DE102019110433A1 - Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug - Google Patents

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Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
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Abstract

Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, aufweisend eine Batteriekühlmittelleitung (101), die mit einem Batteriemodul (B) verbunden ist und in welche ein Kühlmittel strömt, eine Kühlvorrichtung (10), die einen Kühler (12) und eine erste Wasserpumpe (14) aufweist, die mit einer Kühlmittelleitung (11) verbunden sind, in der das Kühlmittel zirkuliert, um eine elektrische Ausrüstung (15) zu kühlen, wobei die Kühlvorrichtung (10) über ein erstes Ventil (V1) mit der Batteriekühlmittelleitung (101) wahlweise verbunden ist, einen Wärmetauscher (110), der in der Batteriekühlmittelleitung (101) angeordnet ist, über eine Verbindungsleitung (111) mit einer Kältemittelleitung (21) einer Klimaanlage (20) verbunden ist, und derart konfiguriert ist, dass er eine Temperatur des Kühlmittels einstellt oder eine Temperatur eines Kältemittels durch wahlweises Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel, die in den Wärmetauscher (110) strömen, erhöht, und ein integriertes Steuerventil (34), das mit der Kältemittelleitung (21) und der Verbindungsleitung (111) verbunden ist, um eine Strömungsrichtung des in der Klimaanlage (20) zirkulierten Kältemittels einzustellen und das durch die Innenseite des integrierten Steuerventils (34) hindurchtretende Kältemittel wahlweise zu expandieren.

Description

  • Für die Anmeldung wird die Priorität der am 23. Oktober 2018 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2018-0126604 beansprucht, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
  • Die Erfindung betrifft ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, und insbesondere ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, das ein Batteriemodul kühlt und die Heizungseffizienz durch Rückgewinnen von Abwärme der elektrischen Ausrüstung und des Batteriemoduls verbessert, indem ein einziger Wärmetauscher verwendet wird, in welchem ein Kältemittel und ein Kühlmittel wärmegetauscht werden.
  • Im Allgemeinen weist eine Klimaanlage für ein Fahrzeug ein Klimaanlagensystem auf, das ein Kältemittel zirkuliert, um einen Innenraum des Fahrzeuges zu heizen oder zu kühlen. Das Klimaanlagensystem, welches eine frische Innenraumbedingung durch Halten einer Innentemperatur eines Fahrzeuges auf einer angemessenen Temperatur unabhängig von einer Änderung der Außentemperatur aufrechterhält, ist derart konfiguriert, dass es einen Innenraum des Fahrzeuges durch Wärmeaustausch mittels eines Verdampfers während eines Prozesses heizt oder kühlt, in welchem ein durch Antreiben eines Kompressors abgeführtes Kältemittel durch Hindurchtreten durch einen Kondensator, einen Sammlertrockner, ein Expansionsventil und den Verdampfer wieder zu dem Kompressor zirkuliert wird. Mit anderen Worten wird ein gasförmiges Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel, das durch den Kompressor komprimiert wird, über den Kondensator kondensiert und dann durch den Verdampfer über den Sammlertrockner und das Expansionsventil verdampft, um die Innentemperatur und die Luftfeuchtigkeit in einem Sommerkühlmodus zu reduzieren.
  • In letzter Zeit wurde, da die Besorgnisse hinsichtlich der Energieeffizienz und der Umweltverschmutzung allmählich zunahmen, die Entwicklung eines umweltfreundlichen Fahrzeuges gefördert, das geeignet ist, ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor im Wesentlichen zu ersetzen, und die umweltfreundlichen Fahrzeuge sind typischerweise in ein Elektrofahrzeug, welches üblicherweise mittels einer Brennstoffzelle oder elektrischem Strom als eine Energiequelle angetrieben wird, und ein Hybridfahrzeug unterteilt, welches mittels eines Verbrennungsmotors und einer elektrischen Batterie angetrieben wird.
  • Bei dem Elektrofahrzeug und dem Hybridfahrzeug der umweltfreundlichen Fahrzeuge wird im Gegensatz zu einem allgemeinen Fahrzeug, das eine Klimaanlage verwendet, eine separate Heizung weggelassen, und eine Klimaanlage, welche bei dem umweltfreundlichen Fahrzeug verwendet wird, wird typischerweise als ein Wärmepumpensystem bezeichnet. Für das Elektrofahrzeug, das die Brennstoffzelle verwendet, wird chemische Reaktionsenergie von Sauerstoff und Wasserstoff in elektrische Energie umgewandelt, um eine Antriebskraft zu erzeugen, und während dieses Prozesses wird Wärmeenergie durch chemische Reaktion in der Brennstoffzelle erzeugt, und infolgedessen ist eine wirksame Beseitigung der erzeugte Wärme erforderlich, um die Leistung der Brennstoffzelle sicherzustellen.
  • Auch bei dem Hybridfahrzeug wird die Antriebskraft durch Antreiben eines Elektromotors mittels elektrischem Strom, der von der Brennstoffzelle und der elektrischen Batterie zugeführt wird, zusammen mit dem Verbrennungsmotor erzeugt, der mit einem allgemeinen Kraftstoff betrieben wird, und infolgedessen kann die Leistung des Elektromotors nur durch wirksames Beseitigen der von der Brennstoffzelle oder der Batterie und dem Elektromotor erzeugten Wärme sichergestellt werden. Demzufolge sollten bei einem Hybridfahrzeug oder einem Elektrofahrzeug nach dem Stand der Technik ein Batteriekühlsystem, ein Kühlteil und ein Wärmepumpensystem derart konfiguriert sein, dass sie jeweils separate Kreisläufe haben, um die Wärmeerzeugung eines Elektromototors, einer elektrischen Ausrüstung und einer Batterie mit einer Brennstoffzelle zu verhindern.
  • Daher werden die Größe und das Gewicht eines an der Vorderseite des Fahrzeuges angeordneten Kühlmoduls erhöht, und eine Anordnung von Verbindungsrohren zum Zuführen eines Kältemittels oder eines Kühlmittels zu dem Wärmepumpensystem, dem Kühlteil und dem Batteriekühlsystem in einem Verbrennungsmotorraum ist komplex. Außerdem werden, da das Batteriekühlsystem, das die Batterie erwärmt oder kühlt, basierend auf einem Zustand des Fahrzeuges separat vorgesehen ist, so dass die Batterie in einem optimalen Zustand arbeiten kann, eine Mehrzahl von Ventilen verwendet, welche die jeweiligen Verbindungsrohre miteinander verbinden, so dass Geräusche und Vibrationen an den Innenraum des Fahrzeuges übertragen werden, was zu einem schlechten Fahrkomfort führt.
  • Mit der Erfindung wird ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug geschaffen, das ein Batteriemodul mittels eines einzigen Wärmetauschers kühlen kann, bei welchem ein Kühlmittel und ein Kältemittel wärmegetauscht werden, und ein System dafür durch Anwendung eines integrierten Steuerventils vereinfachen kann, das derart konfiguriert ist, dass es die Strömung eines Kältemittels einstellt, um die Anzahl von Ventilen zu reduzieren. Außerdem wird mit der Erfindung ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug geschaffen, das die Heizungseffizienz mittels eines anderen Wärmetauschers verbessern kann, der Abwärme von der elektrischen Ausrüstung und dem Batteriemodul zurückgewinnt.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug aufweisen: eine Batteriekühlmittelleitung, die derart konfiguriert ist, dass sie mit einem Batteriemodul verbunden ist, und in welche ein Kühlmittel strömt, eine Kühlvorrichtung, die derart konfiguriert ist, dass sie einen Kühler (z.B. einen Radiator) und eine erste Wasserpumpe aufweist, die mit einer Kühlmittelleitung verbunden sind, um ein Kühlmittel in der Kühlmittelleitung zu zirkulieren, um eine elektrische Ausrüstung (bzw. eine elektrische Vorrichtung) zu kühlen, und dass sie über ein erstes Ventil wahlweise mit der Batteriekühlmittelleitung zu verbinden ist, einen Wärmetauscher (z.B. einen Chiller oder einen Kühler), der in der Batteriekühlmittelleitung angeordnet ist, um über eine Verbindungsleitung mit einer Kältemittelleitung einer Klimaanlage verbunden zu sein und eine Temperatur eines Kühlmittels einzustellen oder eine Temperatur eines Kältemittels durch wahlweises Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel, die in den Wärmetauscher strömen, zu erhöhen, und ein integriertes Steuerventil, das derart konfiguriert ist, dass es mit der Kältemittelleitung und der Verbindungsleitung zu verbinden ist, um eine Strömungsrichtung eines in der Klimaanlage zirkulierten Kältemittels einzustellen und wahlweise ein durch die Innenseite des integrierten Steuerventils hindurchtretendes Kältemittel zu expandieren.
  • Die Klimaanlage kann aufweisen: ein Heizung, Lüftung und Klimatisierung (HVAC) - Modul, das über die Kältemittelleitung mit der Klimaanlage verbunden ist, wobei eine Öffnungs/Schließklappe (bzw. eine Öffnungs/Schließtür) in dem HVAC-Modul angeordnet ist, so dass Außenluft, die durch einen Verdampfer hindurchtritt, basierend auf einem Kühl-, Heiz- und Heiz/Entfeuchtungsmodus des Fahrzeuges wahlweise in einen inneren Kondensator strömt, einen Kompressor, der über die Kältemittelleitung zwischen dem Verdampfer und dem inneren Kondensator angeschlossen ist, einen Akkumulator (z.B. einen Sammler oder einen Speicher), der in der Kältemittelleitung zwischen dem Kompressor und dem Verdampfer angeordnet ist, einen ersten Kondensator, der über die Kältemittelleitung mit dem inneren Kondensator verbunden ist und in dem Kühler angeordnet ist, einen zweiten Kondensator, der über die Kältemittelleitung mit dem ersten Kondensator verbunden ist und an der Vorderseite des Fahrzeuges angeordnet ist, und ein Expansionsventil, das in der Kältemittelleitung angeordnet ist, die den zweiten Kondensator und den Verdampfer (miteinander) verbindet.
  • Die Kältemittelleitung, die den inneren Kondensator und den ersten Kondensator (miteinander) verbindet, und die Kältemittelleitung, die den zweiten Kondensator und den Verdampfer (miteinander) verbindet, können jeweils mit dem integrierten Steuerventil verbunden sein. Die Verbindungsleitung kann mit dem Akkumulator verbunden sein, um zu ermöglichen, dass ein Kältemittel, das durch den Wärmetauscher hindurchtritt, dem Akkumulator zugeführt wird.
  • Ein Nebenwärmetauscher (bzw. ein Hilfswärmetauscher) kann zwischen dem Verdampfer und dem Akkumulator angeordnet sein, und die Kältemittelleitung, die das integrierte Steuerventil und das Expansionsventil (miteinander) verbindet, und die Kältemittelleitung, die den Verdampfer und den Akkumulator (miteinander) verbindet, können jeweils mit dem Nebenwärmetauscher verbunden sein. Der Nebenwärmetauscher kann ein Doppelrohrwärmetauscher sein. Der Nebenwärmetauscher kann derart konfiguriert sein, dass er ein Kältemittel, das in dem zweiten Kondensator kondensiert wird, durch Wärmeaustausch mit einem von dem Verdampfer abgeführten Niedrigtemperatur-Kältemittel kondensiert, um in das Expansionsventil zu strömen. Wenn das Batteriemodul durch das Kältemittel gekühlt wird, kann das integrierte Steuerventil ein Kältemittel expandieren, das von dem zweiten Kondensator über die Kältemittelleitung zugeführt wird, und kann dann das Kältemittel zu der Verbindungsleitung abführen, um zu ermöglichen, dass das Kältemittel in den Wärmetauscher strömt.
