DE112022002795T5

DE112022002795T5 - Fahrzeugwärmemanagementsystem

Info

Publication number: DE112022002795T5
Application number: DE112022002795.9T
Authority: DE
Inventors: Nobutaka Shimizu; Osamu Takazawa; Ryo Miyakoshi; Wataru Iwazaki; Masaaki Sato
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2021-05-24
Filing date: 2022-05-23
Publication date: 2024-04-04
Also published as: WO2022250020A1; JP2022180136A; CN117320901A

Abstract

In einem Fahrzeugwärmemanagementsystem wird eine Temperaturregulierung durch Wärmeträger mit unterschiedlichen Temperaturbereichen ermöglicht, während ein Wärmeverlust unterbunden wird. Das Fahrzeugwärmemanagementsystem weist einen Kältemittelkreislauf und einen Wärmeträgerkreislauf auf, in dem ein Wärmeträger zirkuliert, der an einem in dem Kältemittelkreislauf bereitgestellten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher einen Wärmeaustausch mit dem Kältemittel erfahren hat, wobei der Kältemittelkreislauf von mindestens drei Wärmetauschern zwei oder mehr auswählt und den einen Teil der ausgewählten Wärmetauscher als Kondensator und den anderen Teil als Verdampfer bestimmt, wobei für die Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher einer der ausgewählten Wärmetauscher als ein erster Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher und ein anderer als ein zweiter Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher bestimmt wird, wobei der Wärmeträgerkreislauf eine Umschalteinrichtung umfasst, die zwischen einem Kreislaufzustand, in dem der Wärmeträger, der am zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher einen Wärmeaustausch erfahren hat, zu dem ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher strömt, und einem Kreislaufzustand, in dem ein Strömungskanal, in dem Wärmeträger strömt, der am ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher einen Wärmeaustausch erfahren hat, und ein Strömungskanal, in dem Wärmeträger strömt, der am zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher einen Wärmeaustausch erfahren hat, voneinander unabhängige Kreisläufe sind, umschalten kann.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugwärmemanagementsystem, das auf einer Wärmepumpe beruht.
STAND DER TECHNIK
Ein Wärmemanagementsystem, das auf einer Wärmepumpe beruht, führt eine Temperaturregulierung eines Wärmeträgerkreislaufs (Wasserkreislaufs) durch, indem das Abgeben von Wärme durch einen Kondensator und das Absorbieren von Wärme durch einen Verdampfer in der Wärmepumpe ausgenutzt wird. Die in dem untenstehenden Patentdokument 1 aufgeführte übliche Technik umfasst einen Kältemittelkreislauf, der einen Verdichter, einen Kondensator, einen Verdampfer, eine Expansionseinrichtung und dergleichen umfasst, einen Wärmeableiterkreislauf, in dem Wärmeträger strömt, der über den Kondensator einen Wärmeaustausch mit Kältemittel erfährt, und einen Elementekreislauf, in dem Wärmeträger, der über den Verdampfer einen Wärmeaustausch mit Kältemittel erfährt. In dem Wärmeableiterkreislauf ist ein Wärmeableiter (Kühler) bereitgestellt, der durch Außenluft aufgrund einer Bewegung des Fahrzeugs gekühlt wird, und in dem Elementekreislauf ist ein Klimatisierungswärmetauscher bereitgestellt, der einen Wärmeaustausch mit Luft in einer Fahrgastzelle bewirkt.
Gemäß dieser üblichen Technik bilden der Wärmeableiterkreislauf, in dem der Wärmeträger zirkuliert, und der Elementekreislauf jeweils einen unabhängigen Wärmeträgerkreislauf aus, wodurch eine Klimatisierung erfolgt, indem Wärme aus dem Inneren der Fahrgastzelle absorbiert und nach außen abgegeben wird, wobei durch Verbinden des Wärmeableiterkreislaufs und des Elementekreislaufs in Reihe, derart, dass sie einen einzigen Kreislauf ausbilden, eine Temperaturregulierung mittels des Wärmeträgers erfolgt, in dem das warme Wasser des Wärmeableiterkreislaufs und das kalte Wasser des Elementekreislaufs miteinander vermischt sind.
LISTE DER REFERENZDOKUMENTE
PATENTDOKUMENTE
Patentdokument 1: JP 2012-505796 A
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Wenn bei einem Fahrzeugwärmemanagementsystem beispielsweise gleichzeitig eine Klimatisierung einer Fahrgastzelle und eine Erwärmung einer Batterie erfolgt, so wird für die Fahrgastzellenklimatisierung eine Heizblastemperatur von etwa 60 °C benötigt, während das Erwärmen der Batterie bei einer für die Batterie zulässigen Temperatur von höchstens 35 °C erfolgen muss, weshalb für die gleichzeitig erfolgende Temperaturregulierung Wärmeträger mit unterschiedlichen Temperaturbereichen benötigt wird. Wird versucht, diesem Bedarf durch die oben aufgeführte übliche Technik zu entsprechen, werden die unterschiedlichen Temperaturbereiche erlangt, indem ein Teil der Wärme des Wärmeträgers, der eine bestimmte Temperatur aufweist, nach außen abgegeben wird, weshalb sich das Problem eines großen Wärmeverlusts ergibt.
Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, diesen Problemen entgegenzuwirken. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, in einem Fahrzeugwärmemanagementsystem eine Temperaturregulierung durch Wärmeträger mit unterschiedlichen Temperaturbereichen zu ermöglichen, während ein Wärmeverlust unterbunden wird, und in einem Wärmeträgerkreislauf, in dem Wärmeträger mit unterschiedlichen Temperaturbereichen strömt, eine Umschalteinrichtung bereitzustellen und so verschiedene Betriebsmodi des Fahrzeugwärmemanagementsystems zu erzielen.
LÖSUNG DER AUFGABE
Zum Lösen dieser Aufgabe ist die vorliegende Erfindung mit der folgenden Konfiguration ausgestattet. Ein Fahrzeugwärmemanagementsystem weist einen Kältemittelkreislauf, der ein Kältemittel verdichtet, kondensieren lässt, expandieren lässt und verdampfen lässt, und einen Wärmeträgerkreislauf auf, in dem ein Wärmeträger zirkuliert, der an einem in dem Kältemittelkreislauf bereitgestellten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher einen Wärmeaustausch mit dem Kältemittel erfahren hat, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf von mindestens drei Wärmetauschern zwei oder mehr auswählt und den einen Teil der ausgewählten Wärmetauscher als Kondensator und den anderen Teil als Verdampfer bestimmt, wobei für die Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher einer der ausgewählten Wärmetauscher als ein erster Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher und ein anderer als ein zweiter Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher bestimmt wird, wobei der Wärmeträgerkreislauf eine Umschalteinrichtung umfasst, die zwischen einem Kreislaufzustand, in dem der Wärmeträger, der am zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher einen Wärmeaustausch erfahren hat, zu dem ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher strömt, und einem Kreislaufzustand, in dem ein Strömungskanal, in dem Wärmeträger strömt, der am ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher einen Wärmeaustausch erfahren hat, und ein Strömungskanal, in dem Wärmeträger strömt, der am zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher einen Wärmeaustausch erfahren hat, voneinander unabhängige Kreisläufe sind, umschalten kann.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeugwärmemanagementsystem mit diesen Merkmalen ermöglicht eine Temperaturregulierung durch Wärmeträger mit unterschiedlichen Temperaturbereichen, während ein Wärmeverlust unterbunden wird. Durch selektives Umschalten auf Wärmeträgerkreisläufe, in denen Wärmeträger unterschiedlicher Temperaturbereiche zirkuliert, können verschiedene Betriebsmodi des Fahrzeugwärmemanagementsystems erzielt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:

1 eine erläuternde Ansicht eines Kältemittelkreislaufs in einem Fahrzeugwärmemanagementsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine erläuternde Ansicht eines Konfigurationsbeispiels des Fahrzeugwärmemanagementsystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 erläuternde Ansichten von Schaltzuständen einer ersten, zweiten, dritten und vierten Umschalteinrichtung (Umschaltventile V1, V2, V3, V4), wobei (a) einen ersten Kreislaufzustand und (b) einen zweiten Kreislaufzustand zeigt;
4 eine erläuternde Ansicht eines Systemkonfigurationsbeispiels des Fahrzeugwärmemanagementsystems;
5 eine erläuternde Ansicht eines Betriebsmodus (1);
6 eine erläuternde Ansicht eines Betriebsmodus (2);
7 eine erläuternde Ansicht eines Betriebsmodus (3);
8 eine erläuternde Ansicht eines Betriebsmodus (4);
9 eine erläuternde Ansicht eines Betriebsmodus (5);
10 eine erläuternde Ansicht eines Betriebsmodus (6);
11 eine erläuternde Ansicht eines Betriebsmodus (7);
12 eine erläuternde Ansicht eines Betriebsmodus (8);
13 eine erläuternde Ansicht eines Betriebsmodus (9);
14 eine erläuternde Ansicht eines Betriebsmodus (10);
15 eine erläuternde Ansicht eines Betriebsmodus (11);
16 eine erläuternde Ansicht eines Betriebsmodus (12);
17 eine erläuternde Ansicht eines Betriebsmodus (13);
18 eine erläuternde Ansicht eines Wärmemanagementsystems für Fahrzeuge gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
19 eine erläuternde Ansicht eines Anordnungsbeispiels einer Hilfserwärmungsvorrichtung;
20 eine erläuternde Ansicht eines weiteren Anordnungsbeispiels der Hilfserwärmungsvorrichtung;
21 eine erläuternde Ansicht eines weiteren Anordnungsbeispiels der Hilfserwärmungsvorrichtung;
22 eine erläuternde Ansicht eines weiteren Anordnungsbeispiels der Hilfserwärmungsvorrichtung; und
23 eine erläuternde Ansicht eines weiteren Anordnungsbeispiels der Hilfserwärmungsvorrichtung.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung verweisen gleiche Bezugszeichen in den unterschiedlichen Figuren auf Teile mit gleicher Funktion, und auf eine wiederholte Beschreibung derselben für die einzelnen Figuren wird der Einfachheit halber verzichtet. In dieser Schrift gilt als Kältemittel ein Zirkulationsmedium des Kältemittelkreislaufs, bei dem es zu einer Zustandsveränderung an der Wärmepumpe kommt (Verdichtung/Kondensation/Expansion/Verdampfung), und als Wärmeträger ein Medium (einschließlich Wasser oder dergleichen), das ohne eine solche Zustandsveränderung mittels Wärmeaustausch Wärme absorbiert oder abgibt.
Kältemittelkreislauf
Ein Fahrzeugwärmemanagementsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst, wie in 1 gezeigt, einen Kältemittelkreislauf 1, der eine Quelle für Wärmeabsorption und Wärmeabgabe ist. Bei dem Kältemittelkreislauf 1 handelt es sich um einen Kreislauf, der zirkulierendes Kältemittel verdichtet, kondensieren, expandieren und verdampfen lässt, und er umfasst einen Verdichter 10, der das Kältemittel verdichtet, und einen Kältemittelzirkulationsströmungskanal 2, der das aus dem Verdichter 10 getretene Kältemittel kondensieren, expandieren und verdampfen lässt und zum Verdichter 10 zurückleitet.
