DE102023118683A1

DE102023118683A1 - Komponentenanordnung für Komponenten eines Kältemittelkreislaufs eines Fahrzeug-Klimatisierungssystems und Klimatisierungssystem mit Kältemittelkreislauf für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102023118683A1
Application number: DE102023118683.3A
Authority: DE
Inventors: Toni Spies; Florian Bieregger; Balthasar Schillemeit; Gerald Richter; Bernd Guntermann
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2022-08-11
Filing date: 2023-07-14
Publication date: 2024-02-22
Also published as: WO2024034900A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Komponentenanordnung (1) für Komponenten (2, 4, 5) eines Kältemittelkreislaufs eines Klimatisierungssystems für ein Fahrzeug, speziell für ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), wobei die Komponentenanordnung (1) zumindest die folgenden Komponenten eines Kältemittelkreislaufs (2, 4, 5) eines Klimatisierungssystems für ein Fahrzeug, speziell für ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), aufweist- einen Wärmeübertrager (2) zum Verdampfen eines Kältemittels,- einen elektrisch betriebenen Kompressor, welcher in einem Kompressorgehäuse (3) angeordnet zum Verdichten eines dampfförmigen Kältemittels ausgebildet ist,- einen Ventilblock (4) mit Ventilen (4.1) zur Steuerung von Strömungspfaden des Kältemittels und- Kältemittelleitungen (5), über welche die Komponenten (2, 4) fluidisch miteinander verbunden sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (2, 4, 5) der Komponentenanordnung (1) jeweils ohne separate Entkopplung direkt am Kompressorgehäuse (3) angekoppelt sind, wobei das Kompressorgehäuse (3) einen Montagepunkt (6, 9) aufweist, an welchem die Komponentenanordnung (1) an dem Fahrzeug befestigbar ist, und wobei die Kältemittelleitungen (5) Anschlüsse (5.1) zur fluidischen Einbindung in den Kältemittelkreislauf des Klimatisierungssystems aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Komponentenanordnung für Komponenten eines Kältemittelkreislaufs eines Klimatisierungssystems für ein Fahrzeug, speziell für ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV). Ferner betrifft die Erfindung ein Klimatisierungssystem mit Kältemittelkreislauf für ein Fahrzeug, speziell für ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV).
Wärmepumpenbasierte Klimatisierungssysteme werden in Fahrzeugen, insbesondere batterieelektrischen Fahrzeugen, immer häufiger zur Temperierung beziehungsweise Klimatisierung des Fahrzeugs eingesetzt. Nach dem Stand der Technik werden Komponenten oder Unterkomponenten eines Kältemittelkreislaufs des Klimatisierungssystems, wie Wärmeübertrager, Kältemittelkompressor und Ventilblock mit Ventilen sowie zugehörige Anschlussleitungen häufig mit einer separaten Entkopplung an vorbestimmten Positionen mit separaten Halterungen im Fahrzeug beziehungsweise an einer Fahrzeugkarosse befestigt. Alternative Ausgestaltungen verwenden zentrale und größer dimensionierte Haltevorrichtungen, an welchen gleich mehrere Komponenten des Kältemittelkreislaufs voneinander entkoppelt befestigt sind, wobei die Haltevorrichtungen im Fahrzeug beispielsweise an der Fahrzeugkarosse befestigt sind. Während eine zentrale Halterung aufgrund einer geforderten robusten Ausführung zur Aufnahme der Komponenten ein erhöhtes Gewicht verursacht, führen mehrere einzelne Halterungen zur separaten Befestigung von Komponenten aufgrund von zahlreichen Einzelteilen zu einem erhöhten Montageaufwand und erhöhten Kosten für erforderliches Verpackungsmaterial.
