DE202014103814U1

DE202014103814U1 - Klimatisierungssystem

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Publication number: DE202014103814U1
Application number: DE202014103814.0U
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-08-26
Filing date: 2014-08-18
Publication date: 2014-08-29
Anticipated expiration: 2024-08-19
Also published as: US10131205B2; CN104422195B; CN104422195A; US20150052913A1

Abstract

Klimatisierungssystem mit einem Kühlmittel-Teilsystem, das Kühlmittel zu einem Heizungswärmetauscher umlaufen lässt, der in einem Fahrgastraum eines Fahrzeugs angeordnet ist; einem Wärmepumpen-Teilsystem, das ein Kältemittel umwälzt; und einem Zwischenwärmetauscher, der Wärmeenergie vom Kältemittel zum Kühlmittel überträgt, um die Temperatur des Kühlmittels zu erhöhen, wenn das Klimatisierungssystem in einer Heizbetriebsart ist.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug.
In der US-Patentschrift Nr. 2011/0109157 ist eine Abwärme-Steuereinheit zum Steuern der Abwärme von einem Motor offenbart.
In mindestens einer Ausführungsform wird ein Klimatisierungssystem geschaffen. Das Klimatisierungssystem kann ein Kühlmittel-Teilsystem, ein Wärmepumpen-Teilsystem und einen Zwischenwärmetauscher umfassen. Das Kühlmittel-Teilsystem kann Kühlmittel zu einem Heizungswärmetauscher pumpen, der in einem Fahrgastraum eines Fahrzeugs angeordnet sein kann. Das Wärmepumpen-Teilsystem kann ein Kältemittel umlaufen lassen. Der Zwischenwärmetauscher kann, wenn das Klimatisierungssystem in einer Heizbetriebsart ist, Wärmeenergie vom Kältemittel auf das Kühlmittel übertragen, um die Temperatur des Kühlmittels zu erhöhen.
In mindestens einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern eines Klimatisierungssystems geschaffen. Das Verfahren kann ein Umwälzen von Kühlmittel in einem Kühlmittel-Teilsystem umfassen, um einen Heizungswärmetauscher, der in einem Fahrgastraum eines Fahrzeugs angeordnet sein kann, mit Wärme zu versorgen. Von einem Wärmepumpen-Teilsystem kann ein Kältemittel derart umgewälzt werden, dass es mit hoher Temperatur und hohem Druck durch einen Zwischenwärmetauscher umläuft, damit Wärmeenergie vom Kältemittel auf das Kühlmittel übertragen wird.
Die Figur zeigt:
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Klimatisierungssystem.
In 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 10 gezeigt. Das Fahrzeug 10 kann ein Kraftfahrzeug sein, wie etwa ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen.
Das Fahrzeug 10 kann einen geeigneten Antrieb aufweisen und kann eine oder mehrere Energiequellen 12 umfassen, die benutzt werden können, um das Fahrzeug 10 anzutreiben und/oder Fahrzeugkomponenten zu versorgen. In 1 ist das Fahrzeug 10 mit einer einzigen Energiequelle 12 dargestellt, die als Verbrennungskraftmaschine ausgestaltet sein kann, die sich so anpassen lässt, dass sie jeden geeigneten Kraftstofftyp, wie etwa Benzin, Dieselkraftstoff oder Wasserstoff, verbrennen kann. Als eine andere Möglichkeit kann das Fahrzeug 10 als Hybridfahrzeug ausgestaltet sein, das eine Vielzahl von Energiequellen aufweist, wie etwa eine nicht-elektrische Energiequelle, wie einen Motor, und eine elektrische Energiequelle.
Das Fahrzeug 10 kann einen Fahrgastraum 20, einen Motorraum 22 und ein Klimatisierungssystem 24 aufweisen.
Der Fahrgastraum 20 kann im Fahrzeug 10 angeordnet sein und kann einen oder mehrere Insassen aufnehmen. Ein Teil des Klimatisierungssystems 24 kann im Fahrgastraum 20 angeordnet sein.
