WO2023012315A1 - Refrigerant circuit device with a plurality of inner refrigerant circuits - Google Patents

Refrigerant circuit device with a plurality of inner refrigerant circuits Download PDF

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WO2023012315A1
WO2023012315A1 PCT/EP2022/072033 EP2022072033W WO2023012315A1 WO 2023012315 A1 WO2023012315 A1 WO 2023012315A1 EP 2022072033 W EP2022072033 W EP 2022072033W WO 2023012315 A1 WO2023012315 A1 WO 2023012315A1
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heat
refrigerant
fluid
fluid connection
heat exchanger
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PCT/EP2022/072033
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Gholam Reza Zakeri
Original Assignee
Sanden International (Europe) GmbH
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    • B60H1/3204Cooling devices using compression
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    • B60H1/32284Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations comprising two or more secondary circuits, e.g. at evaporator and condenser side
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    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
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    • B60H1/00271HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H2001/00307Component temperature regulation using a liquid flow

Definitions

  • Refrigerant cycle device having multiple internal refrigerant circuits
  • the invention relates to a refrigerant circuit device for a heat management system for a vehicle, the heat management system transporting heat by means of at least one heat transport fluid.
  • the invention also relates to a heat management system for a vehicle with such a refrigerant circuit device.
  • a heat management system for a vehicle comprises a refrigerant circuit with a compressor, an expansion valve, a first heat exchanger and a second heat exchanger.
  • a refrigerant circulates through the refrigerant circuit.
  • the thermal management system can be operated, for example, in a cooling mode such that heat is removed from a vehicle interior by means of the second heat exchanger and heat is released to an (external) environment by means of the first heat exchanger. This cools the vehicle interior.
  • the thermal management system can be operated in a heating mode such that heat is absorbed from the external environment by means of the first heat exchanger and heat is released into the vehicle interior by means of the second heat exchanger. This heats the vehicle interior.
  • the air conditioning system can be designed as a direct, indirect or combined air conditioning system.
  • US 2013/0152611 A1 first shows a direct air conditioning system for a vehicle with a compressor, an interior condenser, an interior heat exchanger, an exterior heat exchanger and expansion valves.
  • the inner heat exchanger can be an evaporator, for example, and the outer heat exchanger can be a condenser, gas cooler or evaporator, for example be.
  • a direct heat exchange between the refrigerant and the air for the vehicle interior takes place by means of the internal heat exchanger.
  • a direct heat exchange between the refrigerant and the ambient air (outside air) also takes place by means of the external heat exchanger.
  • the targeted transfer of heat between the heat sink and the heat source is therefore carried out exclusively by means of the refrigerant.
  • an additional heat exchanger enables the exchange of heat with an additional fluid circuit comprising an additional heat source or heat sink, for example a radiator of an electric motor or a battery of the vehicle.
  • the fluid of the second fluid circuit is water, for example.
  • EP 3 118 035 A1 describes a temperature adjustment device for an electric vehicle. It is an indirect system with a refrigerant circuit, a low-temperature water circuit and a high-temperature water circuit.
  • US 2008/0196877 A1 describes a heating, ventilation and air conditioning system for heating and cooling a passenger compartment of a vehicle.
  • a compressor compresses high-pressure refrigerant. Heat is exchanged between the primary circuit and a secondary circuit via a heat exchanger.
  • the secondary circuit is a low-pressure liquid circuit.
  • Refrigerant systems for vehicles are usually designed in such a way that they cover very high to very low power requirements.
  • the maximum capacity of the refrigerant circuit is typically only rarely required.
  • the refrigerant circuit is mainly operated in the partial load range. In the partial load range, however, the efficiency is not optimal. This leads to increased energy consumption in the partial load range compared to the hypothetical case that the refrigerant circuit would be specifically designed for the corresponding performance. In electric vehicles, the increased energy consumption of the refrigerant circuit leads to lower overall efficiency and range.
  • the compressor of the central refrigeration system must always work against the total temperature difference (a difference between the temperatures of the heat sink and the heat source).
  • DE 10 2011 015 151 A1 describes a heat pump cycle that is typically used for a vehicle air conditioning system of a hybrid vehicle.
  • An electrically driven compressor of a two-stage boost type is used. It has a first compression mechanism and a second compression mechanism which are connected in series in immediate succession.
  • a refrigerant heated by a water-refrigerant heat exchanger flows into a medium-pressure port of the two-stage compressor.
  • the intermediate pressure port is located between the first compression mechanism and the second compression mechanism.
  • COP coefficient of performance
  • the object of the present invention is to enable more flexible heat management and higher thermodynamic efficiency for heat management in vehicles.
  • the refrigerant cycle device is suitable for a thermal management system for a vehicle, wherein the thermal management system transports heat by means of at least one (first) heat transport fluid.
  • the refrigerant circuit device has at least two self-contained, internal refrigerant circuits, the refrigerant circuits each
  • a first heat exchanger for exchanging heat between the respective refrigerant circuit and (the first) heat transport fluid
  • a second heat exchanger for exchanging heat between the respective refrigerant circuit and (the first heat transport fluid or a second) heat transport fluid comprise and are arranged to pump heat between the second heat exchanger and the first heat exchanger.
  • the refrigerant cycle device also includes a first (heat transport fluid) switching device connected to the first heat exchanger and having a first fluid connection and a second fluid connection for conducting (the first) heat transport fluid through the first heat exchanger.
  • the first switching device is set up to switch the first heat exchangers of the at least two refrigerant circuits either in series one behind the other or in parallel to one another between the first fluid connection and the second fluid connection.
  • the refrigerant circuit device allows the at least two refrigerant circuits to be switched differently depending on the required power, the operating conditions and/or the operating modes or to allow heat transport fluid to flow through them. This enables a particularly high level of efficiency for different performance requirements, operating conditions and operating modes.
  • the refrigeration cycle device allows for more flexible thermal management and higher thermodynamic efficiency.
  • the operating conditions can be, for example, a temperature and humidity of the environment, a temperature and humidity in a vehicle interior, a temperature gradient between the vehicle interior and the environment, heat input into the vehicle interior (e.g. due to solar radiation and/or vehicle occupants), waste heat from the vehicle (e.g. by a battery, electronics and/or an internal combustion engine of the vehicle).
  • the respective refrigerant circuits for pumping heat between the (respective) second heat exchanger and the (respective) set up the first heat exchanger can mean the respective refrigerant circuits are
  • the refrigerant circuits are set up (at least) for pumping heat from the second heat exchanger to the first heat exchanger.
  • the individual internal refrigerant circuits are self-contained. As a result, the individual refrigerant circuits have a simple structure, are robust and reliable. The refrigerant circuits remain compact. As a result, the flow resistances in the individual refrigerant circuits are small. Many refrigerants are difficult to produce, expensive, difficult to dispose of, harmful to the environment and/or flammable. Since the individual refrigerant circuits are closed, only a minimal amount of each refrigerant is required. In addition, refrigerant circuits typically have to be able to withstand high internal pressures caused by the refrigerant. Refrigerant circuits have to be built in a correspondingly complex, solid and heavy manner. Since the individual refrigerant circuits are closed here, the cost of materials, installation space and weight remain manageable.
  • the refrigerant circuit device in a vehicle, such as a car or a truck, ensure the mentioned advantages for further, secondary positive effects, for example for reduced energy or fuel consumption when driving, a higher power-to-weight ratio and better driving performance. Consequently, the refrigerant circuit device is particularly efficient and environmentally friendly.
  • the structure with individual, closed internal refrigerant circuits simplifies maintenance. All other parts of the thermal management system can be serviced, repaired and/or replaced without having to drain the refrigerants in the refrigerant circuits. Even if one of the refrigerant circuits itself requires maintenance or repair, only the refrigerant from the affected refrigerant circuit needs to be drained.
  • the present invention facilitates the miniaturization of the refrigeration cycle device itself, and particularly of more complex thermal management systems.
  • the individual refrigerant circuits and their element can be very small, light and efficient.
  • the modular design enables simple, precise and cost-effective adaptation to a wide variety of conditions.
  • the respective refrigerant circuits can be designed, for example, as a compression heat pump, as an absorption heat pump, as an adsorption heat pump, as an electrocaloric heat pump or as a magnetocaloric heat pump.
  • the individual refrigerant circuits can generally be designed differently from one another.
  • Each of the refrigerant circuits preferably has (at least) one circulation device for circulating the refrigerant in this refrigerant circuit.
  • the circulating device may, for example, comprise a compressor (in the case of a compression heat pump), a pump and/or a heated evaporator (absorption system).
  • each of the refrigerant circuits has at least one expansion valve.
  • Different refrigerant circuits can generally have different expansion valves.
  • the respective expansion valve can be uncontrolled or controlled.
  • the respective expansion valve can, for example, comprise a capillary tube and/or a thermostatic expansion valve.
  • the thermostatic expansion valve can be designed in particular as a block valve.
  • the refrigerant circuits each include
  • the refrigerant circuits are each designed as compression heat pumps.
  • Compression heat pumps are reliable and allow high performance, especially in relation to their dimensions and weight. They are therefore particularly suitable for use in vehicles.
  • the first heat exchanger is set up to exchange heat between the refrigerant of this refrigerant circuit and heat transport fluid that is routed through the first switching device.
  • the first heat exchanger can be set up to absorb heat from the heat transport fluid routed through the first switching device into the respective refrigerant and/or to release heat from the respective refrigerant into the heat transport fluid routed through the first switching device.
  • the refrigerant circuits are closed off from one another and independent of one another. Even if one of the refrigerant circuit fails, the remaining refrigerant circuit or the remaining refrigerant circuits can continue to be operated. If the vehicle is on the move (e.g. on a road), safe (emergency) operation is guaranteed until it reaches a garage or workshop.
  • the refrigerant circuits can generally be viewed as a "black box".
  • the internal structure of the refrigerant circuits can differ from each other.
  • One, several or all refrigerant circuits can have additional components.
  • At least one of the refrigerant circuits has an additional internal heat exchanger.
  • a "warm side” of the indoor heat exchanger can be integrated into the refrigerant circuit along a flow direction of the refrigerant between the first heat exchanger and the expansion valve.
  • a "cold side” of the indoor heat exchanger may be connected to the refrigerant cycle along the flow direction of the refrigerant between the second heat exchanger and the inlet of the circulating device (e.g., a suction of the compressor).
  • the indoor heat exchanger may be configured to enable an exchange of heat between the refrigerant that flows out of the first heat exchanger and the refrigerant of the same refrigerant circuit that is sucked into the compressor.
  • the refrigerant emerging from the first heat exchanger is (further) supercooled by means of the interior heat exchanger.
  • the refrigerant exiting the second heat exchanger and being sucked into the compressor is additionally overheated.
  • the indoor heat exchanger enables higher efficiency.
  • an internal heat exchanger can be provided in each of several or all refrigerant circuits.
  • At least one of the refrigerant circuits can have an accumulator for refrigerant.
  • several or all of the refrigerant circuits can each have an accumulator for refrigerant.
  • the first switching device is set up for connection to a first heat transport fluid circuit of the heat management system.
  • the first switching device can be set up to form an “inner part” of the first heat transfer fluid circuit when it is connected to a remaining (outer) part of the heat transfer fluid circuit.
  • the refrigerant circuit device can be easily integrated into the heat management system.
  • the first heat exchangers of the (at least two) refrigerant circuits in the heat transport fluid circuit can be switched in series (one behind the other along a heat transport fluid flow direction) or parallel to one another as required using the first switching device.
  • the refrigerant circuit device is preferably set up in such a way that the first switching device has a switchable direct fluid connection for (the first) heat transport fluid between two consecutive ones of the at least two refrigerant circuits, with this switchable direct fluid connection for the heat transport fluid between the first heat exchangers of the two consecutive refrigerant circuits
  • the respective first heat exchangers of the respective consecutive refrigerant circuits are therefore connected consecutively in series in the series connection state along the direction of flow of the heat transport fluid.
  • Two consecutive refrigerant circuits are two spatially adjacent refrigerant circuits, for example refrigerant circuits positioned close to one another or adjacent to one another.
  • the implementation of the (at least one) switchable direct fluid connection between the first heat exchangers of the successive refrigerant circuits enables the first switching device to be implemented in a structurally simple, cost-effective, light and reliable manner.
  • the at least one switchable direct fluid connection (extremely preferably each switchable fluid connection) between the first heat exchangers of two successive refrigerant circuits particularly preferably has a first device for flow diversion and a second device for flow diversion, with the first device for flow diversion and the second device for flow diversion at least enable the first heat exchanger of the successive refrigerant circuits to be switched either in parallel or in series between the first fluid connection and the second fluid connection.
  • the first device and second device for flow diversion are also set up to direct a first partial flow of the heat transport fluid between the first fluid connection and the second fluid connection only through the first heat exchanger of one of the two successive refrigerant circuits, and a second partial flow of the heat transport fluid only to pass through the first heat exchanger of the other of the two successive refrigerant circuits and to pass a third partial flow of the heat transport fluid through both said first heat exchangers in succession.
  • the ratio between the first partial flow, the second partial flow and the third partial flow can be adjusted, extremely preferably adjusted as desired.
  • the at least one switchable direct fluid connection (very preferably each switchable fluid connection) between the first heat exchangers of two successive refrigerant circuits particularly preferably has a first three-way valve and a second three-way valve, with the respective first three-way valve is in direct fluid communication with
  • the respective first three-way valve and the respective second three-way valve are extremely preferably designed as changeover valves, for example as 3/2-way changeover valves, or as mixing valves, in particular as controllable mixing valves.
  • the at least one switchable direct fluid connection (extremely preferably each switchable direct fluid connection) between the first heat exchangers of two successive refrigerant circuits particularly preferably has a four-way valve in each case.
  • the four-way valve can, for example, in a first valve position, connect a heat transport fluid outlet of one of these two first heat exchangers to a heat transport fluid inlet of the other of these two first heat exchangers and in a second valve position said heat transport fluid outlet to the second fluid passage connect and connect said heat transfer fluid inlet to the first fluid passage.
  • the four-way valve can be limited to the first valve position and the valve position position (4/2-way valve). This makes it simple, robust and inexpensive.
  • the four-way valve can have at least one additional valve position. This provides greater flexibility. For example, this can make it possible to block one or both of the two successive refrigerant circuits.
  • the first heat transport fluid in the first switching device has a flow direction from the first fluid connection (inlet) to the second fluid connection (outlet).
  • the designations are heat transport fluid inlet and
  • heat transport fluid outlet of the first heat exchanger is not to be understood as limiting.
  • (the first) heat transport fluid it is alternatively or additionally possible for (the first) heat transport fluid to flow in the opposite direction of flow within the first switching device through the first switching device and thus the first heat exchanger, ie from the second fluid connection to the first fluid connection.
  • the first heat exchanger of a first of the at least two refrigerant circuits is in direct fluid connection with the first fluid connection, independently of the switching states of the first switching device, and the first heat exchanger of a last of the at least two refrigerant circuits is in direct fluid connection, independently of the switching states of the first switching device direct fluid communication with the second fluid port.
  • the refrigerant circuit device comprises a second (heat transport fluid) switchover device connected to the second heat exchanger and having a third fluid connection and a fourth fluid connection for conducting heat transport fluid through the second heat exchanger, the second switchover device being set up to switch the second heat exchanger of the switch at least two refrigerant circuits either in series or parallel to each other between the third fluid port and the fourth fluid port.
  • the second heat exchanger is set up to exchange heat between the respective refrigerant of this refrigerant circuit and heat transport fluid that is routed through the second switching device.
  • the second heat exchanger can be set up to absorb heat from the heat transport fluid routed through the second switching device into the respective refrigerant and/or to release heat from the respective refrigerant into the heat transport fluid routed through the second switching device.
  • the second switching device is set up for connection to the first heat transport fluid circuit and/or to a second heat transport fluid circuit of the heat management system.
  • the second switching device can be set up to form part of the first heat transfer fluid circuit when connected to the remaining (outer) part of the first heat transfer fluid circuit and/or to form part of the second heat transfer fluid circuit , when connected to a remaining (outer) part of the second heat transfer fluid circuit.
  • the refrigerant circuit device can be easily integrated into the heat management system.
  • the second heat exchanger of the (at least two) refrigerant circuits in the first or second heat transport fluid circuit can be switched in series or parallel to one another as required by means of the second switching device.
  • the at least two refrigerant circuits can be operated independently of one another.
  • the power provided by the refrigerant circuit device can be flexibly adjusted.
  • the circulation devices of the at least two refrigerant circuits can be operated independently of one another. It is conceivable, for example, only one of the circulation devices and thus only one of the refrigerant circuits to operate at all when only little power is required by the refrigerant circuit device. Since at this point in time this one circulation device alone provides the currently required power, the corresponding refrigerant circuit can nevertheless be operated in an advantageous load range. In particular, the efficiency is higher than if, in the same situation, the circulating devices of all refrigerant circuits were operated simultaneously and each at very low power.
  • the refrigerant circuit device is preferably set up to operate one of the at least two refrigerant circuits with a stationary output and to operate another of the at least two refrigerant circuits with an output that is tailored to the needs.
  • a certain (at least essentially) constant basic power must often be provided by the refrigerant circuit device for a large part of the time, for example for cooling the vehicle interior. This basic power is provided by the circulating device operated with stationary power.
  • the refrigerant cycle device must provide a much higher performance, for example during the quick charging of a vehicle battery of an electric vehicle, wherein heat is removed from the vehicle battery by means of heat transport fluid.
  • the at least one further refrigerant circuit is then switched on automatically as required.
  • the refrigerant circuit device can be set up to operate the circulation device of one of the at least two refrigerant circuits with a stationary output and to operate the circulation device of the other of the at least two refrigerant circuits with a demand-based output.
  • the compressor of at least one of the refrigerant circuits has a fixed cubic capacity. This makes the compressor cost-effective and particularly light.
  • the compressor of at least one other of the refrigerant circuits has a variable cubic capacity and/or speed control to adjust the output during operation.
  • R1234yf, R744 (CO2), R436b, R290 and/or R1234ze(E), for example, can be used as refrigerants in the refrigerant circuits.
  • one of the at least two refrigerant circuits includes a first refrigerant and a second of the refrigerant circuits includes a second refrigerant, which differs from the first refrigerant.
  • the different refrigerant circuits can thus be designed for different operating conditions, operating modes and/or requirements. This allows the refrigerant circuit device to be operated very efficiently under different operating conditions, operating modes and/or requirements. Depending on the operating conditions, operating modes and/or requirements, different refrigerants can enable different efficiencies.
  • the refrigerant circuit with the most suitable refrigerant can be used alone or at full power, while the other refrigerant circuit or the other refrigerant circuits are not operated or are operated with as little power as possible.
  • the refrigerant circuit device has at least three self-contained, internal refrigerant circuits, with the first switching device being set up to switch the first heat exchangers of two consecutive ones of the at least three refrigerant circuits either in series one behind the other or parallel to one another between the first fluid connection and the second fluid connection to switch.
  • the first switching device allows, for example,
  • the first switching device makes it possible, among other things, to switch the first heat exchangers of the first, the second and the third refrigerant circuit either in series or in parallel with one another. A total of four different switching states of the first switching device are possible.
  • the second switching device is set up to switch the second heat exchangers of two consecutive ones of the at least three refrigerant circuits either in series one behind the other or parallel to one another between the third fluid connection and the fourth fluid connection.
  • the structure of the refrigerant circuit device with several self-contained internal refrigerant circuits enables a high degree of modularity and scalability.
  • a number of the refrigerant circuits can be implemented depending on performance requirements, operating modes and/or operating conditions. For example, one or more additional refrigerant circuits can be added in a simple manner in order to provide high maximum performance. Nevertheless, good efficiency is ensured.
  • the load distribution between the refrigerant circuits can be changed. For example, one of the refrigerant circuits can be switched off completely if the remaining refrigerant
  • Circuit or the other refrigerant circuits can provide the power currently required.
  • the refrigerant circuit device can also ensure high efficiency for a wide variety of performance requirements, operating modes and operating conditions.
  • the structure with several internal refrigerant circuits is particularly advantageous when very different temperature levels occur during operation. This is the case, for example, when the thermal management system is set up to manage the temperature of the vehicle battery on the one hand and to cool the vehicle interior on the other.
  • the optimum operating range for vehicle batteries is typically in the range of 30°C to 35°C, whereas the temperature required to cool the vehicle interior can be as low as 3°C or above 3°C, for example in the range of 3°C to 15°C . If the focus is on controlling the temperature of the vehicle battery, the heat transport fluid flowing out of the refrigerant device and conducted to the vehicle battery should ideally have a higher, first temperature.
  • the heat transfer fluid exiting the refrigeration device and routed to an HVAC unit should ideally have a lower, second temperature.
  • the refrigerant circuit device is set up to optionally allow the first heat transport fluid to flow through the first heat exchangers (e.g. the heat sink side of the refrigerant device) in parallel and the first heat exchangers (e.g. the heat source side of the refrigerant device) in series to let the second heat transport fluid flow through and / or optionally allowing the first heat transfer fluid to flow through the second heat exchanger in series and allowing the second heat transfer fluid to flow through the first heat exchangers in parallel.
  • the first heat exchangers e.g. the heat sink side of the refrigerant device
  • the first heat exchangers e.g. the heat source side of the refrigerant device
  • the first heat transport fluid can flow through the first heat exchanger (on the heat sink side of the refrigerant device) either in series (in series) or in parallel one behind the other.
  • the parallel partial flows of the first heat transport fluid mix through the different first heat exchangers when they combine downstream of the first heat exchangers.
  • the first switching device also makes it possible to optionally not switch individual first heat exchangers between the first fluid connection and the second fluid connection (switched off individually).
  • the heat management system is set up to form (at least) a first heat transport fluid circuit. It also includes the refrigerant circuit device according to any one of the described embodiments, wherein the first switching device is integrated into the first heat transport fluid circuit.
  • the first switching device is connected to an outer part of the first heat transport fluid circuit via the first fluid connection and the second fluid connection.
  • the first switching device and the first heat exchanger form an inner part of the first heat transport fluid circuit.
  • the heat management system is preferably set up to (simultaneously) form a first heat transport fluid circuit and a second heat transport fluid circuit. It further comprises the refrigerant cycle device having the first switching device and a second switching device according to any of the respective described embodiments, wherein the first switching device is connected to the first heat-transporting fluid circuit and the second switching device is connected to the second heat-transporting fluid circuit.
  • the second switching device is connected to an outer part of the second heat transport fluid circuit via the third fluid connection and the fourth fluid connection.
  • the second switching device and the second heat exchangers form an inner part of the second heat transport fluid circuit.
  • the thermal management system includes at least one heat sink.
  • the heat management system can emit heat via the heat sink, for example to the vehicle interior (interior of the vehicle) and/or to the environment.
  • the first heat transfer fluid circuit comprises the heat sink or the heat sink can be switched (integrated) into the first heat transfer fluid circuit.
  • the heat management system comprises a number of heat sinks and is set up for a number of operating modes, with the heat sinks being switched (integrated) individually differently into the first heat transport fluid circuit or not depending on the operating mode.
  • “plural” means “at least two”.
  • the thermal management system includes at least one heat source.
  • the heat management system can absorb heat via the heat source, for example from the air for the vehicle interior and/or from the environment.
  • the second heat transport fluid circuit particularly preferably comprises the heat source or the heat source can be switched (integrated) into the second heat transport fluid circuit.
  • the heat management system comprises a number of heat sources and is set up for a number of operating modes, with the heat sources depending on the operating mode being switched (integrated) individually differently into the second heat transport fluid circuit or not.
  • the refrigerant circuit device is particularly preferably set up to extract heat from the second heat transport fluid circuit to pump in the first heat transfer fluid circuit.
  • the first heat transport fluid circuit represents a heat sink and the second heat transport fluid circuit represents a heat source for the refrigerant circuit device.
  • the heat transfer fluid of the first heat transfer fluid circuit and the heat transfer fluid of the second heat transfer fluid circuit can be different.
  • the first heat transfer fluid circuit and the second heat transfer fluid circuit preferably have the same heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid can include water and/or glycol, for example.
  • the heat transport fluid can consist of at least 90% by mass of water and/or glycol.
  • the heat transfer fluid may be (at least substantially) 50% water and 50% glycol by mass, or 50% water and 50% glycol by volume.
  • the thermal management preferably has an HVAC unit.
  • the HVAC unit may have two heat exchangers.
  • the HVAC unit may include an HVAC heat absorber and an HVAC radiator.
  • HVAC is the abbreviation for the English term "heating, ventilation, and air conditioning system”.
  • the HVAC heat absorber may be configured for cooling an interior of the vehicle (a vehicle interior), for example by air directed into the vehicle interior flowing through the HVAC heat absorber, thereby releasing heat to the thermal management system, for example the heat transfer fluid of the first Heat transfer fluid circuit or the second heat transfer fluid circuit.
  • the thermal management system is configured to use the HVAC heat absorber as a heat source for the thermal management system.
  • the heat management ment system can be configured such that the HVAC heat absorber can be integrated or is integrated as a heat source in at least one of the first heat transport fluid circuit and the second heat transport fluid circuit, in particular in the second heat transport fluid circuit.
  • heat is released from the air for the vehicle interior and this heat is transported away by the heat management system. For example, this heat can ultimately be given off to the surroundings of the vehicle.
  • the HVAC radiator may be configured to heat the interior of the vehicle (vehicle cabin), for example by air blown into the vehicle cabin flowing through the HVAC radiator while absorbing heat from the thermal management system, for example the heat transfer fluid of the first heat transfer fluid -Circle or the second heat transport fluid circuit.
  • the thermal management system is set up so that the HVAC radiator can be used as a heat sink for the thermal management system.
  • the thermal management system can be configured such that the HVAC radiator can be or is integrated into at least one of the first heat transport fluid circuit and the second heat transport fluid circuit as a heat sink, in particular into the first heat transport fluid circuit.
  • the heat management system is additionally set up to integrate both the HVAC heat absorber and the HVAC radiator into the first heat transport fluid circuit at the same time, for example in a maximum heating mode.
  • both can be used simultaneously to release heat to the air for the vehicle interior. This enables a very high heating output.
  • the HVAC unit can be made more compact and lighter without sacrificing maximum heat transfer for heating.
  • the HVAC unit with the HVAC heat absorber and an HVAC radiator can have an HVAC switching device which is designed to selectively integrate the HVAC heat absorber into the second heat transport fluid circuit or into the first heat together with the HVAC radiator - to include the metransportfluid circuit.
  • the heat management system is preferably set up to include both the HVAC heat absorber and the HVAC radiator in the second heat transport fluid circuit at the same time, for example in a maximum cooling mode.
  • both can be used simultaneously to absorb heat from the air for the vehicle interior. This enables a very high cooling capacity.
  • the HVAC unit can be made more compact and lighter without sacrificing maximum heat transfer for cooling.
  • the HVAC switching device can be set up to optionally integrate the HVAC radiator into the first heat transport fluid circuit or to integrate it together with the HVAC heat absorber into the second heat transport fluid circuit.
  • the HVAC heat absorber can also be referred to as the first HVAC heat exchanger.
  • the HVAC radiator can also be generally referred to as a second HVAC heat exchanger.
  • the more memorable terms HVAC heat absorber and HVAC radiator will be used throughout this disclosure solely for ease of legibility and distinguishability.
  • the thermal management system preferably includes an interior fan for injecting air into the vehicle interior, the inducted air flowing through the HVAC unit. The blown
  • Air can, for example, have been taken from the environment and/or the vehicle interior (air recirculation mode).
  • the thermal management system has at least one external heat exchanger for exchanging heat with the environment.
  • the external heat exchanger can be designed as a radiator, for example.
  • the heat management system can be set up so that heat transport fluid flows through the external heat exchanger in order to exchange heat with the environment.
  • the outdoor heat exchanger can serve as a heat source (e.g. in heating mode) or as a heat sink (e.g. in cooling mode).
  • the heat management system is set up to use at least one of the following waste heat sources of the vehicle as a heat source in at least one operating mode:
  • the heat management system can be set up to integrate the at least one waste heat source into the second heat transport fluid circuit as a heat source, depending on the operating module.
  • the heat management system is preferably set up to supply heat to at least one of the following components of the vehicle as a heat sink in at least one operating mode:
  • the heat management system can be set up to integrate the at least one component into the first heat transport fluid circuit as a heat sink depending on the operating mode.
  • the heat management system can be set up to integrate the at least one waste heat source as a heat source in the second heat transport fluid circuit.
  • the thermal management system is an indirect thermal management system.
  • the individual internal refrigerant circuits are completed. They are not in fluid communication with the "outside" heat transfer fluids. The above benefits apply accordingly.
  • the above object is also achieved by using a refrigerant cycle device or a thermal management device according to any one of the described embodiments in a vehicle.
  • a vehicle within the meaning of this application preferably means a motor vehicle, such as passenger cars, trucks and buses. It is particularly preferably an electric vehicle or a hybrid vehicle, for example an electrically powered passenger car or a
  • a hybrid vehicle has a combination of an internal combustion engine with at least one electric motor for the traction drive.
  • FIG. 1 shows the structure of a first embodiment of a refrigerant circuit device according to the invention with two independent internal refrigerant circuits, a first switching device for first heat transfer fluid heat exchangers of the refrigerant circuits and a second switching device for second heat transfer fluid heat exchangers of the refrigerant circuits;
  • Fig. 2 shows the refrigerant cycle device from Fig. 1 in a state in which the first switching device switches the first heat exchangers in series between a first fluid connection and a second fluid connection for a first heat transport fluid of a heat management system and in which the second switching device switches the second heat exchangers in series between switches a third fluid port and a fourth fluid port for a second heat transport fluid of the thermal management system;
  • FIG. 3 shows the refrigerant circuit device from FIG. 1 in a state in which the first switching device connects the first heat exchangers in parallel mutually switches between the first fluid port and the second fluid port and in which the second switching device switches the second heat exchangers in parallel between the third fluid port and the fourth fluid port;
  • FIG. 4 shows the structure of a second embodiment of a refrigerant circuit device according to the invention with three internal refrigerant circuits that are independent of one another;
  • FIG. 5 shows the structure of a third embodiment of a refrigerant circuit device according to the invention with four internal refrigerant circuits that are independent of one another;
  • FIG. 6 shows a first embodiment of a thermal management system according to the invention for a passenger car with an electric drive with the refrigerant circuit device from FIG. 1 with additional pumps in a cooling mode;
  • FIG. 7 shows the thermal management system from FIG. 6 in a heat pump mode or heating mode using ambient air, a vehicle battery and power electronics of the vehicle as heat sources;
  • FIG. 8 shows the thermal management system from FIG. 6 in an internal source heating mode using the vehicle battery and the power electronics of the vehicle as heat sources;
  • FIG. 9 shows the thermal management system of FIG. 6 in a reheat mode
  • FIG. 10 shows the thermal management system from FIG. 6 in a pure external cooling mode for cooling the vehicle battery and the electronics
  • FIG 11 shows a second embodiment of a heat management system according to the invention for a passenger car with an electric drive, with the refrigerant circuit device from FIG to switch a second heat transport fluid circuit.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a refrigerant circuit device 1 according to the invention with two independent inner refrigerant circuits 10a, 10b.
  • Each of the refrigerant circuits 10a, 10b has a compressor 11 for compressing the refrigerant of the respective refrigerant circuit 10a, 10b, a first heat exchanger 12, an expansion valve 13 and a second heat exchanger 14.
  • the refrigerant circuit device 1 also has a first switching device 20 for heat transport fluid and a second switching device 40 for heat transport fluid.
  • the refrigerant circuit device 1 can be integrated into a heat management system for a vehicle, as described below by way of example with reference to FIGS. 6 to 11 with reference to heat management systems 300, 400.
  • the first switching device 20 is connected to all first heat exchangers 12 and is used to conduct heat transfer fluid, for example a first heat transfer fluid of the heat management system 300, through the first heat exchanger 12. It has a first fluid connection 21 and a second fluid port 22 on. Heat transport fluid, for example the first heat transport fluid, can flow through the first switching device 20 and the first heat exchanger 12 via the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 .
  • the first heat exchangers 12 each enable the exchange of heat between (the first) heat transport fluid and the refrigerant of the respective refrigerant circuit 10a, 10b.
  • the first fluid connection 21 is used to introduce the first heat transport fluid into the first switching device 20 and the second fluid connection 22 is used to outlet the first heat transport fluid from the first switching device 20.
  • the first switching device 20 is shown in Fig. 6 9 together with the first heat exchangers 12 each an ("inner") part of a heat sink-side, first heat transport fluid circuit 301 of the heat management system 300.
  • the first heat transport fluid circulates in the first heat transport fluid circuit 301.
  • the second switching device 40 is connected to all second heat exchangers 14 and is used to conduct heat transport fluid, for example a second heat transport fluid of the heat management system 300, through the second heat exchanger 14. It has a third fluid connection 41 and a fourth fluid connection 42. Heat transport fluid, for example the second heat transport fluid, can flow through the second switching device 40 and the second heat exchanger 14 via the third fluid connection 41 and the fourth fluid connection 42 .
  • the second heat exchanger 14 enable the exchange of heat between (the second) heat transport fluid and the refrigerant of the respective refrigerant circuit 10a, 10b.
  • the third fluid connection 41 is used to introduce the second heat transport fluid into the second switching device 40 and the fourth fluid connection 42 is used to outlet the second heat transport fluid from the second switching device 40.
  • the second switching device 40 in Fig. 6 to Fig. 9 together with the second heat exchangers each form an ("inner") part of a heat source-side, second heat transport fluid circuit 310 of the heat management system 300.
  • the second heat transport fluid circulates in the second heat transfer fluid circuit 310.
  • first heat transport fluid and the second heat transport fluid serves to simplify the description and does not exclude the first heat transport fluid and the second heat transport fluid being of identical composition.
  • the first heat transfer fluid and the second heat transfer fluid may generally have the same composition or different compositions.
  • the first heat transfer fluid and the second heat transfer fluid preferably have the same composition. For example, they can consist at least essentially (at least 95% by mass) of a water-glycol mixture.
  • the first heat exchangers 12 in the individual refrigerant circuits 10a, 10b are arranged downstream of the compressor 11 and upstream of the expansion valve 13 along a direction of flow of the respective refrigerant. Therefore, the first heat exchanger 12 is used in this example as a heat sink for the respective refrigerant circuit 10a, 10b.
  • the first heat exchangers 12 are "heat sink side" heat exchangers in this sense. They are set up to give off heat from the respective refrigerant circuit 10a, 10b to the first heat transport fluid, which flows through the first changeover device 20.
  • the second heat exchangers 14 are arranged in the individual refrigerant circuits 10a, 10b along the flow direction of the respective refrigerant behind the expansion valve 13 and in front of the compressor 11. In this example, the second heat exchangers 14 therefore serve as a heat source for the respective refrigerant circuit 10a, 10b.
  • the first heat exchangers 14 are "heat source side" heat exchangers in this sense. They are set up to give off heat from the second heat transport fluid, which flows through the second switching device 40, to the refrigerant of the respective refrigerant circuit 10a, 10b.
  • the first switching device 20 is set up to switch the first heat exchangers 12 of the refrigerant circuits 10a, 10b either in series one behind the other or parallel to one another between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22.
  • the first switching device 20 comprises a first device for flow diversion and a second device for flow diversion, here for example a first three-way valve 23 and a second three-way valve 24. There is a direct fluid connection between a B port via a line 25 of the first three-way valve 23 and a B port of the second three-way valve 24.
  • a AB connection of the first three-way valve 23 of the first changeover device 20 is in direct fluid communication (by means of a line 26) with a heat transport fluid outlet of the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a (on the left in FIG. 2).
  • An A port of this first three-way valve 23 is in direct fluid communication (by means of a line 28) with the second fluid port 22.
  • a AB port of the second three-way valve 24 of the first switching device 20 is in direct fluid communication (by means of a line 27) with a heat transport fluid inlet of the first heat exchanger 12 of the second refrigerant circuit 10b (right side in FIG. 2).
  • An A port of this second three-way valve 24 is in direct fluid communication (via a line 29) with the first fluid port 21.
