DE102010016588A1 - System for regulating temperature of component of vehicle, particularly electric vehicle, has circuit of cooling agent, which has flowing direction in circuit - Google Patents

Abstract

The system has a circuit (K1) of a cooling agent, which has a flowing direction in a circuit. Another circuit (K2) of a cooling agent has another flowing direction in another circuit. The former and latter circuits have a common third heat exchanger (3) for exchanging heat between the cooling agent and a refrigerant.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Regeln mindestens einer Temperatur einer Komponente eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a system for controlling at least one temperature of a component of a vehicle according to the preamble of claim 1.

Solche Systeme können vorteilhaft in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden. Denn leistungsfähige Elektrofahrzeuge sind auf eine funktionsfähige Batterie angewiesen. Die Funktion und Lebensdauer der Batterie hängt jedoch wesentlich vom Temperaturniveau ab. Ein optimaler Bereich stellt ein Temperaturniveau zwischen 10°C und 40°C dar. Darüber hinaus sollte auf ein gleichmäßiges Temperaturniveau der einzelnen Batteriezellen geachtet werden. Deshalb muss die Batterie bei warmer Umgebungstemperatur im Sommer gekühlt werden. Im Winter stellt die elektrische Leistung (reine Exergie) eine zu wertvolle Energieform dar, um für Heizzwecke verwendet zu werden, was die Reichweite der Elektrofahrzeuge deutlich verringern würde oder die Batterie deutlich größer und schwerer machen würde.Such systems can be used advantageously in electric vehicles. Because powerful electric vehicles rely on a functioning battery. The function and life of the battery, however, depends significantly on the temperature level. An optimum range represents a temperature level between 10 ° C and 40 ° C. In addition, care should be taken to ensure a uniform temperature level of the individual battery cells. Therefore, the battery must be cooled in warm summer ambient temperature. In winter, electric power (pure exergy) is too valuable a form of energy to be used for heating purposes, which would significantly reduce the range of electric vehicles or make the battery significantly larger and heavier.

Es ist wünschenswert, ein Elektrofahrzeug mit einem System zum Regeln mindestens einer Temperatur einer Komponente eines Fahrzeugs auszustatten, das fähig ist, sowohl im Winter als auch im Sommer ein effizientes Kühlen bzw. Erwärmen der jeweiligen Komponenten unter Nutzung der einzelnen Wärmequellen und -senken im Fahrzeug sowie unter Nutzung des Temperaturniveaus der Fahrzeugumgebung sicher zu stellen.It is desirable to provide an electric vehicle with a system for controlling at least one temperature of a component of a vehicle that is capable of efficiently cooling or heating the respective components using the individual heat sources and sinks in the vehicle, both in winter and in summer and using the temperature level of the vehicle environment to ensure.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes System zum Regeln mindestens einer Temperatur einer Komponente eines Fahrzeugs bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide an improved system for controlling at least one temperature of a component of a vehicle.

Diese Aufgabe wird durch ein System nach Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben Ausführungsformen der Erfindung an.This object is achieved by a system according to claim 1. The dependent claims indicate embodiments of the invention.

Die vorliegende Erfindung umfaßt ein System zum Regeln mindestens einer Temperatur einer Komponente eines Fahrzeugs mit einem ersten Kreislauf eines Kühlmittels, welches im ersten Kreislauf eine erste Flußrichtung aufweist, und mit einem zweiten Kreislauf eines Kältemittels, welches im zweiten Kreislauf eine zweite Flußrichtung aufweist. Dabei verlaufen der erste und/oder zweite Kreislauf über eine Komponente des Fahrzeugs, deren Temperatur geregelt werden soll. Der erste Kreislauf weist einen ersten Wärmetauscher auf zum Tauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und einer Umgebungsluft des Fahrzeugs. Der zweite Kreislauf umfaßt einen zweiten Wärmetauscher zum Tauschen von Wärme zwischen dem Kältemittel und der Umgebungsluft des Fahrzeugs. Erfindungsgemäß weisen sowohl der erste als auch der zweite Kreislauf einen gemeinsamen dritten Wärmetauscher auf zum Tauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel.The present invention comprises a system for controlling at least one temperature of a component of a vehicle having a first circuit of a coolant having a first flow direction in the first circuit and a second circuit of a refrigerant having a second flow direction in the second circuit. The first and / or second circuit run via a component of the vehicle whose temperature is to be regulated. The first circuit includes a first heat exchanger for exchanging heat between the coolant and ambient air of the vehicle. The second circuit includes a second heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and the ambient air of the vehicle. According to the invention, both the first and the second circuit have a common third heat exchanger for exchanging heat between the coolant and the refrigerant.

Die zwei miteinander gekoppelten, aber dennoch getrennten Kreisläufe ermöglichen die Realisierung vieler Kombinationen von Kühlen und Wärmen. Insbesondere kann das System bei Vorsehung der entsprechenden Komponenten helfen, einen Fahrzeuginnenraum zu klimatisieren und eine Batterietemperatur zu regeln.The two coupled but still separate circuits allow the realization of many combinations of cooling and heating. In particular, the provision of the corresponding components can help the system to air-condition a vehicle interior and regulate a battery temperature.

In einer Ausführungsform weisen der erste und zweite Kreislauf einen gemeinsamen vierten Wärmetauscher auf zum Tauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel. Der dritte Wärmetauscher kann sich in der ersten und zweiten Flußrichtung vor dem ersten und zweiten Wärmetauscher befinden und der vierte Wärmetauscher kann in der ersten und zweiten Flußrichtung nach dem ersten und zweiten Wärmetauscher angeordnet sein.In one embodiment, the first and second circuits have a common fourth heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and the refrigerant. The third heat exchanger may be located upstream of the first and second heat exchangers in the first and second flow directions, and the fourth heat exchanger may be disposed in the first and second flow directions downstream of the first and second heat exchangers.

Durch das Vorsehen eines zusätzlichen vierten Wärmetauschers kann die thermische Kopplung zwischen den zwei Kreisläufen weiter verbessert werden.By providing an additional fourth heat exchanger, the thermal coupling between the two circuits can be further improved.

In einer Ausführungsform weist der zweite Kreislauf in der zweiten Flußrichtung vor dem dritten Wärmetauscher einen Verdichter und in der zweiten Flußrichtung nach dem dritten Wärmetauscher ein erstes umgehbares Expansionsmittel auf.In one embodiment, the second circuit in the second flow direction before the third heat exchanger on a compressor and in the second flow direction after the third heat exchanger on a first bypassable expansion means.

Der Verdichter kann das Kältemittel verdichten, wodurch sich dessen Temperatur erhöht. Das verdichtete Kältemittel mit erhöhter Temperatur kann über den dritten Wärmetauscher Wärme an das Kühlmittel abgeben. Anschließend ist es möglich, das Kältemittel durch ein Expansionsmittel wieder zu expandieren, wodurch sich die Temperatur des Kältemittels wiederum erniedrigt. Die Kombination eines Verdichters mit einem Expansionsmittel erlaubt somit, das Kältemittel temporär zu verdichten, um ein Temperaturgefälle zum Kühlmittel herzustellen.The compressor can compress the refrigerant, which increases its temperature. The compressed, elevated temperature refrigerant may transfer heat to the refrigerant via the third heat exchanger. Subsequently, it is possible to expand the refrigerant by an expansion agent again, whereby the temperature of the refrigerant is lowered again. The combination of a compressor with an expansion means thus allows the refrigerant to be temporarily compressed to produce a temperature gradient to the coolant.

Als Kühlmittel eignet sich insbesondere eine frostsichere Flüssigkeit. Zum Beispiel kann eine Sole verwendet werden, die beispielsweise im wesentlichen aus einem Gemisch aus Wasser und Glykol besteht. Als Kältemittel kann ein umweltfreundliches leistungsstarkes Kältemittel mit einer hohen volumenstromspezifischen Kälteleistung und einem hohen Druckniveau verwendet werden, um bei tiefen Umgebungstemperaturen noch eine ausreichende Wärmeleistung zur Verfügung stellen zu können. Insbesondere eignet sich als Kältemittel ein Gemisch, das im wesentlichen aus Kohlendioxid besteht.As a coolant is particularly suitable frost-proof liquid. For example, a brine consisting, for example, essentially of a mixture of water and glycol can be used. As a refrigerant, an environmentally friendly high-performance refrigerant with a high volume flow-specific cooling capacity and a high pressure level can be used in order to still be able to provide sufficient heat output at low ambient temperatures. In particular, suitable as a refrigerant, a mixture consisting essentially of carbon dioxide.

