DE112019004190T5 - Wärmemanagementsystem - Google Patents

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DE112019004190T5
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Hae-Jun Lee
Sung Je Lee
In-Guk Hwang
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Hanon Systems Corp
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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wärmemanagementsystem enthaltend: eine Kühlmittelzirkulationsleitung zum Zirkulieren eines Kühlmittels, um einen Innenraum zu kühlen; eine Heizleitung zum Heizen des Innenraums durch das Zirkulieren von Kühlwasser, das durch den wassergekühlten Kondensator Wärme mit dem Kühlmittel austauscht; und einer Kühlleitung zum Kühlen einer Batterie und elektronischer Ausrüstungskomponenten durch das Zirkulieren des Kühlwassers, das Wärme mit dem Kühlmittel oder Luft austauscht. Entsprechend ist das Wärmemanagementsystem nicht nur in der Lage, ein Fahrzeug zu kühlen und zu heizen, sondern ist auch fähig zu effizientem Wärmemanagement der elektronischen Ausrüstungskomponenten und der Batterie in dem Fahrzeug. Das Wärmemanagement hat eine verbesserte Innenraum-Kühl-/Heizleistung und kann die Menge der verbrauchten Energie reduzieren, wodurch die Batterienutzungsdauer erhöht wird.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wärmemanagementsystem, spezieller auf ein System zum Managen von Wärme von elektrischen Komponenten und einer Batterie in einem Fahrzeug sowie zum Kühlen und Heizen des Fahrzeugs.
  • [Stand der Technik]
  • In den letzten Jahren wurden elektrische Fahrzeuge hervorgehoben als Lösungen für Probleme wie die Implementierung von umweltfreundlichen Technologien und den Energiemangel im Gebiet Automotive.
  • Die elektrischen Fahrzeuge fahren unter Verwendung eines Motors, der angetrieben wird durch das Empfangen von Energie aus einer Batterie oder einer Brennstoffzelle, und somit sind die Kohlenstoffemissionen gering und die Geräuschentwicklung ist gering. Außerdem sind die elektrischen Fahrzeuge umweltfreundlich, weil Motoren, die eine höhere Energieeffizienz als konventionelle Maschinen haben, verwendet werden.
  • Allerdings ist das Wärmemanagement wichtig, weil die elektrischen Fahrzeuge während des Betriebs der Batterie und des Antriebsmotors eine Menge Wärme erzeugen. Da es lange dauert, um die Batterie wieder zu laden, ist es außerdem wichtig, die Nutzungsdauer der Batterie effizient zu verwalten. Insbesondere ist es in den elektronischen Fahrzeugen wichtiger, die Nutzungsdauer der Batterie zu verwalten, weil ein Kühlmittelkompressor, der betrieben wird für die Klimatisierung eines Innenraus, auch elektrisch angetrieben wird. Außerdem muss der Antriebsmotor auf eine angemessene Temperatur gekühlt werden, da der Antriebsmotor und der Inverter relativ mehr Wärme als andere elektrische Komponenten wie die Batterie und das Ladegerät erzeugen, und somit besteht ein Bedarf daran, eine Kühlleistung eines Wärmeaustauschers zum Kühlen des Antriebsmotors zu erhöhen.
  • [Dokument aus dem Stand der Technik]
  • [Patentdokument]
  • KR 2018-0007021 A (2018.01.22)
  • [Offenbarung]
  • [Technisches Problem]
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wärmemanagementsystem bereitzustellen, das Wärme von elektrischen Komponenten und einer Batterie in einem Fahrzeug sowie das Kühlen und Heizen des Fahrzeugs verwalten kann.
  • Außerdem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wärmemanagementsystem bereitzustellen, das eine Nutzungsdauer einer Batterie durch das Verringern des Energiebedarfs erhöhen kann.
  • [Technische Lösung]
  • In einem generellen Aspekt enthält ein Wärmemanagementsystem: eine Kühlmittelzirkulationsleitung 200, die einen Kompressor 210, einen wassergekühlten Kondensator 220, ein erstes Expansionsventil 225, einen luftgekühlten Kondensator 230, ein zweites Expansionsventil 240, einen Verdampfer 242, einen Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 zum gegenseitigen Austauschen von Wärme zwischen einem Kühlmittel, das in das zweite Expansionsventil 240 fließt, und einem Kühlmittel, das von dem Verdampfer 242 ausgestoßen wird, und eine erste Kühlmittel-Umgehungsleitung 232, die es dem Kühlmittel, das durch den wassergekühlten Kondensator 220 strömt, erlaubt, das erste Expansionsventil und den luftgekühlten Kondensator 230 zu umgehen und das Kühlmittel zirkulieren lässt, um den Innenraum zu kühlen, enthält; eine Wärmeleitung 301, die den Innenraum heizt durch das Zirkulieren von Kühlwasser, das wärmeausgetauscht ist mit dem Kühlmittel durch den wassergekühlten Kondensator 220; und eine Kühlleitung 302, die eine Batterie 350 und eine elektrische Komponente 460 kühlt durch das Zirkulieren von Luft oder dem Kühlwasser, das wärmeausgetauscht ist mit dem Kühlmittel.
  • Die erste Kühlmittel-Umgehungsleitung 232 mag in einem Kühlmodus nicht verwendet werden, und mag das Kühlmittel in einem Heizmodus fließen lassen.
  • Die erste Kühlmittel-Umgehungsleitung 232 mag in einem Kühlmodus nicht verwendet werden, und mag das Kühlmittel in einem Entfeuchtungs-Heizmodus fließen lassen.
  • Der Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 mag in einem Kühlmodus Wärme austauschen zwischen einem Kühlmittel, das in das zweite Expansionsventil 240 fließt, und Kühlmittel, das von dem Verdampfer 242 ausgestoßen wird, und mag in einem Heizmodus Wärme nicht austauschen zwischen dem Kühlmittel, das in das zweite Expansionsventil 240 fließt, und dem Kühlmittel, das von dem Verdampfer 242 ausgestoßen wird.
  • Die Kühlmittelzirkulationsleitung 200 mag weiter ein Rückschlagventil 231 enthalten, das, in einer Fließrichtung des Kühlmittels, zwischen einer Rückseite des luftgekühlten Kondensators 230 und einer Rückseite der Kühlmittel-Umgehungsleitung 232 installiert ist.
  • Die Kühlleitung 302 mag eine erste Verbindungsleitung 302-1, die von einer Seite der Kühlleitung 302 abzweigt und mit der Heizleitung 301 verbunden ist; und eine zweite Verbindungsleitung 302-2, die von der anderen Seite der Kühlleitung 302 abzweigt und mit der Heizleitung 301 verbunden ist, enthalten.
  • Die erste Verbindungsleitung 302-1, die zweite Verbindungsleitung 302-2, und die Heizleitung 301 mögen verbunden sein mit einem ersten Richtungsumschaltventil 410, und die Kühlleitung 302 und die Heizleitung 301 mögen miteinander verbunden sein oder voneinander getrennt sein mittels des ersten Richtungsumschaltventils 410.
  • Die elektrische Komponente 460 mag in der zweiten Verbindungsleitung 302-2 angeordnet sein.
  • Die Kühlleitung 302 mag weiter eine vierte Verbindungsleitung 302-4, die die erste Verbindungsleitung 302-1 und die zweite Verbindungsleitung 302-2 miteinander verbindet, und ein Absperrventil 360, das in der vierten Verbindungsleitung 302-4 installiert und parallel zu dem ersten Richtungsumschaltventil 410 angeordnet ist, enthalten.
  • Die Kühlleitung 302 mag weiter einen Kühlwasser-Temperatursensor 461 enthalten, der in einer Fließrichtung des Kühlwassers vor der elektrischen Komponente 460 installiert ist.
  • Die Kühlmittelzirkulationsleitung 200 mag weiter ein drittes Expansionsventil 251 zum Drosseln, Vorbeileiten oder Blockieren eines Flusses des Kühlmittels, das von dem wassergekühlten Kondensator 220 ausgestoßen wird, und einen Kühler 252, der Wärme zwischen dem Kühlmittel, das von dem dritten Expansionsventil 251 ausgestoßen wird, und dem Kühlwasser der Kühlleitung 302 austauscht, enthalten.
  • Der Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 mag parallel mit dem luftgekühlten Kondensator 230 und dem Kühler 252 verbunden sein.
  • Die Kühlleitung 302 mag eine dritte Verbindungsleitung 302-3 enthalten, die parallel zu der Batterie 350 verbunden ist und durch den Kühler 252 verläuft, und die dritte Verbindungsleitung 302-3 ist über ein drittes Richtungsumschaltventil 330 mit der Kühlleitung 302 verbunden, sodass mittels des dritten Richtungsumschaltventils 330 das Kühlwasser in die dritte Verbindungsleitung 302-3 fließen mag oder das Fließen blockiert werden mag.
  • Die Kühlleitung 302 mag einen elektrischen Radiator 310 zum Kühlen des Kühlwassers mittels Luft enthalten.
  • Die Heizleitung 301 mag eine Heizeinrichtung 440, die den Innenraum heizt unter Verwendung von erwärmter Luft durch das Austauschen von Wärme zwischen Kühlwasser, das durch den wassergekühlten Kondensator 220 wärmeausgetauscht ist mit dem Kühlmittel, und Luft, die in den Innenraum strömt, und eine Kühlwasserheizung 430, die in der Fließrichtung des Kühlwassers vor der Heizeinrichtung 440 angeordnet ist, um das Kühlwasser zu erwärmen, enthalten.
  • Die Heizleitung 301 mag eine Heizeinrichtung 440 enthalten, die den Innenraum heizt unter Verwendung von erwärmter Luft durch das Austauschen von Wärme zwischen Kühlwasser, das wärmeausgetauscht ist mit dem Kühlmittel durch den wassergekühlten Kondensator 220, und Luft, die in den Innenraum fließt, und mag weiter eine Heizung 470 vom Lufterwärmungstyp enthalten, die separat von der Heizleitung 301 konfiguriert ist und die Luft, in den Innenraum fließt, direkt erwärmt, um den Innenraum zu heizen.
  • Das zweite Expansionsventil 240 mag zwischen dem Kühlmittel-Wärmeaustauscher 230 und dem Verdampfer 442 angeordnet sein, das zweite Expansionsventil 240 mag ein mechanisches Expansionsventil 240b sein, in dem eine Flussrate zum Drosseln des Kühlmittels mechanisch angepasst wird gemäß einer Temperatur des fließenden Kühlmittels, und die Kühlmittelzirkulationsleitung 200 mag weiter eine zweite Kühlmittel-Umgehungsleitung 234, die parallel mit dem mechanischen Expansionsventil 240b verbunden ist; und ein Dreirichtungs-Umschaltventil 240-1, das an einem Punkt, an dem das Kühlmittel abzweigt zu der Seite des mechanischen Expansionsventils 240b und der zweiten Kühlmittel-Umgehungsleitung 234, installiert ist, enthalten.
  • Das zweite Expansionsventil 240 mag zwischen dem Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 und dem Verdampfer 242 angeordnet sein, das zweite Expansionsventil 240 mag ein mechanisches Expansionsventil 240b sein, in dem eine Flussrate zum Drosseln des Kühlmittels mechanisch angepasst wird gemäß einer Temperatur des fließenden Kühlmittels, und die Kühlmittelzirkulationsleitung 200 mag weiter eine zweite Kühlmittel-Umgehungsleitung 234, die parallel mit dem mechanischen Expansionsventil 240b verbunden ist; ein erstes Öffnungs-/Schließventil 240-2 installiert in der zweiten Kühlmittel-Umgehungsleitung 234, nachdem das Kühlmittel abzweigt; und ein zweites Öffnungs-/Schließventil 240-3 installiert an der Seite des mechanischen Expansionsventils 240, nachdem das Kühlmittel abgezweigt ist, enthalten.
