DE10242369A1

DE10242369A1 - Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE10242369A1
Application number: DE10242369A
Authority: DE
Inventors: Noureddine Dr. Khelifa; Oliver Horn
Original assignee: Webasto Thermosysteme GmbH; Webasto Thermosysteme International GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-09-13
Also published as: DE10242369B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein zum Standbetrieb geeignetes Klimatisierungssystem für den Innenraum eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Hybridfahrzeuges, mit: einem ersten Kondensator (10), dem komprimiertes Kältemittel zugeführt werden kann, einem ersten Expansionsorgan (12), dem aus dem ersten Kondensator (10) austretendes Kältemittel zugeführt werden kann, einem ersten Verdampfer (14), der dem ersten Expansionsorgan (12) nachgeschaltet ist, und einem Kältespeicher (16), der insbesondere dazu vorgesehen ist, im Standbetrieb des Klimatisierungssystems entladen und dabei als ein zweiter Kondensator betrieben zu werden. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Klimatisierungssystem nur einen Kompressor (18) aufweist, der das Kältemittel sowohl im Normalbetrieb als auch im Standbetrieb des Klimatisierungssystems verdichtet.

Description

Die Erfindung betrifft ein zum Standbetrieb geeignetes Klimatisierungssystem für den Innenraum eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Hybridfahrzeuges, mit: einem ersten Kondensator, dem komprimiertes Kältemittel zugeführt werden kann, einem ersten Expansionsorgan, dem aus dem ersten Kondensator austretendes Kältemittel zugeführt werden kann, einem ersten Verdampfer, der dem ersten Expansionsorgan nachgeschaltet ist, und einem Kältespeicher, der insbesondere dazu vorgesehen ist, im Standbetrieb des Klimatisierungssystems entladen und dabei als ein zweiter Kondensator betrieben zu werden.
Ein derartiges Klimatisierungssystem ist beispielsweise in der älteren Anmeldung DE 102 24 754.4 der Anmelderin offenbart.
Allgemein tritt bei den gattungsgemäßen Klimatisierungssystemen das Problem auf, dass diese Systeme ein unerwünscht hohes Gewicht aufweisen, was insbesondere auf dem PKW-Sektor problematisch ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Klimatisierungssysteme derart weiterzubilden, dass sich ein geringeres Zusatzgewicht für das Kraftfahrzeug ergibt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass es nur einen Kompressor aufweist, der das Kältemittel sowohl im Normalbetrieb als auch im Standbetrieb des Klimatisierungssystems verdichtet. Durch diese Lösung kann das Gesamtgewicht des Klimatisierungssystems beispielsweise im Vergleich zu gattungsgemäßen Klimatisierungssystemen verringert werden, bei denen für den Normalbetrieb und den Standbetrieb jeweils unterschiedliche Kompressoren vorgesehen sind. Ermöglicht wird die erfindungsgemäße Lösung insbesondere durch die Verwendung des Kältespeichers als ein zweiter Kondensator, weil dadurch die Kälteanlagenleistungszahl (COP) erhöht werden kann. Eine derart erhöhte Kälteanlagenleistungszahl führt in vorteilhafter Weise dazu, dass im Standbetrieb nur eine geringere Kompressorleistung erforderlich ist.
Als besonders vorteilhaft wird es erachtet, wenn bei dem erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem weiterhin vorgesehen ist, dass der Kompressor elektrisch angetrieben werden kann. Der elektrische Antrieb kann dabei sowohl in den Kompressor integriert (elektrischer Kompressor) oder separat von dem Kompressor vorgesehen sein (mechanischer Kompressor mit elektrischem Antrieb).
Alternativ, bevorzugt jedoch zusätzlich, kann vorgesehen sein, dass der Kompressor mechanisch angetrieben werden kann. In diesem Zusammenhang ist es beispielsweise möglich, dass der Kompressor sowohl mechanisch vom Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs als auch über einen Elektromotor angetrieben werden kann.
