in der zweiten 3-Wege-Ventilstellung das Kältemittel zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss an dem ersten 3-Wege-Ventil entspannt wird. Das entspannte Kältemittel wird zu dem Kühlkreiswärmetauscher geführt. Das Kältemittel wird in dem Kühlkreiswärmetauscher erwärmt, vorzugsweise verdampft. Somit wird Wärme aus dem Antriebsstrang zum Erwärmen des Kältemittels genutzt. Dadurch wird insbesondere zum einen sichergestellt, dass bei niedrigen Außentemperaturen eine Überhitzung des Antriebsstrangs vermieden werden kann und der Antriebsstrang besonders gut gekühlt werden kann, zum anderen wird sichergestellt, dass der Fahrgastraum besonders angenehm und energieeffizient beheizt werden kann. Dadurch ist beispielsweise besonders wenig elektrische Energie aus der Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs zu entnehmen, um einen komfortablen Betrieb des elektrischen Kraftfahrzeugs sicherzustellen.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird das erste 3-Wege-Ventil in die dritte 3-Wege-Ventilstellung verfahren. In der dritten 3-Wege-Ventilstellung ist der erste Anschluss fluidisch mit dem dritten Anschluss und dem zweiten Anschluss verbunden, sodass in der dritten 3-Wege-Ventilstellung das Kältemittel zwischen dem ersten Anschluss und dem dritten Anschluss sowie zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss an dem ersten 3-Wege-Ventil entspannt wird. Ferner wird das Kältemittel in einen ersten Teil eines Massenstroms des Kältemittels und einen zweiten Teil des Massenstroms des Kältemittels aufgeteilt. Der erste Teil des Massenstroms des Kältemittels wird von dem ersten 3-Wege-Ventil über den Umgebungswärmetauscher gefördert und in dem Umgebungswärmetauscher erwärmt, vorzugsweise verdampft. Der zweite Teil des Massenstroms des Kältemittels wird von dem ersten 3-Wege-Ventil über den Kühlkreiswärmetauscher gefördert und in dem Kühlkreiswärmetauscher erwärmt, vorzugsweise verdampft. Dadurch werden beispielsweise der Kühlkreiswärmetauscher und der Umgebungswärmetauscher parallel durchströmt, sodass insbesondere bei einer hohen Wärmeanforderung zur Beheizung des Fahrgastraums und bei gleichzeitig nicht hinreichender Wärme aus der Umgebung durch die Parallelschaltung hinreichend Wärme zur Beheizung des Fahrgastraums zur Verfügung gestellt werden kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird das zweite 3-Wege-Ventil in die fünfte 3-Wege-Ventilstellung gefahren, wobei das erwärmte Kältemittel zu dem fünften Anschluss geführt wird. In der fünften 3-Wege-Ventilstellung ist der vierte Anschluss fluidisch mit dem fünften Anschluss verbunden und der sechste Anschluss ist gegenüber dem vierten Anschluss und dem fünften Anschluss abgesperrt. In der fünften 3-Wege-Ventilstellung ist das zweite 3-Wege-Ventil auf Durchlass gestellt. Das erwärmte Kältemittel strömt zu dem Kühlkreiswärmetauscher. Das Kältemittel wird in dem Kühlkreiswärmetauscher weiter erwärmt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Kältemittel den Umgebungswärmetauscher und den Kühlkreiswärmetauscher seriell durchströmt und dabei jeweils erwärmt wird. Insbesondere kann dadurch ein sicheres Verdampfen des Kältemittels und dadurch ein robuster Schutz des Verdichters sichergestellt werden. Ferner kann das Kältemittel das zweite 3-Wege-Ventil idealerweise druckverlustfrei durchströmen.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird das zweite 3-Wege-Ventil in die sechste 3-Wege-Ventilstellung und das erste 3-Wege-Ventil in die siebte 3-Wege-Ventilstellung gefahren, wobei das Kältemittel in der siebten 3-Wege-Ventilstellung das erste 3-Wege-Ventil im Wesentlichen vorzugsweise druckverlustfrei durchströmt und zu dem Umgebungswärmetauscher strömt. Das Kältemittel durchströmt den Umgebungswärmetauscher und wird gekühlt. Das abgekühlte Kältemittel strömt zu dem fünften Anschluss. In der sechsten 3-Wege-Ventilstellung ist der fünfte Anschluss fluidisch mit dem vierten Anschluss und dem sechsten Anschluss verbunden, sodass in der sechsten 3-Wege-Ventilstellung das Kältemittel zwischen dem fünften Anschluss und dem vierten Anschluss sowie zwischen dem fünften Anschluss und dem sechsten Anschluss an dem zweiten 3-Wege-Ventil entspannt und in einen dritten Teil eines Massenstroms des Kältemittels und einen vierten Teil des Massenstroms des Kältemittels aufgeteilt wird. Der dritte Teil des Massenstroms des Kältemittels strömt von dem zweiten 3-Wege-Ventil über den Kühlkreiswärmetauscher und wird in dem Kühlkreiswärmetauscher erwärmt. Der vierte Teil des Massenstroms des Kältemittels strömt vom dem zweiten 3-Wege-Ventil über den zweiten Innenraumwärmetauscher und wird in dem zweiten Innenraumwärmetauscher erwärmt. Diese Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass bei hoher Wärmeabgabe des Antriebsstrangs und einem warmen Fahrgastraum eine zuverlässige Kühlung sowohl des Antriebsstrangs als auch des Fahrgastraums sichergestellt ist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs;
    • 2 eine schematische Darstellung eines Thermomanagementsystems eines Kraftfahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform;
    • 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb des in 1 gezeigten Thermomanagementsystems des Kraftfahrzeugs;
    • 4 das in 2 gezeigte Thermomanagementsystem in einem ersten Betriebszustand;
    • 5 eine schematische Darstellung des in 2 gezeigten Thermomanagementsystems in einem zweiten Betriebszustand;
    • 6 eine schematische Darstellung des Thermomanagementsystems in dem dritten Betriebszustand;
    • 7 eine schematische Darstellung des Thermomanagementsystems in dem vierten Betriebszustand;
    • 8 eine schematische Darstellung eines Thermomanagementsystems eines Kraftfahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform;
    • 9 das in 8 gezeigte Thermomanagementsystem in dem ersten Betriebszustand;
    • 10 eine schematische Darstellung des in 8 gezeigten Thermomanagementsystems in dem zweiten Betriebszustand;
    • 11 eine schematische Darstellung des in 8 gezeigten Thermomanagementsystems in dem dritten Betriebszustand;
    • 12 eine schematische Darstellung des in 8 gezeigten Thermomanagementsystems in dem vierten Betriebszustand;
    • 13 eine schematische Darstellung des in 8 gezeigten Thermomanagementsystems in einem fünften Betriebszustand.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs 1.
  • Das Kraftfahrzeug 1 ist vorzugsweise als batteriebetriebenes (vollelektrisches) Kraftfahrzeug 1 ausgebildet. Es wäre auch möglich, dass das Kraftfahrzeug 1 als Hybridfahrzeug ausgebildet ist, das einen Elektromotor und eine Brennkraftmaschine zur Bereitstellung der Antriebskraft des Kraftfahrzeugs 1 aufweist.
  • Das Kraftfahrzeug 1 weist einen Antriebsstrang 2 mit wenigstens einem Antriebsmotor 3, einem Fahrzeugsteuergerät 4, einer Traktionsbatterie 5, ein Thermomanagementsystem 10 und einem Kühlkreislauf 6 auf. Der Kühlkreislauf 6 weist ein Kühlmittel 8 auf, das in dem Kühlkreislauf 6 zirkuliert.
  • Im Betrieb des elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs 1 stellt die Traktionsbatterie 5 elektrische Leistung über das Fahrzeugsteuergerät 4 dem Antriebsmotor 3 bereit, wobei der Antriebsmotor 3 mittels der elektrischen Leistung das Kraftfahrzeug 1 bewegt. Die an den Antriebsmotor 3 geführte elektrische Leistung kann durch das Fahrzeugsteuergerät 4 gesteuert werden. Dabei erwärmen sich im Betrieb der Antriebsmotor 3, das Fahrzeugsteuergerät 4 und die Traktionsbatterie 5. In den Kühlkreislauf 6 kann der Antriebsmotor 3 und/oder das Fahrzeugsteuergerät 4 und/oder die Traktionsbatterie 5 eingebunden sein, um überschüssige Abwärme abzuführen und somit eine Überhitzung des Antriebsmotors 3 und/oder des Fahrzeugsteuergeräts 4 und/oder der Traktionsbatterie 5 zu verhindern.
  • Das Thermomanagementsystem 10 ist thermisch mit dem Kühlkreislauf 6 verbunden und ist ausgebildet, einen Fahrgastraum 7 des Kraftfahrzeugs 1 zu klimatisieren, insbesondere zu kühlen oder zu beheizen, und das Kühlmittel 8 zu kühlen.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung des Thermomanagementsystems 10 des in 1 gezeigten Kraftfahrzeugs 1 gemäß einer ersten Ausführungsform.
  • Das Thermomanagementsystem 10 weist einen Wärmepumpenkreislauf 15, ein Steuergerät 20 und eine Sensoreinrichtung 25 auf.
  • Das Steuergerät 20 weist eine Steuereinrichtung 30, einen Datenspeicher 35 und eine Schnittstelle 40 auf. Die Steuereinrichtung 30 ist mittels einer ersten Datenverbindung 45 datentechnisch mit dem Datenspeicher 35 verbunden. Eine zweite Datenverbindung 50 verbindet datentechnisch die Steuereinrichtung 30 mit der Schnittstelle 40. In dem Datenspeicher 35 sind wenigstens ein erster Parameter, ein zweiter Parameter und ein dritter Parameter abgelegt. Der erste und/oder zweite und/oder dritte Parameter kann beispielsweise ein vordefinierter Algorithmus, eine tabellarische Zuordnung, ein Kennfeld, eine Kennlinie oder ein Algorithmus für ein Computerprogramm sein.
  • Der Wärmepumpenkreislauf 15 ist mit einem Kältemittel 55 befüllt. Das Kältemittel 55 kann beispielsweise R1234yf oder R410 sein. Ferner weist der Wärmepumpenkreislauf 15 einen elektrisch angetriebenen Verdichter 60, einen ersten Innenraumwärmetauscher 65, einen zweiten Innenraumwärmetauscher 70, einen Kühlkreiswärmetauscher 75, einen Umgebungswärmetauscher 80, ein erstes Expansionsventil 85, ein zweites Expansionsventil 90, ein drittes Expansionsventil 95, ein erstes Ventil 100, ein zweites Ventil 105, ein drittes Ventil 110 und vorzugsweise einen Druckspeicher 115 auf.
  • Der Verdichter 60 weist eine Verdichtereingangsseite 120 und eine Verdichterausgangsseite 125 auf. Der erste Innenraumwärmetauscher 65 weist primärseitig eine erste Eingangsseite 130 und eine erste Ausgangsseite 135 auf. Ferner weist der zweite Innenraumwärmetauscher 70 primärseitig eine zweite Eingangsseite 140 und zweite Ausgangsseite 145 auf.
  • Die Verdichterausgangsseite 125 ist mittels einer ersten Fluidleitung 150 fluidisch mit der ersten Eingangsseite 130 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 verbunden. Stromabwärtsseitig der ersten Ausgangsseite 135 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 ist eine erste Verzweigung 155 angeordnet. Die erste Verzweigung 155 kann mittels einer zweiten Fluidleitung 160 fluidisch mit der ersten Ausgangsseite 135 verbunden sein. Eine dritte Fluidleitung 165 verbindet stromabwärtsseitig der ersten Verzweigung 155 die erste Verzweigung 155 mit dem ersten Expansionsventil 85. An der ersten Verzweigung 155 ist ferner eine vierte Fluidleitung 170 angeschlossen. Die vierte Fluidleitung 170 verbindet fluidisch die erste Verzweigung 155 mit dem ersten Ventil 100 stromaufwärtsseitig des ersten Ventils 100.
  • An einer sekundärseitig am Umgebungswärmetauscher 80 angeordneten dritten Ausgangsseite 180 des Umgebungswärmetauschers 80 ist eine fünfte Fluidleitung 185 angeschlossen. Die fünfte Fluidleitung 185 ist mit einer zweiten Verzweigung 190 verbunden und eingangsseitig der zweiten Verzweigung 190 an der zweiten Verzweigung 190 angeschlossen. Ausgangsseitig der zweiten Verzweigung 190 ist eine sechste Fluidleitung 195 und eine siebte Fluidleitung 200 jeweils angeschlossen. Die sechste Fluidleitung 195 verbindet die zweite Verzweigung 190 mit dem dritten Ventil 110 und ist eingangsseitig am dritten Ventil 110 angeschlossen. Die siebte Fluidleitung 200 ist eingangsseitig an dem zweiten Ventil 105 angeschlossen und verbindet das zweite Ventil 105 mit der zweiten Verzweigung 190.
