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Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkreislauf mit einem Kompressor, einem Niederdruckzweig, einem Hochdruckzweig und einem Wärmetauscher, insbesondere einem reversiblen Wärmetauscher, sowie eine Fahrzeugklimaanlage mit einem derartigen Kältemittelkreislauf.
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Ein derartiger Kältemittelkreislauf ist beispielsweise aus der
EP 2 301 777 A1 bekannt, wobei der Verdampfer über eine Heißgas-Bypassleitung unter Umgehung eines Kondensators im Kältemittelkreislauf zur Kühlung oder Heizung einer Fahrzeugbatterie verwendet werden kann. Da im Heißgasbetrieb des Kältemittelkreislaufs der Kondensator umgangen werden muss, ist zu diesem Zeitpunkt kein normaler Betrieb des Kältemittelkreislaufs, beispielsweise mit weiteren parallel geschalteten Verdampfern möglich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kältemittelkreislauf mit einem Wärmetauscher zu schaffen, dessen Betriebsweise unabhängig von der Funktion weiterer Komponenten im Kältemittelkreislauf ausgewählt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kältemittelkreislauf mit einem Kompressor, einem Niederdruckzweig, einem Hochdruckzweig und einem Wärmetauscher gelöst, wobei der Wärmetauscher in einer Strömungsrichtung als Verdampfer und in einer Umkehrströmungsrichtung als Kondensator betrieben werden kann. Der Wärmetauscher hat einen ersten Anschluss, der im Verdampferbetrieb über ein Expansionsventil mit dem Hochdruckzweig und im Kondensatorbetrieb direkt mit dem Hochdruckzweig verbunden ist, und einen zweiten Anschluss, der im Verdampferbetrieb mit der Niederdruckseite des Kompressors und im Kondensatorbetrieb mit der Hochdruckseite des Kompressors verbunden ist. Auf diese Weise kann die Betriebsweise des Wärmetauschers unabhängig von der Funktion weiterer Komponenten im Kältemittelkreislauf gewählt werden. Durch die unterschiedlichen Strömungsrichtungen in den verschiedenen Betriebsweisen wird eine einfache Bauweise des Kältemittelkreislaufs sowie eine einfache Integration in bestehende Kältemittelkreisläufe ermöglicht.
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Der Wärmetauscher ist beispielsweise reversibel, so dass das Kältemittel im Verdampferbetrieb durch den Wärmetauscher vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss und im Kondensatorbetrieb vom zweiten Anschluss zum ersten Anschluss strömt. Das heißt, der Wärmetauscher kann in beide Richtungen vom Kältemittel durchströmt werden, was den Vorteil bietet, dass ein einfacherer Aufbau des Kältemittelkreislaufs möglich ist.
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Vorzugsweise umfasst der Hochdruckzweig ein Kältemittelreservoir, welches einen Befüllungsanschluss und einen Entnahmeanschluss aufweist. Durch das Kältemittelreservoir können beispielsweise Druckunterschiede im Hochdruckzweig bei Wechsel der Betriebsweise des Wärmetauschers reduziert werden.
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Ein Flüssigkeitsmanagement im Hochdruckzweig des Kältemittelkreislaufs wird ermöglicht, wenn der Entnahmeanschluss an einer Stelle des Kältemittelreservoirs angeordnet ist, an welcher sich Kältemittel in flüssiger Phase sammelt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass ausschließlich Kältemittel in flüssiger Phase aus dem Kältemittelreservoir entnommen wird.
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Vorzugsweise ist der erste Anschluss des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb mit dem Entnahmeanschluss und im Kondensatorbetrieb mit dem Befüllungsanschluss des Kältemittelreservoirs verbunden.
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Der zweite Anschluss des Wärmetauschers kann ein Dreiwegeventil aufweisen. Dies ermöglicht eine einfache und kompakte Verschaltung des zweiten Anschlusses des Wärmetauschers im Kältemittelkreislauf.
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Ein vorteilhafter Anschluss des Wärmetauschers an den Hochdruckzweig im Kondensatorbetrieb wird ermöglicht, indem der erste Anschluss über ein Ventil, vorzugsweise ein Absperrventil oder ein Rückschlagventil, mit dem Hochdruckzweig verbunden ist.