Als besonders vorteilhaft wird es in diesem Zusammenhang erachtet, wenn vorgesehen ist, dass der Kompressor ein Hybridkompressor ist, der sowohl elektrisch als auch mechanisch angetrieben werden kann. Hybridkompressoren weisen einen in den Kompressor integrierten elektrischen Antriebsmotor auf, können jedoch ebenso von außen mechanisch angetrieben werden, beispielsweise durch den Antriebsmotor des Kraftfahrzeuges. Hybridkompressoren sind insbesondere hinsichtlich des erwünschten niedrigen Gewichts vorteilhaft, beispielsweise weil nur ein gemeinsames Gehäuse erforderlich ist.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems ist vorgesehen, dass der Kältespeicher beim Entladen zusätzlich zu dem ersten Kondensator als der zweite Kondensator betrieben wird. Durch den gleichzeitigen Einsatz von zwei Kondensatoren kann die Temperatur des dem Verdampfer zugeführten Kältemittels besonders weit gesenkt werden, so dass sich insgesamt eine hohe Kälteanlagenleistungszahl ergibt.
In diesem Zusammenhang kommen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems in Betracht, bei denen vorgesehen ist, dass der Kältespeicher beim Entladen bezogen auf die Kältemittelströmung parallel zu dem ersten Kondensator angeordnet ist. Bei dieser Lösung wird das aus dem ersten Kondensator austretende Kältemittel und das aus dem als zweiter Kondensator arbeitenden Kältespeicher austretende Kältemittel vorzugsweise wieder zusammengeführt, bevor es dem Verdampfer zugeführt wird.
Alternativ kommen Ausführungsformen in Betracht, bei denen vorgesehen ist, dass der Kältespeicher beim Entladen bezogen auf die Kältemittelströmung in Reihe mit dem ersten Kondensator angeordnet ist. Bei dieser Lösung wird das aus dem ersten Kondensator austretende Kältemittel dem Verdampfer vorzugsweise über den als zweiten Kondensator betriebenen Kältespeicher zugeführt, das heißt der Kältespeicher ist dem ersten Kondensator vorzugsweise nachgeschaltet, obwohl dies nicht zwingend erforderlich ist.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems ist weiterhin vorgesehen, dass ein zweites Expansionsorgan vorgesehen ist, mit dem der Kältespeicher zum Beladen als ein zweiter Verdampfer betrieben werden kann. Durch eine geeignete Auslegung des Gesamtsystems können dabei in vielen Fälle Kältespeicher eingesetzt werden, die nur einen Einlass und nur einen Auslass aufweisen, wodurch ein verhältnismäßig einfacher Aufbau des Kältespeichers möglich wird. Je nach Ausführungsform beziehungsweise Betriebszustand kann der Kältespeicher gleichzeitig mit dem ersten Verdampfer oder alleine als der zweite Verdampfer betrieben werden, wobei bei einem gleichzeitigen Betrieb prinzipiell sowohl Serien- als auch Parallelschaltungen in Betracht kommen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem sieht vor, dass eine mit einem ersten Ventil ausgestattete erste Bypassleitung vorgesehen ist, mit der das zweite Expansionsorgan umgangen werden kann. Dadurch wird es insbesondere möglich, einen Kältespeicher, der nur einen Einlass und nur einen Auslass aufweist, sowohl als Kondensator als auch als Verdampfer zur betreiben.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass eine mit einem zweiten Ventil ausgestattete zweite Bypassleitung vorgesehen ist, mit der das zweite Expansionsorgan und der Kältespeicher umgangen werden können. Diese Lösung ermöglicht es beispielsweise, das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem im Klimaanlagenbetrieb unabhängig von dem Kältespeicher zu betreiben, beispielsweise wenn dieser bereits vollständig geladen ist.