Der Motorraum 22 kann benachbart zum Fahrgastraum 20 angeordnet sein. Im Motorraum 22 können eine oder mehrere Energiequellen 12 sowie ein Teil des Klimatisierungssystems 24 angeordnet sein. Der Motorraum 22 kann durch eine Querwand 26 vom Fahrgastraum 20 getrennt sein.
Das Klimatisierungssystem 24 kann Luft umwälzen und/oder die Temperatur der Luft, die im Fahrgastraum 20 umgewälzt wird, regeln oder verändern. Das Klimatisierungssystem 24 kann ein Kühlmittel-Teilsystem 30, ein Wärmepumpen-Teilsystem 32 und ein Be- und Entlüftungs-Teilsystem 34 umfassen.
Das Kühlmittel-Teilsystem 30, das auch als Kühlmittelkreislauf bezeichnet werden kann, kann ein Fluid umwälzen, wie etwa Kühlmittel, um die Energiequelle 12 zu kühlen. Zum Beispiel kann Abwärme, die von der Energiequelle 12 erzeugt wird, wenn sie in Betrieb oder betriebsfähig ist, auf das Kühlmittel übertragen werden, das dann zu einem oder mehreren Wärmetauschern gepumpt wird, um Wärmeenergie vom Kühlmittel zu übertragen. In mindestens einer Ausführungsform kann das Kühlmittel-Teilsystem 30 eine Kühlmittelpumpe 40, einen Zwischenwärmetauscher 42, einen Heizungswärmetauscher 44, eine optionale Kühlmittel-Heizvorrichtung 46 und einen Umgehungskreislauf 48 aufweisen, die durch Leitungen wie etwa Rohre, Schläuche, Hohlstangen o. ä. miteinander in Fluidverbindung stehen können. Außerdem kann das Kühlmittel-Teilsystem 30 einen Kühlmittelkühler (nicht gezeigt) aufweisen, der im Motorraum 22 angeordnet sein kann, um Wärmeenergie an die das Fahrzeug 10 umgebende Luft zu übertragen.
Die Kühlmittelpumpe 40 kann Kühlmittel durch das Kühlmittel-Teilsystem 30 pumpen. Die Kühlmittelpumpe 40 kann mittels einer elektrischen oder nicht-elektrischen Energiequelle betrieben werden. Zum Beispiel kann die Kühlmittelpumpe 40 über einen Riemen in einer Wirkverbindung mit einer Energiequelle 12 sein, die als Verbrennungskraftmaschine ausgestaltet ist, oder kann von einem Elektromotor angetrieben werden. Die Kühlmittelpumpe 40 kann Kühlmittel von der Energiequelle 12 entgegennehmen und das Kühlmittel in einem geschlossenen Kreislauf umwälzen. Beispielsweise kann, wenn das Klimatisierungssystem 24 in einer Heizbetriebsart ist, Kühlmittel von der Kühlmittelpumpe 40 zum Zwischenwärmetauscher 42 und anschließend zum Heizungswärmetauscher 44 geleitet werden, bevor es zur Energiequelle 12 zurückströmt, wie durch die Pfeillinien dargestellt ist.
Der Zwischenwärmetauscher 42 kann die Wärmeenergieübertragung zwischen dem Kühlmittel-Teilsystem 30 und dem Wärmepumpen-Teilsystem 32 ermöglichen. Der Zwischenwärmetauscher 42 kann Teil des Kühlmittel-Teilsystems 30 und des Wärmepumpen-Teilsystems 32 sein. Der Zwischenwärmetauscher 42 kann auf geeignete Weise ausgestaltet sein. Beispielsweise kann der Zwischenwärmetauscher 42 eine Rippenplatten-, Rippenrohr- oder Rohrbündel-Gestaltung aufweisen, welche die Übertragung von Wärmeenergie ermöglichen kann, ohne die Wärmeübertragungsfluids in dem Kühlmittel-Teilsystem 30 und dem Wärmepumpen-Teilsysteme 32 zu vermischen. Wenn das Klimatisierungssystem 24 in einer Heizbetriebsart ist, kann Wärme vom Wärmepumpen-Teilsystem 32 über den Zwischenwärmetauscher 42 auf das Kühlmittel übertragen werden, wie nachstehend ausführlicher erörtert wird.