In einer Ausführungsform weist der zweite Kreislauf ein zweites umgehbares Expansionsmittel auf, wobei sich das erste umgehbare Expansionsmittel in der zweiten Flußrichtung vor dem zweiten Wärmetauscher und das zweite umgehbare Expansionsmittel in der zweiten Flußrichtung nach dem zweiten Wärmetauscher befinden kann.In one embodiment, the second circuit has a second bypassable expansion means wherein the first bypassable expansion means in the second flow direction before the second heat exchanger and the second bypassable expansion means in the second flow direction may be after the second heat exchanger.

Diese Anordnung ermöglicht es, das Kältemittel entweder im verdichteten oder im unverdichteten Zustand über den zweiten Wärmetauscher laufen zu lassen. Ist das Kältemittel stark expandiert, so kann das Kältemittel selbst bei niedriger Umgebungstemperatur im Winter aus der Umgebungsluft noch Wärme in das System aufnehmen. Im verdichteten Zustand ist das Kältemittel so warm, dass es selbst im Sommer über den zweiten Wärmetauscher noch Wärme an die Umgebungsluft abgeben kann. Das heißt, dass nach dieser Ausführungsform ein großer Anteil der für den Fahrzeuginnenraum erforderlichen Heizenergie mittels einer Wärmepumpe aus der Umgebung aufgenommen werden kann. Durch Androsseln des zweiten Expansionsmittels kann die Kühlleistung für nachfolgende Komponenten, wie z. B. die Batterie, gesteuert werden.This arrangement makes it possible to run the refrigerant either in the compressed or in the uncompressed state via the second heat exchanger. If the refrigerant is greatly expanded, the refrigerant can still absorb heat from the ambient air, even at low ambient temperatures in winter in the system. In the compressed state, the refrigerant is so warm that even in summer it can still deliver heat to the ambient air via the second heat exchanger. That is, according to this embodiment, a large proportion of the heating energy required for the vehicle interior can be absorbed by means of a heat pump from the environment. By throttling the second expansion means, the cooling capacity for subsequent components, such as. As the battery can be controlled.

In einer Ausführungsform umfaßt der zweite Kreislauf einen inneren Wärmetauscher zum Tauschen von Wärme zwischen einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite des zweiten Kreislaufs. Der innere Wärmetauscher kann das Kältemittel auf der Hochdruckseite abkühlen, was zu einer Steigerung der nutzbaren Kälteleistung führt.In one embodiment, the second circuit includes an internal heat exchanger for exchanging heat between a high pressure side and a low pressure side of the second circuit. The inner heat exchanger can cool the refrigerant on the high pressure side, which leads to an increase in the usable cooling capacity.

In einer Ausführungsform umfaßt der zweite Kreislauf einen Verdampfer, der Teil eines Klimagerätes ist. Weiterhin kann der erste Kreislauf einen fünften Wärmetauscher zum Erwärmen von Luft, die einem Innenraum des Fahrzeugs zugeführt wird, aufweisen, wobei der fünfte Wärmetauscher wiederum Teil des Klimageräts sein kann.In one embodiment, the second circuit includes an evaporator that is part of an air conditioner. Furthermore, the first circuit may have a fifth heat exchanger for heating air, which is supplied to an interior of the vehicle, wherein the fifth heat exchanger may in turn be part of the air conditioner.

Durch den fünften Wärmetauscher kann die Luft für den Fahrzeuginnenraum vorgewärmt werden. Dadurch muss die Luft nicht elektrisch aufgeheizt werden, wodurch wertvolle elektrische Energie eingespart werden kann, so dass sich die Fahrzeugreichweite erhöht. Durch eine Kombination des Verdampfers mit dem fünften Wärmetauscher kann die Luft für den Fahrzeuginnenraum mittels des Verdampfers einfach entfeuchtet und die Luft durch den fünften Wärmetauscher anschließend wieder erwärmt werden.Through the fifth heat exchanger, the air for the vehicle interior can be preheated. As a result, the air does not need to be heated electrically, which can save valuable electrical energy, so that increases the vehicle range. By combining the evaporator with the fifth heat exchanger, the air for the vehicle interior can be easily dehumidified by means of the evaporator and the air can then be reheated by the fifth heat exchanger.

In einer Ausführungsform weist der erste Kreislauf einen sechsten Wärmetauscher zum Tauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und einem Modul des Fahrzeugs auf. Dieses Modul kann insbesondere mindestens ein Element aus Elektromaschine, AC/DC-Wandler und Getriebeöl umfassen.In one embodiment, the first circuit includes a sixth heat exchanger for exchanging heat between the coolant and a module of the vehicle. In particular, this module may comprise at least one of electric machine, AC / DC converter and transmission oil.

Durch den sechsten Wärmetauscher kann beispielsweise im Winter das Getriebeöl vorgewärmt werden. Darüber hinaus kann eine Kühlung der Elektromaschine erfolgen.By the sixth heat exchanger, for example, the transmission oil can be preheated in winter. In addition, a cooling of the electric machine can take place.

In einer Ausführungsform weist der erste Kreislauf einen siebten Wärmetauscher auf zum Tauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und einer Batterie des Fahrzeugs.In one embodiment, the first circuit includes a seventh heat exchanger for exchanging heat between the coolant and a battery of the vehicle.

Mittels des siebten Wärmetauschers kann die Temperatur der Fahrzeugbatterie geregelt werden.By means of the seventh heat exchanger, the temperature of the vehicle battery can be regulated.

Vorzugsweise umfaßt der erste Kreislauf eine drehzahlgeregelte Umwälzpumpe zum Pumpen des Külmittels. Mit dieser Umwälzpumpe kann das Kühlmittel in der ersten Flußrichtung bewegt werden.Preferably, the first circuit comprises a variable speed circulation pump for pumping the refrigerant. With this circulation pump, the coolant can be moved in the first flow direction.

In einer Ausführungsform weist der erste Kreislauf ein erstes Mehrwegeventil auf zum Aufteilen eines Flusses des Kühlmittels in einen ersten Teil, der über den ersten und vierten Wärmetauscher fließt, und in einen zweiten Teil, der nicht über den ersten und vierten Wärmetauscher fließt.In one embodiment, the first circuit includes a first multi-way valve for dividing a flow of the refrigerant into a first part that flows across the first and fourth heat exchangers and into a second part that does not flow across the first and fourth heat exchangers.

Auf diese Weise kann der erste Wärmetauscher im Heizbetrieb komplett umgangen werden. Dies ist vorteilhaft für eine Anordnung des ersten und zweiten Wärmetauschers hintereinander. Darüber hinaus kann durch das erste Mehrwegeventil die Batterietemperatur besser geregelt werden.In this way, the first heat exchanger can be completely bypassed in heating mode. This is advantageous for an arrangement of the first and second heat exchanger in a row. In addition, the battery temperature can be better controlled by the first multiway valve.

In einer Ausführungsform umfaßt der erste Kreislauf ein zweites Mehrwegeventil zum Aufteilen des zweiten Teils des Flusses in einen dritten Teil, der über den siebten Wärmetauscher fließt, und in einen vierten Teil, der nicht über den siebten Wärmetauscher fließt.In one embodiment, the first circuit includes a second multiway valve for dividing the second portion of the flow into a third portion that flows over the seventh heat exchanger and a fourth portion that does not flow across the seventh heat exchanger.