Der Kältemittelzirkulationsströmungskanal 2 des Kältemittelkreislaufs 1 weist wenigstens drei Wärmetauscher auf. In dem dargestellten Beispiel handelt es sich um drei Wärmetauscher, nämlich einen stromabwärts des Verdichters 10 bereitgestellten ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitt 11, einen stromabwärts davon bereitgestellten zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 und einen stromaufwärts des Verdichters 10 bereitgestellten dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13, doch kann der Kältemittelkreislauf 1 bei Bedarf auch vier oder mehr Wärmetauscher umfassen.
Der Kältemittelkreislauf 1 wählt von den mindestens drei Wärmetauschern zwei oder mehr aus und lässt den einen Teil der ausgewählten Wärmetauscher als Kondensator und den anderen Teil als Verdampfer arbeiten. Ein nicht ausgewählter Wärmetauscher ist dabei ein Wärmetauscher, in dem kein Kältemittel strömt.
In dem in 1 gezeigten Beispiel erfolgt die Auswahl der Wärmetauscher, indem durch Öffnen und Schließen von Öffnungs- und Schließventilen 31V, 32V ein Umgehungskältemittelströmungskanal 3 (31, 32) selektiv geöffnet und geschlossen wird, wodurch der Wärmetauscher auf der stromabwärtigen Seite des Verdichters 10, der dem Verdichter 10 nah ist, als Kondensator und der Wärmetauscher auf der stromabwärtigen Seite des Verdichters 10, der von dem Verdichter 10 entfernt ist, als Verdampfer arbeiten gelassen werden kann.
In 1 umfasst der Kältemittelzirkulationsströmungskanal 2 des Kältemittelkreislaufs 1 einen Kältemittelströmungskanal 20, dessen eines Ende mit dem Auslass des Verdichters 10 und dessen anderes Ende mit dem Einlass des ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitts 11 verbunden ist, einen Kältemittelströmungskanal 21, dessen eines Ende mit dem Auslass des ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitts 11 und dessen anderes Ende mit dem Einlass des zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitts 12 verbunden ist, einen Kältemittelströmungskanal 22, dessen eines Ende mit dem Auslass des zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitts 12 und dessen anderes Ende mit dem Einlass des dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitts 13 verbunden ist, und einen Kältemittelströmungskanal 23, dessen eines Ende mit dem Auslass des dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitts und dessen anderes Ende mit dem Einlass des Verdichters 10 verbunden ist.
Auch umfasst der Kältemittelkreislauf 1 einen Druckreduzierungsabschnitt 14. Der Druckreduzierungsabschnitt 14 reduziert den Druck des in dem Verdichter 10 verdichteten Kältemittels auf einen bestimmten Druck, wobei in dem Beispiel aus 1 an dem Kältemittelströmungskanal 21 zwischen dem ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitt 11 und dem zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitt 12 ein erster Druckreduzierungsabschnitt 14A bereitgestellt ist und an dem Kältemittelströmungskanal 22 zwischen dem zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitt 12 und dem dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitt 13 ein zweiter Druckreduzierungsabschnitt 14B bereitgestellt ist. Der erste Druckreduzierungsabschnitt 14A und der zweite Druckreduzierungsabschnitt 14B sind individuell regulierbar, und indem sie nach Belieben zwischen einem vollständig geöffneten Zustand und einem vollständig geschlossenen Zustand reguliert werden, können sie eine Regulierung auf einen Druckreduzierungszustand mit einem bestimmten Druck bewirken.
Der Umgehungskältemittelströmungskanal 3, der in dem Kältemittelkreislauf 1 aus 1 im Kältemittelzirkulationsströmungskanal 2 bereitgestellt ist, ist so bereitgestellt, dass er einen von dem zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitt 12 und dem dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitt 13 selektiv umgehen kann. In dem dargestellten Beispiel umfasst der Umgehungskältemittelströmungskanal 3 einen Umgehungskältemittelströmungskanal 31, der den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitt 12 umgehen kann, und einen Umgehungskältemittelströmungskanal 32, der den dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitt 13 umgehen kann.
Bei dem Umgehungskältemittelströmungskanal 31 ist der Verzweigungsabschnitt 31A im Kältemittelströmungskanal 21 und der Strömungsvereinigungsabschnitt 31B im Kältemittelströmungskanal 22 bereitgestellt, und der Verzweigungsabschnitt 31A ist auf der stromaufwärtigen Seite des ersten Druckreduzierungsabschnitts 14A und der Strömungsvereinigungsabschnitt 31B auf der stromaufwärtigen Seite des zweiten Druckreduzierungsabschnitts 14B bereitgestellt.
Bei dem Umgehungskältemittelströmungskanal 32 ist der Verzweigungsabschnitt 32A im Kältemittelströmungskanal 22 und der Strömungsvereinigungsabschnitt 32B im Kältemittelströmungskanal 23 bereitgestellt, und der Verzweigungsabschnitt 32A ist auf der stromaufwärtigen Seite des Strömungsvereinigungsabschnitts 31B des Umgehungskältemittelströmungskanals 31 bereitgestellt. Der Strömungsvereinigungsabschnitt 31B des Umgehungskältemittelströmungskanals 31 ist auf diese Weise zwischen dem Verzweigungsabschnitt 32A des Umgehungskältemittelströmungskanals 32 und dem dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitt 13 bereitgestellt.
Der Verzweigungsabschnitt 32A des Umgehungskältemittelströmungskanals 32 ist stromaufwärts des zweiten Druckreduzierungsabschnitts 14B und des Strömungsvereinigungsabschnitts 31B des Umgehungskältemittelströmungskanals 31 bereitgestellt, und zwischen dem Verzweigungsabschnitt 32A des Umgehungskältemittelströmungskanals 32 und dem Strömungsvereinigungsabschnitt 31B des Umgehungskältemittelströmungskanals 31 ist eine Rückströmungsschutzeinrichtung (beispielsweise ein Rückschlagventil) 15 bereitgestellt.
Der Kältemittelkreislauf 1 kann durch Auswahl des Umgehungskältemittelströmungskanals 3 und Steuerung des Druckreduzierungsabschnitts 14 von dem aus dem ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitt 11, dem zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitt 12 und dem dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschabschnitt 13 ausgewählten Wärmetauscher jeweils Wärmeträger in einem bestimmten Temperaturbereich erzeugen. Durch Kombination mit dem Umschalten eines nachstehend beschriebenen Wärmeträgerkreislaufs können so verschiedene Wärmemanagementbetriebsmodi ausgeführt werden.
Bei dem Kältemittelkreislauf 1 kann der Kältemittelzirkulationsströmungskanal 2 einschließlich des Umgehungskältemittelströmungskanals 3 in einer mit einer strichpunktierten Linie gezeigten Einheit U untergebracht sein, sodass mittels des als kompakte Einheit ausgebildeten Kältemittelkreislaufs 1 die Wartung der Kältemittelströmungskanäle 20-23 und des Umgehungskältemittelströmungskanals 3 vereinfacht wird.
Wärmeträgerkreislauf
Das Fahrzeugwärmemanagementsystem umfasst einen Wärmeträgerkreislauf (beispielsweise einen Wasserkreislauf), in dem Wärmeträger zirkuliert, der an dem im oben beschriebenen Kältemittelkreislauf 1 bereitgestellten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher (im dargestellten Beispiel am ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11, zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 und dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13) einen Wärmeaustausch mit dem Kältemittel erfahren hat.
Bei dem Fahrzeugwärmemanagementsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird durch den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Wärmeträger an zwei oder mehr ausgewählten Wärmetauschern der wenigstens drei Wärmetauscher des Kältemittelkreislaufs 1 Wärmeträger mit verschiedenen Temperaturbereichen erzeugt, und indem diese Wärmeträger im Wärmeträgerkreislauf zirkulieren gelassen werden, kann ein Wärmemanagement von verschiedenen Temperaturregulierungszielobjekten durchgeführt werden.
Anhand von 2 wird ein konkretes Konfigurationsbeispiel des Wärmeträgerkreislaufs beschrieben. Der in 2 gezeigte Wärmeträgerkreislauf 100 umfasst einen den ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 durchlaufenden Wärmeträgerströmungskanal 101, einen den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 durchlaufenden Wärmeträgerströmungskanal 102 und einen den dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 durchlaufenden Wärmeträgerströmungskanal 103.
Am Wärmeträgerströmungskanal 101 ist eine Zirkulationspumpe P1 bereitgestellt, die Wärmeträger zum ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 befördert, am Wärmeträgerströmungskanal 102 ist eine Zirkulationspumpe P2 bereitgestellt, die Wärmeträger zum zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 befördert, und am Wärmeträgerströmungskanal 103 ist eine Zirkulationspumpe P3 bereitgestellt, die Wärmeträger zum dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 befördert.
Bei den Wärmeträgerströmungskanälen 101, 102, 103 kann auf der Einlassseite oder der Auslassseite des Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers (des ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 11, des zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 12 und des dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 13) nach Bedarf eine Hilfserwärmungsvorrichtung 4 bereitgestellt sein. In 2 ist ein Beispiel gezeigt, in dem die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 am Wärmeträgerströmungskanal 102 auf der Auslassseite des zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 12 bereitgestellt ist.
Die Wärmeträgerströmungskanäle 101, 102, 103, die den Wärmeträgerkreislauf 100 ausbilden, weisen eine derartige Kreislaufkonfiguration auf, dass sie Wärmeträger zu Wärmetauschern von unterschiedlichen Temperaturregulierungszielobjekten strömen lassen können.
In dem in 2 gezeigten Beispiel kann der Wärmeträgerströmungskanal 101 Wärmeträger zu einem Heizkern einer Klimatisierungsvorrichtung 50 (Fahrgastzellenklimatisierungswärmetauscher) 51 strömen lassen, der Wärmeträgerströmungskanal 102 kann Wärmeträger zu einem Wärmetauscher 60 (61, 62, 63) für Temperaturregulierungsobjekte wie eine Batterie oder dergleichen strömen lassen, und der Wärmeträgerströmungskanal 103 kann Wärmeträger zu einem Kühlkern einer Klimatisierungsvorrichtung 50 (Fahrgastzellenklimatisierungswärmetauscher) 52 strömen lassen. Die dargestellten Wärmetauscher 60, 61, 62, 63 für Temperaturregulierungsobjekte sind beispielsweise an der Batterie, einem Wechselrichter, einem Motor, einer Leistungssteuereinheit und dergleichen bereitgestellt.
Die Wärmeträgerströmungskanäle 101, 102, 103, die den Wärmeträgerkreislauf 100 ausbilden, können jeweils einen externen Wärmetauscher (Kühler) 5 durchlaufen, der einen Wärmeaustausch mit der Außenluft bewirkt, und können bei Bedarf bewirken, dass die Wärme des Wärmeträgers nach außen abgegeben wird oder der Wärmeträger Wärme aus der Außenluft absorbiert.
