DE112019006348T5 - Wärmemanagementsystem - Google Patents

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Hae-Jun Lee
In-Guk Hwang
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Hanon Systems Corp
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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wärmemanagementsystem mit: einer Kältemittelzirkulationsleitung mit einem Kompressor, einem Verdichter zum Verdichten und Abgeben eines Kältemittels, einem Kondensator vom Wasserkühlungstyp zum Kondensieren des verdichteten Kältemittels unter Verwendung von Kühlwasser, einem ersten Expansionsventil zum Expandieren des kondensierten Kältemittels und einem Verdampfer vom Wasserkühlungstyp zum Verdampfen des expandierten Kältemittels unter Verwendung von Kühlwasser; einer Heizleitung mit einem Heizkern, der das im Kondensator vom Wasserkühlungstyp ausgetauschte Kühlwasser umwälzt und dadurch klimatisierte Luft zum Heizen erzeugt eine Kühlleitung (305) mit einem Kabinenkühler (520), der das Kühlwasser umwälzt, das in dem wassergekühlten Verdampfer (242) Wärme ausgetauscht hat, und dadurch klimatisierte Luft zum Kühlen erzeugt; und einer Kühlleitung (302), die je nach Kühl-/Heizmodus mit der Heizleitung verbunden oder von ihr getrennt ist und eine Batterie (350) und eine elektrische Komponente (460) kühlt. Das Wärmemanagementsystem ermöglicht ein effizientes Wärmemanagement für eine elektrischen Komponente und eine Batterie in einem Fahrzeug zusätzlich zur Kühlung und Heizung des Fahrzeugs und kann die Leistung der Wärmepumpe und die Systemeffizienz verbessern.

Description

  • [Gebiet der Technik]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wärmemanagementsystem bzw. Wärmehaushaltssystem und insbesondere ein System, das nicht nur die Kühlung und Heizung eines Fahrzeugs verwaltet, sondern auch die Wärme einer elektrischen Komponente und einer Batterie im Fahrzeug verwaltet.
  • [Technischer Hintergrund]
  • Im Automobilbereich wird das Elektrofahrzeug als Umsetzung einer umweltfreundlichen Technologie und als Lösung für die Energieverknappung hervorgehoben.
  • Das Elektrofahrzeug kann mit einem Motor betrieben werden, der durch die Aufnahme von elektrischer Energie aus einer Batterie oder einer Brennstoffzelle angetrieben wird, und somit weniger Kohlenstoff emittieren und weniger Lärm erzeugen. Darüber hinaus kann das Elektrofahrzeug umweltfreundlich sein, weil das Fahrzeug den Motor energieeffizienter nutzt als einen herkömmlichen Motor.
  • Allerdings kann das Elektrofahrzeug beim Betrieb der Batterie und des Antriebsmotors viel Wärme erzeugen, so dass ein Wärmemanagement des Fahrzeugs wichtig ist. Außerdem dauert es lange, bis die Batterie wieder aufgeladen ist, und es kann daher wichtig sein, die Nutzungszeit der Batterie effizient zu verwalten. Insbesondere ein Kältemittelkompressor des Elektrofahrzeugs, der zur Klimatisierung der Innenraumluft angetrieben wird, wird ebenfalls mit Strom betrieben. Daher kann es noch wichtiger sein, die Nutzungszeit der Batterie effizient zu verwalten. Darüber hinaus können der Antriebsmotor und ein Wechselrichter mehr Wärme erzeugen als eine andere elektrische Komponente wie die Batterie oder ein Ladegerät. Es ist daher notwendig, den Antriebsmotor auf eine angemessene Temperatur zu kühlen. Zu diesem Zweck ist ein Wärmetauscher zur Kühlung des Antriebsmotors erforderlich, der eine höhere Kühlleistung aufweist.
  • Wenn sich ein Wärmemanagementsystem im Wärmepumpenmodus befindet, kann das in den Kompressor strömende Kältemittel aufgrund eines Kältemittel-Wärmetauschers einen niedrigeren Druck aufweisen, und dementsprechend funktioniert die Wärmepumpe möglicherweise nicht als Wärmepumpe oder hat eine schlechtere Leistung und Effizienz.
  • [Dokument aus dem Stand der Technik]
  • [Patentdokument]
  • KR 2014-0147365 A (30. Dezember 2014)
  • [ Offenbarung]
  • [Technische Aufgabe]
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wärmemanagementsystem bereitzustellen, das in der Lage ist, nicht nur die Kühlung und Heizung eines Fahrzeugs zu verwalten, sondern auch die Wärme einer elektrischen Komponente und einer Batterie im Fahrzeug effizient zu verwalten und die Leistung der Wärmepumpe und die Effizienz des Systems zu verbessern.
  • [Technische Lösung]
  • In einem allgemeinen Aspekt umfasst ein Wärmemanagementsystem: eine Kältemittelzirkulationsleitung 200 mit einem Kompressor 210, der ein Kältemittel komprimiert und ausstößt, einem wassergekühlten Kondensator 220, der das komprimierte Kältemittel unter Verwendung von Kühlwasser kondensiert, einem ersten Expansionsventil 240, das das kondensierte Kältemittel expandiert, und einem wassergekühlten Verdampfer 242, der das expandierte Kältemittel unter Verwendung des Kühlwassers verdampft; einem ersten Expansionsventil 240, das das kondensierte Kältemittel expandiert, und einem wassergekühlten Verdampfer 242, der das expandierte Kältemittel unter Verwendung des Kühlwassers verdampft; einer Heizleitung 301, die einen Heizkern 440 enthält, der klimatisierte Luft zum Heizen erzeugt, indem er das durch den wassergekühlten Kondensator 220 wärmeausgetauschte Kühlwasser zirkulieren lässt; einer Klimatisierungsleitung 305, die einen Kabinenkühler 520 enthält, der klimatisierte Luft zum Kühlen erzeugt, indem er das durch den wassergekühlten Verdampfer 242 wärmeausgetauschte Kühlwasser zirkulieren lässt; und einer Kühlleitung 302, die mit der Heizleitung 301 verbunden oder von ihr getrennt ist, um eine Batterie 350 und ein elektrisches Bauteil 460 auf der Basis eines Kühl-/Heizmodus zu kühlen.
  • Zusätzlich kann die Klimatisierungsleitung 305 den Kabinenkühler 520 umfassen, der einen Innenraum unter Verwendung von Luft kühlt, die dadurch gekühlt wird, dass das Kühlwasser, das mit dem Kältemittel durch den wassergekühlten Verdampfer 242 wärmegetauscht wird, und die in den Innenraum strömende Luft miteinander wärmegetauscht werden können, und eine vierte Kühlwasserpumpe 510, die zwischen dem wassergekühlten Verdampfer 242 und dem Kabinenkühler 520 angeschlossen ist, und die Kühlwasserleitung, an der der wassergekühlte Verdampfer 242, die vierte Kühlwasserpumpe 510 und der Kabinenkühler 520 miteinander verbunden sind, kann einen geschlossenen Kreislauf bilden.
  • Darüber hinaus kann das Wärmemanagementsystem eine Klimaanlage 150 mit einem Gebläse 152 umfassen, das Luft in den Innenraum bläst, wobei der wassergekühlte Verdampfer 242 und die vierte Kühlwasserpumpe 510 außerhalb der Klimaanlage 150 angeordnet sein können und der Kabinenkühler 520 innerhalb der Klimaanlage 150 angeordnet ist.
  • Zusätzlich kann die Klimatisierungsleitung 305 einen Vorratsbehälter 530 enthalten, der zwischen der vierten Kühlwasserpumpe 510 und dem Kabinenkühler 520 angeschlossen ist.
  • Darüber hinaus kann ein Kältemittel-Wärmetauscher 233 das in das erste Expansionsventil 240 strömende Kältemittel und das aus dem wassergekühlten Verdampfer 242 austretende Kältemittel im Kühlmodus miteinander in Wärmeaustausch bringen, und er kann das in das erste Expansionsventil 240 strömende Kältemittel und das aus dem wassergekühlten Verdampfer 242 austretende Kältemittel im Heizmodus nicht miteinander in Wärmeaustausch bringen.
  • Zusätzlich kann die Kühlleitung 302 eine erste Verbindungsleitung 302-1 enthalten, 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.
  • Darüber hinaus können die erste Anschlussleitung 302-1, die zweite Anschlussleitung 302-2 und die Heizleitung 301 mit einem ersten Richtungsschaltventil 410 verbunden sein, und die Kühlleitung 302 und die Heizleitung 301 können durch das erste Richtungsschaltventil 410 miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden.
  • Zusätzlich kann das elektrische Bauteil 460 an der zweiten Anschlussleitung 302-2 angeordnet sein.
  • Zusätzlich kann die Kühlleitung 302 eine vierte Verbindungsleitung 302-4, die die erste Verbindungsleitung 302-1 und die zweite Verbindungsleitung 302-2 miteinander verbindet, und ein Absperrventil 360, das an der vierten Verbindungsleitung 302-4 installiert und parallel zum ersten Richtungsschaltventil 410 angeordnet ist, umfassen.
  • Darüber hinaus kann die Kühlleitung 302 einen Kühlwassertemperatursensor 461 enthalten, der in Strömungsrichtung des Kühlwassers vor dem elektrischen Bauteil 460 installiert ist.
  • Zusätzlich kann die Kältemittelkreislaufleitung 200 ein zweites Expansionsventil 251, das das hinter dem wassergekühlten Kondensator 220 abgezweigte Kältemittel in einer Richtung verteilt, in der das Kältemittel fließt, einen Kühler 252 und einen Kältemittelwärmetauscher 233 enthalten, der es ermöglicht, dass das in das erste Expansionsventil 240 fließende Kältemittel und das vom wassergekühlten Verdampfer 242 abgegebene Kältemittel miteinander wärmegetauscht werden, wobei der Kältemittelwärmetauscher 233 parallel zum Kühler 252 geschaltet ist.
  • Außerdem kann der Kältemittel-Wärmetauscher 233 mit dem wassergekühlten Verdampfer 242 in Reihe geschaltet werden.
  • Zusätzlich kann die Kühlleitung 302 eine dritte Verbindungsleitung 302-3 umfassen, die parallel zur Batterie 350 geschaltet ist und durch die Kältemaschine 252 verläuft, wobei die dritte Verbindungsleitung 302-3 durch ein drittes Richtungsumschaltventil 330 mit der Kühlleitung 302 verbunden ist und das Kühlwasser in die dritte Verbindungsleitung 302-3 fließt oder durch das dritte Richtungsumschaltventil 330 am Einfließen gehindert wird.
