DE102012208992B4 - Heating/cooling circuit for vehicles, especially for hybrid vehicles or purely electric vehicles - Google Patents

Heating/cooling circuit for vehicles, especially for hybrid vehicles or purely electric vehicles Download PDF

Info

Publication number
DE102012208992B4
DE102012208992B4 DE102012208992.6A DE102012208992A DE102012208992B4 DE 102012208992 B4 DE102012208992 B4 DE 102012208992B4 DE 102012208992 A DE102012208992 A DE 102012208992A DE 102012208992 B4 DE102012208992 B4 DE 102012208992B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
refrigerant
heating
heat exchanger
medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102012208992.6A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102012208992A1 (en
Inventor
Peter Satzger
Robert HERBOLZHEIMER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102012208992.6A priority Critical patent/DE102012208992B4/en
Publication of DE102012208992A1 publication Critical patent/DE102012208992A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102012208992B4 publication Critical patent/DE102012208992B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00928—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising a secondary circuit

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

Heiz-/Kühlkreislauf (1) für Fahrzeuge, mit• einem Kältemittelverdichter (2), der einen Niederdruckeingang (3), einen Mitteldruckeingang (4) und einen Hochdruckausgang (5) aufweist,• mindestens einem ersten Hochdruckexpansionsorgan (13, 20), mittels dem Kältemittel von einem Hochdruckniveau (p2) auf ein Mitteldruckniveau (p1) entspannt wird,• mindestens einem von in einen Fahrgastraum strömender Luft (12) durchströmten und als Verdampfer (14) fungierenden ersten Mitteldruckwärmetauscher, über den das Kältemittel Wärme aus der Luft (12) aufnehmen kann,• einem Abscheider (15), dem von dem ersten Mitteldruckwärmetauscher abströmendes Kältemittel zugeführt wird, wobei der Abscheider (15)◯ einen Gasausgang (16) aufweist, über den gasförmiges Kältemittel zu dem Mitteldruckeingang (4) strömen kann, und◯ einen Ausgang (18), für flüssiges Kältemittel,• mindestens einem Mitteldruckexpansionsorgan (19), über das von dem Ausgang (18) für flüssiges Kältemittel kommendes Kältemittel auf ein Niederdruckniveau (p0) entspannt wird,• mindestens einem ersten Niederdruckwärmetauscher, über den auf Niederdruckniveau (p0) entspanntes Kältemittel zum Niederdruckeingang (3) des Kältemittelverdichters (2) gelangt.Heating/cooling circuit (1) for vehicles, with • a refrigerant compressor (2) which has a low-pressure inlet (3), a medium-pressure inlet (4) and a high-pressure outlet (5), • at least a first high-pressure expansion element (13, 20), by means of the refrigerant is expanded from a high-pressure level (p2) to a medium-pressure level (p1), • at least one first medium-pressure heat exchanger through which air (12) flowing into a passenger compartment flows and functions as an evaporator (14), via which the refrigerant heat from the air (12 ) can accommodate, • a separator (15) to which refrigerant flowing from the first medium-pressure heat exchanger is supplied, the separator (15)◯ having a gas outlet (16) through which gaseous refrigerant can flow to the medium-pressure inlet (4), and◯ an outlet (18), for liquid refrigerant, • at least one medium-pressure expansion element (19), via which refrigerant coming from the outlet (18) for liquid refrigerant is expanded to a low pressure level (p0), • at least a first low-pressure heat exchanger, via which to the low pressure level (p0) expanded refrigerant reaches the low-pressure inlet (3) of the refrigerant compressor (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Heiz-/Kühlkreislauf gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.The present invention relates to a heating/cooling circuit according to the features of patent claim 1.

Bei Elektrofahrzeugen steht von den Antriebskomponenten (E-Maschine, Leistungselektronik, etc.) üblicherweise nicht ausreichend Abwärme zur Verfügung, um damit den Fahrgastraum angemessen zu heizen. Bislang bei Elektrofahrzeugen eingesetzte elektrische Heizelemente erweisen sich als relativ ineffizient. Im Heizbetrieb verringern sie deutlich die Reichweite, da sie von dem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs gespeist werden.In electric vehicles, there is usually not enough waste heat available from the drive components (electronic motor, power electronics, etc.) to adequately heat the passenger compartment. Electric heating elements previously used in electric vehicles have proven to be relatively inefficient. In heating mode, they significantly reduce the range because they are powered by the vehicle's electrical energy storage.

Als Alternative zu elektrischen Heizelementen wurden Wärmepumpen vorgeschlagen, die jedoch weiterhin ein elektrisches Zuheizen erforderlich machen. Insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen von unter 0°C stellen Wärmepumpen keine hinreichende Heizleistung zur Verfügung. Bei einem Mischbetrieb, bei dem gleichzeitig geheizt und gekühlt wird, kann nicht gleichzeitig in allen Zuständen Wärme und Kälte zur Entfeuchtung erzeugt werden. Ferner reduziert sich bei einer Vereisung eines Außenwärmeübertragers die Heizleistung deutlich.Heat pumps have been proposed as an alternative to electrical heating elements, but they still require additional electrical heating. Heat pumps do not provide sufficient heating output, especially at low outside temperatures of below 0°C. In mixed operation, in which heating and cooling takes place at the same time, heat and cold for dehumidification cannot be generated simultaneously in all states. Furthermore, if an outdoor heat exchanger ices up, the heating output is significantly reduced.

Aus der DE 198 33 251 A1 ist ein Heiz-/Kühlkreislauf für Fahrzeuge bekannt, mit einem Kältemittelverdichter, der einen Niederdruckeingang, einen Mitteldruckeingang und einen Hochdruckausgang aufweist; mindestens einem ersten Hochdruckexpansionsorgan, mittels dem Kältemittel von einem Hochdruckniveau auf ein Mitteldruckniveau entspannt wird; einem Mitteldruckwärmetauscher; einem Abscheider, dem von dem Mitteldruckwärmetauscher abströmendes Kältemittel zugeführt wird, wobei der Abscheider einen Gasausgang aufweist, über den gasförmiges Kältemittel zu dem Mitteldruckeingang strömen kann, und einen Ausgang, für flüssiges Kältemittel; einem Mitteldruckexpansionsorgan, über das von dem Ausgang für flüssiges Kältemittel kommendes Kältemittel auf ein Niederdruckniveau entspannt wird, und einem als Klimagerät-Verdampfer fungierenden Niederdruckwärmetauscher, über den auf Niederdruckniveau entspanntes Kältemittel zum Niederdruckeingang des Kältemittelverdichters gelangt.From the DE 198 33 251 A1 a heating/cooling circuit for vehicles is known, with a refrigerant compressor having a low pressure inlet, a medium pressure inlet and a high pressure outlet; at least a first high-pressure expansion element, by means of which refrigerant is expanded from a high-pressure level to a medium-pressure level; a medium pressure heat exchanger; a separator to which refrigerant flowing from the medium-pressure heat exchanger is supplied, the separator having a gas outlet through which gaseous refrigerant can flow to the medium-pressure inlet, and an outlet for liquid refrigerant; a medium-pressure expansion element, via which refrigerant coming from the outlet for liquid refrigerant is expanded to a low-pressure level, and a low-pressure heat exchanger functioning as an air conditioning device evaporator, via which refrigerant expanded to a low-pressure level reaches the low-pressure inlet of the refrigerant compressor.

Weitere Fahrzeugklimaanlagen sind aus der DE 10 2004 048 951 A1 , der DE 10 2008 033 854 A1 , der DE 698 31 052 T2 , der US 5 983 652 A , der EP 2 727 754 A1 und der DE 10 2011 110 549 A1 bekannt.Other vehicle air conditioning systems are available DE 10 2004 048 951 A1 , the DE 10 2008 033 854 A1 , the DE 698 31 052 T2 , the US 5,983,652 A , the EP 2 727 754 A1 and the DE 10 2011 110 549 A1 known.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Heiz-/Kühlkreislauf zu schaffen, der alle wichtigen Betriebsprogramme, insbesondere Heizbetrieb, Kühlbetrieb, Mischbetrieb, Enteisung des Außenwärmeübertragers, abdeckt.The object of the invention is to create a heating/cooling circuit that covers all important operating programs, in particular heating operation, cooling operation, mixed operation, and defrosting of the outdoor heat exchanger.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This task is solved by the features of patent claim 1. Advantageous refinements and further developments of the invention can be found in the subclaims.