Der Heizungswärmetauscher 44 kann Wärmeenergie vom Kühlmittel an die Luft im Fahrgastraum 20 übertragen. Der Heizungswärmetauscher 44 kann im Fahrgastraum 20 im Be- und Entlüftungs-Teilsystem 34 angeordnet sein und kann eine beliebige geeignete Ausgestaltung aufweisen. Beispielsweise kann der Heizungswärmetauscher 44 in einer oder mehreren Ausführungsformen eine Rippenplatten- oder Rippenrohr-Konstruktion aufweisen.
Das Kühlmittel-Teilsystem 30 kann optional eine Kühlmittel-Heizvorrichtung 46 enthalten, die das Kühlmittel erwärmt. In mindestens einer Ausführungsform kann die Kühlmittel-Heizvorrichtung 46 eine elektrische Kühlmittel-Heizvorrichtung sein, wie etwa eine Hochspannungs-Kühlmittel-Heizvorrichtung oder eine Niederspannungs-Kühlmittel-Heizvorrichtung, die stromaufwärts vom Heizungswärmetauscher 44 angeordnet sein kann und die zum Erwärmen des Kühlmittels elektrische Energie nutzen kann. Eine elektrische Kühlmittel-Heizvorrichtung kann von einer Stromquelle im Fahrzeug 10 und/oder von einer vom Fahrzeug 10 weit entfernten Stromquelle betrieben werden, etwa über eine Steckdose. Alternativ oder zusätzlich kann die Kühlmittel-Heizvorrichtung 46 eine nicht-elektrische Kühlmittel-Heizvorrichtung sein, wie etwa eine kraftstoffbetriebene oder mittels Kraftstoff angetriebene Heizvorrichtung.
Der Umgehungskreislauf 48 kann Kühlmittel so leiten, dass es nicht durch die Energiequelle 12 oder den Motor erwärmt wird. Mit einem Umgehungskreislauf-Regelventil 50 kann der Strom des Kühlmittels durch den Umgehungskreislauf 48 reguliert werden. Genauer gesagt kann das Umgehungskreislauf-Regelventil 50, wenn es in einer ersten Stellung ist, zulassen, dass Kühlmittel durch eine Umgehungsleitung 52 strömt, und kann den Kühlmittelstrom von der Energiequelle 12 zum Zwischenwärmetauscher 42 blockieren. In einer solchen Stellung kann eine zweite Kühlmittelpumpe 54 Kühlmittel durch den Umgehungskreislauf 48, vom Zwischenwärmetauscher 42 zum Heizungswärmetauscher 44, zur Umgehungsleitung 52 und zurück zur zweiten Kühlmittelpumpe 54, pumpen. Von daher kann in gewissen Betriebsarten das Kühlmittel im Kühlmittel-Teilsystem 30 in unabhängiger Weise mittels des Wärmepumpen-Teilsystems 32 über den Zwischenwärmetauscher 42 erwärmt werden. Das Umgehungskreislauf-Regelventil 50 kann ferner, wenn es in einer zweiten Stellung ist, den Kühlmittelstrom durch die Umgehungsleitung 52 blockieren. Die zweite Kühlmittelpumpe 54 kann, muss aber nicht, Kühlmittel umwälzen, wenn kein Kühlmittel durch die Umgehungsleitung 52 strömt.
