EP2744675A1 - Heating/cooling device and method for operating a heating/cooling device - Google Patents

Heating/cooling device and method for operating a heating/cooling device

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Publication number
EP2744675A1
EP2744675A1 EP12743360.5A EP12743360A EP2744675A1 EP 2744675 A1 EP2744675 A1 EP 2744675A1 EP 12743360 A EP12743360 A EP 12743360A EP 2744675 A1 EP2744675 A1 EP 2744675A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
liquid
refrigerant circuit
heating
cooperates
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12743360.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tilo SCHÄFER
Stefan Schüssler
Uwe Becker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Magna Powertrain Bad Homburg GmbH
Original Assignee
Magna Powertrain Bad Homburg GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from PCT/DE2011/001619 external-priority patent/WO2012075975A1/en
Application filed by Magna Powertrain Bad Homburg GmbH filed Critical Magna Powertrain Bad Homburg GmbH
Publication of EP2744675A1 publication Critical patent/EP2744675A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
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Definitions

  • the invention relates to a heating / cooling device according to the preamble of claim 1 and a method for operating a heating / cooling device according to the preamble of claim 7.
  • Heating / cooling devices and methods for their operation are known. Heating / cooling devices are used in particular in vehicles in order to bring the internal temperature of a passenger compartment to a comfortable level, preferably to regulate it to a predetermined temperature. In this case, a separate heating and a separate cooling device is typically provided, which are activated or deactivated separately from each other as needed.
  • the cooling device comprises a refrigerant circuit which comprises a compressor, a gas cooler, an evaporator and an expansion valve arranged between the gas cooler and the evaporator. In particular, in the gas cooler and the compressor heat is released, which is discharged in known devices as waste heat, without being used to heat the passenger compartment.
  • the object of the invention is therefore to provide a heating / cooling device for vehicles in which the possible heat sources and heat sinks of the vehicle, in particular of an electric vehicle, are connected in such a way that they can be optimally utilized, resulting in considerable synergy effects and energy savings can be realized.
  • a heating / cooling device is provided with the features of claim 1.
  • the gas cooler with a first liquid refrigerant circuit and the evaporator cooperates with a second liquid-refrigerant circuit, wherein an indoor heat exchanger is the first or the second liquid-refrigerant circuit can be assigned, and wherein an outside air heat exchanger can be assigned to the first or the second liquid coolant circuit. Due to the fact that the two heat exchangers can each be assigned to the first or the second liquid coolant circuit, the various heat sources and heat sinks of the vehicle can be connected to one another and therefore optima! available.
  • a heating / cooling device is preferred in which, in a heating mode, the first liquid-refrigerant circuit interacts with the interior heat exchanger and the second liquid-refrigerant circuit interacts with the outside air heat exchanger.
  • the outdoor air heat exchanger is used as a heat source for heating operation. He is thus deprived of heat.
  • the first liquid refrigerant circuit preferably cooperates with both the indoor heat exchanger and the outdoor air heat exchanger.
  • the outdoor air heat exchanger is connected as a heat sink and can be de-iced.
  • the first liquid-coolant circuit preferably interacts with the outside-air heat exchanger and the second liquid-coolant circuit with the interior heat exchanger.
  • the evaporator can then be used as a heat sink to cool the interior.
  • the first liquid-refrigerant circuit cooperates with a valve device, by means of which the liquid coolant can be supplied to the interior heat exchanger, the outside air heat exchanger or both, depending on the operating mode.
  • the second liquid-coolant circuit preferably cooperates with a valve device, by means of which the liquid coolant can be supplied to the outside air heat exchanger, the interior heat exchanger or none of the heat exchangers, depending on the operating mode.
  • the compressor In the heating mode and in the cooling mode, the compressor is preferably associated with the liquid coolant circuit which cooperates with the outside air heat exchanger. As a result, in particular during cooling operation, its operating heat can be dissipated. In heating operation, the waste heat of the compressor is preferably included in the heating power supplied to the indoor heat exchanger.
  • a heating / cooling device is also preferred, in which the first or the second liquid-coolant circuit cooperates with a third liquid-coolant circuit. This serves for Temperature control of an electrical storage element. This can be an accumulator and / or a battery, in particular for supplying an electrical drive of the vehicle with electrical power. Since the electrical storage element reacts very sensitively to temperature changes, it makes sense to temper it or to keep its temperature as constant as possible in an optimum range.
  • a heating / cooling device is preferred in which an electric motor of the vehicle can be assigned to the first or the second liquid-coolant circuit, so that it acts in particular as a heat source or possibly as a heat sink.
  • the electric motor is therefore preferably included as a heat-releasing or optionally also heat-absorbing element in the temperature budget of the heating / cooling device.
  • a heating / cooling device is also preferred, in which the interior heat exchanger has a first interior heat exchanger element and a second interior heat exchanger element. In this case, the first heat exchanger element in the heating mode and in a dehumidifying operation is assigned to the first liquid-coolant circuit and accordingly cooperates therewith. In the cooling mode, the first indoor heat exchanger element does not cooperate with any of the liquid-refrigerant circuits.
  • the second indoor heat exchanger element cooperates in the dehumidifying operation and in the cooling operation with the second liquid-refrigerant circuit. In the heating operation, the second indoor heat exchanger element does not cooperate with any of the liquid-refrigerant circuits.
  • the division of the interior heat exchanger in a first and a second Interior heat exchanger element mainly serves to be able to realize a dehumidifying operation. In this mode, air flowing into the passenger cabin from outside via the indoor heat exchanger is dehumidified by cooling through the second indoor heat exchanger member and then heated by the first indoor heat exchanger member.
  • the second interior heat exchanger element is preferably arranged in front of the first interior heat exchanger element, so that the inflowing air is first dehumidified and then heated.
  • This function is useful, especially in the cold season, to ensure efficient de-icing of the windscreen or an efficient protection against fogging of the windows, in particular the windscreen. It can be seen that, in the dehumidifying operation, both interior heat exchanger elements are active: the incoming air is cooled and thereby dehumidified by the cold liquid coolant of the second liquid coolant circuit flowing in the second interior heat exchanger element it is heated by the hot fluid coolant of the first fluid coolant circuit flowing in the first indoor heat exchanger element.
  • the functions of heating in heating mode on the one hand and cooling in cooling mode are divided between the two interior heat exchanger elements.
  • the pure heating mode only the first interior heat exchanger element of liquid coolant is flowed through by interacting with the first liquid coolant circuit.
  • the second indoor heat exchanger element is while inactive.
  • cooling mode by contrast, only the second interior heat exchanger element of liquid coolant flows through, wherein it interacts with the second liquid coolant circuit.
  • the first indoor heat exchanger element is then inactive.
  • the indoor heat exchanger is associated with both the first and second fluid coolant circuits.
  • the outside air heat exchanger is assigned to the second liquid coolant circuit in the dehumidifying operation.
  • a heating / cooling device is preferred, in which by the valve means, which cooperates with the second liquid-refrigerant circuit, liquid coolant in the dehumidifying operation, both the outside air heat exchanger and the indoor heat exchanger can be fed.
  • the liquid coolant can be supplied to the second interior heat exchanger element.
  • Both the outdoor air heat exchanger and the second interior heat exchanger element act as a heat source, so they heat is absorbed and supplied to the second liquid-refrigerant circuit and thus ultimately the refrigerant circuit.
  • the incoming air in the interior of the vehicle during dehumidification removed heat is supplied via the second indoor heat exchanger element and the second refrigerant circuit to the refrigerant circuit, where they ultimately fed via the gas cooler in turn the first liquid-refrigerant circuit is so that it is available for heating the incoming air in the first indoor heat exchanger element.
  • the heating / cooling device is therefore particularly effective and economical, because the extracted during dehumidification of the incoming air heat not discharged, but ultimately used for heating the interior.
  • the object of the invention is also to provide a method for operating a heating / cooling device according to one of claims 1 to 6, by which existing in the vehicle heat sources and heat sinks are interconnected so that they can be used optimally.
  • the outside air heat exchanger is assigned to the second liquid-refrigerant circuit as a heat source. This can - as already described - ice. Therefore, in a defrosting operation, the outside air heat exchanger is assigned to the first liquid refrigerant circuit as a heat sink. This makes it possible to defrost the outdoor air heat exchanger. In a cooling mode, the outdoor air heat exchanger is assigned to the first liquid-refrigerant circuit as a heat sink. In this way, in particular, the heat released in the gas cooler can be dissipated.
  • a method is preferred in which, in the defrosting operation, the electric motor is assigned to the second liquid-coolant circuit as the heat source.
  • the waste heat of the electric motor is then available and is included in the heating power supplied to the indoor heat exchanger.
  • the heating / cooling device is switched to the de-icing mode when icing of the outdoor air heat exchanger is detected. This is preferably detected by detecting a decrease in its capacity as a heat source.
  • an icing of the outdoor air heat exchanger is determined as follows:
  • the outdoor air heat exchanger cooperates with the second liquid refrigerant circuit as a heat source.
  • a first temporal temperature gradient is detected.
  • An alternative heat source preferably the electric motor, cooperates with the second liquid coolant circuit.
  • a second temporal temperature gradient is recorded.
  • the detected temperature gradients are compared, and icing of the outdoor air heat exchanger is detected when the first temperature gradient is steeper than the second temperature gradient.
  • the steeper course of the first gradient indicates that when the outdoor air heat exchanger is used as the heat source, the measured temperature drops faster because heat can not be absorbed quickly enough from the environment due to the insulating ice layer.
  • the de-icing operation is switched when the corresponding steeper gradient is detected.
  • measuring sensors which are used anyway for controlling the heating / cooling device. These may be associated with the liquid-refrigerant circuit or the refrigerant circuit.
  • measuring probes which are provided relatively close, preferably directly to the two heat sources investigated. As a result, their behavior can be determined very accurately.
  • the sensors are attached directly to the heat sources, it is possible to use both gradients, preferably simultaneously or parallel to one another, ie For example, temporally overlapping - to capture, while both heat sources are associated with the second liquid-refrigerant circuit.
  • At least the outside air heat exchanger is taken out of the second liquid refrigerant circuit when the temperature gradient of the alternative heat source is detected.
  • the gradients are then measured successively.
  • only that heat source is assigned to the second liquid-coolant circuit for which the temperature gradient is currently being measured. It is thus possible to measure the first and second temperature gradients successively or simultaneously or in parallel, for example overlapping in time.
  • a method is preferred in which icing of the outside air heat exchanger is determined by at least one sensor, preferably an optical sensor.
  • the optical sensor is arranged so that it can detect an ice layer on the outside air heat exchanger immediately.
  • the sensor may be provided alternatively or in addition to an evaluation of the temperature gradient.
  • a method is preferred, which is characterized in that in a dehumidifying operation, a first interior heat exchanger element of the indoor heat exchanger is assigned to the first liquid-refrigerant circuit as a heat sink, wherein at the same time a second interior heat exchanger element of the interior Heat exchanger is assigned to the second liquid coolant circuit as a heat source.
  • air flowing into the interior of the motor vehicle via the interior heat exchanger can first be used with the aid of the second air intake. cooled and thus dehumidified, wherein it is then heated by means of the first indoor heat exchanger element.
  • the heat taken from the incoming air in the second interior heat exchanger element and in particular the heat of condensation of the moisture removed from the air is the second liquid coolant circuit and thus ultimately fed via the evaporator to the refrigerant circuit, it is then in the gas cooler first liquid refrigerant circuit, where it is used via the first indoor heat exchanger element for heating the air flowing into the interior space.
  • the method enables a particularly efficient, energy-saving operation of the heating / cooling device.
  • Figure 1 is a schematic representation of the liquid-refrigerant circuits of an embodiment of a heating / cooling device in a first operating state
  • Figure 2 shows the embodiment of Figure 1 in a second
  • Figure 3 shows the embodiment of Figure 1 in a third
  • FIG. 4 shows the exemplary embodiment according to FIG. 1 in a fourth operating state
  • Figure 5 shows the embodiment of Figure 1 in a fifth
  • Figure 6 is a schematic representation of the liquid-refrigerant circuits of another embodiment of a heating / cooling device in a sixth operating state, and
  • FIG. 7 shows the embodiment of Figure 5 in the third
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the liquid coolant circuits of an embodiment of a heating / cooling device in an operating condition in which the interior of a motor vehicle is heated and preferably an electrical storage element is cooled.
  • the refrigerant circuit of the cooling device encompassed by the heating / cooling device.
  • This comprises a compressor 3, a gas cooler 5 and an evaporator 7, wherein between the gas cooler 5 and the evaporator 7, an expansion valve is arranged.
  • the refrigerant used is preferably carbon dioxide or another common refrigerant.
  • the refrigerant circuit preferably has an internal heat exchanger in which refrigerant is present under heat exchange. is conducted in countercurrent, preferably, with cold refrigerant from the evaporator 7 to the compressor 3 and at the same time warm refrigerant flows from the gas cooler 5 to the expansion valve. These refrigerant flows exchange heat with each other, so that the refrigerant flowing from the evaporator 7 to the compressor 3 receives heat from the refrigerant flowing from the gas cooler 5 to the expansion valve. This increases in a conventional manner the efficiency of the heating / cooling device.
  • the liquid-coolant circuits shown in FIG. 1 preferably comprise water and glycol, in particular a water-glycol mixture, as the liquid coolant.
  • Other liquid coolants are possible.
  • the gas cooler 5 interacts with a first liquid-refrigerant circuit 9 shown here in a high-dashed line, and the evaporator 7 cooperates with a second liquid-refrigerant circuit 11 illustrated here in dot-dash lines.
  • the heating / cooling device comprises an interior heat exchanger 17, preferably flowed through by air, which can be assigned to the first or the second liquid-coolant circuit 9, 11. It also comprises a preferably flowed through by air outside air heat exchanger 19, which is also the first or the second liquid-refrigerant circuit 9, 1 1 can be assigned.
  • a valve device which cooperates with the first liquid coolant circuit 9 such that the liquid coolant can be supplied to the indoor heat exchanger 17, the outdoor air heat exchanger 19 or both, depending on the operating mode.
  • a valve device is provided which cooperates with the second liquid coolant circuit 11 so that the liquid coolant can be supplied to the outside air heat exchanger 19, the interior heat exchanger 17 or none of the heat exchangers, depending on the operating mode.
  • valve device or the valve devices preferably comprise at least one valve, more preferably a plurality of valves.
  • various switching and switching valves are provided, which together form a valve device which provides the described functionality.
  • the number and type as well as the arrangement of the valves may vary. It is essential that the functionality explained in connection with the present exemplary embodiment is ensured.
  • the refrigerant is compressed in the compressor 3, whereby it heats up strongly. It reaches the gas cooler 5, where it gives off a large part of the heat absorbed in the compressor 3 to the liquid coolant.
  • an intermediate heat exchanger is arranged behind the gas cooler, where the refrigerant gives off heat to refrigerant flowing back to the compressor 3. From there, the compressed and pre-cooled refrigerant reaches an expansion valve, where it is released. It cools down strongly. It continues to flow to the evaporator 7, where it receives heat from the liquid coolant. From there, it preferably flows via the intermediate heat exchanger, where it receives additional heat from the refrigerant coming from the gas cooler 5, back to the compressor 3.
  • an expansion tank or tank for the refrigerant is provided behind the evaporator.
  • the fluid flowing to the pump 13 has absorbed heat from the hot, compressed refrigerant. Therefore, the hottest point of the heating / cooling device is quasi - seen in the flow direction - behind the gas cooler 5 and in front of the pump 13. From this, the liquid coolant is conveyed to a switching valve 21, which - like all the switching valves mentioned below - a Unmarked connection and two connections, one of which is marked A and the other B. In heating mode, the connection between the not marked connection and the connection marked A is enabled, while the connection B is blocked.
  • two switching states can be realized in the switching valves, wherein one of the marked terminals is connected to the non-identified terminal in the switching states, while the third terminal is blocked. At least with some switching valves, it is preferably possible also to connect the terminals marked A and B, while the unmarked connection is blocked. These valves then have three switching states. It can also be provided, at least for some valves, that all connections can be blocked.
  • the liquid coolant passes from the switching valve 21 to the indoor heat exchanger 17, where it at least partially transfers its heat to the passenger compartment, preferably to an air stream flowing to the passenger compartment. It continues to flow to a switching valve 23, the unmarked terminal is connected to the terminal A. The connection marked B is disabled. The liquid refrigerant therefore flows from the valve 23 back to the gas cooler 5, where it in turn receives heat from the compressed, hot refrigerant.
  • the liquid coolant in the second liquid coolant circuit 11 flows from the evaporator 7 via the pump 15 to a switching valve 25. It has given off heat in the evaporator 7 to the expanded, cold refrigerant. The coldest point of the heating / cooling device is therefore quasi - seen in the flow direction - behind the evaporator 7 and in front of the pump 5.
  • the unmarked terminal is connected to terminal A while terminal B is off.
  • the liquid coolant therefore continues to flow to a change-over valve 27 whose port A is connected to the unlabeled port while port B is locked. From there, the liquid coolant flows through the outside air heat exchanger 19 to a switching valve 29. Since the liquid coolant is colder here than an outside temperature, it absorbs heat in the outside air heat exchanger 19 from the environment. This therefore acts as a heat source.
  • the unmarked connection of the switching valve 29 is connected to the terminal A.
  • the liquid coolant continues to flow to a node a, where it is preferably divided into a liquid cooling jacket of an electric motor 31 and / or a control device 33, which serves to drive the electric motor 31.
  • the liquid coolant may flow only to the electric motor 31 or only to the controller 33.
  • the control device 33 is preferably designed as a pulse inverter (inverter).
  • the liquid coolant preferably absorbs waste heat from the electric motor 31 and / or the control device 33, these elements therefore acting as heat sources in the illustrated operating state.
  • the electric motor 31 and the control device 33 with respect to the liquid-refrigerant flow not - as shown in Figure 1 - parallel, but in series, that are arranged one behind the other.
  • the controller 33 is provided upstream of the electric motor 31;
  • the liquid coolant therefore preferably flows first through the liquid cooling jacket of the control device 33 and then through the electric motor 31.
  • the preferably divided streams of liquid coolant are brought together again. From there, this flows to a liquid cooling jacket of the compressor 3, which also acts as a heat source, so that the liquid coolant absorbs its waste heat. It then arrives at a change-over valve 35 whose connection A is connected to the connection not marked, while the connection B is blocked. From there, the coolant flows back to the evaporator. 7
  • the cold liquid refrigerant coming from the evaporator 7 absorbs ambient heat in the outside air heat exchanger 19 during heating operation.
  • the coolant is supplied to the evaporator 7 again, where it gives off heat to the refrigerant of the refrigerant circuit, not shown.
  • This passes correspondingly preheated to the compressor 3. It has therefore absorbed heat that has been withdrawn from the environment by the outdoor air heat exchanger 19.
  • the refrigerant is further heated in the compressor 3 and supplied to the gas cooler 5, where it delivers at least a portion of its heat to the liquid coolant in the first liquid coolant circuit 9.
  • the heat extracted from the environment by the outside air heat exchanger 19 is therefore ultimately also available to the interior heat exchanger 17 for heating the interior space.
  • the heating / cooling device realizes a heat pump, which promotes heat from the comparatively cool outside air heat exchanger 19 to the comparatively warm interior heat exchanger 17 by supplying mechanical work in the compressor 3. Since the outside air heat exchanger 19 heat is removed, especially in the cold season by moisture, rain water, water spray, snow or other sources of moisture on the surface of an ice layer. This increasingly acts as an insulating layer, so that the outdoor air heat exchanger 19 can no longer function efficiently as a heat source. Therefore, a defrosting operation is preferably provided to remove the ice sheet from the outdoor air heat exchanger 19. This will be explained in connection with FIG.
  • a third liquid-refrigerant circuit 37 is shown in small scale liert, which cooperates either with the first or the second liquid-refrigerant circuit 9, 11 to temper an electrical storage element 39.
  • the electrical storage element 39 is cooled.
  • a change-over valve 41 is provided, the terminal A of which is connected to the unmarked terminal, while the terminal B is blocked. Therefore, cold liquid refrigerant is branched off from the liquid-refrigerant circuit 1 1 in a node c and supplied to the third liquid-refrigerant circuit 37. It passes from there to a controllable valve 43, which is controlled by a controller 45.
  • a temperature sensor 47 which detects the temperature in an inner liquid-refrigerant circuit, which flows around the electrical storage medium 39.
  • This is formed by a bypass 49, in which a pump 51 is provided, which promotes the emerging from the electric storage element 39 liquid coolant back to a coolant inlet preferably a liquid cooling jacket of the electrical storage element 39.
  • a switching valve 53 Downstream of the electrical storage element 39 and also downstream of a branch of the bypass 49, a switching valve 53 is provided, the unmarked terminal is connected in the illustrated operating state to the terminal A, while the terminal B is locked. From there, the liquid coolant reaches a node d, where it is again supplied to the second liquid-refrigerant circuit 1 1 and flows back to the evaporator 7.
  • the regulator 45 controls the variable valve 43 so that a liquid-refrigerant amount is supplied to the liquid refrigerant circulated by the pump 51 through the bypass 49, which is capable of substantially increasing the temperature in the inner circuit at a predetermined value hold.
  • the pump 51 is preferably always in operation and keeps the inner circuit running. Since the liquid coolant is substantially incompressible, preferably from the switching valve 53, an amount of the same, which corresponds to the amount supplied via the valve 43.
  • the controller 45 also controls the switching valve 53, so that the outflowing from the inner circuit liquid-refrigerant amount is regulated. In this case, it is particularly effectively possible to keep the temperature in the inner circuit constant.
  • the switching valve 53 is switched depending on the operating mode of the heating-cooling device and not regulated.
  • the outdoor air heat exchanger 19 ices under certain conditions when he as a heat source in the Heating operation of the heating / cooling device is included.
  • the heating / cooling device preferably switches over to a defrosting operation.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the liquid coolant circuits of the embodiment of the heating / cooling device according to Figure 1 in the deicing operation. Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description. For the sake of simplicity, only the features deviating from the operating state according to FIG. 1 will be addressed below.
  • the port A is locked, while the unmarked port is connected to the port B.
  • the warm liquid coolant flowing in from the gas cooler 5 via the interior heat exchanger 17 in the first liquid coolant circuit 9 is therefore not directed by the changeover valve 23 back to the gas cooler 5 but to the changeover valve 27. From there it flows through the outside air heat exchanger 19 to the switching valve 29. Its port A is blocked and the port B is connected to the unmarked port. The liquid coolant can thus flow back from the switching valve 29 to the gas cooler 5.
  • the port A is blocked and the port B is connected to the port not marked. Therefore, no cold liquid coolant of the second liquid-refrigerant circuit 1 1 from the evaporator 7 to the outside air Pass heat exchanger 19. Instead, the liquid coolant flows directly from the switching valve 25 to the node a.
  • the outdoor air heat exchanger 19 is assigned to the first liquid coolant circuit 9 as a heat sink in the defrost mode. It is de-iced by the warm liquid coolant.
  • the second liquid coolant circuit 1 1 must be assigned or assigned an alternative heat source accordingly.
  • This is preferably the electric motor 31.
  • the control device 33 is preferably also included as a heat source in the second liquid-coolant circuit 11.
  • the compressor 3 is a heat source.
  • the following can be seen: If the vehicle is standing or driving slowly, there is a comparatively low risk of icing on the outside air heat exchanger 19, because at least a small amount of spray water can reach its surface. In this case, therefore, the outdoor air heat exchanger 19 in the heating mode can be readily included as a heat source in the second liquid-refrigerant circuit 1 1. On the other hand, if the vehicle drives quickly, there is an increased risk of icing, so that it may be necessary to switch to the de-icing mode. At the same time, high power is required by the electric motor 31, so that correspondingly large losses occur in the form of waste heat. Therefore, it can be easily incorporated as a heat source in the second liquid-refrigerant circuit 1 1.
  • the electric motor 31 is cooled while it is deprived of heat. Its temperature drops only slightly, because it has a very high heat capacity. In particular, it preferably comprises a liquid-cooling jacket with a large volume. The electric motor 31 does not have to have a high temperature in order to operate efficiently. Its efficiency is high even at low temperature. Overall, therefore, there are no concerns in any operating state to include the electric motor 31 as a heat source in the second coolant circuit 11.
  • the electric motor 31 is associated with the second liquid coolant circuit 1 1 as a heat source both in heating mode and in the defrost mode.