Um eine bestimmte Strömungsmenge des Wärmeträgers zirkulieren zu lassen oder eine Wärmespeicherung zu bewirken, umfasst der Wärmeträgerkreislauf 100 außerdem einen Speicherabschnitt (Tank) 6, in dem Wärmeträger gelagert wird. Im dargestellten Beispiel ist der Speicherabschnitt 6 an einer Position auf der stromabwärtigen Seite des Wärmeträgerströmungskanals 102 oder an einer Position auf der stromabwärtigen Seite des Heizkerns 51 angeordnet. Wenn die nachstehend beschriebenen Umschalteinrichtungen bereitgestellt sind, so ist der Speicherabschnitt 6 vorzugsweise auf der Auslassseite derjenigen Umschalteinrichtung bereitgestellt, die in den einzelnen Betriebsmodi am häufigsten benutzt wird.
Umschalteinrichtung des Wärmeträgerkreislaufs
Der Wärmeträgerkreislauf 100 umfasst eine Umschalteinrichtung, die den Strömungskanal, in dem der Wärmeträger strömt, zum Nutzen des in den Wärmeträgerströmungskanälen 101, 102, 103 strömenden Wärmeträgers für einen gewünschten Zweck oder in einem gewünschten Temperaturbereich umschaltet. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist die Umschalteinrichtung durch Umschaltventile (Dreiwegeventile) V11, V12, V21, V22, V31, V32, V41, V42, V5, V6 ausgebildet, die eine Umschaltung des Strömungskanals durchführen, indem sie zwei Auslässe des mit ihnen verbundenen Strömungskanals selektiv öffnen und schließen.
Das Umschaltventil V 11 kann dazwischen umschalten, ob der den ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 durchlaufende Wärmeträgerströmungskanal 101 ein unabhängiger Kreislauf ist oder sich mit einem Strömungskanal vereint. Wenn in dem Beispiel aus 2 der Wärmeträgerströmungskanal 101 ein unabhängiger Kreislauf ist, so strömt der Wärmeträger, der am ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 einen Wärmeaustausch erfahren hat, stets zum Heizkern 51, strömt durch den Strömungskanal 110 in das Umschaltventil V 11, strömt aus dem Umschaltventil V 11 in den Strömungskanal 111 und kehrt zum ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 zurück. Wenn sich der Wärmeträgerströmungskanal 101 dagegen mit einem anderen Strömungskanal vereint, strömt der aus dem Umschaltventil V11 getretene Wärmeträger durch den Strömungskanal 112 und wird vorübergehend im Speicherabschnitt 6 gespeichert.
Das Umschaltventil V12 kann dazwischen umschalten, ob der den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 durchlaufende Wärmeträgerströmungskanal 102 ein unabhängiger Kreislauf ist oder der Wärmeträgerströmungskanal 102 an den Wärmeträgerströmungskanal 101 gekoppelt wird und so der erste Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 und der zweite Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 in Reihe geschaltet werden. Wenn der Wärmeträgerströmungskanal 102 im Beispiel von 2 ein unabhängiger Kreislauf ist, so strömt der aus dem Wärmeträgerströmungskanal 102 in das Umschaltventil V12 eingetretene Wärmeträger durch den Strömungskanal 112 in den Speicherabschnitt 6 und wird dort gespeichert. Wenn dagegen der Wärmeträgerströmungskanal 102 an den Wärmeträgerströmungskanal 101 gekoppelt ist, so strömt der aus dem Umschaltventil V12 getretene Wärmeträger durch den Strömungskanal 111 in den ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11.
Das Umschaltventil V 11 und das Umschaltventil V12 können, wie in 3 gezeigt, als ein einstückiges Umschaltventil V1 (erste Umschalteinrichtung) ausgebildet sein, das gemeinsam umgeschaltet wird. Gemäß diesem Umschaltventil V1 kann zwischen einem ersten Kreislaufzustand, in dem wie in 3(a) gezeigt der Strömungskanal 110 mit dem Strömungskanal 111 in Verbindung steht und der Wärmeträgerströmungskanal 102 mit dem Strömungskanal 112 in Verbindung steht, und einem zweiten Kreislaufzustand umgeschaltet werden, in dem wie in 3(b) gezeigt der Strömungskanal 110 mit dem Strömungskanal 112 in Verbindung steht und der Wärmeträgerströmungskanal 102 mit dem Strömungskanal 111 in Verbindung steht.
Das Umschaltventil V1 kann zwischen einem Kreislaufzustand, in dem der Wärmeträger, der den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 durchlaufen hat, in den ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 strömt (als Kreislaufzustand, in dem der Wärmeträgerströmungskanal 102 und der Wärmeträgerströmungskanal 101 gekoppelt sind), und einem Kreislaufzustand umschalten, in dem der Wärmeträgerströmungskanal 101, durch den der Wärmeträger strömt, der den ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 durchlaufen hat, und der Wärmeträgerströmungskanal 102, in dem der Wärmeträger strömt, der den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 durchlaufen hat, voneinander unabhängige Kreisläufe sind.
Durch Bereitstellen des Umschaltventils V1 kann zwischen einem Betriebsmodus, in dem die Wärmeträgerströmungskanäle 101, 102 gekoppelt sind und die Wärmeableitungsziele auf einzelne Stellen verteilt sind, und einem Betriebsmodus umgeschaltet werden, in dem die Wärmeträgerströmungskanäle 101, 102 voneinander unabhängig sind und Wärmeträger mit unterschiedlichem Temperaturbereich zu den einzelnen Stellen befördern.
Das Umschaltventil V21 kann dazwischen umschalten, ob der aus dem Speicherabschnitt 6 getretene Wärmeträger, der durch den Strömungskanal 120 strömt, über den Strömungskanal 121 zu dem Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte strömt oder über den Strömungskanal 122 zu dem externen Wärmetauscher 5 strömt. Das Umschaltventil V22 kann dazwischen umschalten, ob der Wärmeträger, der aus dem Strömungskanal 123 in das Umschaltventil V22 eintritt, zu dem Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte strömt oder über den Strömungskanal 122 zu dem externen Wärmetauscher 5 strömt.
Das Umschaltventil V21 und das Umschaltventil V22 können, wie in 3 gezeigt, als ein einstückiges Umschaltventil V2 (zweite Umschalteinrichtung) ausgebildet sein, das gemeinsam umgeschaltet wird. Gemäß diesem Umschaltventil V2 kann zwischen einem ersten Kreislaufzustand, in dem wie in 3(a) gezeigt der Strömungskanal 123 mit dem Strömungskanal 121 in Verbindung steht und der Strömungskanal 120 mit dem Strömungskanal 122 in Verbindung steht, und einem zweiten Kreislaufzustand umgeschaltet werden, in dem wie in 3(b) gezeigt der Strömungskanal 123 mit dem Strömungskanal 122 in Verbindung steht und der Strömungskanal 120 mit dem Strömungskanal 121 in Verbindung steht.
Das Umschaltventil V2 kann dazwischen umschalten, ob der aus dem Umschaltventil V1 (erste Umschalteinrichtung) getretene Wärmeträger zum Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte strömt oder zum externen Wärmetauscher 5 strömt. Auch kann das Umschaltventil V2 dazwischen umschalten, ob der aus dem nachstehend beschriebenen Umschaltventil V4 getretene Wärmeträger zum Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte strömt oder zum externen Wärmetauscher 5 strömt.
Durch Bereitstellen dieses Umschaltventils V2 kann dazwischen umgeschaltet werden, ob die Wärme des aus dem Umschaltventil V1 getretenen Wärmeträgers unmittelbar zu dem Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte geleitet wird und die Temperatur des Temperaturregulierungsobjekts reguliert, oder zu dem externen Wärmetauscher 5 geleitet und abgegeben wird.
Das Umschaltventil V31 kann dazwischen umschalten, ob der aus dem Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte getretene Wärmeträger, der im Strömungskanal 130 strömt, in den Strömungskanal 131 strömt oder in den Strömungskanal 132 strömt. Das Umschaltventil V32 kann dazwischen umschalten, ob der aus dem externen Wärmetauscher 5 getretene Wärmeträger, der aus dem Strömungskanal 133 in das Umschaltventil V32 eintritt, in den Strömungskanal 131 strömt oder in den Strömungskanal 132 strömt.
Das Umschaltventil V31 und das Umschaltventil V32 können, wie in 3 gezeigt, als ein einstückiges Umschaltventil V3 (dritte Umschalteinrichtung) ausgebildet sein, das gemeinsam umgeschaltet wird. Gemäß diesem Umschaltventil V3 kann zwischen einem ersten Kreislaufzustand, in dem wie in 3(a) gezeigt der Strömungskanal 130 mit dem Strömungskanal 131 in Verbindung steht und der Strömungskanal 133 mit dem Strömungskanal 132 in Verbindung steht, und einem zweiten Kreislaufzustand umgeschaltet werden, in dem wie in 3(b) gezeigt der Strömungskanal 130 mit dem Strömungskanal 132 in Verbindung steht und der Strömungskanal 133 mit dem Strömungskanal 131 in Verbindung steht.
Dabei wird das Umschaltventil V3 gemeinsam mit dem Umschaltventil V2 (zweite Umschalteinrichtung) umgeschaltet. Das heißt, wenn sich das Umschaltventil V2 in dem erwähnten ersten Kreislaufzustand (siehe 3(a)) befindet, befindet sich das Umschaltventil V3 in dem erwähnten zweiten Kreislaufzustand (siehe 3(b)), und wenn sich das Umschaltventil V2 in dem erwähnten zweiten Kreislaufzustand (siehe 3(b)) befindet, befindet sich das Umschaltventil V3 in dem erwähnten ersten Kreislaufzustand (siehe 3(a)).
Auch schaltet das Umschaltventil V2 dazwischen um, ob der in Richtung des Temperaturregulierungsobjektwärmetauschers 60 geströmte Wärmeträger durch das Umschaltventil V3 über den Strömungskanal 131 und das Umschaltventil V5 (fünfte Umschalteinrichtung) zu dem zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 strömt oder durch den Strömungskanal 132 und das nachstehend beschriebene Umschaltventil V4 zu dem dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 strömt. Das Umschaltventil V2 schaltet zudem dazwischen um, ob der in Richtung des externen Wärmetauschers 5 geströmte Wärmeträger durch das Umschaltventil V3 über den Strömungskanal 132 und das nachstehend beschriebene Umschaltventil V4 zu dem dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 strömt oder über den Strömungskanal 131 und das Umschaltventil V5 (fünfte Umschalteinrichtung) zu dem zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 strömt.
Das Umschaltventil V41 kann dazwischen umschalten, ob der Wärmeträger, der im Strömungskanal 132 strömt, in den Strömungskanal 141 strömt oder in den Strömungskanal 142 strömt. Das Umschaltventil V42 kann dazwischen umschalten, ob der aus dem Kühlkern 52 getretene Wärmeträger, der aus dem Strömungskanal 140 in das Umschaltventil V42 eintritt, in den Strömungskanal 141 strömt oder in den Strömungskanal 142 strömt.