Das Wärmepumpen-Teilsystem 32 kann Wärmeenergie zum oder vom Fahrgastraum 20 und zum oder vom Kühlmittel-Teilsystem 30 übertragen. In mindestens einer Ausführungsform kann das Wärmepumpen-Teilsystem 32 als ein Kompressionswärmepumpen-Teilsystem ausgestaltet sein, wobei ein Fluid durch das Wärmepumpen-Teilsystem 32 umgewälzt wird, um Wärmeenergie vom oder zum Fahrgastraum 20 zu übertragen. Das Wärmepumpen-Teilsystem 32 kann in verschiedenen Betriebsarten arbeiten, darunter eine Kühlbetriebsart und eine Heizbetriebsart, ohne darauf beschränkt zu sein. In der Kühlbetriebsart kann das Wärmepumpen-Teilsystem 32 ein Wärmeübertragungsfluid umwälzen, das als Kältemittel bezeichnet werden kann, um Wärmeenergie aus dem Innern des Fahrgastraums 20 nach draußen zu schaffen. In einer Heizbetriebsart kann das Wärmepumpen-Teilsystem 32 Wärmeenergie vom Kältemittel über den Zwischenwärmetauscher 42 auf das Kühlmittel übertragen, ohne das Kältemittel durch einen Wärmetauscher im Fahrgastraum 20 umzuwälzen, wie nachstehend ausführlicher erörtert wird. Kurz, nachstehend erfolgt eine kurzgefasste Erörterung des Wärmepumpen-Teilsystems 32, die den Schwerpunkt auf einen Dampfkompressionszyklus legt, der in der Heizbetriebsart genutzt werden kann. Bei solch einer Ausgestaltung kann das Wärmepumpen-Teilsystem 32 eine Pumpe 60, ein erstes Regelventil 62, eine erste Expansionsvorrichtung 64, einen äußeren Wärmetauscher 66, ein zweites Regelventil 68, ein drittes Regelventil 70, einen Sammler 72, eine zweite Expansionsvorrichtung 74, einen Innenraum-Wärmetauscher 76 und einen optionalen internen Wärmetauscher 78 aufweisen. Die Komponenten des Wärmepumpen-Teilsystems 32 können über eine oder mehrere Leitungen, wie etwa ein Rohr, einen Schlauch o. ä., in einer Fluidverbindung in einem geschlossenen Kreislauf sein. In 1 ist der in der Heizbetriebsart benutzte Kältemittel-Umlaufweg durch die Pfeillinien dargestellt.
Die Pumpe 60, die auch als Verdichter bezeichnet werden kann, kann das Kältemittel unter Druck setzen und durch das Wärmepumpen-Teilsystem 32 pumpen. Die Pumpe 60 kann mittels einer elektrischen oder nicht-elektrischen Energiequelle betrieben werden. Zum Beispiel kann die Pumpe 60 über einen Riemen in einer Wirkverbindung mit einer Energiequelle 12 sein, die als Verbrennungskraftmaschine ausgestaltet ist, oder kann von einem Elektromotor angetrieben werden. In einer Heizbetriebsart kann die Pumpe 60 ein Kältemittel unter hohem Druck an den Zwischenwärmetauscher 42 liefern, der wiederum Wärme von dem Hochdruckkältemittel auf ein den Zwischenwärmetauscher 42 durchströmendes Kühlmittel übertragen kann, um das Kühlmittel zu erwärmen.
Das erste Regelventil 62 kann auf einem Nebenweg 80 angeordnet sein, der sich zwischen dem Zwischenwärmetauscher 42 und der ersten Expansionsvorrichtung 64 befinden kann. Der Nebenweg 80 ermöglicht es einem gewissen Anteil des Kältemittels, die erste Expansionsvorrichtung 64 und den äußeren Wärmetauscher 66 zu umgehen und zum internen Wärmetauscher 78 (soweit vorhanden), zur zweiten Expansionsvorrichtung 74 und zum Innenraum-Wärmetauscher 76 zu strömen, wenn das erste Regelventil 62 geöffnet ist. Im Heizbetrieb kann das erste Regelventil 62 geschlossen sein, um den Strom des Kältemittels über den Nebenweg 80 zum Innenraum-Wärmetauscher 76 zu verhindern.