  • Das erste Ventil kann zwischen dem Kühler und dem Wärmetauscher angeordnet sein, um die Kühlmittelleitung, die mit der elektrischen Ausrüstung verbunden ist, und die Batteriekühlmittelleitung, die mit dem Batteriemodul verbunden ist, wahlweise (miteinander) zu verbinden, und eine erste Zweigleitung kann in der Batteriekühlmittelleitung angeordnet sein. Die erste Zweigleitung kann über das erste Ventil mit der Batteriekühlmittelleitung verbunden sein und kann den Wärmetauscher und das Batteriemodul basierend auf einem Betrieb des ersten Ventils wahlweise (miteinander) verbinden, ein zweites Ventil kann in der Kühlmittelleitung zwischen der elektrischen Ausrüstung und dem Kühler angeordnet sein, ein drittes Ventil, das die Batteriekühlmittelleitung wahlweise verbindet, kann in der Kühlmittelleitung angeordnet sein, in welche ein von dem Kühler abgeführtes Kühlmittel strömt, eine zweite Zweigleitung, die den Kühler und die elektrische Ausrüstung über das dritte Ventil (miteinander) verbindet, kann in der Kühlmittelleitung angeordnet sein, die zwischen der elektrischen Ausrüstung und dem ersten Ventil angeschlossen ist, und eine dritte Zweigleitung kann vorgesehen sein, die über das zweite Ventil wahlweise mit der Kühlmittelleitung verbunden ist und derart konfiguriert ist, dass sie ein Kühlmittel, das durch die elektrische Ausrüstung hindurchtritt, zu der damit über das zweite Ventil verbundenen Kühlmittelleitung zirkuliert, ohne durch den Kühler hindurchzutreten.
  • Wenn das Batteriemodul gekühlt wird, können das erste Ventil und das dritte Ventil die Verbindung der Kühlmittelleitung (oder der Kältemittelleitung) und der Batteriekühlmittelleitung blockieren und die erste und die zweite Zweigleitung öffnen. In dem Heizmodus oder dem Heiz/Entfeuchtungsmodus des Fahrzeuges kann die dritte Zweigleitung durch einen Betrieb des zweiten Ventils geöffnet sein. Ein Vorratsbehälter kann in der Kühlmittelleitung (oder in der Kältemittelleitung) zwischen dem Kühler und dem dritten Ventil angeordnet sein, und der Vorratsbehälter kann mit der dritten Zweigleitung verbunden sein und über eine Entgasungsleitung mit der ersten Zweigleitung verbunden sein.
  • Insbesondere kann die Entgasungsleitung Blasen, die in einem durch die erste Zweigleitung hindurchtretenden Kühlmittel erzeugt werden, in den Vorratsbehälter abführen, und daher kann ein Druckausgleich zwischen der Kühlmittelleitung und der Batteriekühlmittelleitung beibehalten werden. Alternativ kann die Entgasungsleitung ermöglichen, dass Blasen, die in dem Kühlmittel, das in der Kühlmittelleitung zirkuliert, erzeugt und gesammelt werden, in die erste Zweigleitung strömen. Der Wärmetauscher kann wahlweise über die dritte Zweigleitung, die durch einen Betrieb des zweiten Ventils geöffnet ist, mit der Kühlmittelleitung verbunden sein, um in dem Heizmodus des Fahrzeuges Abwärme zurückzugewinnen, die von der elektrischen Ausrüstung oder von der elektrischen Ausrüstung und dem Batteriemodul erzeugt wird. Der erste Kondensator kann ein wassergekühlter Wärmtauscher sein, und der zweite Kondensator kann ein luftgekühlter Wärmetauscher sein.
  • In dem Heizmodus oder dem Heiz/Entfeuchtungsmodus des Fahrzeuges kann das integrierte Steuerventil die Verbindungsleitung öffnen, wenn in dem Kühlmodus des Fahrzeuges das Batteriemodul durch das Kältemittel gekühlt wird, und das integrierte Steuerventil kann die mit dem Wärmetauscher verbundene Verbindungsleitung schließen, wenn in dem Kühlmodus des Fahrzeuges das Kühlen des Batteriemoduls nicht erforderlich ist. Eine zweite Wasserpumpe kann in der Batteriekühlmittelleitung zwischen dem Wärmetauscher und dem Batteriemodul angeordnet sein, eine Heizung kann in der Batteriekühlmittelleitung zwischen dem Batteriemodul und dem Wärmtauscher angeordnet sein, und die Heizung kann eingeschaltet sein, während eine Temperatur des Batteriemoduls erhöht ist, und daher kann das in der Batteriekühlmittelleitung zirkulierende Kühlmittel erwärmt werden, um in das Batteriemodul zu strömen.
  • Gemäß einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann es möglich sein, ein System für das Wärmepumpensystem für das Fahrzeug durch einen einzigen Wärmetauscher (Chiller) zu vereinfachen, in welchem ein Kühlmittel und ein Kältemittel wärmegetauscht werden, um ein Batteriemodul in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug zu kühlen. Außerdem kann es gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, da ein Batteriemodul entsprechend einem Modus eines Fahrzeuges effizient erwärmt und gekühlt werden kann, möglich sein, das Batteriemodul mit optimaler Leistung zu betreiben, und die Gesamtlaufleistung (bzw. Gesamtreichweite) des Fahrzeuges kann durch effizientes Management des Batteriemoduls erhöht werden.
  • Ferner kann es gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung möglich sein, die Anzahl von Ventilen zum Einstellen einer Strömung eines Kältemittels durch Anwenden eines integrierten Steuerventils zum Einstellen der Strömung des Kältemittels zu reduzieren. Außerdem kann gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung der einzige Wärmetauscher (Chiller) wahlweise die Abwärme der elektrischen Ausrüstung und des Batteriemoduls wiedergewinnen, wodurch der Energieverbrauch des Kompressors reduziert wird und die Heizungseffizienz verbessert wird. Darüber hinaus ist es gemäß einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung durch Vereinfachen eines gesamten Systems, das darauf bezogen ist, möglich, die Herstellungskosten und das Gewicht zu reduzieren und die Raumausnutzung zu verbessern.
  • Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • 1 ein Blockdiagramm eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
    • 2 ein Betriebszustandsdiagramm eines Kühlmodus eines Fahrzeuges in einem Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
    • 3 ein Betriebszustandsdiagramm eines Heizmodus eines Fahrzeuges in einem Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
    • 4 ein Betriebszustandsdiagramm zum Kühlen eines Batteriemoduls mittels eines Kältemittels in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
    • 5 ein Betriebszustandsdiagramm zum Kühlen eines Batteriemoduls in einem Kühlmodus eines Fahrzeuges in einem Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
    • 6 ein Betriebszustandsdiagramm eines Heiz/Entfeuchtungsmodus in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
    • 7 ein Betriebszustandsdiagramm zum Kühlen eines Batteriemoduls in einem Heiz/Entfeuchtungsmodus in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder ein anderer ähnlicher Begriff, wie hierin verwendet wird, allgemeine Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen, die Geländewagen (SUV) einschließen, Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, die eine Vielfalt von Booten und Schiffen einschließen, Luftfahrzeuge, und dergleichen, sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Steckdosen-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit Alternativkraftstoff (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl stammen) umfasst. Ein sogenanntes Hybridfahrzeug, auf welches hier Bezug genommen wird, ist ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Energiequellen hat, z.B. Fahrzeuge, welche sowie mit Benzin als auch elektrisch betrieben werden.
  • Obwohl beispielhafte Ausführungsformen als eine Mehrzahl von Einheiten nutzend beschrieben werden, um die beispielhaften Vorgänge durchzuführen, ist es zu verstehen, dass die beispielhaften Vorgänge auch durch ein einziges Modul oder eine Mehrzahl von Modulen durchgeführt werden können. Es ist zusätzlich zu verstehen, dass sich der Begriff Steuereinrichtung/Steuereinheit auf eine Hardware-Vorrichtung bezieht, welche einen Speicher und einen Prozessor aufweist. Der Speicher ist dazu eingerichtet, die Module zu speichern, und der Prozessor ist speziell dazu eingerichtet, die Module auszuführen, um einen oder mehr Vorgänge, welche weiter unten beschrieben werden, durchzuführen.
  • Die hierin verwendete Terminologie ist lediglich für den Zweck der Beschreibung besonderer Ausführungsformen, und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung zu beschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen „ein“, „eine“ und „die“ dazu bestimmt, auch die Pluralformen zu umfassen, wenn nicht der Zusammenhang deutlich etwas anderes angibt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „aufweist“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein der genannten Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ irgendeine und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Elemente.
  • Sofern nicht speziell genannt oder aus dem wie hierin verwendeten Kontext ersichtlich, ist der Begriff „etwa“ als innerhalb einer normalen Toleranz in der Technik, zum Beispiel innerhalb 2 Standardabweichungen von dem Durchschnitt zu verstehen. Der Begriff „etwa“ kann als innerhalb 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01 % des genannten Wertes verstanden werden. Wenn nicht anderweitig aus dem Kontext ersichtlich, sind alle hierin vorgesehenen Zahlenwerte durch den Begriff „etwa“ modifiziert.
  • Nachfolgend wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben. Da die beispielhafte Ausführungsform, die in der Beschreibung beschrieben ist, und die Konfigurationen, die in den Zeichnungen gezeigt sind, lediglich die bevorzugteste beispielhafte Ausführungsform und Konfigurationen der vorliegenden Erfindung sind, stellen sie nicht die gesamten technischen Ideen der vorliegenden Erfindung dar, und es versteht sich, dass verschiedene Äquivalente und modifizierte Beispiele, welche die beispielhaften Ausführungsformen ersetzen können, beim Einreichen der vorliegenden Anmeldung möglich sind.
  • Teile, die für die Beschreibung irrelevant sind, werden weggelassen, um die vorliegende Erfindung deutlich zu beschreiben, und gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Elemente durch die Beschreibung hinweg. Da die Größe und Dicke jeder in den Zeichnungen gezeigten Konfiguration zur Vereinfachung der Beschreibung willkürlich gezeigt sind, ist die vorliegende Erfindung nicht unbedingt auf die in den Zeichnungen gezeigten Konfigurationen beschränkt, und um verschiedene Teile und Bereiche deutlich darzustellen, sind vergrößerte Dicken gezeigt. Darüber hinaus bedeuten Begriffe, wie „...Einheit“, „...Mittel“, „...Teil“ und „...Element“, die in der Beschreibung beschrieben sind, Einheiten einer umfangreichen Konfiguration mit wenigstens einer Funktion oder Wirkungsweise.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Ein Wärmepumpensystem 1 für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Heizungseffizienz durch Kühlen eines Batteriemoduls B, das an dem Fahrzeug montiert ist, oder wahlweises Verwenden von Abwärme, die von dem Batteriemodul B oder von einer elektrischen Ausrüstung 15 erzeugt wird, verbessern.
  • Wie in 1 gezeigt, greift bei einem Hybridfahrzeug oder einem Elektrofahrzeug das Wärmepumpensystem 1 mit einer Kühlvorrichtung 10, die derart konfiguriert ist, dass sie die elektrische Ausrüstung 15 kühlt, und einer Klimaanlage 20 ineinander, die derart konfiguriert ist, dass sie einen Fahrzeuginnenraum kühlt oder heizt. Insbesondere kann die Kühlvorrichtung 10 einen Kühler 12 und eine erste Wasserpumpe 14 aufweisen, die mit einer Kühlmittelleitung 11 verbunden sind, und derart konfiguriert sein, dass sie ein Kühlmittel zum Kühlen der elektrischen Ausrüstung 15 zirkuliert. Die elektrische Ausrüstung 15 kann einen Elektromotor 15a, ein bordeigenes Ladegerät (OBC) 15b, eine elektrische Leistungssteuereinheit (EPCU) 15c oder elektrische Leistungssteuereinrichtung und dergleichen aufweisen. Der Elektromotor 15a und die elektrische Leistungssteuereinheit 15c können derart konfiguriert sein, dass sie während des Antriebs Wärme erzeugen, und das Ladegerät 15b kann derart konfiguriert sein, dass es Wärme erzeugt, während das Batteriemodul B geladen wird.