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Im Kältemittelkreislauf sind beispielsweise zumindest zwei parallel geschaltete Wärmetauscher vorgesehen. Auf diese Weise kann eine Wärmepumpenfunktion auf einfache Weise realisiert werden.
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Ein interner Wärmetauscher kann vorgesehen sein, welcher eine Wärmeübertragung zwischen Hochdruckzweig und Niederdruckzweig ermöglicht.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch eine Fahrzeugklimaanlage mit einem oben beschriebenen Kältemittelkreislauf gelöst, wobei ein Kondensator zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums vorgesehen ist, welcher mit der Hochdruckseite des Kompressors und dem Hochdruckzweig verbunden ist. Ein Verdampfer ist zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums vorgesehen, welcher mit der Niederdruckseite des Kompressors und der Hochdruckseite des Kompressors verbunden ist. Auf diese Weise ist es möglich, Kondensator bzw. Verdampfer der Fahrzeugklimaanlage unabhängig von der Betriebsweise des Wärmetauschers zu betreiben.
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Vorzugsweise ist der Kondensator mit einem Befüllungsanschluss eines Kältemittelreservoirs und der Verdampfer mit einem Entnahmeanschluss des Kältemittelreservoirs verbunden.
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Beispielsweise kann zumindest ein Wärmetauscher vorgesehen sein, welcher eine direkte oder indirekte Kühlung oder Heizung einer Fahrzeugbatterie, vorzugsweise eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, ermöglicht.
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Ferner ist es möglich, dass zumindest ein, vorzugsweise zumindest zwei Wärmetauscher im Kühlsystem eines Fahrzeugs vorgesehen sind.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine schematische Ansicht eines Kältemittelkreislaufs mit Kältemittelreservoir gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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3 eine Fahrzeugklimaanlage mit einer direkten Batteriekühlung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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4 die Fahrzeugklimaanlage aus 3 im Kondensatorbetrieb des ersten Wärmetauschers;
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5 die Fahrzeugklimaanlage aus 3 im Verdampferbetrieb des ersten Wärmetauschers;
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6 die Fahrzeugklimaanlage aus 3 im Kondensatorbetrieb des zweiten Wärmetauschers;
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7 die Fahrzeugklimaanlage aus 3 im Verdampferbetrieb des zweiten Wärmetauschers;
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8 eine Fahrzeugklimaanlage mit einer indirekten Batteriekühlung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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9 eine Detailansicht einer ersten Ausführungsform eines Wärmetauschers;
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10 eine Detailansicht einer zweiten Ausführungsform eines Wärmetauschers; und
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11 eine Detailansicht einer dritten Ausführungsform eines Wärmetauschers.
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1 zeigt einen Kältemittelkreislauf 10 mit einem Kompressor 12, welcher Kältemittel auf einer Niederdruckseite 14 ansaugt und verdichtet auf einer Hochdruckseite 16 ausstößt. Im Kältemittelkreislauf 10 sind ferner ein Kondensator 18, in dem das verdichtete Kältemittel abkühlen und sich verflüssigen kann, und ein Verdampfer 20 vorgesehen, in dem das flüssige Kältemittel expandieren kann und somit den Verdampfer 20 abkühlt. In Strömungsrichtung vor dem Verdampfer 20 ist ein Expansionsventil 21 vorgesehen. Statt des Expansionsventils 21 kann aber auch beispielsweise eine Drosselstelle oder eine andere geeignete Einrichtung zur Druckreduzierung vorgesehen sein. Im Kondensator 18 gibt das Kältemittel Wärme ab, wodurch sich der Kondensator 18 erwärmt. Im Verdampfer 20 nimmt das Kältemittel Wärme auf, wodurch sich der Verdampfer 20 abkühlt. Der Kältemittelkreislauf 10 wird durch den Kompressor 12 und das Expansionsventil 21 in einen Niederdruckzweig 22 und einen Hochdruckzweig 24 unterteilt.