Die erste Expansionsvorrichtung 64 kann zwischen dem Zwischenwärmetauscher 42 und dem äußeren Wärmetauscher 66 angeordnet und kann mit beiden in Fluidverbindung sein. Die erste Expansionsvorrichtung 64 kann vorgesehen sein, um den Druck des Kältemittels zu ändern. Beispielsweise kann die erste Expansionsvorrichtung 64 ein thermostatisches Expansionsventil (TXV) oder ein Ventil mit fester oder änderbarer Stellung sein, das fremdgesteuert sein kann, aber nicht sein muss. Die erste Expansionsvorrichtung 64 kann den Druck des Kältemittels mindern, das vom Zwischenwärmetauscher 42 durch die erste Expansionsvorrichtung 64 zum äußeren Wärmetauscher 66 strömt. Von daher kann in der Heizbetriebsart das Kältemittel unter hohem Druck, das vom Zwischenwärmetauscher 42 empfangen wird, die erste Expansionsvorrichtung 64 mit einem niedrigeren Druck und als Flüssigkeit/Dampf-Gemisch verlassen.
Der äußere Wärmetauscher 66 kann außerhalb des Fahrgastraums 20 angeordnet sein. In einer Kühlbetriebsart oder im Kontext einer Klimatisierung kann der äußere Wärmetauscher 66 als Kondensator fungieren und kann Wärme an die Umgebung übertragen, um das Kältemittel aus einem dampfförmigen in einen flüssigen Zustand zu kondensieren. In einer Heizbetriebsart kann der äußere Wärmetauscher 66 als Verdampfer fungieren und kann Wärme aus der Umgebung auf das Kältemittel übertragen, wodurch ein Verdampfen des Kältemittels bewirkt wird.
Das zweite Regelventil 68 kann zwischen dem äußeren Wärmetauscher 66 und dem Nebenweg 80 angeordnet sein. Das zweite Regelventil 68 kann als Rückschlagventil ausgestaltet sein und kann verhindern, dass Kältemittel vom Nebenweg 80 zum äußeren Wärmetauscher 66 strömt. Von daher kann Kältemittel, das den äußeren Wärmetauscher 66 verlässt, wenn das Klimatisierungssystem 24 in der Heizbetriebsart ist, zu dem dritten Regelventil 70 geleitet werden.
Ein drittes Regelventil 70 kann zwischen dem äußeren Wärmetauscher 66 und dem Sammler 72 angeordnet sein. Das dritte Regelventil 70 kann bei der Regulierung des Kältemittelstroms helfen, der den äußeren Wärmetauscher 66 verlässt. In der Heizbetriebsart kann das dritte Regelventil 70 geöffnet sein, um ein Strömen des Kältemittels vom äußeren Wärmetauscher 66 zum Sammler 72 zu ermöglichen. In anderen Betriebsarten, wie etwa in einer Kühlbetriebsart, kann das dritte Regelventil 70 geschlossen sein und die zweite Expansionsvorrichtung 74 kann geöffnet sein.
Der Sammler 72 kann als Behälter zum Speichern von zurückbleibendem flüssigem Kältemittel dienen, sodass dampfförmiges und nicht flüssiges Kältemittel zur Pumpe 60 geliefert werden kann. Der Sammler 72 kann ein Trockenmittel enthalten, das geringe Mengen Feuchtigkeit aus dem Kältemittel absorbiert.
Die zweite Expansionsvorrichtung 74 kann zwischen dem äußeren Wärmetauscher 66 und dem Innenraum-Wärmetauscher 76 angeordnet und mit beiden in Fluidverbindung sein. Die zweite Expansionsvorrichtung 74 kann eine ähnliche Gestaltung wie die erste Expansionsvorrichtung 64 aufweisen und kann so vorgesehen sein, dass sie ähnlich wie die erste Expansionsvorrichtung 64 den Druck des Kältemittels ändert. Außerdem kann die zweite Expansionsvorrichtung 74 verschlossen werden, um den Durchfluss von Kältemittel zu verhindern. Genauer gesagt kann die zweite Expansionsvorrichtung 74 in der Heizbetriebsart verschlossen sein, um das Strömen des Kältemittels vom äußeren Wärmetauscher 66 zum Innenraum-Wärmetauscher 76 zu verhindern. Von daher kann ein Verschließen der zweiten Expansionsvorrichtung 74 verhindern, dass Kältemittel durch das zweite Regelventil 68 zum internen Wärmetauscher 78 (soweit vorhanden) sowie durch den Innenraum-Wärmetauscher 76 strömt.