  • Fluidisch zwischen dem dritten Ventil 110 und der Verdichtereingangsseite 120 ist der Druckspeicher 115 angeordnet. Ferner ist zwischen dem Druckspeicher 115 und dem dritten Ventil 110 eine erste Zusammenführung 205 angeordnet. Das dritte Ventil 110 ist ausgangsseitig über eine achte Fluidleitung 210 mit der ersten Zusammenführung 205 verbunden. An der ersten Zusammenführung 205 ist ferner eine neunte Fluidleitung 215 angeschlossen, die die erste Zusammenführung 205 mit dem Druckspeicher 115 fluidisch verbindet. Ausgangsseitig ist der Druckspeicher 115 mittels einer zehnten Fluidleitung 220 mit der Verdichtereingangsseite 120 verbunden.
  • Stromabwärtsseitig des zweiten Ventils 105 ist eine dritte Verzweigung 225 angeordnet. Zwischen der dritten Verzweigung 225 und dem zweiten Ventil 105 ist eine elfte Fluidleitung 230 zur fluidischen Verbindung vorgesehen. Eine zwölfte Fluidleitung 235 verbindet fluidisch die dritte Verzweigung 225 mit dem dritten Expansionsventil 95. Ausgangsseitig ist zwischen dem dritten Expansionsventil 95 und der zweiten Eingangsseite 140 des zweiten Innenraumwärmetauschers 70 eine dreizehnte Fluidleitung 240 angeordnet, die das dritte Expansionsventil 95 fluidisch mit der zweiten Eingangsseite 140 verbindet.
  • Ferner ist an der dritten Verzweigung 225 eine vierzehnte Fluidleitung 245 angeschlossen, die die dritte Verzweigung 225 mit einer zweiten Zusammenführung 250 fluidisch verbindet. Die zweite Zusammenführung 250 ist stromaufwärtsseitig des zweiten Expansionsventils 90 angeordnet und ist mittels einer fünfzehnten Fluidleitung 255 fluidisch mit dem zweiten Expansionsventil 90 verbunden. Ferner ist an der zweiten Zusammenführung 250 eine sechszehnte Fluidleitung 260 angeordnet, die fluidisch das erste Ventil 100 mit der zweiten Zusammenführung 250 verbindet.
  • Eine siebzehnte Fluidleitung 265 verbindet auf der zur zweiten Zusammenführung 250 abgewandten Seite das zweite Expansionsventil 90 mit einer vierten Eingangsseite 270 einer Sekundärseite des Kühlkreiswärmetauschers 75. Eine vierte Ausgangsseite 275 der Sekundärseite des Kühlkreiswärmetauschers 75 ist mittels einer achtzehnten Fluidleitung 266 mit einer dritten Zusammenführung 267 fluidisch verbunden. Primärseitig ist der Kühlkreiswärmetauscher 75 in den Kühlkreislauf 6 eingebunden. Ferner kann in den Kühlkreislauf 6 eine Heizeinrichtung 9, wie beispielsweise ein PTC-Heizelement, eingebunden sein. An der dritten Zusammenführung 267 ist ferner eine neunzehnte Fluidleitung 268 und eine zwanzigste Fluidleitung 269 angeschlossen. Die neunzehnte Fluidleitung 268 verbindet die zweite Ausgangsseite 145 des zweiten Innenraumwärmetauschers 70 mit der dritten Zusammenführung 267. Die zwanzigste Fluidleitung 269 verbindet die dritte Zusammenführung 267 mit der ersten Zusammenführung 205. Eine einundzwanzigste Fluidleitung 276 verbindet ausgangsseitig des ersten Expansionsventils 85 das erste Expansionsventil 85 mit der dritten Eingangsseite 175 des Umgebungswärmetauschers 80.
  • Der Verdichter 60 ist mittels einer dritten Datenverbindung 280 mit der Schnittstelle 40 verbunden. Ferner verbindet eine vierte Datenverbindung 285 die Schnittstelle 40 mit dem ersten Ventil 100. Eine fünfte Datenverbindung 290 verbindet das erste Expansionsventil 85 mit der Schnittstelle 40. Das zweite Expansionsventil 90 ist mittels einer sechsten Datenverbindung 295 mit der Schnittstelle 40 verbunden. Eine siebte Datenverbindung 300 verbindet das zweite Ventil 105 datentechnisch mit der Schnittstelle 40. Das dritte Expansionsventil 95 ist mittels einer achten Datenverbindung 305 mit der Schnittstelle 40 und das dritte Ventil 110 ist mittels einer neunten Datenverbindung 310 mit der Schnittstelle 40 datentechnisch verbunden.
  • Die Sensoreinrichtung 25 weist einen Umgebungstemperatursensor 315 auf. Der Umgebungstemperatursensor 315 ist mittels einer zehnten Datenverbindung 325 mit der Schnittstelle 40 datentechnisch verbunden. Ferner kann die Sensoreinrichtung 25 einen Temperatursensor 320 aufweisen. Der Temperatursensor 320 kann beispielsweise als Kühlmitteltemperatursensor ausgebildet sein und in den Kühlkreislauf 6 des Kraftfahrzeugs 1 eingebunden sein. Eine elfte Datenverbindung 330 verbindet die Schnittstelle 40 mit dem Temperatursensor 320.
  • Die Sensoreinrichtung 25 weist ferner einen Fahrgastraumtemperatursensor 321 und eine Eingabeeinrichtung 340 auf, wobei der Fahrgastraumtemperatursensor 321 vorzugsweise in dem Fahrgastraum 7 angeordnet ist. Ebenso ist in dem Fahrgastraum 7 die Eingabeeinrichtung 340 angeordnet. Die Eingabeeinrichtung 340 kann beispielsweise als berührungssensitiver Touch-Screen oder als Drehrad ausgebildet sein. Der Fahrgastraumtemperatursensor 321 ist mittels einer zwölften Datenverbindung 335 datentechnisch mit der Schnittstelle 40 verbunden. Eine dreizehnte Datenverbindung 345 verbindet datentechnisch die Eingabeeinrichtung 340 mit der Schnittstelle 40.
  • Die erste bis dreizehnte Datenverbindung 45, 50, 280, 285, 290, 295, 300, 305, 310, 325, 330, 335, 345 kann drahtgestützt oder drahtlos ausgebildet sein. Auch kann zumindest eine der Datenverbindungen 45, 50, 280, 285, 290, 295, 300, 305, 310, 325, 330, 335, 345 Teil eines CAN-Bus-Systems sein.
  • Das erste Ventil 100 ist zwischen einer ersten Ventilstellung und einer zweiten Ventilstellung verstellbar. In der ersten Ventilstellung trennt das erste Ventil 100 die vierte Fluidleitung 170 fluidisch von der sechzehnten Fluidleitung 260, sodass die erste Ausgangsseite 135 fluidisch von dem zweiten Expansionsventil 90 getrennt ist. In der zweiten Ventilstellung verbindet fluidisch das erste Ventil 100 die vierte Fluidleitung 170 mit der sechzehnten Fluidleitung 260, sodass die erste Ausgangsseite 135 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 über die zweite Fluidleitung 160, die erste Verzweigung 155 und die vierte Fluidleitung 170 fluidisch mit der sechzehnten Fluidleitung 260 und über die sechzehnte Fluidleitung 260 und die zweite Zusammenführung 250 sowie die fünfzehnte Fluidleitung 255 mit dem zweiten Expansionsventil 90 fluidisch verbunden ist.
  • Das erste Expansionsventil 85 ist zwischen einer ersten Schließstellung und einer ersten Offenstellung, vorzugsweise stufenlos, verstellbar. Zumindest kann jedoch das erste Expansionsventil 85 in eine erste Zwischenstellung zwischen der ersten Schließstellung und der ersten Offenstellung gefahren werden, wobei in der ersten Offenstellung das erste Expansionsventil 85 im Wesentlichen vollständig geöffnet ist und in der ersten Zwischenstellung das erste Expansionsventil 85 nur teilweise geöffnet ist.
  • Das zweite Ventil 105 ist zwischen einer dritten Ventilstellung und einer vierten Ventilstellung verstellbar. In der dritten Ventilstellung des zweiten Ventils 105 trennt das zweite Ventil 105 die siebte Fluidleitung 200 fluidisch von der elften Fluidleitung 230 ab, sodass über die zweite Verzweigung 190 die dritte Ausgangsseite 180 fluidisch von dem zweiten Expansionsventil 90 und dem dritten Expansionsventil 95 getrennt ist. In der vierten Ventilstellung verbindet das zweite Ventil 105 die siebte Fluidleitung 200 mit der elften Fluidleitung 230, sodass über die zweite Verzweigung 190 die dritte Ausgangsseite 180 fluidisch mit dem zweiten Expansionsventil 90 und dem dritten Expansionsventil 95 fluidisch verbunden ist.
  • Das zweite Expansionsventil 90 ist vorzugsweise stufenlos zwischen einer zweiten Schließstellung und einer zweiten Offenstellung verstellbar. Dabei kann vorzugsweise das zweite Expansionsventil 90 zumindest in eine zweite Zwischenstellung verfahren werden, wobei in der zweiten Zwischenstellung zwischen der zweiten Offenstellung und der zweiten Schließstellung das zweite Expansionsventil 90 nur teilweise geöffnet ist. In der zweiten Offenstellung ist das zweite Expansionsventil 90 vollständig geöffnet.
  • Das dritte Ventil 110 kann zwischen einer fünften Ventilstellung und einer sechsten Ventilstellung verstellt werden, wobei in der fünften Ventilstellung das dritte Ventil 110 die sechste Fluidleitung 195 und somit über die zweite Verzweigung 190 die dritte Ausgangsseite 180 fluidisch von der achten Fluidleitung 210 getrennt ist. Dadurch ist die dritte Ausgangsseite 180 fluidisch von der Verdichtereingangsseite 120 in der fünften Ventilstellung über das dritte Ventil 110 getrennt. In der sechsten Ventilstellung ist das dritte Ventil 110 geöffnet und verbindet die achte Fluidleitung 210 mit der sechsten Fluidleitung 195 fluidisch.
  • Das dritte Expansionsventil 95 ist zwischen einer dritten Schließstellung und einer dritten Offenstellung, vorzugsweise stufenlos, verstellbar. Zumindest kann das dritte Expansionsventil 95 in eine dritte Zwischenstellung geschaltet werden, wobei in der dritten Offenstellung das dritte Expansionsventil 95 im Wesentlichen vollständig geöffnet ist. In der dritten Zwischenstellung ist das dritte Expansionsventil 95 nur teilweise und somit gegenüber der dritten Offenstellung reduziert geöffnet.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb des in 2 gezeigten Thermomanagementsystems 10 des Kraftfahrzeugs 1.
  • In einem ersten Verfahrensschritt 405 des Verfahrens zum Betrieb des Thermomanagementsystems 10 des Kraftfahrzeugs 1, das in der Ausführungsform im Wesentlichen von dem Steuergerät 20 gesteuert wird, misst der Umgebungstemperatursensor 315 eine Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs 1. Der Umgebungstemperatursensor 315 stellt im Rahmen eines ersten Datensignals eine erste Information über die Umgebungstemperatur der Schnittstelle 40 bereit.
  • Ferner misst der Temperatursensor 320, der in den Kühlkreislauf 6 eingebunden ist, eine Temperatur des Kühlmittels 8, das im Kühlkreislauf 6 zirkuliert. Der Temperatursensor 320 stellt im Rahmen eines zweiten Datensignals eine zweite Information über die Temperatur des Kühlmittels 8 über die zehnte Datenverbindung 325 der Schnittstelle 40 bereit. Ferner misst der Fahrgastraumtemperatursensor 321 eine Fahrgastraumtemperatur des Fahrgastraums 7 und stellt im Rahmen eines dritten Datensignals eine dritte Information über die Fahrgastraumtemperatur über die elfte Datenverbindung 330 der Schnittstelle 40 bereit. Des Weiteren ist mittels der Eingabeeinrichtung 340 eine Solltemperatur für die Fahrgastraumtemperatur im Fahrgastraum 7 einstellbar. Die eingestellte Solltemperatur wird als vierte Information im Rahmen eines vierten Datensignals über die dreizehnte Datenverbindung 345 im Rahmen eines vierten Datensignals bereitgestellt. Die Schnittstelle 40 erfasst das erste bis vierte Datensignal und stellt die erste bis vierte Information über die zweite Datenverbindung 50 der Steuereinrichtung 30 bereit.
  • In einem auf den ersten Verfahrensschritt 405 folgenden zweiten Verfahrensschritt 410 ermittelt die Steuereinrichtung 30 auf Grundlage der ersten Information über die Umgebungstemperatur und des ersten Parameters ein von der Umgebung dem Umgebungswärmetauscher 80 verfügbares erstes Wärmeangebot am Umgebungswärmetauscher 80. Ferner ermittelt die Steuereinrichtung 30 auf Grundlage des vordefinierten zweiten Parameters und der zweiten Information über die Temperatur des Kühlmittels 8 ein zweites Wärmeangebot am Kühlkreiswärmetauscher 75. Ferner ermittelt die Steuereinrichtung 30 auf Grundlage des ermittelten ersten und zweiten verfügbaren Wärmeangebots und der Solltemperatur sowie der im Fahrgastraum 7 herrschenden Fahrgastraumtemperatur in Abhängigkeit des dritten Parameters einen ersten bis vierten Betriebszustand.