Das Umschaltventil V41 und das Umschaltventil V42 können, wie in 3 gezeigt, als ein einstückiges Umschaltventil V4 (vierte Umschalteinrichtung) ausgebildet sein, das gemeinsam umgeschaltet wird. Gemäß diesem Umschaltventil V4 kann zwischen einem ersten Kreislaufzustand, in dem wie in 3(a) gezeigt der Strömungskanal 140 mit dem Strömungskanal 141 in Verbindung steht und der Strömungskanal 132 mit dem Strömungskanal 142 in Verbindung steht, und einem zweiten Kreislaufzustand umgeschaltet werden, in dem wie in 3(b) gezeigt der Strömungskanal 140 mit dem Strömungskanal 142 in Verbindung steht und der Strömungskanal 132 mit dem Strömungskanal 141 in Verbindung steht.
Dabei schaltet das Umschaltventil V4 dazwischen um, ob der aus dem Kühlkern 52 (Fahrgastzellenklimatisierungswärmetauscher) getretene Wärmeträger zu dem dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 strömt oder in das Umschaltventil V2 (zweite Umschalteinrichtung) eintritt. Wie bereits erwähnt, dient das Umschaltventil V2 (zweite Umschalteinrichtung) zugleich als Einrichtung zum Umschalten dazwischen, ob der aus dem Umschaltventil V4 (vierte Umschalteinrichtung) getretene Wärmeträger zum Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte strömt oder zum externen Wärmetauscher 5 strömt.
Das Umschaltventil V3 (dritte Umschalteinrichtung) dient zugleich als Einrichtung zum Umschalten dazwischen, ob der aus dem externen Wärmetauscher 5 getretene Wärmeträger zu dem zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 strömt oder in das Umschaltventil V4 (vierte Umschalteinrichtung) eintritt. Das Umschaltventil V4 (vierte Umschalteinrichtung) dient zugleich als Einrichtung zum Umschalten dazwischen, ob der aus dem Umschaltventil V3 (dritte Umschalteinrichtung) getretene Wärmeträger zu dem dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 strömt oder in das Umschaltventil V2 (zweite Umschalteinrichtung) eintritt.
Das Umschaltventil V5 (fünfte Umschalteinrichtung) schaltet dazwischen um, ob der aus dem Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte oder dem externen Wärmetauscher 5 getretene Wärmetauscher, der durch das Umschaltventil V3 und den Strömungskanal 131 geströmt ist, zu anderen Wärmetauschern 61, 62, 63 für Temperaturregulierungsobjekte strömt oder nicht. Wenn der Wärmeträger zu anderen Wärmetauschern 61, 62, 63 für Temperaturregulierungsobjekte strömt, so strömt der durch den Strömungskanal 131 strömende Wärmeträger durch den Strömungskanal 150, durchläuft die Wärmetauscher 61, 62, 63 für Temperaturregulierungsobjekte und vereint sich am Strömungsvereinigungsabschnitt 150A mit dem Wärmeträgerströmungskanal 102. Wenn der Wärmeträger nicht zu anderen Wärmetauschern 61, 62, 63 für Temperaturregulierungsobjekte strömt, so durchläuft der durch den Strömungskanal 131 strömende Wärmeträger den Strömungskanal 150 nicht, sondern strömt unmittelbar zum Wärmeträgerströmungskanal 102.
Die Umschaltventile V2, V3, V4, V5 lassen den durch den Strömungskanal 120 strömenden Wärmeträger (den aus dem Speicherabschnitt 6 getretenen Wärmeträger) über das Umschaltventil V2 zum Umschaltventil V3, über das Umschaltventil V3 zum Umschaltventil V5 und über das Umschaltventil V5 zum zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 strömen oder lassen den durch den Strömungskanal 123 strömenden Wärmeträger über das Umschaltventil V2 zum Umschaltventil V3, über das Umschaltventil V3 zum Umschaltventil V4 und über das Umschaltventil V4 zum Umschaltventil V2 strömen.
Das Umschaltventil V6 (sechste Umschalteinrichtung) schaltet dazwischen um, ob der Wärmeträger, der am dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 einen Wärmeaustausch erfahren hat, aus dem Wärmeträgerströmungskanal 103 zum Kühlkern (Fahrgastzellenklimatisierungswärmetauscher) 52 strömt oder über den Strömungskanal 123 zum Umschaltventil V2 (zweite Umschalteinrichtung) strömt. Der durch den Wärmeträgerströmungskanal 103 strömende Wärmeträger strömt durch eine Umschaltung des Umschaltventils V6 durch den Strömungskanal 160 in Richtung des Kühlkerns 52 und strömt durch die andere Umschaltung durch den Strömungskanal 161 und vereint sich am Strömungsvereinigungsabschnitt 161A mit dem Strömungskanal 123.
Betriebsmodi (Steuerabschnitt)
Das Fahrzeugwärmemanagementsystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst, wie in 4 gezeigt, einen Steuerabschnitt (Wärmemanagement-ECU) 300, der den Kältemittelkreislauf 1 und den Wärmeträgerkreislauf 100 steuert und die verschiedenen Betriebsmodi ausführt. In den Steuerabschnitt 300 werden Klimatisierungsbedienungssignale und Signale von anderen ECU des Fahrzeugs eingespeist, und er steuert entsprechend diesen Eingangssignalen den Verdichter 10, die Druckreduzierungsabschnitte 14 (14A, 14B), die Öffnungs- und Schließventile 31V, 32V der Umgehungskältemittelströmungskanäle 3 (31, 32) im Kältemittelkreislauf 1 und die Umschalteinrichtungen (Umschaltventile V1-V6), die Hilfserwärmungsvorrichtung 6, die Klimatisierungsvorrichtung 50 und dergleichen des Wärmeträgerkreislaufs 100 und führt so die verschiedenen Betriebsmodi aus.
In der folgenden Figur sind nicht genutzte Strömungskanäle und dergleichen des Kältemittelkreislaufs 1 und des Wärmeträgerkreislaufs 100 mit gestrichelten Linien gezeigt, die Öffnungsrichtung der Umschaltventile und der Öffnungs- und Schließventile ist mit weißen Pfeilen gezeigt und die Schließrichtung mit schwarzen Pfeilen.
Der in 5 gezeigte Betriebsmodus (1) ist ein Betriebsmodus, in dem während des Kühlbetriebs der Klimatisierungsvorrichtung 50 eine Kühlung der Batterie erfolgt. Im Betriebsmodus (1) schließt der Kältemittelkreislauf 1 beide Öffnungs- und Schließventile 31V, 32V und schließt beide Umgehungskältemittelströmungskanäle 31, 32. In dem Kältemittelkreislauf 1 wird der Druckreduzierungsgrad der Druckreduzierungsabschnitte 14A, 14B auf geeignete Weise reguliert, indem der Druckreduzierungsabschnitt 14A im Wesentlichen vollständig geöffnet wird und am Druckreduzierungsabschnitt 14B eine gewünschte Druckreduzierung erfolgt. In dem Kältemittelkreislauf 1 arbeiten der erste Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 und der zweite Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 als Kondensatoren (Wärmeabgabeseite), während der dritte Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 als Verdampfer (Wärmeaufnahmeseite) arbeitet.
In dem Wärmeträgerkreislauf 100 wird der Wärmeträger, der durch den Wärmeträgerströmungskanal 103 strömt, welcher den dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 durchläuft, aufgrund der Wärmeabsorption des dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 13 zu Kaltwasser, und indem er über das Umschaltventil V6 in den Kühlkern 52 der Klimatisierungsvorrichtung 50 eintritt, erfolgt eine Kühlung der Fahrgastzelle. Der aus dem Kühlkern 52 getretene Wärmeträger durchläuft das Umschaltventil V4 und tritt in das Umschaltventil V2 ein, strömt durch den Strömungskanal 121 und kühlt am Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte die Batterie. Der aus dem Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte getretene Wärmeträger durchläuft das Umschaltventil V3 und das Umschaltventil V4 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 103 zurück.
Dabei bildet der durch den wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 103 strömende Wärmeträger (Kaltwasser) einen unabhängigen Zirkulationskreislauf, und die Wärme aus dem Wärmeaustausch am Kühlkern 52 und am Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte wird effizient am dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 absorbiert.
Im Betriebsmodus (1) durchläuft der durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 101 strömende Wärmeträger den Heizkern 51 der Klimatisierungsvorrichtung 50, das Umschaltventil V1, den Speicherabschnitt 6, das Umschaltventil V2, den externen Wärmetauscher 5, das Umschaltventil V3, das Umschaltventil V5 und die Temperaturregulierungsobjektwärmetauscher 63, 61, 62, strömt durch den Wärmeträgerströmungskanal 102, der den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 durchläuft, und kehrt über das Umschaltventil V1 zum Wärmeträgerströmungskanal 101 zurück.
Auf diese Weise bilden in Betriebsmodus (1) der erste Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 und der zweite Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 die Wärmeabgabeseite, wobei die wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanäle 101, 102 gekoppelt sind, wodurch das Wärmeableitungsziel auf die Wärmespeicherung im Speicherabschnitt 6, die Abgabe an die Außenluft am externen Wärmetauscher 5 und die Temperaturregulierung an den Wärmetauschern 63, 61, 62 für Temperaturregulierungsobjekte und dergleichen verteilt wird. Auf diese Weise wird Wärmeabgabe für die durch das Kühlen und die aktive Batteriekühlung bedingte Wärmeabsorption auf mehrere Stellen verteilt, wodurch eine effiziente Wärmenutzung durchgeführt werden kann.
Der in 6 gezeigte Betriebsmodus (2) ist ein Betriebsmodus, in dem die Kühlung der Batterie von Betriebsmodus (1) angehalten wird und ein Kühlbetrieb der Klimatisierungsvorrichtung 50 stattfindet. In diesem Betriebsmodus (2) ist der Kältemittelkreislauf 1 der gleiche wie im Betriebsmodus (1), wobei in dem Wärmeträgerkreislauf 100 der durch den Wärmeträgerströmungskanal 103 strömende Wärmeträger das Umschaltventil V6 durchläuft und in den Kühlkern 52 eintritt und der aus dem Kühlkern 52 getretene Wärmeträger das Umschaltventil V4 durchläuft und unmittelbar zum Wärmeträgerströmungskanal 103 zurückkehrt. Der Wärmeträger, der in den Wärmeträgerströmungskanälen 101, 102 des Wärmeträgerkreislaufs 100 strömt, ist der gleiche wie im Betriebsmodus (1).
Der in 7 gezeigte Betriebsmodus (3) ist ein Betriebsmodus, in dem der Kühlbetrieb der Klimatisierungsvorrichtung 50 von Betriebsmodus (1) angehalten wird und eine aktive Kühlung der Batterie erfolgt. In diesem Betriebsmodus (3) ist der Kältemittelkreislauf 1 der gleiche wie im Betriebsmodus (1), wobei in dem Wärmeträgerkreislauf 100 der durch den wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 103 strömende Wärmeträger das Umschaltventil V6 und das Umschaltventil V2 durchläuft und zu dem Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte für die Batterie strömt und der aus dem Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte getretene Wärmeträger das Umschaltventil V3 und das Umschaltventil V4 durchläuft und zum Wärmeträgerströmungskanal 103 zurückkehrt. Durch Umschalten des Umschaltventils V6 wird dabei das Durchströmen des Kühlkerns 52 mit dem Wärmeträger angehalten, indem das Strömen des Wärmeträgers durch den Strömungskanal 160 angehalten wird. Der Wärmeträger, der in den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanälen 101, 102 des Wärmeträgerkreislaufs 100 strömt, ist der gleiche wie im Betriebsmodus (1).