  • Das zweite Expansionsventil 240 mag zwischen dem Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 und dem Verdampfer 242 angeordnet sein, das zweite Expansionsventil 240 mag ein mechanisches Expansionsventil integriert mit einem elektronischen Öffnungs-/Schließventil 240c, in dem eine Flussrate zum Drosseln des Kühlmittels mechanisch angepasst wird gemäß einer Temperatur des fließenden Kühlmittels, sein, und das elektronische Öffnungs-/Schließventil ist integral ausgebildet, und die Kühlmittelzirkulationsleitung 200 mag weiter eine zweite Kühlmittel-Umgehungsleitung 234, die parallel verbunden ist mit dem mechanischen Expansionsventil integriert mit dem elektronischen Öffnungs-/Schließventil 240c ist; und ein erstes Öffnungs-/Schließventil 240-2 installiert in der zweiten Kühlmittel-Umgehungsleitung 234, nachdem das Kühlmittel abgezweigt ist, enthalten.
  • [Vorteilhafte Effekte]
  • Das Wärmemanagementsystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Wärme der elektrischen Komponenten und der Batterie in dem Fahrzeug sowie das Kühlen und Heizen des Fahrzeugs verwalten.
  • Außerdem kann das Wärmemanagementsystem gemäß der vorliegenden Erfindung die Kühl- und Heizleistung verbessern und die Nutzungsdauer der Batterie erhöhen durch das Verringern des Energieverbrauchs.
  • Figurenliste
    • Die 1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Wärmemanagementsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
    • Die 2 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Betriebszustand in einem maximalen Kühlmodus des Wärmemanagementsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
    • Die 3 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Betriebszustand in einem milden Kühlmodus des Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
    • Die 4 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Betriebszustand in einem batteriededizierten Kühlmodus des Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
    • Die 5 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Betriebszustand in einem maximalen Heizmodus des Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
    • Die 6 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Betriebszustand in einem Batterie-Heizmodus des Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
    • Die 7 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Betriebszustand in einem milden Heizmodus des Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
    • Die 8 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Betriebszustand in einem Entfeuchtungs-Heizmodus des Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
    • Die 9 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Wärmemanagementsystem gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
    • Die 10 und 11 sind konzeptionelle Diagramme, die einen Fluss von Kühlwasser in einer Kühlwasser-Zirkulationsleitung gemäß dem Öffnen und Schließen eines Absperrventils in der 9 illustrieren.
    • Die 12 bis 15 sind Konfigurationsdiagramme, die Beispiele einer Kühlmittelzirkulationsleitung gemäß der vorliegenden Erfindung illustrieren.
  • [Beste Ausführungsform]
  • Nachfolgend wird mit Bezug auf die begleitenden Figuren ein Wärmemanagementsystem gemäß der vorliegenden Erfindung, das die Konfiguration wie oben beschrieben hat, im Detail beschrieben.
  • Die 1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Wärmemanagementsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
  • Mit Bezug auf die 1 mag ein Wärmemanagementsystem gemäß der vorliegenden Erfindung generell eine Kühlmittelzirkulationsleitung 200, durch die ein Kühlmittel zirkuliert, um einen Innenraum zu kühlen, und eine Kühlwasser-Zirkulationsleitung 300, durch die Kühlwasser zirkuliert, um den Innenraum zu heizen und Teile zu kühlen, enthalten. Außerdem mag die Kühlwasser-Zirkulationsleitung 300 eine Heizleitung 301 zum Heizen des Innenraums und eine Kühlleitung 302 zum Kühlen einer elektrischen Komponente 460 und einer Batterie 350 enthalten.
  • Die Kühlmittelzirkulationsleitung 200 mag einen Kompressor 210, einen wassergekühlten Kondensator 220, ein erstes Expansionsventil 225, einen luftgekühlten Kondensator 230, ein Rückschlagventil 231, eine erste Kühlmittel-Umgehungsleitung 232, ein Kühlmittel-Abzweigungsstück 241, ein zweites Expansionsventil 240, einen Verdampfer 242, einen Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233, einen Akkumulator 260, ein drittes Expansionsventil 251 und einen Kühler 252 enthalten.
  • Der Kompressor 210 mag ein elektrischer Kompressor, angetrieben durch die Zufuhr von Energie, sein, und dient dazu, Kühlmittel anzusaugen und zu komprimieren und das Kühlmittel in Richtung des wassergekühlten Kondensators 220 auszustoßen.
  • Der wassergekühlte Kondensator 220 dient dazu, einen Wärmeaustausch durchzuführen des von dem Kompressor 210 ausgestoßenen Kühlmittels mit Kühlwasser, um das Kühlmittel in ein flüssiges Kühlmittel zu kondensieren, und das flüssige Kühlmittel in Richtung des ersten Expansionsventils 225 zu transferieren.
  • Das erste Expansionsventil 225 mag dazu dienen, das Kühlmittel zu drosseln oder umzuleiten oder einen Fluss des Kühlmittels zu blockieren, und mag in einer Fließrichtung des Kühlmittels hinter dem wassergekühlten Kondensator 220 angeordnet sein.
  • Der luftgekühlte Kondensator 230 dient als ein Kondensator oder ein Verdampfer, und eine Funktion des luftgekühlten Kondensators 230 mag variiert werden gemäß der Rolle des ersten Expansionsventils 225. Das heißt, wenn die Kühlmittelzirkulationsleitung 200 als eine Klimaanlagenschleife verwendet wird, ist das erste Expansionsventil 225 voll geöffnet, um das Kühlmittel durchzulassen, und der luftgekühlte Kondensator 230 dient zusammen mit dem wassergekühlten Kondensator 220 als ein Kondensator, und wenn die Kühlmittelzirkulationsleitung 200 als eine Wärmepumpenschleife verwendet wird, drosselt das erste Expansionsventil 225 das Kühlmittel und der luftgekühlte Kondensator 230 dient als ein Verdampfer. Zusätzlich mag der luftgekühlte Kondensator 230 auf luftgekühlte Art durch externe Luft gekühlt oder erwärmt werden.
  • Das Rückschlagventil 231 dient dazu, um zu verhindern, dass das Kühlmittel rückwärts fließt, und mag, in der Fließrichtung des Kühlmittels, an der Rückseite des luftgekühlten Kondensators 230 installiert sein, um zu verhindern, dass das Kühlmittel in eine Ausstoßseite des luftgekühlten Kondensators 230 fließt.
  • Die erste Kühlmittel-Umgehungsleitung 232 ist parallel verbunden mit dem luftgekühlten Kondensator 230, und die erste Kühlmittel-Umgehungsleitung 232 hat ein Ende, das mit dem ersten Expansionsventil 225 verbunden ist, und das andere Ende ist, in der Fließrichtung des Kühlmittels, mit der Rückseite des Rückschlagventils 231 verbunden, so dass das von dem wassergekühlten Kondensator 220 ausgestoßene Kühlmittel selektiv durch den luftgekühlten Kondensator 230 oder die erste Kühlmittel-Umgehungsleitung 232 geführt werden mag. Das heißt, die erste Kühlmittel-Umgehungsleitung 232 mag es dem Kühlmittel, das den wassergekühlten Kondensator 220 passiert hat, erlauben, das erste Expansionsventil 225 und den luftgekühlten Kondensator 230 zu umgehen. Hier mag das Kühlmittel nur in Richtung des luftgekühlten Kondensators 230 fließen durch die Betätigung des ersten Expansionsventils 225 und das Kühlmittel mag nicht in die erste Kühlmittel-Umgehungsleitung 332 fließen. Somit mag das in Richtung des luftgekühlten Kondensators 230 fließende Kühlmittel durch das erste Expansionsventil 225 gedrosselt werden oder mag durch das erste Expansionsventil 225 strömen, ohne gedrosselt zu werden. Alternativ fließt das Kühlmittel durch die Betätigung des ersten Expansionsventils 225 nicht in Richtung des luftgekühlten Kondensators 230, und das Kühlmittel mag nur in die erste Kühlmittel-Umgehungsleitung 232 fließen, und somit, während das Kühlmittel in Richtung der ersten Kühlmittel-Umgehungsleitung 232 fließt, mag das mittels des ersten Expansionsventils 225 vorbeigeführte Kühlmittel fließen.
  • Das Kühlmittel-Abzweigungsstück 241 mag, in der Fließrichtung des Kühlmittels, gebildet sein an einer Rückseite eines Punkts, wo sich eine Rückseite des luftgekühlten Kondensators 230 und die erste Kühlmittel-Umgehungsleitung 232 treffen, und das Kühlmittel-Abzweigungsstück 241 mag abgezweigt sein in zwei Leitungen, so dass eine Leitung mit dem Verdampfer 242 verbunden ist und die andere Leitung mit dem Kühler 252 verbunden ist.
  • Das zweite Expansionsventil 240 und das dritte Expansionsventil 251 mögen dazu dienen, das Kühlmittel zu drosseln oder durchzulassen, oder den Fluss des Kühlmittels zu blockieren. Außerdem mögen das zweite Expansionsventil 240 und das dritte Expansionsventil 251 parallel konfiguriert sein. Das heißt, dass eine Kühlmittelleitung von dem Kühlmittel-Abzweigungsstück 241 in zwei Leitungen abzweigen mag, wobei das zweite Expansionsventil 240 in einer der zwei abgezweigten Kühlmittelleitungen angeordnet sein mag, und das dritte Expansionsventil 251 in der anderen Kühlmittelleitung angeordnet sein mag. Somit mag das zweite Expansionsventil 240 vor dem Verdampfer 242 angeordnet sein, und das dritte Expansionsventil 251 mag vor dem Kühler 252 angeordnet sein.
  • Der Verdampfer 242 ist, in der Fließrichtung des Kühlmittels, an der Rückseite des zweiten Expansionsventils 240 angeordnet und ist innerhalb einer Klimaanlage 150 eines Fahrzeugs vorgesehen, so dass Luft, die mittels eines Gebläses 152 der Klimaanlage fließt, durch den Verdampfer 242 gekühlt wird und dem Innenraum des Fahrzeugs zugeführt wird, um zum Kühlen des Innenraums des Fahrzeugs verwendet zu werden.
  • Der Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 dient dazu, die Kühlleistung zu verbessern durch das Durchführen eines Wärmeaustauschs zwischen dem Kühlmittel, das in das zweite Expansionsventil 240 fließt, und dem Kühlmittel, das von dem Verdampfer 242 ausgestoßen wird. Hier läuft eine einlassseitige Kühlmittelleitung, durch die das Kühlmittel in den Verdampfer 242 fließt und die das Kühlmittel-Abzweigungsstück 241 und das zweite Expansionsventil 240 verbindet, durch den Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233, eine ausstoßseitige Kühlmittelleitung, durch die das Kühlmittel von dem Verdampfer 242 ausgestoßen wird und die den Verdampfer 242 und den Akkumulator 260 verbindet, verläuft durch den Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233, und ein Wärmeaustausch mag zwischen den Kühlmitteln, die durch die einlassseitige Kühlmittelleitung und die ausstoßseitige Kühlmittelleitung passieren, stattfinden. Somit mag das Kühlmittel durch den Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 weiter gekühlt werden, bevor es in das zweite Expansionsventil 240 fließt, die Kühlleistung durch den Verdampfer 242 mag verbessert werden, und die Effizienz des Kühlsystems mag verbessert werden.
