WO2019214927A1 - Kälteanlage für ein fahrzeug mit einem eine wärmepumpenfunktion aufweisenden kältemittelkreislauf - Google Patents

Kälteanlage für ein fahrzeug mit einem eine wärmepumpenfunktion aufweisenden kältemittelkreislauf Download PDF

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WO2019214927A1
WO2019214927A1 PCT/EP2019/060125 EP2019060125W WO2019214927A1 WO 2019214927 A1 WO2019214927 A1 WO 2019214927A1 EP 2019060125 W EP2019060125 W EP 2019060125W WO 2019214927 A1 WO2019214927 A1 WO 2019214927A1
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evaporator
branch
interior
interior evaporator
expansion element
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PCT/EP2019/060125
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Dirk Schroeder
Christian Rebinger
Helmut Rottenkolber
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Audi Ag
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Definitions

  • the invention relates to a refrigeration system for a vehicle having a heat pump function having refrigerant circuit.
  • a refrigeration system for a vehicle with a heat pump function having a refrigerant circuit is known.
  • a heat pump condenser as an inner condenser or heating condenser
  • a refrigeration system and heat pump evaporator and a chiller with an associated expansion element as an additional heat pump evaporator are connected in series.
  • this chiller is formed in the cooling water circuit for cooling a drive motor, power electronics and / or a battery.
  • a PTC heating element for heating the cooling water is provided for this cooling water circuit.
  • the refrigeration plant and heat pump evaporator is used both for cooling a supply air flow conducted into the vehicle cabin and for heating it.
  • a separate coolant circuit for conditioning and temperature control of the usually high-voltage battery. energy storage.
  • a coolant circuit can be coupled by means of a heat exchanger with the refrigerant circuit, wherein such a heat exchanger in turn is also designed as an evaporator for cooling an air flow or as a so-called chiller for cooling water.
  • a heat exchanger in turn is also designed as an evaporator for cooling an air flow or as a so-called chiller for cooling water.
  • such an evaporator or chiller of a parallel circuit is connected in parallel from a main evaporator for cooling the vehicle cabin and an evaporator for cooling the rear area of the vehicle cabin.
  • DE 10 2012 217 980 A1 also describes a refrigerant circuit in which an evaporator for air conditioning of a passenger compartment with an evaporator for a high-voltage accumulator is connected in parallel to the chiller.
  • a refrigerant circuit for a vehicle which has two circuit branches connected in parallel.
  • an evaporator for air conditioning of the vehicle interior is arranged with an expansion element, while in a second circuit branch another expansion element is connected to the stream in series an evaporator for cooling an electrical energy storage and another evaporator for air conditioning power electronics - Downstream are downstream.
  • a refrigeration system for cooling a heat source of a motor vehicle which comprises a refrigerant circuit with a compressor, a condenser comprising a capacitor, an expansion element and a first with the heat source in heat exchange Evaporator has.
  • the capacitor element comprises, in addition to the capacitor, an active agent for selectively increasing a temperature of the refrigerant in the region of the condenser, such as, for example. adjustable blinds, by which a part of the surface of the condenser for the air flow is closable.
  • this refrigerant circuit according to DE 10 2007 061 577 A1 comprises a second evaporator as an interior front evaporator with an associated expansion element and a third evaporator as interior stain evaporator with an associated expansion element, wherein in each case a shut-off valve is provided in front of the respective expansion organs.
  • the two interior evaporators are combined on the low pressure side in front of the inlet into the suction line of the compressor so that only one check valve is required for the two interior evaporators.
  • a shut-off branch line is provided, with which the two low-pressure side connected interior evaporators can be connected to the high-pressure side inlet of the first evaporator which is in heat exchange with the heat source.
  • This shut-off line which can be shut off by means of a shut-off valve, is used to draw off sacked refrigerant via the first evaporator which is in heat exchange with the heat source when the interior of the evaporator branch is shut down.
  • a refrigeration system for a vehicle with a refrigerant circuit is also known from DE 103 48578 A1.
  • This refrigerant circuit comprises, in addition to a compressor and a condenser, an interior front evaporator and an interior stain evaporator.
  • the interior front evaporator is fluidly connected to the outlet of the condenser via an expansion member having a defined opening cross section, while the interior stain evaporator is fluidly connected to the outlet of the condenser via a thermal expansion member.
  • a check valve is assigned to the interior stain evaporator, which establishes a connection to a low-pressure accumulator.
  • the interior front evaporator is connected directly to this low pressure header on the low pressure side.
  • the high-pressure side entrance of the interior front evaporator is connected via a capacitor bypassing the bypass line with the Flochdruckausgang the compressor, wherein the bypass line has an expansion element with a defined opening cross-section.
  • DE 10 2013 218 996 A1 describes a refrigeration system for a vehicle having a refrigerant circuit, which in the flow direction regards a refrigerant compressor, a check valve, a condenser or gas cooler, a first evaporator with an upstream first expansion element and a first evaporator connected in parallel second evaporator with an upstream second expansion element.
  • the check valve is arranged in a crash-protected area of the vehicle, so that, for example, in the event of a leak caused by a crash, a backflow of refrigerant is prevented against the normal flow direction.
  • EP 1 757 875 B1 discloses a refrigerant circuit in which the high pressure in the refrigerant circuit reaches and exceeds the critical pressure of a refrigerant.
  • This refrigerant circuit comprises a refrigerant compressor, a condenser and a first evaporator with an associated expansion element and a second evaporator with an associated expansion element, wherein the refrigerant flowing out of the second evaporator is supplied to the refrigerant inlet of the first evaporator.
  • the object of the invention is to provide a refrigeration system for a vehicle having a heat pump function having a refrigerant circuit, which in addition to an interior front evaporator also has an interior rear evaporator and can be realized with as few components as possible.
  • This object is achieved by a refrigeration system having the features of patent claim 1 and by a refrigeration system having the features of patent claim 2.
  • Such a refrigeration system for a vehicle with a refrigerant circuit having a heat pump function comprises, according to the first-mentioned solution, the following components:
  • a first check valve which fluidly connects the first and second interior evaporators to the low pressure side with the refrigerant compressor
  • an AC and heat pump branch having an outer condenser or gas cooler and a third expansion element assigned to it in its function as a heat pump evaporator, wherein in heating operation the AC and heat pump branch upstream via the third expansion element with the first interior evaporator branch. is connectable and downstream fluid via a second obturator with the low-pressure inlet of the refrigerant compressor fluidly connected, and
  • a heating branch with an inner heating condenser or Walkergaskühler the heating branch upstream of a third obturator with the high-pressure outlet of the refrigerant compressor is fluidly connected and downstream via a fourth obturator fluidly connected to the first interior evaporator branch.
  • the first inner-space evaporator branch and the second inner chamber-evaporator branch are each connected in parallel with an associated expansion element and are guided on the low-pressure side to a common non-return valve.
  • the expansion element which is assigned to the first interior evaporator, preferably designed as an interior front evaporator, is preferably designed as a thermal expansion valve or an electrical expansion element, while the expansion member preferably associated with the interior room rear evaporator is a so-called adjustable fixed orifice having at least one 2-stage opening cross section.
  • the obturator provided in the second interior evaporator branch can be combined with this fixed orifice.
  • a refrigeration system in which an electric or thermal expansion element of the second interior evaporator is replaced by a less expensive fixed orifice with two, preferably via an external control device, adjustable opening cross-sections.
  • a pressure / temperature sensor connected downstream of the second interior evaporator, which would be necessary if an electric expansion device were used instead of the fixed orifice.
  • the advantage of using the fixed orifice with at least a 2-stage opening cross-section is that depending on the load case on the second evaporator, ie preferably on the interior rear evaporator either much or little refrigerant can flow in the same.
  • the refrigeration system for a vehicle with a refrigerant circuit having a heat pump function comprises, according to the second-mentioned solution, the following components:
  • a first check valve which fluidly connects the first interior evaporator to the low pressure side with the refrigerant compressor
  • an AC and heat pump branch having an outer condenser or gas cooler and a third expansion element assigned to it in its function as a heat pump evaporator, wherein in heating operation the AC and heat pump branch upstream via the third expansion element with the first interior evaporator branch. is connectable and downstream fluid via a second obturator with the low-pressure inlet of the refrigerant compressor fluidly connected, and
  • a heating branch with an inner heating condenser or Walkergaskühler the heating branch upstream of a third obturator with the high-pressure outlet of the refrigerant compressor is fluidly connected and downstream via a fourth obturator fluidly connected to the first interior evaporator branch.
  • the second interior evaporator preferably designed as interior rear evaporator instead of a thermal or electrical expansion Organ also a fixed orifice associated with, however, compared to the first-mentioned solution only with a single defined opening cross-section.
  • the second interior evaporator branch is not connected in parallel with the first interior evaporator branch, but the low-pressure side outlet of the second evaporator is directed to the low-pressure side inlet of the first interior evaporator, ie preferably the interior front evaporator.
  • unevaporated refrigerant is always supplied to the first interior evaporator, so preferably the interior front evaporator.
  • the shut-off valve provided in the second interior evaporator branch can be functionally integrated into the fixed orifice and combined therewith.
  • this refrigeration system according to the second-mentioned solution can be operated with a simplified control and operating strategy.
  • the refrigeration system has a chiller branch with a refrigerant-coolant heat exchanger and a fourth expansion element assigned to the refrigerant-coolant heat exchanger, the chiller branch of the series connection consisting of the first expansion element, the first evaporator and the first check valve is connected in parallel.