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Heiz-/Kühlkreislauf mit einem „Kältemittelverdichter mit Mitteldruckeinspritzung“. Ein Kältemittelverdichter mit Mitteldruckeinspritzung weist einen „Niederdruckeingang“ auf, über den ein auf „niedrigem Druck“ befindliches, gasförmiges Kältemittel angesaugt wird. Ferner ist ein „Mitteldruckeingang“ vorgesehen, über den dem Kältemittelverdichter ein auf einem „mittleren Druckniveau“ befindliches, gasförmiges Kältemittel zugeführt wird. Das „mittlere Druckniveau“ liegt definitionsgemäß oberhalb des „unteren Druckniveaus“. Der Kältemittelverdichter weist ferner einen „Hochdruckausgang“ auf, über den verdichtetes und durch die Verdichtung erhitztes Kältemittel im Heiz-/Kühlkreislauf umgepumpt wird.The starting point of the invention is a heating/cooling circuit with a “refrigerant compressor with medium pressure injection”. A refrigerant compressor with medium pressure injection has a “low pressure inlet” through which a “low pressure” gaseous refrigerant is sucked in. Furthermore, a “medium pressure inlet” is provided, via which a gaseous refrigerant at a “medium pressure level” is supplied to the refrigerant compressor. By definition, the “middle pressure level” is above the “lower pressure level”. The refrigerant compressor also has a “high-pressure outlet” through which compressed refrigerant heated by the compression is pumped around in the heating/cooling circuit.

Ein Heiz-/Kühlkreislauf gemäß der Erfindung weist mindestens ein erstes Hochdruckexpansionsorgan auf, mittels dem Kältemittel von dem Hochdruckniveau auf das Mitteldruckniveau entspannt wird. Ferner ist mindestens ein von in einen Fahrgastraum strömenden Luft durchströmter und als Verdampfer fungierender Mitteldruckwärmetauscher vorgesehen, über den das Kältemittel Wärme aus der Luft aufnimmt. Anders ausgedrückt, nimmt das den Mitteldruckwärmetauscher durchströmende Kältemittel Wärme aus der Luft auf. Bei dem Mitteldruckwärmetauscher handelt es sich um einen bzw. um den „Verdampfer im Klimagerät“ des Fahrzeugs.A heating/cooling circuit according to the invention has at least a first high-pressure expansion element, by means of which refrigerant is expanded from the high-pressure level to the medium-pressure level. Furthermore, at least one medium-pressure heat exchanger, through which air flows into a passenger compartment and functions as an evaporator, is provided, via which the refrigerant absorbs heat from the air. In other words, the refrigerant flowing through the medium-pressure heat exchanger absorbs heat from the air. The medium-pressure heat exchanger is an “evaporator in the air conditioning unit” of the vehicle.

Ein Heiz-/Kühlkreislauf gemäß der Erfindung weist ferner einen Abscheider auf, dem von dem mindestens einen Mitteldruckwärmetauscher abströmendes Kältemittel zugeführt wird bzw. zugeführt werden kann. Der Abscheider wiederum weist einen Gasausgang auf, über den gasförmiges Kältemittel zu dem Mitteldruckeingang des Kältemittelverdichters strömen kann, sowie einen Ausgang für flüssiges Kältemittel.A heating/cooling circuit according to the invention further has a separator to which refrigerant flowing from the at least one medium-pressure heat exchanger is or can be supplied. The separator in turn has a gas outlet through which gaseous refrigerant can flow to the medium-pressure inlet of the refrigerant compressor, as well as an outlet for liquid refrigerant.

Ein Heiz-/Kühlkreislauf gemäß der Erfindung weist des Weiteren ein Mitteldruckexpansionsorgan auf, über das von dem Ausgang für flüssiges Kältemittel des Abscheiders kommendes flüssiges Kältemittel auf ein Niederdruckniveau entspannt wird. Nach der Entspannung auf das Niederdruckniveau durchströmt das Kältemittel einen ersten Niederdruckwärmetauscher, der im Folgenden auch als „Außenwärmeübertrager“ bezeichnet wird.A heating/cooling circuit according to the invention further comprises a medium-pressure expansion element, via which liquid refrigerant coming from the liquid refrigerant outlet of the separator is expanded to a low pressure level. After expansion to the low-pressure level, the refrigerant flows through a first low-pressure heat exchanger, which is also referred to below as the “external heat exchanger”.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mindestens ein zweiter Mitteldruckwärmetauscher vorgesehen, über den das Kältemittel Abwärme von einer zu kühlenden Fahrzeugkomponente, insbesondere von einem elektrischen Energiespeicher, aufnimmt.According to a further exemplary embodiment of the invention, at least one second medium-pressure heat exchanger is provided, via which the refrigerant absorbs waste heat from a vehicle component to be cooled, in particular from an electrical energy storage device.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mindestens ein zweiter Niederdruckwärmetauscher vorgesehen ist, über den das Kältemittel Abwärme von einer zu kühlenden Fahrzeugkomponente, insbesondere von einer Leistungselektronik, einer elektrischen Maschine oder einem DC-DC-Wandler, aufnimmt.According to a further exemplary embodiment of the invention, at least one second low-pressure heat exchanger is provided, via which the refrigerant absorbs waste heat from a vehicle component to be cooled, in particular from power electronics, an electrical machine or a DC-DC converter.

Mit einem derartigen Heiz-/Kühlkreislauf, wie er noch ausführlicher im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert wird, lassen sich verschiedenste Betriebszustände abdecken.With such a heating/cooling circuit, as will be explained in more detail in connection with the drawing, a wide variety of operating states can be covered.

Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

  • 1 die Schaltungsanordnung eines Heiz-/Kühlkreislaufs gemäß der Erfindung;
  • 2 den Heiz-/Kühlkreislauf im Betriebszustand „reiner Heizbetrieb“;
  • 3 den Betriebszustand „reiner Kühlbetrieb“;
  • 4 den Betriebszustand „Mischbetrieb mit hohem Heizanteil“;
  • 5 den Betriebszustand „Mischbetrieb mit hohem Kühlanteil“;
  • 6 den Betriebszustand „Enteisung, Linksbetrieb“;
  • 7 die Variante „Enteisung, Rechtsbetrieb“; und
  • 8 die Variante „Variables Mitteldruckniveau“.
The invention is explained in more detail below in connection with the drawing. Show it
  • 1 the circuit arrangement of a heating/cooling circuit according to the invention;
  • 2 the heating/cooling circuit in the “heating only” operating state;
  • 3 the operating state “pure cooling operation”;
  • 4 the operating state “mixed operation with high heating share”;
  • 5 the operating state “mixed operation with high cooling proportion”;
  • 6 the operating status “de-icing, left-hand operation”;
  • 7 the variant “de-icing, legal operation”; and
  • 8th the “variable mean pressure level” variant.

1 zeigt einen Heiz-/Kühlkreislauf 1 mit einem Kältemittelverdichter 2, der einen Niederdruckeingang 3, einen Mitteldruckeingang 4 und einen Hochdruckausgang 5 aufweist. Über den Niederdruckeingang 3 wird auf dem unteren Druckniveau p0 gasförmiges Kältemittel angesaugt. Über den Mitteldruckeingang 4 wird dem Kältemittelverdichter 2 auf einem mittleren Druckniveau p1 befindliches gasförmiges Kältemittel zugeführt. Der Kältemittelverdichter 2 verdichtet das ihm zugeführte Kältemittel auf das Hochdruckniveau p2. 1 shows a heating/cooling circuit 1 with a refrigerant compressor 2, which has a low-pressure inlet 3, a medium-pressure inlet 4 and a high-pressure outlet 5. Gaseous refrigerant is sucked in at the lower pressure level p 0 via the low-pressure inlet 3. Gaseous refrigerant located at a medium pressure level p 1 is supplied to the refrigerant compressor 2 via the medium pressure inlet 4. The refrigerant compressor 2 compresses the refrigerant supplied to it to the high pressure level p 2 .