Weiterhin kann bei dem erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem vorgesehen sein, dass eine mit einem dritten Ventil ausgestattete dritte Bypassleitung vorgesehen ist, mit der das erste Expansionsorgan und der erste Verdampfer umgangen werden können. Auf diese Weise kann der Kältespeicher beispielsweise unabhängig davon beladen werden, ob der erste Verdampfer aktiv ist, das heißt unabhängig davon, ob der Innenraum des Kraftfahrzeugs während der Beladung des Kältespeichers klimatisiert wird.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, das Gesamtgewicht von zum Standbetrieb geeigneten Klimatisierungssystemen zu verringern, indem die Kälteanlagenleistungszahl durch den Einsatz eines Kältespeichers erhöht und nur ein Kompressor sowohl für den Normal- als auch für den Standbetrieb verwendet wird.
Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems in einer Betriebsweise, bei der während der Fahrt gekühlt wird;
2 das Klimatisierungssystem gemäß 1 in einer Betriebsweise, bei der der Kältespeicher während der Fahrt geladen wird;
3 das Klimatisierungssystem gemäß 1 in einer Betriebsweise, bei der im Standbetrieb gekühlt wird;
4 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems in einer Betriebsweise, bei der der Kältespeicher während der Fahrt geladen und gleichzeitig gekühlt wird;
5 das Klimatisierungssystem gemäß 4 in einer Betriebsweise, bei der der Kältespeicher während der Fahrt geladen wird;
6 das Klimatisierungssystem gemäß 4 in einer Betriebsweise, bei der im Standbetrieb gekühlt wird;
7 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems in einer Betriebsweise, bei der der Kältespeicher während der Fahrt geladen wird;
8 das Klimatisierungssystem gemäß 7 in einer Betriebsweise, bei der im Stand gekühlt wird;
9 eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems in einer Betriebsweise, bei der der Kältespeicher geladen wird; und
10 das Klimatisierungssystem gemäß 9 in einer Betriebsweise, bei der im Standbetrieb gekühlt wird.
In den Zeichnungen sind gleiche oder ähnliche Komponenten durchgehend mit gleichen Bezugszeichen versehen. Geöffnete Ventile, durch die Kältemittel strömen kann, sind hell dargestellt, während geschlossene Ventile dunkel dargestellt sind.
In den 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems dargestellt. Diese erste Ausführungsform umfasst einen ersten Kondensator 10, dem ein erstes Gebläse 50 zugeordnet ist, und einen ersten Verdampfer 14, dem ein erstes Expansionsorgan 12 und ein zweites Gebläse 52 zugeordnet ist. Weiterhin ist ein Kältespeicher 16 sowie ein zweites Expansionsorgan 20 vorgesehen. Eine erste Bypassleitung 24 weist ein erstes Ventil 22 auf, wobei die erste Bypassleitung 24 im geöffneten Zustand des ersten Ventils 22 dazu vorgesehen ist, das zweite Expansionsorgan 20 zu umgehen. Eine zweite Bypassleitung 28 weist ein zweites Ventil 26 auf, wobei die zweite Bypassleitung 28 im geöffneten Zustand des zweiten Ventils 26 dazu vorgesehen ist, das zweite Expansionsorgan 20 und den Kältespeicher 16 zu umgehen. Weiterhin ist eine dritte Bypassleitung 32 vorgesehen, die ein drittes Ventil 30 aufweist. Die dritte Bypassleitung 32 ist bei geöffnetem Ventil 30 dazu vorgesehen, das erste Expansionsorgan 12 und den ersten Verdampfer 14 zu umgehen. Das in den 1 bis 3 dargestellte Klimatisierungssystem weist nur einen Kompressor 18 auf, bei dem es sich insbesondere um einen Hybridkompressor handeln kann, der sowohl elektrisch als auch mechanisch angetrieben werden kann.
1 zeigt die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems in einer Betriebsweise, bei der während der Fahrt gekühlt wird (Klimaanlagenbetrieb). Diese Betriebsweise wird erreicht, indem das erste Ventil 22 geschlossen, das zweite Ventil 26 geöffnet und das dritte Ventil 30 geschlossen wird. Bei dieser Stellung der Ventile 22, 26, 30 strömt das Kältemittel ausgehend von dem Kompressor 18 durch den ersten Kondensator 10, den Sammler/Trockner 34, die zweite Bypassleitung 28, das erste Expansionsorgan 12 und den ersten Verdampfer 14, so dass sich ein herkömmlicher Kompressionskältekreis ergibt. Während der Fahrt wird der Kompressor 18 vorzugsweise mechanisch über den Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs angetrieben.