  • Such a chiller branch with a corresponding chiller serves, on the one hand, for cooling, for example, a high-voltage battery and, on the other hand, as a heat source for the heat pump function.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the refrigeration plant is formed with a reheat branch having a fifth expansion element, wherein the reheat branch is fluid-connectable upstream with the fourth obturator and downstream with the outer condenser or gas cooler.
  • the reheat branch is fluid-connectable upstream with the fourth obturator and downstream with the outer condenser or gas cooler.
  • the refrigeration system is formed with a heat pump return branch having the second shut-off valve and a second non-return valve, wherein the heat pump return branch is fluid-connectable upstream with the outer condenser or gas cooler operating as a heat pump evaporator and downstream with the refrigerant compressor.
  • the refrigeration system is formed with a suction device having a fifth obturator, wherein the Absaugzweig is fluidly connected to the upstream of an inner heating condenser or Bankgaskühler and downstream with the heat pump return branch. This will release refrigerant Vacuum dead volume or shut off and inactive sections of the refrigerant circuit.
  • the first interior evaporator is designed as a front evaporator and the second interior evaporator as a rear evaporator.
  • Figure 1 is a circuit diagram of a refrigeration system as the first embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a circuit diagram of a refrigeration system as a second embodiment of the invention.
  • the refrigeration systems each having a refrigerant circuit 1 shown in FIGS. 1 and 2 can each be operated in an AC and in a heat pump mode and have an identical basic structure with three evaporators, namely a first interior space designed as a front evaporator.
  • Evaporator 2 designed as a rear evaporator second interior evaporator 3 and a chiller 4, which is thermally connected to a coolant circuit 4.0 for cooling, for example.
  • An AC operation is understood to mean a refrigeration or cooling operation of the refrigerant circuit 1.
  • the refrigerant circuit 1 according to FIG. 1 and FIG. 2 consists of:
  • a refrigerant compressor 5 an external condenser 6 or gas cooler 6 with a third expansion element AE3 assigned to it in its function as a heat pump evaporator for the heating operation,
  • a first interior evaporator branch 2.1 with the interior evaporator 2 designed as a front evaporator, an upstream expansion element AE1 designed as a thermal or electrical expansion valve,
  • a second interior evaporator branch 3.1 with the interior evaporator 3 designed as a rear evaporator, an upstream second expansion element AE2 and a first shut-off device A1, the second expansion element AE2 of the refrigerant circuit 1 according to FIG 2-stage opening cross section, while the second expansion organ AE2 of the refrigerant circuit 1 according to FIG. 2 is designed as a fixed orifice having a single defined opening cross section, and wherein the second interior evaporator branch 3.1 is connected in parallel with the first interior evaporator branch 2.1,
  • a first check valve R1 which is fluidically connected to the output VA1 of the first interior evaporator 2 and to the outlet VA2 of the second interior evaporator 3 and in turn via the accumulator 8 and the low pressure side section of the internal heat exchanger 9 with the Suction side of the refrigerant compressor 5 is fluidly connected,
  • An electrical component of the vehicle for realizing a water heat pump function using the waste heat at least an electrical component is used,
  • heating branch 7.1 with an internal heating condenser or heating gas cooler 7 (also called heating register), wherein the heating branch 7.1 is fluidly connected to the high-pressure outlet of the refrigerant compressor 5 upstream via a third shut-off element A3 and downstream via a fourth shut-off element A4 the first branch point Ab1 and thus fluidly communicable with the first inner-space evaporator branch 2.1,
  • reheat branch 6.2 with a fifth expansion element AE5, wherein the reheat branch 6.2 can be fluidly connected downstream to the condenser 6 or gas cooler 6 to form a second branch point Ab2 and upstream with the inner heating condenser or heating gas cooler 7,
  • heat pump return branch 1 .1 having a fifth shut-off valve A5 and a second non-return valve R2, wherein the heat pump return branch 1 .1 is fluid-connectable via the second branch point Ab 2 to the external condenser or gas cooler 6 and downstream to the rechargeable battery 8;
  • suction branch 1 .2 with a fifth shut-off device A5, wherein the suction branch 1 .2 upstream with the inner heating condenser or gas cooler 7 and downstream via a third branch point Ab3 with the second obturator A2 and the second check valve R2 of the heat mepumpen Weg1700zweiges 1 .1 fluidly connected, and
  • an electric heating element 10.1 designed as a high-voltage PTC heating element, for example, as auxiliary heater for a supply air flow guided into the vehicle interior, which together with the inner heating condenser 7 or heating gas cooler 7 and the first interior evaporator 2 (front evaporator) in one Air conditioner is arranged.
  • the refrigerant compressor 5 is assigned a first pressure-temperature sensor pT1 at the high-pressure outlet, furthermore a second pressure-temperature sensor pT2 at the output of the accumulator 8, a third pressure-temperature sensor pT3 at the outlet of the condenser 6 or gas cooler 6, a fourth pressure-temperature sensor pT4 am Output of the heating condenser 7 or Bankgaskühlers 7 and finally a fifth pressure-temperature sensor pT5 at the low-pressure side output of the chiller 4 arranged.
  • the refrigerant flow is conducted from the high-pressure side of the refrigerant compressor 5 into the condenser 6 or gas cooler 6, depending on the state of these two shut-off valves, either with the shut-off member A6 open and the shut-off member A3 closed open shut-off valve A3 and closed shut-off device A6 in the heating branch 7.1.
  • the two shut-off valves A3 and A6 can also be designed as a 3-2-way valve as a reversing valve USV1. The same applies to the two shut-off valves A2 and A5, which can be summarized to a 3-2-way valve as a switching valve USV2.
  • the two change-over valves USV1 and USV2 can be combined into one single compact multiway valve and designed.
  • the second interior evaporator branch 3.1 with the designed as a rear evaporator interior evaporator 3 according to Figure 1 low-pressure side, ie the output VA2 with the output VA1 of the front evaporator running first 2, the second interior evaporator 3, designed as a rear evaporator, is fluid-connected to the low-pressure side, ie its outlet VA2, with the inlet E of the first interior evaporator 2 designed as a front evaporator.
  • the second expansion organ AE2 which is designed as a fixed orifice.
  • the second expansion element AE2 of the cold ittelnikanks 1 of Figure 1 formed at least two stages with two defined opening cross-sections, while the second expansion element AE2 of the refrigerant circuit 1 according to Figure 2 has at least one defined opening cross-section.
  • the opening cross-section can be adjusted in a manner dependent on the load case, which is determined for example on the basis of the detected fan or blower output of a blower of the second interior evaporator 3 designed as a stain evaporator, such that either little refrigerant , corresponding to the smaller opening cross-section, or a lot of refrigerant, flows according to the larger opening cross-section in the stain evaporator.
  • the second interior evaporator 3 designed as a stain evaporator can be shut down.
  • non-evaporated refrigerant is always supplied to the first interior evaporator 2, which is designed as a front evaporator, in the second interior evaporator 3 designed as a stain evaporator.
  • the stoppage of the stain evaporator also takes place with the first shut-off device A1 designed as a shut-off valve and a separately arranged fixed orifice as the second expansion element AE2 or with the second expansion element AE2 designed as a fixed orifice with an integrated shut-off function.
  • the refrigerant compressed to the liquid pressure flows from the refrigerant compressor 5 with the sixth shut-off device A6 open into the outer condenser 6 or gas cooler 6, the fluid pressure section of the inner heat exchanger 9, via the completely open third expansion element AE3 and the first branch point Ab1 by means of the first expansion element AE1 in the first interior evaporator branch 2.1, optionally also in the second interior evaporator branch 3.1 and / or in the chiller branch 4.1.
  • the refrigerant flows via the accumulator 8 and the low pressure section of the internal heat exchanger 9 back to the refrigerant compressor 5, while the refrigerant flows from the first indoor evaporator branch 2.1 and optionally from the second interior evaporator branch 3.1 via the first check valve R1 and can then flow back to the refrigerant compressor 5 via the accumulator 8 and the low-pressure section of the internal heat exchanger 9.
  • the heating branch 7.1 is shut off by means of the third shut-off valve A3 designed as a shut-off valve, so that hot refrigerant, such as R744, can not flow through the heating gas cooler 7.
  • the first pressure-temperature sensor pT1 of the refrigerant circuit 1 is used to determine the refrigerant temperature and the high pressure of the compressed medium at the outlet of the refrigerant compressor 5.
  • the monitoring of these two sizes is used to the maximum allowable mechanical and thermal loads Especially to monitor the refrigeration system at the outlet of the refrigerant compressor 5 and, if necessary by Abregelungshunt required by a control unit, for example.
  • a climate control unit to limit the system operation in order not to exceed the maximum limits.
  • the second pressure-temperature sensor pT2 of the refrigerant circuit 1 is used for underfilling detection, but also for setting and monitoring a required low pressure.
  • the third pressure-temperature sensor pT3 of the refrigerant circuit 1 according to FIGS. 1 and 2 provided on the outlet side of the condenser 6 or gas cooler 6 serves primarily to set or monitor the system operating variable optimal high pressure in supercritical system operation or subcooling to condenser 6 or Heating capacitor 6 in subcritical system operation.
  • the fourth pressure-temperature sensor pT4 arranged according to the cold-element circuit 1 according to FIG. 1 and FIG. 2 downstream of the liquor condenser 7 or liquefied gas cooler 7 serves to control the different operating modes of the refrigerant circuit 1, in particular in the heat pump mode with actively running through liquefied condensate 7 or Fleizgaskühler 7 by a control device, for example, a climate control unit.
  • the fifth pressure-temperature sensor pT5 of the refrigerant circuit according to FIGS. 1 and 2 serves to monitor and regulate the degree of superheating at the outlet of the chiller 4.
