WO2022084322A1 - Verfahren zum betreiben einer kälteanlage mit wärmepumpenfunktion und regenerationsfunktion für wärmequellen, kälteanlage und kraftfahrzeug mit einer solchen kälteanlage - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer kälteanlage mit wärmepumpenfunktion und regenerationsfunktion für wärmequellen, kälteanlage und kraftfahrzeug mit einer solchen kälteanlage Download PDF

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Dirk Schroeder
Helmut Rottenkolber
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a refrigeration system with a heat pump function for a motor vehicle, a refrigeration system and a motor vehicle with such a refrigeration system.
  • a refrigeration system with a heat pump function usually includes a refrigerant compressor which can be connected or is connected to a primary line and a secondary line; a directly or indirectly acting external heat exchanger, which is arranged in the primary line; an evaporator arranged in the primary line; at least one further heat exchanger acting as a heat source, in particular a heating register, which is arranged in the secondary line; a loop valve disposed between the refrigerant compressor and the outdoor heat exchanger; a secondary branch valve arranged between the refrigerant compressor and the at least one further heat exchanger, in particular a heating register.
  • Such a refrigeration system with a heat pump function for a motor vehicle is known, for example, from DE 10 2019 203 295 A1 or from US 2014/075966 A1.
  • different heat sources are switched over or used depending on a limit temperature of the heat sources.
  • Other refrigeration systems with multiple heat pumps are known, for example, from DE 10 2017 204 116 A1 and WO 2019/158316 A1.
  • the focus is on the heat pump operation of the refrigeration system, ie an operating state in which, in particular, heating and/or, in individual cases, dehumidification of interior supply air takes place.
  • the heat source cools the coolant very quickly, i.e. the amount of heat extracted from the coolant is greater than the amount of heat supplied to the coolant, for example in the form of waste heat from electrical storage devices or consumers.
  • the refrigerant of the refrigeration system then extracts the waste heat from the coolant, which leads to a lower performance or heating output of the heat pump.
  • highly efficient electrical components that are cooled by coolants such as cooling water (water-glycol mixture) may not supply sufficient (waste) heat to the coolant, so that its temperature is sufficient for an efficient and especially efficient operation.
  • the object on which the invention is based is seen in specifying a method in which excessive cooling of a heat source, in particular a cooling medium that is used for evaporating refrigerant, is avoided.
  • a heat source in particular a cooling medium that is used for evaporating refrigerant
  • the overall energy consumption is to be optimized and, in particular, the consumption of electrical energy is also to be improved.
  • a method for operating a refrigeration system with a heat pump function for a motor vehicle comprising: a refrigerant compressor which is connectable or connected to a primary line and a secondary line; a directly or indirectly acting external heat exchanger, which is arranged in the primary line; an evaporator arranged in the primary line; at least one further heat exchanger representing a heat source, in particular a heating register, which is arranged in the secondary line; a loop valve disposed between the refrigerant compressor and the outdoor heat exchanger; a secondary branch valve arranged between the refrigerant compressor and the additional heat exchanger, in particular a heating register, which represents a heat source; a third heat exchanger, in particular a chiller, which works as a water heat pump and acts directly or indirectly. It is envisaged that the procedure will include the following steps:
  • the coolant temperature By monitoring the coolant temperature, it can be ensured that the entire coolant mass flow is only routed via the third heat exchanger if the coolant also has sufficient potential to give off heat and to evaporate the coolant. Furthermore, it can be ensured in this way that the coolant is not cooled so much by the heat extraction in the third heat exchanger that it cannot be sufficiently heated again in its coolant circuit by the waste heat from, for example, electrical components of the motor vehicle.
  • an expansion valve assigned to the external heat exchanger can be adjusted in such a way that a partial mass flow flows through the external heat exchanger operating as an air heat pump, with the expansion valve assigned to the third heat exchanger being adjusted at the same time in such a way that a partial mass flow of refrigerant continues to flow through the third heat exchanger.
  • a further heat source ambient air
  • a temperature drop in the coolant can be mitigated or stopped.
  • a recovery of the temperature level of the coolant can also be achieved by such a measure. This makes it possible to balance the heat output of the entire system. Furthermore, it can be ensured that a heating output provided by the heating register for the interior (cabin) of the motor vehicle does not drop noticeably.
  • the expansion valve assigned to the external heat exchanger can be at least partially opened as a function of a difference between the temperature of the coolant in the third heat exchanger, in particular the chiller, and a lower limit temperature, in particular if the difference is 2K or less. This ensures that the external heat exchanger is switched on in good time to prevent the coolant from cooling down excessively as a result of heat transfer to the refrigerant.
  • the flow of a partial mass flow of refrigerant through the external heat exchanger can be maintained until the coolant temperature has reached the upper limit temperature or is higher than this.
  • the external heat exchanger can remain switched on until the temperature level of the coolant is so high that excessive cooling of the coolant through heat transfer to the coolant no longer occurs, at least for a certain period of time.
  • the upper limit temperature and the lower limit temperature can be selected as a function of a detected ambient temperature. This ensures that at different ambient temperatures, for example -5°C. up to 15°C., suitable limit temperatures must be selected and set in order to be able to carry out the process described with the third heat exchanger (water heat pump) and, if necessary, the external heat exchanger as an air heat pump.
  • suitable limit temperatures for example -5°C. up to 15°C., suitable limit temperatures must be selected and set in order to be able to carry out the process described with the third heat exchanger (water heat pump) and, if necessary, the external heat exchanger as an air heat pump.
  • the upper limit temperature and the lower limit temperature can be selected as a function of a detected relative humidity of the environment.
  • the coolant limit temperature can be set, which just ensures a minimum permissible throughput and thus volume flow of coolant.
  • the upper limit temperature and the lower limit temperature can be selected as a function of a possible temperature difference between the ambient temperature and the coolant temperature in the external heat exchanger during operation of the refrigeration system.
  • the expansion valve assigned to the external heat exchanger can be adjusted in such a way that the refrigerant temperature at the entry into the external heat exchanger is less than or at most equal to the ambient temperature, but in particular is 1 to 5 K less than the ambient temperature.
  • the expansion valve which is assigned to the external heat exchanger, can be closed as a function of the difference between the temperature of the coolant in the third heat exchanger, in particular the chiller, and the lower limit temperature, in particular if the difference is greater than 5 K.
  • the air heat pump can be switched off again and the total mass flow of refrigerant can only be conducted via the third heat exchanger again when the temperature of the coolant has moved sufficiently away from the lower limit temperature.
  • At least one electrical heating element can be activated as an alternative or in addition, depending on a difference between the temperature of the coolant in the third heat exchanger, in particular the chiller, and a lower limit temperature, in particular if the difference is 2K or less, in order to heat the coolant upstream or to supply heat downstream of the third heat exchanger.
  • the electric heating element can be deactivated as a function of the difference between the temperature of the coolant in the third heat exchanger, in particular the chiller, and the lower limit temperature, in particular if the difference is greater than 5K.
  • the method depending on a difference between the temperature of the coolant in the third heat exchanger, in particular the chiller, and a lower limit temperature, in particular if the difference is 2K or less, at least a partial mass flow of refrigerant downstream of the further heat exchanger, in particular Heating register, bypassing the third heat exchanger and/or the external heat exchanger are routed to the low-pressure side.
  • the bypassing of the third heat exchanger and/or the outer heat exchanger for the redirected mass flow of refrigerant can be terminated depending on the difference between the temperature of the coolant in the third heat exchanger, in particular the chiller, and the lower limit temperature, in particular if the difference is greater than 5 K is
  • a refrigeration system with a heat pump function for a motor vehicle comprising: a refrigerant compressor which can be connected or is connected to a primary line and a secondary line; a directly or indirectly acting external heat exchanger, which is arranged in the primary line; an evaporator arranged in the primary line; at least one further heat exchanger representing a heat source, in particular a heating register, which is arranged in the secondary line; a loop valve disposed between the refrigerant compressor and the outdoor heat exchanger; a secondary branch valve arranged between the refrigerant compressor and the additional heat exchanger, in particular a heating register, which represents a heat source; a third heat exchanger, in particular a chiller, which works as a water heat pump and acts directly or indirectly.
  • the refrigeration system has at least one temperature sensor, which is set up to detect the coolant temperature in or on the inlet side of the third heat exchanger, in particular the chiller, and that the refrigeration system is set up for this purpose, depending on the detected coolant temperature, the expansion valve assigned to the third heat exchanger and set an expansion valve assigned to the external heat exchanger.
  • the at least one sensor on the cooling circuit side can be arranged on the outlet side of the chiller, since in this way the coldest cooling medium temperature in the circulating fluid flow is detected after heat transfer from coolant to refrigerant has taken place. This can or an even earlier intervention in the system function is made possible on the control side.
  • the setting of the expansion valves not only includes (partial) open positions, but also a closed position, which prevents the flow of refrigerant into the third heat exchanger or the outer heat exchanger.
  • the closed position to the external heat exchanger can also be implemented by a shut-off valve or by a non-return valve that is technically even simpler to implement, if the system is not designed in such a way that it uses the external heat exchanger as an air heat pump evaporator or An air heat pump function in the known embodiment does not want to represent.
  • the refrigeration system can have at least one bypass section branching off downstream from the further heat exchanger, in particular heating register, which opens out on the low-pressure side upstream from the refrigerant compressor and forms a bypass of the third heat exchanger and the outer heat exchanger.
  • a bypass expansion element advantageously designed as a bypass expansion valve, can be arranged in the bypass section.
  • bypass section can open out upstream from a refrigerant collector on the low-pressure side.
  • Such a bypass section has the particular advantage that a kind of "short" triangular process is made possible, with refrigerant being routed downstream from the heating register essentially directly to the refrigerant compressor without potential or only slight heat losses, because a short flow path for the refrigerant is set up by means of the bypass section is.
  • the refrigeration system can have at least one electric heating element, which is assigned to the refrigerant circuit and is set up to heat the refrigerant as required.
  • One or more such heating elements can increase the temperature level of the refrigerant, especially if the coolant fluid in the chiller cannot give off sufficient heat to the refrigerant and the water heat pump function cannot be used or cannot be used optimally or if this is affected by the thermal balance cannot or must not be operated on other components integrated in the coolant circuit.
  • a heating element provided on the air side can also be used or used to cover the (temporary) heating deficit until the water heat pump operation can resume unrestricted operation.
  • an electric heater can also be provided in the coolant fluid circuit that supplies it.
  • the refrigeration system can include a control device that is set up to carry out the method described above.
  • a motor vehicle in particular an at least partially electrically operated motor vehicle, can have a refrigeration system as described above.
  • the efficient operation of the refrigeration system in particular also when heating the interior or the cabin, can lead to electricity savings, so that a greater range of the electric vehicle can be achieved as a result.
  • the method presented here and the refrigeration system make it possible to prevent the coolant from cooling down too much (as a heat source for the refrigerant or the refrigeration cycle) by, in particular, alternating connection or connection of at least two heat exchangers working as evaporators, with water or air being used as heat sources.
  • the heat output balance can be balanced and the heat output for the interior or the cabin can be stabilized.
  • a type of regeneration can be made possible for the coolant heat source, in which on the one hand the heat source is not further cooled (too much) and in which the coolant can be heated again.
  • the complete and 100% changeover from one evaporator to the second can take place and thus a respective partial operation can be bypassed.
  • the system switches from full water heat pump operation to full air heat pump operation and vice versa.
  • FIG. 1 shows a schematic and simplified circuit diagram of a refrigeration system for a motor vehicle
  • FIG. 2 shows a flow chart of an exemplary implementation of the method, in particular by means of the refrigeration system described in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a simplified diagram to illustrate limit values for the coolant temperature.
  • FIG. 4 shows a flow chart of an exemplary implementation of the method, in particular by means of the refrigeration system described in FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a flow chart of an exemplary implementation of the method, in particular by means of the refrigeration system described in FIG. 1
  • the refrigeration system 10 includes a refrigerant circuit 11 which can be operated both in a refrigeration system mode (also called AC mode for short) and in a heat pump mode.
  • the refrigeration system 10 comprises a refrigerant compressor 12, an external heat exchanger 18, an internal heat exchanger 20, an evaporator 22 and an accumulator or refrigerant collector 24.
  • the external heat exchanger 18 can be designed as a condenser or gas cooler. In particular, the external heat exchanger 18 can be flowed through in both directions in the illustrated embodiment.
  • the evaporator 22 is shown here by way of example as a front evaporator for a vehicle.
  • the evaporator 22 is also representative of other evaporators possible in a vehicle, such as rear evaporators, which can be arranged parallel to one another in terms of flow.
  • the refrigeration system 10 includes at least one evaporator 22.
  • a shut-off valve A4 is arranged downstream of the compressor 12 .
  • An expansion valve AE2 is provided upstream of the evaporator 22 .