  • In einem auf den dritten Verfahrensschritt 415 folgenden vierten Verfahrensschritt 420 steuert die Steuereinrichtung 30 mittels eines ersten bis siebten Steuersignals das in 2 gezeigte Thermomanagementsystem 10. Das erste bis siebte Steuersignal wird von der Steuereinrichtung 30 über die zweite Datenverbindung 50 an die Schnittstelle 40 übertragen, wobei das erste bis siebte Steuersignal jeweils über die dritte bis neunte Datenverbindung 280, 285, 290, 295, 300, 305, 310 an den Verdichter 60, das erste dritte Ventil 100, 105, 110 sowie das erste bis dritte Expansionsventil 85, 90, 95 übertragen wird.
  • Im Folgenden wird auf die vier möglichen Betriebszustände des Thermomanagementsystems 10 zum Beheizen des Fahrgastraums 7 eingegangen. Es wird darauf hingewiesen, dass das Thermomanagementsystem 10 auch in weiteren Betriebszuständen betrieben werden kann, beispielsweise zum Kühlen oder Trocknen des Fahrgastraums 7, auf die im Weiteren nicht detailliert eingegangen wird.
  • 4 zeigt das in 2 gezeigte Thermomanagementsystem 10 in dem ersten Betriebszustand.
  • Die Steuereinrichtung 30 schaltet das Thermomanagementsystem 10 dahingehend in den ersten Betriebszustand, dass das erste Ventil 100 in die erste Ventilstellung, sofern sich das erste Ventil 100 nicht in der ersten Ventilstellung befindet, das zweite Ventil 105 in die dritte Ventilstellung, sofern sich das zweite Ventil 105 nicht in der dritten Ventilstellung befindet, und das dritte Ventil 110 in die sechste Ventilstellung, sofern sich das dritte Ventil 110 nicht in der sechsten Ventilstellung befindet, mittels des zweiten bis vierten Steuersignals verfahren wird.
  • Ferner schaltet die Steuereinrichtung 30 im ersten Betriebszustand mittels eines fünften Steuersignals die Steuereinrichtung 30 das erste Expansionsventil 85 in die erste Zwischenstellung. Ferner steuert die Steuereinrichtung 30 das zweite Expansionsventil 90 in die zweite Schließstellung und das dritte Expansionsventil 95 in die dritte Schließstellung mittels des sechsten und siebten Steuersignals.
  • Mittels des ersten Steuersignals aktiviert die Steuereinrichtung 30 den Verdichter 60. Eine Förderleistung des elektrischen Verdichters 60 kann die Steuereinrichtung 30 mittels des ersten Steuersignals steuern. Der Verdichter 60 verdichtet das am Verdichter 60 vorliegende gasförmige Kältemittel 55. Das verdichtete Kältemittel 55 wird von der Verdichterausgangsseite 125 über die erste Fluidleitung 150 zu der ersten Eingangsseite 130 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 geführt. Das Kältemittel 55 durchströmt eine erste Primärseite 500 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 und wird in der ersten Primärseite 500 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 abgekühlt. Im ersten Innenraumwärmetauscher 65 gibt das Kältemittel 55 eine Wärme Q ab, die der erste Innenraumwärmetauscher 65 an eine erste Sekundärseite 505 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 überträgt. An der ersten Sekundärseite 505 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 wird beispielsweise eine in den Fahrgastraum 7 zu führende Frischluft erwärmt. Der erste Innenraumwärmetauscher 65 fungiert im ersten Betriebszustand als Kondensator für das Kältemittel 55. Dabei kann zumindest teilweise das Kältemittel 55 an der ersten Primärseite 500 kondensieren.
  • Das abgekühlte erste Kältemittel 55 wird über die erste Ausgangsseite 135 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 in die zweite Fluidleitung 160 geführt. Die zweite Fluidleitung 160 führt das Kältemittel 55 zu der ersten Verzweigung 155. Dadurch dass das erste Ventil 100 sich in der ersten Ventilstellung befindet und somit das erste Ventil 100 geschlossen ist, strömt das Kältemittel 55 von der ersten Verzweigung 155 über die dritte Fluidleitung 165 zu dem ersten Expansionsventil 85.
  • An dem ersten Expansionsventil 85, das sich in der ersten Zwischenstellung befindet, expandiert, bzw. entspannt das Kältemittel 55. Das Kältemittel 55 wird über die einundzwanzigste Fluidleitung 276 zu der dritten Eingangsseite 175 des Umgebungswärmetauschers 80 geführt. Das Kältemittel 55 durchströmt eine zweite Sekundärseite 510 des Umgebungswärmetauschers 80. Mittels eines Gebläses 515 kann Frischluft an eine zweite Primärseite 520 des Umgebungswärmetauschers 80 geführt werden. Dem Kältemittel 55 wird in dem Umgebungswärmetauscher 80 die Wärme Q aus der an die zweite Primärseite 520 geführten Luft zugeführt und das Kältemittel 55 im Umgebungswärmetauscher 80 erwärmt. Dabei dient der Umgebungswärmetauscher 80 als Verdampfer.
  • Über die dritte Ausgangsseite 180 wird das verdampfte und warme Kältemittel 55 über die fünfte Fluidleitung 185 zu der zweiten Verzweigung 190 geführt. Dadurch, dass das zweite Ventil 105 in die dritte Ventilstellung geschaltet ist und dadurch, dass das zweite Ventil 105 sperrend wirkt, strömt das Kältemittel 55 von der zweiten Verzweigung 190 in die sechste Fluidleitung 195.
  • Das dritte Ventil 110 ist in die sechste Ventilstellung geschaltet und dadurch fluidisch für das Kältemittel 55 durchgängig. Das Kältemittel 55 strömt über die achte Fluidleitung 210 zu der ersten Zusammenführung 205 und von der ersten Zusammenführung 205 über die neunte Fluidleitung 215 zu dem Druckspeicher 115. Ein Abströmen des Kältemittels 55 in Richtung der dritten Zusammenführung 267 wird durch das geschlossene zweite Expansionsventil 90 verhindert. Nach Durchströmen des Druckspeichers 115 strömt das erwärmte und verdampfte Kältemittel 55 über die zehnte Fluidleitung 220 zu der Verdichtereingangsseite 120, sodass der Wärmepumpenkreislauf 15 geschlossen ist.
  • Der erste Betriebszustand eignet sich insbesondere, wenn beispielsweise das Kraftfahrzeug noch nicht „warmgefahren“ ist und beispielsweise der Kühlkreislauf mit kalter Kühlflüssigkeit durchströmt wird.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung des in 2 gezeigten Thermomanagementsystems 10 in einem zweiten Betriebszustand.
  • Die Steuereinrichtung 30 schaltet das Thermomanagementsystem 10 mittels des ersten bis siebten Steuersignals in den zweiten Betriebszustand. Dabei schaltet die Steuereinrichtung 30 das erste Ventil 100 in die zweite Ventilstellung, sofern sich das erste Ventil 100 nicht in der zweiten Ventilstellung befindet, das zweite Ventil 105 in die dritte Ventilstellung, sofern sich das zweite Ventil 105 nicht in der dritten Ventilstellung befindet, und das dritte Ventil 110 in die fünfte Ventilstellung, sofern das dritte Ventil 110 sich nicht in der fünften Ventilstellung befindet. Ferner wird das erste Expansionsventil 85 in die erste Schließstellung und das dritte Expansionsventil 95 in die dritte Schließstellung verfahren. Auch kann sich das dritte Expansionsventil 95 beispielsweise in einer anderen Position befinden. Das zweite Expansionsventil 90 wird in die zweite Zwischenstellung zwischen der zweiten Offenstellung und der zweiten Schließstellung verfahren.
  • Im zweiten Betriebszustand verdichtet der Verdichter 60 das gasförmige Kältemittel 55 und das gasförmige Kältemittel 55 strömt über die Verdichterausgangsseite 125 in die erste Fluidleitung 150. Von der ersten Fluidleitung 150 wird das Kältemittel 55 zu der ersten Eingangsseite 130 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 geführt, wobei von der ersten Primärseite 500 die Wärme Q aus dem Kältemittel 55 entnommen und das Kältemittel 55 abgekühlt wird. Die Wärme Q wird an die erste Sekundärseite 505 übertragen, um beispielsweise Frischluft, die in den Fahrgastraum 7 geführt wird, zur Beheizung des Fahrgastraums 7 zu erwärmen. Der erste Innenraumwärmetauscher 65 arbeitet dabei als Kondensator.
  • Das abgekühlte Kältemittel 55, das zumindest teilweise flüssig vorliegen kann, wird über die zweite Fluidleitung 160 zu der ersten Verzweigung 155 geführt. Von der ersten Verzweigung 155 strömt das Kältemittel 55 über die vierte Fluidleitung 170 zu dem ersten Ventil 100. Dadurch dass das erste Expansionsventil 85 geschlossen ist, wird ein Weiterströmen des Kältemittels 55 über das erste Expansionsventil 85 verhindert.
  • Das für das Kältemittel 55 auf Durchgang geschaltete erste Ventil 100 leitet das Kältemittel 55 über die sechzehnte Fluidleitung 260 zu dem zweiten Expansionsventil 90. Das Abströmen des Kältemittels 55 an der zweiten Zusammenführung 250 wird durch das geschlossene zweite Ventil 105 und das geschlossene dritte Expansionsventil 95 verhindert.
  • An dem zweiten Expansionsventil 90 expandiert, bzw. entspannt das Kältemittel 55 und wird über die siebzehnte Fluidleitung 265 zu einer dritten Sekundärseite 525 des Kühlkreiswärmetauschers 75 geleitet. Eine dritte Primärseite 530 des Kühlkreiswärmetauschers 75 ist in den Kühlkreislauf 6 eingebunden und wird mit Kühlmittel 7 durchströmt. Im Kühlkreiswärmetauscher 75 wird die Wärme Q von dem Kühlmittel 7 und der dritten Primärseite 530 an die dritte Sekundärseite 525 übertragen, wobei in der dritten Sekundärseite 525 das Kältemittel 55 erwärmt und vorzugsweise verdampft wird.
  • Das verdampfte, erwärmte Kältemittel 55 wird über die achtzehnte Fluidleitung 266 zu der ersten Zusammenführung 205 geführt. Von dort aus strömt das erwärmte Kältemittel 55 über die neunte Fluidleitung 215, den Druckspeicher 115 und die zehnte Fluidleitung 220 zurück zur Verdichtereingangsseite 120.
  • Der zweite Betriebszustand eignet sich insbesondere zum Erwärmen des Kraftfahrzeugs 1, wenn der Antriebsstrang 2 eine hohe Wärmeabgabe zur Verfügung stellen kann und gleichzeitig vorzugsweise ein Kühlbedarf zur Kühlung des Antriebsstrangs 2 vorherrscht. Dadurch kann die Abwärme des Antriebsstrangs 2 effizient zum Erwärmen des Fahrgastraums 7 genutzt werden, sodass das Kraftfahrzeug 1 besonders effizient betrieben werden kann. Dies ist beispielsweise bei kühler Umgebungstemperatur und schneller Fahrweise der Fall.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung des Thermomanagementsystems 10 in dem dritten Betriebszustand.
  • Der dritte Betriebszustand ist im Wesentlichen eine Kombination aus dem ersten Betriebszustand (in 4 erläutert) und dem in 5 erläuterten zweiten Betriebszustand. Im Folgenden wird ausschließlich auf die Unterschiede des dritten Betriebszustands gegenüber dem in den 4 und 5 erläuterten ersten und zweiten Betriebszustand eingegangen.
  • Die Steuereinrichtung 30 steuert das erste Ventil 100 derart an, dass das erste Ventil 100 in die zweite Ventilstellung, sofern das erste Ventil 100 noch nicht in die zweite Ventilstellung verfahren ist, das zweite Ventil 105 in die dritte Ventilstellung, sofern das zweite Ventil 105 sich noch nicht in der dritten Ventilstellung befindet, und das dritte Ventil 110 in die sechste Ventilstellung, sofern das dritte Ventil 110 noch nicht in die sechste Ventilstellung verfahren ist, verfahren wird. Ferner wird das erste Expansionsventil 90 in die erste Zwischenstellung und das zweite Expansionsventil 90 in die zweite Zwischenstellung verfahren. Das dritte Expansionsventil 95 wird vorzugsweise in die dritte Schließstellung verfahren.
  • Bei aktiviertem Verdichter 60 wird der gesamte Massenstrom des Kältemittels 55 über die erste Primärseite 500 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 geführt und im ersten Innenraumwärmetauscher 65 abgekühlt. Das Kältemittel 55 tritt über die erste Ausgangsseite 135 in die zweite Fluidleitung 160 ein. An der ersten Verzweigung 155 wird der durch den Verdichter 60 geförderte Massenstrom des Kältemittels 55 in einem ersten Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 und in einem zweiten Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 aufgeteilt. Der erste Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 strömt von der ersten Verzweigung 155 über das erste Expansionsventil 85, an dem das Kältemittel 55 expandiert bzw. entspannt, und über den Umgebungswärmetauscher 80 zu der fünften Fluidleitung 185. Der erste Teil des Kältemittel 55 wird an der zweiten Sekundärseite 510 durch über die zweite Primärseite 520 bereitgestellte Wärme Q erwärmt und verdampft.