Der in 8 gezeigte Betriebsmodus (4) ist ein Betriebsmodus, in dem ein Entfeuchtungskühlen (Temperaturregulierung mit Wärmeabgabe) erfolgt, und ebenso wie im Betriebsmodus (1) erfolgt während des Kühlbetriebs der Klimatisierungsvorrichtung 50 eine Kühlung der Batterie, und es erfolgt eine Entfeuchtung, indem der durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 101 strömende Wärmeträger unabhängig zum Heizkern 51 der Klimatisierungsvorrichtung 50 strömt.
Im Betriebsmodus (4) sind in dem Kältemittelkreislauf 1 ebenso wie im Betriebsmodus (1) die beiden Umgehungskältemittelströmungskanäle 31, 32 geschlossen, und die Druckreduzierung durch die Druckreduzierungsabschnitte 14A, 14B erfolgt stufenweise am Druckreduzierungsabschnitt 14A und am Druckreduzierungsabschnitt 14B. In dem Wärmeträgerkreislauf 100 bilden die Wärmeträgerströmungskanäle 101, 102, 103 jeweils einen unabhängigen Kreislauf.
Im Betriebsmodus (4) wird der durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 101 strömende Wärmeträger aufgrund der Wärmeabgabe am ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 zu Warmwasser, das in den Heizkern 51 eintritt und allein eine Klimatisierungstemperaturregulierung am Heizkern 51 durchführt. Der durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 102 strömende Wärmeträger wird durch die Wärmeabgabe am zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 zu Warmwasser, dessen Temperaturbereich niedriger als der des durch den Wärmeträgerströmungskanal 101 strömenden Wärmeträgers ist und das das Umschaltventil V1, den Speicherabschnitt 6, das Umschaltventil V2, den externen Wärmetauscher 5, das Umschaltventil V3, das Umschaltventil V5 und die Temperaturregulierungsobjektwärmetauscher 63, 61, 62 durchläuft und zum Wärmeträgerströmungskanal 102 zurückkehrt. Der durch den wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 103 strömende Wärmeträger bildet ebenso wie im Betriebsmodus (1) einen Zirkulationsströmungskanal, der den Kühlkern 52 und den Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte für die Batterie durchläuft.
In diesem Betriebsmodus (4) kann, während auf der Wärmeabgabeseite das Entfeuchtungskühlen und die Batteriekühlung erfolgen, auf der Wärmeaufnahmeseite eine Klimatisierung auf eine Ausblassolltemperatur mit dem durch den unabhängigen Wärmeträgerströmungskanal 101 strömenden Wärmeträger hoher Temperatur und eine Temperaturregulierung verschiedener Stellen mit dem durch den unabhängigen Wärmeträgerströmungskanal 102 strömenden Wärmeträger niedriger Temperatur erfolgen.
Der in 9 gezeigte Betriebsmodus (5) ist ein Betriebsmodus, in dem ein Entfeuchtungsheizen (Temperaturregulierung mit Wärmeabsorption) erfolgt. In diesem Betriebsmodus (5) sind im Kältemittelkreislauf 1 beide Umgehungskältemittelströmungskanäle 31, 32 geöffnet, und es werden ein erstes Kältemittelkreislaufsystem, das vom Verdichter 10 aus den ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11, den Umgehungskältemittelströmungskanal 31 und den dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 durchläuft und zum Verdichter 10 zurückkehrt (den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 umgeht), und ein zweites Kältemittelkreislaufsystem ausgebildet, das vom Verdichter 10 aus den ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11, den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 und den Umgehungskältemittelströmungskanal 32 durchläuft und zum Verdichter 10 zurückkehrt (den dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 umgeht).
Im Kältemittelkreislauf 1 arbeitet der erste Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 als Kondensator (Wärmeabgabeseite), der zweite Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 arbeitet als Verdampfer des zweiten Kältemittelkreislaufsystems (Wärmeaufnahmeseite) und der dritte Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 arbeitet als Verdampfer des ersten Kältemittelkreislaufsystems (Wärmeaufnahmeseite).
In dem Wärmeträgerkreislauf 100 von Betriebsmodus (5) bilden die Wärmeträgerströmungskanäle 101, 102, 103 jeweils einen unabhängigen Kreislauf aus. Der durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 101 strömende Wärmeträger tritt also allein in den Heizkern 51 ein, und der aus dem Heizkern 51 getretene Wärmeträger durchläuft das Umschaltventil V1 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 101 zurück.
Der durch den einen wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 102 strömende Wärmeträger durchläuft das Umschaltventil V1, den Speicherabschnitt 6, das Umschaltventil V2, den externen Wärmetauscher 5, das Umschaltventil V3, das Umschaltventil V5 und die Temperaturregulierungsobjektwärmetauscher 63, 61, 62 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 102 zurück, und der durch den anderen wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 103 strömende Wärmeträger durchläuft das Umschaltventil V6, den Kühlkern 52 und das Umschaltventil V4 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 103 zurück.
In diesem Betriebsmodus (5) erfolgt der Heizbetrieb, indem ausschließlich der durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 101 strömende Wärmeträger zum Heizkern 51 strömt, während durch Aufteilen der Wärmeaufnahmeseite auf den Wärmeträgerströmungskanal 102, der den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 durchläuft, und den Wärmeträgerströmungskanal 103, der den dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 durchläuft, die für den Heizbetrieb benötigte Wärme von den verschiedenen Stellen absorbiert wird. Indem der durch den wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 103 strömende Wärmeträger unabhängig zum Kühlkern 51 strömt, erfolgt zudem eine wirkungsvolle Entfeuchtung der Fahrgastzelle.
Der in 10 gezeigte Betriebsmodus (6) ist ein Betriebsmodus, in dem Wärme aus der Außenluft absorbiert wird und während des Heizbetriebs der Klimatisierungsvorrichtung 50 eine Erwärmung der Batterie (Geräteerwärmung) erfolgt. Im Kältemittelkreislauf 1 dieses Betriebsmodus (6) sind beide Umgehungskältemittelströmungskanäle 31, 32 geschlossen, und ebenso wie im Betriebsmodus (4) dienen der erste Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 und der zweite Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 als Kondensator (Wärmeabgabeseite), während der dritte Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 als Verdampfer (Wärmeaufnahmeseite) dient, der Druckreduzierungsgrad durch die Druckreduzierungsabschnitte 14A, 14B wird reguliert und es erfolgt eine gestufte Wärmeabgabe am ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 und am zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12.
Im Wärmeträgerkreislauf 100 von Betriebsmodus (6) bilden die Wärmeträgerströmungskanäle 101, 102, 103 jeweils einen unabhängigen Kreislauf aus, und der durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 101 strömende Wärmeträger hoher Temperatur tritt allein in den Heizkern 51 ein, und der aus dem Heizkern 51 getretene Wärmeträger durchläuft das Umschaltventil V 1 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 101 zurück.
Der durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 102 strömende Wärmeträger von vergleichsweise niedriger Temperatur durchläuft das Umschaltventil V1, den Speicherabschnitt 6, das Umschaltventil V2, den Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte für die Batterie, das Umschaltventil V3 und das Umschaltventil V5 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 102 zurück. Der durch den wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 103 strömende Wärmeträger absorbiert Wärme aus der Außenluft und durchläuft dazu das Umschaltventil V6, das Umschaltventil V2, den externen Wärmetauscher 5, das Umschaltventil V3 und das Umschaltventil V4 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 103 zurück.
Indem dabei im Wärmeträgerkreislauf 100 durch das Umschaltventil V6 das Strömen des Wärmeträgers durch den Strömungskanal 160 angehalten wird, wird das Strömen des Wärmeträgers durch den Kühlkern 52 angehalten. Durch das Umschaltventil V5 wird das Strömen des Wärmeträgers durch den Strömungskanal 150 angehalten.
In diesem Betriebsmodus (6) strömt durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 101 Warmwasser hoher Temperatur zum Heizkern 51, wodurch der Heizbetrieb der Klimatisierungsvorrichtung 50 erfolgt, und durch den weiteren wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 102 strömendes Warmwasser von vergleichsweise niedriger Temperatur strömt zum Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte, wodurch eine Erwärmung der Batterie erfolgt. Indem demgemäß mittels des Kältemittelkreislaufs 1 Wärmeträger mit unterschiedlichen Temperaturbereichen erzeugt wird, können das Heizen bei gewünschter Temperatur und die Batterieerwärmung mit hoher Effizienz durchgeführt werden.
Der in 11 gezeigte Betriebsmodus (7) ist ein Betriebsmodus, in dem Wärme aus der Außenluft absorbiert wird und während des Heizbetriebs der Klimatisierungsvorrichtung 50 eine Wärmespeicherung oder -ableitung eines Temperaturregulierungsobjekts wie der Batterie oder dergleichen erfolgt. Im Kältemittelkreislauf 1 von Betriebsmodus (7) ist der Umgehungskältemittelströmungskanal 31 geöffnet, der Umgehungskältemittelströmungskanal 32 geschlossen und der Druckreduzierungsabschnitt 14A geschlossen, und es ist ein Kreislauf ausgebildet, der vom Verdichter 10 aus den ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11, den Umgehungskältemittelströmungskanal 31 und den dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 durchläuft und zum Verdichter 10 zurückkehrt (den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 umgeht).
Im Kältemittelkreislauf 1 dient der erste Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 als Kondensator (Wärmeabgabeseite) und der dritte Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 als Verdampfer (Wärmeaufnahmeseite), und der zweite Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 ist aus dem Kältemittelkreislauf 1 ausgeschlossen.
Im Wärmeträgerkreislauf 100 von Betriebsmodus (7) bilden die Wärmeträgerströmungskanäle 101, 102, 103 jeweils einen unabhängigen Kreislauf aus, und der durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 101 strömende Wärmeträger tritt allein in den Heizkern 51 ein, und der aus dem Heizkern 51 getretene Wärmeträger durchläuft das Umschaltventil V1 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 101 zurück.
Der durch den Wärmeträgerströmungskanal 102 strömende Wärmeträger durchläuft das Umschaltventil V1, den Speicherabschnitt 6, das Umschaltventil V2, den Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte für die Batterie, das Umschaltventil V3, das Umschaltventil V5 und weitere Temperaturregulierungsobjektwärmetauscher 63, 61, 62 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 102 zurück. Da hier der zweite Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 aus der Konfiguration des Kältemittelkreislaufs 1 ausgeschlossen ist, erfolgt an ihm kein Wärmeaustausch. Der durch den wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 103 strömende Wärmeträger absorbiert Wärme aus der Außenluft und durchläuft dazu das Umschaltventil V6, das Umschaltventil V2, den externen Wärmetauscher 5, das Umschaltventil V3 und das Umschaltventil V4 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 103 zurück.