  • the section from the compressor 12 to the outer heat exchanger 18, to the inner heat exchanger 20 and to the evaporator 22 is referred to as the primary line 14 in the entire refrigerant circuit 11 of the refrigeration system 10 .
  • the refrigeration system 10 further includes a heating register 26 (also referred to as a heating condenser or heating gas cooler).
  • a shut-off valve A3 is arranged upstream of the heating register 26 . Downstream of the heating coil 26 is a shut-off valve A1 arranged.
  • an expansion valve AE4 is arranged downstream of the heating register 26 .
  • the section from the compressor 12 to the heating register 26, to the expansion valve AE4 and to a branch Ab2 is referred to as the secondary branch 16 in the entire refrigerant circuit of the refrigeration system 10 .
  • the secondary branch 16 includes a heating branch 16.1, which extends from the shut-off valve A3 via the heating register 26 to the shut-off valve A1.
  • the secondary line 16 also includes an after-heating branch or reheat branch 16.2, which can be fluidly connected to the heating register 26 upstream and to the external heat exchanger 5 downstream.
  • the secondary line 16 or the reheat branch 16.2 opens into the primary line 14 at a branching point Ab2.
  • the refrigeration system 10 includes a further evaporator or chiller 28 .
  • the chiller 28 is provided parallel to the evaporator 22 in terms of flow.
  • the chiller 28 can be used, for example, to cool an electrical component of the vehicle, but also to implement a water heat pump function using the waste heat from at least one electrical component.
  • An expansion valve AE1 is connected upstream of the chiller 28 .
  • the refrigeration system 10 can also have an electrical heating element 30 which is designed, for example, as a high-voltage PTC heating element.
  • the electric heating element 30 is used as an additional heater for a supply air flow L guided into the vehicle interior.
  • the electric heating element 30 can be accommodated in an air conditioning unit 32 together with the heating register 26 and the evaporator 22 .
  • the electrical heating element 30 can be arranged downstream of the heating register 26 .
  • FIG. 1 also shows check valves R1 and R2. Furthermore, some sensors pT1 to pT5 for detecting the pressure or/and temperature of the refrigerant are also shown. It is pointed out that the number of sensors and their arrangement is only an example here is shown. A refrigeration system 10 can also have fewer or more sensors. In the example shown, combined pressure/temperature sensors pT1 to pT5 are shown as sensors. However, it is just as conceivable that sensors that are separate from one another are used for measuring pressure or temperature and, if necessary, are also arranged spatially separately from one another along the refrigerant lines.
  • the refrigeration system 10 can be operated in different modes, which are briefly described below.
  • the refrigerant compressed to high pressure flows from the refrigerant compressor 12 when the shut-off valve A4 is open into the outer heat exchanger 18. From there it flows to the high-pressure section of the inner heat exchanger 20 and the fully open expansion valve AE3.
  • the refrigerant can flow to the expansion valve AE2 and into the interior evaporator 22 via a branch point Ab1 (evaporator section 22.1).
  • the refrigerant can flow into the chiller 28 (chiller section 28.1) via a branch point Ab4 and the expansion valve AE1.
  • the refrigerant flows from the evaporator 22 and/or the chiller 28 on the low-pressure side into the collector 24 and through the low-pressure section of the internal heat exchanger 20 back to the compressor 12.
  • the heating branch 16.1 or the secondary line 16 is shut off by means of the shut-off valve A3, so that hot refrigerant cannot flow through the heating register 26.
  • the shut-off element A5 designed as a shut-off valve can be opened so that the refrigerant can flow in the direction of the collector 24 via the shut-off element A5 and the check valve R2, with the shut-off element A2 being closed at the same time.
  • the shut-off valve A4 is closed and the shut-off valve A3 is opened, so that hot refrigerant can flow into the heating branch 16.1.
  • the refrigerant compressed by means of the refrigerant compressor 12 flows into the heating register 26 via the open shut-off valve A3.
  • heat is given off to a supply air flow L guided into the vehicle interior.
  • the refrigerant then flows via the open shut-off valve A1 and the branching point Ab1. It is expanded by means of the expansion valve AE1 in the chiller 28 to absorb waste heat from the electrical and/or electronic components arranged in a coolant circuit 28.2.
  • the expansion valves AE3 and AE4 are closed, the shut-off valve A5 is closed and the shut-off valve A2 is open.
  • refrigerant that has been removed can be sucked out of a bidirectional branch 14.1 or the primary line 14 and fed to the collector 24 via the check valve R2.
  • the refrigerant compressed by means of the refrigerant compressor 12 flows via the open shut-off valve A3 to release heat to a supply air flow L into the heating register 26. It is then discharged via the open shut-off valve A1 by means of the expansion valve AE3 in relaxes the outer heat exchanger 18 to absorb heat from the ambient air. The refrigerant then flows via a heat pump return branch 15 to the collector 24 and back to the refrigerant compressor 12.
  • the expansion valves AE1, AE2 and AE4 remain closed, as does the shut-off valve A5.
  • An indirect delta connection can be implemented in that, when the shut-off valve A1 is open, the refrigerant compressed by the refrigerant compressor 12 is expanded into the chiller 28 by means of the expansion valve AE1, with no mass flow being generated at the same time on the coolant side, i.e. in the coolant circuit 28.2, i.e. the as Coolant fluid used, such as water or water-glycol mixture, on the coolant side of the chiller 28 remains or the chiller 28 is not actively used by coolant flows through.
  • the expansion valves AE2, AE3 and AE4 remain closed with this switching variant.
  • the supply air flow L fed into the vehicle interior is first cooled by means of the evaporator 22 and thus dehumidified.
  • the supply air flow L can be completely or at least partially reheated by means of the heating register 26.
  • the refrigeration system 10 in particular the air conditioning unit 32 , has adjustable, in particular controllable and pivotable, temperature flaps 34 between the evaporator 22 and the heating register 26 .
  • left and right temperature flaps 34L and 34R are arranged.
  • the temperature doors 34L, 34R can be adjusted or pivoted between an open position, referred to as the 100% position, and a closed position, referred to as the 0% position.
  • the entire supply air flow L flowing through the evaporator 22 is guided via the heating register 26 and heated before it can flow into the passenger compartment of the vehicle.
  • the entire supply air flow L flowing through the evaporator 22 flows in the bypass around the heating register 26 without heating and thus without absorbing heat into the passenger compartment.
  • the refrigeration system 10 has a sensor device 36 in the secondary line 16 downstream of the secondary line valve A3 and upstream of the heating register 26, which is set up to detect a hot gas temperature value representing the temperature of the gaseous refrigerant upstream of the heating register 26.
  • the hot gas temperature value can be measured or detected directly or estimated indirectly based on other system parameters. For example, it is conceivable to use the sensor device 36 to determine a pressure in the secondary line 16 and to draw conclusions about the hot gas temperature value from this.
  • the sensor device 36 can, for example, be a pure temperature sensor or a combined temperature/pressure sensor.
  • the method proposed here is based on the circuitry of the refrigeration system 10 described above when carrying out the heating function by means of the chiller 28 in order to implement water heat pump operation.
  • refrigerant flows from the refrigerant compressor 12 into the secondary branch 16 to the heating register 26 (further heat exchanger).
  • the heating register 26 serves as a heat source for heating air L, which is then supplied to the interior of the motor vehicle.
  • the refrigerant then flows via the open shut-off valve A1 and the open expansion valve AE1 to the chiller 28 (third heat exchanger).
  • the refrigerant is then conducted into the refrigerant collector 24 on the low-pressure side before it reaches the refrigerant compressor 12 again.
  • the expansion valve AE2 is closed.
  • the coolant is expanded in the chiller 28 to absorb waste heat from the electrical and/or electronic components arranged in a coolant circuit 28.2.
  • the coolant in particular a water-glycol mixture or cooling water, serves as a heat source in order to heat the coolant, in particular to evaporate it. It has been shown that due to the efficiency of the electrical and/or electronic components used in the motor vehicle, particularly in this heating mode, sufficient waste heat cannot always be given off to the coolant or cooling water so that it is cooled too much in the chiller 28 .
  • the previously closed expansion valve AE3 can be opened at least partially or step by step, so that a partial mass flow of refrigerant is conducted via the external heat exchanger 18, which then acts as an air heat pump evaporator.
  • a partial mass flow of refrigerant flows through the chiller 28 and, in terms of flow, parallel thereto through the outer heat exchanger 18.
  • the shut-off valve A2 is opened so that the refrigerant can flow to the refrigerant collector 24 on the low-pressure side.
  • the primary line valve A4 is closed. The two partial mass flows of refrigerant are combined again to form a total mass flow in the area of the Ab4 junction on the low-pressure side.
  • the step towards a total mass flow via the external heat exchanger 18 can be selected from the two partial mass flows via the chiller 28 and the external heat exchanger 18 and the air flow L can thus be heated solely via an air heat pump operation. In this way, too, the temperature level in the coolant flow can be regenerated, since there is no longer any heat absorption on the cooling circuit side.
  • At least one temperature sensor T6 is arranged in the coolant circuit 28.2 in order to detect the temperature of the coolant.
  • the connection or connection of the external heat exchanger 18 as an air heat pump evaporator in addition to the chiller 28 as a water heat pump evaporator takes place in particular as a function of the coolant or cooling water temperature detected at the temperature sensor T6.
  • the refrigeration system 10 can also have at least one electrical heating element 40 which is set up to heat refrigerant as required. 1 shows electrical heating elements 40 at different positions of the refrigeration system 10 or the refrigerant circuit 11, whereby it is not mandatory that several or all of the illustrated heating elements 40 are actually implemented.
  • an electrical heating element 40 can be provided in the section between the refrigerant compressor 12 and the heating register 26, for example on the high-pressure side upstream of the heating register 26.
  • a heating element 40 can be arranged downstream of the heating coil 26 but upstream of the chiller 28 .
  • a heating element 40 it is also possible for a heating element 40 to be arranged upstream of the refrigerant compressor 12 . It is also conceivable for a heating element 40 to be assigned directly to the refrigerant compressor 12 or for a heating element 40 to be arranged in or on the refrigerant compressor.
  • such a heating element 40 can be activated or deactivated under certain conditions, which is described in more detail below.
  • the refrigeration system 10 can also have a bypass section 42 which branches off downstream from the heating register 26 (Ab6) and ends on the low-pressure side upstream from the refrigerant compressor 12 (Ab3 or Ab7).
  • a bypass section 42 makes it possible to bypass the chiller 28 and the external heat exchanger 18 if necessary.
  • An expansion valve AE5 is provided in the bypass section 42 so that at least a partial mass flow of refrigerant can be routed through the bypass section 42 or the bypass section 42 can be blocked. If required, the expansion valve AE5 can be set in a corresponding open position or closed position in order to enable or block the desired mass flow of refrigerant through the bypass section 42 .
  • a suction section 44 (between Ab3 and Ab8) can be replaced with the shut-off valve A5, because the bypass section 42 also allows refrigerant to be suctioned out of the secondary line 16 if this is inactive (in cooling or AC operation with the secondary branch valve A3 closed).
  • a transition to heating or heat pump operation takes place at a point in time not specified here.
  • the transition to S502 may depend on a measured outside temperature or a given heating requirement.
  • operation according to S502 can be stopped at temperatures below 10°C, in particular 5°C. Or less.
  • the starting point for the following description of method 500 is the circuit described above, in which the total mass flow of refrigerant circulates from refrigerant compressor 12 via heating register 26 to chiller 28 (water heat pump) and via refrigerant collector 24 back to refrigerant compressor 12 .
  • the expansion valve AE1 is adjusted to a suitable position, which is indicated by the two arrows pointing up and down.
  • the temperature of the coolant or cooling water in the coolant circuit 28.2 is regularly recorded, for example by means of the temperature sensor T6.
  • the method steps of FIG. 2 described below can also be better understood by considering the diagram of FIG. 3, in which the described limit values for the coolant temperature Tkw are illustrated qualitatively.
  • step S504 it is checked whether the coolant or cooling water temperature Tkw is greater than or equal to an upper temperature limit value Tgo. If this is the case (J), the total mass flow of refrigerant continues to be conducted only via the chiller 28, accompanied by a suitably regulated position of the expansion valve AE1 (S503).
  • step S505 checks whether the coolant temperature Tkw is greater than or equal to a lower temperature limit Tgu. If the detected coolant temperature Tkw is greater than the temperature lower limit Tgu, the difference Tdkw between the coolant temperature Tkw and the temperature lower limit is calculated in step S506. According to step S507, it is checked whether the difference Tdkw falls below a threshold value Tskw, i.e. it is checked to what extent the coolant temperature Tkw has approached the lower limit value Tgu.
  • the threshold value Tskw can be 2K, for example.