  • the refrigerant compressed by means of the refrigerant compressor 5 flows via the opened third shut-off device A3 to give off heat to an inlet air flow guided into the vehicle interior into the internal heating condenser 7 or heating gas cooler 7 and is subsequently conveyed via the opened fourth obturator A4 and the first branch point Ab1 by means of the fourth expansion element AE4 in the chiller 4 for absorbing waste heat of the arranged in the coolant circuit 4.0 electrical and / or electronic components relaxed.
  • the expansion elements AE3 and AE5 are closed.
  • the refrigerant compressed by means of the refrigerant compressor 5 flows via the opened third shut-off member A3 to release heat to the supply air flow guided into the passenger compartment into the interior Condenser 7 or heating gas cooler 7 and is then on the open fourth obturator A4 by means of the third expansion element AE3 in the outer condenser 6 or gas cooler 6 to absorb heat from the ambient air and then flows through the heat pump return branch 1 .1 back to the refrigerant compressor fifth ,
  • An indirect triangular circuit is realized in that when the fourth shut-off device A4 is open, the refrigerant compressed by the refrigerant compressor 5 is released into the chiller 4 by means of the fourth expansion element AE4, wherein at the same time no mass flow is generated on the coolant side, ie in the coolant circuit 4.0.
  • the water used as coolant stops on the coolant side of the chiller 4 or the chiller 4 is not actively flowed through by coolant.
  • a reheat mode the supply air flow supplied into the vehicle interior is first cooled and thus dehumidified by means of the first interior evaporator 2 designed as a front evaporator, and then this supply air flow again with the heat withdrawn from the supply air flow by means of the internal heating condenser 7 or the heating gas cooler 7 to warm up.
  • a reheat operation of the refrigerant circuit 1 is performed in different ways depending on the heat balance.
  • the refrigerant flows via the first check valve R1, via the accumulator 8 and the internal heat exchanger 9 back to the refrigerant compressor 5, wherein the heat absorbed in the front evaporator together with the heat entered via the refrigerant compressor 5 Heat flow through the inner condenser 7 or gas cooler 7 is returned to a guided into the vehicle supply air flow.
  • the branch with the fifth shut-off valve A5 which is designed as a shut-off valve, serves as a suction branch 1.2 in order to circulate through it in the AC operation of the refrigerant circuit 1 according to FIGS. 1 and 2 with the fifth shut-off valve open.
  • gan A5 and closed valves A3 and A4 to draw off refrigerant from heating branch 7.1.
  • VA1 outlet of the first interior evaporator 2 VA2 outlet of the second interior evaporator 3

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf (1) mit folgenden Komponenten: einem Kältemittelverdichter (5), einem ersten Innenraum-Verdampferzweig (2.1) mit einem vorzugsweise als Frontverdampfer ausgeführten ersten Innenraum-Verdampfer (2) und einem dem Innenraum-Verdampfer (2) zugeordneten ersten Expansionsorgan (AE1), einem zweiten Innenraum-Verdampferzweig (3.1) mit einem vorzugsweise als Heckverdampfer ausgeführten zweiten Innenraum-Verdampfer (3) und einem d e m zweiten Innenraum-Verdampfer (3) zugeordneten zweiten Expansionsorgan (AE2) und einem ersten Absperrorgan (A1), wobei das zweite Expansionsorgan (AE2) mit wenigstens einem 2-stufigen Öffnungsquerschnitt ausgebildet ist, einem ersten Rückschlagventil (R1), welches den ersten und zweiten Innenraum-Verdampfer (2, 3) niederdruckseitig mit dem Kältemittelverdichter (5) fluidverbindet, einem AC- und Wärmepumpenzweig (6.1) mit einem äußeren Kondensator oder Gaskühler (6) und einem demselben in seiner Funktion als Wärmepumpenverdampfer für den Heizbetrieb zugeordneten dritten Expansionsorgan (AE3), und einem Heizzweig (7.1) mit einem inneren Heizkondensator oder Heizgaskühler (7). Eine weitere erfindungsgemäße Lösung sieht vor, dass das zweite dem zweiten Innenraum-Verdampfer (3) zugeordnete zweite Expansionsorgan mit nur einem einzigen definierten Öffnungsquerschnitt ausgeführt ist, wobei in diesem Fall der Ausgang (VA2) des zweiten Innenraum-Verdampfers (3) direkt auf den Eingang (E) des ersten Innenraum-Verdampfers (2) geführt ist.

Description

Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufwei- senden Kältemittelkreislauf
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wär- mepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf.
Aus der DE 10 2012 100 525 A1 ist eine Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf be- kannt. Zur Realisierung der Wärmepumpenfunktion wird ein Wärmepumpen- kondensator als innerer Kondensator bzw. Heizkondensator, ein Kälteanla- gen- und Wärmepumpenverdampfer und ein Chiller mit zugeordnetem Ex- pansionsorgan als zusätzlicher Wärmepumpenverdampfer in Reihe geschal- tet. Kühlmittelseitig ist dieser Chiller im Kühlwasserkreislauf zur Kühlung ei- nes Antriebsmotors, einer Leistungselektronik und/oder einer Batterie aus- gebildet. Außerdem ist für diesen Kühlwasserkreislauf ein PTC-Heizelement zur Erwärmung des Kühlwassers vorgesehen. Der Kälteanlagen- und Wär- mepumpenverdampfer wird sowohl zur Kühlung eines in die Fahrzeugkabine geleiteten Zuluftstromes als auch zu dessen Erwärmung eingesetzt.
Der Einsatz von Kälteanlagen in Fahrzeugklimaanlagen ist bekannt, wobei manche Varianten für die Innenraumklimatisierung eine 2-Verdampferanlage vorsehen, nämlich einen Frontverdampfer und einen Heckverdampfer, die in der Regel parallel fluidverbunden sind.
Elektrifizierte Fahrzeuge benötigen neben mindestens einem Innenraumver- dampfer in einem Kältemittelkreislauf einen separaten Kühlmittelkreislauf zur Konditionierung und Temperierung des in der Regel als Hochvoltbatterie rea- lisierten Energiespeichers. Ein solcher Kühlmittelkreislauf kann mittels eines Wärmeübertragers mit dem Kältemittelkreislauf gekoppelt werden, wobei ein solcher Wärmeübertrager seinerseits ebenfalls als Verdampfer zum Kühlen eines Luftstromes bzw. als sogenannter Chiller zum Kühlen von Wasser ausgebildet ist. Nach der DE 10 2012 224 484 A 1 wird ein solcher Verdamp- fer bzw. Chiller einer Parallelschaltung aus einem Hauptverdampfer zur Küh- lung der Fahrzeugkabine und einem Verdampfer zur Kühlung des Fondbe- reichs der Fahrzeugkabine parallel geschaltet.
Auch die DE 10 2012 217 980 A1 beschreibt einen Kältemittelkreislauf, bei welchem ein Verdampfer zur Klimatisierung eines Fahrgastraums mit einem Verdampfer für einen Hochvoltspeicher dem Chiller parallel geschaltet sind.
Aus der DE 10 2011 015 427 A1 ist ein Kältemittelkreislauf für ein Fahrzeug bekannt, welcher zwei parallel verschaltete Kreislaufzweige aufweist. In ei- nem ersten Kreislaufzweig ist ein Verdampfer zur Klimatisierung des Fahr- zeuginnenraums mit einem Expansionsorgan angeordnet, während in einem zweiten Kreislaufzweig ein weiteres Expansionsorgan geschaltet ist, dem in Reihe ein Verdampfer zur Kühlung eines elektrischen Energiespeichers und ein weiterer Verdampfer zur Klimatisierung einer Leistungselektronik strom- abwärts nachgeschaltet sind.
Bei einer parallelen Verschaltung von mehreren Verdampfern besteht die Gefahr von Kältemittelverlagerungen und Ölversackungen. Außerdem ist ein erhöhter Abstimmungsbedarf hinsichtlich der Funktion und des Betriebes erforderlich.
Aus der DE 10 2007 061 577 A1 ist eine Kälteanlage zur Kühlung einer Wärmequelle eines Kraftfahrzeugs bekannt, welche einen Kältemittel kreis- lauf mit einem Verdichter, ein einen Kondensator umfassendes Kondensa- torglied, ein Expansionsorgan und einen mit der Wärmequelle im Wärmeaus- tausch stehenden ersten Verdampfer aufweist. Dabei umfasst das Konden- satorglied neben dem Kondensator ein Wirkmittel zur wählbaren Erhöhung einer Temperatur des Kältemittels im Bereich des Kondensators, wie bspw. verstellbare Jalousien, durch die ein Teil der Oberfläche des Kondensators für die Luftdurchströmung verschließbar ist.
Ferner umfasst dieser Kältemittelkreislauf gemäß der DE 10 2007 061 577 A1 einen zweiten Verdampfer als Innenraum-Frontverdampfer mit einem zu- geordneten Expansionsorgan sowie einen dritten Verdampfer als Innenraum- Fleckverdampfer mit ebenso einem zugeordneten Expansionsorgan, wobei vor den jeweiligen Expansionsorganen jeweils ein Absperrventil vorgesehen ist. Die beiden Innenraum-Verdampfer sind niederdruckseitig vor der Ein- mündung in die Saugleitung des Verdichters zusammengeführt, so dass nachfolgend für die beiden Innenraum-Verdampfer nur ein einziges Rück- schlagventil erforderlich ist. Ferner ist eine absperrbare Abzweigleitung vor- gesehen, mit welcher die beiden niederdruckseitig verbundenen Innenraum- Verdampfer mit dem hochdruckseitigen Eingang des mit der Wärmequelle in Wärmeaustausch stehenden ersten Verdampfer verbindbar sind. Diese mit- tels eines Absperrventils absperrbare Abzweigleitung dient dazu, bei einem stillgelegten Innenraum-Verdampferzweig versacktes Kältemittel über den mit der Wärmequelle in Wärmeaustausch stehenden ersten Verdampfer ab- zusaugen.