Gemäß diesem Betriebsmodus (7) erfolgt mittels der Absorption von Wärme aus der Außenluft der Heizbetrieb der Klimatisierungsvorrichtung 50, während der durch die Wärmetauscher 60, 61, 62, 63 für Temperaturregulierungsobjekte strömende Wärmeträger einen von dem Kältemittelkreislauf 1 getrennten Kreislauf bildet und in diesem Kreislauf der für die Wärmespeicherung oder die Abwärme dienende Speicherabschnitt 6 bereitgestellt ist. Dementsprechend kann die Wärme eines Temperaturregulierungsobjekts wie der Batterie oder dergleichen effizient gespeichert oder abgeleitet werden.
Der in 12 gezeigte Betriebsmodus (8) ist ein Betriebsmodus, in dem Wärme aus der Außenluft absorbiert wird und während des Heizbetriebs der Klimatisierungsvorrichtung 50 die Wärmespeicherung eines Temperaturregulierungsobjekts wie der Batterie oder dergleichen genutzt wird. Im Kältemittelkreislauf 1 dieses Betriebsmodus (8) sind die Umgehungskältemittelströmungskanäle 31, 32 geöffnet, und ebenso wie im Betriebsmodus (5) sind ein erstes Kältemittelkreislaufsystem, das den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 umgeht, und ein zweites Kältemittelkreislaufsystem ausgebildet, das den dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 umgeht.
Im Wärmeträgerkreislauf 100 von Betriebsmodus (7) bilden die Wärmeträgerströmungskanäle 101, 102, 103 jeweils einen unabhängigen Kreislauf aus, und der durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 101 strömende Wärmeträger tritt allein in den Heizkern 51 ein, und der aus dem Heizkern 51 getretene Wärmeträger durchläuft das Umschaltventil V1 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 101 zurück. Der durch den wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 103 strömende Wärmeträger absorbiert Wärme aus der Außenluft und durchläuft dazu das Umschaltventil V6, das Umschaltventil V2, den externen Wärmetauscher 5, das Umschaltventil V3 und das Umschaltventil V4 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 103 zurück.
Der durch den wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 102 strömende Wärmeträger durchläuft das Umschaltventil V1, den Speicherabschnitt 6, das Umschaltventil V2, den Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte für die Batterie, das Umschaltventil V3, das Umschaltventil V5 und weitere Wärmetauscher 63, 61, 62 für Temperaturregulierungsobjekte und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 102 zurück. Dabei wird die zum Heizen benötigte Wärme verfügbar gemacht, indem zusammen mit der Wärmeabsorption aus der Außenluft der wärmeaufnahmeseitige zweite Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 im Betriebsmodus (6) an dem Speicherabschnitt 6 und an einem Temperaturregulierungsobjekt wie der Batterie oder dergleichen gespeicherte Wärme absorbiert.
Der in 13 gezeigte Betriebsmodus (9) ist ein Betriebsmodus, in dem ein Heizbetrieb der Klimatisierungsvorrichtung 50 durch Nutzung von Speicherwärme erfolgt. Im Kältemittelkreislauf 1 dieses Betriebsmodus (9) ist der Umgehungskältemittelströmungskanal 31 geschlossen, der Umgehungskältemittelströmungskanal 32 geschlossen und der Druckreduzierungsabschnitt 14B geschlossen, wodurch ein Kältemittelkreislauf ausgebildet wird, der den dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 umgeht. Dabei ist der dritte Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 aus dem Kältemittelkreislauf 1 ausgeschlossen, und der Strömungskanal, in dem der Wärmeträger den dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 durchläuft und zum Wärmeträgerströmungskanal 103 und zum Kühlkern 52 strömt, wird nicht genutzt.
Im Wärmeträgerkreislauf 100 von Betriebsmodus (9) bilden der Wärmeträgerströmungskanal 101 und der Wärmeträgerströmungskanal 102 unabhängige Kreisläufe, und der durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 101 strömende Wärmeträger tritt allein in den Heizkern 51 ein, und der aus dem Heizkern 51 getretene Wärmeträger durchläuft das Umschaltventil V1 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 101 zurück.
Der durch den wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 102 strömende Wärmeträger durchläuft ebenso wie im Betriebsmodus (8) das Umschaltventil V 1, den Speicherabschnitt 6, das Umschaltventil V2, den Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte für die Batterie, das Umschaltventil V3, das Umschaltventil V5 und weitere Wärmetauscher 63, 61, 62 für Temperaturregulierungsobjekte und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 102 zurück. Dabei erfolgt der Heizbetrieb, indem in dem Kältemittelkreislauf 1 an dem wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 102 die im Betriebsmodus (6) am Speicherabschnitt 6 und an einem Temperaturregulierungsobjekt wie der Batterie oder dergleichen gespeicherte Wärme absorbiert wird.
Der in 14 gezeigte Betriebsmodus (10) ist ein Betriebsmodus, bei dem durch die Nutzung von Speicherwärme ein Enteisungsheizen bei angehaltenem Fahrzeug erfolgt. Im Kältemittelkreislauf 1 dieses Betriebsmodus (10) sind ebenso wie im Betriebsmodus (4) und dergleichen beide Umgehungskältemittelströmungskanäle 31, 32 geschlossen, der erste Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 und der zweite Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 arbeiten als Kondensator (Wärmeabgabeseite) und der dritte Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 arbeitet als Verdampfer (Wärmeaufnahmeseite).
Im Wärmeträgerkreislauf 100 von Betriebsmodus (10) bilden die Wärmeträgerströmungskanäle 101, 102, 103 jeweils einen unabhängigen Kreislauf aus, und der durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 101 strömende Wärmeträger tritt in den Heizkern 51 ein, und der aus dem Heizkern 51 getretene Wärmeträger durchläuft das Umschaltventil V1 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 101 zurück. Der durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 102 strömende Wärmeträger durchläuft das Umschaltventil V 1, den Speicherabschnitt 6, das Umschaltventil V2, den externen Wärmetauscher 5, das Umschaltventil V3 und das Umschaltventil V5 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 102 zurück. Der durch den wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 103 strömende Wärmeträger durchläuft das Umschaltventil 5, das Umschaltventil V2, den Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte für die Batterie, das Umschaltventil V3 und das Umschaltventil V4 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 103 zurück.
Gemäß diesem Betriebsmodus (10) wird die Speicherwärme der Batterie am dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 absorbiert, um den Kältemittelkreislauf 1 zu betreiben, und indem der durch die am zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 abgegebene Wärme und die Speicherwärme im Speicherabschnitt 6 erwärmte Wärmeträger zum externen Wärmetauscher 5 strömt, erfolgt die Enteisung des externen Wärmetauschers 5.
Der in 15 gezeigte Betriebsmodus (11) ist ein Betriebsmodus, bei dem durch die Nutzung von Speicherwärme ein Enteisungsheizen bei fahrendem Fahrzeug erfolgt. Der Betriebsmodus (11) ist mit Ausnahme des Schaltzustands des Umschaltventils V5 der gleiche wie der Betriebsmodus (10). Im Betriebsmodus (11) werden die durch das Temperaturregulierungsobjekt (Wechselrichter, Motor, Leistungssteuereinheit und dergleichen) während der Fahrt erzeugte Wärme, die abgegebene Wärme des zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 12 und die Speicherwärme des Speicherabschnitts 6 zum Enteisen des externen Wärmetauschers 5 genutzt.
Der in 16 gezeigte Betriebsmodus (12) betreibt durch Absorbieren der Wärme der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 den Kältemittelkreislauf, wodurch während des Heizbetriebs der Klimatisierungsvorrichtung 50 eine Erwärmung der Batterie erfolgt. Der Betriebsmodus (12) ist mit Ausnahme des Schaltzustands des Umschaltventils V5 der gleiche wie der Betriebsmodus (9).
Im Wärmeträgerkreislauf 100 von Betriebsmodus (12) bilden der Wärmeträgerströmungskanal 101 und der Wärmeträgerströmungskanal 102 unabhängige Kreisläufe, und der durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 101 strömende Wärmeträger tritt in den Heizkern 51 ein, und der aus dem Heizkern 51 getretene Wärmeträger durchläuft das Umschaltventil V1 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 101 zurück.
Der durch den wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 102 strömende Wärmeträger wird an der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 erwärmt, durchläuft das Umschaltventil V1, den Speicherabschnitt 6, das Umschaltventil V2, den Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte, das Umschaltventil V3 und das Umschaltventil V5 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 102 zurück. Die an der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 ergänzte Wärme wird dabei am zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 durch das Kältemittel absorbiert, und am Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte wird durch die an der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 ergänzte Wärme und die im Speicherabschnitt 6 gespeicherte Wärme die Batterie erwärmt.
Die zum Erwärmen der Batterie genutzte Temperatur des Wärmeträgers kann dabei mittels der Wärmeerzeugungsmenge der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 auf geeignete Weise reguliert werden und kann so auf einen Temperaturbereich reguliert werden, der sich von der Temperatur des durch den unabhängigen wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 101 strömenden Wärmeträgers unterscheidet, wodurch die Batterieerwärmung unter Durchführung des Heizbetriebs bei einer geeigneten Temperatur ermöglicht wird.
In dem in 17 gezeigten Betriebsmodus (13) erfolgt der Heizbetrieb der Klimatisierungsvorrichtung 50 durch den Betrieb des Kältemittelkreislaufs, in dem unter Ergänzung von Wärme der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 Wärme aus der Fahrgastzelle und Abwärme/Speicherwärme des Temperaturregulierungsobjekts absorbiert wird.
Im Kältemittelkreislauf 1 dieses Betriebsmodus (13) sind ebenso wie im Betriebsmodus (8) beide Umgehungskältemittelströmungskanäle 31, 32 geöffnet, und es sind ein erstes Kältemittelkreislaufsystem, das den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 umgeht, und ein zweites Kältemittelkreislaufsystem ausgebildet, das den dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 umgeht.
Im Wärmeträgerkreislauf 100 von Betriebsmodus (13) bilden die Wärmeträgerströmungskanäle 101, 102, 103 jeweils einen unabhängigen Kreislauf, und der durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 101 strömende Wärmeträger tritt in den Heizkern 51 ein, und der aus dem Heizkern 51 getretene Wärmeträger durchläuft das Umschaltventil V1 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 101 zurück.
Der durch den wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 102 strömende Wärmeträger wird an der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 erwärmt, durchläuft das Umschaltventil V1, den Speicherabschnitt 6, das Umschaltventil V2, den Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte, das Umschaltventil V3, das Umschaltventil V5 und die Wärmetauscher 63, 61, 62 für Temperaturregulierungsobjekte und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 102 zurück. Der durch den wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 103 strömende Wärmeträger durchläuft das Umschaltventil V5, den Kühlkern 52 und das Umschaltventil V4 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 103 zurück.
Im Betriebsmodus (13) wird an dem als Verdampfer des ersten Systems arbeitenden dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 über den Kühlkern 52 rückgewonnene Wärme aus der Fahrgastzelle durch das Kältemittel absorbiert, und an dem als Verdampfer des zweiten Kältemittelkreislaufsystems arbeitenden zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 werden an der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 ergänzte Wärme und Speicherwärme des Speicherabschnitts 6 sowie Speicherwärme oder Abwärme von Temperaturregulierungsobjekten wie der Batterie und dergleichen durch das Kältemittel absorbiert.