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Ein Wärmetauscher 26 ist in den Kältemittelkreislauf 10 integriert, sodass er in einer ersten Betriebsweise als Verdampfer und in einer zweiten Betriebsweise als Kondensator betrieben werden kann, ohne die allgemeine Funktion der anderen im Kältemittelkreislauf 10 angeordneten Komponenten zu beeinflussen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Wärmetauscher 26 ein reversibler Wärmetauscher 26.
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In der gezeigten ersten Ausführungsform ist somit die Funktion des Kondensators 18 und des Verdampfers 20 unabhängig von der Betriebsweise des reversiblen Wärmetauschers 26.
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Der reversible Wärmetauscher 26 weist einen ersten Anschluss 28 auf, der durch eine Leitungsaufzweigung einerseits über ein Expansionsventil 30 und andererseits über ein Rückschlagventil 32 mit dem Hochdruckzweig 24 verbunden ist.
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Ein zweiter Anschluss 34 des reversiblen Wärmetauschers 26 weist ein Dreiwegeventil 36 auf, welches den zweiten Anschluss 34 des reversiblen Wärmetauschers 26 wahlweise mit der Niederdruckseite 14 oder der Hochdruckseite 16 des Kompressors 12 verbinden kann.
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Durch aktives Schalten des Dreiwegeventils 36 wird die Betriebsweise des reversiblen Wärmetauschers 26 geändert. Im Kondensatorbetrieb verbindet das Dreiwegeventil 36 den zweiten Anschluss 34 des reversiblen Wärmetauschers 26 mit der Hochdruckseite 16 des Kompressors 12. Auf diese Weise kann heißes komprimiertes Gas entlang der Pfeilrichtung des durchgezogenen Pfeiles am zweiten Anschluss 34 in den reversiblen Wärmetauscher 26 eintreten und unter Abgabe von Wärme kondensieren.
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Das unter hohem Druck stehende Kältemittel tritt am ersten Anschluss 28 aus dem reversiblen Wärmetauscher 26 aus und kann, wie durch den durchgezogenen Pfeil angedeutet, in Durchflussrichtung durch das Rückschlagventil 32 in den Hochdruckzweig 24 des Kältemittelkreislaufs 10 fließen. Das Expansionsventil 30 ist im Kondensatorbetrieb geschlossen.
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Anschließend strömt das Kältemittel weiter über das Expansionsventil 21 zum Verdampfer 20, an dem das Kältemittel Wärme aufnimmt und dadurch den Verdampfer 20 abkühlt. Danach gelangt das erwärmte Kältemittel über den Kompressor 12 wieder zum Dreiwegeventil 36.
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Bei einem Wechsel der Betriebsweise des reversiblen Wärmetauschers 26 in den Verdampferbetrieb wird das Dreiwegeventil 36 umgeschaltet, sodass der zweite Anschluss 34 des reversiblen Wärmetauschers 26 mit der Niederdruckseite 14 des Kompressors 12 verbunden ist. Der Anschluss des Dreiwegeventils 36 zur Hochdruckseite 16 ist geschlossen. Der Kältemitteldruck im reversiblen Wärmetauscher 26 ist somit niedriger als der Druck im Hochdruckzweig 24 des Kältemittelkreislaufs 10.
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Das Rückschlagventil 32 verhindert in seiner Sperrrichtung ein Strömen von Kältemittel vom Hochdruckzweig 24 in den reversiblen Wärmetauscher 26. Das in diesem Betriebszustand offene Expansionsventil 30 ermöglicht dagegen einen gesteuerten Zufluss von flüssigem, komprimierten Kältemittel aus dem Hochdruckzweig 24 in den reversiblen Wärmetauscher 26, welches im reversiblen Wärmetauscher 26 verdampfen kann und über den zweiten Anschluss 34 und das Dreiwegeventil 36 dem Niederdruckzweig 22 und der Niederdruckseite 14 des Kompressors 12 zuströmt.
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Die Strömungsrichtung des Kältemittels durch den reversiblen Wärmetauscher 26 im Verdampferbetrieb ist durch die punktierten Pfeile gekennzeichnet und erfolgt vom ersten Anschluss 28 zum zweiten Anschluss 34 des reversiblen Wärmetauschers 26. Das Kältemittel strömt über die Bypassleitung 41 am Kompressor 12 vorbei in den Verdampfer 20.