  • a heat transfer fluid inlet of the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a is in direct fluid communication (via a line 31) with the first fluid port 21 and a heat transfer fluid outlet of the first heat exchanger 12 of the second refrigerant circuit 10b is in direct fluid communication (via a line 32). with the second fluid connection 22.
  • the first three-way valve 23, the second three-way valve 24 together with the lines 25, 26, 27 form a switchable direct fluid connection between the two first heat exchangers 12 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b.
  • This established direct fluid connection is shown schematically in FIG. 2 by an arrow 33 .
  • the A connection of the first three-way valve 23 is closed in the first switching device 20 and interrupts or blocks the direct fluid connection between the heat transport fluid outlet of the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a and the second fluid connection 22. Furthermore, the A port of the second three-way valve 24 of the first switching device 20 is closed and interrupts or blocks the direct fluid connection between the heat transport fluid inlet of the first heat exchanger 12 of the second refrigerant circuit 10b and the first fluid port 21 .
  • the first heat exchangers 12 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b for the first heat transport fluid are consequently connected in series between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22.
  • the first heat exchangers 12 of the two refrigerant circuits 10a, 10b follow one another along a flow direction of the first heat transport fluid.
  • the B port of the first three-way valve 23 in the first switching device 20 is closed. Furthermore, the B port of the second three-way valve 24 is closed.
  • the switchable direct fluid connection shown in Fig. 2 (see arrow 33 in Fig. 2) between the heat transport fluid outlet of the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a and the heat transport fluid inlet of the first heat exchanger 12 of the second refrigerant circuit 10b (via the lines 25, 26, 27 and the three-way valves 23, 24) blocked and thus interrupted.
  • the first heat exchangers 12 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b for the first heat transport fluid are consequently connected in parallel between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22.
  • the flow of the first heat transport fluid is divided in the first switching device 20 at a branching point 36 into two partial flows, one of the partial flows flowing only through the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a and another of the partial flows only through the first heat exchanger shear 12 of the second refrigerant circuit 10b flows.
  • the partial streams are then combined again in the first switching device 20 at a branching point 37 .
  • the second switching device 40 is set up to switch the second heat exchangers 14 of the two adjacent or consecutive refrigerant circuits 10a, 10b either in series one behind the other or parallel to one another between the third fluid connection 41 and the fourth fluid connection 42.
  • the second switching device 40 is constructed analogously to the first switching device 20 . It comprises a first device for diverting flow and a second device for diverting flow, here for example a first three-way valve 43 and a second three-way valve 44. Via a line 45 there is a direct fluid connection between a B port of these first three -way valve 43 and a B port of this second three-way valve 44.
  • a AB connection of the first three-way valve 43 of the second changeover device 40 is in direct fluid communication (by means of a line 46) with a heat transport fluid outlet of the second heat exchanger 14 of the first refrigerant circuit 10a (on the left in FIG. 2).
  • An A port of this first three-way valve 43 is in direct fluid communication (by means of a line 48) with the fourth fluid port 42.
  • a AB port of the second three-way valve 44 of the second switching device 40 is in direct fluid communication (by means of a line 47) with a heat transport fluid inlet of the second heat exchanger 14 of the second refrigerant circuit 10b (right side in FIG. 2).
  • the three-way valve 44 is in direct fluid communication with the third fluid port 41 (via a line 49 ).
  • a heat transport fluid inlet of the second heat exchanger 14 of the first refrigerant circuit 10a is in direct fluid communication (via a line 51) with the third fluid port 41 and a heat transport fluid outlet of the second heat exchanger 14 of the second refrigerant circuit 10b is in direct fluid communication (via a line 52). with the fourth fluid connection 42.
  • the first three-way valve 43 and the second three-way valve 44 together with the lines 45, 46, 47 form a switchable direct fluid connection between the two second heat exchangers 14 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b.
  • the A port of the first three-way valve 43 of the second switching device 40 is closed in FIG. 2 and interrupts or blocks the immediate
  • the B port of the first three-way valve 43 of the second switching device 40 is closed in the parallel connection state shown in FIG. 3 . Furthermore, the B port of the second three-way valve 44 is closed.
  • the direct fluid connection shown in Fig. 2 (see arrow 53 in Fig. 2) between the heat transport fluid outlet of the second heat exchanger 14 of the first refrigerant circuit 10a and the heat transport fluid inlet of the second heat exchanger 14 of the last refrigerant circuit 10b (via the lines 45 , 46, 47 and the three-way valves 43, 44) blocked and thus interrupted.
  • the second heat exchangers 14 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b for the second heat transport fluid are consequently connected in parallel between the third fluid connection 41 and the second fluid connection 42.
  • the flow of the second heat transport fluid is divided at a branching point 56 in the second switching device 40 into two partial flows, with one of the partial flows flowing only through the second heat exchanger 14 of the first refrigerant circuit 10a and another of the partial flows only through the second heat exchanger 14 of the second refrigerant circuit 10b flows. Thereafter, these partial streams are brought together again at a branching point 57 in the second switching device 40 .
  • the refrigerant circuit device 1 from Fig. 1 can also switch the first heat exchangers 12 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b for the first heat transport fluid - as shown in Fig. 2 - in series between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 and at the same time the second heat exchangers 14 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b--as shown in FIG. 3--connect parallel to one another between the third fluid connection 41 and the fourth fluid connection 42.
  • the refrigerant circuit device 1 from Fig. 1 can switch the first heat exchangers 12 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b for the first heat transport fluid - as shown in Fig. 3 - parallel to one another between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 and at the same time the second heat exchangers 14 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b--as shown in FIG. 2--connect in series with one another between the third fluid connection 41 and the fourth fluid connection 42.
  • a total of four different overall circuit states are therefore possible.
  • the first switching device 20 can optionally include at least one pump 61 for (the first) heat-transporting fluid.
  • the refrigerant circuit device 1 comprises at least one pump 61 for each of the first heat exchangers 12.
  • the second switching device 40 can optionally include at least one pump 62 for (the second) heat transport fluid.
  • the refrigerant cycle device 1 advantageously comprises at least one pump 62 for each of the second heat exchangers 14.
  • the respective pump 62 as shown in FIG.
  • (the second) heat transport fluid may be inserted immediately before the corresponding second heat exchanger 14, alternatively after it.
  • Fig. 4 shows a second embodiment of a refrigerant circuit device 100 according to the invention with three independent internal refrigerant circuits 10a, 10b, 10c.
  • the same components and assemblies are given the same reference numbers, are constructed identically and have the same function as in the refrigerant circuit device 1 unless otherwise described or is evident from the context.
  • a last refrigerant circuit 10c (on the right in FIG. 4) is constructed like the other two refrigerant circuits 10a, 10b.
  • a first switching device 120 is set up to
  • the first switching device 120 alone thus allows a total of four different switching states. Among other things, it can optionally connect all first heat exchangers 12 in series between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 or connect all first heat exchangers 12 in parallel to one another between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 .
  • the first switching device 120 for the first refrigerant circuit 10a and the adjacent second refrigerant circuit 10b which follow each other comprises a first three-way valve 23 and a second three-way valve 24 whose AB ports (by means of a Line 25) are in direct fluid connection.
  • the first changeover device 120 for the second refrigerant circuit 10b and the adjacent last refrigerant circuit 10c, which follow one another, comprises a further first three-way valve 23 and a further second three-way valve 24.
  • first three-way valve 23 of the first switching device 120 its A port is in direct fluid communication (by means of a further line 28) with the second fluid port 22 and its AB port is in direct fluid communication (by means of a further line 26). with a heat transfer fluid outlet of the first heat exchanger 12 of the second refrigerant circuit 10b.
  • the further first three-way valve 23, the further second three-way valve 24 and the further lines 25, 26, 27 form a further switchable direct fluid connection of the first switching device 120, specifically between the first heat exchangers 12 of the second refrigerant circuit 10b and the last refrigerant circuit 10c.
  • the heat transport fluid inlet of the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a is always in direct fluid connection with the first fluid connection 21, regardless of the switching states of the first switching device 120 (by means of the line 31). Furthermore, a heat transport fluid outlet of the first heat exchanger 12 of the last refrigerant circuit 10c is always in direct fluid connection with the second fluid connection 22, regardless of the switching states of the first switching device 120 (by means of the line 32).
  • all the first three-way valves 23 are connected in parallel (via their A ports) to the second fluid port 22, and all the second three-way valves 24 are connected in parallel (via their A ports). connected to the first fluid port 21 .
  • One of the first three-way valves 23 is connected to the heat transport fluid outlets of the first heat exchangers 12 by means of its AB connection.
  • No first three-way valve is connected only to the heat transport fluid outlet of the first heat exchanger 12 of the last refrigerant circuit 10c.
  • One of the second three-way valves 24 is connected to the heat transport fluid inlets of the first heat exchangers 12 by means of its AB connection.
  • No second three-way valve is connected only to the heat transport fluid inlet of the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a.
  • the B-ports of the first three-way valves 23 are each connected (by means of line 25) to the B-port of the second three-way valve 24, which (by means of its AB-port) to the heat transport fluid inlet of the subsequent Refrigerant circuit 10b or 10c is connected.
  • the second switchover device 140 of the refrigeration cycle device 100 is expanded analogously to the first switchover device 120. A separate, detailed description is therefore dispensed with.
  • the second switching device 140 alone allows a total of four different switching states. Among other things, it can optionally connect all second heat exchangers 14 in series between the third fluid connection 41 and the fourth fluid connection 42 or connect all second heat exchangers 42 in parallel to one another between the third fluid connection 41 and the fourth fluid connection 42 .
  • the refrigeration cycle device 100 in FIG. 4 enables up to sixteen different overall switching states (four switching states of the first switching device 120 times four switching states of the second switching device 140).
  • the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a and the second refrigerant circuit 10b can be connected in series between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22, while the first heat exchanger 12 of the last refrigerant circuit 10c is connected in parallel to the series connection of the other two first heat exchangers 12 between the first fluid port 21 and the second fluid port 22 is connected.
  • the second heat exchanger 14 of the second refrigerant circuit 10b and the third refrigerant circuit 10c can be connected in series between the third fluid connection 41 and the fourth fluid connection 42, while the second heat exchanger 14 of the first refrigerant circuit 10a is connected in parallel to the series connection of the other two second heat exchangers 14 between the third fluid port 41 and the fourth fluid port 42 is connected.
  • Such an overall circuit state can be useful, among other things, when different refrigerants are used in the various refrigerant circuits 10a, 10b, 10c. Different refrigerants can be particularly suitable for different temperatures on the heat source side, different temperatures on the heat sink side and/or different temperature gradients.
  • the refrigerant circuit device 100 shown in FIG. 4 can be expanded in a simple manner by any number of additional refrigerant circuits.
  • any number of center modules MM can simply be inserted between the first refrigerant circuit 10a and the last refrigerant circuit 10c.
  • different refrigerant circuit devices with different numbers of internal refrigerant circuits 10a, 10b, 10c can be implemented in a simple manner.
  • N be a number of center modules MM.
  • the first switching device 120 of the refrigerant circuit device 1 shown in FIG. 4 additionally makes it possible to selectively switch individual, multiple, or all first heat exchangers 12 between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 .
  • the first three-way valve 23 on the left in FIG. 4 (above the first refrigerant circuit 10a) connects its AB port to its B port connects and at the same time the second three-way valve 24 in the middle in Fig. 4 (above the second refrigerant circuit 10b) connects its AB connection to its A connection, then no heat transport fluid can flow from the first fluid connection 21 through the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a flow to the second fluid connection 22 .
  • the first switching device 120 has switched off this first heat exchanger 12 .
  • the first switching device 120 can selectively switch off the first heat exchanger 12 of the second refrigerant circuit 10b.
  • This first heat exchanger 12 is then connected neither in parallel nor in series between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 .
  • the first three-way valve 23 in the middle of Fig. 4 (above the second refrigerant circuit 10b) connects its AB port to its B port, whereas this second three-way valve 24 connects its AB port to its A - Connection and thus with the first fluid port 21 connects.
  • the first switching device 120 can selectively switch off the first heat exchanger 12 of the last refrigerant circuit 10c.
  • This first heat exchanger 12 is then connected neither in parallel nor in series between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 .
  • the first three-way valve 23 in the middle of Fig. 4 (above the second refrigerant circuit 10b) connects its AB port to its A port and thus to the second fluid port 22, whereas the second three-way valve 24 on the right in FIG. 4 (above the last refrigerant circuit 10c) connects its AB connection to its B connection.
  • the second switching device 140 is additionally set up to switch either the second heat exchanger 14 of the first refrigerant circuit 10a, the second heat exchanger 14 of the second refrigerant circuit 10b and/or switch off the second heat exchanger 14 of the last refrigerant circuit 10c.
  • One, several or all of the three-way valves 23, 24, 43, 44 can be designed as a three-way switching valve.
  • One, several or all of the three-way valves 23, 24, 43, 44 can be designed as a mixing valve, in particular as a controllable mixing valve.
  • the invention is not limited to the use of three-way valves.
  • One way of modifying the refrigerant circuit device 100 from FIG. 4 is to replace the two three-way valves 23, 24 of the first switching device 120 in the central module MM with a suitable 6/4-way valve (not shown).
  • the two three-way valves 43, 44 of the second switching device 140 in the center module MM can be replaced by a suitable 6/4-way valve (not shown).
  • Fig. 5 shows a third embodiment of a refrigerant circuit device 200 according to the invention.
  • the refrigerant circuit device 200 from Fig. 5 differs from the refrigerant circuit device 100 from Fig middle modules MM).
  • Second include the switchable direct fluid connections of a first switching device 220 between the first heat exchangers 12 of successive refrigerant circuits 10a, 10b, 10c, 10d instead of two three-way valves 23, 24 each have a 4/2-way valve 223.
  • the switchable direct fluid connections include a second changeover device 240 between the second heat exchangers 14 of successive refrigerant circuits 10a, 10b, 10c, 10d instead of two three-way valves 43, 44 each have a 4/2-way valve 243.
  • the refrigerant circuit device 200 from Fig. 5 corresponds to the refrigerant circuit device 100 from Fig. 4.
  • a first valve connection (by means of a line 226) is connected to a heat transport fluid outlet of the first heat exchanger 12 of one of the successive refrigerant circuits 10a, 10b, 10c
  • a second valve connection is (by means of a line 228) to the second fluid port 22
  • a third valve port is connected (by means of a line 229) to the first fluid port 21
  • a fourth valve port is (by means of a line 227) to the heat transport fluid inlet of the first heat exchanger 12 of the other of the successive refrigerant circuits 10b, 10c, 10d connected.
  • the respective four-way valve 223 connects its first valve port to its fourth port (series connection state).
  • the second valve port and the third valve port can be blocked.
  • it connects its first valve port to its second valve port and its third valve port to its fourth valve port (parallel connection state).
  • a first valve connection (by means of a line 246) is connected to a heat transport fluid outlet of the second heat exchanger 14 of one of the successive refrigerant circuits 10a, 10b, 10c
  • a second valve port is connected (by means of a line 248) to the fourth fluid port 42
  • a third valve port is (by means of a line 249) to the third fluid port 41
  • a fourth valve port is connected (by means of a line 247) to the heat transport fluid inlet of the second heat exchanger 14 of the other of the successive refrigerant circuits 10b, 10c, 10d.
  • the respective four-way valve 243 connects a first valve port to its fourth port (series connection state).
  • the second valve port and the third valve port can be blocked.
  • it connects its first valve port to its second valve port and its third valve port to its fourth valve port (parallel connection state).
  • the use of four-way valves with blocking positions and/or the use of additional blocking valves in the first changeover device 220 enables further switching states in which a flow through one or more of the first heat exchangers 12 with the first Heat transfer fluid is completely blocked. Accordingly, the use of four-way valves with blocking positions and/or the use of additional blocking valves in the second switching device 240 enables further switching states in which the second heat transport fluid is completely blocked from flowing through one or more of the second heat exchangers 14 .
  • FIG. 5 shows the refrigerant circuit device 200 in an overall switching state, in which all first heat exchangers 12 are connected in parallel to one another between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22. while all second heat exchangers 14 are connected in series between the third fluid port 41 and the fourth fluid port 42 .
  • one or more pumps 61 , 62 for (the first and/or second) heat transport fluid can be formed in the refrigerant circuit device 100 in FIG. 4 and refrigerant circuit 200 in FIG. 5 as in the refrigerant circuit device 1 in FIG. 6 (not shown).
  • Fig. 6 shows a first embodiment of a thermal management system 300 according to the invention for a passenger car with an electric drive with the refrigerant circuit device 1 from FIG. 1 with the optional pump devices 61, 62.
  • the thermal management system 300 includes an outdoor heat exchanger 304, an HVAC unit 320, a battery heat exchanger module 330 and an electronic heat exchanger module 340.
  • the external heat exchanger 304 can be designed as a radiator, in particular as a radiator for the exchange between heat transport fluid and ambient air.
  • the HVAC unit includes an HVAC heat absorber 321 for cooling air for a vehicle compartment, an HVAC radiator 323 for heating air for the vehicle compartment, and an air mix door 325 for controlling a proportion of air for the vehicle compartment that the HVAC radiator 323 flows through.
  • the thermal management system 300 is set up to form a first heat transport fluid circuit 301 on the heat sink side with at least one heat sink and a second heat transport fluid circuit 310 on the heat source side with at least one heat source.
  • the thermal management system 300 is very flexible and set up to execute different modes of operation.
  • the heat management is in a cooling mode for cooling the vehicle interior, in Fig. 7 in a heat pump mode for heating the vehicle interior using the ambient air as a heat source as well as on-board heat sources, in Fig. 8 in a heat pump mode for heating the vehicle interior using only the ambient air as a heat source, in Fig. 9 in a post-heating mode and in Fig. 10 a pure outdoor cooling mode.
  • An “inner” part of the first heat transport fluid circuit 301 is formed by the first switching device 20 of the refrigerant cycle device 1 with the first heat exchangers 12 .
  • An “external” part of the first heat transfer fluid circuit 301 is connected to the first fluid port 21 and to the second fluid port 22 and includes a pump 302 for (the first) heat fluid.
  • the external heat exchanger 304 and/or the HVAC unit 320 can be optionally integrated into the first heat transport fluid circuit 301 as a heat sink via a switching device of the first heat transport fluid circuit 301 .
  • the switching device of the first heat transport fluid circuit 301 includes a three-way valve 303 via which the external heat exchanger 304 and the HVAC radiator 323 are connected in parallel to the second fluid connection 22 . If the three-way valve 303 is designed as a mixing valve, the HVAC unit 320 (in particular the HVAC radiator 323) and the outdoor heat exchanger 304 can optionally be integrated into the first heat transport fluid circuit 301 at the same time as heat sinks.
  • An “inner” part of the second heat transport fluid circuit 310 is formed by the second switching device 40 of the refrigerant circuit device 1 with the second heat exchangers 14 .
  • An “outer” part of the second heat transport Fluid circuit 310 is connected to the third fluid port 41 and to the fourth fluid port 42 and includes a pump 311 for (the second) heat transfer fluid.
  • the external heat exchanger 304, the HVAC unit 320 (more precisely, the HVAC heat absorber), a vehicle battery 332 and/or electronics 342 can be integrated as heat source(s) in the second heat transport fluid circuit 301 via a switching device of the second heat transport fluid circuit 310.
  • the switching device of the first heat transport fluid circuit 310 comprises a plurality of flow diversion devices, here for example a plurality of three-way valves 312, 313, 314, 331, 341.
  • One, more or all of the flow diversion devices can optionally enable flow regulation.
  • the switching device of the first heat transport fluid circuit here includes a solenoid valve 329.
  • the battery heat exchanger module 330 includes a device for flow diversion, the vehicle battery 332 and an internal auxiliary circuit with a pump 333 for (the second) heat transport fluid, an electric heater 334 and a check valve 335.
  • the second heat transfer fluid can be selectively routed through the vehicle battery 332 or via a battery bypass 336 to the vehicle battery 332 past.
  • the device for diverting the flow of the battery heat exchanger module 330 is designed as a three-way valve 331, for example.
  • the second heat transfer fluid can also partially flow through the vehicle battery 332 and at the same time partially routed past the vehicle battery 332 via the battery bypass 336 .
  • the switching device of the first heat transport fluid circuit 301 makes it possible to integrate the vehicle battery 332 into the first heat transport fluid circuit 301 if required.
  • the electronics heat exchanger module 340 comprises a device for flow diversion, the electronics 342 and an internal auxiliary circuit with a pump 343 for (the second) heat transport fluid and a check valve 345.
  • the electronics 342 can comprise one or more power electronics, for example power electronics for an electric motor of the vehicle and/or power electronics for charging the vehicle battery 332.
  • the switching device of the second heat transport fluid circuit 310 more precisely through the device for redirecting the flow of the electronic heat exchanger module 340, the second heat transport fluid can be switched through the electronics 342 or be routed past the electronics 342 via an electronics bypass 346 .
  • the device for diverting the flow of the battery heat exchanger module 330 is designed as a three-way valve 331, for example.
  • the second heat transport fluid can also be routed partially through the electronics 342 and partially via the electronics bypass 346 past the electronics 342 at the same time.
  • the switching device of the first heat transport fluid circuit 301 makes it possible to integrate the electronics 342 into the first heat transport fluid circuit 301 if required.
  • the electronic heat exchanger module 340 is generally optional.
  • the HVAC heat absorber 321 is integrated into the second heat transport fluid circuit 310 . More specifically, the second heat transport fluid flows through the HVAC heat absorber 321 . Air introduced into the vehicle interior passes through the HVAC heat absorber 321 beforehand. There it gives off heat to the second heat transport fluid. This cools the air.
  • the HVAC heat absorber 321 serves as a heat source for the second heat transport fluid circuit 310 and thus for the refrigerant device 1. The air can be air from the outside (fresh air) and/or air from the vehicle interior (recirculated air).
  • the second heat transport fluid transports the absorbed heat into the refrigerant circuit device 1, more precisely via the second switching device 40 into at least one of the second heat exchangers 14. There the heat is pumped through the respective refrigerant circuit 10a, 10b to the respective first heat exchanger 12. There, the first heat transport fluid absorbs the heat.
  • the outdoor heat exchanger 304 is (only) integrated into the first heat transport fluid circuit 301 .
  • the first heat transport fluid transports heat from the first heat exchangers 12 to the outdoor heat exchanger 304. Heat is released to the ambient air via the outdoor heat exchanger 304.
  • the outdoor heat exchanger 304 serves as a heat sink here.
  • the external heat exchanger 304, the vehicle battery 332 and the electronics 342 are integrated into the second heat transport fluid circuit 310 as heat sources. Furthermore, the HVAC unit 320 as
  • the first heat transport fluid flows through the HVAC radiator 323.
  • the air mix damper 325 is adjusted so that all of the air for the vehicle interior which flows through the HVAC unit 320 flows through the HVAC radiator 323 in order to enable good heat transfer.
  • the HVAC unit 320 here also includes an HVAC switching device that makes it possible, in addition to the HVAC radiator 323, to also integrate the HVAC heat absorber 321 for heating the air for the vehicle interior as a heat sink in the first heat transport fluid circuit 301.
  • HVAC switching device includes a three-way valve 24 and a solenoid valve 322.
  • the HVAC switching device is configured to connect the HVAC heat absorber 321 and the HVAC radiator 323 in series for heat transport fluid.
  • the HVAC switching device is also set up to use the HVAC radiator 323 in addition to the HVAC heat absorber 321 to cool the air for the vehicle interior, for example by the HVAC switching device using the HVAC radiator 323 in addition to the HVAC heat absorber 321 in the second heat transport fluid circuit 310 incorporates.
  • the thermal management system works as a heat pump in order to pump heat from the outside air, the vehicle battery 332 and the electronics 342 into the vehicle interior via the refrigerant circuit device 1 .
  • a temperature sensor can be arranged upstream of the HVAC radiator 323 in the direction of flow, embodied here as a PTC sensor 306.
  • PTC stands for the English term "Positive Temperature Coefficient Thermistor” and designates a PTC thermistor.
  • the heating mode in FIG. 8 corresponds to the heating mode shown in FIG.
  • FIG. 9 shows the thermal management system 300 in the post-heat mode.
  • the air for the vehicle interior is first cooled by the HVAC heat absorber 321 in the HVAC unit 320 . Humidity can condense in the process. Thereafter, the air is guided through the HVAC radiator 323 by means of the air mix door 325 .
  • the HVAC radiator 323 reheats the air. At the same time, the relative humidity drops.
  • the reheat mode ensures good dehumidification of the air for the vehicle interior. Thus, for example, the fogging of vehicle windows can be reduced or prevented.
  • the HVAC heat absorber 321 is included as a heat source in the second heat transfer fluid circuit 310 and the HVAC radiator 323 is included as a heat sink in the first heat transfer fluid circuit 301 .
  • the vehicle battery 332 and/or the electronics 342 can be switched on in FIG. 9 as additional heat sources in the second heat transport fluid circuit 310 .
  • the first heat exchangers 12 are optionally switched in parallel or in series between the first fluid port 21 and the second fluid port 22 by the first switching device 20 .
  • the second heat exchangers 14 can be selectively connected in parallel or in series between the third fluid port 41 and the fourth fluid port 42 by the second switching device 40 .
  • the second refrigerant circuit 10b can optionally not be operated at all, be operated with a different capacity than or with the same capacity as the first refrigerant circuit 10a.
  • the second heat transfer fluid circuit 310 includes a valve (designed here as a three-way valve 350) by means of which the inner part of the second heat transfer fluid circuit 310 can be blocked.
  • FIG. 10 shows thermal management system 300 of FIG. 6 in an external cooling-only mode.
  • the second heat transport fluid circulates only in the outer part of the second heat transport fluid circuit 310.
  • the switching device of the second heat transport fluid circuit 310 also ensures that the second heat transport fluid flows through the external heat exchanger 304 to release heat and also through the vehicle battery 332 and/or the electronics 342 flows through to absorb heat. This mode allows for the vehicle battery 332 and/or electronics 342 to be easily, efficiently, and effectively cooled by releasing heat to the surrounding air.
  • the first heat transport fluid circuit 301 and the refrigerant cycle device 1 are preferably turned off in the outdoor cooling-only mode.
  • the thermal management system 300 may include the refrigerant cycle device 100 shown in FIG. 4 or the refrigerant cycle device 200 shown in FIG. 5 .
  • FIGS. 6 to 10 Not all circuit options of the thermal management system 300 are shown in FIGS. 6 to 10 .
  • the second heat transfer fluid in the battery heat exchanger module 330 instead of only through the battery bypass 336 completely or partially through the vehicle battery 332 if the vehicle battery 332 is also to be cooled.
  • the second heat transport fluid in the electronics heat exchanger module 340 can be passed entirely or partially through the electronics 342 instead of only through the electronics bypass 346 if the electronics 342 are also to be cooled.
  • FIG. 11 shows a second embodiment of a heat management system 400 according to the invention for a passenger car with an electric drive. Deviating from the heat management system 300 from FIGS. 5 to 10, the refrigerant circuit 100 from FIG. 4 is integrated here.
  • a switching device of a second heat transport fluid circuit 410 also offers the possibility of integrating a battery heat exchange unit 430 and an electronics heat exchange unit 440 either in parallel or in series in the second heat transport fluid circuit 410 .
  • the switching device of the second heat transport fluid circuit 410 in FIG. 11 has additional valves, here by way of example two additional three-way valves 451, 452 in the form of mixing valves.
  • the heat management system 400 shown in FIG. 11 has the same structure as the heat management system 300 shown in FIGS. 6 to 10. The same components are provided with the same reference numbers.
  • the thermal management system 400 is shown in an internal source heating mode using the vehicle battery and power electronics of the vehicle as heat sources.
  • the vehicle battery 332 and the electronics 342 are not connected in series here one behind the other, but in parallel to one another in the second heat transport fluid circuit. Therefore, the second heat transport fluid flowing into the electronics 342 (at least substantially) the same temperature as the second heat transfer fluid entering the vehicle battery 332 .
  • the thermal management system 400 shown in FIG. 11 can be operated in a large number of different operating modes.
  • the thermal management system 300 and the thermal management system 400 can include additional modules that are not shown, for example at least one seat climate control module. Similar to the battery heat exchanger module 330, 430 and the electronics heat exchanger module 340, 440, it can be provided that the individual modules can be connected in parallel, in series and/or partially in parallel in the first heat transport fluid circuit 301 and/or in the second heat transport fluid circuit 310, 410 can be switched. Partially parallel means that partial flows of the heat transport fluid are each passed in parallel through different modules and that at least one partial flow is passed through at least two of the modules in series.
  • the present invention allows a very flexible operation of the respective refrigerant circuit 1, 100, 200.
  • the adjustment of the first switching device 20, 120, 220 and / or the second switching device 40, 140, 240 and mutually directly independent operation of the inner refrigerant circuits 10a, 10b, 10c, 10d also enables high efficiency under a wide variety of power requirements, operating modes and operating conditions.

Abstract

The invention relates to a refrigerant circuit device (1) for a heat management system for a vehicle, which heat management system transports heat by means of at least one heat transport fluid. It comprises at least two inner refrigerant circuits (10a, 10b) which in each case have a first heat exchanger (12) and a second heat exchanger (14) for the exchange of heat between the respective refrigerant circuit. In order to make more flexible heat management and higher thermodynamic efficiency for the heat management in vehicles possible, the refrigerant circuit device (1) has a first switchover device (20) which is connected to the first heat exchangers (12) with a first fluid connector (21) and a second fluid connector (22) for conducting heat transport fluid through the first heat exchangers (12), which first switchover device (20) is configured to switch the first heat exchangers (12) selectively in series sequentially or parallel to one another between the first fluid connector (21) and the second fluid connector (22).

Description

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Kältemittelkreislaufvorrichtung mit mehreren inneren Kältemittelkreisläufen Refrigerant cycle device having multiple internal refrigerant circuits
Die Erfindung betrifft eine Kältemittelkreislaufvorrichtung für ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug, wobei das Wärmemanagementsystem Wärme mittels zumindest einem Wärmetransportfluids transportiert. Die Erfindung betrifft ferner ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug mit einer solchen Kältemittelkreislaufvorrichtung. The invention relates to a refrigerant circuit device for a heat management system for a vehicle, the heat management system transporting heat by means of at least one heat transport fluid. The invention also relates to a heat management system for a vehicle with such a refrigerant circuit device.
Ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug umfasst in seiner Grundform als Klimatisierungssystem einen Kältemittelkreislauf mit einem Kompressor, einem Expansionsventil, einem ersten Wärmetauscher und einem zweiten Wärmetauscher. Durch den Kältemittelkreislauf zirkuliert ein Kältemittel. Das Wärmemanagementsystem kann beispielsweise einem Kühlmodus so betrieben werden, dass einem Fahrzeuginnenraum mittels des zweiten Wärmetauschers Wärme entnommen wird und mittels des ersten Wärmetauschers Wärme an eine (äußere) Umgebung abgeben wird. Dadurch wird der Fahrzeuginnenraum gekühlt. Umgekehrt kann das Wärmemanagementsystem in einem Heizmodus so betrieben werden, dass mittels des ersten Wärmetauschers Wärme aus der äußeren Umgebung aufgenommen wird und mittels des zweiten Wärmetauschers Wärme in den Fahrzeuginnenraum abgegeben wird. Dadurch wird der Fahrzeuginnenraum beheizt. In its basic form as an air conditioning system, a heat management system for a vehicle comprises a refrigerant circuit with a compressor, an expansion valve, a first heat exchanger and a second heat exchanger. A refrigerant circulates through the refrigerant circuit. The thermal management system can be operated, for example, in a cooling mode such that heat is removed from a vehicle interior by means of the second heat exchanger and heat is released to an (external) environment by means of the first heat exchanger. This cools the vehicle interior. Conversely, the thermal management system can be operated in a heating mode such that heat is absorbed from the external environment by means of the first heat exchanger and heat is released into the vehicle interior by means of the second heat exchanger. This heats the vehicle interior.
Das Klimatisierungssystem kann als direktes, indirektes oder kombiniertes Klimatisierungssystem konzipiert sein. The air conditioning system can be designed as a direct, indirect or combined air conditioning system.
US 2013/0152611 A1 zeigt zunächst ein direktes Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug mit einem Kompressor, einem inneren Kondensator, einem inneren Wärmetauscher, einem äußeren Wärmetauscher und Expansionsventilen. Der innere Wärmetauscher kann beispielsweise ein Verdampfer sein und der äußere Wärmetauscher kann beispielsweise ein Kondensor, Gaskühler oder Verdampfer
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sein. Bei diesem direkten Klimatisierungssystem findet mittels des inneren Wärmetauschers ein direkter Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Luft für den Fahrzeuginnenraum statt. Ebenso findet mittels des äußeren Wärmetauschers ein direkter Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Umgebungsluft (Außenluft) statt. Der gezielte Wärmetransport zwischen Wärmesenke und Wärmequelle erfolgt daher ausschließlich mittels des Kältemittels. In einer Modifikation ermöglicht ein zusätzlicher Wärmetauscher den Austausch von Wärme mit einem zusätzlichen Fluidkreis, der eine zusätzliche Wärmequelle oder Wärmesenke umfasst, beispielsweise einen Kühler eines Elektromotors oder einer Batterie des Fahrzeugs. Das Fluid des zweiten Fluidkreis ist beispielsweise Wasser. Diese Modifikation zeigt also ein kombiniertes Klimatisierungssystem, in welchem die zusätzliche Wärmequelle oder Wärmesenke Wärme nicht unmittelbar mit dem Kältemittel austauscht, sondern indirekt über das Wasser des zusätzlichen Fluidkreises.
US 2013/0152611 A1 first shows a direct air conditioning system for a vehicle with a compressor, an interior condenser, an interior heat exchanger, an exterior heat exchanger and expansion valves. The inner heat exchanger can be an evaporator, for example, and the outer heat exchanger can be a condenser, gas cooler or evaporator, for example
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be. In this direct air conditioning system, a direct heat exchange between the refrigerant and the air for the vehicle interior takes place by means of the internal heat exchanger. A direct heat exchange between the refrigerant and the ambient air (outside air) also takes place by means of the external heat exchanger. The targeted transfer of heat between the heat sink and the heat source is therefore carried out exclusively by means of the refrigerant. In a modification, an additional heat exchanger enables the exchange of heat with an additional fluid circuit comprising an additional heat source or heat sink, for example a radiator of an electric motor or a battery of the vehicle. The fluid of the second fluid circuit is water, for example. This modification thus shows a combined air conditioning system in which the additional heat source or heat sink does not exchange heat directly with the refrigerant, but indirectly via the water of the additional fluid circuit.
EP 3 118 035 A1 beschreibt eine Temperatureinstellvorrichtung für ein Elektrofahrzeug. Es handelt sich um ein indirektes System mit Kältemittelkreislauf, einem Niedrigtemperatur-Wasserkreislauf und einem Hochtemperatur-Wasserkreislauf. EP 3 118 035 A1 describes a temperature adjustment device for an electric vehicle. It is an indirect system with a refrigerant circuit, a low-temperature water circuit and a high-temperature water circuit.
In US 2008/0196877 A1 ist ein Heiz-, Ventilierungs- und Klimatisierungssystem zum Heizen und Kühlen eines Passagierraums eines Fahrzeugs beschrieben. In einem Primärkreis verdichtet ein Kompressor ein Hochdruck-Kältemittel. Über einen Wärmetauscher wird Wärme zwischen dem Primärkreis und einem Sekundärkreis ausgetauscht. Der Sekundärkreislauf ist ein Niederdruck-Flüssigkeitskreis. US 2008/0196877 A1 describes a heating, ventilation and air conditioning system for heating and cooling a passenger compartment of a vehicle. In a primary circuit, a compressor compresses high-pressure refrigerant. Heat is exchanged between the primary circuit and a secondary circuit via a heat exchanger. The secondary circuit is a low-pressure liquid circuit.
Kältemittelsystem für Fahrzeuge sind üblicherweise so ausgelegt, dass sie einen sehr hohen bis sehr niedrigen Leistungsbedarf abdecken.
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Refrigerant systems for vehicles are usually designed in such a way that they cover very high to very low power requirements.