Der Innenraum-Wärmetauscher 76 kann mit der zweiten Expansionsvorrichtung 74 in Fluidverbindung sein. Der Innenraum-Wärmetauscher 76 kann im Innern des Fahrgastraums 20 angeordnet sein. In einer Kühlbetriebsart oder im Kontext einer Klimatisierung kann der Innenraum-Wärmetauscher 76 als Verdampfer fungieren und kann Wärme aus Luft im Fahrgastraum 20 aufnehmen, um das Kältemittel zu verdampfen. Den Innenraum-Wärmetauscher 76 verlassendes Kältemittel kann zum Sammler 72 geleitet werden. In der Heizbetriebsart kann wegen des Verschlusses der zweiten Expansionsvorrichtung 74 kein Kältemittel zum Innenraum-Wärmetauscher 76 geleitet werden.
Der interne Wärmetauscher 78, soweit vorhanden, kann Wärmeenergie von dem und auf das Kältemittel, das verschiedene Bereiche des Wärmepumpen-Teilsystems 32 durchströmt, übertragen. Der interne Wärmetauscher 78 kann außerhalb des Fahrgastraums 20 angeordnet sein. In einer Kühlbetriebsart oder im Kontext einer Klimatisierung kann Wärme von dem Kältemittel, das vom äußeren Wärmetauscher 66 zum Innenraum-Wärmetauscher 76 geleitet wird, auf das Kältemittel, das vom Sammler 72 zur Pumpe 60 geleitet wird, übertragen werden. In der Heizbetriebsart überträgt der interne Wärmetauscher 78 keine Wärmeenergie zwischen solchen Kältemittel-Strömungswegen, da die zweite Expansionsvorrichtung 74 verschlossen ist, wodurch verhindert wird, dass Kältemittel durch einen Teil des inneren Wärmetauschers 78 strömt.
Das Be- und Entlüftungs-Teilsystem 34 kann Luft im Fahrgastraum 20 des Fahrzeugs 10 umwälzen. Das Be- und Entlüftungs-Teilsystem 34 kann ein Gehäuse 90, ein Gebläse 92 und eine Temperaturklappe 94 aufweisen.
Das Gehäuse 90 kann Bauteile des Be- und Entlüftungs-Teilsystems 34 aufnehmen. In 1 ist der Klarheit wegen das Gehäuse 90 so dargestellt, dass die Bauteile im Innern sichtbar statt verborgen sind. Außerdem ist der Luftstrom durch das Gehäuse 90 und Bauteile im Innern durch die Pfeillinie dargestellt. Das Gehäuse 90 kann zumindest teilweise im Fahrgastraum 20 angeordnet sein. Zum Beispiel kann das Gehäuse 90 oder ein Teil davon unter einem Instrumentenbrett des Fahrzeugs 10 angeordnet sein. Das Gehäuse 90 kann einen Lufteinlassabschnitt 100 aufweisen, der Luft von außerhalb des Fahrzeugs 10 und/oder Luft aus dem Innern des Fahrgastraums 20 empfangen kann. Beispielsweise kann der Lufteinlassabschnitt 100 Umgebungsluft von außerhalb des Fahrzeugs 10 durch eine Saugleitung, einen Einlasskanal oder eine Öffnung, die sich an irgendeiner geeigneten Stelle befinden kann, wie etwa in der Nähe eines Windlaufs, eines Radhauses oder eines anderen Fahrzeugkarosserieteils, empfangen. Außerdem kann der Lufteinlassabschnitt 100 Luft aus dem Innern des Fahrgastraums 20 empfangen und diese Luft durch das Be- und Entlüftungs-Teilsystem 34 in den Kreislauf zurückführen. Es können eine oder mehrere Klappen oder Lüftungsschlitze mit Jalousieverschluss vorgesehen sein, um eine Luftrückführung zu ermöglichen oder zu verhindern.