  • Insbesondere ist der Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 parallel zu dem luftgekühlten Kondensator 230 und dem Kühler 252 verbunden. Somit ist der Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 nicht in Reihe mit der Kühlmittelleitung zwischen dem luftgekühlten Kondensator 230 und dem Kühler 252 angeordnet, sondern ist neben dem Verdampfer 242 liegend angeordnet. Wenn der Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 in Reihe zwischen dem luftgekühlten Kondensator 230 und dem Kühler 252 angeordnet ist, mag die Heizleistung reduziert werden durch das Agieren als ein Druckabfall auf einer Niederdruckseite in dem Heizmodus. Im Gegensatz dazu sind, wenn der Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 parallel angeschlossen ist, die Heizleistung sowie die Kühlleistung erhöht, und dies liegt daran, dass es keinen Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 zwischen den Kondensatoren 220 und 230 und dem Kühler 252 in dem Kühlmittelfluss im Heizmodus gibt.
  • Der Kühler 252 mag, in der Fließrichtung des Kühlmittels, an der Rückseite des dritten Expansionsventils 251 angeordnet sein, und mag einen Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser durchführen, um das Kühlwasser zu kühlen. Im Ergebnis bilden das zweite Expansionsventil 240 und der Verdampfer 242 eine Zusammenstellung, das dritte Expansionsventil 251 und der Kühler 252 bilden eine weitere Zusammenstellung, und die beiden Zusammenstellungen sind in der Kühlmittelleitung parallel konfiguriert. Außerdem mag die Kühlmittelleitung, in der Fließrichtung des Kühlmittels, an der Rückseite des Verdampfers 242 und des Kühlers 252 zusammengeführt sein, um eine einzelne Kühlmittelleitung zu bilden.
  • Außerdem mag der Akkumulator 260 ein flüssiges Kühlmittel und ein gasförmiges Kühlmittel unter Kühlmitteln trennen und nur das gasförmige Kühlmittel dem Kompressor 210 zuführen. Hier mag der Akkumulator 260 angeordnet sein an und verbunden mit einem Punkt, an dem die Rückseite des Verdampfers 242 und die rückseitige Mittelleitung des Kühlers 252 zusammengeführt sind, und der Akkumulator 260 mag, in der Fließrichtung des Kühlmittels, an der Vorderseite des Kompressors 210 angeordnet sein.
  • Die Heizleitung 301 mag einen wassergekühlten Kondensator 220, eine erste Kühlwasserpumpe 450, eine Kühlwasserheizung 430, eine Heizeinrichtung 440 und ein erstes Richtungsumschaltventil 410 enthalten.
  • Der wassergekühlte Kondensator 220 mag, während das Kühlmittel und Kühlwasser wie oben beschrieben hindurchströmen, Wärme dazwischen austauschen.
  • Die erste Kühlwasserpumpe 450 ist ein Mittel zum Pumpen des Kühlwassers, so dass das Kühlwasser entlang der Heizleitung 301 zirkuliert, und mag, in der Fließrichtung des Kühlwassers auf der Rückseite des wassergekühlten Kondensators angeordnet sein und in der Kühlwasserleitung installiert sein.
  • Die Kühlwasserheizung 430 ist ein Gerät zum Erwärmen des Kühlwassers, und mag, in der Fließrichtung des Kühlwassers, angeordnet sein an und verbunden sein mit der Rückseite der ersten Kühlwasserpumpe 450 und der Vorderseite der Heizeinrichtung 440. Außerdem mag die Kühlwasserheizung 430 betrieben werden, wenn eine Temperatur des Kühlwassers eine spezifische Temperatur oder weniger ist, und mag auf verschiedene Wege ausgeführt sein, wie zum Beispiel als eine Induktionsheizung, eine Seed-Heizung, eine PTC-Heizung, eine Filmheizung oder dergleichen, das unter Anwendung von Energie Wärme erzeugen kann.
  • Die Heizeinrichtung 440 mag in der Klimaanlage 150 des Fahrzeugs angeordnet sein, und die Luft, die aufgrund des Gebläses 152 fließt, mag durch die Heizeinrichtung 440 erwärmt werden und in den Innenraum des Fahrzeugs geleitet werden, um zum Erwärmen des Innenraums des Fahrzeugs genutzt zu werden. Außerdem mag die Heizeinrichtung 440 angeordnet sein an und verbunden sein mit der Rückseite der Kühlwasserheizung 430 in der Fließrichtung des Kühlwassers.
  • Das erste Richtungsumschaltventil 410 mag zwischen der Heizeinrichtung 440 und dem wassergekühlten Kondensator 220 installiert sein, und mag dazu eingerichtet sein, die Heizleitung 301 und die später beschriebene Kühlleitung 302 wahlweise zu verbinden oder zu trennen. Im größeren Detail ist das erste Richtungsumschaltventil 410 in der Heizleitung 301 installiert, so dass zwei Kühlwasserleitungsrohre mit dem ersten Richtungsumschaltventil 410 verbunden sein können, eine erste Verbindungsleitung 302-1, die von einer Seite der Kühlleitung 302 abzweigt, kann mit dem ersten Richtungsumschaltventil 410 verbunden sein, und eine zweite Verbindungsleitung 302-2, die von der anderen Seite der Kühlleitung 302 abzweigt, kann mit dem ersten Richtungsumschaltventil 410 verbunden sein. Somit sind vier Kühlwasserleitungen mit dem ersten Richtungsumschaltventil 410 verbunden, so dass sie sich am ersten Richtungsumschaltventil 410 treffen, und das erste Richtungsumschaltventil 410 mag ein Vierwege-Richtungsumschaltventil sein, das dazu in der Lage ist, einen Zustand einzustellen, in dem die vier Kühlwasserleitungen miteinander verbunden sind oder blockiert sind.
  • Die Kühlwasserleitung 302 mag einen elektrischen Radiator 310, einen Reservoirtank 370, ein zweites Richtungsumschaltventil 320, eine zweite Kühlwasserpumpe 420, das erste Richtungsumschaltventil 410, eine elektrische Komponente 460, eine erste Kühlwasserzusammenführung 313, eine zweite Kühlwasserzusammenführung 312, eine dritte Kühlwasserpumpe 340, eine Batterie 350, den Kühler 252, und ein drittes Richtungsumschaltventil 330 enthalten.
  • Der elektrische Radiator 310 ist ein Radiator, der das Kühlwasser, das wärmeausgetauscht ist mit der elektrischen Komponente 460 oder der Batterie 350, kühlt, und kann auf luftgekühlte Art durch einen Kühlventilator 311 gekühlt werden.
  • Der Reservoirtank 370 kann dazu dienen, das Kühlwasser zu speichern und unzureichendes Kühlwasser in der Kühlwasserleitung zu ergänzen, und mag, in der Fließrichtung des Kühlwassers, in einer Kühlwasserleitung vor der zweiten Kühlwasserpumpe 420 und der dritten Kühlwasserpumpe 340 installiert sein.
  • Das zweite Richtungsumschaltventil 320 ist in der Kühlleitung 302 installiert, so dass zwei Kühlwasserrohre mit dem zweiten Richtungsumschaltventil 320 verbunden sind, und das erste Richtungsumschaltventil 410 und das zweite Richtungsumschaltventil 320 können mit der ersten Verbindungsleitung 302-1 verbunden sein, so dass die Heizleitung 301 und die Kühlleitung 302 verbunden sind. Somit sind drei Kühlwasserleitungen mit dem zweiten Richtungsumschaltventil 320 verbunden, um sich so am zweiten Richtungsumschaltventil 320 zu treffen, und das zweite Richtungsumschaltventil 320 mag ein Dreiwege-Richtungsumschaltventil sein, das dazu in der Lage ist, einen Zustand einzustellen, in dem die drei Kühlwasserleitungen miteinander verbunden sind oder blockiert sind.
  • Die zweite Kühlwasserpumpe 420 ist ein Mittel zum Pumpen des Kühlwassers, so dass das Kühlwasser entlang der Kühlleitung 302 zirkuliert. Außerdem ist die zweite Kühlwasserpumpe 420 in der ersten Verbindungsleitung 302-1 zwischen dem ersten Richtungsumschaltventil 410 und dem zweiten Richtungsumschaltventil 320 installiert, so dass das Kühlwasser durch eine Betätigung der zweiten Kühlwasserpumpe 420 von dem zweiten Richtungsumschaltventil 320 in Richtung des ersten Richtungsumschaltventils 410 fließen kann.
  • Das erste Richtungsumschaltventil 410 ist dasselbe wie beschrieben in der Heizleitung 301.
  • Die elektrische Komponente 460 ist in der zweiten Verbindungsleitung 302-2, die das erste Richtungsumschaltventil 410 und die zweite Kühlwasserzusammenführung 312 verbindet, angeordnet und die elektrische Komponente 460 kann durch das Kühlwasser gekühlt werden. Außerdem kann die elektrische Komponente 460 ein Antriebsmotor, ein Inverter, ein Onboard-Charger (OBC) oder dergleichen sein.
  • Die dritte Kühlwasserpumpe 340 ist ein Mittel zum Pumpen des Kühlwassers, so dass das Kühlwasser entlang der Kühlleitung 302 zirkuliert. Außerdem ist die dritte Kühlwasserpumpe 340 in der Kühlwasserleitung zwischen der ersten Kühlwasserzusammenführung 313 und der Batterie 350 installiert, so dass das Kühlwasser von der dritten Kühlwasserpumpe 340 zu der Batterie 350 fließen kann.
  • Die Batterie 350 ist eine Energiequelle des Fahrzeugs und kann eine Antriebsquelle für verschiedene elektrische Komponenten 460 in dem Fahrzeug sein. Alternativ kann die Batterie 350 dazu dienen, Elektrizität zu speichern, indem sie mit der Brennstoffzelle verbunden wird, oder um von außen zugeführte Elektrizität zu speichern. Außerdem kann die Batterie 350 in einer Kühlwasserleitung zwischen der dritten Kühlwasserpumpe 340 und dem dritten Richtungsumschaltventil 330 angeordnet sein. Somit kann die Batterie 350 durch Wärmeaustausch mit dem fließenden Kühlwasser gekühlt oder erwärmt werden.
  • Die erste Kühlwasserzusammenführung 313 ist, in der Fließrichtung des Kühlwassers, in einer Kühlwasserleitung an dem Ende des zweiten Richtungsumschaltventils 320 installiert und die erste Kühlwasserzusammenführung 313 ist verbunden, so dass sich drei Kühlwasserleitungen treffen. Somit ist die erste Kühlwasserzusammenführung 313 installiert, so dass beide Seite davon mit der Kühlleitung 302 verbunden sind, und die dritte Verbindungsleitung 302-3 kann mit einer unteren Seite davon verbunden sein. Hier kann die dritte Verbindungsleitung 302-3 verbunden sein, um durch den Kühler 252 zu führen.
  • Die zweite Kühlwasserzusammenführung 312 kann an einem Punkt installiert sein, an dem die Rückseite der zweiten Verbindungsleitung 302-2 die Kühlleitung 302 trifft, und ist verbunden, so dass sich drei Kühlwasserleitungen an der zweiten Kühlwasserzusammenführung 312 treffen. Somit ist die zweite Kühlwasserzusammenführung 312 installiert, so dass beide Seiten davon in der Kühlleitung 302 verbunden sind, und die zweite Verbindungsleitung 302-2 kann mit einer oberen Seite davon verbunden sein.
  • Der Kühler 252 ist derselbe wie in der Heizleitung 301 beschrieben.