Eine Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf ist auch aus der DE 103 48578 A1 bekannt. Dieser Kältemittelkreislauf umfasst neben einem Verdichter und einem Kondensator einen Innenraum-Frontverdampfer und einen Innenraum-Fleckverdampfer. In einem Kühlbetrieb wird der Innen- raum-Frontverdampfer über ein Expansionsorgan mit einem definierten Öff- nungsquerschnitt mit dem Ausgang des Kondensators fluidverbunden, wäh- rend der Innenraum-Fleckverdampfer über ein thermisches Expansionsorgan mit dem Ausgang des Kondensators fluidverbunden wird. Niederdruckseitig ist dem Innenraum-Fleckverdampfer ein Rückschlagventil zugeordnet, wel- ches eine Verbindung zu einem Niederdruck-Sammler herstellt. Der Innen- raum-Frontverdampfer ist niederdruckseitig direkt mit diesem Niederdruck- Sammler verbunden. In der Fleizphase wird der hochdruckseitige Eingang des Innenraum-Frontverdampfers über einen den Kondensator umgehende Bypass-Leitung mit dem Flochdruckausgang des Verdichters verbunden, wobei die Bypass-Leitung ein Expansionsorgan mit einem definierten Öff- nungsquerschnitt aufweist.
Weiterhin beschreibt die DE 10 2013 218 996 A1 eine Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf, welcher in Strömungsrichtung be- trachtet einen Kältemittelverdichter, ein Rückschlagventil, einen Kondensator oder Gaskühler, einen ersten Verdampfer mit einem vorgeschalteten ersten Expansionsorgan und einem dem ersten Verdampfer parallel geschalteten zweiten Verdampfer mit einem vorgeschalteten zweiten Expansionsorgan. Das Rückschlagventil ist in einem crashgeschützten Bereich des Fahrzeugs angeordnet, so dass bei einem bspw. durch einen Crash verursachtes Leck ein Rückströmen von Kältemittel entgegen der normalen Strömungsrichtung verhindert wird. Schließlich ist aus der EP 1 757 875 B1 ein Kältemittelkreislauf bekannt, bei welchem der Hochdruck im Kältemittelkreislauf den kritischen Druck eines Kältemittels erreicht und überschreitet. Dieser Kältemittelkreislauf umfasst einen Kältemittelverdichter, einen Kondensator sowie einen ersten Verdamp- fer mit einem zugeordneten Expansionsorgan und einen zweiten Verdampfer mit einem zugeordneten Expansionsorgan, wobei das aus dem zweiten Ver- dampfer strömende Kältemittel dem Kältemitteleintritt des ersten Verdamp- fers zugeführt wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf anzugeben, welcher neben einem Innenraum-Frontverdampfer auch einen Innenraum-Heckverdampfer aufweist und mit möglichst wenig Bauteilen rea- lisierbar ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kälteanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Kälteanlage mit den Merkmalen des Pa- tentanspruches 2. Eine solche Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpen- funktion aufweisenden Kältemittelkreislauf umfasst gemäß der erstgenannten Lösung folgende Komponenten:
- einen Kältemittelverdichter,
- einen ersten Innenraum-Verdampferzweig mit einem ersten Innenraum- Verdampfer und einem dem Innenraum-Verdampfer zugeordneten ersten Expansionsorgan,
- einen zweiten Innenraum-Verdampferzweig mit einem zweiten Innenraum- Verdampfer und einem dem zweiten Innenraum-Verdampfer zugeordneten zweiten Expansionsorgan und einem ersten Absperrorgan, wobei das zweite Expansionsorgan mit wenigstens einem 2-stufigen Öffnungsquerschnitt aus- gebildet ist,
- ein erstes Rückschlagventil, welches den ersten und zweiten Innenraum- Verdampfer niederdruckseitig mit dem Kältemittelverdichter fluidverbindet,
- einen AC- und Wärmepumpenzweig mit einem äußeren Kondensator oder Gaskühler und einem demselben in seiner Funktion als Wärmepumpenver- dampfer für den Heizbetrieb zugeordneten dritten Expansionsorgan, wobei im Heizbetrieb der AC- und Wärmepumpenzweig stromaufwärts über das dritte Expansionsorgan mit dem ersten Innenraum-Verdampferzweig fluid- verbindbar ist und stromabwärts über ein zweites Absperrorgan mit dem Niederdruckeingang des Kältemittelverdichters fluidverbindbar ist, und
- einen Heizzweig mit einem inneren Heizkondensator oder Heizgaskühler, wobei der Heizzweig stromaufwärts über ein drittes Absperrorgan mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters fluidverbindbar ist und strom- abwärts über ein viertes Absperrorgan mit dem ersten Innenraum- Verdampferzweig fluidverbindbar ist.
Bei dieser Kälteanlage gemäß der erstgenannten Lösung sind der erste In- nenraum-Verdampferzweig sowie der zweite Innenraum-Verdampferzweig mit jeweils einem zugeordneten Expansionsorgan parallelgeschaltet und sind niederdruckseitig auf ein gemeinsames Rückschlagventil geführt. Das dem vorzugsweise als Innenraum-Frontverdampfer ausgeführten ersten Innen- raum-Verdampfer zugeordnete Expansionsorgan ist vorzugsweise als ther- misches Expansionsventil oder elektrisches Expansionsorgan ausgeführt, während das dem vorzugsweise als Innenraum-Heckverdampfer ausgeführ- ten zweiten Innenraum-Verdampfer zugeordnete Expansionsorgan ein soge- nanntes verstellbares Fixed Orifice mit wenigstens einem 2-stufigen Öff- nungsquerschnitt ist. Das in dem zweiten Innenraum-Verdampferzweig vor- gesehene Absperrorgan kann mit diesem Fixed Orifice kombiniert werden.
Damit wird eine Kälteanlage geschaffen, bei welcher ein elektrisches oder thermisches Expansionsorgan des zweiten Innenraum-Verdampfers durch ein kostengünstigeres Fixed Orifice mit zwei, vorzugsweise über ein externes Steuergerät, einstellbaren Öffnungsquerschnitten ersetzt ist. Gleichzeitig kann in vorteilhafter Weise auf einen dem zweiten Innenraum-Verdampfer nachgeschalteten Druck-Temperatursensor verzichtet werden, welcher bei Einsatz eines elektrischen Expansionsorgans anstelle des Fixed Orifice er- forderlich wäre.
Der Vorteil des Einsatzes des Fixed Orifice mit einem mindestens 2-stufigen Öffnungsquerschnitt besteht darin, dass in Abhängigkeit des Lastfalles an dem zweiten Verdampfer, also vorzugsweise an dem Innenraum- Heckverdampfer entweder viel oder wenig Kältemittel in desselben strömen kann.
Ein weiterer Vorteil des Einsatzes des Fixed Orifice besteht darin, dass die Kälteanlage mit einer vereinfachten Regel- und Betriebsstrategie betrieben werden kann.
Die Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf umfasst gemäß der zweitgenannten Lö- sung folgende Komponenten:
- einen Kältemittelverdichter,
- einen ersten Innenraum-Verdampferzweig mit einem ersten Innenraum- Verdampfer und einem dem Innenraum-Verdampfer zugeordneten ersten Expansionsorgan,
- einen zweiten Innenraum-Verdampferzweig mit einem niederdruckseitig mit dem Eingang des ersten Innenraum-Verdampfers fluidverbundenen zweiten Innenraum-Verdampfer und einem dem zweiten Innenraum-Verdampfer zu- geordneten zweiten Expansionsorgan und einem ersten Absperrorgan, wo- bei das zweite Expansionsorgan mit einem definierten Öffnungsquerschnitt ausgebildet ist,
- ein erstes Rückschlagventil, welches den ersten Innenraum-Verdampfer niederdruckseitig mit dem Kältemittelverdichter fluidverbindet,
- einen AC- und Wärmepumpenzweig mit einem äußeren Kondensator oder Gaskühler und einem demselben in seiner Funktion als Wärmepumpenver- dampfer für den Heizbetrieb zugeordneten dritten Expansionsorgan, wobei im Heizbetrieb der AC- und Wärmepumpenzweig stromaufwärts über das dritte Expansionsorgan mit dem ersten Innenraum-Verdampferzweig fluid- verbindbar ist und stromabwärts über ein zweites Absperrorgan mit dem Niederdruckeingang des Kältemittelverdichters fluidverbindbar ist, und
- einen Heizzweig mit einem inneren Heizkondensator oder Heizgaskühler, wobei der Heizzweig stromaufwärts über ein drittes Absperrorgan mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters fluidverbindbar ist und strom- abwärts über ein viertes Absperrorgan mit dem ersten Innenraum- Verdampferzweig fluidverbindbar ist.
