DE102014100930B4 - Zusätzliche Wärme- und Kältequellen für ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem - Google Patents

Zusätzliche Wärme- und Kältequellen für ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem Download PDF

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Abstract

HVAC-System (2), umfassend: eine HVAC-Primäreinheit (4), welche in einem Fahrgastraumbereich von einem Kraftfahrzeug (14) angeordnet und ausgelegt ist, einen Fahrgastraum (12) zumindest entweder zu erwärmen oder zu kühlen; und einen zusätzlichen Wärmeübertrager (6, 8, 10), welcher von der HVAC-Primäreinheit (4) beabstandet und ebenfalls in dem Fahrgastraumbereich des Kraftfahrzeugs (14) angeordnet ist, wobei der zusätzliche Wärmeübertrager (6, 8, 10) ausgelegt ist, zumindest entweder die Erwärmung oder die Kühlung des Fahrgastraums (12) durch die HVAC-Primäreinheit (4) zu unterstützen, wobei der zusätzliche Wärmeübertrager (6, 8, 10) einen Einlass (38) aufweist, welcher mit einem Motorkühlmittel-Zufuhrkanal (40) in Fluidverbindung steht, durch den erwärmtes Kühlmittel von einem Motor (42) des Kraftfahrzeugs (14) strömt, um die zusätzliche Erwärmung des Fahrgastraums (12) zu ermöglichen und wobei der zusätzliche Wärmeübertrager (6, 8, 10) einen Ausgang (44) aufweist, welcher mit einem Motorkühlmittel-Rückführkanal (46) in Fluidverbindung steht, um das Motorkühlmittel zu dem Motor (42) zurückzuführen, nachdem das Motorkühlmittel durch den zusätzlichen Wärmeübertrager (6, 8, 10) geströmt ist, ferner umfassend eine Pumpe (50), welche mit dem Motorkühlmittel-Rückführkanal (46) in Fluidverbindung steht, um die Rückführung des Motorkühlmittels zu dem Motor (42) zu ermöglichen.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HVAC) für ein Kraftfahrzeug.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Bei der Konstruktion eines Kraftfahrzeuges werden die äußere Form sowie die Abmessungen der Fahrzeugkarosserie definiert. Dadurch wird die maximale Größe des Bauraums, welcher für die in das Kraftfahrzeug einzubauenden Fahrzeugsysteme und Bauteile verfügbar ist, bestimmt.
  • HVAC-Systeme, beispielsweise Klimatisierungsanlagen, erfordern für ihren Einbau in dem Kraftfahrzeug im Allgemeinen einen erheblichen Bauraumbedarf. Es ist wünschenswert, dass die Geometrie und Position des HVAC-Systems zu keiner Behinderung des Fahrzeugfahrers und der Fahrzeuginsassen führen. Aus diesem Grund ist das HVAC-System häufig in dem Armaturenbrett oder der vorderen Mittelwand positioniert, wodurch der für den Fahrer und den Beifahrer verfügbare Fußraum maximiert wird.
  • Um die HVAC-Systeme in dem Kraftfahrzeug optimal zu positionieren, werden flache, modulare HVAC-Systeme eingesetzt. Diese Arten von HVAC-Systemen machen ebenfalls einen erheblichen Bauraum in Längsrichtung des Fahrzeugs erforderlich. Eine flache, modulare Art eines HVAC-Systems ist in der US 7 735 330 B2 beschrieben, wobei der gesamte Offenbarungsgehalt unter Bezugnahme in die vorliegende Erfindung eingebunden ist.
  • Aus der DE 198 14 581 A1 geht eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug hervor, welche insbesondere dadurch gekennzeichnet ist, dass die Wärmetauscher der Klimaanlage im Innenraumbereich des Fahrzeuges verteilt angeordnet sind.
  • Weiterhin ist aus der JP 2009-149127 A eine Kraftfahrzeugklimananlage bekannt, bei welcher die konditionierte Luft auf verschiedene Luftauslässe im Fahrzeug mittels zusätzlichem Hilfslüfter verteilt wird.
  • Aus der DE 101 12 969 B4 geht eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug hervor, bei der wenigstens ein Gebläse und eine Filteranordnung vorhanden sind, die außerhalb des Fahrzeuginnenraumes angeordnet sind. Weiterhin sind Luftführungskanäle zur Führung von gekühlter Luft von der Kühleinrichtung aus zu verschiedenen Luftaustrittsbereichen des Fahrzeuginnenraumes hin vorgesehen.