  • Der zweite Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 wird von dem ersten Ventil 100 über das zweite Expansionsventil 90 zu dem Kühlkreiswärmetauscher 75 geführt und in der dritten Sekundärseite 525 durch das durch die dritte Primärseite 530 strömende Kühlmittel im Kühlkreiswärmetauscher 75 erwärmt und verdampft. Der zweite Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 wird über die achtzehnte Fluidleitung 266 zu der dritten Zusammenführung 276 geführt. Von der dritten Zusammenführung 276 wird der zweite Teil des Kältemittels 55 über die zwanzigste Fluidleitung 269 zu der ersten Zusammenführung 205.
  • Ebenso strömt der erste Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 über das dritte Ventil 110 zu der ersten Zusammenführung 205, wobei an der ersten Zusammenführung 205 der erste Teil und der zweite Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 zusammengeführt werden. Das Kältemittel 55 wird über die neunte Fluidleitung 215, den Druckspeicher 115 und die zehnte Fluidleitung 220 zu der Verdichtereingangsseite 120 geführt werden.
  • Der in 6 gezeigte dritte Betriebszustand eignet sich insbesondere, wenn beispielsweise eine hohe Wärmeanforderung zum Beheizen des Fahrgastraums 7 vorliegt. Gleichzeitig kann nicht hinreichend Wärme Q jeweils durch Schaltung des Thermomanagementsystems 10 in den ersten oder zweiten Betriebszustand bereitgestellt werden, sodass nur durch Kombination und Parallelschaltung des Umgebungswärmetauschers 80 mit dem Kühlkreiswärmetauscher 75 genügend Wärme Q dem Kältemittel 55 zugeführt werden kann, um den Fahrgastraum 7 zu beheizen. Insbesondere eignet sich der dritte Betriebszustand, bei beispielsweise mittlerer Lastabgabe des Antriebsstrangs 2 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 1 bei gleichzeitig niedriger Umgebungstemperatur.
  • 7 zeigt eine schematische Darstellung des Thermomanagementsystems 10 in dem vierten Betriebszustand.
  • Der vierte Betriebszustand ist im Wesentlichen eine Kombination aus dem in der 4 gezeigten ersten Betriebszustand mit dem in 5 gezeigten zweiten Betriebszustand. Abweichend zu 6 durchströmt das Kältemittel 55 seriell zuerst den Umgebungswärmetauscher 80 und danach den Kühlkreiswärmetauscher 75.
  • Die Steuereinrichtung 30 schaltet das Thermomanagementsystem 10 in den vierten Betriebszustand mittels des ersten bis siebten Steuersignals. Dabei wird das erste Ventil 100 in die erste Ventilstellung, das zweite Ventil 105 in die vierte Ventilstellung und das dritte Ventil 110 in die fünfte Ventilstellung verfahren. Ferner wird das erste Expansionsventil 85 in die erste Zwischenstellung, das zweite Expansionsventil 90 in die zweite Zwischenstellung und das dritte Expansionsventil 95 in die dritte Schließstellung verfahren.
  • Der Verdichter 60 verdichtet das dampfförmige Kältemittel 55 und fördert das verdichtete Kältemittel 55 in erwärmtem Zustand zu dem ersten Innenraumwärmetauscher 65. Am ersten Innenraumwärmetauscher 65 wird die Wärme Q von der ersten Primärseite 500, die durch das Kältemittel 55 durchströmt wird, an die erste Sekundärseite 505 zur Erwärmung des Fahrgastraums 7 übertragen. Das Kältemittel 55 wird dabei abgekühlt und kondensiert an der ersten Primärseite 500 des ersten Innenraumwärmetauscher 65.
  • Das abgekühlte Kältemittel 55 strömt über die zweite Fluidleitung 160, die erste Verzweigung 155 und die dritte Fluidleitung 165 zu dem ersten Expansionsventil 85. Dadurch dass das erste Ventil 100 in die erste Ventilstellung geschalten ist und dadurch geschlossen ist, wird ein Abströmen des Kältemittels 55 über das erste Ventil 100 in Richtung des zweiten Expansionsventils 90 verhindert.
  • Am ersten Expansionsventil 85 expandiert, bzw. entspannt das Kältemittel 55 und wird über die zwanzigste Fluidleitung 276 zu dem Umgebungswärmetauscher 80 geführt. An der zweiten Sekundärseite 510 wird das Kältemittel 55 erwärmt. Dabei kann der Umgebungswärmetauscher 80 als Verdampfer fungieren. Ein erster Anteil der Wärme Q zur Erwärmung des Kältemittels 55 wird von der zweiten Primärseite 520 aus der Umgebung entnommen. Das erwärmte Kältemittel 55 strömt über die fünfte Fluidleitung 185 zu der zweiten Verzweigung 190. Dadurch dass das dritte Ventil 110 in die fünfte Ventilstellung geschaltet ist, ist das dritte Ventil 110 für das Kältemittel 55 gesperrt, sodass das Kältemittel 55 von der zweiten Verzweigung 190 über die siebte Fluidleitung 200 zu dem zweiten Ventil 105 strömt. Das zweite Ventil 105 ist in die vierte Ventilstellung geschaltet und somit für das Kältemittel 55 durchgängig. Das Kältemittel 55 durchströmt das zweite Ventil 105 und strömt über die elfte Fluidleitung 230 zu der dritten Verzweigung 225.
  • Dadurch dass das dritte Expansionsventil 95 in der dritten Schließstellung geschalten ist, ist das dritte Expansionsventil 95 für das Kältemittel 55 gesperrt, sodass das Kältemittel 55 von der dritten Verzweigung 225 über die vierzehnte Fluidleitung 245, die zweite Zusammenführung 250 und die fünftzehnte Fluidleitung zu dem zweiten Expansionsventil 90 strömt. Ein Abströmen des Kältemittels über den zweiten Innenraumwärmetauscher wird durch das geschlossene dritte Expansionsventil 95 verhindert.
  • Am zweiten Expansionsventil 90 expandiert, bzw. entspannt das Kältemittel 55. Dabei expandiert, bzw. entspannt das Kältemittel 55 auf ein Druckniveau, das größer ist als in der zwanzigsten Fluidleitung 276. Das expandierte Kältemittel 55 wird über die siebzehnte Fluidleitung 265 in die dritte Sekundärseite 525 des Kühlkreiswärmetauschers 75 eingeleitet. Im Kühlkreiswärmetauscher 75 wird dem Kältemittel 55 ein zweiter Anteil der Wärme Q aus dem Kühlkreislauf 6 zugeführt und das Kältemittel 55 nochmalig erwärmt und gegebenenfalls erst vollständig verdampft.
  • Die Steuereinrichtung 30 regelt das erste Expansionsventil 85 und das zweite Expansionsventil 90 derart zueinander, dass sowohl im Umgebungswärmetauscher 80 als auch im Kühlkreiswärmetauscher 75 jeweils das Kältemittel 55 jeweils den ersten bzw. den zweiten Anteil der Wärme Q aufnehmen kann. Dabei ist von besonderem Vorteil, wenn das Kältemittel 55 im Umgebungswärmetauscher 80 bereits vollständig verdampft wird und in dem Kühlkreiswärmetauscher 75 überhitzt wird. Alternativ ist auch denkbar, dass das Kältemittel 55 im Umgebungswärmetauscher 80 nur partiell verdampft wird und im Kühlkreiswärmetauscher 75 dann vollständig verdampft wird.
  • Das Kältemittel 55 wird über die vierte Ausgangsseite 275 aus dem Kühlkreiswärmetauscher 75 geführt und über die achtzehnte Fluidleitung 266, der dritten Zusammenführung 267 und der zwanzigsten Fluidleitung zu der ersten Zusammenführung 205 geführt. Von dort aus strömt das Kältemittel 55 über die neunte Fluidleitung 215, den Druckspeicher 115 und die zehnte Fluidleitung 220 zurück zu der Verdichtereingangsseite 120, sodass der Wärmepumpenkreislauf 15 geschlossen ist und das Kältemittel 55 wieder im Kreislauf zirkulieren kann. Ein Abströmen des Kältemittels 55 an der ersten Zusammenführung 205 wird durch das geschlossene dritte Ventil 110 verhindert.
  • Der in 7 gezeigte Betriebszustand eignet sich insbesondere beispielsweise bei mittlerer Belastung des Antriebsstrangs 2 bei besonders niedrigen Umgebungstemperaturen. Dabei ist sichergestellt, dass zum einen der Antriebsstrang 2 zuverlässig gekühlt wird und gleichzeitig der Fahrkomfort für die Fahrzeugführer durch einen warmen Fahrgastraum 7 sichergestellt ist.
  • 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Thermomanagementsystems 10 eines Kraftfahrzeugs 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • Das Thermomanagementsystem 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in 2 gezeigten Thermomanagementsystem ausgebildet. Im Folgenden wird ausschließlich auf die Unterschiede des in 8 gezeigten Thermomanagementsystems 10 gegenüber dem in 2 gezeigten Thermomanagementsystem 10 eingegangen.
  • Gegenüber 2 sind das erste Ventil 100, die erste Verzweigung 155, das erste Expansionsventil 85 und das zweite Expansionsventil 90 integriert zu einem ersten 3-Wege-Ventil 535 zusammengefasst. Die zweite Fluidleitung 160 verbindet die erste Ausgangsseite 135 mit einem ersten Anschluss 545 des ersten 3-Wege- Ventils 535. Des Weiteren ist die zweite Zusammenführung 250 über die siebzehnte Fluidleitung 265 fluidisch mit der vierten Eingangsseite 270 verbunden. Die sechzehnte Fluidleitung 260 verbindet die zweite Zusammenführung 250 mit einem zweiten Anschluss 550 des ersten 3-Wege-Ventils 535. Die einundzwanzigste Fluidleitung 276 ist an einem dritten Anschluss 555 des ersten 3-Wege-Ventils 535 anschlossen.
  • Des Weiteren sind beispielhaft das dritte Expansionsventil 95, das zweite Ventil 105 und die dritte Verzweigung 225 integriert zu einem zweiten 3-Wege-Ventil 540 zusammengefasst. Das zweite 3-Wege-Ventil 540 weist einen vierten bis sechsten Anschluss 560, 565, 570 auf. Am vierten Anschluss 560 des zweiten 3-Wege-Ventils 540 ist die vierzehnte Fluidleitung 245 angeschlossen, die die zweite Zusammenführung 250 mit dem vierten Anschluss 560 fluidisch verbindet. Die siebte Fluidleitung 200 ist an dem fünften Anschluss 565 des zweiten 3-Wege-Ventils 540 angeschlossen und verbindet den fünften Anschluss 565 mit der zweiten Verzweigung 190. Der sechste Anschluss 570 ist der dreizehnten Fluidleitung 240 angeschlossen, die den sechsten Anschluss 570 des zweiten 3-Wege-Ventils fluidisch mit der zweiten Eingangsseite 140 verbindet.
  • Das erste 3-Wege-Ventil 535 ist mittels der fünften Datenverbindung 290 mit der Schnittstelle 40 datentechnisch verbunden. Das zweite 3-Wege-Ventil 540 ist mittels der siebten Datenverbindung 300 mit der Schnittstelle 40 datentechnisch verbunden. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass auf die vierte Datenverbindung 285 und die sechste Datenverbindung 295 verzichtet werden kann. Ferner kann auf die zweite Fluidleitung 160, die dritte Fluidleitung 165, vierte Fluidleitung 170, die elfte Fluidleitung 230 und die fünfzehnte Fluidleitung 255 verzichtet werden.
  • Die in 8 gezeigte Ausführungsform kann entsprechend dem in 3 erläuterten Verfahren ebenso in wenigstens den in den 4 bis 7 beschriebenen Betriebszuständen betrieben werden, wobei die 3-Wege-Ventile 535, 540 entsprechend derart gestellt werden, dass die 3-Wege-Ventile 535, 540 die jeweiligen Ventilstellungen des ersten bis dritten Expansionsventils 85, 90, 95 und des ersten und zweiten Ventils 100, 105 abbilden.
  • Dazu kann das erste 3-Wege-Ventil 535 zwischen wenigstens einer ersten 3-Wege-Ventilstellung und einer zur ersten 3-Wege-Ventilstellung unterschiedlichen zweiten 3-Wege-Ventilstellung verfahren werden. Ferner kann das erste 3-Wege-Ventil 535 ebenso auch in eine zur ersten und zweiten 3-Wege-Ventilstellung unterschiedlichen dritten 3-Wege-Ventilstellung verfahren werden. Zum Anfahren der verschiedenen 3-Wege-Ventilstellungen kann das erste und/oder das zweite 3-Wege-Ventil 535, 540 jeweils einen Stellmotor der Aktor aufweisen.
  • Ferner bildet das zweite 3-Wege-Ventil 540 die zu dem dritten Expansionsventil 95 und dem zweiten Ventil 105 korrespondierenden Ventilstellungen ab. Dazu kann das zweite 3-Wege-Ventil 540 zwischen wenigstens einer vierten 3-Wege-Ventilstellung und einer zur vierten 3-Wege-Ventilstellung unterschiedlichen fünften 3-Wege-Ventilstellung verfahren werden. Ferner kann das zweite 3-Wege-Ventil 540 ebenso auch in eine zur vierten und fünften 3-Wege-Ventilstellung unterschiedliche sechste 3-Wege-Ventilstellung verfahren werden.