  • step S508 the expansion valve AE3, which is assigned to the external heat exchanger 18, is opened. As a result, a partial mass flow of refrigerant is conducted via the external heat exchanger 18 .
  • step S509 a partial closing of the expansion valve AE1, which is assigned to the chiller, so that only a partial mass flow of refrigerant is passed through the chiller 28 as well.
  • the subsequent steps S510 and S511 indicate that the expansion valves AE1 and AE3 are switched to a controlled state in order to conduct the desired partial mass flows via the chiller 28 or the external heat exchanger 18 .
  • AE3 can be taken into account as a criterion that AE3 is set such that the temperature of the refrigerant at the entry into the external heat exchanger 18 reaches the level of the ambient temperature at most or is slightly lower than this, for example 1 to 2 K lower than the ambient temperature.
  • step S504 The necessity of incorporating the outdoor heat exchanger 18 as an air heat pump evaporator is checked based on steps S504 to S507. If the coolant temperature Tkw reaches the upper temperature limit value Tgo (S504), it is checked in step S512 whether the expansion valve AE3 is (still) open. If it is still open, the expansion valve is closed in step S513. Then, according to step S503, the expansion valve AE1 is regulated to a suitable setting in order to conduct the total mass flow of refrigerant via the chiller 28 again.
  • step S514 determines whether the expansion valve AE3 is closed. If it is closed, if there is a difference Tdkw that is greater than the threshold value Tskw, but the upper temperature limit value Tgo has not yet been reached, the system branches to step S503 and the total mass flow of refrigerant continues to be routed via the chiller 28 by appropriate control of the expansion valve AE1 (S503).
  • the expansion valve AE1 can be closed according to step S515 and the water heat pump operation of the chiller 28 can be ended (S516). This is where the transition to a NEM other operation of the refrigeration system 10, for example, the pure triangular process or air heat pump operation, which is not discussed in detail here.
  • An operating method 500 has been described with reference to FIG to be able to continue to guarantee the water heat pump function efficiently.
  • FIG. 4 shows in a schematic and simplified diagram alternative measures or process steps with which the refrigerant in the refrigerant circuit can be heated when the coolant temperature Tkw at the chiller 28 falls, in order in particular to enable sufficient heat output for heating interior air.
  • steps S501 to S507 reference is made to the above description of FIGS. 2 and 3, which also applies to FIG.
  • a heating element 40 can be arranged upstream or downstream of the third heat exchanger or chiller 28 .
  • step S609 the expansion valve AE1 assigned to the chiller 28 can be at least partially closed or adjusted to a suitable open position (S611).
  • the at least one heating element 40 can also be set in a regulated, activated state according to step S610. If the coolant temperature Tkw does not reach the upper limit value Tgo, but the difference Tdkw is greater than the threshold value Tsw (S507), a check is made in step S614 as to whether the heating element 40 is inactive.
  • step S502 If it is inactive, if the difference Tdkw is greater than the threshold value Tskw, but the upper temperature limit value Tgo has not yet been reached, the system branches to step S502 and the total mass flow of refrigerant continues to be routed via the chiller 28 by appropriate control of the expansion valve AE1 (S503). If the heating element 40 is active with a difference Tdkw that is greater than the threshold value Tskw, but the upper temperature limit Tgo has not yet been reached, the operation of the heat pump (chiller 28) and the heating element 40 is maintained and to step S610 and S611 branched.
  • step S504 The necessity of activating the at least one heating element 40 is checked based on steps S504 to S507. If the coolant temperature Tkw reaches the upper temperature limit value Tgo (S504), it is checked in step S612 whether the heating element 40 is (still) activated. If it is still activated, the heating element 40 is deactivated in step S613.
  • the expansion valve AE1 is then regulated to a suitable setting according to step S503 in order to direct the total mass flow of refrigerant via the chiller 28 again.
  • FIG. 5 shows a schematic and simplified diagram of alternative measures or method steps with which the refrigerant in the refrigerant circuit can be heated when the coolant temperature Tkw at the chiller 28 falls, in order in particular to enable sufficient heat output for heating interior air supply.
  • steps S501 to S507 reference is made to the above description of FIGS. 2 and 3, which also applies to FIG.
  • step S708 the expansion valve AE5, which is assigned to the bypass section 42, is opened. As a result, a partial mass flow of refrigerant over the Bypass section 42 passed. Associated with this, according to step S709, there is a partial closing of the expansion valve AE1, which is assigned to the chiller, so that only a partial mass flow of refrigerant is also routed via the chiller 28.
  • the subsequent steps S710 and S711 indicate that the expansion valves AE1 and AE5 are switched to a controlled state in order to conduct the desired partial mass flows via the chiller 28 or the bypass section 42 .
  • step S504 If the coolant temperature Tkw reaches the upper temperature limit value Tgo (S504), it is checked in step S712 whether the expansion valve AE5 is (still) open. If it is still open, the expansion valve is gradually closed in step S713. Then, according to step S503, the expansion valve AE1 is regulated to a suitable setting in order to conduct the total mass flow of refrigerant via the chiller 28 again.
  • step S714 a check is carried out in step S714 to determine whether the expansion valve AE5 is closed. If it is closed, if there is a difference Tdkw that is greater than the threshold value Tskw, but the upper temperature limit value Tgo has not yet been reached, the system branches to step S503 and the total mass flow of refrigerant continues to be routed via the chiller 28 by appropriate control of the expansion valve AE1 (S503).
  • step S515 the expansion valve AE1 according to step S515 is closed and the water heat pump operation of the chiller 28 is ended (S516). This is then followed by the transition to another mode of operation of the refrigeration system 10, for example the pure triangular process or air heat pump operation, which will not be discussed in detail here.
  • the temperature limit values Tgu and Tgo used or taken into account during the method 500 (FIGS. 2 to 5) described above can be specified as a function of a current ambient temperature and/or the relative humidity of the environment.
  • suitable temperature limit values Tgu and Tgo are deposited or stored for corresponding ambient temperature values and/or relative humidity values, which can then be used in the method.
  • Another criterion for determining the temperature limit values Tgu and Tgo can also be a temperature difference between the ambient temperature and the refrigerant temperature.

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren (500) zum Betreiben einer Kälteanlage (10) mit Wärmepumpenfunktion für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kälteanlage (10) umfasst: einen Kältemittelverdichter (12), der mit einem Primärstrang (14) und einem Sekundärstrang (16) verbindbar oder verbunden ist; einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager (18), der im Primärstrang (14) angeordnet ist; einen Verdampfer (22), der im Primärstrang (14) angeordnet ist; wenigstens einen weiteren, eine Wärmequelle darstellenden Wärmeübertrager, insbesondere ein Heizregister (26), der im Sekundärstrang (16) angeordnet ist; ein zwischen dem Kältemittelverdichter (12) und dem äußeren Wärmeübertrager (18) angeordnetes Primärstrangventil (A4); ein zwischen dem Kältemittelverdichter (12) und dem weiteren, eine Wärmequelle darstellenden Wärmeübertrager angeordnetes Sekundärstrangventil (A3); einen als Wasserwärmepumpe arbeitenden, direkt oder indirekt wirkenden dritten Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller. Dabei umfasst das Verfahren (500) folgende Schritte: Einstellen (S502) eines Wärmepumpenbetriebs, bei dem das Kältemittel vom Kältemittelverdichter (12) in den Sekundärstrang (16) geleitet wird; Einstellen (S503) eines dem dritten Wärmeübertrager (28) zugeordneten Expansionsventils (AE1), derart dass ein Gesamtmassenstrom von Kältemittel durch den dritten Wärmeübertrager (28) strömt; Erfassen (S504) der Temperatur (Tkw) des Kühlmittels im dritten Wärmeübertrager (28); wobei der Gesamtmassenstrom von Kältemittel durch den dritten Wärmeübertrager (28) geleitet wird, wenn die Temperatur (Tkw) des Kühlmittels größer ist als eine obere Grenztemperatur (Tgo).

Description

Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion und Regenerationsfunktion für Wärmequellen, Kälteanlage und Kraftfahrzeug mit einer solchen Kälteanlage
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion für ein Kraftfahrzeug, eine Kälteanlage und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kälteanlage.
Eine Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion umfasst üblicherweise einen Kältemittelverdichter, der mit einem Primärstrang und einem Sekundärstrang verbindbar oder verbunden ist; einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager, der im Primärstrang angeordnet ist; einen Verdampfer, der im Primärstrang angeordnet ist; wenigstens einen weiteren als Wärmequelle wirkenden Wärmeübertrager, insbesondere ein Heizregister, der im Sekundärstrang angeordnet ist; ein zwischen dem Kältemittelverdichter und dem äußeren Wärmeübertrager angeordnetes Primärstrangventil; ein zwischen dem Kältemittelverdichter und dem wenigstens einen weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Heizregister, angeordnetes Sekundärstrangventil.
Eine derartige Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion für ein Kraftfahrzeug ist beispielsweise aus der DE 10 2019 203 295 A1 oder aus der US 2014/075966 A1 bekannt. Bei dieser Kälteanlage erfolgt ein Umschalten bzw. Nutzen von unterschiedlichen Wärmequellen in Abhängigkeit von einer Grenztemperatur der Wärmequellen. Weitere Kälteanlagen mit mehreren Wärmepumpen sind beispielsweise aus der DE 10 2017 204 116 A1 und der WO 2019/158316 A1 bekannt. Ergänzend wird noch auf die Druckschriften DE 10 2013 206 630 A1 , DE 10 2011 010 807 A1 und DE 10 2013 111 454 A1 hingewiesen Bei dem hier betrachteten Verfahren liegt das Augenmerk auf dem Wärmepumpenbetrieb der Kälteanlage, d.h. einem Betriebszustand, in dem insbesondere eine Erwärmung oder/und in Einzelfällen auch eine Entfeuchtung von Innenraumzuluft erfolgt.
Bei einem hohen Heizleistungsbedarf einer solchen Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug kühlt insbesondere im Fall eines Kaltstarts beispielsweise die Wärmequelle Kühlmittel sehr schnell, d.h. die dem Kühlmittel entzogene Wärmemenge ist größer als die dem Kühlmittel zugeführte Wärmemenge, beispielsweise in Form von Abwärme von elektrischen Speichern oder Verbrauchern. Das Kältemittel der Kälteanlage entzieht dann dem Kühlmittel die aufgenommene Abwärme, was zu einer geringeren Leistungsfähigkeit bzw. Heizleistung der Wärmepumpe führt. Insbesondere ist auch zu berücksichtigen, dass hocheffiziente elektrische Komponenten, die durch Kühlmittel wie bspw. Kühlwasser (Wasser-Glykol-Gemisch) gekühlt werden, gegebenenfalls keinen ausreichenden (Ab-) Wärmenachschub an das Kühlmittel liefern, so dass dessen Temperatur ausreichend ist für einen effizienten und insbesondere leistungsfähigen Betrieb.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Verfahren anzugeben, bei dem ein zu starkes Auskühlen einer Wärmequelle, insbesondere eines Kühlmediums, die zum Verdampfen von Kältemittel eingesetzt wird, vermieden wird. Hierdurch soll insgesamt der Energieverbrauch optimiert werden und insbesondere auch der Verbrauch von elektrischer Energie verbessert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, eine Kälteanlage und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Vorgeschlagen wird also ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kälteanlage umfasst: einen Kältemittelverdichter, der mit einem Primärstrang und einem Sekundärstrang verbindbar oder verbunden ist; einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager, der im Primärstrang angeordnet ist; einen Verdampfer, der im Primärstrang angeordnet ist; wenigstens einen weiteren, eine Wärmequelle darstellenden Wärmeübertrager, insbesondere ein Heizregister, der im Sekundärstrang angeordnet ist; ein zwischen dem Kältemittelverdichter und dem äußeren Wärmeübertrager angeordnetes Primärstrangventil; ein zwischen dem Kältemittelverdichter und dem weiteren, eine Wärmequelle darstellenden Wärmeübertrager, insbesondere Heizregister, angeordnetes Sekundärstrangventil; einen als Wasserwärmepumpe arbeitenden, direkt oder indirekt wirkenden dritten Wärmeübertrager, insbesondere Chiller. Dabei ist vorgesehen, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Einstellen eines Wärmepumpenbetriebs, bei dem das Kältemittel vom Kältemittelverdichter in den Sekundärstrang geleitet wird;
Einstellen eines dem dritten Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, zugeordneten Expansionsventils, derart dass ein Gesamtmassenstrom von Kältemittel durch den dritten Wärmeübertrager strömt und in dem dritten Wärmeübertrager durch Abwärme von in dem dritten Wärmeübertrager zirkulierendem Kühlmittel verdampft wird;
Erfassen der Temperatur des Kühlmittels im oder am dritten Wärmeübertrager; wobei der Gesamtmassenstrom von Kältemittel durch den dritten Wärmeübertrager geleitet wird, wenn die Temperatur des Kühlmittels größer ist als eine obere Grenztemperatur.