  • Zusätzlich kann die Kältemittelkreislaufleitung 200 einen Akkumulator 260 enthalten, der zwischen dem wassergekühlten Verdampfer 242 und dem Kompressor 210 angeordnet und dazwischen geschaltet ist.
  • Zusätzlich kann die Kühlleitung 302 einen elektrischen Radiator 310 enthalten, der das Kühlwasser mit Luft kühlt.
  • Zusätzlich kann die Heizleitung 301 einen Heizkörper bzw. Heizkern 440 umfassen, der den Innenraum mit Luft beheizt, die dadurch erwärmt wird, dass das Kühlwasser, das mit dem Kältemittel durch den wassergekühlten Kondensator 220 wärmegetauscht wird, und die in den Innenraum strömende Luft miteinander wärmegetauscht werden, sowie einen Kühlwassererhitzer 430, der vor dem Heizkern 440 in einer Richtung angeordnet ist, in der das Kühlwasser strömt, und der das Kühlwasser erwärmt.
  • Zusätzlich kann die Heizleitung 301 einen Heizkern 440 enthalten, der den Innenraum mit Luft beheizt, die dadurch erwärmt wird, dass das Kühlwasser, das mit dem Kältemittel durch den wassergekühlten Kondensator 220 wärmeausgetauscht wird, und die in den Innenraum strömende Luft miteinander wärmeausgetauscht werden, und kann außerdem eine luftbeheizte Heizung 470 enthalten, die getrennt von der Heizleitung 301 ausgebildet ist und den Innenraum durch direkte Erwärmung der in den Innenraum strömenden Luft beheizt.
  • Darüber hinaus kann das zweite Expansionsventil 251 in einem milden Kühlbetrieb gesperrt werden, damit das Kältemittel nicht durch den Chiller bzw. Wärmetauscher bzw. das Kühlaggregat 252 fließt.
  • Außerdem darf in einem Batterieheizbetrieb das Kältemittel nicht durch die Kältemittelkreislaufleitung 200 und das Kühlwasser nicht durch die Klimatisierungsleitung 305 zirkulieren.
  • Darüber hinaus kann es vorkommen, dass in einem milden Heizbetrieb das Kältemittel nicht durch die Kältemittelkreislaufleitung 200 und das Kühlwasser nicht durch die Klimatisierungsleitung 305 zirkuliert wird.
  • [Vorteilhafte Wirkungen]
  • Wie oben dargelegt, kann die vorliegende Erfindung ein Wärmemanagementsystem bereitstellen, das nicht nur die Kühlung und Heizung eines Fahrzeugs verwaltet, sondern auch die Wärme einer elektrischen Komponente und einer Batterie im Fahrzeug effizient verwaltet.
  • Außerdem kann die Kühlleitung, die das Kühlwasser verwendet, zur Kühlung des Fahrzeuginnenraums verwendet werden, und die Kältemittelzirkulationsleitung, in der das Kältemittel zirkuliert, kann daher eher im Fahrzeugäußeren als im Fahrzeuginnenraum angeordnet sein. Dementsprechend kann die Kältemittelleitung eine kürzere Länge haben und somit eine Füllmenge des Kältemittels reduzieren, und die Komponenten der Kältemittelkreislaufleitung können modularisiert werden.
  • Zusätzlich kann ein hocheffizientes natürliches Kältemittel als Kältemittel in der Kältemittelkreislaufleitung verwendet werden, wodurch der Wirkungsgrad des Wärmemanagementsystems verbessert wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Wärmemanagementsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Wärmemanagementsystem in einem maximalen Kühlmodus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
    • 3 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Wärmemanagementsystem in einem milden Kühlmodus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
    • 4 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Wärmemanagementsystem in einem maximalen Heizmodus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
    • 5 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Wärmemanagementsystem in einem milden Heizmodus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
    • 6 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Wärmemanagementsystem in einem Batterieheizmodus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
    • 7 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Wärmemanagementsystem in einem Entfeuchtungs- und Heizmodus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
    • 8 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Wärmemanagementsystem in einem Entfeuchtungs- und Heizmodus gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
    • 9 ist ein Blockdiagramm, das ein Wärmemanagementsystem gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 10 bis 12 sind Blockdiagramme, die jeweils ein Wärmemanagementsystem gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • [Beste Ausführungsform]
  • Nachfolgend wird ein Wärmemanagementsystem der vorliegenden Erfindung mit der oben beschriebenen Konfiguration unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Wärmemanagementsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Bezugnehmend auf 1 kann das Wärmemanagementsystem der vorliegenden Erfindung grob eine Kältemittelkreislaufleitung 200, eine Klimatisierungsleitung 305, die einen Fahrzeuginnenraum unter Verwendung von Kühlwasser kühlt, das mit einem Kältemittel auf der Kältemittelkreislaufleitung 200 wärmeausgetauscht wird, und eine Kühlwasserzirkulationsleitung 300, die den Innenraum und die Kühlkomponenten erwärmt, indem das Kühlwasser durch sie hindurch zirkuliert, umfassen. Zusätzlich kann die Kühlwasserkreislaufleitung 300 eine Heizleitung 301 zum Beheizen des Innenraums und eine Kühlleitung 302 zum Kühlen einer elektrischen Komponente 460 und einer Batterie 350 enthalten.
  • Die Kältemittelkreislaufleitung 200 kann einen Kompressor 210, einen wassergekühlten Verflüssiger 220, eine Kältemittelverzweigung 241, ein erstes Expansionsventil 240, einen wassergekühlten Verdampfer 242, einen Kältemittelwärmetauscher 233, einen Akkumulator 260, ein zweites Expansionsventil 251 und einen Kühler 252 enthalten.
  • Der Kompressor 210 kann ein elektrischer Kompressor sein, der durch die Aufnahme von elektrischer Energie angetrieben wird, das Kältemittel ansaugt und komprimiert und dann das Kältemittel in Richtung des wassergekühlten Verflüssigers 220 ausstößt.
  • Der wassergekühlte Verflüssiger 220 kann es ermöglichen, dass das vom Kompressor 210 abgegebene Kältemittel mit dem Kühlwasser wärmegetauscht wird, das Kältemittel zu einem flüssigen Kältemittel kondensiert und das flüssige Kältemittel zum wassergekühlten Verdampfer 242 oder zum Kaltwassersatz 252 geleitet wird.
  • Die Kältemittelverzweigung 241 kann hinter dem wassergekühlten Verflüssiger 220 in einer Richtung gebildet werden, in der das Kältemittel fließt, und von der Kältemittelverzweigung 241 können zwei Leitungen abgezweigt werden, wobei eine Leitung mit dem wassergekühlten Verdampfer 242 und die andere Leitung mit der Kältemaschine 252 verbunden werden kann.
  • Das erste Expansionsventil 240 und das zweite Expansionsventil 251 können dazu dienen, das Kältemittel zu drosseln bzw. einen Durchfluss des Kältemittels zu ermöglichen oder zu sperren. Darüber hinaus können das erste Expansionsventil 240 und das zweite Expansionsventil 251 parallel zueinander angeordnet sein. Das heißt, die beiden Kältemittelleitungen können von der Kältemittelverzweigung 241 abgezweigt sein, wobei das erste Expansionsventil 240 an einer der beiden abgezweigten Kältemittelleitungen und das zweite Expansionsventil 251 an der anderen Kältemittelleitung angeordnet sein kann. Dabei kann das erste Expansionsventil 240 vor dem wassergekühlten Verdampfer 242 und das zweite Expansionsventil 251 vor dem Kaltwassersatz 252 angeordnet sein.
  • Der wassergekühlte Verdampfer 242 kann in Strömungsrichtung des Kältemittels hinter dem ersten Expansionsventil 240 angeordnet sein und kann mit dem Kühlwasser wärmegetauscht werden, wenn das Kältemittel hindurchfließt. Außerdem kann der wassergekühlte Verdampfer 242 außerhalb einer Klimaanlage 150 eines Fahrzeugs angeordnet sein.
  • Der Kältemittel-Wärmetauscher 233 kann zur Verbesserung der Kühlleistung dienen, indem das in das erste Expansionsventil 240 strömende Kältemittel und das aus dem wassergekühlten Verdampfer 242 austretende Kältemittel miteinander wärmegetauscht werden. Dabei kann eine Kältemitteleintrittsleitung, durch die der Kältemittelzweig 241 und das erste Expansionsventil 240 miteinander verbunden sind und durch die das Kältemittel in den wassergekühlten Verdampfer 242 strömt, durch den Kältemittelwärmetauscher 233 führen, eine Kältemittelaustrittsleitung, durch die der wassergekühlte Verdampfer 242 und der Akkumulator 260 miteinander verbunden sind und durch die das Kältemittel aus dem wassergekühlten Verdampfer 242 austritt, durch den Kältemittel-Wärmetauscher 233 strömen kann, und das Kältemittel, das durch die Kältemitteleinlassleitung strömt, und das Kältemittel, das durch die Kältemittelauslassleitung strömt, können miteinander wärmeausgetauscht werden. Daher kann das Kältemittel weiter abgekühlt werden, bevor es durch den Kältemittel-Wärmetauscher 233 in das erste Expansionsventil 240 strömt. Durch den wassergekühlten Verdampfer 242 ist es somit möglich, die Kühlleistung zu verbessern und gleichzeitig den Wirkungsgrad eines Kühlsystems zu erhöhen. Insbesondere kann der Kältemittel-Wärmetauscher 233 mit dem Kaltwassersatz 252 parallelgeschaltet werden. Das heißt, der Kältemittel-Wärmetauscher 233 kann neben dem wassergekühlten Verdampfer 242 und nicht in der Kältemittelleitung in Reihe zwischen dem wassergekühlten Verflüssiger 220 und dem Kühler 252 angeordnet sein. Der Kältemittel-Wärmetauscher 233 und der wassergekühlte Verdampfer 242 können somit in Reihe angeordnet und miteinander verbunden werden. Wenn der Kältemittel-Wärmetauscher 233 in Reihe zwischen dem wassergekühlten Verflüssiger 220 und dem Kühler 252 angeordnet ist, kann diese Anordnung einen Druckabfall auf einem Teil des Niederdrucks ermöglichen und die Heizleistung in einem Heizmodus verringern. Wird dagegen der Kältemittel-Wärmetauscher 233 parallel dazu geschaltet, kann sowohl die Heizleistung als auch die Kühlleistung erhöht werden. Der Grund dafür ist, dass im Heizbetrieb kein Kältemittel-Wärmetauscher 233 zwischen dem wassergekühlten Verflüssiger 220 und dem Kaltwassersatz 252 in einem Kältemittelstrom vorhanden ist.