  • In den folgenden 9 bis 13 wird auf die Unterschiede der in den 9 bis 12 gezeigten Betriebszustände des Thermomanagementsystems 10 gemäß der zweiten Ausführungsform gegenüber den in den 4 bis 7 beschriebenen Betriebszuständen des Thermomanagementsystems 10 gemäß der ersten Ausführungsform eingegangen.
  • In der ersten 3-Wege-Ventilstellung trennt das erste 3-Wege-Ventil 535 den zweiten Anschluss 550 fluidisch vom ersten und dritten Anschluss 545, 555 ab. Ferner verbindet in der ersten 3-Wege-Ventilstellung das erste 3-Wege-Ventil 535 den ersten Anschluss 545 mit dem dritten Anschluss 555. Dabei kann das erste 3-Wege-Ventil in der ersten 3-Wege-Ventilstellung als Expansionsventil und/oder Drossel arbeiten.
  • In der zweiten 3-Wege-Ventilstellung verbindet das erste 3-Wege-Ventil 535 den ersten Anschluss 545 mit dem zweiten Anschluss 550 fluidisch. Dabei kann in der zweiten 3-Wege-Ventilstellung das erste 3-Wege-Ventil 535 sich in einer zweiten Expansionsstellung befinden. Dabei übernimmt in der zweiten 3-Wege-Ventilstellung das erste 3-Wege-Ventil 535 die Funktion eines Expansionsventils und/oder einer Drossel. Ferner ist in der zweiten 3-Wege-Ventilstellung der erste Anschluss 545 fluidisch vom dritten Anschluss 555 getrennt.
  • In der dritten 3-Wege-Ventilstellung verbindet das erste 3-Wege-Ventil 535 den ersten Anschluss 545 fluidisch mit dem zweiten und dritten Anschluss 550, 555. Dabei kann das erste 3-Wege-Ventil 535 in der dritten 3-Wege-Ventilstellung als Expansionsventil und/oder Drossel zwischen dem ersten Anschluss 545 und dem zweiten Anschluss 550 sowie zwischen dem ersten Anschluss 545 und dem dritten Anschluss 555 arbeiten.
  • In der vierten 3-Wege-Ventilstellung befindet sich das zweite 3-Wege-Ventil 540 in einer Schließstellung, sodass der vierte bis sechste Anschluss 560, 565, 570 von dem jeweils anderen vierten bis sechsten Anschluss 560, 565, 570 fluidisch getrennt und abgesperrt ist.
  • In der fünften 3-Wege-Ventilstellung ist das zweite 3-Wege-Ventil 540 auf Durchlass gestellt, sodass der vierte Anschluss 560 fluidisch mit dem fünften Anschluss 565 verbunden ist. Dabei ist das zweite 3-Wege-Ventil 540 auf Durchlass gestellt, sodass nur ein geringer Druckabfall, verglichen mit einer Drossel oder einem Expansionsventil, oder im Idealfall kein Druckabfall an dem zweiten 3-Wege-Ventil 540 auftritt. In der fünften 3-Wege-Ventilstellung ist ferner der sechste Anschluss 570 fluidisch vom vierten Anschluss 560 und vom fünften Anschluss 565 getrennt und abgesperrt.
  • In der sechsten 3-Wege-Ventilstellung ist der vierte Anschluss 560 mit dem fünften Anschluss 565 fluidisch verbunden. Ferner ist der fünfte Anschluss 565 auch mit dem sechsten Anschluss 570 fluidisch verbunden. Dabei ist in der sechsten 3-Wege-Ventilstellung das zweite 3-Wege-Ventil 540 als Expansionsventil und/oder als Drossel ausgebildet, wobei sowohl zwischen dem fünften Anschluss 565 und dem vierten Anschluss 560 das 3-Wege-Ventil als Expansionsventil und/oder Drossel als auch zwischen dem fünften Anschluss 565 und dem sechsten Anschluss 570 das zweite 3-Wege-Ventil 540 als Drossel und/oder Expansionsventil wirkt.
  • Die Steuereinrichtung 30 steuert über die Schnittstelle 40 das erste 3-Wege-Ventil 535 mittels eines achten Steuersignals und das zweite 3-Wege-Ventil 540 mittels eines neunten Steuersignals an. Beispielsweise kann mittels des achten und/oder neunten Steuersignals jeweils der Stellmotor des ersten bzw. zweiten 3-Wege-Ventils 535, 540 angesteuert werden. Auf die Ansteuerung mittels des zweiten, dritten sowie fünften bis siebten Steuersignals kann verzichtet werden.
  • 9 zeigt das in 8 gezeigte Thermomanagementsystem in dem ersten Betriebszustand.
  • Die Steuereinrichtung 30 schaltet das Thermomanagementsystem 10 dahingehend in den ersten Betriebszustand, dass das erste 3-Wege-Ventil 535 in die erste 3-Wege-Ventilstellung, sofern sich das erste 3-Wege-Ventil 535 nicht in der ersten 3-Wege-Ventilstellung befindet, und das zweite 3-Wege-Ventil 540 in die vierte 3-Wege-Ventilstellung, sofern sich das zweite 3-Wege-Ventil 540 nicht in der vierten 3-Wege-Ventilstellung befindet, mittels des achten und neunten Steuersignals verfahren wird. Ferner wird das dritte Ventil 110 in die sechste Ventilstellung, sofern sich das dritte Ventil 110 nicht in der sechsten Ventilstellung befindet, verfahren.
  • Mittels des ersten Steuersignals aktiviert die Steuereinrichtung 30 den Verdichter 60. Der Verdichter 60 verdichtet das am Verdichter 60 vorliegende gasförmige Kältemittel 55. Das verdichtete Kältemittel 55 wird von der Verdichterausgangsseite 125 über die erste Fluidleitung 150 zu der ersten Eingangsseite 130 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 geführt. Das Kältemittel 55 durchströmt die erste Primärseite 500 und wird in der ersten Primärseite 500 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 abgekühlt. Im ersten Innenraumwärmetauscher 65 gibt das Kältemittel 55 die Wärme Q ab, die der erste Innenraumwärmetauscher 65 an die erste Sekundärseite 505 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 überträgt. An der ersten Sekundärseite 505 wird beispielsweise die in den Fahrgastraum 7 zu führende Frischluft erwärmt. Der erste Innenraumwärmetauscher 65 fungiert im ersten Betriebszustand als Kondensator für das Kältemittel 55. Dabei kann zumindest teilweise das Kältemittel 55 an der ersten Primärseite 500 kondensieren.
  • Das abgekühlte Kältemittel 55 wird über die erste Ausgangsseite 135 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 in die zweite Fluidleitung 160 geführt. Die zweite Fluidleitung 160 führt das Kältemittel 55 zu dem ersten Anschluss 545 des ersten 3-Wege-Ventils 535. Dadurch dass sich das erste 3-Wege-Ventil 535 in der ersten 3-Wege-Ventilstellung befindet, strömt das Kältemittel 55 von dem ersten Anschluss 545 zum dritten Anschluss 555. Dabei expandiert, bzw. entspannt das Kältemittel 55, da das erste 3-Wege-Ventil 535 in der ersten 3-Wege-Ventilstellung als Drossel/Expansionsventil arbeitet. Dabei fällt der Druck des Kältemittels 55 an dem ersten 3-Wege-Ventil 535 zwischen dem ersten Anschluss 545 und dem dritten Anschluss 555 ab.
  • Das Kältemittel 55 wird über die einundzwanzigste Fluidleitung 276 zu der dritten Eingangsseite 175 des Umgebungswärmetauschers 80 geführt. Mittels des Gebläses 515 kann Frischluft an die zweite Primärseite 520 des Umgebungswärmetauschers 80 geführt werden. Dem Kältemittel 55 wird in dem Umgebungswärmetauscher 80 die Wärme Q aus der an der zweiten Primärseite 520 zugeführten Luft zugeführt und das Kältemittel 55 im Umgebungswärmetauscher 80 erwärmt und vorzugsweise verdampft. Dabei dient der Umgebungswärmetauscher 80 als Verdampfer.
  • Über die dritte Ausgangsseite 180 wird das verdampfte und warme Kältemittel 55 über die fünfte Fluidleitung 185 zu der zweiten Verzweigung 190 geführt. Dadurch dass sich das zweite 3-Wege-Ventil 540 in der vierten 3-Wege-Ventilstellung befindet und dabei sperrend wirkt, strömt das Kältemittel 55 von der zweiten Verzweigung 190 in die sechste Fluidleitung 195.
  • Das dritte Ventil 110 ist in die sechste Ventilstellung geschaltet und dadurch fluidisch für das Kältemittel 55 durchgängig. Das Kältemittel 55 strömt über die achte Fluidleitung 210 von dem dritten Ventil 110 zu der ersten Zusammenführung 205 und von der ersten Zusammenführung 205 über die neunte Fluidleitung 215 zu dem Druckspeicher 115. Ein Abströmen des Kältemittels 55 in Richtung der dritten Zusammenführung 267 wird durch den geschlossenen zweiten Anschluss 550 des ersten 3-Wege-Ventils 535 und das geschlossene zweite 3-Wege-Ventil 540 verhindert. Nach Durchströmen des Druckspeichers 115 strömt das erwärmte und verdampfte Kältemittel 55 über die zehnte Fluidleitung 220 zu der Verdichtereingangsseite 120, sodass der Wärmepumpenkreislauf 15 geschlossen ist.
  • 10 zeigt eine schematische Darstellung des in 8 gezeigten Thermomanagementsystems 10 in dem zweiten Betriebszustand.
  • Die Steuereinrichtung 30 schaltet das Thermomanagementsystem 10 mittels des ersten bis neunten Steuersignals in den zweiten Betriebszustand. Dabei schaltet die Steuereinrichtung 30 das erste 3-Wege-Ventil 535 in die zweite 3-Wege-Ventilstellung, sofern sich das erste 3-Wege-Ventil 535 nicht in der zweiten 3-Wege-Ventilstellung befindet. Das zweite 3-Wege-Ventil 540 verbleibt in der vierten 3-Wege-Ventilstellung. Ferner wird das dritte Ventil 110 in die fünfte Ventilstellung geschaltet, sofern das dritte Ventil 110 sich noch nicht in der fünften Ventilstellung befindet.
  • Im zweiten Betriebszustand verdichtet der Verdichter 60 das gasförmige Kältemittel 55, und das gasförmige Kältemittel 55 strömt über die Verdichterausgangsseite 125 in die erste Fluidleitung 150. Von der ersten Fluidleitung 150 wird das Kältemittel 55 zu der ersten Eingangsseite 130 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 geführt, wobei von der ersten Primärseite 500 die Wärme Q aus dem Kältemittel 55 entnommen und das Kältemittel 55 abgekühlt und vorzugsweise verflüssigt wird. Die Wärme Q wird an die erste Sekundärseite 505 übertragen, um beispielsweise Frischluft, die in den Fahrgastraum 7 geführt wird, zur Beheizung des Fahrgastraums 7 zu erwärmen. Der erste Innenraumwärmetauscher 65 arbeitet beispielhaft als Kondensator.
  • Das abgekühlte Kältemittel 55, das zumindest teilweise flüssig vorliegen kann, wird über die zweite Fluidleitung 160 von der ersten Ausgangsseite 135 zu dem ersten Anschluss 545 des ersten 3-Wege-Ventils 535 geführt. Das erste 3-Wege-Ventil 535 ist in die zweite 3-Wege-Ventilstellung geschaltet, sodass der erste Anschluss 545 fluidisch von dem dritten Anschluss 555 getrennt ist. Ferner ist der erste Anschluss 545 mit dem zweiten Anschluss 550 fluidisch verbunden, wobei in der zweiten 3-Wege-Ventilstellung das erste 3-Wege-Ventil 535 als Drossel/Expansionsventil dient. Durch die zweite 3-Wege-Ventilstellung wird ein Abströmen des Kältemittels 55 in die einundzwanzigste Fluidleitung 276 verhindert.
  • An dem zweiten 3-Wege-Ventil 540 expandiert, bzw. entspannt in der zweiten 3-Wege-Ventilstellung das Kältemittel 55 und wird über die sechzehnte Fluidleitung 260 zu der zweiten Zusammenführung 250 geführt. Dadurch, dass sich das zweite 3-Wege-Ventil 540 in der vierten 3-Wege-Ventilstellung befindet, wird ein Abströmen des Kältemittels 55 an der zweiten Zusammenführung 250 über die vierzehnte Fluidleitung 245 verhindert. Das Kältemittel 55 strömt über die siebzehnte Fluidleitung 265 von der zweiten Zusammenführung 250 zu der vierten Eingangsseite 270 des Kühlkreiswärmetauschers 75. Die dritte Primärseite 530 des Kühlkreiswärmetauschers 75 wird mit dem Kühlmittel 8 durchströmt. Im Kühlkreiswärmetauscher 75 wird die Wärme Q von dem Kühlmittel 8 und der dritten Primärseite 530 an die dritte Sekundärseite 525 übertragen, wobei an der dritten Sekundärseite 525 das Kältemittel 55 erwärmt und vorzugsweise verdampft wird.