  • the defrost mode only the outside air heat exchanger 19 is taken out of the liquid-refrigerant circuit 11 as an additional heat source and assigned to the first liquid-refrigerant circuit 9 as a heat sink.
  • This procedure is readily encompassed by the formulation that the electric motor 31 and / or an alternative heat source is assigned to the second liquid-coolant circuit 11.
  • the alternative heat source does not necessarily have to be reassigned to the second liquid coolant circuit 11, but rather the formulation comprises an embodiment in which the alternative heat source remains associated with the circuit.
  • a sensor that can directly detect icing of the outdoor air heat exchanger 19.
  • an optical sensor is used.
  • icing of the outdoor air heat exchanger 19 is preferably detected alternatively or additionally via a decrease in its capacity as a heat source.
  • the outside air heat exchanger 19 cooperates with the second liquid coolant circuit 1 1 as a heat source. In doing so, a first temporal temperature gradient is detected.
  • the outside air heat exchanger 19 is removed from the second liquid coolant circuit 1 1 after a preferably predetermined measurement time, and it is detected a second temporal temperature gradient, wherein an alternative heat source, preferably the electric motor 31, with the second liquid-refrigerant circuit 1 1 cooperates.
  • the alternative heat source is either assigned to the second liquid-coolant circuit 11 or remains assigned to it. Again, preferably after a predetermined measuring time, the temperature gradients thus detected are compared with each other.
  • the heat source cooperates with the second liquid-coolant circuit 1, for which a temperature gradient is to be detected.
  • the heat sources are preferably assigned to the circuit prior to the measurement of the corresponding temperature gradient and optionally removed from the circuit after the measurement. The temperature gradients are then measured successively.
  • at least the alternative heat source for example the electric motor 31, to be used during the detection. Solution of both temperature gradients with the liquid coolant circuit 1 cooperates.
  • sensors are used to detect the temperature gradient, which are already included in the heating / cooling device.
  • This can be, for example, a temperature sensor in the passenger compartment.
  • temperature sensors directly on the outside air heat exchanger 19 and the alternative heat source, preferably the electric motor 31.
  • the method can already be switched during the detection of the second temperature gradient in the de-icing.
  • the outside air heat exchanger 19 is thus already assigned to the first liquid-refrigerant circuit 9, while the temperature gradient for the alternative heat source is detected. After comparing the temperature gradients, either the de-icing operation can then be continued or aborted.
  • the electric motor 31 Due to its high heat capacity, the electric motor 31 typically exhibits a slightly steep temperature gradient, that is to say that its temperature during use as a heat source drops only slowly over time.
  • the course of the temperature gradient of the outdoor air heat exchanger 19 is dependent on its degree of icing. The thicker the insulating ice layer is formed, the more less heat can be supplied per unit time from the outside of the outdoor air heat exchanger 19. Accordingly, its temperature during use as a heat source decreases more rapidly the more the icing has progressed. Therefore, icing of the outdoor air heat exchanger 19 can be detected if its temperature gradient is steeper than the temperature gradient of the alternative heat source or the electric motor 31. In this case, the system switches to the de-icing mode.
  • the same method can be used to determine a sufficient defrosting of the outdoor air heat exchanger 19, except that this can be switched from the defrosting operation back to the heating mode when the temperature gradient of the outdoor air heat exchanger 19 is less steep than the temperature gradient of the alternative heat source or of the electric motor 31.
  • both the interior heat exchanger 17 and the outside air heat exchanger 19 are assigned to the first liquid coolant circuit 9 as heat sinks. So it can also heated the passenger compartment and the outdoor air heat exchanger 19 are de-iced. Since the defrosting the second liquid-refrigerant circuit 1 1 a alternative heat source, preferably the electric motor 31, is available, does not reduce the power available for heating the passenger compartment available. The de-icing can thus take place without negatively affecting the occupants of the vehicle.
  • FIG 3 shows a schematic representation of the liquid coolant circuits of the embodiment of the heating / cooling device in the cooling mode. Identical and functionally identical elements are provided with the same reference symbols, so that reference is made to the preceding description. Also in this case, only the differences that result in comparison to the operating mode shown in Figure 1 will be described.
  • the unmarked connection is connected to the connection B during cooling operation, while the connection A is blocked.
  • the liquid coolant is thus conveyed by the pump 13 from the gas cooler 5 to the switching valve 35, whose terminal B is connected to the unmarked terminal. Port A is blocked.
  • the hot, coming from the gas cooler 5 liquid coolant of the first liquid-refrigerant circuit 9 enters the liquid cooling jacket of the compressor 3 and flows from this further via the node b to the liquid cooling jacket of the electric motor 31 and preferably also In the node a, the flows preferably reconnect, and the liquid coolant flows through the valve 29 whose port B is blocked while the port A is connected to the unmarked port, to the outside air. From there it reaches the switching valve 27, whose connection B is connected to the unmarked port while port A is disabled. It therefore flows back to the gas cooler 5.
  • the outside air heat exchanger 19 is included here as a heat sink in the first liquid coolant circuit 9.
  • hot liquid coolant also absorbs the waste heat of the compressor 3.
  • the liquid coolant in the outside air heat exchanger 19 at least partially releases the absorbed heat to the environment before it flows back to the gas cooler 5.
  • the compressor 3 is assigned to the liquid-coolant circuit 9, 11, which cooperates with the outside-air heat exchanger 19, both in the heating mode and in the cooling mode.
  • the operating heat of the compressor 3, insofar as it is not included in the heating power for the passenger compartment, can be dissipated via the outside air heat exchanger 19 in each operating state.
  • the second liquid-coolant circuit 11 the following appears in the cooling mode:
  • the liquid coolant coming from the evaporator 7 is conveyed by the pump 15 to the switching valve 25 whose port A is connected to the unmarked port. It flows from there to the switching valve 23, because the port A of the switching valve 27 is locked. In the switching valve 23, the port B is connected to the unmarked port. so that the liquid refrigerant flows over the indoor heat exchanger 17.
  • the cold liquid coolant takes heat from the interior, that is, the passenger compartment, and cools it so.
  • the port A of the change-over valve 21 is locked, the liquid coolant reaches a switching valve 55 which is closed in the heating and defrosting operation but open in the cooling operation. From here, the liquid coolant flows via a node e back to the evaporator 7.
  • the coolant flows, which come from the switching valve 55 on the one hand and from the node d on the other hand, when the electrical storage element 39 is cooled.
  • no coolant reaches from the node d to the node e when the electric storage element 39 is heated. In this case, namely, the connection A of the switching valve 53 is blocked.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the Fiüsstechniks- coolant circuits of an embodiment of a heating / cooling device in the heating mode, wherein at the same time the electric storage element is heated. Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description. Also with respect to Figure 4, only the differences are explained, which result in comparison to the operating state shown in Figure 1.
  • the heating operation shown in FIG. 4 essentially corresponds to the switching state illustrated in FIG.
  • the indoor heat exchanger 17 is associated with the first liquid-refrigerant circuit 9 as a heat sink.
  • the outdoor air heat exchanger 19 is associated with the second liquid-refrigerant circuit 11 as a heat source.
  • the first and the second liquid-coolant circuit 9, 11 run as described in connection with FIG.
  • the electrical storage element 39 is not cooled in the operating state according to FIG. 4, but is heated.
  • the terminal B is connected to the unmarked terminal, while the terminal A is locked.
  • hot liquid coolant which has already delivered heat to the passenger compartment in the interior heat exchanger 17, flows via a node f to the switching valve 41 and from there to the controllable valve 43.
  • the regulator 45 which thus supplies to the internal circuit formed by the pump 51 and the bypass 49 around the electric storage element 39 an amount of warm liquid coolant suitable for controlling the temperature in the internal circuit and thus also keeping the temperature of the electric storage element 39 constant.
  • the temperature of the electrical storage element 39 is preferably set at a predetermined value.
  • the port B is connected to the unmarked port while the port A is blocked. Coolant therefore flows via the port B to a node g where it is combined with the liquid-refrigerant flow from the indoor heat exchanger 17 and flows back to the gas cooler 5.
  • the third liquid-refrigerant circuit 37 interacts with the first liquid-refrigerant circuit 9. He is connected to this almost like a bypass in parallel. Warm liquid coolant is taken from the first liquid-coolant circuit 9 for a temperature control of the electrical storage element 39 at the node f and finally fed back to the node g.
  • the electric storage element 39 acts as a heat sink.
  • the third liquid-coolant circuit 37 interacts with the second liquid-coolant circuit 11. He is connected to this almost like a bypass in parallel. Cold liquid refrigerant is taken from the second liquid refrigerant circuit 11 at the node c and fed back to it at the node d.
  • the electric storage element 39 acts as a heat source.
  • the node f is preferably arranged behind the interior heat exchanger 17, as seen in the flow direction.
  • the liquid coolant has already given off heat to the passenger compartment.
  • the electrical storage element 39 is therefore not directly with the coming of the gas cooler 5, hot liquid coolant but exposed to a lowered temperature compared to this. This is useful because the electrical storage element 39 is sensitive to temperature and in particular should not be operated at too high a temperature.
  • the node f - to be arranged in the flow direction - in front of the indoor heat exchanger 17, in particular when the supply of the liquid coolant to the electric storage element 39 via the controllable valve 43 is controlled by the controller 45. Even with this rule can namely be avoided that the electrical storage element 39 is acted upon with too hot liquid coolant.
  • Figure 5 shows a schematic representation of the liquid coolant circuits of the embodiment of a heating / cooling device in a passive operation. Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description.
  • the refrigerant circuit of the heating / cooling device is deactivated, that is, in particular the compressor 3 is switched off. At the same time, preferably, the refrigerant circuit, not shown, comes to a standstill.
  • the second liquid-coolant circuit 1 in particular the pump 15 is deactivated. This then preferably represents a sufficiently large flow resistance, in particular for optionally flowing against its conveying direction liquid coolant. Accordingly, the Strö- in the second liquid-refrigerant circuit 11 to stop.
  • the first liquid-refrigerant circuit 9 and in particular the pump 13 are active. Therefore, liquid refrigerant flows from the gas cooler 5 via the pump 13 to the switching valve 21. However, since the compressor 3 is deactivated, the liquid refrigerant does not absorb heat in the gas cooler 5. In this respect, this preferably acts as a passive element, ie it is neither a heat source nor a heat sink for the first liquid-coolant circuit 9.
  • the terminal A is connected to the unmarked terminal while the terminal B is off.
  • the liquid refrigerant therefore continues to flow to a node h formed in the present operating state because the switching valve 55 is opened.
  • the liquid refrigerant flows to the switching valve 35 whose port A is connected to the unlabeled port while the port B is locked.
  • the liquid coolant continues to flow to the liquid cooling jacket of the deactivated and remote passive compressor 3, from which it preferably passes via the node b to the liquid cooling jacket of the electric motor 31 and / or that of the control device 33.
  • the branched coolant streams rejoin downstream of these elements again in node a. From there flows the cooling center!
  • the outside air heat exchanger 19 is associated with the first liquid coolant circuit 9. Waste heat of the electric motor 31 and / or the control device 33 is discharged via the outside air heat exchanger 19 to the environment.
  • the passive operation in the fall and spring can be used when the outside temperature on the one hand is not so hot that the outdoor air heat exchanger 19 would act as a heat source or that in the cooling mode of the heating / cooling device would have to be switched, on the other hand not is so cold that in the heating mode of the heating / cooling device would have to be switched.
  • the interior heat exchanger 17 is associated with the first liquid coolant circuit 9. However, it is - seen in the flow direction - arranged behind the node h. From it, liquid refrigerant flows to the switching valve 41. This is fed to the third liquid-refrigerant circuit 37 because the port B of the switching valve 41 is connected to the unlabeled port while the port A is locked.
  • the third liquid-coolant circuit 37 thus interacts here with the first liquid-coolant circuit 9.
  • the mode of operation of the third fluid-coolant circuit 37 or the temperature control of the electrical storage element 39 identical to the already described operation.
  • the unmarked connection is connected to the connection A, so that the liquid coolant is supplied again via the node d to the first liquid / coolant circuit 9 and from there to the changeover valve 35.
  • the electric storage element 39 is preferably cooled. Its waste heat is released via the outside air heat exchanger 19.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a heating / cooling device in a dehumidifying operation.
  • the liquid-coolant Kreisiäufe shown schematically.
  • the refrigerant circuit is not shown.
  • not all valves and lines of the liquid-refrigerant circuits are shown.
  • all operating states or operating modes that were previously described in connection with FIGS. 1 to 5 can be realized.
  • the same and functionally identical elements are also provided with the same reference numerals, so that reference is made in this respect to the preceding description. Since the functionality of the exemplary embodiment according to FIG. 6 otherwise corresponds to the exemplary embodiment illustrated in FIGS.
  • the interior heat exchanger 17 has a first interior heat exchanger element 17 'and a second interior heat exchanger element 17 ", which are preferably designed as air-liquid heat exchangers through which air flows.
  • the liquid refrigerant in the first liquid-refrigerant circuit 9 is conveyed by the pump 13 from the gas cooler 5 to the switching valve 21 where the unmarked port is connected to the port A. Port B is locked.
  • the liquid coolant heated in the gas cooler thus flows via the connection A of the changeover valve 21 to the interior heat exchanger 17 and there in particular through the first interior heat exchanger element 17 'to the changeover valve 23.
  • the unmarked connection to the connection A is connected while port B is disabled.
  • the liquid coolant therefore flows back to the gas cooler 5 via the node g.
  • the dehumidifying operation corresponds to the heating operation when heat is taken from the gas cooler 5 by the first liquid coolant circuit 9, which is the interior heat exchanger 17, here the first interior -Wärme (2004)- element 17 'is supplied for heating the interior.
  • the pump 15 conveys in the second liquid coolant circuit 1 1 cold liquid coolant from the evaporator 7 via a in the embodiment shown in Figure 6 from there, the liquid coolant flows to an additionally provided change-over valve 57, from which a port marked A is connected to an unmarked port while a port indicated by B is blocked, from here the liquid coolant flows via a node k to the switching valve 27, where the port marked A is connected to the port not shown, while the port indicated by B is The liquid coolant then flows through the outer space heat exchanger 19 in a manner already described in connection with FIG.
  • the second indoor heat exchanger element 17 " is passed through by cold liquid refrigerant of the second liquid refrigerant circuit 11, while the first indoor heat exchanger element 17 'is replaced by warm liquid refrigerant of the first liquid refrigerant.
  • Circulation 9 flows in. Air flowing into a vehicle interior initially flows through the second interior heat exchanger element 17 ', where it is cooled and dehumidified, and moisture contained in the air preferably condenses The air then flows through the first interior heat exchanger element 17 ', where it is heated and finally supplied to the interior of the motor vehicle Available, which is particularly advantageous if vehicle windows enteist or fogging, so on the discs condensed moisture to be freed.
  • the liquid refrigerant of the second liquid refrigerant circuit 1 1 receives heat from the air flowing into the vehicle interior in the second indoor heat exchanger element 17 "At the same time, it absorbs condensation heat from the condensing moisture The heat absorbed here is ultimately supplied in the evaporator 7 to the refrigerant circuit as additional heat, being transported by the refrigerant into the gas cooler 5. The refrigerant there then has a correspondingly elevated temperature, so that the additional heat is supplied here to the first liquid coolant circuit 9 and ultimately into the first interior heat exchanger element 17 'for heating the previously cooled and dehumidified air and thus also is available for heating the interior.
  • the heat removed during the dehumidification is not simply dissipated, but with involved in heating operation.
  • the heating / cooling device is very economical.
  • the switching valve 57 is formed as a control valve. This makes it possible to set the degree of dehumidification in the second inner-room heat exchanger element 17 "and to extract only as much heat from the air flowing into the inner space as is just necessary of the coolant flow conveyed by the pump 15 via the changeover valve 25, namely its port marked A and the port not marked, as well as via the port of the changeover valve 57 marked B. Here, it merges with the port marked A flowing coolant flow and flows together with this via the unmarked connection of the Umschaltven- tils 57 on to the node k and the Umschaltventii 27.
  • Both marked A and B ports of the switching valve 57 are then partially opened and connected to the unmarked port
  • at least one additional Ie line in the second liquid coolant circuit 1 1 as a bypass to the indoor heat exchanger 17 and the second indoor heat exchanger element 17 "provide, preferably at least one further valve, preferably a control valve, is provided to a scheme to effect the dehumidifying function.
  • at least one further valve preferably a control valve
  • the pump power of the pump 15 is controllable, preferably controllable.
  • the heating / cooling device then works in pure heating mode.
  • the liquid refrigerant flows from the node i to the switching valve 25 whose unmarked port is connected to the port labeled A while port B is locked. From there it flows via the port B of the switching valve 57 to its unmarked port and via the node k to the switching valve 27.
  • the switching valve 23 is related to 2, the unmarked input is connected to the connection B, so that the liquid coolant flows from there via the node k to the switching valve 27.
  • the connection labeled A is connected to the connection not marked, so that the hot liquid coolant of the first liquid cooling medium-circuit 9 flows through the outside air heat exchanger 19 to the switching valve 29.
  • the unmarked port marked B Connection connected and the liquid coolant finally flows back via the node g to the gas cooler. 5
  • the terminals of the changeover valve 57 marked with A and B are connected to one another, while there the unmarked terminal is blocked.
  • Such a switching state is therefore preferably provided in the switching valve 57.
  • the liquid coolant flowing out of the second interior heat exchanger element 17 "then flows, via the switchover valve 57, to the connection of the switchover valve 25 marked A, which here is preferably connected to the connection marked B, so that the cold liquid coolant of the second liquid-refrigerant circuit 11 on to the node a and from there via the electric motor 31 and the Steuerungsein device 33, the node b and the compressor 3 to the switching valve 35 and ultimately back to the evaporator 7 can flow
  • a connection of the connections A, B is therefore also preferably provided in the case of the changeover valve 25.
  • the changeover valves 25, 57 are particularly preferably designed as 3/3-way valves.
  • the first interior heat exchanger element 17 ' is associated with the first liquid coolant circuit 9 and accordingly becomes hot liquid Coolant flows through. Air flowing into the interior of the motor vehicle is therefore heated, so that the vehicle interior is also heated in all the operating modes described.
  • the embodiment of the heating / cooling device shown in FIG. 6 essentially differs from the exemplary embodiment illustrated in FIGS.
  • the interior heat exchanger 17 has the first interior heat exchanger element 17 'and the second interior heat exchanger element 17 ", and that a dehumidifying operation can thus also be implemented, also with the aid of the additional node i and the additional changeover valve 57.
  • the first interior heat exchanger element 17 ' is operated in heating mode, in the operating mode. icing and in the dehumidifying operation with the first liquid-refrigerant circuit 9 cooperates.
  • the second indoor heat exchanger element 17 "cooperates in the pure heating mode with none of the liquid-refrigerant circuits 9, 11. In the dehumidifying operation, it interacts with the second liquid-refrigerant circuit 11.
  • FIG. 7 shows the exemplary embodiment according to FIG. 6 in cooling mode.
  • the same and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the previous description.
  • liquid coolant coming from the gas cooler 5 is conveyed in the first liquid-refrigerant circuit 9 from the pump 13 to the change-over valve 21, in which the non-marked connection is connected to the connection marked B.
  • the liquid coolant flows from there to the switching valve 35, in which the unmarked connection is connected to the connection marked B.
  • the connection marked A is blocked both in the switching valve 21 and in the switching valve 35.
  • the liquid coolant then flows further through the liquid cooling jackets of the compressor 3, the electric motor 31 and the control device 33, via the node a to the switching valve 29.
  • the unmarked connection is connected to the connection marked A, while the port marked B is disabled.
  • the liquid coolant thus flows on to the outside air heat exchanger 19 and from there to the switching valve 27, in which the connection marked B is connected to the unmarked connection, while the connection marked A is blocked. Therefore, the liquid refrigerant overflows this valve further on the node g to the gas cooler 5 back.
  • the first liquid-coolant circuit 9 corresponds exactly to the first liquid-coolant circuit 9 in the exemplary embodiment according to FIG.
  • the interior heat exchanger 17 is flowed through by the cold liquid refrigerant in the cooling mode quasi in the reverse direction than in the heating mode of the hot liquid-refrigerant circuit, is such a circuit in the embodiment of Figure 7 is not required.
  • the second indoor heat exchanger element 17 " is provided exclusively for cold liquid coolant and can therefore be flowed through in the same direction as in the dehumidifying mode from the evaporator 7 via the node i to the interior heat exchanger 17 and here especially to the second interior heat exchanger element 17 ".
  • the liquid-coolant strand which has the switching valve 55, in the embodiment of Figure 7 arranged differently than in the embodiment of Figure 3.
  • the identical arrangement results: namely, this flows from the interior heat exchanger 17, in this case especially the second interior heat exchanger element 17 ", via the open switching valve 55 to the node e, from where it returns to the evaporator 7.
  • the interior heat exchanger 17, here the second interior heat exchanger element 17 " is thus assigned to the second liquid-refrigerant circuit 11 in the cooling operation, wherein the second interior heat exchanger element 17" is flowed through by cold liquid coolant.
  • incoming air is cooled in the interior of the motor vehicle, so that ultimately a cooling or air conditioning function is provided for the interior.
  • the waste heat of the gas cooler 5, the compressor 3, the electric motor 31 and the controller 33 are discharged as in the embodiment of FIG 3 via the outdoor air heat exchanger 19 in the first liquid-refrigerant circuit 9.
  • the first indoor heat exchanger element 17 ' does not interact with any of the liquid-refrigerant circuits 9, 1. Since the ports A of the switching valves 21, 23, 57 and 27 are shut off, no liquid coolant can flow through the first indoor heat exchanger element 17 '.
  • the second interior heat exchanger element 17 "cooperates in the cooling operation with the second liquid coolant circuit 11 to realize a cooling or air conditioning function for the interior of the motor vehicle.
  • An exemplary embodiment of the heating / cooling device preferably has all the functions described in conjunction with FIGS. 1 to 7 and beyond, and corresponding means for their realization, in particular coolant strands or lines and valves.
  • the heating / cooling device and the method for operating the heating / cooling device enables an efficient connection and thus optimum utilization of the heat sources and heat sinks present in the vehicle, in particular in the vehicle with electric drive.
  • the use of waste heat of the compressor 3 for heating the interior and the inclusion of the outdoor air heat exchanger 19 as a heat source in the heating operation for the passenger compartment allows a very efficient operation.
  • the heating / cooling device consumes much less energy than if electrical resistance heating were provided.
  • a vehicle with an electric drive thus achieves a range which is preferably greater by up to 30% than with a conventional heating / cooling device.
  • De-icing of the outdoor air heat exchanger 19 is possible at the same time as the heating operation. Even a very efficient dehumidifying operation using heat taken from the incoming air for heating purposes is feasible.

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Abstract

The invention relates to a heating/cooling device for vehicles, in particular motor vehicles having an electric drive, comprising a coolant circuit which includes a compressor (3), a gas cooler (5) an evaporator (7) and an expansion valve arranged between the gas cooler (5) and the evaporator (7). The heating/cooling device is characterised in that the gas cooler (5) interacts with a first fluid coolant circuit (9) and the evaporator (7) interacts with a second fluid coolant circuit (11), wherein an interior heat exchanger (17) can be assigned to the first or to the second fluid coolant circuit (9, 11) and wherein an external air heat exchanger (19) can be assigned to the first or to the second fluid coolant circuit (9, 11).

Description

Heiz-/Kühleinrichtunq und Verfahren zum Betreiben einer Heiz- Heating / cooling device and method for operating a heating
/Kühleinrichtunq / Kühleinrichtunq
Beschreibung  description
Die Erfindung betrifft eine Heiz-/Kühleinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Heiz-/Kühleinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 7. The invention relates to a heating / cooling device according to the preamble of claim 1 and a method for operating a heating / cooling device according to the preamble of claim 7.