  • In der DE 10 2006 049 852 A1 ist ein Expansionsventil für eine Rücksitz-Klimaanlage offenbart. Das Expansionsventil kann Kühlmittel, das zwischen einem Kompressor und der Rücksitz-Klimaanlage gestaut ist, durch einen Entlüftungskanal des Expansionsventils zirkulieren lassen, wenn nur eine Vordersitz-Klimaanlage in Betrieb ist und der Betrieb der Rücksitz-Klimaanlage angehalten wurde, so dass Öl, das in dem Kühlmittel zwischen dem Kompressor und der Rücksitz-Klimaanlage enthalten ist, zu dem Kompressor gefördert wird.
  • Die US 7 735 330 B2 offenbart ein Klimagerät in einer besonders flachen Bauweise. Dies wird durch eine gezielte Positionierung der einzelnen Wärmeübertrager und Komponenten der Klimaanlage zueinander innerhalb des Klimagerätes erreicht.
  • Aus der DE 196 29 114 A1 schließlich geht eine Vorrichtung zum Heizen und/oder Kühlen eines Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeuges hervor. Es wird ein externes Kältemodul offenbart, das im Motorraum angeordnet ist und über einen Sekundärkreisauf einen Wärmeübertrager innerhalb des Klimagerätes mit einem Kühlmedium versorgen kann.
  • Es besteht ein fortwährender Bedarf für ein System und ein Verfahren zur Unterstützung zumindest entweder einer Erwärmung oder einer Kühlung eines Fahrgastraums in einem Kraftfahrzeug, in welchem insbesondere eine Primärerwärmung und Kühlung durch das flache, modulare HVAC-System bereitgestellt werden. Das System und das Verfahren unterstützen in gewünschter Weise die durch das flache, modulare HVAC-System bereitgestellte Erwärmung und Kühlung unter Verwendung verfügbarer Fahrzeugquellen, und ermöglichen eine zusätzliche Erwärmung und Kühlung nur in den Bereichen des Kraftfahrzeugs, in denen sich Fahrzeuginsassen befinden.
  • VORTEILE DER ERFINDUNG
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wurden überraschenderweise ein System und ein Verfahren zur Unterstützung zumindest entweder einer Erwärmung oder einer Kühlung eines Fahrgastraums in einem Kraftfahrzeug entwickelt, in welchem insbesondere eine Primärerwärmung und Kühlung durch das flache, modulare HVAC-System bereitgestellt werden, und welche die Erwärmung und die Kühlung unterstützen, welche durch das flache, modulare HVAC-System bereitgestellt wird, unter Verwendung verfügbarer Fahrzeugquellen, und welche eine zusätzliche Erwärmung und Kühlung nur in den Bereichen des Kraftfahrzeugs, in denen sich Fahrzeuginsassen befinden, ermöglichen.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein HVAC-System eine HVAC-Primäreinheit und einen zusätzlichen Wärmeübertrager. Die HVAC-Primäreinheit ist in einem Fahrgastraumbereich von einem Kraftfahrzeug angeordnet. Die HVAC-Primäreinheit ist ausgelegt, zumindest entweder eine Erwärmung oder eine Kühlung eines Fahrgastraums zu ermöglichen. Der zusätzliche Wärmeübertrager ist von der HVAC-Primäreinheit beabstandet und ebenfalls in dem Fahrgastraumbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet. Der zusätzliche Wärmeübertrager ist ausgelegt, zumindest entweder die Erwärmung oder Kühlung des Fahrgastraums durch die HVAC-Primäreinheit zu unterstützen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der zusätzliche Wärmeübertrager des HVAC-Systems entweder in einer A-Säule oder einer B-Säule des Fahrgastraums positioniert. Der zusätzliche Wärmeübertrager weist einen Einlass auf, welcher mit einem Motorkühlmittel-Zufuhrkanal in Fluidverbindung steht, durch welchen erwärmtes Kühlmittel von einem Motor des Kraftfahrzeugs strömt, um den Fahrgastraum zusätzlich zu erwärmen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der zusätzliche Wärmeübertrager entweder in einer A-Säule oder einer B-Säule des Fahrgastraums positioniert und weist einen Einlass auf, welcher mit einem Kältemittel-Zufuhrkanal in Fluidverbindung steht. Kältemittel von einem Klimatisierungs-/Kältesystem des Kraftfahrzeugs strömt durch den Kältemittel-Zufuhrkanal, um den Fahrgastraum zusätzlich zu kühlen.