  • Der Kühler 252 kann in Strömungsrichtung des Kältemittels hinter dem zweiten Expansionsventil 251 angeordnet sein und mit dem Kühlwasser in Wärmeaustausch treten, um das Kühlwasser zu kühlen. Daher können das erste Expansionsventil 240 und der wassergekühlte Verdampfer 242 ein Paar bilden, und das zweite Expansionsventil 251 und der Kühler 252 können ein weiteres Paar bilden. Diese beiden Paare können parallel zueinander in der Kältemittelleitung angeordnet sein. Darüber hinaus können die Kältemittelleitungen jeweils hinter dem wassergekühlten Verdampfer 242 und dem Kühler 252 in Strömungsrichtung des Kältemittels zu einer einzigen Kältemittelleitung zusammengeführt werden.
  • Darüber hinaus kann der Speicher 260 das flüssige Kältemittel und ein gasförmiges Kältemittel voneinander trennen und nur das gasförmige Kältemittel dem Kompressor 210 zuführen. Hier kann der Akkumulator 260 an einem Punkt angeordnet sein, an dem die jeweiligen Kältemittelleitungen hinter dem wassergekühlten Verdampfer 242 und der Kältemaschine 252 zusammenlaufen und dazwischen verbunden sind. Der Druckspeicher 260 kann in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Verdichter 210 angeordnet sein.
  • Die Klimatisierungsleitung 305 kann den wassergekühlten Verdampfer 242, einen Kabinenkühler 520, einen Vorratsbehälter 530 und eine vierte Kühlwasserpumpe 510 umfassen. Dabei kann die Kühlwasserleitung, an der der wassergekühlte Verdampfer 242, der Kabinenkühler 520, der Vorratsbehälter 530 und die vierte Kühlwasserpumpe 510 miteinander verbunden sind, einen geschlossenen Kreislauf bilden.
  • Am wassergekühlten Verdampfer 242 können das Kältemittel und das Kühlwasser beim Durchströmen wie oben beschrieben miteinander wärmegetauscht werden.
  • Der Kabinenkühler 520 kann als luftgekühlter Verdampfer fungieren, und das Kühlwasser, das durch Wärmeaustausch mit dem Kältemittel, das durch den wassergekühlten Verdampfer 242 fließt, gekühlt wird, kann durch den Kabinenkühler 520 fließen. Darüber hinaus kann der Kabinenkühler 520 im Inneren der Klimaanlage 150 angeordnet sein, und die vom Gebläse 152 der Klimaanlage strömende Luft kann gekühlt werden, während sie durch den Kabinenkühler 520 strömt, und die konditionierte Luft zur Kühlung kann dem Fahrzeuginnenraum zugeführt werden, um zur Kühlung des Fahrzeuginnenraums verwendet zu werden.
  • Der Vorratsbehälter 530 kann das Kühlwasser speichern und unzureichendes Kühlwasser in der Kühlwasserleitung nachfüllen.
  • Die vierte Kühlwasserpumpe 510 kann dazu dienen, das Kühlwasser zu pumpen, so dass das Kühlwasser durch die Klimatisierungsleitung 305 zirkuliert wird. Darüber hinaus kann die vierte Kühlwasserpumpe 510 an der Kühlwasserleitung zwischen dem wassergekühlten Verdampfer 242 und dem Vorratsbehälter 530 installiert sein und das Kühlwasser durch Betätigung der vierten Kühlwasserpumpe 510 umwälzen.
  • Hier können der Vorratsbehälter 530 und die vierte Kühlwasserpumpe 510 außerhalb des Klimagerätes 150 angeordnet sein.
  • Daher kann im Wärmemanagementsystem der vorliegenden Erfindung die Kühlleitung, die das Kühlwasser verwendet, zur Kühlung des Fahrzeuginnenraums verwendet werden, und die Kältemittelzirkulationsleitung, durch die das Kältemittel zirkuliert, kann daher im Fahrzeugaußenraum und nicht im Fahrzeuginnenraum angeordnet werden. Dementsprechend kann eine Kältemittelleitung eine kürzere Länge haben und somit eine Füllmenge des Kältemittels reduzieren, und die Komponenten der Kältemittelkreislaufleitung können modularisiert werden. Darüber hinaus kann ein hocheffizientes natürliches Kältemittel als Kältemittel in der Kältemittelkreislaufleitung verwendet werden, wodurch sich der Wirkungsgrad des Wärmemanagementsystems verbessert.
  • Die Heizleitung 301 kann den wassergekühlten Kondensator 220, eine erste Kühlwasserpumpe 450, einen Kühlwassererhitzer 430, einen Heizkern 440 und ein erstes Richtungsschaltventil 410 enthalten.
  • Am wassergekühlten Verdampfer 220 können das Kältemittel und das Kühlwasser während des Durchlaufs, wie oben beschrieben, miteinander wärmeausgetauscht werden.
  • Die erste Kühlwasserpumpe 450 kann ein Mittel zum Pumpen des Kühlwassers sein, so dass das Kühlwasser durch die Heizleitung 301 zirkuliert, und die erste Kühlwasserpumpe 450 kann in Fließrichtung des Kühlwassers hinter dem wassergekühlten Typkondensator 220 angeordnet und an der Kühlwasserleitung installiert sein.
  • Die Kühlwasserheizung 430 kann eine Vorrichtung sein, die das Kühlwasser erwärmt, und kann hinter der ersten Kühlwasserpumpe 450 und vor dem Heizkern 440 in Strömungsrichtung des Kühlwassers angeordnet und dazwischengeschaltet sein. Darüber hinaus kann die Kühlwasserheizung 430 betrieben werden, wenn eine Temperatur des Kühlwassers unter einer vorbestimmten Temperatur liegt, und kann in verschiedenen Formen, wie z. B. einer Induktionsheizung, einer Seed-Heizung, einer PTC-Heizung (positiver Temperaturkoeffizient), einer Folienheizung und dergleichen, die unter Verwendung der elektrischen Leistung Wärme erzeugen können, ausgeführt werden.
  • Der Heizkern 440 kann innerhalb der Klimaanlage 150 des Fahrzeugs angeordnet sein, und die vom Gebläse 152 eingeblasene Luft kann beim Durchströmen des Heizkerns 440 erwärmt werden, und die aufbereitete Luft zum Heizen kann dem Fahrzeuginnenraum zugeführt werden, um den Fahrzeuginnenraum zu heizen. Darüber hinaus kann der Heizkern 440 in Fließrichtung des Kühlwassers hinter dem Kühlwassererhitzer 430 angeordnet und mit diesem verbunden sein.
  • Das erste Richtungsschaltventil 410 kann zwischen dem Heizungskern 440 und dem wassergekühlten Kondensator 220 installiert werden und kann so konfiguriert sein, dass es selektiv mit der Heizleitung 301 und der Kühlleitung 302 verbunden oder von diesen getrennt werden kann, was im Folgenden beschrieben wird. Im Einzelnen kann das erste Richtungsschaltventil 410 an der Heizleitung 301 installiert werden, und zwei Kühlwasserleitungsrohre können mit dem ersten Richtungsschaltventil 410 verbunden werden, wobei eine Leitung, d.h. die erste Verbindungsleitung 302-1, die von einer Seite der Kühlleitung 302 abzweigt, mit dem ersten Richtungsschaltventil 410 verbunden werden kann, und die andere Leitung, d.h. die zweite Verbindungsleitung 302-2, die von der anderen Seite der Kühlleitung 302 abzweigt, mit dem ersten Richtungsschaltventil 410 verbunden werden kann. Das heißt, es können vier Kühlwasserleitungen miteinander verbunden sein und sich im ersten Richtungsschaltventil 410 treffen. Das erste Richtungsschaltventil 410 kann ein Vier-Wege-Schaltventil sein, das einen Zustand steuern kann, in dem die vier Kühlwasserleitungen miteinander verbunden oder voneinander getrennt sind.
  • Die Kühlleitung 302 kann einen elektrischen Heizkörper 310, einen Vorratstank 370, ein zweites Richtungsschaltventil 320, eine zweite Kühlwasserpumpe 420, das erste Richtungsschaltventil 410, das elektrische Bauteil 460 und einen ersten Kühlwasseranschluss 313, einen zweiten Kühlwasseranschluss 312, eine dritte Kühlwasserpumpe 340, die Batterie 350, den Kühler 252 und ein drittes Richtungsschaltventil 330 umfassen.
  • Der elektrische Kühler 310 kann ein Kühler sein, der das mit der elektrischen Komponente 460 oder der Batterie 350 ausgetauschte Kühlwasser kühlt, und der elektrische Kühler 310 kann ein luftgekühlter Typ sein, der ein Kühlgebläse 311 verwendet.
  • Der Vorratsbehälter 370 kann das Kühlwasser speichern und unzureichendes Kühlwasser in der Kühlwasserleitung nachfüllen, und der Vorratsbehälter 370 kann in der Kühlwasserleitung vor der zweiten Kühlwasserpumpe 420 und der dritten Kühlwasserpumpe 340 in Strömungsrichtung des Kühlwassers installiert werden.
  • Das zweite Richtungsschaltventil 320 kann an der Kühlleitung 302 installiert werden, und zwei Kühlwasserleitungen können an das zweite Richtungsschaltventil 320 angeschlossen werden. Das erste Richtungsschaltventil 410 und das zweite Richtungsschaltventil 320 können mit der ersten Verbindungsleitung 302-1 verbunden werden, so dass die Heizleitung 301 und die Kühlleitung 302 miteinander verbunden sind. Das heißt, es können drei Kühlwasserleitungen miteinander verbunden sein und sich im zweiten Richtungsschaltventil 320 treffen. Das zweite Richtungsschaltventil 320 kann ein Dreiwege-Schaltventil sein, das einen Zustand steuern kann, in dem die drei Kühlwasserleitungen miteinander verbunden oder voneinander getrennt sind.