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Bei allen oben genannten Lösungen wird jeweils ein einziger, zentraler Kältemittelkreislauf genutzt, um unterschiedliche Kühl- und Heizanforderungen unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen oder gar Betriebsmodi abzudecken. Um auch hohe Leistungsanforderungen erfüllen zu können, muss der Kältemittelkreislauf entsprechend leistungsfähig ausgelegt sein. Beispielsweise wird bei einem Elektrofahrzeug während eines Schnellladevorgangs einer Fahrzeugbatterie an einer Schnellladestation eine sehr große Kühlleistung benötigt, da während des Schnellladevorgangs in kurzer Zeit eine große Wärmemenge abtransportiert werden muss. Dieser Aspekt muss bei der Auslegung aller Komponenten des Kältemittelsystems berücksichtigt werden. All of the above solutions use a single, central refrigerant circuit to cover different cooling and heating requirements under different operating conditions or even operating modes. In order to also be able to meet high performance requirements, the refrigerant circuit must be designed with correspondingly high performance. For example, in an electric vehicle, a very high cooling capacity is required during a rapid charging process of a vehicle battery at a rapid charging station, since a large amount of heat has to be removed in a short time during the rapid charging process. This aspect must be taken into account when designing all components of the refrigerant system.
Im Betrieb wird die Maximalleistung des Kältemittelkreislaufs typischerweise nur selten benötigt. Der Kältemittelkreislauf wird überwiegend im Teillastbereich betrieben. Im Teillastbereich ist die Effizienz allerdings nicht optimal. Das führt zu einem erhöhten Energieverbrauch im Teillastbereich verglichen mit dem hypothetischen Fall, dass der Kältemittelkreislauf gezielt auf die entsprechende Leistung ausgelegt wäre. Bei Elektrofahrzeugen führt der erhöhte Energieverbrauch des Kältemittelkreislaufs zu einer geringeren Gesamt-Effizienz und Reichweite. During operation, the maximum capacity of the refrigerant circuit is typically only rarely required. The refrigerant circuit is mainly operated in the partial load range. In the partial load range, however, the efficiency is not optimal. This leads to increased energy consumption in the partial load range compared to the hypothetical case that the refrigerant circuit would be specifically designed for the corresponding performance. In electric vehicles, the increased energy consumption of the refrigerant circuit leads to lower overall efficiency and range.
Außerdem muss der Kompressor des zentralen Kältemittelsystems stets gegen den gesamten Temperaturunterschied (eine Differenz zwischen den Temperaturen von Wärmesenke und Wärmequelle) arbeiten. In addition, the compressor of the central refrigeration system must always work against the total temperature difference (a difference between the temperatures of the heat sink and the heat source).
DE 10 2011 015 151 A1 beschreibt einen Wärmepumpenkreislauf, der typischerweise für eine Fahrzeugklimaanlage eines Hybridfahrzeugs genutzt wird. Es wird ein elektrisch betriebener Kompressor von einem zweistufigen Verstärkungstyp verwendet. Er weist einen ersten Kompressionsmechanismus und einen zweiten Kompressionsmechanismus auf, die unmittelbar hintereinander in Reihe geschaltet sind. Wenn die Fahrzeugklimaanlage in einem Wärmepumpenmodus zum Hei-
Figure imgf000006_0001
zen betrieben wird, strömt ein von einem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher geheiztes Kältemittel in eine Mitteldrucköffnung des zweistufigen Kompressors. Die Mitteldrucköffnung ist zwischen dem ersten Kompressionsmechanismus und dem zweiten Kompressionsmechanismus angeordnet. Durch Einstellung eines Drucks eines Mitteldruck-Kältemittels auf einen Wert nahe der Wurzel des Produkts eines Drucks des Hochdruck-Kältemittels und eines Drucks des Niederdruck-Kältemittels wird ein hoher Leistungskoeffizient (abgekürzt "COP" für engl. "coefficient of performance") erreicht. In einem Kühlmodus strömt das Fluid durch einen Ansauganschluss, der strömungsaufwärts des ersten Kompressionsmechanismus angeordnet ist, in den Kompressor, nicht jedoch durch dir Mitteldrucköffnung.
DE 10 2011 015 151 A1 describes a heat pump cycle that is typically used for a vehicle air conditioning system of a hybrid vehicle. An electrically driven compressor of a two-stage boost type is used. It has a first compression mechanism and a second compression mechanism which are connected in series in immediate succession. When the vehicle air conditioner is in a heat pump mode for heating
Figure imgf000006_0001
zen, a refrigerant heated by a water-refrigerant heat exchanger flows into a medium-pressure port of the two-stage compressor. The intermediate pressure port is located between the first compression mechanism and the second compression mechanism. By setting a pressure of an intermediate-pressure refrigerant to a value close to the square root of the product of a pressure of the high-pressure refrigerant and a pressure of the low-pressure refrigerant, a high coefficient of performance (abbreviated "COP" for English. "Coefficient of performance") is achieved. In a cooling mode, fluid flows into the compressor through a suction port located upstream of the first compression mechanism, but not through the intermediate pressure port.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein flexibleres Wärmemanagement und eine höhere thermodynamische Effizienz für das Wärmemanagement in Fahrzeugen zu ermöglichen. The object of the present invention is to enable more flexible heat management and higher thermodynamic efficiency for heat management in vehicles.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Kältemittelkreislaufvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . The above object is achieved by a refrigerant cycle device having the features of claim 1 .
Die Kältemittelkreislaufvorrichtung ist geeignet für eine für ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug, wobei das Wärmemanagementsystem Wärme mittels zumindest eines (ersten) Wärmetransportfluids transportiert. The refrigerant cycle device is suitable for a thermal management system for a vehicle, wherein the thermal management system transports heat by means of at least one (first) heat transport fluid.
Die Kältemittelkreislaufvorrichtung weist mindestens zwei in sich abgeschlossene, innere Kältemittelkreisläufe auf, wobei die Kältemittelkreisläufe jeweilsThe refrigerant circuit device has at least two self-contained, internal refrigerant circuits, the refrigerant circuits each
- einen ersten Wärmetauscher zum Austausch von Wärme zwischen dem jeweiligen Kältemittelkreislauf und (dem ersten) Wärmetransportfluid und - A first heat exchanger for exchanging heat between the respective refrigerant circuit and (the first) heat transport fluid and
- einen zweiten Wärmetauscher zum Austausch von Wärme zwischen dem jeweiligen Kältemittelkreislauf und (dem ersten Wärmetransportfluid oder einem zweiten) Wärmetransportfluid
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umfassen und zum Pumpen von Wärme zwischen dem zweiten Wärmetauscher und dem ersten Wärmetauscher eingerichtet sind.
- A second heat exchanger for exchanging heat between the respective refrigerant circuit and (the first heat transport fluid or a second) heat transport fluid
Figure imgf000007_0001
comprise and are arranged to pump heat between the second heat exchanger and the first heat exchanger.
Die Kältemittelkreislaufvorrichtung umfasst ferner eine an die ersten Wärmetauscher angeschlossene erste (Wärmetransportfluid-)Umschaltvomchtung mit einem ersten Fluidanschluss und einem zweiten Fluidanschluss zur Durchleitung von (dem ersten) Wärmetransportfluid durch die ersten Wärmetauscher. The refrigerant cycle device also includes a first (heat transport fluid) switching device connected to the first heat exchanger and having a first fluid connection and a second fluid connection for conducting (the first) heat transport fluid through the first heat exchanger.
Die erste Umschaltvorrichtung ist dazu eingerichtet, die ersten Wärmetauscher der mindestens zwei Kältemittelkreisläufe wahlweise in Reihe hintereinander oder parallel zueinander zwischen den ersten Fluidanschluss und den zweiten Fluidanschluss zu schalten. The first switching device is set up to switch the first heat exchangers of the at least two refrigerant circuits either in series one behind the other or in parallel to one another between the first fluid connection and the second fluid connection.
Die Kältemittelkreislaufvorrichtung erlaubt es, die mindestens zwei Kältemittelkreisläufe in Abhängigkeit von der benötigten Leistung, den Betriebsbedingungen und/oder der Betriebsmodi unterschiedlich zu schalten bzw. von Wärmetransportfluid durchströmen zu lassen. Das ermöglicht einen besonders hohen Wirkungsgrad für unterschiedliche Leistungsanforderungen, Betriebsbedingungen und Betriebsmodi. Die Kältemittelkreislaufvorrichtung erlaubt ein flexibleres Wärmemanagement und eine höhere thermodynamische Effizienz. Die Betriebsbedingungen können beispielweise eine Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Umgebung, eine Temperatur und Luftfeuchtigkeit in einem Fahrzeuginnenraum, ein Temperaturgefälle zwischen dem Fahrzeuginnenraum und der Umgebung, ein Wärmeeintrag in den Fahrzeuginnenraum (beispielsweise durch Sonneneinstrahlung und/oder Fahrzeuginsassen), eine Abwärme des Fahrzeugs (bspw. durch eine Batterie, eine Elektronik und/oder einen Verbrennungsmotor des Fahrzeugs) einschließen. The refrigerant circuit device allows the at least two refrigerant circuits to be switched differently depending on the required power, the operating conditions and/or the operating modes or to allow heat transport fluid to flow through them. This enables a particularly high level of efficiency for different performance requirements, operating conditions and operating modes. The refrigeration cycle device allows for more flexible thermal management and higher thermodynamic efficiency. The operating conditions can be, for example, a temperature and humidity of the environment, a temperature and humidity in a vehicle interior, a temperature gradient between the vehicle interior and the environment, heat input into the vehicle interior (e.g. due to solar radiation and/or vehicle occupants), waste heat from the vehicle (e.g. by a battery, electronics and/or an internal combustion engine of the vehicle).
Wie oben beschrieben sind die jeweiligen Kältemittelkreisläufe zum Pumpen von Wärme zwischen dem (jeweiligen) zweiten Wärmetauscher und dem (jeweiligen)
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ersten Wärmetauscher eingerichtet. Das kann bedeuten, die jeweiligen Kältemittelkreisläufe sind
As described above, the respective refrigerant circuits for pumping heat between the (respective) second heat exchanger and the (respective)
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set up the first heat exchanger. This can mean the respective refrigerant circuits are
- zum Pumpen von Wärme von dem zweiten Wärmetauscher zu dem ersten Wärmetauscher eingerichtet oder - Set up for pumping heat from the second heat exchanger to the first heat exchanger or
- zum Pumpen von Wärme von dem ersten Wärmetauscher zu dem zweiten Wärmetauscher eingerichtet oder - Set up for pumping heat from the first heat exchanger to the second heat exchanger or
- (umschaltbar) zum Pumpen von Wärme wahlweise von dem zweiten Wärmetauscher zu dem ersten Wärmetauscher oder von dem ersten Wärmetauscher zu dem zweiten Wärmetauscher eingerichtet. - Set up (switchable) for pumping heat either from the second heat exchanger to the first heat exchanger or from the first heat exchanger to the second heat exchanger.
Im Folgenden kann ohne Beschränkung der Allgemeinheit davon ausgegangen, dass die Kältemittelkreisläufe (zumindest) zum Pumpen von Wärme von dem zweiten Wärmetauscher zu dem ersten Wärmetauscher eingerichtet sind. In the following it can be assumed without loss of generality that the refrigerant circuits are set up (at least) for pumping heat from the second heat exchanger to the first heat exchanger.
Die einzelnen inneren Kältemittelkreisläufe sind in sich abgeschlossen. Dadurch sind die einzelnen Kältemittelkreisläufe einfach aufgebaut, robust und zuverlässig. Die Kältemittelkreisläufe bleiben kompakt. Dadurch sind die Strömungswiderstände in den einzelnen Kältemittelkreisläufen klein. Viele Kältemittel sind aufwendig herzustellen, teuer, aufwendig zu entsorgen, umweltschädlich und/oder brennbar. Da die einzelnen Kältemittelkreisläufe abgeschlossen sind, wird nur eine minimale Menge des jeweiligen Kältemittels benötigt. Zudem müssen Kältemittelkreisläufe typischerweise hohen Innendrücken durch das Kältemittel standhalten können. Entsprechend aufwendig, solide und schwer müssen Kältemittelkreisläufe gebaut sein. Da die einzelnen Kältemittelkreisläufe hier abgeschlossen sind, bleiben der Materialaufwand, der Bauraum und das Gewicht dennoch überschaubar. The individual internal refrigerant circuits are self-contained. As a result, the individual refrigerant circuits have a simple structure, are robust and reliable. The refrigerant circuits remain compact. As a result, the flow resistances in the individual refrigerant circuits are small. Many refrigerants are difficult to produce, expensive, difficult to dispose of, harmful to the environment and/or flammable. Since the individual refrigerant circuits are closed, only a minimal amount of each refrigerant is required. In addition, refrigerant circuits typically have to be able to withstand high internal pressures caused by the refrigerant. Refrigerant circuits have to be built in a correspondingly complex, solid and heavy manner. Since the individual refrigerant circuits are closed here, the cost of materials, installation space and weight remain manageable.
Gerade beim Einsatz der Kältemittelkreislaufvorrichtung in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Personenkraftwagen oder einem Lastkraftwagen, sorgen die
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genannten Vorteile für weitere, sekundäre positive Effekt, beispielsweise für einen verringerten Energie- bzw. Kraftstoffverbrauch beim Fahren, ein höheres Leistungsgewicht und bessere Fahrleistungen. Folglich ist die Kältemittelkreis- laufvorrichtung besonders effizient und umweltschonend. Zudem wird durch den Aufbau mit einzelnen, abgeschlossenen inneren Kältemittelkreisläufen die Wartung vereinfacht. Alle übrigen Teile des Wärmemanagementsystem können gewartet, repariert und/oder ausgetauscht werden, ohne die Kältemittel in den Kältemittelkreisläufen ablassen zu müssen. Selbst wenn einer der Kältemittelkreisläufe selbst einer Wartung oder Reparatur bedarf, muss nur das Kältemittel aus dem betroffenen Kältemittelkreislauf abgelassen werden.
Especially when using the refrigerant circuit device in a vehicle, such as a car or a truck, ensure the
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mentioned advantages for further, secondary positive effects, for example for reduced energy or fuel consumption when driving, a higher power-to-weight ratio and better driving performance. Consequently, the refrigerant circuit device is particularly efficient and environmentally friendly. In addition, the structure with individual, closed internal refrigerant circuits simplifies maintenance. All other parts of the thermal management system can be serviced, repaired and/or replaced without having to drain the refrigerants in the refrigerant circuits. Even if one of the refrigerant circuits itself requires maintenance or repair, only the refrigerant from the affected refrigerant circuit needs to be drained.
Außerdem vereinfacht die vorliegende Erfindung die Miniaturisierung der Käl- temittelkreislaufvorrichtung selbst und insbesondere von komplexeren Wärmemanagementsystemen. Die einzelnen Kältemittelkreisläufe und deren Element können sehr klein, leicht und effizient sein. Der modulare Aufbau ermöglicht eine einfache, exakte und kostengünstige Anpassung an unterschiedlichste Gegebenheiten. In addition, the present invention facilitates the miniaturization of the refrigeration cycle device itself, and particularly of more complex thermal management systems. The individual refrigerant circuits and their element can be very small, light and efficient. The modular design enables simple, precise and cost-effective adaptation to a wide variety of conditions.
Die jeweiligen Kältemittelkreisläufe können beispielsweise als Kompressionswärmepumpe, als Absorptionswärmepumpe, als Adsorptionswärmepumpe, als elekt- rokalorische Wärmepumpe oder als magnetokalorische Wärmepumpe ausgeführt sein. Die einzelnen Kältemittelkreisläufe können im Allgemeinen voneinander unterschiedlich ausgebildet sein. The respective refrigerant circuits can be designed, for example, as a compression heat pump, as an absorption heat pump, as an adsorption heat pump, as an electrocaloric heat pump or as a magnetocaloric heat pump. The individual refrigerant circuits can generally be designed differently from one another.
Bevorzugt weist jeder der Kältemittelkreisläufe jeweils (mindestens) eine Zirkulie- rungsvorrichtung zur Zirkulation des Kältemittels in diesem Kältemittelkreislauf auf. Die Zirkulierungsvorrichtung kann beispielsweise einen Kompressor (im Falle einer Kompressionswärmepumpe), eine Pumpe und/oder einen beheizten Verdampfer (Absorptionssystem) umfassen.
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Each of the refrigerant circuits preferably has (at least) one circulation device for circulating the refrigerant in this refrigerant circuit. The circulating device may, for example, comprise a compressor (in the case of a compression heat pump), a pump and/or a heated evaporator (absorption system).
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Gemäß einem weiteren Aspekt weist jeder der Kältemittelkreisläufe jeweils mindestens ein Expansionsventil auf. Unterschiedliche Kältemittelkreisläufe können im Allgemeinen unterschiedliche Expansionsventile aufweisen. Das jeweilige Expansionsventil kann ungeregelt oder geregelt sein. Das jeweilige Expansionsventil kann beispielsweise ein Kapillarrohr und/oder ein thermostatisches Expansionsventil umfassen. Das thermostatische Expansionsventil kann insbesondere als Blockventil ausgeführt sein. According to a further aspect, each of the refrigerant circuits has at least one expansion valve. Different refrigerant circuits can generally have different expansion valves. The respective expansion valve can be uncontrolled or controlled. The respective expansion valve can, for example, comprise a capillary tube and/or a thermostatic expansion valve. The thermostatic expansion valve can be designed in particular as a block valve.
Besonders bevorzugt umfassen die Kältemittelkreisläufe jeweils Particularly preferably, the refrigerant circuits each include
- einen Kompressor zur Zirkulation des jeweiligen Kältemittels des Kältemittelkreislaufs und - A compressor for the circulation of the respective refrigerant of the refrigerant circuit and
- ein Expansionsventil. - an expansion valve.
Die Kältemittelkreisläufe sind also jeweils als Kompressionswärmepumpen ausgeführt. Kompressionswärmepumpen sind zuverlässig und ermöglichen eine hohe Leistung, insbesondere bezogen auf ihre Abmessungen und ihr Gewicht. Sie sind deshalb für den Einsatz in Fahrzeugen besonders gut geeignet. The refrigerant circuits are each designed as compression heat pumps. Compression heat pumps are reliable and allow high performance, especially in relation to their dimensions and weight. They are therefore particularly suitable for use in vehicles.
Im jeweiligen Kältemittelreislauf ist der erste Wärmetauscher dazu eingerichtet, Wärme zwischen dem Kältemittel dieses Kältemittelkreislaufs und Wärmetransportfluid, das durch die erste Umschaltvorrichtung geführt wird, auszutauschen. Insbesondere kann der erste Wärmetauscher dazu eingerichtet sein, Wärme aus dem durch die erste Umschaltvorrichtung geführten Wärmetransportfluid in das jeweilige Kältemittel aufzunehmen und/oder Wärme aus dem jeweiligen Kältemittel in das durch die erste Umschaltvorrichtung geführte Wärmetransportfluid abzugeben. In the respective refrigerant circuit, the first heat exchanger is set up to exchange heat between the refrigerant of this refrigerant circuit and heat transport fluid that is routed through the first switching device. In particular, the first heat exchanger can be set up to absorb heat from the heat transport fluid routed through the first switching device into the respective refrigerant and/or to release heat from the respective refrigerant into the heat transport fluid routed through the first switching device.
Gemäß einem weiteren Aspekt sind die Kältemittelkreisläufe voneinander abgeschlossen und voneinander unabhängig. Selbst wenn einer der Kältemittelkreis-
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laufe ausfällt, können der übrige Kältemittelkreislauf bzw. die übrigen Kältemittelkreisläufe weiter betrieben werden. Wenn das Fahrzeug unterwegs ist (beispielsweise auf einer Straße), ist ein sicherer (Not-)Betrieb bis zum Erreichen einer Garage oder einer Werkstatt gewährleistet.
According to a further aspect, the refrigerant circuits are closed off from one another and independent of one another. Even if one of the refrigerant circuit
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fails, the remaining refrigerant circuit or the remaining refrigerant circuits can continue to be operated. If the vehicle is on the move (e.g. on a road), safe (emergency) operation is guaranteed until it reaches a garage or workshop.
Die Kältemittelkreise können im Allgemeinen als "Black Box" (schwarzer Kasten) betrachtet werden. Der innere Aufbau der Kältemittelkreise kann sich voneinander unterscheiden. Eine, mehrere oder alle Kältemittelkreise können weitere Komponenten aufweisen. The refrigerant circuits can generally be viewed as a "black box". The internal structure of the refrigerant circuits can differ from each other. One, several or all refrigerant circuits can have additional components.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist zumindest einer der Kältemittelkreisläufe einen zusätzlichen Innenwärmetauscher auf. Eine "warme Seite" des Innenwärmetauschers kann entlang einer Strömungsrichtung des Kältemittels zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem Expansionsventil in den Kältemittelkreislauf eingebunden sein. Eine "kalte Seite" des Innenwärmetauschers kann entlang der Strömungsrichtung des Kältemittels zwischen dem zweiten Wärmetauscher und dem Einlass der Zirkulationsvorrichtung (bspw. eine Ansaugung des Kompressors) in den Kältemittelkreislauf eingebunden sein. Der Innenwärmetauscher kann dazu eingerichtet sein, einen Austausch von Wärme zwischen dem Kältemittel, das aus dem ersten Wärmetauscher strömt, und dem Kältemittel desselben Kältemittelkreislaufs, welches in den Kompressor angesaugt wird, zu ermöglichen. Mittels des Innenwärmetauschers wird das aus dem ersten Wärmetauscher austretende Kältemittel (weiter) unterkühlt. Im Gegenzug wird das aus dem zweiten Wärmetauscher austretende und in den Kompressor anzusaugende Kältemittel zusätzlich überhitzt. Der Innenwärmetauscher ermöglicht eine höhere Effizienz. Insbesondere kann in mehreren oder allen Kältemittelkreisläufen jeweils ein Innenwärmetauscher vorgesehen sein.
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In a preferred embodiment of the invention, at least one of the refrigerant circuits has an additional internal heat exchanger. A "warm side" of the indoor heat exchanger can be integrated into the refrigerant circuit along a flow direction of the refrigerant between the first heat exchanger and the expansion valve. A "cold side" of the indoor heat exchanger may be connected to the refrigerant cycle along the flow direction of the refrigerant between the second heat exchanger and the inlet of the circulating device (e.g., a suction of the compressor). The indoor heat exchanger may be configured to enable an exchange of heat between the refrigerant that flows out of the first heat exchanger and the refrigerant of the same refrigerant circuit that is sucked into the compressor. The refrigerant emerging from the first heat exchanger is (further) supercooled by means of the interior heat exchanger. In return, the refrigerant exiting the second heat exchanger and being sucked into the compressor is additionally overheated. The indoor heat exchanger enables higher efficiency. In particular, an internal heat exchanger can be provided in each of several or all refrigerant circuits.
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Alternativ kann mindestens einer der Kältemittelkreisläufe einen Akkumulator für Kältemittel aufweisen. Insbesondere können mehrere oder alle der Kältemittelkreisläufe jeweils einen Akkumulator für Kältemittel aufweisen. Alternatively, at least one of the refrigerant circuits can have an accumulator for refrigerant. In particular, several or all of the refrigerant circuits can each have an accumulator for refrigerant.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die erste Umschaltvorrichtung zum Anschluss an einen ersten Wärmetransportfluid-Kreis des Wärmemanagementsystems eingerichtet. Insbesondere kann die erste Umschaltvorrichtung dazu eingerichtet sein, einen "inneren Teil" des ersten Wärmetransport- fluid-Kreises zu bilden, wenn sie an einen restlichen (äußeren) Teil des Wär- metransportfluid-Kreises angeschlossen ist. Die Kältemittelkreislaufvorrichtung lässt sich dadurch einfach in das Wärmemanagementsystem einbinden. Mittels der ersten Umschaltvorrichtung sind die ersten Wärmetauscher der (mindestens zwei) Kältemittelkreisläufe in dem Wärmetransportfluid-Kreis bedarfsgerecht in Serie (entlang einer Wärmetransportfluid-Strömungsrichtung hintereinander) oder parallel zueinander schaltbar. In an advantageous embodiment of the invention, the first switching device is set up for connection to a first heat transport fluid circuit of the heat management system. In particular, the first switching device can be set up to form an “inner part” of the first heat transfer fluid circuit when it is connected to a remaining (outer) part of the heat transfer fluid circuit. As a result, the refrigerant circuit device can be easily integrated into the heat management system. The first heat exchangers of the (at least two) refrigerant circuits in the heat transport fluid circuit can be switched in series (one behind the other along a heat transport fluid flow direction) or parallel to one another as required using the first switching device.
Bevorzugt ist die Kältemittelkreislaufvorrichtung derart eingerichtet, dass die erste Umschaltvorrichtung jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden der mindestens zwei Kältemittelkreisläufen eine schaltbare direkte Fluidverbindung für (das erste) Wärmetransportfluid aufweist, wobei diese schaltbare direkte Fluidverbindung für das Wärmetransportfluid zwischen den ersten Wärmetauschern der zwei aufeinanderfolgenden Kältemittelkreisläufe The refrigerant circuit device is preferably set up in such a way that the first switching device has a switchable direct fluid connection for (the first) heat transport fluid between two consecutive ones of the at least two refrigerant circuits, with this switchable direct fluid connection for the heat transport fluid between the first heat exchangers of the two consecutive refrigerant circuits
- in ihrem Reihenschaltungs-Zustand hergestellt ist und - is manufactured in its series connection state and
- in ihrem Parallelschaltungs-Zustand unterbrochen ist und stattdessen - is interrupted in its parallel connection state and instead
• eine direkte Fluidverbindung für (das erste) Wärmetransportfluid zwischen dem ersten Wärmetauscher einer der zwei aufeinanderfolgenden Kältemittekreisläufe und dem zweiten Fluidanschluss herstellt, welche sie in ihrem Reihenschaltungs-Zustand unterbricht, sowie
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• establishes a direct fluid connection for (the first) heat transport fluid between the first heat exchanger of one of the two consecutive refrigerant circuits and the second fluid connection, which interrupts it in its series connection state, and
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• eine direkte Fluidverbindung für das Wärmetransportfluid zwischen dem ersten Wärmetauscher des anderen der zwei aufeinanderfolgenden Kältemittelkreisläufe und dem ersten Fluidanschluss herstellt, welche sie in ihrem Reihenschaltungs-Zustand unterbricht. • establishes a direct fluid connection for the heat transport fluid between the first heat exchanger of the other of the two successive refrigerant circuits and the first fluid connection, which interrupts them in their series connection state.
Die jeweiligen ersten Wärmetauscher der jeweiligen aufeinanderfolgenden Kältemittelkreisläufe sind also in dem Reihenschaltungszustand entlang der Wärmetransportfluid-Strömungsrichtung aufeinanderfolgend in Reihe geschaltet. The respective first heat exchangers of the respective consecutive refrigerant circuits are therefore connected consecutively in series in the series connection state along the direction of flow of the heat transport fluid.
Bei zwei aufeinanderfolgenden Kältemittelkreisläufen um zwei räumlich benachbarte Kältemittelkreisläufe handeln, beispielsweise um nah nebeneinander oder aneinander angrenzend positionierte Kältemittelkreisläufe. Two consecutive refrigerant circuits are two spatially adjacent refrigerant circuits, for example refrigerant circuits positioned close to one another or adjacent to one another.
Die Implementierung der (mindestens einen) schaltbaren direkten Fluidverbindung zwischen den ersten Wärmetauschern der aufeinanderfolgenden Kältemittelkreisläufe ermöglicht eine konstruktiv einfache, kostengünstige, leichte und zuverlässige Realisierung der ersten Umschaltvorrichtung. The implementation of the (at least one) switchable direct fluid connection between the first heat exchangers of the successive refrigerant circuits enables the first switching device to be implemented in a structurally simple, cost-effective, light and reliable manner.
Besonders bevorzugt weist die zumindest eine schaltbare direkte Fluidverbindung (überaus bevorzugt jede schaltbare Fluidverbindung) zwischen den ersten Wärmetauschern zweier aufeinanderfolgender Kältemittelkreisläufe jeweils eine erste Vorrichtung zur Strömungsumleitung und eine zweite Vorrichtung zur Strömungsumleitung auf, wobei die erste Vorrichtung zur Strömungsumleitung und die zweite Vorrichtung zur Strömungsumleitung zumindest ermöglichen, die ersten Wärmetauscher der aufeinanderfolgenden Kältemittelkreisläufe wahlweise parallel oder in Reihe zwischen den ersten Fluidanschluss und den zweiten Fluidanschluss zu schalten.
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The at least one switchable direct fluid connection (extremely preferably each switchable fluid connection) between the first heat exchangers of two successive refrigerant circuits particularly preferably has a first device for flow diversion and a second device for flow diversion, with the first device for flow diversion and the second device for flow diversion at least enable the first heat exchanger of the successive refrigerant circuits to be switched either in parallel or in series between the first fluid connection and the second fluid connection.
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In einer Weiterbildung sind die erste Vorrichtung und zweite Vorrichtung zur Strömungsumleitung darüber hinaus dazu eingerichtet, zwischen dem ersten Fluidanschluss und dem zweiten Fluidanschluss einen ersten Teilstrom des Wärmetransportfluids nur durch den ersten Wärmetauscher des einen der zwei aufeinanderfolgenden Kältemittelkreisläufe zu leiten, einen zweiten Teilstrom des Wärmetransportfluids nur durch den ersten Wärmetauscher des anderen der zwei aufeinanderfolgenden Kältemittelkreise zu leiten und einen dritten Teilstrom des Wärmetransportfluids nacheinander durch beide genannten ersten Wärmetauscher zu leiten. In einer Weiterbildung ist das Verhältnis zwischen dem ersten Teilstrom, dem zweiten Teilstrom und dem dritten Teilstrom verstellbar, außerordentlich bevorzugt beliebig einstellbar. In one development, the first device and second device for flow diversion are also set up to direct a first partial flow of the heat transport fluid between the first fluid connection and the second fluid connection only through the first heat exchanger of one of the two successive refrigerant circuits, and a second partial flow of the heat transport fluid only to pass through the first heat exchanger of the other of the two successive refrigerant circuits and to pass a third partial flow of the heat transport fluid through both said first heat exchangers in succession. In a development, the ratio between the first partial flow, the second partial flow and the third partial flow can be adjusted, extremely preferably adjusted as desired.
Überaus bevorzugt weist die zumindest eine schaltbare direkte Fluidverbindung (überaus bevorzugt jede schaltbare Fluidverbindung) zwischen den ersten Wärmetauschern zweier aufeinanderfolgender Kältemittelkreisläufe jeweils ein erstes Drei-Wege-Ventil und ein zweites Drei-Wege-Ventil auf, wobei das jeweilige erste Drei-Wege-Ventil in direkter Fluidverbindung steht mit The at least one switchable direct fluid connection (very preferably each switchable fluid connection) between the first heat exchangers of two successive refrigerant circuits particularly preferably has a first three-way valve and a second three-way valve, with the respective first three-way valve is in direct fluid communication with
- dem ersten Wärmetauscher des einen der zwei aufeinanderfolgenden Kältemittelkreisläufe, beispielsweise über einen AB-Anschluss dieses ersten Drei-Wege-Ventils, - the first heat exchanger of one of the two consecutive refrigerant circuits, for example via an AB connection of this first three-way valve,
- dem jeweiligen zweiten Drei-Wege-Ventil, beispielsweise über einen B-An- schluss dieses ersten Drei-Wege-Ventils, und - The respective second three-way valve, for example via a B connection of this first three-way valve, and
- dem zweiten Fluidanschluss, beispielsweise über einen A-Anschluss dieses ersten Drei-Wege-Ventils, wobei das jeweilige zweite Drei-Wege-Ventil in direkter Fluidverbindung steht mit- The second fluid connection, for example via an A-connection of this first three-way valve, the respective second three-way valve being in direct fluid connection with
- dem ersten Wärmetauscher des anderen der zwei benachbarten Kältemittelkreisläufe, beispielsweise über einen AB-Anschluss dieses zweiten Drei- Wege-Ventils, - the first heat exchanger of the other of the two adjacent refrigerant circuits, for example via an AB connection of this second three-way valve,
- dem jeweiligen ersten Drei-Wege-Ventil, beispielsweise über einen B-An- schluss dieses zweiten Drei-Wege-Ventils, und
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- The respective first three-way valve, for example via a B connection of this second three-way valve, and
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- dem ersten Fluidanschluss, beispielsweise über einen A-Anschluss dieses zweiten Drei-Wege-Ventils. - The first fluid connection, for example via an A-connection of this second three-way valve.
Auf diese Weise kann die erste Umschaltvorrichtung mit kostengünstigen, kleinen, leichten, zuverlässigen und gut verfügbaren Bauteilen realisiert werden. Überaus bevorzugt sind das jeweilige erste Drei-Wege-Ventil und das jeweilige zweite Drei-Wege-Ventil als Umschaltventile, beispielsweise als 3/2-Wege-Um- schaltventile, oder als Mischventile, insbesondere als regelbare Mischventile, ausgebildet. In this way, the first switching device can be implemented with inexpensive, small, light, reliable and readily available components. The respective first three-way valve and the respective second three-way valve are extremely preferably designed as changeover valves, for example as 3/2-way changeover valves, or as mixing valves, in particular as controllable mixing valves.
In einer anderen Ausführungsform weist die zumindest eine schaltbare direkte Fluidverbindung (überaus bevorzugt jede schaltbare direkte Fluidverbindung) zwischen den ersten Wärmetauschern zweier aufeinanderfolgender Kältemittelkreisläufe besonders bevorzugt jeweils ein Vier-Wege-Ventil auf. Das Vier-Wege- Ventil kann beispielsweise in einer ersten Ventilstellung einen Wärmetransport- fluid-Auslass einer dieser beiden ersten Wärmetauscher mit einem Wärmetrans- portfluid-Einlass des anderen dieser beiden ersten Wärmetauscher verbinden und in einerzweiten Ventilstellung den besagten Wärmetransportfluid-Auslass mit dem zweiten Fluiddurchlass verbinden sowie den besagten Wärmetransportfluid- Einlass mit dem ersten Fluiddurchlass verbinden. Das Vier-Wege-Ventil kann auf die erste Ventilstellung und die Ventilstellung Stellung begrenzt sein (4/2-Wege- Ventil). Dadurch ist es einfach, robust und kostengünstig. Optional kann das Vier- Wege-Ventil mindestens eine weitere Ventilstellung aufweisen. Das sorgt für größere Flexibilität. Beispielsweise kann es dadurch ermöglicht werden, einen oder beide der zwei aufeinanderfolgenden Kältemittelkreisläufe zu versperren. In another embodiment, the at least one switchable direct fluid connection (extremely preferably each switchable direct fluid connection) between the first heat exchangers of two successive refrigerant circuits particularly preferably has a four-way valve in each case. The four-way valve can, for example, in a first valve position, connect a heat transport fluid outlet of one of these two first heat exchangers to a heat transport fluid inlet of the other of these two first heat exchangers and in a second valve position said heat transport fluid outlet to the second fluid passage connect and connect said heat transfer fluid inlet to the first fluid passage. The four-way valve can be limited to the first valve position and the valve position position (4/2-way valve). This makes it simple, robust and inexpensive. Optionally, the four-way valve can have at least one additional valve position. This provides greater flexibility. For example, this can make it possible to block one or both of the two successive refrigerant circuits.