  • ZEICHNUNGEN
  • Die vorstehenden sowie weiteren Vorteile der vorliegenden Erfindung sollen anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Lichte der beschriebenen Zeichnungen vom Fachmann ohne Weiteres erkannt werden, wobei:
  • 1 eine schematische Draufsicht auf ein Heizungs-, Lüftungs- und Kühlungssystem für ein Kraftfahrzeug darstellt, und verschiedene Positionen für die zusätzlichen Wärme- und Kältequellen zeigt;
  • 2 eine schematische Darstellung eines zusätzlichen Wärmeübertragers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sowohl für die zusätzliche Erwärmung als auch für die zusätzliche Kühlung an den Positionen in dem in 1 gezeigten Kraftfahrzeug darstellt;
  • 3 eine schematische Darstellung eines zusätzlichen Wärmeübertragers gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zur zusätzlichen Kühlung nur an den Positionen in dem in 1 gezeigten Kraftfahrzeug darstellt, und
  • 4 eine schematische Darstellung eines zusätzlichen Wärmeübertragers gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zur zusätzlichen Erwärmung nur an den Positionen in dem in 1 gezeigten Kraftfahrzeug darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die folgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen beschreiben und zeigen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Die Beschreibung und die Zeichnungen sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung umsetzen und anwenden zu können, und sollen den Umfang der Erfindung in keiner Weise einschränken.
  • Unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 wird ein HVAC-System 2 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das HVAC-System 2 umfasst eine HVAC-Primäreinheit 4 und zumindest einen zusätzlichen Wärmeübertrager 6, 8, 10. Die HVAC-Primäreinheit 4 ist in einem Bereich eines Fahrgastraums 12 von einem Kraftfahrzeug 14 angeordnet und ausgelegt, den Fahrgastraum 12 zumindest entweder zu erwärmen oder zu kühlen. In bestimmten Ausführungsformen ist die HVAC-Primäreinheit 4 längs entlang eines Bodens 16 des Fahrgastraums 12 zwischen einem Paar Vordersitzen 18 positioniert. Vom Fachmann soll erkannt werden, dass weitere Arten von HVAC-Primäreinheiten 4 mit verschiedenen Ausrichtungen und Positionierungen in dem Kraftfahrzeug 14 innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung ebenfalls eingesetzt werden können.
  • Der zumindest eine zusätzliche Wärmeübertrager 6, 8 10 ist von der HVAC-Primäreinheit 4 innerhalb des Bereichs des Fahrgastraums 12 beabstandet. Der zumindest eine zusätzliche Wärmeübertrager 6, 8 10 ist ausgelegt, zumindest entweder die Erwärmung oder die Kühlung des Fahrgastraums 12 durch die HVAC-Primäreinheit 4 zu unterstützen. In bestimmten Beispielen ist der zumindest eine zusätzliche Wärmeübertrager 6, 8, 10 ausgelegt, Wärme hin zu oder weg von einem Fluid, beispielsweise einem Motor-Kühlmittel (z.B. ein Glykol-Kühlmittel) oder einem Kältemittel (z.B. ein Klimatisierungs-Kältemittel) zu transportieren, welches dem zusätzlichen Wärmeübertrager 6, 8, 10 von einer externen Quelle zugeführt wird. In weiteren Beispielen kann der zumindest eine zusätzliche Wärmeübertrager 6, 8, 10 ausgelegt sein, eine zusätzliche Erwärmung oder Kühlung durch andere Mittel zu erzeugen, umfassend elektroresistive Mittel zur Erwärmung und piezoelektrische Mittel zur Kühlung. Auch Wärmesenken können eingesetzt werden. Vom Fachmann können gegebenenfalls weitere geeignete Arten von zusätzlichen Wärmeübertragern 6, 8, 10 zum Einsatz in dem HVAC-System 2 gewählt werden.