  • Die zweite Kühlwasserpumpe 420 kann dazu dienen, das Kühlwasser zu pumpen, so dass das Kühlwasser durch die Kühlleitung 302 zirkuliert wird. Außerdem kann die zweite Kühlwasserpumpe 420 an der ersten Verbindungsleitung 302-1 zwischen dem ersten Richtungsschaltventil 410 und dem zweiten Richtungsschaltventil 320 installiert werden, und die zweite Kühlwasserpumpe 420 kann so betrieben werden, dass das Kühlwasser vom zweiten Richtungsschaltventil 320 zum ersten Richtungsschaltventil 410 fließt.
  • Das erste Wegeventil 410 ist das gleiche wie das oben beschriebene in der Heizungsleitung 301.
  • Die elektrische Komponente 460 kann an der zweiten Verbindungsleitung 302-2 angeordnet sein, die das erste Richtungsschaltventil 410 und die zweite Kühlwasserverbindung 312 miteinander verbindet, und die elektrische Komponente 460 kann durch das Kühlwasser gekühlt werden. Darüber hinaus kann die elektrische Komponente 460 ein Antriebsmotor, ein Wechselrichter, ein Onboard-Ladegerät bzw. eingebautem Ladegerät (OBC) oder ähnliches sein.
  • Die dritte Kühlwasserpumpe 340 kann dazu dienen, das Kühlwasser zu pumpen, so dass das Kühlwasser durch die Kühlleitung 302 zirkuliert wird. Darüber hinaus kann die dritte Kühlwasserpumpe 340 an der Kühlwasserleitung zwischen dem ersten Kühlwasseranschluss 313 und der Batterie 350 installiert sein, und das Kühlwasser kann von der dritten Kühlwasserpumpe 340 zur Batterie 350 fließen.
  • Die Batterie 350 ist eine Stromquelle des Fahrzeugs und kann eine Antriebsquelle der verschiedenen elektrischen Komponenten 460 im Fahrzeug sein. Alternativ kann die Batterie 350 mit der Brennstoffzelle verbunden sein, um zur Speicherung von Strom zu dienen oder von außen zugeführten Strom zu speichern. Außerdem kann die Batterie 350 an der Kühlwasserleitung zwischen der dritten Kühlwasserpumpe 340 und dem dritten Umschaltventil 330 angeordnet sein. Daher kann die Batterie 350 durch den Wärmeaustausch mit dem fließenden Kühlwasser gekühlt oder erwärmt werden.
  • Das erste Kühlwasserverbindungsstück 313 kann an der Kühlwasserleitung hinter dem zweiten Richtungsschaltventil 320 in Fließrichtung des Kühlwassers installiert und mit diesem so verbunden werden, dass die drei Kühlwasserleitungen aufeinandertreffen. Das heißt, der erste Kühlwasseranschluss 313 kann so installiert werden, dass seine beiden Seiten an der Kühlleitung 302 miteinander verbunden sind, und eine dritte Verbindungsleitung 302-3 kann mit einer unteren Seite davon verbunden werden. Hier kann die dritte Verbindungsleitung 302-3 mit der ersten Kühlwasserverbindung 313 verbunden werden, um durch den Kühler 252 zu führen.
  • Der zweite Kühlwasseranschluss 312 kann an einem Punkt installiert werden, an dem ein hinteres Ende der zweiten Anschlussleitung 302-2 auf die Kühlleitung 302 trifft, und mit dieser so verbunden werden, dass sich drei Kühlwasserleitungen am zweiten Kühlwasseranschluss 312 treffen. Das heißt, der zweite Kühlwasseranschluss 312 kann so installiert werden, dass seine beiden Seiten an der Kühlleitung 302 miteinander verbunden sind, und eine zweite Verbindungsleitung 302-2 kann mit einer oberen Seite des zweiten Kühlwasseranschlusses 312 verbunden werden.
  • Die Kältemaschine 252 ist die gleiche, wie sie oben in der Kältemittelkreislaufleitung 200 beschrieben wurde.
  • Das dritte Richtungsschaltventil 330 kann an der Kühlwasserleitung zwischen der Batterie 350 und dem zweiten Kühlwasseranschluss 312 installiert werden, zwei Kühlwasserleitungen können mit dem dritten Richtungsschaltventil 330 verbunden werden, und die dritte Verbindungsleitung 302-3 kann mit einer Oberseite des dritten Richtungsschaltventils 330 verbunden werden, so dass die Batterie 350 und die dritte Verbindungsleitung 302-3 parallel zueinander geschaltet sind. Hier kann das zweite Richtungsschaltventil 320 ein Dreiwege-Schaltventil sein, das einen Zustand steuern kann, in dem die drei Kühlwasserleitungen miteinander verbunden oder voneinander getrennt sind.
  • Darüber hinaus kann das Gebläse 152 zum Ausblasen von Luft auf einer Seite der Klimaanlage 150 installiert sein, und eine Temperaturkontrolltür 151 kann im Inneren der Klimaanlage 150 installiert sein. Darüber hinaus können der wassergekühlte Verdampfer 242 und der Heizkern 440, die in der Klimaanlage angeordnet sind, so angeordnet und konfiguriert sein, dass Luft, die vom Gebläse 152 aufgrund einer Betätigung der Temperatursteuertür 151 abgegeben wird, in den Innenraum strömt, nachdem sie nur den wassergekühlten Verdampfer 242 passiert hat, oder dass Luft durch den wassergekühlten Verdampfer 242 und dann den Heizkern 440 strömt, um in den Innenraum zu gelangen.
  • Daher kann das Wärmemanagementsystem der vorliegenden Erfindung nicht nur die Kühlung und Heizung eines Fahrzeugs verwalten, sondern auch die Wärme der elektrischen Komponente und der Batterie im Fahrzeug effizient verwalten. Darüber hinaus kann ein Druckabfall des Kältemittels in einem Wärmepumpenmodus minimiert werden, um den Druck des in den Kompressor strömenden Kältemittels zu erhöhen, wodurch dessen Wärmepumpenleistung und Systemeffizienz verbessert wird.
  • Im Folgenden wird ein Betrieb des Wärmemanagementsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, die oben beschrieben wurde.
  • IN MAXIMALEM KÜHLBETRIEB
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Wärmemanagementsystem in einem maximalen Kühlmodus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
  • Wie in 2 dargestellt, kann der Kompressor 210 in der Kältemittelkreislaufleitung 200 betrieben werden, und das Hochtemperatur-Hochdruckkältemittel kann aus dem Kompressor 210 ausgestoßen werden. Außerdem kann das aus dem Kompressor 210 austretende Kältemittel durch Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser im wassergekühlten Kondensator 220 abgekühlt werden. Als nächstes kann das im wassergekühlten Verflüssiger 220 gekühlte und kondensierte Kältemittel von der Kältemittelverzweigung 241 abgezweigt werden, ein Teil des Kältemittels kann durch den Kältemittelwärmetauscher 233 fließen und dann gedrosselt werden, während es durch das erste Expansionsventil 240 fließt, so dass das Kältemittel expandiert werden kann. Das expandierte Kältemittel kann dann mit dem Kühlwasser der Klimatisierungsleitung 305 wärmeausgetauscht werden, während es durch den wassergekühlten Verdampfer 242 fließt, und das Kühlwasser der Klimatisierungsleitung 305 kann durch das Kältemittel gekühlt werden. Außerdem kann das im wassergekühlten Verdampfer 242 verdampfte Kältemittel mit dem Kältemittel wärmeausgetauscht werden, bevor es in das erste Expansionsventil 240 strömt, während es durch den Kältemittel-Wärmetauscher 233 fließt, durch den Druckspeicher 260 fließt und dann zum Kompressor 210 zurückfließt. Zusätzlich kann der andere Teil des vom Kältemittelzweig 241 abgezweigten Kältemittels gedrosselt werden, während es durch das zweite Expansionsventil 251 fließt, so dass das Kältemittel expandiert werden kann. Dann kann das expandierte Kältemittel mit dem Kühlwasser wärmeausgetauscht werden, während es durch den Kühler 252 fließt, und das Kühlwasser kann gekühlt werden, wenn das Kältemittel verdampft wird. Außerdem kann das aus dem Kühler 252 verdampfte Kältemittel durch den Druckspeicher 260 fließen und in den Kompressor 210 zurückströmen. Auf diese Weise können das Kältemittel, das durch den wassergekühlten Verdampfer 242 fließt, und das Kältemittel, das durch den Kühler 252 fließt, am Speicher 260 zusammengeführt werden und in den Verdichter 210 fließen. Das Kältemittel kann dann durch Wiederholung des oben beschriebenen Vorgangs umgewälzt werden.
  • Darüber hinaus kann das Kühlwasser in der Klimatisierungsleitung 305 durch den Betrieb der vierten Kühlwasserpumpe 510 umgewälzt werden. Außerdem kann die Luft durch Wärmeaustausch mit der vom Gebläse 152 der Klimaanlage 150 eingeblasenen Luft gekühlt werden, wenn das Kühlwasser den Innenraumkühler 520 durchläuft, und die gekühlte Luft kann dem Fahrzeuginnenraum zugeführt werden, um den Innenraum zu kühlen.
  • Währenddessen kann das Kühlwasser der Kühlwasserzirkulationsleitung 200 durch den Betrieb der ersten Kühlwasserpumpe 450, der zweiten Kühlwasserpumpe 420 und der dritten Kühlwasserpumpe 340 umgewälzt werden. Außerdem kann das Kältemittel, das durch den wassergekühlten Kondensator 220, das elektrische Bauteil 460 und die Batterie 350 fließt, durch das Kühlwasser gekühlt werden, und das erwärmte Kühlwasser kann durch Wärmeaustausch mit der Außenluft durch den Betrieb des Kühlgebläses 311 im elektrischen Kühler 310 gekühlt werden. Dabei können das erste Richtungsschaltventil 410 und das zweite Richtungsschaltventil 320 in einer Richtung eingestellt werden, in der die Heizleitung 301 und die Kühlleitung 302 miteinander verbunden sind. Genauer gesagt können die obere und die linke Seite des ersten Richtungsschaltventils 410 miteinander verbunden sein, um das Kühlwasser umzuwälzen, und die untere und die rechte Seite davon können miteinander verbunden sein, um das Kühlwasser umzuwälzen. Zusätzlich können linke und untere Seiten des zweiten Richtungsschaltventils 320 miteinander verbunden sein, um das Kühlwasser umzuwälzen, und eine rechte Seite davon kann davon getrennt sein. Darüber hinaus können die obere und die rechte Seite des dritten Richtungsschaltventils 330 miteinander verbunden werden, und eine linke Seite davon kann davon getrennt werden.