Der Hochdruckausgang 5 des Kältemittelverdichters 2 ist über ein elektrisch ansteuerbares Schaltventil 6 mit einem Kältemittel-ZHeizflüssigkeitswärmetauscher 7 bzw. Heizungskondensator verbunden. Beim Durchströmen des Kältemittel-/Heizflüssigkeitswärmetauschers 7 wird Wärme von dem auf das Hochdruckniveau p2 verdichteten Kältemittel an eine in einem Heizkreislauf 8 umgepumpte „Heizflüssigkeit“ abgegeben.The high-pressure outlet 5 of the refrigerant compressor 2 is connected via an electrically controllable switching valve 6 to a refrigerant heating fluid heat exchanger 7 or heating condenser. When flowing through the refrigerant/heating fluid heat exchanger 7, heat is released from the refrigerant, which has been compressed to the high pressure level p2, to a “heating fluid” that is pumped around in a heating circuit 8.

Der Heizkreislauf 8 weist eine Heizflüssigkeitspumpe 9, bei Bedarf einen elektrisch beheizbaren Durchlauferhitzer 10 und einen Heizungswärmetauscher 11 bzw. Heizflüssigkeits-/Luftwärmetauscher auf, über den Wärme von der Heizflüssigkeit an die in einen Fahrgastraum eines hier nicht näher dargestellten Fahrzeugs strömende Luft 12 übertragbar ist. Von dem Heizungswärmetauscher 11 wird die Heizflüssigkeit zurückgepumpt und durchströmt erneut den Kältemittel-ZHeizflüssigkeitswärmetauscher 7.The heating circuit 8 has a heating fluid pump 9, if necessary an electrically heatable instantaneous water heater 10 and a heating heat exchanger 11 or heating fluid/air heat exchanger, via which heat from the heating fluid can be transferred to the air 12 flowing into a passenger compartment of a vehicle (not shown here). The heating fluid is pumped back from the heating heat exchanger 11 and flows through the refrigerant heating fluid heat exchanger 7 again.

Nach dem Durchströmen des Kältemittel-/Heizflüssigkeitswärmetauschers 7 wird das auf dem Hochdruckniveau p2 befindliche Kältemittel über ein erstes elektrisch bzw. elektronisch regelbares Hochdruckexpansionsorgan 13 bzw. Hochdruckexpansionsventil auf das Mitteldruckniveau p1 entspannt. Das auf das Mitteldruckniveau p1 entspannte Kältemittel durchströmt einen als Verdampfer 14 fungierenden ersten Mitteldruckwärmetauscher, der auch als „Verdampfer im Klimagerät“ bezeichnet werden kann und der baulich stromaufwärts des Heizungswärmetauschers 11 (d.h. in Strömungsrichtung der Luft betrachtet vor dem Heizungswärmetauscher 11) angeordnet ist (vgl. Heizkreislauf 8).After flowing through the refrigerant/heating liquid heat exchanger 7, the refrigerant located at the high pressure level p 2 is expanded to the medium pressure level p 1 via a first electrically or electronically controllable high pressure expansion element 13 or high pressure expansion valve. The refrigerant expanded to the medium pressure level p 1 flows through a first medium pressure heat exchanger functioning as an evaporator 14, which can also be referred to as an “evaporator in the air conditioning unit” and which is structurally arranged upstream of the heating heat exchanger 11 (ie in front of the heating heat exchanger 11 when viewed in the flow direction of the air) ( see heating circuit 8).

Der erste Mitteldruckwärmetauscher bzw. Verdampfer 14 wird also zusammen mit dem Heizungswärmetauscher 11 von Luft 12 durch- oder umströmt. Im Verdampfer 14 nimmt das Kältemittel Wärme aus der Luft 12 auf und verdampft dabei teilweise. Nach dem Durchströmen des Verdampfers 14 strömt das auf dem Mitteldruckniveau p1 befindliche Kältemittel in einen Abscheider 15. Der Abscheider 15 weist einen Gasausgang 16 auf, über den gasförmiges Kältemittel zu dem Mitteldruckeingang 4 des Kältemittelverdichters 2 strömen kann. Zwischen dem Gasausgang 16 und dem Mitteldruckeingang 4 ist ein elektrisch ansteuerbares Schaltventil 17 angeordnet. Der Abscheider 15 weist ferner einen Ausgang 18 für flüssiges Kältemittel auf. Vom Ausgang 18 kommendes, auf dem mittleren Druckniveau p1 befindliches Kältemittel kann über ein Mitteldruckexpansionsorgan 19 bzw. Mitteldruckexpansionsventil auf das Niederdruckniveau p0 entspannt werden. Bei dem Mitteldruckexpansionsorgan 19 kann es sich ebenfalls um ein elektrisch bzw. elektronisch ansteuerbares bzw. regelbares Expansionsorgan handeln.Air 12 therefore flows through or around the first medium-pressure heat exchanger or evaporator 14 together with the heating heat exchanger 11. In the evaporator 14, the refrigerant absorbs heat from the air 12 and partially evaporates. After flowing through the evaporator 14, the refrigerant at the medium pressure level p 1 flows into a separator 15. The separator 15 has a gas outlet 16, via which gaseous refrigerant can flow to the medium pressure inlet 4 of the refrigerant compressor 2. An electrically controllable switching valve 17 is arranged between the gas outlet 16 and the medium-pressure inlet 4. The separator 15 also has an outlet 18 for liquid refrigerant. Refrigerant coming from the outlet 18 and located at the medium pressure level p 1 can be expanded to the low pressure level p 0 via a medium pressure expansion element 19 or medium pressure expansion valve. The medium-pressure expansion element 19 can also be an electrically or electronically controllable or controllable expansion element.

Das von dem Kältemittel-/Heizflüssigkeitswärmetauscher 7 kommende, auf dem Hochdruckniveau p2 befindliche Kältemittel wird ferner über ein zweites elektrisch bzw. elektronisch ansteuerbares Hochdruckexpansionsorgan 20 bzw. Hochdruckexpansionsventil auf das Mitteldruckniveau p1 entspannt und durchströmt einen zweiten Mitteldruckwärmetauscher 21, bei dem es sich beispielsweise um einen Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher oder um einen Verdampfer, handeln kann, der sich direkt in der zu kühlenden Komponente (z.B. Hochvoltspeicher) befindet und an diese thermisch gekoppelt ist. Nach dem Durchströmen des zweiten Mitteldruckwärmetauschers 21 strömt das nur teilweise verdampfte Kältemittel über ein Rückschlagventil 22 ebenfalls in den Abscheider 15.The refrigerant coming from the refrigerant/heating liquid heat exchanger 7 and located at the high pressure level p 2 is also supplied via a second electrically or electronically controllable high-pressure expansion element 20 or high-pressure expansion valve expands to the medium-pressure level p 1 and flows through a second medium-pressure heat exchanger 21, which can be, for example, a refrigerant/liquid heat exchanger or an evaporator, which can be located directly in the heat exchanger to be cooled Component (e.g. high-voltage storage) is located and is thermally coupled to it. After flowing through the second medium-pressure heat exchanger 21, the only partially evaporated refrigerant also flows into the separator 15 via a check valve 22.

Wie aus 1 ersichtlich ist, ist der durch das Hochdruckexpansionsorgan 20, den zweiten Mitteldruckwärmetauscher 21 und das Rückschlagventil 22 gebildete „Wärmetauscherzweig“ parallel zu dem durch das Hochdruckexpansionsorgan 13 und den Verdampfer 14 gebildeten Zweig geschaltet.How out 1 As can be seen, the “heat exchanger branch” formed by the high-pressure expansion element 20, the second medium-pressure heat exchanger 21 and the check valve 22 is connected in parallel to the branch formed by the high-pressure expansion element 13 and the evaporator 14.

Die Verteilung des Kältemittels erfolgt entsprechend des Kühlbedarfs im Verdampfer 14 bzw. im zweiten Mitteldruckwärmetauscher 21 durch entsprechende Regelung der Hochdruckexpansionsorgane 13 bzw. 20.The refrigerant is distributed according to the cooling requirement in the evaporator 14 or in the second medium-pressure heat exchanger 21 by appropriate control of the high-pressure expansion elements 13 and 20.