  • Wie in der 1 dargestellt, kann der zusätzliche Wärmeübertrager 6 an dem Boden 16 des Fahrgastraums 12 positioniert sein. Der zusätzliche Wärmeübertrager 6 kann auch benachbart zu einem der Vordersitze 18 positioniert sein. Der zusätzliche Wärmeübertrager 6 kann mit zumindest einem Bodenentlüftungskanal 20 in Fluidverbindung stehen, um die erwärmte oder gekühlte Luft dem Fahrgastraum 12 zuführen zu können. Der zusätzliche Wärmeübertrager 6 kann mit dem zumindest einen Bodenentlüftungskanal 20 über einen Bodenkanal 22 in Fluidverbindung stehen, welcher an dem Boden 16 des Fahrgastraums 12 angeordnet ist. In anderen Ausführungsformen ist der zusätzliche Wärmeübertrager 6 entweder benachbart zu oder innerhalb des Bodenentlüftungskanals 20 angeordnet. Weitere Anordnungen des zusätzlichen Wärmeübertragers 6 innerhalb des Fahrgastraums 12 können ebenfalls innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der zusätzliche Wärmeübertrager 8 an einem Dach 24 des Fahrgastraums 12 positioniert sein. Beispielsweise kann der zusätzliche Wärmeübertrager 8 in einer A-Säule des Fahrgastraums 12 positioniert sein. Der zusätzliche Wärmeübertrager 8 kann mit zumindest einem Deckenentlüftungskanal 26 benachbart zu einem der Vordersitze 18 in Fluidverbindung stehen. Der zusätzliche Wärmeübertrager 8 kann mit dem Deckenentlüftungskanal 26 über einen Deckenkanal 28 in Fluidverbindung stehen, welcher an dem Dach 24 des Fahrgastraums 12 angeordnet ist. In weiteren Ausführungsformen ist der zusätzliche Wärmeübertrager 8 entweder benachbart zu oder innerhalb des Deckenentlüftungskanals 28 angeordnet. Vom Fachmann können gegebenenfalls weitere Anordnungen für den zusätzlichen Wärmeübertrager 8 innerhalb des Fahrgastraums 12 gewählt werden.
  • Wie ebenfalls in 1 gezeigt ist, kann der zusätzliche Wärmeübertrager 10 in einer B-Säule an dem Dach 24 des Fahrgastraums 12 positioniert sein. Der zusätzliche Wärmeübertrager 10 kann mit zumindest einem Deckenentlüftungskanal 30 benachbart zu einem Rücksitz 32 des Fahrgastraums 12 in Fluidverbindung stehen. Der zusätzliche Wärmeübertrager 10 kann mit dem Deckenentlüftungskanal 30 über einen Deckenkanal 34, welcher an dem Dach 24 des Fahrgastraums 12 angeordnet ist, in Fluidverbindung stehen. In weiteren Ausführungsformen ist der zusätzliche Wärmeübertrager 10 entweder benachbart zu oder innerhalb des Deckenentlüftungskanals 30 angeordnet. Vom Fachmann können gegebenenfalls weitere Anordnungen für den zusätzlichen Wärmeübertrager 8 innerhalb des Fahrgastraums 12 gewählt werden.
  • Obwohl vorangehend solche Ausführungsformen erläutert wurden, bei denen der zumindest eine zusätzliche Wärmeübertrager 6, 8, 10 in der A-Säule und der B-Säule des Fahrgastraums 12 angeordnet ist, soll erkannt werden, dass der zumindest eine zusätzliche Wärmeübertrager 6, 8, 10 alternativ in der C-Säule positioniert sein kann, und dass eine solche Positionierung innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegt.
  • Das HVAC-System 2 kann ebenfalls zumindest ein Zusatzgebläse 36 umfassen. Das zumindest eine Zusatzgebläse 36 kann entweder zumindest in dem Bodenkanal 22 oder den Deckenkanälen 28, 34 angeordnet sein. Beispielsweise kann das zumindest eine Zusatzgebläse 36 ein variables Hochgeschwindigkeitsgebläse sein. Das zumindest eine Zusatzgebläse 36 ist ausgelegt, den Luftstrom durch die Kanäle 22, 28, 34 von dem zumindest einen zusätzlichen Wärmeübertrager 6, 8, 10 zu verstärken. Es können gegebenenfalls auch weitere Arten von Zusatzgebläsen 36 eingesetzt werden.
  • Vorteilhafterweise kann der zumindest eine zusätzliche Wärmeübertrager 6, 8, 10 verfügbare Fahrzeugquellen einsetzen. Wie in den 2 und 4 dargestellt, kann der zumindest eine zusätzliche Wärmeübertrager 6, 8, 10 einen Einlass 38 aufweisen, welcher mit einem Motorkühlmittel-Zufuhrkanal 40 in Fluidverbindung steht. Erwärmtes Kühlmittel von einem Motor 42 des Kraftfahrzeugs kann durch den Motorkühlmittel-Zufuhrkanal 40 zu dem zumindest einen zusätzlichen Wärmeübertrager 6, 8, 10 strömen, um die zusätzliche Erwärmung des Fahrgastraums 12 zu ermöglichen.