Das Gebläse 92 kann im Gehäuse 90 angeordnet sein. Das Gebläse 92, das auch Drucklüfter bezeichnet werden kann, kann nahe dem Lufteinlassabschnitt 100 angeordnet sein und als ein Zentrifugalgebläse ausgestaltet sein, das Luft durch das Be- und Entlüftungs-Teilsystem 34 umwälzen kann.
Die Temperaturklappe 94 kann zwischen dem Innenraum-Wärmetauscher 76 und dem Heizungswärmetauscher 44 angeordnet sein. In der gezeigten Ausführungsform ist die Temperaturklappe 94 stromabwärts vom Innenraum-Wärmetauscher 76 und stromaufwärts vom Heizungswärmetauscher 44 angeordnet. Die Temperaturklappe 94 kann den Luftstrom durch den Heizungswärmetauscher 44 blockieren oder ermöglichen, um die Regelung der Temperatur der Luft im Fahrgastraum 20 zu unterstützen. Beispielsweise kann die Temperaturklappe 94 in der Heizbetriebsart einen Luftstrom durch den Heizungswärmetauscher 44 ermöglichen, sodass Wärme vom Kühlmittel auf die den Heizungswärmetauscher 44 durchströmende Luft übertragen werden kann. Diese erwärmte Luft kann dann für eine Verteilung an Kanäle und Lüftungsöffnungen oder Auslässe, die sich im Fahrgastraum 20 befinden, an eine Luftkammer geliefert werden. Die Temperaturklappe 94 kann sich zwischen einer Vielzahl von Positionen bewegen, um Luft mit der gewünschten Temperatur abzugeben. In 1 ist die Temperaturklappe 94 voll in Heizungsstellung, wobei der Luftstrom durch den Heizungswärmetauscher 44 geleitet wird.
Optional kann bei dem Be- und Entlüftungs-Teilsystem 34 eine zusätzliche Heizvorrichtung oder zusätzliche Wärmequelle (nicht gezeigt) vorgesehen sein. Zum Beispiel eine elektrische oder elektrisch gespeiste Heizung, wie etwa eine Widerstandsdraht-Heizung, eine PTC-Heizung (PTC – Positive Temperature Coefficient) oder eine thermoelektrische Vorrichtung.
Das voranstehend beschriebene Klimatisierungssystem kann zu einer Senkung der Energiekosten der gelieferten Wärme beitragen, indem es die Wärme, die von einem Motor oder einer Energiequelle des Fahrzeugs geliefert wird, ergänzt. Genauer gesagt, das Wärmepumpen-Teilsystem kann zusätzliche Wärme erzeugen und an das Kühlmittel abgeben, das zum Heizen des Fahrgastraums eines Fahrzeugs verwendet werden kann. Außerdem kann das Klimatisierungssystem eine weite Verbreitung standardisierter Klimatisierungssystem-Komponenten möglich machen, wie etwa von Heizungswärmetauschern und/oder Ausgestaltungen des Be- und Entlüftungssystems. Von daher können gebräuchliche Heizungswärmetauscher und/oder Be- und Entlüftungssysteme mit Fahrzeugen mitgeliefert werden, die unterschiedliche Ausgestaltungen des Antriebsstrangs aufweisen, wie etwa Modelle mit einer Verbrennungskraftmaschine und hybride Antriebsstrangoptionen. Dadurch, dass über Fahrzeugmodelle, die mit mehreren Antriebsstrang-Ausgestaltungen angeboten werden, und/oder Fahrzeugaufbauten hinweg gemeinsame Bauteilgestaltungen bereitgestellt werden, kann eine solche weite Verbreitung eine deutliche Senkung der zugehörigen Werkzeug- und Herstellungskosten ermöglichen.