  • Das dritte Richtungsumschaltventil 330 ist in der Kühlwasserleitung zwischen der Batterie 350 und der zweiten Kühlwasserzusammenführung 312 installiert, und zwei Kühlwasserrohre sind mit dem dritten Richtungsumschaltventil 330 verbunden, und die dritte Verbindungsleitung 302-3 ist mit einer oberen Seite des dritten Richtungsumschaltventils 330 verbunden, so dass die Batterie 350 und die dritte Verbindungsleitung 302-3 parallel verbunden sein können. Dabei kann das zweite Richtungsumschaltventil 320 ein Dreiwege-Richtungsumschaltventil sein, das in der Lage ist, einen Zustand einzustellen, in dem die drei Kühlwasserleitungen miteinander verbunden sind oder blockiert sind.
  • Außerdem kann die Klimaanlage 150 an einer Seite davon ein Gebläse 152 installiert haben, um Luft zu blasen, und eine Temperaturkontrollklappe 151 kann innerhalb der Klimaanlage 150 installiert sein. Außerdem können der Verdampfer 242 und die Heizeinrichtung 440, die in der Klimaanlage angeordnet sein, so angeordnet und konfiguriert sein, dass die gemäß der Betätigung der Temperaturkontrollklappe 151 von dem Gebläse 152 ausgestoßene Luft nur durch den Verdampfer 242 geleitet und dann in den Innenraum eingeführt werden kann, oder kann durch den Verdampfer 242 strömen und dann durch die Heizeinrichtung 440 strömen, um in den Innenraum eingeleitet zu werden.
  • Nachfolgend wird ein Betrieb gemäß des Betriebsmodus des Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Maximaler Kühlmodus
  • Die 2 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Betriebszustand in einem maximalen Kühlmodus des Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
  • Mit Bezug auf die 2 arbeitet der Kompressor 210 in der Kühlmittelzirkulationsleitung 200, und ein Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck wird aus dem Kompressor 210 ausgestoßen. Außerdem wird das von dem Kompressor 210 ausgestoßene Kühlmittel durch einen Wärmeaustausch mit Kühlwasser in dem wassergekühlten Kondensator 220 gekühlt. Danach strömt das in dem wassergekühlten Kondensator 220 gekühlte Kühlmittel durch das erste Expansionsventil 225 in einem komplett geöffneten Zustand in Richtung des luftgekühlten Kondensators 230 und fließt in den luftgekühlten Kondensator 230, und wird gekühlt durch den Wärmeaustausch mit externer Luft in dem luftgekühlten Kondensator 230. Somit dienen sowohl der wassergekühlte Kondensator 220 als der luftgekühlte Kondensator 230 als Kondensatoren zum Kondensieren des Kühlmittels. Das kondensierte Kühlmittel wird dann abgezweigt von dem Kühlmittel-Abzweigungsstück 241, so dass ein Teil des Kühlmittels durch den Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 strömt und dann durch das zweite Expansionsventil 240 strömt und gedrosselt wird, um das Kühlmittel zu expandieren, und danach strömt das expandierte Kühlmittel durch den Verdampfer 242 und tauscht Wärme mit der von dem Gebläse 152 der Klimaanlage 150 geblasenen Luft aus, um das Kühlmittel zu verdampfen um die Luft zu kühlen, so dass die gekühlte Luft dem Innenraum des Fahrzeugs zugeführt wird, um die Kühlung des Innenraums zu erzielen. Außerdem strömt das in dem Verdampfer 242 verdampfte Kühlmittel durch den Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 und tauscht Wärme mit dem Kühlmittel aus, bevor es in das zweite Expansionsventil 240 fließt und dann wieder durch den Kompressor 210 in den Akkumulator 260 fließt. Außerdem wird der Rest des von dem Kühlmittel-Abzweigungsstück 241 abgezweigten Kühlmittels gedrosselt, während es durch das dritte Expansionsventil strömt, um das Kühlmittel zu expandieren, und danach strömt das expandierte Kühlmittel durch den Kühler 252 und tauscht Wärme mit dem Kühlwasser aus, so dass das Kühlmittel verdampfen kann, um das Kühlwasser zu kühlen. Außerdem strömt das in dem Kühler 252 verdampfte Kühlmittel durch den Akkumulator 260 und fließt wieder in den Kompressor 210. Dabei mag das Kühlmittel mittels des ersten Expansionsventils 225 nicht durch die erste Kühlmittelleitung 232 fließen. Auf diese Art werden das Kühlmittel, das durch den Verdampfer 242 geströmt ist, und das Kühlmittel, das durch den Kühler 252 geströmt ist, in dem Akkumulator 260 vereinigt und in den Kompressor 210 eingeführt, und das Kühlmittel wird zirkuliert, während der oben beschriebene Prozess wiederholt wird.
  • Unterdessen zirkuliert das Kühlwasser der Kühlwasserzirkulationsleitung durch die Betätigung der ersten Kühlwasserpumpe 450, der zweiten Kühlwasserpumpe 420, und der dritten Kühlwasserpumpe 340. Außerdem kann das Kühlwasser, das durch den wassergekühlten Kondensator 220, die elektrische Komponente 460 und die Batterie 350 strömt, durch das Kühlwasser gekühlt werden, und das erwärmte Kühlwasser kann gekühlt werden durch einen Wärmeaustausch mit externer Luft durch den Betrieb des Kühlventilators 311 in dem elektrischen Radiator 310. Zu diesem Zeitpunkt können das erste Richtungsumschaltventil 410 und das zweite Richtungsumschaltventil 320 in eine Richtung eingestellt sein, die die Heizleitung 301 und die Kühlleitung 302 verbindet. Im größeren Detail können, in dem ersten Richtungsumschaltventil 10, eine obere Seite und eine linke Seite miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt, und eine untere Seite und eine rechte Seite können miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt. Außerdem können, in dem zweiten Richtungsumschaltventil 320, eine linke Seite und eine untere Seite miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt, und eine Verbindung zu einer rechten Seite kann blockiert sein. Außerdem können, in dem dritten Richtungsumschaltventil 330, eine obere Seite und eine rechte Seite miteinander verbunden sein und eine linke Seite kann blockiert sein.
  • Im Ergebnis wird ein Kreislauf, in dem das Kühlwasser zirkuliert, indem es von dem elektrischen Radiator 310 aus der Reihe nach durch den Reservoirtank 370, das zweite Richtungsumschaltventil 320, die zweite Kühlwasserpumpe 420, das erste Richtungsumschaltventil 410, den wassergekühlten Kondensator 220, die erste Kühlwasserpumpe 450, die Kühlwasserheizung 430, die Heizeinrichtung 440, das erste Richtungsumschaltventil 410, die elektrische Komponente 460 und die zweite Kühlwasserzusammenführung 312 strömt, und dann wieder in den elektrischen Radiator 310 fließt, wiederholt. Hier mag das Kühlwasser mittels des zweiten Richtungsumschaltventils 320 nicht von dem zweiten Richtungsumschaltventil 320 zu der ersten Kühlwasserzusammenführung 313 fließen, und das Kühlwasser mag nicht mittels des dritten Richtungsumschaltventils 330 von dem dritten Richtungsumschaltventil 330 zu der zweiten Kühlwasserzusammenführung 312 fließen. Außerdem wird ein Kreislauf, in dem das Kühlwasser zirkuliert, indem es von dem Kühler 252 aus der Reihe nach durch die erste Kühlwasserzusammenführung 313, die dritte Kühlwasserpumpe 340, die Batterie 350, und das dritte Richtungsumschaltventil strömt, und dann zurück in den Kühler 252 fließt, wiederholt. Somit bilden die Batterie 350 und der Kühler 252 eine Kühlleitung mit einer separaten geschlossenen Schleife, durch die das Kühlwasser zirkuliert wird durch das zweite Richtungsumschaltventil 320 und das dritte Richtungsumschaltventil 330, so dass die Batterie 350 separat gekühlt werden kann.
  • Hier mag der maximale Kühlmodus genutzt werden, wenn die Temperatur der externen Luft in dem Bereich von 30 bis 45°C ist, und zu dieser Zeit kann der Kompressor 210 mit einer maximalen Rotationsgeschwindigkeit rotiert werden. Außerdem ist, wenn die Kühlung der Batterie 350 nicht notwendig ist, das dritte Expansionsventil 251 blockiert, so dass das Kühlmittel nicht in Richtung des Kühlers 252 strömen kann, und zu dieser Zeit mag die dritte Kühlwasserpumpe 340 nicht betrieben werden.
  • Milder Kühlmodus
  • Die 3 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Betriebszustand in einem milden Kühlmodus des Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
  • Mit Bezug auf die 3 arbeitet der Kompressor 210 in der Kühlmittelzirkulationsleitung 200, und ein Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck wird von dem Kompressor 210 ausgestoßen. Außerdem wird das von dem Kompressor 210 ausgestoßene Kühlmittel gekühlt durch einen Wärmeaustausch mit Kühlwasser in dem wassergekühlten Kondensator 220. Danach strömt das in dem wassergekühlten Kondensator 220 gekühlte Kühlmittel durch das erste Expansionsventil 225 in einem vollständig geöffneten Zustand in Richtung des luftgekühlten Kondensators 230 und fließt in den luftgekühlten Kondensator 230, und wird in dem luftgekühlten Kondensator 230 mittels Wärmeaustausch mit externer Luft gekühlt. Somit dienen sowohl der wassergekühlte Kondensator 220 als auch der luftgekühlte Kondensator 230 als Kondensatoren zum Kondensieren des Kühlmittels. Das kondensierte Kühlmittel strömt dann durch das Kühlmittel-Abzweigungsstück 241, strömt durch den Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 und wird dann gedrosselt, während es durch das zweite Expansionsventil 240 strömt, um das Kühlmittel zu expandieren, und danach strömt das expandierte Kühlmittel durch den Verdampfer 242 und tauscht Wärme mit der von dem Gebläse 152 der Klimaanlage 150 geblasenen Luft aus, um das Kühlmittel zu verdampfen, um die Luft zu kühlen, so dass die gekühlte Luft dem Innenraum des Fahrzeugs zugeführt wird, um die Kühlung des Innenraums zu erzielen. Außerdem strömt das in dem Verdampfer 242 verdampfte Kühlmittel durch den Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 und tauscht Wärme mit dem Kühlmittel aus, bevor es in das zweite Expansionsventil 240 strömt und dann durch den Akkumulator 260 wieder in den Kompressor 210 fließt. Zu dieser Zeit mag das Kühlmittel mittels des ersten Expansionsventils 225 nicht durch die erste Kühlmittel-Umgehungsleitung 232 fließen, und das dritte Expansionsventil 251 ist blockiert, so dass das Kühlmittel nicht in den Kühler 252 fließen mag.
  • Somit strömt das Kühlmittel, das durch den Verdampfer 242 geströmt ist, durch den Akkumulator 260 und wird in den Kompressor 210 eingeführt, und das Kühlmittel wird zirkuliert, während der oben beschriebene Prozess wiederholt wird.
  • Derweil zirkuliert das Kühlwasser der Kühlwasserzirkulationsleitung durch die Betätigung der ersten Kühlwasserpumpe 450, der zweiten Kühlwasserpumpe 420, und der dritten Kühlwasserpumpe 340. Außerdem mag das Kühlwasser, das durch den wassergekühlten Kondensator 220, die elektrische Komponente 460, und die Batterie 350 strömt, von dem Kühlwasser gekühlt werden, und das erwärmte Kühlwasser mag gekühlt werden durch Wärmeaustausch mit externer Luft durch Betätigung des Kühlventilators 311 in dem elektrischen Radiator 310. Zu dieser Zeit mögen das erste Richtungsumschaltventil 410 und das zweite Richtungsumschaltventil 350 in eine Richtung eingestellt sein, die die Heizleitung 301 und die Kühlleitung 302 verbindet. Im größeren Detail mögen, in dem ersten Richtungsumschaltventil 410, eine obere Seite und eine linke Seite miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt, und eine untere Seite und eine rechte Seite mögen miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt. Außerdem sind, in dem zweiten Richtungsumschaltventil 320, die linke, untere und rechte Seite der drei Richtungen alle verbunden, so dass das Kühlwasser fließen mag. Zusätzlich mögen, in dem dritten Richtungsumschaltventil 330, die linke Seite und die rechte Seite miteinander verbunden sein und eine obere Seite mag blockiert sein.