  • Das verdampfte und erwärmte Kältemittel 55 wird über die achtzehnte Fluidleitung 266 zu der dritten Zusammenführung 267 und von der dritten Zusammenführung 267 zu der ersten Zusammenführung 205 geführt. Ein Abströmen an der dritten Zusammenführung 267 wird durch die vierte Ventilstellung des zweiten 3-Wege-Ventils 540 verhindert. Insbesondere wird beispielsweise ein Abströmen an der dritten Zusammenführung 267 über die neunzehnte Fluidleitung 268 und den zweiten Innenraumwärmetauscher 70 verhindert. Von der ersten Zusammenführung 205 strömt das erwärmte Kältemittel 55 über die neunte Fluidleitung 215 in den Druckspeicher 115 und die zehnte Fluidleitung 220 zurück zu der Verdichtereingangsseite 120. Ein Abströmen des Kältemittels 55 an der ersten Zusammenführung 205 wird durch die fünfte (geschlossene) Ventilstellung des dritten Ventils 110 verhindert.
  • Auch im zweiten Betriebszustand des Thermomanagementsystems 10 gemäß der zweiten Ausführungsform ist das Thermomanagementsystem 10 besonders gut geeignet zum Erwärmen des Kraftfahrzeugs 1, wenn der Antriebsstrang 2 eine hohe Wärmeabgabe zur Verfügung stellen kann und gleichzeitig vorzugsweise ein Kühlbedarf zur Kühlung des Antriebsstrangs 2 vorherrscht. Dadurch kann die Abwärme des Antriebsstrangs 2 effizient zum Erwärmen des Fahrgastraums 7 genutzt werden. Dies ist beispielsweise bei geringer Umgebungstemperatur und schneller Fahrweise der Fall.
  • 11 zeigt eine schematische Darstellung des in 8 gezeigten Thermomanagementsystems 10 in dem dritten Betriebszustand.
  • Der dritte Betriebszustand ist im Wesentlichen eine Kombination aus dem ersten Betriebszustand (in 9 erläutert) mit dem in 10 erläuterten zweiten Betriebszustand. Im Folgenden wird ausschließlich auf die Unterschiede des dritten Betriebszustands gegenüber den in den 9 und 10 erläuterten ersten und zweiten Betriebszustand eingegangen.
  • Die Steuereinrichtung 30 steuert das erste 3-Wege-Ventil 535 derart an, dass das erste 3-Wege-Ventil 535 in die dritte 3-Wege-Ventilstellung, sofern das erste 3-Wege-Ventil 535 noch nicht in die dritte 3-Wege-Ventilstellung verfahren ist, das zweite 3-Wege-Ventil 540 in die vierte 3-Wege-Ventilstellung, sofern das zweite 3-Wege-Ventil 540 noch nicht in die vierte 3-Wege-Ventilstellung verfahren ist, und das dritte Ventil 110 in die sechste Ventilstellung, sofern das dritte Ventil 110 sich noch nicht in der sechsten Ventilstellung befindet, verfahren wird.
  • Bei aktiviertem Verdichter 60 wird der gesamte Massenstrom des Kältemittels 55 über die erste Fluidleitung 150 zu der ersten Primärseite 500 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 geführt und im ersten Innenraumwärmetauscher 65 abgekühlt. Dabei gibt das Kältemittel 55 die Wärme Q an die dem Fahrgastraum 7 zuzuführende Frischluft über die erste Sekundärseite 505 ab.
  • Das Kältemittel 55 tritt über die erste Ausgangsseite 135 in die zweite Fluidleitung 160 ein. Dadurch dass das erste 3-Wege-Ventil 535 sich in der dritten 3-Wege-Ventilstellung befindet, wird an dem ersten 3-Wege-Ventil 535 der Massenstrom des Kältemittels 55 in einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufgeteilt.
  • Der erste Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 strömt von dem ersten 3-Wege-Ventil 535 über den dritten Anschluss 555 und die einundzwanzigste Fluidleitung 276 zu dem Umgebungswärmetauscher 80. Im Umgebungswärmetauscher 80 wird dem ersten Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 der erste Teil der Wärme Q zugeführt und das Kältemittel 55 in der zweiten Sekundärseite 510 des Umgebungswärmetauschers 80 erwärmt, vorzugsweise verdampft. Das erwärmte Kältemittel 55 strömt über die dritte Ausgangsseite 180 und die fünfte Fluidleitung 185 zu der zweiten Verzweigung 190.
  • Dadurch dass das zweite 3-Wege-Ventil 540 in die vierte 3-Wege-Ventilstellung geschaltet ist, ist ein Abströmen des Kältemittels 55 von der zweiten Verzweigung 190 über die siebte Fluidleitung 200 und das zweite 3-Wege-Ventil 540 blockiert.
  • Der erste Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 strömt über die sechste Fluidleitung 195 und das geöffnete dritte Ventil 110 zu der achten Fluidleitung 210. Die achte Fluidleitung 210 führt den ersten Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 zu der ersten Zusammenführung 205.
  • Der zweite Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 wird von dem ersten Anschluss 545 des ersten 3-Wege-Ventils 535 zu dem zweiten Anschluss 550 des ersten 3-Wege-Ventils 535 geführt. Dabei expandiert, bzw. entspannt der zweite Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 an dem ersten 3-Wege-Ventil 535, sodass das erste 3-Wege-Ventil 535 sowohl zwischen dem ersten Anschluss 545 und dem dritten Anschluss 555 als Drossel/Expansionsventil als auch zwischen dem ersten Anschluss 545 und dem zweiten Anschluss 550 als Drossel/Expansionsventil wirkt.
  • Der zweite Teil des Massenstroms des expandierten Kältemittels 55 strömt über die sechzehnte Fluidleitung 260 zu der zweiten Zusammenführung 250. Von der zweiten Zusammenführung 250 strömt der zweite Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 in die siebzehnte Fluidleitung 265. Ein Abströmen des zweiten Teils des Massenstroms des Kältemittels 55 über die an der zweiten Zusammenführung 250 angeschlossene vierzehnte Fluidleitung 245 wird durch das geschlossene zweite 3-Wege-Ventil 540 verhindert. Der zweite Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 strömt über die siebzehnte Fluidleitung 265 in die dritte Sekundärseite 525 des Kühlkreiswärmetauschers 75.
  • Im Kühlkreiswärmetauscher 75 wird dem zweiten Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 der zweite Teil der Wärme Q zugeführt und das Kältemittel 55 erwärmt, vorzugsweise verdampft. Das erwärmte Kältemittel 55 strömt von der dritten Sekundärseite 525 des Kühlkreiswärmetauschers 75 über die achtzehnte Fluidleitung 266 zu der dritten Zusammenführung 267. Von der dritten Zusammenführung 267 strömt der zweite Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 über die zwanzigste Fluidleitung 269 zu der ersten Zusammenführung 205. Ein Abströmen des Kältemittels 55 an der dritten Zusammenführung 267 wird durch das geschlossene zweite 3-Wege-Ventil 540 verhindert.
  • An der ersten Zusammenführung 205 wird der erste Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 mit dem zweiten Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 zusammengeführt. Der gesamte Massenstrom des Kältemittels 55 strömt über die neunte Fluidleitung 215 in den Druckspeicher 115 und vom Druckspeicher 115 zurück zu der Verdichtereingangsseite 120 über die zehnte Fluidleitung 220, sodass der Wärmepumpenkreislauf 15 geschlossen ist.
  • Der in 11 gezeigte dritte Betriebszustand eignet sich insbesondere, wenn beispielsweise eine hohe Wärmeanforderung zum Beheizen des Fahrgastraums 7 vorliegt. Gleichzeitig kann nicht hinreichend Wärme Q jeweils durch Schaltung des Thermomanagementsystems 10 in den ersten oder zweiten Betriebszustand bereitgestellt werden, sodass nur durch Kombination und Parallelschaltung des Umgebungswärmetauschers 80 zu dem Kühlkreiswärmetauscher 75 genügend Wärme Q dem Kältemittel 55 zugeführt werden kann, um den Fahrgastraum 7 zu beheizen. Insbesondere eignet sich der dritte Betriebszustand, bei beispielsweise mittlerer Lastabgabe des Antriebsstrangs 2, zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 1 bei gleichzeitig niedriger Umgebungstemperatur.
  • 12 zeigt eine schematische Darstellung des in 8 gezeigten Thermomanagementsystems 10 in dem vierten Betriebszustand.
  • Der vierte Betriebszustand ist im Wesentlichen eine Kombination aus dem ersten Betriebszustand (in 9 erläutert) und dem in 10 erläuterten zweiten Betriebszustand. Im Folgenden wird ausschließlich auf die Unterschiede des vierten Betriebszustands gegenüber dem in den 9 und 10 erläuterten ersten und zweiten Betriebszustand eingegangen.
  • Die Steuereinrichtung 30 steuert das erste 3-Wege-Ventil 535 derart an, dass das erste 3-Wege-Ventil 535 in die erste 3-Wege-Ventilstellung, sofern das erste 3-Wege-Ventil 535 noch nicht in die erste 3-Wege-Ventilstellung verfahren ist, und das zweite 3-Wege-Ventil 540 in die fünfte 3-Wege-Ventilstellung, sofern das zweite 3-Wege-Ventil 540 sich noch nicht der fünften 3-Wege-Ventilstellung befindet, verfahren wird. Die Steuereinrichtung 30 steuert ferner das dritte Ventil 110 in die fünfte (geschlossene) Ventilstellung, sofern das dritte Ventil 110 sich noch nicht in der fünften Ventilstellung befindet.
  • Der aktivierte Verdichter 60 verdichtet das Kältemittel 55. Das Kältemittel 55 strömt über die erste Primärseite 500 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 und wird in dem ersten Innenraumwärmetauscher 65 abgekühlt. Dabei wird dem Kältemittel 55 die Wärme Q abgeführt und zur Erwärmung von in den Fahrgastraum 7 geführter Frischluft genutzt.
  • Das Kältemittel 55 tritt an der ersten Ausgangsseite 135 in die zweite Fluidleitung 160 ein. Dadurch dass das erste 3-Wege-Ventil 535 in die erste 3-Wege-Ventilstellung geschaltet ist, expandiert, bzw. entspannt das Kältemittel 55 an dem ersten 3-Wege-Ventil 535, wodurch das erste 3-Wege-Ventil 535 als Drossel/Expansionsventil dient.
  • Das expandierte Kältemittel 55 strömt über die einundzwanzigste Fluidleitung 276 zu dem Umgebungswärmetauscher 80. An dem Umgebungswärmetauscher 80 nimmt das Kältemittel 55 in der zweiten Sekundärseite 510 den ersten Teil der Wärme Q auf, die über die zweite Primärseite 520, beispielsweise aus einer Umgebungsluft entnommen wird, sodass das Kältemittel 55 auf ein erstes Temperaturniveau erwärmt wird. Der Umgebungswärmetauscher 80 dient vorzugsweise als Verdampfer.
  • Das erwärmte Kältemittel 55 strömt über die fünfte Fluidleitung 185 zu der zweiten Verzweigung 190. Dadurch dass das dritte Ventil 110 in die fünfte Ventilstellung und geschlossen geschaltet ist, strömt das Kältemittel 55 an der zweiten Verzweigung 190 nicht in Richtung des dritten Ventils 110 ab, sondern strömt von der zweiten Verzweigung 190 in die siebte Fluidleitung 200. Die siebte Fluidleitung 200 führt das Kältemittel 55 zu dem fünften Anschluss 565.
  • In der fünften 3-Wege-Ventilstellung ist das zweite 3-Wege-Ventil 540 auf Durchlass geschaltet, sodass der vierte Anschluss 560 fluidisch mit dem fünften Anschluss 565 verbunden ist. Dadurch durchströmt das Kältemittel 55 das zweite 3-Wege-Ventil 540 im Idealfall ohne oder nur mit einem geringen Druckabfall, wobei der Druckabfall deutlich geringer ist als bei einer Funktion des ersten und/oder zweiten 3-Wege-Ventils 535, 540 als Drossel/Expansionsventil. Das Kältemittel 55 strömt in Richtung der vierzehnten Fluidleitung 245. Die vierzehnte Fluidleitung 245 führt das Kältemittel 55 zu der zweiten Zusammenführung 250. Ein Abströmen des Kältemittels 55 an der zweiten Zusammenführung 250 wird durch die erste 3-Wege-Ventilstellung des ersten 3-Wege-Ventils 535 blockiert.
  • Von der zweiten Zusammenführung 250 strömt das Kältemittel 55 über die siebzehnte Fluidleitung 265 zu der vierten Eingangsseite 270. In dem Kühlkreiswärmetauscher 75 nimmt das Kältemittel 55 an der dritten Sekundärseite 525 einen zweiten Teil der Wärme Q auf, sodass das Kältemittel 55 in dem Kühlkreiswärmetauscher 75 weiter erwärmt, und spätestens hier verdampft wird. Im Kühlkreiswärmetauscher 75 wird von dem ersten Temperaturniveau das Kältemittel 55 auf ein zweites Temperaturniveau nochmals angehoben. Von dem Kühlkreiswärmetauscher 75 strömt das Kältemittel 55 über die achtzehnte Fluidleitung 266 zu der dritten Zusammenführung 267. Von der dritten Zusammenführung 267 strömt das Kältemittel 55 über die zwanzigste Fluidleitung 269 zu der ersten Zusammenführung 205.