Heiz-/Kühleinrichtungen und Verfahren zu deren Betreiben sind bekannt. Insbesondere in Fahrzeugen werden Heiz-/Kühleinrichtungen eingesetzt, um die Innentemperatur einer Fahrgastzelle auf ein an- genehmes Niveau zu bringen, vorzugsweise auf eine vorbestimmte Temperatur zu regeln. Dabei ist typischerweise eine separate Heiz- und eine separate Kühleinrichtung vorgesehen, die getrennt voneinander je nach Bedarf aktiviert oder deaktiviert werden. Die Kühleinrichtung umfasst einen Kältemittel-Kreislauf, der einen Verdichter, einen Gaskühler, einen Verdampfer und ein zwischen dem Gaskühler und dem Verdampfer angeordnetes Expansionsventil umfasst. Insbesondere im Gaskühler und im Verdichter wird Wärme frei, die bei bekannten Einrichtungen als Abwärme abgegeben wird, ohne dass sie zum Heizen der Fahrgastzelle verwendet würde. Insgesamt zeigt sich bei bekannten Einrichtungen, dass die verschiedenen Wärmequellen und Wärmesenken, die bei einem Fahrzeug zur Verfügung stehen, nicht oder zumindest nicht optimal miteinander verschaltet sind, sodass sich keine Synergieeffekte ergeben. Teilweise werden zusätzliche Wärmequellen, beispielsweise eine elektrische Heizeinrichtung, vorgesehen. Insbesondere bei Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb führt dies zu einem erhöhten Energiebedarf und damit zugleich zu einer geringeren Reichweite. Heating / cooling devices and methods for their operation are known. Heating / cooling devices are used in particular in vehicles in order to bring the internal temperature of a passenger compartment to a comfortable level, preferably to regulate it to a predetermined temperature. In this case, a separate heating and a separate cooling device is typically provided, which are activated or deactivated separately from each other as needed. The cooling device comprises a refrigerant circuit which comprises a compressor, a gas cooler, an evaporator and an expansion valve arranged between the gas cooler and the evaporator. In particular, in the gas cooler and the compressor heat is released, which is discharged in known devices as waste heat, without being used to heat the passenger compartment. Overall, in known devices that the various heat sources and heat sinks that are available in a vehicle, not or at least not optimally interconnected, so there are no synergy. In part, additional heat sources, such as an electric heater, are provided. Especially for vehicles with electric drive, this leads to an increased energy demand and thus at the same time to a lower range.
|Bestätigungskopie| Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Heiz-/Kühleinrichtung für Fahrzeuge zu schaffen, bei der die möglichen Wärmequellen und Wärmesenken des Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahr- zeugs, so verschaltet werden, dass sie optimal nutzbar sind, wo- durch erhebliche Synergieeffekte und Energieeinsparungen realisiert werden können. | Confirmation copy | The object of the invention is therefore to provide a heating / cooling device for vehicles in which the possible heat sources and heat sinks of the vehicle, in particular of an electric vehicle, are connected in such a way that they can be optimally utilized, resulting in considerable synergy effects and energy savings can be realized.
Die Aufgabe wird gelöst, indem eine Heiz-/Kühleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass der Gaskühler mit einem ersten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf und der Verdampfer mit einem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf zusammenwirkt, wobei ein Innenraum- Wärmetauscher dem ersten oder dem zweiten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf zuordenbar ist, und wobei ein Außenluft- Wärmetauscher dem ersten oder dem zweiten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf zuordenbar ist. Dadurch, dass die beiden Wärmetauscher jeweils dem ersten oder dem zweiten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf zuordenbar sind, sind die verschiedenen Wärmequellen und Wärmesenken des Fahrzeugs miteinander verschalt- bar und damit optima! nutzbar. Bevorzugt wird eine Heiz-/Kühleinrichtung, bei der in einem Heizbetrieb der erste Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf mit dem Innenraum- Wärmetauscher und der zweite Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf mit dem Außenluft-Wärmetauscher zusammenwirken. Hierdurch wird der Außenluft-Wärmetauscher als Wärmequelle für den Heizbetrieb nutzbar. Ihm wird also Wärme entzogen. Dabei kann es bei Spritzwasser, hoher Luftfeuchtigkeit, Regen oder Schnee dazu kommen, dass sich eine Eisschicht auf seiner Oberfläche ausbildet. Diese wirkt isolierend, sodass die Kapazität des Außenluft- Wärmetauschers als Wärmequelle abnimmt. Daher wirkt bevorzugt in einem Enteisungsbetrieb der erste Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf sowohl mit dem Innenraum-Wärmetauscher als auch mit dem Außenluft-Wärmetauscher zusammen. In diesem Fall ist der Außenluft-Wärmetauscher als Wärmesenke geschaltet und kann enteist werden. In einem Kühlbetrieb wirkt bevorzugt der erste Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf mit dem Außenluft-Wärmetauscher und der zweite Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf mit dem Innenraum- Wärmetauscher zusammen. Der Verdampfer ist dann als Wärme- senke zur Kühlung des Innenraums nutzbar. The object is achieved by a heating / cooling device is provided with the features of claim 1. This is characterized in that the gas cooler with a first liquid refrigerant circuit and the evaporator cooperates with a second liquid-refrigerant circuit, wherein an indoor heat exchanger is the first or the second liquid-refrigerant circuit can be assigned, and wherein an outside air heat exchanger can be assigned to the first or the second liquid coolant circuit. Due to the fact that the two heat exchangers can each be assigned to the first or the second liquid coolant circuit, the various heat sources and heat sinks of the vehicle can be connected to one another and therefore optima! available. A heating / cooling device is preferred in which, in a heating mode, the first liquid-refrigerant circuit interacts with the interior heat exchanger and the second liquid-refrigerant circuit interacts with the outside air heat exchanger. As a result, the outdoor air heat exchanger is used as a heat source for heating operation. He is thus deprived of heat. In the case of splashing water, high humidity, rain or snow, it can happen that an ice layer forms on its surface. This has an insulating effect so that the capacity of the outside air Heat exchanger decreases as a heat source. Therefore, in a defrosting operation, the first liquid refrigerant circuit preferably cooperates with both the indoor heat exchanger and the outdoor air heat exchanger. In this case, the outdoor air heat exchanger is connected as a heat sink and can be de-iced. In a cooling mode, the first liquid-coolant circuit preferably interacts with the outside-air heat exchanger and the second liquid-coolant circuit with the interior heat exchanger. The evaporator can then be used as a heat sink to cool the interior.
Besonders bevorzugt wirkt der erste Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf mit einer Ventileinrichtung zusammen, durch welche das Flüssigkeits-Kühlmittel je nach Betriebsart dem Innenraum-Wärmetauscher, dem Außenluft-Wärmetauscher oder beiden zuführbar ist. Der zweite Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf wirkt bevorzugt mit einer Ventileinrichtung zusammen, durch welche das Flüssigkeits-Kühlmittel je nach Betriebsart dem Außenluft-Wärmetauscher, dem Innenraum- Wärmetauscher oder keinem der Wärmetauscher zuführbar ist. Particularly preferably, the first liquid-refrigerant circuit cooperates with a valve device, by means of which the liquid coolant can be supplied to the interior heat exchanger, the outside air heat exchanger or both, depending on the operating mode. The second liquid-coolant circuit preferably cooperates with a valve device, by means of which the liquid coolant can be supplied to the outside air heat exchanger, the interior heat exchanger or none of the heat exchangers, depending on the operating mode.
Vorzugsweise ist der Verdichter im Heizbetrieb und im Kühlbetrieb dem Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf zugeordnet, der mit dem Außenluft-Wärmetauscher zusammenwirkt. Hierdurch kann insbesondere im Kühlbetrieb seine Betriebswärme abgeführt werden. Im Heizbetrieb wird die Abwärme des Verdichters bevorzugt in die dem Innenraum-Wärmetauscher zugeführte Heizleistung einbezogen. Es wird auch eine Heiz-/Kühleinrichtung bevorzugt, bei welcher der erste oder der zweite Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf mit einem dritten Fiüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf zusammenwirkt. Dieser dient zur Temperierung eines elektrischen Speicherelements. Hierbei kann es sich um einen Akkumulator und/oder eine Batterie insbesondere zur Versorgung eines elektrischen Antriebs des Fahrzeugs mit elektrischer Leistung handeln. Da das elektrische Speicherelement sehr empfindlich auf Temperaturänderungen reagiert, ist es sinnvoll, dieses zu temperieren beziehungsweise seine Temperatur möglichst konstant in einem optimalen Bereich zu halten. In the heating mode and in the cooling mode, the compressor is preferably associated with the liquid coolant circuit which cooperates with the outside air heat exchanger. As a result, in particular during cooling operation, its operating heat can be dissipated. In heating operation, the waste heat of the compressor is preferably included in the heating power supplied to the indoor heat exchanger. A heating / cooling device is also preferred, in which the first or the second liquid-coolant circuit cooperates with a third liquid-coolant circuit. This serves for Temperature control of an electrical storage element. This can be an accumulator and / or a battery, in particular for supplying an electrical drive of the vehicle with electrical power. Since the electrical storage element reacts very sensitively to temperature changes, it makes sense to temper it or to keep its temperature as constant as possible in an optimum range.
Es wird eine Heiz-/Kühleinrichtung bevorzugt, bei der ein Elektromotor des Fahrzeugs dem ersten oder dem zweiten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf zuordenbar ist, sodass dieser insbesondere als Wärmequelle oder gegebenenfalls als Wärmesenke wirkt. Der Elektromotor wird also bevorzugt als Wärme abgebendes oder gegebenenfalls auch Wärme aufnehmendes Element in den Temperaturhaushalt der Heiz-/Kühleinrichtung einbezogen. Es wird auch eine Heiz-/Kühleinrichtung bevorzugt, bei welcher der Innenraum-Wärmetauscher ein erstes Innenraum-Wärmetauscher- Element und ein zweites Innenraum-Wärmetauscher-Element aufweist. Dabei ist das erste Wärmetauscher-Element in dem Heizbetrieb und in einem Entfeuchtungsbetrieb dem ersten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf zugeordnet und wirkt demnach mit diesem zusammen. In dem Kühlbetrieb wirkt das erste Innenraum- Wärmetauscher-Element mit keinem der Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreisläufe zusammen. Das zweite Innenraum-Wärmetauscher- Element wirkt in dem Entfeuchtungsbetrieb und in dem Kühlbetrieb mit dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf zusammen. In dem Heizbetrieb wirkt das zweite Innenraum-Wärmetauscher-Element mit keinem der Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreisläufe zusammen. Die Aufteilung des Innenraum-Wärmetauschers in ein erstes und ein zweites Innenraum-Wärmetauscher-Element dient vor allem dazu, einen Entfeuchtungsbetrieb realisieren zu können. In dieser Betriebsart wird von außen über den Innenraum-Wärmetauscher in die Fahrgastzelle einströmende Luft durch das zweite Innenraum-Wärmetauscher- Element durch Abkühlen entfeuchtet und durch das erste Innenraum-Wärmetauscher-Element danach erwärmt. In Strömungsrichtung der einströmenden Luft gesehen ist daher das zweite Innenraum-Wärmetauscher-Element vorzugsweise vor dem ersten Innenraum-Wärmetauscher-Element angeordnet, sodass die einströmen- de Luft zuerst entfeuchtet und dann erwärmt wird. Diese Funktion ist insbesondere in der kalten Jahreszeit sinnvoll, um eine effiziente Enteisung der Windschutzscheibe beziehungsweise einen effizienten Schutz vor einem Beschlagen der Scheiben, insbesondere der Windschutzscheibe, zu gewährleisten. Es zeigt sich, dass im Ent- feuchtungsbetrieb beide Innenraum-Wärmetauscher-Elemente aktiv sind: Die einströmende Luft wird durch das in dem zweiten Innenraum-Wärmetauscher-Element strömende kalte Flüssigkeits- Kühlmittel des zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislaufs gekühlt und dabei entfeuchtet, während sie durch das in dem ersten Innenraum- Wärmetauscher-Element strömende, heiße Flüssigkeits-Kühlmittel des ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislaufs gewärmt wird. Letztlich kann so dem Innenraum des Kraftfahrzeugs trockene, gewärmte Luft zugeführt werden. Zugleich zeigt sich, dass die Funktionen des Heizens im Heizbetrieb einerseits und des Kühlens im Kühlbetrieb ande- rerseits auf die beiden Innenraum-Wärmetauscher-Elemente aufgeteilt werden. Im reinen Heizbetrieb wird lediglich das erste Innenraum-Wärmetauscher-Element von Flüssigkeits-Kühlmittel durchströmt, indem es mit dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf zusammenwirkt. Das zweite Innenraum-Wärmetauscher-Element ist dabei inaktiv. Im Kühlbetrieb wird dagegen ausschließlich das zweite Innenraum-Wärmetauscher-Element von Flüssigkeits-Kühlmittel durchströmt, wobei es mit dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf zusammenwirkt. Das erste Innenraum-Wärmetauscher- Element ist dann inaktiv. In dem Entfeuchtungsbetrieb ist der Innenraum-Wärmetauscher sowohl dem ersten als auch dem zweiten Fiüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf zugeordnet. Der Außenluft- Wärmetauscher ist im Entfeuchtungsbetrieb dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf zugeordnet. Schließlich wird eine Heiz-/Kühleinrichtung bevorzugt, bei welcher durch die Ventileinrichtung, die mit dem zweiten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf zusammenwirkt, Flüssigkeits-Kühlmittel in dem Entfeuchtungsbetrieb sowohl dem Außenluft-Wärmetauscher als auch dem Innenraum-Wärmetauscher zuführbar ist. Insbesondere ist das Flüssigkeits-Kühlmittel dem zweiten Innenraum-Wärmetauscher- Element zuführbar. Sowohl der Außen luft- Wärmetauscher als auch das zweite Innenraum-Wärmetauscher-Element wirken dabei als Wärmequelle, in ihnen wird also Wärme aufgenommen und dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf und damit letztlich dem Käl- temittel-Kreislauf zugeführt. Insbesondere wird die der in den Innenraum des Fahrzeugs einströmenden Luft beim Entfeuchten entnommene Wärme über das zweite Innenraum-Wärmetauscher-Element und den zweiten Kühlmittel-Kreislauf dem Kältemittel-Kreislauf zugeführt, wo sie letztlich über den Gaskühler wiederum dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf zugeführt wird, sodass sie zum Heizen der einströmenden Luft in dem ersten Innenraum- Wärmetauscher-Element zur Verfügung steht. Die Heiz- /Kühleinrichtung ist daher besonders effektiv und sparsam, weil die beim Entfeuchten der einströmenden Luft entnommene Wärme nicht abgeführt, sondern letztlich zum Heizen des Innenraums genutzt wird. A heating / cooling device is preferred in which an electric motor of the vehicle can be assigned to the first or the second liquid-coolant circuit, so that it acts in particular as a heat source or possibly as a heat sink. The electric motor is therefore preferably included as a heat-releasing or optionally also heat-absorbing element in the temperature budget of the heating / cooling device. A heating / cooling device is also preferred, in which the interior heat exchanger has a first interior heat exchanger element and a second interior heat exchanger element. In this case, the first heat exchanger element in the heating mode and in a dehumidifying operation is assigned to the first liquid-coolant circuit and accordingly cooperates therewith. In the cooling mode, the first indoor heat exchanger element does not cooperate with any of the liquid-refrigerant circuits. The second indoor heat exchanger element cooperates in the dehumidifying operation and in the cooling operation with the second liquid-refrigerant circuit. In the heating operation, the second indoor heat exchanger element does not cooperate with any of the liquid-refrigerant circuits. The division of the interior heat exchanger in a first and a second Interior heat exchanger element mainly serves to be able to realize a dehumidifying operation. In this mode, air flowing into the passenger cabin from outside via the indoor heat exchanger is dehumidified by cooling through the second indoor heat exchanger member and then heated by the first indoor heat exchanger member. In the flow direction of the inflowing air, therefore, the second interior heat exchanger element is preferably arranged in front of the first interior heat exchanger element, so that the inflowing air is first dehumidified and then heated. This function is useful, especially in the cold season, to ensure efficient de-icing of the windscreen or an efficient protection against fogging of the windows, in particular the windscreen. It can be seen that, in the dehumidifying operation, both interior heat exchanger elements are active: the incoming air is cooled and thereby dehumidified by the cold liquid coolant of the second liquid coolant circuit flowing in the second interior heat exchanger element it is heated by the hot fluid coolant of the first fluid coolant circuit flowing in the first indoor heat exchanger element. Ultimately, so the interior of the vehicle dry, warmed air can be supplied. At the same time, it can be seen that the functions of heating in heating mode on the one hand and cooling in cooling mode, on the other hand, are divided between the two interior heat exchanger elements. In the pure heating mode, only the first interior heat exchanger element of liquid coolant is flowed through by interacting with the first liquid coolant circuit. The second indoor heat exchanger element is while inactive. In cooling mode, by contrast, only the second interior heat exchanger element of liquid coolant flows through, wherein it interacts with the second liquid coolant circuit. The first indoor heat exchanger element is then inactive. In the dehumidifying operation, the indoor heat exchanger is associated with both the first and second fluid coolant circuits. The outside air heat exchanger is assigned to the second liquid coolant circuit in the dehumidifying operation. Finally, a heating / cooling device is preferred, in which by the valve means, which cooperates with the second liquid-refrigerant circuit, liquid coolant in the dehumidifying operation, both the outside air heat exchanger and the indoor heat exchanger can be fed. In particular, the liquid coolant can be supplied to the second interior heat exchanger element. Both the outdoor air heat exchanger and the second interior heat exchanger element act as a heat source, so they heat is absorbed and supplied to the second liquid-refrigerant circuit and thus ultimately the refrigerant circuit. In particular, the incoming air in the interior of the vehicle during dehumidification removed heat is supplied via the second indoor heat exchanger element and the second refrigerant circuit to the refrigerant circuit, where they ultimately fed via the gas cooler in turn the first liquid-refrigerant circuit is so that it is available for heating the incoming air in the first indoor heat exchanger element. The heating / cooling device is therefore particularly effective and economical, because the extracted during dehumidification of the incoming air heat not discharged, but ultimately used for heating the interior.
Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein Verfahren zum Betreiben einer Heiz-/Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zu schaffen, durch welches im Fahrzeug vorhandene Wärmequellen und Wärmesenken so miteinander verschaltbar sind, dass sie optimal genutzt werden können. The object of the invention is also to provide a method for operating a heating / cooling device according to one of claims 1 to 6, by which existing in the vehicle heat sources and heat sinks are interconnected so that they can be used optimally.
Diese Aufgabe wird gelöst, indem das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 geschaffen wird. Es zeichnet sich dadurch aus, dass in einem Heizbetrieb der Außenluft-Wärmetauscher dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf als Wärmequelle zugeordnet wird. Dieser kann hierbei - wie bereits beschrieben - vereisen. Daher wird in einem Enteisungsbetrieb der Außenluft-Wärmetauscher dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf als Wärmesenke zuge- ordnet. So wird ein Enteisen des Außenluft-Wärmetauschers möglich. In einem Kühlbetrieb wird der Außenluft-Wärmetauscher dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf als Wärmesenke zugeordnet. Auf diese Weise ist insbesondere die im Gaskühler frei werdende Wärme abführbar. Bevorzugt wird ein Verfahren, bei dem in dem Enteisungsbetrieb der Elektromotor dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf als Wärmequelle zugeordnet wird. Die Abwärme des Elektromotors ist dann nutzbar und wird in die dem Innenraum-Wärmetauscher zugeführte Heizleistung einbezogen. Bevorzugt wird die Heiz-/Kühleinrichtung in den Enteisungsbetrieb geschaltet, wenn eine Vereisung des Außenluft-Wärmetauschers festgestellt wird. Diese wird vorzugsweise dadurch detektiert, dass eine Abnahme von dessen Kapazität als Wärmequelle festgestellt wird. This object is achieved by providing the method with the features of claim 7. It is characterized in that in a heating operation, the outside air heat exchanger is assigned to the second liquid-refrigerant circuit as a heat source. This can - as already described - ice. Therefore, in a defrosting operation, the outside air heat exchanger is assigned to the first liquid refrigerant circuit as a heat sink. This makes it possible to defrost the outdoor air heat exchanger. In a cooling mode, the outdoor air heat exchanger is assigned to the first liquid-refrigerant circuit as a heat sink. In this way, in particular, the heat released in the gas cooler can be dissipated. A method is preferred in which, in the defrosting operation, the electric motor is assigned to the second liquid-coolant circuit as the heat source. The waste heat of the electric motor is then available and is included in the heating power supplied to the indoor heat exchanger. Preferably, the heating / cooling device is switched to the de-icing mode when icing of the outdoor air heat exchanger is detected. This is preferably detected by detecting a decrease in its capacity as a heat source.
Besonders bevorzugt wird ein Verfahren, bei dem eine Vereisung des Außenluft-Wärmetauschers folgendermaßen festgestellt wird: Der Außenluft-Wärmetauscher wirkt mit dem zweiten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf als Wärmequelle zusammen. Ein erster zeitlicher Temperaturgradient wird erfasst. Eine alternative Wärmequelle, vorzugsweise der Elektromotor, wirkt mit dem zweiten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf zusammen. Ein zweiter zeitlicher Temperatur- gradient wird erfasst. Die erfassten Temperaturgradienten werden verglichen, und eine Vereisung des Außenluft-Wärmetauschers wird festgestellt, wenn der erste Temperaturgradient steiler verläuft als der zweite Temperaturgradient. Der steilere Verlauf des ersten Gradienten spricht an, dass bei einer Schaltung des Außenluft- Wärmetauschers als Wärmequelle die gemessene Temperatur schneller absinkt, weil aus der Umgebung aufgrund der isolierenden Eisschicht nicht rasch genug Wärme nachgeführt werden kann. Daher wird in den Enteisungsbetrieb umgeschaltet, wenn der entsprechende steilere Gradient detektiert wird. Zur Erfassung der Tempera- turgradienten werden bevorzugt Messfühler verwendet, welche ohnehin zur Regelung der Heiz-/Kühleinrichtung gebraucht werden. Diese können dem Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf oder dem Kältemittel-Kreislauf zugeordnet sein. Besonders bevorzugt werden Messfühler verwendet, welche relativ nahe, vorzugsweise unmittel- bar an den beiden untersuchten Wärmequellen vorgesehen sind. Hierdurch kann deren Verhalten besonders genau festgestellt werden. Insbesondere wenn die Messfühler unmittelbar an den Wärmequellen befestigt sind, ist es möglich, beide Gradienten - vorzugsweise gleichzeitig beziehungsweise parallel zueinander, also bei- spielsweise zeitlich überlappend - zu erfassen, während beide Wärmequellen dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf zugeordnet sind. Bevorzugt wird jedoch zumindest der Außenluft- Wärmetauscher aus dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf herausgenommen, wenn der Temperaturgradient der alternativen Wärmequelle erfasst wird. Vorzugsweise werden die Gradienten dann nacheinander gemessen. Ganz besonders bevorzugt ist jeweils nur diejenige Wärmequelle dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf zugeordnet, für welche der Temperaturgradient gerade gemessen wird. Es ist also möglich, den ersten und den zweiten Temperaturgradienten nacheinander oder gleichzeitig beziehungsweise parallel, beispielsweise zeitlich überlappend, zu messen. Particularly preferred is a method in which an icing of the outdoor air heat exchanger is determined as follows: The outdoor air heat exchanger cooperates with the second liquid refrigerant circuit as a heat source. A first temporal temperature gradient is detected. An alternative heat source, preferably the electric motor, cooperates with the second liquid coolant circuit. A second temporal temperature gradient is recorded. The detected temperature gradients are compared, and icing of the outdoor air heat exchanger is detected when the first temperature gradient is steeper than the second temperature gradient. The steeper course of the first gradient indicates that when the outdoor air heat exchanger is used as the heat source, the measured temperature drops faster because heat can not be absorbed quickly enough from the environment due to the insulating ice layer. Therefore, the de-icing operation is switched when the corresponding steeper gradient is detected. To detect the temperature gradients, preference is given to using measuring sensors which are used anyway for controlling the heating / cooling device. These may be associated with the liquid-refrigerant circuit or the refrigerant circuit. Particular preference is given to using measuring probes which are provided relatively close, preferably directly to the two heat sources investigated. As a result, their behavior can be determined very accurately. In particular, if the sensors are attached directly to the heat sources, it is possible to use both gradients, preferably simultaneously or parallel to one another, ie For example, temporally overlapping - to capture, while both heat sources are associated with the second liquid-refrigerant circuit. Preferably, however, at least the outside air heat exchanger is taken out of the second liquid refrigerant circuit when the temperature gradient of the alternative heat source is detected. Preferably, the gradients are then measured successively. Most preferably, only that heat source is assigned to the second liquid-coolant circuit for which the temperature gradient is currently being measured. It is thus possible to measure the first and second temperature gradients successively or simultaneously or in parallel, for example overlapping in time.