  • Im Ergebnis wird ein Kreislauf, in dem das Kühlwasser zirkuliert, indem es von dem elektrischen Radiator 310 der Reihe nach durch den Reservoirtank 370, das zweite Richtungsumschaltventil 220, die zweite Kühlwasserpumpe 420, das erste Richtungsumschaltventil 410, den wassergekühlten Kondensator 220, die erste Kühlwasserpumpe 450, die Kühlwasserheizung 430, die Heizeinrichtung 440, das erste Richtungsumschaltventil 410, die elektrische Komponente 460 und die zweite Kühlwasserzusammenführung strömt, und dann wieder in den elektrischen Radiator 310 fließt, wiederholt. Außerdem wird ein Kreislauf, in dem ein Teil des Kühlwassers zirkuliert, indem es zu der rechten Seite durch das zweite Richtungsumschaltventil 320 strömt, strömend durch die erste Kühlwasserzusammenführung 313, die dritte Kühlwasserpumpe 340, die Batterie 350, das dritte Richtungsumschaltventil 330, und die zweite Kühlwasserzusammenführung 312, und dann wieder in dem elektrischen Radiator 310 strömend, wiederholt. Zu dieser Zeit mag das Kühlwasser, das durch die elektrische Komponente 460 geströmt ist, und das Kühlwasser, das durch die Batterie 350 geströmt ist, bei der zweiten Kühlwasserzusammenführung 312 vereinigt werden und in den elektrischen Radiator 310 fließen.
  • Hier mag der milde Kühlmodus genutzt werden, wenn die Temperatur der externen Luft in dem Bereich von 15 bis 25°C ist, und zu dieser Zeit mag, weil die Batterie von dem elektrischen Radiator gekühlt werden mag, das Kühlmittel davon abgehalten werden, durch den Kühler zu zirkulieren, und somit kann die für den Antrieb des Kompressors verbrauchte Energie reduziert werden.
  • Batteriededizierter Kühlmodus
  • Die 4 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Betriebszustand in einem batteriededizierten Kühlmodus des Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
  • Mit Bezug auf die 4 arbeitet der Kompressor 210 in der Kühlmittelzirkulationsleitung 200, und ein Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck wird von dem Kompressor 210 ausgestoßen. Außerdem wird das von dem Kompressor 210 ausgestoßene Kühlmittel gekühlt durch einen Wärmeaustausch mit Kühlwasser in dem wassergekühlten Kondensator 220. Danach strömt das in dem wassergekühlten Kondensator 220 gekühlte Kühlmittel durch das erste Expansionsventil 225 in einem komplett geöffneten Zustand in Richtung des luftgekühlten Kondensators 230 und fließt dann in den luftgekühlten Kondensator 230, und wird in dem luftgekühlten Kondensator 230 gekühlt durch einen Wärmeaustausch mit externer Luft. Somit dienen sowohl der wassergekühlte Kondensator 220 als auch der luftgekühlte Kondensator 230 beide als Kondensatoren zum Kondensieren des Kühlmittels. Das kondensierte Kühlmittel strömt dann durch das Kühlmittel-Abzweigungsstück 241, strömt durch den Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233, und wird dann gedrosselt, während es durch das dritte Expansionsventil 251 strömt, um das Kühlmittel zu expandieren, und danach tauscht das expandierte Kühlmittel Wärme mit dem Kühlwasser, während es durch den Kühler 252 strömt, um das Kühlwasser zu kühlen, während das Kühlmittel verdampft wird, und das Kühlen der Batterie 250 wird erreicht unter Verwendung des gekühlten Kühlwassers. Außerdem strömt das durch den Kühler 252 verdampfte Kühlmittel durch den Akkumulator 260 und fließt wieder in den Kompressor 210. Zu dieser Zeit mag das Kühlmittel mittels des ersten Expansionsventils 252 nicht durch die erste Kühlmittel-Umgehungsleitung 232 fließen, und das zweite Expansionsventil 240 ist blockiert, so dass das Kühlmittel nicht zu dem Verdampfer 242 fließen mag. Somit wird das Kühlmittel zirkuliert, während der oben beschriebene Prozess wiederholt wird.
  • Derweil wird das Kühlwasser der Kühlwasserzirkulationsleitung zirkuliert durch den Betrieb der ersten Kühlwasserpumpe 450, der zweiten Kühlwasserpumpe 420, und der dritten Kühlwasserpumpe 340. Zusätzlich mag das Kühlmittel, das durch den wassergekühlten Kondensator 220, die elektrische Komponente 460, und die Batterie 350 strömt, durch das Kühlwasser gekühlt werden, und das erwärmte Kühlwasser mag gekühlt werden durch einen Wärmeaustausch mit externer Luft durch den Betrieb des Kühlventilators 311 in dem elektrischen Radiator 310. Zu dieser Zeit mögen das erste Richtungsumschaltventil 410 und das zweite Richtungsumschaltventil 320 eingestellt sein in eine Richtung, die die Heizleitung 301 und die Kühlleitung 302 verbindet. Im größeren Detail mögen, in dem ersten Richtungsumschaltventil 410, eine obere Seite und eine linke Seite miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt, und eine untere Seite und eine rechte Seite mögen miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt. Zusätzlich mögen, in dem zweiten Richtungsumschaltventil 320, eine linke Seite und eine untere Seite miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt, und eine Verbindung zu einer rechten Seite mag blockiert sein. Außerdem mögen, in dem dritten Richtungsumschaltventil 330, eine obere Seite und eine rechte Seite miteinander verbunden sein und eine linke Seite mag blockiert sein.
  • Im Ergebnis wird ein Kreislauf, in dem das Kühlwasser zirkuliert wird, in dem es von dem elektrischen Radiator 310 aus der Reihe nach durch den Reservoirtank 370, das zweite Richtungsumschaltventil 320, die zweite Kühlwasserpumpe 420, das erste Richtungsumschaltventil 410, dem wassergekühlten Kondensator 220, die erste Kühlwasserpumpe 450, die Kühlwasserheizung 430, die Heizeinrichtung 440, das erste Richtungsumschaltventil 410, die elektrische Komponente 460, und die zweite Kühlwasserzusammenführung 312 strömt, und dann wieder in den elektrischen Radiator 310 fließt, wiederholt. Hier mag mittels des zweiten Richtungsumschaltventils 320 das Kühlwasser nicht von dem zweiten Richtungsumschaltventil 320 zu der ersten Kühlwasserzusammenführung 313 fließen, und das Kühlwasser mag mittels des dritten Richtungsumschaltventils 330 nicht von dem dritten Richtungsumschaltventil 330 zu der zweiten Kühlwasserzusammenführung 312 fließen. Außerdem wird ein Kreislauf, von dem das Kühlwasser zirkuliert, indem es von dem Kühler 252 aus der Reihe nach durch die erste Kühlwasserzusammenführung 313, die dritte Kühlwasserpumpe 340, die Batterie 350, und das dritte Richtungsumschaltventil 330 strömt, und dann in den Kühler 252 zurückfließt, wiederholt. Somit bilden die Batterie 350 und der Kühler 252 eine Kühlleitung mit einer separaten geschlossenen Schleife, durch die das Kühlwasser zirkuliert wird durch das zweite Richtungsumschaltventil 320 und das dritte Richtungsumschaltventil 330, so dass die Batterie 350 separat gekühlt werden mag.
  • Hier mag der batteriededizierte Kühlmodus genutzt werden, wenn eine schnelle Ladung der Batterie erfordert wird, ohne den Innenraum zu kühlen. Zu dieser Zeit mag der Kompressor 210 mit einer maximalen Rotationsgeschwindigkeit rotiert werden.
  • Maximaler Heizmodus
  • Die 5 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Betriebszustand in einem maximalen Heizmodus des Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
  • Mit Bezug auf die 5 arbeitet der Kompressor 210 in der Kühlmittelzirkulationsleitung 200, und ein Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck wird von dem Kompressor 210 ausgestoßen. Außerdem wird das von dem Kompressor 210 ausgestoßene Kühlmittel gekühlt mittels Wärmeaustausch mit Kühlwasser in dem wassergekühlten Kondensator 220. Danach wird das in dem wassergekühlten Kondensator 220 gekühlte Kühlmittel gedrosselt und expandiert, während es durch das erste Expansionsventil 225 strömt, und das expandierte Kühlmittel strömt durch den luftgekühlten Kondensator 230 und tauscht Wärme mit externer Luft aus, um das Kühlmittel zu verdampfen, um Wärme von der externen Luft zu absorbieren. Anschließend strömt das Kühlmittel durch das Kühlmittel-Abzweigungsstück 41, strömt durch das dritte Expansionsventil 251 in einem vollständig geöffneten Zustand, und fließt in den Kühler 252, und in dem Kühler 252 mag das Kühlmittel erwärmt werden durch einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem Kühlwasser. Dann strömt das Kühlmittel, das durch den Kühler 252 geströmt ist, durch den Akkumulator 260 und fließt wieder in den Kompressor 210. Zu dieser Zeit mag das Kühlmittel mittels des ersten Expansionsventils 225 nicht durch die erste Kühlmittel-Umgehungsleitung 232 fließen, und das zweite Expansionsventil 240 ist blockiert, so dass das Kühlmittel nicht in den Verdampfer 242 fließen mag. Somit wird das Kühlmittel zirkuliert, während der oben beschriebene Prozess wiederholt wird.
  • Als ein weiteres Beispiel mag das erste Expansionsventil 225 das Kühlmittel zu der ersten Kühlmittel-Umgehungsleitung 232 umleiten anstatt des luftgekühlten Kondensators 230. In einem Winter-Heizmodus mag der luftgekühlte Kondensator 230, der außen platziert ist und Wärme absorbiert, eine Vereisung verursachen gemäß einer niedrigen Außentemperatur. Um die Vereisung zu verhindern wird das Kühlmittel zu der ersten Kühlmittel-Umgehungsleitung 232 umgeleitet, und das Kühlmittel expandiert in dem zweiten Expansionsventil 240 während einer Entfeuchtung oder in dem dritten Expansionsventil 251, wenn Verlustwärme des Kühlwassers in einigen Fällen wiedergewonnen wird. Außerdem mag, in dem Winter-Heizmodus, wenn es eine große Menge von Abwärmerückgewinnung von der Batterie und der elektrischen Komponente gibt, eine Wärmeabstrahlung in dem luftgekühlten Kondensator 230 stattfinden, weil der Druck vor dem Kompressor, also einer Niederdruckseite, sich in der Fließrichtung des Kühlmittels erhöht. Wenn die Wärmeabstrahlung in dem luftgekühlten Kondensator 233 stattfindet, tritt ein Verlust in der Heizleistung auf, und das Kühlmittel wird umgeleitet, um einen solchen Verlust zu vermeiden.