Es hat sich gezeigt, dass durch die Verwendung einer zentralen Halterung ein vergleichsweise großer konstruktiver Bauraum benötigt wird, was die Konzeptionsmöglichkeiten des Klimatisierungssystems hinsichtlich der Unterbringung in dem Fahrzeug einschränkt. Insbesondere verringern zentrale und dadurch sperrige Halterungen aufgrund des hohen Platzbedarfs und der konkreten Positionsvorgabe von Komponenten die konstruktive Flexibilität bei der Gestaltung des Klimatisierungssystems. Der von einer zentralen Halterung mit daran separat entkoppelten Komponenten des Kältemittelkreislaufs des Klimatisierungssystems beanspruchte konstruktive Bauraum verursacht somit Platzprobleme innerhalb der Fahrzeugkonstruktionskonzeption für Peripheriekomponenten. Nachteilig ist insbesondere auch ein dadurch erhöhtes Gewicht des gesamten Klimatisierungssystems. Problematisch ist weiterhin, dass bei zu großen Abständen zwischen den separat entkoppelten Komponenten des Kältemittelkreislaufs des Klimatisierungssystems Wärmebrücken entstehen können, was sich nachteilig auf die Systemeffizienz des Klimatisierungssystems auswirken kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kompakte Anordnung von Komponenten eines Kältemittelkreislaufs eines Klimatisierungssystems eines Fahrzeugs vorzuschlagen, welche ohne eine zusätzliche, große Halterung zur separaten Ankopplung der Komponenten auskommt. Ferner ist es Aufgabe, ein entsprechendes Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird durch eine Komponentenanordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und ein Klimatisierungssystem mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 16 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Nach der Konzeption der Erfindung ist eine Anordnung von Komponenten eines Kältemittelkreislaufs eines Klimatisierungssystems eines Fahrzeugs, speziell eines batterieelektrischen Fahrzeugs (BEV), in einer dafür vorgesehenen Komponentenanordnung für diese Komponenten vorgesehen. Die Komponentenanordnung weist als Komponenten eines Kältemittelkreislaufs eines Klimatisierungssystems für ein Fahrzeug, speziell für ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), zumindest einen Wärmeübertrager, einen elektrisch betriebenen Kompressor, einen Ventilblock mit Ventilen sowie Kältemittelleitungen auf, über welche die Komponenten fluidisch miteinander verbunden sind. Der Wärmeübertrager dient zum Verdampfen eines Kältemittels, wobei der elektrisch betriebene Kompressor in einem Kompressorgehäuse angeordnet zum Verdichten des dampfförmigen Kältemittels ausgebildet ist. Zur Steuerung von Strömungspfaden des Kältemittels ist der Ventilblock mit den Ventilen vorgesehen, wobei die Ventile als 3/2-Wege-Ventile oder 2/2-WegeVentile ausgebildet sein können. Erfindungsgemäß sind die Komponenten der Komponentenanordnung jeweils ohne separate Entkopplung direkt und unmittelbar an dem Kompressorgehäuse angekoppelt miteinander verbunden, wobei das Kompressorgehäuse einen ersten Montagepunkt aufweist, an welchem die Komponentenanordnung an dem Fahrzeug befestigbar ist. Dabei weisen die Kältemittelleitungen Anschlüsse zur fluidischen Einbindung der Komponentenanordnung in den Kältemittelkreislauf des Klimatisierungssystems auf.
Ein Montagepunkt ist im Sinne der Erfindung als eine Position an dem Kompressorgehäuse beziehungsweise an der Komponentenanordnung zu verstehen, an welcher das Kompressorgehäuse beziehungsweise die Komponentenanordnung als Ganzes an dem Fahrzeug, speziell an einer Karosse des Fahrzeugs, befestigbar ist. Alternativ kann der Montagepunkt als eine integrierte Struktur ausgebildet sein, mit welcher das Kompressorgehäuse beziehungsweise die Komponentenanordnung an dem Fahrzeug, speziell an einer Karosse des Fahrzeugs, befestigbar ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Komponentenanordnung an dem ersten Montagepunkt direkt, das heißt ohne zusätzliche Haltestruktur, an eine Karosse des Fahrzeugs befestigbar ist.
Die Komponentenanordnung bildet eine selbsttragende Struktur für ausgewählte Komponenten des Kältemittelkreislaufs des Klimatisierungssystems, wobei das Kompressorgehäuse eine zentrale Halterung für die ausgewählten Komponenten bildet. Die mechanische Kopplung und eine kompakte Anordnung der Komponenten an dem Kompressorgehäuse verleiht der Komponentenanordnung eine besonders gute Steifigkeit, insbesondere eine gute Verwindungssteifigkeit, so dass keine zusätzlichen robusten Halterungen erforderlich sind. Eine Halterung, welche an dem mindestens einen Montagepunkt zur Befestigung der Komponentenanordnung an dem Fahrzeug befestigbar ist, kann daher bewusst einfach ausgestaltet und mit geringer konstruktiver Komplexität dimensioniert ausgebildet sein. Eine mechanische Kopplung, das heißt eine mechanische Verbindung zwischen den Komponenten, begünstigt die Steifigkeit der Komponentenanordnung zusätzlich und trägt somit zu einer noch besseren Steifigkeit der Komponentenanordnung bei. Aus diesem Grund sind die Komponenten der Komponentenanordnung mit einer mechanischen Kopplung fest miteinander verbunden.