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Im Kondensatorbetrieb strömt das Kältemittel dagegen in einer Umkehrströmungsrichtung entgegengesetzt zur Strömungsrichtung im Verdampferbetrieb, vom zweiten Anschluss 34 zum ersten Anschluss 28, wie durch die durchgezogenen Pfeile gekennzeichnet ist.
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In andere Worten: Im Kondensatorbetrieb wird das komprimierte und dadurch erwärmte Kältemittel direkt nach dem Kompressor 12 abgezweigt und durch den Wärmetauscher 26 geführt, wo eine Wärmeabgabe erfolgt, durch die beispielsweise die Batterie erwärmt werden kann, und anschließend vor dem Expansionsventil 21 wieder in den Kältemittelkreislauf eingespeist.
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Im Verdampferbetrieb wird das Kältemittel nach dem Kondensator 18, also nachdem es Wärme abgegeben hat und abgekühlt ist, abgezweigt und in kalten Zustand in bezüglich des Kondensatorbetriebs umgekehrter Richtung durch den Wärmetauscher 26 geführt. Das abgekühlte Kältemittel kann im Wärmetauscher 26 Wärme aufnehmen, beispielsweise, um die Batterie zu kühlen. Anschließend wird das Kältemittel nach dem Verdampfer 20 und vor dem Kompressor 12 wieder dem Kältemittelkreislauf zugeführt.
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In der gezeigten Ausführungsform sind an den beiden Anschlüssen 28, 34 des reversiblen Wärmetauschers 26 ein thermisches Expansionsventil 30, ein Rückschlagventil 32 und ein Dreiwegeventil 36 vorgesehen. Es können auch andere Ventile vorgesehen sein, die eine entsprechende Funktion erfüllen. Beispielsweise kann das Dreiwegeventil 36 durch zwei einzelne aktiv schaltbare Schließventile in den jeweiligen Verbindungsleitungen ersetzt werden. Anstelle eines thermischen Expansionsventils 30 kann auch ein elektronisch gesteuertes Expansionsventil vorgesehen sein. Das Rückschlagventil 32 kann beispielsweise auch als aktiv gesteuertes Schließventil ausgebildet sein. Diese Variante ist insbesondere bei komplex ausgebildeten Kühlmittelkreisläufen 10 vorteilhaft, da deren Funktion unabhängig von den herrschenden Druckverhältnissen ist.
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Es ist auch denkbar, dass die Ventile derart gestaltet sind, dass zusätzlich eine vollständige Entkoppelung des reversiblen Wärmetauschers aus dem Kältemittelkreislauf möglich ist.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Kältemittelkreislaufs 10, wobei ein Kältemittelreservoir 38 im Hochdruckzweig 24 angeordnet ist. Das Kältemittelreservoir 38 weist einen Befüllungsanschluss 40 und einen Entnahmeanschluss 42 auf. Der Befüllungsanschluss 40 ist einerseits mit dem Kondensator 18 und andererseits über das Rückschlagventil 32 mit dem reversiblen Wärmetauscher 26 verbunden. Der Entnahmeanschluss 42 ist mit dem Verdampfer 20 und dem Expansionsventil 30 des reversiblen Wärmetauschers 26 verbunden.
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Das Kältemittelreservoir 38 ermöglicht einerseits eine Verminderung von Druckschwankungen im Hochdruckzweig 24 des Kältemittelkreislaufs 10, insbesondere bei Wechsel der Betriebsweise des reversiblen Wärmetauschers 26.