Es wird ein Verfahren bevorzugt, bei dem eine Vereisung des Außenluft-Wärmetauschers durch mindestens einen Sensor, vorzugs- weise einen optischen Sensor, festgestellt wird. Vorzugsweise ist der optische Sensor so angeordnet, dass er eine Eisschicht auf dem Außenluft-Wärmetauscher unmittelbar detektieren kann. Der Sensor kann alternativ oder zusätzlich zu einer Auswertung der Temperaturgradienten vorgesehen sein. Schließlich wird ein Verfahren bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass in einem Entfeuchtungsbetrieb ein erstes Innenraum- Wärmetauscher-Element des Innenraum-Wärmetauschers dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf als Wärmesenke zugeordnet wird, wobei zugleich ein zweites Innenraum-Wärmetauscher- Element des Innenraum-Wärmetauschers dem zweiten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf als Wärmequelle zugeordnet wird. Hierdurch kann über den Innenraum-Wärmetauscher in den Innenraum des Kraftfahrzeugs einströmende Luft zunächst mithilfe des zweiten In- nenraum-Wärmetauscher-Elements gekühlt und damit entfeuchtet werden, wobei sie anschließend mithilfe des ersten Innenraum- Wärmetauscher-Elements erwärmt wird. Damit ist es möglich, dem Innenraum trockene, erwärmte Luft zuzuführen, was in der kalten Jahreszeit insbesondere eine effektive Enteisung der Windschutzscheibe sowie eine effektive Vermeidung beschlagener Scheiben, insbesondere einer beschlagenen Windschutzscheibe gewährleistet. Die der einströmenden Luft in dem zweiten Innenraum- Wärmetauscher-Element entnommene Wärme und insbesondere die Kondensationswärme der aus der Luft entnommenen Feuchtigkeit wird dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf und damit letztlich über den Verdampfer dem Kältemittel-Kreislauf zugeführt, Sie steht dann im Gaskühler dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf zur Verfügung, wo sie über das erste Innenraum- Wärmetauscher-Element zum Erwärmen der in den Innenraum einströmenden Luft genutzt wird. Damit ermöglicht das Verfahren ein besonders effizientes, energiesparendes Betreiben der Heiz- /Kühleinrichtung. A method is preferred in which icing of the outside air heat exchanger is determined by at least one sensor, preferably an optical sensor. Preferably, the optical sensor is arranged so that it can detect an ice layer on the outside air heat exchanger immediately. The sensor may be provided alternatively or in addition to an evaluation of the temperature gradient. Finally, a method is preferred, which is characterized in that in a dehumidifying operation, a first interior heat exchanger element of the indoor heat exchanger is assigned to the first liquid-refrigerant circuit as a heat sink, wherein at the same time a second interior heat exchanger element of the interior Heat exchanger is assigned to the second liquid coolant circuit as a heat source. As a result, air flowing into the interior of the motor vehicle via the interior heat exchanger can first be used with the aid of the second air intake. cooled and thus dehumidified, wherein it is then heated by means of the first indoor heat exchanger element. This makes it possible to supply dry, heated air to the interior, which in particular ensures effective defrosting of the windshield in the cold season and effective avoidance of fogged windows, in particular a fogged windshield. The heat taken from the incoming air in the second interior heat exchanger element and in particular the heat of condensation of the moisture removed from the air is the second liquid coolant circuit and thus ultimately fed via the evaporator to the refrigerant circuit, it is then in the gas cooler first liquid refrigerant circuit, where it is used via the first indoor heat exchanger element for heating the air flowing into the interior space. Thus, the method enables a particularly efficient, energy-saving operation of the heating / cooling device.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläu- tert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung der Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreisläufe eines Ausführungsbeispiels einer Heiz-/Kühleinrichtung in einem ersten Betriebszustand; Figure 1 is a schematic representation of the liquid-refrigerant circuits of an embodiment of a heating / cooling device in a first operating state;
Figur 2 das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 in einem zweiten Figure 2 shows the embodiment of Figure 1 in a second
Betriebszustand;  Operating condition;
Figur 3 das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 in einem dritten Figure 3 shows the embodiment of Figure 1 in a third
Betriebszustand; Figur 4 das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 in einem vierten Betriebszustand; Operating condition; FIG. 4 shows the exemplary embodiment according to FIG. 1 in a fourth operating state;
Figur 5 das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 in einem fünften Figure 5 shows the embodiment of Figure 1 in a fifth
Betriebszustand; Figur 6 eine schematische Darstellung der Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreisläufe eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Heiz-/Kühleinrichtung in einem sechsten Betriebszustand, und  Operating condition; Figure 6 is a schematic representation of the liquid-refrigerant circuits of another embodiment of a heating / cooling device in a sixth operating state, and
Figur 7 das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 in dem dritten Figure 7 shows the embodiment of Figure 5 in the third
Betriebszustand.  Operating condition.
Im Folgenden wird im Wesentlichen die Heiz-/Kühleinrichtung beschrieben; das Verfahren wird jedoch ohne Weiteres aus der Beschreibung von deren Betriebszuständen und ihrer Funktionsweise deutlich. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreisläufe eines Ausführungsbeispiels einer Heiz-/Kühleinrichtung in einem Betriebszustand, in welchem der Innenraum eines Kraftfahrzeugs geheizt und vorzugsweise ein elektrisches Speicherelement gekühlt wird. Nicht dargestellt ist der Kälte- mittel-Kreislauf der von der Heiz-/Kühlein richtung umfassten Kühleinrichtung. Dieser umfasst einen Verdichter 3, einen Gaskühler 5 und einen Verdampfer 7, wobei zwischen dem Gaskühler 5 und dem Verdampfer 7 ein Expansionsventil angeordnet ist. Als Kältemittel wird bevorzugt Kohlendioxid oder ein anderes gängiges Kältemittel ver- wendet. Bevorzugt weist der Kältemittelkreislauf einen internen Wärmetauscher auf, in dem Kältemittel unter Wärmeaustausch vor- zugsweise im Gegenstrom geführt wird, wobei kaltes Kältemittel vom Verdampfer 7 zum Verdichter 3 und zugleich warmes Kältemittel vom Gaskühler 5 zum Expansionsventil strömt. Diese Kältemittelströme tauschen untereinander Wärme aus, sodass das vom Ver- dampfer 7 zum Verdichter 3 strömende Kältemittel Wärme von dem vom Gaskühler 5 zum Expansionsventil strömenden Kältemittel aufnimmt. Dies erhöht in an sich bekannter Weise den Wirkungsgrad der Heiz-/Kühleinrichtung. In the following, essentially the heating / cooling device will be described; However, the method becomes readily apparent from the description of their operating conditions and their operation. Figure 1 shows a schematic representation of the liquid coolant circuits of an embodiment of a heating / cooling device in an operating condition in which the interior of a motor vehicle is heated and preferably an electrical storage element is cooled. Not shown is the refrigerant circuit of the cooling device encompassed by the heating / cooling device. This comprises a compressor 3, a gas cooler 5 and an evaporator 7, wherein between the gas cooler 5 and the evaporator 7, an expansion valve is arranged. The refrigerant used is preferably carbon dioxide or another common refrigerant. The refrigerant circuit preferably has an internal heat exchanger in which refrigerant is present under heat exchange. is conducted in countercurrent, preferably, with cold refrigerant from the evaporator 7 to the compressor 3 and at the same time warm refrigerant flows from the gas cooler 5 to the expansion valve. These refrigerant flows exchange heat with each other, so that the refrigerant flowing from the evaporator 7 to the compressor 3 receives heat from the refrigerant flowing from the gas cooler 5 to the expansion valve. This increases in a conventional manner the efficiency of the heating / cooling device.
Die in Figur 1 dargestellten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreisläufe umfas- sen als Flüssigkeits-Kühlmittel bevorzugt Wasser und Glykol, insbesondere ein Wasser-Glykol-Gemisch. Auch andere Flüssigkeits- Kühlmittel sind möglich. The liquid-coolant circuits shown in FIG. 1 preferably comprise water and glycol, in particular a water-glycol mixture, as the liquid coolant. Other liquid coolants are possible.
Der Gaskühler 5 wirkt mit einem hier groß-strichliert dargestellten ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 zusammen, und der Verdampfer 7 wirkt mit einem hier strichpunktiert dargestellten zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 1 1 zusammen. Es sind Pumpen 13, 15 vorgesehen, die das Flüssigkeits-Kühlmittel entlang der Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreisläufe 9, 11 fördern. Inaktive Flüssigkeits- Kühlmittel-Pfade sind durchgezogen dargestellt und mit einem Kreuz gekennzeichnet. The gas cooler 5 interacts with a first liquid-refrigerant circuit 9 shown here in a high-dashed line, and the evaporator 7 cooperates with a second liquid-refrigerant circuit 11 illustrated here in dot-dash lines. There are pumps 13, 15 which promote the liquid coolant along the liquid-refrigerant circuits 9, 11. Inactive liquid coolant paths are shown in solid lines and marked with a cross.
Die Heiz-/Kühleinrichtung umfasst einen vorzugsweise von Luft durchströmten Innenraum-Wärmetauscher 17, der dem ersten oder dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9, 1 1 zuordenbar ist. Sie umfasst außerdem einen vorzugsweise von Luft durchströmten Außenluft-Wärmetauscher 19, der ebenfalls dem ersten oder dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9, 1 1 zuordenbar ist. Es ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, die mit dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 so zusammenwirkt, dass das Flüssigkeits-Kühlmittel je nach Betriebsart dem Innenraum-Wärmetauscher 17, dem Außenluft-Wärmetauscher 19 oder beiden zuführbar ist. Entsprechend ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, welche mit dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 11 so zusammenwirkt, dass das Flüssigkeits-Kühlmittel je nach Betriebsart dem Außenluft- Wärmetauscher 19, dem Innenraum-Wärmetauscher 17 oder keinem der Wärmetauscher zuführbar ist. Diese Funktionalität kann durch dieselbe Ventileinrichtung bewirkt werden, es ist aber auch möglich, zwei getrennte Ventileinrichtungen vorzusehen. Die Ventileinrichtung oder die Ventileinrichtungen umfassen bevorzugt mindestens ein Ventil, besonders bevorzugt mehrere Ventile. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind verschiedene Schalt- und Umschaltventile vorgesehen, die insgesamt eine Ventileinrichtung bilden, die die beschriebene Funktionalität bereitstellt. Bei anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen kann die Anzahl und Art sowie die Anordnung der Ventile variieren. Wesentlich ist, dass die in Zusammenhang mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erläuterte Funktionalität gewährleistet ist. The heating / cooling device comprises an interior heat exchanger 17, preferably flowed through by air, which can be assigned to the first or the second liquid-coolant circuit 9, 11. It also comprises a preferably flowed through by air outside air heat exchanger 19, which is also the first or the second liquid-refrigerant circuit 9, 1 1 can be assigned. There is provided a valve device which cooperates with the first liquid coolant circuit 9 such that the liquid coolant can be supplied to the indoor heat exchanger 17, the outdoor air heat exchanger 19 or both, depending on the operating mode. Correspondingly, a valve device is provided which cooperates with the second liquid coolant circuit 11 so that the liquid coolant can be supplied to the outside air heat exchanger 19, the interior heat exchanger 17 or none of the heat exchangers, depending on the operating mode. This functionality can be effected by the same valve means, but it is also possible to provide two separate valve means. The valve device or the valve devices preferably comprise at least one valve, more preferably a plurality of valves. In the illustrated embodiment, various switching and switching valves are provided, which together form a valve device which provides the described functionality. In other preferred embodiments, the number and type as well as the arrangement of the valves may vary. It is essential that the functionality explained in connection with the present exemplary embodiment is ensured.
Für ein Verständnis der Erfindung wichtig ist die Kenntnis des in den Figuren nicht dargestellten Kältemittel-Kreislaufs. Das Kältemittel wird in dem Verdichter 3 verdichtet, wobei es sich stark aufheizt. Es gelangt zum Gaskühler 5, wo es einen großen Teil der im Kompres- sor 3 aufgenommenen Wärme an das Flüssigkeits-Kühlmittel abgibt. Important for an understanding of the invention is the knowledge of the refrigerant cycle, not shown in the figures. The refrigerant is compressed in the compressor 3, whereby it heats up strongly. It reaches the gas cooler 5, where it gives off a large part of the heat absorbed in the compressor 3 to the liquid coolant.
Vorzugsweise ist - in Strömungsrichtung gesehen - hinter dem Gaskühler ein Zwischenwärmetauscher angeordnet, wo das Kältemittel Wärme an zum Verdichter 3 zurückströmendes Kältemittel abgibt. Von dort gelangt das verdichtete und vorgekühlte Kältemittel zu einem Expansionsventil, wo es entspannt wird. Dabei kühlt es sich stark ab. Es strömt weiter zum Verdampfer 7, wo es Wärme von dem Flüssigkeits-Kühlmittel aufnimmt. Von dort strömt es vorzugs- weise über den Zwischenwärmetauscher, wo es weitere Wärme von dem vom Gaskühler 5 kommenden Kältemittel aufnimmt, zurück zum Verdichter 3. Vorzugsweise ist - in Strömungsrichtung gesehen - hinter dem Verdampfer ein Ausgleichsbehälter oder Tank für das Kältemittel vorgesehen. Im Folgenden wird der Heizbetrieb der Heiz-/Kühleinrichtung zum Beheizen einer Fahrgastzelle anhand von Figur 1 näher erläutert: in dem Gaskühler 5 hat das zur Pumpe 13 strömende Fluid Wärme von dem heißen, verdichteten Kältemittel aufgenommen. Daher befindet sich der heißeste Punkt der Heiz-/Kühleinrichtung quasi - in Strömungsrichtung gesehen - hinter dem Gaskühler 5 und vor der Pumpe 13. Von dieser wird das Flüssigkeits-Kühlmittel zu einem Umschaltventil 21 gefördert, welches - wie alle im Folgenden erwähnten Umschaltventile - einen nicht gekennzeichneten Anschluss und zwei Anschlüsse aufweist, von denen der eine mit A und der andere mit B gekennzeichnet ist. Im Heizbetrieb ist die Verbindung zwischen dem nicht gekennzeichneten und dem mit A gekennzeichneten Anschiuss freigegeben, während der Anschluss B gesperrt ist. Preferably, as seen in the flow direction, an intermediate heat exchanger is arranged behind the gas cooler, where the refrigerant gives off heat to refrigerant flowing back to the compressor 3. From there, the compressed and pre-cooled refrigerant reaches an expansion valve, where it is released. It cools down strongly. It continues to flow to the evaporator 7, where it receives heat from the liquid coolant. From there, it preferably flows via the intermediate heat exchanger, where it receives additional heat from the refrigerant coming from the gas cooler 5, back to the compressor 3. Preferably, viewed in the direction of flow, an expansion tank or tank for the refrigerant is provided behind the evaporator. The heating operation of the heating / cooling device for heating a passenger compartment is explained in more detail below with reference to FIG. 1: in the gas cooler 5, the fluid flowing to the pump 13 has absorbed heat from the hot, compressed refrigerant. Therefore, the hottest point of the heating / cooling device is quasi - seen in the flow direction - behind the gas cooler 5 and in front of the pump 13. From this, the liquid coolant is conveyed to a switching valve 21, which - like all the switching valves mentioned below - a Unmarked connection and two connections, one of which is marked A and the other B. In heating mode, the connection between the not marked connection and the connection marked A is enabled, while the connection B is blocked.
Bevorzugt sind bei den Umschaltventilen jedenfalls zwei Schaltzustände realisierbar, wobei in den Schaltzuständen jeweils einer der gekennzeichneten Anschlüsse mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden ist, während der dritte Anschluss gesperrt ist. Zumindest bei manchen Umschaltventilen ist es bevorzugt möglich, auch die mit A beziehungsweise B gekennzeichneten Anschlüsse miteinander zu verbinden, während der nicht gekennzeichnete Anschluss gesperrt ist. Diese Ventile weisen dann drei Schaltzustände auf. Es kann auch zumindest bei manchen Ventilen vorgesehen sein, dass alle Anschlüsse gesperrt werden können. In any case, two switching states can be realized in the switching valves, wherein one of the marked terminals is connected to the non-identified terminal in the switching states, while the third terminal is blocked. At least with some switching valves, it is preferably possible also to connect the terminals marked A and B, while the unmarked connection is blocked. These valves then have three switching states. It can also be provided, at least for some valves, that all connections can be blocked.
Das Flüssigkeits-Kühlmittel gelangt von dem Umschaltventil 21 zum Innenraum-Wärmetauscher 17, wo es seine Wärme zumindest teilweise an die Fahrgastzelle, vorzugsweise an einen zur Fahrgastzelle strömenden Luftstrom, abgibt. Es strömt weiter zu einem Umschalt- ventil 23, dessen nicht gekennzeichneter Anschluss mit dem Anschluss A verbunden ist. Der mit B gekennzeichnete Anschluss ist gesperrt. Das Flüssigkeits-Kühlmittel strömt daher von dem Ventil 23 zurück zum Gaskühler 5, wo es wiederum Wärme von dem verdichteten, heißen Kältemittel aufnimmt. Das Flüssigkeits-Kühlmittel in dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf 11 strömt vom Verdampfer 7 über die Pumpe 15 zu einem Umschaltventil 25. Es hat im Verdampfer 7 Wärme an das entspannte, kalte Kältemittel abgegeben. Der kälteste Punkt der Heiz-/Kühleinrichtung befindet sich daher quasi - in Strömungsrich- tung gesehen - hinter dem Verdampfer 7 und vor der Pumpe 5. The liquid coolant passes from the switching valve 21 to the indoor heat exchanger 17, where it at least partially transfers its heat to the passenger compartment, preferably to an air stream flowing to the passenger compartment. It continues to flow to a switching valve 23, the unmarked terminal is connected to the terminal A. The connection marked B is disabled. The liquid refrigerant therefore flows from the valve 23 back to the gas cooler 5, where it in turn receives heat from the compressed, hot refrigerant. The liquid coolant in the second liquid coolant circuit 11 flows from the evaporator 7 via the pump 15 to a switching valve 25. It has given off heat in the evaporator 7 to the expanded, cold refrigerant. The coldest point of the heating / cooling device is therefore quasi - seen in the flow direction - behind the evaporator 7 and in front of the pump 5.
In dem dargestellten Betriebszustand ist der nicht gekennzeichnete Anschluss mit dem Anschluss A verbunden, während der Anschluss B gesperrt ist. Das Flüssigkeits-Kühlmittel strömt daher weiter zu einem Umschaltventil 27, dessen Anschluss A mit dem nicht ge- kennzeichneten Anschluss verbunden ist, während Anschluss B gesperrt ist. Von dort strömt das Flüssigkeits-Kühlmittel durch den Außenluft- Wärmetauscher 19 zu einem Umschaltventil 29. Da das Flüssigkeits- Kühlmittel hier kälter ist als eine Außentemperatur, nimmt es im Außenluft-Wärmetauscher 19 Wärme aus der Umgebung auf. Dieser wirkt demnach als Wärmequelle. In dem dargestellten Betriebszustand ist der nicht gekennzeichnete Anschluss des Umschaltventils 29 mit dem Anschluss A verbunden. Das Flüssigkeits-Kühlmittel strömt weiter zu einem Knoten a, wo es vorzugsweise aufgeteilt wird auf einen Flüssigkeits-Kühlmantel eines Elektromotors 31 und/oder einer Steuerungseinrichtung 33, die der Ansteuerung des Elektromotors 31 dient. Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass das Flüssigkeits-Kühlmittel nur zu dem Elektromotor 31 oder nur zu der Steuerungseinrichtung 33 strömt. Die Steuerungseinrichtung 33 ist bevorzugt als Puls-Wechselrichter (ln- verter) ausgebildet. Das Flüssigkeits-Kühlmittel nimmt bevorzugt Abwärme des Elektromotors 31 und/oder der Steuerungseinrichtung 33 auf, diese Elemente wirken daher in dem dargestellten Betriebszustand als Wärmequellen. In the illustrated operating state, the unmarked terminal is connected to terminal A while terminal B is off. The liquid coolant therefore continues to flow to a change-over valve 27 whose port A is connected to the unlabeled port while port B is locked. From there, the liquid coolant flows through the outside air heat exchanger 19 to a switching valve 29. Since the liquid coolant is colder here than an outside temperature, it absorbs heat in the outside air heat exchanger 19 from the environment. This therefore acts as a heat source. In the illustrated operating state of the unmarked connection of the switching valve 29 is connected to the terminal A. The liquid coolant continues to flow to a node a, where it is preferably divided into a liquid cooling jacket of an electric motor 31 and / or a control device 33, which serves to drive the electric motor 31. In another preferred embodiment, it is possible for the liquid coolant to flow only to the electric motor 31 or only to the controller 33. The control device 33 is preferably designed as a pulse inverter (inverter). The liquid coolant preferably absorbs waste heat from the electric motor 31 and / or the control device 33, these elements therefore acting as heat sources in the illustrated operating state.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass der Elektromotor 31 und die Steuerungseinrichtung 33 bezüglich des Flüssigkeits-Kühlmittel-Stroms nicht - wie in Figur 1 dargestellt - parallel, sondern in Reihe, also hintereinander angeordnet sind. Vorzugsweise ist in diesem Fall die Steuerungseinrichtung 33 stromaufwärts von dem Elektromotor 31 vorgesehen; das Flüssig- keits-Kühlmittel strömt also bevorzugt zunächst durch den Flüssigkeits-Kühlmantel der Steuerungseinrichtung 33 und danach durch den des Elektromotors 31 . In einem Knoten b werden die vorzugsweise aufgeteilten Ströme des Flüssigkeits-Kühlmittels wieder zusammengeführt. Von dort strömt dieses zu einem Flüssigkeits-Kühlmantel des Verdichters 3, der ebenfalls als Wärmequelle wirkt, sodass das Flüssigkeits-Kühlmittel dessen Abwärme aufnimmt. Es gelangt dann zu einem Umschaltventil 35, dessen Anschluss A mit dem nicht gekennzeichneten An- schluss verbunden ist, während der Anschluss B gesperrt ist. Von dort strömt das Kühlmittel zurück zum Verdampfer 7. In a further preferred embodiment, it is possible that the electric motor 31 and the control device 33 with respect to the liquid-refrigerant flow not - as shown in Figure 1 - parallel, but in series, that are arranged one behind the other. Preferably, in this case, the controller 33 is provided upstream of the electric motor 31; The liquid coolant therefore preferably flows first through the liquid cooling jacket of the control device 33 and then through the electric motor 31. In a node b, the preferably divided streams of liquid coolant are brought together again. From there, this flows to a liquid cooling jacket of the compressor 3, which also acts as a heat source, so that the liquid coolant absorbs its waste heat. It then arrives at a change-over valve 35 whose connection A is connected to the connection not marked, while the connection B is blocked. From there, the coolant flows back to the evaporator. 7
Damit zeigt sich Folgendes: Das vom Verdampfer 7 kommende, kal- te Flüssigkeits-Kühlmittel nimmt im Heizbetrieb Umgebungswärme in dem Außenluft-Wärmetauscher 19 auf. Das Kühlmittel wird dem Verdampfer 7 wieder zugeführt, wo es Wärme an das Kältemittel des nicht dargestellten Kältemittel-Kreislaufs abgibt. Dieses gelangt entsprechend vorgewärmt zum Verdichter 3. Es hat also Wärme aufge- nommen, die der Umgebung durch den Außen luft-Wärmetauscher 19 entzogen wurde. Das Kältemittel wird in dem Verdichter 3 weiter erhitzt und dem Gaskühler 5 zugeführt, wo es zumindest einen Teil seiner Wärme an das Flüssigkeits-Kühlmittel im ersten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf 9 abgibt. Die der Umgebung durch den Außenluft-Wärmetauscher 19 entzogene Wärme steht also letztlich zusätzlich dem Innenraum- Wärmetauscher 17 zum Heizen des Innenraums zur Verfügung. Damit realisiert die Heiz-/Kühleinrichtung eine Wärmepumpe, die unter Zufuhr mechanischer Arbeit im Verdichter 3 Wärme von dem vergleichsweise kühlen Außenluft-Wärmetauscher 19 zu dem vergleichsweise warmen Innenraum-Wärmetauscher 17 fördert. Da dem Außenluft-Wärmetauscher 19 Wärme entzogen wird, kann insbesondere in der kalten Jahreszeit durch Luftfeuchtigkeit, Regenwasser, Spritzwasser, Schnee oder durch andere Feuchtigkeitsquellen an dessen Oberfläche eine Eisschicht entstehen. Diese wirkt zu- nehmend als Isolierschicht, sodass der Außenluft-Wärmetauscher 19 nicht mehr effizient als Wärmequelle funktionieren kann. Daher ist vorzugsweise ein Enteisungsbetrieb vorgesehen, um die Eisschicht von dem Außenluft-Wärmetauscher 19 zu entfernen. Dies wird in Zusammenhang mit Figur 2 erläutert werden. In Figur 1 ist ein dritter Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 37 kleinstrich liert dargestellt, der entweder mit dem ersten oder dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9, 11 zusammenwirkt, um ein elektrisches Speicherelement 39 zu temperieren. In der dargestellten Betriebsart wird das elektrische Speicherelement 39 gekühlt. Es ist ein Umschaltventil 41 vorgesehen, dessen Anschluss A mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden ist, während der Anschluss B gesperrt ist. Daher wird kaltes Flüssigkeits-Kühlmittel aus dem Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 1 1 in einem Knoten c abgezweigt und dem dritten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 37 zuge- führt. Es gelangt von dort zu einem regelbaren Ventil 43, welches von einem Regler 45 angesteuert wird. Dieser ist wiederum mit einem Temperatursensor 47 verbunden, der die Temperatur in einem inneren Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf erfasst, der das elektrische Speichermedium 39 umströmt. Dieser wird durch einen Bypass 49 gebildet, in dem eine Pumpe 51 vorgesehen ist, welche das aus dem elektrischen Speicherelement 39 austretende Flüssigkeits-Kühlmittel zurück zu einem Kühlmittel-Eingang vorzugsweise eines Flüssigkeits-Kühlmantels des elektrischen Speicherelements 39 fördert. Stromabwärts des elektrischen Speicherelements 39 und auch stromabwärts einer Abzweigung des Bypasses 49 ist ein Umschaltventil 53 vorgesehen, dessen nicht gekennzeichneter Anschluss im dargestellten Betriebszustand mit dem Anschluss A verbunden ist, während der Anschluss B gesperrt ist. Von dort gelangt das Flüssigkeits-Kühlmittel zu einem Knoten d, wo es wieder dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 1 1 zugeführt wird und zum Verdampfer 7 zurückströmt. Der Regler 45 steuert das regelbare Ventil 43 so, dass eine Flüssigkeits-Kühlmittel-Menge dem von der Pumpe 51 über den Bypass 49 umgewälzten Flüssigkeits-Kühlmittel zugeführt wird, die geeignet ist, die Temperatur in dem inneren Kreislauf im Wesentlichen bei einem vorbestimmten Wert zu halten. Die Pumpe 51 ist vorzugsweise stets in Betrieb und hält den inneren Kreislauf am Laufen. Da das Flüssigkeits-Kühlmittel im Wesentlichen in- kompressibel ist, tritt bevorzugt aus dem Umschaltventil 53 eine Menge desselben aus, die der über das Ventil 43 zugeführten Menge entspricht. This shows the following: The cold liquid refrigerant coming from the evaporator 7 absorbs ambient heat in the outside air heat exchanger 19 during heating operation. The coolant is supplied to the evaporator 7 again, where it gives off heat to the refrigerant of the refrigerant circuit, not shown. This passes correspondingly preheated to the compressor 3. It has therefore absorbed heat that has been withdrawn from the environment by the outdoor air heat exchanger 19. The refrigerant is further heated in the compressor 3 and supplied to the gas cooler 5, where it delivers at least a portion of its heat to the liquid coolant in the first liquid coolant circuit 9. The heat extracted from the environment by the outside air heat exchanger 19 is therefore ultimately also available to the interior heat exchanger 17 for heating the interior space. Thus, the heating / cooling device realizes a heat pump, which promotes heat from the comparatively cool outside air heat exchanger 19 to the comparatively warm interior heat exchanger 17 by supplying mechanical work in the compressor 3. Since the outside air heat exchanger 19 heat is removed, especially in the cold season by moisture, rain water, water spray, snow or other sources of moisture on the surface of an ice layer. This increasingly acts as an insulating layer, so that the outdoor air heat exchanger 19 can no longer function efficiently as a heat source. Therefore, a defrosting operation is preferably provided to remove the ice sheet from the outdoor air heat exchanger 19. This will be explained in connection with FIG. In Figure 1, a third liquid-refrigerant circuit 37 is shown in small scale liert, which cooperates either with the first or the second liquid-refrigerant circuit 9, 11 to temper an electrical storage element 39. In the illustrated mode of operation, the electrical storage element 39 is cooled. A change-over valve 41 is provided, the terminal A of which is connected to the unmarked terminal, while the terminal B is blocked. Therefore, cold liquid refrigerant is branched off from the liquid-refrigerant circuit 1 1 in a node c and supplied to the third liquid-refrigerant circuit 37. It passes from there to a controllable valve 43, which is controlled by a controller 45. This is in turn connected to a temperature sensor 47, which detects the temperature in an inner liquid-refrigerant circuit, which flows around the electrical storage medium 39. This is formed by a bypass 49, in which a pump 51 is provided, which promotes the emerging from the electric storage element 39 liquid coolant back to a coolant inlet preferably a liquid cooling jacket of the electrical storage element 39. Downstream of the electrical storage element 39 and also downstream of a branch of the bypass 49, a switching valve 53 is provided, the unmarked terminal is connected in the illustrated operating state to the terminal A, while the terminal B is locked. From there, the liquid coolant reaches a node d, where it is again supplied to the second liquid-refrigerant circuit 1 1 and flows back to the evaporator 7. The regulator 45 controls the variable valve 43 so that a liquid-refrigerant amount is supplied to the liquid refrigerant circulated by the pump 51 through the bypass 49, which is capable of substantially increasing the temperature in the inner circuit at a predetermined value hold. The pump 51 is preferably always in operation and keeps the inner circuit running. Since the liquid coolant is substantially incompressible, preferably from the switching valve 53, an amount of the same, which corresponds to the amount supplied via the valve 43.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel steuert der Regler 45 auch das Umschaltventil 53 an, sodass auch die aus dem inneren Kreislauf abfließende Flüssigkeits-Kühlmittel-Menge regelbar ist. In diesem Fall ist es besonders effektiv möglich, die Temperatur in dem inneren Kreislauf konstant zu halten. In a preferred embodiment, the controller 45 also controls the switching valve 53, so that the outflowing from the inner circuit liquid-refrigerant amount is regulated. In this case, it is particularly effectively possible to keep the temperature in the inner circuit constant.
Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Umschaltventil 53 abhängig von dem Betriebsmodus der Heiz- Kühleinrichtung geschaltet und nicht geregelt. In another preferred embodiment, the switching valve 53 is switched depending on the operating mode of the heating-cooling device and not regulated.
Wie bereits beschrieben, vereist der Außenluft-Wärmetauscher 19 unter bestimmten Bedingungen, wenn er als Wärmequelle in den Heizbetrieb der Heiz-/Kühleinrichtung einbezogen ist. In diesem Fall schaltet vorzugsweise die Heiz-/Kühleinrichtung in einen Entei- sungsbetrieb um. As already described, the outdoor air heat exchanger 19 ices under certain conditions when he as a heat source in the Heating operation of the heating / cooling device is included. In this case, the heating / cooling device preferably switches over to a defrosting operation.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreisläufe des Ausführungsbeispiels der Heiz-/Kühleinrichtung gemäß Figur 1 im Enteisungsbetrieb. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insoweit auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Der Einfachheit wegen werden im Folgenden nur die von dem Betriebszustand gemäß Figur 1 abweichenden Merkmale angesprochen. Figure 2 shows a schematic representation of the liquid coolant circuits of the embodiment of the heating / cooling device according to Figure 1 in the deicing operation. Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description. For the sake of simplicity, only the features deviating from the operating state according to FIG. 1 will be addressed below.
Bei dem Umschaltventil 23 ist der Anschluss A gesperrt, während der nicht gekennzeichnete Anschluss mit dem Anschluss B verbunden ist. Das in dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 vom Gaskühler 5 über den Innenraum-Wärmetauscher 17 heranströmende, warme Flüssigkeits-Kühlmittel wird daher von dem Umschaltventil 23 nicht zurück zum Gaskühler 5, sondern zu dem Umschaltventil 27 geleitet. Von dort strömt es durch den Außenluft-Wärmetauscher 19 zu dem Umschaltventil 29. Dessen Anschluss A ist gesperrt und der Anschluss B ist mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden. Das Flüssigkeits-Kühlmittel kann so von dem Umschaltventil 29 zum Gaskühler 5 zurückströmen. In the switching valve 23, the port A is locked, while the unmarked port is connected to the port B. The warm liquid coolant flowing in from the gas cooler 5 via the interior heat exchanger 17 in the first liquid coolant circuit 9 is therefore not directed by the changeover valve 23 back to the gas cooler 5 but to the changeover valve 27. From there it flows through the outside air heat exchanger 19 to the switching valve 29. Its port A is blocked and the port B is connected to the unmarked port. The liquid coolant can thus flow back from the switching valve 29 to the gas cooler 5.
Bei dem Umschaltventil 25 ist der Anschluss A gesperrt und der Anschluss B ist mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden. Daher kann kein kaltes Flüssigkeits-Kühlmittel des zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislaufs 1 1 vom Verdampfer 7 zu dem Außenluft- Wärmetauscher 19 gelangen. Stattdessen strömt das Flüssigkeits- Kühlmittei direkt von dem Umschaltventil 25 zu dem Knoten a. In the switching valve 25, the port A is blocked and the port B is connected to the port not marked. Therefore, no cold liquid coolant of the second liquid-refrigerant circuit 1 1 from the evaporator 7 to the outside air Pass heat exchanger 19. Instead, the liquid coolant flows directly from the switching valve 25 to the node a.
Damit zeigt sich Folgendes: Der Außenluft-Wärmetauscher 19 ist im Enteisungsbetrieb dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 als Wärmesenke zugeordnet. Er wird von dem warmen Flüssigkeits- Kühlmittel enteist. This shows the following: The outdoor air heat exchanger 19 is assigned to the first liquid coolant circuit 9 as a heat sink in the defrost mode. It is de-iced by the warm liquid coolant.
Dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 1 1 muss entsprechend eine alternative Wärmequelle zugeordnet werden oder zugeordnet sein. Dies ist hier vorzugsweise der Elektromotor 31. Bei dem darge- stellten Ausführungsbeispiel ist bevorzugt auch die Steuerungseinrichtung 33 als Wärmequelle in den zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf 1 1 einbezogen. Auch der Verdichter 3 stellt eine Wärmequelle dar. The second liquid coolant circuit 1 1 must be assigned or assigned an alternative heat source accordingly. This is preferably the electric motor 31. In the exemplary embodiment shown, the control device 33 is preferably also included as a heat source in the second liquid-coolant circuit 11. Also, the compressor 3 is a heat source.
Bezüglich der Betriebsbedingungen des Fahrzeugs zeigt sich Fol- gendes: Steht das Fahrzeug oder fährt es nur langsam, besteht eine vergleichsweise geringe Vereisungsgefahr am Außenluft- Wärmetauscher 19, weil zumindest wenig Spritzwasser an dessen Oberfläche gelangen kann. In diesem Fall kann also der Außenluft- Wärmetauscher 19 im Heizbetrieb ohne Weiteres als Wärmequelle in den zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 1 1 einbezogen sein. Fährt das Fahrzeug dagegen schnell, besteht eine erhöhte Vereisungsgefahr, sodass gegebenenfalls in den Enteisungsbetrieb umgeschaltet werden muss. Zugleich wird eine hohe Leistung vom Elektromotor 31 gefordert, sodass dort entsprechend große Verluste in Form von Abwärme anfallen. Daher kann dieser ohne Weiteres als Wärmequelle in den zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 1 1 einbezogen werden. Selbst wenn in einem Betriebszustand in den Enteisungsbetrieb geschaltet werden muss, indem keine relevante Abwärme in dem Elektromotor 31 anfällt, ist dies unschädlich: In diesem Fall wird der Elektromotor 31 gekühlt, während ihm Wärme entzogen wird. Dabei sinkt seine Temperatur nur geringfügig, weil er eine sehr große Wärmekapazität aufweist. Insbesondere umfasst er bevorzugt einen Flüssigkeits-Kühlmantel mit großem Volumen. Der Elektromotor 31 muss keine hohe Temperatur aufweisen, um effizient arbeiten zu können. Sein Wirkungsgrad ist auch bei niedriger Temperatur hoch. Insgesamt bestehen also in keinem Betriebszustand Bedenken, den Elektromotor 31 als Wärmequelle in den zweiten Kühlmittel-Kreislauf 11 einzubeziehen. With regard to the operating conditions of the vehicle, the following can be seen: If the vehicle is standing or driving slowly, there is a comparatively low risk of icing on the outside air heat exchanger 19, because at least a small amount of spray water can reach its surface. In this case, therefore, the outdoor air heat exchanger 19 in the heating mode can be readily included as a heat source in the second liquid-refrigerant circuit 1 1. On the other hand, if the vehicle drives quickly, there is an increased risk of icing, so that it may be necessary to switch to the de-icing mode. At the same time, high power is required by the electric motor 31, so that correspondingly large losses occur in the form of waste heat. Therefore, it can be easily incorporated as a heat source in the second liquid-refrigerant circuit 1 1. Even if it is necessary to switch to the de-icing mode in an operating state, in that no relevant waste heat is generated in the electric motor 31, this is harmless: in this case, the electric motor 31 is cooled while it is deprived of heat. Its temperature drops only slightly, because it has a very high heat capacity. In particular, it preferably comprises a liquid-cooling jacket with a large volume. The electric motor 31 does not have to have a high temperature in order to operate efficiently. Its efficiency is high even at low temperature. Overall, therefore, there are no concerns in any operating state to include the electric motor 31 as a heat source in the second coolant circuit 11.
Wie anhand der Figuren 1 und 2 deutlich wird, ist bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Elektromotor 31 sowohl im Heizbetrieb als auch im Enteisungsbetrieb dem zweiten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf 1 1 als Wärmequelle zugeordnet. Im Enteisungsbetrieb wird lediglich der Außenluft-Wärmetauscher 19 als zusätzliche Wärmequelle aus dem Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 11 herausgenommen und als Wärmesenke dem ersten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf 9 zugeordnet. Diese Vorgehensweise ist ohne Weiteres von der Formulierung umfasst, dass der Elektromotor 31 und/oder eine alternative Wärmequelle dem zweiten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf 11 zugeordnet wird. Die alternative Wärmequelle muss also nicht zwingend dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf 11 neu zugeordnet werden, sondern die Formulierung umfasst ein Ausführungsbeispiel, bei dem die alternative Wärmequelle dem Kreislauf zugeordnet bleibt. Es ist möglich, einen Sensor vorzusehen, der direkt eine Vereisung des Außen luft- Wärmetauschers 19 detektieren kann. Vorzugsweise wird ein optischer Sensor verwendet. Eine Vereisung des Außenluft- Wärmetauschers 19 wird jedoch bevorzugt alternativ oder zusätzlich über eine Abnahme von dessen Kapazität als Wärmequelle festgestellt. As is clear from Figures 1 and 2, in the illustrated preferred embodiment, the electric motor 31 is associated with the second liquid coolant circuit 1 1 as a heat source both in heating mode and in the defrost mode. In the defrost mode, only the outside air heat exchanger 19 is taken out of the liquid-refrigerant circuit 11 as an additional heat source and assigned to the first liquid-refrigerant circuit 9 as a heat sink. This procedure is readily encompassed by the formulation that the electric motor 31 and / or an alternative heat source is assigned to the second liquid-coolant circuit 11. The alternative heat source does not necessarily have to be reassigned to the second liquid coolant circuit 11, but rather the formulation comprises an embodiment in which the alternative heat source remains associated with the circuit. It is possible to provide a sensor that can directly detect icing of the outdoor air heat exchanger 19. Preferably, an optical sensor is used. However, icing of the outdoor air heat exchanger 19 is preferably detected alternatively or additionally via a decrease in its capacity as a heat source.
Hierzu werden folgende Schritte bevorzugt: Der Außenluft- Wärmetauscher 19 wirkt mit dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf 1 1 als Wärmequelle zusammen. Dabei wird ein erster zeit- licher Temperaturgradient erfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform wird nach einer vorzugsweise vorbestimmten Messzeit der Außenluft-Wärmetauscher 19 aus dem zweiten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf 1 1 herausgenommen, und es wird ein zweiter zeitlicher Temperaturgradient erfasst, wobei eine alternative Wärme- quelle, vorzugsweise der Elektromotor 31 , mit dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 1 1 zusammenwirkt. Die alternative Wärmequelle wird dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 11 hierzu entweder zugeordnet oder bleibt diesem zugeordnet. Wiederum vorzugsweise nach einer vorbestimmten Messzeit werden die so er- fassten Temperaturgradienten miteinander verglichen. Besonders bevorzugt wirkt jeweils nur die Wärmequelle mit dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 1 zusammen, für die ein Temperaturgradient erfasst werden soll. Die Wärmequellen werden in diesem Fall bevorzugt vor der Messung des entsprechenden Temperatur- gradienten dem Kreislauf zugeordnet und nach der Messung gegebenenfalls aus dem Kreislauf herausgenommen. Die Temperaturgradienten werden dann nacheinander gemessen. Bei anderen Ausführungsformen ist es möglich, dass zumindest die alternative Wärmequelle, beispielsweise der Elektromotor 31 , während der Erfas- sung beider Temperaturgradienten mit dem Flüssigkeitskühlmittelkreislauf 1 zusammenwirkt. For this purpose, the following steps are preferred: The outside air heat exchanger 19 cooperates with the second liquid coolant circuit 1 1 as a heat source. In doing so, a first temporal temperature gradient is detected. In a preferred embodiment, the outside air heat exchanger 19 is removed from the second liquid coolant circuit 1 1 after a preferably predetermined measurement time, and it is detected a second temporal temperature gradient, wherein an alternative heat source, preferably the electric motor 31, with the second liquid-refrigerant circuit 1 1 cooperates. For this purpose, the alternative heat source is either assigned to the second liquid-coolant circuit 11 or remains assigned to it. Again, preferably after a predetermined measuring time, the temperature gradients thus detected are compared with each other. Particularly preferably, in each case only the heat source cooperates with the second liquid-coolant circuit 1, for which a temperature gradient is to be detected. In this case, the heat sources are preferably assigned to the circuit prior to the measurement of the corresponding temperature gradient and optionally removed from the circuit after the measurement. The temperature gradients are then measured successively. In other embodiments, it is possible for at least the alternative heat source, for example the electric motor 31, to be used during the detection. Solution of both temperature gradients with the liquid coolant circuit 1 cooperates.
Vorzugsweise werden zur Erfassung der Temperaturgradienten Messfühler verwendet, die ohnehin von der Heiz-/Kühleinrichtung umfasst sind. Dies kann beispielsweise ein Temperaturfühler im Bereich der Fahrgastzelle sein. Es ist auch möglich, Temperaturmessfühler unmittelbar an dem Außenluft-Wärmetauscher 19 und der alternativen Wärmequelle, bevorzugt dem Elektromotor 31 , anzuordnen. Insbesondere in diesem Fall ist es bei einer Ausführungsform des Verfahrens möglich, die Temperaturgradienten beider Wärmequellen gleichzeitig oder zeitlich überlappend zu bestimmen, während beide Wärmequellen mit dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf 1 1 zusammenwirken. Preferably, sensors are used to detect the temperature gradient, which are already included in the heating / cooling device. This can be, for example, a temperature sensor in the passenger compartment. It is also possible to arrange temperature sensors directly on the outside air heat exchanger 19 and the alternative heat source, preferably the electric motor 31. In particular, in this case, it is possible in one embodiment of the method to determine the temperature gradients of both heat sources simultaneously or temporally overlapping, while both heat sources with the second liquid-coolant circuit 1 1 interact.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens kann bereits während der Erfassung des zweiten Temperaturgradienten in den Enteisungsbe- trieb geschaltet werden. Der Außenluft-Wärmetauscher 19 wird also bereits dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 zugeordnet, während der Temperaturgradient für die alternative Wärmequelle erfasst wird. Nach dem Vergleich der Temperaturgradienten kann dann entweder der Enteisungsbetrieb fortgesetzt oder abgebrochen werden. In one embodiment of the method can already be switched during the detection of the second temperature gradient in the de-icing. The outside air heat exchanger 19 is thus already assigned to the first liquid-refrigerant circuit 9, while the temperature gradient for the alternative heat source is detected. After comparing the temperature gradients, either the de-icing operation can then be continued or aborted.
Der Elektromotor 31 zeigt aufgrund seiner hohen Wärmekapazität typischerweise einen wenig steilen Temperaturgradienten, das heißt, seine Temperatur sinkt während der Nutzung als Wärmequelle nur langsam mit der Zeit. Der Verlauf des Temperaturgradienten des Außenluft-Wärmetauschers 19 ist von dessen Vereisungsgrad abhängig. Je dicker die isolierende Eisschicht ausgebildet ist, desto weniger Wärme kann pro Zeiteinheit von außen dem Außenluft- Wärmetauscher 19 zugeführt werden. Dementsprechend sinkt dessen Temperatur während seiner Nutzung als Wärmequelle umso rascher, je stärker die Vereisung fortgeschritten ist. Daher kann eine Vereisung des Außenluft-Wärmetauschers 19 festgestellt werden, wenn dessen Temperaturgradient steiler verläuft als der Temperaturgradient der alternativen Wärmequelle beziehungsweise des Elektromotors 31 . In diesem Fall wird in den Enteisungsbetrieb umgeschaltet. Das gleiche Verfahren kann angewendet werden, um eine hinreichende Enteisung des Außenluft-Wärmetauschers 19 festzustellen, nur dass hierbei vom Enteisungsbetrieb zurück in den Heizbetrieb geschaltet werden kann, wenn der Temperaturgradient des Außenluft-Wärmetauschers 19 weniger steil verläuft als der Temperatur- gradient der alternativen Wärmequelle beziehungsweise des Elektromotors 31 . Due to its high heat capacity, the electric motor 31 typically exhibits a slightly steep temperature gradient, that is to say that its temperature during use as a heat source drops only slowly over time. The course of the temperature gradient of the outdoor air heat exchanger 19 is dependent on its degree of icing. The thicker the insulating ice layer is formed, the more less heat can be supplied per unit time from the outside of the outdoor air heat exchanger 19. Accordingly, its temperature during use as a heat source decreases more rapidly the more the icing has progressed. Therefore, icing of the outdoor air heat exchanger 19 can be detected if its temperature gradient is steeper than the temperature gradient of the alternative heat source or the electric motor 31. In this case, the system switches to the de-icing mode. The same method can be used to determine a sufficient defrosting of the outdoor air heat exchanger 19, except that this can be switched from the defrosting operation back to the heating mode when the temperature gradient of the outdoor air heat exchanger 19 is less steep than the temperature gradient of the alternative heat source or of the electric motor 31.
Es ist möglich, in regelmäßigen Abständen durch Anwendung des beschriebenen Verfahrens zu prüfen, ob der Außenluft- Wärmetauscher 19 vereist ist. In gleicher Weise kann während des Enteisungsbetriebs in regelmäßigen Abständen geprüft werden, ob die Enteisung bereits abgeschlossen ist. It is possible to check at regular intervals by using the described method, whether the outdoor air heat exchanger 19 is frosted. Similarly, during de-icing operation, it may be checked at regular intervals whether defrosting has already been completed.
Insgesamt zeigt sich, dass im Enteisungsbetrieb sowohl der Innenraum-Wärmetauscher 17 als auch der Außenluft-Wärmetauscher 19 dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 als Wärmesenken zugeordnet sind. Es kann also zugleich die Fahrgastzelle geheizt und der Außenluft-Wärmetauscher 19 enteist werden. Da im Enteisungsbetrieb dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 1 1 eine alternative Wärmequelle, vorzugsweise der Elektromotor 31 , zur Verfügung steht, verringert sich die zum Beheizen der Fahrgastzelle zur Verfügung stehende Leistung nicht. Die Enteisung kann also stattfinden, ohne dass sich dies negativ für die Insassen des Fahrzeugs bemerkbar macht. Overall, it is shown that in the deicing operation both the interior heat exchanger 17 and the outside air heat exchanger 19 are assigned to the first liquid coolant circuit 9 as heat sinks. So it can also heated the passenger compartment and the outdoor air heat exchanger 19 are de-iced. Since the defrosting the second liquid-refrigerant circuit 1 1 a alternative heat source, preferably the electric motor 31, is available, does not reduce the power available for heating the passenger compartment available. The de-icing can thus take place without negatively affecting the occupants of the vehicle.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung der Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreisläufe des Ausführungsbeispiels der Heiz-/Kühleinrichtung im Kühlbetrieb. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass inso- fern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Auch in diesem Fall werden nur die Unterschiede beschrieben, die sich im Vergleich zu der in Figur 1 dargestellten Betriebsart ergeben. Figure 3 shows a schematic representation of the liquid coolant circuits of the embodiment of the heating / cooling device in the cooling mode. Identical and functionally identical elements are provided with the same reference symbols, so that reference is made to the preceding description. Also in this case, only the differences that result in comparison to the operating mode shown in Figure 1 will be described.