Direktklimatisierung mittels Kältemittel
18 ist eine Ansicht eines Konfigurationsbeispiels des Wärmemanagementsystems für Fahrzeuge gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied zu der vorstehend erörterten Ausführungsform besteht darin, dass an dem mehrere Wärmetauscher umfassenden Kältemittelkreislauf 1 ein ausgewählter Wärmetauscher als Verdampfer und Fahrgastzellenklimatisierungswärmetauscher bestimmt ist. In dem dargestellten Beispiel wird der dritte Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 durch Herausführen der Kältemittelströmungskanäle 22A, 22B aus der Einheit U entfernt und dient als Kühlkern der Klimatisierungsvorrichtung 50.
Der dargestellte Zustand zeigt einen Betriebsmodus, in dem während des Kühlbetriebs der Klimatisierungsvorrichtung 50 eine Kühlung der Batterie erfolgt. Im Kältemittelkreislauf 1 sind dabei der Umgehungskältemittelströmungskanal 31 und der Umgehungskältemittelströmungskanal 32 beide geschlossen, der erste Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 innerhalb der Einheit U dient als Kondensator (Wärmeabgabeseite), der zweite Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 innerhalb der Einheit U dient als Verdampfer (Wärmeaufnahmeseite) und der außerhalb der Einheit an der Klimatisierungsvorrichtung 50 bereitgestellte dritte Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 dient als Verdampfer (Wärmeaufnahmeseite).
In dieser Ausführungsform sind als Umschalteinrichtungen, die bei dem Wärmeträgerkreislauf 100 zwischen einem Kreislaufzustand, in dem der den ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 durchlaufende Wärmeträgerströmungskanal 101 und der den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 durchlaufende Wärmeträgerströmungskanal 102 jeweils ein unabhängiger Kreislauf sind, und einem Kreislaufzustand umschalten, in dem der Wärmeträger, der den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher durchlaufen hat, zum ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 101 strömt, ein Umschaltventil V01 und ein Umschaltventil V02 bereitgestellt. Es ist auch ein Umschaltventil V03 bereitgestellt, das umschaltet, ob der durch den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 strömende Wärmeträger zum Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte für die Batterie strömt oder nicht.
Im dargestellten Beispiel tritt der durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 101 strömende Wärmeträger in den Heizkern 51 ein, strömt aus dem Heizkern 51 durch den Strömungskanal 200 zum Umschaltventil V01, durchläuft im Strömungskanal 201 den externen Wärmetauscher 5, den Wärmetauscher 62 für Temperaturregulierungsobjekte und den Speicherabschnitt 6 und tritt in das Umschaltventil V02 ein, durchläuft von dem Strömungskanal 203 über das Umschaltventil V01 den Strömungskanal 202 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 101 zurück und zirkuliert so in einem unabhängigen Kreislauf.
Der durch den wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 102 strömende Wärmeträger tritt in das Umschaltventil V02 ein, strömt durch den Strömungskanal 204 in das Umschaltventil V03, durchläuft im Strömungskanal 205 den Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte für die Batterie und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 102 zurück und zirkuliert so in einem unabhängigen Kreislauf.
Gemäß dem dargestellten Kreislaufzustand in dieser Ausführungsform erfolgt der Kühlbetrieb der Klimatisierungsvorrichtung 50 durch direkte Wärmeabsorption des Kältemittels mittels des dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 13 und durch Temperaturregulierung des durch den wärmeabgabeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 101 strömenden Wärmeträgers. Die Kühlung der Batterie erfolgt durch den unabhängigen Kreislauf des durch den wärmeaufnahmeseitigen Wärmeträgerströmungskanal 102 strömenden Wärmeträgers. Die Wärmeabsorptionsmenge des zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 12, der die Wärmeabsorption des Wärmeträgerströmungskanals 102 durchführt, wird dabei durch stufenweise Druckreduzierung mittels des Druckreduzierungsabschnitts 14A verringert, wodurch die Kühlung der Batterie mittels angemessener Wärmeabsorption mit hoher Wärmeeffizienz durchgeführt werden kann, während zugleich beim Kühlen eine wirkungsvolle Wärmeabsorption gewährleistet wird.
Auch in der in 18 gezeigten Ausführungsform wird durch geeignetes Umschalten der Umschaltventile V01, V02, V03 der Wärmeträger in einen geeigneten Temperaturbereich gebracht, sodass Betriebsmodi wie der Heizbetrieb oder die Erwärmung der Batterie (Geräteerwärmung) und dergleichen mit hoher Wärmeeffizienz ausgeführt werden können.
Anordnung der Hilfserwärmungsvorrichtung
Wie bereits erwähnt, ist die im Wärmeträgerkreislauf 100 bereitgestellte Hilfserwärmungsvorrichtung 4 vorzugsweise auf der Einlassseite oder der Auslassseite des ersten, zweiten und dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 11, 12, 13 bereitgestellt, wobei durch geeignetes Bereitstellen der Anordnung der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 die gewünschte Funktion der oben erörterten einzelnen Betriebsmodi erzielt werden kann.
Wenn, wie in der oben erörterten Ausführungsform gezeigt, die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 auf der Auslassseite oder der Einlassseite des zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 12 bereitgestellt ist, so kann in dem in 16 gezeigten Betriebsmodus (12) der Kältemittelkreislauf 1 betrieben werden, indem Wärme von der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 absorbiert wird, und das Heizen in Umgebungen mit niedriger Temperatur erfolgen.
Wenn dabei die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 auf der Auslassseite des zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 12 bereitgestellt ist, so tritt, wie in 16 gezeigt, der an der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 erwärmte Wärmeträger über das Umschaltventil V1 in den Speicherabschnitt 6 ein, durchläuft vom Speicherabschnitt 6 aus das Umschaltventil V2, den Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte, das Umschaltventil V3 und das Umschaltventil V5 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 102 zurück und strömt auf diese Weise in einem Zirkulationsströmungskanal. In diesem Zirkulationsströmungskanal kann an dem Temperaturregulierungsobjektwärmetauscher 60 die Abwärme der Batterie, des Motors oder dergleichen absorbiert werden, weshalb eine Wärmepumpe mit einem COP (coefficient of performance, Leistungskoeffizient) von über 1 erzielt wird, und die Temperaturregulierung der Batterie kann über den Temperaturregulierungsobjektwärmetauscher 60 mit einer an der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 regulierten geeigneten Temperatur erfolgen.
Wenn nun die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 an der Einlassseite des zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 12 bereitgestellt ist, so strömt der an der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 erwärmte Wärmeträger ebenso wie oben erörtert durch den Zirkulationsströmungskanal, doch tritt der durch die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 erwärmte Wärmeträger unmittelbar in den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 12 ein, weshalb die Wärmeabsorptionsmenge auf der Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufs 1 unmittelbar mittels der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 reguliert werden kann und die Temperaturregulierung beim Heizen mit hoher Wärmeeffizienz erfolgen kann.
19 zeigt ein weiteres Betriebsbeispiel für den Fall, dass die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 auf der Auslassseite oder der Einlassseite des zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 12 bereitgestellt ist. Das in 19 gezeigte Beispiel ist ein Beispiel, in dem während des Speicherwärmerückgewinnungsheizens in dem in 11 gezeigten Betriebsmodus (7) eine Enteisung des externen Wärmetauschers 5 erfolgt.
Durch das Umschalten des Umschaltventils V2 tritt dabei der an der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 erwärmte Wärmeträger über das Umschaltventil V 1 in den Speicherabschnitt 6 ein, durchläuft vom Speicherabschnitt 6 aus das Umschaltventil V2, den externen Wärmetauscher 5, das Umschaltventil V3, das Umschaltventil V5 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 102 zurück und strömt auf diese Weise in einem Zirkulationsströmungskanal. Mit dem in diesem Zirkulationsströmungskanal strömenden Wärmeträger kann während des Speicherwärmerückgewinnungsheizens eine Enteisung des externen Wärmetauschers 5 erfolgen. Dabei kann die gleiche Funktion erlangt werden, ganz gleich, ob die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 auf der Auslassseite oder der Einlassseite des zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 12 liegt.
20 ist ein Betriebsbeispiel, in dem die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 auf der Auslassseite des dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 13 bereitgestellt ist. In dem in 11 gezeigten Betriebsmodus (7) durchläuft dabei durch Umschalten des Umschaltventils V2 und des Umschaltventils V3 der aus dem dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 getretene und an der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 erwärmte Wärmeträger das sechste Umschaltventil V6, das zweite Umschaltventil V2, den Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte, das dritte Umschaltventil V3 und das vierte Umschaltventil V4 und kehrt zum Wärmeträgerströmungskanal 103 zurück und strömt auf diese Weise in einem Zirkulationsströmungskanal.
Die Wärme des an der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 erwärmten und in dem Zirkulationsströmungskanal strömenden Wärmeträgers wird am dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 13 im niederdruckseitigen Kältemittelkreislauf 1 absorbiert, und am hochdruckseitigen ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher 11 gibt der durch den Wärmeträgerströmungskanal 101 strömende Wärmeträger Wärme ab und wird zum Heizen am Heizkern 51 verwendet. Dadurch kann der Heizbetrieb auch in Umgebungen mit niedriger Temperatur erfolgen, indem der Kältemittelkreislauf 1 die durch die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 zugeführte Wärme absorbiert. Da in dem oben erörterten Zirkulationsströmungskanal der Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte bereitgestellt ist, kann dabei auch eine Temperaturregulierung der Batterie und dergleichen durchgeführt werden.
Wenn in diesem Betriebsbeispiel die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 auf der Auslassseite des dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 13 bereitgestellt ist, kann über den Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte die Temperaturregulierung der Batterie und dergleichen unmittelbar durch die Temperaturregulierung der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 erfolgen. Wenn die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 auf der Einlassseite des dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 13 bereitgestellt ist, kann die Wärmeabsorption auf der Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufs 1 unmittelbar an der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 geregelt werden.
21 ist ein weiteres Betriebsbeispiel, in dem die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 auf der Auslassseite des dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 13 bereitgestellt ist. Dieses Beispiel nutzt in dem in 13 gezeigten Betriebsmodus (9) während des Speicherwärmerückgewinnungsheizens die Wärme der Hilfserwärmungsvorrichtung 4, um bei Eisbildung am externen Wärmetauscher 5 eine Enteisung durchzuführen.
In diesem Beispiel wird der an der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 erwärmte Wärmeträger separat von dem Kältemittelkreislauf 1 über das Umschaltventil V6, das Umschaltventil V2, den externen Wärmetauscher 5, das Umschaltventil V3 und das Umschaltventil V4 zirkulieren gelassen und führt die Enteisung des externen Wärmetauschers 5 durch. Dabei kann unabhängig davon, ob die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 auf der Auslassseite oder der Einlassseite des dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 13 liegt, die gleiche Funktion erlangt werden.
22 zeigt ein Betriebsbeispiel, in dem die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 auf der Auslassseite des ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 11 bereitgestellt ist. In diesem Fall strömt der an der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 erwärmte Wärmeträger durch einen kurzen Strömungskanal unmittelbar zum Heizkern 51 und kann das Heizen mit geringem Wärmeverlust durchführen, und es kann außerdem mittels der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 eine Temperaturregulierung für das Heizen erfolgen.