Durch die Überwachung der Kühlmitteltemperatur kann sichergestellt werden, dass der gesamte Kältemittelmassenstrom nur dann über den dritten Wärmeübertrager geleitet wird, wenn das Kühlmittel auch ausreichend Potential hat, Wärme abzugeben und das Kältemittel zu verdampfen. Ferner kann hierdurch sichergestellt werden, dass das Kühlmittel durch den Wärmeentzug im dritten Wärmeübertrager nicht so stark abgekühlt wird, dass es nicht in seinem Kühlmittelkreislauf wieder ausreichend erwärmt werden kann durch die Abwärme von beispielsweise elektrischen Komponenten des Kraftfahrzeugs.
Ein weiterer Grund das Kühlmittel nicht zu stark auszukühlen ist, dass mit Abnahme der Kühlmitteltemperatur die Viskosität des Kühlmittels zunimmt und damit ein Einbrechen des Kühlmittelvolumenstroms erfolgen kann. Geforderte bzw. erforderliche Mindestvolumenströme können folglich nicht mehr gewährleistet werden.
Bei dem Verfahren kann ein dem äußeren Wärmeübertrager zugeordnetes Expansionsventil so eingestellt werden, dass ein Teilmassenstrom durch den als Luftwärmepumpe arbeitenden äußeren Wärmeübertrager strömt, wobei gleichzeitig das dem dritten Wärmeübertrager zugeordnete Expansionsventil so eingestellt wird, dass weiterhin ein Teilmassenstrom von Kältemittel durch den dritten Wärmeübertrager strömt. Durch das Zuschalten einer weiteren Wärmequelle (Umgebungsluft) zum Verdampfen von Kältemittel in dem äußeren Wärmeübertrager kann ein Temperaturabfall beim Kühlmittel abgemildert bzw. gestoppt werden. Ferner kann durch eine solche Maßnahme auch eine Erholung des Temperaturniveaus des Kühlmittels erreicht werden. Hierdurch ist es möglich, die Heizleistungsbilanz des Gesamtsystems ausgeglichen zu gestalten. Ferner kann sichergestellt werden, dass eine durch das Heizregister bereitgestellte Heizleistung für den Innenraum (Kabine) des Kraftfahrzeugs nicht merklich einbricht.
Bei dem Verfahren kann ein zumindest teilweises Öffnen des dem äußeren Wärmeübertrager zugeordneten Expansionsventils in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen der Temperatur des Kühlmittels im dritten Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, und einer unteren Grenztemperatur erfolgen, insbesondere wenn die Differenz 2K oder weniger beträgt. Hierdurch wird sichergestellt, dass der äußere Wärmeübertrager so rechtzeitig zugeschaltet wird, dass ein übermäßiges Auskühlen des Kühlmittels durch Wärmeabgabe an das Kältemittel verhindert wird.
Das Durchströmen eines Teilmassenstroms von Kältemittel durch den äußeren Wärmeübertrager kann solange beibehalten werden, bis die Kühlmittel- temperatur die obere Grenztemperatur erreicht hat oder größer ist als diese. Mit anderen Worten kann der äußere Wärmeübertrager solange zugeschaltet bleiben, bis das Temperaturniveau des Kühlmittels so hoch ist, dass ein übermäßiges Auskühlen des Kühlmittels durch Wärmeabgabe an das Kältemittel zumindest für eine gewisse Zeitdauer nicht mehr auftritt.
Bei dem Verfahren können die obere Grenztemperatur und die untere Grenztemperatur in Abhängigkeit von einer erfassten Umgebungstemperatur gewählt werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen, beispielsweise von -5°C. bis 15°C., passende Grenztemperaturen gewählt und eingestellt werden, um das beschriebene Verfahren mit dem dritten Wärmeübertrager (Wasserwärmepumpe) und gegebenenfalls dem äußeren Wärmeübertrager als Luftwärmepumpe durchführen zu können.
Alternativ oder ergänzend können die obere Grenztemperatur und die untere Grenztemperatur in Abhängigkeit von einer erfassten relativen Feuchtigkeit der Umgebung gewählt werden.
Als eine weitere Alternative kann die Kühlmittelgrenztemperatur gesetzt werden, die gerade noch einen minimal zulässigen Durchsatz und damit Volumenstrom an Kühlmittel gewährleistet.
Bei dem Verfahren können die obere Grenztemperatur und die untere Grenztemperatur in Abhängigkeit von einer im Betrieb der Kälteanlage möglichen Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und der Kältemitteltemperatur im äußeren Wärmeübertrager gewählt werden. Dabei kann das dem äußeren Wärmeübertrager zugeordnete Expansionsventil so eingestellt werden, dass die Kältemitteltemperatur am Eintritt in den äußeren Wärmeübertrager kleiner oder höchstens gleich der Umgebungstemperatur ist, insbesondere jedoch 1 bis 5 K kleiner als die Umgebungstemperatur ist.
Bei dem Verfahren kann ein Schließen des Expansionsventils, das dem äußeren Wärmeübertrager zugeordnet ist, in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Temperatur des Kühlmittels im dritten Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, und der unteren Grenztemperatur erfolgen, insbesondere wenn die Differenz größer als 5 K ist. Mit anderen Worten kann die Luftwärmepumpe wieder ausgeschaltet werden und der Gesamtmassenstrom von Kältemittel wieder nur über den dritten Wärmeübertrager geleitet werden, wenn sich die Temperatur des Kühlmittels ausreichend von der unteren Grenztemperatur entfernt hat.
Bei dem Verfahren kann alternativ oder ergänzend in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen der Temperatur des Kühlmittels im dritten Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, und einer unteren Grenztemperatur, insbesondere wenn die Differenz 2K oder weniger beträgt, wenigstens ein elektrisches Heizelement aktiviert werden, um dem Kältemittel stromaufwärts oder stromabwärts von dem dritten Wärmeübertrager Wärme zuzuführen.
Dabei kann ein Deaktivieren des elektrischen Heizelements in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Temperatur des Kühlmittels im dritten Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, und der unteren Grenztemperatur erfolgen, insbesondere wenn die Differenz größer als 5 K ist.
Alternativ ist denkbar über eine (temporäre) Wirkungsgradverschlechterung des elektrischen Antriebes, insbesondere jedoch für den Zeitraum der vorherrschenden kritischen Kühlmitteltemperaturen, über diesen durch Verlustwärme zusätzliche Heizleistung für den Kühlfluidstrom bereitzustellen und damit den Heizbetrieb und die Erhaltung und/oder Steigerung des Innenraumkomforts zu unterstützen.
Bei dem Verfahren kann alternativ oder ergänzend in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen der Temperatur des Kühlmittels im dritten Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, und einer unteren Grenztemperatur, insbesondere wenn die Differenz 2K oder weniger beträgt, zumindest ein Teilmassenstrom von Kältemittel stromabwärts von dem weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Heizregister, unter Umgehung des dritten Wärmeübertragers oder/und des äußeren Wärmeübertragers zur Niederdruckseite geleitet werden.
Dabei kann die Umgehung des dritten Wärmeübertragers oder/und des äußeren Wärmeübertragers für den umgeleiteten Massenstrom von Kältemittel beendet werden in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Temperatur des Kühlmittels im dritten Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, und der unteren Grenztemperatur, insbesondere wenn die Differenz größer als 5 K ist.
Vorgeschlagen wird auch eine Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kälteanlage umfasst: einen Kältemittelverdichter, der mit einem Primärstrang und einem Sekundärstrang verbindbar oder verbunden ist; einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager, der im Primärstrang angeordnet ist; einen Verdampfer, der im Primärstrang angeordnet ist; wenigstens einen weiteren, eine Wärmequelle darstellenden Wärmeübertrager, insbesondere ein Heizregister, der im Sekundärstrang angeordnet ist; ein zwischen dem Kältemittelverdichter und dem äußeren Wärmeübertrager angeordnetes Primärstrangventil; ein zwischen dem Kältemittelverdichter und dem weiteren, eine Wärmequelle darstellenden Wärmeübertrager, insbesondere Heizregister, angeordnetes Sekundärstrangventil; einen als Wasserwärmepumpe arbeitenden, direkt oder indirekt wirkenden dritten Wärmeübertrager, insbesondere Chiller. Dabei ist vorgesehen, dass die Kälteanlage wenigstens einen Temperatursensor aufweist, der zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur im oder eintrittsseitig am dritten Wärmeübertrager, insbesondere Chiller, eingerichtet ist, und dass die Kälteanlage dazu eingerichtet ist in Abhängigkeit von der erfassten Kühlmitteltemperatur das dem dritten Wärmeübertrager zugeordnete Expansionsventil und ein dem äußeren Wärmeübertrager zugeordnetes Expansionsventil einzustellen.
Alternativ kann eine Anordnung des mindestens einen kühlkreisseitigen Sensors austrittsseitig des Chillers erfolgen, da auf diese Weise- nach erfolgter Wärmeübertagung von Kühlmittel auf Kältemittel - die kälteste Kühlmediumstemperatur im zirkulierenden Fluidstrom erfasst wird. Hierdurch kann bzw. wird noch früher ein regelungsseitiges Eingreifen in die Systemfunktion ermöglicht.
Dabei umfasst das Einstellen der Expansionsventile nicht nur (Teil-) Öff- nungsstellungen, sondern auch eine Schließstellung, durch die der Kältemittelfluss in den dritten Wärmeübertrager bzw. den äußeren Wärmeübertrager verhindert ist.
Insbesondere sei darauf verwiesen, dass die Schließstellung zu dem äußeren Wärmeübertrager auch durch ein Absperr- oder durch ein technisch betrachtet noch einfacher auszuführendes Rückschlagventil umgesetzt werden kann, sollte das System nicht in der Art ausgebildet sein, dass es den äußeren Wärmeübertrager als einen Luftwärmepumpenverdampfer gebraucht bzw. eine Luftwärmepumpenfunktion in der bekannten Ausführungsweise nicht darstellen möchte.
Die Kälteanalage kann wenigstens einen stromabwärts von dem weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Heizregister, abzweigenden Bypassabschnitt aufweisen, der niederdruckseitig stromaufwärts von dem Kältemittelverdichter mündet und der eine Umgehung des dritten Wärmeübertragers und des äußeren Wärmeübertragers bildet.
Dabei kann in dem Bypassabschnitt ein Bypassexpansionsorgan, in vorteilhafter Weise ausgeführt als Bypassexpansionsventil, angeordnet sein.
Ferner kann dabei der Bypassabschnitt stromaufwärts von einem nieder- druckseitgen Kältemittelsammler münden.
Ein derartiger Bypassabschnitt hat insbesondere den Vorteil, dass eine Art „kurzer“ Dreiecksprozess ermöglicht wird, wobei Kältemittel stromabwärts von dem Heizregister im Wesentlichen direkt zum Kältemittelverdichter geleitet wird ohne potenzielle bzw. nur geringen Wärmeverlusten, weil mittels des Bypassabschnitts ein kurzer Strömungsweg für das Kältemittel eingerichtet ist. Alternativ oder ergänzend kann die Kälteanlage wenigstens ein elektrisches Heizelement aufweisen, das dem Kältemittkreislauf zugeordnet ist und dazu eingerichtet ist, das Kältemittel bedarfsweise zu erwärmen. Ein oder mehrere derartige Heizelemente können dabei das Temperaturniveau des Kältemittels steigern, insbesondere dann, wenn das Kühlmittelfluid im Chiller nicht ausreichend Wärme an das Kältemittel abgeben kann und somit die Wasser- Wärmepumpenfunktion nicht oder nicht optimal genutzt werden kann bzw. wenn diese durch die thermische Bilanz an anderen im Kühlmittelkreislauf eingebundenen Komponenten nicht bedient werden kann oder darf.
Neben dem in den Kältemittelkreislauf integrierten Heizelement kann auch auf ein luftseitig vorgesehenes Heizelement ausgewichen werden bzw. dieses zur Deckung des (temporären) Heizdefizites herangezogen werden, so lange bis der Wasserwärmepumpenbetrieb erneut seinen uneingeschränkten Betrieb aufnehmen kann.
Sollte luftseitig stromabwärts des Verdampfers statt eines Heizregisters oder zusätzlich zu diesem ein mit Kühlmittel beaufschlagter Wärmeübertrager vorgesehen sein, so kann auch in dem diesen versorgenden Kühlmittelfluidkreis ein elektrischer Heizer vorgesehen sein.
Die Kälteanlage kann eine Steuereinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahren durchzuführen.
Ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, kann eine oben beschriebene Kälteanlage aufweisen. Bei einem Elektrofahrzeug kann der effiziente Betrieb der Kälteanlage, insbesondere auch im Heizbetrieb für den Innenraum bzw. die Kabine, zu Stromeinsparungen führen, so dass hierdurch eine größere Reichweite des Elektrofahrzeugs erzielt werden kann.