Das auf das Niederdruckniveau p0 entspannte Kältemittel wird in einem ersten Wärmetauscherzweig über ein elektrisch ansteuerbares Schaltventil 23 durch einen Außenwärmeübertrager 24 bzw. ersten Niederdruckwärmetauscher geleitet und bei Bedarf über einen zweiten Kältemittelzweig durch ein elektrisch ansteuerbares Schaltventil 25 durch einen als Niedertemperaturwärmetauscher fungierenden zweiten Niederdruckwärmetauscher bzw. NT-Wärmetauscher 26 (Niedertemperaturwärmetauscher) und ein Rückschlagventil 27 geleitet. Der Außenwärmeübertrager 24 bzw. erste Niederdruckwärmetauscher wird von Außenluft durchströmt und kann bei einem Hybridfahrzeug im Motorraum vorderhalb des Kühlers des Verbrennungsmotors im Luftstrom angeordnet sein.The refrigerant expanded to the low pressure level p 0 is passed in a first heat exchanger branch via an electrically controllable switching valve 23 through an external heat exchanger 24 or first low-pressure heat exchanger and, if necessary, via a second refrigerant branch through an electrically controllable switching valve 25 through a second low-pressure heat exchanger or LT heat exchanger 26 (low temperature heat exchanger) and a check valve 27. Outside air flows through the external heat exchanger 24 or first low-pressure heat exchanger and, in the case of a hybrid vehicle, can be arranged in the engine compartment in front of the radiator of the internal combustion engine in the air flow.

An einem Knoten 28 sind die beiden Wärmetauscherzweige wieder zusammengeführt. Der Knoten 28 ist über ein elektrisch ansteuerbares Schaltventil 29 mit einem Eingang 30 eines Niederdrucksammlers 31 verbunden. Ein Ausgang 32 des Niederdrucksammlers 31 wiederum ist mit dem Niederdruckeingang 3 des Kältemittelverdichters 2 verbunden.The two heat exchanger branches are brought together again at a node 28. The node 28 is connected to an input 30 of a low-pressure collector 31 via an electrically controllable switching valve 29. An output 32 of the low-pressure collector 31 is in turn connected to the low-pressure inlet 3 of the refrigerant compressor 2.

Wie aus 1 ersichtlich ist, ist der Ausgang 18 des Abscheiders 15 ferner über ein elektrisch ansteuerbares Schaltventil 33 mit dem Eingang 30 des Niederdrucksammlers 31 verbunden.How out 1 As can be seen, the output 18 of the separator 15 is also connected to the input 30 of the low-pressure collector 31 via an electrically controllable switching valve 33.

Der Hochdruckausgang 5 des Kältemittelverdichters 2 ist ferner über ein elektrisch ansteuerbares Schaltventil 34 und eine Kältemittelleitung 40 mit dem Knoten 28 verbunden.The high-pressure outlet 5 of the refrigerant compressor 2 is also connected to the node 28 via an electrically controllable switching valve 34 and a refrigerant line 40.

Zwischen einem Ausgang des Kältemittel-/Heizflüssigkeitswärmetauschers 7 und den Hochdruckexpansionsorganen 13, 20 ist eine Abzweigstelle 35 vorgesehen, die über ein Rückschlagventil 36 mit einem Knoten 37 verbunden ist, der sich in die beiden die Niederdruckwärmetauscher (Außenwärmeübertrager 24 und NT-Wärmetauscher 26) enthaltenden Wärmetauscherzweige aufgabelt.Between an outlet of the refrigerant/heating liquid heat exchanger 7 and the high-pressure expansion elements 13, 20, a branch point 35 is provided, which is connected via a check valve 36 to a node 37, which is located in the two low-pressure heat exchangers (external heat exchanger 24 and LT heat exchanger 26). Heat exchanger branches split.

2 zeigt den Heiz-/Kühlkreislauf 1 der 1 im reinen Heizbetrieb. Die Pfeile geben die Strömungsrichtung des Kältemittels bzw. der Heizflüssigkeit an. Im Heizbetrieb strömt Kältemittel vom Hochdruckausgang 5 über das Schaltventil 6 durch den Kältemittel-/Heizflüssigkeitswärmetauscher 7. Dort gibt das verdichtete und dabei erhitzte Kältemittel Wärme an die Heizflüssigkeit ab. Warme Heizflüssigkeit wird von der Heizflüssigkeitspumpe 9 durch den Heizungswärmetauscher 11 gepumpt, wodurch die in den Fahrgastraum strömende Luft 12 erwärmt wird. 2 shows the heating/cooling circuit 1 of the 1 in pure heating mode. The arrows indicate the direction of flow of the refrigerant or heating fluid. In heating mode, refrigerant flows from the high-pressure outlet 5 via the switching valve 6 through the refrigerant/heating fluid heat exchanger 7. There, the compressed and heated refrigerant releases heat to the heating fluid. Warm heating fluid is pumped by the heating fluid pump 9 through the heating heat exchanger 11, whereby the air 12 flowing into the passenger compartment is heated.

Das Schaltventil 34 ist im reinen Heizbetrieb geschlossen, so dass das gesamte vom Kältemittelverdichter 2 verdichtete Kältemittel durch den Kältemittel-/Heizflüssigkeitswärmetauscher 7 gepumpt wird. Das vom Kältemittel-/Heizflüssigkeitswärmetauscher 7 kommende Kältemittel wird in den Hochdruckexpansionsorganen 13, 20 auf Mitteldruckniveau p1 entspannt, wodurch es sich abkühlt.The switching valve 34 is closed in pure heating mode, so that all of the refrigerant compressed by the refrigerant compressor 2 is pumped through the refrigerant/heating liquid heat exchanger 7. The refrigerant coming from the refrigerant/heating liquid heat exchanger 7 is expanded in the high-pressure expansion elements 13, 20 to medium-pressure level p 1 , whereby it cools down.

Das abgekühlte Kältemittel nimmt im Verdampfer 14 Wärme aus der den Verdampfer 14 durchströmenden Luft 12 auf. Das den zweiten Mitteldruckwärmetauscher 21 durchströmende Kältemittel nimmt ebenfalls Wärme auf, z.B. Wärme, die von einem elektrischen Energiespeicher (z.B. Hochvoltspeicher) eines Fahrzeugs abgegeben wurde. Hierzu kann der zweite Mitteldruckwärmetauscher 21 an einen Fluidkreislauf der zu kühlenden Komponente (z.B. Hochvoltspeicher) angeschlossen sein oder sich direkt darin befinden. Das vom Verdampfer 14 und/oder dem zweiten Mitteldruckwärmetauscher 21 kommende Kältemittel strömt in den Abscheider 15. Gasförmiges Kältemittel wird aus dem Abscheider 15 über das (geöffnete) Schaltventil 17 dem Mitteldruckeingang 4 des Kältemittelverdichters 2 zugeführt.The cooled refrigerant absorbs heat in the evaporator 14 from the air 12 flowing through the evaporator 14. The refrigerant flowing through the second medium-pressure heat exchanger 21 also absorbs heat, for example heat that was given off by an electrical energy storage device (e.g. high-voltage storage device) of a vehicle. For this purpose, the second medium-pressure heat exchanger 21 can be connected to a fluid circuit of the component to be cooled (e.g. high-voltage storage) or can be located directly therein. The refrigerant coming from the evaporator 14 and/or the second medium-pressure heat exchanger 21 flows into the separator 15. Gaseous refrigerant is fed from the separator 15 via the (opened) switching valve 17 to the medium-pressure inlet 4 of the refrigerant compressor 2.