Vorzugsweise ist das Kompressorgehäuse, welches die zentrale Halterung für die Komponenten der Komponentenanordnung bildet, besonders verwindungssteif und robust ausgebildet. Eine verwindungssteife Struktur wird durch zusätzliche Strukturelemente, wie beispielsweise Querverstrebungen, erreicht. Das Kompressorgehäuse kann solche zusätzlichen Strukturelemente aufweisen und/oder aus einem Material ausgebildet sein, welches dem Kompressorgehäuse eine erhöhte Steifigkeit, insbesondere Verwindungssteifigkeit, verleiht. Als Steifigkeit verleihende Strukturelemente können beispielsweise zusätzliche Querverstrebungen oder Querrippen am Kompressorgehäuse ausgebildet sein.
Das Kompressorgehäuse ist als wesentlicher Bestandteil der Komponentenanordnung so dimensioniert, dass es die mit dem Kompressorgehäuse verbundenen Komponenten, das heißt zumindest den Wärmeübertrager und den Ventilblock, aufnehmen und tragen kann. Das Kompressorgehäuse mit den daran befestigten Komponenten, welche auch als Unterkomponenten bezeichnet werden, ersetzt eine große Halterung, welche gemäß dem Stand der Technik auf Modulebene zur Aufnahme von Komponenten, Teilkomponenten oder Unterkomponenten erforderlich ist. Alle Komponenten sind auf Modulebene fest mit dem Kompressorgehäuse, in welchem der Kompressor als Komponente des Kältemittelkreislaufs angeordnet ist, verbunden.
Die Komponentenanordnung kann ferner einen zweiten Montagepunkt zur Befestigung der Komponentenanordnung an dem Fahrzeug aufweisen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung kann zusätzlich zu dem am Kompressorgehäuse ausgebildeten Montagepunkt an dem Kompressorgehäuse oder an einer mit dem Kompressorgehäuse gekoppelten Komponente ein zweiter Montagepunkt zur Befestigung an dem Fahrzeug ausgebildet sein. Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn der an dem Kompressorgehäuse ausgebildete Montagepunkt und der weitere, zweite Montagepunkt auf die Komponentenanordnung bezogen diametral angeordnet sind, was zu einer günstigen Lastverteilung beiträgt.
Bevorzugt weist die Komponentenanordnung genau zwei Montagepunkte zur Befestigung an eine Haltestruktur zur Befestigung an dem Fahrzeug, insbesondere zur Befestigung an einer Karosse des Fahrzeugs, auf, wobei die zwei Montagepunkte auf die Komponentenanordnung bezogen diametral angeordnet sind. Das heißt, dass die Montagepunkte, an welche eine Haltestruktur befestigbar ist, an verschiedenen Positionen der Komponentenanordnung diametral angeordnet verortet sein können. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die zwei Montagepunkte jeweils integrierte Strukturen zur Befestigung an dem Fahrzeug aufweisen, wobei diese Strukturen diametral, das heißt an gegenüberliegenden Positionen an der Komponentenanordnung ausgebildet sind.
Haltestrukturen zur Befestigung an einem Fahrzeug, insbesondere an eine Fahrzeugkarosse, können gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Komponentenanordnung auch als Bestandteil der Komponentenanordnung vorgesehen sein. Demgemäß kann an dem am Kompressorgehäuse ausgebildeten Montagepunkt eine obere Haltestruktur befestigt sein, wobei an dem weiteren Montagepunkt eine untere Haltestruktur befestigt ist. Zwischen den Haltestrukturen und der Komponentenanordnung, das heißt zwischen der oberen Haltestruktur und der Komponentenanordnung sowie zwischen der unteren Haltestruktur und der Komponentenanordnung können Entkopplungselemente angeordnet sein. Die Haltestrukturen können mit einem oder zwei Befestigungsmitteln, beispielsweise Schrauben, an der Komponentenanordnung befestigt sein. Die Haltestrukturen sind vorzugsweise konstruktiv einfach und kompakt ausgestaltet und weisen ein geringes Gewicht auf. Sie dienen zusätzlich als Schnittstelle beziehungsweise Verbindungselement zur Befestigung und Einbindung der Komponentenanordnung in verschiedene Fahrzeugraumkonzeptionen.