Das hier vorgestellte Verfahren und die Kälteanlage ermöglichen also das Verhindern des zu starken Auskühlens von Kühlmittel (als Wärmequelle für das Kältemittel bzw. den Kältemittekreislauf) durch insbesondere alternierendes Zuschalten bzw. Verschalten von mindestens zwei als Verdampfer arbeitenden Wärmeübertragern, wobei als Wärmequellen Wasser bzw. Luft eingesetzt werden. Hierdurch kann die Heizleistungsbilanz ausgeglichen gestaltet werden und die Heizleistung für den Innenraum bzw. die Kabine kann stabilisiert werden. Anders ausgedrückt kann für die Wärmequelle Kühlmittel eine Art Regeneration ermöglicht werden, bei der einerseits die Wärmequelle nicht weiter (zu stark) abgekühlt wird und bei der eine erneute Erwärmung des Kühlmittels ermöglicht ist.
Alternativ zu dem alternierenden Zuschalten bzw. Verschalten von mindestens zwei als Verdampfer arbeitenden Wärmeübertragern, kann der komplette und 100%-ige Umstieg von einem Verdampfer zu dem zweiten erfolgen und damit ein jeweiliger Teilbetrieb umgangen werden. Bspw. wechselt das System von einem vollständigen Wasser-Wärmepumpen-Betrieb zu einem gänzlichen Luft-Wärmepumpenbetrieb und umgekehrt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren. Dabei zeigt:
Fig. 1 ein schematisches und vereinfachtes Schaltbild einer Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug;
Fig. 2 ein Flussdiagram einer beispielhaften Umsetzung des Verfahrens insbesondere mittels der in Fig. 1 beschriebenen Kälteanlage;
Fig. 3 ein vereinfachtes Diagramm zur Veranschaulichung von Grenzwerten der Kühlmitteltemperatur.
Fig. 4 ein Flussdiagram einer beispielhaften Umsetzung des Verfahrens insbesondere mittels der in Fig. 1 beschriebenen Kälteanlage; Fig. 5 ein Flussdiagram einer beispielhaften Umsetzung des Verfahrens insbesondere mittels der in Fig. 1 beschriebenen Kälteanlage
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer Kälteanlage 10 für ein Kraftfahrzeug schematisch und vereinfacht dargestellt. Die Kälteanlage 10 umfasst einen Kältemittelkreislauf 11 , der sowohl in einem Kälteanlagenbetrieb (kurz auch AC-Betrieb genannt), als auch in einem Wärmepumpenmodus betrieben werden kann. Die Kälteanlage 10 umfasst in der gezeigten Ausführungsform einen Kältemittelverdichter 12, einen äußeren Wärmeübertrager 18, einen inneren Wärmeübertrager 20, einen Verdampfer 22 und einen Akkumulator bzw. Kältemittelsammler 24. Der äußere Wärmeübertrager 18 kann als Kondensator oder Gaskühler ausgebildet sein. Insbesondere ist der äußere Wärmeübertrager 18 in der dargestellten Ausführungsform bidirektional durchströmbar.
Der Verdampfer 22 ist hier beispielhaft als Frontverdampfer für ein Fahrzeug gezeigt. Der Verdampfer 22 steht stellvertretend auch für weitere in einem Fahrzeug mögliche Verdampfer, wie beispielsweise Fondverdampfer, die strömungstechnisch parallel zueinander angeordnet sein können. Mit anderen Worten umfasst die Kälteanlage 10 also wenigstens einen Verdampfer 22.
Stromabwärts des Verdichters 12 ist ein Absperrventil A4 angeordnet. Stromaufwärts des Verdampfers 22 ist ein Expansionsventil AE2 vorgesehen.
Im Rahmen dieser Beschreibung wird in dem gesamten Kältemittelkreislauf 11 der Kälteanlage 10 der Abschnitt vom Verdichter 12 zum äußeren Wärmeübertrager 18, zum inneren Wärmeübertrager 20 und zum Verdampfer 22 als Primärstrang 14 bezeichnet.
Die Kälteanlage 10 umfasst weiter ein Heizregister 26 (auch als Heizkondensator oder Heizgaskühler bezeichnet). Stromaufwärts des Heizregisters 26 ist ein Absperrventil A3 angeordnet. Stromabwärts des Heizregisters 26 ist ein Absperrventil A1 angeordnet. Ferner ist stromabwärts des Heizregisters 26 ein Expansionsventil AE4 angeordnet.
Im Rahmen dieser Beschreibung wird in dem gesamten Kältemittelkreislauf der Kälteanlage 10 der Abschnitt vom Verdichter 12 zum Heizregister 26, zum Expansionsventil AE4 und zu einem Abzweig Ab2 als Sekundärstrang 16 bezeichnet. Der Sekundärstrang 16 umfasst einen Heizzweig 16.1 , der sich von dem Absperrventil A3 über das Heizregister26 zum Absperrventil A1 erstreckt. Weiter umfasst der Sekundärstrang 16 einen Nachheizzweig bzw. Reheat-Zweig 16.2, der stromaufwärts mit dem Heizregister 26 und stromabwärts mit dem äußeren Wärmeübertrager 5 fluidverbindbar ist. Dabei mündet der Sekundärstrang 16 bzw. der Reheat-Zweig 16.2 bei einem Abzweigpunkt Ab2 in den Primärstrang 14.
Die Kälteanlage 10 umfasst einen weiteren Verdampfer bzw. Chiller 28. Der Chiller 28 ist strömungstechnisch parallel zum Verdampfer 22 vorgesehen. Der Chiller 28 kann beispielsweise zur Kühlung einer elektrischen Komponente des Fahrzeugs dienen, aber auch zur Realisierung einer Wasser- Wärmepumpenfunktion unter Nutzung der Abwärme von wenigstens einer elektrischen Komponente. Dem Chiller 28 ist stromaufwärts ein Expansionsventil AE1 vorgeschaltet.
Die Kälteanlage 10 kann auch ein elektrisches Heizelement 30 aufweisen, das beispielsweise als Hochvolt-PTC-Heizelement ausgeführt ist. Das elektrische Heizelement 30 dient als Zusatzheizer für einen in den Fahrzeuginnenraum geführten Zuluftstrom L. Dabei kann das elektrische Heizelement 30 zusammen mit dem Heizregister 26 und dem Verdampfer 22 in einem Klimagerät 32 untergebracht sein. Dabei kann das elektrische Heizelement 30 dem Heizregister 26 nachgeschaltet angeordnet sein.
In der Fig. 1 sind ferner noch Rückschlagventile R1 und R2 ersichtlich. Ferner sind auch einige Sensoren pT1 bis pT5 zur Erfassung von Druck o- der/und Temperatur des Kältemittels dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Sensoren bzw. deren Anordnung hier nur beispielhaft gezeigt ist. Eine Kälteanlage 10 kann auch weniger oder mehr Sensoren aufweisen. Im gezeigten Beispiel sind als Sensoren kombinierte Druck- /Temperatursensoren pT1 bis pT5 gezeigt. Es ist aber genauso denkbar, dass voneinander getrennte Sensoren für die Messung von Druck bzw. Temperatur eingesetzt werden und ggf. auch räumlich voneinander getrennt entlang den Kältemittelleitungen angeordnet sind.
Die Kälteanlage 10 kann in unterschiedlichen Modi betrieben werden, die nachfolgend kurz beschrieben werden.
Im AC-Betrieb des Kältemittelkreislaufs 11 strömt das auf Hochdruck verdichtete Kältemittel ausgehend von dem Kältemittelverdichter 12 bei offenem Absperrventil A4 in den äußeren Wärmeübertrager 18. Von dort strömt es zu dem Hochdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 20 und dem vollständig geöffneten Expansionsventil AE3. Über einen Abzweigpunkt Ab1 kann das Kältemittel zum Expansionsventil AE2 und in den Innenraum- Verdampfer 22 strömen (Verdampferabschnitt 22.1). Parallel oder alternativ kann das Kältemittel über einen Abzweigpunkt Ab4 und das Expansionsventil AE1 in den Chiller 28 strömen (Chillerabschnitt 28.1). Aus dem Verdampfer 22 oder/und dem Chiller 28 strömt das Kältemittel niederdruckseitig in den Sammler 24 und durch den Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 20 zurück zum Verdichter 12.
In dem AC-Betrieb ist der Heizzweig 16.1 bzw. der Sekundärstrang 16 mittels des Absperrventils A3 abgesperrt, so dass heißes Kältemittel nicht durch das Heizregister 26 strömen kann. Zur Rückholung von Kältemittel aus dem inaktiven Heizzweig 16.1 kann das als Absperrventil ausgebildete Absperror- gan A5 geöffnet werden, so dass das Kältemittel über das Absperrorgan A5 und das Rückschlagventil R2, bei gleichzeitig geschlossenem Absperrorgan A2, in Richtung des Sammlers 24 strömen kann.
Im Heizbetrieb des Kältemittelkreislaufs 11 wird das Absperrventil A4 geschlossen und das Absperrventil A3 geöffnet, so dass heißes Kältemittel in den Heizzweig 16.1 strömen kann. Zur Durchführung der Heizfunktion mittels des Chillers 28 zur Realisierung eines Wasser-Wärmepumpenbetriebs strömt das mittels des Kältemittelverdichters 12 verdichtete Kältemittel über das geöffnete Absperrventil A3 in das Heizregister 26 . Am Heizregister 26 wird Wärme an einen in den Fahrzeuginnenraum geführten Zuluftstrom L abgegeben. Das Kältemittel strömt anschließend über das geöffnete Absperrventil A1 und den Abzweigpunkt Ab1 . Es wird mittels des Expansionsventils AE1 in den Chiller 28 zur Aufnahme von Abwärme der in einem Kühlmittelkreislauf 28.2 angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten entspannt. Bei dieser Heizfunktion sind die Expansionsventile AE3 und AE4 geschlossen, das Absperrventil A5 geschlossen und das Absperrventil A2 geöffnet. Dabei kann über das Absperrventil A2 im Wasser-Wärmepumpenbetrieb ausgelagertes Kältemittel aus einem Bidirektionalzweig 14.1 bzw. dem Primärstrang 14 abgesaugt und über das Rückschlagventil R2 dem Sammler 24 zugeführt werden.
Zur Durchführung der Heizfunktion mittels des äußeren Wärmeübertragers 18 als Wärmepumpenverdampfer strömt das mittels des Kältemittelverdichters 12 verdichtete Kältemittel über das geöffnete Absperrventil A3 zur Abgabe von Wärme an einen Zuluftstrom L in das Heizregister 26. Anschließend wird es über das geöffnete Absperrventil A1 mittels des Expansionsventils AE3 in den äußeren Wärmeübertrager 18 zur Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft entspannt. Danach strömt das Kältemittel über einen Wärmepumpenrückführzweig 15 zum Sammler 24 und zurück zum Kältemittelverdichter 12. Die Expansionsventile AE1 , AE2 und AE4 bleiben dabei, ebenso wie das Absperrventil A5, geschlossen.
Eine indirekte Dreiecksschaltung kann dadurch realisiert werden, dass bei geöffnetem Absperrventil A1 das von dem Kältemittelverdichter 12 verdichtete Kältemittel mittels des Expansionsventils AE1 in den Chiller 28 entspannt wird, wobei gleichzeitig kühlmittelseitig, also in dem Kühlmittelkreislauf 28.2 kein Massenstrom erzeugt wird, also bspw. das als Kühlmittel verwendete Fluid, wie etwa Wasser oder Wasser-Glykol-Gemisch, auf der Kühlmittelseite des Chillers 28 stehen bleibt bzw. der Chiller 28 nicht aktiv von Kühlmittel durchströmt wird. Die Expansionsventile AE2, AE3 und AE4 bleiben bei dieser Schaltvariante geschlossen.
Bei einem Nachheiz- bzw.- Reheat-Betrieb wird der in den Fahrzeuginnenraum zugeführte Zuluftstrom L mittels des Verdampfers 22 zunächst gekühlt und damit entfeuchtet. Mit der auf das Kältemittel durch Verdampfung und Entfeuchtung übertragenen Wärme sowie der dem Kältemittel über den Verdichter 12 zugeführten Wärme kann der Zuluftstrom L mittels des Heizregisters 26 vollständig oder zumindest teilweise wieder erwärmt werden.