2 zeigt die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems in einer Betriebsweise, bei der der Kältespeicher 16 während der Fahrt geladen wird. Diese Betriebsweise wird erreicht, indem das erste Ventil 22 geschlossen, das zweite Ventil 26 geschlossen und das dritte Ventil 30 geöffnet wird. Bei dieser Stellung der Ventile 22, 26, 30 strömt das Kältemittel ausgehend von dem Kompressor 18 durch den ersten Kondensator 10, den Sammler/Trockner 34, das zweite Expansionsorgan 20, den Kältespeicher 16 und durch die dritte Bypassleitung 32 zurück zum Kompressor 18. Es ist zu erkennen, dass der Kältespeicher 16 zum Beladen als ein zweiter Verdampfer betrieben wird. Bei der in 2 dargestellten Betriebsweise des Klimatisierungssystems wird der Kältespeicher 16 geladen, ohne dass der Innenraum des Kraftfahrzeugs gekühlt wird. Sollte während des Ladens des Kältespeichers 16 eine Kühlung des Innenraums des Kraftfahrzeugs erwünscht sein, so kann das dritte Ventil 30 ganz oder teilweise geschlossen werden. Zum Beladen des Kältespeichers 16 wird der Kompressor 18 vorzugsweise mechanisch über den Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs angetrieben.
3 zeigt die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems in einer Betriebsweise, bei der im Standbetrieb gekühlt wird. Diese Betriebsweise wird erreicht, indem das erste Ventil 22 geöffnet, das zweite Ventil 26 geschlossen und das dritte Ventil 30 geschlossen wird. Bei dieser Stellung der Ventile 22, 26, 30 strömt das Kältemittel ausgehend vom Kompressor 18 durch den ersten Kondensator 10, den Sammler/Trockner 34, die erste Bypassleitung 24, den als ein zweiter Kondensator betriebenen Kältespeicher 16, das erste Expansionsorgan 12 und den ersten Verdampfer 14. Bei dieser Betriebsweise sind der erste Kondensator 10 und der als ein zweiter Kondensator betriebene Kältespeicher 16 in Reihe geschaltet. Im Standbetrieb wird der Kompressor 18 vorzugsweise elektrisch angetrieben. Die elektrische Energie wird hierzu vorzugsweise von einer Batterie und/oder einer APU (Auxilliary Power Unit) beziehungsweise einer Brennstoffzelle geliefert. Die Spannung ist dabei vorzugsweise deutlich höher als die derzeit üblichen Bordnetzspannungen von 12 beziehungsweise 24 V. Während die Temperatur im Kondensator von herkömmlichen Klimatisierungssystemen in der Regel über 50 °C beträgt, können in dem als ein zweiter Kondensator betriebenen Kältespeicher 16 Kondensationstemperaturen von beispielsweise 15 °C erreicht werden. Anders ausgedrückt, kann die Kälteanlagenleistungszahl (COP) durch den Kältespeicher 16 deutlich erhöht werden, so dass der Kompressor 18 im Standbetrieb häufig mit einer geringeren Leistung betrieben werden kann.