In diesem Betriebsbeispiel kann für den Fall, dass eine Störung an dem Verdichter 10, dem Expansionsventil 14B (oder auch dem Expansionsventil 14A), der Zirkulationspumpe P3 oder dergleichen vorliegt, wie dargestellt ein unabhängiger Zirkulationsströmungskanal mit der Zirkulationspumpe P1, der Hilfserwärmungsvorrichtung 4, dem Heizkern 51, dem Umschaltventil V1 und der Zirkulationspumpe P 1 gebildet und der Heizbetrieb durchgeführt werden. Durch geeignetes Umschalten der Umschaltventile V1-V6, sodass die Strömungskanäle des Wärmeträgerkreislaufs 100 in Reihe geschaltet werden, können auch für den Fall einer solchen Störung des Kältemittelkreislaufs 1 der Heizbetrieb mittels der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 und die Temperaturregulierung der Batterie und dergleichen über den Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte und dergleichen miteinander vereinbart werden.
In 22 ist der Fall einer Störung des Kältemittelkreislaufs 1 gezeigt, doch kann im Fall des Betriebs des Kältemittelkreislaufs 1 durch das Bereitstellen der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 auf der Auslassseite des ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 11 bei einem Betrieb der Ergänzung des Kältemittelkreislaufs 1 durch die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 der COP (Leistungsindex) stärker erhöht werden als bei Bereitstellung der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 auf der Einlassseite des ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 11. Beim Betrieb der Ergänzung des Kältemittelkreislaufs 1 durch die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 kann durch Bereitstellen der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 auf der Einlassseite des ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 11 beim Betreiben der Hilfserwärmungsvorrichtung 4 unmittelbar nach dem Start die Wärmeträgertemperatur sofort erhöht und so die Temperatur der Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufs 1 erhöht werden, weshalb die Hochfahrleistung des Kältemittelkreislaufs 1 erhöht werden kann.
23 zeigt ein Betriebsbeispiel, in dem bei einer Störung des Kältemittelkreislaufs 1 wie oben erörtert die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 auf der Auslassseite des dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 13 bereitgestellt ist. Auch in diesem Betriebsbeispiel strömt der durch die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 erwärmte Wärmeträger zum Kühlkern 52 (der als Heizkern genutzt wird), sodass der Heizbetrieb durchgeführt werden kann, und der aus dem Kühlkern 52 getretene Wärmeträger strömt wie dargestellt zu den Wärmetauschern 60, 61, 62, 63 für Temperaturregulierungsobjekte und kann auch eine Batterietemperaturregulierung und dergleichen durchführen.
Dabei erfolgt das Heizen, indem beispielsweise die Temperatur des in den als Heizkern genutzten Kühlkern 52 eintretenden Wärmeträgers auf 50 °C eingestellt wird, und an dem externen Wärmetauscher 5 wird derart Wärme abgegeben, dass die Temperatur des in den Wärmetauscher 60 für Temperaturregulierungsobjekte für die Batterie eintretenden Wärmeträgers auf oder unter einer Temperaturobergrenze von 35 °C liegt. Auf diese Weise ist es möglich, das Heizen und die Batterietemperaturregulierung bei angemessener Temperatur durchzuführen. In einem solchen Betriebsbeispiel kann die gleiche Funktion erlangt werden, wenn die Hilfserwärmungsvorrichtung 4 auf der Einlassseite des dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauschers 13 bereitgestellt ist.
Vorstehend wurde unter Bezugnahme auf die Figuren eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben, doch sind die konkreten Ausgestaltungen nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und auch Auslegungsänderungen, die nicht vom Wesen der vorliegenden Erfindung abweichen, fallen in den Umfang der Erfindung. Solange kein Widerspruch oder keine Probleme hinsichtlich ihres Zwecks, ihrer Ausgestaltung und dergleichen vorliegen, können die einzelnen Techniken der obenstehenden Ausführungsformen untereinander übertragen und kombiniert werden.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN

1: Kältemittelkreislauf
2: Kältemittelzirkulationsströmungskanal
3 (31, 32): Umgehungskältemittelströmungskanal
4: Hilfserwärmungsvorrichtung
5: externer Wärmetauscher
6: Speicherabschnitt
10: Verdichter
11: erster Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher
12: zweiter Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher
13: dritter Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher
14, 14A, 14B: Druckreduzierungsabschnitt
15: Rückströmungsschutzeinrichtung
20, 21, 22, 23: Kältemittelströmungskanal
31A, 32A: Verzweigungsabschnitt
31B, 32B: Strömungsvereinigungsabschnitt
31V, 32V: Öffnungs- und Schließventil
50: Klimatisierungsvorrichtung
51: Heizkern
52: Kühlkern
60, 61, 62, 63: Temperaturregulierungsobjektwärmetauscher
100: Wärmeträgerkreislauf
101, 102, 103: Wärmeträgerströmungskanal
110, 111, 112, 120, 121, 122, 123, 130, 131, 132, 133, 140, 141, 142, 150, 160, 161, 200, 201, 202, 203, 204, 205: Strömungskanal
150A, 160A, 161A: Strömungsvereinigungsabschnitt
300: Steuerabschnitt
V1, V2, V3, V4, V5, V6, V 11, V12, V21, V22, V31, V32, V41, V42, V01, V02, V03: Umschaltventil
U: Einheit
P1, P2, P3: Zirkulationspumpe

Claims

Fahrzeugwärmemanagementsystem, aufweisend einen Kältemittelkreislauf, der ein Kältemittel verdichtet, kondensieren, expandieren und verdampfen lässt, und einen Wärmeträgerkreislauf, in dem ein Wärmeträger zirkuliert, der an einem in dem Kältemittelkreislauf bereitgestellten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher einen Wärmeaustausch mit dem Kältemittel erfahren hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf von mindestens drei Wärmetauschern zwei oder mehr auswählt und den einen Teil der ausgewählten Wärmetauscher als Kondensator und den anderen Teil als Verdampfer bestimmt, wobei für die Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher einer der ausgewählten Wärmetauscher als ein erster Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher und ein anderer als ein zweiter Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher bestimmt wird, wobei der Wärmeträgerkreislauf eine Umschalteinrichtung umfasst, die zwischen einem Kreislaufzustand, in dem der Wärmeträger, der den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher durchlaufen hat, zu dem ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher strömt, und einem Kreislaufzustand, in dem ein Strömungskanal des Wärmeträgers, der den ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher durchlaufen hat, und ein Strömungskanal des Wärmeträgers, der den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher durchlaufen hat, voneinander unabhängige Kreisläufe sind, umschalten kann.
Fahrzeugwärmemanagementsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher bei Auswahl von dreien der Wärmetauscher der eine andere als ein dritter Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher bestimmt wird und ein Strömungskanal des Wärmeträgers, der den dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher durchlaufen hat, ein von dem Strömungskanal des Wärmeträgers, der den ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher oder den zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher durchlaufen hat, unabhängiger Kreislauf ist.
Fahrzeugwärmemanagementsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wärmeträger, der den ersten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher durchläuft, durch einen Fahrgastzellenklimatisierungswärmetauscher strömt.
Fahrzeugwärmemanagementsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Wärmeträgerkreislauf auf einer Einlassseite oder einer Auslassseite der Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher eine Hilfserwärmungsvorrichtung bereitgestellt ist.
Fahrzeugwärmemanagementsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträgerkreislauf auf einer Auslassseite der Umschalteinrichtung einen Speicherabschnitt umfasst, der den Wärmeträger speichert.
Fahrzeugwärmemanagementsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Wärmetauscher in dem Kältemittelkreislauf anhand dessen erfolgt, ob ein Umgehungskältemittelströmungskanal, der einen beliebigen der Wärmetauscher umgeht, geöffnet oder geschlossen ist.
Fahrzeugwärmemanagementsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher ein Kondensator ist.
Fahrzeugwärmemanagementsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher ein Verdampfer ist.
Fahrzeugwärmemanagementsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf einen der ausgewählten Wärmetauscher als Verdampfer bestimmt und als Fahrgastzellenklimatisierungswärmetauscher bestimmt.
Fahrzeugwärmemanagementsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung als eine erste Umschalteinrichtung bestimmt ist, und ferner umfassend eine zweite Umschalteinrichtung, die den aus der ersten Umschalteinrichtung getretenen Wärmeträger zu einem Temperaturregulierungsobjektwärmetauscher strömen lässt oder zu einem externen Wärmetauscher strömen lässt.
Wärmemanagementsystem für Fahrzeuge nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine dritte Umschalteinrichtung, die gemeinsam mit der zweiten Umschalteinrichtung umgeschaltet wird, wobei die dritte Umschalteinrichtung dazwischen umschaltet, ob der Wärmeträger, den die zweite Umschalteinrichtung zu dem Wärmetauscher für Temperaturregulierungsobjekte strömen gelassen hat, zu dem zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher strömt oder zu dem dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher strömt, und dazwischen umschaltet, ob der Wärmeträger, den die zweite Umschalteinrichtung zu dem externen Wärmetauscher strömen gelassen hat, zu dem dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher strömt oder zu dem zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher strömt.
Wärmemanagementsystem für Fahrzeuge nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Fahrgastzellenklimatisierungswärmetauscher, durch den Wärmeträger strömt, der an dem dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher einen Wärmeaustausch erfahren hat, und eine vierte Umschalteinrichtung, die dazwischen umschaltet, ob der aus dem Fahrgastzellenklimatisierungswärmetauscher getretene Wärmeträger zu dem dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher strömt oder in die zweite Umschalteinrichtung eintritt, wobei die zweite Umschalteinrichtung zugleich als Einrichtung zum Umschalten dazwischen dient, ob der aus der vierten Umschalteinrichtung getretene Wärmeträger zu dem Wärmetauscher für Temperaturregulierungsobjekte strömt oder zu dem externen Wärmetauscher strömt.
Wärmemanagementsystem für Fahrzeuge nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Umschalteinrichtung zugleich als Einrichtung zum Umschalten dazwischen dient, ob der aus dem externen Wärmetauscher getretene Wärmeträger zum zweiten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher strömt oder in die vierte Umschalteinrichtung eintritt.
Wärmemanagementsystem für Fahrzeuge nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Umschalteinrichtung zugleich als Einrichtung zum Umschalten dazwischen dient, ob der aus der dritten Umschalteinrichtung getretene Wärmeträger zu dem dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher strömt oder in die zweite Umschalteinrichtung eintritt.
Wärmemanagementsystem für Fahrzeuge nach einem der Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet durch eine fünfte Umschalteinrichtung, die dazwischen umschaltet, ob der aus dem Wärmetauscher für Temperaturregulierungsobjekte getretene Wärmeträger zu einem anderen Wärmetauscher für Temperaturregulierungsobjekte strömt oder nicht.
Fahrzeugwärmemanagementsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch eine sechste Umschalteinrichtung, die dazwischen umschaltet, ob der Wärmeträger, der an dem dritten Kältemittel-Wärmeträger-Wärmetauscher einen Wärmeaustausch erfahren hat, zu dem Fahrgastzellenklimatisierungswärmetauscher strömt oder zu der zweiten Umschalteinrichtung strömt.