Die Konzeption des Kompressorgehäuses sieht vor, dass eine besonders kompakte und robuste Ankopplung der Komponenten ermöglicht ist, um Bewegungen zwischen den Komponenten insbesondere an sich berührenden Grenzflächen der Komponenten zu vermeiden. So kann das Kompressorgehäuse eine integrierte Struktur aufweisen, die die Komponenten in einer festen und ausgerichteten Position hält. Dies ist ferner von Vorteil, um Leckagen und Vibrationen zu minimieren.
Zwischen gegenüberliegend miteinander verbundenen Komponenten und/oder zwischen dem Kompressorgehäuse und gegenüberliegend angekoppelten Komponenten kann jeweils ein Zwischenelement in Form einer Flächendichtung aus einem elastischen Material wie Kunststoff oder Gummi angeordnet sein. Solche Zwischenelemente tragen vorteilhaft zur Abdichtung und zur Verringerung von Vibrationen bei.
Die kompakte Konzeption der Komponentenanordnung als solche sieht vor, dass die Kältemittelleitungen innerhalb der Komponentenanordnung möglichst kurz sind, also kurze Strecken aufweisen. Aus diesem Grund können die die Komponenten fluidisch verbindenden Kältemittelleitungen vollintegriert ausgebildet sein. Das bedeutet, dass die Kältemittelleitungen als Bestandteil der Gehäuse der Komponenten ausgebildet sein können, wobei an den Gehäusegrenzen Öffnungen der integrierten Kältemittelleitungen ausgebildet sind. Die integrierten Kältemittelleitungen können mit ihren Öffnungen an aneinandergrenzenden Komponentengehäusen so miteinander korrespondieren, dass das Kältemittel von einer ersten Komponente in eine zweite Komponente gelangt, ohne dass separate Kältemittelleitungen zwischen den Komponenten erforderlich sind. Dies betrifft insbesondere die Kältemittelleitungen zwischen den Komponenten der Komponentenanordnung, so dass für die Strömungspfade innerhalb der Komponentenanordnung keine zusätzlichen Schlauchleitungen erforderlich sind. Zur Vermeidung von Leckagen können zwischen aneinandergrenzenden Komponenten insbesondere im Bereich von Kältemittelleitungen Dichtungen in Form von O-Ringen oder in Form von Flächendichtungen ausgebildet sein. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die die Komponenten fluidisch miteinander verbindenden Kältemittelleitungen in dem Kompressorgehäuse ausgebildet sind. Somit kann das Kompressorgehäuse über interne Kältemittelleitungen verfügen, um den Durchfluss des Kältemittels zwischen den Komponenten zu ermöglichen. Auf diese Weise wird ein integrierter Strömungspfad für Kältemittel bereitgestellt, wenn die Komponenten der Komponentenanordnung miteinander gekoppelt sind. Vorteilhaft wird dadurch eine Verringerung der Anzahl separater Kältemittelleitungen erreicht und die Leitungsstrecke der Kältemittelleitungen wird insgesamt verringert.
Eine besonders kompakte Anordnung der Komponentenanordnung kann dadurch erreicht werden, dass der Wärmeübertrager und der Ventilblock als Komponenten bezogen auf eine Rotationsachse des Kompressors um einen Winkel von 90° versetzt mechanisch miteinander verbunden mit dem Kompressorgehäuse gekoppelt sind.
Das Kompressorgehäuse kann eine Vielzahl von Befestigungselementen oder -flächen aufweisen, um eine einfache und schnelle Montage der Komponenten zu ermöglichen. Gleichermaßen können die Komponenten Befestigungselemente oder -flächen aufweisen, um eine platzsparende Anordnung und Befestigung an dem Kompressorgehäuse und untereinander zu ermöglichen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung kann vorgesehen sein, dass jede Komponente der Komponentenanordnung mit dem Kompressorgehäuse und mit mindestens einer weiteren Komponente der Komponentenanordnung gekoppelt und verbunden ist. Eine entsprechende Ausgestaltung begünstigt eine kompakte platzsparende Anordnung der Komponenten der Komponentenanordnung.
Vorzugsweise sind die Komponenten miteinander fest verschraubt. Neben Schraubenverbindungen können beispielsweise auch Bügelklemmverbindungen als Befestigungselemente vorgesehen sein.
Die Gehäuse der Komponenten können ferner auch ineinandergreifende Elemente mit Rast- und/oder Steckverbindungen aufweisen, welche es ermöglichen, dass die Verbindungen zwischen den Komponenten ohne zusätzliche separate Verbindungselemente auskommen.