Hierzu weist die Kälteanlage 10, insbesondere das Klimagerät 32, zwischen dem Verdampfer 22 und dem Heizregister 26 einstellbare, insbesondere steuerbare und schwenkbare, Temperaturklappen 34 auf. Im dargestellten Beispiel sind eine linke und eine rechte Temperaturklappe 34L und 34R (in Figur 1 schematisch dargestellt) angeordnet. Die Temperaturklappen 34L, 34R können zwischen einer Offenposition, die als 100%-Position bezeichnet wird, und einer Schließposition, die als 0%-Position bezeichnet wird, eingestellt bzw. verschwenkt werden. Alternativ ist es auch möglich, die Temperaturklappen 34R, 34L dem Heizregister 26 nachzuschalten.
In der 100%-Position wird der gesamte den Verdampfer 22 durchströmende Zuluftstrom L über das Heizregister 26 geführt und erwärmt, bevor dieser in den Fahrgastraum des Fahrzeugs strömen kann. In der 0%-Position strömt der gesamte den Verdampfer 22 durchströmende Zuluftstrom L im Bypass um das Heizregister 26 ohne Erwärmung und damit ohne Wärmeaufnahme in den Fahrgastraum.
In einer x-Position der Temperaturklappen 34L und 34R mit 0 % < x < 100 % sind diese Temperaturklappen nur teilweise geöffnet, so dass jeweils nur ein Teilluftstrom des den Verdampfer 22 durchströmenden Zuluftstroms L über das Heizregister 26 geführt wird. Dieser erwärmte Teilluftstrom kann anschließend dem verbleibenden, gekühlten und entfeuchteten Teilluftstrom beigemischt werden. Der in dieser Weise erwärmte Zuluftstrom L wird dem Fahrgastraum des Fahrzeugs zugeführt. Beispielhaft zeigt eine 50 %- Position an, dass die Temperaturklappen 34R und 34L nur halb, also 50 % geöffnet sind.
Die Kälteanlage 10 weist im Sekundärstrang 16 stromabwärts von dem Sekundärstrangventil A3 und stromaufwärts von dem Heizregister 26 eine Sensoreinrichtung 36 auf, die dazu eingerichtet ist, einen die Temperatur des gasförmigen Kältemittels repräsentierenden Heißgastemperaturwert stromaufwärts von dem Heizregister 26 zu erfassen. Der Heißgastemperaturwert kann dabei direkt gemessen bzw. detektiert werden oder auch indirekt anhand anderer Systemparameter abgeschätzt werden. Beispielsweise ist es denkbar, mittels der Sensoreinrichtung 36 einen Druck im Sekundärstrang 16 zu bestimmen und hieraus Rückschlüsse auf den Heißgastemperaturwert zu ziehen. Die Sensoreinrichtung 36 kann beispielsweise ein reiner Temperatursensor oder ein kombinierter Temperatur-ZDrucksensor sein.
Das hier vorgeschlagene Verfahren baut auf der oben beschriebenen Verschaltung der Kälteanlage 10 bei der Durchführung der Heizfunktion mittels des Chillers 28 zur Realisierung eines Wasser-Wärmepumpenbetriebs auf. Bei dieser Verschaltung strömt Kältemittel ausgehend vom Kältemittelver- dichter 12 in den Sekundärstrang 16 zu dem Heizregister 26 (weiterer Wärmeübertrager). Das Heizregister 26 dient als Wärmequelle zur Erwärmung von Luft L, die dann dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeführt wird. Das Kältemittel strömt danach über das geöffnete Absperrventil A1 und das geöffnete Expansionsventil AE1 zum Chiller 28 (dritter Wärmeübertrager). Anschließend wird das Kältemittel niederdruckseitig in den Kältemittelsammler 24 geleitet bevor es wieder zum Kältemittelverdichter 12 gelangt. Im hier betrachteten Wärmepumpenbetrieb ist das Expansionsventil AE2 geschlossen.
Wie bereits oben erwähnt, wird das Kältemittel in den Chiller 28 zur Aufnahme von Abwärme der in einem Kühlmittelkreislauf 28.2 angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten entspannt. Dabei dient das Kühlmittel, insbesondere Wasser-Glykol-Gemisch bzw. Kühlwasser, als Wärmequelle, um das Kältemittel zu erwärmen, insbesondere zu verdampfen. Es hat sich gezeigt, dass aufgrund der Effizienz von eingesetzten elektrischen oder/und elektronischen Komponenten des Kraftfahrzeugs insbesondere in diesem Heizbetrieb nicht in jedem Fall ausreichend Abwärme an das Kühlmittel bzw. Kühlwasser abgegeben werden kann, so dass dieses im Chiller 28 zu stark abgekühlt wird.
Um dieser übermäßigen Abkühlung des Kühlmittels entgegenzuwirken, sind verschiedene Möglichkeiten von Betriebsverfahren für die Kälteanlage 10 möglich, auf die nachfolgend eingegangen wird.
Gemäß einer Ausgestaltung des hier vorgeschlagenen Verfahrens kann das zuvor geschlossenen Expansionsventil AE3 zumindest teilweise bzw. schrittweise geöffnet werden, so dass ein Teilmassenstrom von Kältemittel über den äußeren Wärmeübertrager 18 geleitet wird, der dann als Luftwär- mepumpen-Verdampfer wirkt. Mit anderen Worten strömt jeweils ein Teilmassenstrom von Kältemittel durch den Chiller 28 und strömungstechnische parallel hierzu durch den äußeren Wärmeübertrager 18. Wenn der äußere Wärmeübertrager 18 zugeschaltet ist, wird das Absperrventil A2 geöffnet, so dass das Kältemittel niederdruckseitig zum Kältemittelsammler 24 strömen kann. Das Primärstrangventil A4 ist dabei geschlossen. Die beiden Teilmassenströme von Kältemittel werden im Bereich der Abzweigung Ab4 niederdruckseitig wieder zu einem Gesamtmassenstrom vereinigt.
Alternativ kann aus den beiden Teilmassenströmen über Chiller 28 und äußeren Wärmeübertrager 18 der Schritt hin zu einem Gesamtmassenstrom über den äußeren Wärmeübertrager 18 gewählt werden und somit eine Erwärmung des Luftstroms L alleine über einen Luftwärmepumpenbetrieb erfolgen. Auch auf diese Weise kann eine Regeneration des Temperaturni- veaus im Kühlmittelstrom erfolgen, da nun kältekreisseitig keine Wärmeaufnahme mehr gegeben ist.
In dem Kühlmittelkreis 28.2 ist wenigstens ein Temperatursensor T6 angeordnet, um die Temperatur des Kühlmittels zu erfassen. Das Zuschalten bzw. Verschalten des äußeren Wärmeübertragers 18 als Luftwärmepumpenverdampfer zusätzlich zu dem Chiller 28 als Wasserwärmepumpenverdampfer erfolgt insbesondere in Abhängigkeit von der an dem Temperatursensor T6 erfassten Kühlmittel- bzw. Kühlwassertemperatur.
Die Kälteanlage 10 kann auch wenigstens ein elektrisches Heizelement 40 aufweisen, das dazu eingerichtet ist, Kältemittel bedarfsweise zu erwärmen. In Fig. 1 sind beispielhaft elektrische Heizelemente 40 an unterschiedlichen Positionen der Kälteanlage 10 bzw. des Kältemittelkreislaufs 11 dargestellt, wobei es nicht zwingend ist, dass mehrere bzw. alle illustrierten Heizelemente 40 auch tatsächlich realisiert sind.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, kann ein elektrisches Heizelement 40 in dem Streckenabschnitt zwischen Kältemittelverdichter 12 und dem Heizregister 26, beispielsweise hochdruckseitig stromaufwärts von dem Heizregister 26 vorgesehen sein. Alternativ kann ein Heizelement 40 stromabwärts von dem Heizregister 26 aber stromaufwärts von dem Chiller 28 angeordnet sein. Ferner ist es auch möglich, dass ein Heizelement 40 stromaufwärts von dem Kältemittelverdichter 12 angeordnet ist. Weiter ist es denkbar, dass direkt dem Kältemittelverdichter 12 ein Heizelement 40 zugeordnet ist bzw. ein Heizelement 40 in dem oder auch an dem Kältemittelverdichter angeordnet ist.
Bei dem hier vorgestellten Verfahren kann ein solches Heizelement 40 unter bestimmten Bedingungen aktiviert bzw. deaktiviert werden, was nachfolgend noch genauer beschrieben wird.
Die Kälteanlage 10 kann auch einen Bypassabschnitt 42 aufweisen, der stromabwärts von dem Heizregister 26 abzweigt (Ab6) und niederdruckseitig stromaufwärts von dem Kältemittelverdichter 12 endet (Ab3 oder Ab7). Ein solcher Bypassabschnitt 42 ermöglicht bedarfsweise die Umgehung des Chillers 28 und des äußeren Wärmeübertragers 18. Damit zumindest ein Teilmassenstrom von Kältemittel durch den Bypassabschnitt 42 geleitet werden kann oder der Bypassabschnitt 42 gesperrt werden kann, ist in dem Bypassabschnitt 42 ein Expansionsventil AE5 vorgesehen. Das Expansionsventil AE5 kann bedarfsweise in einer entsprechenden Öffnungsstellung bzw. Schließstellung eingestellt werden, um den gewünschten Massenstrom an Kältemittel durch den Bypassabschnitt 42 zu ermöglichen bzw. zu sperren.
Wird ein Bypassabschnitt 42 mit einem Expansionsventil AE5 in der Kälteanlage 10 vorgesehen, kann ein Absaugabschnitt 44 (zwischen Ab3 und Ab8) mit dem Absperrventil A5 ersetzt werden, weil auch mittels des Bypassabschnitts 42 ein Absaugen von Kältemittel aus dem Sekundärstrang 16 ermöglicht ist, wenn dieser inaktiv ist (im Kühl- bzw. AC-Betrieb bei geschlossenem Sekundärstrangventil A3).
Gemäß dem in Fig. 2 gezeigten Verfahren 500 erfolgt im Betrieb nach dem Start (S501 ) der Kälteanlage 10 zu einem hier nicht näher bezeichneten Zeitpunkt ein Übergang in einen Heiz- bzw. Wärmepumpenbetrieb (S502). Üblicherweise kann der Übergang zu S502 von einer gemessenen Außentemperatur oder einem gegebenem Heizbedarf abhängig sein. Beispielsweise kann der Betrieb gemäß S502 eingestellt werden bei Temperaturen unterhalb von 10°C, insbesondere 5°C. oder weniger. Ausgangspunkt für die nachfolgende Beschreibung des Verfahrens 500 ist die oben beschriebene Verschaltung, in welcher der Gesamtmassenstrom von Kältemittel vom Kältemittelverdichter 12 über das Heizregister 26 zum Chiller 28 (Wasserwärmepumpe) und über den Kältemittelsammler 24 zurück zum Kältemittelverdichter 12 zirkuliert.
Gemäß einem Schritt S503 wird dabei das Expansionsventil AE1 auf eine passende Stellung eingeregelt, was durch die beiden nach oben bzw. unten weisenden Pfeile angedeutet ist. Während des hier betrachteten Heiz- bzw. Wärmepumpenbetriebs wird die Temperatur des Kühlmittels bzw. Kühlwassers im Kühlmittelkreislauf 28.2 regelmäßig erfasst, beispielsweise mittels des Temperatursensors T6. Die nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte der Fig. 2 können auch unter Berücksichtigung des Diagramms der Fig. 3 besser verstanden werden, in dem die beschriebenen Grenzwerte für die Kühlmitteltemperatur Tkw qualitativ veranschaulicht sind.
Gemäß Schritt S504 wird überprüft, ob die Kühlmittel- bzw. Kühlwassertemperatur Tkw größer als oder gleich einem oberen Temperaturgrenzwert Tgo ist. Wenn dies der Fall ist (J) wird der Gesamtmassenstrom von Kältemittel weiterhin nur über den Chiller 28 geleitet einhergehend mit einer bzw. der passend eingeregelten Stellung des Expansionsventils AE1 (S503).
Liegt die Kühlmitteltemperatur Tkw unterhalb des oberen Temperaturgrenzwerts Tgo wird in Schritt S505 überprüft, ob die Kühlmitteltemperatur Tkw größer als oder gleich einem unteren Temperaturgrenzwert Tgu ist. Wenn die erfasste Kühlmitteltemperatur Tkw größer ist als der untere Temperaturgrenzwert Tgu wird in Schritt S506 die Differenz Tdkw zwischen der Kühlmitteltemperatur Tkw und dem unteren Temperaturgrenzwert berechnet. Gemäß Schritt S507 wird überprüft, ob die Differenz Tdkw einen Schwellwert Tskw unterschreitet, d.h. es wird geprüft, wie stark sich die Kühlmitteltemperatur Tkw an den unteren Grenzwert Tgu angenähert hat. Der Schwellwert Tskw kann beispielsweise bei 2 K liegen.