Mittels einer Aufteilung des zweiten Teils des Flusses in einen dritten und vierten Teil können die Temperatur der Batterie und des Fahrzeuginnenraums noch besser unabhängig voneinander geregelt werden. Dies verbessert die Innenraumaufheizdynamik im Heizbetrieb. Die Batterie weist eine große thermische Masse auf, so dass durch die Möglichkeit, das Kühlmittel entweder über die Batterie laufen zu lassen oder nicht, nicht unerheblich Einfluß genommen werden kann auf die Temperatur des Kühlmittels.By means of a division of the second part of the flow in a third and fourth part, the temperature of the battery and the vehicle interior can be controlled even better independent of each other. This improves the interior heating dynamics in the heating mode. The battery has a large thermal mass, so that by the possibility of either running the coolant through the battery or not, not insignificant influence can be taken on the temperature of the coolant.

In einer Ausführungsform weist der erste Kreislauf ein drittes Mehrwegeventil auf zum Aufteilen eines Flusses des Kühlmittels in einen fünften Teil, der über den dritten und fünften Wärmetauscher fließt, und in einen sechsten Teil, der nicht über den dritten und fünften Wärmetauscher fließt.In one embodiment, the first circuit includes a third multi-way valve for dividing a flow of the refrigerant into a fifth part that flows across the third and fifth heat exchangers and a sixth part that does not flow across the third and fifth heat exchangers.

Auf diese Weise kann im Kühlbetrieb davon abgesehen werden, das warme Kühlmittel durch den fünften Wärmetauscher zu leiten. Bei extrem warmen Umgebungstemperaturen kann eine bessere Batteriekühlung erfolgen, da die Wärmeübertragung im dritten Wärmetauscher umgangen werden kann. Mittels der Teilströme können die Temperatur der Batterie und des Fahrzeuginnenraums noch besser unabhängig voneinander geregelt werden.In this way, it can be waived in the cooling operation, the warm coolant through the to conduct fifth heat exchanger. In extremely warm ambient temperatures, better battery cooling can be achieved because heat transfer in the third heat exchanger can be bypassed. By means of the partial flows, the temperature of the battery and the vehicle interior can be controlled even better independent of each other.

In der obigen Beschreibung der Erfindung wurden sowohl die Wärmetauscher, als auch die Mehrwegeventile durchnumeriert. Dies ist hinsichtlich der möglichen Ausführungsformen der Erfindung als nicht beschränkend aufzufassen. Es sind Ausführungsformen denkbar, die ein drittes Mehrwegeventil aufweisen, ohne ein erstes oder zweites Mehrwegeventil zu besitzen. Genauso sind beispielsweise Ausführungsformen denkbar, die einen siebten Wärmetauscher aufweisen, obwohl kein sechster Wärmetauscher vorgesehen ist.In the above description of the invention, both the heat exchangers and the multiway valves have been numbered. This is not to be considered as limiting the possible embodiments of the invention. Embodiments are conceivable which have a third multiway valve without having a first or second multiway valve. Likewise, embodiments are conceivable, for example, which have a seventh heat exchanger, although no sixth heat exchanger is provided.

In einer Ausführungsform umfaßt das System eine Steuereinheit zum Regeln des Systems. Die Steuereinheit kann dabei insbesondere dazu eingerichtet sein zu regeln, ob das Kältemittel durch das erste umgehbare Expansionsmittel fließt oder nicht, und ob das Kältemittel durch das zweite umgehbare Expansionsmittel fließt oder nicht.In one embodiment, the system includes a controller for controlling the system. The control unit may in particular be set up to regulate whether or not the refrigerant flows through the first bypassable expansion medium and whether the refrigerant flows through the second bypassable expansion medium or not.

Durch den Verdichter kann die Temperatur des Kältemittels angehoben werden. Je nachdem, ob das Kältemittel vor oder nach dem zweiten Wärmetauscher expandiert wird, fließt das Kältemittel entweder heiß oder kalt durch den zweiten Wärmetauscher, wodurch bestimmt wird, ob aus der Umgebung Wärme aufgenommen wird oder ob an die Umgebung Wärme abgegeben wird.Through the compressor, the temperature of the refrigerant can be raised. Depending on whether the refrigerant is expanded before or after the second heat exchanger, the refrigerant flows either hot or cold through the second heat exchanger, which determines whether heat is taken from the environment or whether heat is given off to the environment.

In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, mindestens ein Mehrwegeventil zu regeln. Insbesondere kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, das erste, zweite oder dritte Mehrwegeventil oder eine Kombination der Mehrwegeventile zu regeln. Durch diese Regelung kann bewirkt werden, dass das Kühlmittel über verschiedene Wärmetauscher fließt oder auch nicht, so dass sich eine noch bessere Regelbarkeit der Temperaturen der Fahrzeugkomponenten ergibt.In one embodiment, the control unit is configured to control at least one multi-way valve. In particular, the control unit may be configured to control the first, second or third multiway valve or a combination of the multiway valves. By this regulation can be effected that the coolant flows through different heat exchangers or not, so that there is an even better controllability of the temperatures of the vehicle components.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn das oben beschriebene erfindungsgemäße System in einem Elektrofahrzeug eingesetzt wird. Daher umfaßt die vorliegende Erfindung zusätzlich ein Elektrofahrzeug mit einem erfindungsgemäßen System zum Regeln mindestens einer Temperatur einer Komponente eines Fahrzeugs.Particular advantages arise when the inventive system described above is used in an electric vehicle. Therefore, the present invention additionally includes an electric vehicle having a system according to the invention for controlling at least one temperature of a component of a vehicle.

Weitere Details der Erfindung sowie verschiedene Ausführungsformen werden im folgenden mit Bezug auf die Figuren beschrieben.Further details of the invention as well as various embodiments will be described below with reference to the figures.

1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zum Regeln mindestens einer Temperatur einer Komponente eines Fahrzeugs. 1 shows a first embodiment of the system according to the invention for controlling at least one temperature of a component of a vehicle.

2 illustriert die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems im Heizbetrieb. 2 illustrates the first embodiment of the system according to the invention in heating operation.

3 stellt die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems im Kühlbetrieb dar. 3 represents the first embodiment of the system according to the invention in the cooling mode.

4 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems im Heizbetrieb. 4 shows a second embodiment of the system according to the invention in heating mode.

5 illustriert die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems im Kühlbetrieb. 5 illustrates the second embodiment of the system according to the invention in the cooling mode.

6 zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems im Heizbetrieb. 6 shows a third embodiment of the system according to the invention in the heating mode.

7 stellt die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems im Kühlbetrieb dar. 7 represents the third embodiment of the system according to the invention in the cooling mode.

8 zeigt eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems im Heizbetrieb. 8th shows a fourth embodiment of the system according to the invention in the heating mode.

9 illustriert die vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems im Kühlbetrieb. 9 illustrates the fourth embodiment of the system according to the invention in the cooling mode.

10 zeigt die vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems in einer Einstellung, die insbesondere zum Entfeuchten und Heizen der Zuluft zum Fahrzeuginnenraum geeignet ist. 10 shows the fourth embodiment of the system according to the invention in a setting that is particularly suitable for dehumidifying and heating the supply air to the vehicle interior.

1 stellt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zum Regeln mindestens einer Temperatur einer Komponente eines Fahrzeugs dar. Die in 1 gezeigte Ausführungsform umfaßt einen ersten Kreislauf K1 eines Kühlmittels und einen zweiten Kreislauf K2 eines Kältemittels. Die Flußrichtung des Kühlmittels im ersten Kreislauf K1 ist durch Pfeile illustriert und wird im folgenden als erste Flußrichtung bezeichnet. Auch die Flußrichtung des Kältemittels im zweiten Kreislauf K2, die im folgenden als zweite Flußrichtung bezeichnet werden soll, wird durch Pfeile verdeutlicht. Sowohl im ersten als auch im zweiten Kreislauf sind stets alle Komponenten in der gleichen Strömungsrichtung durchströmt. Das Kühlmittel kann beispielsweise eine Sole bestehend aus Wasser und Glykol sein. Sole eignet sich besonders aufgrund seiner hohen spezifischen Wärmekapazität, die bei ca. 3 kJ/kgK liegt. Als Kältemittel kann beispielsweise Kohlendioxid eingesetzt werden. 1 illustrates a first embodiment of the system according to the invention for controlling at least one temperature of a component of a vehicle 1 embodiment shown comprises a first circuit K1 of a coolant and a second circuit K2 of a refrigerant. The flow direction of the coolant in the first circuit K1 is illustrated by arrows and is referred to below as the first flow direction. The flow direction of the refrigerant in the second circuit K2, which will be referred to as the second flow direction in the following, is illustrated by arrows. Both in the first and in the second cycle, all components are always flowed through in the same flow direction. The coolant may for example be a brine consisting of water and glycol. Brine is particularly suitable because of its high specific heat capacity, which is around 3 kJ / kgK. As a refrigerant, for example, carbon dioxide can be used.