  • Ein Abströmen des Kältemittels 55 an der dritten Zusammenführung 267 ist durch das zweite 3-Wege-Ventil 540 blockiert, da in der fünften Ventilstellung der sechste Anschluss 570 mit keinem der beiden anderen vierten und fünften Anschlüsse 560, 565 fluidisch verbunden ist. Ferner wird ein Abströmen des Kältemittels 55 an der ersten Zusammenführung 205 durch das geschlossene dritte Ventil 110 blockiert.
  • Von der ersten Zusammenführung 205 strömt das Kältemittel 55 über den Druckspeicher 115 und die zehnte Fluidleitung 220 zu der Verdichtereingangsseite 120 sodass der Wärmepumpenkreislauf 15 geschlossen ist.
  • Der in 12 gezeigte vierte Betriebszustand eignet sich für eine besonders niedrige Umgebungstemperatur, insbesondere beispielsweise bei mittlerer Belastung des Antriebsstrangs 2. Dabei ist sichergestellt, dass zum einen der Antriebsstrang 2 zuverlässig gekühlt wird und gleichzeitig der Fahrkomfort für die Fahrzeugführer durch die Fahrzeugnutzer durch einen warmen Fahrgastraum 7 sichergestellt ist.
  • Von besonderem Vorteil ist, wenn die Steuereinrichtung 30 das erste 3-Wege-Ventil 535 derart regelt, dass das Kältemittel 55 sowohl im Umgebungswärmetauscher 80 als auch im Kühlkreiswärmetauscher 75 jeweils den ersten und den zweiten Anteil der Wärme Q aufnehmen kann. Dabei ist von besonderem Vorteil, wenn das Kältemittel 55 im Umgebungswärmetauscher 80 bereits vollständig verdampft wird und in dem Kühlkreiswärmetauscher 75 überhitzt wird. Alternativ ist auch denkbar, dass das Kältemittel 55 im Umgebungswärmetauscher 80 nur partiell verdampft oder unter Beibehaltung des flüssigen Phasenzustands erwärmt wird und im Kühlkreiswärmetauscher 75 dann vollständig verdampft wird.
  • 13 zeigt eine schematische Darstellung des in 8 gezeigten Thermomanagementsystems 10 in einem fünften Betriebszustand.
  • Ferner ermittelt die Steuereinrichtung 30 auf Grundlage des ermittelten ersten und zweiten verfügbaren Wärmeangebots und der Solltemperatur sowie der im Fahrgastraum 7 herrschenden Fahrgastraumtemperatur in Abhängigkeit des dritten Parameters den fünften Betriebszustand.
  • Im fünften Betriebszustand wird im Gegensatz zum ersten bis vierten Betriebszustand der Fahrgastraum 7 anstatt beheizt gekühlt. Ferner soll zusätzlich der Antriebsstrang 2, insbesondere die Traktionsbatterie 5 des Kraftfahrzeugs 1, mittels des Thermomanagementsystems 10 gekühlt werden.
  • Zusätzlich weist das erste 3-Wege-Ventil 535 eine siebte 3-Wege-Ventilstellung auf, die unterschiedlich zur ersten bis dritten 3-Wege-Ventilstellung ist. In der siebten 3-Wege-Ventilstellung ist der erste Anschluss 545 auf Durchlass mit dem dritten Anschluss 555 verbunden. Der zweite Anschluss 550 ist fluidisch von dem ersten Anschluss 545 und dem dritten Anschluss 555 getrennt.
  • Im fünften Betriebszustand steuert die Steuereinrichtung 30 das erste 3-Wege-Ventil 535 derart an, dass das erste 3-Wege-Ventil 535 in die siebte 3-Wege-Ventilstellung, sofern das erste 3-Wege-Ventil 535 noch nicht in die siebte 3-Wege-Ventilstellung verfahren ist, das zweite 3-Wege-Ventil 540 in die sechste 3-Wege-Ventilstellung, sofern das zweite 3-Wege-Ventil 540 sich noch nicht in der sechsten 3-Wege-Ventilstellung befindet, und das dritte Ventil 110 in die fünfte Ventilstellung, sofern das dritte Ventil 110 sich noch nicht in der fünften Ventilstellung befindet, verfahren wird. Ferner aktiviert die Steuereinrichtung 30 den Verdichter 60.
  • Der Verdichter 60 fördert das Kältemittel 55 von der Verdichtereingangsseite 120 zu der Verdichterausgangsseite 125 und verdichtet das Kältemittel 55. Das Kältemittel 55 strömt über die erste Fluidleitung 150 zu der ersten Eingangsseite 130 des ersten Innenraumwärmetauschers 65. Das Kältemittel 55 durchströmt die erste Primärseite 500, ohne im Wesentlichen dabei Wärme Q aus einer in den Fahrgastraum 7 geführten Frischluft aufzunehmen oder Wärme Q an die in den Fahrgastraum 7 geführte Frischluft abzugeben. Dadurch erfolgt in der ersten Primärseite 500 somit weder eine Erwärmung noch eine Abkühlung des Kältemittels 55. Das Kältemittel 55 durchströmt die erste Primärseite 500 des ersten Innenraumwärmetauschers 65 somit im Wesentlichen thermodynamisch unverändert.
  • Das Kältemittel 55 wird über die erste Ausgangsseite 135 aus der ersten Primärseite 500 in die zweite Fluidleitung 160 geführt. Das Kältemittel 55 strömt über den ersten Anschluss 545 in das erste 3-Wege-Ventil 535. In der siebten 3-Wege-Ventilstellung verbindet das erste 3-Wege-Ventil 535 den ersten Anschluss 545 mit dem dritten Anschluss 555 fluidisch derart, dass im Idealfall kein (in Realität ein geringerer verglichen mit einer Drossel oder einem Expansionsventil) Druckverlust an dem ersten 3-Wege-Ventil 535 auftritt. Fluidisch ist der zweite Anschluss 550 gegenüber dem ersten Anschluss 545 und dem dritten Anschluss 555 abgesperrt. Das Kältemittel 55 durchströmt somit das erste 3-Wege-Ventil 535 hin zu der einundzwanzigsten Fluidleitung 276.
  • Das Kältemittel 55 strömt über die einundzwanzigste Fluidleitung 276 zu dem Umgebungswärmetauscher 80. An dem Umgebungswärmetauscher 80 gibt das Kältemittel 55 die Wärme Q ab und wird in dem Umgebungswärmetauscher 80 abgekühlt. Dabei kann insbesondere das Kältemittel 55 kondensieren, sodass im fünften Betriebszustand der Umgebungswärmetauscher 80 als Kondensator dient. Das abgekühlte Kältemittel 55 strömt über die fünfte Fluidleitung 185 zu der zweiten Verzweigung 190. Das Kältemittel 55 strömt von der zweiten Verzweigung 190 über die siebte Fluidleitung 200 zu dem zweiten 3-Wege-Ventil 540. Ein Abströmen des Kältemittels 55 über die sechste Fluidleitung 195 erfolgt durch das geschlossene dritte Ventil 110, das sich in der fünften Ventilstellung befindet, nicht.
  • Das zweite 3-Wege-Ventil 540 ist in der sechsten 3-Wege-Ventilstellung derart geschaltet, dass der fünfte Anschluss 565 sowohl mit dem vierten Anschluss 560 als auch mit dem sechsten Anschluss 570 fluidisch verbunden ist. Dabei ist in der sechsten 3-Wege-Ventilstellung das zweite 3-Wege-Ventil 540 derart ausgebildet, dass zwischen dem fünften Anschluss 565 und dem vierten Anschluss 560 das zweite 3-Wege-Ventil 540 als Expansionsventil/Drossel wirkt. Ebenso wirkt das zweite 3-Wege-Ventil 540 zwischen dem fünften Anschluss 565 und dem sechsten Anschluss 570 als Drossel/Expansionsventil.
  • Des Weiteren teilt das zweite 3-Wege-Ventil 540 den über die siebte Fluidleitung 200 geführten Massenstrom des Kältemittels 55 in einen dritten Teil, der von dem fünften Anschluss 565 in Richtung des vierten Anschlusses 560 strömt, und in einen vierten Teil, der von dem fünften Anschluss 565 und dem sechsten Anschluss 570 strömt, auf.
  • Der dritte Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 expandiert, bzw. entspannt an dem zweiten 3-Wege-Ventil 540 und wird in expandiertem Zustand über die vierzehnte Fluidleitung 245 zu der zweiten Zusammenführung 250 geführt. Von der zweiten Zusammenführung 250 strömt der dritte Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 in die siebzehnte Fluidleitung 265. Ein Abströmen des dritten Teils des Kältemittels 55 von der zweiten Zusammenführung 250 über die sechzehnte Fluidleitung 260 wird durch das erste 3-Wege-Ventil 535 und die siebte 3-Wege-Ventilstellung verhindert.
  • Der dritte Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 strömt von der siebzehnten Fluidleitung 265 in den Kühlkreiswärmetauscher 75. In dem Kühlkreiswärmetauscher 75 wird Wärme Q dem dritten Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 zugeführt und der dritte Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 erwärmt. Dabei wird das Kühlmittel 8 des Kühlkreislaufs 6 abgekühlt. Das erwärmte Kältemittel 55 strömt über die achtzehnte Fluidleitung 266 zu der dritten Zusammenführung 267.
  • Der vierte Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 wird an dem zweiten 3-Wege-Ventil 540 zwischen dem fünften Anschluss 565 und dem sechsten Anschluss 570 expandiert, bzw. entspannt. Das Kältemittel 55 strömt vom sechsten Anschluss 570 expandiert, bzw. entspannt über die dreizehnte Fluidleitung 240 zu dem zweiten Innenraumwärmetauscher 70. Der zweite Innenraumwärmetauscher 70 weist eine vierte Sekundärseite 575 und eine vierte Primärseite 580 auf. Über die vierte Primärseite 580 wird die in den Fahrgastraum 7 geführte Frischluft abgekühlt und der Frischluft Wärme Q entnommen. Die der Frischluft entnommene Wärme Q wird an der vierten Sekundärseite 575 dem vierten Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 zugeführt und vorzugsweise das Kältemittel 55 in der vierten Sekundärseite 575 verdampft. Das erwärmte und verdampfte Kältemittel 55 strömt aus der vierten Sekundärseite 575 über die zweite Ausgangsseite 145 in die neunzehnte Fluidleitung 268. Die neunzehnte Fluidleitung 268 führt den vierten Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 zu der dritten Zusammenführung 267.
  • An der dritten Zusammenführung 267 werden der dritte Teil und der vierte Teil des Massenstroms des Kältemittels 55 zusammengeführt. Der gesamte Massenstrom des Kältemittels 55 wird über die zwanzigste Fluidleitung 269 zu der ersten Zusammenführung 205 geführt. Von der ersten Zusammenführung 205 strömt das Kältemittel 55 über den Druckspeicher 115 und die zehnte Fluidleitung 220 zu der Verdichtereingangsseite 120, sodass der Wärmepumpenkreislauf 15 geschlossen ist. Ein Abströmen des Kältemittels 55 an der ersten Zusammenführung 205 wird durch das geschlossene dritte Ventil 110 in der fünften Ventilstellung verhindert.
  • Der fünfte Betriebszustand eignet sich insbesondere bei hohen Außentemperaturen oder bei einem schnellen Laden der Traktionsbatterie 5 dazu, um sowohl gleichzeitig die Traktionsbatterie 5 und/oder den Antriebsstrang 2 als auch den Fahrgastraum 7 zu kühlen. Dadurch kann insbesondere im Sommer das Warten der Fahrgäste bei hohen Außentemperaturen im gekühlten Fahrgastraum während des Schnellladens erleichtert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2018/195898 A1 [0002]
    • DE 102017208181 A1 [0003]

Claims (11)

  1. Thermomanagementsystem (10) für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug (1), - wobei das Thermomanagementsystem (10) einen mit einem Kältemittel (55) füllbaren Wärmepumpenkreislauf (15) mit einem Umgebungswärmetauscher (80), einem ersten Innenraumwärmetauscher (65), einem Kühlkreiswärmetauscher (75) und einem ersten 3-Wege-Ventil (535) aufweist, - wobei das erste 3-Wege-Ventil (535) einen ersten Anschluss (545), einen zweiten Anschluss (550) und einen dritten Anschluss (555) aufweist, - wobei der erste Anschluss (545) mit einer ersten Ausgangsseite (135) des ersten Innenraumwärmetauschers (65) fluidisch verbunden ist, - wobei der zweite Anschluss (550) mit einer vierten Eingangsseite (270) des Kühlkreiswärmetauschers (75) fluidisch verbunden ist, - wobei der dritte Anschluss (555) fluidisch mit einer dritten Eingangsseite (175) des Umgebungswärmetauschers (80) verbunden ist, - wobei das erste 3-Wege-Ventil (535) zwischen wenigstens einer ersten 3-Wege-Ventilstellung und einer zur ersten 3-Wege-Ventilstellung unterschiedliche zweiten 3-Wege-Ventilstellung verstellbar ist, - wobei in der ersten 3-Wege-Ventilstellung der erste Anschluss (545) fluidisch mit dem dritten Anschluss (555) verbunden und der zweite Anschluss (550) gegenüber dem ersten Anschluss (545) und dem dritten Anschluss (555) abgesperrt ist, sodass das Kältemittel (55) zwischen dem ersten Anschluss (545) und dem dritten Anschluss (555) an dem ersten 3-Wege-Ventil (535) entspannt, - wobei in der zweiten 3-Wege-Ventilstellung der erste Anschluss (545) fluidisch mit dem zweiten Anschluss (550) verbunden und der dritte Anschluss (555) gegenüber dem ersten Anschluss (545) und dem zweiten Anschluss (550) abgesperrt ist, sodass das Kältemittel (55) zwischen dem ersten Anschluss (545) und dem zweiten Anschluss (550) an dem ersten 3-Wege-Ventil (535) entspannt.