Flüssiges Kältemittel strömt über den Ausgang 18 zum Mitteldruckexpansionsorgan 19, wo es auf das Niederdruckniveau p0 entspannt wird. Über die geöffneten Schaltventile 23, 25 strömt das Kältemittel durch den Außenwärmeübertrager 24, wo es erneut Wärme aufnimmt und dabei weiter verdampft bzw. durch den Niedertemperaturwärmetauscher bzw. NT-Wärmetauscher 26, wo es Wärme von einer zu kühlenden Komponente, z.B. von einer elektrischen Maschine, einer Leistungselektronik, einem DC-DC-Wandler, aufnimmt. Nach dem Durchströmen der Niederdruckwärmetauscher (Außenwärmeübertrager 24 und NT-Wärmetauscher 26) strömt das nun verdampfte Kältemittel über das Schaltventil 29 in den Niederdrucksammler 31, von wo es erneut über den Niederdruckeingang 3 von dem Kältemittelverdichter 2 angesaugt und verdichtet wird.Liquid refrigerant flows via the outlet 18 to the medium-pressure expansion element 19, where it is expanded to the low-pressure level p 0 . Via the open switching valves 23, 25, the refrigerant flows through the external heat exchanger 24, where it absorbs heat again and evaporates further, or through the low-temperature heat exchanger or LT heat exchanger 26, where it transfers heat from a component to be cooled, e.g. from an electrical machine, power electronics, a DC-DC converter. After flowing through the low-pressure heat exchanger (external heat exchanger 24 and LT heat exchanger 26), the now evaporated refrigerant flows via the switching valve 29 into the low-pressure collector 31, from where it is sucked in and compressed again by the refrigerant compressor 2 via the low-pressure inlet 3.

Vollständigkeitshalber sei erwähnt, dass im reinen Heizbetrieb das Schaltventil 33 geschlossen ist.For the sake of completeness, it should be mentioned that the switching valve 33 is closed in pure heating mode.

Im reinen Heizbetrieb werden mit dem oben beschriebenen Heiz-/Kühlkrieslauf folgende Vorteile erreicht:

  • - Höhere Leistung durch Mitteldruckeinspritzung bei tiefer Temperatur (T < 0°C).
  • - Höhere Effizienz durch Mitteldruckeinspritzung bei mittleren Temperaturen um 0°C.
  • - Abwärme- (Kapazitiv und Abwärme) aus Kühlkreislauf für elektrische Komponenten und Hochvoltspeicher nutzbar.
In pure heating mode, the following advantages are achieved with the heating/cooling cycle described above:
  • - Higher performance through medium pressure injection at low temperatures (T < 0°C).
  • - Higher efficiency through medium pressure injection at medium temperatures around 0°C.
  • - Waste heat (capacitive and waste heat) from the cooling circuit can be used for electrical components and high-voltage storage.

3 zeigt den Betriebszustand „reiner Kühlbetrieb“. Hier sind die Schaltventile 6, 17, 25 und 29 sowie das Mitteldruckexpansionsorgan 19 geschlossen. Vom Kältemittelverdichter 2 verdichtetes Kältemittel wird über das geöffnete Schaltventil 34 in (in Bezug auf den reinen Heizbetrieb) umgekehrter Richtung durch den Außenwärmeübertrager 24, das geöffnete Schaltventil 23, das Rückschlagventil 36 zu dem Knoten bzw. Abzweig 35 geleitet, von wo es über die Hochdruckexpansionsorgane 13 und 20 entspannt wird und den Verdampfer 14 sowie den zweiten Mitteldruckwärmetauscher 21 durchströmt und dabei verdampft und danach in den Abscheider 15 strömt. Über den Ausgang 18 des Abscheiders 15 und das geöffnete Schaltventil 33 strömt das Kältemittel in den Niederdrucksammler 31, von wo es erneut von dem Niederdruckeingang 3 des Kältemittelverdichters 2 angesaugt wird. 3 shows the operating state “pure cooling operation”. Here the switching valves 6, 17, 25 and 29 as well as the medium pressure expansion element 19 are closed. Refrigerant compressed by the refrigerant compressor 2 is passed via the open switching valve 34 in the opposite direction (in relation to the pure heating operation) through the external heat exchanger 24, the opened switching valve 23, the check valve 36 to the node or branch 35, from where it is fed via the high-pressure expansion elements 13 and 20 is relaxed and flows through the evaporator 14 and the second medium pressure heat exchanger 21 and evaporates and then flows into the separator 15. The refrigerant flows via the outlet 18 of the separator 15 and the open switching valve 33 into the low-pressure collector 31, from where it is sucked in again by the low-pressure inlet 3 of the refrigerant compressor 2.

Im reinen Kühlbetrieb wird der Außenwärmeübertrager 24 also, wie bereits erwähnt, in entgegengesetzter Richtung wie im Heizbetrieb (vgl. 2) durchströmt. Dadurch kann dieser hinsichtlich Kältemittelverteilung und Druckabfall optimal ausgelegt werden, womit Effizienz als auch Leistung deutlich verbessert wird. Dies stellt ein wichtiges Merkmal dar.In pure cooling mode, the outside heat exchanger 24 is, as already mentioned, in the opposite direction to that in heating mode (cf. 2 ) flows through. This means that it can be optimally designed in terms of refrigerant distribution and pressure drop, which significantly improves efficiency and performance. This is an important feature.

4 zeigt den Betriebszustand „Mischbetrieb“ mit hohem Heizanteil. 4 shows the operating state “mixed operation” with a high heating share.

In diesem Betriebszustand sind die Schaltventile 33, 34 und eventuell das Schaltventil 17 (letzteres aber nicht zwingend) geschlossen. Alle anderen Schaltventile und Expansionsorgane sind geöffnet.In this operating state, the switching valves 33, 34 and possibly the switching valve 17 (the latter but not necessarily) are closed. All other switching valves and expansion elements are open.

Vom Kältemittelverdichter 2 verdichtetes Kältemittel durchströmt das Schaltventil 6 und den Kältemittel-/Heizflüssigkeitswärmetauscher 7, wo es Wärme an den Heizkreislauf 8 abgibt (vgl. Erläuterungen zu 1). Im Übrigen entsprechen die Betriebszustände im Wesentlichen denen des reinen Heizbetriebs. Im Unterschied zum reinen Heizbetrieb kann die Temperatur des Kältemittels am Ausgang des Verdampfers 14 jedoch etwas höher als im reinen Heizbetrieb sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass das Schaltventil 17 geschlossen bzw. im Falle eines regelbaren Ventils so geregelt wird, dass sich eine geeignete Temperatur im Verdampfer 14 einstellt. Bei Bedarf kann das Schaltventil 17 ganz geschlossen werden.Refrigerant compressed by the refrigerant compressor 2 flows through the switching valve 6 and the refrigerant/heating liquid heat exchanger 7, where it releases heat to the heating circuit 8 (see explanations for 1 ). Otherwise, the operating states essentially correspond to those of pure heating operation. However, in contrast to pure heating mode, the temperature of the refrigerant at the outlet of the evaporator 14 can be slightly higher than in pure heating mode. Furthermore, it can be provided that the switching valve 17 is closed or, in the case of a controllable valve, regulated so that a suitable temperature is established in the evaporator 14. If necessary, the switching valve 17 can be completely closed.

5 zeigt den Betriebszustand „Mischbetrieb mit hohem Kühlanteil“. Hier sind die Zustände sehr ähnlich dem des reinen Kühlbetriebs (vgl. 3). Durch geeignetes Ansteuern der Hochdruckexpansionsorgane 13, 20 und des Kältemittelverdichters 2 können die Leistungen des Verdampfers 14 und des zweiten Mitteldruckwärmetauschers 21 bedarfsgerecht geregelt werden. 5 shows the operating state “mixed operation with high cooling proportion”. Here the conditions are very similar to those in pure cooling mode (cf. 3 ). By appropriately controlling the high-pressure expansion elements 13, 20 and the refrigerant compressor 2, the performance of the evaporator 14 and the second medium-pressure heat exchanger 21 can be regulated as required.

Die für die Beheizung des Fahrgastraums des Fahrzeugs erforderliche Heizleistung im Kältemittel-/Heizflüssigkeitswärmetauscher 7 wird durch zeitweises Öffnen (Takten) des Schaltventils 6 eingestellt. Falls die dabei übertragbare Leistung nicht ausreicht, kann im Gegentakt hierzu das Schaltventil 34 geschlossen werden. Hiermit sind die Kühlleistungen und die Heizleistungen unabhängig voneinander regelbar.The heating output in the refrigerant/heating fluid heat exchanger 7 required to heat the passenger compartment of the vehicle is adjusted by temporarily opening (cycling) the switching valve 6. If the power that can be transferred is not sufficient, the switching valve 34 can be closed in push-pull. This means that the cooling and heating capacities can be regulated independently of each other.