In den 4 bis 6 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems dargestellt. Auch diese erste Ausführungsform umfasst einen ersten Kondensator 10, dem ein erstes Gebläse 50 zugeordnet ist, und einen ersten Verdampfer 14, dem ein erstes Expansionsorgan 12 und ein zweites Gebläse 52 zugeordnet ist. Weiterhin ist auch in diesem Fall ein Kältespeicher 16 sowie ein zweites Expansionsorgan 20 vorgesehen. Eine erste Bypassleitung 24 weist ein erstes Ventil 22 auf, wobei die erste Bypassleitung 24 im geöffneten Zustand des ersten Ventils 22 wieder dazu vorgesehen ist, das zweite Expansionsorgan 20 zu umgehen. Weiterhin ist eine dritte Bypassleitung 32 vorgesehen, die ein drittes Ventil 30 aufweist. Die dritte Bypassleitung 32 ist bei geöffnetem Ventil 30 dazu vorgesehen, das erste Expansionsorgan 12 und den ersten Verdampfer 14 zu umgehen. Auch das in den 4 bis 6 dargestellte Klimatisierungssystem weist nur einen Kompressor 18 auf, bei dem es sich insbesondere wieder um einen Hybridkompressor handeln kann, der sowohl elektrisch als auch mechanisch angetrieben werden kann.
4 zeigt die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems in einer Betriebsweise, bei der der Innenraum des Kraftfahrzeugs gekühlt wird (Klimaanlagenbetrieb), wobei gleichzeitig der Kältespeicher 16 geladen wird. Diese Betriebsweise wird erreicht, indem das erste Ventil 22 geschlossen und das dritte Ventil 30 geschlossen wird. Bei dieser Stellung der Ventile 22, 30 strömt das Kältemittel ausgehend vom Kompressor 18 durch den ersten Kondensator 10, den Sammler/Trockner 34, das zweite Expansionsorgan 20, den als ein zweiter Verdampfer betriebenen Kältespeicher 16, das erste Expansionsorgan 12 und den ersten Verdampfer 14. Bei der in 4 dargestellten Betriebsweise wird der Kompressor 18 vorzugsweise mechanisch über den Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs angetrieben.
5 zeigt die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems in einer Betriebsweise, bei der der Kältespeicher 16 während der Fahrt geladen wird, ohne dass eine Kühlung des Innenraums des Fahrzeugs erfolgt. Diese Betriebsweise wird erreicht, indem das erste Ventil 22 geschlossen und das dritte Ventil 30 geöffnet wird. Bei dieser Stellung der Ventile 22, 30 strömt das Kältemittel ausgehend vom Kompressor 18 durch den ersten Kondensator 10, den Sammler/Trockner 34, das zweite Expansionsorgan 20, den als ein zweiter Verdampfer betriebenen Kältespeicher 16 und die dritte Bypassleitung 32. Auch bei dieser Betriebsweise wird der Kompressor 18 vorzugsweise mechanisch über den Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs angetrieben.
6 zeigt die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems in einer Betriebsweise, bei der im Standbetrieb gekühlt wird. Diese Betriebsweise wird erreicht, indem das erste Ventil 22 geöffnet und das dritte Ventil 30 geschlossen wird. Bei dieser Stellung der Ventile 22, 30 strömt das Kältemittel ausgehend vom Kompressor 18 durch den ersten Kondensator 10, den Sammler/Trockner 34, die erste Bypassleitung 24, den als ein zweiter Kondensator betriebenen Kältespeicher 16, das erste Expansionsorgan 12 und den ersten Verdampfer 14. Bei dieser Betriebsweise ergibt sich wieder eine Reihenschaltung des ersten Kondensators 10 und des als ein zweiter Kondensator betriebenen Kältespeichers 16, mit den bereits erwähnten Vorteilen. Weiterhin wird auch bei dieser Ausführungsform der Kompressor 18 zum Standkühlen vorzugsweise elektrisch angetrieben.
In den 7 und 8 ist eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems dargestellt. Bei dieser dritten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem einen ersten Kondensator 10, dem ein erstes Gebläse 50 zugeordnet ist, einen Verdampfer 14, dem ein zweites Gebläse 52 und ein erstes Expansionsorgan 12 zugeordnet ist, und einen Kompressor 18. Bei dem Kompressor 18 handelt es sich auch in diesem Fa11 vorzugsweise um einen Hybridkompressor, der sowohl elektrisch als auch mechanisch angetrieben werden kann. Weiterhin ist ein Kältespeicher 16 und ein zweites Expansionsorgan 20 vorgesehen. Eine erste Bypassleitung 24 weist ein erstes Ventil 22 auf und ist dazu vorgesehen, das zweite Expansionsorgan 20 bei geöffnetem erstem Ventil 22 zu umgehen. Weiterhin ist ein viertes Ventil 36, ein fünftes Ventil 38, ein sechstes Ventil 40, ein siebtes Ventil 42 und ein achtes Ventil 44 vorgesehen.