  • Derweil zirkuliert das Kühlwasser der Kühlwasserzirkulationsleitung 300 durch den Betrieb der ersten Kühlwasserpumpe 450 und der zweiten Kühlwasserpumpe 420. Außerdem mag das Kühlwasser erwärmt werden, während es durch den wassergekühlten Kondensator 220 strömt, mag von der Kühlwasserheizung 430 erwärmt werden, mag von Abwärme der elektrischen Komponente 460 erwärmt werden, und mag gekühlt werden, während es durch den Kühler 252 strömt. Zu dieser Zeit mögen das erste Richtungsumschaltventil 410 und das zweite Richtungsumschaltventil 320 eingestellt sein in eine Richtung, die die Heizleitung 301 und die Kühlleitung 302 trennt. In größerem Detail mögen, in dem ersten Richtungsumschaltventil 410, eine obere Seite und eine rechte Seite miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt, und eine untere Seite und eine linke Seite mögen miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt. Außerdem mögen, in dem zweiten Richtungsumschaltventil 320, eine rechte Seite und eine untere Seite miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt, und eine Verbindung zu einer linken Seite mag blockiert sein. Außerdem mögen, in dem dritten Richtungsumschaltventil 330, eine obere Seite und eine linke Seite miteinander verbunden sein und eine rechte Seite mag blockiert sein.
  • Außerdem wird ein Kreislauf, in dem das Kühlwasser der Heizleitung 310 zirkuliert wird, indem es der Reihe nach durch die erste Kühlwasserpumpe 450, die Kühlwasserheizung 430, die Heizeinrichtung 440, das erste Richtungsumschaltventil 410, und den wassergekühlten Kondensator 220 strömt, und wieder in die erste Kühlwasserpumpe 450 fließt, wiederholt. Außerdem wird ein Kreislauf, in dem das Kühlwasser der Kühlleitung 302, die von der Heizleitung 310 getrennt ist, zirkuliert, indem es von der zweiten Kühlwasserpumpe aus der Reihe nach durch das erste Richtungsumschaltventil 410, die elektrische Komponente 460, die zweite Kühlwasserzusammenführung 312, das dritte Richtungsumschaltventil 330, den Kühler 252, die erste Kühlwasserzusammenführung 313, und das zweite Richtungsumschaltventil 320 strömt, und wieder in die zweite Kühlwasserpumpe 420 strömt, wiederholt. Hier mag das Kühlwasser mittels des zweiten Richtungsumschaltventils 320 nicht von dem zweiten Richtungsumschaltventil 320 durch den elektrischen Radiator 310 zu der zweiten Kühlwasserzusammenführung 312 fließen, und das Kühlwasser mag mittels des dritten Richtungsumschaltventils 330 nicht von dem dritten Richtungsumschaltventil 330 durch die Batterie 350 und die dritte Kühlwasserpumpe 340 zu der ersten Kühlwasserzusammenführung 313 fließen. Außerdem wird die Luft erwärmt durch einen Wärmeaustausch mit der Luft, die von dem Gebläse 152 der Klimaanlage 150 geblasen wird, während sie durch die Heizeinrichtung 440 strömt, die Innenraumerwärmung wird erreicht durch das Zuführen der erwärmten Luft in den Innenraum des Fahrzeugs.
  • Zusätzlich mag das Wärmemanagementsystem gemäß der vorliegenden Erfindung außerdem eine Heizung 470 vom Lufterwärmungstyp enthalten, die separat von der Heizleitung 301 konfiguriert ist, und die Luft, die in den Innenraum eingeführt wird, um den Innenraum zu heizen, direkt erwärmt. Somit mag die Heizung 470 vom Lufterwärmungstyp in der Nähe der Heizeinrichtung 440 angeordnet sein, und mag beispielsweise als eine durch Elektrizität betriebene PTC-Heizung gebildet sein, um Luft schnell zu erwärmen. Es ist somit möglich, einen schnellen Effekt der Innenraumerwärmung zu vergrößern. Zu dieser Zeit mag die Heizung 470 vom Lufterwärmungstyp, weil das vorher durch die Kühlwasserheizung 430 erwärmte Kühlwasser in die Heizeinrichtung 440 fließt, eine Niederspannungs-PTC-Heizung mit einer relativ geringen Wärmeerzeugungskapazität verwenden, und kann daher zu einem geringeren Preis konfiguriert werden als eine Hochspannungs-PTC-Heizung. Alternativ mag, obwohl nicht illustriert, wenn die Heizung 470 vom Lufterwärmungstyp in der Nähe der Heizeinrichtung 440 vorgesehen ist, die Kühlwasserheizung 430 in der Kühlleitung 302 benachbart zu der Batterie 350 anstatt in der Heizleitung 301 installiert sein. Somit wird die Heizung vom Lufterwärmungstyp zum Heizen verwendet und die Kühlwasserheizung wird separat verwendet, um die Temperatur der Batterie zu erhöhen, wodurch die Effizienz erhöht wird und eine separate Steuerung der Batterie erlaubt wird.
  • Hier mag der maximale Heizmodus verwendet werden, wenn die Temperatur der externen Luft in dem Bereich von -20°C bis -5°C ist, und mag die Batterie 350 kühlen durch das Ansteuern des dritten Richtungsumschaltventils 330 und der dritten Kühlwasserpumpe 340.
  • Batterieheizmodus
  • Die 6 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Betriebszustand in einem Batterieheizmodus des Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
  • Mit Bezug auf die 6 ist die Kühlmittelzirkulationsleitung 200 nicht in Betrieb und das Kühlmittel wird nicht zirkuliert.
  • Derweil wird das Kühlwasser der Kühlwasserzirkulationsleitung zirkuliert durch den Betrieb der ersten Kühlwasserpumpe 450, der zweiten Kühlwasserpumpe 420, und der dritten Kühlwasserpumpe 340. Außerdem mag das Kühlwasser erwärmt werden durch Abwärme der Kühlwasserheizung 430 und der elektrischen Komponente 460. Zu dieser Zeit mögen das erste Richtungsumschaltventil 410 und das zweite Richtungsumschaltventil 320 eingestellt sein in eine Richtung, die die Heizleitung 301 und die Kühlleitung 302 verbindet. Im größeren Detail mögen, in dem ersten Richtungsumschaltventil 410, eine obere Seite und eine linke Seite miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt, und eine untere Seite und eine rechte Seite mögen miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt. Außerdem mögen, in dem zweiten Richtungsumschaltventil 320, eine rechte Seite und eine untere Seite miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt, und eine Verbindung zu einer linken Seite mag blockiert sein. Außerdem sind, in dem dritten Richtungsumschaltventil 330, die linke, obere und rechte Seite alle miteinander verbunden.
  • Im Ergebnis wird ein Kreislauf, in dem das Kühlwasser zirkuliert wird, indem es von der zweiten Kühlwasserpumpe 420aus der Reihe nach durch das erste Richtungsumschaltventil 410, den wassergekühlten Kondensator 220, die erste Kühlwasserpumpe 450, die Kühlwasserheizung 430, die Heizeinrichtung 440, das erste Richtungsumschaltventil 410, die elektrische Komponente 460, die zweite Kühlwasserzusammenführung 312, das dritte Richtungsumschaltventil 330, den Kühler 252, die erste Kühlwasserzusammenführung 313, und das zweite Richtungsumschaltventil 320 fließt, und dann zurück in die zweite Kühlwasserpumpe 420 fließt, wiederholt. Zu dieser Zeit mag das Kühlwasser, das durch die Batterie 350 strömt, an dem dritten Richtungsumschaltventil 330 zusammengeführt werden und nach oben fließen und dann an der ersten Kühlwasserzusammenführung 313 zu beiden Seiten abgezweigt werden. Hier mag mittels des zweiten Richtungsumschaltventils 320 das Kühlwasser nicht von dem zweiten Richtungsumschaltventil 320 durch den elektrischen Radiator 310 zu der zweiten Kühlwasserzusammenführung 312 fließen. Somit erhöht das erwärmte Kühlwasser die Temperatur der Batterie 350, so dass eine initiale Leistung der Batterie 350 im Winter, wenn die Außentemperatur niedrig ist, schnell verbessert werden kann.
  • Hier mag der Batterieheizmodus verwendet werden, wenn die Temperatur der externen Luft in dem Bereich von -20°C bis -5°C ist.
  • Milder Heizmodus
  • Die 7 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Betriebszustand in einem milden Heizmodus des Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
  • Mit Bezug auf die 7 ist die Kühlmittelzirkulationsleitung 200 nicht in Betrieb und das Kühlmittel wird nicht zirkuliert.
  • Derweil wird das Kühlwasser der Kühlwasserzirkulationsleitung zirkuliert durch den Betrieb der ersten Kühlwasserpumpe 450 und der zweiten Kühlwasserpumpe 420. Außerdem mag das Kühlwasser nur durch Abwärme der elektrischen Komponente 460 erwärmt werden. Zu dieser Zeit mögen das erste Richtungsumschaltventil 410 und das zweite Richtungsumschaltventil 320 eingestellt sein in eine Richtung, die die Heizleitung 301 und die Kühlleitung 302 verbindet. Im größeren Detail mögen, in dem ersten Richtungsumschaltventil 410, eine obere Seite und eine linke Seite miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt, und eine untere Seite und eine rechte Seite mögen miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt. Außerdem mögen, in dem zweiten Richtungsumschaltventil 320, eine rechte Seite und eine untere Seite miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt, und eine Verbindung zu einer linken Seite mag blockiert sein. Außerdem mögen, in dem dritten Richtungsumschaltventil 330, eine linke Seite und eine obere Seite miteinander verbunden sein und eine rechte Seite mag blockiert sein.
  • Im Ergebnis wird ein Kreislauf, in dem das Kühlwasser zirkuliert wird, indem es von der zweiten Kühlwasserpumpe 420 aus der Reihe nach durch das erste Richtungsumschaltventil 410, den wassergekühlten Kondensator 220, die erste Kühlwasserpumpe 450, die Kühlwasserheizung 430, die Heizeinrichtung 440, das erste Richtungsumschaltventil 410, die elektrische Komponente 460, die zweite Kühlwasserzusammenführung 312, das dritte Richtungsumschaltventil 330, den Kühler 252, die erste Kühlwasserzusammenführung 313, und das zweite Richtungsumschaltventil 320 strömt, und dann wieder in die zweite Kühlwasserpumpe 420 fließt, wiederholt. Zu dieser Zeit mag mittels des dritten Richtungsumschaltventils 330 das Kühlwasser nicht von dem dritten Richtungsumschaltventil zu der Batterie 350, der dritten Kühlwasserpumpe 340, und der ersten Kühlwasserzusammenführung 313 fließen, und das Kühlmittel mag mittels des zweiten Richtungsumschaltventils 320 nicht von dem zweiten Richtungsumschaltventil 320 durch den elektrischen Radiator 310 zu der zweiten Kühlwasserzusammenführung 312 fließen. Somit mag, wenn der Heizbedarf gering ist, das Kühlwasser nur durch die Abwärme der elektrischen Komponente 460 erwärmt und für das Heizen des Innenraums verwendet werden.
  • Hier mag der milde Heizmodus verwendet werden, wenn die Temperatur der externen Luft in dem Bereich von 5°C bis 15°C ist.