Der erste Kreislauf K1 umfaßt einen ersten Wärmetauscher 1 zum Tauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und einer Umgebungsluft des Fahrzeugs. Der zweite Kreislauf K2 weist einen zweiten Wärmetauscher 2 auf zum Tauschen von Wärme zwischen dem Kältemittel und der Umgebungsluft des Fahrzeugs. Sowohl der erste, als auch der zweite Wärmetauscher sind in Kontakt mit der Umgebungsluft des Fahrzeugs und sind vorzugsweise mit einem Lüfter ausgestattet.The first circuit K1 comprises a first heat exchanger 1 for exchanging heat between the coolant and an ambient air of the vehicle. The second circuit K2 has a second heat exchanger 2 on to the exchange of Heat between the refrigerant and the ambient air of the vehicle. Both the first and second heat exchangers are in contact with the ambient air of the vehicle and are preferably equipped with a fan.

Der erste und zweite Kreislauf K1 und K2 weisen einen gemeinsamen dritten Wärmetauscher 3 auf zum Tauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel. In der Regel wird durch diesen dritten Wärmetauscher 3 Wärme aus dem zweiten Kreislauf K2 in den ersten Kreislauf K1 abgegeben.The first and second circuits K1 and K2 have a common third heat exchanger 3 to exchange heat between the refrigerant and the refrigerant. In general, this third heat exchanger 3 Heat from the second circuit K2 delivered to the first circuit K1.

Die gezeigte erste Ausführungsform umfaßt weiterhin einen vierten Wärmetauscher 4, der Bestandteil des ersten und zweiten Kreislaufes ist, um Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel zu tauschen. In der Regel wird über den vierten Wärmetauscher 4 Wärmeenergie aus dem ersten Kreislauf K1 in den zweiten Kreislauf K2 abgegeben.The illustrated first embodiment further comprises a fourth heat exchanger 4 , which is part of the first and second circuits to exchange heat between the refrigerant and the refrigerant. In general, about the fourth heat exchanger 4 Heat energy from the first circuit K1 discharged into the second circuit K2.

Im gezeigten ersten Kreislauf K1 befindet sich zusätzlich ein fünfter Wärmetauscher 5, der Teil eines Klimagerätes mit Lüfter ist und je nach Luftdurchsatz Wärmeenergie an die Zuluft zum Fahrzeuginnenraum abgibt. Ein sechster Wärmetauscher 6 im ersten Kreislauf K1 tauscht Wärme zwischen dem Kühlmittel und einem Modul des Fahrzeugs. Dabei kann das Modul insbesondere mindestens eines der Elemente Elektromaschine, AC/DC-Wandler und Getriebeöl umfassen. Auf diese Weise kann in der Kaltstartphase beispielsweise das Getriebe mittels einer Erwärmung des Getriebeöls über die ausreichend warme Sole aufgewärmt werden.In the first cycle K1 shown, there is additionally a fifth heat exchanger 5 , which is part of an air conditioner with fan and depending on the air flow heat energy to the supply air to the vehicle interior gives. A sixth heat exchanger 6 In the first cycle K1 heat exchanges between the coolant and a module of the vehicle. In this case, the module may in particular comprise at least one of the elements electric machine, AC / DC converter and transmission oil. In this way, in the cold start phase, for example, the transmission can be warmed up by means of heating the transmission oil via the sufficiently warm brine.

Darüber hinaus umfaßt der erste Kreislauf K1 einen siebten Wärmetauscher 7 zum Tauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und einer Batterie des Fahrzeugs.In addition, the first circuit K1 comprises a seventh heat exchanger 7 for exchanging heat between the coolant and a battery of the vehicle.

Der zweite Kreislauf K2 weist einen Verdampfer 9 auf, der Teil eines Klimageräts mit Lüfter ist. Der Verdampfer 9 kann je nach Luftdurchsatz Wärmeenergie aus der Zuluft zum Fahrzeuginnenraum aufnehmen.The second circuit K2 has an evaporator 9 which is part of an air conditioner with fan. The evaporator 9 Depending on the air flow rate, it can absorb heat energy from the supply air to the vehicle interior.

Ein innerer Wärmetauscher 8 ist im zweiten Kreislauf K2 vorgesehen, um Wärmeenergie von der Kältemittelhochdruckseite an die Kältemittelniederdruckseite zu übertragen.An internal heat exchanger 8th is provided in the second circuit K2 to transfer heat energy from the high-pressure refrigerant side to the refrigerant low-pressure side.

Das fahrzeuginterne Klimagerät weist weiterhin einen elektrischen Zuheizer 10 auf, der je nach Ansteuerung und Luftdurchsatz Wärmeenergie an die Zuluft zum Fahrzeuginnenraum abgibt. Dieser elektrische Zuheizer kann beispielsweise eine elektrische Heizung sein. Das Kühlmittel im ersten Kreislauf K1 wird über eine drehzahlgeregelte Umwälzpumpe 11 im ersten Kreislauf bewegt.The in-vehicle air conditioner also has an electric heater 10 depending on the control and air flow heat energy to the supply air to the vehicle interior gives. This electric heater may be, for example, an electric heater. The coolant in the first circuit K1 is via a variable speed circulation pump 11 moved in the first cycle.

Der zweite Kreislauf K2 umfaßt weiterhin einen Verdichter 12, ein erstes umgehbares Expansionsmittel 13 und ein zweites umgehbares Expansionsmittel 14. Sowohl das erste als auch das zweite Expansionsmittel können mittels eines Bypasses umgangen werden. Ob das Kältemittel im ersten, im zweiten oder in beiden Expansionsmitteln expandiert wird, ist mittels einer Steuereinheit regelbar. Der Verdichter 12 verdichtet das Kältemittel und erhöht somit dessen Temperatur. Im dritten Wärmetauscher 3 gibt das Kältemittel Wärmeenergie an das Kühlmittel ab. Darauf wird das Kältemittel entweder im ersten oder im zweiten Expansionsmittel expandiert. Wird das Kältemittel im ersten Expansionsmittel 13 expandiert, so kann es auch im Winter Wärmeenergie aus der Umluft des Fahrzeuges im zweiten Wärmetauscher 2 aufnehmen. Erfolgt eine Expansion erst im zweiten Expansionsmittel 14, so kann das Kältemittel im zweiten Wärmetauscher 2 Wärme an die Umluft abgeben.The second circuit K2 further includes a compressor 12 , a first bypassable expansion device 13 and a second bypassable expansion means 14 , Both the first and the second expansion means can be bypassed by means of a bypass. Whether the refrigerant is expanded in the first, in the second or in both expansion means is controllable by means of a control unit. The compressor 12 compresses the refrigerant and thus increases its temperature. In the third heat exchanger 3 the refrigerant releases heat energy to the coolant. Then the refrigerant is expanded either in the first or in the second expansion agent. Is the refrigerant in the first expansion agent 13 expanded, so it may also in winter heat energy from the circulating air of the vehicle in the second heat exchanger 2 take up. Is an expansion only in the second expansion means 14 , so the refrigerant in the second heat exchanger 2 Give off heat to the circulating air.

Zusätzlich umfaßt der zweite Kreislauf einen Kältemittelakkumulator 18, der Kältemittel aufnimmt, das nicht aktiv am Prozess teilnimmt, und für andere Betriebszustände vorhält.In addition, the second circuit includes a refrigerant accumulator 18 , which receives refrigerant that is not actively participating in the process, and holds for other operating conditions.