Bei dem Umschaltventil 21 ist im Kühlbetrieb der nicht gekennzeichnete Anschluss mit dem Anschluss B verbunden, während der An- schluss A gesperrt ist. Das Flüssigkeits-Kühlmittel wird also durch die Pumpe 13 vom Gaskühler 5 zu dem Umschaltventil 35 gefördert, dessen Anschluss B mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden ist. Der Anschluss A ist gesperrt. Demnach tritt das heiße, vom Gaskühler 5 kommende Flüssigkeits-Kühlmittel des ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislaufs 9 in den Flüssigkeits-Kühlmantel des Verdichters 3 ein und strömt von diesem weiter über den Knoten b zu dem Flüssigkeits-Kühlmantel des Elektromotors 31 und vorzugsweise auch zu dem der Steuerungseinrichtung 33. In dem Knoten a verbinden sich die Ströme vorzugsweise wieder, und das Flüs- sigkeits-Kühlmittel strömt über das Ventil 29, dessen Anschluss B gesperrt ist, während der Anschluss A mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden ist, zum Außenluft-Wärmetauscher 19. Von hier gelangt es zu dem Umschaltventil 27, dessen Anschluss B mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden ist, während der Anschluss A gesperrt ist. Es fließt daher zurück zum Gaskühler 5. In the reversing valve 21, the unmarked connection is connected to the connection B during cooling operation, while the connection A is blocked. The liquid coolant is thus conveyed by the pump 13 from the gas cooler 5 to the switching valve 35, whose terminal B is connected to the unmarked terminal. Port A is blocked. Accordingly, the hot, coming from the gas cooler 5 liquid coolant of the first liquid-refrigerant circuit 9 enters the liquid cooling jacket of the compressor 3 and flows from this further via the node b to the liquid cooling jacket of the electric motor 31 and preferably also In the node a, the flows preferably reconnect, and the liquid coolant flows through the valve 29 whose port B is blocked while the port A is connected to the unmarked port, to the outside air. From there it reaches the switching valve 27, whose connection B is connected to the unmarked port while port A is disabled. It therefore flows back to the gas cooler 5.
Der Außenluft-Wärmetauscher 19 ist hier als Wärmesenke in den ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 einbezogen. Das vom Gaskühler 5 kommende, heiße Flüssigkeits-Kühlmittel nimmt auch die Abwärme des Verdichters 3 auf. Je nach Betriebszustand des Elektromotors 31 und/oder der Steuerungseinrichtung 33 wirken diese als Wärmequelle oder als Wärmesenke. Jedenfalls gibt das Flüssig- keits-Kühlm ittel in dem Außenluft-Wärmetauscher 19 die aufgenommene Wärme zumindest teilweise an die Umgebung ab, bevor es zum Gaskühler 5 zurückströmt. The outside air heat exchanger 19 is included here as a heat sink in the first liquid coolant circuit 9. The coming from the gas cooler 5, hot liquid coolant also absorbs the waste heat of the compressor 3. Depending on the operating state of the electric motor 31 and / or the control device 33, these act as a heat source or as a heat sink. In any case, the liquid coolant in the outside air heat exchanger 19 at least partially releases the absorbed heat to the environment before it flows back to the gas cooler 5.
Es zeigt sich, dass der Verdichter 3 sowohl im Heizbetrieb als auch im Kühlbetrieb jeweils dem Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9, 1 1 zugeordnet ist, der mit dem Außenluft-Wärmetauscher 19 zusammenwirkt. So ist letztlich die Betriebswärme des Verdichters 3, soweit sie nicht in die Heizleistung für die Fahrgastzelle einbezogen wird, in jedem Betriebszustand über den Außenluft-Wärmetauscher 19 abführbar. Bezüglich des zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislaufs 1 1 zeigt sich im Kühlbetrieb Folgendes: It can be seen that the compressor 3 is assigned to the liquid-coolant circuit 9, 11, which cooperates with the outside-air heat exchanger 19, both in the heating mode and in the cooling mode. Thus, in the end, the operating heat of the compressor 3, insofar as it is not included in the heating power for the passenger compartment, can be dissipated via the outside air heat exchanger 19 in each operating state. With regard to the second liquid-coolant circuit 11, the following appears in the cooling mode:
Das vom Verdampfer 7 kommende Flüssigkeits-Kühlmittel wird durch die Pumpe 15 zu dem Umschaltventil 25 gefördert, dessen Anschluss A mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden ist. Es strömt von dort zu dem Umschaltventil 23, weil der Anschluss A des Umschaltventils 27 gesperrt ist. Bei dem Umschaltventil 23 ist der Anschluss B mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbun- den, sodass das Flüssigkeits-Kühlmittel über den Innenraum- Wärmetauscher 17 strömt. Hier nimmt das kalte Flüssigkeits- Kühlmittel Wärme aus dem Innenraum, das heißt der Fahrgastzelle, auf und kühlt diesen so. Weil der Anschluss A des Umschaltventils 21 gesperrt ist, gelangt das Flüssigkeits-Kühlmittel zu einem Schaltventil 55, welches im Heiz- und Enteisungsbetrieb geschlossen, im Kühlbetrieb jedoch geöffnet ist. Von hier strömt das Flüssigkeits-Kühlmittel über einen Knoten e zurück zum Verdampfer 7. In dem Knoten e vereinigen sich die Kühlmittelströme, welche von dem Schaltventil 55 einerseits und von dem Knoten d andererseits kommen, wenn das elektrische Speicherelement 39 gekühlt wird. Wie sich noch zeigen wird, gelangt kein Kühlmittel von dem Knoten d zu dem Knoten e, wenn das elektrische Speicherelement 39 geheizt wird. In diesem Fall ist nämlich der An- schluss A des Umschaltventils 53 gesperrt. The liquid coolant coming from the evaporator 7 is conveyed by the pump 15 to the switching valve 25 whose port A is connected to the unmarked port. It flows from there to the switching valve 23, because the port A of the switching valve 27 is locked. In the switching valve 23, the port B is connected to the unmarked port. so that the liquid refrigerant flows over the indoor heat exchanger 17. Here, the cold liquid coolant takes heat from the interior, that is, the passenger compartment, and cools it so. Because the port A of the change-over valve 21 is locked, the liquid coolant reaches a switching valve 55 which is closed in the heating and defrosting operation but open in the cooling operation. From here, the liquid coolant flows via a node e back to the evaporator 7. In the node e, the coolant flows, which come from the switching valve 55 on the one hand and from the node d on the other hand, when the electrical storage element 39 is cooled. As will be seen, no coolant reaches from the node d to the node e when the electric storage element 39 is heated. In this case, namely, the connection A of the switching valve 53 is blocked.
Es zeigt sich, dass im Kühlbetrieb der Innenraum-Wärmetauscher 17 dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 1 1 zugeordnet ist, sodass die Fahrgastzelle durch das vom Verdampfer 7 kommende kalte Flüssigkeits-Kühlmittel gekühlt werden kann. Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung der Fiüssigkeits- Kühlmittel-Kreisläufe eines Ausführungsbeispiels einer Heiz-/Kühleinrichtung im Heizbetrieb, wobei zugleich das elektrische Speicherelement geheizt wird. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insoweit auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Auch bezüglich Figur 4 werden lediglich die Unterschiede erläutert, die sich im Vergleich zu dem in Figur 1 dargestellten Betriebszustand ergeben. Der in Figur 4 dargestellte Heizbetrieb entspricht im Wesentlichen dem in Figur 1 dargestellten Schaltzustand. Der Innenraum- Wärmetauscher 17 ist dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 als Wärmesenke zugeordnet. Der Außenluft-Wärmetauscher 19 ist dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 11 als Wärmequelle zugeordnet. Der erste und der zweite Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf 9, 11 verlaufen wie in Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben. It can be seen that in cooling operation, the interior heat exchanger 17 is assigned to the second liquid coolant circuit 1 1, so that the passenger compartment can be cooled by the coming from the evaporator 7 cold liquid coolant. Figure 4 shows a schematic representation of the Fiüssigkeits- coolant circuits of an embodiment of a heating / cooling device in the heating mode, wherein at the same time the electric storage element is heated. Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description. Also with respect to Figure 4, only the differences are explained, which result in comparison to the operating state shown in Figure 1. The heating operation shown in FIG. 4 essentially corresponds to the switching state illustrated in FIG. The indoor heat exchanger 17 is associated with the first liquid-refrigerant circuit 9 as a heat sink. The outdoor air heat exchanger 19 is associated with the second liquid-refrigerant circuit 11 as a heat source. The first and the second liquid-coolant circuit 9, 11 run as described in connection with FIG.
Im Unterschied zu Figur 1 wird allerdings das elektrische Speicher- element 39 in dem Betriebszustand gemäß Figur 4 nicht gekühlt, sondern geheizt. Hierzu ist bei dem Umschaltventil 41 der Anschluss B mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden, während der Anschluss A gesperrt ist. Vom Gaskühler 5 kommendes, heißes Flüssigkeits-Kühlmittel, welches in dem Innenraum-Wärmetauscher 17 bereits Wärme an die Fahrgastzelle abgegeben hat, fließt über einen Knoten f zu dem Umschaltventil 41 und von dort zu dem regelbaren Ventil 43. Dieses wird in der bereits in Zusammenhang mit Figur 1 beschriebenen Weise von dem Regler 45 angesteuert, der so dem durch die Pumpe 51 und den Bypass 49 gebildeten inneren Kreislauf um das elektrische Speicherelement 39 herum eine Menge warmen Flüssigkeits-Kühlmittels zuführt, die geeignet ist, die Temperatur in dem inneren Kreislauf und damit auch die Temperatur des elektrischen Speicherelements 39 konstant zu halten. Insbesondere wird die Temperatur des elektrischen Speicherelements 39 bevor- zugt bei einem vorbestimmten Wert eingestellt. In contrast to FIG. 1, however, the electrical storage element 39 is not cooled in the operating state according to FIG. 4, but is heated. For this purpose, in the switching valve 41, the terminal B is connected to the unmarked terminal, while the terminal A is locked. Coming from the gas cooler 5, hot liquid coolant, which has already delivered heat to the passenger compartment in the interior heat exchanger 17, flows via a node f to the switching valve 41 and from there to the controllable valve 43. This is in the already in connection 1 is controlled by the regulator 45, which thus supplies to the internal circuit formed by the pump 51 and the bypass 49 around the electric storage element 39 an amount of warm liquid coolant suitable for controlling the temperature in the internal circuit and thus also keeping the temperature of the electric storage element 39 constant. In particular, the temperature of the electrical storage element 39 is preferably set at a predetermined value.
Bei dem Umschaltventil 53 ist in dem dargestellten Betriebszustand der Anschluss B mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden, während der Anschluss A gesperrt ist Das Flüssigkeits- Kühlmittel strömt daher über den Anschluss B zu einem Knoten g, wo es mit dem Flüssigkeits-Kühlmittel-Strom vom Innenraum- Wärmetauscher 17 vereinigt wird und zum Gaskühler 5 zurückströmt. Damit zeigt sich Folgendes: In dem in Figur 4 dargestellten Heizbetrieb des elektrischen Speicherelements 39 wirkt der dritte Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 37 mit dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf 9 zusammen. Er ist diesem quasi wie ein Bypass parallel geschaltet. Warmes Flüssigkeits-Kühlmittel wird dem ersten Flüssig- keits-Kühlmittel-Kreislauf 9 für eine Temperierung des elektrischen Speicherelements 39 an dem Knoten f entnommen und schließlich an dem Knoten g wieder zugeführt. Das elektrische Speicherelement 39 wirkt als Wärmesenke. In the switching operation valve 53, in the illustrated operating state, the port B is connected to the unmarked port while the port A is blocked. Coolant therefore flows via the port B to a node g where it is combined with the liquid-refrigerant flow from the indoor heat exchanger 17 and flows back to the gas cooler 5. This shows the following: In the heating operation of the electric storage element 39 shown in FIG. 4, the third liquid-refrigerant circuit 37 interacts with the first liquid-refrigerant circuit 9. He is connected to this almost like a bypass in parallel. Warm liquid coolant is taken from the first liquid-coolant circuit 9 for a temperature control of the electrical storage element 39 at the node f and finally fed back to the node g. The electric storage element 39 acts as a heat sink.
In dem in Figur 1 dargestellten Kühlbetrieb des elektrischen Spei- cherelements 39 wirkt der dritte Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 37 mit dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 11 zusammen. Er ist diesem quasi wie ein Bypass parallel geschaltet. Kaltes Flüssigkeits-Kühlmittel wird dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 11 an dem Knoten c entnommen und diesem an dem Knoten d wieder zugeführt. Das elektrische Speicherelement 39 wirkt als Wärmequelle. In the cooling operation of the electrical storage element 39 shown in FIG. 1, the third liquid-coolant circuit 37 interacts with the second liquid-coolant circuit 11. He is connected to this almost like a bypass in parallel. Cold liquid refrigerant is taken from the second liquid refrigerant circuit 11 at the node c and fed back to it at the node d. The electric storage element 39 acts as a heat source.
Bevorzugt ist im Heizbetrieb des elektrischen Speicherelements 39 der Knoten f - in Strömungsrichtung gesehen - hinter dem Innenraum-Wärmetauscher 17 angeordnet. In diesem Fall hat das Flüs- sigkeits-Kühlmittel bereits Wärme an die Fahrgastzelle abgegeben. Das elektrische Speicherelement 39 wird also nicht unmittelbar mit dem vom Gaskühler 5 kommenden, heißen Flüssigkeits-Kühlmittel beaufschlagt, sondern einer im Vergleich hierzu abgesenkten Temperatur ausgesetzt. Dies ist sinnvoll, weil das elektrische Speicherelement 39 temperaturempfindlich ist und insbesondere nicht bei zu hoher Temperatur betrieben werden sollte. Gleichwohl ist es bei einem anderen Ausführungsbeispiel möglich, den Knoten f - in Strömungsrichtung gesehen - vor dem Innenraum- Wärmetauscher 17 anzuordnen, insbesondere wenn die Zufuhr des Flüssigkeits-Kühlmittels zum elektrischen Speicherelement 39 über das regelbare Ventil 43 von dem Regler 45 geregelt wird. Auch mit dieser Regelung kann nämlich durchaus vermieden werden, dass das elektrische Speicherelement 39 mit zu heißem Flüssigkeits- Kühlmittel beaufschlagt wird. In the heating operation of the electrical storage element 39, the node f is preferably arranged behind the interior heat exchanger 17, as seen in the flow direction. In this case, the liquid coolant has already given off heat to the passenger compartment. The electrical storage element 39 is therefore not directly with the coming of the gas cooler 5, hot liquid coolant but exposed to a lowered temperature compared to this. This is useful because the electrical storage element 39 is sensitive to temperature and in particular should not be operated at too high a temperature. However, it is possible in another embodiment, the node f - to be arranged in the flow direction - in front of the indoor heat exchanger 17, in particular when the supply of the liquid coolant to the electric storage element 39 via the controllable valve 43 is controlled by the controller 45. Even with this rule can namely be avoided that the electrical storage element 39 is acted upon with too hot liquid coolant.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung der Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreisläufe des Ausführungsbeispiels einer Heiz-/Kühleinrichtung in einem passiven Betrieb. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insoweit auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Figure 5 shows a schematic representation of the liquid coolant circuits of the embodiment of a heating / cooling device in a passive operation. Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description.
Bei dem passiven Betrieb ist der Kältemittelkreislauf der Heiz-/Kühleinrichtung deaktiviert, das heißt, insbesondere der Verdichter 3 ist abgeschaltet. Zugleich kommt damit vorzugsweise der nicht dargestellte Kältemittel-Kreislauf zum Erliegen. In passive operation, the refrigerant circuit of the heating / cooling device is deactivated, that is, in particular the compressor 3 is switched off. At the same time, preferably, the refrigerant circuit, not shown, comes to a standstill.
Im passiven Betrieb ist auch der zweite Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf 1 1 , insbesondere die Pumpe 15, deaktiviert. Diese stellt dann vorzugsweise einen hinreichen großen Strömungswiderstand insbesondere für gegebenenfalls gegen ihre Förderrichtung strömendes Flüssigkeits-Kühlmittel dar. Entsprechend kommt die Strö- mung in dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 11 zum Erliegen. In passive operation, the second liquid-coolant circuit 1 1, in particular the pump 15 is deactivated. This then preferably represents a sufficiently large flow resistance, in particular for optionally flowing against its conveying direction liquid coolant. Accordingly, the Strö- in the second liquid-refrigerant circuit 11 to stop.
Der erste Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 und insbesondere die Pumpe 13 sind aktiv. Daher strömt Flüssigkeits-Kühlmittel vom Gas- kühler 5 über die Pumpe 13 zu dem Umschaltventil 21. Da der Verdichter 3 deaktiviert ist, nimmt das Flüssigkeits-Kühlmittel allerdings im Gaskühler 5 keine Wärme auf. Dieser wirkt insoweit vorzugsweise als passives Element, stellt also für den ersten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreisiauf 9 weder eine Wärmequelle noch eine Wärme- senke dar. The first liquid-refrigerant circuit 9 and in particular the pump 13 are active. Therefore, liquid refrigerant flows from the gas cooler 5 via the pump 13 to the switching valve 21. However, since the compressor 3 is deactivated, the liquid refrigerant does not absorb heat in the gas cooler 5. In this respect, this preferably acts as a passive element, ie it is neither a heat source nor a heat sink for the first liquid-coolant circuit 9.
Bei dem Umschaltventii 21 ist der Anschluss A mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden, während der Anschluss B gesperrt ist. Das Flüssigkeits-Kühlmittel strömt daher weiter zu einem Knoten h, der in dem vorliegenden Betriebszustand gebildet wird, weil das Schaltventil 55 geöffnet ist. Über dieses strömt das Flüssigkeits-Kühlmittel zu dem Umschaltventil 35, dessen Anschluss A mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden ist, während der Anschluss B gesperrt ist. Das Flüssigkeits-Kühlmittel strömt weiter zu dem Flüssigkeits-Kühlmantel des deaktivierten und inso- fern passiven Verdichters 3, von dem es vorzugsweise über den Knoten b zu dem Flüssigkeits-Kühlmantel des Elektromotors 31 und/oder demjenigen der Steuerungseinrichtung 33 gelangt. Vorzugsweise vereinigen sich die verzweigten Kühlmittel-Ströme stromabwärts dieser Elemente wieder in dem Knoten a. Von dort fließt das Kühlmitte! zu dem Umschaltventil 29, dessen Anschluss A mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden ist, während der Anschluss B gesperrt ist. Das Flüssigkeits-Kühlmittel strömt von dort durch den Außenluft- Wärmetauscher 19 zu dem Umschaltventil 27, dessen nicht gekennzeichneter Anschluss mit dem Anschluss B verbunden ist, während der Anschluss A gesperrt ist. Von dort fließt es zurück zum Gasküh- ler 5. In the switching valve 21, the terminal A is connected to the unmarked terminal while the terminal B is off. The liquid refrigerant therefore continues to flow to a node h formed in the present operating state because the switching valve 55 is opened. Through this, the liquid refrigerant flows to the switching valve 35 whose port A is connected to the unlabeled port while the port B is locked. The liquid coolant continues to flow to the liquid cooling jacket of the deactivated and remote passive compressor 3, from which it preferably passes via the node b to the liquid cooling jacket of the electric motor 31 and / or that of the control device 33. Preferably, the branched coolant streams rejoin downstream of these elements again in node a. From there flows the cooling center! to the switching valve 29 whose port A is connected to the unmarked port while the port B is locked. From there, the liquid refrigerant flows through the outside air heat exchanger 19 to the switching valve 27 whose unmarked terminal is connected to the terminal B while the terminal A is cut off. From there it flows back to the gas cooler 5.
Im passiven Betrieb ist also der Außenluft-Wärmetauscher 19 dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 zugeordnet. Abwärme des Elektromotors 31 und/oder der Steuerungseinrichtung 33 wird über den Außenluft-Wärmetauscher 19 an die Umgebung abgegeben. Vorzugsweise kann der passive Betrieb im Herbst und im Frühjahr genutzt werden, wenn die Außentemperatur einerseits nicht so heiß ist, dass der Außenluft-Wärmetauscher 19 als Wärmequelle wirken würde oder dass in den Kühlbetrieb der Heiz-/Kühleinrichtung geschaltet werden müsste, andererseits aber auch nicht so kalt ist, dass in den Heizbetrieb der Heiz-/Kühleinrichtung geschaltet werden müsste. In passive operation, therefore, the outside air heat exchanger 19 is associated with the first liquid coolant circuit 9. Waste heat of the electric motor 31 and / or the control device 33 is discharged via the outside air heat exchanger 19 to the environment. Preferably, the passive operation in the fall and spring can be used when the outside temperature on the one hand is not so hot that the outdoor air heat exchanger 19 would act as a heat source or that in the cooling mode of the heating / cooling device would have to be switched, on the other hand not is so cold that in the heating mode of the heating / cooling device would have to be switched.
Auch der Innenraum-Wärmetauscher 17 ist dem ersten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf 9 zugeordnet. Er ist allerdings - in Strömungsrichtung gesehen - hinter dem Knoten h angeordnet. Von ihm fließt Flüssigkeits-Kühlmittel zu dem Umschaltventil 41. Dieses wird in den dritten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 37 eingespeist, weil der Anschluss B des Umschaltventils 41 mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden ist, während der Anschluss A gesperrt ist. Der dritte Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 37 wirkt hier also mit dem ers- ten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 zusammen. Im Übrigen ist die Funktionsweise des dritten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislaufs 37 beziehungsweise die Temperierung des elektrischen Speicherelements 39 identisch zu der bereits beschriebenen Funktionsweise. Bei dem Umschaltventil 53 ist der nicht gekennzeichnete Anschluss mit dem Anschluss A verbunden, sodass das Flüssigkeits-Kühlmittel über den Knoten d dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 wieder zuge- führt wird und von dort zu dem Umschaltventil 35 gelangt. Also, the interior heat exchanger 17 is associated with the first liquid coolant circuit 9. However, it is - seen in the flow direction - arranged behind the node h. From it, liquid refrigerant flows to the switching valve 41. This is fed to the third liquid-refrigerant circuit 37 because the port B of the switching valve 41 is connected to the unlabeled port while the port A is locked. The third liquid-coolant circuit 37 thus interacts here with the first liquid-coolant circuit 9. Incidentally, the mode of operation of the third fluid-coolant circuit 37 or the temperature control of the electrical storage element 39 identical to the already described operation. In the case of the changeover valve 53, the unmarked connection is connected to the connection A, so that the liquid coolant is supplied again via the node d to the first liquid / coolant circuit 9 and from there to the changeover valve 35.
Über den Innenraum-Wärmetauscher 17 und den Außenluft- Wärmetauscher 19 wird ein Wärmeaustausch zwischen der Fahrgastzelle und der Umgebung des Fahrzeugs verwirklicht. Insbesondere wenn der passive Betrieb im Herbst oder Frühjahr aktiviert wird, wird so die Fahrgastzelle tendenziell gekühlt. Through the indoor heat exchanger 17 and the outdoor air heat exchanger 19, a heat exchange between the passenger compartment and the surroundings of the vehicle is realized. In particular, when the passive operation is activated in autumn or spring, so the passenger compartment tends to be cooled.