Um die Montage der Komponentenanordnung möglichst einfach zu gestalten, kann vorgesehen sein, dass alle Anschlüsse der Kältemittelleitungen zur fluidischen Einbindung in den Kältemittelkreislauf des Klimatisierungssystems an einer Seite der Komponentenanordnung konzentriert ausgebildet sind. Das bedeutet, dass sich sämtliche Anschlüsse der Kältemittelleitungen an einer Seite der Komponentenanordnung befinden. Dadurch ist eine konkrete Anschlusskulisse zur fluidischen Einbindung in den Kältemittelkreislauf des Klimatisierungssystems vorgegeben, so dass keine die Kältemittelströmungspfade verlängernde zusätzlichen Anschlussleitungen erforderlich sind.
Die erfindungsgemäße Komponentenanordnung ist insbesondere in einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Fahrzeugs, speziell eines batterieelektrischen Fahrzeugs (BEV) verwendbar. Für BEV eignet sich die erfindungsgemäße Komponentenanordnung insbesondere wegen ihrer kompakten Bauform.
Eine Verwendung der Komponentenanordnung ist für den Betrieb mit dem Kältemittel R1234yf, R134a, R744, R404a, R600a, R290, R152a oder R32 oder einem Gemisch aus zwei oder mehrerer dieser Kältemittel vorgesehen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Klimatisierungssystem mit einem Kältemittelkreislauf in einem Fahrzeug, speziell in einem batterieelektrischen Fahrzeug (BEV). Das Klimatisierungssystem weist zumindest folgende Komponenten auf:

- einen Wärmeübertrager zum Verdampfen eines Kältemittels,
- einen elektrisch betriebenen Kompressor, welcher in einem Kompressorgehäuse angeordnet zum Verdichten eines dampfförmigen Kältemittels ausgebildet ist,
- einen Ventilblock mit Ventilen zur Steuerung von Strömungspfaden des Kältemittels und
- Kältemittelleitungen, über welche die Komponenten fluidisch miteinander verbunden sind.

Das Klimatisierungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten innerhalb einer Komponentenanordnung jeweils ohne separate Entkopplung direkt an dem Kompressorgehäuse angekoppelt verbunden sind, wobei das Kompressorgehäuse einen Montagepunkt aufweist, an welchem die Komponentenanordnung an dem Fahrzeug, insbesondere an einer Karosse des Fahrzeugs befestigt ist, wobei die Kältemittelleitungen mittels Anschlüssen fluidisch mit dem Kältemittelkreislauf des Klimatisierungssystems verbunden sind. Indem die Komponentenanordnung mit den Kältemittelleitungen des Klimatisierungssystems verbunden ist, ist ein geschlossener Kältemittelkreislauf ausgebildet.
Unter anderem für einen Betrieb der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung mit dem Kältemittel R290 ist es nicht erforderlich, dass zusätzlich zu den zur Komponentenanordnung zugehörigen Komponenten weitere Kältekreislaufkomponenten vorgesehen werden müssen.
Die Komponentenanordnung des Klimatisierungssystems kann gemäß einer oder mehrerer der vorbeschriebenen Ausgestaltungen ausgebildet sein.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile lauten zusammengefasst wie folgt:

- Entfall des zentralen Halters zur separaten Anbindung von Komponenten, dadurch
- ◯ Kostenreduktion,
- ◯ kompaktere Bauweise,
- ◯ Verbessertes akustisches Verhalten durch die erhöhte Masse gegenüber separatem Kompressor,
- ◯ Gewichtsreduktion und
- ◯ insgesamt verbesserte Ökobilanz während der Produktion, bei der Verschiffung und im Betrieb im Fahrzeug.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

1: eine schematische Perspektivdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung,
2: eine weitere schematische Perspektivdarstellung des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung,
3: eine erste Seitenansicht des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung,
4: eine zweite Seitenansicht des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung,
5: eine dritte Seitenansicht des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung,
6: eine vierte Seitenansicht des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung,
7: eine Draufsicht des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung und
8: das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung in einer Ansicht von unten.

In den Figuren sind wiederkehrende Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung 1. Die Komponentenanordnung 1 ist für eine Integration in einen Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Fahrzeugs vorgesehen und umfasst als Komponenten des Kältemittelkreislaufs des Klimatisierungssystems für ein Fahrzeug, speziell für ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), zumindest einen Wärmeübertrager 2, einen elektrisch betriebenen Kompressor, welcher in einem Kompressorgehäuse 3 angeordnet ist, einen Ventilblock 4 mit vier Ventilen 4.1 sowie Kältemittelleitungen 5, über welche die Komponenten fluidisch miteinander verbunden sind. Bei dieser Ausgestaltung weist der Ventilblock 4 vier Ventile 4.1 auf. Es kann jedoch auch eine Ausgestaltung mit einem Ventilblock als Komponente vorgesehen sein, in welchem weniger oder auch mehr als vier Ventile zur Steuerung von Strömungspfaden eines Kältemittels aufgenommen sind. Die Kältemittelleitungen 5 weisen Anschlüsse 5.1 auf, über welche die Komponentenanordnung 1 fluidisch in den Kältemittelkreislauf des Klimatisierungssystems des Fahrzeugs eingebunden werden kann.