Es wird hierbei ohne Beschränkung der Allgemeinheit von einer Strömungsrichtung des ersten Wärmetransportfluids in der ersten Umschaltvorrichtung von dem ersten Fluidanschluss (Einlass) zu dem zweiten Fluidanschluss (Auslass) ausgegangen. Insbesondere sind die Benennungen Wärmetransportfluid-Einlass und
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Here, without restricting the generality, it is assumed that the first heat transport fluid in the first switching device has a flow direction from the first fluid connection (inlet) to the second fluid connection (outlet). In particular, the designations are heat transport fluid inlet and
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Wärmetransportfluid-Auslass der ersten Wärmetauscher vor diesem Hintergrund nicht als einschränkend zu verstehen. Im Allgemeinen ist es alternativ oder zusätzlich möglich, dass (das erste) Wärmetransportfluid innerhalb der ersten Umschaltvorrichtung mit entgegengesetzter Strömungsrichtung durch die erste Umschaltvorrichtung und somit die ersten Wärmetauscher strömt, also vom zweiten Fluidanschluss zum ersten Fluidanschluss. Against this background, heat transport fluid outlet of the first heat exchanger is not to be understood as limiting. In general, it is alternatively or additionally possible for (the first) heat transport fluid to flow in the opposite direction of flow within the first switching device through the first switching device and thus the first heat exchanger, ie from the second fluid connection to the first fluid connection.
In einer Weiterbildung der Erfindung steht der erste Wärmetauscher eines ersten der mindestens zwei Kältemittelkreisläufe unabhängig von den Schaltzuständen der ersten Umschaltvorrichtung in direkter Fluidverbindung mit dem ersten Fluidanschluss und der erste Wärmetauscher eines letzten der mindestens zwei Kältemittelkreisläufe steht unabhängig von den Schaltzuständen der ersten Um- schaltvorrichtung in direkter Fluidverbindung mit dem zweiten Fluidanschluss. In a further development of the invention, the first heat exchanger of a first of the at least two refrigerant circuits is in direct fluid connection with the first fluid connection, independently of the switching states of the first switching device, and the first heat exchanger of a last of the at least two refrigerant circuits is in direct fluid connection, independently of the switching states of the first switching device direct fluid communication with the second fluid port.
Das ermöglicht einen kompakten, kostengünstigen, leichten, robusten, einfachen und zuverlässigen Aufbau mit wenig Bauteilen. This enables a compact, inexpensive, light, robust, simple and reliable structure with few components.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Kältemittelkreislaufvorrichtung eine an die zweiten Wärmetauscher angeschlossene zweite (Wärmetransport- fluid-)Umschaltvorrichtung mit einem dritten Fluidanschluss und einem vierten Fluidanschluss zur Durchleitung von Wärmetransportfluid durch die zweiten Wärmetauscher, wobei die zweite Umschaltvorrichtung dazu eingerichtet ist, die zweiten Wärmetauscher der mindestens zwei Kältemittelkreisläufe wahlweise in Reihe hintereinander oder parallel zueinander zwischen den dritten Fluidanschluss und den vierten Fluidanschluss zu schalten. In an advantageous embodiment, the refrigerant circuit device comprises a second (heat transport fluid) switchover device connected to the second heat exchanger and having a third fluid connection and a fourth fluid connection for conducting heat transport fluid through the second heat exchanger, the second switchover device being set up to switch the second heat exchanger of the switch at least two refrigerant circuits either in series or parallel to each other between the third fluid port and the fourth fluid port.
Sämtliche beschriebene Ausführungsformen, Modifikationen und Vorteile, welche die erste Umschaltvorrichtung betreffen, sind alternativ oder zusätzlich für die zweite Umschaltvorrichtung analog anwendbar.
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All of the described embodiments, modifications and advantages that relate to the first switching device can be used analogously as an alternative or in addition to the second switching device.
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Im jeweiligen Kältemittelreislauf ist der zweite Wärmetauscher dazu eingerichtet, Wärme zwischen dem jeweiligen Kältemittel dieses Kältemittelkreislaufs und Wärmetransportfluid, das durch die zweite Umschaltvorrichtung geführt wird, auszutauschen. Insbesondere kann der zweite Wärmetauscher dazu eingerichtet sein, Wärme aus dem durch die zweite Umschaltvorrichtung geführten Wärmetransportfluid in das jeweilige Kältemittel aufzunehmen und/oder Wärme aus dem jeweiligen Kältemittel in das durch die zweite Umschaltvorrichtung geführte Wärmetransportfluid abzugeben. In the respective refrigerant circuit, the second heat exchanger is set up to exchange heat between the respective refrigerant of this refrigerant circuit and heat transport fluid that is routed through the second switching device. In particular, the second heat exchanger can be set up to absorb heat from the heat transport fluid routed through the second switching device into the respective refrigerant and/or to release heat from the respective refrigerant into the heat transport fluid routed through the second switching device.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die zweite Umschaltvorrichtung zum Anschluss an den ersten Wärmetransportfluid-Kreis und/oder an einen zweiten Wärmetrans- portfluid-Kreis des Wärmemanagementsystems eingerichtet. Insbesondere kann die zweite Umschaltvorrichtung dazu eingerichtet sein, einen Teil des ersten Wär- metransportfluid-Kreises zu bilden, wenn sie an den restlichen (äußeren) Teil des ersten Wärmetransportfluid-Kreises angeschlossen ist, und/oder einen Teil des zweiten Wärmetransportfluid-Kreises zu bilden, wenn sie an einen restlichen (äußeren) Teil des zweiten Wärmetransportfluid-Kreises angeschlossen ist. Die Käl- temittelkreislaufvorrichtung lässt sich dadurch einfach in das Wärmemanagementsystem einbinden. Mittels der zweiten Umschaltvorrichtung sind die zweiten Wärmetauscher der (mindestens zwei) Kältemittelkreisläufe in dem ersten bzw. zweiten Wärmetransportfluid-Kreis bedarfsgerecht in Serie oder parallel zueinander schaltbar. According to a further aspect, the second switching device is set up for connection to the first heat transport fluid circuit and/or to a second heat transport fluid circuit of the heat management system. In particular, the second switching device can be set up to form part of the first heat transfer fluid circuit when connected to the remaining (outer) part of the first heat transfer fluid circuit and/or to form part of the second heat transfer fluid circuit , when connected to a remaining (outer) part of the second heat transfer fluid circuit. As a result, the refrigerant circuit device can be easily integrated into the heat management system. The second heat exchanger of the (at least two) refrigerant circuits in the first or second heat transport fluid circuit can be switched in series or parallel to one another as required by means of the second switching device.
Gemäß einem weiteren Aspekt sind die mindestens zwei Kältemittelkreisläufe unabhängig voneinander betreibbar. Dadurch kann die von der Kältemittelkreislauf- vorrichtung bereitgestellte Leistung flexibel angepasst werden. Insbesondere können die Zirkulierungsvorrichtungen der mindestens zwei Kältemittelkreisläufe unabhängig voneinander betreibbar sein. Es ist beispielsweise denkbar, nur eine der Zirkulierungsvorrichtungen und damit nur einen der Kältemittelkreisläufe
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überhaupt zu betreiben, wenn gerade nur wenig Leistung von der Kältemittelkreis- laufvorrichtung benötigt wird. Da zu diesem Zeitpunkt diese eine Zirkulierungs- vorrichtung die momentan benötigte Leistung allein bereitstellt, kann der entsprechende Kältemittelkreislauf dennoch in einem vorteilhaften Lastbereich betrieben werden. Insbesondere ist die Effizienz höher, als wenn in der gleichen Situation die Zirkulierungsvorrichtungen aller Kältemittelkreisläufe gleichzeitig und jeweils mit sehr niedriger Leistung betrieben würden.
According to a further aspect, the at least two refrigerant circuits can be operated independently of one another. As a result, the power provided by the refrigerant circuit device can be flexibly adjusted. In particular, the circulation devices of the at least two refrigerant circuits can be operated independently of one another. It is conceivable, for example, only one of the circulation devices and thus only one of the refrigerant circuits
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to operate at all when only little power is required by the refrigerant circuit device. Since at this point in time this one circulation device alone provides the currently required power, the corresponding refrigerant circuit can nevertheless be operated in an advantageous load range. In particular, the efficiency is higher than if, in the same situation, the circulating devices of all refrigerant circuits were operated simultaneously and each at very low power.
Alternativ oder zusätzlich ist die Kältemittelkreislaufvorrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, einen der mindestens zwei Kältemittelkreisläufe mit einer stationären Leistung zu betrieben und einen anderen der mindestens zwei Kältemittelkreisläufe mit bedarfsgerechter Leistung zu betreiben. In Fahrzeugen muss häufig zu einem Großteil der Zeit eine gewisse, (zumindest im Wesentlichen) konstante Grundleistung durch die Kältemittelkreislaufvorrichtung bereitgestellt werden, beispielsweise zur Kühlung des Fahrzeuginnenraums. Diese Grundleistung wird von der mit stationärer Leistung betriebenen Zirkulierungsvorrichtung bereitgestellt. Allerdings muss die Kältemittelkreislaufvorrichtung in anderen Situationen eine sehr viel höhere Leistung bereitstellen, beispielsweise während des Schnelladens einer Fahrzeugbatterie eines Elektrofahrzeugs, wobei mittels Wärmetransportfluid Wärme aus der Fahrzeugbatterie abgeführt wird. Der mindestens eine weitere Kältemittelkreislauf wird dann bedarfsgerecht automatisch zugeschaltet. Insbesondere kann die Kältemittelkreislaufvorrichtung dazu eingerichtet sein, die Zirkulierungsvorrichtung von dem einen der mindestens zwei Kältemittelkreisläufe mit einer stationären Leistung zu betrieben und die Zirkulierungsvorrichtung des anderen der mindestens zwei Kältemittelkreisläufe mit bedarfsgerechter Leistung zu betreiben. As an alternative or in addition, the refrigerant circuit device is preferably set up to operate one of the at least two refrigerant circuits with a stationary output and to operate another of the at least two refrigerant circuits with an output that is tailored to the needs. In vehicles, a certain (at least essentially) constant basic power must often be provided by the refrigerant circuit device for a large part of the time, for example for cooling the vehicle interior. This basic power is provided by the circulating device operated with stationary power. However, in other situations, the refrigerant cycle device must provide a much higher performance, for example during the quick charging of a vehicle battery of an electric vehicle, wherein heat is removed from the vehicle battery by means of heat transport fluid. The at least one further refrigerant circuit is then switched on automatically as required. In particular, the refrigerant circuit device can be set up to operate the circulation device of one of the at least two refrigerant circuits with a stationary output and to operate the circulation device of the other of the at least two refrigerant circuits with a demand-based output.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Kompressor von zumindest einem der Kältemittelkreisläufe einen unveränderlichen Hubraum auf. Das macht den Kompressor kostengünstig und besonders leicht.
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In a particularly advantageous embodiment of the invention, the compressor of at least one of the refrigerant circuits has a fixed cubic capacity. This makes the compressor cost-effective and particularly light.
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Alternativ oder zusätzlich weist der Kompressor von zumindest einem anderem der Kältemittelkreisläufe zur Anpassung der Leistung im Betrieb einen veränderlichen Hubraum und/oder eine Drehzahlregelung auf. As an alternative or in addition, the compressor of at least one other of the refrigerant circuits has a variable cubic capacity and/or speed control to adjust the output during operation.
Als Kältemittel können in den Kältemittelkreisläufen beispielsweise R1234yf, R744 (CO2), R436b, R290 und/oder R1234ze(E) verwendet werden. R1234yf, R744 (CO2), R436b, R290 and/or R1234ze(E), for example, can be used as refrigerants in the refrigerant circuits.
Bevorzugt umfasst einer der mindestens zwei Kältemittelkreisläufe ein erstes Kältemittel und ein zweiter der Kältemittelkreisläufe umfasst ein zweites Kältemittel, welches sich von dem ersten Kältemittel unterscheidet. Damit können die unterschiedlichen Kältemittelkreisläufe für verschiedene Betriebsbedingungen, Betriebsmodi und/oder Anforderungen ausgelegt werden. Das erlaubt es, die Käl- temittelkreislaufvorrichtung auch unter verschiedenen Betriebsbedingungen, Betriebsmodi und/oder Anforderungen jeweils sehr effizient zu betreiben. Je nach Betriebsbedingungen, Betriebsmodi und/oder Anforderungen können verschiedene Kältemittel unterschiedliche Effizienzen ermöglichen. Der Kältemittelkreislauf mit dem am besten geeigneten Kältemittel kann allein genutzt werden oder mit voller Leistung genutzt werden, während der andere Kältemittelkreislauf bzw. die anderen Kältemittelkreisläufe nicht oder mit möglichst wenig Leistung betrieben werden. Preferably, one of the at least two refrigerant circuits includes a first refrigerant and a second of the refrigerant circuits includes a second refrigerant, which differs from the first refrigerant. The different refrigerant circuits can thus be designed for different operating conditions, operating modes and/or requirements. This allows the refrigerant circuit device to be operated very efficiently under different operating conditions, operating modes and/or requirements. Depending on the operating conditions, operating modes and/or requirements, different refrigerants can enable different efficiencies. The refrigerant circuit with the most suitable refrigerant can be used alone or at full power, while the other refrigerant circuit or the other refrigerant circuits are not operated or are operated with as little power as possible.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Kältemittelkreislaufvorrichtung mindestens drei in sich abgeschlossene, innere Kältemittelkreisläufe auf, wobei die erste Umschaltvorrichtung dazu eingerichtet ist, die ersten Wärmetauscher zweier aufeinanderfolgender der mindestens drei Kältemittelkreisläufe jeweils wahlweise in Reihe hintereinander oder parallel zueinander zwischen den ersten Fluidanschluss und den zweiten Fluidanschluss zu schalten. In an advantageous embodiment, the refrigerant circuit device has at least three self-contained, internal refrigerant circuits, with the first switching device being set up to switch the first heat exchangers of two consecutive ones of the at least three refrigerant circuits either in series one behind the other or parallel to one another between the first fluid connection and the second fluid connection to switch.
Falls die Kältemittelkreislaufvorrichtung drei (innere) Kältemittelkreisläufe umfasst, ermöglicht die erste Umschaltvorrichtung beispielsweise,
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If the refrigerant cycle device includes three (inner) refrigerant circuits, the first switching device allows, for example,
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- die ersten Wärmetauscher eines ersten und eines zweiten der Kältemittelkreisläufe im Wärmetransportfluid-Kreis wahlweise in Reihe oder parallel zueinander zu schalten sowie - To switch the first heat exchanger of a first and a second of the refrigerant circuits in the heat transport fluid circuit either in series or in parallel with one another and
- die ersten Wärmetauscher des zweiten und eines dritten der Kältemittelkreisläufe im Wärmetransportfluid-Kreis wahlweise in Reihe oder parallel zueinander zu schalten. - Switch the first heat exchanger of the second and a third of the refrigerant circuits in the heat transport fluid circuit either in series or in parallel with one another.
Es gibt in diesem Beispiel also zwei schaltbare direkte Fluidverbindungen in dem zuvor genannten Sinne. Im Ergebnis ermöglicht es die erste Umschaltvorrichtung unter anderem, die ersten Wärmetauscher des ersten, des zweiten und des dritten Kältemittelkreislaufs wahlweise alle in Reihe oder parallel zueinander zu schalten. Insgesamt sind vier verschiedene Schaltungszustände der ersten Umschaltvorrichtung möglich. In this example there are therefore two switchable direct fluid connections in the previously mentioned sense. As a result, the first switching device makes it possible, among other things, to switch the first heat exchangers of the first, the second and the third refrigerant circuit either in series or in parallel with one another. A total of four different switching states of the first switching device are possible.
Alternativ oder zusätzlich ist in einer Weiterbildung der Erfindung die zweite Umschaltvorrichtung dazu eingerichtet, die zweiten Wärmetauscher zweier aufeinanderfolgender der mindestens drei Kältemittelkreisläufe jeweils wahlweise in Reihe hintereinander oder parallel zueinander zwischen den dritten Fluidanschluss und den vierten Fluidanschluss zu schalten. Alternatively or additionally, in one development of the invention, the second switching device is set up to switch the second heat exchangers of two consecutive ones of the at least three refrigerant circuits either in series one behind the other or parallel to one another between the third fluid connection and the fourth fluid connection.
Der Aufbau der Kältemittelkreislaufvorrichtung mit mehreren, in sich abgeschlossenen, inneren Kältemittelkreisläufen ermöglicht eine hohe Modularität und Skalierbarkeit. Je nach Leistungsanforderungen, Betriebsmodi und/oder Betriebsbedingungen kann eine Anzahl der Kältemittelkreisläufe implementiert werden. Beispielsweise können in einfacher Art und Weise einer oder mehrere zusätzliche Kältemittelkreisläufe hinzugefügt werden, um hohe Maximalleistungen bereitzustellen. Dennoch wird eine gute Effizienz sichergestellt. Die Lastverteilung zwischen den Kältemittelkreisläufen ist veränderbar. Zum Beispiel kann einer der Kältemittelkreisläufe komplett abgeschaltet werden, wenn der übrige Kältemittel-
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The structure of the refrigerant circuit device with several self-contained internal refrigerant circuits enables a high degree of modularity and scalability. A number of the refrigerant circuits can be implemented depending on performance requirements, operating modes and/or operating conditions. For example, one or more additional refrigerant circuits can be added in a simple manner in order to provide high maximum performance. Nevertheless, good efficiency is ensured. The load distribution between the refrigerant circuits can be changed. For example, one of the refrigerant circuits can be switched off completely if the remaining refrigerant
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Kreislauf bzw. die übrigen Kältemittelkreisläufe die momentan erforderliche Leistung zur Verfügung stellen können. Dadurch kann die Kältemittelkreislaufvorrich- tung auch für unterschiedlichste Leistungsanforderungen, Betriebsmodi und Betriebsbedingungen eine hohe Effizienz sicherstellen. Circuit or the other refrigerant circuits can provide the power currently required. As a result, the refrigerant circuit device can also ensure high efficiency for a wide variety of performance requirements, operating modes and operating conditions.
Der Aufbau mit mehreren inneren Kältemittelkreisläufen ist insbesondere vorteilhaft, wenn im Betrieb sehr unterschiedliche Temperaturniveaus auftreten. Das ist beispielsweise der Fall, wenn das Wärmemanagementsystem einerseits zum Management der Temperatur der Fahrzeugbatterie und andrerseits zur Kühlung des Fahrzeuginnenraums eingerichtet ist. Der optimale Betriebsbereich für Fahrzeugbatterien liegt typischerweise im Bereich von 30 °C bis 35 °C, wohingegen die für die Kühlung des Fahrzeuginnenraums erforderliche Temperatur bei 3 °C oder über 3 °C liegen kann, beispielsweise im Bereich von 3 °C bis 15 °C. Wenn die Temperierung der Fahrzeugbatterie im Vordergrund steht, sollte das aus der Käl- temittelvorrichtung ausströmende und zur Fahrzeugbatterie geführte Wärmetransportfluid also idealerweise eine höhere, erste Temperatur haben. Wenn dagegen die Kühlung des Fahrzeuginnenraums im Vordergrund steht, sollte das aus der Kältemittelvorrichtung ausströmende und zu einer HVAC-Einheit geführte Wärmetransportfluid idealerweise eine niedrigere, zweite Temperatur haben. Je nachdem, welche Temperaturen das Wärmetransportfluid in der Kältemittelkreis- laufvorrichtung hat, kann es beispielsweise effizienter sein, einen ersten Teil der Kältemittelkreisläufe zu verwenden oder einen zweiten Teil der Kältemittelkreisläufe zu verwenden. The structure with several internal refrigerant circuits is particularly advantageous when very different temperature levels occur during operation. This is the case, for example, when the thermal management system is set up to manage the temperature of the vehicle battery on the one hand and to cool the vehicle interior on the other. The optimum operating range for vehicle batteries is typically in the range of 30°C to 35°C, whereas the temperature required to cool the vehicle interior can be as low as 3°C or above 3°C, for example in the range of 3°C to 15°C . If the focus is on controlling the temperature of the vehicle battery, the heat transport fluid flowing out of the refrigerant device and conducted to the vehicle battery should ideally have a higher, first temperature. On the other hand, if the priority is to cool the vehicle interior, the heat transfer fluid exiting the refrigeration device and routed to an HVAC unit should ideally have a lower, second temperature. Depending on the temperatures of the heat transport fluid in the refrigerant circuit device, it can be more efficient, for example, to use a first part of the refrigerant circuits or to use a second part of the refrigerant circuits.
In einer überaus bevorzugten Ausführungsform ist die Kältemittelkreislaufvorrich- tung dazu eingerichtet, wahlweise die ersten Wärmetauscher (beispielsweise die Wärmesenken-Seite der Kältemittelvorrichtung) parallel von dem ersten Wärmetransportfluid durchströmen zu lassen und die ersten Wärmetauscher (beispielsweise die Wärmequellen-Seite der Kältemittelvorrichtung) in Reihe von dem zweiten Wärmetransportfluid durchströmen zu lassen und/oder wahlweise die
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zweiten Wärmetauscher in Reihe von dem ersten Wärmetransportfluid durchströmen zu lassen und die ersten Wärmetauscher parallel von dem zweiten Wärmetransportfluid durchströmen zu lassen.
In an extremely preferred embodiment, the refrigerant circuit device is set up to optionally allow the first heat transport fluid to flow through the first heat exchangers (e.g. the heat sink side of the refrigerant device) in parallel and the first heat exchangers (e.g. the heat source side of the refrigerant device) in series to let the second heat transport fluid flow through and / or optionally
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allowing the first heat transfer fluid to flow through the second heat exchanger in series and allowing the second heat transfer fluid to flow through the first heat exchangers in parallel.
Die Nutzung der mehreren Kältemittelkreisläufe und die Möglichkeit, die ersten Wärmetauscher in Reihe oder parallel zu schalten und/oder die zweiten Wärmetauscher in Reihe oder parallel zu schalten ermöglicht es, auch für unterschiedliche Anforderungen und Betriebsmodi einen effizienten Betrieb sicherzustellen. Beispielsweise kann das erste Wärmetransportfluid wahlweise seriell (in Reihe) oder parallel hintereinander durch die ersten Wärmetauscher (auf der Wärme- senke-Seite der Kältemittelvorrichtung) strömen. Im Falle der parallelen Strömung mischen sich die parallelen Teilströme des ersten Wärmetransportfluids durch die verschiedenen ersten Wärmetauscher bei ihrer Zusammenführung stromabwärts der ersten Wärmetauscher. The use of the multiple refrigerant circuits and the possibility of connecting the first heat exchangers in series or in parallel and/or the second heat exchangers in series or in parallel makes it possible to ensure efficient operation even for different requirements and operating modes. For example, the first heat transport fluid can flow through the first heat exchanger (on the heat sink side of the refrigerant device) either in series (in series) or in parallel one behind the other. In the case of parallel flow, the parallel partial flows of the first heat transport fluid mix through the different first heat exchangers when they combine downstream of the first heat exchangers.
In einer Weiterbildung ermöglicht es die erste Umschaltvorrichtung zusätzlich, einzelne erste Wärmetauscher wahlweise gar nicht zwischen den ersten Fluidanschluss und den zweiten Fluidanschluss zu schalten (individuell wegzuschalten). In one development, the first switching device also makes it possible to optionally not switch individual first heat exchangers between the first fluid connection and the second fluid connection (switched off individually).
Die oben genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10. The above object is also achieved by a thermal management system for a vehicle having the features of claim 10.
Das Wärmemanagementsystem ist dazu eingerichtet, (zumindest) einen ersten Wärmetransportfluid-Kreis auszubilden. Es umfasst ferner die Kältemittelkreis- laufvorrichtung gemäß einer beliebigen der beschriebenen Ausführungsformen, wobei die erste Umschaltvorrichtung in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis eingebunden ist.
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The heat management system is set up to form (at least) a first heat transport fluid circuit. It also includes the refrigerant circuit device according to any one of the described embodiments, wherein the first switching device is integrated into the first heat transport fluid circuit.
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Die mit Bezug auf die Kältemittelkreislaufvorrichtung beschriebenen Merkmale, Ausführungsformen, Modifikationen und Vorteile gelten für das Wärmemanagementsystem entsprechend und umgekehrt gelten die mit Bezug auf das Wärmemanagementsystem beschriebenen Merkmale, Ausführungsformen, Modifikationen und Vorteile entsprechend für die Kältemittelkreislaufvorrichtung, deren Betrieb, und/oder deren Verwendung. The features, embodiments, modifications and advantages described with reference to the refrigerant circuit device apply accordingly to the thermal management system and vice versa, the features, embodiments, modifications and advantages described with reference to the thermal management system apply accordingly to the refrigerant circuit device, its operation and/or its use.
Insbesondere ist die erste Umschaltvorrichtung über den ersten Fluidanschluss und den zweiten Fluidanschluss an einen äußeren Teil des ersten Wärmetransportfl uid-Kreises angeschlossen. Die erste Umschaltvorrichtung und die ersten Wärmetauscher bilden einen inneren Teil des ersten Wärmetransportfluid-Krei- ses. In particular, the first switching device is connected to an outer part of the first heat transport fluid circuit via the first fluid connection and the second fluid connection. The first switching device and the first heat exchanger form an inner part of the first heat transport fluid circuit.
Bevorzugt ist das Wärmemanagementsystem dazu eingerichtet, (gleichzeitig) einen ersten Wärmetransportfluid-Kreis und einen zweiten Wärmetransportfluid- Kreis auszubilden. Es umfasst ferner die Kältemittelkreislaufvorrichtung mit der ersten Umschaltvorrichtung und einer zweiten Umschaltvorrichtung gemäß einer beliebigen der entsprechenden, beschriebenen Ausführungsformen, wobei die erste Umschaltvorrichtung in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis eingebunden ist und die zweite Umschaltvorrichtung in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis eingebunden ist. The heat management system is preferably set up to (simultaneously) form a first heat transport fluid circuit and a second heat transport fluid circuit. It further comprises the refrigerant cycle device having the first switching device and a second switching device according to any of the respective described embodiments, wherein the first switching device is connected to the first heat-transporting fluid circuit and the second switching device is connected to the second heat-transporting fluid circuit.
Insbesondere ist die zweite Umschaltvorrichtung über den dritten Fluidanschluss und den vierten Fluidanschluss an einen äußeren Teil des zweiten Wärmetransportfl uid-Kreises angeschlossen. Die zweite Umschaltvorrichtung und die zweiten Wärmetauscher bilden einen inneren Teil des zweiten Wärmetransportfluid-Kreises.
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In particular, the second switching device is connected to an outer part of the second heat transport fluid circuit via the third fluid connection and the fourth fluid connection. The second switching device and the second heat exchangers form an inner part of the second heat transport fluid circuit.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Wärmemanagementsystem mindestens eine Wärmesenke. Über die Wärmesenke kann das Wärmemanagementsystem Wärme abgeben, beispielsweise an den Fahrzeuginnenraum (Innenraum des Fahrzeugs) und/oder an die Umgebung. Besonders bevorzugt umfasst der erste Wärmetransportfluid-Kreis die Wärmesenke oder die Wärmesenke ist in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis schaltbar (einbindbar). In an advantageous embodiment, the thermal management system includes at least one heat sink. The heat management system can emit heat via the heat sink, for example to the vehicle interior (interior of the vehicle) and/or to the environment. Particularly preferably, the first heat transfer fluid circuit comprises the heat sink or the heat sink can be switched (integrated) into the first heat transfer fluid circuit.
In einer überaus bevorzugten Weiterbildung umfasst das Wärmemanagementsystem mehrere Wärmesenken und ist für mehrere Betriebsmodi eingerichtet, wobei die Wärmesenken in Abhängigkeit von dem Betriebsmodus individuell unterschiedlich in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis geschaltet (eingebunden) sind oder nicht. "Mehrere" bedeutet im Sinne dieser Offenbarung "mindestens zwei". In an extremely preferred development, the heat management system comprises a number of heat sinks and is set up for a number of operating modes, with the heat sinks being switched (integrated) individually differently into the first heat transport fluid circuit or not depending on the operating mode. For the purpose of this disclosure, "plural" means "at least two".
Gemäß einem anderen Aspekt umfasst das Wärmemanagementsystem mindestens eine Wärmequelle. Über die Wärmequelle kann das Wärmemanagementsystem Wärme aufnehmen, beispielsweise aus Luft für den Fahrzeuginnenraum und/oder aus der Umgebung. Besonders bevorzugt umfasst der zweite Wärmetransportfluid-Kreis die Wärmequelle oder die Wärmequelle ist in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis schaltbar (einbindbar). According to another aspect, the thermal management system includes at least one heat source. The heat management system can absorb heat via the heat source, for example from the air for the vehicle interior and/or from the environment. The second heat transport fluid circuit particularly preferably comprises the heat source or the heat source can be switched (integrated) into the second heat transport fluid circuit.
In einer überaus bevorzugten Weiterbildung umfasst das Wärmemanagementsystem mehrere Wärmequellen und ist für mehrere Betriebsmodi eingerichtet, wobei die Wärmequellen in Abhängigkeit von dem Betriebsmodus individuell unterschiedlich in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis geschaltet (eingebunden) sind oder nicht. In an extremely preferred development, the heat management system comprises a number of heat sources and is set up for a number of operating modes, with the heat sources depending on the operating mode being switched (integrated) individually differently into the second heat transport fluid circuit or not.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Kältemittelkreislaufvorrichtung besonders bevorzugt dazu eingerichtet, Wärme aus dem zweiten Wärmetransportfluid-Kreis
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in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis zu pumpen. Für die Kältemittelkreislauf- vorrichtung stellt der erste Wärmetransportfluid-Kreis eine Wärmesenke und der zweite Wärmetransportfluid-Kreis eine Wärmequelle dar.
According to a further aspect, the refrigerant circuit device is particularly preferably set up to extract heat from the second heat transport fluid circuit
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to pump in the first heat transfer fluid circuit. The first heat transport fluid circuit represents a heat sink and the second heat transport fluid circuit represents a heat source for the refrigerant circuit device.
Das Wärmetransportfluid des ersten Wärmetransportfluid-Kreises und das Wärmetransportfluid des zweiten Wärmetransportfluid-Kreises können unterschiedlich sein. Bevorzugt weisen der erste Wärmetransportfluid-Kreis und der zweite Wärmetransportfluid-Kreis das gleiche Wärmetransportfluid auf. Das Wärmetransportfluid kann beispielsweise Wasser und/oder Glykol umfassen. Insbesondere kann das Wärmetransportfluid wenigstens zu 90 Masse-% aus Wasser und/oder Glykol bestehen. Zum Beispiel kann das Wärmetransportfluid (zumindest im Wesentlichen) zu 50 Masse-% aus Wasser und zu 50 Masse-% aus Glykol bestehen, oder zu 50 Volumen-% aus Wasser und zu 50 Volumen-% aus Glykol. The heat transfer fluid of the first heat transfer fluid circuit and the heat transfer fluid of the second heat transfer fluid circuit can be different. The first heat transfer fluid circuit and the second heat transfer fluid circuit preferably have the same heat transfer fluid. The heat transfer fluid can include water and/or glycol, for example. In particular, the heat transport fluid can consist of at least 90% by mass of water and/or glycol. For example, the heat transfer fluid may be (at least substantially) 50% water and 50% glycol by mass, or 50% water and 50% glycol by volume.
Bevorzugt weist das Wärmemanagement eine HVAC-Einheit auf. Die HVAC-Ein- heit kann zwei Wärmetauscher aufweisen. Insbesondere kann die HVAC-Einheit einen HVAC-Wärmeabsorber und einen HVAC-Radiator aufweisen. "HVAC" ist die Abkürzung für den englischen Begriff "heating, ventilation, and air conditioning system" (Heiz-, Ventilierungs- und Klimatisierungssystem). The thermal management preferably has an HVAC unit. The HVAC unit may have two heat exchangers. In particular, the HVAC unit may include an HVAC heat absorber and an HVAC radiator. "HVAC" is the abbreviation for the English term "heating, ventilation, and air conditioning system".
Der HVAC-Wärmeabsorber kann für die Kühlung eines Innenraums des Fahrzeugs (eines Fahrzeuginnenraums) eingerichtet sein, beispielsweise indem Luft, die in den Fahrzeuginnenraum geleitet wird, durch den HVAC-Wärmeabsorber strömt und dabei Wärme an das Wärmemanagementsystem abgibt, beispielsweise an das Wärmetransportfluid des ersten Wärmetransportfluid-Kreises oder des zweiten Wärmetransportfluid-Kreises. Das Wärmemanagementsystem ist dazu eingerichtet, dass der HVAC-Wärmeabsorber als Wärmequelle für das Wärmemanagementsystem verwendbar ist. Beispielsweise kann das Wärmemanage-
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mentsystem derart konfiguriert sein, dass der HVAC-Wärmeabsorber in zumindest einen von dem ersten Wärmetransportfluid-Kreis und dem zweiten Wär- metransportfluid-Kreis als Wärmequelle einbindbar ist oder eingebunden ist, insbesondere in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis. Mit anderen Worten wird von der Luft für den Fahrzeuginnenraum Wärme abgegeben und diese Wärme wird von dem Wärmemanagementsystem abtransportiert. Beispielsweise kann diese Wärme letztlich an die Umgebung des Fahrzeugs abgegeben werden.
The HVAC heat absorber may be configured for cooling an interior of the vehicle (a vehicle interior), for example by air directed into the vehicle interior flowing through the HVAC heat absorber, thereby releasing heat to the thermal management system, for example the heat transfer fluid of the first Heat transfer fluid circuit or the second heat transfer fluid circuit. The thermal management system is configured to use the HVAC heat absorber as a heat source for the thermal management system. For example, the heat management
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ment system can be configured such that the HVAC heat absorber can be integrated or is integrated as a heat source in at least one of the first heat transport fluid circuit and the second heat transport fluid circuit, in particular in the second heat transport fluid circuit. In other words, heat is released from the air for the vehicle interior and this heat is transported away by the heat management system. For example, this heat can ultimately be given off to the surroundings of the vehicle.
Der HVAC-Radiator kann für das Heizen des Innenraums des Fahrzeugs (Fahrzeuginnenraums) eingerichtet sein, beispielsweise indem Luft, die in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird, durch den HVAC-Radiator strömt und dabei Wärme von dem Wärmemanagementsystem aufnimmt, beispielsweise von dem Wärmetransportfluid des ersten Wärmetransportfluid-Kreises oder des zweiten Wärmetransportfluid-Kreises. Das Wärmemanagementsystem ist dazu eingerichtet, dass der HVAC-Radiator als Wärmesenke für das Wärmemanagementsystem verwendbar ist. Beispielsweise kann das Wärmemanagementsystem derart konfiguriert sein, dass der HVAC-Radiator in zumindest einen von dem ersten Wärmetransportfluid-Kreis und dem zweiten Wärmetransportfluid-Kreis als Wärmesenke einbindbar ist oder eingebunden ist, insbesondere in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis. The HVAC radiator may be configured to heat the interior of the vehicle (vehicle cabin), for example by air blown into the vehicle cabin flowing through the HVAC radiator while absorbing heat from the thermal management system, for example the heat transfer fluid of the first heat transfer fluid -Circle or the second heat transport fluid circuit. The thermal management system is set up so that the HVAC radiator can be used as a heat sink for the thermal management system. For example, the thermal management system can be configured such that the HVAC radiator can be or is integrated into at least one of the first heat transport fluid circuit and the second heat transport fluid circuit as a heat sink, in particular into the first heat transport fluid circuit.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Wärmemanagementsystem zusätzlich dazu eingerichtet, den HVAC-Wärmeabsorber und den HVAC-Radiator beide gleichzeitig in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis einzubinden, beispielsweise in einem Maximal-Heiz-Modus. Dadurch können beide gleichzeitig zur Abgabe von Wärme an die Luft für den Fahrzeuginnenraum genutzt werden. Das ermöglicht eine sehr große Heizleistung. Außerdem kann die HVAC-Einheit kompakter und leichter ausgebildet sein, ohne den maximalen Wärmeübergang für das Heizen zu beeinträchtigen.
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In a development of the invention, the heat management system is additionally set up to integrate both the HVAC heat absorber and the HVAC radiator into the first heat transport fluid circuit at the same time, for example in a maximum heating mode. As a result, both can be used simultaneously to release heat to the air for the vehicle interior. This enables a very high heating output. In addition, the HVAC unit can be made more compact and lighter without sacrificing maximum heat transfer for heating.