  • In der beispielhaften Ausführungsform kann der Kühler 12 an der Vorderseite des Fahrzeuges angeordnet sein, und ein Kühlgebläse 13 kann hinter dem Kühler 12 angeordnet sein, so dass das Kühlmittel durch einen Betrieb des Kühlgebläses 13 und durch Wärmeaustausch mit der Außenluft gekühlt werden kann. Insbesondere kann die elektrische Ausrüstung 15 in der Kühlmittelleitung 11 zwischen dem Kühler 12 und der ersten Wasserpumpe 14 angeordnet sein. Die Kühlvorrichtung 10, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, kann derart konfiguriert sein, dass sie ein in dem Kühler 12 gekühltes Kühlmittel durch einen Betrieb der ersten Wasserpumpe 14 entlang der Kühlmittelleitung 11 zirkuliert, um dadurch die elektrische Ausrüstung 15 zu kühlen und eine Überhitzung verhindert. Die Klimaanlage 20 kann ein Heizung, Lüftung und Klimatisierung (HVAC) - Modul 22 und einen Kompressor 31, einen Akkumulator 33, einen ersten Kondensator 35, einen zweiten Kondensator 37 und ein Expansionsventil 39 aufweisen, die über eine Kältemittelleitung 21 miteinander verbunden sind.
  • Zuerst kann eine Öffnungs/Schließklappe 29 (z.B. eine Klappe 29) in dem HVAC-Modul 22 angeordnet sein, und die Öffnungs/Schließklappe 29 kann über die Kältemittelleitung 21 mit dem HVAC-Modul 22 verbunden sein und derart konfiguriert sein, dass sie die Außenluft, die durch einen Verdampfer 27 hindurchtritt, derart einstellt (z.B. steuert, deren Strömungspfad regelt usw.), dass sie basierend auf einem Kühl-, Heiz- und Heiz/Entfeuchtungsmodus des Fahrzeuges wahlweise in einen inneren Kondensator 23 und eine innere Heizung 25 strömt. Mit anderen Worten kann die Öffnungs/Schließklappe geöffnet werden, um zu ermöglichen, dass in dem Heizmodus des Fahrzeuges die Außenluft, die durch den Verdampfer 27 hindurchtritt, in den inneren Kondensator 23 und die innere Heizung 25 strömt. Im Gegensatz dazu kann in dem Kühlmodus des Fahrzeuges die Öffnungs/Schließklappe 29 geschlossen werden, um den inneren Kondensator 23 und die innere Heizung 25 abzusperren, so dass die Außenluft, die gekühlt wird, während sie durch den Verdampfer 27 hindurchtritt, direkt in das Fahrzeug strömen kann. Insbesondere kann die Klappe 29 durch eine Gesamtsteuereinrichtung des Fahrzeuges betrieben werden.
  • Der Kompressor 31 kann über die Kältemittelleitung 21 zwischen dem Verdampfer 27 und dem inneren Kondensator 23 angeschlossen sein. Der Kompressor 31 kann derart konfiguriert sein, dass er ein gasförmiges Kältemittel komprimiert. Ein Temperatursensor, ein Drucksensor und dergleichen können in der Kältemittelleitung 21 zwischen dem Kompressor 31 und dem inneren Kondensator 23 angeordnet sein. Der Akkumulator 33 verbessert die Effizienz und die Haltbarkeit des Kompressors 31 durch Zuführen lediglich des gasförmigen Kältemittels zu dem Kompressor 31.
  • In der beispielhaften Ausführungsform kann der erste Kondensator 35 über die Kältemittelleitung 21 mit dem inneren Kondensator 23 verbunden sein. Der erste Kondensator 35 kann in dem Kühler 12 angeordnet sein. Dementsprechend kann der erste Kondensator 35 derart konfiguriert sein, dass er Wärme zwischen dem in diesen hineinströmenden Kältemittel und dem durch den Kühler 12 hindurchtretenden Kältemittel austauscht. Mit anderen Worten kann der erste Kondensator 35 ein wassergekühlter Wärmetauscher sein.
  • Der zweite Kondensator 37 kann über die Kältemittelleitung 21 mit dem ersten Kondensator 35 verbunden sein. Der zweite Kondensator 37 kann vor dem Kühler 12 angeordnet sein, um Wärme zwischen dem in den zweiten Kondensator 37 hineinströmenden Kältemittel und der Außenluft auszutauschen. Der zweite Kondensator 37 kann ein luftgekühlter Wärmetauscher sein. Das Expansionsventil 39 kann in der Kältemittelleitung 21 angeordnet sein, die den zweiten Kondensator 37 mit dem Verdampfer 27 verbindet. Das Expansionsventil 39 kann derart konfiguriert sein, dass es das durch den zweiten Kondensator 37 hindurchtretende Kältemittel aufnimmt, um dadurch das Kältemittel zu expandieren. Ein Nebenwärmetauscher 41 kann in der Kältemittelleitung 21 zwischen dem Verdampfer 27 und dem Akkumulator 33 angeordnet sein. Die Kältemittelleitung 21, die den zweiten Kondensator 37 mit dem Expansionsventil 39 verbindet, und die Kältemittelleitung 21, die den Verdampfer 27 mit dem Akkumulator 33 verbindet, können jeweils mit dem Nebenwärmetauscher 41 verbunden sein.
  • Dementsprechend kann der Nebenwärmetauscher 41 derart konfiguriert sein, dass er das Kältemittel, das in dem zweiten Kondensator 37 kondensiert wird, durch Wärmeaustausch mit dem von dem Verdampfer 27 abgeführten Niedrigtemperatur-Kältemittel weiter kondensiert, um zu ermöglichen, dass das Kältemittel in das Expansionsventil 39 strömt. Der Nebenwärmetauscher 41 kann ein Doppelrohrwärmetauscher sein. Insbesondere kann das Wärmepumpensystem 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ferner eine Batteriekühlmittelleitung 101, einen Wärmetauscher 110 und ein integriertes Steuerventil 34 aufweisen.
  • Zuerst kann die Batteriekühlmittelleitung 101 mit dem Batteriemodul B verbunden sein. Ein Kühlmittel kann in der Batteriekühlmittelleitung 101 zirkuliert werden. Das Batteriemodul B kann derart konfiguriert sein, dass es der elektrischen Ausrüstung 15 elektrischen Strom zuführt. Das Batteriemodul B kann als ein wassergekühlter Typ ausgebildet sein, welcher durch ein Kühlmittel gekühlt wird. Mit anderen Worten kann das Batteriemodul B über die Batteriekühlmittelleitung 101 mit der Kühlmittelleitung 11 der Kühlvorrichtung 10 wahlweise verbunden sein, und ein Kühlmittel kann basierend auf einem Betrieb einer zweiten Wasserpumpe 103 in dem Batteriemodul B zirkuliert werden. Die zweite Wasserpumpe 103 kann in der Batteriekühlmittelleitung 101 zwischen dem Wärmetauscher 110 und dem Batteriemodul B angeordnet sein. Die zweite Wasserpumpe 103 kann derart konfiguriert sein, dass sie ein Kühlmittel durch die Batteriekühlmittelleitung 101 hindurch zirkuliert. Die erste Wasserpumpe 14 und die zweite Wasserpumpe 103 können jeweils eine elektrische Wasserpumpe sein.
  • Der Wärmetauscher 110 kann in der Batteriekühlmittelleitung 101 angeordnet sein und über eine Verbindungsleitung 111 mit der Kältemittelleitung 21 verbunden sein. Der Wärmtauscher 110 kann derart konfiguriert sein, dass er eine Temperatur des Kühlmittels durch wahlweises Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel, die in den Wärmetauscher 110 strömen, einstellt. Außerdem kann der Wärmetauscher 110 derart konfiguriert sein, dass er die Abwärme von dem Hochtemperatur-Kühlmittel zurückgewinnt, das durch die von der elektrischen Ausrüstung 15 oder von der elektrischen Ausrüstung 15 und dem Batteriemodul B erzeugte Wärme derart erwärmt wird, dass es in den Wärmetauscher 110 strömt, und Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel austauscht, wodurch die Temperatur des Kältemittels erhöht wird.
  • Die Verbindungsleitung 111, die mit dem Wärmetauscher 110 verbunden ist, kann mit der Kältemittelleitung 21 zwischen dem Verdampfer 27 und dem Nebenwärmetauscher 41 verbunden sein, so dass das durch den Wärmetauscher 110 hindurchtretende Kältemittel dem Akkumulator 33 zugeführt werden kann. Eine Heizung 105 kann in der Batteriekühlmittelleitung 101 zwischen dem Batteriemodul B und dem Wärmetauscher 110 angeordnet sein. Wenn es erforderlich ist, die Temperatur des Batteriemoduls B zu erhöhen, kann die Heizung 105 (durch eine Steuereinrichtung) eingeschaltet werden, um das in der Batteriekühlmittelleitung 101 zirkulierte Kühlmittel zu erwärmen, so dass das Kühlmittel, dessen Temperatur erhöht wird, dem Batteriemodul B zugeführt werden kann.
  • Außerdem kann in dem Heizmodus des Fahrzeuges oder dem Heiz/ Entfeuchtungsmodus des Fahrzeuges die Heizung 105 wahlweise eingeschaltet werden, um das in der Batteriekühlmittelleitung 101 zirkulierte Kühlmittel zu erwärmen. Insbesondere kann die Kühlvorrichtung 10 über ein erstes Ventil V1 mit der Batteriekühlmittelleitung 101 wahlweise verbunden sein. Das erste Ventil V1 kann zwischen dem Kühler 12 und dem Wärmetauscher 110 angeordnet sein, um die Kühlmittelleitung 11, die mit der elektrischen Ausrüstung 15 verbunden ist, und die Batteriekühlmittelleitung 101 wahlweise miteinander zu verbinden.
  • Eine erste Zweigleitung 120 kann vorgesehen sein, die über das erste Ventil V1 mit der Batteriekühlmittelleitung 101 verbunden ist und basierend auf einem Betrieb des ersten Ventils V1 den Wärmetauscher 110 und das Batteriemodul B wahlweise miteinander verbindet. Mit anderen Worten kann die erste Zweigleitung 120 mit den jeweiligen Batteriekühlmittelleitungen 101 zwischen dem Wärmetauscher 110 und dem Batteriemodul B wahlweise verbunden sein. Dementsprechend kann die Batteriekühlmittelleitung 101 durch die erste Zweigleitung 120 unabhängig von der Kühlvorrichtung 10 einen geschlossenen Kreislauf bilden. Das erste Ventil V1 kann die Kühlmittelleitung 11 und die Batteriekühlmittelleitung 101 wahlweise miteinander verbinden oder die Batteriekühlmittelleitung 101 und die erste Zweigleitung 120 wahlweise miteinander verbinden, um die Strömung des Kühlmittels einzustellen. Mit anderen Worten kann, wenn das Batteriemodul B durch das in dem Kühler 12 gekühlte Kühlmittel gekühlt wird, das erste Ventil V1 die Kühlmittelleitung 11, die mit dem Kühler 12 verbunden ist, mit der Batteriekühlmittelleitung 101 verbinden und die erste Zweigleitung 120 schließen. Außerdem kann, wenn die Temperatur des Batteriemoduls B erhöht wird, oder wenn das Batteriemodul B durch ein Kühlmittel, das mit einem Kältemittel wärmegetauscht wird, gekühlt wird, das erste Ventil V1 die erste Zweigleitung 120 öffnen und die Verbindung zwischen der Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlmittelleitung 101 blockieren.
  • Dementsprechend kann ein Niedrigtemperatur-Kühlmittel, bei welchem der Wärmeaustausch mit dem Kältemittel in dem Wärmetauscher 110 vollendet ist, über die erste Zweigleitung 120, die durch das erste Ventil V1 geöffnet ist, entlang der Batteriekühlmittelleitung 101 in das Batteriemodul B hineinströmen, so dass das Batteriemodul B effizient gekühlt werden kann. Wenn die Temperatur des Batteriemoduls B erhöht wird, kann durch den Betrieb des ersten Ventils V1 verhindert werden, dass das entlang der Batteriekühlmittelleitung 101 zirkulierende Kühlmittel in den Kühler 12 strömt, so dass es möglich sein kann, die Temperatur des Batteriemoduls B schnell zu erhöhen, indem es ermöglicht wird, dass das durch den Betrieb des Batteriemoduls B erwärmte Kühlmittel in das Batteriemodul B strömt.