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Andererseits ermöglicht das Kältemittelreservoir 38 ein Flüssigkeitsmanagement im Hochdruckzweig 24. Aus dem Kondensator 18 und dem im Kondensatorbetrieb betriebenen reversiblen Wärmetauscher 26 tritt ein Phasengemisch aus flüssiger und gasförmiger Phase des Kältemittels über den Befüllungsanschluss 40 in das Kältemittelreservoir 38. Der Entnahmeanschluss 42 ist an einer Stelle des Kältemittelreservoirs 38 angeordnet, an welcher sich Kältemittel in flüssiger Phase sammelt. Auf diese Weise wird vom Entnahmeanschluss 42 ausschließlich flüssiges Kältemittel zum Verdampfer 20 und dem im Verdampferbetrieb betriebenen reversiblen Wärmetauscher 26 geleitet. So erhöht sich die Effizienz des Verdampfers 20 und des im Verdampferbetrieb betriebenen reversiblen Wärmetauschers 26 und eine Geräuschentwicklung am Wärmetauscher 26 kann reduziert werden.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Kältemittelkreislaufs 10, der Teil einer Fahrzeugklimaanlage 44 ist. Die Fahrzeugklimaanlage 44 umfasst einen Kondensator 18 zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums 46 und einen Verdampfer 20 zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums 46.
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Der Kältemittelkreislauf 10 der Fahrzeugklimaanlage 44 umfasst ferner zwei reversible Wärmetauscher 26, die analog zu den vorhergehenden Ausführungsformen in den Kältemittelkreislauf 10 integriert sind. Ein erster reversibler Wärmetauscher 26 ist einstufig ausgebildet und ist als Batteriewärmetauscher 48 zum Kühlen oder Heizen einer Fahrzeugbatterie vorgesehen. Die Kühlung der Fahrzeugbatterie erfolgt direkt über den Batteriewärmetauscher 48.
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Ein zweiter reversibler Wärmetauscher 26 ist als zweistufiger Wärmetauscher 50 ausgebildet, der in einem Kühlsystem 52 zur Motorkühlung des Fahrzeugs, beispielsweise im vorderen Ende des Fahrzeugs, angeordnet ist.
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Zwischen den beiden Stufen des zweistufigen Wärmetauschers 50 ist eine Drosselstelle 54 vorgesehen, welche im Verdampferbetrieb einen unterschiedlichen Druckabfall und somit unterschiedliche Kühlleistung in den beiden Stufen ermöglicht. Die Drosselstelle 54 ist schaltbar ausgebildet, sodass insbesondere im Kondensatorbetrieb der Strömungsweg zwischen den beiden Stufen des zweistufigen Wärmetauschers 50 vollständig freigegeben werden kann.
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Ein interner Wärmetauscher 56 ermöglicht eine Wärmeübertragung zwischen dem Hochdruckzweig 24 und dem Niederdruckzweig 22 des Kältemittelkreislaufs 10, die durch den gestrichelten Doppelpfeil angedeutet ist. Der interne Wärmetauscher 56 ist im Hochdruckzweig 24 am Entnahmeanschluss 42 des Kältemittelreservoirs 38 und im Niederdruckzweig 22 an der Niederdruckseite 14 des Kompressors 12 vorgesehen.
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Durch den Batteriewärmetauscher 48 kann eine Kühlung oder Heizung der Fahrzeugbatterie unabhängig vom Betriebsmodus der Fahrzeugklimaanlage 44 erfolgen.
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Die Fahrzeugklimaanlage 44 ermöglicht ein Heizen oder Kühlen des Fahrzeuginnenraums 46 über den Kondensator 18 bzw. den Verdampfer 20. Je nachdem, ob ein Kühlen oder Heizen des Fahrzeuginnenraums 46 gewünscht ist, kann zusätzlich über den zweistufige reversible Wärmetauscher 50 Wärme oder Kälte im Kondensatorbetrieb oder Verdampferbetrieb an die Außenluft abgegeben werden.
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Auf diese Weise kann eine Temperatursteuerung der Fahrzeugbatterie und eine Temperatursteuerung des Fahrzeuginnenraums 46 unabhängig voneinander mit einem gemeinsamen Kältemittelkreislauf 10 erzielt werden. Die Fahrzeugklimaanlage 44 ist kompakt und leicht, was insbesondere für Fahrzeuge mit Elektro- oder Hybridantrieb von Vorteil ist.
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Die Fahrzeugklimaanlage 44 schafft zudem einen Wärmepumpenbetrieb zwischen den Komponenten zur Batterietemperierung und den Komponenten zur Temperierung des Fahrzeuginnenraums 46. Damit kann Energie eingespart werden, was den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs reduziert bzw. eine größere Batteriereichweite ermöglicht.