  • Unter Bezugnahme auf 2 kann das HVAC-System ferner ein Motorkühlmittel-Regelventil 43 umfassen, welches mit dem Motorkühlmittel-Zufuhrkanal 40 in Fluidverbindung steht. Das Motorkühlmittel-Regelventil 43 ist ausgelegt, um gegebenenfalls den erwärmten Kühlmittelstrom von dem Motor 42 zu dem zusätzlichen Wärmeübertrager 6, 8, 10 zu steuern.
  • Der zusätzliche Wärmeübertrager 6, 8, 10 weist außerdem einen Auslass 44 auf, welcher mit einem Motorkühlmittel-Rückführkanal 46 in Fluidverbindung steht, um das Motorkühlmittel zu dem Motor 42 zurückzuführen, nachdem das Motorkühlmittel durch den zusätzlichen Wärmeübertrager 6, 8, 10 geströmt ist.
  • Wie in 4 dargestellt, kann an der Stelle, an welcher der zumindest eine Wärmeübertrager 6, 8, 10 mit dem Motor 42 in direkter Verbindung steht und nur die Erwärmung unterstützt, ein Motorkühlmittel-Regelventil 48 vorgesehen sein, welches mit dem Motorkühlmittel-Rückführkanal 46 in Fluidverbindung steht. Das Motorkühlmittel-Regelventil 48, welches mit dem Motorkühlmittel-Rückführkanal 46 in Verbindung steht, ist ausgelegt, den Kühlmittelstrom von dem zusätzlichen Wärmeübertrager 6, 8, 10 zu dem Motor 42 zu steuern.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf die 2 kann das HVAC-System 2 weiterhin eine Pumpe 50 umfassen. Die Pumpe 50 kann mit dem Motorkühlmittel-Rückführkanal 46 in Fluidverbindung stehen und die Rückführung des Motorkühlmittels zurück zu dem Motor 42 nach erfolgter Wärmeübertragung an den zumindest einen Wärmeübertrager 6, 8, 10 ermöglichen.
  • In der in 2 gezeigten Ausführungsform kann an der Stelle, an welcher der zumindest eine Wärmeübertrager 6, 8, 10 sowohl zur zusätzlichen Erwärmung als auch zur zusätzlichen Kühlung eingesetzt werden kann, ein Zwischenkühlungssystem 52 vorgesehen sein. Das Zwischenkühlungssystem 52 kann mit einem Kältemittel-Zufuhrkanal 54, einem Kältemittel-Rückführkanal 56 und jeweils mit dem Motorkühlmittel-Zufuhrkanal 40 und dem Motorkühlmittel-Rückführkanal 46 in Fluidverbindung stehen. Das Zwischenkühlungssystem 52 ist ausgelegt, das Motorkühlmittel zu kühlen, welches dem zusätzlichen Wärmeübertrager 6, 8, 10 zugeführt wird, um die zusätzliche Kühlung des Fahrgastraums 12 zu ermöglichen.
  • In einer bestimmten Ausführungsform ist das Zwischenkühlungssystem 52 ein Chiller mit einem Einlass 58, welcher mit dem Kältemittel-Zufuhrkanal 54 in Fluidverbindung steht, und mit einen Auslass 60, welcher mit dem Kältemittel-Rückführkanal 56 in Fluidverbindung steht. Der Kältemittel-Zufuhrkanal 54 und der Kältemittel-Rückführkanal 56 können wiederum mit einem Klimatisierungs-/Kältesystem 62 des Kraftfahrzeugs in Fluidverbindung stehen. Es können gegebenenfalls auch andere Arten von Kältesystemen 62 zur Kühlung des Motorkühlmittels eingesetzt werden.
  • Wie in 2 weiterhin dargestellt, kann ein Regelventil 64 bereitgestellt sein, welches mit dem Motorkühlmittel-Rückführkanal 46 in Fluidverbindung steht. Das Regelventil 64 ist ausgelegt, den Motorkühlmittelstrom von dem zusätzlichen Wärmeübertrager 6, 8, 10 selektiv entweder hin zu dem Zwischenkühlungssystem 52 oder dem Motor 42 des Kraftfahrzeugs zu steuern. Es soll erkannt werden, dass durch eine selektive Betätigung des Regelventils 64 bestimmt werden kann, ob der zusätzliche Wärmeübertrager 6, 8, 10 eine zusätzliche Erwärmung bereitstellt, zum Beispiel in dem Fall, wenn das Regelventil 64 geschlossen ist, oder eine zusätzliche Kühlung bereitstellt, zum Beispiel in dem Fall, wenn das Regelventil 64 geöffnet ist. Es ist ferner beabsichtigt, dass das Regelventil 64 teilweise geöffnet sein kann, um eine Feinregelung der Temperatur des Kühlmittels zu ermöglichen, welches von dem Motor 42 dem zumindest einen Wärmeübertrager 6, 8, 10 zugeführt wird.