  • In der beispielhaften Ausführungsform kann ein zweites Ventil V2 in der Kühlmittelleitung 11 zwischen der elektrischen Ausrüstung 15 und dem Kühler 12 angeordnet sein. Das integrierte Steuerventil 34 kann jeweils mit der Kältemittelleitung 21 und der Verbindungsleitung 111 verbunden sein, um eine Strömungsrichtung des in der Klimaanlage 20 zirkulierten Kältemittels einzustellen und das durch die Innenseite des integrierten Steuerventils 34 hindurchtretende Kältemittel wahlweise zu expandieren. Das integrierte Steuerventil 34 kann mit der Kältemittelleitung 21 verbunden sein, um den inneren Kondensator 23 und den ersten Kondensator 35 miteinander zu verbinden, und mit der Kältemittelleitung 21 verbunden sein, um den zweiten Kondensator 37 und den Verdampfer 27 miteinander zu verbinden. Das integrierte Steuerventil 34 kann die Verbindungsleitung 111 öffnen, wenn in dem Kühlmodus des Fahrzeuges das Batteriemodul B durch das Kältemittel gekühlt wird.
  • Insbesondere kann das integrierte Steuerventil 34 ermöglichen, dass das Kältemittel in einem expandierten Zustand in die Verbindungsleitung 111 strömt. Wenn das Batteriemodul B durch das Kältemittel gekühlt wird, kann das integrierte Steuerventil 34 das Kältemittel expandieren, das von dem zweiten Kondensator 37 über die Kältemittelleitung 21 zugeführt wird, und kann dann das Kältemittel zu der Verbindungsleitung 111 derart abführen, dass es in den Wärmetauscher 110 strömt. Daher kann, da das von dem zweiten Kondensator 37 abgeführte Kältemittel in dem integrierten Steuerventil 34 expandiert werden kann und die Temperatur davon reduziert werden kann, und das Kältemittel mit der reduzierten Temperatur in den Wärmetauscher 110 strömen kann, es möglich sein, dass die Temperatur des durch die Innenseite des Wärmetauschers 110 hindurchtretenden Kühlmittels weiter sinkt.
  • Dann kann das Kühlmittel, dessen Temperatur verringert wird, während es durch den Wärmetauscher 110 hindurchtritt, in das Batteriemodul B strömen. Daher kann das Batteriemodul B effizienter gekühlt werden. Außerdem kann in dem Heizmodus oder dem Heiz/Entfeuchtungsmodus des Fahrzeuges das integrierte Steuerventil 34 die Verbindungsleitung 111 öffnen. Ferner kann in dem Kühlmodus des Fahrzeuges das integrierte Steuerventil 34 die mit dem Wärmetauscher 110 verbundene Verbindungsleitung 111 schließen, wenn das Kühlen des Batteriemoduls B nicht erforderlich ist.
  • In der beispielhaften Ausführungsform kann ein drittes Ventil V3, das die mit dem Batteriemodul B verbundene Batteriekühlmittelleitung 101 wahlweise verbindet, in der Kühlmittelleitung 11 angeordnet sein, in welcher das von dem Kühler 12 abgeführte Kühlmittel strömt. Eine zweite Zweigleitung 130, die den Kühler 12 und die elektrische Ausrüstung 15 über das dritte Ventil V3 miteinander verbindet, kann in der Kühlmittelleitung 11 angeordnet sein, welche zwischen der elektrischen Ausrüstung 15 und dem ersten Ventil V1 angeschlossen ist. In der beispielhaften Ausführungsform können, wenn das Batteriemodul B durch ein Kältemittel gekühlt wird, das erste Ventil V1 und das dritte Ventil V3 die Verbindung der Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlmittelleitung 101 blockieren und die erste und die zweite Zweigleitung 120 und 130 öffnen.
  • Außerdem kann, wenn die elektrische Ausrüstung 15 durch ein Kühlmittel gekühlt wird, das dritte Ventil V3 die Verbindung der Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlmittelleitung 101 blockieren und die zweite Zweigleitung 130 öffnen. Mit anderen Worten kann das in dem Kühler 12 gekühlte Kühlmittel über die zweite Zweigleitung 130 in die elektrische Ausrüstung 15 strömen, so dass es möglich ist, die elektrische Ausrüstung 15 schnell zu kühlen. Wenn das Batteriemodul B durch das mit dem Kältemittel wärmegetauschte Kühlmittel gekühlt wird, oder wenn das Batteriemodul B angewärmt und erhitzt wird, kann das dritte Ventil V3 die zweite Zweigleitung 130 öffnen und die Verbindung der Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlmittelleitung 101 blockieren.
  • Eine dritte Zweigleitung 140, die über das zweite Ventil V2 mit der Kühlmittelleitung 11 wahlweise verbunden ist und derart konfiguriert ist, dass sie das Kühlmittel, das durch die elektrische Ausrüstung 15 hindurchtritt, zu der damit über das zweite Ventil V2 verbundenen Kühlmittelleitung 11 zirkuliert, ohne dass es durch den Kühler 12 hindurchtritt, kann in der Kühlvorrichtung 10 angeordnet sein. In dem Heizmodus oder dem Heiz/Entfeuchtungsmodus des Fahrzeuges kann die dritte Zweigleitung 140 durch den Betrieb des zweiten Ventils V2 geöffnet sein. Gleichzeitig kann das zweite Ventil V2 die mit dem Kühler 12 verbundene Kühlmittelleitung 11 schließen.
  • Dementsprechend kann das Kühlmittel, das während des Kühlens der elektrischen Ausrüstung 15 erwärmt wird, entlang der dritten Zweigleitung 140 in die Kühlmittelleitung 11 strömen, ohne dass es durch den Kühler 12 hindurchtritt. Dann kann das erwärmte Kühlmittel entlang der Batteriekühlmittelleitung 101, die durch den Betrieb des dritten Ventils V3 verbunden ist, über das Batteriemodul B in den Wärmetauscher 110 strömen. Mit anderen Worten kann in dem Heizmodus des Fahrzeuges der Wärmetauscher 110 durch den Betrieb des ersten, des zweiten und des dritten Ventils V1, V2 und V3 mit der Kühlmittelleitung 11 wahlweise verbunden sein, um die von der elektrischen Ausrüstung 15 oder von der elektrischen Ausrüstung 15 und dem Batteriemodul B erzeugte Abwärme zurückzugewinnen. Wenn in dem Heizmodus des Fahrzeuges die Abwärme des Batteriemoduls B und der elektrischen Ausrüstung 15 zurückgewonnen wird, kann die dritte Zweigleitung 140 durch Betreiben des zweiten Ventils V2 in einem Zustand, in welchem die mit dem Kühler 12 verbundene Kühlmittelleitung 11 geschlossen ist, geöffnet sein. Insbesondere können die hierin beschriebenen Ventile von der Steuereinrichtung betrieben werden.
  • Ein Vorratsbehälter 16 kann in der Kühlmittelleitung 11 zwischen dem Kühler 12 und dem dritten Ventil V3 angeordnet sein. Der Vorratsbehälter 16 kann derart konfiguriert sein, dass er das gekühlte Kühlmittel, das von dem Kühler 12 strömt, speichert. Der Vorratsbehälter 16 kann über das zweite Ventil V2, das in der Kühlmittelleitung 11 zwischen dem Kühler 12 und der elektrischen Ausrüstung 15 angeordnet ist, mit der dritten Zweigleitung 140 verbunden sein. Außerdem kann der Vorratsbehälter 16 über eine Entgasungsleitung 150 mit der ersten Zweigleitung 120 verbunden sein. Die Entgasungsleitung 150 kann Blasen, die in dem durch die erste Zweigleitung 120 hindurchtretenden Kühlmittel erzeugt werden, in den Vorratsbehälter 16 abführen, um einen Druckausgleich zwischen der Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlmittelleitung 101 aufrechtzuerhalten, oder kann ermöglichen, dass Blasen, die in dem Kühlmittel, das in der Kühlmittelleitung 11 zirkuliert, erzeugt und gesammelt werden, in die erste Zweigleitung 120 strömen.
  • Außerdem kann, wenn das Kühlmittel nicht in der Kühlmittelleitung 11 zirkuliert und das Batteriemodul B durch das mit dem Kältemittel wärmegetauschte Kühlmittel gekühlt wird, die Entgasungsleitung 150 ermöglichen, dass einige von den Blasen, die in dem Kühlmittel enthalten sind, das durch die erste Zweigleitung 120 hindurchtritt, in den Vorratsbehälter 16 strömen, wodurch verhindert wird, dass ein Druckdifferenz zwischen der Kühlmittelleitung 11 und der ersten Zweigleitung 120 auftritt.
  • In der beispielhaften Ausführungsform ist beispielhaft beschrieben, dass der Vorratsbehälter 16 in der Kühlmittelleitung 11 zwischen dem Kühler 12 und dem Batteriemodul B angeordnet ist, und die Entgasungsleitung 150 mit der ersten Zweigleitung 120 verbunden ist, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und der Vorratsbehälter 16 kann in der Batteriekühlmittelleitung 101 zwischen dem Kühler 12 und dem Batteriemodul B angeordnet sein, wobei in diesem Falle die Entgasungsleitung 150 mit der zweiten Zweigleitung 130 verbunden sein kann. In der beispielhaften Ausführungsform können das erste, das zweite und das dritte Ventil V1, V2 und V3, die wie oben beschrieben konfiguriert sind, jeweils ein 3-Wege-Ventil sein, das geeignet ist, eine Strömung zu verteilen.
  • Nachfolgend werden mit Bezug auf die 2 bis 7 der Betrieb und die Funktion für jeden Modus des Wärmepumpensystems 1 für das Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, das wie oben beschrieben konfiguriert ist, ausführlich beschrieben. Zuerst wird mit Bezug auf 2 ein Betrieb für den Kühlmodus eines Fahrzeuges in dem Wärmepumpensystem 1 für das Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
  • 2 zeigt ein Betriebszustandsdiagramm eines Kühlmodus eines Fahrzeuges in einem Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Mit Bezug auf 2 kann die Kühlvorrichtung 10 derart betrieben werden, dass sie die elektrische Ausrüstung 15 kühlt. Die Kühlvorrichtung 10 kann durch eine Steuereinrichtung mit einem Prozessor und einem Speicher betrieben werden.
  • Insbesondere verbindet das dritte Ventil V3 die Kühlmittelleitung 11, die mit dem Kühler 12 verbunden ist, und die zweite Zweigleitung 130, und blockiert die Verbindung der Batteriekühlmittelleitung 101. Das erste Ventil V1 blockiert die Verbindung zwischen der Batteriekühlmittelleitung 101 und der Kühlmittelleitung 11, und schließt gleichzeitig die erste Zweigleitung 120. In diesem Falle öffnet das zweite Ventil V2 die Kühlmittelleitung 11, um den Kühler 12 und die elektrische Ausrüstung 15 miteinander zu verbinden, und schließt die dritte Zweigleitung 140. Dann kann die Kühlmittelleitung 11 durch den Betrieb des ersten, des zweiten und des dritten Ventils V1, V2 und V3 mit der zweiten Zweigleitung 130 verbunden sein und einen geschlossenen Kreislauf bilden, der von der Batteriekühlmittelleitung 101 getrennt ist.