6 zeigt den Betriebszustand „Enteisung, Linksbetrieb“. Hierbei soll eine Eisschicht an der Luftseite des Außenwärmeübertragers 24, die sich im Heizbetrieb und im Mischbetrieb bilden kann, entfernt werden. In diesem Betriebszustand sind die Schaltventile 17, 25, 29, 34 geschlossen. Vom Kältemittelverdichter 2 verdichtetes Kältemittel wird über das geöffnete Schaltventil 34 durch den zu enteisenden Außenwärmeübertrager 24 gepumpt. Das Kältemittel ist dabei so heiß, dass eine eventuelle bestehende Vereisung des Außenwärmeübertragers 24 abgebaut wird. Im Unterschied zu dem in 5 beschriebenen Mischbetrieb mit hohem Kühlanteil ist bei dem in 6 gezeigten Betriebszustand kein Heizbetrieb vorgesehen, d.h. das Schaltventil 6 ist geschlossen. 6 shows the operating status “De-icing, left-hand operation”. Here, a layer of ice on the air side of the external heat exchanger 24, which can form in heating mode and in mixed mode, should be removed. In this operating state, the switching valves 17, 25, 29, 34 are closed. Refrigerant compressed by the refrigerant compressor 2 is pumped through the external heat exchanger 24 to be de-iced via the open switching valve 34. The refrigerant is so hot that any existing icing on the outside heat exchanger 24 is reduced. In contrast to that in 5 The mixed operation described with a high proportion of cooling is the case in 6 No heating operation is provided in the operating state shown, ie the switching valve 6 is closed.

Durch die Regelung des Mitteldruckexpansionsorgans 19 wird der Druck im Außenwärmeübertrager 24 so eingeregelt, dass sich eine hohe Temperatur und Leistung einstellt, die zu einer schnellen Enteisung führt.By regulating the medium-pressure expansion element 19, the pressure in the external heat exchanger 24 is regulated so that a high temperature and power are achieved, which leads to rapid de-icing.

Vorteilhaft ist hierbei, dass das heiße Kältemittel über den Knotenpunkt 28 in den Außenwärmeübertrager dort eintritt, wo gewöhnlich die stärkste Vereisung auftritt. Dadurch kann die Zeitdauer für die Enteisung so kurz gehalten werden, dass der Ausfall an Heizleistung durch die thermische Trägheit des Heizkreislaufs 8 abgepuffert werden kann.The advantage here is that the hot refrigerant enters the outdoor heat exchanger via the node 28 where the strongest icing usually occurs. As a result, the time period for de-icing can be kept so short that the loss of heating power can be buffered by the thermal inertia of the heating circuit 8.

7 zeigt eine Schaltvariante im Betriebszustand „Enteisung, Rechtsprozess“. Falls die Leistung zur Enteisung im Linksprozess noch zu niedrig ist, kann die Leistung durch folgende Anordnung erhöht werden. Hier sind die Schaltventile 6, 17, 25, 29 sowie die Expansionsorgane 13, 20 geschlossen. In der Kältemittelleitung 40 zwischen dem Schaltventil 34 und dem Außenwärmeübertrager 24 kann ferner ein Drosselventil 38 mit einem Schaltventil 39 im Bypass hierzu vorgesehen sein. Das Schaltventil 39 ist hier jedoch geschlossen, in den Betriebsarten „Kühlbetrieb“ und „Mischbetrieb“ mit hohem Kühlanteil jedoch geöffnet. Vom Kältemittelverdichter 2 verdichtetes Kältemittel wird über das Schaltventil 34 durch die Drossel 39 entspannt. Im Außenwärmeübertrager 24 gibt das Kältemittel Wärme ab und enteist ihn dabei und wird durch das Schaltventil 23, das geöffnete Mitteldruckexpansionsorgan 19, das Schaltventil 33 in den Niederdrucksammler 31 gepumpt. Von dort wird es erneut über den Niederdruckeingang 3 des Kältemittelverdichters 2 angesaugt. 7 shows a switching variant in the “de-icing, legal process” operating state. If the power for de-icing in the link process is still too low, the power can be increased using the following arrangement. Here the switching valves 6, 17, 25, 29 and the expansion elements 13, 20 are closed. A throttle valve 38 with a switching valve 39 in the bypass can also be provided in the refrigerant line 40 between the switching valve 34 and the external heat exchanger 24. However, the switching valve 39 is closed here, but is open in the “cooling mode” and “mixed mode” operating modes with a high cooling proportion. Refrigerant compressed by the refrigerant compressor 2 is expanded through the throttle 39 via the switching valve 34. In the external heat exchanger 24, the refrigerant gives off heat and de-ices it and is pumped into the low-pressure collector 31 through the switching valve 23, the opened medium-pressure expansion element 19, the switching valve 33. From there it is sucked in again via the low pressure inlet 3 of the refrigerant compressor 2.

Alternativ zur Kombination Schaltventil 39 und feste Drossel 38 kann auch ein elektrisches gesteuertes Expansionsorgan verwendet werden.As an alternative to the combination of switching valve 39 and fixed throttle 38, an electrically controlled expansion element can also be used.

8 zeigt die Variante „Variables Mitteldruckniveau“. Hier sind die Schaltventile 33, 34 geschlossen (analog reiner Heizbetrieb). Im Unterschied zum reinen Heizbetrieb ist anstatt eines Schaltventils 17 ein regelbares Ventil 17a vorgesehen, wodurch sich das Mitteldruckniveau, auf dem dem Kältemittelverdichter 2 über den Mitteldruckeingang 4 Kältemittel zugeführt wird, variieren lässt. Somit kann im Betriebszustand „Heizen“ ein „Mischbetrieb“ mit hohem Heizanteil die Verdampfertemperatur im Verdampfer geregelt werden. 8th shows the variant “Variable mean pressure level”. Here the switching valves 33, 34 are closed (analog pure heating operation). In contrast to pure heating operation, instead of a switching valve 17, a controllable valve 17a is provided, whereby the medium pressure level at which refrigerant is supplied to the refrigerant compressor 2 via the medium pressure inlet 4 can be varied. This means that the evaporator temperature in the evaporator can be regulated in the “Heating” operating mode, a “mixed operation” with a high heating component.

Die wesentlichen Merkmale der oben beschriebenen Anordnung funktionieren übrigens auch ohne die optionalen Wärmetauscherzweige durch den zweiten Mitteldruckwärmetauscher 21 und den NT-Wärmetauscher 26.The essential features of the arrangement described above also work without the optional heat exchanger branches through the second medium-pressure heat exchanger 21 and the LT heat exchanger 26.

Claims (18)