  • Das HVAC-System 2 kann ferner ein Kältemittel-Regelventil 66 umfassen. Das Kältemittel-Regelventil 66 steht mit dem Kältemittel-Zufuhrkanal 54 in Fluidverbindung. Das Kältemittel-Regelventil 66 ist ausgelegt, den Kältemittelstrom von dem Klimatisierungs-/Kältesystem 62 an den Chiller 52 zu steuern. Wie in dem Fall des Regelventils 64 soll auch hier erkannt werden, dass eine Betätigung des Kältemittel-Regelventils 66 eine Feinsteuerung der Temperatur des Kühlmittels ermöglichen kann, welches von dem Motor 42 dem zumindest einen Wärmeübertrager 6, 8, 10 zugeführt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 3, in welcher der zumindest eine Wärmeübertrager 6, 8, 10 mit dem Klimatisierungs-/Kältesystem 62 in direkter Verbindung steht und lediglich zur zusätzlichen Kühlung eingesetzt werden kann, steht der Einlass 38 des zumindest einen zusätzlichen Wärmeübertragers 6, 8, 10 mit dem Kältemittel-Zufuhrkanal 54 in Fluidverbindung. Kältemittel von dem Klimatisierungs-/Kältesystem 62 des Kraftfahrzeugs kann direkt zu dem zumindest einen zusätzlichen Wärmeübertrager 6, 8, 10 durch den Kältemittel-Zufuhrkanal 54 strömen, um die zusätzliche Kühlung des Fahrgastraums 12 zu ermöglichen. Der Auslass 44 des zumindest einen zusätzlichen Wärmeübertragers 6, 8, 10 kann ebenfalls mit dem Kältemittel-Rückführkanal 56 in Fluidverbindung stehen, durch welchen das Kältemittel zu dem Klimatisierungs-/Kältesystem 62 des Kraftfahrzeugs zurückgeführt wird, nachdem das Kältemittel durch den zumindest einen zusätzlichen Wärmeübertrager 6, 8, 10 geströmt ist.
  • Ein Kältemittel-Regelventil 68 kann vorgesehen sein, welches mit dem Kältemittel-Rückführkanal 56 in Fluidverbindung steht und ausgelegt ist, die Kältemittelströmung von dem zusätzlichen Wärmeübertrager 6, 8, 10 zu dem Klimatisierungs-/Kältesystem 62 des Kraftfahrzeugs zu steuern. Weitere Mittel zur Steuerung des Kältemittelstroms hin zu bzw. weg von dem zumindest einen zusätzlichen Wärmeübertrager 6, 8, 10 können ebenfalls innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
  • In weiteren Ausführungsformen soll erkannt werden, dass in dem HVAC-System 2 für den zumindest einen zusätzlichen Wärmeübertrager 6, 8, 10 auch zumindest entweder einen Heizer mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) oder ein thermoelektrisches Gerät (TED) eingesetzt werden kann. Als weiteres Beispiel kann ein PTC-Heizer oder ein TED-Heizer in Kanälen des HVAC-Systems 2 platziert und eingesetzt werden, um gegebenenfalls den zumindest einen zusätzlichen Wärmeübertrager 6, 8, 10 zu unterstützen, welcher mit externen Quellen des Kraftfahrzeugs in Verbindung steht. Es kann ebenfalls eine Sekundärschleife vorgesehen sein, welche das gekühlte Kühlmittel zu dem zumindest einen zusätzlichen Wärmeübertrager 6, 8, 10 führt, wo ein TED-Heizer eingesetzt wird (über einen Kältemittel-Chiller), oder welche erwärmtes Kühlmittel zu dem zumindest einen zusätzlichen Wärmeübertrager 6, 8, 10 führt.
  • Das HVAC-System 2 kann ferner zumindest eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt) umfassen, welche eine selektive Betätigung des zumindest einen zusätzlichen Wärmeübertragers 6, 8, 10 in dem Fahrgastraum 12 des Kraftfahrzeugs ermöglicht, beispielsweise durch Betätigung eines oder mehrerer Ventile, welche mit einer Leitung des Wärmeübertragerfluids zu dem zumindest einen zusätzlichen Wärmeübertrager verbunden sind. Das HVAC-System 2 kann ebenfalls Sensoren (nicht dargestellt) umfassen, beispielsweise Temperatursensoren, Drucksensoren und dergleichen, welche mit der zumindest einen Steuereinrichtung in Verbindung stehen. Die selektive Betätigung durch die zumindest eine Steuereinrichtung kann in Antwort auf Signale von Sensoren oder in Antwort auf eine manuelle Auswahl der zusätzlichen Erwärmung und Kühlung durch einen Insassen des Kraftfahrzeugs gegebenenfalls automatisiert sein.