Der Wärmeübertrager 2 dient zum Verdampfen eines über Kältemittelleitungen 5 zugeführten Kältemittels, wobei der in dem Kompressorgehäuse 3 angeordnete elektrisch betriebene Kompressor zum Verdichten des dampfförmigen Kältemittels ausgebildet ist. Zur Steuerung von Strömungspfaden des Kältemittels können die Ventile 4.1 des Ventilblocks 4 als 3/2-Wege-Ventile oder 2/2-Wege-Ventile ausgebildet sein. Erfindungsgemäß sind der Wärmeübertrager 2 und der Ventilblock 4 als Komponenten jeweils ohne separate Entkopplung direkt an dem Kompressorgehäuse 3 angekoppelt und miteinander verbunden. Dabei sind der Wärmeübertrager 2 und der Ventilblock 4 bezogen auf eine Rotationsachse des Kompressors um einen Winkel von 90° versetzt angeordnet miteinander und mit dem Kompressorgehäuse 3 verbunden. Diese Anordnung ermöglicht eine besonders kompakte Anordnung des Wärmeübertragers 2 und des Ventilblocks 4 innerhalb der Komponentenanordnung 1.
Zur Befestigung der Komponenten 2 und 4 an dem Kompressorgehäuse 3 sind in dem Kompressorgehäuse 3 Gewindelöcher ausgebildet, wobei die Komponenten 2 und 4 korrespondierende Schraubendurchführungen aufweisen, durch welche Schrauben 8 hindurchgeführt in das Kompressorgehäuse 3 einschraubbar sind, um die Komponenten 2 und 4, das heißt den Wärmeübertrager 2 und den Ventilblock 4 mit dem Kompressorgehäuse 3 zu verschrauben. Das Kompressorgehäuse 3 weist Aufnahmestrukturen in Form von Profilen, Anschlagkanten und Kavitäten auf, in welche der Wärmeübertrager 2 und der Ventilblock 4 aufgenommen in Position gehalten werden.
Die Kältemittelleitungen 5 sind zwischen den Komponenten der Komponentenanordnung 1 vollintegriert ausgebildet, weshalb diese verdeckt sind. Nur einige der Kältemittelleitungen 5 sind zur fluidischen Verbindung der Komponenten als separate Verbindungsleitungen ausgebildet und ragen zu Wartungszwecken aus den Komponenten hervor. Entlang von außen zugänglichen Kältemittelleitungen 5 können Revisionsventile angeordnet sein, um die Kältemittelleitungen 5 bereichsweise absperren zu können.
Das Kompressorgehäuse 3 ist mit drei aufeinanderfolgenden Gehäusesegmenten 3.1, 3.2 und 3.3 ausgebildet, wobei das erste Gehäusesegment 3.1 den Kompressor aufnimmt, im zweiten Gehäusesegment 3.2 der Elektromotor zum Antreiben des Kompressors angeordnet ist und im dritten Gehäusesegment 3.3 ein Inverter aufgenommen ist.
Der Ventilblock 4 ist mit Schrauben 8 mit dem ersten Gehäusesegment 3.1 verschraubt. Dabei ist der Ventilblock 4 in einer radialen Ausrichtung in Bezug zu einer Rotationsachse des Kompressors oder des Elektromotors angeordnet.
An einer Oberseite des dritten Gehäusesegments 3.3 des Kompressorgehäuses 3 ist ein erster Montagepunkt 6 in Form eines Gewindelochs ausgebildet. An der Position des ersten Montagepunkts 6 ist die Komponentenanordnung 1 an eine Haltestruktur zur Befestigung in einem Fahrzeug oder direkt an eine Fahrzeugkarosse befestigbar. Die Befestigung an dem ersten Montagepunkt 6 kann eine Entkopplung in Form eines Gummipuffers aufweisen.