  • Daher kann das Kühlwasser seinen Zirkulationszyklus wiederholen, indem es nacheinander den elektrischen Kühler 310, den Vorratsbehälter 370, das zweite Richtungsschaltventil 320, die zweite Kühlwasserpumpe 420, das erste Richtungsschaltventil 410, den wassergekühlten Kondensator 220, die erste Kühlwasserpumpe 450, den Kühlwassererhitzer 430, den Heizkern 440, das erste Richtungsschaltventil 410, das elektrische Bauteil 460 und den zweiten Kühlwasseranschluss 312 durchläuft und dann zurück in den elektrischen Kühler 310 fließt. Dabei darf das Kühlwasser nicht vom zweiten Richtungsschaltventil 320 zum ersten Kühlwasseranschluss 313 durch das zweite Richtungsschaltventil 320 fließen, und das Kühlwasser darf nicht vom dritten Richtungsschaltventil 330 zum zweiten Kühlwasseranschluss 312 durch das dritte Richtungsschaltventil 330 fließen. Außerdem kann das Kühlwasser seinen Zirkulationszyklus wiederholen, indem es nacheinander durch den Kühler 252, den ersten Kühlwasseranschluss 313, die dritte Kühlwasserpumpe 340, die Batterie 350, das dritte Richtungsschaltventil 330 und dann zurück in den Kühler 252 fließt. Das heißt, die Batterie 350 kann separat gekühlt werden. Der Grund dafür ist, dass eine Kühlleitung für die Batterie 350 und die Kältemaschine 252 als ein separater geschlossener Kreislauf gebildet werden kann, durch den das Kühlwasser durch das zweite Richtungsschaltventil 320 und das dritte Richtungsschaltventil 330 zirkuliert wird.
  • Hier kann der maximale Kühlmodus betrieben werden, wenn eine Temperatur der Außenluft im Bereich von 30 Grad Celsius bis 45 Grad Celsius liegt, und der Kompressor 210 kann hier mit der maximalen Drehzahl gedreht werden. Außerdem kann, wenn die Batterie 350 nicht gekühlt werden muss, das zweite Expansionsventil 251 blockiert werden und das Kältemittel kann nicht zum Kühler 252 fließen, und die dritte Kühlwasserpumpe 340 kann nicht betrieben werden.
  • IM MILDEN KÜHLBETRIEB
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Wärmemanagementsystem in einem milden Kühlmodus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
  • Wie in 3 dargestellt, kann der Kompressor 210 in der Kältemittelkreislaufleitung 200 betrieben werden, und das Hochtemperatur-Hochdruckkältemittel kann aus dem Kompressor 210 ausgestoßen werden. Außerdem kann das aus dem Kompressor 210 austretende Kältemittel durch Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser im wassergekühlten Kondensator 220 abgekühlt werden. Als nächstes kann das im wassergekühlten Kondensator 220 gekühlte und kondensierte Kältemittel durch die Kältemittelverzweigung 241 fließen, den Kältemittelwärmetauscher 233 durchlaufen und dann gedrosselt werden, während es das erste Expansionsventil 240 durchläuft, so dass das Kältemittel expandiert werden kann. Das expandierte Kältemittel kann dann mit dem Kühlwasser der Klimatisierungsleitung 305 wärmeausgetauscht werden, während es durch den wassergekühlten Verdampfer 242 fließt, und das Kühlwasser der Klimatisierungsleitung 305 kann durch das Kältemittel gekühlt werden. Außerdem kann das im wassergekühlten Verdampfer 242 verdampfte Kältemittel mit dem Kältemittel wärmeausgetauscht werden, bevor es in das erste Expansionsventil 240 strömt, während es den Kältemittel-Wärmetauscher 233 durchläuft, durch den Druckspeicher 260 fließt und dann in den Kompressor 210 fließt. Hier kann das zweite Expansionsventil 251 blockiert sein und das Kältemittel darf nicht durch den Kühler 252 fließen. Auf diese Weise kann das Kältemittel, das durch den wassergekühlten Verdampfer 242 fließt, den Speicher 260 passieren und in den Verdichter 210 strömen. Das Kältemittel kann dann durch Wiederholung des oben beschriebenen Vorgangs umgewälzt werden.
  • Darüber hinaus kann das Kühlwasser in der Klimatisierungsleitung 305 durch den Betrieb der vierten Kühlwasserpumpe 510 umgewälzt werden. Außerdem kann die Luft durch Wärmeaustausch mit der vom Gebläse 152 der Klimaanlage 150 eingeblasenen Luft gekühlt werden, wenn das Kühlwasser den Innenraumkühler 520 durchläuft, und die gekühlte Luft kann dem Fahrzeuginnenraum zugeführt werden, um den Innenraum zu kühlen.
  • Währenddessen kann das Kühlwasser der Kühlwasserzirkulationsleitung 200 durch den Betrieb der ersten Kühlwasserpumpe 450, der zweiten Kühlwasserpumpe 420 und der dritten Kühlwasserpumpe 340 umgewälzt werden. Darüber hinaus kann das Kältemittel, das durch den wassergekühlten Kondensator 220, das elektrische Bauteil 460 und die Batterie 350 fließt, durch das Kühlwasser gekühlt werden, und das erwärmte Kühlwasser kann durch Wärmeaustausch mit der Außenluft durch den Betrieb des Kühlventilators 311 im elektrischen Kühler 310 gekühlt werden. Dabei können das erste Richtungsschaltventil 410 und das zweite Richtungsschaltventil 320 in einer Richtung eingestellt werden, in der die Heizleitung 301 und die Kühlleitung 302 miteinander verbunden sind. Genauer gesagt können die obere und die linke Seite des ersten Richtungsschaltventils 410 miteinander verbunden sein, um das Kühlwasser umzuwälzen, und die untere und die rechte Seite davon können miteinander verbunden sein, um das Kühlwasser umzuwälzen. Zusätzlich können die linke, untere und rechte Seite des zweiten Richtungsschaltventils 320 miteinander verbunden sein, um das Kühlwasser umzuwälzen. Außerdem können die linke und die rechte Seite des dritten Richtungsschaltventils 330 miteinander verbunden sein, und die obere Seite kann davon getrennt werden.
  • Daher kann das Kühlwasser seinen Zirkulationszyklus wiederholen, indem es nacheinander durch den elektrischen Kühler 310, den Vorratsbehälter 370, das zweite Richtungsschaltventil 320, die zweite Kühlwasserpumpe 420, das erste Richtungsschaltventil 410, den wassergekühlten Kondensator 220, die erste Kühlwasserpumpe 450, den Kühlwassererhitzer 430, den Heizkern 440, das erste Richtungsschaltventil 410, das elektrische Bauteil 460 und die zweite Kühlwasserverbindung 312 fließt und dann zurück in den elektrischen Kühler 310 strömt. Hier kann ein Teil des Kühlwassers in eine rechte Richtung durch das zweite Richtungsschaltventil 320 fließen und seinen Zirkulationszyklus wiederholen, indem es nacheinander den ersten Kühlwasseranschluss 313, die dritte Kühlwasserpumpe 340, die Batterie 350, das dritte Richtungsschaltventil 330 und den zweiten Kühlwasseranschluss 312 durchläuft und dann zurück in den elektrischen Kühler 310 fließt. Dabei können sich das Kühlwasser, das durch das elektrische Bauteil 460 und das Kühlwasser, das durch die Batterie 350 fließt, am zweiten Kühlwasseranschluss 312 vereinigen und in den elektrischen Kühler 310 fließen.
  • Hier kann der milde Kühlmodus betrieben werden, wenn die Temperatur der Außenluft im Bereich von 15 Grad Celsius bis 25 Grad Celsius liegt, und die Batterie kann hier durch den elektrischen Kühler gekühlt werden, so dass das Kältemittel nicht in Richtung des Kühlers zirkulieren kann. Daher ist es möglich, die beim Antrieb des Kompressors verbrauchte Leistung zu reduzieren.
  • IM MAXIMALEN HEIZBETRIEB
  • 4 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Wärmemanagementsystem in einem maximalen Heizmodus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
  • Wie in 4 dargestellt, kann der Kompressor 210 in der Kältemittelkreislaufleitung 200 betrieben werden, und das Hochtemperatur-Hochdruckkältemittel kann aus dem Kompressor 210 ausgestoßen werden. Außerdem kann das aus dem Kompressor 210 austretende Kältemittel durch Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser im wassergekühlten Kondensator 220 abgekühlt werden. Als nächstes kann das im wassergekühlten Kondensator 220 gekühlte Kältemittel durch die Kältemittelverzweigung 241 strömen und dann gedrosselt werden, während es durch das zweite Expansionsventil 251 strömt, so dass das Kältemittel expandiert werden kann. Das expandierte Kältemittel kann dann in den Kühler 252 strömen, das Kältemittel und das Kühlwasser können im Kühler 252 miteinander wärmeausgetauscht werden, wodurch das Kühlwasser gekühlt und das Kältemittel erwärmt werden kann. Als nächstes kann das Kältemittel, das den Kühler 252 durchläuft, durch den Speicher 260 strömen und zurück in den Kompressor 210 fließen. Hier kann das erste Expansionsventil 240 blockiert sein und das Kältemittel kann nicht zum wassergekühlten Verdampfer 242 fließen. Das Kältemittel kann dann zirkulieren, indem der Vorgang wie oben beschrieben wiederholt wird.
  • Außerdem darf die vierte Kühlwasserpumpe 510 nicht an der Klimatisierungsleitung 305 betrieben werden und somit darf das Kühlwasser nicht durch die Klimatisierungsleitung 305 fließen.