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Insbesondere kann die HVAC-Einheit mit dem HVAC-Wärmeabsorber und einem HVAC-Radiator eine HVAC-Schaltvorrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, den HVAC-Wärmeabsorber wahlweise in den zweiten Wärmetransportfluid- Kreis einzubinden oder zusammen mit dem HVAC-Radiator in den ersten Wär- metransportfluid-Kreis einzubinden. In particular, the HVAC unit with the HVAC heat absorber and an HVAC radiator can have an HVAC switching device which is designed to selectively integrate the HVAC heat absorber into the second heat transport fluid circuit or into the first heat together with the HVAC radiator - to include the metransportfluid circuit.
Alternativ oder zusätzlich ist das Wärmemanagementsystem bevorzugt dazu eingerichtet, den HVAC-Wärmeabsorber und den HVAC-Radiator beide gleichzeitig in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis einzubinden, beispielsweise in einem Maximal-Kühl-Modus. Dadurch können beide gleichzeitig genutzt werden, um Wärme aus der Luft für den Fahrzeuginnenraum aufzunehmen. Das ermöglicht eine sehr große Kühlleistung. Außerdem kann die HVAC-Einheit kompakter und leichter ausgebildet sein, ohne den maximalen Wärmeübergang für das Kühlen zu beeinträchtigen. Alternatively or additionally, the heat management system is preferably set up to include both the HVAC heat absorber and the HVAC radiator in the second heat transport fluid circuit at the same time, for example in a maximum cooling mode. As a result, both can be used simultaneously to absorb heat from the air for the vehicle interior. This enables a very high cooling capacity. In addition, the HVAC unit can be made more compact and lighter without sacrificing maximum heat transfer for cooling.
Insbesondere kann die HVAC-Schaltvorrichtung dazu eingerichtet sein, den HVAC-Radiator wahlweise in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis einzubinden oder zusammen mit dem HVAC-Wärmeabsorber in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis einzubinden. In particular, the HVAC switching device can be set up to optionally integrate the HVAC radiator into the first heat transport fluid circuit or to integrate it together with the HVAC heat absorber into the second heat transport fluid circuit.
Im Allgemeinen kann der HVAC-Wärmeabsorber auch als erster HVAC-Wärme- tauscher bezeichnet werden. Entsprechend kann der HVAC-Radiator im Allgemeinen auch als zweiter HVAC-Wärmetauscher bezeichnet werden. Lediglich wegen der besseren Lesbarkeit und Unterscheidbarkeit werden in der vorliegenden Offenbarung durchgehend die einprägsameren Begriffe HVAC-Wärmeabsorber und HVAC-Radiator verwendet. In general, the HVAC heat absorber can also be referred to as the first HVAC heat exchanger. Correspondingly, the HVAC radiator can also be generally referred to as a second HVAC heat exchanger. The more memorable terms HVAC heat absorber and HVAC radiator will be used throughout this disclosure solely for ease of legibility and distinguishability.
Gemäß einem anderen Aspekt weist das Wärmemanagementsystem bevorzugt einen Innenraumlüfter zum Einblasen von Luft in den Fahrzeuginnenraum auf, wobei die eingeblasene Luft durch die HVAC-Einheit strömt. Die eingeblasene
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In another aspect, the thermal management system preferably includes an interior fan for injecting air into the vehicle interior, the inducted air flowing through the HVAC unit. The blown
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Luft kann beispielsweise aus der Umgebung und/oder dem Fahrzeuginnenraum (Umluftbetrieb) entnommen worden sein. Air can, for example, have been taken from the environment and/or the vehicle interior (air recirculation mode).
Alternativ oder zusätzlich weist das Wärmemanagementsystem mindestens einen Außenwärmetauscher zum Austausch von Wärme mit der Umgebung auf. Der Außenwärmetauscher kann beispielsweise als Radiator ausbildet sein. Das Wärmemanagementsystem kann dazu eingerichtet sein, dass der Außenwärmetauscher zum Austauschen von Wärme mit der Umgebung von Wärmetransportfluid durchströmt wird. Je nach Betriebsmodus kann der Außenwärmetauscher als Wärmequelle dienen (beispielsweise im Heizmodus) oder als Wärmesenke dienen (beispielsweise im Kühlmodus). Alternatively or additionally, the thermal management system has at least one external heat exchanger for exchanging heat with the environment. The external heat exchanger can be designed as a radiator, for example. The heat management system can be set up so that heat transport fluid flows through the external heat exchanger in order to exchange heat with the environment. Depending on the operating mode, the outdoor heat exchanger can serve as a heat source (e.g. in heating mode) or as a heat sink (e.g. in cooling mode).
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Wärmemanagementsystem dazu eingerichtet, in zumindest einem Betriebsmodus zumindest eine der folgenden Abwärmequellen des Fahrzeugs als Wärmequelle zu nutzen: In an advantageous embodiment, the heat management system is set up to use at least one of the following waste heat sources of the vehicle as a heat source in at least one operating mode:
- einen Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs, - an electric motor to drive the vehicle,
- eine Batterie zur Versorgung des Elektromotors mit Strom, - a battery to supply the electric motor with electricity,
- eine Leistungselektronik des Fahrzeugs und/oder - A power electronics of the vehicle and / or
- einen Verbrennungsmotor des Fahrzeugs. - an internal combustion engine of the vehicle.
Insbesondere kann das Wärmemanagementsystem dazu eingerichtet sein, die zumindest eine Abwärmequelle in Abhängigkeit von dem Betriebsmoduls als Wärmequelle in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis einzubinden. In particular, the heat management system can be set up to integrate the at least one waste heat source into the second heat transport fluid circuit as a heat source, depending on the operating module.
Alternativ oder zusätzlich ist das Wärmemanagementsystem bevorzugt dazu eingerichtet, in zumindest einem Betriebsmodus zumindest einer der folgenden Komponenten des Fahrzeugs als Wärmesenke Wärme zuzuführen: Alternatively or additionally, the heat management system is preferably set up to supply heat to at least one of the following components of the vehicle as a heat sink in at least one operating mode:
- die Fahrzeugbatterie zur Versorgung des Elektromotors mit Strom, - the vehicle battery to supply the electric motor with electricity,
- die Leistungselektronik des Fahrzeugs und/oder - the power electronics of the vehicle and/or
- einen Verbrennungsmotor des Fahrzeugs.
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- an internal combustion engine of the vehicle.
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Insbesondere kann das Wärmemanagementsystem dazu eingerichtet sein, die zumindest eine Komponente in Abhängigkeit von dem Betriebsmodus als Wärmesenke in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis einzubinden. In particular, the heat management system can be set up to integrate the at least one component into the first heat transport fluid circuit as a heat sink depending on the operating mode.
Bei niedriger Temperatur ist die Leistungsfähigkeit der Fahrzeugbatterie reduziert. Auch die Effizienz der Leistungselektronik kann bei niedriger Temperatur verringert sein. Eine schnellere Erwärmung der Temperatur des Verbrennungsmotors in der Startphase auf dessen Betriebstemperatur verringert Emissionen, erhöht die Effizienz, verbessert die Umweltfreundlichkeit, und schont den Verbrennungsmotor. Insbesondere kann das Wärmemanagementsystem dazu eingerichtet sein, die zumindest eine Abwärmequelle als Wärmequelle in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis einzubinden. When the temperature is low, the performance of the vehicle battery is reduced. The efficiency of the power electronics can also be reduced at low temperatures. Warming up the temperature of the combustion engine to its operating temperature more quickly during the starting phase reduces emissions, increases efficiency, improves environmental friendliness and protects the combustion engine. In particular, the heat management system can be set up to integrate the at least one waste heat source as a heat source in the second heat transport fluid circuit.
Bei dem Wärmemanagementsystem handelt es sich um ein indirektes Wärmemanagementsystem. Die einzelnen inneren Kältemittelkreisläufe sind abgeschlossen. Sie stehen nicht in Fluidverbindung mit den "äußeren" Wärmetransportfluiden. Die oben genannten Vorteile gelten entsprechend. The thermal management system is an indirect thermal management system. The individual internal refrigerant circuits are completed. They are not in fluid communication with the "outside" heat transfer fluids. The above benefits apply accordingly.
Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch die Verwendung einer Kältemittel- kreislaufvorrichtung bzw. einer Wärmemanagementvorrichtung gemäß einer beliebigen der beschriebenen Ausführungsformen in einem Fahrzeug. The above object is also achieved by using a refrigerant cycle device or a thermal management device according to any one of the described embodiments in a vehicle.
Die obige Aufgabe wird zudem gelöst durch ein Fahrzeug mit einer Kältemittel- kreislaufvorrichtung bzw. einer Wärmemanagementvorrichtung gemäß einer beliebigen der beschriebenen Ausführungsformen. The above object is also achieved by a vehicle having a refrigerant circuit device or a heat management device according to any one of the described embodiments.
Ein Fahrzeug im Sinne dieser Anmeldung meint bevorzugt ein Kraftfahrzeug, wie beispielsweise Personenkraftwagen, Lastkraftwagen und Omnibusse. Besonders bevorzugt handelt es sich um ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, beispielsweise um einen elektrisch angetriebenen Personenkraftwagen oder einen
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A vehicle within the meaning of this application preferably means a motor vehicle, such as passenger cars, trucks and buses. It is particularly preferably an electric vehicle or a hybrid vehicle, for example an electrically powered passenger car or a
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Personenkraftwagen mit Hybridantrieb. Ein Hybridfahrzeug weist eine Kombination von einem Verbrennungsmotor mit mindestens einem Elektromotor für den Fahrantrieb auf. Passenger cars with hybrid drive. A hybrid vehicle has a combination of an internal combustion engine with at least one electric motor for the traction drive.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen The invention is explained below using exemplary embodiments and with reference to the figures. All of the features described and/or illustrated form the subject matter of the invention, either alone or in any combination, even independently of their summary in the claims or their back-references
Es zeigen schematisch: They show schematically:
Fig. 1 den Aufbau einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufvorrichtung mit zwei voneinander unabhängigen inneren Kältemittelkreisläufen, einer ersten Umschaltvorrichtung für erste Wärmetransportfluid-Wärmetauscher der Kältemittelkreisläufe und einer zweiten Umschaltvorrichtung für zweite Wärmetransportfluid-Wärmetauscher der Kältemittelkreisläufe; 1 shows the structure of a first embodiment of a refrigerant circuit device according to the invention with two independent internal refrigerant circuits, a first switching device for first heat transfer fluid heat exchangers of the refrigerant circuits and a second switching device for second heat transfer fluid heat exchangers of the refrigerant circuits;
Fig. 2 die Kältemittelkreislaufvorrichtung aus Fig. 1 in einem Zustand, in welchem die erste Umschaltvorrichtung die ersten Wärmetauscher in Reihe zwischen einen ersten Fluidanschluss und einen zweiten Fluidanschluss für ein erstes Wärmetransportfluid eines Wärmemanagementsystems schaltet und in welchem die zweite Umschaltvorrichtung die zweiten Wärmetauscher in Reihe zwischen einen dritten Fluidanschluss und einen vierten Fluidanschluss für ein zweites Wärmetransportfluid des Wärmemanagementsystems schaltet; Fig. 2 shows the refrigerant cycle device from Fig. 1 in a state in which the first switching device switches the first heat exchangers in series between a first fluid connection and a second fluid connection for a first heat transport fluid of a heat management system and in which the second switching device switches the second heat exchangers in series between switches a third fluid port and a fourth fluid port for a second heat transport fluid of the thermal management system;
Fig. 3 die Kältemittelkreislaufvorrichtung aus Fig. 1 in einem Zustand, in welchem die erste Umschaltvorrichtung die ersten Wärmetauscher parallel
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zueinander zwischen den ersten Fluidanschluss und den zweiten Fluidanschluss schaltet und in welchem die zweite Umschaltvorrichtung die zweiten Wärmetauscher parallel zueinander zwischen den dritten Fluidanschluss und den vierten Fluidanschluss schaltet;
FIG. 3 shows the refrigerant circuit device from FIG. 1 in a state in which the first switching device connects the first heat exchangers in parallel
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mutually switches between the first fluid port and the second fluid port and in which the second switching device switches the second heat exchangers in parallel between the third fluid port and the fourth fluid port;
Fig. 4 den Aufbau einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufvorrichtung mit drei voneinander unabhängigen inneren Kältemittelkreisläufen; 4 shows the structure of a second embodiment of a refrigerant circuit device according to the invention with three internal refrigerant circuits that are independent of one another;
Fig. 5 den Aufbau einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufvorrichtung mit vier voneinander unabhängigen inneren Kältemittelkreisläufen; 5 shows the structure of a third embodiment of a refrigerant circuit device according to the invention with four internal refrigerant circuits that are independent of one another;
Fig. 6 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmemanagementsystems für einen Personenkraftwagen mit Elektroantrieb mit der Kältemittelkreislaufvorrichtung aus Fig. 1 mit zusätzlichen Pumpen in einem Kühlmodus; FIG. 6 shows a first embodiment of a thermal management system according to the invention for a passenger car with an electric drive with the refrigerant circuit device from FIG. 1 with additional pumps in a cooling mode;
Fig. 7 das Wärmemanagementsystem aus Fig. 6 in einem Wärmepumpenmodus bzw. Heizmodus unter Nutzung von Umgebungsluft, einer Fahrzeugbatterie und einer Leistungselektronik des Fahrzeugs als Wärmequellen; FIG. 7 shows the thermal management system from FIG. 6 in a heat pump mode or heating mode using ambient air, a vehicle battery and power electronics of the vehicle as heat sources;
Fig. 8 das Wärmemanagementsystem aus Fig. 6 in einem Innenquellen-Heiz- modus unter Nutzung der Fahrzeugbatterie und der Leistungselektronik des Fahrzeugs als Wärmequellen; FIG. 8 shows the thermal management system from FIG. 6 in an internal source heating mode using the vehicle battery and the power electronics of the vehicle as heat sources;
Fig. 9 das Wärmemanagementsystem aus Fig. 6 in einem Nacherwärmungsmodus;
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FIG. 9 shows the thermal management system of FIG. 6 in a reheat mode;
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Fig. 10 das Wärmemanagementsystem aus Fig. 6 in einem reinen Außenkühlungsmodus zur Kühlung der Fahrzeugbatterie und der Elektronik; und FIG. 10 shows the thermal management system from FIG. 6 in a pure external cooling mode for cooling the vehicle battery and the electronics; and
Fig. 11 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmemanagementsystems für einen Personenkraftwagen mit Elektroantrieb mit der Kältemittelkreislaufvorrichtung aus Fig. 4 und mit einer dritten Umschalt- vorrichtung, um eine Wärmetauscheinheit für eine Leistungselektronik des Fahrzeugs und eine Wärmetauscheinheit für eine Fahrzeugbatterie wahlweise in Reihe oder parallel zueinander in einen zweiten Wär- metransportfluid-Kreis zu schalten. 11 shows a second embodiment of a heat management system according to the invention for a passenger car with an electric drive, with the refrigerant circuit device from FIG to switch a second heat transport fluid circuit.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufvorrichtung 1 mit zwei voneinander unabhängigen inneren Kältemittelkreisläufen 10a, 10b. Jeder der Kältemittelkreisläufe 10a, 10b weist jeweils einen Kompressor 11 zur Verdichtung des Kältemittels des jeweiligen Kältemittelkreislaufs 10a, 10b, einen ersten Wärmetauscher 12, ein Expansionsventil 13 und einen zweiten Wärmetauscher 14 auf. Fig. 1 shows a first embodiment of a refrigerant circuit device 1 according to the invention with two independent inner refrigerant circuits 10a, 10b. Each of the refrigerant circuits 10a, 10b has a compressor 11 for compressing the refrigerant of the respective refrigerant circuit 10a, 10b, a first heat exchanger 12, an expansion valve 13 and a second heat exchanger 14.
Die Kältemittelkreislaufvorrichtung 1 weist ferner eine erste Umschaltvorrich- tung 20 für Wärmetransportfluid und eine zweite Umschaltvorrichtung 40 für Wärmetransportfluid auf. The refrigerant circuit device 1 also has a first switching device 20 for heat transport fluid and a second switching device 40 for heat transport fluid.
Die Kältemittelkreislaufvorrichtung 1 ist in ein Wärmemanagementsystem für ein Fahrzeug integrierbar, wie weiter unten beispielhaft anhand der Fig. 6 bis 11 mit Bezug auf Wärmemanagementsysteme 300, 400 beschrieben ist. The refrigerant circuit device 1 can be integrated into a heat management system for a vehicle, as described below by way of example with reference to FIGS. 6 to 11 with reference to heat management systems 300, 400.
Die erste Umschaltvorrichtung 20 ist an alle ersten Wärmetauscher 12 angeschlossen und dient zur Durchleitung Wärmetransportfluid, beispielsweise von einem ersten Wärmetransportfluid des Wärmemanagementsystems 300, durch die ersten Wärmetauscher 12. Sie weist einen ersten Fluidanschluss 21 und einen
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zweiten Fluidanschluss 22 auf. Über den ersten Fluidanschluss 21 und den zweiten Fluidanschluss 22 kann Wärmetransportfluid, beispielsweise das erste Wärmetransportfluid, durch die erste Umschaltvorrichtung 20 und die ersten Wärmetauscher 12 strömen. Die ersten Wärmetauscher 12 ermöglichen jeweils den Austausch von Wärme zwischen (dem ersten) Wärmetransportfluid und dem Kältemittel des jeweiligen Kältemittelkreislaufs 10a, 10b.
The first switching device 20 is connected to all first heat exchangers 12 and is used to conduct heat transfer fluid, for example a first heat transfer fluid of the heat management system 300, through the first heat exchanger 12. It has a first fluid connection 21 and a
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second fluid port 22 on. Heat transport fluid, for example the first heat transport fluid, can flow through the first switching device 20 and the first heat exchanger 12 via the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 . The first heat exchangers 12 each enable the exchange of heat between (the first) heat transport fluid and the refrigerant of the respective refrigerant circuit 10a, 10b.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Wärmemanagementsystem 300 dient der erste Fluidanschluss 21 zur Einleitung des ersten Wärmetransportfluids in die erste Umschaltvorrichtung 20 und der zweite Fluidanschluss 22 dient zum Auslass des ersten Wärmetransportfluids aus der ersten Umschaltvorrichtung 20. Die erste Umschaltvorrichtung 20 bildet in Fig. 6 bis Fig. 9 zusammen mit den ersten Wärmetauschern 12 jeweils einen ("inneren") Teil eines wärmesenkenseitigen, ersten Wärmetransportfluid-Kreises 301 des Wärmemanagementsystems 300. Das erste Wärmetransportfluid zirkuliert in dem ersten Wärmetransportfluid-Kreis 301 . In the heat management system 300 shown in Fig. 6, the first fluid connection 21 is used to introduce the first heat transport fluid into the first switching device 20 and the second fluid connection 22 is used to outlet the first heat transport fluid from the first switching device 20. The first switching device 20 is shown in Fig. 6 9 together with the first heat exchangers 12 each an ("inner") part of a heat sink-side, first heat transport fluid circuit 301 of the heat management system 300. The first heat transport fluid circulates in the first heat transport fluid circuit 301.
Die zweite Umschaltvorrichtung 40 ist an alle zweiten Wärmetauscher 14 angeschlossen und dient zur Durchleitung von Wärmetransportfluid, beispielsweise von einem zweiten Wärmetransportfluid des Wärmemanagementsystems 300, durch die zweiten Wärmetauscher 14. Sie weist einen dritten Fluidanschluss 41 und einen vierten Fluidanschluss 42 auf. Über den dritten Fluidanschlusses 41 und den vierten Fluidanschluss 42 kann Wärmetransportfluid, beispielsweise das zweite Wärmetransportfluid, durch die zweite Umschaltvorrichtung 40 und die zweiten Wärmetauscher 14 strömen. Die zweiten Wärmetauscher 14 ermöglichen den Austausch von Wärme zwischen (dem zweiten) Wärmetransportfluid und dem Kältemittel des jeweiligen Kältemittelkreislaufs 10a, 10b. The second switching device 40 is connected to all second heat exchangers 14 and is used to conduct heat transport fluid, for example a second heat transport fluid of the heat management system 300, through the second heat exchanger 14. It has a third fluid connection 41 and a fourth fluid connection 42. Heat transport fluid, for example the second heat transport fluid, can flow through the second switching device 40 and the second heat exchanger 14 via the third fluid connection 41 and the fourth fluid connection 42 . The second heat exchanger 14 enable the exchange of heat between (the second) heat transport fluid and the refrigerant of the respective refrigerant circuit 10a, 10b.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Wärmemanagementsystem 300 dient der dritte Fluidanschluss 41 zur Einleitung des zweiten Wärmetransportfluids in die zweite Umschaltvorrichtung 40 und der vierte Fluidanschluss 42 dient zum Auslass des
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zweiten Wärmetransportfluids aus der zweiten Umschaltvorrichtung 40. Die zweite Umschaltvorrichtung 40 bildet in Fig. 6 bis Fig. 9 zusammen mit den zweiten Wärmetauschern jeweils einen ("inneren") Teil eines wärmequellenseitigen, zweiten Wärmetransportfluid-Kreises 310 des Wärmemanagementsystems 300. Das zweite Wärmetransportfluid zirkuliert in dem zweiten Wärmetransportfluid- Kreis 310.
In the heat management system 300 shown in FIG. 6, the third fluid connection 41 is used to introduce the second heat transport fluid into the second switching device 40 and the fourth fluid connection 42 is used to outlet the
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second heat transport fluid from the second switching device 40. The second switching device 40 in Fig. 6 to Fig. 9 together with the second heat exchangers each form an ("inner") part of a heat source-side, second heat transport fluid circuit 310 of the heat management system 300. The second heat transport fluid circulates in the second heat transfer fluid circuit 310.
Die sprachliche Unterscheidung zwischen dem ersten Wärmetransportfluid und dem zweiten Wärmetransportfluid dient zur einfacheren Beschreibung und schließt nicht aus, dass das erste Wärmetransportfluid und das zweite Wärmetransportfluid von identischer Zusammensetzung sind. Das erste Wärmetransportfluid und das zweite Wärmetransportfluid können im Allgemeinen die gleiche Zusammensetzung oder unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. In den dargestellten Ausführungsform haben das erste Wärmetransportfluid und das zweite Wärmetransportfluid bevorzugt die gleiche Zusammensetzung. Sie können beispielsweise zumindest im Wesentlichen (zu mindestens 95 Masse-%) aus einem Wasser-Glykol-Gemisch bestehen. The linguistic distinction between the first heat transport fluid and the second heat transport fluid serves to simplify the description and does not exclude the first heat transport fluid and the second heat transport fluid being of identical composition. The first heat transfer fluid and the second heat transfer fluid may generally have the same composition or different compositions. In the illustrated embodiment, the first heat transfer fluid and the second heat transfer fluid preferably have the same composition. For example, they can consist at least essentially (at least 95% by mass) of a water-glycol mixture.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind die ersten Wärmetauscher 12 in den einzelnen Kältemittelkreise 10a, 10b entlang einer Strömungsrichtung des jeweiligen Kältemittels hinter dem Kompressor 11 und vor dem Expansionsventil 13 angeordnet. Deshalb dient der ersten Wärmetauscher 12 in diesem Beispiel als Wärmesenke für den jeweiligen Kältemittelkreislauf 10a, 10b. Die ersten Wärmetauscher 12 sind in diesem Sinne "wärmesenkenseitige" Wärmetauscher. Sie sind dazu eingerichtet, Wärme aus dem jeweiligen Kältemittelkreislauf 10a, 10b an das erste Wärmetransportfluid, welches durch die erste Umschaltvorrich- tung 20 strömt, abzugeben.
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In the embodiment shown in FIG. 1, the first heat exchangers 12 in the individual refrigerant circuits 10a, 10b are arranged downstream of the compressor 11 and upstream of the expansion valve 13 along a direction of flow of the respective refrigerant. Therefore, the first heat exchanger 12 is used in this example as a heat sink for the respective refrigerant circuit 10a, 10b. The first heat exchangers 12 are "heat sink side" heat exchangers in this sense. They are set up to give off heat from the respective refrigerant circuit 10a, 10b to the first heat transport fluid, which flows through the first changeover device 20.
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Die zweiten Wärmetauscher 14 sind in den einzelnen Kältemittelkreise 10a, 10b entlang der Strömungsrichtung des jeweiligen Kältemittels hinter dem Expansionsventil 13 und vor dem Kompressor 11 angeordnet. Deshalb dienen die zweiten Wärmetauscher 14 in diesem Beispiel als Wärmequelle für den jeweiligen Kältemittelkreislauf 10a, 10b. Die ersten Wärmetauscher 14 sind in diesem Sinne "wärmequellenseitige" Wärmetauscher. Sie sind dazu eingerichtet, Wärme aus dem zweiten Wärmetransportfluid, welches durch die zweite Umschaltvorrichtung 40 strömt, an das Kältemittel des jeweiligen Kältemittelkreislaufs 10a, 10b abzugeben. The second heat exchangers 14 are arranged in the individual refrigerant circuits 10a, 10b along the flow direction of the respective refrigerant behind the expansion valve 13 and in front of the compressor 11. In this example, the second heat exchangers 14 therefore serve as a heat source for the respective refrigerant circuit 10a, 10b. The first heat exchangers 14 are "heat source side" heat exchangers in this sense. They are set up to give off heat from the second heat transport fluid, which flows through the second switching device 40, to the refrigerant of the respective refrigerant circuit 10a, 10b.
Die erste Umschaltvorrichtung 20 ist dazu eingerichtet, die ersten Wärmetauscher 12 der Kältemittelkreisläufe 10a, 10b wahlweise in Reihe hintereinander oder parallel zueinander zwischen den ersten Fluidanschluss 21 und den zweiten Fluidanschluss 22 zu schalten. The first switching device 20 is set up to switch the first heat exchangers 12 of the refrigerant circuits 10a, 10b either in series one behind the other or parallel to one another between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22.
Die erste Umschaltvorrichtung 20 umfasst eine erste Vorrichtung zur Strömungsumleitung und eine zweite Vorrichtung zur Strömungsumleitung, hier beispielsweise ein erstes Drei-Wege-Ventil 23 und ein zweites Drei-Wege-Ventil 24. Über eine Leitung 25 besteht eine unmittelbare Fluidverbindung zwischen einem B- Anschluss des ersten Drei-Wege-Ventils 23 und einem B-Anschluss des zweiten Drei-Wege-Ventils 24. The first switching device 20 comprises a first device for flow diversion and a second device for flow diversion, here for example a first three-way valve 23 and a second three-way valve 24. There is a direct fluid connection between a B port via a line 25 of the first three-way valve 23 and a B port of the second three-way valve 24.
Ein AB-Anschluss des ersten Drei-Wege-Ventils 23 der ersten Umschaltvorrich- tung 20 steht (mittels einer Leitung 26) in unmittelbarer Fluidverbindung mit einem Wärmetransportfluid-Auslass des ersten Wärmetauschers 12 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a (links in Fig. 2). Ein A-Anschluss dieses ersten Drei-Wege- Ventils 23 steht (mittels einer Leitung 28) in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem zweiten Fluidanschluss 22.
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A AB connection of the first three-way valve 23 of the first changeover device 20 is in direct fluid communication (by means of a line 26) with a heat transport fluid outlet of the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a (on the left in FIG. 2). An A port of this first three-way valve 23 is in direct fluid communication (by means of a line 28) with the second fluid port 22.
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Ein AB-Anschluss des zweiten Drei-Wege-Ventils 24 der ersten Umschaltvorrich- tung 20 steht (mittels einer Leitung 27) in unmittelbarer Fluidverbindung mit einem Wärmetransportfluid-Einlass des ersten Wärmetauschers 12 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b (rechte Seite in Fig. 2). Ein A-Anschluss dieses zweiten Drei-Wege-Ventils 24 steht (über eine Leitung 29) in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem ersten Fluidanschluss 21. A AB port of the second three-way valve 24 of the first switching device 20 is in direct fluid communication (by means of a line 27) with a heat transport fluid inlet of the first heat exchanger 12 of the second refrigerant circuit 10b (right side in FIG. 2). An A port of this second three-way valve 24 is in direct fluid communication (via a line 29) with the first fluid port 21.
Ein Wärmetransportfluid-Einlass des ersten Wärmetauschers 12 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a steht (über eine Leitung 31 ) in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem ersten Fluidanschluss 21 und ein Wärmetransportfluid-Auslass des ersten Wärmetauschers 12 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b steht (über eine Leitung 32) in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem zweiten Fluidanschluss 22. Diese beiden direkten Fluidverbindungen bestehen unabhängig von dem Schaltungszustand der ersten Umschaltvorrichtung 20. A heat transfer fluid inlet of the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a is in direct fluid communication (via a line 31) with the first fluid port 21 and a heat transfer fluid outlet of the first heat exchanger 12 of the second refrigerant circuit 10b is in direct fluid communication (via a line 32). with the second fluid connection 22. These two direct fluid connections exist independently of the switching state of the first switching device 20.
In der ersten Umschaltvorrichtung 20 bilden das erste Drei-Wege-Ventil 23, das zweite Drei-Wege-Ventil 24 zusammen mit den Leitungen 25, 26, 27 eine schaltbare direkte Fluidverbindung zwischen den beiden ersten Wärmetauschern 12 der zwei benachbarten Kältemittelkreisläufe 10a, 10b. In the first switching device 20, the first three-way valve 23, the second three-way valve 24 together with the lines 25, 26, 27 form a switchable direct fluid connection between the two first heat exchangers 12 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b.
In einem in Fig. 2 gezeigten Reihenschaltungs-Zustand dieser schaltbaren direkten Fluidverbindung zwischen den ersten Wärmetauschern 12 verbindet das erste Drei-Wege-Ventil 23 der ersten Umschaltvorrichtung 20 seinen AB-Anschluss mit seinem B-Anschluss und das zweite Drei-Wege-Ventil 24 der ersten Umschalt- vorrichtung 20 verbindet seinen AB-Anschluss mit seinem B-Anschluss. Dadurch ist (mittels der Leitung 26, dieses ersten Drei-Wege-Ventils 23, der Leitung 25, dieses zweiten Drei-Wege-Ventils 24 und der Leitung 27) eine direkte Fluidverbindung zwischen dem Wärmetransportfluid-Auslass des ersten Wärmetauschers 12 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a und dem Wärmetransportfluid-Einlass des ersten Wärmetauschers 12 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b hergestellt.
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In a series connection state shown in Fig. 2 of this switchable direct fluid connection between the first heat exchangers 12, the first three-way valve 23 of the first switching device 20 connects its AB port to its B port and the second three-way valve 24 the first switching device 20 connects its AB port to its B port. As a result (by means of the line 26, this first three-way valve 23, the line 25, this second three-way valve 24 and the line 27) there is a direct fluid connection between the heat transport fluid outlet of the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a and the heat transport fluid inlet of the first heat exchanger 12 of the second refrigerant circuit 10b.
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Diese hergestellte direkte Fluidverbindung ist in Fig. 2 schematisch durch einen Pfeil 33 dargestellt. This established direct fluid connection is shown schematically in FIG. 2 by an arrow 33 .
In Fig. 2 ist in der ersten Umschaltvorrichtung 20 der A-Anschluss des ersten Drei- Wege-Ventils 23 verschlossen und unterbricht bzw. versperrt die direkte Fluidverbindung zwischen dem Wärmetransportfluid-Auslass des ersten Wärmetauschers 12 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a und dem zweiten Fluidanschluss 22. Ferner ist der A-Anschluss des zweiten Drei-Wege-Ventils 24 der ersten Umschaltvorrichtung 20 verschlossen und unterbricht bzw. versperrt die unmittelbare Fluidverbindung zwischen dem Wärmetransportfluid-Einlass des ersten Wärmetauschers 12 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b und dem ersten Fluidanschluss 21 . In Fig. 2, the A connection of the first three-way valve 23 is closed in the first switching device 20 and interrupts or blocks the direct fluid connection between the heat transport fluid outlet of the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a and the second fluid connection 22. Furthermore, the A port of the second three-way valve 24 of the first switching device 20 is closed and interrupts or blocks the direct fluid connection between the heat transport fluid inlet of the first heat exchanger 12 of the second refrigerant circuit 10b and the first fluid port 21 .
In dem in Fig. 2 gezeigten Reihenschaltungs-Zustand sind die ersten Wärmetauscher 12 der beiden benachbarten Kältemittelkreisläufe 10a, 10b für das erste Wärmetransportfluid folglich in Reihe zwischen den ersten Fluidanschluss 21 und den zweiten Fluidanschluss 22 geschaltet. Entlang einer Strömungsrichtung des ersten Wärmetransportfluids folgen die ersten Wärmetauscher 12 der beiden Kältemittelkreisläufe 10a, 10b aufeinander. In the series connection state shown in FIG. 2, the first heat exchangers 12 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b for the first heat transport fluid are consequently connected in series between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22. The first heat exchangers 12 of the two refrigerant circuits 10a, 10b follow one another along a flow direction of the first heat transport fluid.
In einem in Fig. 3 gezeigten Parallelschaltungs-Zustand der schaltbaren direkten Fluidverbindung für die ersten Wärmetauschern 12 verbindet das erste Drei- Wege-Ventil 23 der ersten Umschaltvorrichtung 20 seinen AB-Anschluss mit seinem A-Anschluss und das zweite Drei-Wege-Ventil 24 der ersten Umschaltvorrichtung 20 verbindet seinen AB-Anschluss mit seinem A-Anschluss. Dadurch ist (mittels der Leitung 26, dieses ersten Drei-Wege-Ventils 23 und der Leitung 28) eine direkte Fluidverbindung zwischen dem Wärmetransportfluid-Auslass des ersten Wärmetauschers 12 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a und dem zweiten Fluidanschluss 22 hergestellt. In Fig. 3 ist diese hergestellte direkte Fluidverbin-
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dung schematisch durch einen Pfeil 34 gezeigt; in Fig. 2 ist diese direkte Fluidverbindung hingegen durch dieses erste Drei-Wege-Ventil 23 versperrt und somit unterbrochen.
In a parallel circuit state of the switchable direct fluid connection for the first heat exchangers 12 shown in Fig. 3, the first three-way valve 23 of the first switching device 20 connects its AB port to its A port and the second three-way valve 24 the first switching device 20 connects its AB port to its A port. As a result, a direct fluid connection between the heat transport fluid outlet of the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a and the second fluid connection 22 is established (by means of the line 26, this first three-way valve 23 and the line 28). In Fig. 3 this established direct fluid connection is
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tion shown schematically by an arrow 34; in Fig. 2, however, this direct fluid connection is blocked by this first three-way valve 23 and thus interrupted.
Außerdem ist in Fig. 3 (mittels der Leitung 29, des zweiten Drei-Wege-Ventils 24 und der Leitung 27 der ersten Umschaltvorrichtung 20) eine direkte Fluidverbindung zwischen dem Wärmetransportfluid-Einlass des ersten Wärmetauschers 12 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b und dem ersten Fluidanschluss 21 hergestellt. In Fig. 3 ist diese hergestellte direkte Fluidverbindung schematisch durch einen Pfeil 35 gezeigt; in Fig. 2 ist sie hingegen durch dieses zweite Drei-Wege- Ventil 24 versperrt und somit unterbrochen. In addition, in Fig. 3 (by means of the line 29, the second three-way valve 24 and the line 27 of the first switching device 20) there is a direct fluid connection between the heat transport fluid inlet of the first heat exchanger 12 of the second refrigerant circuit 10b and the first fluid connection 21 manufactured. In Figure 3 this established direct fluid connection is shown schematically by an arrow 35; in Fig. 2, however, it is blocked by this second three-way valve 24 and thus interrupted.
In Fig. 3 ist in der ersten Umschaltvorrichtung 20 der B-Anschluss des ersten Drei- Wege-Ventils 23 verschlossen. Ferner ist der B-Anschluss des zweiten Drei- Wege-Ventils 24 verschlossen. Dadurch ist die in Fig. 2 gezeigte schaltbare direkte Fluidverbindung (siehe Pfeil 33 in Fig. 2) zwischen dem Wärmetransport- fluid-Auslass des ersten Wärmetauschers 12 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a und dem Wärmetransportfluid-Einlass des ersten Wärmetauschers 12 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b (über die Leitungen 25, 26, 27 und die Drei-Wege- Ventile 23, 24) versperrt und somit unterbrochen. In FIG. 3, the B port of the first three-way valve 23 in the first switching device 20 is closed. Furthermore, the B port of the second three-way valve 24 is closed. As a result, the switchable direct fluid connection shown in Fig. 2 (see arrow 33 in Fig. 2) between the heat transport fluid outlet of the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a and the heat transport fluid inlet of the first heat exchanger 12 of the second refrigerant circuit 10b (via the lines 25, 26, 27 and the three-way valves 23, 24) blocked and thus interrupted.