Die 2 zeigt eine weitere schematische Perspektivdarstellung des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung 1. Die Darstellung ermöglicht einen Blick auf den Wärmeübertrager 2 und vier Anschlüsse 5.1 von Kältemittelleitungen 5 der Komponentenanordnung 1. Die vier Anschlüsse 5.1 von Kältemittelleitungen 5 sind auf einer Seite der Komponentenanordnung 1 ausgebildet.
Die 3 zeigt eine erste Seitenansicht des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung 1. Die Darstellung ermöglicht einen Blick auf eine Stirnseite des ersten Gehäusesegments 3.1, von welchem der Kompressor eingehaust ist. Oberhalb des Kompressorgehäuses 3 ist der Ventilblock 4 mit den Ventilen 4.1 angeordnet mit dem Kompressorgehäuse 3 verschraubt. Rechts neben dem Ventilblock ist der Wärmeübertrager 2 angeordnet, wobei der Wärmeübertrager 2 mit dem Ventilblock 4 und mit dem Kompressorgehäuse 3 verschraubt ist.
Das Bezugszeichen 9 kennzeichnet die Position eines zweiten Montagepunkts zur Befestigung der Komponentenanordnung 1 an einer Haltestruktur zur Befestigung in einem Fahrzeug. Der zweite Montagepunkt ist an einer Unterseite der Komponentenanordnung 1 ausgebildet.
Die 4 zeigt eine zweite Seitenansicht des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung 1. Die Darstellung ermöglicht eine Draufsicht auf die Seite der Komponentenanordnung 1, an welcher die vier Anschlüsse 5.1 der Kältemittelleitungen 5 ausgebildet sind. Der Wärmeübertrager 2 ist an einem Plattenelement 7 mit einer Schraube 8 mit dem dritten Gehäusesegment 3.3 des Kompressorgehäuses 3 verschraubt.
Die 5 zeigt eine dritte Seitenansicht des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung 1. Die Darstellung ermöglicht einen Blick auf eine Stirnseite des dritten Gehäusesegments 3.3, von welchem der Inverter eingehaust ist. An der Oberseite des dritten Gehäusesegments 3.3 befindet sich der erste Montagepunkt 6.
Die 6 zeigt eine vierte Seitenansicht des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung 1. Die Darstellung ermöglicht einen Blick auf die Längsseite des Kompressorgehäuses 3. Die Position des ersten Montagepunkts 6 und die Position des zweiten Montagepunkts 9 an der Komponentenanordnung 1 sind im Wesentlichen diametral gegenüberliegend verortet.
Die 7 zeigt eine Draufsicht des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung 1. Die Darstellung ermöglicht einen Blick auf eine Oberseite der Komponentenanordnung 1. Der Wärmeübertrager 2 ist an einem Plattenelement 7 mit einer Schraube 8 mit dem dritten Gehäusesegment 3.3 des Kompressorgehäuses 3 verschraubt.
Die 8 zeigt das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Komponentenanordnung 1 in einer Ansicht von unten. Die Darstellung ermöglicht einen Blick auf den an der Unterseite der Komponentenanordnung 1 ausgebildeten zweiten Montagepunkt 9, welcher als Platte mit Öffnungen ausgebildet ist. Eine Befestigung an dem zweiten Montagepunkt 9 kann eine Entkopplung in Form eines Gummielements aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Komponentenanordnung
2: Wärmeübertrager
3: Kompressorgehäuse
3.1: erstes Gehäusesegment
3.2: zweites Gehäusesegment
3.3: drittes Gehäusesegment
4: Ventilblock
4.1: Ventile
5: Kältemittelleitung
5.1: Anschlüsse
6: Montagepunkt / erster Montagepunkt
7: Plattenelement
8: Schraube
9: Zweiter Montagepunkt

Claims

Komponentenanordnung (1) für Komponenten (2, 4, 5) eines Kältemittelkreislaufs eines Klimatisierungssystems für ein Fahrzeug, speziell für ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), wobei die Komponentenanordnung (1) zumindest die folgenden Komponenten (2, 4, 5) eines Kältemittelkreislaufs eines Klimatisierungssystems für ein Fahrzeug, speziell für ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), aufweist - einen Wärmeübertrager (2) zum Verdampfen eines Kältemittels, - einen elektrisch betriebenen Kompressor, welcher in einem Kompressorgehäuse (3) angeordnet zum Verdichten eines dampfförmigen Kältemittels ausgebildet ist, - einen Ventilblock (4) mit Ventilen (4.1) zur Steuerung von Strömungspfaden des Kältemittels und - Kältemittelleitungen (5), über welche die Komponenten (2, 4) fluidisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (2, 4, 5) der Komponentenanordnung (1) jeweils ohne separate Entkopplung direkt am Kompressorgehäuse (3) angekoppelt sind, wobei das Kompressorgehäuse (3) einen ersten Montagepunkt (6) aufweist, an welchem die Komponentenanordnung (1) an dem Fahrzeug befestigbar ist, und wobei die Kältemittelleitungen (5) Anschlüsse (5.1) zur fluidischen Einbindung in den Kältemittelkreislauf des Klimatisierungssystems aufweisen.
Komponentenanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompressorgehäuse (3) verwindungssteif ausgebildet ist.
Komponentenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen zweiten Montagepunkt (9) zur Befestigung der Komponentenanordnung an dem Fahrzeug.
Komponentenanordnung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der an dem Kompressorgehäuse (3) ausgebildete erste Montagepunkt (6) und der zweite Montagepunkt (9) diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
Komponentenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompressorgehäuse (3) eine integrierte Struktur aufweist, die die Komponenten (2, 4, 5) in einer festen und ausgerichteten Position hält.
Komponentenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen gegenüberliegend miteinander verbundenen Komponenten (2, 4) und/oder zwischen dem Kompressorgehäuse (3) und gegenüberliegend angekoppelten Komponenten (2, 4) jeweils ein Zwischenelement in Form einer Flächendichtung aus einem elastischen Material angeordnet ist.
Komponentenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Komponenten (2, 4) fluidisch verbindenden Kältemittelleitungen (5) vollintegriert ausgebildet sind.
Komponentenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompressorgehäuse (3) über interne Kältemittelleitungen verfügt, um den Durchfluss des Kältemittels zwischen den Komponenten (2, 4) zu ermöglichen.
Komponentenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (2) und der Ventilblock (4) bezogen auf eine Rotationsachse des Kompressors um einen Winkel von 90° versetzt miteinander verbunden mit dem Kompressorgehäuse (3) gekoppelt sind.
Komponentenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompressorgehäuse (3) eine Vielzahl von Befestigungselementen oder -flächen aufweist, um eine einfache und schnelle Montage der Komponenten (2, 4) zu ermöglichen.
Komponentenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (2, 4) Befestigungselemente oder -flächen aufweisen, um eine platzsparende Anordnung und Befestigung an dem Kompressorgehäuse (3) und untereinander zu ermöglichen.
Komponentenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Komponente (2, 4) der Komponentenanordnung (1) mit dem Kompressorgehäuse (3) und mit mindestens einer weiteren Komponente (2, 4) der Komponentenanordnung (1) gekoppelt und verbunden ist.
Komponentenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (5.1) der Kältemittelleitungen (5) zur fluidischen Einbindung in den Kältemittelkreislauf des Klimatisierungssystems an einer Seite der Komponentenanordnung (1) ausgebildet sind.
Verwendung einer Komponentenanordnung (1) nach den Ansprüchen 1 bis 13, in einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Fahrzeugs, speziell eines batterieelektrischen Fahrzeugs (BEV).
Verwendung einer Komponentenanordnung (1) nach den Ansprüchen 1 bis 13, für den Betrieb mit dem Kältemittel R1234yf, R134a, R744, R404a, R600a, R290, R152a oder R32 oder einem Gemisch aus zwei oder mehrerer dieser Kältemittel.
Klimatisierungssystem mit einem Kältemittelkreislauf in einem Fahrzeug, speziell in einem batterieelektrischen Fahrzeug (BEV), aufweisend zumindest folgende Komponenten: - einen Wärmeübertrager (2) zum Verdampfen eines Kältemittels, - einen elektrisch betriebenen Kompressor, welcher in einem Kompressorgehäuse (3) angeordnet zum Verdichten eines dampfförmigen Kältemittels ausgebildet ist, - einen Ventilblock (4) mit Ventilen (4.1) zu Steuerung von Strömungspfaden des Kältemittels und - Kältemittelleitungen (5), über welche die Komponenten (2, 4) fluidisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das die Komponenten (2, 4) innerhalb einer Komponentenanordnung (1) jeweils ohne separate Entkopplung direkt an dem Kompressorgehäuse (3) angekoppelt verbunden sind, wobei das Kompressorgehäuse (3) einen Montagepunkt (6, 9) aufweist, an welchem die Komponentenanordnung (1) an dem Fahrzeug, insbesondere an einer Karosse des Fahrzeugs befestigt ist, und wobei die Kältemittelleitungen (5) mittels Anschlüssen (5.1) fluidisch mit dem Kältemittelkreislauf des Klimatisierungssystems verbunden sind.