7 zeigt die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems in einer Betriebsweise, bei der der Kältespeicher 16 während der Fahrt geladen wird. Diese Betriebsweise wird erreicht, indem das erste Ventil 22 geschlossen, das vierte Ventil 36 geöffnet, das fünfte Ventil 38 geschlossen, das sechste Ventil 40 geöffnet, das siebte Ventil 42 geöffnet und das achte Ventil 44 geschlossen wird. Bei dieser Stellung der Ventile 22, 36, 38, 40, 42, 44 strömt das Kältemittel ausgehend vom Kompressor 18 durch den ersten Kondensator 10, das sechste Ventil 40, das vierte Ventil 36, das zweite Expansionsorgan 20, den als ein zweiter Verdampfer betriebenen Kältespeicher 16 und das siebte Ventil 42, und von dort zurück zum Kompressor 18. Bei dieser Betriebsweise wird der Kompressor 18 vorzugsweise mechanisch über den Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs angetrieben. Sollte während der Beladung des Kältespeichers 16 eine Kühlung des Innenraums des Fahrzeugs erwünscht sein, so kann das fünfte Ventil 38 ganz oder teilweise geöffnet werden. Der für die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems nicht dargestellte ausschließliche Klimaanlagenbetrieb wird erreicht, indem das vierte Ventil 36 geschlossen und das fünfte Ventil 38 geöffnet wird.
8 zeigt die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems in einer Betriebsweise, bei der im Standbetrieb gekühlt wird. Diese Betriebsweise wird erreicht, indem das erste Ventil 22 geöffnet, das vierte Ventil 36 geschlossen, das fünfte Ventil 38 geöffnet, das sechste Ventil 40 geöffnet, das siebte Ventil 42 geschlossen und das achte Ventil 44 geöffnet wird. Bei dieser Stellung der Ventile 22, 36, 38, 40, 42, 44 strömt Kältemittel ausgehend vom Kompressor 18 durch den ersten Kondensator 10, das sechste Ventil 40, das fünfte Ventil 38, das erste Expansionsorgan 12 und den ersten Verdampfer 14 zurück zum Kompressor 18. Gleichzeitig strömt Kältemittel ausgehend vom Kompressor 18 durch das achte Ventil 44, den als ein zweiter Kondensator betriebenen Kältespeicher 16, die erste Bypassleitung 24, das fünfte Ventil 38, das erste Expansionsorgan 12 und den ersten Verdampfer 14 zurück zum Kompressor 18. Bei dieser Betriebsweise sind der erste Kondensator 10 und der als ein zweiter Kondensator 16 betriebene Kältespeicher 16 bezogen auf die Kältemittelströmung parallel zueinander angeordnet, wodurch die Kälteanlagenleistungszahl (COP) erhöht wird. Dies führt in vielen Fällen dazu, dass der im Standbetrieb vorzugsweise elektrisch angetriebene Kompressor 18 nur mit einer vergleichsweise geringen Leistung betrieben werden muss, um eine ausreichende Standklimatisierung zu erzielen.
In den 9 und 10 ist eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems dargestellt. Auch bei dieser dritten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem einen ersten Kondensator 10, dem ein erstes Gebläse 50 zugeordnet ist, einen Verdampfer 14, dem ein zweites Gebläse 52 und ein erstes Expansionsorgan 12 zugeordnet ist, und einen Kompressor 18. Bei dem Kompressor 18 handelt es sich vorzugsweise wieder um einen Hybridkompressor, der sowohl elektrisch als auch mechanisch angetrieben werden kann. Weiterhin ist ein Kältespeicher 16 und ein zweites Expansionsorgan 20 vorgesehen. Eine erste Bypassleitung 24 weist ein erstes Ventil 22 auf und ist dazu vorgesehen, das zweite Expansionsorgan 20 bei geöffnetem erstem Ventil 22 zu umgehen. Weiterhin ist ein neuntes Ven til 46 und ein zehntes Ventil 48 vorgesehen. Bei dem neunten Ventil 46 und dem zehnten Ventil 48 handelt es sich im dargestellten Fall um 3/3-Ventile.