Bei dieser Kälteanlage gemäß der zweitgenannten Lösung ist dem zweiten Innenraum-Verdampfer, vorzugsweise ausgeführt als Innenraum- Heckverdampfer anstelle eines thermischen oder elektrischen Expansions- organs ebenso ein Fixed Orifice zugeordnet, jedoch im Vergleich zur erstge- nannten Lösung lediglich mit einem einzigen definierten Öffnungsquerschnitt. Hierbei ist jedoch der zweite Innenraum-Verdampferzweig nicht zum ersten Innenraum-Verdampferzweig parallel geschaltet, sondern der niederdruck- seitigen Ausgang des zweiten Verdampfers ist auf den niederdruckseitigen Eingang des ersten Innenraum-Verdampfers, also vorzugsweise des Innen- raum-Frontverdampfers geführt. Damit wird in dem zweiten Innenraum- Verdampfer unverdampftes Kältemittel immer dem ersten Innenraum- Verdampfer, also vorzugsweise dem Innenraum-Frontverdampfer zugeführt. Das in dem zweiten Innenraum-Verdampferzweig vorgesehene Absperror- gan kann funktionell in das Fixed Orifice integriert und mit diesem zusam- mengeführt werden. Auch diese Kälteanlage gemäß der zweitgenannten Lösung kann mit einer vereinfachten Regel- und Betriebsstrategie betrieben werden.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Kälteanlage einen Chillerzweig mit einem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager und einem dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager zugeordneten vierten Expansionsorgan auf, wobei der Chillerzweig der Reihenschaltung aus dem ersten Expansionsorgan, dem ersten Verdampfer und dem ersten Rück- schlagventil parallel geschaltet ist.
Ein solcher Chillerzweig mit einem entsprechenden Chiller dient zum einen der Kühlung bspw. einer Hochvoltbatterie und zum anderen als Wärmequelle für die Wärmepumpenfunktion.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Käl- teanlage mit einem ein fünftes Expansionsorgan aufweisenden Reheat- Zweig ausgebildet ist, wobei der Reheat-Zweig stromaufwärts mit dem vier- ten Absperrorgan und stromabwärts mit dem äußeren Kondensator oder Gaskühler fluidverbindbar ist. Mit einem solchen Reheat-Zweig wird der Re- heat-Betrieb, insbesondere für den Fall des Wärmeüberschusses, optimiert.
Zur Durchführung der Wärmepumpenfunktion ist weiterbildungsgemäß die Kälteanlage mit einem das zweite Absperrventil und ein zweites Rückschlag- ventil aufweisenden Wärmepumpenrückführzweig ausgebildet, wobei der Wärmepumpenrückführzweig stromaufwärts mit dem als Wärmepumpenver- dampfer arbeitenden äußeren Kondensator oder Gaskühler und stromab- wärts mit dem Kältemittelverdichter fluidverbindbar ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Kälte- anlage mit einem ein fünftes Absperrorgan aufweisenden Absaugzweig aus- gebildet, wobei der Absaugzweig stromaufwärts mit dem einem inneren Heizkondensator oder Heizgaskühler und stromabwärts mit dem Wärme- pumpenrückführzweig fluidverbunden ist. Damit lässt sich Kältemittel aus Totvolumen bzw. abgesperrten und inaktiven Abschnitten des Kältemittel kreislaufs absaugen.
Schließlich ist es nach einer letzten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der erste Innenraum-Verdampfer als Frontverdampfer und der zweite Innenraum-Verdampfer als Heckverdampfer ausgebildet ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie an- hand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
Figur 1 ein Schaltbild einer Kälteanlage als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 2 ein Schaltbild einer Kälteanlage als zweites Ausführungsbei- spiel der Erfindung.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Kälteanlagen mit jeweils einem Käl- temittelkreislauf 1 können jeweils in einem AC- und in einem Wärmepum- penmodus betrieben werden und weisen eine identische Grundstruktur mit drei Verdampfern auf, nämlich einen als Frontverdampfer ausgebildeten ers- ten Innenraum-Verdampfer 2, einen als Heckverdampfer ausgebildeten zwei- ten Innenraum-Verdampfer 3 und einen Chiller 4, welcher mit einem Kühlmit- telkreislauf 4.0 zur Kühlung, bspw. einer Hochvoltbatterie thermisch verbun- den ist. Unter einem AC-Betrieb wird ein Kälte- oder Kühlbetrieb des Käl temittel kreislaufs 1 verstanden.
Zunächst wird die Grundstruktur der Kältemittelkreisläufe 1 der Figuren 1 und 2 beschrieben und anschließend jeweils deren spezifischer Aufbau.
Der Kältemittelkreislauf 1 gemäß Figur 1 und Figur 2 besteht aus:
- einem Kältemittelverdichter 5, - einem äußeren Kondensator 6 oder Gaskühler 6 mit einem demselben in seiner Funktion als Wärmepumpenverdampfer für den Heizbetrieb zugeord- neten dritten Expansionsorgan AE3,
- einem inneren Wärmeübertrager 9,
- einem niederdruckseitigen Akkumulator 8,
- einem ersten Innenraum-Verdampferzweig 2.1 mit dem als Frontverdamp- fer ausgebildeten Innenraum-Verdampfer 2, einem vorgeschalteten als ther- misches oder elektrisches Expansionsventil ausgeführten ersten Expansi- onsorgan AE1 ,
- einen zweiten Innenraum-Verdampferzweig 3.1 mit dem als Heckverdamp- fer ausgebildeten Innenraum-Verdampfer 3, einem vorgeschalteten zweiten Expansionsorgan AE2 und einem ersten Absperrorgan A1 , wobei das zweite Expansionsorgan AE2 des Kältemittel kreislaufs 1 nach Figur 1 als Fixed Ori- fice mit einem 2-stufigen Öffnungsquerschnitt, während das zweite Expansi- onsorgan AE2 des Kältemittel kreislaufs 1 nach Figur 2 als Fixed Orifice mit einem einzigen definierten Öffnungsquerschnitt ausgebildet ist, und wobei der zweite Innenraum-Verdampferzweig 3.1 dem ersten Innenraum- Verdampferzweig 2.1 parallel geschaltet ist,
- einem ersten Rückschlagventil R1 , welches mit dem Ausgang VA1 des ersten Innenraum-Verdampfers 2 und mit dem Ausgang VA2 des zweiten Innenraum-Verdampfers 3 fluidverbunden ist und seinerseits über den Ak- kumulator 8 und den niederdruckseitigen Abschnitt des inneren Wärmeüber- tragers 9 mit der Saugseite des Kältemittelverdichters 5 fluidverbunden ist,
- einem Chiller-Zweig 4.1 mit dem Chiller 4, einem als thermisches oder elektronisches Expansionsventil ausgebildeten vierten Expansionsorgan AE4, wobei der Chiller 4 neben der Kühlung bspw. einer elektrischen Kom- ponente des Fahrzeugs auch zur Realisierung einer Wasser- Wärmepumpenfunktion unter Nutzung der Abwärme mindestens einer elektrischen Komponente eingesetzt wird,
- einem AC- und Wärmepumpenzweig 6.1 mit dem äußeren Kondensator 6 oder Gaskühler 6 und dem dritten Expansionsorgan AE3, wobei im Heizbe- trieb der AC- und Wärmepumpenzweig 6.1 stromaufwärts über das dritte Expansionsorgan AE3 mit dem ersten Innenraum-Verdampferzweig 2.1 unter Bildung eines ersten Abzweigpunktes Ab1 fluidverbindbar ist und stromab- wärts über ein zweites Absperrorgan A2 mit dem Niederdruckausgang des Kältem ittel Verdichters 5 fluidverbindbar ist, während im AC-Betrieb der AC- und Wärmepumpenzweig 6.1 stromabwärts mit einem sechsten Absperror- gan A6 mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters 5 fluidver- bindbar ist,
- einem Heizzweig 7.1 mit einem inneren Heizkondensator oder Heizgasküh- ler 7 (auch Heizregister genannt), wobei der Heizzweig 7.1 stromaufwärts über ein drittes Absperrorgan A3 mit dem Hochdruckausgang des Kältemit- tel Verdichters 5 fluidverbunden ist und stromabwärts über ein viertes Absper- rorgan A4 mit dem ersten Abzweigpunkt Ab1 und damit mit dem ersten In- nenraum-Verdampferzweig 2.1 fluidverbindbar ist,
- einem Reheat-Zweig 6.2 mit einem fünften Expansionsorgan AE5, wobei der Reheat-Zweig 6.2 stromabwärts mit dem Kondensator 6 bzw. Gaskühler 6 unter Bildung eines zweiten Abzweigpunktes Ab2 und stromaufwärts mit dem inneren Heizkondensator oder Heizgaskühler 7 fluidverbindbar ist,
- einem Wärmepumpenrückführzweig 1 .1 mit einem fünften Absperrventil A5 und einem zweiten Rückschlagventil R2 , wobei der Wärmepumpenrückführ- zweig 1 .1 stromaufwärts über den zweiten Abzweigpunkt Ab2 mit dem äuße- ren Kondensator oder Gaskühler 6 und stromabwärts mit dem Akkumulator 8 fluidverbindbar ist,
- einem Absaugzweig 1 .2 mit einem fünften Absperrorgan A5, wobei der Ab- saugzweig 1 .2 stromaufwärts mit dem inneren Heizkondensator oder Heiz- gaskühler 7 und stromabwärts über einen dritten Abzweigpunkt Ab3 mit dem zweiten Absperrorgan A2 und dem zweiten Rückschlagventil R2 des Wär- mepumpenrückführzweiges 1 .1 fluidverbunden ist, und
- einem bspw. als Hochvolt-PTC-Heizelement ausgeführten elektrischen Heizelement 10.1 als Zuheizer für einen in den Fahrzeuginnenraum geführ- ten Zuluftstrom, welches zusammen mit dem inneren Heizkondensators 7 oder Heizgaskühler 7 und dem ersten Innenraum-Verdampfer 2 (Frontver- dampfer) in einem Klimagerät angeordnet ist.