Auch das elektrische Speicherelement 39 wird vorzugsweise gekühlt. Seine Abwärme wird über den Außenluft-Wärmetauscher 19 abgegeben. Also, the electric storage element 39 is preferably cooled. Its waste heat is released via the outside air heat exchanger 19.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Heiz- /Kühleinrichtung in einem Entfeuchtungsbetrieb. Dabei sind - wie bereits in den Figuren 1 bis 5 - lediglich die Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreisiäufe schematisch dargestellt. Der Kältemittel-Kreislauf ist nicht dargestellt. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nicht alle Ventile und Leitungen der Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreisläufe dargestellt. Es sind jedoch mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 alle Be- triebszustände beziehungsweise Betriebsarten realisierbar, die zuvor in Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 5 beschrieben wurden. Insofern sind gleiche und funktionsgleiche Elemente auch mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insoweit auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Da die Funktionalität des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 6 im Übrigen dem in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht, wird im Folgenden auch nur auf die sich hier ergebenden Unterschiede eingegangen. Dabei ist in Figur 6 insbesondere die Möglichkeit wesentlich, zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Betriebsarten einen Entfeuchtungsbetrieb zu verwirklichen. Hierzu weist der Innenraum-Wärmetauscher 17 ein erstes Innenraum-Wärmetauscher-Element 17' und ein zweites Innenraum- Wärmetauscher-Element 17" auf. Diese sind vorzugsweise als von Luft durchströmte Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher ausgebildet. FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a heating / cooling device in a dehumidifying operation. In this case - as already in the figures 1 to 5 - only the liquid-coolant Kreisiäufe shown schematically. The refrigerant circuit is not shown. To simplify the illustration, not all valves and lines of the liquid-refrigerant circuits are shown. However, with the exemplary embodiment according to FIG. 6, all operating states or operating modes that were previously described in connection with FIGS. 1 to 5 can be realized. In this respect, the same and functionally identical elements are also provided with the same reference numerals, so that reference is made in this respect to the preceding description. Since the functionality of the exemplary embodiment according to FIG. 6 otherwise corresponds to the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1 to 5, the following will be described below even only on the resulting differences. In particular, in FIG. 6, the possibility of realizing a dehumidifying operation in addition to the operating modes described above is essential. For this purpose, the interior heat exchanger 17 has a first interior heat exchanger element 17 'and a second interior heat exchanger element 17 ", which are preferably designed as air-liquid heat exchangers through which air flows.
In dem Entfeuchtungsbetrieb wird das Flüssigkeits-Kühlmittel in dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 durch die Pumpe 13 von dem Gaskühler 5 zu dem Umschaltventil 21 gefördert, wo der nicht gekennzeichnete Anschluss mit dem Anschluss A verbunden ist. Der Anschluss B ist gesperrt. Das im Gaskühler erhitzte Flüssigkeits- Kühlmittel strömt also über den Anschluss A des Umschaltventils 21 zu dem Innenraum-Wärmetauscher 17 und dort insbesondere durch das erste Innenraum-Wärmetauscher-Element 17' zu dem Umschaltventil 23. Dort ist der nicht gekennzeichnete Anschluss mit dem Anschluss A verbunden, während der Anschluss B gesperrt ist. Das Flüssigkeits-Kühlmittel strömt daher über den Knoten g zurück zum Gaskühler 5. Insoweit entspricht der Entfeuchtungsbetrieb dem Heizbetrieb, als dem Gaskühler 5 durch den ersten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf 9 Wärme entnommen wird, die dem Innenraum- Wärmetauscher 17, hier dem ersten Innenraum-Wärmetauscher- Element 17' zum Heizen des Innenraums zugeführt wird. Die Pumpe 15 fördert in dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf 1 1 kaltes Flüssigkeits-Kühlmittel von dem Verdampfer 7 über einen bei dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel zu- sätzlich vorhandenen Knoten i zu dem Innenraum-Wärmetauscher 17, und dort speziell zu dem zweiten Innenraum- Wärmetauscherelement 17". Von dort strömt das Flüssigkeits- Kühlmittel zu einem zusätzlich vorgesehenen Umschaltventil 57, von dem ein mit A gekennzeichneter Anschluss mit einem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden ist, während ein mit B gekennzeichneter Anschluss gesperrt ist. Von hier strömt das Flüssigkeits- Kühlmittel über einen Knoten k zu dem Umschaltventil 27, bei welchem der mit A gekennzeichnete Anschluss mit dem nicht gekenn- zeichneten Anschluss verbunden ist, während der mit B gekennzeichnete Anschluss gesperrt ist. Das Flüssigkeits-Kühlmittel durchströmt dann auf in Zusammenhang mit Figur 1 bereits beschriebene Weise den Außenraum-Wärmetauscher 19 sowie über das Umschaltventil 29 und den Knoten a die Flüssigkeits-Kühlmäntel des Elektromotors 31 und der Steuerungseinrichtung 33, von wo es über den Knoten b zu dem Flüssigkeits-Kühlmantel des Verdichters 3 gelangt. Von hier strömt es über das Umschaltventil 35, dessen nicht gekennzeichneter Anschluss mit dem mit A gekennzeichneten Anschluss verbunden ist, wobei Anschluss B gesperrt ist, zurück zum Verdampfer 7. In the dehumidifying operation, the liquid refrigerant in the first liquid-refrigerant circuit 9 is conveyed by the pump 13 from the gas cooler 5 to the switching valve 21 where the unmarked port is connected to the port A. Port B is locked. The liquid coolant heated in the gas cooler thus flows via the connection A of the changeover valve 21 to the interior heat exchanger 17 and there in particular through the first interior heat exchanger element 17 'to the changeover valve 23. There, the unmarked connection to the connection A is connected while port B is disabled. The liquid coolant therefore flows back to the gas cooler 5 via the node g. In this respect, the dehumidifying operation corresponds to the heating operation when heat is taken from the gas cooler 5 by the first liquid coolant circuit 9, which is the interior heat exchanger 17, here the first interior -Wärmetauscher- element 17 'is supplied for heating the interior. The pump 15 conveys in the second liquid coolant circuit 1 1 cold liquid coolant from the evaporator 7 via a in the embodiment shown in Figure 6 from there, the liquid coolant flows to an additionally provided change-over valve 57, from which a port marked A is connected to an unmarked port while a port indicated by B is blocked, from here the liquid coolant flows via a node k to the switching valve 27, where the port marked A is connected to the port not shown, while the port indicated by B is The liquid coolant then flows through the outer space heat exchanger 19 in a manner already described in connection with FIG. 1, and via the changeover valve 29 and the node a through the liquid cooling jackets of the electric motor 31 and the control device 33, from where it passes via the node b to the liquid cooling jacket of the compressor 3 passes. From here it flows via the switching valve 35 whose unmarked connection is connected to the connection marked A, whereby connection B is blocked, back to the evaporator 7.
Damit zeigt sich für den Entfeuchtungsbetrieb folgendes: Das zweite Innenraum-Wärmetauscherelement 17" wird von kaltem Flüssigkeits-Kühlmittel des zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislaufs 11 durchströmt, während das erste Innenraum-Wärmetauscherelement 17' von warmem Flüssigkeits-Kühlmittel des ersten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf 9 durchströmt wird. In einen Fahrzeuginnenraum einströmende Luft strömt zunächst durch das zweite Innenraum- Wärmetauscher-Element 17', wo diese gekühlt und entfeuchtet wird. Von der Luft umfasste Feuchtigkeit kondensiert vorzugsweise an dem zweiten Innenraum-Wärmetauscherelement 17". Anschließend strömt die Luft durch das erste Innenraum-Wärmetauscher-Element 17', wo sie erwärmt und schließlich dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeführt wird. Damit steht letztlich in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs warme, entfeuchtete Luft zu Heizzwecken zur Verfügung, was besonders dann vorteilhaft ist, wenn Kraftfahrzeugscheiben enteist oder von Beschlag, also auf den Scheiben kondensierter Feuchtigkeit, befreit werden sollen. Thus, for the dehumidifying operation, the following is exhibited as follows: The second indoor heat exchanger element 17 "is passed through by cold liquid refrigerant of the second liquid refrigerant circuit 11, while the first indoor heat exchanger element 17 'is replaced by warm liquid refrigerant of the first liquid refrigerant. Circulation 9 flows in. Air flowing into a vehicle interior initially flows through the second interior heat exchanger element 17 ', where it is cooled and dehumidified, and moisture contained in the air preferably condenses The air then flows through the first interior heat exchanger element 17 ', where it is heated and finally supplied to the interior of the motor vehicle Available, which is particularly advantageous if vehicle windows enteist or fogging, so on the discs condensed moisture to be freed.
Das Flüssigkeits-Kühlmittel des zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislaufs 1 1 nimmt in dem zweiten Innenraum- Wärmetauscherelement 17" Wärme von der in den Fahrzeuginnenraum einströmenden Luft auf. Zugleich nimmt es Kondensationswärme von der kondensierenden Feuchtigkeit auf. Demnach wirkt das zweite Innenraum-Wärmetauscherelement 17" als zusätzliche Wärmequelle in dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 11. Die hier aufgenommene Wärme wird letztlich in dem Verdampfer 7 dem Kältemittel-Kreislauf als zusätzliche Wärme zugeführt, wobei sie durch das Kältemittel in den Gaskühler 5 transportiert wird. Das Kältemittel weist dort dann eine entsprechend erhöhte Temperatur auf, so dass die zusätzliche Wärme hier dem ersten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf 9 zugeführt wird und letztlich in dem ersten Innenraum-Wärmetauscher-Element 17' zur Aufheizung der zuvor gekühlten und entfeuchteten Luft und damit auch zur Heizung des Innenraums zur Verfügung steht. Im Gegensatz zu bekannten Konzep- ten, bei denen dem Fahrzeuginnenraum zugeführte Luft von einer separaten Klimaanlage entfeuchtet und anschließend von einer separaten Heizeinrichtung geheizt wird, wird hier die bei der Luftentfeuchtung entnommene Wärme nicht einfach abgeführt, sondern mit in den Heizbetrieb einbezogen. Hierdurch ist die Heiz- /Kühleinrichtung sehr wirtschaftlich. The liquid refrigerant of the second liquid refrigerant circuit 1 1 receives heat from the air flowing into the vehicle interior in the second indoor heat exchanger element 17 "At the same time, it absorbs condensation heat from the condensing moisture The heat absorbed here is ultimately supplied in the evaporator 7 to the refrigerant circuit as additional heat, being transported by the refrigerant into the gas cooler 5. The refrigerant there then has a correspondingly elevated temperature, so that the additional heat is supplied here to the first liquid coolant circuit 9 and ultimately into the first interior heat exchanger element 17 'for heating the previously cooled and dehumidified air and thus also is available for heating the interior. In contrast to known concepts, in which the air supplied to the vehicle interior is dehumidified by a separate air-conditioning system and then heated by a separate heating device, the heat removed during the dehumidification is not simply dissipated, but with involved in heating operation. As a result, the heating / cooling device is very economical.
Vorzugsweise ist das Umschaltventil 57 als Regelventil ausgebildet. Damit ist es möglich, den Grad der Entfeuchtung in dem zweiten In- nenraum-Wärmetauscher-Element 17" einzustellen und der in den Innenraum strömenden Luft nur soviel Wärme zu entziehen, wie es gerade notwendig ist. Es ist dann vorzugsweise vorgesehen, dass ein Teil des von der Pumpe 15 geförderten Kühlmittelstroms über das Umschaltventil 25, nämlich dessen mit A gekennzeichneten An- schluss und den nicht gekennzeichneten Anschluss, sowie über den mit B gekennzeichneten Anschluss des Umschaltventils 57 strömt. Dort vereinigt es sich mit dem über den mit A gekennzeichneten Anschluss strömenden Kühlmittelstrom und strömt gemeinsam mit diesem über den nicht gekennzeichneten Anschluss des Umschaltven- tils 57 weiter zu dem Knoten k und zu dem Umschaltventii 27. Beide mit A beziehungsweise mit B gekennzeichneten Anschlüsse des Umschaltventils 57 sind dann teilweise geöffnet und mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden. Es ist auch möglich, mindestens eine zusätzliche Leitung in dem zweiten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf 1 1 als Bypass um den Innenraum- Wärmetauscher 17 beziehungsweise das zweite Innenraum- Wärmetauscher-Element 17" vorzusehen, wobei vorzugsweise auch mindestens ein weiteres Ventil, bevorzugt ein Regelventil, vorgesehen ist, um eine Regelung der Entfeuchtungsfunktion zu bewirken. Schließlich ist es auch möglich, dass bei einer Abregelung der Entfeuchtungsfunktion lediglich weniger Flüssigkeits-Kühlmittel durch das Umschaltventil 57 strömt, wobei insgesamt in dem Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf 11 weniger Flüssigkeits-Kühlmittel strömt. Hierzu ist dann bevorzugt vorgesehen, dass die Pumpleistung der Pumpe 15 steuerbar, vorzugsweise regelbar ist. Preferably, the switching valve 57 is formed as a control valve. This makes it possible to set the degree of dehumidification in the second inner-room heat exchanger element 17 "and to extract only as much heat from the air flowing into the inner space as is just necessary of the coolant flow conveyed by the pump 15 via the changeover valve 25, namely its port marked A and the port not marked, as well as via the port of the changeover valve 57 marked B. Here, it merges with the port marked A flowing coolant flow and flows together with this via the unmarked connection of the Umschaltven- tils 57 on to the node k and the Umschaltventii 27. Both marked A and B ports of the switching valve 57 are then partially opened and connected to the unmarked port It is also possible to have at least one additional Ie line in the second liquid coolant circuit 1 1 as a bypass to the indoor heat exchanger 17 and the second indoor heat exchanger element 17 "provide, preferably at least one further valve, preferably a control valve, is provided to a scheme to effect the dehumidifying function. Finally, it is also possible that with a reduction of the dehumidification function only less liquid coolant flows through the switching valve 57, wherein a total of less fluid coolant flows in the liquid coolant circuit 11. For this is then preferably provided that the pump power of the pump 15 is controllable, preferably controllable.
Es ist auch möglich, die Entfeuchtungsfunktion abzuschalten, wenn diese nicht mehr benötigt oder nicht mehr erwünscht ist. Die Heiz- /Kühleinrichtung arbeitet dann im reinen Heizbetrieb. In diesem Fall strömt das Flüssigkeits-Kühlmittel von dem Knoten i zu dem Umschaltventil 25, dessen nicht gekennzeichneter Anschluss mit dem mit A gekennzeichneten Anschluss verbunden ist, während Anschluss B gesperrt ist. Von dort strömt es über den Anschluss B des Umschaltventils 57 zu dessen nicht gekennzeichnetem Anschluss und über den Knoten k zu dem Umschaltventil 27. Der Knoten A des Umschaltventils 57 ist dann gesperrt, so dass kein kaltes Flüssigkeits-Kühlmittel durch das zweite Innenraum- Wärmetauscherelement 17" strömt. Weiterhin ist es möglich, von dem Entfeuchtungsbetrieb in einen kombinierten Entfeuchtungs- und Enteisungsbetrieb zu schalten. In diesem Fall ist der Außenluft-Wärmetauscher 19 in den ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 einbezogen. Hierzu ist bei dem Umschaltventil 23 auf in Zusammenhang mit Figur 2 bereits beschriebe- ne Weise der nicht gekennzeichnete Eingang mit dem Anschluss B verbunden, so dass das Flüssigkeits-Kühlmittel von dort über den Knoten k zu dem Umschaltventil 27 strömt. Dort ist der mit A gekennzeichnete Anschluss mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden, so dass das heiße Flüssigkeits-Kühlmittel des ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislaufs 9 durch den Außenluft- Wärmetauscher 19 zu dem Umschaltventil 29 strömt. Dort ist der nicht gekennzeichnete Anschluss mit dem mit B gekennzeichneten Anschluss verbunden und das Flüssigkeits-Kühlmittel strömt schließlich zurück über den Knoten g zum Gaskühler 5. It is also possible to switch off the dehumidifying function when it is no longer needed or no longer wanted. The heating / cooling device then works in pure heating mode. In this case, the liquid refrigerant flows from the node i to the switching valve 25 whose unmarked port is connected to the port labeled A while port B is locked. From there it flows via the port B of the switching valve 57 to its unmarked port and via the node k to the switching valve 27. The node A of the switching valve 57 is then locked, so that no cold liquid coolant through the second indoor heat exchanger element 17th Furthermore, it is possible to switch from the dehumidifying operation to a combined dehumidifying and defrosting operation, in which case the outside air heat exchanger 19 is included in the first liquid refrigerant circuit 9. For this purpose, the switching valve 23 is related to 2, the unmarked input is connected to the connection B, so that the liquid coolant flows from there via the node k to the switching valve 27. There, the connection labeled A is connected to the connection not marked, so that the hot liquid coolant of the first liquid cooling medium-circuit 9 flows through the outside air heat exchanger 19 to the switching valve 29. There is the unmarked port marked B Connection connected and the liquid coolant finally flows back via the node g to the gas cooler. 5
Vorzugsweise sind in dieser Betriebsart die mit A und B gekennzeichneten Anschlüsse des Umschaltventils 57 miteinander verbun- den, während dort der nicht gekennzeichnete Anschluss gesperrt ist. Ein solcher Schaltzustand ist demnach bevorzugt bei dem Umschaltventil 57 vorgesehen. Das aus dem zweiten Innenraum- Wärmetauscherelement 17" ausströmende Flüssigkeits-Kühlmittel strömt dann über das Umschaltventil 57 zu dem mit A gekennzeich- neten Anschluss des Umschaltventils 25, der hier vorzugsweise mit dem mit B gekennzeichneten Anschluss verbunden ist, so dass das kalte Flüssigkeits-Kühlmittel des zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislaufs 11 weiter zu dem Knoten a und von dort über den Elektromotor 31 und die Steuerungsein richtung 33, den Knoten b und den Verdichter 3 zu dem Umschaltventil 35 und letztlich zurück zum Verdampfer 7 strömen kann. Ein entsprechender Schaltzustand mit einer Verbindung der Anschlüsse A, B ist demnach auch bei dem Umschaltventil 25 bevorzugt vorgesehen. Besonders bevorzugt sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Umschaltventile 25, 57 als 3/3- Wegeventile ausgebildet. Preferably, in this mode of operation, the terminals of the changeover valve 57 marked with A and B are connected to one another, while there the unmarked terminal is blocked. Such a switching state is therefore preferably provided in the switching valve 57. The liquid coolant flowing out of the second interior heat exchanger element 17 "then flows, via the switchover valve 57, to the connection of the switchover valve 25 marked A, which here is preferably connected to the connection marked B, so that the cold liquid coolant of the second liquid-refrigerant circuit 11 on to the node a and from there via the electric motor 31 and the Steuerungsein device 33, the node b and the compressor 3 to the switching valve 35 and ultimately back to the evaporator 7 can flow A connection of the connections A, B is therefore also preferably provided in the case of the changeover valve 25. In this exemplary embodiment, the changeover valves 25, 57 are particularly preferably designed as 3/3-way valves.
Es wird deutlich, dass auf diese Weise ein kombinierter Enteisungsund Entfeuchtungsbetrieb realisierbar ist. It becomes clear that in this way a combined de-icing and dehumidifying operation can be realized.
Selbstverständlich ist es auch möglich, den Entfeuchtungsbetneb im Enteisungsbetrieb abzuschalten beziehungsweise einen reinen Ent- eisungsbetrieb zu realisieren. Der Außenluftwärmetauscher 19 ist dann in beschriebener Weise dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf 9 zugeordnet. Zugleich wird der mit A gekennzeichnete An- schluss des Umschaltventils 57 gesperrt, so dass kein Flüssigkeits- Kühlmittel mehr durch das zweite Innenraum-Wärmetauscher- Element 17" strömt. Stattdessen wird bei dem Umschaltventii 25 der nicht gekennzeichnete Anschluss mit dem mit B gekennzeichneten Anschluss verbunden, so dass das kalte Flüssigkeits-Kühlmittel des zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislaufs 11 direkt von der Pumpe 15 über das Umschaltventil 25 zu dem Knoten a und von dort weiter über den Elektromotor 31 und die Steuerungseinrichtung 33, den Knoten b und den Verdichter 3 zu dem Umschaltventil 35 und von dort zurück zum Verdampfer 7 gefördert wird. Of course, it is also possible to switch off the Entfeuchtungsbetneb in de-icing or to realize a pure Ent iceungsbetrieb. The outdoor air heat exchanger 19 is then assigned to the first liquid-refrigerant circuit 9 in the manner described. At the same time, the Instead, liquid coolant is no longer flowed through the second indoor heat exchanger element 17 ", Instead, in the switching valve 25, the unlabeled port is connected to the B labeled port, so that the cold liquid refrigerant of the second liquid-refrigerant circuit 11 directly from the pump 15 via the switching valve 25 to the node a and from there via the electric motor 31 and the controller 33, the node b and the compressor 3 to the switching valve 35 and from there back to Evaporator 7 is promoted.
In allen bisher beschriebenen Betriebsarten, nämlich dem Entfeuchtungsbetrieb, dem kombinierten Entfeuchtungs- und Enteisungsbetrieb, dem reinen Enteisungsbetrieb und dem reinen Heizbetrieb ist das erste Innen raum-Wärmetauscherelement 17' dem ersten Flüs- sigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 zugeordnet und wird demnach von heißem Flüssigkeits-Kühlmittel durchströmt. In den Innenraum des Kraftfahrzeugs einströmende Luft wird daher geheizt, so dass auch der Fahrzeuginnenraum in allen beschriebenen Betriebsarten geheizt wird. Das in Figur 6 dargestellte Ausführungsbeispiel der Heiz- /Kühleinrichtung unterscheidet sich von dem in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen im Wesentlichen dadurch, dass der Innenraum-Wärmetauscher 17 das erste Innenraum- Wärmetauscherelement 17' und das zweite Innenraum- Wärmetauscherelement 17" aufweist, und dass so - auch mithilfe des zusätzlichen Knotens i und des zusätzlichen Umschaltventils 57 - ein Entfeuchtungsbetrieb realisierbar ist. Dabei zeigt sich, dass das erste Innenraum-Wärmetauscherelement 17' im Heizbetrieb, im Ent- eisungsbetrieb und Im Entfeuchtungsbetrieb mit dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 zusammenwirkt. Das zweite Innenraum- Wärmetauscherelement 17" wirkt im reinen Heizbetrieb mit keinem der Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreisläufe 9, 11 zusammen. Im Entfeuch- tungsbetrieb wirkt es mit dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf 11 zusammen. In all modes of operation described thus far, namely the dehumidifying operation, the combined dehumidifying and defrosting operation, the pure defrosting operation and the pure heating operation, the first interior heat exchanger element 17 'is associated with the first liquid coolant circuit 9 and accordingly becomes hot liquid Coolant flows through. Air flowing into the interior of the motor vehicle is therefore heated, so that the vehicle interior is also heated in all the operating modes described. The embodiment of the heating / cooling device shown in FIG. 6 essentially differs from the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1 to 5 in that the interior heat exchanger 17 has the first interior heat exchanger element 17 'and the second interior heat exchanger element 17 ", and that a dehumidifying operation can thus also be implemented, also with the aid of the additional node i and the additional changeover valve 57. It can be seen here that the first interior heat exchanger element 17 'is operated in heating mode, in the operating mode. icing and in the dehumidifying operation with the first liquid-refrigerant circuit 9 cooperates. The second indoor heat exchanger element 17 "cooperates in the pure heating mode with none of the liquid-refrigerant circuits 9, 11. In the dehumidifying operation, it interacts with the second liquid-refrigerant circuit 11.
Figur 7 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 im Kühlbetrieb. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugzeichen versehen, so dass insofern auf die vorangegangene Beschrei- bung verwiesen wird. Im Kühlbetrieb wird von dem Gaskühler 5 kommendes Flüssigkeits-Kühlmittel in dem ersten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf 9 von der Pumpe 13 zu dem Umschaltventil 21 gefördert, bei welchem der nicht gekennzeichnete Anschluss mit dem mit B gekennzeichneten Anschluss verbunden ist. Das Flüssig- keits-Kühlmittel strömt von dort zu dem Umschaltventil 35, bei welchem der nicht gekennzeichnete Anschluss mit dem mit B gekennzeichneten Anschluss verbunden ist. Der mit A gekennzeichnete Anschluss ist sowohl bei dem Umschaltventil 21 als auch bei dem Umschaltventil 35 gesperrt. Das Flüssigkeits-Kühlmittel strömt dann wei- ter durch die Flüssigkeits-Kühlmäntel des Verdichters 3, des Elektromotors 31 und der Steuerungseinrichtung 33, über den Knoten a zu dem Umschaltventil 29. Bei diesem ist der nicht gekennzeichnete Anschluss mit dem mit A gekennzeichneten Anschluss verbunden, während der mit B gekennzeichnete Anschluss gesperrt ist. Das Flüssigkeits-Kühlmittel strömt also weiter zum Außenluft- Wärmetauscher 19 und von dort zu dem Umschaltventil 27, bei dem der mit B gekennzeichnete Anschluss mit dem nicht gekennzeichneten Anschluss verbunden ist, während der mit A gekennzeichnete Anschluss gesperrt ist. Daher strömt das Flüssigkeits-Kühlmittel über dieses Ventil weiter über den Knoten g zum Gaskühler 5 zurück. Der erste Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 entspricht bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 demnach genau dem ersten Flüssig- keits-Kühlmittel-Kreislauf 9 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fi- gur 3. FIG. 7 shows the exemplary embodiment according to FIG. 6 in cooling mode. The same and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the previous description. In the cooling mode, liquid coolant coming from the gas cooler 5 is conveyed in the first liquid-refrigerant circuit 9 from the pump 13 to the change-over valve 21, in which the non-marked connection is connected to the connection marked B. The liquid coolant flows from there to the switching valve 35, in which the unmarked connection is connected to the connection marked B. The connection marked A is blocked both in the switching valve 21 and in the switching valve 35. The liquid coolant then flows further through the liquid cooling jackets of the compressor 3, the electric motor 31 and the control device 33, via the node a to the switching valve 29. In this case, the unmarked connection is connected to the connection marked A, while the port marked B is disabled. The liquid coolant thus flows on to the outside air heat exchanger 19 and from there to the switching valve 27, in which the connection marked B is connected to the unmarked connection, while the connection marked A is blocked. Therefore, the liquid refrigerant overflows this valve further on the node g to the gas cooler 5 back. Accordingly, in the exemplary embodiment according to FIG. 7, the first liquid-coolant circuit 9 corresponds exactly to the first liquid-coolant circuit 9 in the exemplary embodiment according to FIG.