  • Entfeuchtungsheizmodus
  • Die 8 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Betriebszustand in einem Entfeuchtungs-Heizmodus des Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
  • Mit Bezug auf die 8 arbeitet der Kompressor 210 in der Kühlmittelzirkulationsleitung 300, und ein Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck wird von dem Kompressor 210 ausgestoßen. Außerdem wird das von dem Kompressor 210 ausgestoßene Kühlmittel gekühlt durch einen Wärmeaustausch mit Kühlwasser in dem wassergekühlten Kondensator 220. Anschließend wird das in dem wassergekühlten Kondensator 220 gekühlte Kühlmittel gedrosselt, während es durch das erste Expansionsventil 225 strömt, um das Kühlmittel zu expandieren, das expandierte Kühlmittel strömt durch die erste Kühlmittel-Umgehungsleitung 232 und wird dann an dem Kühlmittel-Abzweigungsstück 241 abgezweigt, so dass ein Teil des Kühlmittels durch den Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 strömt und dann das zweite Expansionsventil 240 umgeht, und danach strömt das Kühlmittel durch den Verdampfer 242 und tauscht Wärme mit der von dem Gebläse 152 der Klimaanlage 150 geblasenen Luft aus, um Feuchtigkeit in der Luft zu entfernen. Außerdem strömt das Kühlmittel, das durch den Verdampfer 242 geströmt ist, durch den Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233, strömt durch den Akkumulator 260 und fließt wieder in den Kompressor 210. Außerdem umgeht der Rest des Kühlmittels, das von dem Abzweigungsstück 241 abgezweigt wurde, das dritte Expansionsventil 251, und danach strömt das Kühlmittel durch den Kühler 252, wird dann in dem Akkumulator 260 zusammengeführt, und fließt in den Kompressor 210, und das Kühlmittel wird zirkuliert, während der oben beschriebene Prozess wiederholt wird. Zu dieser Zeit mag das Kühlmittel aufgrund des ersten Expansionsventils 225 nicht zu dem luftgekühlten Kondensator 230 fließen.
  • Somit mag, beim Entfeuchtungsheizen, wenn der luftgekühlte Kondensator 230 Wärme absorbiert, die Wärmeabsorptionsleistung in dem Verdampfer 242 unzureichend sein, und, wenn der luftgekühlte Kondensator 230 Wärme abstrahlt, mag die Heizleistung verschlechtert sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umgeht das Kühlmittel den luftgekühlten Kondensator 230, um solche Probleme zu vermeiden, wodurch die Entfeuchtungsheizleistung ausreichend sichergestellt wird.
  • Derweil wird das Kühlwasser der Kühlwasserzirkulationsleitung zirkuliert durch den Betrieb der ersten Kühlwasserpumpe 450 und der zweiten Kühlwasserpumpe 420. Außerdem mag das Kühlwasser nur durch die Abwärme der elektrischen Komponente 460 erwärmt werden. Zu dieser Zeit mögen das erste Richtungsumschaltventil 410 und das zweite Richtungsumschaltventil 320 eingestellt sein in eine Richtung, die die Heizleitung 301 und die Kühlleitung 302 trennt. In größerem Detail mögen, in dem ersten Richtungsumschaltventil 410, eine obere Seite und eine rechte Seite miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt, und eine untere Seite und eine linke Seite mögen miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt. Außerdem mögen, in dem zweiten Richtungsumschaltventil 320, eine rechte Seite und eine untere Seite miteinander verbunden sein, so dass das Kühlwasser fließt, und eine Verbindung mit einer linken Seite mag blockiert sein. Außerdem mögen, in dem dritten Richtungsumschaltventil 330, eine linke Seite und eine obere Seite miteinander verbunden sein, und eine rechte Seite mag blockiert sein.
  • Außerdem wird ein Kreislauf, in dem das Kühlwasser der Heizleitung 301 zirkuliert wird, indem es der Reihe nach durch die erste Kühlwasserpumpe 450, die Kühlwasserheizung 430, die Heizeinrichtung 440, das erste Richtungsumschaltventil 410, und den wassergekühlten Kondensator 220 strömt, und dann wieder in die erste Kühlwasserpumpe 450 fließt, wiederholt. Außerdem wird ein Kreislauf, in dem das Kühlwasser der Kühlleitung 302, die von der Heizleitung 301 getrennt ist, zirkuliert wird, indem es von der zweiten Kühlwasserpumpe 420 aus der Reihe nach durch das erste Richtungsumschaltventil 410, die elektrische Komponente 460, die zweite Kühlwasserzusammenführung 312, das dritte Richtungsumschaltventil 330, den Kühler 252, die erste Kühlwasserzusammenführung 313, und das zweite Richtungsumschaltventil 320 strömt, und danach wieder in die zweite Kühlwasserpumpe 420 fließt, wiederholt. Zu dieser Zeit mag das Kühlwasser aufgrund des dritten Richtungsumschaltventils 330 nicht von dem dritten Richtungsumschaltventil zu der Batterie 350, der dritten Kühlwasserpumpe 340, und der ersten Kühlwasserzusammenführung 313 fließen, und das Kühlwasser mag mittels des zweiten Richtungsumschaltventils 320 nicht von dem zweiten Richtungsumschaltventil 320 durch den elektrischen Radiator 310 zu der zweiten Kühlwasserzusammenführung 312 fließen. Hier mag die Kühlwasserheizung 430 nicht betrieben werden, und die Luft, die entfeuchtet wird, während sie durch den Verdampfer 242 strömt, wird erwärmt, während sie durch die Heizeinrichtung 440 strömt, und mag für das Heizen des Innenraums verwendet werden.
  • Hier mag der Entfeuchtungs-Heizmodus benutzt werden, wenn die Temperatur der externen Luft in dem Bereich von 5°C bis 15°C ist.
  • Die 9 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Wärmemanagementsystem gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert, und die 10 und 11 sind Konzeptdiagramme, die einen Fluss von Kühlwasser in einer Kühlwasserzirkulationsleitung gemäß dem Öffnen und Schließen eines Absperrventils in der 9 illustrieren.
  • Mit Bezug auf die 9 mag die Kühlleitung 302 weiter eine vierte Verbindungsleitung 302-4 enthalten, die die erste Verbindungsleitung 302-1 und die zweite Verbindungsleitung 302-2 verbindet, und ein Absperrventil 360 mag in der vierten Verbindungsleitung 302-4 installiert sein, so dass das Absperrventil 360 parallel mit dem ersten Richtungsumschaltventil 410 angeordnet sein mag.
  • Somit mag, in einem normalen Zustand wie illustriert in der 10, in einem Zustand, in dem das Absperrventil 360 blockiert ist, die elektrische Komponente gekühlt werden unter Verwendung des Flusses von Kühlwasser, und wenn der Kühlbedarf der elektrischen Komponente 460 groß ist, mag das Absperrventil 360 wie in der 11 illustriert geöffnet werden, um die elektrische Komponente unter Verwendung kühleren Kühlwassers zu kühlen.
  • Außerdem mag ein Kühlwassertemperatursensor 461, in der Fließrichtung des Kühlwassers, nahe an der Vorderseite der elektrischen Komponente 460 installiert sein, und das Kühlen der elektrischen Komponente 460 mag gesteuert werden durch das Steuern des Öffnens und Schließens des Absperrventils 360 gemäß der Temperatur des Kühlwassers, die durch den Kühlwassertemperatursensor 461 gemessen wurde.
  • Die 12 bis 15 sind Konfigurationsdiagramme, die Beispiele einer Kühlmittelzirkulationsleitung gemäß der vorliegenden Erfindung illustrieren.
  • Mit Bezug auf die 12 mag die Kühlmittelzirkulationsleitung 200 den Kompressor 210, den wassergekühlten Kondensator 220, das erste Expansionsventil 225, den luftgekühlten Kondensator 230, das Rückschlagventil 231, die erste Kühlmittel-Umgehungsleitung 232, das Kühlmittel-Abzweigungsstück 241, das zweite Expansionsventil 240, den Verdampfer 242, den Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233, den Akkumulator 260, das dritte Expansionsventil 251 und den Kühler 252 wie in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben enthalten. Hier mag das zweite Expansionsventil 240 ein elektronisches Expansionsventil 240a sein, das in der Lage ist, komplett zu öffnen, komplett zu schließen, und eine Flussrate elektronisch zu steuern, um das Kühlmittel zu drosseln. Zu dieser Zeit misst das elektronische Expansionsventil 240a die Temperatur und den Druck einer Rückseite des Verdampfers 242 in der Fließrichtung des Kühlmittels mittels eines Sensors, und das Ventil mag unter Verwendung eines solchen Werts angesteuert werden.
  • Außerdem mag, mit Bezug auf die 13, das zweite Expansionsventil 240, das zwischen dem Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 und dem Verdampfer 242 in der Kühlmittelzirkulationsleitung 200 angeordnet ist, ein mechanisches Expansionsventil 240b sein, in dem eine Flussrate zum Drosseln des Kühlmittels mechanisch gemäß der Temperatur des fließenden Kühlmittels eingestellt wird. Außerdem mag die Kühlmittelzirkulationsleitung 200 weiter eine zweite Kühlmittel-Umgehungsleitung 234, die parallel mit dem mechanischen Expansionsventil 240b verbunden ist, und ein Dreiwegeumschaltventil 240-1, installiert an einem Punkt, an dem das Kühlmittel abgezweigt wird zu der Seite des mechanischen Expansionsventils 240b und der zweiten Kühlmittel-Umgehungsleitung 234, enthalten. Hier mag das mechanische Expansionsventil 240b nicht vollständig geöffnet oder komplett geschlossen sein, und mag mechanisch nur die gedrosselte Flussrate einstellen. Entsprechend kann der Fluss des Kühlmittels eingestellt werden durch das Dreiwegeumschaltventil 240-1, und gemäß der Betätigung des Dreiwegeumschaltventils 240-1 mag das Kühlmittel nur zu dem mechanischen Expansionsventil 240b fließen, das Kühlmittel mag nur zu der zweiten Kühlmittel-Umgehungsleitung 234 fließen, oder das Kühlmittel mag zu beiden Seiten nicht fließen.
  • Alternativ mag, wie in der 14 illustriert, nachdem das Kühlmittel aus dem Kühlmittel-Wärmeaustauscher 233 kommt und zu der Seite des mechanischen Expansionsventils 240b und der zweiten Kühlmittel-Umgehungsleitung 243 abgezweigt ist, ein zweites Öffnungs-/Schließventil 240-3 auf der Seite des mechanischen Expansionsventils 240b installiert sein, und ein erstes Öffnungs-/Schließventil 240-2 mag in der zweiten Kühlmittel-Umgehungsleitung 234 installiert sein. Somit ergibt sich ein Vorteil, dass ein Temperatursensor und ein Drucksensor in der Fließrichtung des Kühlmittels an der Rückseite des Verdampfers 242 nicht erforderlich sind und eine Logik zum Ansteuern des zweiten Expansionsventils 240 nicht erforderlich ist.