  • Vorteilhafterweise erwärmt und kühlt das HVAC-System 2 der vorliegenden Erfindung den Fahrgastraum 12 des Kraftfahrzeugs in effizienter Weise, indem eine zusätzliche Erwärmung und Kühlung nur in den Bereichen des Kraftfahrzeugs ermöglicht wird, in denen sich Fahrzeuginsassen befinden. Dementsprechend ist das HVAC-System 2 der vorliegenden Erfindung effizient und ermöglicht weitaus größere Energieeinsparungen im Vergleich zu bisher im Stand der Technik bekannten HVAC-Systemen.
  • Obwohl bestimmte charakteristische Ausführungsformen und Merkmale zum Zwecke der Darstellung der Erfindung gezeigt wurden, soll vom Fachmann erkannt werden, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, welcher durch die nachfolgenden Ansprüche weiter definiert ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    HVAC-System
    4
    HVAC-Primäreinheit
    6, 8, 10
    zusätzlicher Wärmeübertrager
    12
    Fahrgastraum
    14
    Kraftfahrzeug
    16
    Boden
    18
    Vordersitz
    20
    Bodenentlüftungskanal
    22
    Bodenkanal
    24
    Dach
    26, 30
    Deckenentlüftungskanal
    28, 34
    Deckenkanal
    32
    Rücksitz
    36
    Zusatzlüfter
    38
    Einlass des zusätzlichen Wärmeübertragers
    40
    Motorkühlmittel-Zufuhrkanal
    42
    Motor
    43, 48
    Motorkühlmittel-Regelventil
    44
    Auslass des zusätzlichen Wärmeübertragers
    46
    Motorkühlmittel-Rückführkanal
    50
    Pumpe
    52
    Zwischenkühlungssystem, Chiller
    54
    Kältemittel-Zufuhrkanal
    56
    Kältemittel-Rückführkanal
    58
    Einlass des Zwischenkühlungssystems
    60
    Auslass des Zwischenkühlungssystems
    62
    Klimatisierungs-/Kältesystem
    64
    Regelventil
    66, 68
    Kältemittel-Regelventil

Claims (15)

  1. HVAC-System (2), umfassend: eine HVAC-Primäreinheit (4), welche in einem Fahrgastraumbereich von einem Kraftfahrzeug (14) angeordnet und ausgelegt ist, einen Fahrgastraum (12) zumindest entweder zu erwärmen oder zu kühlen; und einen zusätzlichen Wärmeübertrager (6, 8, 10), welcher von der HVAC-Primäreinheit (4) beabstandet und ebenfalls in dem Fahrgastraumbereich des Kraftfahrzeugs (14) angeordnet ist, wobei der zusätzliche Wärmeübertrager (6, 8, 10) ausgelegt ist, zumindest entweder die Erwärmung oder die Kühlung des Fahrgastraums (12) durch die HVAC-Primäreinheit (4) zu unterstützen, wobei der zusätzliche Wärmeübertrager (6, 8, 10) einen Einlass (38) aufweist, welcher mit einem Motorkühlmittel-Zufuhrkanal (40) in Fluidverbindung steht, durch den erwärmtes Kühlmittel von einem Motor (42) des Kraftfahrzeugs (14) strömt, um die zusätzliche Erwärmung des Fahrgastraums (12) zu ermöglichen und wobei der zusätzliche Wärmeübertrager (6, 8, 10) einen Ausgang (44) aufweist, welcher mit einem Motorkühlmittel-Rückführkanal (46) in Fluidverbindung steht, um das Motorkühlmittel zu dem Motor (42) zurückzuführen, nachdem das Motorkühlmittel durch den zusätzlichen Wärmeübertrager (6, 8, 10) geströmt ist, ferner umfassend eine Pumpe (50), welche mit dem Motorkühlmittel-Rückführkanal (46) in Fluidverbindung steht, um die Rückführung des Motorkühlmittels zu dem Motor (42) zu ermöglichen.
  2. HVAC-System (2) nach Anspruch 1, wobei die HVAC-Primäreinheit (4) längs entlang eines Bodens (16) des Fahrgastraums (12) zwischen einem Paar Vordersitzen (18) positioniert ist.