2 zeigt die erste Ausführungsform des Systems im Winter im Heizbetrieb. Das Kältemittel wird mit dem Verdichter 12 verdichtet, wodurch sich dessen Temperatur erhöht. Im dritten Wärmetauscher 3 gibt das Kältemittel Wärmeenergie an das Kühlmittel ab. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform wird das Kältemittel durch das erste Expansionsmittel 13 auf Niederdruck und Naßdampf entspannt. Dadurch erniedrigt sich die Temperatur des Kältemittels. Im zweiten Wärmetauscher 2 nimmt das Kältemittel Wärmeenergie aus der Umgebungsluft des Fahrzeuges auf. 2 shows the first embodiment of the system in winter in heating mode. The refrigerant is with the compressor 12 compressed, which increases its temperature. In the third heat exchanger 3 the refrigerant releases heat energy to the coolant. At the in 2 In the embodiment shown, the refrigerant is passed through the first expansion means 13 relaxed to low pressure and wet steam. This lowers the temperature of the refrigerant. In the second heat exchanger 2 the refrigerant absorbs heat energy from the ambient air of the vehicle.

Der erste Wärmetauscher 1 wird nicht von der Umgebungsluft des Fahrzeuges durchströmt. Somit findet im ersten Wärmetauscher 1 keine oder kaum Wärmeübertragung statt. Da das Kältemittel bereits am ersten Expansionsmittel 13 entspannt wurde, wird das zweite Expansionsmittel 14 umgangen. Am vierten Wärmetauscher 4 wird das Kühlmittel durch das Kältemittel abgekühlt. Das Kühlmittel wird von der Abwärme der Batterie im siebten Wärmetauscher 7 erwärmt. Der Verdampfer 9 wird mittels einer Klappe nicht von der Zuluft zum Fahrzeuginnenraum durchströmt. Daher findet am Verdampfer 9 kaum Wärmeübertragung statt. Da der innere Wärmetauscher 8 beidseitig von Kältemittel auf Niederdruckniveau durchströmt ist, findet auch hier kaum Wärmeübertragung statt.The first heat exchanger 1 is not flowed through by the ambient air of the vehicle. Thus, in the first heat exchanger 1 no or little heat transfer in place. Since the refrigerant is already on the first expansion agent 13 is relaxed, becomes the second expansion agent 14 bypassed. At the fourth heat exchanger 4 the coolant is cooled by the refrigerant. The coolant is from the waste heat of the battery in the seventh heat exchanger 7 heated. The evaporator 9 is not flowed through by a flap from the supply air to the vehicle interior. Therefore, take place on the evaporator 9 hardly any heat transfer takes place. As the inner heat exchanger 8th Low-pressure level flows through both sides of the refrigerant, so there is hardly any heat transfer here either.

Der fünfte Wärmetauscher 5 ermöglicht durch das warme Kühlwasser eine Erwärmung der Zuluft zum Fahrzeuginnenraum. Über den sechsten Wärmetauscher 6 werden die Elektromaschine, der AC/DC-Wandler und das Getriebeöl gekühlt. Mittels der elektrischen Heizung 10 wird die schon vom fünften Wärmetauscher 5 vorgewärmte Zuluft auf seine Wunschtemperatur gebracht.The fifth heat exchanger 5 allows warming of the supply air to the vehicle interior due to the warm cooling water. About the sixth heat exchanger 6 be the electric machine, the AC / DC converter and the transmission oil cooled. By means of electric heating 10 that is already the fifth heat exchanger 5 preheated supply air brought to its desired temperature.

Der in 2 gezeigte Heizbetrieb auf Basis der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems hat den Vorteil, dass ein großer Anteil der erforderlichen Heizenergie zum Erwärmen der Zuluft zum Fahrzeuginnenraum mittels der Wärmepumpe bestehend aus dem Verdichter 12, dem dritten Wärmetauscher 3 und dem ersten Expansionsmittel 13 aus der Umgebungsluft des Fahrzeugs aufgenommen werden kann. Durch das verdichtete Kältemittel wird das Kühlmittel erwärmt, das seinerseits die Zuluft zum Fahrzeuginnenraum über den fünften Wärmetauscher 5 aufwärmen kann. Durch diese Vorwärmung muss weniger Energie für ein Aufheizen der Zuluft über die elektrische Heizung 10 aufgebracht werden, wodurch wertvolle elektrische Energie eingespart und damit die Fahrzeugreichweite vergrößert werden kann. Zusätzlich ermöglicht das in 2 gezeigte System während des Kaltstarts die Batterie zu wärmen. Durch ein Androsseln des zweiten Expansionsmittels 14 kann die Kühlleistung des siebten Wärmetauschers 7 geregelt werden. Von Zeit zu Zeit kann das erste Expansionsmittel 13 umgangen werden, um so warmes Kältemittel durch den zweiten Wärmetauscher 2 fließen zu lassen, wodurch eine Vereisung des zweiten Wärmetauschers 2 verhindert bzw. entfernt werden kann.The in 2 shown heating operation based on the first embodiment of the system according to the invention has the advantage that a large proportion of the required heating energy for heating the supply air to the vehicle interior by means of the heat pump consisting of the compressor 12 , the third heat exchanger 3 and the first expansion agent 13 can be absorbed from the ambient air of the vehicle. By the compressed refrigerant, the coolant is heated, which in turn the supply air to the vehicle interior via the fifth heat exchanger 5 can warm up. This pre-heating requires less energy for heating the supply air via the electric heater 10 be applied, which saves valuable electrical energy and thus the vehicle range can be increased. In addition, this allows in 2 shown system during cold start to warm the battery. By throttling the second expansion agent 14 can reduce the cooling capacity of the seventh heat exchanger 7 be managed. From time to time, the first means of expansion 13 be bypassed so hot refrigerant through the second heat exchanger 2 flow, causing icing of the second heat exchanger 2 can be prevented or removed.

3 zeigt die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems im Sommer im Kühlbetrieb. Der dritte Wärmetauscher 3 überträgt Wärmeenergie aus dem Kältemittel an das Kühlmittel und entlastet somit den zweiten Wärmetauscher 2. Das heißt, dass am zweiten Wärmetauscher 2 weniger Wärme an die Umgebungsluft abgegeben werden muss. Das erste Expansionsmittel 13 wird mittels des Bypasses umgangen. Der zweite Wärmetauscher 2 ist luftseitig durchströmt und kühlt das Kältemittel ab. Der innere Wärmetauscher 8 kühlt das Kältemittel auf Hochdruckniveau weiter ab, was zu einer Steigerung der nutzbaren Kälteleistung führt, und überhitzt das Kältemittel auf Niederdruckseite. Am zweiten Expansionsmittel 14 wird das Kältemittel auf Niederdruck und Nassdampf entspannt. Der Verdampfer 9 ermöglicht eine Abkühlung der dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luft. 3 shows the first embodiment of the system according to the invention in the summer in the cooling mode. The third heat exchanger 3 transfers heat energy from the refrigerant to the coolant and thus relieves the second heat exchanger 2 , That means that on the second heat exchanger 2 less heat must be released to the ambient air. The first expansion agent 13 is bypassed by means of the bypass. The second heat exchanger 2 is flowed through on the air side and cools the refrigerant. The inner heat exchanger 8th the refrigerant continues to cool down to high pressure, resulting in an increase in usable refrigeration capacity, and the refrigerant overheats on the low pressure side. At the second expansion agent 14 the refrigerant is depressurised to low pressure and wet steam. The evaporator 9 allows cooling of the vehicle interior air supplied.