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Die Funktionsweise der Fahrzeugklimaanlage wird im Folgenden anhand der 4 bis 7 erläutert. Unabhängig von den Betriebszuständen der Wärmetauscher 26, 48, 50 wird das Kältemittel durch den Kompressor 12 verdichtet und dadurch erwärmt. Anschließend strömt das erwärmte und verdichtete Kältemittel durch den Kondensator 18, an den es Wärme abgibt und dabei abkühlt. Das abgekühlte aber immer noch verdichtete Kältemittel fließt anschließend durch das Expansionsventil 21 in den Verdampfer 20. Durch das Expansionsventil 21 wird der Druck reduziert, wodurch das Kältemittel weiter abkühlt und im Verdampfer 20 Wärme aufnehmen kann, so dass der Verdampfer 20 gekühlt wird. Anschließend strömt das Kältemittel wieder in den Kompressor 12 (siehe 4).
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Vor den Wärmetauschern 26 ist jeweils ein Dreiwegeventil 36a, 36b vorgesehen, über das analog zur in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der Kältemitteldurchfluss durch den jeweiligen Wärmetauscher 26 gesteuert werden kann.
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Ist eine Erwärmung der Batterie erwünscht, wird das dem Batteriewärmetauscher 48 vorgelagerte Dreiwegeventil 36a so geöffnet, dass der Batteriewärmetauscher 48 strömungstechnisch mit der Hochdruckseite 16 verbunden ist (4). Dadurch fließt das durch den Kompressor 12 verdichtete und dadurch erwärmte Kältemittel durch den Wärmetauscher 48 und gibt dabei Wärme ab, so dass die Batterie erwärmt wird. Anschließend fließt das Kältemittel über den Anschluß 28 und das Rückschlagventil 32 durch das Kältemittelreservoir 38 zum Expansionsventil 21 und zum Verdampfer 20. Das Kältemittel wird also nach dem Durchströmen des Wärmetauschers 26, 48 wieder dem regulären Kältemittelkreis zugeführt.
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Im in 5 dargestellten Verdampferbetrieb, also wenn eine Kühlung der Batterie erwünscht wird, wird das Dreiwegeventil 36a so gestellt, dass über die Bypassleitung 41a eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem Anschluss 34 und der Niederdruckseite 14 direkt vor dem Kompressor 12 hergestellt ist. Zwischen der Hochdruckseite 16 und dem Wärmetauscher 48 besteht keine Verbindung. Das Expansionsventil 30 ist geöffnet, so dass der Anschluss 28 mit dem Hochdruckzweig 24 in Verbindung steht (siehe dicke Linie). Aufgrund des durch die Verbindung mit dem Hochdruckzweig 24 höheren Drucks am Anschluss 28 gegenüber dem Anschluss 34 wird der Wärmetauscher 48 in bezüglich des Kondensatorbetriebs gemäß 4 entgegengesetzter Richtung von dem bereits abgekühlten Kältemittel durchströmt, wobei das Kältemittel über den Wärmetauscher 26, 48 Wärme von der Batterie aufnehmen kann. Anschließend wird das Kältemittel über die Bypassleitung 41a vor dem Kompressor 12 wieder in den Kältemittelkreislauf eingespeist.
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Analog dazu ist den 6 und 7 der Kondensatorbetrieb (6) und der Verdampferbetrieb (7) für den zweiten Wärmetauscher 26, 50 dargestellt. Die Steuerung der Betriebszustände erfolgt über das Dreiwegeventil 36b bzw. das zugeordnete Rückschlagventil 32 und das zugeordnete Expansionsventil 30.
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Die in den 4 und 5 bzw. 6 und 7 dargestellten Betriebszustände können durch entsprechende Stellungen der Dreiwegeventile 36a, 36b auch unabhängig voneinander kombiniert werden. Das heißt, ein Wärmetauscher 48, 50 kann beispielsweise durch eine entsprechende Stellung des Dreiwegeventils 36a, 36b im Kondensatorbetrieb betrieben werden und gleichzeitig der zweite Wärmetauscher 48, 50 im Verdampferbetrieb. Alternativ können beide Wärmetauscher 48, 50 gleichzeitig im Kondensatorbetrieb oder im Verdampferbetrieb betrieben werden.