Als Sensoren sind in dem Kältem ittel kreislaufs 1 gemäß den Figuren 1 und 2 mehrere Druck-Temperatursensoren vorgesehen. So ist dem Kältemittelverdichter 5 ein erster Druck-Temperatursensor pT1 am Hochdruckausgang zugeordnet, ferner ein zweiter Druck- Temperatursensor pT2 am Ausgang des Akkumulators 8, ein dritter Druck- Temperatursensor pT3 am Ausgang des Kondensators 6 oder Gaskühlers 6, ein vierter Druck-Temperatursensor pT4 am Ausgang des Heizkondensators 7 oder Heizgaskühlers 7 und schließlich ein fünfter Druck-Temperatursensor pT5 am niederdruckseitigen Ausgang des Chillers 4 angeordnet.
Mit den beiden Absperrorganen A3 und A6 wird der Kältemittelstrom ausge- hend von der Hochdruckseite des Kältemittelverdichters 5 in Abhängigkeit des Zustandes dieser beiden Absperrventile entweder bei offenem Absperr- organ A6 und gesperrtem Absperrorgan A3 in den Kondensator 6 oder Gas- kühler 6 geleitet oder strömt bei offenem Absperrorgan A3 und geschlosse- nem Absperrorgan A6 in den Heizzweig 7.1. Die beiden Absperrorganen A3 und A6 können auch zu einem 3-2-Wegeventil als Umschaltventil USV1 aus- geführt werden. Entsprechendes gilt auch für die beiden Absperrorgane A2 und A5, die zu einem 3-2-Wegeventil als Schaltventil USV2 zusammenge- fasst werden können.
Die beiden Umschaltventile USV1 und USV2 können in ein einziges kompak- tes elektrisches Mehrwegeventil zusammengefasst und ausgeführt werden.
Der Unterschied der beiden Kältemittel kreisläufe 1 gemäß den Figuren 1 und 2 besteht darin, dass der zweite Innenraum-Verdampferzweig 3.1 mit dem als Heckverdampfer ausgeführten Innenraum-Verdampfer 3 gemäß Figur 1 niederdruckseitig, also dessen Ausgang VA2 mit dem Ausgang VA1 des als Frontverdampfer ausgeführten ersten Innenraum-Verdampfers 2 fluidver- bunden ist, während gemäß Figur 2 der als Heckverdampfer ausgeführte zweite Innenraum-Verdampfer 3 niederdruckseitig, also dessen Ausgang VA2 mit dem Eingang E des als Frontverdampfer ausgeführten ersten Innen- raum-Verdampfers 2 fluidverbunden ist.
Ein weiterer Unterschied besteht in der Ausführung des als Fixed Orifice ausgeführten zweiten Expansionsorgans AE2. Wie bereits oben erläutert, ist das zweite Expansionsorgan AE2 des Kaltem ittelkreislaufs 1 nach Figur 1 mindestens 2-stufig mit zwei definierten Öffnungsquerschnitten ausgebildet, während das zweite Expansionsorgan AE2 des Kältemittelkreislaufs 1 nach Figur 2 mindestens einen definierten Öffnungsquerschnitt aufweist.
Bei dem Kältemittelkreislauf 1 nach Figur 1 kann in Abhängigkeit des Lastfal- les, welcher bspw. anhand der detektierten Ventilator- bzw. Gebläseleistung eines Gebläses des als Fleckverdampfer ausgebildeten zweiten Innenraum- Verdampfers 3 bestimmt wird, der Öffnungsquerschnitt so eingestellt werden, dass entweder wenig Kältemittel, entsprechend dem kleineren Öffnungs- querschnitt, oder viel Kältemittel, entsprechend dem größeren Öffnungsquer- schnitt in den Fleckverdampfer strömt. Mittels des als Absperrventil ausge- führten ersten Absperrorgans A1 und separat angeordnetem Fixed Orifice als zweites Expansionsorgan AE2 oder mit dem als Fixed Orifice mit inte grierter Absperrfunktion ausgeführten zweiten Expansionsorgan AE2 kann der als Fleckverdampfer ausgebildete zweite Innenraum-Verdampfer 3 still gelegt werden.
Bei dem Kältemittelkreislauf 1 nach Figur 2 wird in dem als Fleckverdampfer ausgebildeten zweiten Innenraum-Verdampfer 3 unverdampftes Kältemittel immer dem als Frontverdampfer ausgebildeten ersten Innenraum- Verdampfer 2 zugeführt. Auch die Stilllegung des Fleckverdampfers erfolgt mit dem als Absperrventil ausgeführten ersten Absperrorgan A1 und separat angeordneten Fixed Orifice als zweites Expansionsorgan AE2 oder mit dem als Fixed Orifice mit integrierter Absperrfunktion ausgeführten zweiten Ex- pansionsorgan AE2.
Im AC-Betrieb des Kältemittelkreislaufs 1 gemäß den Figuren 1 und 2 strömt das auf Flochdruck verdichtete Kältemittel ausgehend von dem Kältemittel verdichter 5 bei offenem sechsten Absperrorgan A6 in den äußeren Konden- sator 6 oder Gaskühler 6, den Flochdruckabschnitt des inneren Wärmeüber- tragers 9, über das vollständig geöffnete dritte Expansionsorgan AE3 sowie des ersten Abzweigpunktes Ab1 mittels des ersten Expansionsorgans AE1 in den ersten Innenraum-Verdampferzweig 2.1 , gegebenenfalls auch in den zweiten Innenraum-Verdampferzweig 3.1 und/oder in den Chiller-Zweig 4.1 . Aus dem Chiller-Zweig 4.1 strömt das Kältemittel über den Akkumulator 8 und den Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 9 zurück zum Kältemittelverdichter 5, während das Kältemittel aus dem ersten Innenraum- Verdampferzweig 2.1 und gegebenenfalls aus dem zweiten Innenraum- Verdampferzweig 3.1 über das erste Rückschlagventil R1 strömt und an- schließend über den Akkumulator 8 und den Niederdruckabschnitt des inne- ren Wärmeübertragers 9 zurück zum Kältemittelverdichter 5 fließen kann.
In diesem AC-Betrieb ist der Heizzweig 7.1 mittels des als Absperrventil aus- gebildeten dritten Absperrorgans A3 abgesperrt, so dass heißes Kältemittel, wie bspw. R744, nicht durch den Heizgaskühler 7 strömen kann.
Der erste Druck-Temperatursensor pT1 des Kältemittelkreislaufs 1 gemäß den Figuren 1 und 2 dient zur Bestimmung der Kältemitteltemperatur sowie des Hochdrucks des verdichteten Mediums am Austritt des Kältemittelver- dichters 5. Die Überwachung dieser beiden Größen dient dazu, die maximal zulässigen mechanischen und thermischen Belastungen der Kälteanlage speziell am Austritt des Kältemittelverdichters 5 zu überwachen und ggf. durch Abregelungsmaßnahmen, eingefordert durch ein Steuergerät, bspw. einem Klimasteuergerät, den Systembetrieb zu limitieren, um die zulässigen Höchstwerte nicht zu überschreiten.
Der zweite Druck-Temperatursensor pT2 des Kältemittel kreislaufs 1 gemäß den Figuren 1 und 2 dient zur Unterfüllungserkennung, aber auch zur Ein- stellung und Überwachung eines geforderten Niederdrucks.
Der an der Austrittsseite des Kondensators 6 oder Gaskühlers 6 vorgesehe- ne dritte Druck-Temperatursensor pT3 des Kältemittelkreislaufs 1 gemäß den Figuren 1 und 2 dient primär zur Einstellung bzw. Überwachung des Systembetriebsgrößen optimaler Hochdruck bei überkritischem Systembe- trieb bzw. Unterkühlung nach Kondensator 6 oder Heizkondensator 6 bei unterkritischem Systembetrieb. Der gemäß des Kaltem ittelkreislaufs 1 nach Figur 1 und Figur 2 stromab- wärts des Fleizkondensators 7 oder Fleizgaskühlers 7 angeordnete vierte Druck-Temperatursensor pT4 dient zur Steuerung der unterschiedlichen Be- triebsmodi des Kältemittel kreislaufs 1 , insbesondere im Wämnepumpenmo- dus bei aktiv durchströmten Fleizkondensator 7 oder Fleizgaskühler 7 durch ein Steuergerät bspw. ein Klimasteuergerät.
Der fünfte Druck-Temperatursensor pT5 des Kältemittel kreislaufs gemäß den Figuren 1 und 2 dient der Überwachung und Regelung des Überhitzungsgra- des am Austritt des Chillers 4.
Im Folgenden soll der Fleizbetrieb des Kältemittelkreislaufs 1 nach Figur 1 und Figur 2 beschrieben werden.
Im Fleizbetrieb des Kältemittel kreislaufs 1 gemäß den Figuren 1 und 2 wird unter Einsatz des Chillers 4 zur Realisierung einer Wasser-Wärmepumpe oder unter Einsatz des äußeren Kondensators 6 oder Gaskühlers 6 als Wärmepumpenverdampfer zur Realisierung einer Luft-Wärmepumpe das sechste Absperrorgan A6 geschlossen und das dritte Absperrorgan A3 ge- öffnet, so dass heißes Kältemittel, wie bspw. R744 in den Heizzweig 7.1 strömen kann.