Wird der Schwellwert Tskw erreicht bzw. unterschritten erfolgt gemäß Schritt S508 ein Öffnen des Expansionsventils AE3, das dem äußeren Wärmeübertrager 18 zugeordnet ist. Hierdurch wird ein Teilmassenstrom von Kältemittel über den äußeren Wärmeübertrager 18 geleitet. Damit verbunden erfolgt gemäß Schritt S509 ein partielles Schließen des Expansionsventils AE1 , das dem Chiller zugeordnet ist, so dass auch über den Chiller 28 nur noch ein Teilmassenstrom von Kältemittel geleitet wird. Durch die nachfolgenden Schritte S510 uns S511 ist angedeutet, dass die Expansionsventile AE1 und AE3 in einen geregelten Zustand überführt werden, um die gewünschten Teilmassenströme über den Chiller 28 bzw. den äußeren Wärmeübertrager 18 zu leiten. Bezüglich der Steuerung bzw. Regelung des Expansionsventils AE3 kann als Kriterium berücksichtigt werden, dass AE3 so eingestellt wird, dass die Temperatur des Kältemittels am Eintritt in den äußeren Wärmeübertrager 18 maximal das Niveau der Umgebungstemperatur erreicht oder etwas geringer als diese ist, beispielsweise 1 bis 2 K geringer als die Umgebungstemperatur.
Die Notwendigkeit des Einbindens des äußeren Wärmeübertragers 18 als Luftwärmepumpenverdampfer wird basierend auf den Schritten S504 bis S507 überprüft. Erreicht die Kühlmitteltemperatur Tkw den oberen Temperaturgrenzwert Tgo (S504) wird in Schritt S512 geprüft, ob das Expansionsventil AE3 (noch) geöffnet ist. Falls es noch geöffnet ist, erfolgt in Schritt S513 das Schließen des Expansionsventils. Anschließend wird das Expansionsventil AE1 gemäß Schritt S503 auf eine passende Einstellung geregelt, um den Gesamtmassenstrom von Kältemittel wieder über den Chiller 28 zu leiten.
Falls die Kühlmitteltemperatur Tkw den oberen Grenzwert Tgo nicht erreicht, aber die Differenz Tdkw größer ist als der Schwellwert Tsw (S507), erfolgt in Schritt S514 eine Überprüfung, ob das Expansionsventil AE3 geschlossen ist. Falls es geschlossen ist, wird bei einer Differenz Tdkw, die größer ist als der Schwellwert Tskw, wobei aber der obere Temperaturgrenzwert Tgo noch nicht erreicht ist, zu Schritt S503 verzweigt und weiterhin der Gesamtmassenstrom von Kältemittel über den Chiller 28 geleitet durch entsprechende Regelung des Expansionsventils AE1 (S503). Wenn das Expansionsventil AE3 geöffnet ist bei einer Differenz Tdkw, die größer ist als der Schwellwert Tskw, wobei aber der obere Temperaturgrenzwert Tgo noch nicht erreicht ist, wird der Betrieb der beiden Wärmepumpen (Chiller 28 und äußerer Wärmeübertrager 18) beibehalten und zu Schritt S510 und S511 verzweigt.
Falls die Kühlmitteltemperatur Tkw den unteren Temperaturgrenzwert Tgu unterschreitet (S505), was mittels des hier beschriebenen Verfahrens möglichst vermieden werden soll, kann das Expansionsventil AE1 gemäß Schritt S515 geschlossen werden und der Wasserwärmepumpenbetrieb des Chillers 28 beendet werden (S516). Hier schließt sich dann der Übergang zu ei- nem anderen Betrieb der Kälteanlage 10 an, beispielsweise dem reinen Dreiecksprozess oder Luftwärmepumpenbetrieb, worauf aber hier nicht näher eingegangen wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 ist ein Betriebsverfahren 500 beschrieben worden, bei dem für einen Luftwärmepumpenbetrieb der äußere Wärmeübertrager 18 als (Luft-)Wärmepumpenverdampfer genutzt wird, wenn die Temperatur Tkw des Kühlmittels im Chiller 28 (dritter Wärmeübertrager) zu gering ist, um die Wasser-Wärmepumpenfunktion weiterhin leistungsfähig gewährleisten zu können.
Fig. 4 zeigt in einem schematischen und vereinfachten Diagramm alternative Maßnahmen bzw. Verfahrensschritte, mit denen bei sinkender Kühlmitteltemperatur Tkw am Chiller 28 das Kältemittel im Kältemittelkreis erwärmt werden kann, um insbesondere eine ausreichende Heizleistung für die Erwärmung von Innenraumluft zu ermöglichen.
In Bezug auf die Schritte S501 bis S507 wird auf die obige Beschreibung zu den Fig. 2 und 3 verwiesen, die auch für die Fig. 4 gültig ist.
Wird gemäß der Überprüfung in Schritt S507 der Schwellwert Tskw erreicht bzw. unterschritten erfolgt gemäß Schritt S608 ein Aktivieren von wenigstens einem elektrischen Heizelement 40 (Fig. 1 ), was durch das Heizelementsymbol und „=1“ illustriert ist. Wie bereits in Bezug auf die Fig. 1 erläutert, kann ein Heizelement 40 stromaufwärts oder stromabwärts von dem dritten Wärmeübertrager bzw. Chiller 28 angeordnet sein.
Wird wenigstens ein Heizelement 40 gemäß Schritt S608 aktiviert, kann gemäß einem Schritt S609 das dem Chiller 28 zugeordnete Expansionsventil AE1 zumindest teilweise geschlossen werden oder auf eine passende Öff- nungsstellung eingeregelt werden (S611 ). Auch das wenigstens eine Heizelement 40 kann gemäß Schritt S610 in einem geregelten, aktivierten Zustand eingestellt werden. Falls die Kühlmitteltemperatur Tkw den oberen Grenzwert Tgo nicht erreicht, aber die Differenz Tdkw größer ist als der Schwellwert Tsw (S507), erfolgt in Schritt S614 eine Überprüfung, ob das Heizelement 40 inaktiv ist. Falls es inaktiv ist, wird bei einer Differenz Tdkw, die größer ist als der Schwellwert Tskw, wobei aber der obere Temperaturgrenzwert Tgo noch nicht erreicht ist, zu Schritt S502 verzweigt und weiterhin der Gesamtmassenstrom von Kältemittel über den Chiller 28 geleitet durch entsprechende Regelung des Expansionsventils AE1 (S503). Wenn das Heizelement 40 aktiv ist bei einer Differenz Tdkw, die größer ist als der Schwellwert Tskw, wobei aber der obere Temperaturgrenzwert Tgo noch nicht erreicht ist, wird der Betrieb der Wärmepumpe (Chiller 28) und des Heizelements 40 beibehalten und zu Schritt S610 und S611 verzweigt.
Die Notwendigkeit des Aktivierens des wenigstens einen Heizelements 40 wird basierend auf den Schritten S504 bis S507 überprüft. Erreicht die Kühlmitteltemperatur Tkw den oberen Temperaturgrenzwert Tgo (S504) wird in Schritt S612 geprüft, ob das Heizelement 40 (noch) aktiviert ist. Falls es noch aktiviert ist, erfolgt in Schritt S613 das Deaktivieren des Heizelements 40. Anschließend wird das Expansionsventil AE1 gemäß Schritt S503 auf eine passende Einstellung geregelt, um den Gesamtmassenstrom von Kältemittel wieder über den Chiller 28 zu leiten.
Fig. 5 zeigt schematisch und vereinfacht ein Diagramm alternativer Maßnahmen bzw. Verfahrensschritte, mit denen bei sinkender Kühlmitteltemperatur Tkw am Chiller 28 das Kältemittel im Kältemittelkreis erwärmt werden kann, um insbesondere eine ausreichende Heizleistung für die Erwärmung von Innenraumzuluft zu ermöglichen.
In Bezug auf die Schritte S501 bis S507 wird auf die obige Beschreibung zu den Fig. 2 und 3 verwiesen, die auch für die Fig. 5 gültig ist.
Wird der Schwellwert Tskw erreicht bzw. unterschritten erfolgt gemäß Schritt S708 ein Öffnen des Expansionsventils AE5, das dem Bypassabschnitt 42 zugeordnet ist. Hierdurch wird ein Teilmassenstrom von Kältemittel über den Bypassabschnitt 42 geleitet. Damit verbunden erfolgt gemäß Schritt S709 ein partielles Schließen des Expansionsventils AE1 , das dem Chiller zugeordnet ist, so dass auch über den Chiller 28 nur noch ein Teilmassenstrom von Kältemittel geleitet wird. Durch die nachfolgenden Schritte S710 uns S711 ist angedeutet, dass die Expansionsventile AE1 und AE5 in einen geregelten Zustand überführt werden, um die gewünschten Teilmassenströme über den Chiller 28 bzw. den Bypassabschnitt 42 zu leiten.
Die Notwendigkeit des Einbindens des Bypassabschnitts 42 wird basierend auf den Schritten S504 bis S507 überprüft. Erreicht die Kühlmitteltemperatur Tkw den oberen Temperaturgrenzwert Tgo (S504) wird in Schritt S712 geprüft, ob das Expansionsventil AE5 (noch) geöffnet ist. Falls es noch geöffnet ist, erfolgt in Schritt S713 das schrittweise Schließen des Expansionsventils. Anschließend wird das Expansionsventil AE1 gemäß Schritt S503 auf eine passende Einstellung geregelt, um den Gesamtmassenstrom von Kältemittel wieder über den Chiller 28 zu leiten.
Falls die Kühlmitteltemperatur Tkw den oberen Grenzwert Tgo nicht erreicht, aber die Differenz Tdkw größer ist als der Schwellwert Tsw (S507), erfolgt in Schritt S714 eine Überprüfung, ob das Expansionsventil AE5 geschlossen ist. Falls es geschlossen ist, wird bei einer Differenz Tdkw, die größer ist als der Schwellwert Tskw, wobei aber der obere Temperaturgrenzwert Tgo noch nicht erreicht ist, zu Schritt S503 verzweigt und weiterhin der Gesamtmassenstrom von Kältemittel über den Chiller 28 geleitet durch entsprechende Regelung des Expansionsventils AE1 (S503). Wenn das Expansionsventil AE5 geöffnet ist bei einer Differenz Tdkw, die größer ist als der Schwellwert Tskw, wobei aber der obere Temperaturgrenzwert Tgo noch nicht erreicht ist, wird der Betrieb der beiden Wärmepumpen (Chiller 28 und Dreiecksprozess über das Expansionsorgan AE5) beibehalten und zu Schritt S710 und S711 verzweigt.
Falls die Kühlmitteltemperatur Tkw den unteren Temperaturgrenzwert Tgu unterschreitet (S505), was mittels des hier beschriebenen Verfahrens möglichst vermieden werden soll, kann das Expansionsventil AE1 gemäß Schritt S515 geschlossen werden und der Wasserwärmepumpenbetrieb des Chillers 28 beendet werden (S516). Hier schließt sich dann der Übergang zu einem anderen Betrieb der Kälteanlage 10 an, beispielsweise dem reinen Dreiecksprozess oder Luftwärmepumpenbetrieb, worauf aber hier nicht näher eingegangen wird.
Die während des oben beschriebenen Verfahrens 500 (Fig. 2 bis 5) genutzten bzw. berücksichtigten Temperaturgrenzwerte Tgu und Tgo können abhängig von einer aktuellen Umgebungstemperatur oder/und der relativen Feuchtigkeit der Umgebung vorgegeben werden. Hierzu ist es denkbar, dass zu entsprechenden Umgebungstemperaturwerten oder/und zu relativen Feuchtigkeitswerten geeignete Temperaturgrenzwerte Tgu und Tgo hinterlegt bzw. gespeichert sind, die bei dem Verfahren dann angewendet werden können. Ein weiteres Kriterium für die Festlegung der Temperaturgrenzwerte Tgu und Tgo kann auch eine Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und der Kältemitteltemperatur sein.