Claims

Klimatisierungssystem mit einem Kühlmittel-Teilsystem, das Kühlmittel zu einem Heizungswärmetauscher umlaufen lässt, der in einem Fahrgastraum eines Fahrzeugs angeordnet ist; einem Wärmepumpen-Teilsystem, das ein Kältemittel umwälzt; und einem Zwischenwärmetauscher, der Wärmeenergie vom Kältemittel zum Kühlmittel überträgt, um die Temperatur des Kühlmittels zu erhöhen, wenn das Klimatisierungssystem in einer Heizbetriebsart ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Kühlmittel-Teilsystem eine Energiequelle enthält, die das Kühlmittel erwärmt.
System nach Anspruch 2, wobei das Kühlmittel-Teilsystem eine Kühlmittelpumpe enthält, die das Kühlmittel umwälzt, wenn die Energiequelle an ist.
System nach Anspruch 3, wobei die Kühlmittelpumpe das Kühlmittel von der Energiequelle zu dem Zwischenwärmetauscher und zu dem Heizungswärmetauscher pumpt.
System nach Anspruch 2, wobei das Kühlmittel-Teilsystem ferner eine Kühlmittel-Heizvorrichtung für ein Erwärmen des Kühlmittels umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei das Wärmepumpen-Teilsystem ein Kompressionswärmepumpen-Teilsystem ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Zwischenwärmetauscher außerhalb des Fahrgastraums angeordnet ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Wärmepumpen-Teilsystem Kältemittel unter hohem Druck durch den Zwischenwärmetauscher umwälzt, um Wärme von dem Kältemittel auf das Kühlmittel zu übertragen.
System nach Anspruch 1, wobei das Wärmepumpen-Teilsystem einen äußeren Wärmetauscher und einen Innenraum-Wärmetauscher aufweist, wobei in der Heizbetriebsart das Wärmepumpen-Teilsystem Kältemittel durch den äußeren Wärmetauscher und den Zwischenwärmetauscher, nicht jedoch den Innenraum-Wärmetauscher umwälzt.
System nach Anspruch 9, wobei das Wärmepumpen-Teilsystem ferner einen Verdichter umfasst, der dampfförmiges Kältemittel verdichtet, wobei der Zwischenwärmetauscher zwischen dem Verdichter und dem äußeren Wärmetauscher angeordnet ist.
System nach Anspruch 10, ferner mit einer ersten Expansionsvorrichtung in Fluidverbindung zwischen dem Zwischenwärmetauscher und dem äußeren Wärmetauscher, um in der Heizbetriebsart den Kältemitteldruck zu senken.
System nach Anspruch 10, ferner mit einem Sammler in Fluidverbindung zwischen dem äußeren Wärmetauscher und dem Verdichter.
System nach Anspruch 12, ferner mit einer zweiten Expansionsvorrichtung, die zwischen dem äußeren Wärmetauscher und dem Innenraum-Wärmetauscher angeordnet ist, wobei die zweite Expansionsvorrichtung in der Heizbetriebsart verschlossen ist, um zu verhindern, dass Kältemittel durch den Innenraum-Wärmetauscher umläuft.
System nach Anspruch 13, ferner mit einem ersten Regelventil, das auf einem Nebenweg angeordnet ist, der es einem gewissen Anteil des Kältemittels ermöglicht, den äußeren Wärmetauscher zu umgehen und über eine zweite Expansionsvorrichtung in den Innenraum-Wärmetauscher zu strömen, wobei das erste Regelventil in der Heizbetriebsart geschlossen ist.
System nach Anspruch 14, ferner mit einem zweiten Regelventil, das zwischen dem äußeren Wärmetauscher und dem Nebenweg angeordnet ist, wobei das Kältemittel in der Heizbetriebsart vom äußeren Wärmetauscher zum Nebenweg nicht durch das zweite Regelventil strömt.
System nach Anspruch 15, ferner mit einem dritten Regelventil, das zwischen dem äußeren Wärmetauscher und dem Sammler angeordnet ist, wobei das dritte Regelventil in der Heizbetriebsart geöffnet ist, um Kältemittel zu ermöglichen, vom äußeren Wärmetauscher zum Sammler umzulaufen.