  • Währenddessen kann das Kühlwasser der Kühlwasserzirkulationsleitung 200 durch den Betrieb der ersten Kühlwasserpumpe 450 und der zweiten Kühlwasserpumpe 420 umgewälzt werden. Außerdem kann das Kühlwasser erwärmt werden, während es den wassergekühlten Kondensator 220 durchläuft, es kann durch den Kühlwassererhitzer 430 erwärmt werden, es kann durch die Abwärme der elektrischen Komponente 460 erwärmt werden, und es kann gekühlt werden, während es den Kühler 252 durchläuft. Dabei können das erste Richtungsschaltventil 410 und das zweite Richtungsschaltventil 320 in eine Richtung eingestellt werden, in der die Heizleitung 301 und die Kühlleitung 302 voneinander getrennt sind. Genauer gesagt können die obere und die rechte Seite des ersten Richtungsschaltventils 410 miteinander verbunden sein, um das Kühlwasser umzuwälzen, und die untere und die linke Seite davon können miteinander verbunden sein, um das Kühlwasser umzuwälzen. Außerdem können die rechte und die untere Seite des zweiten Richtungsschaltventils 320 miteinander verbunden werden, um das Kühlwasser umzuwälzen, und die linke Seite davon kann davon getrennt werden. Außerdem können die obere und die linke Seite des dritten Richtungsschaltventils 330 miteinander verbunden werden, und die rechte Seite kann davon getrennt werden.
  • Daher kann das Kühlwasser in der Heizleitung 301 seinen Umlaufzyklus wiederholen, indem es nacheinander die erste Kühlwasserpumpe 450, den Kühlwassererhitzer 430, den Heizungskern 440, das erste Richtungsumschaltventil 410 und den wassergekühlten Kondensator 220 durchläuft und dann in die erste Kühlwasserpumpe 450 zurückfließt. Hier kann die Luft durch Wärmeaustausch mit der vom Gebläse 152 der Klimaanlage 150 eingeblasenen Luft erwärmt werden, während das Kühlwasser durch den Heizungskern 440 fließt, und die erwärmte Luft kann dem Fahrzeuginnenraum zugeführt werden, um den Innenraum zu heizen. Darüber hinaus kann das Kühlwasser in der von der Heizleitung 301 getrennten Kühlleitung 302 seinen Kreislauf wiederholen, indem es nacheinander die zweite Kühlwasserpumpe 420, das erste Richtungsschaltventil 410, das elektrische Bauteil 460, die zweite Kühlwasserverbindung 312, das dritte Richtungsschaltventil 330, den Kühler 252, die erste Kühlwasserverbindung 313 und das zweite Richtungsschaltventil 320 durchläuft und dann in die zweite Kühlwasserpumpe 420 zurückfließt. Dabei darf das Kühlwasser nicht vom zweiten Richtungsschaltventil 320 durch den elektrischen Heizkörper 310 zum zweiten Kühlwasseranschluss 312 fließen, und das Kühlwasser darf nicht vom dritten Richtungsschaltventil 330 durch die Batterie 350 und die dritte Kühlwasserpumpe 340 zum ersten Kühlwasseranschluss 313 fließen.
  • Hier kann der maximale Heizmodus betrieben werden, wenn die Temperatur der Außenluft im Bereich von -20 Grad Celsius bis -5 Grad Celsius liegt, und die Batterie 350 kann auch durch Ansteuerung des dritten Richtungsschaltventils 330 und der dritten Kühlwasserpumpe 340 gekühlt werden.
  • IM MODUS „MILDES HEIZEN
  • 5 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Wärmemanagementsystem in einem milden Heizmodus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
  • Bezugnehmend auf 5 kann die Kältemittelzirkulationsleitung 200 nicht in Betrieb sein, so dass das Kältemittel nicht durch sie zirkulieren kann.
  • Außerdem darf die vierte Kühlwasserpumpe 510 nicht an der Klimatisierungsleitung 305 betrieben werden und somit darf das Kühlwasser nicht durch die Klimatisierungsleitung 305 fließen.
  • Währenddessen kann das Kühlwasser der Kühlwasserkreislaufleitung 200 durch den Betrieb der ersten Kühlwasserpumpe 450 und der zweiten Kühlwasserpumpe 420 umgewälzt werden. Außerdem kann das Kühlwasser nur durch die Abwärme der elektrischen Komponente 460 erwärmt werden. Dabei können das erste Richtungsschaltventil 410 und das zweite Richtungsschaltventil 320 in einer Richtung verstellt werden, in der die Heizleitung 301 und die Kühlleitung 302 miteinander verbunden sind. Genauer gesagt können die obere und die linke Seite des ersten Richtungsschaltventils 410 miteinander verbunden sein, um das Kühlwasser umzuwälzen, und die untere und die rechte Seite davon können miteinander verbunden sein, um das Kühlwasser umzuwälzen. Außerdem können die rechte und die untere Seite des zweiten Richtungsschaltventils 320 miteinander verbunden werden, um das Kühlwasser umzuwälzen, und die linke Seite davon kann davon getrennt werden. Außerdem können die linke und die obere Seite des dritten Richtungsschaltventils 330 miteinander verbunden werden, und die rechte Seite kann davon getrennt werden.
  • Daher kann das Kühlwasser seinen Zirkulationszyklus wiederholen, indem es nacheinander die zweite Kühlwasserpumpe 420, das erste Richtungsschaltventil 410, den wassergekühlten Kondensator 220, die erste Kühlwasserpumpe 450, den Kühlwassererhitzer 430, den Heizkern 440, das erste Richtungsschaltventil 410, das elektrische Bauteil 460, den zweiten Kühlwasseranschluss 312, das dritte Richtungsschaltventil 330, den Kühler 252, den ersten Kühlwasseranschluss 313 und das zweite Richtungsschaltventil 320 durchläuft und dann in die zweite Kühlwasserpumpe 420 zurückfließt. Dabei darf das Kühlwasser nicht vom dritten Richtungsschaltventil 312 durch die Batterie 350 und die dritte Kühlwasserpumpe 340 zum ersten Kühlwasseranschluss 313 durch das dritte Richtungsschaltventil 330 fließen, und das Kühlwasser darf nicht vom zweiten Richtungsschaltventil 320 durch den elektrischen Heizkörper 310 zum zweiten Kühlwasseranschluss 312 durch das zweite Richtungsschaltventil 320 fließen. Daher kann bei geringem Heizbedarf das Kühlwasser nur mit der Abwärme des elektrischen Bauteils 460 erwärmt und zur Beheizung des Innenraums verwendet werden.
  • Hier kann der milde Heizmodus betrieben werden, wenn die Temperatur der Außenluft im Bereich von 5 Grad Celsius bis 15 Grad Celsius liegt.
  • IM BATTERIEHEIZBETRIEB
  • 6 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Wärmemanagementsystem in einem Batterieheizmodus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
  • Bezugnehmend auf 6 kann die Kältemittelzirkulationsleitung 200 nicht in Betrieb sein, und somit kann das Kältemittel nicht durch sie zirkulieren.
  • Außerdem darf die vierte Kühlwasserpumpe 510 nicht an der Klimatisierungsleitung 305 betrieben werden und somit darf das Kühlwasser nicht durch die Klimatisierungsleitung 305 fließen.
  • In der Zwischenzeit kann das Kühlwasser der Kühlwasserzirkulationsleitung 200 durch den Betrieb der ersten Kühlwasserpumpe 450, der zweiten Kühlwasserpumpe 420 und der dritten Kühlwasserpumpe 340 umgewälzt werden. Zusätzlich kann das Kühlwasser durch die Abwärme des Kühlwassererhitzers 430 und der elektrischen Komponente 460 erwärmt werden. Dabei können das erste Richtungsschaltventil 410 und das zweite Richtungsschaltventil 320 in einer Richtung verstellt werden, in der die Heizleitung 301 und die Kühlleitung 302 miteinander verbunden sind. Genauer gesagt können die obere und die linke Seite des ersten Richtungsschaltventils 410 miteinander verbunden sein, um das Kühlwasser umzuwälzen, und die untere und die rechte Seite davon können miteinander verbunden sein, um das Kühlwasser umzuwälzen. Außerdem können die rechte und die untere Seite des zweiten Richtungsschaltventils 320 miteinander verbunden werden, um das Kühlwasser umzuwälzen, und die linke Seite davon kann davon getrennt werden. Außerdem können die obere, die rechte und die linke Seite des dritten Richtungsschaltventils 330 alle miteinander verbunden sein.
  • Daher kann das Kühlwasser seinen Kreislauf wiederholen, indem es nacheinander die zweite Kühlwasserpumpe 420, das erste Richtungsschaltventil 410, den wassergekühlten Kondensator 220, die erste Kühlwasserpumpe 450, den Kühlwassererhitzer 430, den Heizkern 440, das erste Richtungsschaltventil 410, das elektrische Bauteil 460, den zweiten Kühlwasseranschluss 312, das dritte Richtungsschaltventil 330, den Kühler 252, den ersten Kühlwasseranschluss 313 und das zweite Richtungsschaltventil 320 durchläuft und dann in die zweite Kühlwasserpumpe 420 zurückfließt. Dabei kann das durch die Batterie 350 fließende Kühlwasser am dritten Richtungsschaltventil 330 zusammenfließen und nach oben strömen, um dann am ersten Kühlwasseranschluss 313 nach zwei Seiten abgezweigt zu werden. Dabei darf das Kühlwasser nicht durch das zweite Richtungsschaltventil 320 durch den elektrischen Heizkörper 310 zum zweiten Kühlwasseranschluss 312 fließen. Daher kann das erwärmte Kühlwasser die Batterie 350 erwärmen, und eine anfängliche Leistung der Batterie 350 kann im Winter, wenn die Außentemperatur niedrig ist, schnell verbessert werden.
  • Hier kann der Batterieheizungsmodus betrieben werden, wenn die Temperatur der Außenluft im Bereich von -20 Grad Celsius bis -5 Grad Celsius liegt.