  • Dementsprechend kann das in dem Kühler 12 gekühlte Kühlmittel durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 14 in der Kühlmittelleitung 11 und der zweiten Zweigleitung 130 zirkuliert werden, um die elektrische Ausrüstung 15 zu kühlen. Insbesondere kann die Zirkulation des Kühlmittels in der Batteriekühlmittelleitung 101 gestoppt werden. Mit anderen Worten kann das gekühlte Kühlmittel, das von dem Kühler 12 abgeführt wird, über die Kühlmittelleitung 11 und die zweite Zweigleitung 130 durch die elektrische Ausrüstung 15 hindurchtreten und wieder in den Kühler 12 strömen. Die Entgasungsleitung 150 kann ermöglichen, dass die Blasen, die in dem Kühlmittel, das in der Kühlmittelleitung 11 zirkuliert, erzeugt und gesammelt werden, in die erste Zweigleitung 120 strömen, so dass der Druckausgleich in der Kühlmittelleitung 11 gehalten werden kann.
  • Die Klimaanlage 20 kann derart konfiguriert sein, dass sie das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 21 zirkuliert, um den Innenraum des Fahrzeuges zu kühlen. Insbesondere kann das integrierte Steuerventil 34 die Verbindungsleitung 111 blockieren, um die Strömung des Kältemittels einzustellen. Dementsprechend kann das Kältemittel durch den Betrieb des integrierten Steuerventils 34 von dem zweiten Kondensator 37 abgeführt werden und in der Kältemittelleitung 21 strömen, um den Innenraum des Fahrzeuges zu kühlen, und kann dann fortlaufend durch das Expansionsventil 39, den Verdampfer 27, den Akkumulator 33, den Kompressor 31, den inneren Kondensator 23 und den ersten Kondensator 35 hindurchtreten.
  • Insbesondere kann die in das HVAC-Modul 22 strömende Außenluft, während sie durch den Verdampfer 27 hindurchtritt, durch das in den Verdampfer 27 strömende Niedrigtemperatur-Kältemittel gekühlt werden. Ein Teil der Öffnungs/Schließklappe 29, die durch den inneren Kondensator 23 hindurchtritt, kann geschlossen sein (z.B. kann die Klappe, die in Richtung zu dem inneren Kondensator 23 öffnet, teilweise geschlossen sein), um zu verhindern, dass die gekühlte Außenluft durch den inneren Kondensator 23 und die innere Heizung 25 hindurchtritt. Dementsprechend kann die gekühlte Außenluft direkt in den Innenraum des Fahrzeuges strömen, wodurch der Fahrzeuginnenraum gekühlt wird. Dann kann das Kältemittel durch den ersten Kondensator 35 hindurchtreten, um in den zweiten Kondensator 37 zu strömen, und durch den Wärmeaustausch mit der Außenluft kondensiert werden, während es durch den zweiten Kondensator 37 hindurchtritt. Mit anderen Worten kann in dem Kühlmodus des Fahrzeuges das Kältemittel den Innenraum des Fahrzeuges kühlen, während die oben beschriebenen Prozesse wiederholt werden.
  • Nachfolgend wird mit Bezug auf 3 ein Betrieb entsprechend dem Heizmodus des Fahrzeuges beschrieben. 3 zeigt ein Betriebszustandsdiagramm eines Heizmodus eines Fahrzeuges in einem Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Mit Bezug auf 3 können in dem Heizmodus des Fahrzeuges die Kühlmittelleitung 11 und die Batteriekühlmittelleitung 101 durch den Betrieb des ersten und des dritten Ventils V1 und V3 verbunden sein, und die erste und die zweite Zweigleitung 120 und 130 können geschlossen sein.
  • Insbesondere kann das zweite Ventil V2 die Verbindung der Kühlmittelleitung 11 schließen und gleichzeitig die dritte Zweigleitung 140 öffnen, um die elektrische Ausrüstung 15 von dem Kühler 12 zu trennen. Dementsprechend kann durch die erste und die zweite Zweigleitung 120 und 130, die durch den Betrieb des ersten und des dritten Ventils V1 und V3 geschlossen sind, die Kühlvorrichtung 10 einen geschlossenen Kreislauf bilden, der mit der Batteriekühlmittelleitung 101 und der Kühlmittelleitung 11 verbunden ist.
  • Dementsprechend kann die Temperatur des Kühlmittels, das in der Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlmittelleitung 101 zirkuliert wird, infolge der in der elektrischen Ausrüstung 15 und dem Batteriemodul B erzeugten Abwärme erhöht werden. Das Kühlmittel mit der erhöhten Temperatur kann durch den Betrieb der ersten und der zweiten Wasserpumpe 14 und 103 zirkuliert werden und durch den Wärmetauscher 110 hindurchtreten. Andererseits kann in der Klimaanlage 20 das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 21 durch den Kompressor 31 und den inneren Kondensator 23 hindurchtreten und dann in das integrierte Steuerventil 34 hineinströmen.
  • Das integrierte Steuerventil 34 kann die Kältemittelleitung 21, die mit dem ersten und dem zweiten Kondensator 35 und 37 verbunden ist, schließen. Dementsprechend kann das Kältemittel, das durch den inneren Kondensator 23 strömt, über die Verbindungsleitung 111, die durch den Betrieb des integrierten Steuerventils 34 geöffnet ist, in den Wärmetauscher 110 strömen. Außerdem kann das integrierte Steuerventil 34 derart konfiguriert sein, dass es das Kältemittel zu der Verbindungsleitung 111 abführt, ohne das Kältemittel zu expandieren. Daher kann das von dem inneren Kondensator 23 abgeführte Kältem ittel durch den Betrieb des integrierten Steuerventils 34 zu der Verbindungsleitung 111 strömen.
  • Dann kann das Kältemittel über die Verbindungsleitung 111 in den Wärmetauscher 110 strömen und mit dem erwärmten Kühlmittel, das in den Wärmetauscher 110 strömt, wärmegetauscht werden. Mit anderen Worten kann die in der elektrischen Ausrüstung 15 und dem Batteriemodul B erzeugte Abwärme die Temperatur des Kältemittels in dem Wärmetauscher 110 erhöhen. Das Kältemittel mit der erhöhten Temperatur kann in die Kältemittelleitung 21 strömen, die mit dem Nebenwärmetauscher 41 verbunden ist. Dementsprechend kann das Kältemittel mit der erhöhten Temperatur durch den Nebenwärmetauscher 41 und den Akkumulator 33 hindurchtreten und dann in den Kompressor 31 hineinströmen.
  • Das Kältemittel kann in einem Hochtemperatur- und Hochdruckzustand durch den Kompressor 31 komprimiert werden und in den inneren Kondensator 23 hineinströmen. Insbesondere kann die Öffnungs/Schließklappe 29 geöffnet werden, um zu bewirken, dass die in das HVAC-Modul 22 hineinströmende und durch den Verdampfer 27 hindurchtretende Außenluft durch den inneren Kondensator 23 hindurchtritt. Dementsprechend kann die von der Außenseite eingeführte Außenluft in dem Raumtemperaturzustand strömen, in welchem sie nicht gekühlt wird, wenn sie durch den Verdampfer 27 hindurchtritt, dem kein Kältemittel zugeführt wird. Die eingeführte Außenluft kann in einen Hochtemperaturzustand umgewandelt werden, während sie durch den inneren Kondensator 23 hindurchtritt, und kann durch das wahlweise Betreiben der inneren Heizung 25 in den Innenraum des Fahrzeuges strömen, wodurch der Innenraum des Fahrzeuges erwärmt wird.
  • Mit anderen Worten kann in dem Heizmodus des Fahrzeuges das Wärmepumpensystem 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform den Energieverbrauch des Kompressors 31 reduzieren und die Heizungseffizienz durch die in der elektrischen Ausrüstung 15 und dem Batteriemodul B erzeugte Abwärme verbessern, um die Temperatur des Kältemittels zu erhöhen. Wenn nur die in dem Batteriemodul B erzeugte Abwärme gesammelt wird, kann die Verbindung der Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlmittelleitung 101 durch den Betrieb des ersten und des dritten Ventils V1 und V3 blockiert werden, und die erste und die zweite Zweigleitung 120 und 130 können geöffnet werden. Dementsprechend kann der Wärmetauscher 110 über die erste Zweigleitung 120 mit der Batteriekühlmittelleitung 101 verbunden werden.
  • Ferner kann das Kühlmittel, dessen Temperatur infolge der in dem Batteriemodul B erzeugten Abwärme erhöht wird, durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe 103 durch den Wärmetauscher 110 hindurchtreten. Mit anderen Worten kann die in dem Batteriemodul B erzeugte Abwärme die Temperatur des Kältemittels in dem Wärmetauscher 110 erhöhen. Das Kältemittel mit der erhöhten Temperatur kann in die Kältemittelleitung 21 strömen, die mit dem Nebenwärmetauscher 41 verbunden ist. Dementsprechend kann das Kältemittel mit der erhöhten Temperatur durch den Nebenwärmetauscher 41 und den Akkumulator 33 hindurchtreten und dann in den Kompressor 31 hineinströmen.
  • Das Kältemittel kann in einem Hochtemperatur- und Hochdruckzustand durch den Kompressor 31 komprimiert werden und in den inneren Kondensator 23 hineinströmen. Insbesondere kann die Öffnungs/Schließklappe 29 geöffnet werden, um zu bewirken, dass die in das HVAC-Modul 22 hineinströmende und durch den Verdampfer 27 hindurchtretende Außenluft durch den inneren Kondensator 23 hindurchtritt. Dementsprechend kann die von der Außenseite eingeführte Außenluft in dem Raumtemperaturzustand strömen, in welchem sie nicht gekühlt wird, wenn sie durch den Verdampfer 27 hindurchtritt, dem kein Kältemittel zugeführt wird. Die eingeführte Außenluft kann in einen Hochtemperaturzustand umgewandelt werden, während sie durch den inneren Kondensator 23 hindurchtritt, und kann durch wahlweises Betreiben der inneren Heizung 25 in den Innenraum des Fahrzeuges strömen, wodurch der Innenraum des Fahrzeuges erwärmt wird. Mit anderen Worten kann das Wärmepumpensystem 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform verwendet werden, um durch wahlweises Nutzen der Abwärme der elektrischen Ausrüstung 15 und des Batteriemoduls B oder der Abwärme des Batteriemoduls B den Innenraum des Fahrzeuges zu heizen.
  • Nachfolgend wird mit Bezug auf 4 ein Betrieb des Kühlens des Batteriemoduls B durch das Kühlmittel beschrieben. 4 zeigt ein Betriebszustandsdiagramm zum Kühlen eines Batteriemoduls mittels eines Kältemittels in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Mit Bezug auf 4 kann die Kühlvorrichtung 10 betrieben werden, um die elektrische Ausrüstung 15 zu kühlen.
  • Insbesondere kann das erste Ventil V1 die erste Zweigleitung 120 öffnen und die Verbindung der Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlmittelleitung 101 schließen. Das dritte Ventil V3 kann die Verbindung der Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlmittelleitung 101 schließen und die zweite Zweigleitung 130 öffnen. Das zweite Ventil V2 kann die dritte Zweigleitung 140 schließen und die Kühlmittelleitung 11 öffnen, um den Kühler 12 und die elektrische Ausrüstung 15 miteinander zu verbinden. Dementsprechend können die Kühlmittelleitung 11 und die Batteriekühlmittelleitung 101 jeweils einen geschlossenen Kreislauf bilden, in welchem das Kühlmittel durch die erste bzw. die zweite Zweigleitung 120 und 130 unabhängig zirkuliert werden kann.
  • Mit anderen Worten kann das in dem Kühler 12 gekühlte Kühlmittel in der Kühlmittelleitung 11 und der zweiten Zweigleitung 130 zirkuliert werden, um die elektrische Ausrüstung 15 durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 14 zu kühlen. Außerdem kann das durch den Wärmetauscher 110 hindurchtretende Kühlmittel in der Batteriekühlmittelleitung 101 und der ersten Zweigleitung 120 zirkuliert werden, um das Batteriemodul B durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe 103 zu kühlen. Das in der Batteriekühlmittelleitung 101 zirkulierte Kühlmittel kann mit dem Kältemittel in dem Wärmetauscher 110 wärmegetauscht und gekühlt werden und dem Batteriemodul B zugeführt werden. Dementsprechend kann das Batteriemodul B durch das gekühlte Kühlmittel gekühlt werden.