Der fünfte Wärmetauscher 5 wird aufgrund geschlossener Klappen nicht von der Zuluft in den Fahrzeuginnenraum durchströmt. Somit findet am fünften Wärmetauscher 5 keine oder kaum Wärmeübertragung statt. Im sechsten Wärmetauscher 6 wird Wärme vom Modul des Fahrzeugs an das Kühlmittel abgegeben. Der erste Wärmetauscher 1 ist luftseitig durchströmt und führt Wärme an die durchströmende Umgebungsluft ab. Am vierten Wärmetauscher 4 wird das Kühlmittel durch das Kältemittel abgekühlt und im siebten Wärmetauscher 7 wird das Kühlmittel von der Abwärme der Batterie erwärmt. Die elektrische Heizung 10 ist im Kühlbetrieb im Sommer natürlich ausgeschaltet.The fifth heat exchanger 5 is not flowed through by closed flaps of the supply air into the vehicle interior. Thus takes place at the fifth heat exchanger 5 no or little heat transfer in place. In the sixth heat exchanger 6 Heat is emitted from the module of the vehicle to the coolant. The first heat exchanger 1 is flowed through on the air side and dissipates heat to the ambient air flowing through. At the fourth heat exchanger 4 the coolant is cooled by the refrigerant and in the seventh heat exchanger 7 the coolant is heated by the waste heat of the battery. The electric heater 10 is switched off in cooling mode in summer, of course.

Die in 3 gezeigte erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems im Kühlbetrieb hat den Vorteil, dass Wärmeenergie aus dem Kältemittel am dritten Wärmetauscher 3 an das Kühlmittel übertragen wird, wodurch der zweite Wärmetauscher 2 thermisch entlastet wird. Der erste Wärmetauscher 1 kann die zusätzlich zum Kühlmittel zugeführte Wärmeenergie ähnlich gut abführen, da die tiefste zu erreichende Austrittstemperatur der Medien nach dem ersten und zweiten Wärmetauscher die Umgebungsluft darstellt. Im Übergangstemperaturbereich kann die Zuluft einfach mittels des Verdampfers 9 entfeuchtet werden und die Luft anschließend mittels des fünften Wärmetauschers 5 wieder erwärmt werden.In the 3 shown first embodiment of the system according to the invention in the cooling mode has the advantage that heat energy from the refrigerant at the third heat exchanger 3 is transferred to the coolant, whereby the second heat exchanger 2 thermally relieved. The first heat exchanger 1 For example, the heat energy supplied in addition to the coolant can dissipate similarly well, since the lowest exit temperature of the media to be reached after the first and second heat exchangers is the ambient air. In the transition temperature range, the supply air can be simply by means of the evaporator 9 be dehumidified and then the air by means of the fifth heat exchanger 5 to be reheated.

4 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems im Heizbetrieb. Die Komponenten, die mit der ersten Ausführungsform übereinstimmen, tragen dieselben Bezugszeichen und werden im folgenden nicht noch einmal erläutert. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich durch ein erstes Mehrwegeventil 15. Nach dem sechsten Wärmetauscher 6 kann mittels des ersten Mehrwegeventils 15 das Kühlmittel in einen Teil aufgespalten werden, der über den ersten 1 und vierten 4 Wärmetauscher fließt, und in einen weiteren Teil, der nicht über den ersten 1 und vierten 4 Wärmetauscher fließt. Im Heizbetrieb ist vorzugsweise das erste Mehrwegeventil 15 so eingestellt, dass der erste 1 und vierte 4 Wärmetauscher umgangen werden, wie in 4 dargestellt. 4 shows a second embodiment of the system according to the invention in heating mode. The components that are the same as those of the first embodiment are given the same reference numerals and will not be explained again. The second embodiment differs from the first embodiment mainly by a first multi-way valve 15 , After the sixth heat exchanger 6 can by means of the first multi-way valve 15 the coolant is split into a part which flows over the first 1 and 4 heat exchangers, and into another part which does not flow over the first 1 and 4 heat exchangers. In heating mode is preferably the first multi-way valve 15 adjusted so that the first 1 and 4 heat exchangers are bypassed, as in 4 shown.

In 5 ist die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems im Kühlbetrieb gezeigt. Das erste Mehrwegeventil 15 ist hier so eingestellt, dass das Kühlmittel über den ersten 1 und vierten 4 Wärmetauscher fließt.In 5 the second embodiment of the system according to the invention is shown in the cooling mode. The first multiway valve 15 is set here so that the coolant flows over the first 1 and 4 heat exchangers.

Auch Zwischenformen sind denkbar, so dass das erste Mehrwegeventil 15 so eingestellt werden kann, dass ein erster Teil des Kühlmittels über den ersten 1 und vierten 4 Wärmetauscher fließt, während ein zweiter Teil nicht über den ersten 1 und vierten 4 Wärmetauscher fließt.Also intermediate forms are conceivable, so that the first multi-way valve 15 can be adjusted so that a first part of the coolant flows over the first 1 and 4 heat exchanger, while a second part does not flow through the first 1 and 4 heat exchanger.

Durch das erste Mehrwegeventil 15 kann die Batterietemperatur noch besser geregelt und der erste sowie der zweite Wärmetauscher 1, 2 können hintereinander angeordnet werden, so dass ein Lüfter und Bauraum eingespart werden können.Through the first multiway valve 15 the battery temperature can be regulated even better and the first and the second heat exchanger 1 . 2 can be arranged one behind the other, so that a fan and space can be saved.

6 zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems im Heizbetrieb. Die Komponenten, die mit der zweiten Ausführungsform übereinstimmen, tragen dieselben Bezugszeichen und werden nicht noch einmal erläutert. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform durch ein zweites Mehrwegeventil 16 zum Aufteilen des zweiten Teils des Flusses des Kühlmittels, der vom ersten Mehrwegeventil 15 stammt, in einen dritten Teil, der über den siebten Wärmetauscher 7 fließt, und in einen vierten Teil, der nicht über den siebten Wärmetauscher 7 fließt. Wie in 6 gezeigt, fließt im Heizbetrieb das Kühlmittel direkt nach dem sechsten Wärmetauscher 6 über das erste Mehrwegeventil 15 und das zweite Mehrwegeventil 16 zur drehzahlgeregelten Umwälzpumpe 11. Somit werden der erste 1, vierte 4 und siebte 7 Wärmetauscher umgangen. 6 shows a third embodiment of the system according to the invention in the heating mode. The components that agree with the second embodiment are given the same reference numerals and will not be explained again. The third embodiment differs from the second embodiment by a second multiway valve 16 for dividing the second part of the flow of the coolant, that of the first multiway valve 15 comes in a third part, which is about the seventh heat exchanger 7 flows, and into a fourth part that does not have the seventh heat exchanger 7 flows. As in 6 In the heating mode, the coolant flows directly after the sixth heat exchanger 6 over the first multiway valve 15 and the second multiway valve 16 to the speed-regulated circulating pump 11 , Thus, the first 1, fourth 4 and seventh 7 heat exchangers are bypassed.

7 zeigt die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems im Kühlbetrieb. Das erste Mehrwegeventil 15 ist so eingestellt, dass das Kühlmittel den ersten 1, vierten 4 und siebten 7 Wärmetauscher durchläuft. 7 shows the third embodiment of the system according to the invention in the cooling mode. The first multiway valve 15 is set so that the coolant passes through the first 1, 4, 4 and 7 heat exchangers.

Durch die dritte Ausführungsform kann der siebte Wärmetauscher 7, der Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Batterie tauscht, umgangen werden. Da die Batterie eine große thermische Masse besitzt, kann durch deren Umgehung die Innenraumaufheizdynamik im Heizbetrieb verbessert werden. Die Temperatur der Batterie und des Fahrzeuginnenraums können noch besser unabhängig voneinander geregelt werden.By the third embodiment, the seventh heat exchanger 7 which bypasses heat between the coolant and the battery will be bypassed. Since the battery has a large thermal mass, by bypassing the Innenraumaufheizdynamik can be improved in the heating mode. The temperature of the battery and the vehicle interior can be regulated even better independent of each other.