  • IM ENTFEUCHTUNGS- UND HEIZBETRIEB
  • 7 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Wärmemanagementsystem in einem Entfeuchtungs- und Heizmodus gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
  • Wie in 7 dargestellt, kann der Kompressor 210 in der Kältemittelkreislaufleitung 200 betrieben werden, und das Hochtemperatur-Hochdruckkältemittel kann aus dem Kompressor 210 ausgestoßen werden. Außerdem kann das aus dem Kompressor 210 austretende Kältemittel durch Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser im wassergekühlten Kondensator 220 abgekühlt werden. Als nächstes kann das im wassergekühlten Verflüssiger 220 gekühlte und kondensierte Kältemittel von der Kältemittelverzweigung 241 abgezweigt werden, durch den Kältemittelwärmetauscher 233 fließen und dann gedrosselt werden, während es durch das erste Expansionsventil 240 fließt, so dass das Kältemittel expandiert werden kann. Das expandierte Kältemittel kann dann mit dem Kühlwasser der Klimatisierungsleitung 305 wärmeausgetauscht werden, während es durch den wassergekühlten Verdampfer 242 fließt, und das Kühlwasser der Klimatisierungsleitung 305 kann durch das Kältemittel gekühlt werden. Außerdem kann das Kältemittel, das durch den wassergekühlten Verdampfer 242 fließt, den Kältemittel-Wärmetauscher 233 passieren, durch den Druckspeicher 260 fließen und dann zum Kompressor 210 zurückfließen. Zusätzlich kann der andere Teil des vom Kältemittelzweig 241 abgezweigten Kältemittels gedrosselt werden, während es durch das zweite Expansionsventil 251 fließt, so dass das Kältemittel expandiert werden kann. Dann kann das expandierte Kältemittel mit dem Kühlwasser wärmeausgetauscht werden, während es den Kühler 252 durchläuft, wodurch das Kühlwasser gekühlt und das Kältemittel erwärmt werden kann. Anschließend kann das Kältemittel durch den Kühler 252 strömen und sich am Speicher 260 vereinigen und in den Verdichter 210 fließen. Das Kältemittel kann dann durch Wiederholung des oben beschriebenen Prozesses umgewälzt werden.
  • Darüber hinaus kann das Kühlwasser in der Klimatisierungsleitung 305 durch den Betrieb der vierten Kühlwasserpumpe 510 umgewälzt werden. Außerdem kann die Luft entfeuchtet werden, wenn das Kühlwasser mit der vom Gebläse 152 der Klimaanlage 150 eingeblasenen Luft wärmegetauscht wird, während es den Kabinenkühler 520 durchläuft.
  • Währenddessen kann das Kühlwasser der Kühlwasserzirkulationsleitung 200 durch den Betrieb der ersten Kühlwasserpumpe 450 und der zweiten Kühlwasserpumpe 420 umgewälzt werden. Darüber hinaus kann das Kühlwasser durch Wärmeaustausch mit dem Kältemittel erwärmt werden, während es den wassergekühlten Kondensator 220 durchläuft, und es kann weiter erwärmt werden, während es den Kühlwassererhitzer 430 durchläuft, um zur Beheizung des Innenraums verwendet zu werden. Hier können das erste Richtungsschaltventil 410 und das zweite Richtungsschaltventil 320 in der Richtung eingestellt werden, in der die Heizleitung 301 und die Kühlleitung 302 voneinander getrennt sind. Genauer gesagt können die obere und die rechte Seite des ersten Richtungsschaltventils 410 miteinander verbunden werden, um das Kühlwasser umzuwälzen, und die untere und die linke Seite davon können miteinander verbunden werden, um das Kühlwasser umzuwälzen. Außerdem können die rechte und die untere Seite des zweiten Richtungsschaltventils 320 miteinander verbunden werden, um das Kühlwasser umzuwälzen, und die linke Seite kann davon getrennt werden. Außerdem können die linke und die obere Seite des dritten Richtungsschaltventils 330 miteinander verbunden werden, und die rechte Seite kann davon getrennt werden.
  • Daher kann das Kühlwasser in der Heizleitung 301 seinen Zirkulationszyklus wiederholen, indem es nacheinander die erste Kühlwasserpumpe 450, den Kühlwassererhitzer 430, den Heizkern 440, das erste Richtungsschaltventil 410 und den wassergekühlten Kondensator 220 durchläuft und dann in die erste Kühlwasserpumpe 450 zurückfließt. Außerdem kann das Kühlwasser in der von der Heizleitung 301 getrennten Kühlleitung 302 seinen Zirkulationszyklus wiederholen, indem es nacheinander die zweite Kühlwasserpumpe 420, das erste Richtungsschaltventil 410, das elektrische Bauteil 460, die zweite Kühlwasserverbindung 312, das dritte Richtungsschaltventil 330, den Kühler 252, die erste Kühlwasserverbindung 313 und das zweite Richtungsschaltventil 320 durchläuft und dann zurück in die zweite Kühlwasserpumpe 420 fließt. Dabei darf das Kühlwasser nicht vom dritten Richtungsschaltventil 312 durch die Batterie 350 und die dritte Kühlwasserpumpe 340 zum ersten Kühlwasseranschluss 313 durch das dritte Richtungsschaltventil 330 fließen, und das Kühlwasser darf nicht vom zweiten Richtungsschaltventil 320 durch den elektrischen Heizkörper 310 zum zweiten Kühlwasseranschluss 312 durch das zweite Richtungsschaltventil 320 fließen. Hier kann die Luft, die beim Durchströmen des wassergekühlten Verdampfers 242 entfeuchtet wird, beim Durchströmen des Heizungskerns 440 erwärmt werden und dann dem Innenraum zugeführt werden, um zum Heizen des Innenraums verwendet zu werden.
  • Hier kann der Entfeuchtungs- und Heizmodus betrieben werden, wenn die Temperatur der Außenluft im Bereich von 5 Grad Celsius bis 15 Grad Celsius liegt.
  • 8 ist ein Blockdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Wärmemanagementsystem in einem Entfeuchtungs- und Heizmodus gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
  • Bezugnehmend auf 8 kann die Abwärme der Batterie 350 weiterhin als Wärmequelle zum Heizen des Innenraums beim Entfeuchten und Heizen der Luft verwendet werden. Das heißt, 7 zeigt, dass die linke und obere Seite des dritten Richtungsschaltventils 330 miteinander verbunden sind und die rechte Seite davon getrennt ist. 8 zeigt jedoch, dass die linke, obere und rechte Seite des dritten Richtungsumschaltventils 330 alle miteinander verbunden sind und die dritte Kühlwasserpumpe 340 betrieben wird, damit das Kühlwasser durch die Batterie 350 fließen kann. Daher können das Kühlwasser, das durch das elektrische Bauteil 460 fließt, und das Kühlwasser, das durch die Batterie 350 fließt, am dritten Richtungsschaltventil 330 zusammenfließen, entlang der dritten Verbindungsleitung 302-3 nach oben fließen, durch den Kühler 252 fließen und dann am ersten Kühlwasseranschluss 313 abgezweigt werden. Ein Teil des Kühlwassers kann dann zum zweiten Richtungsschaltventil 320 und der andere Teil zur dritten Kühlwasserpumpe 340 fließen. Auf diese Weise kann das Kühlwasser seinen Zirkulationszyklus wiederholen.
  • 9 ist ein Blockdiagramm, das ein Wärmemanagementsystem gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Bezugnehmend auf 9 kann eine vierte Verbindungsleitung 302-4, die die erste Verbindungsleitung 302-1 und die zweite Verbindungsleitung 302-2 miteinander verbindet, weiter an der Kühlleitung 302 ausgebildet sein, und ein Absperrventil 360 kann an der vierten Verbindungsleitung 302-4 installiert sein, so dass das Absperrventil 360 parallel zu dem ersten Richtungsschaltventil 410 angeordnet sein kann.
  • Daher kann das elektrische Bauteil 460 in einem Zustand, in dem das Absperrventil 360 geschlossen ist, normalerweise mit dem Kühlwasserstrom gekühlt werden, und das elektrische Bauteil 460 kann mit dem kühleren Kühlwasser gekühlt werden, indem das Absperrventil 360 geöffnet wird, wenn ein hoher Bedarf zur Kühlung des elektrischen Bauteils 460 besteht.
  • Zusätzlich kann ein Kühlwassertemperatursensor neben der Vorderseite des elektrischen Bauteils 460 in Fließrichtung des Kühlwassers installiert werden, und die Kühlung des elektrischen Bauteils 460 kann durch Steuerung des Öffnens und Schließens des Absperrventils 360 auf der Grundlage der vom Kühlwassertemperatursensor gemessenen Temperatur des Kühlwassers gesteuert werden.
  • 10 bis 12 sind Blockdiagramme, die jeweils ein Wärmemanagementsystem gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • Bezugnehmend auf 10 kann das Wärmemanagementsystem gemäß der vorliegenden Erfindung ferner eine luftbeheizte Heizung 470 umfassen, die separat von der Heizleitung 301 ausgebildet ist und den Innenraum durch direkte Erwärmung der in den Innenraum strömenden Luft erwärmt. Das heißt, das luftbeheizte Heizgerät 470 kann in der Nähe des Heizkerns 440 angeordnet sein, und das luftbeheizte Heizgerät 470 kann z. B. in der elektrisch betriebenen PTC-Heizung implementiert sein, so dass Luft schnell erwärmt werden kann. Damit ist es möglich, einen Effekt der Innenraumerwärmung schnell zu erhöhen. Hier kann das durch den Kühlwassererhitzer 430 vorgewärmte Kühlwasser in den Heizungskern 440 fließen. Das luftbeheizte Heizgerät 470 kann somit einen Niederspannungs-PTC-Heizer verwenden, der eine geringere Heizleistung hat und kostengünstiger als ein Hochspannungs-PTC-Heizer ausgeführt ist.
  • Wenn die luftbeheizte Heizung 470 neben dem Heizungskern 440 angeordnet ist, kann die Kühlwasserheizung 430 anstelle der Heizleitung 301 in der Kühlleitung 302 neben der Batterie 350 installiert werden (siehe 11). Daher kann die luftbeheizte Heizung zum Beheizen des Innenraums und die separate Kühlwasserheizung zum Beheizen der Batterie verwendet werden, wodurch der Wirkungsgrad erhöht wird und die Batterie separat geregelt werden kann.