  2. Thermomanagementsystem (10) nach Anspruch 1, - wobei das erste 3-Wege-Ventil (535) wenigstens eine dritte 3-Wege-Ventilstellung aufweist, die unterschiedlich zur ersten 3-Wege-Ventilstellung und zur zweiten 3-Wege-Ventilstellung ist, - wobei in der dritten 3-Wege-Ventilstellung der erste Anschluss (545) fluidisch mit dem dritten Anschluss (555) und dem zweiten Anschluss (550) verbunden ist, sodass das Kältemittel (55) zwischen dem ersten Anschluss (545) und dem dritten Anschluss (555) sowie zwischen dem ersten Anschluss (545) und dem zweiten Anschluss (550) an dem ersten 3-Wege-Ventil (535) entspannt.
  3. Thermomanagementsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der Wärmepumpenkreislauf (15) ein zweites 3-Wege-Ventil (540) aufweist, - wobei das zweite 3-Wege-Ventil (540) einen vierten Anschluss (560), einen fünften Anschluss (565) und einen sechsten Anschluss (570) aufweist, - wobei der vierte Anschluss (560) fluidisch mit der vierten Eingangsseite (270) verbunden ist, - wobei fünfte Anschluss (565) fluidisch mit einer dritten Ausgangsseite (180) des Umgebungswärmetauschers (80) verbunden ist, - wobei das zweite 3-Wege-Ventil (540) wenigstens eine vierte 3-Wege-Ventilstellung und eine zur vierten 3-Wege-Ventilstellung unterschiedliche fünfte 3-Wege-Ventilstellung aufweist, - wobei in der vierten 3-Wege-Ventilstellung der vierte Anschluss (560), der fünfte Anschluss (565) und der sechste Anschluss (570) voneinander fluidisch abgesperrt sind, - wobei in der fünften 3-Wege-Ventilstellung der vierte Anschluss (560) fluidisch mit dem fünften Anschluss (565) verbunden und der sechste Anschluss (570) gegenüber dem vierten Anschluss (560) und dem fünften Anschluss (565) abgesperrt ist, sodass das zweite 3-Wege-Ventil (540) auf Durchlass zwischen dem vierten Anschluss und dem fünften Anschluss gestellt ist.
  4. Thermomanagementsystem (10) nach Anspruch 3, - wobei der Wärmepumpenkreislauf (15) einen zweiten Innenraumwärmetauscher (70) mit einer zweiten Eingangsseite (140) und einer zweiten Ausgangsseite (145) aufweist, - wobei der sechste Anschluss (570) fluidisch mit der zweiten Eingangsseite (140) verbunden ist, - wobei die zweite Ausgangsseite (145) des zweiten Innenraumwärmetauschers (70) mit einer dritten Zusammenführung (267) fluidisch verbunden ist, - wobei die dritte Zusammenführung (267) fluidisch mit einer vierten Ausgangsseite (275) des Kühlkreiswärmetauschers (75) verbunden ist, - wobei das zweite 3-Wege-Ventil (540) wenigstens eine sechste 3-Wege-Ventilstellung aufweist, die unterschiedlich zur vierten 3-Wege-Ventilstellung und zur fünften 3-Wege-Ventilstellung ist, - wobei in der sechsten 3-Wege-Ventilstellung der fünfte Anschluss (565) fluidisch mit dem vierten Anschluss (560) und dem sechsten Anschluss (570) verbunden ist, sodass das Kältemittel (55) zwischen dem fünften Anschluss (565) und dem vierten Anschluss (560) sowie zwischen dem fünften Anschluss (565) und dem sechsten Anschluss (570) an dem zweiten 3-Wege-Ventil (540) entspannt, - wobei das erste 3-Wege-Ventil (535) wenigstens eine siebte 3-Wege-Ventilstellung aufweist, die unterschiedlich zur ersten 3-Wege-Ventilstellung oder zweiten 3-Wege-Ventilstellung ist, - wobei in der siebten 3-Wege-Ventilstellung der erste Anschluss (545) fluidisch mit dem dritten Anschluss (555) verbunden und der zweite Anschluss (550) gegenüber dem ersten Anschluss (545) und dem dritten Anschluss (555) abgesperrt ist, - wobei in der siebten 3-Wege-Ventilstellung das erste 3-Wege-Ventil (535) auf Durchlass zwischen dem ersten Anschluss (545) und dem dritten Anschluss (555) gestellt ist.
  5. Thermomanagementsystem (10) nach Anspruch 3 oder 4, - wobei der Wärmepumpenkreislauf (15) ein drittes Ventil (110) aufweist, - wobei das dritte Ventil (110) stromaufwärtsseitig einer Verdichtereingangsseite (120) eines Verdichters (60) des Wärmepumpenkreislaufs (15) und stromabwärtsseitig der dritten Ausgangsseite (180) des Umgebungswärmetauschers (80) angeordnet ist, - wobei das dritte Ventil (110) zwischen einer fünften Ventilstellung und einer sechsten Ventilstellung verstellbar ist, - wobei in der fünften Ventilstellung das dritte Ventil (110) die dritte Ausgangsseite (180) fluidisch von der Verdichtereingangsseite (120) trennt, - wobei in der sechsten Ventilstellung die dritte Ausgangsseite (180) fluidisch mit der Verdichtereingangsseite (120) verbunden ist.
  6. Thermomanagementsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - aufweisend ein Steuergerät (20) mit einer Steuereinrichtung (30), einem mit der Steuereinrichtung (30) verbundenen Datenspeicher (35) und einer mit der Steuereinrichtung (30) verbundenen Schnittstelle (40), - wobei die Schnittstelle (40) mit dem ersten 3-Wege-Ventil (535) datentechnisch verbunden ist, - wobei die Steuereinrichtung (30) ausgebildet ist, ein an der Schnittstelle (40) bereitstellbares erstes Datensignal mit einer ersten Information über eine Umgebungstemperatur und ein zweites Datensignal mit einer zweiten Information über eine primärseitige Temperatur des Kühlkreiswärmetauschers (75) zu erfassen, - wobei in dem Datenspeicher (35) ein vordefinierter erster und ein vordefinierter zweiter Parameter abgespeichert sind, - wobei die Steuereinrichtung (30) ausgebildet ist, auf Grundlage des vordefinierten ersten Parameters und der ersten Information ein erstes Wärmeangebot am Umgebungswärmetauscher (80) und auf Grundlage des vordefinierten zweiten Parameters und der zweiten Information ein zweites Wärmeangebot am Kühlkreiswärmetauscher (75) zu ermitteln, - wobei in Abhängigkeit des ersten Wärmeangebots und des zweiten Wärmeangebots die Steuereinrichtung (30) ausgebildet ist, das erste 3-Wege-Ventil (535) zwischen der ersten 3-Wege-Ventilstellung und der zweiten 3-Wege-Ventilstellung zu steuern.
  7. Verfahren zum Betrieb eines Thermomanagementsystems (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei das erste 3-Wege-Ventil (535) in die erste 3-Wege-Ventilstellung verfahren wird, - wobei das Kältemittel (55) den ersten Innenraumwärmetauscher (65) durchströmt und zur Beheizung eines Fahrgastraums (7) Wärme abgibt, - wobei das Kältemittel (55) abgekühlt zu dem ersten Anschluss (545) strömt, - wobei in der ersten 3-Wege-Ventilstellung der erste Anschluss (545) fluidisch mit dem dritten Anschluss (555) verbunden und der zweite Anschluss (550) gegenüber dem ersten Anschluss (545) und dem dritten Anschluss (555) abgesperrt ist, sodass in der ersten 3-Wege-Ventilstellung das Kältemittel (55) zwischen dem ersten Anschluss (545) und dem dritten Anschluss (555) an dem ersten 3-Wege-Ventil (535) entspannt wird, - wobei das entspannte Kältemittel (55) zu dem Umgebungswärmetauscher (80) geführt wird, - wobei das Kältemittel (55) in dem Umgebungswärmetauscher (80) erwärmt wird, vorzugsweise verdampft wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, - wobei das erste 3-Wege-Ventil (535) in die zweite 3-Wege-Ventilstellung verfahren wird, - wobei in der zweiten 3-Wege-Ventilstellung der erste Anschluss (545) fluidisch mit dem zweiten Anschluss (550) verbunden und der dritte Anschluss (555) gegenüber dem ersten Anschluss (545) und dem zweiten Anschluss (550) abgesperrt ist, sodass das Kältemittel (55) zwischen dem ersten Anschluss (545) und dem zweiten Anschluss (550) an dem ersten 3-Wege-Ventil (535) entspannt wird, - wobei das entspannte Kältemittel (55) zu dem Kühlkreiswärmetauscher (75) geführt wird, - wobei das Kältemittel (55) in dem Kühlkreiswärmetauscher (75) erwärmt wird, vorzugsweise verdampft, wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 und Anspruch 2, - wobei das erste 3-Wege-Ventil (535) in die dritte 3-Wege-Ventilstellung verfahren wird, - wobei in der dritten 3-Wege-Ventilstellung der erste Anschluss (545) fluidisch mit dem dritten Anschluss (555) und dem zweiten Anschluss (550) verbunden ist, sodass das Kältemittel (55) zwischen dem ersten Anschluss (545) und dem dritten Anschluss (555) sowie zwischen dem ersten Anschluss (545) und dem zweiten Anschluss (550) an dem ersten 3-Wege-Ventil (535) entspannt und in einen ersten Teil eines Massenstroms des Kältemittels (55) und einen zweiten Teil des Massenstroms des Kältemittels (55) aufgeteilt wird, - wobei der erste Teil des Massenstroms des Kältemittels (55) von dem ersten 3-Wege-Ventil (535) über den Umgebungswärmetauscher (80) gefördert wird und in dem Umgebungswärmetauscher (80) erwärmt, vorzugsweise verdampft, wird, - wobei der zweite Teil des Massenstroms des Kältemittels (55) von dem ersten 3-Wege-Ventil (535) über den Kühlkreiswärmetauscher (75) gefördert wird und in dem Kühlkreiswärmetauscher (75) erwärmt, vorzugsweise verdampft, wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9 und Anspruch 3, - wobei das zweite 3-Wege-Ventil (540) in die fünfte 3-Wege-Ventilstellung gefahren wird, - wobei das erwärmte Kältemittel (55) zu dem fünften Anschluss (565) geführt wird, - wobei in der fünften 3-Wege-Ventilstellung der vierte Anschluss (560) fluidisch mit dem fünften Anschluss (565) verbunden und der sechste Anschluss (570) gegenüber dem vierten Anschluss (560) und dem fünften Anschluss (565) abgesperrt ist, sodass das zweite 3-Wege-Ventil (540) auf Durchlass gestellt ist, - wobei das erwärmte Kältemittel (55) zu dem Kühlkreislaufwärmetauscher (75) strömt, - wobei das Kältemittel (55) in dem Kühlkreiswärmetauscher (75) weiter erwärmt wird.
  11. Verfahren zum Betrieb eines Thermomanagementsystems gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, - wobei das zweite 3-Wege-Ventil (540) in die sechste 3-Wege-Ventilstellung und das erste 3-Wege-Ventil (535) in die siebte 3-Wege-Ventilstellung gefahren werden, - wobei das Kältemittel (55) in der siebten 3-Wege-Ventil-Stellung das erste 3-Wege-Ventil (535) im Wesentlichen vorzugsweise druckverlustfrei durchströmt und zu dem Umgebungswärmetauscher (80) strömt, - wobei das Kältemittel (55) den Umgebungswärmetauscher (80) durchströmt und gekühlt wird, - wobei das abgekühlte Kältemittel (55) zu dem fünften Anschluss (565) strömt, - wobei in der sechsten 3-Wege-Ventilstellung der fünfte Anschluss (565) fluidisch mit dem vierten Anschluss (560) und dem sechsten Anschluss (570) verbunden ist, sodass das Kältemittel (55) zwischen dem fünften Anschluss (565) und dem vierten Anschluss (560) sowie zwischen dem fünften Anschluss (565) und dem sechsten Anschluss (570) an dem zweiten 3-Wege-Ventil (540) entspannt und in einen dritten Teil eines Massenstroms des Kältemittels (55) und einen vierten Teil des Massenstroms des Kältemittels (55) aufgeteilt wird, - wobei der dritte Teil des Massenstroms des Kältemittels (55) von dem zweiten 3-Wege-Ventil (540) über den Kühlkreiswärmetauscher (75) strömt und in dem Kühlkreiswärmetauscher (75) erwärmt wird, - wobei der vierte Teil des Massenstroms des Kältemittels (55) vom dem zweiten 3-Wege-Ventil (540) über den zweiten Innenraumwärmetauscher (70) strömt und in dem zweiten Innenraumwärmetauscher (70) erwärmt wird.
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