Heiz-/Kühlkreislauf (1) für Fahrzeuge, mit • einem Kältemittelverdichter (2), der einen Niederdruckeingang (3), einen Mitteldruckeingang (4) und einen Hochdruckausgang (5) aufweist, • mindestens einem ersten Hochdruckexpansionsorgan (13, 20), mittels dem Kältemittel von einem Hochdruckniveau (p2) auf ein Mitteldruckniveau (p1) entspannt wird, • mindestens einem von in einen Fahrgastraum strömender Luft (12) durchströmten und als Verdampfer (14) fungierenden ersten Mitteldruckwärmetauscher, über den das Kältemittel Wärme aus der Luft (12) aufnehmen kann, • einem Abscheider (15), dem von dem ersten Mitteldruckwärmetauscher abströmendes Kältemittel zugeführt wird, wobei der Abscheider (15) ◯ einen Gasausgang (16) aufweist, über den gasförmiges Kältemittel zu dem Mitteldruckeingang (4) strömen kann, und ◯ einen Ausgang (18), für flüssiges Kältemittel, • mindestens einem Mitteldruckexpansionsorgan (19), über das von dem Ausgang (18) für flüssiges Kältemittel kommendes Kältemittel auf ein Niederdruckniveau (p0) entspannt wird, • mindestens einem ersten Niederdruckwärmetauscher, über den auf Niederdruckniveau (p0) entspanntes Kältemittel zum Niederdruckeingang (3) des Kältemittelverdichters (2) gelangt.Heating/cooling circuit (1) for vehicles, with • a refrigerant compressor (2), which has a low-pressure inlet (3), a medium-pressure inlet (4) and a high-pressure outlet (5), • at least a first high-pressure expansion element (13, 20), by means of the refrigerant is expanded from a high-pressure level (p 2 ) to a medium-pressure level (p 1 ), • at least one first medium-pressure heat exchanger through which air (12) flowing into a passenger compartment flows and functions as an evaporator (14), via which the refrigerant heat from the air (12), • a separator (15) to which refrigerant flowing from the first medium-pressure heat exchanger is supplied, the separator (15) having a gas outlet (16) through which gaseous refrigerant can flow to the medium-pressure inlet (4), and ◯ an outlet (18) for liquid refrigerant, • at least one medium-pressure expansion element (19), via which refrigerant coming from the outlet (18) for liquid refrigerant is expanded to a low-pressure level (p 0 ), • at least one first low-pressure heat exchanger the refrigerant expanded to the low pressure level (p 0 ) reaches the low pressure inlet (3) of the refrigerant compressor (2). Heiz-/Kühlkreislauf (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kältemittelverdichter (2) und dem mindestens einen ersten Hochdruckexpansionsorgan (13, 20) ein Kältemittel-/Heizflüssigkeitswärmetauscher (7) angeordnet ist, über den Wärme von dem Kältemittel an die Heizflüssigkeit eines Heizkreislaufs (8) übertragbar ist.Heating/cooling circuit (1) according to Claim 1 , characterized in that a refrigerant/heating liquid heat exchanger (7) is arranged between the refrigerant compressor (2) and the at least one first high-pressure expansion element (13, 20), via which heat can be transferred from the refrigerant to the heating liquid of a heating circuit (8). Heiz-/Kühlkreislauf (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkreislauf (8) eine Heizflüssigkeitspumpe (9) und einen Heizungswärmetauscher (11) aufweist, über den Wärme an die in einen Fahrgastraum des Fahrzeugs strömende Luft übertragbar ist.Heating/cooling circuit (1). Claim 2 , characterized in that the heating circuit (8) has a heating fluid pump (9) and a heating heat exchanger (11), via which heat can be transferred to the air flowing into a passenger compartment of the vehicle. Heiz-/Kühlkreislauf (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass, in Richtung der in den Fahrgastraum strömenden Luft (12) betrachtet, der Mitteldruckwärmetauscher stromaufwärts in Bezug auf den Heizungswärmetauscher (11) angeordnet ist.Heating/cooling circuit (1). Claim 3 , characterized in that , viewed in the direction of the air (12) flowing into the passenger compartment, the medium-pressure heat exchanger is arranged upstream in relation to the heating heat exchanger (11). Heiz-/Kühlkreislauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweiter Mitteldruckwärmetauscher (21) vorgesehen ist, über den das Kältemittel Abwärme von einer zu kühlenden Fahrzeugkomponente aufnimmt.Heating/cooling circuit (1) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that at least one second medium-pressure heat exchanger (21) is provided, via which the refrigerant absorbs waste heat from a vehicle component to be cooled. Heiz-/Kühlkreislauf (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der mindestens eine zweite Mitteldruckwärmetauscher (21) parallel geschaltet sind, wobei das erste Hochdruckexpansionsorgan (13) vor dem ersten Mitteldruckwärmetauscher und mindestens ein weiteres Hochdruckexpansionsorgan (20) vor dem mindestens einen zweiten Mitteldruckwärmetauscher (21) angeordnet ist.Heating/cooling circuit (1). Claim 5 , characterized in that the first and at least one second medium-pressure heat exchanger (21) are connected in parallel, with the first high-pressure expansion element (13) in front of the first medium-pressure heat exchanger and at least one other High-pressure expansion element (20) is arranged in front of the at least one second medium-pressure heat exchanger (21). Heiz-/Kühlkreislauf (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich mindestens bei einem der Expansionsorgane um ein elektrisch ansteuerbares und/oder elektrisch regelbares Expansionsorgan handelt.Heating/cooling circuit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the expansion elements is an electrically controllable and/or electrically controllable expansion element. Heiz-/Kühlkreislauf (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine zweite Mitteldruckwärmetauscher (21) über ein Rückschlagventil (22) mit einem Eingang des Abscheiders (15) verbunden ist.Heating/cooling circuit (1) according to one of the Claims 5 until 7 , characterized in that the at least one second medium-pressure heat exchanger (21) is connected to an inlet of the separator (15) via a check valve (22). Heiz-/Kühlkreislauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweiter Niederdruckwärmetauscher vorgesehen ist, über den das Kältemittel Abwärme von einer zu kühlenden Fahrzeugkomponente aufnimmt.Heating/cooling circuit (1) according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that at least one second low-pressure heat exchanger is provided, via which the refrigerant absorbs waste heat from a vehicle component to be cooled. Heiz-/Kühlkreislauf (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckwärmetauscher über ein Rückschlagventil (27) und ein Absperrventil (29) mit einem Niederdrucksammler (31) verbunden sind.Heating/cooling circuit (1). Claim 9 , characterized in that the low-pressure heat exchangers are connected to a low-pressure collector (31) via a check valve (27) and a shut-off valve (29). Heiz-/Kühlkreislauf (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgang des mindestens einen Niederdruckwärmetauschers über den Niederdrucksammler (31) mit dem Niederdruckeingang (3) des Kältemittelverdichters (2) verbunden ist.Heating/cooling circuit (1). Claim 10 , characterized in that an output of the at least one low-pressure heat exchanger is connected via the low-pressure collector (31) to the low-pressure inlet (3) of the refrigerant compressor (2). Heiz-/Kühlkreislauf (1) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (18) für Flüssigkeit des Abscheiders (15) über ein Absperrventil (33) mit dem Niederdrucksammler (31) verbunden ist.Heating/cooling circuit (1) according to one of the Claims 10 or 11 , characterized in that the outlet (18) for liquid of the separator (15) is connected to the low-pressure collector (31) via a shut-off valve (33). Heiz-/Kühlkreislauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgang eines Schaltventils (34) mit einem regelbaren Ventil oder einer Schaltventil-/Entspannungsdrosselkombination (38, 39) verbunden ist, die das Kältemittel in den ersten Niederdruckwärmetauscher leitet.Heating/cooling circuit (1) according to one of the Claims 1 until 12 , characterized in that an output of a switching valve (34) is connected to a controllable valve or a switching valve/relief throttle combination (38, 39), which directs the refrigerant into the first low-pressure heat exchanger. Heiz-/Kühlkreislauf (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (34) und eine Kältemittelleitung (40) so angeordnet sind, dass der erste Niederdruckwärmetauscher von Kältemittel in anderer Richtung als im Heizbetrieb durchströmt werden kann.Heating/cooling circuit (1). Claim 13 , characterized in that the switching valve (34) and a refrigerant line (40) are arranged so that refrigerant can flow through the first low-pressure heat exchanger in a different direction than in heating mode. Heiz-/Kühlkreislauf (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltventil (17) vorgesehen ist, über das gasförmiges Kältemittel zu dem Mitteldruckeingang (4) des Kältemittelverdichters (2) geleitet werden kann.Heating/cooling circuit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a switching valve (17) is provided, via which gaseous refrigerant can be directed to the medium-pressure inlet (4) of the refrigerant compressor (2). Heiz-/Kühlkreislauf (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (17) elektrisch ansteuerbar und/oder elektrisch regelbar ist.Heating/cooling circuit (1). Claim 15 , characterized in that the switching valve (17) can be electrically controlled and/or electrically regulated. Heiz-/Kühlkreislauf (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kältemittelverdichter (2) und dem mindestens einen Hochdruckexpansionsorgan (13, 20) ein Kältemittel-/Luftwärmetauscher angeordnet ist, über den Wärme von dem Kältemittel an die einen Fahrgastraum beheizende Luft übertragbbar ist.Heating/cooling circuit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a refrigerant/air heat exchanger is arranged between the refrigerant compressor (2) and the at least one high-pressure expansion element (13, 20), via which heat from the refrigerant is transferred to the one Passenger compartment heating air can be transferred. Heiz-/Kühlkreislauf (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittel-/Luftwärmetauscher in Richtung der in den Fahrgastraum strömenden Luft stromabwärts in Bezug auf den Mitteldruckwärmetauscher angeordnet ist.Heating/cooling circuit (1). Claim 17 , characterized in that the refrigerant/air heat exchanger is arranged downstream in the direction of the air flowing into the passenger compartment with respect to the medium-pressure heat exchanger.
DE102012208992.6A 2012-05-29 2012-05-29 Heating/cooling circuit for vehicles, especially for hybrid vehicles or purely electric vehicles Active DE102012208992B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012208992.6A DE102012208992B4 (en) 2012-05-29 2012-05-29 Heating/cooling circuit for vehicles, especially for hybrid vehicles or purely electric vehicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012208992.6A DE102012208992B4 (en) 2012-05-29 2012-05-29 Heating/cooling circuit for vehicles, especially for hybrid vehicles or purely electric vehicles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102012208992A1 DE102012208992A1 (en) 2013-12-05
DE102012208992B4 true DE102012208992B4 (en) 2024-02-15