  • Zusätzlich kann der wassergekühlte Verflüssiger 220 (siehe 12) einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider 235 enthalten. Der Gas-Flüssigkeits-Abscheider 235 kann beispielsweise in der Mitte des Strömungswegs des Kältemittels, das durch den wassergekühlten Kondensator 220 fließt, mit dem wassergekühlten Kondensator 220 verbunden sein. Auf diese Weise kann ein Bereich des wassergekühlten Verflüssigers 220, bevor das Kältemittel durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 235 fließt, zu einem Kondensationsbereich werden, und ein Bereich des wassergekühlten Verflüssigers 220, bevor das Kältemittel durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 235 fließt, kann zu einem Unterkühlungsbereich werden. Daher kann das Kältemittel im Kondensationsbereich des wassergekühlten Verflüssigers 220 kondensiert werden, das gasförmige Kältemittel und das flüssige Kältemittel können voneinander getrennt werden, während das Kältemittel durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 235 in einem Zustand fließt, in dem das flüssige Kältemittel und das gasförmige Kältemittel miteinander vermischt sind. Nur das flüssige Kältemittel kann dann in den Unterkühlungsbereich des wassergekühlten Verflüssigers 220 fließen, und das Kältemittel kann im Unterkühlungsbereich unterkühlt werden. Dementsprechend ist es möglich, die Leistung des wassergekühlten Verflüssigers zu maximieren.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt und kann in vielfältiger Weise angewendet werden. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung von Fachleuten des Fachgebiets, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne von dem in den Ansprüchen beanspruchten Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 150:
    Klimaanlage,
    151:
    Temperaturregelungstür
    152:
    Gebläse
    200:
    Kältemittelumlaufleitung,
    210:
    Verdichter
    220:
    wassergekühlter Verflüssiger,
    233:
    Kältemittel-Wärmetauscher
    235:
    Gas-Flüssigkeits-Abscheider
    240:
    erstes Expansionsventil,
    241:
    Kältemittelabzweig
    242:
    wassergekühlter Typ Verdampfer,
    251:
    zweites Expansionsventil
    252:
    Kühler,
    260:
    Akkumulator
    300:
    Kühlwasser-Zirkulationsleitung,
    301:
    Heizleitung
    302:
    Kühlleitung,
    302-1:
    erste Anschlussleitung
    302-2:
    zweite Anschlussleitung,
    302-3:
    dritte Anschlussleitung
    305:
    Kühlleitung
    310:
    elektrischer Kühler,
    311:
    Lüfter
    312:
    zweiter Kühlwasseranschluss,
    313:
    erster Kühlwasseranschluss
    320:
    zweites Richtungsschaltventil,
    330:
    drittes Richtungsschaltventil
    340:
    dritte Kühlwasserpumpe,
    350:
    Batterie
    360:
    Absperrventil,
    370:
    Vorratsbehälter
    410:
    erstes Richtungsumschaltventil,
    420:
    zweite Kühlwasserpumpe
    430:
    Kühlwasserheizung,
    440:
    Heizkern
    450:
    erste Kühlwasserpumpe,
    460:
    elektrische Komponente
    470:
    luftbeheiztes Heizgerät,
    510:
    vierte Kühlwasserpumpe
    520:
    Kabinenkühler,
    530:
    Vorratsbehälter
  • 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 20140147365 A [0006]

Claims (20)

  1. Wärmemanagementsystem, enthaltend: eine Kältemittelzirkulationsleitung 200 mit einem Kompressor 210, der ein Kältemittel komprimiert und abgibt, einem wassergekühlten Kondensator 220, der das komprimierte Kältemittel unter Verwendung von Kühlwasser kondensiert, einem ersten Expansionsventil 240, das das kondensierte Kältemittel expandiert, und einem wassergekühlten Verdampfer 242, der das expandierte Kältemittel unter Verwendung des Kühlwassers verdampft; eine Heizleitung 301 mit einem Heizkern 440, der konditionierte Luft zum Heizen erzeugt, indem er das durch den wassergekühlten Kondensator 220 wärmeausgetauschte Kühlwasser zirkulieren lässt; eine Klimatisierungsleitung 305, die einen Kabinenkühler 520 enthält, der klimatisierte Luft zur Kühlung durch Umwälzung des durch den wassergekühlten Verdampfer 242 wärmeausgetauschten Kühlwassers erzeugt; und eine Kühlleitung 302, die mit der Heizleitung 301 verbunden oder von ihr getrennt ist, um eine Batterie 350 und ein elektrisches Bauteil 460 basierend auf einem Kühl-/Heizmodus zu kühlen.
  2. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, bei dem die Klimatisierungsleitung 305 den Kabinenkühler 520, der einen Innenraum unter Verwendung von Luft kühlt, die dadurch gekühlt wird, dass das Kühlwasser, das mit dem Kältemittel durch den wassergekühlten Verdampfer 242 wärmeausgetauscht wird, und die in den Innenraum strömende Luft miteinander wärmeausgetauscht werden können, und eine vierte Kühlwasserpumpe 510 umfasst, die zwischen dem wassergekühlten Verdampfer 242 und dem Kabinenkühler 520 angeschlossen ist, und die Kühlwasserleitung, an der der wassergekühlte Verdampfer 242, die vierte Kühlwasserpumpe 510 und der Kabinenkühler 520 miteinander verbunden sind, bildet einen geschlossenen Kreislauf.
  3. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 2, umfassend ferner ein Klimagerät 150 mit einem Gebläse 152, das Luft in den Innenraum bläst, wobei der wassergekühlte Verdampfer 242 und die vierte Kühlwasserpumpe 510 außerhalb der Klimaanlage 150 angeordnet sind, und der Kabinenkühler 520 innerhalb der Klimaanlage 150 angeordnet ist.
  4. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 2, bei dem die Klimatisierungsleitung 305 ferner einen Vorratsbehälter 530 umfasst, der zwischen der vierten Kühlwasserpumpe 510 und dem Kabinenkühler 520 angeschlossen ist.
  5. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei ein Kältemittel-Wärmetauscher 233 es ermöglicht, dass das in das erste Expansionsventil 240 strömende Kältemittel und das aus dem Verdampfer 242 vom wassergekühlten Typ austretende Kältemittel im Kühlmodus miteinander wärmegetauscht werden, und es nicht ermöglicht, dass das in das erste Expansionsventil 240 strömende Kältemittel und das aus dem wassergekühlten Verdampfer 242 austretende Kältemittel im Heizmodus miteinander wärmegetauscht werden.
  6. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, bei dem die Kühlleitung 302 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, aufweist.
  7. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 6, bei dem die erste Verbindungsleitung 302-1, die zweite Verbindungsleitung 302-2 und die Heizleitung 301 mit einem ersten Richtungsschaltventil 410 verbunden sind und die Kühlleitung 302 und die Heizleitung 301 durch das erste Richtungsschaltventil 410 miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden.
  8. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 7, bei dem die elektrische Komponente 460 an der zweiten Verbindungsleitung 302-2 angeordnet ist.
  9. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 8, bei dem die Kühlleitung 302 ferner eine vierte Verbindungsleitung 302-4, die die erste Verbindungsleitung 302-1 und die zweite Verbindungsleitung 302-2 miteinander verbindet, und ein Absperrventil 360 aufweist, das an der vierten Verbindungsleitung 302-4 installiert und parallel zu dem ersten Richtungsschaltventil 410 angeordnet ist.
  10. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 9, bei dem die Kühlleitung 302 ferner einen Kühlwassertemperatursensor 461 umfasst, der vor der elektrischen Komponente 460 in einer Richtung installiert ist, in der das Kühlwasser fließt.
  11. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, bei dem die Kältemittelzirkulationsleitung 200 ferner ein zweites Expansionsventil 251, das das hinter dem wassergekühlten Kondensator 220 abgezweigte Kältemittel in einer Richtung verteilt, in der das Kältemittel strömt, einen Kühler 252 und einen Kältemittelwärmetauscher 233 umfasst, der es ermöglicht, dass das in das erste Expansionsventil 240 strömende Kältemittel und das aus dem wassergekühlten Verdampfer 242 austretende Kältemittel miteinander wärmegetauscht werden, wobei der Kältemittel-Wärmetauscher 233 parallel zum Kaltwassersatz 252 geschaltet ist.
  12. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 11, bei dem der Kältemittel-Wärmetauscher 233 mit dem Verdampfer 242 vom wassergekühlten Typ in Reihe geschaltet ist.
  13. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 11, bei dem die Kühlleitung 302 eine dritte Verbindungsleitung 302-3 umfasst, die parallel zur Batterie 350 geschaltet ist und durch die Kältemaschine 252 verläuft, wobei die dritte Verbindungsleitung 302-3 durch ein drittes Richtungsumschaltventil 330 mit der Kühlleitung 302 verbunden ist und das Kühlwasser durch das dritte Richtungsumschaltventil 330 in die dritte Verbindungsleitung 302-3 fließt oder gegen ein Fließen in diese gesperrt ist.
  14. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, bei dem die Kältemittelzirkulationsleitung 200 ferner einen Akkumulator 260 enthält, der zwischen dem wassergekühlten Verdampfer 242 und dem Kompressor 210 angeordnet und dazwischen geschaltet ist.
  15. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, bei dem die Kühlleitung 302 einen elektrischen Radiator 310 enthält, der das Kühlwasser mit Luft kühlt.
  16. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, bei dem die Heizleitung 301 einen Heizkern 440 umfasst, der den Innenraum unter Verwendung von Luft erwärmt, die dadurch erwärmt wird, dass das mit dem Kältemittel durch den wassergekühlten Kondensator 220 wärmeausgetauschte Kühlwasser und die in den Innenraum strömende Luft miteinander wärmeausgetauscht werden können, sowie einen Kühlwassererhitzer 430, der vor dem Heizkern 440 in einer Richtung angeordnet ist, in der das Kühlwasser strömt, und der das Kühlwasser erwärmt.
  17. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, bei dem die Heizleitung 301 einen Heizkern 440 umfasst, der den Innenraum unter Verwendung von Luft erwärmt, die dadurch erwärmt wird, dass das mit dem Kältemittel durch den wassergekühlten Kondensator 220 wärmeausgetauschte Kühlwasser und die in den Innenraum strömende Luft miteinander wärmeausgetauscht werden können, und enthält ferner eine separat von der Heizleitung 301 ausgebildete Heizung 470 des luftbeheizten Typs, die den Innenraum durch direkte Erwärmung der in den Innenraum strömenden Luft beheizt.
  18. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 11, bei dem in einem milden Kühlmodus das zweite Expansionsventil 251 blockiert ist, damit das Kältemittel nicht durch den Kühler 252 fließen kann.
  19. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, bei dem in einem Batterieheizmodus das Kältemittel nicht durch die Kältemittelzirkulationsleitung 200 zirkuliert wird und das Kühlwasser nicht durch die Klimatisierungsleitung 305 zirkuliert wird.
  20. Wärmemanagementsystem nach Anspruch 1, bei dem in einem milden Heizmodus das Kältemittel nicht durch die Kältemittelzirkulationsleitung 200 zirkuliert wird und das Kühlwasser nicht durch die Klimatisierungsleitung 305 zirkuliert wird.
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