  • Die Entgasungsleitung 150 kann Blasen, die in dem durch die erste Zweigleitung 120 hindurchtretenden Kühlmittel erzeugt werden, in den Vorratsbehälter 16 abführen, um einen Druckausgleich zwischen der Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlmittelleitung 101 aufrechtzuerhalten, oder kann ermöglichen, dass Blasen, die in dem Kühlmittel, das in der Kühlmittelleitung 11 zirkuliert, erzeugt und gesammelt werden, in die erste Zweigleitung 120 strömen. Die Klimaanlage 20 kann derart konfiguriert sein, dass sie das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 21 zirkuliert. Insbesondere kann das integrierte Steuerventil 34 die Verbindungsleitung 111 öffnen. Dementsprechend kann das Kältemittel, das aufeinanderfolgend durch den ersten und den zweiten Kondensator 35 und 37 hindurchtritt, in die Verbindungsleitung 111 strömen.
  • Das Kältemittel, das in die Verbindungsleitung 111 strömt, kann in den Wärmetauscher 110 strömen. Das integrierte Steuerventil 34 kann ermöglichen, dass das Kältemittel in einem expandierten Zustand in die Verbindungsleitung 111 strömt. Dementsprechend kann das von dem zweiten Kondensator 37 abgeführte Kältemittel durch den Betrieb des integrierten Steuerventils 34 expandiert werden, um in einen Niedrigtemperatur- und Niederdruckzustand einzutreten, und kann in den Wärmetauscher 110 strömen, der mit der Verbindungsleitung 111 verbunden ist.
  • Danach kann das in den Wärmetauscher 110 strömende Kältemittel mit dem Kühlmittel wärmegetauscht werden, durch den Nebenwärmetauscher 41 und den Akkumulator 33 hindurchtreten und dann in den Kompressor 31 hineinströmen. Mit anderen Worten kann das Kühlmittel, dessen Temperatur erhöht wird, während es das Batteriemodul B kühlt, durch den Wärmeaustausch mit dem Niedrigtemperatur- und Niederdruck-Kältemittel in dem Wärmetauscher 110 gekühlt werden. Das gekühlte Kühlmittel kann wieder über die Batteriekühlmittelleitung 101 dem Batteriemodul B zugeführt werden. Mit anderen Worten kann das Batteriemodul B durch das Kühlmittel effizient gekühlt werden, während der wie oben beschriebene Betrieb wiederholt werden kann.
  • Nachfolgend wird mit Bezug auf 5 ein Betrieb des Kühlens des Batteriemoduls in dem Kühlmodus des Fahrzeuges beschrieben. 5 zeigt ein Betriebszustandsdiagramm zum Kühlen eines Batteriemoduls in einem Kühlmodus eines Fahrzeuges in einem Wärmepumpensystem für das Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Mit Bezug auf 5 kann die Kühlvorrichtung 10 betrieben werden, um die elektrische Ausrüstung 15 zu kühlen.
  • Insbesondere kann das erste Ventil V1 die erste Zweigleitung 120 öffnen und die Verbindung der Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlmittelleitung 101 schließen. Das dritte Ventil V3 kann die Verbindung der Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlmittelleitung 101 schließen und die zweite Zweigleitung 130 öffnen. Das zweite Ventil V2 kann die dritte Zweigleitung 140 schließen und die Kühlmittelleitung 11 öffnen, um den Kühler 12 und die elektrische Ausrüstung 15 miteinander zu verbinden. Dementsprechend können die Kühlmittelleitung 11 und die Batteriekühlmittelleitung 101 jeweils einen geschlossenen Kreislauf bilden, in welchem das Kühlmittel durch die erste bzw. die zweite Zweigleitung 120 und 130 unabhängig zirkuliert werden kann.
  • Mit anderen Worten kann das in dem Kühler 12 gekühlte Kühlmittel in der Kühlmittelleitung 11 und der zweiten Zweigleitung 130 zirkuliert werden, um die elektrische Ausrüstung 15 durch den Betrieb der ersten Wasserpumpe 14 zu kühlen. Außerdem kann das durch den Wärmetauscher 110 hindurchtretende Kühlmittel in der Batteriekühlmittelleitung 101 und der ersten Zweigleitung 120 zirkuliert werden, um das Batteriemodul B durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe 103 zu kühlen. Das in der Batteriekühlmittelleitung 101 zirkulierte Kühlmittel kann mit dem Kältemittel in dem Wärmetauscher 110 wärmegetauscht und gekühlt werden und dem Batteriemodul B zugeführt werden. Dementsprechend kann das Batteriemodul B durch das gekühlte Kühlmittel gekühlt werden.
  • Die Entgasungsleitung 150 kann Blasen, die in dem durch die erste Zweigleitung 120 hindurchtretenden Kühlmittel erzeugt werden, in den Vorratsbehälter 16 abführen, um einen Druckausgleich zwischen der Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlmittelleitung 101 aufrechtzuerhalten, oder kann ermöglichen, dass Blasen, die in dem Kühlmittel, das in der Kühlmittelleitung 11 zirkuliert, erzeugt und gesammelt werden, in die erste Zweigleitung 120 strömen. Indessen kann die Klimaanlage 20 derart konfiguriert sein, dass sie das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 21 zirkuliert, um den Fahrzeuginnenraum zu kühlen, wodurch der Fahrzeuginnenraum gekühlt wird. Außerdem kann das integrierte Steuerventil 34 den inneren Kondensator 23 mit dem ersten und dem zweiten Kondensator 35 und 37 verbinden und den zweiten Kondensator 37 mit dem Verdampfer 27 verbinden.
  • Gleichzeitig kann das integrierte Steuerventil 34 die Verbindungsleitung 111 öffnen. Dementsprechend kann etwas von dem Kältemittel, das aufeinanderfolgend durch den ersten und den zweiten Kondensator 35 und 37 hindurchtritt, in die Verbindungsleitung 111 strömen (z.B. eine erste Menge von Kältemittel), und der Rest davon kann in den Verdampfer 27 strömen (z.B. eine zweite Menge von Kältemittel). Das Kältemittel, das in die Verbindungsleitung 111 strömt, kann in den Wärmetauscher 110 strömen. Insbesondere kann das integrierte Steuerventil 34 ermöglichen, dass das Kältemittel in einem expandierten Zustand in die Verbindungsleitung 111 strömt. Dementsprechend kann unter dem Kältemittel, das von dem zweiten Kondensator 37 abgeführt wird, das Kältemittel, das in die Verbindungsleitung 111 strömt, durch den Betrieb des integrierten Steuerventils 34 expandiert werden, um in einen Niedrigtemperatur- und Niederdruckzustand einzutreten, und kann in den Wärmetauscher 110 strömen, der mit der Verbindungsleitung 111 verbunden ist.
  • Danach kann das in den Wärmetauscher 110 strömende Kältemittel mit dem Kühlmittel wärmegetauscht werden, durch den Nebenwärmetauscher 41 und den Akkumulator 33 hindurchtreten und dann in den Kompressor 31 hineinströmen. Mit anderen Worten kann das Kühlmittel, dessen Temperatur erhöht wird, während es das Batteriemodul B kühlt, durch den Wärmeaustausch mit dem Niedrigtemperatur- und Niederdruck-Kältemittel in dem Wärmetauscher 110 gekühlt werden. Das gekühlte Kühlmittel kann wieder über die Batteriekühlmittelleitung 101 dem Batteriemodul B zugeführt werden. Mit anderen Worten kann das Batteriemodul B durch das Kühlmittel effizient gekühlt werden, während der wie oben beschriebene Betrieb wiederholt werden kann.
  • Andererseits kann das übrige Kältemittel, das von dem zweiten Kondensator 37 abgeführt wird, durch die Kältemittelleitung 21 hindurchströmen, um den Innenraum des Fahrzeuges zu kühlen, und aufeinanderfolgend durch den Nebenwärmetauscher 41, das Expansionsventil 39, den Verdampfer 27, den Akkumulator 33, den Kompressor 31 und den inneren Kondensator 23 hindurchtreten. Insbesondere kann die in das HVAC-Modul 22 strömende Außenluft, während sie durch den Verdampfer 27 hindurchtritt, durch das in den Verdampfer 27 strömende Niedrigtemperatur-Kältemittel gekühlt werden. Ein Teil der Öffnungs/Schließklappe 29, die durch den inneren Kondensator 23 hindurchtritt, kann geschlossen sein, um zu verhindern, dass die gekühlte Außenluft durch den inneren Kondensator 23 und die innere Heizung 25 hindurchtritt. Mit anderen Worten kann die Klappe, die in Richtung zu dem inneren Kondensator 23 und in diesen hinein öffnet, teilweise geschlossen sein. Dementsprechend kann die gekühlte Außenluft direkt in den Innenraum des Fahrzeuges strömen, wodurch der Fahrzeuginnenraum gekühlt wird.
  • Danach kann das Kältemittel mit dem Kühlmittel des Kühlers 12 wärmegetauscht werden, während es durch den ersten Kondensator 35 hindurchtritt, und durch den Wärmeaustausch mit der Außenluft kondensiert werden, während es durch den zweiten Kondensator 37 hindurchtritt. Mit anderen Worten kann in dem Kühlmodus des Fahrzeuges das Kältemittel den Innenraum des Fahrzeuges kühlen, während die oben beschriebenen Prozesse wiederholt werden, und gleichzeitig das Kühlmittel durch den Wärmeaustausch kühlen, während es durch den Wärmetauscher 110 hindurchtritt.
  • Nachfolgend wird mit Bezug auf 6 ein Betrieb des Heiz/Entfeuchtungsmodus des Fahrzeuges beschrieben. 6 zeigt ein Betriebszustandsdiagramm eines Heiz/Entfeuchtungsmodus in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Mit Bezug auf 6 können in dem Heiz/Entfeuchtungsmodus des Fahrzeuges die Kühlmittelleitung 11 und die Batteriekühlmittelleitung 101 durch den Betrieb des ersten und des dritten Ventils V1 und V3 verbunden sein, und die erste und die zweite Zweigleitung 120 und 130 können geschlossen sein.
  • Das zweite Ventil V2 kann die Verbindung der Kühlmittelleitung 11 schließen und gleichzeitig die dritte Zweigleitung 140 öffnen, um die elektrische Ausrüstung 15 von dem Kühler 12 zu trennen. Dementsprechend kann durch die erste und die zweite Zweigleitung 120 und 130, die durch den Betrieb des ersten und des dritten Ventils V1 und V3 geschlossen sind, die Kühlvorrichtung 10 einen geschlossenen Kreislauf bilden, der mit der Batteriekühlmittelleitung 101 und der Kühlmittelleitung 11 verbunden ist. Dementsprechend kann die Temperatur des Kühlmittels, das in der Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlmittelleitung 101 zirkuliert wird, infolge der in der elektrischen Ausrüstung 15 und dem Batteriemodul B erzeugten Abwärme erhöht werden. Das Kühlmittel mit der erhöhten Temperatur kann durch den Betrieb der ersten und der zweiten Wasserpumpe 14 und 103 zirkuliert werden und durch den Wärmetauscher 110 hindurchtreten.
  • Andererseits kann in der Klimaanlage 20 das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 21 durch den Kompressor 31 und den inneren Kondensator 23 hindurchtreten, und dann kann etwas davon durch den Betrieb des integrierten Steuerventils 34 in die Verbindungsleitung 111 strömen, und der Rest davon kann in den Verdampfer 27 strömen. Insbesondere kann das integrierte Steuerventil 34 die Kältemittelleitung 21, die mit dem ersten und dem zweiten Kondensator 35 und 37 verbunden ist, schließen. Außerdem kann das integrierte Steuerventil 34 derart konfiguriert sein, dass es das Kältemittel zu der Verbindungsleitung 111 abführt, ohne das Kältemittel zu expandieren. Dementsprechend kann etwas von dem Kältemittel, das von dem inneren Kondensator 23 abgeführt wird, durch den Betrieb des integrierten Steuerventils 34 zu der Verbindungsleitung 111 strömen.