In Fig. 3 sind die ersten Wärmetauscher 12 der beiden benachbarten Kältemittelkreisläufe 10a, 10b für das erste Wärmetransportfluid folglich parallel zwischen den ersten Fluidanschluss 21 und den zweiten Fluidanschluss 22 geschaltet. Der Strom des ersten Wärmetransportfluids teilt sich in der ersten Umschaltvorrich- tung 20 an einem Verzweigungspunkt 36 in zwei Teilströme auf, wobei einer der Teilströme nur durch den ersten Wärmetauscher 12 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a strömt und ein anderer der Teilströme nur durch den ersten Wärmetau-
Figure imgf000039_0001
scher 12 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b strömt. Danach werden die Teilströme in der ersten Umschaltvorrichtung 20 an einem Verzweigungspunkt 37 wieder zusammengeführt.
In FIG. 3, the first heat exchangers 12 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b for the first heat transport fluid are consequently connected in parallel between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22. The flow of the first heat transport fluid is divided in the first switching device 20 at a branching point 36 into two partial flows, one of the partial flows flowing only through the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a and another of the partial flows only through the first heat exchanger
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shear 12 of the second refrigerant circuit 10b flows. The partial streams are then combined again in the first switching device 20 at a branching point 37 .
Die zweite Umschaltvorrichtung 40 ist dazu eingerichtet, die zweiten Wärmetauscher 14 der zwei benachbarten bzw. aufeinanderfolgenden Kältemittelkreisläufe 10a, 10b wahlweise in Reihe hintereinander oder parallel zueinander zwischen den dritten Fluidanschluss 41 und den vierten Fluidanschluss 42 zu schalten. The second switching device 40 is set up to switch the second heat exchangers 14 of the two adjacent or consecutive refrigerant circuits 10a, 10b either in series one behind the other or parallel to one another between the third fluid connection 41 and the fourth fluid connection 42.
Die zweite Umschaltvorrichtung 40 ist analog wie die erste Umschaltvorrich- tung 20 aufgebaut. Sie umfasst eine erste Vorrichtung zur Strömungsumleitung und eine zweite Vorrichtung zur Strömungsumleitung, hier beispielsweise ein erstes Drei-Wege-Ventil 43 und ein zweites Drei-Wege-Ventil 44. Über eine Leitung 45 besteht eine unmittelbare Fluidverbindung zwischen einem B-Anschluss dieses ersten Drei-Wege-Ventils 43 und einem B-Anschluss dieses zweiten Drei- Wege-Ventils 44. The second switching device 40 is constructed analogously to the first switching device 20 . It comprises a first device for diverting flow and a second device for diverting flow, here for example a first three-way valve 43 and a second three-way valve 44. Via a line 45 there is a direct fluid connection between a B port of these first three -way valve 43 and a B port of this second three-way valve 44.
Ein AB-Anschluss des ersten Drei-Wege-Ventils 43 der zweiten Umschaltvorrich- tung 40 steht (mittels einer Leitung 46) in unmittelbarer Fluidverbindung mit einem Wärmetransportfluid-Auslass des zweiten Wärmetauschers 14 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a (links in Fig. 2). Ein A-Anschluss dieses ersten Drei-Wege- Ventils 43 steht (mittels einer Leitung 48) in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem vierten Fluidanschluss 42. A AB connection of the first three-way valve 43 of the second changeover device 40 is in direct fluid communication (by means of a line 46) with a heat transport fluid outlet of the second heat exchanger 14 of the first refrigerant circuit 10a (on the left in FIG. 2). An A port of this first three-way valve 43 is in direct fluid communication (by means of a line 48) with the fourth fluid port 42.
Ein AB-Anschluss des zweiten Drei-Wege-Ventils 44 der zweiten Umschaltvorrichtung 40 steht (mittels einer Leitung 47) in unmittelbarer Fluidverbindung mit einem Wärmetransportfluid-Einlass des zweiten Wärmetauschers 14 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b (rechte Seite in Fig. 2). Ein A-Anschluss dieses zweiten
Figure imgf000040_0001
A AB port of the second three-way valve 44 of the second switching device 40 is in direct fluid communication (by means of a line 47) with a heat transport fluid inlet of the second heat exchanger 14 of the second refrigerant circuit 10b (right side in FIG. 2). A A connection of this second
Figure imgf000040_0001
Drei-Wege-Ventils 44 steht (über eine Leitung 49) in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem dritten Fluidanschluss 41 . The three-way valve 44 is in direct fluid communication with the third fluid port 41 (via a line 49 ).
Ein Wärmetransportfluid-Einlass des zweiten Wärmetauschers 14 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a steht (über eine Leitung 51 ) in direkter Fluidverbindung mit dem dritten Fluidanschluss 41 und ein Wärmetransportfluid-Auslass des zweiten Wärmetauschers 14 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b steht (über eine Leitung 52) in direkter Fluidverbindung mit dem vierten Fluidanschluss 42. Diese beiden direkten Fluidverbindungen bestehen unabhängig von dem Schaltungszustand der zweiten Umschaltvorrichtung 40. A heat transport fluid inlet of the second heat exchanger 14 of the first refrigerant circuit 10a is in direct fluid communication (via a line 51) with the third fluid port 41 and a heat transport fluid outlet of the second heat exchanger 14 of the second refrigerant circuit 10b is in direct fluid communication (via a line 52). with the fourth fluid connection 42. These two direct fluid connections exist independently of the switching state of the second switching device 40.
In der zweiten Umschaltvorrichtung 40 bilden das erste Drei-Wege-Ventil 43 und das zweite Drei-Wege-Ventil 44 zusammen mit den Leitungen 45, 46, 47 eine schaltbare direkte Fluidverbindung zwischen den beiden zweiten Wärmetauschern 14 der zwei benachbarten Kältemittelkreisläufe 10a, 10b. In the second switching device 40, the first three-way valve 43 and the second three-way valve 44 together with the lines 45, 46, 47 form a switchable direct fluid connection between the two second heat exchangers 14 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b.
In einem in Fig. 2 gezeigten Reihenschaltungs-Zustand dieser schaltbaren direkten Fluidverbindung verbindet das erste Drei-Wege-Ventil 43 der zweiten Um- schaltvorrichtung 40 seinen AB-Anschluss mit seinem B-Anschluss und das zweite Drei-Wege-Ventil 44 der zweiten Umschaltvorrichtung 40 verbindet seinen AB-Anschluss mit seinem B-Anschluss. Dadurch ist (mittels der Leitung 46, dieses ersten Drei-Wege-Ventils 43, der Leitung 45, dieses zweiten Drei-Wege-Ven- tils 44 und der Leitung 47) eine direkte Fluidverbindung zwischen dem Wär- metransportfluid-Auslass des zweiten Wärmetauschers 14 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a und dem Wärmetransportfluid-Einlass des zweiten Wärmetauschers 14 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b hergestellt. Diese hergestellte direkte Fluidverbindung ist in Fig. 2 schematisch durch einen Pfeil 53 dargestellt. In a series connection state of this switchable direct fluid connection shown in FIG. 2, the first three-way valve 43 of the second switching device 40 connects its AB port to its B port and the second three-way valve 44 of the second switching device 40 connects its AB port to its B port. Thereby (by means of the line 46, this first three-way valve 43, the line 45, this second three-way valve 44 and the line 47) there is a direct fluid connection between the heat transport fluid outlet of the second heat exchanger 14 of the first refrigerant circuit 10a and the heat transport fluid inlet of the second heat exchanger 14 of the second refrigerant circuit 10b. This established direct fluid connection is shown schematically in FIG. 2 by an arrow 53 .
Der A-Anschluss des ersten Drei-Wege-Ventils 43 der zweiten Umschaltvorrich- tung 40 ist in Fig. 2 verschlossen und unterbricht bzw. versperrt die unmittelbare
Figure imgf000041_0001
The A port of the first three-way valve 43 of the second switching device 40 is closed in FIG. 2 and interrupts or blocks the immediate
Figure imgf000041_0001
Fluidverbindung zwischen dem Wärmetransportfluid-Auslass des zweiten Wärmetauschers 14 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a und dem vierten Fluidanschluss 42. Ferner ist der A-Anschluss des zweiten Drei-Wege-Ventils 44 der zweiten Umschaltvorrichtung 40 verschlossen und unterbricht bzw. versperrt die unmittelbare Fluidverbindung zwischen dem Wärmetransportfluid-Einlass des zweiten Wärmetauschers 14 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b und dem dritten Fluidanschluss 41. Fluid connection between the heat transport fluid outlet of the second heat exchanger 14 of the first refrigerant circuit 10a and the fourth fluid connection 42. Furthermore, the A connection of the second three-way valve 44 of the second switching device 40 is closed and interrupts or blocks the direct fluid connection between the heat transport fluid -Inlet of the second heat exchanger 14 of the second refrigerant circuit 10b and the third fluid connection 41.
In dem in Fig. 2 gezeigten Reihenschaltungs-Zustand der schaltbaren direkten Fluidverbindung sind die zweiten Wärmetauscher 14 der beiden benachbarten Kältemittelkreisläufe 10a, 10b für das zweite Wärmetransportfluid folglich in Reihe zwischen den dritten Fluidanschluss 41 und den vierten Fluidanschluss 42 geschaltet. Entlang einer Strömungsrichtung des zweiten Wärmetransportfluids folgen die zweiten Wärmetauscher 14 der beiden Kältemittelkreisläufe 10a, 10b aufeinander. In the series connection state of the switchable direct fluid connection shown in FIG. The second heat exchangers 14 of the two refrigerant circuits 10a, 10b follow one another along a flow direction of the second heat transport fluid.
In einem in Fig. 3 gezeigten Parallelschaltungs-Zustand für die zweiten Wärmetauscher 14 verbindet das erste Drei-Wege-Ventil 43 der zweiten Umschaltvorrichtung 40 seinen AB-Anschluss mit seinem A-Anschluss und das zweite Drei- Wege-Ventil 44 der zweiten Umschaltvorrichtung 40 verbindet seinen AB-An- schluss mit seinem A-Anschluss. Dadurch ist (mittels der Leitung 46, des ersten Drei-Wege-Ventils 43 und der Leitung 48) eine direkte Fluidverbindung zwischen dem Wärmetransportfluid-Auslass des zweiten Wärmetauschers 14 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a und dem vierten Fluidanschluss 42 hergestellt. Diese direkte Fluidverbindung ist in Fig. 3 durch einen Pfeil 54 schematisch dargestellt; in Fig. 2 ist sie hingegen durch das erste Drei-Wege-Ventil 43 der zweiten Umschaltvorrichtung 40 versperrt und somit unterbrochen.
Figure imgf000042_0001
In a parallel connection state shown in Fig. 3 for the second heat exchanger 14, the first three-way valve 43 of the second switching device 40 connects its AB port to its A port and the second three-way valve 44 of the second switching device 40 connects its AB port to its A port. As a result, a direct fluid connection between the heat transport fluid outlet of the second heat exchanger 14 of the first refrigerant circuit 10a and the fourth fluid connection 42 is established (by means of the line 46, the first three-way valve 43 and the line 48). This direct fluid connection is shown schematically in Figure 3 by arrow 54; in Fig. 2, however, it is blocked by the first three-way valve 43 of the second switching device 40 and thus interrupted.
Figure imgf000042_0001
Außerdem ist (mittels der Leitung 47, des zweiten Drei-Wege-Ventils 44 und der Leitung 49 der zweiten Umschaltvorrichtung 40) eine direkte Fluidverbindung zwischen dem Wärmetransportfluid-Einlass des zweiten Wärmetauschers 14 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b und dem dritten Fluidanschluss 41 hergestellt. In Fig. 2 ist diese hergestellte direkte Fluidverbindung schematisch durch einen Pfeil 55 dargestellt; in Fig. 2 ist sie hingegen durch das zweite Drei-Wege-Ven- til 44 der zweiten Umschaltvorrichtung 40 versperrt und somit unterbrochen. In addition, a direct fluid connection between the heat transport fluid inlet of the second heat exchanger 14 of the second refrigerant circuit 10b and the third fluid connection 41 is established (by means of the line 47, the second three-way valve 44 and the line 49 of the second switching device 40). In Figure 2, this established direct fluid connection is shown schematically by an arrow 55; in FIG. 2, on the other hand, it is blocked by the second three-way valve 44 of the second switching device 40 and is thus interrupted.
Der B-Anschluss des ersten Drei-Wege-Ventils 43 der zweiten Umschaltvorrichtung 40 ist in dem in Fig. 3 gezeigten Parallelschaltungs-Zustand verschlossen. Ferner ist der B-Anschluss des zweiten Drei-Wege-Ventils 44 verschlossen. Dadurch ist die in Fig. 2 gezeigte direkt Fluidverbindung (siehe Pfeil 53 in Fig. 2) zwischen dem Wärmetransportfluid-Auslass des zweiten Wärmetauschers 14 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a und dem Wärmetransportfluid-Einlass des zweiten Wärmetauschers 14 des letzten Kältemittelkreislaufs 10b (über die Leitungen 45, 46, 47 und die Drei-Wege-Ventile 43, 44) versperrt und somit unterbrochen. The B port of the first three-way valve 43 of the second switching device 40 is closed in the parallel connection state shown in FIG. 3 . Furthermore, the B port of the second three-way valve 44 is closed. As a result, the direct fluid connection shown in Fig. 2 (see arrow 53 in Fig. 2) between the heat transport fluid outlet of the second heat exchanger 14 of the first refrigerant circuit 10a and the heat transport fluid inlet of the second heat exchanger 14 of the last refrigerant circuit 10b (via the lines 45 , 46, 47 and the three-way valves 43, 44) blocked and thus interrupted.
In dem in Fig. 3 gezeigten Parallelschaltungs-Zustand sind die zweiten Wärmetauscher 14 der beiden benachbarten Kältemittelkreisläufe 10a, 10b für das zweite Wärmetransportfluid folglich parallel zwischen den dritten Fluidanschluss 41 und den zweiten Fluidanschluss 42 geschaltet. Der Strom des zweiten Wärmetransportfluids teilt sich an einem Verzweigungspunkt 56 in der zweiten Umschaltvorrichtung 40 in zwei Teilströme auf, wobei einer der Teilströme nur durch den zweiten Wärmetauscher 14 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a strömt und ein anderer der Teilströme nur durch den zweiten Wärmetauscher 14 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b strömt. Danach werden diese Teilströme an einem Verzweigungspunkt 57 in der zweiten Umschaltvorrichtung 40 wieder zusammengeführt.
Figure imgf000043_0001
In the parallel connection state shown in FIG. 3, the second heat exchangers 14 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b for the second heat transport fluid are consequently connected in parallel between the third fluid connection 41 and the second fluid connection 42. The flow of the second heat transport fluid is divided at a branching point 56 in the second switching device 40 into two partial flows, with one of the partial flows flowing only through the second heat exchanger 14 of the first refrigerant circuit 10a and another of the partial flows only through the second heat exchanger 14 of the second refrigerant circuit 10b flows. Thereafter, these partial streams are brought together again at a branching point 57 in the second switching device 40 .
Figure imgf000043_0001
Die Kältemittelkreislaufvorrichtung 1 aus Fig. 1 kann außerdem die ersten Wärmetauscher 12 der beiden benachbarten Kältemittelkreisläufe 10a, 10b für das erste Wärmetransportfluid - wie in Fig. 2 gezeigt - in Reihe zwischen den ersten Fluidanschluss 21 und den zweiten Fluidanschluss 22 schalten und gleichzeitig die zweiten Wärmetauscher 14 der beiden benachbarten Kältemittelkreisläufe 10a, 10b - wie in Fig. 3 gezeigt - parallel zueinander zwischen den dritten Fluidanschluss 41 und den vierten Fluidanschluss 42 schalten. The refrigerant circuit device 1 from Fig. 1 can also switch the first heat exchangers 12 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b for the first heat transport fluid - as shown in Fig. 2 - in series between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 and at the same time the second heat exchangers 14 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b--as shown in FIG. 3--connect parallel to one another between the third fluid connection 41 and the fourth fluid connection 42.
Außerdem kann die Kältemittelkreislaufvorrichtung 1 aus Fig. 1 die ersten Wärmetauscher 12 der beiden benachbarten Kältemittelkreisläufe 10a, 10b für das erste Wärmetransportfluid - wie in Fig. 3 gezeigt - parallel zueinander zwischen den ersten Fluidanschluss 21 und den zweiten Fluidanschluss 22 schalten und gleichzeitig die zweiten Wärmetauscher 14 der beiden benachbarten Kältemittelkreisläufe 10a, 10b - wie in Fig. 2 gezeigt - in Reihe zueinander zwischen den dritten Fluidanschluss 41 und den vierten Fluidanschluss 42 schalten. Insgesamt sind also vier unterschiedliche Gesamt-Schaltungszustände möglich. In addition, the refrigerant circuit device 1 from Fig. 1 can switch the first heat exchangers 12 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b for the first heat transport fluid - as shown in Fig. 3 - parallel to one another between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 and at the same time the second heat exchangers 14 of the two adjacent refrigerant circuits 10a, 10b--as shown in FIG. 2--connect in series with one another between the third fluid connection 41 and the fourth fluid connection 42. A total of four different overall circuit states are therefore possible.
In der Kältemittelkrauslaufvorrichtung 1 kann die erste Umschaltvorrichtung 20 optional mindestens eine Pumpe 61 für (das erste) Wärmetransportfluid umfassen. Vorteilhafterweise umfasst die Kältemittelkreislaufvorrichtung 1 für jeden der ersten Wärmetauscher 12 jeweils mindestens eine Pumpe 61. Beispielsweise kann die jeweilige Pumpe 61 - wie in Fig. 6 gezeigt - entlang einer Strömungsrichtung für (das erste) Wärmetransportfluid unmittelbar vor dem entsprechenden ersten Wärmetauscher 12 eingefügt sein, alternativ dahinter. In the refrigerant circulation device 1, the first switching device 20 can optionally include at least one pump 61 for (the first) heat-transporting fluid. Advantageously, the refrigerant circuit device 1 comprises at least one pump 61 for each of the first heat exchangers 12. For example, the respective pump 61--as shown in FIG. alternatively behind.
Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Umschaltvorrichtung 40 optional mindestens eine Pumpe 62 für (das zweite) Wärmetransportfluid umfassen. Vorteilhafterweise umfasst die Kältemittelkreislaufvorrichtung 1 für jeden der zweiten Wärmetauscher 14 jeweils mindestens eine Pumpe 62. Beispielsweise kann die jeweilige Pumpe 62 - wie in Fig. 6 gezeigt - entlang einer Strömungsrichtung für
Figure imgf000044_0001
Alternatively or additionally, the second switching device 40 can optionally include at least one pump 62 for (the second) heat transport fluid. The refrigerant cycle device 1 advantageously comprises at least one pump 62 for each of the second heat exchangers 14. For example, the respective pump 62—as shown in FIG
Figure imgf000044_0001
(das zweite) Wärmetransportfluid unmittelbar vor dem entsprechenden zweiten Wärmetauscher 14 eingefügt sein, alternativ dahinter. (the second) heat transport fluid may be inserted immediately before the corresponding second heat exchanger 14, alternatively after it.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufvorrichtung 100 mit drei voneinander unabhängigen inneren Kältemittelkreisläufen 10a, 10b, 10c. Gleiche Bauteile und Baugruppen erhalten die gleichen Bezugszeichen, sind identisch aufgebaut und haben die gleiche Funktion wie in der Kältemittelkreislaufvorrichtung 1 , sofern nichts anderes beschrieben ist oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. Ein letzter Kältemittelkreislauf 10c (rechts in Fig. 4) ist wie die beiden anderen Kältemittelkreisläufe 10a, 10b aufgebaut. Fig. 4 shows a second embodiment of a refrigerant circuit device 100 according to the invention with three independent internal refrigerant circuits 10a, 10b, 10c. The same components and assemblies are given the same reference numbers, are constructed identically and have the same function as in the refrigerant circuit device 1 unless otherwise described or is evident from the context. A last refrigerant circuit 10c (on the right in FIG. 4) is constructed like the other two refrigerant circuits 10a, 10b.
Eine erste Umschaltvorrichtung 120 ist dazu eingerichtet, A first switching device 120 is set up to
- die ersten Wärmetauscher 12 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a (links in Fig. 4) und des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b (mittig in Fig. 4), welche aufeinanderfolgen, wahlweise in Reihe hintereinander oder parallel zueinander zwischen den ersten Fluidanschluss 21 und den zweiten Fluidanschluss 22 zu schalten sowie - The first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a (on the left in Fig. 4) and the second refrigerant circuit 10b (middle in Fig. 4), which follow one another, either in series one behind the other or parallel to one another between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 switch as well
- die ersten Wärmetauscher 12 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b (mittig in Fig. 4) und des letzten Kältemittelkreislaufs 10c (rechts in Fig. 4), welche aufeinanderfolgen, wahlweise in Reihe hintereinander oder parallel zueinander zwischen den ersten Fluidanschluss 21 und den zweiten Fluidanschluss 22 zu schalten. - The first heat exchanger 12 of the second refrigerant circuit 10b (middle in Fig. 4) and the last refrigerant circuit 10c (right in Fig. 4), which follow one another, either in series one behind the other or parallel to one another between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 switch.
Die erste Umschaltvorrichtung 120 allein erlaubt somit insgesamt vier unterschiedliche Schaltungszustände. Sie kann unter anderem wahlweise alle ersten Wärmetauscher 12 in Reihe hintereinander zwischen den ersten Fluidanschluss 21 und den zweiten Fluidanschluss 22 schalten oder alle ersten Wärmetauscher 12 parallel zueinander zwischen den ersten Fluidanschluss 21 und den zweiten Fluidanschluss 22 schalten.
Figure imgf000045_0001
The first switching device 120 alone thus allows a total of four different switching states. Among other things, it can optionally connect all first heat exchangers 12 in series between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 or connect all first heat exchangers 12 in parallel to one another between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 .
Figure imgf000045_0001
Wie in der Kühlkreislaufvorrichtung 1 umfasst die erste Umschaltvorrichtung 120 für den ersten Kältemittelkreislauf 10a und den benachbarten zweiten Kältemittelkreislauf 10b, die aufeinanderfolgen, ein erstes Drei-Wege-Ventil 23 und ein zweites Drei-Wege-Ventil 24, deren AB-Anschlüsse (mittels einer Leitung 25) in direkter Fluidverbindung stehen. Zusätzlich umfasst die erste Umschaltvorrich- tung 120 für den zweiten Kältemittelkreislauf 10b und den benachbarten letzten Kältemittelkreislauf 10c, die aufeinanderfolgen, ein weiteres erstes Drei-Wege- Ventil 23 und ein weiteres zweites Drei-Wege-Ventil 24. As in the refrigeration cycle device 1, the first switching device 120 for the first refrigerant circuit 10a and the adjacent second refrigerant circuit 10b which follow each other comprises a first three-way valve 23 and a second three-way valve 24 whose AB ports (by means of a Line 25) are in direct fluid connection. In addition, the first changeover device 120 for the second refrigerant circuit 10b and the adjacent last refrigerant circuit 10c, which follow one another, comprises a further first three-way valve 23 and a further second three-way valve 24.
Bei dem weiteren ersten Drei-Wege-Ventil 23 der ersten Umschaltvorrichtung 120 steht sein A-Anschluss (mittels einer weiteren Leitung 28) in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem zweiten Fluidanschluss 22 und sein AB-Anschluss steht (mittels einer weiteren Leitung 26) in unmittelbarer Fluidverbindung mit einem Wär- metransportfluid-Auslass des ersten Wärmetauschers 12 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b. In the other first three-way valve 23 of the first switching device 120, its A port is in direct fluid communication (by means of a further line 28) with the second fluid port 22 and its AB port is in direct fluid communication (by means of a further line 26). with a heat transfer fluid outlet of the first heat exchanger 12 of the second refrigerant circuit 10b.
Bei dem weiteren zweiten Drei-Wege-Ventil 24 der ersten Umschaltvorrich- tung 120 steht sein A-Anschluss (mittels einer Leitung 29) in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem ersten Fluidanschluss 21 und sein AB-Anschluss steht (mittels einer weiteren Leitung 27) in unmittelbarer Fluidverbindung mit einem Wär- metransportfluid-Einlass des ersten Wärmetauschers 12 des letzten Kältemittelkreislaufs 10c. In the further second three-way valve 24 of the first switchover device 120, its A connection (by means of a line 29) is in direct fluid connection with the first fluid connection 21 and its AB connection is (by means of a further line 27) in direct fluid connection Fluid connection with a heat metransportfluid inlet of the first heat exchanger 12 of the last refrigerant circuit 10c.
In Fig. 3 bilden das weitere erste Drei-Wege-Ventil 23, das weitere zweite-Drei- Wege-Ventil 24 und die weiteren Leitungen 25, 26, 27 eine weitere schaltbare direkte Fluidverbindung der ersten Umschaltvorrichtung 120, und zwar zwischen den ersten Wärmetauschern 12 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b und des letzten Kältemittelkreislaufs 10c.
Figure imgf000046_0001
In FIG. 3, the further first three-way valve 23, the further second three-way valve 24 and the further lines 25, 26, 27 form a further switchable direct fluid connection of the first switching device 120, specifically between the first heat exchangers 12 of the second refrigerant circuit 10b and the last refrigerant circuit 10c.
Figure imgf000046_0001
Bei der Kältemittelkreislaufvorrichtung 100 steht der Wärmetransportfluid-Einlass des ersten Wärmetauschers 12 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a unabhängig von den Schaltzuständen der ersten Umschaltvorrichtung 120 (mittels der Leitung 31 ) immer in direkter Fluidverbindung mit dem ersten Fluidanschluss 21 . Ferner steht ein Wärmetransportfluid-Auslass des ersten Wärmetauschers 12 des letzten Kältemittelkreislaufs 10c unabhängig von den Schaltzuständen der ersten Umschaltvorrichtung 120 (mittels der Leitung 32) immer in direkter Fluidverbindung mit dem zweiten Fluidanschluss 22. In the refrigerant circuit device 100, the heat transport fluid inlet of the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a is always in direct fluid connection with the first fluid connection 21, regardless of the switching states of the first switching device 120 (by means of the line 31). Furthermore, a heat transport fluid outlet of the first heat exchanger 12 of the last refrigerant circuit 10c is always in direct fluid connection with the second fluid connection 22, regardless of the switching states of the first switching device 120 (by means of the line 32).
Mit anderen Worten sind in der ersten Umschaltvorrichtung 120 alle ersten Drei- Wege-Ventile 23 (mittels Ihrer A-Anschlüsse) parallel an den zweiten Fluidanschluss 22 angeschlossen und alle zweiten Drei-Wege-Ventile 24 sind (mittels ihrer A-Anschlüsse) parallel an den ersten Fluidanschluss 21 angeschlossen. An die Wärmetransportfluid-Auslässe der ersten Wärmetauscher 12 ist jeweils eines der ersten Drei-Wege-Ventile 23 angeschlossen, und zwar mittels dessen AB- Anschlusses. Nur an den Wärmetransportfluid-Auslass des ersten Wärmetauschers 12 des letzten Kältemittelkreises 10c ist kein erstes Drei-Wege-Ventil angeschlossen. An die Wärmetransportfluid-Einlässe der ersten Wärmetauscher 12 ist jeweils eines der zweiten Drei-Wege-Ventile 24 angeschlossen, und zwar mittels dessen AB-Anschlusses. Nur an den Wärmetransportfluid-Einlass des ersten Wärmetauschers 12 des ersten Kältemittelkreises 10a ist kein zweites Drei- Wege-Ventil angeschlossen. Die B-Anschlüsse der ersten Drei-Wege-Ventile 23 sind jeweils (mittels der Leitung 25) mit dem B-Anschluss des zweiten Drei-Wege- Ventile 24 verbunden, welches (mittels seines AB-Anschlusses) an den Wärmetransportfluid-Einlass des nachfolgenden Kältemittelkreislaufs 10b bzw. 10c angeschlossen ist. In other words, in the first switching device 120, all the first three-way valves 23 are connected in parallel (via their A ports) to the second fluid port 22, and all the second three-way valves 24 are connected in parallel (via their A ports). connected to the first fluid port 21 . One of the first three-way valves 23 is connected to the heat transport fluid outlets of the first heat exchangers 12 by means of its AB connection. No first three-way valve is connected only to the heat transport fluid outlet of the first heat exchanger 12 of the last refrigerant circuit 10c. One of the second three-way valves 24 is connected to the heat transport fluid inlets of the first heat exchangers 12 by means of its AB connection. No second three-way valve is connected only to the heat transport fluid inlet of the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a. The B-ports of the first three-way valves 23 are each connected (by means of line 25) to the B-port of the second three-way valve 24, which (by means of its AB-port) to the heat transport fluid inlet of the subsequent Refrigerant circuit 10b or 10c is connected.
Die zweite Umschaltvorrichtung 140 der Kältekreislaufvorrichtung 100 ist analog erweitert wie die erste Umschaltvorrichtung 120. Auf eine separate, detaillierte Beschreibung wird daher verzichtet.
Figure imgf000047_0001
The second switchover device 140 of the refrigeration cycle device 100 is expanded analogously to the first switchover device 120. A separate, detailed description is therefore dispensed with.
Figure imgf000047_0001
Die zweite Umschaltvorrichtung 140 allein erlaubt insgesamt vier unterschiedliche Schaltungszustände. Sie kann unter anderem wahlweise alle zweiten Wärmetauscher 14 in Reihe hintereinander zwischen den dritten Fluidanschluss 41 und den vierten Fluidanschluss 42 schalten oder alle zweiten Wärmetauscher 42 parallel zueinander zwischen den dritten Fluidanschluss 41 und den vierten Fluidanschluss 42 schalten. The second switching device 140 alone allows a total of four different switching states. Among other things, it can optionally connect all second heat exchangers 14 in series between the third fluid connection 41 and the fourth fluid connection 42 or connect all second heat exchangers 42 in parallel to one another between the third fluid connection 41 and the fourth fluid connection 42 .
Die Kältekreislaufvorrichtung 100 in Fig. 4 ermöglicht bis zu sechzehn unterschiedliche Gesamt-Schaltungszustände (vier Schaltungszustände der ersten Umschaltvorrichtung 120 mal vier Schaltungszustände der zweiten Umschaltvorrichtung 140). Beispielsweise können die ersten Wärmetauscher 12 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a und des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b in Reihe zwischen den ersten Fluidanschluss 21 und den zweiten Fluidanschluss 22 geschaltet sein, während der erste Wärmetauscher 12 des letzten Kältemittelkreislaufs 10c parallel zu der Reihenschaltung der anderen beiden ersten Wärmetauscher 12 zwischen den ersten Fluidanschluss 21 und den zweiten Fluidanschluss 22 geschaltet ist. Zugleich können die zweiten Wärmetauscher 14 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b und des dritten Kältemittelkreislaufs 10c in Reihe zwischen den dritten Fluidanschluss 41 und den vierten Fluidanschluss 42 geschaltet sein, während der zweite Wärmetauscher 14 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a parallel zu der Reihenschaltung der anderen beiden zweiten Wärmetauscher 14 zwischen den dritten Fluidanschluss 41 und den vierten Fluidanschluss 42 geschaltet ist. Ein derartiger Gesamt-Schaltungszustand kann unter anderem dann sinnvoll sein, wenn in den verschiedenen Kältemittelkreisläufen 10a, 10b, 10c unterschiedliche Kältemittel verwendet werden. Unterschiedliche Kältemittel können für verschiedene wärmequellenseitige Temperaturen, verschiedene wärmesenkenseitige Temperaturen und/oder unterschiedliche Temperaturgefälle besonders geeignet sein.
Figure imgf000048_0001
The refrigeration cycle device 100 in FIG. 4 enables up to sixteen different overall switching states (four switching states of the first switching device 120 times four switching states of the second switching device 140). For example, the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a and the second refrigerant circuit 10b can be connected in series between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22, while the first heat exchanger 12 of the last refrigerant circuit 10c is connected in parallel to the series connection of the other two first heat exchangers 12 between the first fluid port 21 and the second fluid port 22 is connected. At the same time, the second heat exchanger 14 of the second refrigerant circuit 10b and the third refrigerant circuit 10c can be connected in series between the third fluid connection 41 and the fourth fluid connection 42, while the second heat exchanger 14 of the first refrigerant circuit 10a is connected in parallel to the series connection of the other two second heat exchangers 14 between the third fluid port 41 and the fourth fluid port 42 is connected. Such an overall circuit state can be useful, among other things, when different refrigerants are used in the various refrigerant circuits 10a, 10b, 10c. Different refrigerants can be particularly suitable for different temperatures on the heat source side, different temperatures on the heat sink side and/or different temperature gradients.
Figure imgf000048_0001
Die in Fig. 4 gezeigte Kältemittelkreislaufvorrichtung 100 ist in einfacher Weise durch eine beliebige Anzahl zusätzlicher Kältemittelkreisläufe erweiterbar. Dazu können zwischen dem ersten Kältemittelkreislauf 10a und dem letzten Kältemittelkreislauf 10c einfach beliebig viele Mittel mod ule MM eingefügt sein. So lassen sich durch einen modularen Aufbau auf einfache Weise verschiedene Kältemit- telkreislaufvorrichtungen mit unterschiedlichen Anzahlen von inneren Kältemittelkreisläufen 10a, 10b, 10c realisieren. The refrigerant circuit device 100 shown in FIG. 4 can be expanded in a simple manner by any number of additional refrigerant circuits. For this purpose, any number of center modules MM can simply be inserted between the first refrigerant circuit 10a and the last refrigerant circuit 10c. With a modular design, different refrigerant circuit devices with different numbers of internal refrigerant circuits 10a, 10b, 10c can be implemented in a simple manner.
Beispielsweise sei N eine Anzahl von Mittelmodulen MM. Dann ist für die Kältemittelkreislaufvorrichtung 1 in Fig. 1 die Anzahl N = 0 (kein Mittelmodul MM) und für die Kältemittelkreislaufvorrichtung 100 ist die Anzahl N = 1 (ein Mittelmodul MM). Selbstverständlich kann durch Hinzufügen eines weiteren Mittelmoduls MM zu der Kältemittelkreislaufvorrichtung 100 eine Kältemittelkreislaufvorrichtung mit N = 2 Mittelmodulen MM realisiert werden, also mit insgesamt vier Kältemittelkreisläufen (nicht abgebildet). Durch Hinzufügen weiterer Mittelmodule MM kann zum Beispiel eine Kältekreislaufvorrichtung mit N = 18 Mittelmodulen MM realisiert werden, also mit insgesamt 20 Kältekreisläufen (nicht abgebildet) und dergleichen. For example, let N be a number of center modules MM. Then, for the refrigerant cycle device 1 in FIG. 1 , the number N=0 (no center module MM) and for the refrigerant cycle device 100 the number N=1 (one center module MM). Of course, by adding a further central module MM to the refrigerant circuit device 100, a refrigerant circuit device with N=2 central modules MM can be implemented, ie with a total of four refrigerant circuits (not shown). By adding further middle modules MM, for example, a refrigeration circuit device with N=18 middle modules MM can be implemented, ie with a total of 20 refrigeration circuits (not shown) and the like.
Bei einer Anzahl von N Mittelmodulen gibt mindestens es 22'(N+1 ) unterschiedliche Gesamt-Schaltungszustände. With a number of N central modules, there are at least 2 2 ' (N+1) different overall circuit states.