  • Zusätzlich mag, mit Bezug auf die 15, das zweite Expansionsventil 240, das in der Kühlmittelzirkulationsleitung 200 zwischen dem Kühlmittel und Wärmeaustauscher 233 und dem Verdampfer 242 angeordnet ist, ein mechanisches Expansionsventil sein, das integriert ist mit einem elektronischen Öffnungs-/Schließventil 240c, in dem eine Flussrate zum Drosseln des Kühlmittels mechanisch eingestellt wird gemäß der Temperatur des fließenden Kühlmittels und das elektronische Öffnungs-/Schließventil ist integral ausgebildet. Außerdem mag die Kühlmittelzirkulationsleitung 200 weiter eine zweite Kühlmittel-Umgehungsleitung 234, die parallel geschaltet ist mit dem mechanischen Expansionsventil integriert mit einem elektronischen Öffnungs-/Schließventil 240c, und ein erstes Öffnungs-/Schließventil 240-2, das in der zweiten Kühlmittel-Umgehungsleitung 234 nachdem das Kühlmittel abgezweigt wird installiert ist, enthalten. Hier mag das mechanische Expansionsventil integriert mit dem elektronischen Öffnungs-/Schließventil 240c mechanisch die gedrosselte Flussrate steuern, und mag nicht vollständig geöffnet, aber mag komplett geschlossen sein. Somit mag, verglichen mit der Verwendung eines mechanischen Expansionsventils und eines Zweiwegeumschaltventils (Öffnungs-/Schließventil), die Konfiguration vereinfacht werden durch die Verwendung des mechanischen Expansionsventils integriert mit einem elektronischen Öffnungs-/Schließventil 240c, das integral konfiguriert ist.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und mag vielfältig angewendet werden. Außerdem mag die vorliegende Erfindung vielfältig geändert werden durch Fachleute auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, ohne von dem Geist der vorliegenden Erfindung, die in den Ansprüchen beansprucht ist, abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 150:
    Klimaanlage, 151: Temperaturkontrollklappe, 152: Gebläse
    200:
    Kühlmittelzirkulationsleitung, 210: Kompressor
    220:
    wassergekühlter Kondensator, 225: erstes Expansionsventil
    230:
    luftgekühlter Kondensator, 231: Rückschlagventil
    232:
    erste Kühlmittel-Umgehungsleitung, 233: Kühlmittel-Wärmeaustauscher
    234:
    zweite Kühlmittel-Umgehungsleitung, 240: zweites Expansionsventil
    240a:
    elektronisches Expansionsventil, 240b: mechanisches Expansionsventil
    240c:
    mechanisches Expansionsventil integriert mit einem elektronischen Öffnungs-/Schließventil
    240-1:
    Dreiwegeumschaltventil, 240-2: erstes Öffnungs-/Schließventil
    240-3:
    zweites Öffnungs-/Schließventil, 241: Kühlmittel-Abzweigungsstück
    242:
    Verdampfer, 251: drittes Expansionsventil
    252:
    Kühler, 260: Akkumulator
    300:
    Kühlwasserzirkulationsleitung, 301: Heizleitung, 302: Kühlleitung
    302-1:
    erste Verbindungsleitung, 302-2: zweite Verbindungsleitung, 302-3: dritte Verbindungsleitung
    301:
    elektrischer Radiator, 311: Kühlventilator
    312:
    zweite Kühlwasserzusammenführung, 313: erste Kühlwasserzusammenführung
    320:
    zweites Richtungsumschaltventil, 330: drittes Richtungsumschaltventil
    340:
    dritte Kühlwasserpumpe, 350: Batterie
    360:
    Absperrventil, 370: Reservoirtank
    410:
    erstes Richtungsumschaltventil, 420: zweite Kühlwasserpumpe
    430:
    Kühlwasserheizung, 440: Heizeinrichtung
    450:
    erste Kühlwasserpumpe, 460: elektrische Komponente
    461:
    Kühlwassertemperatursensor, 470: Heizung vom Lufterwärmungstyp
  • 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
    • KR 20180007021 A [0005]

Claims (19)

  1. Ein Wärmemanagementsystem enthaltend: eine Kühlmittelzirkulationsleitung (200), die einen Kompressor (210), einen wassergekühlten Kondensator (220), ein erstes Expansionsventil (225), einen luftgekühlten Kondensator (230), ein zweites Expansionsventil (240), einen Verdampfer (242), einen Kühlmittel-Wärmeaustauscher (233) zum gegenseitigen Austauschen von Wärme zwischen einem Kühlmittel, das in das zweite Expansionsventil (240) fließt, und einem Kühlmittel, das von dem Verdampfer (242) ausgestoßen wird, und eine erste Kühlmittel-Umgehungsleitung (232), die es dem Kühlmittel, das durch den wassergekühlten Kondensator (220) strömt, erlaubt, das erste Expansionsventil und den luftgekühlten Kondensator (230) zu umgehen und das Kühlmittel zirkulieren lässt, um den Innenraum zu kühlen, eine Wärmeleitung (301), die den Innenraum heizt durch das Zirkulieren von Kühlwasser, das wärmeausgetauscht ist mit dem Kühlmittel durch den wassergekühlten Kondensator (220), und eine Kühlleitung (302), die eine Batterie (350) und eine elektrische Komponente (460) kühlt durch das Zirkulieren von Luft oder dem Kühlwasser, das wärmeausgetauscht ist mit dem Kühlmittel.
  2. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei die erste Kühlmittel-Umgehungsleitung (232) in einem Kühlmodus nicht verwendet wird, und das Kühlmittel in einem Heizmodus fließen lässt.
  3. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei die erste Kühlmittel-Umgehungsleitung (232) in einem Kühlmodus nicht verwendet wird, und das Kühlmittel in einem Entfeuchtungs-Heizmodus fließen lässt.
  4. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei der Kühlmittel-Wärmeaustauscher (233) in einem Kühlmodus Wärme austauscht zwischen einem Kühlmittel, das in das zweite Expansionsventil (240) fließt, und Kühlmittel, das von dem Verdampfer (242) ausgestoßen wird, und in einem Heizmodus Wärme nicht austauscht zwischen dem Kühlmittel, das in das zweite Expansionsventil (240) fließt, und dem Kühlmittel, das von dem Verdampfer (242) ausgestoßen wird.
  5. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei die Kühlmittelzirkulationsleitung (200) weiter ein Rückschlagventil (231) enthält, das, in einer Fließrichtung des Kühlmittels, zwischen einer Rückseite des luftgekühlten Kondensators (230) und einer Rückseite der Kühlmittel-Umgehungsleitung (232) installiert ist.
  6. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei die Kühlleitung (302) eine erste Verbindungsleitung (302-1) enthält, die von einer Seite der Kühlleitung (302) abzweigt und mit der Heizleitung (301) verbunden ist; und eine zweite Verbindungsleitung (302-2), die von der anderen Seite der Kühlleitung (302) abzweigt und mit der Heizleitung (301) verbunden ist, enthält.
  7. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 6, wobei die erste Verbindungsleitung (302-1), die zweite Verbindungsleitung (302-2), und die Heizleitung (301) mit einem ersten Richtungsumschaltventil (410) verbunden sind, und die Kühlleitung (302) und die Heizleitung (301) miteinander verbunden sind oder voneinander getrennt sind mittels des ersten Richtungsumschaltventils (410).
  8. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 7, wobei die elektrische Komponente (460) in der zweiten Verbindungsleitung (302-2) angeordnet ist.
  9. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 8, wobei die Kühlleitung (302) weiter eine vierte Verbindungsleitung (302-4), die die erste Verbindungsleitung (302-1) und die zweite Verbindungsleitung (302-2) miteinander verbindet, und ein Absperrventil (360), das in der vierten Verbindungsleitung (302-4) installiert und parallel zu dem ersten Richtungsumschaltventil (410) angeordnet ist, enthält.
  10. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 9, wobei die Kühlleitung (302) weiter einen Kühlwasser-Temperatursensor (461) enthält, der in einer Fließrichtung des Kühlwassers vor der elektrischen Komponente (460) installiert ist.
  11. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei die Kühlmittelzirkulationsleitung (200) weiter ein drittes Expansionsventil (251) zum Drosseln, Vorbeileiten oder Blockieren eines Flusses des Kühlmittels, das von dem wassergekühlten Kondensator (220) ausgestoßen wird, und einen Kühler (252), der Wärme zwischen dem Kühlmittel, das von dem dritten Expansionsventil (251) ausgestoßen wird, und dem Kühlwasser der Kühlleitung (302) austauscht, enthält.
  12. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 11, wobei der Kühlmittel-Wärmeaustauscher (233) parallel mit dem luftgekühlten Kondensator (230) und dem Kühler (252) verbunden ist.
  13. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 11, wobei die Kühlleitung (302) eine dritte Verbindungsleitung (302-3) enthält, die parallel zu der Batterie (350) verbunden ist und durch den Kühler (252) verläuft, und die dritte Verbindungsleitung (302-3) über ein drittes Richtungsumschaltventil (330) mit der Kühlleitung (302) verbunden ist, sodass mittels des dritten Richtungsumschaltventils (330) das Kühlwasser in die dritte Verbindungsleitung (302-3) fließt oder das Fließen blockiert wird.
  14. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei die Kühlleitung (302) einen elektrischen Radiator (310) zum Kühlen des Kühlwassers mittels Luft enthält.
  15. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei die Heizleitung (301) eine Heizeinrichtung (440), die den Innenraum heizt unter Verwendung von erwärmter Luft durch das Austauschen von Wärme zwischen Kühlwasser, das durch den wassergekühlten Kondensator (220) wärmeausgetauscht ist mit dem Kühlmittel, und Luft, die in den Innenraum strömt, und eine Kühlwasserheizung (430), die in der Fließrichtung des Kühlwassers vor der Heizeinrichtung (440) angeordnet ist, um das Kühlwasser zu erwärmen, enthält.
  16. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei die Heizleitung (301) eine Heizeinrichtung (440) enthält, die den Innenraum heizt unter Verwendung von erwärmter Luft durch das Austauschen von Wärme zwischen Kühlwasser, das wärmeausgetauscht ist mit dem Kühlmittel durch den wassergekühlten Kondensator (220), und Luft, die in den Innenraum fließt, und weiter eine Heizung (470) vom Lufterwärmungstyp enthält, die separat von der Heizleitung (301) konfiguriert ist und die Luft, in den Innenraum fließt, direkt erwärmt, um den Innenraum zu heizen.
  17. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei das zweite Expansionsventil (240) zwischen dem Kühlmittel-Wärmeaustauscher (230) und dem Verdampfer (442) angeordnet ist, das zweite Expansionsventil (240) ein mechanisches Expansionsventil (240b) ist, in dem eine Flussrate zum Drosseln des Kühlmittels mechanisch angepasst wird gemäß einer Temperatur des fließenden Kühlmittels, und die Kühlmittelzirkulationsleitung (200) weiter eine zweite Kühlmittel-Umgehungsleitung (234), die parallel mit dem mechanischen Expansionsventil (240b) verbunden ist; und ein Dreirichtungs-Umschaltventil (240-1), das an einem Punkt, an dem das Kühlmittel abzweigt zu der Seite des mechanischen Expansionsventils (240b) und der zweiten Kühlmittel-Umgehungsleitung (234), installiert ist, enthält.
  18. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei das zweite Expansionsventil (240) zwischen dem Kühlmittel-Wärmeaustauscher (233) und dem Verdampfer (242) angeordnet ist, das zweite Expansionsventil (240) ein mechanisches Expansionsventil (240b) ist, in dem eine Flussrate zum Drosseln des Kühlmittels mechanisch angepasst wird gemäß einer Temperatur des fließenden Kühlmittels, und die Kühlmittelzirkulationsleitung (200) weiter eine zweite Kühlmittel-Umgehungsleitung (234), die parallel mit dem mechanischen Expansionsventil (240b) verbunden ist; ein erstes Öffnungs-/Schließventil (240-2) installiert in der zweiten Kühlmittel-Umgehungsleitung (234), nachdem das Kühlmittel abzweigt; und ein zweites Öffnungs-/Schließventil (240-3) installiert an der Seite des mechanischen Expansionsventils (240), nachdem das Kühlmittel abgezweigt ist, enthält.
  19. Das Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei das zweite Expansionsventil (240) zwischen dem Kühlmittel-Wärmeaustauscher (233) und dem Verdampfer (242) angeordnet ist, das zweite Expansionsventil (240) ein mechanisches Expansionsventil integriert mit einem elektronischen Öffnungs-/Schließventil (240c), in dem eine Flussrate zum Drosseln des Kühlmittels mechanisch angepasst wird gemäß einer Temperatur des fließenden Kühlmittels, ist, und das elektronische Öffnungs-/Schließventil integral ausgebildet ist, und die Kühlmittelzirkulationsleitung (200) weiter eine zweite Kühlmittel-Umgehungsleitung (234), die parallel verbunden ist mit dem mechanischen Expansionsventil integriert mit einem elektronischen Öffnungs-/Schließventil (240c) ist; und ein erstes Öffnungs-/Schließventil (240-2) installiert in der zweiten Kühlmittel-Umgehungsleitung (234), nachdem das Kühlmittel abgezweigt ist, enthält.
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