  • Dann kann das Kältemittel über die Verbindungsleitung 111 in den Wärmetauscher 110 strömen und mit dem erwärmten Kühlmittel in dem Wärmetauscher 110 wärmegetauscht werden. Mit anderen Worten kann die in der elektrischen Ausrüstung 15 und dem Batteriemodul B erzeugte Abwärme die Temperatur des Kältemittels in dem Wärmetauscher 110 erhöhen. Das Kältemittel mit der erhöhten Temperatur kann über die Verbindungsleitung 111 durch den Nebenwärmetauscher 41 und den Akkumulator 33 hindurchtreten und dann in den Kompressor 31 hineinströmen. Das Kältemittel kann in einem Hochtemperatur- und Hochdruckzustand durch den Kompressor 31 komprimiert werden und in den inneren Kondensator 23 hineinströmen.
  • Ferner tritt das übrige Kältemittel, das von dem inneren Kondensator 23 abgeführt wird, von dem integrierten Steuerventil 34 entlang der Kältemittelleitung 21 aufeinanderfolgend durch den Nebenwärmetauscher 41, das Expansionsventil 39, den Verdampfer 27, den Akkumulator 33, den Kompressor 31 und den inneren Kondensator 23 hindurch. Mit anderen Worten kann das übrige Kältemittel, das von dem integrierten Steuerventil 34 abgeführt wird, in einem expandierten Zustand in dem Expansionsventil 39 in den Verdampfer 27 hineinströmen. Insbesondere kann der Nebenwärmetauscher 41 das Kältemittel, das durch das integrierte Steuerventil 34 hindurchtritt, durch den Wärmeaustausch mit dem von dem Verdampfer 27 abgeführten Niedrigtemperatur-Kältemittel weiter kondensieren, um in das Expansionsventil 39 zu strömen.
  • In diesem Zustand kann die Öffnungs/Schließklappe 29 geöffnet werden, um zu ermöglichen, dass die in das HVAC-Modul 22 hineinströmende und durch den Verdampfer 27 hindurchtretende Außenluft durch den inneren Kondensator 23 hindurchtritt. Dementsprechend kann die in das HVAC-Modul 22 strömende Außenluft durch das in den Verdampfer 27 strömende Niedrigtemperatur-Kältemittel entfeuchtet werden, während es durch den Verdampfer 27 hindurchtritt. Danach kann die Außenluft in einen Hochtemperaturzustand umgewandelt werden, während sie durch den inneren Kondensator 23 hindurchtritt, und durch das wahlweise Betreiben der inneren Heizung 25 in den Innenraum des Fahrzeuges strömen, wodurch der Innenraum des Fahrzeuges erwärmt/entfeuchtet wird. Mit anderen Worten kann in dem Heiz/Entfeuchtungsmodus des Fahrzeuges das Wärmepumpensystem 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform den Energieverbrauch des Kompressors 31 reduzieren und die Heizungseffizienz durch die in der elektrischen Ausrüstung 15 und dem Batteriemodul B erzeugte Abwärme verbessern, um die Temperatur des Kältemittels zu erhöhen.
  • Nachfolgend wird mit Bezug auf 7 ein Betrieb des Kühlens des Batteriemoduls B in dem Heiz/Entfeuchtungsmodus des Fahrzeuges beschrieben. 7 zeigt ein Betriebszustandsdiagramm zum Kühlen eines Batteriemoduls in einem Heiz/Entfeuchtungsmodus in einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Mit Bezug auf 7 kann in dem Heiz/Entfeuchtungsmodus des Fahrzeuges, wenn das Batteriemodul B gekühlt wird, die Verbindung der Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlmittelleitung 111 durch den Betrieb des ersten und des dritten Ventils V1 und V3 blockiert werden, und die erste und die zweite Zweigleitung 120 und 130 können geöffnet werden.
  • Das zweite Ventil V2 kann die Verbindung der Kühlmittelleitung 11 schließen und gleichzeitig die dritte Zweigleitung 140 öffnen, um die elektrische Ausrüstung 15 von dem Kühler 12 zu trennen. Dementsprechend kann die Kühlvorrichtung 10 durch die zweite und die dritte Zweigleitung 130 und 140, die durch den Betrieb des ersten und des dritten Ventils V1 und V3 geöffnet sind, und die Kühlmittelleitung 11 einen geschlossenen Kreislauf bilden, der von der Batteriekühlmittelleitung 101 getrennt ist. Außerdem kann die Batteriekühlmittelleitung 101 das Kühlmittel in dem Batteriemodul B und dem Wärmetauscher 110 zusammen mit der ersten Zweigleitung 120 zirkulieren und einen geschlossenen Kreislauf bilden, der von der Kühlmittelleitung 11 getrennt ist.
  • Das Kühlmittel, das durch den Wärmetauscher 110 hindurchtritt, kann in der Batteriekühlmittelleitung 101 und der ersten Zweigleitung 120 zirkuliert werden, um das Batteriemodul B durch den Betrieb der zweiten Wasserpumpe 103 zu kühlen. Das Kühlmittel, das in der Batteriekühlmittelleitung 101 zirkuliert wird, kann mit dem Kältemittel in dem Wärmetauscher 110 wärmegetauscht und gekühlt werden und dem Batteriemodul B zugeführt werden. Dementsprechend kann das Batteriemodul B durch das gekühlte Kühlmittel gekühlt werden. Die Entgasungsleitung 150 kann Blasen, die in dem durch die erste Zweigleitung 120 hindurchtretenden Kühlmittel erzeugt werden, in den Vorratsbehälter 16 abführen, um einen Druckausgleich zwischen der Kühlmittelleitung 11 und der Batteriekühlmittelleitung 101 aufrechtzuerhalten, oder kann ermöglichen, dass Blasen, die in dem Kühlmittel, das in der Kühlmittelleitung 11 zirkuliert, erzeugt und gesammelt werden, in die erste Zweigleitung 120 strömen.
  • Andererseits kann in der Klimaanlage 20 das Kältemittel entlang der Kältemittelleitung 21 durch den Kompressor 31 und den inneren Kondensator 23 hindurchtreten, und dann kann durch den Betrieb des integrierten Steuerventils 34 ein erster Teil des Kältemittels in die Verbindungsleitung 111 strömen, und ein zweiter Teil (z.B. ein übriger Teil) des Kältemittels kann in den Verdampfer 27 strömen. Gleichzeitig kann das integrierte Steuerventil 34 die Kältemittelleitung 21, die mit dem ersten und dem zweiten Kondensator 35 und 37 verbunden ist, schließen.
  • Das Kältemittel, das in die Verbindungsleitung 111 strömt, kann in den Wärmetauscher 110 strömen. Insbesondere kann das integrierte Steuerventil 34 ermöglichen, dass das Kältemittel in einem expandierten Zustand in die Verbindungsleitung 111 strömt. Dementsprechend kann etwas von dem Kältemittel, das von dem inneren Kondensator 23 abgeführt wird, durch den Betrieb des integrierten Steuerventils 34 expandiert werden, um in einen Niedrigtemperatur- und Niederdruckzustand einzutreten, und in den Wärmetauscher 110 strömen, der mit der Verbindungsleitung 111 verbunden ist.
  • Danach kann das in den Wärmetauscher 110 strömende Kältemittel mit dem Kühlmittel wärmegetauscht werden, über die Verbindungsleitung 111 durch den Nebenwärmetauscher 41 und den Akkumulator 33 hindurchtreten und dann in den Kompressor 31 hineinströmen. Das Kältemittel kann in einem Hochtemperatur- und Hochdruckzustand durch den Kompressor 31 komprimiert werden und in den inneren Kondensator 23 strömen. Mit anderen Worten kann das Kühlmittel, dessen Temperatur erhöht wird, während es das Batteriemodul B kühlt, durch den Wärmeaustausch mit dem Niedrigtemperatur- und Niederdruck-Kältemittel in dem Wärmetauscher 110 gekühlt werden. Das gekühlte Kühlmittel kann wieder über die Batteriekühlmittelleitung 101 dem Batteriemodul B zugeführt werden. Dementsprechend kann das Batteriemodul B durch das in der Batteriekühlmittelleitung 101 zirkulierte Kühlmittel effizient gekühlt werden, während der wie oben beschriebene Betrieb wiederholt wird.
  • Andererseits kann das übrige Kältemittel, das von dem inneren Kondensator 23 abgeführt wird, von dem integrierten Steuerventil 34 entlang der Kältemittelleitung 21 aufeinanderfolgend durch den Nebenwärmetauscher 41, das Expansionsventil 39, den Verdampfer 27, den Akkumulator 33, den Kompressor 31 und den inneren Kondensator 23 hindurchtreten. Mit anderen Worten kann das übrige Kältemittel, das von dem integrierten Steuerventil 34 abgeführt wird, in einem expandierten Zustand in dem Expansionsventil 39 in den Verdampfer 27 strömen. Der Nebenwärmetauscher 41 kann derart konfiguriert sein, dass er das Kältemittel, das durch das integrierte Steuerventil 34 hindurchtritt, durch den Wärmeaustausch mit dem von dem Verdampfer 27 abgeführten Niedrigtemperatur-Kältemittel weiter kondensiert, um in das Expansionsventil 39 zu strömen.
  • In diesem Zustand kann die Öffnungs/Schließklappe 29 geöffnet werden, um zu ermöglichen, dass die in das HVAC-Modul 22 hineinströmende und durch den Verdampfer 27 hindurchtretende Außenluft durch den inneren Kondensator 23 hindurchtritt. Dementsprechend kann die in das HVAC-Modul 22 strömende Außenluft durch das in den Verdampfer 27 strömende Niedrigtemperatur-Kältemittel entfeuchtet werden, während es durch den Verdampfer 27 hindurchtritt. Danach kann die Außenluft in einen Hochtemperaturzustand umgewandelt werden, während sie durch den inneren Kondensator 23 hindurchtritt, und durch das wahlweise Betreiben der inneren Heizung 25 in den Innenraum des Fahrzeuges strömen, wodurch der Innenraum des Fahrzeuges erwärmt/entfeuchtet wird.
  • Die beispielhafte Ausführungsform, bei welcher in dem Heizmodus des Fahrzeuges die Abwärme sowohl der elektrischen Ausrüstung 15 als auch des Batteriemoduls B zurückgewonnen wird, ist beispielhaft beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und die in dem Batteriemodul B erzeugte Abwärme kann in dem Heizmodus oder dem Heiz/Entfeuchtungsmodus zurückgewonnen werden. Außerdem kann, wenn es erforderlich ist, die Temperatur des Batteriemoduls B zu erhöhen, die Heizung 105 eingeschaltet werden, so dass das in der Batteriekühlmittelleitung 101 zirkulierte Kühlmittel erwärmt werden kann, um in das Batteriemodul B zu strömen.
  • Dementsprechend kann, wenn das oben beschriebene Wärmepumpensystem 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, es möglich sein, die Temperatur des Batteriemoduls B basierend auf den Modi des Fahrzeuges mittels des einzigen Wärmetauschers 110, in welchem das Kühlmittel und das Kältemittel wärmegetauscht werden, in dem Elektrofahrzeug oder dem Hybridfahrzeug zu erhöhen oder zu verringern, wodurch das System dafür vereinfacht wird. Außerdem kann das Batteriemodul B entsprechend dem Modus des Fahrzeuges effizient erwärmt oder gekühlt werden, wodurch das Batteriemodul B in einem optimalen Leistungszustand arbeiten kann, und die Gesamtlaufleistung des Fahrzeuges kann durch effizientes Management des Batteriemoduls B erhöht werden.