Tatsächlich kann es noch weitere Schaltzustände geben. Die erste Schaltvorrich- tung 120 der in Fig. 4 gezeigte Kältemittelkreislaufvorrichtung 1 ermöglicht es zusätzlich, wahlweise einzelne, mehrere, oder alle ersten Wärmetauscher 12 gar nicht zwischen den ersten Fluidanschluss 21 und den zweiten Fluidanschluss 22 zu schalten. In fact, there may be other switching states. The first switching device 120 of the refrigerant circuit device 1 shown in FIG. 4 additionally makes it possible to selectively switch individual, multiple, or all first heat exchangers 12 between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 .
Wenn beispielsweise das erste Drei-Wege-Ventil 23 links in Fig. 4 (oberhalb des ersten Kältemittelkreislaufs 10a) seinen AB-Anschluss mit seinem B-Anschluss
Figure imgf000049_0001
verbindet und zugleich das zweite Drei-Wege-Ventil 24 in der Mitte in Fig. 4 (oberhalb des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b) seinen AB-Anschluss mit seinem A- Anschluss verbindet, dann kann kein Wärmetransportfluid von dem ersten Fluidanschluss 21 durch den ersten Wärmetauscher 12 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a zu dem zweiten Fluidanschluss 22 strömen. Die erste Schaltvorrich- tung 120 hat diesen ersten Wärmetauscher 12 weggeschaltet.
For example, if the first three-way valve 23 on the left in FIG. 4 (above the first refrigerant circuit 10a) connects its AB port to its B port
Figure imgf000049_0001
connects and at the same time the second three-way valve 24 in the middle in Fig. 4 (above the second refrigerant circuit 10b) connects its AB connection to its A connection, then no heat transport fluid can flow from the first fluid connection 21 through the first heat exchanger 12 of the first refrigerant circuit 10a flow to the second fluid connection 22 . The first switching device 120 has switched off this first heat exchanger 12 .
In ähnlicher Weise kann die erste Schaltvorrichtung 120 wahlweise den ersten Wärmetauscher 12 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b wegschalten. Dieser erste Wärmetauscher 12 ist dann weder parallel noch in Reihe zwischen den ersten Fluidanschluss 21 und den zweiten Fluidanschluss 22 geschaltet. Dazu verbindet das erste Drei-Wege-Ventil 23 in der Mitte von Fig. 4 (oberhalb des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b) seinen AB-Anschluss mit seinem B-Anschluss, wohingegen dieses zweite Drei-Wege-Ventil 24 seinen AB-Anschluss mit seinem A- Anschluss und somit mit dem ersten Fluidanschluss 21 verbindet. Similarly, the first switching device 120 can selectively switch off the first heat exchanger 12 of the second refrigerant circuit 10b. This first heat exchanger 12 is then connected neither in parallel nor in series between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 . For this purpose, the first three-way valve 23 in the middle of Fig. 4 (above the second refrigerant circuit 10b) connects its AB port to its B port, whereas this second three-way valve 24 connects its AB port to its A - Connection and thus with the first fluid port 21 connects.
Ferner kann die erste Schaltvorrichtung 120 wahlweise den ersten Wärmetauscher 12 des letzten Kältemittelkreislaufs 10c wegschalten. Dieser erste Wärmetauscher 12 ist dann weder parallel noch in Reihe zwischen den ersten Fluidanschluss 21 und den zweiten Fluidanschluss 22 geschaltet. Dazu verbindet das erste Drei-Wege-Ventil 23 in der Mitte von Fig. 4 (oberhalb des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b) seinen AB-Anschluss mit seinem A-Anschluss und somit mit dem zweiten Fluidanschluss 22, wohingegen das zweite Drei-Wege-Ventil 24 rechts in Fig. 4 (oberhalb des letzten Kältemittelkreislaufs 10c) seinen AB-An- schluss mit seinem B-Anschluss verbindet. Furthermore, the first switching device 120 can selectively switch off the first heat exchanger 12 of the last refrigerant circuit 10c. This first heat exchanger 12 is then connected neither in parallel nor in series between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22 . For this purpose, the first three-way valve 23 in the middle of Fig. 4 (above the second refrigerant circuit 10b) connects its AB port to its A port and thus to the second fluid port 22, whereas the second three-way valve 24 on the right in FIG. 4 (above the last refrigerant circuit 10c) connects its AB connection to its B connection.
Entsprechend ist die zweite Schaltvorrichtung 140 zusätzlich dazu eingerichtet, wahlweise den zweiten Wärmetauscher 14 des ersten Kältemittelkreislaufs 10a, den zweiten Wärmetauscher 14 des zweiten Kältemittelkreislaufs 10b und/oder
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den zweiten Wärmetauscher 14 des letzten Kältemittelkreislaufs 10c wegzuschalten.
Correspondingly, the second switching device 140 is additionally set up to switch either the second heat exchanger 14 of the first refrigerant circuit 10a, the second heat exchanger 14 of the second refrigerant circuit 10b and/or
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switch off the second heat exchanger 14 of the last refrigerant circuit 10c.
Wenn einer der Kältemittelkreisläufe 10a, 10b, 10c nicht betrieben wird, beispielsweise weil er zur Erfüllung der momentanen Leistungsanforderungen gerade nicht benötigt wird, können dessen erster Wärmetauscher 12 und/oder dessen zweiter Wärmetauscher 14 aus dem jeweiligen Wärmetransportfluid-Kreis geschaltet werden. Das senkt den Strömungswiderstand und erhöht die Effizienz in dieser Situation. If one of the refrigerant circuits 10a, 10b, 10c is not operated, for example because it is not needed to meet the current performance requirements, its first heat exchanger 12 and/or its second heat exchanger 14 can be switched from the respective heat transport fluid circuit. This lowers the flow resistance and increases efficiency in this situation.
Eines, mehrere oder alle der Drei-Wege-Ventile 23, 24, 43, 44 können als Drei- Wege-Umschaltventil ausgebildet sein. Eines, mehrere oder alle der Drei-Wege- Ventile 23, 24, 43, 44 können als Mischventil ausgebildet sein, insbesondere als regelbares Mischventil. One, several or all of the three-way valves 23, 24, 43, 44 can be designed as a three-way switching valve. One, several or all of the three-way valves 23, 24, 43, 44 can be designed as a mixing valve, in particular as a controllable mixing valve.
Im Allgemeinen ist die Erfindung nicht auf die Verwendung von Drei-Wege-Venti- len begrenzt. In general, the invention is not limited to the use of three-way valves.
Eine Möglichkeit der Modifikation der Kältemittelkreislaufvorrichtung 100 aus Fig. 4 besteht darin, die beiden Drei-Wege-Ventile 23, 24 der ersten Umschalt- vorrichtung 120 im Mittelmodul MM durch ein geeignetes 6/4-Wege-Ventil zu ersetzen (nicht gezeigt). Alternativ oder zusätzlich können die beiden Drei-Wege- Ventile 43, 44 der zweiten Umschaltvorrichtung 140 im Mittelmodul MM durch ein geeignetes 6/4-Wege-Ventil ersetzt werden (nicht gezeigt). One way of modifying the refrigerant circuit device 100 from FIG. 4 is to replace the two three-way valves 23, 24 of the first switching device 120 in the central module MM with a suitable 6/4-way valve (not shown). Alternatively or additionally, the two three-way valves 43, 44 of the second switching device 140 in the center module MM can be replaced by a suitable 6/4-way valve (not shown).
Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufvorrichtung 200. Die Kältemittelkreislaufvorrichtung 200 aus Fig. 5 unterscheidet sich von der Kältemittelkreislaufvorrichtung 100 aus Fig. 4 erstens dadurch, dass erstere vier voneinander unabhängige innere Kältemittelkreisläufen 10a, 10b, 10c, 10d aufweist (also zwei Mittelmodule MM). Zweitens umfassen
Figure imgf000051_0001
die schaltbaren direkten Fluidverbindungen einer ersten Umschaltvorrichtung 220 zwischen den ersten Wärmetauschern 12 aufeinanderfolgender Kältemittelkreisläufe 10a, 10b, 10c, 10d statt zweier Drei-Wege-Ventile 23, 24 jeweils ein 4/2- Wege-Ventil 223. Drittens umfassen die schaltbaren direkten Fluidverbindungen einer zweiten Umschaltvorrichtung 240 zwischen den zweiten Wärmetauschern 14 aufeinanderfolgender Kältemittelkreisläufe 10a, 10b, 10c, 10d statt zweier Drei-Wege-Ventile 43, 44 jeweils ein 4/2-Wege-Ventil 243. Ansonsten entspricht die Kältemittelkreislaufvorrichtung 200 aus Fig. 5 der Kältemittelkreislaufvorrichtung 100 aus Fig. 4.
Fig. 5 shows a third embodiment of a refrigerant circuit device 200 according to the invention. The refrigerant circuit device 200 from Fig. 5 differs from the refrigerant circuit device 100 from Fig middle modules MM). Second include
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the switchable direct fluid connections of a first switching device 220 between the first heat exchangers 12 of successive refrigerant circuits 10a, 10b, 10c, 10d instead of two three-way valves 23, 24 each have a 4/2-way valve 223. Thirdly, the switchable direct fluid connections include a second changeover device 240 between the second heat exchangers 14 of successive refrigerant circuits 10a, 10b, 10c, 10d instead of two three-way valves 43, 44 each have a 4/2-way valve 243. Otherwise, the refrigerant circuit device 200 from Fig. 5 corresponds to the refrigerant circuit device 100 from Fig. 4.
Bei den Vier-Wege-Ventilen 223 der ersten Umschaltvorrichtung 220 ist jeweils ein erster Ventilanschluss (mittels einer Leitung 226) an einen Wärmetransport- fluid-Auslass des ersten Wärmetauschers 12 des einen der aufeinanderfolgenden Kältemittelkreisläufe 10a, 10b, 10c angeschlossen, ein zweiter Ventilanschluss ist (mittels einer Leitung 228) an den zweiten Fluidanschluss 22 angeschlossen, ein dritter Ventilanschluss ist (mittels einer Leitung 229) an den ersten Fluidanschluss 21 angeschlossen und ein vierter Ventilanschluss ist (mittels einer Leitung 227) an den Wärmetransportfluid-Einlass das ersten Wärmetauschers 12 des anderen der aufeinanderfolgenden Kältemittelkreisläufe 10b, 10c, 10d angeschlossen. In seiner ersten Ventilstellung verbindet das jeweilige Vier-Wege-Ven- til 223 seinen ersten Ventilanschluss mit seinem vierten Anschluss (Reihenschaltungs-Zustand). In der ersten Ventilstellung können der zweite Ventilanschluss und der dritte Ventilanschluss versperrt sein. In seiner zweiten Ventilstellung verbindet es seinen ersten Ventilanschluss mit seinem zweiten Ventilanschluss und seinen dritten Ventilanschluss mit seinem vierten Ventilanschluss (Parallelschaltungs-Zustand). In the four-way valves 223 of the first switching device 220, a first valve connection (by means of a line 226) is connected to a heat transport fluid outlet of the first heat exchanger 12 of one of the successive refrigerant circuits 10a, 10b, 10c, a second valve connection is (by means of a line 228) to the second fluid port 22, a third valve port is connected (by means of a line 229) to the first fluid port 21 and a fourth valve port is (by means of a line 227) to the heat transport fluid inlet of the first heat exchanger 12 of the other of the successive refrigerant circuits 10b, 10c, 10d connected. In its first valve position, the respective four-way valve 223 connects its first valve port to its fourth port (series connection state). In the first valve position, the second valve port and the third valve port can be blocked. In its second valve position, it connects its first valve port to its second valve port and its third valve port to its fourth valve port (parallel connection state).
Bei den Vier-Wege-Ventilen 243 der zweiten Umschaltvorrichtung 240 ist jeweils ein erster Ventilanschluss (mittels einer Leitung 246) an einen Wärmetransport-
Figure imgf000052_0001
fluid-Auslass des zweiten Wärmetauschers 14 des einen der aufeinanderfolgenden Kältemittelkreisläufe 10a, 10b, 10c angeschlossen, ein zweiter Ventilanschluss ist (mittels einer Leitung 248) an den vierten Fluidanschluss 42 angeschlossen, ein dritter Ventilanschluss ist (mittels einer Leitung 249) an den dritten Fluidanschluss 41 angeschlossen und ein vierter Ventilanschluss ist (mittels einer Leitung 247) an den Wärmetransportfluid-Einlass das zweiten Wärmetauschers 14 des anderen der aufeinanderfolgenden Kältemittelkreisläufe 10b, 10c, 10d angeschlossen. In seiner ersten Ventilstellung verbindet das jeweilige Vier- Wege-Ventil 243 einen ersten Ventilanschluss mit seinem vierten Anschluss (Reihenschaltungs-Zustand). In der ersten Ventilstellung können der zweite Ventilanschluss und der dritte Ventilanschluss versperrt sein. In seiner zweiten Ventilstellung verbindet es seinen ersten Ventilanschluss mit seinem zweiten Ventilanschluss und seinen dritten Ventilanschluss mit seinem vierten Ventilanschluss (Parallelschaltungs-Zustand).
In the four-way valves 243 of the second switching device 240, a first valve connection (by means of a line 246) is connected to a heat transport
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fluid outlet of the second heat exchanger 14 of one of the successive refrigerant circuits 10a, 10b, 10c, a second valve port is connected (by means of a line 248) to the fourth fluid port 42, a third valve port is (by means of a line 249) to the third fluid port 41 and a fourth valve port is connected (by means of a line 247) to the heat transport fluid inlet of the second heat exchanger 14 of the other of the successive refrigerant circuits 10b, 10c, 10d. In its first valve position, the respective four-way valve 243 connects a first valve port to its fourth port (series connection state). In the first valve position, the second valve port and the third valve port can be blocked. In its second valve position, it connects its first valve port to its second valve port and its third valve port to its fourth valve port (parallel connection state).
In nicht gezeigten Weiterbildungen der Kältemittelkreislaufvorrichtung 200 ermöglicht die Verwendung von Vier-Wege-Ventilen mit Sperrstellungen und/oder die Verwendung zusätzlicher Sperr-Ventile in der ersten Umschaltvorrichtung 220 weitere Schaltzustände, in welchen ein Durchströmen von einem oder mehreren der ersten Wärmetauscher 12 mit dem ersten Wärmetransportfluid vollständig gesperrt ist. Entsprechend ermöglicht die Verwendung von Vier-Wege-Ventilen mit Sperrstellungen und/oder die Verwendung zusätzlicher Sperr-Ventile in der zweiten Umschaltvorrichtung 240 weitere Schaltzustände, in welchen ein Durchströmen von einem oder mehreren der zweiten Wärmetauscher 14 mit dem zweiten Wärmetransportfluid vollständig gesperrt ist. In developments of the refrigerant circuit device 200 that are not shown, the use of four-way valves with blocking positions and/or the use of additional blocking valves in the first changeover device 220 enables further switching states in which a flow through one or more of the first heat exchangers 12 with the first Heat transfer fluid is completely blocked. Accordingly, the use of four-way valves with blocking positions and/or the use of additional blocking valves in the second switching device 240 enables further switching states in which the second heat transport fluid is completely blocked from flowing through one or more of the second heat exchangers 14 .
Fig. 5 zeig die Kältemittelkreislaufvorrichtung 200 in einem Gesamt-Schaltzu- stand, in welchem alle ersten Wärmetauscher 12 parallel zueinander zwischen den ersten Fluidanschluss 21 und den zweiten Fluidanschluss 22 geschaltet sind,
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während alle zweiten Wärmetauscher 14 in Reihe zwischen den dritten Fluidanschluss 41 und den vierten Fluidanschluss 42 geschaltet sind.
5 shows the refrigerant circuit device 200 in an overall switching state, in which all first heat exchangers 12 are connected in parallel to one another between the first fluid connection 21 and the second fluid connection 22.
Figure imgf000053_0001
while all second heat exchangers 14 are connected in series between the third fluid port 41 and the fourth fluid port 42 .
Freilich können in dem Kältemittelkreislaufvorrichtung 100 in Fig. 4 und Kältemittelkreislauf 200 in Fig. 5 wie in der Kältemittelkrauslaufvorrichtung 1 in Fig. 6 eine oder mehrere Pumpen 61 , 62 für (das erste und/oder zweite) Wärmetransportfluid ausgebildet sein (nicht gezeigt). Of course, one or more pumps 61 , 62 for (the first and/or second) heat transport fluid can be formed in the refrigerant circuit device 100 in FIG. 4 and refrigerant circuit 200 in FIG. 5 as in the refrigerant circuit device 1 in FIG. 6 (not shown).
Fig. 6 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmemanagementsystems 300 für einen Personenkraftwagen mit Elektroantrieb mit der Käl- temittelkreislaufvorrichtung 1 aus Fig. 1 mit den optionalen Pumpvorrichtungen 61 , 62. Fig. 6 shows a first embodiment of a thermal management system 300 according to the invention for a passenger car with an electric drive with the refrigerant circuit device 1 from FIG. 1 with the optional pump devices 61, 62.
Das Wärmemanagementsystem 300 umfasst einen Außenwärmetauscher 304, eine HVAC-Einheit 320, ein Batterie-Wärmetauscher-Modul 330 und eine Elekt- ronik-Wärmetauscher-Modul 340. The thermal management system 300 includes an outdoor heat exchanger 304, an HVAC unit 320, a battery heat exchanger module 330 and an electronic heat exchanger module 340.
Der Außenwärmetauscher 304 kann als Radiator ausgeführt, insbesondere als Radiator zum Austausch zwischen Wärmetransportfluid und Umgebungsluft. The external heat exchanger 304 can be designed as a radiator, in particular as a radiator for the exchange between heat transport fluid and ambient air.
Die HVAC-Einheit weist einen HVAC-Wärmeabsorber 321 zur Kühlung von Luft für einen Fahrzeuginnenraum, einen HVAC-Radiator 323 zum Beheizen von Luft für den Fahrzeuginnenraum und eine Luftmischklappe 325 zur Steuerung eines Anteils der Luft für den Fahrzeuginnenraum, die den HVAC-Radiator 323 durchströmt. The HVAC unit includes an HVAC heat absorber 321 for cooling air for a vehicle compartment, an HVAC radiator 323 for heating air for the vehicle compartment, and an air mix door 325 for controlling a proportion of air for the vehicle compartment that the HVAC radiator 323 flows through.
Das Wärmemanagementsystem 300 ist eingerichtet zur Ausbildung eines ersten, wärmesenkenseitigen Wärmetransportfluid-Kreises 301 mit mindestens einer Wärmesenke und eines zweiten, wärmequellenseiteigen Wärmetransportfluid- Kreises 310 mit mindestens einer Wärmequelle.
Figure imgf000054_0001
The thermal management system 300 is set up to form a first heat transport fluid circuit 301 on the heat sink side with at least one heat sink and a second heat transport fluid circuit 310 on the heat source side with at least one heat source.
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Das Wärmemanagementsystem 300 ist sehr flexibel und zur Ausführung unterschiedlicher Betriebsmodi eingerichtet. In Fig. 6 ist das Wärmemanagement in einem Kühlmodus zur Kühlung des Fahrzeuginnenraums, in Fig. 7 in einem Wärmepumpenmodus zum Heizen des Fahrzeuginnenraums unter Nutzung der Umgebungsluft als Wärmequelle sowie fahrzeugeigener Wärmequellen, in Fig. 8 in einem Wärmepumpenmodus zum Heizen des Fahrzeuginnenraums unter Nutzung nur der Umgebungsluft als Wärmequelle, in Fig. 9 in einem Nacherwärmungsmodus und in Fig. 10 einem reinen Außenkühlmodus. The thermal management system 300 is very flexible and set up to execute different modes of operation. In Fig. 6, the heat management is in a cooling mode for cooling the vehicle interior, in Fig. 7 in a heat pump mode for heating the vehicle interior using the ambient air as a heat source as well as on-board heat sources, in Fig. 8 in a heat pump mode for heating the vehicle interior using only the ambient air as a heat source, in Fig. 9 in a post-heating mode and in Fig. 10 a pure outdoor cooling mode.
Ein "innerer" Teil des ersten Wärmetransportfluid-Kreises 301 wird durch die erste Umschaltvorrichtung 20 der Kältemittelkreislaufvorrichtung 1 mit den ersten Wärmetauschern 12 gebildet. Ein "äußerer" Teil des ersten Wärmetransportfluid-Kreises 301 ist an den ersten Fluidanschluss 21 und an den zweiten Fluidanschluss 22 angeschlossen und umfasst eine Pumpe 302 für (das erste) Wärmefluid. Übereine Schaltvorrichtung des ersten Wärmetransportfluidkreises 301 sind wahlweise der Außenwärmetauscher 304 und/die HVAC-Einheit 320 als Wärmesenke^) in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis 301 einbindbar. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Schaltvorrichtung des ersten Wärmetransport- fluid-Kreises 301 ein Drei-Wege-Ventile 303, über das der Außenwärmetauscher 304 und der HVAC-Radiator 323 parallel an den zweiten Fluidanschluss 22 angebunden sind. Wenn das Drei-Wege-Ventil 303 als Mischventil ausgebildet ist, können die HVAC-Einheit 320 (insbesondere der HVAC-Radiator 323) und der Außenwärmetauscher 304 wahlweise gleichzeitig als Wärmesenken in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis 301 eingebunden sein. An "inner" part of the first heat transport fluid circuit 301 is formed by the first switching device 20 of the refrigerant cycle device 1 with the first heat exchangers 12 . An "external" part of the first heat transfer fluid circuit 301 is connected to the first fluid port 21 and to the second fluid port 22 and includes a pump 302 for (the first) heat fluid. The external heat exchanger 304 and/or the HVAC unit 320 can be optionally integrated into the first heat transport fluid circuit 301 as a heat sink via a switching device of the first heat transport fluid circuit 301 . In the embodiment shown, the switching device of the first heat transport fluid circuit 301 includes a three-way valve 303 via which the external heat exchanger 304 and the HVAC radiator 323 are connected in parallel to the second fluid connection 22 . If the three-way valve 303 is designed as a mixing valve, the HVAC unit 320 (in particular the HVAC radiator 323) and the outdoor heat exchanger 304 can optionally be integrated into the first heat transport fluid circuit 301 at the same time as heat sinks.
Ein "innerer" Teil des zweiten Wärmetransportfluid-Kreises 310 wird durch die zweite Umschaltvorrichtung 40 der Kältemittelkreislaufvorrichtung 1 mit den zweiten Wärmetauschern 14 gebildet. Ein "äußerer" Teil des zweiten Wärmetransport-
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fluid-Kreises 310 ist an den dritten Fluidanschluss 41 und an den vierten Fluidanschluss 42 angeschlossen und umfasst eine Pumpe 311 für (das zweite) Wärmetransportfluid. Über eine Schaltvorrichtung des zweiten Wärmetransportfluidkreises 310 sind wahlweise der Außenwärmetauscher 304, die HVAC-Einheit 320 (genauer der HVAC-Wärmeabsorber), eine Fahrzeugbatterie 332 und/oder eine Elektronik 342 als Wärmequelle(n) in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis 301 einbindbar. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Schaltvorrichtung des ersten Wärmetransportfluid-Kreises 310 mehrere Vorrichtungen zur Strömungsumleitung, hier beispielsweise mehrere Drei-Wege-Ventile 312, 313, 314, 331 , 341. Eine, mehrere oder alle Vorrichtungen zur Strömungsumleitungen können optional eine Durchflussregelung ermöglichen. Ferner umfasst die Schaltvorrich- tung des ersten Wärmetransportfluid-Kreises hier ein Magnetventil 329. Durch Ausbildung einer oder mehrerer der Vorrichtungen zur Strömungsumleitung bzw. der Drei-Wege-Ventile 312, 313, 314, 313, 341 als Mischventile wird eine höhere Flexibilität zur gleichzeitigen Einbindung mehrerer der genannten Komponenten in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis 310 ermöglicht.
An "inner" part of the second heat transport fluid circuit 310 is formed by the second switching device 40 of the refrigerant circuit device 1 with the second heat exchangers 14 . An "outer" part of the second heat transport
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Fluid circuit 310 is connected to the third fluid port 41 and to the fourth fluid port 42 and includes a pump 311 for (the second) heat transfer fluid. The external heat exchanger 304, the HVAC unit 320 (more precisely, the HVAC heat absorber), a vehicle battery 332 and/or electronics 342 can be integrated as heat source(s) in the second heat transport fluid circuit 301 via a switching device of the second heat transport fluid circuit 310. In the embodiment shown, the switching device of the first heat transport fluid circuit 310 comprises a plurality of flow diversion devices, here for example a plurality of three-way valves 312, 313, 314, 331, 341. One, more or all of the flow diversion devices can optionally enable flow regulation. Furthermore, the switching device of the first heat transport fluid circuit here includes a solenoid valve 329. By designing one or more of the devices for flow diversion or the three-way valves 312, 313, 314, 313, 341 as mixing valves, there is greater flexibility for simultaneous Integration of several of the components mentioned in the second heat transfer fluid circuit 310 allows.
Das Batterie-Wärmetauscher-Modul 330 umfasst eine Vorrichtung zur Strömungsumleitung, die Fahrzeugbatterie 332 und einen internen Hilfskreislauf mit einer Pumpe 333 für (das zweite) Wärmetransportfluid, einer elektrischen Heizung 334 und einem Rückschlagventil 335. Durch die Schaltvorrichtung des zweiten Wärmetransportfluid-Kreises 310, genauer gesagt durch die Vorrichtung zur Strömungsumleitung des Batterie-Wärmetauscher-Moduls 330, kann das zweite Wärmetransportfluid wahlweise durch die Fahrzeugbatterie 332 oder über einen Batterie-Bypass 336 an der Fahrzeugbatterie 332 vorbei geleitet werden. Hier ist die Vorrichtung zur Strömungsumleitung des Batterie-Wärmetauscher-Moduls 330 beispielhaft als ein Drei-Wege-Ventil 331 ausgebildet. Wenn das Drei-Wege- Ventil 331 als (regelbares) Mischventil ausgebildet ist, kann das zweite Wärmetransportfluid auch gleichzeitig teilweise durch die Fahrzeugbatterie 332 und
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teilweise über den Batterie-Bypass 336 an der Fahrzeugbatterie 332 vorbei geleitet werden. In einer nicht gezeigten Weiterbildung ermöglicht es die Schaltvorrichtung des ersten Wärmetransportfluid-Kreises 301 , die Fahrzeugbatterie 332 bei Bedarf in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis 301 einzubinden.
The battery heat exchanger module 330 includes a device for flow diversion, the vehicle battery 332 and an internal auxiliary circuit with a pump 333 for (the second) heat transport fluid, an electric heater 334 and a check valve 335. Through the switching device of the second heat transport fluid circuit 310, more precisely through the device for flow diversion of the battery heat exchanger module 330, the second heat transfer fluid can be selectively routed through the vehicle battery 332 or via a battery bypass 336 to the vehicle battery 332 past. Here, the device for diverting the flow of the battery heat exchanger module 330 is designed as a three-way valve 331, for example. If the three-way valve 331 is designed as a (controllable) mixing valve, the second heat transfer fluid can also partially flow through the vehicle battery 332 and at the same time
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partially routed past the vehicle battery 332 via the battery bypass 336 . In a development that is not shown, the switching device of the first heat transport fluid circuit 301 makes it possible to integrate the vehicle battery 332 into the first heat transport fluid circuit 301 if required.
Es gibt auch Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge, bei denen die Fahrzeugbatterie lediglich direkt durch die Umgebung gekühlt wird, beispielsweise mittels Umgebungsluft. In diesem Fall entfällt das Batterie-Wärmetauscher-Modul 330. There are also electric vehicles and hybrid vehicles in which the vehicle battery is only cooled directly by the environment, for example by means of ambient air. In this case, the battery heat exchanger module 330 is not required.
Das Elektronik-Wärmetauscher-Modul 340 umfasst eine Vorrichtung zur Strömungsumleitung, die Elektronik 342 und einen internen Hilfskreislauf mit einer Pumpe 343 für (das zweite) Wärmetransportfluid und einem Rückschlagventil 345. Die Elektronik 342 kann eine Leistungselektronik oder mehrere Leistungselektroniken umfassen, beispielsweise eine Leistungselektronik für einen Elektromotor des Fahrzeugs und/oder eine Leistungselektronik zum Aufladen der Fahrzeugbatterie 332. Durch die Schaltvorrichtung des zweiten Wärmetransportfluid- Kreises 310, genauer gesagt durch die Vorrichtung zur Strömungsumleitung des Elektronik-Wärmetauscher-Moduls 340, kann das zweite Wärmetransportfluid wahlweise durch die Elektronik 342 oder über einen Elektronik-Bypass 346 an der Elektronik 342 vorbei geleitet werden. Hier ist die Vorrichtung zur Strömungsumleitung des Batterie-Wärmetauscher-Moduls 330 beispielhaft als ein Drei-Wege- Ventil 331 ausgebildet. Wenn das Drei-Wege-Ventil 341 als (regelbares) Mischventil ausgebildet ist, kann das zweite Wärmetransportfluid auch gleichzeitig teilweise durch die Elektronik 342 und teilweise über den Elektronik-Bypass 346 an der Elektronik 342 vorbei geleitet werden. In einer nicht gezeigten Weiterbildung ermöglicht es die Schaltvorrichtung des ersten Wärmetransportfluid-Kreises 301 , die Elektronik 342 bei Bedarf in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis 301 einzubinden.
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The electronics heat exchanger module 340 comprises a device for flow diversion, the electronics 342 and an internal auxiliary circuit with a pump 343 for (the second) heat transport fluid and a check valve 345. The electronics 342 can comprise one or more power electronics, for example power electronics for an electric motor of the vehicle and/or power electronics for charging the vehicle battery 332. Through the switching device of the second heat transport fluid circuit 310, more precisely through the device for redirecting the flow of the electronic heat exchanger module 340, the second heat transport fluid can be switched through the electronics 342 or be routed past the electronics 342 via an electronics bypass 346 . Here the device for diverting the flow of the battery heat exchanger module 330 is designed as a three-way valve 331, for example. If the three-way valve 341 is embodied as a (controllable) mixing valve, the second heat transport fluid can also be routed partially through the electronics 342 and partially via the electronics bypass 346 past the electronics 342 at the same time. In a development that is not shown, the switching device of the first heat transport fluid circuit 301 makes it possible to integrate the electronics 342 into the first heat transport fluid circuit 301 if required.
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Ähnlich wie das Batterie-Wärmetauscher-Modul 330 ist auch das Elektronik-Wär- metauscher-Modul 340 im Allgemeinen optional. Similar to the battery heat exchanger module 330, the electronic heat exchanger module 340 is generally optional.
In dem in Fig. 6 dargestellten Kühlmodus zur Kühlung des Fahrzeuginnenraums ist (nur) der HVAC-Wärmeabsorber 321 in den zweiten Wärmetransportfluid- Kreis 310 eingebunden. Genauer gesagt durchströmt das zweite Wärmetransportfluid den HVAC-Wärmeabsorber 321 . Luft, die in den Fahrzeuginnenraum geleitet wird, durchströmt zuvor den HVAC-Wärmeabsorber 321 . Dort gibt sie Wärme an das zweite Wärmetransportfluid ab. Dadurch kühlt die Luft ab. Hier dient der HVAC-Wärmeabsorber 321 als Wärmequelle für den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis 310 und somit für die Kältemittelvorrichtung 1. Bei der Luft kann es sich um Luft von außen (Frischluft) und/oder Luft aus dem Fahrzeuginnenraum (Umluft) handeln. In the cooling mode shown in FIG. 6 for cooling the vehicle interior, (only) the HVAC heat absorber 321 is integrated into the second heat transport fluid circuit 310 . More specifically, the second heat transport fluid flows through the HVAC heat absorber 321 . Air introduced into the vehicle interior passes through the HVAC heat absorber 321 beforehand. There it gives off heat to the second heat transport fluid. This cools the air. Here, the HVAC heat absorber 321 serves as a heat source for the second heat transport fluid circuit 310 and thus for the refrigerant device 1. The air can be air from the outside (fresh air) and/or air from the vehicle interior (recirculated air).
Das zweite Wärmetransportfluid transportiert die aufgenommene Wärme in die Kältemittelkreislaufvorrichtung 1 , genauer gesagt über die zweite Umschaltvorrichtung 40 in mindestens einen der zweiten Wärmetauscher 14. Dort wird die Wärme durch den jeweiligen Kältemittelkreislauf 10a, 10b zum jeweiligen ersten Wärmetauscher 12 gepumpt. Dort nimmt das erste Wärmetransportfluid die Wärme auf. The second heat transport fluid transports the absorbed heat into the refrigerant circuit device 1, more precisely via the second switching device 40 into at least one of the second heat exchangers 14. There the heat is pumped through the respective refrigerant circuit 10a, 10b to the respective first heat exchanger 12. There, the first heat transport fluid absorbs the heat.
In dem Kühlmodus in Fig. 6 ist (nur) der Außenwärmetauscher 304 in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis 301 eingebunden. Das erste Wärmetransportfluid transportiert Wärme von den ersten Wärmetauschern 12 zu dem Außenwärmetauscher 304. Über den Außenwärmetauscher 304 wird Wärme an die Umgebungsluft abgeben. Der Außenwärmetauscher 304 dient hier als Wärmesenke. In the cooling mode in FIG. 6 , the outdoor heat exchanger 304 is (only) integrated into the first heat transport fluid circuit 301 . The first heat transport fluid transports heat from the first heat exchangers 12 to the outdoor heat exchanger 304. Heat is released to the ambient air via the outdoor heat exchanger 304. The outdoor heat exchanger 304 serves as a heat sink here.
In dem in Fig. 7 dargestellten Heizmodus sind der Außenwärmetauscher 304, die Fahrzeugbatterie 332 und die Elektronik 342 als Wärmequellen in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis 310 eingebunden. Ferner ist die HVAC-Einheit 320 als
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In the heating mode shown in FIG. 7, the external heat exchanger 304, the vehicle battery 332 and the electronics 342 are integrated into the second heat transport fluid circuit 310 as heat sources. Furthermore, the HVAC unit 320 as
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Wärmesenke in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis 301 eingebunden. Dazu durchströmt das erste Wärmetransportfluid den HVAC-Radiator 323. Die Luftmischklappe 325 ist so eingestellt, dass die komplette Luft für den Fahrzeuginnenraum, welche die HVAC-Einheit 320 durchströmt, durch den HVAC-Radiator 323 strömt, um einen guten Wärmeübergang zu ermöglichen. Heat sink in the first heat transfer fluid circuit 301 involved. To this end, the first heat transport fluid flows through the HVAC radiator 323. The air mix damper 325 is adjusted so that all of the air for the vehicle interior which flows through the HVAC unit 320 flows through the HVAC radiator 323 in order to enable good heat transfer.
Die HVAC-Einheit 320 umfasst hier zusätzlich eine HVAC-Schaltvorrichtung, die es ermöglicht, zusätzlich zu dem HVAC-Radiator 323 auch den HVAC-Wärme- absorber 321 zum Heizen der Luft für den Fahrzeuginnenraum als Wärmesenke in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis 301 einzubinden. In dieser beispielhaften Ausführungsform umfasst HVAC-Schaltvorrichtung ein Drei-Wege-Ventil 24 und ein Magnetventil 322. Die HVAC-Schaltvorrichtung ist dazu eingerichtet, den HVAC-Wärmeabsorber 321 und den HVAC-Radiator 323 für Wärmetransportfluid in Reihe zu schalten. In einer nicht gezeigten Weiterbildung ist die HVAC-Schaltvorrichtung ferner dazu eingerichtet, zusätzlich zu dem HVAC-Wärmeabsor- ber 321 auch den HVAC-Radiator 323 zum Kühlen der Luft für den Fahrzeuginnenraum zu verwenden, beispielsweise indem die HVAC-Schaltvorrichtung den HVAC-Radiator 323 zusätzlich zum HVAC-Wärmeabsorber 321 in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis 310 einbindet. The HVAC unit 320 here also includes an HVAC switching device that makes it possible, in addition to the HVAC radiator 323, to also integrate the HVAC heat absorber 321 for heating the air for the vehicle interior as a heat sink in the first heat transport fluid circuit 301. In this exemplary embodiment, HVAC switching device includes a three-way valve 24 and a solenoid valve 322. The HVAC switching device is configured to connect the HVAC heat absorber 321 and the HVAC radiator 323 in series for heat transport fluid. In a further development that is not shown, the HVAC switching device is also set up to use the HVAC radiator 323 in addition to the HVAC heat absorber 321 to cool the air for the vehicle interior, for example by the HVAC switching device using the HVAC radiator 323 in addition to the HVAC heat absorber 321 in the second heat transport fluid circuit 310 incorporates.