8 zeigt eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems im Heizbetrieb. Die Komponenten, die mit der dritten Ausführungsform übereinstimmen, tragen dieselben Bezugszeichen und werden im folgenden nicht noch einmal erläutert. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform durch ein zusätzliches drittes Mehrwegeventil 17 zum Aufteilen eines Flusses des Kühlmittels in einen fünften Teil, der über den dritten 3 und fünften 5 Wärmetauscher fließt, und in einen sechsten Teil, der nicht über den dritten 3 und fünften 5 Wärmetauscher fließt. Wie in 8 gezeigt, ist im Heizbetrieb das dritte Mehrwegeventil 17 so eingestellt, dass das Kühlmittel über den dritten 3 und fünften 5 Wärmetauscher fließt. 8th shows a fourth embodiment of the system according to the invention in the heating mode. The components that are the same as in the third embodiment are given the same reference numerals and will not be explained again in the following. The fourth embodiment differs from the third embodiment by an additional third multiway valve 17 for dividing a flow of the refrigerant into a fifth part flowing via the third 3 and fifth heat exchangers, and into a sixth part not flowing over the third 3 and fifth 5 heat exchangers. As in 8th is shown in the heating mode, the third multiway valve 17 adjusted so that the coolant flows through the third 3 and fifth 5 heat exchanger.

In 9 ist die vierte Ausführungsform des Systems im Kühlbetrieb gezeigt. Dort ist zu sehen, dass das dritte Mehrwegeventil 17 so eingestellt ist, dass das Kühlmittel den dritten 3 und fünften 5 Wärmetauscher nicht durchfließt. Das erste Mehrwegeventil 15 ist hingegen so eingestellt, dass das Kühlmittel den ersten 1, vierten 4 und siebten 7 Wärmetauscher durchläuft.In 9 the fourth embodiment of the system is shown in the cooling mode. There you can see that the third multiway valve 17 adjusted so that the coolant does not flow through the third 3 and fifth 5 heat exchangers. The first multiway valve 15 On the other hand, it is set so that the coolant passes through the first 1, the fourth 4 and the seventh 7 heat exchangers.

In 10 ist die vierte Ausführungsform des Systems in einem Betriebsmodus, der zum Entfeuchten und Heizen dient, dargestellt. Das erste Mehrwegeventil 15 ist so eingestellt, dass das Kühlmittel in einen ersten Teil aufgeteilt wird, der über den ersten 1 und vierten 4 Wärmetauscher sowie über den siebten Wärmetauscher 7 verläuft, und in einen zweiten Teil, der über das zweite Mehrwegeventil 16 direkt zur Umwälzpumpe 11 gelangt. Das dritte Mehrwegeventil 17 ist so eingestellt, dass das Kühlmittel den dritten 3 und fünften 5 Wärmetauscher durchläuft. Auf diese Weise wird die zum Fahrzeuginnenraum zugeführte Luft im Verdampfer 9 abgekühlt, wodurch sie entfeuchtet wird, und anschließend am fünften Wärmetauscher 5 wieder erwärmt. Dieses Vorgehen ist energetisch eher ungünstig und wird daher vorzugsweise dann eingesetzt, wenn ein Risiko eines Scheibenbeschlags besteht.In 10 The fourth embodiment of the system is shown in an operating mode used for dehumidifying and heating. The first multiway valve 15 is set so that the refrigerant is divided into a first part, the first through the first and fourth 4 heat exchanger and the seventh heat exchanger 7 runs, and into a second part, via the second multiway valve 16 directly to the circulation pump 11 arrives. The third multiway valve 17 is set so that the coolant passes through the third 3 and fifth 5 heat exchangers. In this way, the air supplied to the vehicle interior in the evaporator 9 cooled, whereby it is dehumidified, and then the fifth heat exchanger 5 reheated. This approach is energetically rather unfavorable and is therefore preferably used when there is a risk of a window fitting.

Die vierte Ausführungsform des Systems hat den Vorteil, dass im Kühlbetrieb das Kühlmittel nicht durch den fünften Wärmetauscher 5 fließt. Bei extrem warmen Umgebungstemperaturen kann eine bessere Batteriekühlung erfolgen, da keine Wärmeübertragung im dritten Wärmetauscher 3 stattfindet. Durch das dritte Mehrwegeventil 17 können die Temperatur der Batterie und des Fahrzeuginnenraums noch besser unabhängig voneinander geregelt werden.The fourth embodiment of the system has the advantage that in the cooling mode, the coolant is not through the fifth heat exchanger 5 flows. In extremely warm ambient temperatures, a better battery cooling can be done because there is no heat transfer in the third heat exchanger 3 takes place. Through the third multiway valve 17 For example, the temperature of the battery and the vehicle interior can be controlled even better independently of each other.

Je nach der gewählten Ausführungsform können sich unter anderem folgende Vorteile ergeben: Die Reichweite eines Elektrofahrzeuges kann deutlich erhöht sein, da kaum mit elektrischer Energie geheizt wird, sondern mittels einer Wärmepumpe. Der Verdampfer kann weiterhin die Luft trocknen und so Scheibenbeschlag verhindern. Somit wird Flash-Fogging verhindert. Da alle Komponenten stets durchströmt sind, kann kein Kältemaschinenöl versacken. Im Kaltstart können das Getriebeöl und die Batterie vorgewärmt werden. Wird Sole als Kühlmittel verwendet, so können sich aufgrund der hohen spezifischen Wärmekapazität der Sole (Ca. 3 kJ/kgK) bezüglich der Batteriekühlung besondere Vorteile ergeben. Zum einen kann es zu einem sehr gleichmäßigen Temperaturniveau der einzelnen Batteriezellen und zum anderen zu einer Unempfindlichkeit gegen schnelle und große Lastwechsel der Batterie kommen, was eine hohe Verfügbarkeit der Batterie (schnelles Laden und Entladen) und ein dynamisches Fahren ermöglicht. Durch die zwei getrennten Kreisläufe kommt es zu keiner gegenseitigen Beeinträchtigung der Innenraum- und Batteriekühlung.Depending on the chosen embodiment, the following advantages may result, inter alia: The range of an electric vehicle can be significantly increased, since it is hardly heated by electrical energy, but by means of a heat pump. The vaporizer can continue to dry the air, preventing disc fogging. This prevents flash fogging. Since all components are always flowed through, no refrigeration oil can sink. In cold start, the transmission oil and the battery can be preheated. If brine is used as a coolant, special advantages may arise in terms of battery cooling due to the high specific heat capacity of the brine (about 3 kJ / kgK). On the one hand, there can be a very uniform temperature level of the individual battery cells and, on the other hand, insensitivity to fast and large load changes of the battery, which enables high availability of the battery (rapid charging and discharging) and dynamic driving. Due to the two separate circuits, there is no mutual interference of the interior and battery cooling.

Die beschriebenen Ausführungsformen sind rein illustrativ und nicht beschränkend zu verstehen. An Ihnen können viele Änderungen vorgenommen werden, ohne von der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, abzuweichen.The described embodiments are purely illustrative and not restrictive. Many changes may be made to you without departing from the invention as set forth in the appended claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

K1K1

erster Kreislauffirst cycle

K2K2

zweiter Kreislaufsecond cycle

11

erster Wärmetauscherfirst heat exchanger

22

zweiter Wärmetauschersecond heat exchanger

33

dritter Wärmetauscherthird heat exchanger

44

vierter Wärmetauscherfourth heat exchanger

55

fünfter Wärmetauscherfifth heat exchanger

66

sechster Wärmetauschersixth heat exchanger

77

siebter Wärmetauscherseventh heat exchanger

88th

innerer Wärmetauscherinternal heat exchanger

99

VerdampferEvaporator

1010

elektrischer Zuheizerelectric heater

1111

drehzahlgeregelte UmwälzpumpeVariable speed circulating pump

1212

Verdichtercompressor

1313

erstes umgehbares Expansionsmittelfirst bypassable expansion agent

1414

zweites umgehbares Expansionsmittelsecond bypassable expansion means

1515

erstes Mehrwegeventilfirst multi-way valve

1616

zweites Mehrwegeventilsecond multi-way valve

1717

drittes Mehrwegeventilthird multi-way valve

1818

Kältemittelakkumulatorrefrigerant accumulator

Claims (17)