Family

ID=49579351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102012208992.6A Active DE102012208992B4 (en) 2012-05-29 2012-05-29 Heating/cooling circuit for vehicles, especially for hybrid vehicles or purely electric vehicles

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012208992B4 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013214267A1 (en) 2013-07-22 2015-01-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Heat pump system for a vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle, and method for operating such a heat pump system
DE102014017795B4 (en) 2014-12-02 2018-05-30 Audi Ag Refrigerant compressor of a vehicle air conditioning system
DE102016004999B3 (en) * 2016-04-25 2017-08-17 Audi Ag Vehicle air conditioning
US10077682B2 (en) 2016-12-21 2018-09-18 General Electric Company System and method for managing heat duty for a heat recovery system
CN109163472B (en) * 2018-09-30 2024-05-03 中国科学院广州能源研究所 Multi-source thermal management system of electric automobile
WO2020096786A2 (en) 2018-11-07 2020-05-14 Cummins Inc. Waste heat recovery power electronics cooling
DE102019204492A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-01 Siemens Mobility GmbH Method for operating a heat pump, heat pump, ventilation system and vehicle
DE102021200937A1 (en) * 2021-02-02 2022-08-04 Mahle International Gmbh Air conditioning system for a motor vehicle
DE102022131333A1 (en) 2022-11-28 2024-05-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Thermal management system for an electrically powered motor vehicle
DE102022131334A1 (en) 2022-11-28 2024-05-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Thermal management system, electric axle drive train and electrically powered motor vehicle

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19833251A1 (en) 1997-07-24 1999-01-28 Denso Corp Air conditioning system for vehicle
US5983652A (en) 1991-04-26 1999-11-16 Denso Corporation Automotive air conditioner having condenser and evaporator provided within air duct
DE10245257A1 (en) 2002-09-27 2004-04-08 Daimlerchrysler Ag Thermal management device for a motor vehicle
DE102004048951A1 (en) 2003-10-10 2005-06-09 Denso Corp., Kariya Air conditioning for vehicles
DE69831052T2 (en) 1997-11-27 2006-03-30 Denso Corp., Kariya Airconditioner for a vehicle with regulation of an expansion valve during a high pressure circuit application
DE102007024894A1 (en) 2006-05-30 2007-12-06 Denso Corp., Kariya Cooling system for a motor vehicle comprises a control device operating a compressor in a cooling circuit when a pre-determined state is scanned by a status-scanning device, a Rankine circuit, and a flow-determining device
JP2008094184A (en) 2006-10-10 2008-04-24 Toyota Motor Corp Air-conditioning control system
DE102008033854A1 (en) 2008-07-19 2010-01-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vehicle air conditioning system has compressor and condenser, which has inlet, where inlet is provided with outlet of compressor
DE102011110549A1 (en) 2010-08-18 2012-02-23 Denso Corporation Refrigerant cycle device with two-stage pressure increase
EP2727754A1 (en) 2012-10-31 2014-05-07 Mitsubishi Jidosha Kogyo K.K. Vehicle air conditioner

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5983652A (en) 1991-04-26 1999-11-16 Denso Corporation Automotive air conditioner having condenser and evaporator provided within air duct
DE19833251A1 (en) 1997-07-24 1999-01-28 Denso Corp Air conditioning system for vehicle
DE69831052T2 (en) 1997-11-27 2006-03-30 Denso Corp., Kariya Airconditioner for a vehicle with regulation of an expansion valve during a high pressure circuit application
DE10245257A1 (en) 2002-09-27 2004-04-08 Daimlerchrysler Ag Thermal management device for a motor vehicle
DE102004048951A1 (en) 2003-10-10 2005-06-09 Denso Corp., Kariya Air conditioning for vehicles
DE102007024894A1 (en) 2006-05-30 2007-12-06 Denso Corp., Kariya Cooling system for a motor vehicle comprises a control device operating a compressor in a cooling circuit when a pre-determined state is scanned by a status-scanning device, a Rankine circuit, and a flow-determining device
JP2008094184A (en) 2006-10-10 2008-04-24 Toyota Motor Corp Air-conditioning control system
DE102008033854A1 (en) 2008-07-19 2010-01-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vehicle air conditioning system has compressor and condenser, which has inlet, where inlet is provided with outlet of compressor
DE102011110549A1 (en) 2010-08-18 2012-02-23 Denso Corporation Refrigerant cycle device with two-stage pressure increase
EP2727754A1 (en) 2012-10-31 2014-05-07 Mitsubishi Jidosha Kogyo K.K. Vehicle air conditioner

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012208992A1 (en) 2013-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012208992B4 (en) Heating/cooling circuit for vehicles, especially for hybrid vehicles or purely electric vehicles
EP1961593B1 (en) Air conditioning system for a vehicle
DE102011118162C5 (en) Combined refrigeration system and heat pump and method for operating the system with function-dependent refrigerant transfer within the refrigerant circuit
DE102012111672B4 (en) Refrigerant circuit of an air conditioning system with heat pump and reheat functionality
DE102015122721B4 (en) Air conditioning system of a motor vehicle and method for operating the air conditioning system
DE102010051976B4 (en) Air conditioning for a motor vehicle
DE102012022564B4 (en) Motor vehicle with an air conditioning device and operating method therefor
DE102015218824A1 (en) Heat pump system and method of operating such
DE102011109506B4 (en) Refrigerant circulation
DE102020111505B4 (en) Heat pump arrangement for battery-operated vehicles and method for operating a heat pump arrangement
EP2736741A1 (en) Air conditioning system for controlling the temperature of components and of an interior of a motor vehicle
EP3595919B1 (en) Cooling system of a vehicle, comprising a coolant circuit which can be operated as a cooling circuit for an ac operation and as a heat pump circuit for a heating operation
DE102020117471B4 (en) Heat pump arrangement with indirect battery heating for battery-operated motor vehicles and method for operating a heat pump arrangement
DE102015110571A1 (en) Vehicle air conditioning system and method for controlling the vehicle air conditioning system for temperature control of a vehicle battery
EP1499511A1 (en) Air conditioner
EP2287952B1 (en) Tempering device
EP2714441A1 (en) Heat pump circuit for vehicles
DE102012111455A1 (en) Refrigerant circuit of a vehicle air conditioning system and method for air conditioning a vehicle interior
DE102015222267A1 (en) air conditioning
EP2445769B1 (en) Energy-optimized climate control system for locomotives having two control consoles
EP2774787B1 (en) Air-conditioning system for a vehicle and method for air-conditioning a vehicle
DE102012217980A1 (en) Refrigerant circuit for heating and cooling components of e.g. electric vehicle, has expansion device arranged in refrigerant line, and surrounding air heat exchanger connected with input of compressor through another refrigerant line
DE102016213619A1 (en) METHOD FOR OPERATING A CLIMATE SYSTEM AND CLIMATE SYSTEM
DE102017206327B4 (en) Heat pump system for a vehicle with a refrigerant circuit for absorbing or releasing heat
DE102013209636B4 (en) Process for operating a refrigerant circuit

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division