9 zeigt die vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems in einer Betriebsweise, bei der der Kältespeicher 16 während der Fahrt geladen wird. Diese Betriebsweise wird erzielt, indem das erste Ventil 22 geschlossen, bei dem neunten Ventil 46 der erste Anschluss 46a mit dem dritten Anschluss 46c verbunden und der zweite Anschluss 46b geschlossen und bei dem zehnten Ventil 48 der erste Anschluss 48a mit dem dritten Anschluss 48c verbunden und der zweite Anschluss 48b geschlossen wird. Bei dieser Stellung der Ventile 22, 46, 48 strömt das Kältemittel ausgehend von dem Kompressor 18 durch den ersten Kondensator 10, die Anschlüsse 46a, 46c des neunten Ventils 46, das zweite Expansionsorgan 20, den als ein zweiter Verdampfer arbeitenden Kältespeicher 16 und die Anschlüsse 48a, 48c des zehnten Ventils 48 zurück zum Kompressor 18. Bei dieser Betriebsweise wird der Kompressor 18 vorzugsweise mechanisch über den Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs angetrieben. Für den Fall, dass während des Beladens des Kältespeichers 16 zusätzlich eine Kühlung des Innenraums des Fahrzeugs erwünscht ist, kann der zweite Anschluss 46b des neunten Ventils 46 ganz oder teilweise geöffnet werden, so dass das aus dem ersten Kondensator 10 austretende Kältemittel auf den ersten Verdampfer 14 und den als ein zweiter Verdampfer betriebenen Kältespeicher aufgeteilt wird. Die für die vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems nicht dargestellte Betriebsweise der ausschließlichen Kühlung des Innenraums des Fahrzeugs (Klima anlagenbetrieb) kann erzielt werden, indem der erste Anschluss 46a des neunten Ventils 46 mit dem zweiten Anschluss 46b verbunden und der dritte Anschluss 46c geschlossen wird. Gegebenenfalls kann hierzu weiterhin das zehnte Ventil 48 vollständig geschlossen werden.
10 zeigt die vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems in einer Betriebsweise, bei der im Standbetrieb gekühlt wird. Diese Betriebsweise wird erzielt, indem das erste Ventil 22 geöffnet, das neunte Ventil 46 vollständig geöffnet und das zehnte Ventil 48 derart eingestellt wird, dass der erste Anschluss 48a geschlossen und der zweite Anschluss 48b mit dem dritten Anschluss 48c verbunden wird. Bei dieser Stellung der Ventile 22, 46, 48 strömt Kältemitte ausgehend vom Kompressor 18 durch den ersten Kondensator 10, die Anschlüsse 46a, 46b des neunten Ventils 46, das erste Expansionsorgan 12 und den ersten Verdampfer 14 zurück zum Kompressor 18. Gleichzeitig strömt Kältemittel ausgehend vom Kompressor 18 durch die Anschlüsse 48b, 48c des zehnten Ventils 48, den als ein zweiter Kondensator betriebenen Kältespeicher 16, die erste Bypassleitung 24, die Anschlüsse 46b, 46c des neunten Ventils 46, das erste Expansionsorgan 12 und den ersten Verdampfer 14 zurück zum Kompressor 18. Somit ist bei dieser Betriebsweise der als ein zweiter Kondensator arbeitende Kältespeicher 16 wieder parallel zu dem ersten Kondensator 10 angeordnet. Der Kompressor 18 wird auch bei dieser Ausführungsform im Standbetrieb vorzugsweise elektrisch angetrieben.