Zur Durchführung der Heizfunktion mittels des Chillers 4 strömt das mittels des Kältemittelverdichters 5 verdichtete Kältemittel über das geöffnete dritte Absperrorgan A3 zur Abgabe von Wärme an einen in den Fahrzeuginnen- raum geführten Zuluftstrom in den inneren Heizkondensator 7 oder Heizgas- kühler 7 und wird anschließend über das geöffnete vierte Absperrorgan A4 und den ersten Abzweigpunkt Ab1 mittels des vierten Expansionsorgans AE4 in den Chiller 4 zur Aufnahme von Abwärme der in dem Kühlmittelkreis- lauf 4.0 angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten entspannt. Bei dieser Heizfunktion sind die Expansionsorgane AE3 und AE5 geschlossen. Zur Durchführung der Heizfunktion mittels des äußeren Kondensators 6 oder des Gaskühlers 6 als Wärmepumpenverdampfer strömt das mittels des Käl- temittel Verdichters 5 verdichtete Kältemittel über das geöffnete dritte Absper- rorgan A3 zur Abgabe von Wärme an den in den Fahrgastinnenraum geführ- ten Zuluftstrom in den inneren Heizkondensators 7 oder Heizgaskühlers 7 und wird anschließend über das geöffnete vierte Absperrorgan A4 mittels des dritten Expansionsorgans AE3 in den äußeren Kondensator 6 oder Gas- kühler 6 zur Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft entspannt und strömt anschließend über den Wärmepumpenrückführzweig 1 .1 zurück zum Kältemittelverdichter 5.
Eine indirekte Dreiecksschaltung wird dadurch realisiert, dass bei geöffnetem vierten Absperrorgan A4 das von dem Kältemittelverdichter 5 verdichtete Kältemittel mittels des vierten Expansionsorgans AE4 in den Chiller 4 ent- spannt wird, wobei gleichzeitig kühlmittelseitig, also in dem Kühlmittelkreis- lauf 4.0 kein Massenstrom erzeugt wird, also bspw. das als Kühlmittel ver- wendete Wasser auf der Kühlmittelseite des Chillers 4 stehen bleibt bzw. der Chiller 4 nicht aktiv von Kühlmittel durchströmt wird.
Bei einem Reheat-Betrieb wird der in den Fahrzeuginnenraum zugeführte Zuluftstrom mittels des als Frontverdampfer ausgeführten ersten Innenraum- Verdampfers 2 zunächst gekühlt und damit entfeuchtet, um anschließend mit der dem Zuluftstrom entzogenen Wärme mittels des inneren Heizkondensa- tors 7 oder des Heizgaskühlers 7 diesen Zuluftstrom wieder zu erwärmen. Ein Reheat-Betrieb des Kältemittel kreislaufs 1 wird in Abhängigkeit der Wärmebilanz auf unterschiedliche Weise durchgeführt.
So wird bei ausreichender Heizleistung im Kältemittelkreislauf 1 , insbesonde- re jedoch am Heizkondensator 7 bzw. Heizgaskühler 7, gemäß den Figuren 1 und 2 nur der als Frontverdampfer ausgeführte Innenraum-Verdampfer 2 mit Kältemittel durchströmt, indem der innere Heizkondensator 7 oder Heiz- gaskühler 7 stromabwärtsseitig mittels des geöffneten vierten Absperrorgans A4 über das erste Expansionsorgan AE1 mit dem Frontverdampfer fluidver- bunden wird, wobei das dem Chiller 4 zugeordnete vierte Expansionsorgan AE4 und ebenso wie die zum Kondensator 6 bzw. Gaskühler 6 führenden Expansionsorgane AE3 und AE5 gesperrt sind. Aus dem ersten Innenraum- Verdampfer 2 strömt das Kältemittel über das erste Rückschlagventil R1 , über den Akkumulator 8 und den inneren Wärmeübertrager 9 wieder zurück zum Kältemittelverdichter 5, wobei die in dem Frontverdampfer aufgenom- mene Wärme gemeinsam mit dem über den Kältemittelverdichter 5 eingetra- genen Wärmestrom über den inneren Kondensator 7 oder Gaskühler 7 wie- der an einen in das Fahrzeuginnere geführten Zuluftstrom abgegeben wird.
Bei einem Wärmemangel im Kältemittelkreislauf 1 , d.h. bei Fleizleistungsde- fizit am Fleizkondensator 7 bzw. Fleizgaskühler 7, wird zur Wärmeaufnahme zusätzlich zum als Frontverdampfer ausgebildeten ersten Innenraum- Verdampfer 2 auch der Chiller 4 durch Öffnen des vierten Expansionsorgans AE4 und/oder der äußere Kondensator 6 oder Gaskühler 6 mittels des dritten Expansionsorgans AE3 parallel geschaltet.
Auch ist eine parallele Nutzung der Abwärme aus dem Chiller 4 als auch der Umgebungswärme mittels des äußeren Kondensators 6 oder Gaskühlers 6 möglich.
Bei einem Wärmeüberschuss im Reheat-Betrieb wird neben der Wärmeab- gabe an die Kabinenzuluft über den inneren Fleizkondensator 7 oder Heiz- gaskühler 7 zusätzlich über den äußeren Kondensator 6 oder Gaskühler 6 Wärme an die Umgebung des Fahrzeugs abgegeben, bevor das Kältemittel über den als Frontverdampfer ausgeführten ersten Innenraum-Verdampfer 2 wieder zurück zum Kältemittelverdichter 5 strömt. Flierzu wird mittels des fünften Expansionsorgans AE5 das Kältemittel zur Kondensation auf einen über dem Verdampfungsdruck liegenden Zwischendruck entspannt und an- schließend mittels des ersten Expansionsorgans AE1 in den Frontverdamp- fer 2 auf Niederdruck expandiert.
Der Zweig mit dem als Absperrventil ausgeführten fünften Absperrorgan A5 dient als Absaugzweig 1.2, um über diesen im AC-Betrieb des Kältemittel kreislaufs 1 gemäß den Figuren 1 und 2 bei geöffnetem fünften Absperror- gan A5 und geschlossenen Ventilen A3 und A4 Kältemittel aus dem Heiz- zweig 7.1 abzusaugen.
BEZUGSZEICHEN
1 Kaltem ittelkreislaufs
2 erster Innenraum-Verdampfer 2.1 erster Innenraum-Verdampferzweig
3 zweiter Innenraum-Verdampfer
3.1 zweiter Innenraum-Verdampferzweig 4 Chiller
4.0 Kühlmittelkreislauf des Chillers 4
4.1 Chillerzweig
5 Kältem ittel Verdichter
6 Kondensator, Gaskühler
6.1 AC- und Wärmepumpenzweig
6.2 Reheat-Zweig
7 Heizkondensator, Heizgaskühler 7.1 Heizzweig
8 Akkumulator
9 innerer Wärmeübertrager
10 elektrisches Heizelement
A1 erstes Absperrorgan
A2 zweites Absperrorgan
A3 drittes Absperrorgan
A4 viertes Absperrorgan
A5 fünftes Absperrorgan
A6 sechstes Absperrorgan
Ab1 Abzweigpunkt
Ab2 Abzweigpunkt AE1 erstes Expansionsorgan
AE2 zweites Expansionsorgan
AE3 drittes Expansionsorgan
AE4 viertes Expansionsorgan
AE5 fünftes Expansionsorgan
E Eingang des ersten Innenraum-Verdampfers 2 pT1 erster Druck-Temperatursensor
pT2 zweiter Druck-Temperatursensor
pT3 dritter Druck-Temperatursensor
pT4 vierter Druck-Temperatursensor
pT5 fünfter Druck-Temperatursensor
R1 erstes Rückschlagventil
R2 zweites Rückschlagventil USV1 Umschaltventilanordnung
USV2 Umschaltventilanordnung
VA1 Ausgang des ersten Innenraum-Verdampfers 2 VA2 Ausgang des zweiten Innenraum-Verdampfers 3

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf (1 ) umfassend:
- einen Kältemittelverdichter (5),
- einen ersten Innenraum-Verdampferzweig (2.1 ) mit einem ersten In- nenraum-Verdampfer (2) und einem dem Innenraum-Verdampfer (2) zugeordneten ersten Expansionsorgan (AE1 ),
- einen zweiten Innenraum-Verdampferzweig (3.1 ) mit einem zweiten Innenraum-Verdampfer (3) und einem dem zweiten Innenraum-
Verdampfer (3) zugeordneten zweiten Expansionsorgan (AE2) und ei- nem ersten Absperrorgan (A1 ), wobei das zweite Expansionsorgan (AE2) mit wenigstens einem 2-stufigen Öffnungsquerschnitt ausgebil- det ist,
- ein erstes Rückschlagventil (R1 ), welches den ersten und zweiten
Innenraum-Verdampfer (2, 3) niederdruckseitig mit dem Kältemittel verdichter (5) fluidverbindet,
- einen AC- und Wärmepumpenzweig (6.1 ) mit einem äußeren Kon- densator oder Gaskühler (6) und einem demselben in seiner Funktion als Wärmepumpenverdampfer für den Heizbetrieb zugeordneten drit- ten Expansionsorgan (AE3), wobei im Heizbetrieb der AC- und Wär- mepumpenzweig (6.1 ) stromaufwärts über das dritte Expansionsorgan (AE3) mit dem ersten Innenraum-Verdampferzweig (2.1 ) fluidverbind bar ist und stromabwärts über ein zweites Absperrorgan (A2) mit dem Niederdruckeingang des Kältemittelverdichters (5) fluidverbindbar ist, und
- einen Heizzweig (7.1 ) mit einem inneren Heizkondensator oder Heizgaskühler (7), wobei der Heizzweig (7.1 ) stromaufwärts über ein drittes Absperrorgan (A3) mit dem Hochdruckausgang des Kältemit- tel Verdichters (5) fluidverbindbar ist und stromabwärts über ein viertes
Absperrorgan (A4) mit dem ersten Innenraum-Verdampferzweig (2.1 ) fluidverbindbar ist.
2. Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf (1 ) umfassend:
- einen Kältemittelverdichter (5),
- einen ersten Innenraum-Verdampferzweig (2.1 ) mit einem ersten In- nenraum-Verdampfer (2) und einem dem Innenraum-Verdampfer (2) zugeordneten ersten Expansionsorgan (AE1 ),
- einen zweiten Innenraum-Verdampferzweig (3.1 ) mit einem nieder- druckseitig mit dem Eingang (E) des ersten Innenraum-Verdampfers (2) fluidverbundenen zweiten Innenraum-Verdampfer (3) und einem dem zweiten Innenraum-Verdampfer (3) zugeordneten zweiten Ex- pansionsorgan (AE2) und einem ersten Absperrorgan (A1 ), wobei das zweite Expansionsorgan (AE2) mit einem definierten Öffnungsquer- schnitt ausgebildet ist,
- ein erstes Rückschlagventil (R1 ), welches den ersten Innenraum- Verdampfer (2) niederdruckseitig mit dem Kältemittel Verdichter (5) flu- idverbindet,
- einen AC- und Wärmepumpenzweig (6.1 ) mit einem äußeren Kon- densator oder Gaskühler (5) und einem demselben in seiner Funktion als Wärmepumpenverdampfer für den Fleizbetrieb zugeordneten drit- ten Expansionsorgan (AE3), wobei im Fleizbetrieb der AC- und Wär- mepumpenzweig (6.1 ) stromaufwärts über das dritte Expansionsorgan (AE3) mit dem Innenraum- Verdampferzweig (2.1 ) fluidverbindbar ist und stromabwärts über ein zweites Absperrorgan (A2) mit dem Nie- derdruckeingang des Kältemittelverdichters (5) fluidverbindbar ist, und
- einen Fleizzweig (7.1 ) mit einem inneren Fleizkondensator oder Fleizgaskühler (7), wobei der Fleizzweig (7.1 ) stromaufwärts über ein drittes Absperrorgan (A3) mit dem Flochdruckausgang des Kältemit- tel Verdichters (5) fluidverbindbar ist und stromabwärts über ein viertes Absperrorgan (A4) mit dem ersten Innenraum-Verdampferzweig (2.1 ) fluidverbindbar ist.
3. Kälteanlage nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Chillerzweig (4.1 ) mit einem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (4) und einem dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (4) zugeordneten vierten Ex- pansionsorgan (AE4), wobei der Chillerzweig (4.1 ) der Reihenschal- tung aus dem ersten Expansionsorgan (AE1 ), dem ersten Verdampfer (2) und dem ersten Rückschlagventil (R1 ) parallel geschaltet ist.
4. Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem ein fünftes Expansionsorgan (AE5) aufweisenden Reheat-Zweig (6.2), wobei der Reheat-Zweig (6.2) stromaufwärts mit dem vierten Absperr- organ (A4) und stromabwärts mit dem äußeren Kondensator oder Gaskühler (6) fluidverbindbar ist.
5. Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem das zweite Absperrventil (A2) und ein zweites Rückschlagventil (R2) aufweisender Wärmepumpenrückführzweig (1.1 ), wobei der Wärme- pumpenrückführzweig (1.1 ) stromaufwärts mit dem äußeren Konden- sator oder Gaskühler (6) und stromabwärts mit dem Kältemittelver- dichter (5) fluidverbindbar ist.
6. Kälteanlage nach Anspruch 5 mit einem ein fünftes Absperrorgan (A5) aufweisenden Absaugzweig (1.2), wobei der Absaugzweig (1.2) stromaufwärts mit dem inneren Heizkondensator oder Heizgaskühler
(7) und stromabwärts mit dem Wärmepumpenrückführzweig (1.1 ) flu- idverbunden ist.
7. Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der erste Innenraum-Verdampfer (2) als Frontverdampfer und der zweite Innenraum-Verdampfer (3) als Heckverdampfer ausgebildet ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022008112A1 (de) * 2020-07-06 2022-01-13 Audi Ag Kälteanlage mit wärmepumpenfunktion basierend auf einem erweiterbaren basissystem und kraftfahrzeug mit einer solchen kälteanlage
CN114370720A (zh) * 2022-01-05 2022-04-19 浙江态能动力技术有限公司 一种基于超高温热泵的储能装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019135056A1 (de) * 2019-12-19 2021-06-24 Audi Ag Kältemittelmanagement für ein Nachheizverfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug, Kälteanlage und Kraftfahrzeug mit einer solchen Kälteanlage
DE102020003288A1 (de) 2020-06-02 2021-12-02 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Klimatisierungseinrichtung sowie Klimatisierungseinrichtung für einen Kraftwagen

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10348578A1 (de) 2002-10-21 2004-04-29 Denso Corp., Kariya Fahrzeugklimaanlage mit Front- und Heck-Klimatisierungseinheiten
US20050034473A1 (en) * 2001-12-21 2005-02-17 Roland Casar Air-conditioning system for a motor vehicle
US20060137388A1 (en) * 2004-12-24 2006-06-29 Denso Corporation Refrigerating cycle
EP1757875A2 (de) 2005-08-23 2007-02-28 Denso Corporation Überkritischer Kältekreislauf
DE102007061577A1 (de) 2007-12-18 2009-06-25 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Kühlung einer Wärmequelle eines Kraftfahrzeugs
DE102011015427A1 (de) 2011-03-09 2012-09-13 Linde Material Handling Gmbh Kühlsystem für eine mobile Arbeitsmaschine
DE102012100525A1 (de) 2011-07-28 2013-01-31 Visteon Global Technologies Inc. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit einer Kälteanlagen- und einer Wärmepumpenschaltung
DE102011118162A1 (de) * 2011-11-10 2013-05-16 Audi Ag Kombinierte Kälteanlage und Wärmepumpe und Verfahren zum Betreiben der Anlage mit funktionsabhängiger Kältemittelverlagerung innerhalb des Kältemittelkreislaufes
DE102012217980A1 (de) 2012-10-02 2014-06-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kältemittelkreislauf, der wahlweise zum Heizen und Kühlen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs geeignet ist
DE102012224484A1 (de) 2012-12-28 2014-07-03 Behr Gmbh & Co. Kg Klimaanlage
DE102013218996A1 (de) 2013-09-20 2015-03-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf
US20170317393A1 (en) * 2016-04-29 2017-11-02 Ford Global Technologies, Llc Traction battery cooling system with coolant proportional valve

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69721268T2 (de) 1997-10-31 2004-01-29 Calsonic Kansei Corp Fahrzeugklimaanlage
US5966960A (en) 1998-06-26 1999-10-19 General Motors Corporation Bi-directional refrigerant expansion valve
DE102011109055A1 (de) * 2010-09-04 2012-03-08 Volkswagen Ag Klimaanlage für ein Fahrzeug sowie Verfahren zum Klimatisieren eines Fahrzeugs
DE102012024664A1 (de) 2012-12-17 2014-06-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Klimatisierungsvorrichtung und Betriebsverfahren dafür
DE102013214267A1 (de) 2013-07-22 2015-01-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wärmepumpen-Anlage für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Wärmepumpen-Anlage
FR3037639B1 (fr) 2015-06-22 2019-03-22 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de gestion thermique

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050034473A1 (en) * 2001-12-21 2005-02-17 Roland Casar Air-conditioning system for a motor vehicle
DE10348578A1 (de) 2002-10-21 2004-04-29 Denso Corp., Kariya Fahrzeugklimaanlage mit Front- und Heck-Klimatisierungseinheiten
US20060137388A1 (en) * 2004-12-24 2006-06-29 Denso Corporation Refrigerating cycle
EP1757875A2 (de) 2005-08-23 2007-02-28 Denso Corporation Überkritischer Kältekreislauf
DE102007061577A1 (de) 2007-12-18 2009-06-25 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Kühlung einer Wärmequelle eines Kraftfahrzeugs
DE102011015427A1 (de) 2011-03-09 2012-09-13 Linde Material Handling Gmbh Kühlsystem für eine mobile Arbeitsmaschine
DE102012100525A1 (de) 2011-07-28 2013-01-31 Visteon Global Technologies Inc. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit einer Kälteanlagen- und einer Wärmepumpenschaltung
DE102011118162A1 (de) * 2011-11-10 2013-05-16 Audi Ag Kombinierte Kälteanlage und Wärmepumpe und Verfahren zum Betreiben der Anlage mit funktionsabhängiger Kältemittelverlagerung innerhalb des Kältemittelkreislaufes
DE102012217980A1 (de) 2012-10-02 2014-06-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kältemittelkreislauf, der wahlweise zum Heizen und Kühlen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs geeignet ist
DE102012224484A1 (de) 2012-12-28 2014-07-03 Behr Gmbh & Co. Kg Klimaanlage
DE102013218996A1 (de) 2013-09-20 2015-03-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf
US20170317393A1 (en) * 2016-04-29 2017-11-02 Ford Global Technologies, Llc Traction battery cooling system with coolant proportional valve

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022008112A1 (de) * 2020-07-06 2022-01-13 Audi Ag Kälteanlage mit wärmepumpenfunktion basierend auf einem erweiterbaren basissystem und kraftfahrzeug mit einer solchen kälteanlage
CN114370720A (zh) * 2022-01-05 2022-04-19 浙江态能动力技术有限公司 一种基于超高温热泵的储能装置

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DE102018207049A1 (de) 2019-11-07
CN112088099A (zh) 2020-12-15
CN112088099B (zh) 2024-03-15

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