System zum Regeln mindestens einer Temperatur einer Komponente eines Fahrzeugs umfassend – einen ersten Kreislauf (K1) eines Kühlmittels, welches im ersten Kreislauf eine erste Flussrichtung aufweist, – einen zweiten Kreislauf (K2) eines Kältemittels, welches im zweiten Kreislauf eine zweite Flussrichtung aufweist, – wobei der erste und/oder zweite Kreislauf über eine Komponente des Fahrzeugs verläuft, deren Temperatur geregelt werden soll, – wobei der erste Kreislauf einen ersten Wärmetauscher (1) zum Tauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und einer Umgebungsluft des Fahrzeuges und – der zweite Kreislauf einen zweiten Wärmetauscher (2) zum Tauschen von Wärme zwischen dem Kältemittel und der Umgebungsluft des Fahrzeuges aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Kreislauf einen gemeinsamen dritten Wärmetauscher (3) zum Tauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel aufweisen.System for controlling at least one temperature of a component of a vehicle comprising - a first circuit (K1) of a coolant having a first flow direction in the first circuit, - a second circuit (K2) of a refrigerant having a second flow direction in the second circuit, wherein the first and / or second circuit runs over a component of the vehicle whose temperature is to be regulated, - the first circuit having a first heat exchanger ( 1 ) for exchanging heat between the coolant and an ambient air of the vehicle and - the second circuit a second heat exchanger ( 2 ) for exchanging heat between the refrigerant and the ambient air of the vehicle, characterized in that the first and second circuits have a common third heat exchanger ( 3 ) for exchanging heat between the refrigerant and the refrigerant. System nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Kreislauf einen gemeinsamen vierten Wärmetauscher (4) zum Tauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel aufweisen.The system of claim 1, wherein the first and second circuits comprise a common fourth heat exchanger (10). 4 ) for exchanging heat between the refrigerant and the refrigerant. System nach Anspruch 2, wobei der dritte Wärmetauscher (3) in der ersten und zweiten Flussrichtung vor dem ersten und zweiten Wärmetauscher (1, 2) und der vierte Wärmetauscher (4) in der ersten und zweiten Flussrichtung nach dem ersten und zweiten Wärmetauscher (1, 2) angeordnet sind.System according to claim 2, wherein the third heat exchanger ( 3 ) in the first and second flow direction before the first and second heat exchangers ( 1 . 2 ) and the fourth heat exchanger ( 4 ) in the first and second flow direction after the first and second heat exchangers ( 1 . 2 ) are arranged. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Kreislauf in der zweiten Flussrichtung vor dem dritten Wärmetauscher (3) einen Verdichter (12) und in der zweiten Flussrichtung nach dem dritten Wärmetauscher (3) ein erstes umgehbares Expansionsmittel (13) aufweist.System according to one of the preceding claims, wherein the second circuit in the second flow direction before the third heat exchanger ( 3 ) a compressor ( 12 ) and in the second flow direction after the third heat exchanger ( 3 ) a first bypassable expansion means ( 13 ) having. System nach Anspruch 4, wobei der zweite Kreislauf ein zweites umgehbares Expansionsmittel (14) aufweist, wobei das erste umgehbares Expansionsmittel (13) in der zweiten Flussrichtung vor dem zweiten Wärmetauscher (2) und das zweite umgehbare Expansionsmittel (14) in der zweiten Flussrichtung nach dem zweiten Wärmetauscher (2) angeordnet ist.The system of claim 4, wherein the second circuit comprises a second bypassable expansion means (10). 14 ), wherein the first bypassable expansion means ( 13 ) in the second flow direction before the second heat exchanger ( 2 ) and the second bypassable expansion agent ( 14 ) in the second flow direction after the second heat exchanger ( 2 ) is arranged. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Kreislauf einen inneren Wärmetauscher (8) zum Tauschen von Wärme zwischen einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite des zweiten Kreislaufs umfasst.System according to one of the preceding claims, wherein the second circuit comprises an internal heat exchanger ( 8th ) for exchanging heat between a high pressure side and a low pressure side of the second circuit. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Kreislauf einen Verdampfer (9) umfasst, der Teil eines Klimageräts ist.System according to one of the preceding claims, wherein the second circuit comprises an evaporator ( 9 ), which is part of an air conditioner. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Kreislauf einen fünften Wärmetauscher (5) zum Erwärmen von Luft, die einem Innenraum des Fahrzeugs zugeführt wird, aufweist.System according to one of the preceding claims, wherein the first circuit, a fifth heat exchanger ( 5 ) for heating air supplied to an interior of the vehicle. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Kreislauf einen sechsten Wärmetauscher (6) zum Tauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und einem Modul des Fahrzeugs aufweist, wobei das Modul insbesondere mindestens eines der Elemente Elektromaschine, AC/DC-Wandler und Getriebeöl umfasst.System according to one of the preceding claims, wherein the first circuit comprises a sixth heat exchanger ( 6 ) for exchanging heat between the coolant and a module of the vehicle, the module in particular comprising at least one of the elements electric machine, AC / DC converter and transmission oil. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Kreislauf einen siebten Wärmetauscher (7) zum Tauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und einer Batterie des Fahrzeugs aufweist.System according to one of the preceding claims, wherein the first circuit comprises a seventh heat exchanger ( 7 ) for exchanging heat between the coolant and a battery of the vehicle. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Kreislauf eine drehzahlgeregelte Umwälzpumpe (11) zum Pumpen des Kühlmittels aufweist.System according to one of the preceding claims, wherein the first circuit is a variable-speed circulating pump ( 11 ) for pumping the coolant. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Kreislauf ein erstes Mehrwegeventil (15) aufweist zum Aufteilen eines Flusses des Kühlmittels in einen ersten Teil, der über den ersten und vierten Wärmetauscher (1, 4) fließt, und in einen zweiten Teil, der nicht über den ersten und vierten Wärmetauscher (1, 4) fließt.System according to one of the preceding claims, wherein the first circuit, a first multi-way valve ( 15 ) for dividing a flow of the coolant into a first part, which via the first and fourth heat exchanger ( 1 . 4 ) flows, and in a second part, which does not have the first and fourth heat exchanger ( 1 . 4 ) flows. System nach Anspruch 12, wobei der erste Kreislauf ein zweites Mehrwegeventil (16) aufweist zum Aufteilen des zweiten Teil des Flusses in einen dritten Teil, der über den siebten Wärmetauscher (7) fließt, und in einen vierten Teil, der nicht über den siebten Wärmetauscher (7) fließt. The system of claim 12, wherein the first circuit is a second multiway valve (10). 16 ) for dividing the second part of the flow into a third part, which via the seventh heat exchanger ( 7 ) flows, and in a fourth part, which does not have the seventh heat exchanger ( 7 ) flows. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Kreislauf ein drittes Mehrwegeventil (17) aufweist zum Aufteilen eines Flusses des Kühlmittels in einen fünften Teil, der über den dritten und fünften Wärmetauscher (3, 5) fließt, und in einen sechsten Teil, der nicht über den dritten und fünften Wärmetauscher (3, 5) fließt.System according to one of the preceding claims, wherein the first circuit, a third multi-way valve ( 17 ) for dividing a flow of the coolant into a fifth part, which via the third and fifth heat exchanger ( 3 . 5 ) flows, and in a sixth part, which does not have the third and fifth heat exchanger ( 3 . 5 ) flows. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Steuereinheit zum Regeln des Systems, wobei die Steuereinheit insbesondere dazu eingerichtet ist, zu regeln, ob das Kältemittel durch das erste umgehbare Expansionsmittel (13) fließt oder nicht und ob das Kältemittel durch das zweite umgehbare Expansionsmittel (14) fließt oder nicht.System according to one of the preceding claims, with a control unit for regulating the system, wherein the control unit is in particular configured to regulate whether the refrigerant by the first bypassable expansion means ( 13 ) flows or not and whether the refrigerant through the second bypassable expansion means ( 14 ) flows or not. System nach Anspruch 15 rückbezogen auf einen der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, mindestens ein Mehrwegeventil (15, 16, 17) zu regeln.The system of claim 15 when dependent on any one of claims 12 to 14, wherein the control unit is adapted to provide at least one multiway valve (15). 15 . 16 . 17 ). Elektrofahrzeug mit einem System nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Electric vehicle with a system according to one of the preceding claims.

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