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8 zeigt eine zur 3 geringfügig modifizierte Ausführungsform der Fahrzeugklimaanlage 44, wobei eine indirekte Batteriekühlung vorgesehen ist. Der reversible Batterie-Wärmetauscher 48 ermöglicht eine Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittelkreislauf 10 und einem Kühlmittelkreislauf 58 mit Wasser oder einem Wasserglykolgemisch als Kühlmittel, welches durch eine Pumpe 60 durch den Kühlmittelkreislauf 58 gepumpt wird und einen Batteriekühler 62 durchläuft.
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Die sonstigen Funktionen der Fahrzeugklimaanlage sind identisch mit der in den 3 bis 7 gezeigten Ausführungsform.
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Die Wärmetauscher 26 sind hier lediglich schematisch dargestellt. Der Aufbau eines solchen Wärmetauschers 26 ist in den 9 bis 11 gezeigt.
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Ein solcher Wärmetauscher 26 weist zumindest zwei Stufen 64, 66 auf. Im in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Wärmetauscher 26 sogar drei Stufen 64, 66, 66, mit einer ersten Stufe 64 und zwei zweiten Stufen 66.
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Der Wärmetauscher 26 ist in einem Nutzluftkanal 68 des Fahrzeugs angeordnet. Der Nutzluftkanal 68 kann beispielsweise im Bereich der Motorkühlung am vorderen Ende des Fahrzeugs vorgesehen sein. Umgebungsluft tritt in den Luftkanal 68 ein und durchströmt diesen in der durch die Pfeile angedeuteten Strömungsrichtung.
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Die verschiedenen Stufen 64, 66 des Wärmetauschers 26 weisen jeweils separate Wärmeübertragungslamellen auf, die eine gute Wärmeübertragung zwischen dem durch den Kältemittelkreislauf strömenden Kältemittel und der durch den Nutzluftkanal 68 strömenden Luft ermöglichen. Die erste Stufe 64 bzw. die Wärmeübertragungslamellen der ersten Stufe 64 des Wärmetauschers 26 sind stromaufwärts der zweiten Stufen 66 bzw. der Wärmeübertragungslamellen der zweiten Stufen 66 im Luftkanal 68 angeordnet, wobei die zweiten Stufen 66 bezüglich der Strömung im Luftkanal 68 parallel geschaltet sind. Alternativ kann die erste Stufe 64 aber auch stromabwärts der zweiten Stufen 66 des Wärmetauschers 26 angeordnet sein.
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Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Stufen 64, 66, 66 des Wärmetauschers 26 parallel zueinander angeordnet. Alternativ können die Stufen 64, 66, wie in 10 dargestellt, auch in Reihe geschaltet sein.
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Eine alternative Ausführung eines Wärmetauschers 26 ist in 11 gezeigt. Die zweiten Stufen 66 sind hier in mehrere Segmente 66a, 66b unterteilt, die jeweils unabhängig voneinander betrieben werden können. Dabei können diese Stufen 66 gemeinsame oder getrennte Lamellen haben. Durch diese Trennung können die Leistungen der beiden Stufen 66 unabhängig voneinander gesteuert werden, sodass beispielsweise ein Segment 66a, 66b als Verdampfer und ein anderes Segment 66a, 66b bei Bedarf als Kondensator betrieben werden kann. Dieser Bedarf besteht beispielsweise, wenn ein Segment 66a, 66b stark vereist ist: Dieses Segment 66a, 66b kann dann im Kondensatorbetrieb enteist werden, während das andere Segment 66a, 66b beziehungsweise die anderen Segmente 66a, 66b weiterhin als Verdampfer arbeiten. Dadurch wird vermieden, dass die gesamte Stufe 66 in den Kondensatormodus geschaltet wird, wodurch trotz des Enteisungsbetriebs der Teilstufe weiterhin Wärme für die Beiheizung beispielsweise des Fahrzeuginnenraums gewonnen werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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