  3. HVAC-System (2) nach Anspruch 2, wobei der zusätzliche Wärmeübertrager (6, 8, 10) an einem Dach (24) des Fahrgastraums (12) positioniert ist.
  4. HVAC-System (2) nach Anspruch 2, wobei der zusätzliche Wärmeübertrager (6, 8, 10) in einer A-Säule des Fahrgastraums (12) positioniert ist.
  5. HVAC-System (2) nach Anspruch 2, wobei der zusätzliche Wärmeübertrager (6, 8, 10) in einer B-Säule des Fahrgastraums (12) positioniert ist.
  6. HVAC-System (2) nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Motorkühlmittel-Regelventil (43, 48), welches mit dem Motorkühlmittel-Zufuhrkanal (40) in Fluidverbindung steht, und das Motorkühlmittel-Regelventil (43, 48) ausgelegt ist, den erwärmten Kühlmittelstrom von dem Motor (42) zu dem zusätzlichen Wärmeübertrager (6, 8, 10) zu steuern.
  7. HVAC-System (2) nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Motorkühlmittel-Regelventil (43, 48), welches mit dem Motorkühlmittel-Rückführkanal (46) in Fluidverbindung steht, und das Motorkühlmittel-Regelventil (43, 48) ausgelegt ist, den Kühlmittelstrom von dem zusätzlichen Wärmeübertrager (6, 8, 10) zu dem Motor (42) zu steuern.
  8. HVAC-System (2) nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Zwischenkühlungssystem (52), welches mit einem Kältemittel-Zufuhrkanal (54), einem Kältemittel-Rückführkanal (56) und sowohl mit dem Motorkühlmittel-Zufuhrkanal (40) als auch mit dem Motorkühlmittel-Rückführkanal (46) in Fluidverbindung steht, und das Zwischenkühlungssystem (52) ausgelegt ist, das Motorkühlmittel zu kühlen, welches dem zusätzlichen Wärmeübertrager (6, 8, 10) zugeführt wird, um die zusätzliche Kühlung des Fahrgastraums (12) zu ermöglichen.
  9. HVAC-System (2) nach Anspruch 8, ferner umfassend ein Regelventil (64), welches mit dem Motorkühlmittel-Rückführkanal (46) in Fluidverbindung steht, und das Regelventil (64) ausgelegt ist, den Motorkühlmittelstrom von dem zusätzlichen Wärmeübertrager (6, 8, 10) entweder hin zu dem Zwischenkühlungssystem (52) oder dem Motor (42) des Kraftfahrzeugs (14) selektiv zu steuern.
  10. HVAC-System (2) nach Anspruch 8, wobei das Zwischenkühlungssystem (52) ein Chiller ist, welcher einen Einlass (58) aufweist, der mit dem Kältemittel-Zufuhrkanal (54) in Fluidverbindung steht, und welcher einen Auslass (60) aufweist, der mit dem Kältemittel-Rückführkanal (56) in Fluidverbindung steht.
  11. HVAC-System (2) nach Anspruch 10, wobei der Kältemittel-Zufuhrkanal (54) und der Kältemittel-Rückführkanal (56) mit einem Klimatisierungs-/Kältesystem (62) des Kraftfahrzeugs (14) in Fluidverbindung stehen.
  12. HVAC-System (2) nach Anspruch 11, ferner umfassend ein Kältemittel-Regelventil (66, 68), welches mit dem Kältemittel-Zufuhrkanal (54) in Fluidverbindung steht, wobei das Kältemittel-Regelventil (66, 68) ausgelegt ist, den Kältemittelstrom von dem Klimatisierungs-/Kältesystem hin zu dem Chiller (52) zu steuern.
  13. HVAC-System (2) nach Anspruch 1, wobei der zusätzliche Wärmeübertrager (6, 8, 10) einen Einlass (38) aufweist, welcher mit einem Kältemittel-Zufuhrkanal (54) in Fluidverbindung steht, durch den Kältemittel von einem Klimatisierungs-/Kältesystem des Kraftfahrzeugs (14) strömt, um die zusätzliche Kühlung des Fahrgastraums (12) zu ermöglichen.
  14. HVAC-System (2) nach Anspruch 1, wobei der zusätzliche Wärmeübertrager (6, 8, 10) entweder ein PTC-Heizer oder eine thermoelektrische Vorrichtung ist.
  15. HVAC-System (2) nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Zusatzlüfter (36) und einen Kanal, welcher zwischen dem Fahrgastraum (12) und dem zusätzlichen Wärmeübertrager (6, 8, 10) eine Verbindung bereitstellt.
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