Bezüglich des zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislaufs 11 ergibt sich allerdings ein Unterschied: Während gemäß Figur 3 der Innenraum-Wärmetauscher 17 von dem kalten Flüssigkeits-Kühlmittel im Kühlbetrieb quasi in umgekehrter Richtung durchströmt wird als im Heizbetrieb von dem heißen Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf, ist eine solche Schaltung bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 nicht erforderlich. Hier ist nämlich das zweite Innenraum- Wärmetauscher-Element 17" ausschließlich für kaltes Flüssigkeits- Kühlmittel vorgesehen und kann daher in die gleiche Richtung durchströmt werden wie beim Entfeuchtungsbetrieb. Die Pumpe 15 fördert daher kaltes Flüssigkeits-Kühlmittel in dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 11 vom Verdampfer 7 über den Knoten i zum Innenraum-Wärmetauscher 17 und hier speziell zu dem zweiten Innenraum-Wärmetauscher-Element 17". Entsprechend ist auch der Flüssigkeits-Kühlmittel-Strang, welcher das Schaltventil 55 aufweist, bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 anders angeordnet als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3. Bezüglich der Strömungsreihenfolge und Strömungsrichtung des Flüssigkeits- Kühlmittels in dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 1 1 ergibt sich allerdings gleichwohl die identische Anordnung: Dieses strömt nämlich von dem Innenraum-Wärmetauscher 17, hier speziell dem zweiten Innenraum-Wärmetauscher-Element 17", über das geöffnete Schaltventil 55 zu dem Knoten e, von dem es zurück zum Verdampfer 7 gelangt. Der Innenraum-Wärmetauscher 17, hier das zweite Innenraum-Wärmetauscher-Element 17", ist im Kühlbetrieb also dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 11 zugeordnet, wobei das zweite Innenraum-Wärmetauscher-Element 17" von kaltem Flüssigkeits-Kühlmittel durchströmt wird. Auf diese Weise wird in den Innenraum des Kraftfahrzeugs einströmende Luft gekühlt, sodass letztlich eine Kühlungs- beziehungsweise Klimatisierungsfunktion für den Innenraum bereitgestellt wird. With respect to the second liquid-refrigerant circuit 11, however, there is a difference: While according to Figure 3, the interior heat exchanger 17 is flowed through by the cold liquid refrigerant in the cooling mode quasi in the reverse direction than in the heating mode of the hot liquid-refrigerant circuit, is such a circuit in the embodiment of Figure 7 is not required. Here, namely, the second indoor heat exchanger element 17 "is provided exclusively for cold liquid coolant and can therefore be flowed through in the same direction as in the dehumidifying mode from the evaporator 7 via the node i to the interior heat exchanger 17 and here especially to the second interior heat exchanger element 17 ". Accordingly, the liquid-coolant strand, which has the switching valve 55, in the embodiment of Figure 7 arranged differently than in the embodiment of Figure 3. Regarding the flow order and flow direction of the liquid coolant in the second liquid-coolant circuit. 1 1, however, the identical arrangement results: namely, this flows from the interior heat exchanger 17, in this case especially the second interior heat exchanger element 17 ", via the open switching valve 55 to the node e, from where it returns to the evaporator 7. The interior heat exchanger 17, here the second interior heat exchanger element 17 "is thus assigned to the second liquid-refrigerant circuit 11 in the cooling operation, wherein the second interior heat exchanger element 17" is flowed through by cold liquid coolant. In this way, incoming air is cooled in the interior of the motor vehicle, so that ultimately a cooling or air conditioning function is provided for the interior.
Die Abwärme des Gaskühlers 5, des Verdichters 3, des Elektromotors 31 und der Steuerungseinrichtung 33 werden genau wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 über den Außenluft- Wärmetauscher 19 in dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 9 abgeführt. The waste heat of the gas cooler 5, the compressor 3, the electric motor 31 and the controller 33 are discharged as in the embodiment of FIG 3 via the outdoor air heat exchanger 19 in the first liquid-refrigerant circuit 9.
Es zeigt sich Folgendes: Im Kühlbetrieb wirkt das erste Innenraum- Wärmetauscher-Element 17' mit keinem der Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreisläufe 9, 1 zusammen. Da die Anschlüsse A der Umschaltventile 21 , 23, 57 und 27 gesperrt sind, kann kein Flüssigkeits-Kühlmittel durch das erste Innenraum-Wärmetauscher-Element 17' strömen. Das zweite Innenraum-Wärmetauscher-Element 17" wirkt im Kühlbetrieb mit dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 1 1 zusam- men, um eine Kühlungs- beziehungsweise Klimatisierungsfunktion für den Innenraum des Kraftfahrzeugs zu verwirklichen. It can be seen that in the cooling mode, the first indoor heat exchanger element 17 'does not interact with any of the liquid-refrigerant circuits 9, 1. Since the ports A of the switching valves 21, 23, 57 and 27 are shut off, no liquid coolant can flow through the first indoor heat exchanger element 17 '. The second interior heat exchanger element 17 "cooperates in the cooling operation with the second liquid coolant circuit 11 to realize a cooling or air conditioning function for the interior of the motor vehicle.
Wie bereits ausgeführt, sind bei dem in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel auch alle anderen zuvor in Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 5 be- schriebenen Betriebsarten realisierbar. Lediglich zur Vereinfachung wurden in den Figuren 6 und 7 nur der Entfeuchtungsbetrieb und der Kühlbetrieb dargestellt, wobei insbesondere auch Flüssigkeits- Kühlmittel-Stränge und Ventile weggelassen wurden, die zur Realisierung der übrigen Betriebsarten vorgesehen sind. As already stated, in the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 6 and 7, all other operating modes previously described in connection with the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 5 can also be implemented. For the sake of simplicity, only the dehumidifying operation and the cooling operation have been illustrated in FIGS. 6 and 7, with particular reference also being made to liquid Coolant strands and valves have been omitted, which are intended to implement the other modes.
Bevorzugt weist ein Ausführungsbeispiel der Heiz-/Kühleinrichtung alle insgesamt in Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 7 und dar- über hinaus beschriebenen Funktionen und entsprechende Mittel zu deren Realisierung auf, insbesondere Kühlmittel-Stränge beziehungsweise -Leitungen und Ventile. An exemplary embodiment of the heating / cooling device preferably has all the functions described in conjunction with FIGS. 1 to 7 and beyond, and corresponding means for their realization, in particular coolant strands or lines and valves.
Insgesamt zeigt sich, dass die Heiz-/Kühleinrichtung und das Verfahren zum Betreiben der Heiz-/Kühleinrichtung eine effiziente Ver- Schaltung und damit optimale Nutzung der im Fahrzeug, insbesondere im Fahrzeug mit elektrischem Antrieb, vorhandenen Wärmequellen und Wärmesenken ermöglicht. Insbesondere die Nutzung von Abwärme des Verdichters 3 zum Heizen des Innenraums und der Einbeziehung des Außenluft-Wärmetauschers 19 als Wärmequelle in den Heizbetrieb für die Fahrgastzelle ermöglicht eine äußerst effiziente Betriebsweise. Hierdurch verbraucht die Heiz-/Küh!einrichtung wesentlich weniger Energie, als wenn eine elektrische Widerstandsheizung vorgesehen wäre. Insbesondere ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb erreicht so eine um vorzugsweise bis zu 30 % größe- re Reichweite als mit einer konventionellen Heiz-/Kühleinrichtung. Eine Enteisung des Außenluft-Wärmetauschers 19 ist zeitgleich mit dem Heizbetrieb möglich. Auch ein sehr effizienter Entfeuchtungsbetrieb unter Nutzung von der einströmenden Luft entnommenen Wärme zu Heizzwecken ist realisierbar. Darüber hinaus ist es mög- lieh, das elektrische Speicherelement 39 zu heizen oder zu kühlen. Bezugszeichenliste Overall, it is found that the heating / cooling device and the method for operating the heating / cooling device enables an efficient connection and thus optimum utilization of the heat sources and heat sinks present in the vehicle, in particular in the vehicle with electric drive. In particular, the use of waste heat of the compressor 3 for heating the interior and the inclusion of the outdoor air heat exchanger 19 as a heat source in the heating operation for the passenger compartment allows a very efficient operation. As a result, the heating / cooling device consumes much less energy than if electrical resistance heating were provided. In particular, a vehicle with an electric drive thus achieves a range which is preferably greater by up to 30% than with a conventional heating / cooling device. De-icing of the outdoor air heat exchanger 19 is possible at the same time as the heating operation. Even a very efficient dehumidifying operation using heat taken from the incoming air for heating purposes is feasible. Moreover, it is possible to heat or cool the electric storage element 39. LIST OF REFERENCE NUMBERS
3 Verdichter 3 compressors
5 Gaskühler  5 gas coolers
7 Verdampfer  7 evaporator
9 Flüssigkeits-Kühfmittel-Kreislauf 9 liquid-coolant circuit
1 1 Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf1 1 liquid coolant circuit
13 Pumpe 13 pump
15 Pumpe  15 pump
17 Innenraum-Wärmetauscher 17 indoor heat exchanger
19 Außenluft-Wärmetauscher19 outdoor air heat exchanger
21 Umschaltventil 21 changeover valve
23 Umschaltventil  23 changeover valve
25 Umschaltventil  25 changeover valve
27 Umschaltventil  27 changeover valve
29 Umschaltventil  29 changeover valve
31 Elektro-Motor  31 electric engine
33 Steuerungseinrichtung  33 control device
35 Umschaltventil  35 changeover valve
37 Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf 37 liquid coolant circuit
39 Elektrisches Speicherelement39 Electric storage element
41 Umschaltventil 41 changeover valve
43 regelbares Ventil  43 controllable valve
45 Regler  45 controllers
47 Temperatur-Sensor  47 temperature sensor
49 Bypass  49 bypass
51 Pumpe  51 pump
53 Umschaltventil 55 Schaltventil 57 Umschaltventil 53 changeover valve 55 switching valve 57 switching valve
A Auslass B Auslass a Knoten b Knoten c Knoten d Knoten e Knoten f Knoten g Knoten h Knoten i Knoten A outlet B outlet a node b node c node d node e node f node g node h node i node

Claims

Ansprüche claims
1 . Heiz-/Kühleinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge mit elektrischem Antrieb, mit einem Kältemittel-Kreislauf, der einen Verdichter (3), einen Gaskühler (5), einen Verdampfer (7) und ein zwischen dem Gaskühler (5) und dem Verdampfer (7) angeordnetes Expansionsventil umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass 1 . Heating / cooling device for vehicles, in particular motor vehicles with electric drive, with a refrigerant circuit comprising a compressor (3), a gas cooler (5), an evaporator (7) and between the gas cooler (5) and the evaporator (7 ) arranged expansion valve, characterized in that
- der Gaskühler (5) mit einem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf (9) und der Verdampfer (7) mit einem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (1 1 ) zusammenwirkt, wobei - ein Innenraum-Wärmetauscher (17) dem ersten oder dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (9, 1) zuordenbar ist, und wobei - The gas cooler (5) with a first liquid-refrigerant circuit (9) and the evaporator (7) with a second liquid-refrigerant circuit (1 1) cooperates, wherein - an indoor heat exchanger (17) the first or the second liquid-refrigerant circuit (9, 1) can be assigned, and wherein
- ein Außenluft-Wärmetauscher (19) dem ersten oder dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (9,1 1 ) zuordenbar ist. - An outside air heat exchanger (19) to the first or the second liquid-refrigerant circuit (9.1 1) can be assigned.
2. Heiz-/Kühleinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 2. heating / cooling device according to claim 1, characterized in that
- in einem Heizbetrieb der erste Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (9) mit dem Innenraum-Wärmetauscher (17) und der zweite Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf mit dem Außenluft- Wärmetauscher (19) zusammenwirken, in a heating mode, the first liquid-refrigerant circuit (9) interacts with the interior heat exchanger (17) and the second liquid-refrigerant circuit interacts with the outside air heat exchanger (19),
- in einem Enteisungsbetrieb der erste Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf (9) sowohl mit dem Innenraum-Wärmetauscher (17) als auch mit dem Außeniuft-Wärmetauscher (19) zusammenwirkt, und dass - in einem Kühlbetrieb der erste Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (9) mit dem Außenluft-Wärmetauscher (19) und der zweite Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (1 1 ) mit dem Innenraum- Wärmetauscher (17) zusammenwirkt. - In a defrosting operation, the first liquid-refrigerant circuit (9) cooperates with both the indoor heat exchanger (17) and the Außeniuft heat exchanger (19), and that - In a cooling operation, the first liquid-refrigerant circuit (9) with the outdoor air heat exchanger (19) and the second liquid-refrigerant circuit (1 1) with the indoor heat exchanger (17) cooperates.
3. Heiz-/Kühleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass 3. heating / cooling device according to claim 2, characterized in that
- der erste Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (9) mit einer Ventileinrichtung zusammenwirkt, durch welche das Flüssigkeits- Kühlmittel je nach Betriebsart dem Innenraum-Wärmetauscher (17), dem Außenluft-Wärmetauscher (19) oder beiden zuführbar ist, und dass - The first liquid-refrigerant circuit (9) cooperates with a valve device, through which the liquid coolant, depending on the mode of the indoor heat exchanger (17), the outdoor air heat exchanger (19) or both can be supplied, and
- der zweite Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (1 1) mit einer Ventileinrichtung zusammenwirkt, durch welche das Flüssigkeits- Kühlmittel je nach Betriebsart dem Außenluft-Wärmetauscher (19), dem Innenraum-Wärmetauscher (17) oder keinem der- The second liquid-refrigerant circuit (1 1) cooperates with a valve device, through which the liquid coolant depending on the mode of the outdoor air heat exchanger (19), the interior heat exchanger (17) or none of
Wärmetauscher (17,19) zuführbar ist. Heat exchanger (17,19) can be fed.
4. Heiz-/Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (3) im Heizbetneb und im Kühlbetrieb dem Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf zugeordnet ist, der mit dem Außenluft-Wärmetauscher (19) zusammenwirkt. 4. heating / cooling device according to one of claims 2 or 3, characterized in that the compressor (3) is assigned in Heizbetneb and cooling mode the liquid-refrigerant circuit, which cooperates with the outdoor air heat exchanger (19).
5. Heiz-/Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste oder der zweite Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (9,1 1) mit einem dritten Flüssigkeits- Kühlmittel-Kreislauf (37) zusammenwirkt, um ein elektrisches Spei- cherelement (39) zu temperieren. 5. heating / cooling device according to any one of the preceding claims, characterized in that the first or the second liquid-refrigerant circuit (9.1 1) with a third liquid coolant circuit (37) cooperates to an electric supply tempering element (39).
6. Heiz-/Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektromotor (31 ) des Fahrzeugs dem ersten oder dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreislauf (9, 1 1) zuordenbar ist. 6. heating / cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that an electric motor (31) of the vehicle to the first or the second liquid-coolant circuit (9, 1 1) can be assigned.
7. Heiz-/Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum- Wärmetauscher (17) ein erstes Innenraum-Wärmetauscher-Element (17') und ein zweites Innenraum-Wärmetauscher-Element (17") um- fasst, wobei 7. Heating / cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the interior heat exchanger (17) comprises a first interior heat exchanger element (17 ') and a second interior heat exchanger element (17 "), in which
- das erste Innenraum-Wärmetauscher-Element (17') in dem Heizbetrieb und in einem Entfeuchtungsbetrieb mit dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (9) zusammenwirkt, wobei - The first indoor heat exchanger element (17 ') in the heating operation and in a dehumidifying operation with the first liquid-refrigerant circuit (9) cooperates, wherein
- das erste Innenraum-Wärmetauscher-Element (17') in dem Kühlbetrieb mit keinem der beiden Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreisläufe (9, 1 1 ) zusammenwirkt, wobei - The first indoor heat exchanger element (17 ') in the cooling operation with none of the two liquid coolant circuits (9, 1 1) cooperates, wherein
- das zweite Innenraum-Wärmetauscher-Element (17") in dem Kühlbetrieb und in dem Entfeuchtungsbetrieb mit dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (1 1 ) zusammenwirkt, und wobei - The second indoor heat exchanger element (17 ") in the cooling operation and in the dehumidifying operation with the second liquid-refrigerant circuit (1 1) cooperates, and wherein
- das zweite Innenraum-Wärmetauscher-Element (17") in dem Heizbetrieb mit keinem der beiden Flüssigkeits-Kühlmittel- Kreisläufe (9, 11) zusammenwirkt. - The second interior heat exchanger element (17 ") in the heating operation with none of the two liquid-refrigerant circuits (9, 11) cooperates.
8. Heiz-/Kühleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass durch die Ventileinrichtung, die mit dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (11 ) zusammenwirkt, das Flüssigkeits-Kühlmittel in dem Entfeuchtungsbetrieb sowohl dem Außenluft- Wärmetauscher (19) als auch dem Innenraum-Wärmetauscher (17), insbesondere dem zweiten Innenraum-Wärmetauscher-Element (17") zuführbar ist. 8. heating / cooling device according to claim 7, characterized in that by the valve means, with the second Liquid coolant circuit (11) cooperates, the liquid coolant in the dehumidifying operation both the outdoor air heat exchanger (19) and the indoor heat exchanger (17), in particular the second indoor heat exchanger element (17 ") can be fed.
9. Verfahren zum Betreiben einer Heiz-/Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass 9. A method for operating a heating / cooling device according to one of claims 1 to 8, characterized in that
- in einem Heizbetrieb der Außenluft-Wärmetauscher (19) dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (11 ) als Wärmequelle zugeordnet wird, in a heating mode the outside air heat exchanger (19) is assigned to the second liquid-refrigerant circuit (11) as a heat source,
- in einem Enteisungsbetrieb der Außenluft-Wärmetauscher (19) dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (9) als Wärmesenke zugeordnet wird, und dass - Is assigned in a defrosting operation of the outdoor air heat exchanger (19) the first liquid-refrigerant circuit (9) as a heat sink, and that
- in einem Kühlbetrieb der Außenluft-Wärmetauscher (19) dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (9) als Wärmesenke zugeordnet wird. - Is assigned in a cooling operation of the outdoor air heat exchanger (19) the first liquid-refrigerant circuit (9) as a heat sink.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Enteisungsbetrieb der Elektromotor (31) dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (1 1 ) als Wärmequelle zugeordnet wird. 10. The method according to claim 9, characterized in that in the defrosting operation, the electric motor (31) is assigned to the second liquid-refrigerant circuit (1 1) as a heat source.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heiz-/Kühleinrichtung in den Enteisungsbetrieb geschaltet wird, wenn eine Vereisung des Außenluft- Wärmetauschers (19) festgestellt wird. 1 1. A method according to any one of claims 9 or 10, characterized in that the heating / cooling device is switched to the defrosting operation, when icing of the outdoor air heat exchanger (19) is detected.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Vereisung des Außenluft-Wärmetauschers (19) dadurch detektiert wird, dass eine Abnahme von dessen Kapazität als Wärmequelle festgestellt wird. 12. The method according to any one of claims 9 to 1 1, characterized in that an icing of the outdoor air heat exchanger (19) is detected in that a decrease in its capacity is determined as a heat source.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vereisung des Außenluft-Wärmetauschers (19) durch ein Verfahren mit folgenden Schritten festgestellt wird: 13. The method according to claim 12, characterized in that an icing of the outdoor air heat exchanger (19) is determined by a method comprising the following steps:
- der Außen luft-Wärmetauscher (19) wirkt mit dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (1 1) als Wärmequelle zusammen; - ein erster zeitlicher Temperaturgradient wird erfasst; - The outdoor air heat exchanger (19) cooperates with the second liquid-refrigerant circuit (1 1) as a heat source; a first temporal temperature gradient is detected;
- eine alternative Wärmequelle, vorzugsweise der Elektromotor (31 ), wirkt mit dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (11 ) zusammen; - An alternative heat source, preferably the electric motor (31) cooperates with the second liquid-refrigerant circuit (11) together;
- ein zweiter zeitlicher Temperaturgradient wird erfasst; - die erfassten Temperatur-Gradienten werden verglichen, und a second temporal temperature gradient is detected; the detected temperature gradients are compared, and
- eine Vereisung des Außenluft-Wärmetauschers (19) wird festgestellt, wenn der erste Temperatur-Gradient steiler verläuft als der zweite Temperatur-Gradient. - An icing of the outdoor air heat exchanger (19) is detected when the first temperature gradient is steeper than the second temperature gradient.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Temperaturgradient und der zweite Temperaturgradient nacheinander oder gleichzeitig beziehungsweise zeitlich parallel erfasst werden. 14. The method according to claim 13, characterized in that the first temperature gradient and the second temperature gradient are detected successively or simultaneously or temporally in parallel.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vereisung des Außenluft-Wärmetauschers (19) durch mindestens einen Sensor, vorzugsweise einen optischen Sensor, festgestellt wird. 15. The method according to any one of claims 9 to 14, characterized in that an icing of the outdoor air heat exchanger (19) by at least one sensor, preferably an optical sensor, is detected.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Entfeuchtungsbetrieb ein erstes Innenraum-Wärmetauscher-Element (17') des Innenraum- Wärmetauschers (17) dem ersten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (9) als Wärmesenke zugeordnet wird, wobei ein zweites Innenraum- Wärmetauscher-Element (17") des Innenraum-Wärmetauschers (17) dem zweiten Flüssigkeits-Kühlmittel-Kreislauf (1 1 ) als Wärmequelle zugeordnet wird. 16. The method according to any one of claims 9 to 15, characterized in that in a dehumidifying operation, a first indoor heat exchanger element (17 ') of the indoor heat exchanger (17) is assigned to the first liquid-refrigerant circuit (9) as a heat sink wherein a second indoor heat exchanger element (17 ") of the indoor heat exchanger (17) is assigned to the second liquid-refrigerant circuit (1 1) as a heat source.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014226346A1 (en) * 2014-12-18 2016-06-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Heating system for an electric or hybrid vehicle
DE102015222267A1 (en) * 2015-11-11 2017-05-11 Mahle International Gmbh air conditioning
DE102016009460A1 (en) * 2016-08-03 2018-02-08 Daimler Ag Air conditioning device for a vehicle and vehicle with such an air conditioning device
KR20200145284A (en) 2019-06-21 2020-12-30 현대자동차주식회사 Thermal management system for vehicle

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2697210B1 (en) * 1992-10-26 1994-12-09 Valeo Thermique Habitacle Air conditioning device more particularly for electric vehicle.
DE9319874U1 (en) * 1993-12-24 1994-03-31 Hagenuk Fahrzeugklima GmbH, 04435 Schkeuditz Heating and cooling system
DE19629114B4 (en) * 1996-07-19 2007-10-18 Behr Gmbh & Co. Kg Device for heating and / or cooling a passenger compartment
DE10213339A1 (en) * 2002-03-26 2003-10-16 Gea Happel Klimatechnik Heat pump for simultaneous cooling and heating
DE102004008210A1 (en) * 2004-02-19 2005-09-01 Valeo Klimasysteme Gmbh A method for operating a motor vehicle air conditioning system as a heat pump to provide interior heating with a cold engine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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