Bei allen Ausführungsformen kann anstelle eines Hybridkompressors auch ein Kompressor eingesetzt werden, der nur elektrisch betrieben werden kann (elektrischer Kompressor, oder ein mechanischer Kompressor, der auch durch einen separaten Elektromotor angetrieben werden kann.) Die Erfindung ist prinzipiell bei allen Arten von Antriebsmotoren einsetzbar. Besondere Vorteile ergeben sich jedoch bei Fahrzeugen mit Hybridmotoren, Hochleistungsgeneratoren oder Startergeneratoren, da in diesen Fällen ausreichend viel elektrische Energie zur Verfügung steht.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

10: erster Kondensator
12: erstes Expansionsorgan
14: erster Verdampfer
16: Kältespeicher
18: Kompressor
20: zweites Expansionsorgan
22: erstes Ventil
24: erste Bypassleitung
26: zweites Ventil
28: zweite Bypassleitung
30: drittes Ventil
32: dritte Bypassleitung
34: Sammler/Trockner
36: viertes Ventil
38: fünftes Ventil
40: sechstes Ventil
42: siebtes Ventil
44: achtes Ventil
46: neuntes Ventil
46a: erster Anschluss des Ventils 46
46b: zweiter Anschluss des Ventils 46
46c: dritter Anschluss des Ventils 46
48: zehntes Ventil
48a: erster Anschluss des Ventils 48
48b: zweiter Anschluss des Ventils 48
48c: dritter Anschluss des Ventils 48
50: erstes Gebläse
52: zweites Gebläse

Claims

Zum Standbetrieb geeignetes Klimatisierungssystem für den Innenraum eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Hybridfahrzeuges, mit: – einem ersten Kondensator (10), dem komprimiertes Kältemittel zugeführt werden kann, – einem ersten Expansionsorgan (12), dem aus dem ersten Kondensator (10) austretendes Kältemittel zugeführt werden kann, – einem ersten Verdampfer (14), der dem ersten Expansionsorgan (12) nachgeschaltet ist, und – einem Kältespeicher (16), der insbesondere dazu vorgesehen ist, im Standbetrieb des Klimatisierungssystems entladen und dabei als ein zweiter Kondensator betrieben zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass es nur einen Kompressor (18) aufweist, der das Kältemittel sowohl im Normalbetrieb als auch im Standbetrieb des Klimatisierungssystems verdichtet.
Klimatisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (18) elektrisch angetrieben werden kann.
Klimatisierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (18) mechanisch angetrieben werden kann.
Klimatisierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (18) ein Hybridkompressor ist, der sowohl elektrisch als auch mechanisch angetrieben werden kann.
Klimatisierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältespeicher (16) beim Entladen zusätzlich zu dem ersten Kondensator (10) als der zweite Kondensator betrieben wird.
Klimatisierungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältespeicher (16) beim Entladen bezogen auf die Kältemittelströmung parallel zu dem ersten Kondensator (10) angeordnet ist.
Klimatisierungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältespeicher (16) beim Entladen bezogen auf die Kältemittelströmung in Reihe mit dem ersten Kondensator (10) angeordnet ist.
Klimatisierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Expan sionsorgan (20) vorgesehen ist, mit dem der Kältespeicher (16) zum Beladen als ein zweiter Verdampfer betrieben werden kann.
Klimatisierungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einem ersten Ventil (22) ausgestattete erste Bypassleitung (24) vorgesehen ist, mit der das zweite Expansionsorgan (20) umgangen werden kann.
Klimatisierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einem zweiten Ventil (26) ausgestattete zweite Bypassleitung (28) vorgesehen ist, mit der das zweite Expansionsorgan (20) und der Kältespeicher (16) umgangen werden kann.
Klimatisierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einem dritten Ventil (30) ausgestattete dritte Bypassleitung (32) vorgesehen ist, mit der das erste Expansionsorgan (12) und der erste Verdampfer (14) umgangen werden kann.