Im Heizmodus gemäß Fig. 7 arbeitet das Wärmemanagementsystem als Wärmepumpe, um Wärme aus der Außenluft, der Fahrzeugbatterie 332 und der Elektronik 342 über die Kältemittelkreislaufvorrichtung 1 in den Fahrzeuginnenraum zu pumpen. In the heating mode according to FIG. 7 , the thermal management system works as a heat pump in order to pump heat from the outside air, the vehicle battery 332 and the electronics 342 into the vehicle interior via the refrigerant circuit device 1 .
In dem ersten Wärmetransportfluid-Kreis 301 kann in Strömungsrichtung vor dem HVAC-Radiator 323 ein Temperatursensor angeordnet sein, hier ausgebildet als PTC-Sensor 306. Die Abkürzung PTC steht für den englischen Begriff "Positive Temperature Coefficient Thermistor" und bezeichnet einen Kaltleiter-Thermistor.
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In the first heat transport fluid circuit 301, a temperature sensor can be arranged upstream of the HVAC radiator 323 in the direction of flow, embodied here as a PTC sensor 306. The abbreviation PTC stands for the English term "Positive Temperature Coefficient Thermistor" and designates a PTC thermistor.
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In dem in Fig. 8 dargestellten Innenquellen-Heizmodus sind nur die Fahrzeugbatterie 332 und die Elektronik 342 als Wärmequellen in den zweiten Wärmetrans- portfluid-Kreis 310 eingebunden. Anders als in Fig. 7 ist der Außenwärmetauscher 304 nicht in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis 310 eingebunden. Die Drei-Wege-Ventile 313 und 314 verhindern, dass das zweite Wärmetransport- Fluid durch den Außenwärmetauscher strömt. Ansonsten entspricht der Heizmodus in Fig. 8 dem in Fig. 7 gezeigten Heizmodus. In the internal source heating mode shown in FIG. 8, only the vehicle battery 332 and the electronics 342 are integrated into the second heat transport fluid circuit 310 as heat sources. Unlike in FIG. 7 , the outdoor heat exchanger 304 is not integrated into the second heat transport fluid circuit 310 . The three-way valves 313 and 314 prevent the second heat-transporting fluid from flowing through the outdoor heat exchanger. Otherwise, the heating mode in FIG. 8 corresponds to the heating mode shown in FIG.
Fig. 9 zeigt das Wärmemanagementsystem 300 in dem Nacherwärmungsmodus. Die Luft für den Fahrzeuginnenraum wird in der HVAC-Einheit 320 zunächst durch den HVAC-Wärmeabsorber 321 gekühlt. Dabei kann Luftfeuchtigkeit auskondensieren. Danach wird die Luft mittels der Luftmischklappe 325 durch den HVAC- Radiator 323 geführt. Durch den HVAC-Radiator 323 wird die Luft wieder erwärmt. Dabei sinkt die relative Luftfeuchtigkeit. Der Nacherwärmungsmodus sorgt für eine gute Entfeuchtung der Luft für den Fahrzeuginnenraum. Somit kann beispielsweise das Beschlagen von Fahrzeugscheiben verringert bzw. verhindert werden. 9 shows the thermal management system 300 in the post-heat mode. The air for the vehicle interior is first cooled by the HVAC heat absorber 321 in the HVAC unit 320 . Humidity can condense in the process. Thereafter, the air is guided through the HVAC radiator 323 by means of the air mix door 325 . The HVAC radiator 323 reheats the air. At the same time, the relative humidity drops. The reheat mode ensures good dehumidification of the air for the vehicle interior. Thus, for example, the fogging of vehicle windows can be reduced or prevented.
In dem Nacherwärmungsmodus ist der HVAC-Wärmeabsorber 321 als Wärmequelle in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis 310 eingebunden und der HVAC- Radiator 323 ist als Wärmesenke in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis 301 eingebunden. In the reheat mode, the HVAC heat absorber 321 is included as a heat source in the second heat transfer fluid circuit 310 and the HVAC radiator 323 is included as a heat sink in the first heat transfer fluid circuit 301 .
Je nach Betriebsbedingungen können in Fig. 9 beispielsweise die Fahrzeugbatterie 332 und/oder die Elektronik 342 als weitere Wärmequellen in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis 310 zugeschaltet werden. Depending on the operating conditions, for example the vehicle battery 332 and/or the electronics 342 can be switched on in FIG. 9 as additional heat sources in the second heat transport fluid circuit 310 .
Je nach der erforderlichen Leistung, den Betriebsbedingungen und optional in Abhängigkeit von gegebenenfalls unterschiedlichen Kältemitteln in den Kältemittelkreisläufen 10a, 10b können in den in Fig. 6 bis Fig. 9 gezeigten Betriebsmodi
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die ersten Wärmetauscher 12 durch die erste Umschaltvorrichtung 20 wahlweise parallel oder in Reihe zwischen den ersten Fluidanschluss 21 und den zweiten Fluidanschluss 22 geschaltet werden. Zudem können die zweiten Wärmetauscher 14 durch die zweite Umschaltvorrichtung 40 wahlweise parallel oder in Reihe zwischen den dritten Fluidanschluss 41 und den vierten Fluidanschluss 42 geschaltet werden. Zudem kann der zweite Kältemittelkreislauf 10b wahlweise gar nicht, mit einer anderen Leistung als oder mit der gleichen Leistung wie der erste Kältemittelkreislauf 10a betrieben werden.
Depending on the required performance, the operating conditions and optionally depending on possibly different refrigerants in the refrigerant circuits 10a, 10b, in the operating modes shown in FIGS
Figure imgf000060_0001
the first heat exchangers 12 are optionally switched in parallel or in series between the first fluid port 21 and the second fluid port 22 by the first switching device 20 . In addition, the second heat exchangers 14 can be selectively connected in parallel or in series between the third fluid port 41 and the fourth fluid port 42 by the second switching device 40 . In addition, the second refrigerant circuit 10b can optionally not be operated at all, be operated with a different capacity than or with the same capacity as the first refrigerant circuit 10a.
Optional umfasst der zweite Wärmetransportfluid-Kreis 310 ein Ventil (hier als Drei-Wege-Ventil 350 ausgebildet), mittels dessen der innere Teil des zweiten Wärmetransportfluid-Kreises 310 versperrt werden kann. Fig. 10 zeigt Wärmemanagementsystem 300 aus Fig. 6 in einem reinen Außenkühlungsmodus. Das zweite Wärmetransportfluid zirkuliert nur im äußeren Teil des zweiten Wär- metransportfluid-Kreises 310. Die Schaltvorrichtung des zweiten Wärmetransportfl uid-Kreises 310 sorgt ferner dafür, dass das zweite Wärmetransportfluid den Außenwärmetauscher 304 zu Wärmeabgabe durchströmt und außerdem die Fahrzeugbatterie 332 und/oder die Elektronik 342 zur Wärmeaufnahme durchströmt. Dieser Modus ermöglicht die einfache, effiziente und wirksame Kühlung der Fahrzeugbatterie 332 und/oder der Elektronik 342 durch Wärmeabgabe an die Umgebungsluft. Der erste Wärmetransportfluid-Kreis 301 und die Kältemittelkreislaufvorrichtung 1 sind im reinen Außenkühlungsmodus bevorzugt ausgeschaltet. Optionally, the second heat transfer fluid circuit 310 includes a valve (designed here as a three-way valve 350) by means of which the inner part of the second heat transfer fluid circuit 310 can be blocked. FIG. 10 shows thermal management system 300 of FIG. 6 in an external cooling-only mode. The second heat transport fluid circulates only in the outer part of the second heat transport fluid circuit 310. The switching device of the second heat transport fluid circuit 310 also ensures that the second heat transport fluid flows through the external heat exchanger 304 to release heat and also through the vehicle battery 332 and/or the electronics 342 flows through to absorb heat. This mode allows for the vehicle battery 332 and/or electronics 342 to be easily, efficiently, and effectively cooled by releasing heat to the surrounding air. The first heat transport fluid circuit 301 and the refrigerant cycle device 1 are preferably turned off in the outdoor cooling-only mode.
Selbstverständlich kann das Wärmemanagementsystem 300 statt der Kältemittelkreislaufvorrichtung 1 aus Fig. 1 die Kältemittelkreislaufvorrichtung 100 aus Fig. 4 oder die Kältemittelkreislaufvorrichtung 200 aus Fig. 5 einschließen. Of course, instead of the refrigerant cycle device 1 shown in FIG. 1 , the thermal management system 300 may include the refrigerant cycle device 100 shown in FIG. 4 or the refrigerant cycle device 200 shown in FIG. 5 .
In Fig. 6 bis Fig. 10 sind nicht alle Schaltungsoptionen des Wärmemanagementsystems 300 gezeigt. Beispielsweise kann in Fig. 7 das zweite Wärmtransportfluid
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in dem Batterie-Wärmetauscher-Modul 330 statt nur durch den Batterie-Bypass 336 ganz oder teilweise durch die Fahrzeugbatterie 332 geleitet werden, falls zusätzlich die Fahrzeugbatterie 332 gekühlt werden soll. Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Wärmetransportfluid in dem Elektronik-Wärmetauscher- Modul 340 statt nur durch den Elektronik-Bypass 346 ganz oder teilweise durch die Elektronik 342 geleitet werden, falls zusätzlich die Elektronik 342 gekühlt werden soll.
Not all circuit options of the thermal management system 300 are shown in FIGS. 6 to 10 . For example, in Fig. 7, the second heat transfer fluid
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in the battery heat exchanger module 330 instead of only through the battery bypass 336 completely or partially through the vehicle battery 332 if the vehicle battery 332 is also to be cooled. As an alternative or in addition, the second heat transport fluid in the electronics heat exchanger module 340 can be passed entirely or partially through the electronics 342 instead of only through the electronics bypass 346 if the electronics 342 are also to be cooled.
Fig. 11 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmemanagementsystems 400 für einen Personenkraftwagen mit Elektroantrieb. Abweichend von dem Wärmemanagementsystem 300 aus den Fig. 5 bis 10 ist hier der Kältemittelkreislauf 100 aus Fig. 4 integriert. Zudem bietet eine Schaltvorrichtung eines zweiten Wärmetransportfluid-Kreises 410 zusätzlich die Möglichkeiten, eine Batterie-Wärmetausch-Einheit 430 und eine Elektronik-Wärmetausch-Einheit 440 wahlweise parallel oder in Reihe in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis 410 einzubinden. Dazu weist die Schaltvorrichtung des zweiten Wärmetransportfluid- Kreises 410 in Fig. 11 zusätzliche Ventile auf, hier beispielhaft zwei zusätzliche Drei-Wege-Ventile 451 , 452 in Form von Mischventilen. Ansonsten ist das in Fig. 11 gezeigte Wärmemanagementsystem 400 gleich aufgebaut wie das in Fig. 6 bis 10 gezeigte Wärmemanagementsystem 300. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. 11 shows a second embodiment of a heat management system 400 according to the invention for a passenger car with an electric drive. Deviating from the heat management system 300 from FIGS. 5 to 10, the refrigerant circuit 100 from FIG. 4 is integrated here. In addition, a switching device of a second heat transport fluid circuit 410 also offers the possibility of integrating a battery heat exchange unit 430 and an electronics heat exchange unit 440 either in parallel or in series in the second heat transport fluid circuit 410 . For this purpose, the switching device of the second heat transport fluid circuit 410 in FIG. 11 has additional valves, here by way of example two additional three-way valves 451, 452 in the form of mixing valves. Otherwise, the heat management system 400 shown in FIG. 11 has the same structure as the heat management system 300 shown in FIGS. 6 to 10. The same components are provided with the same reference numbers.
In Fig. 11 ist das Wärmemanagementsystem 400 in einem Innenquellen-Heizmo- dus unter Nutzung der Fahrzeugbatterie und der Leistungselektronik des Fahrzeugs als Wärmequellen dargestellt. Im Unterschied zu dem Innenquellen-Heiz- modus des Wärmemanagementsystems 300 in Fig. 8 sind die Fahrzeugbatterie 332 und die Elektronik 342 hier nicht in Reihe hintereinander, sondern parallel zueinander in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis eingebunden. Daher hat das in die Elektronik 342 einströmende zweite Wärmetransportfluid (zumindest
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im Wesentlichen) die gleiche Temperatur wie das in die Fahrzeugbatterie 332 einströmende zweite Wärmetransportfluid.
In FIG. 11, the thermal management system 400 is shown in an internal source heating mode using the vehicle battery and power electronics of the vehicle as heat sources. In contrast to the internal source heating mode of the heat management system 300 in FIG. 8, the vehicle battery 332 and the electronics 342 are not connected in series here one behind the other, but in parallel to one another in the second heat transport fluid circuit. Therefore, the second heat transport fluid flowing into the electronics 342 (at least
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substantially) the same temperature as the second heat transfer fluid entering the vehicle battery 332 .
Natürlich lässt sich das in Fig. 11 gezeigte Wärmemanagementsystem 400 wie das in den Fig. 6 bis 10 gezeigte Wärmemanagementsystem 300 in einer Vielzahl von unterschiedlichen Betriebsmodi betreiben. Of course, like the thermal management system 300 shown in FIGS. 6 to 10, the thermal management system 400 shown in FIG. 11 can be operated in a large number of different operating modes.
Das Wärmemanagementsystem 300 und das Wärmemanagementsystem 400 können weitere, nicht dargestellte Module umfassen, beispielsweise mindestens ein Sitzklimatisierungsmodul. Ähnlich wie für das Batterie-Wärmetauscher-Mo- dul 330, 430 und das Elektronik-Wärmetauscher-Modul 340, 440 kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Module wahlweise parallel, in Reihe und/oder teilparallel in den ersten Wärmetransportfluidkreis 301 und/oder in den zweiten Wär- metransportfluid-Kreis 310, 410 schaltbar sind. Teilparallel meint, dass Teilströme des Wärmetransportfluids jeweils parallel durch unterschiedliche Module geleitet werden und dass mindestens ein Teilstrom durch mindestens zwei der Module in Reihe geleitet wird. The thermal management system 300 and the thermal management system 400 can include additional modules that are not shown, for example at least one seat climate control module. Similar to the battery heat exchanger module 330, 430 and the electronics heat exchanger module 340, 440, it can be provided that the individual modules can be connected in parallel, in series and/or partially in parallel in the first heat transport fluid circuit 301 and/or in the second heat transport fluid circuit 310, 410 can be switched. Partially parallel means that partial flows of the heat transport fluid are each passed in parallel through different modules and that at least one partial flow is passed through at least two of the modules in series.
Die vorliegende Erfindung erlaubt einen sehr flexiblen Betrieb des jeweiligen Kältemittelkreislaufs 1 , 100, 200. Das Verstellen der ersten Umschaltvorrichtung 20, 120, 220 und/oder der zweiten Umschaltvorrichtung 40, 140, 240 und voneinander unmittelbar unabhängige Betrieb der inneren Kältemittelkreisläufe 10a, 10b, 10c, 10d ermöglicht auch unter verschiedensten Leistungsanforderungen, Betriebsmodi und Betriebsbedingungen eine hohe Effizienz. The present invention allows a very flexible operation of the respective refrigerant circuit 1, 100, 200. The adjustment of the first switching device 20, 120, 220 and / or the second switching device 40, 140, 240 and mutually directly independent operation of the inner refrigerant circuits 10a, 10b, 10c, 10d also enables high efficiency under a wide variety of power requirements, operating modes and operating conditions.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen dienen primär zur beispielhaften genaueren Beschreibung und Veranschaulichung der Erfindung. Der Geltungsbereich der Erfindung ist in den Patentansprüchen definiert und im Allgemeinen nicht auf die konkret beschriebenen Ausführungsformen begrenzt.
Figure imgf000063_0001
The embodiments described herein are primarily provided by way of example to describe and illustrate the invention in greater detail. The scope of the invention is defined in the claims and is generally not limited to the specific embodiments described.
Figure imgf000063_0001
Bezugszeichenliste Reference List
1 , 100, 200 Kältemittelkreislaufvorrichtung 1, 100, 200 refrigerant cycle device
10a, 10b, 10c, 10d Kältemittelkreislauf 10a, 10b, 10c, 10d refrigerant circuit
11 Kompressor 11 compressor
12 erster Wärmetauscher 12 first heat exchanger
13 Expansionsventil 13 expansion valve
14 zweiter Wärmetauscher 14 second heat exchanger
20, 120, 220 erste Umschaltvorrichtung 20, 120, 220 first switching device
21 erster Fluidanschluss 21 first fluid port
22 zweiter Fluidanschluss 22 second fluid port
23 erstes Drei-Wege-Ventil 23 first three-way valve
24 zweites Drei-Wege-Ventil 24 second three-way valve
25, 26, 27, 28, 29 Leitung 25, 26, 27, 28, 29 line
31 , 32 Leitung 31, 32 line
33, 34, 35 Pfeil 33, 34, 35 arrows
36, 37 Verzweigungspunkt 36, 37 branch point
40, 140, 240 zweite Umschaltvorrichtung 40, 140, 240 second switching device
41 dritter Fluidanschluss 41 third fluid port
42 vierter Fluidanschluss 42 fourth fluid port
43 erstes Drei-Wege-Ventil 43 first three-way valve
44 zweites Drei-Wege-Ventil 44 second three-way valve
45, 46, 27, 48, 49 Leitung 45, 46, 27, 48, 49 line
51 , 52 Leitung 51, 52 line
53, 54, 55 Pfeil 53, 54, 55 arrows
56, 57 Verzweigungspunkt 56, 57 branch point
61 , 62 Pumpe 61, 62 pump
223, 243 Vier-Wege-Ventil 223, 243 four-way valve
226, 227, 228, 229 Leitung 226, 227, 228, 229 line
246, 247, 248, 249 Leitung
Figure imgf000064_0001
246, 247, 248, 249 line
Figure imgf000064_0001
300, 400 Wärmemanagementsystem 300, 400 thermal management system
301 erster Wärmetransportfluid-Kreis 301 first heat transfer fluid circuit
302, 311 , 333, 343 Pumpe 302, 311, 333, 343 pump
303, 305, 312, 313, 314 Drei-Wege-Ventil 303, 305, 312, 313, 314 three-way valve
304 Außenwärmetauscher 304 outdoor heat exchanger
306 PTC-Sensor 306 PTC sensor
310, 410 zweiter Wärmetransportfluid-Kreis 310, 410 second heat transport fluid circuit
320 HVAC-Einheit 320 HVAC unit
321 HVAC-Wärmeabsorber 321 HVAC heat absorber
322, 329 Magnetventil 322, 329 solenoid valve
323 HVAC-Radiator 323 HVAC radiator
324, 331 , 341 , 350 Drei-Wege-Ventil (Vorrichtung zur Strömungsumlei- tung) 324, 331 , 341 , 350 three-way valve (device for flow diversion)
325 Luftmischklappe 325 air mix door
330, 430 Batterie-Wärmetauscher-Modul 330, 430 battery heat exchanger module
332 Fahrzeugbatterie 332 vehicle battery
334 elektrische Heizung 334 electric heater
335, 345 Rückschlagventil 335, 345 check valve
336 Batterie-Bypass 336 battery bypass
340, 440 Elektronik-Wärmetauscher-Modul 340, 440 electronic heat exchanger module
342 Elektronik 342 electronics
346 Elektronik-Bypass 346 electronics bypass
451 , 452 Drei-Wege-Ventil 451, 452 three-way valve
MM Mittelmodul MM middle module

Claims

63 Patentansprüche: 63 patent claims:
1. Kältemittelkreislaufvorrichtung (1 ; 100; 200) für ein Wärmemanagementsystem (300; 400) für ein Fahrzeug, wobei das Wärmemanagementsystem (300; 400) Wärme mittels zumindest eines Wärmetransportfluids transportiert, aufweisend: mindestens zwei in sich abgeschlossene, innere Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d), wobei die Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) jeweils 1. Refrigerant circuit device (1; 100; 200) for a thermal management system (300; 400) for a vehicle, wherein the thermal management system (300; 400) transports heat by means of at least one heat transport fluid, comprising: at least two self-contained, internal refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d), wherein the refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d) respectively
- einen ersten Wärmetauscher (12) zum Austausch von Wärme zwischen dem jeweiligen Kältemittelkreislauf (10a, 10b, 10c, 10d) und Wärmetransportfluid und - A first heat exchanger (12) for exchanging heat between the respective refrigerant circuit (10a, 10b, 10c, 10d) and heat transport fluid and
- einen zweiten Wärmetauscher (14) zum Austausch von Wärme zwischen dem jeweiligen Kältemittelkreislauf (10a, 10b, 10c, 10d) und Wärmetransportfluid umfassen und zum Pumpen von Wärme zwischen dem zweiten Wärmetauscher (14) und dem ersten Wärmetauscher (12) eingerichtet sind; gekennzeichnet durch eine an die ersten Wärmetauscher (12) angeschlossene erste Umschaltvorrichtung (20; 120; 220) mit einem ersten Fluidanschluss (21 ) und einem zweiten Fluidanschluss (22) zur Durchleitung von Wärmetransportfluid durch die ersten Wärmetauscher (12); wobei die erste Umschaltvorrichtung (20; 120; 220) dazu eingerichtet ist, die ersten Wärmetauscher (12) der mindestens zwei Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) wahlweise in Reihe hintereinander oder parallel zueinander zwischen den ersten Fluidanschluss (21 ) und den zweiten Fluidanschluss (22) zu schalten. 64
Figure imgf000066_0001
- A second heat exchanger (14) for exchanging heat between the respective refrigerant circuit (10a, 10b, 10c, 10d) and heat transport fluid and for pumping heat between the second heat exchanger (14) and the first heat exchanger (12) are set up; characterized by a first switching device (20; 120; 220) connected to the first heat exchanger (12) and having a first fluid connection (21) and a second fluid connection (22) for conducting heat transport fluid through the first heat exchanger (12); wherein the first switching device (20; 120; 220) is set up to switch the first heat exchangers (12) of the at least two refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d) either in series one behind the other or parallel to one another between the first fluid connection (21) and the to switch the second fluid connection (22). 64
Figure imgf000066_0001
2. Kältemittelkreislaufvorrichtung (1 ; 100; 200) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umschaltvorrichtung (20; 120; 220) jeweils zwischen ersten Wärmetauschern (12) zweier aufeinanderfolgender der mindestens zwei Kältemittelkreisläufen (10a, 10b, 10c, 10d) eine schaltbare direkte Fluidverbindung (23, 24, 25, 26, 27; 223, 226, 227) für Wärmetransportfluid aufweist, wobei diese schaltbare direkte Fluidverbindung (23, 24, 25, 26, 27; 223, 226, 227) für das Wärmetransportfluid zwischen den ersten Wärmetauschern (12) der zwei aufeinanderfolgenden Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) 2. Refrigerant circuit device (1; 100; 200) according to claim 1, characterized in that the first switching device (20; 120; 220) is located between first heat exchangers (12) of two consecutive ones of the at least two refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d) a switchable direct fluid connection (23, 24, 25, 26, 27; 223, 226, 227) for heat transport fluid, said switchable direct fluid connection (23, 24, 25, 26, 27; 223, 226, 227) for the heat transport fluid between the first heat exchangers (12) of the two successive refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d)
- in ihrem Reihenschaltungs-Zustand hergestellt ist und - is manufactured in its series connection state and
- in ihrem Parallelschaltungs-Zustand unterbrochen ist und stattdessen o eine direkte Fluidverbindung (23, 26, 28; 223, 226, 229) für Wärmetransportfluid zwischen dem ersten Wärmetauscher (12) einer der zwei aufeinanderfolgenden Kältemittekreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) und dem zweiten Fluidanschluss (22) herstellt, welche sie in ihrem Reihenschaltungs- Zustand unterbricht, sowie o eine direkte Fluidverbindung (24, 27, 29; 223, 227, 229) für das Wärmetransportfluid zwischen dem ersten Wärmetauscher (12) des anderen der zwei aufeinanderfolgenden Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) und dem ersten Fluidanschluss (21 ) herstellt, welche sie in ihrem Reihenschaltungs-Zustand unterbricht. - is interrupted in its parallel circuit state and instead o a direct fluid connection (23, 26, 28; 223, 226, 229) for heat transport fluid between the first heat exchanger (12) of one of the two successive refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d) and the second fluid port (22), which it interrupts in its series connection state, and o establishes a direct fluid connection (24, 27, 29; 223, 227, 229) for the heat transport fluid between the first heat exchanger (12) of the other of the two successive refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d) and the first fluid connection (21), which interrupts them in their series connection state.
3. Kältemittelkreislaufvorrichtung (1 ; 100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede schaltbare direkte Fluidverbindung (23, 24, 25, 26, 27) zwischen den ersten Wärmetauschern (12) zweier aufeinanderfolgender Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c) jeweils ein erstes Drei-Wege-Ventil (23) und ein zweites Drei-Wege-Ventil (24) aufweist, wobei das jeweilige erste Drei-Wege-Ventil (23) in direkter Fluidverbindung steht mit 65
Figure imgf000067_0001
3. Refrigerant circuit device (1; 100) according to claim 2, characterized in that each switchable direct fluid connection (23, 24, 25, 26, 27) between the first heat exchangers (12) of two successive refrigerant circuits (10a, 10b, 10c) each have a first three-way valve (23) and a second three-way valve (24), the respective first three-way valve (23) being in direct fluid communication with 65
Figure imgf000067_0001
- dem ersten Wärmetauscher (12) des einen der zwei aufeinanderfolgenden Kältemittelkreislaufs (10a, 10b, 10c), - the first heat exchanger (12) of one of the two successive refrigerant circuits (10a, 10b, 10c),
- dem jeweiligen zweiten Drei-Wege-Ventil (24) und - The respective second three-way valve (24) and
- dem zweiten Fluidanschluss (22), wobei das jeweilige zweite Drei-Wege-Ventil (24) in direkter Fluidverbindung steht mit - The second fluid connection (22), wherein the respective second three-way valve (24) is in direct fluid communication with
- dem ersten Wärmetauscher (12) des anderen der zwei benachbarten Kältemittelkreislaufs (10a, 10b, 10c), - the first heat exchanger (12) of the other of the two adjacent refrigerant circuits (10a, 10b, 10c),
- dem jeweiligen ersten Drei-Wege-Ventil (23) und - The respective first three-way valve (23) and
- dem ersten Fluidanschluss (21 ). - The first fluid connection (21).
4. Kältemittelkreislaufvorrichtung (1 ; 100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscher (12) eines ersten der mindestens zwei Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) unabhängig von den Schaltzuständen der ersten Umschaltvorrichtung (20; 120; 220) in direkter Fluidverbindung (31 ) mit dem ersten Fluidanschluss (21 ) steht und dass der erste Wärmetauscher (12) eines letzten der mindestens zwei Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) unabhängig von den Schaltzuständen der ersten Umschaltvorrichtung (20; 120; 220) in direkter Fluidverbindung (32) mit dem zweiten Fluidanschluss (22) steht. 4. Refrigerant circuit device (1; 100; 200) according to one of the preceding claims, characterized in that the first heat exchanger (12) of a first of the at least two refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d) independently of the switching states of the first switching device (20 ; 120; 220) is in direct fluid connection (31) to the first fluid connection (21) and that the first heat exchanger (12) of the last of the at least two refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d) is independent of the switching states of the first switching device ( 20; 120; 220) is in direct fluid connection (32) with the second fluid connection (22).
5. Kältemittelkreislaufvorrichtung (1 ; 100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine an die zweiten Wärmetauscher (14) angeschlossene zweite Umschaltvorrichtung (40; 140; 240) mit einem dritten Fluidanschluss (41 ) und einem vierten Fluidanschluss (42) zur Durchleitung von äußerem Wärmetransportfluid durch die zweiten Wärmetauscher (14); 66
Figure imgf000068_0001
wobei die zweite Umschaltvorrichtung (40; 140; 240) dazu eingerichtet ist, die zweiten Wärmetauscher (14) der mindestens zwei Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) wahlweise in Reihe hintereinander oder parallel zueinander zwischen den dritten Fluidanschluss (41 ) und den vierten Fluidanschluss (42) zu schalten.
5. Refrigerant cycle device (1; 100; 200) according to one of the preceding claims, characterized by a second switching device (40; 140; 240) connected to the second heat exchanger (14) and having a third fluid connection (41) and a fourth fluid connection (42) for passing external heat transfer fluid through the second heat exchangers (14); 66
Figure imgf000068_0001
wherein the second switching device (40; 140; 240) is set up to switch the second heat exchangers (14) of the at least two refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d) either in series one behind the other or parallel to one another between the third fluid connection (41) and the fourth fluid connection (42) to switch.
6. Kältemittelkreislaufvorrichtung (1 ; 100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) unabhängig voneinander betreibbar sind. 6. Refrigerant circuit device (1; 100; 200) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d) can be operated independently of one another.
7. Kältemittelkreislaufvorrichtung (1 ; 100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelkreislaufvorrich- tung (1 ; 100; 200) dazu eingerichtet ist, einen der mindestens zwei Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) mit einer stationären Leistung zu betrieben und einen anderen der mindestens zwei Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) mit bedarfsgerechter Leistung zu betreiben. 7. refrigerant circuit device (1; 100; 200) according to any one of the preceding claims, characterized in that the refrigerant circuit device (1; 100; 200) is adapted to one of the at least two refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d). to operate a stationary power and to operate another of the at least two refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d) with needs-based power.
8. Kältemittelkreislaufvorrichtung (1 ; 100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kompressor (11 ) von zumindest einem der Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) zur Anpassung der Leistung im Betrieb einen veränderlichen Hubraum und/oder eine Drehzahlregelung aufweist. 8. Refrigerant cycle device (1; 100; 200) according to any one of the preceding claims, characterized in that a compressor (11) of at least one of the refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d) has a variable cubic capacity and/or or has a speed control.
9. Kältemittelkreislaufvorrichtung (1 ; 100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster der mindestens zwei Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) ein erstes Kältemittel umfasst und ein zweiter der Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) ein zweites Kältemittel umfasst, welches sich von dem ersten Kältemittel unterscheidet. 9. Refrigerant circuit device (1; 100; 200) according to one of the preceding claims, characterized in that a first of the at least two refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d) comprises a first refrigerant and a second of the refrigerant circuits (10a, 10b, 10c , 10d) comprises a second refrigerant which differs from the first refrigerant.
Figure imgf000069_0001
Figure imgf000069_0001
10. Kältemittelkreislaufvorrichtung (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelkreislaufvorrich- tung (100; 200) mindestens drei in sich abgeschlossene, innere Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) aufweist, wobei die erste Umschaltvorrichtung (120; 220) dazu eingerichtet ist, die ersten Wärmetauscher (12) zweier aufeinanderfolgender der mindestens drei Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) jeweils wahlweise in Reihe hintereinander oder parallel zueinander zwischen den ersten Fluidanschluss (21 ) und den zweiten Fluidanschluss (22) zu schalten. 10. Refrigerant circuit device (100; 200) according to any one of the preceding claims, characterized in that the refrigerant circuit device (100; 200) has at least three self-contained, internal refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d), the first switching device (120; 220) is set up to connect the first heat exchangers (12) of two consecutive ones of the at least three refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d) either in series one behind the other or parallel to one another between the first fluid connection (21) and the second fluid connection ( 22) to switch.
11. Kältemittelkreislaufvorrichtung (100; 200) nach Ansprüchen 5 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umschaltvorrichtung (40; 140; 240) dazu eingerichtet ist, die zweiten Wärmetauscher (14) zweier aufeinanderfolgender der mindestens drei Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) jeweils wahlweise in Reihe hintereinander oder parallel zueinander zwischen den dritten Fluidanschluss (41 ) und den vierten Fluidanschluss (42) zu schalten. 11. Refrigerant circuit device (100; 200) according to Claims 5 and 10, characterized in that the second switching device (40; 140; 240) is set up to switch the second heat exchangers (14) of two consecutive ones of the at least three refrigerant circuits (10a, 10b, 10c , 10d) to switch between the third fluid connection (41) and the fourth fluid connection (42) either in series one behind the other or parallel to one another.
12. Kältemittelkreislaufvorrichtung (1 ; 100; 200) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) jeweils als Kompressionswärmepumpe, als Absorptionswärmepumpe, als Adsorptionswärmepumpe, als elektrokalorische Wärmepumpe oder als magnetokalorische Wärmepumpe ausgeführt sind, wobei die einzelnen Kältemittelkreisläufe (10a, 10b, 10c, 10d) voneinander unterschiedlich ausgebildet sein können. 12. Refrigerant circuit device (1; 100; 200) according to one of the preceding claims, characterized in that the internal refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d) are each designed as a compression heat pump, as an absorption heat pump, as an adsorption heat pump, as an electrocaloric heat pump or as a magnetocaloric heat pump are, wherein the individual refrigerant circuits (10a, 10b, 10c, 10d) can be designed differently from each other.
13. Kältemittelkreislaufvorrichtung (1 ; 100) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umschaltvorrichtung (20; 120) ferner dazu eingerichtet ist, einzelne ersten Wärmetauscher (12) wahlweise gar nicht zwischen den ersten Fluidanschluss (21 ) und den zweiten Fluidanschluss (22) zu schalten.
Figure imgf000070_0001
13. Refrigerant circuit device (1; 100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first switching device (20; 120) is also set up to selectively not switch individual first heat exchangers (12) at all between the first fluid connection (21) and the second To switch fluid connection (22).
Figure imgf000070_0001
14. Wärmemanagementsystem (300; 400) für ein Fahrzeug, wobei das Wärmemanagementsystem (300; 400) dazu ausgebildet ist, einen ersten Wär- metransportfluid-Kreis (301 ) und einen zweiten Wärmetransportfluid-Kreis (310, 410) auszubilden, gekennzeichnet durch eine Kältemittelkreislaufvorrichtung (1 ; 100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Umschaltvorrichtung (20; 120; 220) in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis (301 ) eingebunden ist und die zweite Umschaltvorrichtung (40; 140; 240) in den zweiten Wärmetransportfluid-Kreis (310; 410) eingebunden ist. 14. Thermal management system (300; 400) for a vehicle, wherein the thermal management system (300; 400) is adapted to form a first heat transport fluid circuit (301) and a second heat transport fluid circuit (310, 410), characterized by a Refrigerant cycle device (1; 100; 200) according to one of the preceding claims, wherein the first switching device (20; 120; 220) is integrated into the first heat transport fluid circuit (301) and the second switching device (40; 140; 240) into the second Heat transport fluid circuit (310; 410) is involved.
15. Wärmemanagementsystem (300; 400) nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine HVAC-Einheit (320) mit einem HVAC-Wärmeabsorber (321 ) und einem HVAC-Radiator (322), wobei die HVAC-Einheit (320) eine HVAC-Schaltvorrichtung (322, 324) aufweist, die dazu eingerichtet ist, den HVAC-Wärmeabsorber (321 ) wahlweise in den zweiten Wärmetransport-Fluidkreis (310; 410) einzubinden oder zusammen mit dem HVC-Radiator (322) in den ersten Wärmetransportfluid-Kreis (301 ) einzubinden. 15. Thermal management system (300; 400) according to claim 14, characterized by an HVAC unit (320) with an HVAC heat absorber (321) and an HVAC radiator (322), wherein the HVAC unit (320) has an HVAC switching device (322, 324), which is set up to optionally integrate the HVAC heat absorber (321) into the second heat transport fluid circuit (310; 410) or to integrate it together with the HVC radiator (322) into the first heat transport fluid circuit (301 ) to include.
PCT/EP2022/072033 2021-08-06 2022-08-04 Refrigerant circuit device with a plurality of inner refrigerant circuits WO2023012315A1 (en)

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