  • Ferner kann es gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung möglich sein, die Anzahl von Ventilen zum Einstellen der Strömung des Kältemittels durch Anwenden des integrierten Steuerventils 34 zum Einstellen der Strömung des Kältemittels zu reduzieren. Außerdem kann gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung der einzige Wärmetauscher 110 die Abwärme der elektrischen Ausrüstung 15 und des Batteriemoduls B wahlweise zurückgewinnen, wodurch der Energieverbrauch des Kompressors 31 reduziert wird und die Wärmeeffizienz verbessert wird. Darüber hinaus kann es bei einem Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung durch Vereinfachen eines gesamten Systems, das darauf bezogen ist, möglich sein, die Herstellungskosten und das Gewicht zu reduzieren und die Raumausnutzung zu verbessern.
  • Bezugszeichenliste
    • 1:
    Wärmepumpensystem
    10:
    Kühlvorrichtung
    11:
    Kühlmittelleitung
    12:
    Kühler
    13:
    Kühlgebläse
    14:
    erste Wasserpumpe
    15:
    elektrische Ausrüstung
    16:
    Vorratsbehälter
    20:
    Klimaanlage
    21:
    Kältemittelleitung
    22:
    HVAC-Modul
    23:
    innerer Kondensator
    25:
    innere Heizung
    27:
    Verdampfer
    29:
    Öffnungs/Schließklappe
    31:
    Kompressor
    33:
    Akkumulator
    34:
    integriertes Steuerventil
    35:
    erster Kondensator
    37:
    zweiter Kondensator
    39:
    Expansionsventil
    101:
    Batteriekühlmittelleitung
    103:
    zweite Wasserpumpe
    110:
    Wärmetauscher
    111:
    Verbindungsleitung
    120, 130, 140:
    erste, zweite, dritte Zweigleitung
    150:
    Entgasungsleitung
    B:
    Batteriemodul
    V1, V2, V3:
    erstes, zweites, dritte Ventil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 1020180126604 [0001]

Claims (17)

  1. Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, aufweisend: eine Batteriekühlmittelleitung (101), die mit einem Batteriemodul (B) verbunden ist und in welche ein Kühlmittel strömt; eine Kühlvorrichtung (10), die einen Kühler (12) und eine erste Wasserpumpe (14) aufweist, die mit einer Kühlmittelleitung (11) verbunden sind, in der das Kühlmittel zirkuliert, um eine elektrische Ausrüstung (15) zu kühlen, wobei die Kühlvorrichtung (10) über ein erstes Ventil (V1) mit der Batteriekühlmittelleitung (101) wahlweise verbunden ist; einen Wärmetauscher (110), der in der Batteriekühlmittelleitung (101) angeordnet ist, über eine Verbindungsleitung (111) mit einer Kältemittelleitung (21) einer Klimaanlage (20) verbunden ist, und derart konfiguriert ist, dass er eine Temperatur des Kühlmittels einstellt oder eine Temperatur eines Kältemittels durch wahlweises Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und dem Kältemittel, die in den Wärmetauscher (110) strömen, erhöht; und ein integriertes Steuerventil (34), das mit der Kältemittelleitung (21) und der Verbindungsleitung (111) verbunden ist, um eine Strömungsrichtung des in der Klimaanlage (20) zirkulierten Kältemittels einzustellen und das durch die Innenseite des integrierten Steuerventils (34) hindurchtretende Kältemittel wahlweise zu expandieren.
  2. Wärmepumpensystem nach Anspruch 1, wobei die Klimaanlage (20) aufweist: ein Heizung, Lüftung und Klimatisierung (HVAC) - Modul (22), das über die Kältemittelleitung (21) mit der Klimaanlage (20) verbunden ist und eine Klappe (29) aufweist, die darin angeordnet ist, um zu ermöglichen, dass Außenluft, die durch einen Verdampfer (27) hindurchtritt, entsprechend einem Kühl-, Heiz- und Heiz/Entfeuchtungsmodus des Fahrzeuges wahlweise in einen inneren Kondensator (23) strömt; einen Kompressor (31), der über die Kältemittelleitung (21) zwischen dem Verdampfer (27) und dem inneren Kondensator (23) angeschlossen ist; einen Akkumulator (33), der in der Kältemittelleitung (21) zwischen dem Kompressor (31) und dem Verdampfer (27) angeordnet ist; einen ersten Kondensator (35), der über die Kältemittelleitung (21) mit dem inneren Kondensator (23) verbunden ist und in dem Kühler (12) angeordnet ist; einen zweiten Kondensator (37), der über die Kältemittelleitung (21) mit dem ersten Kondensator (35) verbunden ist und an der Vorderseite des Fahrzeuges angeordnet ist; und ein Expansionsventil (39), das in der Kältemittelleitung (21) angeordnet ist, die den zweiten Kondensator (37) und den Verdampfer (27) miteinander verbindet.
  3. Wärmepumpensystem nach Anspruch 2, wobei die Kältemittelleitung (21), die den inneren Kondensator (23) und den ersten Kondensator (35) miteinander verbindet, und die Kältemittelleitung (21), die den zweiten Kondensator (37) und den Verdampfer (27) miteinander verbindet, jeweils mit dem integrierten Steuerventil (34) verbunden sind.
  4. Wärmepumpensystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Verbindungsleitung (111) mit dem Akkumulator (33) verbunden ist, um zu ermöglichen, dass das Kältemittel, das durch den Wärmetauscher (110) hindurchtritt, dem Akkumulator (33) zugeführt wird.
  5. Wärmepumpensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei ein Nebenwärmetauscher (41) zwischen dem Verdampfer (27) und dem Akkumulator (33) angeordnet ist, und die Kältemittelleitung (21), die das integrierte Steuerventil (34) und das Expansionsventil (39) miteinander verbindet, und die Kältemittelleitung (21), die den Verdampfer (27) und den Akkumulator (33) miteinander verbindet, jeweils mit dem Nebenwärmetauscher (41) verbunden sind.
  6. Wärmepumpensystem nach Anspruch 5, wobei der Nebenwärmetauscher (41) ein Doppelrohrwärmetauscher ist.
  7. Wärmepumpensystem nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Nebenwärmetauscher (41) derart konfiguriert ist, dass er das Kältemittel, das in dem zweiten Kondensator (37) kondensiert wird, durch Wärmeaustausch mit einem von dem Verdampfer (27) abgeführten Niedrigtemperatur-Kältemittel weiter kondensiert, um in das Expansionsventil (39) zu strömen.
  8. Wärmepumpensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei, wenn das Batteriemodul (B) durch das Kältemittel gekühlt wird, das integrierte Steuerventil (34) das Kältemittel expandiert, das von dem zweiten Kondensator (37) über die Kältemittelleitung (21) zugeführt wird, und dann das Kältemittel zu der Verbindungsleitung (111) abführt, um in den Wärmetauscher (110) zu strömen.
  9. Wärmepumpensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das erste Ventil (V1) zwischen dem Kühler (12) und dem Wärmetauscher (110) angeordnet ist, um die Kühlmittelleitung (11), die mit der elektrischen Ausrüstung (15) verbunden ist, und die Batteriekühlmittelleitung (101), die mit dem Batteriemodul (B) verbunden ist, wahlweise miteinander zu verbinden, eine erste Zweigleitung (120) in der Batteriekühlmittelleitung (101) angeordnet ist, wobei die erste Zweigleitung (120) über das erste Ventil (V1) mit der Batteriekühlmittelleitung (101) verbunden ist und den Wärmetauscher (110) und das Batteriemodul (B) entsprechend einem Betrieb des ersten Ventils (V1) wahlweise miteinander verbindet, ein zweites Ventil (V2) in der Kühlmittelleitung (11) zwischen der elektrischen Ausrüstung (15) und dem Kühler (12) angeordnet ist, ein drittes Ventil (V3), das die Batteriekühlmittelleitung (101) wahlweise verbindet, in der Kühlmittelleitung (11) angeordnet ist, in welche das von dem Kühler (12) abgeführte Kühlmittel strömt, eine zweite Zweigleitung (130), die den Kühler (12) und die elektrische Ausrüstung (15) über das dritte Ventil (V3) miteinander verbindet, in der Kühlmittelleitung (11) angeordnet ist, die zwischen der elektrischen Ausrüstung (15) und dem ersten Ventil (V1) angeschlossen ist, und eine dritte Zweigleitung (140), die über das zweite Ventil (V2) mit der Kühlmittelleitung (11) wahlweise verbunden ist, das Kühlmittel, das durch die elektrische Ausrüstung (15) hindurchtritt, zu der damit über das zweite Ventil (V2) verbundenen Kühlmittelleitung (11) zirkuliert, ohne dass es durch den Kühler (12) hindurchtritt.
  10. Wärmepumpensystem nach Anspruch 9, wobei, wenn das Batteriemodul (B) gekühlt wird, das erste Ventil (V1) und das dritte Ventil (V3) die Verbindung der Kühlmittelleitung (11) und der Batteriekühlmittelleitung (101) blockieren und die erste und die zweite Zweigleitung (120, 130) öffnen.
  11. Wärmepumpensystem nach Anspruch 9 oder 10, wobei in dem Heizmodus oder dem Heiz/Entfeuchtungsmodus des Fahrzeuges die dritte Zweigleitung (140) durch einen Betrieb des zweiten Ventils (V2) geöffnet ist.
  12. Wärmepumpensystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, ferner aufweisend: einen Vorratsbehälter (16), der in der Kühlmittelleitung (11) zwischen dem Kühler (12) und dem dritten Ventil (V3) angeordnet ist, wobei der Vorratsbehälter (16) mit der dritten Zweigleitung (140) verbunden ist und über eine Entgasungsleitung (150) mit der ersten Zweigleitung (120) verbunden ist.
  13. Wärmepumpensystem nach Anspruch 12, wobei die Entgasungsleitung (150) Blasen, die in dem durch die erste Zweigleitung (120) hindurchtretenden Kühlmittel erzeugt werden, in den Vorratsbehälter (16) abführt, um einen Druckausgleich zwischen der Kühlmittelleitung (11) und der Batteriekühlmittelleitung (101) zu halten, oder ermöglicht, dass Blasen, die in dem Kühlmittel, das in der Kühlmittelleitung (11) zirkuliert, erzeugt und gesammelt werden, in die erste Zweigleitung (120) strömen.
  14. Wärmepumpensystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei der Wärmetauscher (110) über die dritte Zweigleitung (140), die durch einen Betrieb des zweiten Ventils (V2) geöffnet ist, mit der Kühlmittelleitung (11) wahlweise verbunden ist, um in dem Heizmodus des Fahrzeuges Abwärme zurückzugewinnen, die von der elektrischen Ausrüstung (15) oder von der elektrischen Ausrüstung (15) und dem Batteriemodul (B) erzeugt wird.
  15. Wärmepumpensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei der erste Kondensator (35) ein wassergekühlter Wärmtauscher ist, und der zweite Kondensator (37) ein luftgekühlter Wärmetauscher ist.
  16. Wärmepumpensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei in dem Heizmodus oder dem Heiz/Entfeuchtungsmodus des Fahrzeuges das integrierte Steuerventil (34) die Verbindungsleitung (111) öffnet, wenn in dem Kühlmodus des Fahrzeuges das Batteriemodul (B) durch das Kältemittel gekühlt wird, und das integrierte Steuerventil (34) die mit dem Wärmetauscher (110) verbundene Verbindungsleitung (111) schließt, wenn in dem Kühlmodus des Fahrzeuges das Kühlen des Batteriemoduls (B) nicht erforderlich ist.
  17. Wärmepumpensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, ferner aufweisend: eine zweite Wasserpumpe (103), die in der Batteriekühlmittelleitung (101) zwischen dem Wärmetauscher (110) und dem Batteriemodul (B) angeordnet ist; und eine Heizung (105), die in der Batteriekühlmittelleitung (101) zwischen dem Batteriemodul (B) und dem Wärmtauscher (110) angeordnet ist, wobei die Heizung (105) eingeschaltet ist, während eine Temperatur des Batteriemoduls (B) erhöht ist, um zu veranlassen, dass das in der Batteriekühlmittelleitung (101) zirkulierende Kühlmittel erwärmt wird, um in das Batteriemodul (B) zu strömen.
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