Es wird darauf hingewiesen, dass die unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 beschriebenen Verfahrensschritte ggf. auch miteinander kombiniert werden können, auch wenn dies aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht in einem einzigen (komplexen) Diagramm dargestellt worden ist. Beispielsweise ist es denkbar Schritte des in Fig. 2 gezeigten Verfahrens (Einbindung des äußeren Wärmeübertragers als Luft-Wärmepumpe) mit dem Aktivie- ren/Deaktivieren eines Heizelements 40 (Fig. 4) zu kombinieren. Ferner kann beispielsweise das Aktivieren/Deaktivieren eines Heizelements 40 kombiniert werden mit dem Einbinden des Bypassabschnitts 42.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: Verfahren (500) zum Betreiben einer Kälteanlage (10) mit Wärmepumpenfunktion für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kälteanlage (10) umfasst: einen Kältemittelverdichter (12), der mit einem Primärstrang (14) und einem Sekundärstrang (16) verbindbar oder verbunden ist; einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager (18), der im Primärstrang (14) angeordnet ist; einen Verdampfer (22), der im Primärstrang (14) angeordnet ist; wenigstens einen weiteren, eine Wärmequelle darstellenden Wärmeübertrager, insbesondere ein Heizregister (26), der im Sekundärstrang (16) angeordnet ist; ein zwischen dem Kältemittelverdichter (12) und dem äußeren Wärmeübertrager (18) angeordnetes Primärstrangventil (A4); ein zwischen dem Kältemittelverdichter (12) und dem weiteren, eine Wärmequelle darstellenden Wärmeübertrager, insbesondere Heizregister (26), angeordnetes Sekundärstrangventil (A3); einen als Wasserwärmepumpe arbeitenden, direkt oder indirekt wirkenden dritten Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller; wobei das Verfahren (500) folgende Schritte umfasst:
Einstellen (S502) eines Wärmepumpenbetriebs, bei dem das Kältemittel vom Kältemittelverdichter (12) in den Sekundärstrang (16) geleitet wird;
Einstellen (S503) eines dem dritten Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, zugeordneten Expansionsventils (AE1 ), derart dass ein Gesamtmassenstrom von Kältemittel durch den dritten Wärmeübertrager (28) strömt und in dem dritten Wärmeübertrager (28) durch Abwärme von in dem dritten Wärmeübertrager (28) zirkulierendem Kühlmittel verdampft wird,
Erfassen (S504) der Temperatur (Tkw) des Kühlmittels im oder am dritten Wärmeübertrager (28); wobei der Gesamtmassenstrom von Kältemittel durch den dritten Wärmeübertrager (28) geleitet wird, wenn die Temperatur (Tkw) des Kühlmittels größer ist als eine obere Grenztemperatur (Tgo). Verfahren (500) nach Anspruch 1 , wobei ein dem äußeren Wärmeübertrager (18) zugeordnetes Expansionsventil (AE3) so eingestellt wird (S508, S510), dass ein Teilmassenstrom durch den als Luftwärmepumpe arbeitenden äußeren Wärmeübertrager (18) strömt, wobei gleichzeitig das dem dritten Wärmeübertrager (28) zugeordnete Expansionsventil (AE1 ) so eingestellt wird (S509, S511 ), dass weiterhin ein Teilmassenstrom von Kältemittel durch den dritten Wärmeübertrager (28) strömt. Verfahren (500) nach Anspruch 2, wobei ein zumindest teilweises Öffnen des dem äußeren Wärmeübertrager (18) zugeordneten Expansionsventils (AE3) in Abhängigkeit von einer Differenz (Tdkw) zwischen der Temperatur des Kühlmittels im dritten Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, und einer unteren Grenztemperatur (Tgu) erfolgt (S507), insbesondere wenn die Differenz (Tdkw) 2K oder weniger beträgt. Verfahren (500) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Durchströmen eines Teilmassenstroms von Kältemittel durch den äußeren Wärmeübertrager (18) solange beibehalten wird, bis die Kühlmitteltemperatur (Tkw) die obere Grenztemperatur (Tgo) erreicht hat oder größer ist als diese (S504, S512, S513). Verfahren (500) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die obere Grenztemperatur (Tgo) und die untere Grenztemperatur (Tgu) in Abhängigkeit von einer erfassten Umgebungstemperatur gewählt werden. Verfahren (500) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die obere Grenztemperatur (Tgo) und die untere Grenztemperatur (Tgu) in Abhängigkeit von einer erfassten relativen Feuchtigkeit der Umgebung gewählt werden. Verfahren (500) nach einem der der Ansprüche 2 bis 6, wobei die obere Grenztemperatur (Tgo) und die untere Grenztemperatur (Tgu) in Abhängigkeit von einer im Betrieb der Kälteanlage möglichen Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und der Kältemitteltemperatur im äußeren Wärmeübertrager (18) gewählt werden. Verfahren (500) nach Anspruch 7, wobei das dem äußeren Wärmeübertrager (18) zugeordnete Expansionsventil (AE3) so eingestellt wird, dass die Kältemitteltemperatur am Eintritt in den äußeren Wärmeübertrager (18) kleiner oder gleich der Umgebungstemperatur ist, insbesondere 1 bis 5 K kleiner als die Umgebungstemperatur ist. Verfahren (500) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei ein Schließen des Expansionsventils (AE3), das dem äußeren Wärmeübertrager (18) zugeordnet ist, in Abhängigkeit von der Differenz (Tdkw) zwischen der Temperatur (Tkw) des Kühlmittels im dritten Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, und der unteren Grenztemperatur (Tgu) erfolgt, insbesondere wenn die Differenz größer als 5 K ist. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei in Abhängigkeit von einer Differenz (Tdkw) zwischen der Temperatur des Kühlmittels im dritten Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, und einer unteren Grenztemperatur (Tgu), insbesondere wenn die Differenz (Tdkw) 2K oder weniger beträgt, wenigstens ein elektrisches Heizelement (40) aktiviert wird (S608), um dem Kältemittel stromaufwärts oder stromabwärts von dem dritten Wärmeübertrager (28) Wärme zuzuführen. Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein Deaktivieren des elektrischen Heizelements (40) in Abhängigkeit von der Differenz (Tdkw) zwischen der Temperatur (Tkw) des Kühlmittels im dritten Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, und der unteren Grenztemperatur (Tgu) erfolgt, insbesondere wenn die Differenz größer als 5 K ist. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei in Abhängigkeit von einer Differenz (Tdkw) zwischen der Temperatur des Kühlmittels im dritten Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, und einer unteren Grenztemperatur (Tgu), insbesondere wenn die Differenz (Tdkw) 2K oder weniger beträgt, zumindest ein Teilmassenstrom von Kältemittel stromabwärts von dem weiteren Wärmeübertrager, insbesondere Heizregister, unter Umgehung des dritten Wärmeübertragers oder/und des äußeren Wärmeübertragers zur Niederdruckseite geleitet wird (S708). Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Umgehung des dritten Wärmeübertragers oder/und des äußeren Wärmeübertragers für den umgeleiteten Massenstrom von Kältemittel beendet wird in Abhängigkeit von der Differenz (Tdkw) zwischen der Temperatur (Tkw) des Kühlmittels im dritten Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, und der unteren Grenztemperatur (Tgu), insbesondere wenn die Differenz größer als 5 K ist. Kälteanlage (10) mit Wärmepumpenfunktion für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kälteanlage (10) umfasst: einen Kältemittelverdichter (12), der mit einem Primärstrang (14) und einem Sekundärstrang (16) verbindbar oder verbunden ist; einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager (18), der im Primärstrang (14) angeordnet ist; einen Verdampfer (22), der im Primärstrang (14) angeordnet ist; wenigstens einen weiteren, eine Wärmequelle darstellenden Wärmeübertrager, insbesondere ein Heizregister (26), der im Sekundärstrang (16) angeordnet ist; ein zwischen dem Kältemittelverdichter (12) und dem äußeren Wärmeübertrager (18) angeordnetes Primärstrangventil (A4); ein zwischen dem Kältemittelverdichter (12) und dem weiteren, eine Wärmequelle darstellenden Wärmeübertrager, insbesondere Heizregister (26), angeordnetes Sekundärstrangventil (A3); einen als Wasserwärmepumpe arbeitenden, direkt oder indirekt wirkenden dritten Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller; dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteanlage (10) wenigstens einen Temperatursensor (T6) aufweist, der zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur (Tkw) im dritten Wärmeübertrager (28), insbesondere Chiller, eingerichtet ist, und dass die Kälteanlage (10) dazu eingerichtet ist Abhängigkeit von der erfassten Kühlmitteltemperatur (Tkw) das dem dritten Wärmeübertrager (28) zugeordnete Expansionsventil (AE1 ) und ein dem äußeren Wärmeübertrager (18) zugeordnetes Expansionsventil (AE3) einzustellen.
15. Kälteanlage (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen stromabwärts von dem weiteren Wärmeübertrager (26), insbesondere Heizregister, abzweigenden Bypassabschnitt (42) aufweist, der niederdruckseitig stromaufwärts von dem Kältemittelverdichter (12) mündet (Ab3, Ab7) und der eine Umgehung des dritten Wärmeübertragers (28) und des äußeren Wärmeübertragers (18) bildet.
16. Kälteanlage (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichent, dass in dem Bypassabschnitt (42) ein Bypassexpansionsventil (AE5) angeordnet ist.
17. Kälteanlage (10) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypassabschnitt (42) stromaufwärts von einem niederdruck- seitgen Kältemittelsammler (24) mündet.
18. Kälteanlage (10) nach einem der der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens ein elektrisches Heizelement (40) aufweist, das dem Kältemittkreislauf zugeordnet ist und dazu eingerichtet ist, das Kältemittel bedarfsweise zu erwärmen.
19. Kraftfahrzeug, insbesondere zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, mit einer Kälteanlage (10) gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019212503A1 (de) * 2019-08-21 2021-02-25 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagen-Betrieb betreibbaren Kältemittelkreislauf
JP2022187408A (ja) * 2021-06-07 2022-12-19 トヨタ自動車株式会社 車両用の熱管理システム
DE102022111277A1 (de) * 2022-05-06 2023-11-09 Viessmann Climate Solutions Se Wärmepumpenvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenvorrichtung

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011010807A1 (de) 2010-02-10 2011-08-11 Band, Horst Peter, 09496 Wärmepumpenanordnung mit mehreren, unterschiedlichen Wärmequellen sowie energieeffiziente Nutzung auch kleinerer Energiequellen
DE102012100525A1 (de) * 2011-07-28 2013-01-31 Visteon Global Technologies Inc. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit einer Kälteanlagen- und einer Wärmepumpenschaltung
US20140075966A1 (en) 2012-09-17 2014-03-20 Visteon Global Technologies, Inc. Method for operating an air conditioner for a motor vehicle
DE102013111454A1 (de) 2012-10-19 2014-04-24 Ford Global Technologies, Llc PHEV-Heizmodi zum Bereitstellen von Kabinenkomfort
DE102013206630A1 (de) 2013-04-15 2014-10-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kühl- und Heizsystem für ein Elektro- oder Hybrid-Fahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben eines derartigen Kühl- und Heizsystems
DE102017204116A1 (de) 2017-03-13 2018-09-13 Audi Ag Kälteanlage eines Fahrzeugs mit einem als Kältekreislauf für einen AC-Betrieb und als Wärmepumpenkreislauf für einen Heizbetrieb betreibaren Kältemittelkreislauf
WO2019158316A1 (en) 2018-02-16 2019-08-22 Jaguar Land Rover Limited Apparatus and method for low grade heat recovery in an electric vehicle
US20200047583A1 (en) * 2017-04-26 2020-02-13 Sanden Automotive Climate Systems Corporation Air conditioner for vehicle
US20200086714A1 (en) * 2018-09-14 2020-03-19 Ford Global Technologies, Llc Method and system for heating a vehicle
DE102019203295A1 (de) 2019-03-12 2020-09-17 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf
DE102019203292A1 (de) * 2019-03-12 2020-09-17 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011010807A1 (de) 2010-02-10 2011-08-11 Band, Horst Peter, 09496 Wärmepumpenanordnung mit mehreren, unterschiedlichen Wärmequellen sowie energieeffiziente Nutzung auch kleinerer Energiequellen
DE102012100525A1 (de) * 2011-07-28 2013-01-31 Visteon Global Technologies Inc. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit einer Kälteanlagen- und einer Wärmepumpenschaltung
US20140075966A1 (en) 2012-09-17 2014-03-20 Visteon Global Technologies, Inc. Method for operating an air conditioner for a motor vehicle
DE102013111454A1 (de) 2012-10-19 2014-04-24 Ford Global Technologies, Llc PHEV-Heizmodi zum Bereitstellen von Kabinenkomfort
DE102013206630A1 (de) 2013-04-15 2014-10-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kühl- und Heizsystem für ein Elektro- oder Hybrid-Fahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben eines derartigen Kühl- und Heizsystems
DE102017204116A1 (de) 2017-03-13 2018-09-13 Audi Ag Kälteanlage eines Fahrzeugs mit einem als Kältekreislauf für einen AC-Betrieb und als Wärmepumpenkreislauf für einen Heizbetrieb betreibaren Kältemittelkreislauf
US20200047583A1 (en) * 2017-04-26 2020-02-13 Sanden Automotive Climate Systems Corporation Air conditioner for vehicle
WO2019158316A1 (en) 2018-02-16 2019-08-22 Jaguar Land Rover Limited Apparatus and method for low grade heat recovery in an electric vehicle
US20200086714A1 (en) * 2018-09-14 2020-03-19 Ford Global Technologies, Llc Method and system for heating a vehicle
DE102019203295A1 (de) 2019-03-12 2020-09-17 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf
DE102019203292A1 (de) * 2019-03-12 2020-09-17 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf

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