WO2017067831A1 - Wärmesytsem für ein elektro- oder hybridfahrzeug sowie verfahren zum betrieb eines solchen wärmesystems - Google Patents

Wärmesytsem für ein elektro- oder hybridfahrzeug sowie verfahren zum betrieb eines solchen wärmesystems Download PDF

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WO2017067831A1
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circuit
heating
hvs
heat
cooling
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Christian Allgäuer
Markus Moser
Oliver Horn
Nicolas Flahaut
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a heating system for an electric or hybrid vehicle, with a refrigeration circuit, with a heating heat exchanger, which is arranged in a heating circuit, for indoor air conditioning, with a high-voltage accumulator, which is arranged in a HVS circuit, and with a radiator, which in a cooling circuit is arranged, wherein the heating circuit, the HVS circuit and the cooling circuit are integrated into a common coolant circuit, and wherein in a first HVS cooling operation, the HVS circuit is separated from the cooling circuit and is connected to a chilier, for heat dissipation in the refrigeration circuit. Furthermore, the invention relates to a method for operating the heat system.
  • Such a heating system is described, for example, in the applicant's unpublished application DE 10 2014 226 346.8.
  • the heating system is designed for use in an electric or hybrid vehicle.
  • the heating system includes a heater core disposed in a heating circuit for cabin air conditioning, a high-voltage accumulator disposed in a HVS circuit, and a radiator disposed in a refrigeration cycle.
  • the three circuits namely the heating circuit, the HVS circuit and the cooling circuit, are integrated into a common coolant circuit, in which a coolant circulates.
  • the heating system has a separate refrigerant circuit in which a refrigerant circulates.
  • the heating system can be operated in various operating modes, which in particular are set by a control unit as required.
  • a first HVS cooling operation the HVS circuit is disconnected from the refrigeration circuit and connected to a chillier for heat dissipation into the refrigeration circuit.
  • a second HVS cooling operation the HVS circuit is connected to the cooling circuit via a chiller bypass for heat removal via the radiator.
  • the three circuits are fundamentally fluidly connected to one another via a number of lines, ie hydraulically connected to one another so that, depending on the operating mode, an exchange of coolant takes place between different circuits. Under separate is then understood in particular that the respective circuit is merely shut off, in particular by means of a suitable valve, so that no exchange of coolant between the separate circuit and the other circles takes place.
  • An essential advantage achieved by the invention is, in particular, that the high-voltage accumulator can be cooled in different ways by means of the two HVS cooling operations.
  • the waste heat generated by the high-voltage accumulator during operation can be dissipated flexibly, on the one hand via the radiator and on the other hand via the cooling circuit.
  • the first HVS cooling operation is preferably set when a comparatively high outside temperature, for example in the range of 20 ° C. or more, is present and heat removal via the cooler to the environment is only possible to a limited extent.
  • the required cooling capacity is then realized by means of the cooling circuit.
  • the second HVS cooling operation is then preferably set at lower outside temperatures, for example less than 20 ° C.
  • the Hochvoit Eastern Sear is an electrical energy storage, which primarily serves to supply an electric drive train of the vehicle, d. H. to drive the vehicle. In addition, however, it is also possible to take the high-voltage storage electrical energy to supply other components of the vehicle.
  • the heating system has a valve arrangement with a plurality of switch positions for switching between the first and the second HVS cooling operation.
  • a first switching position of High-voltage accumulator and the chilier connected in series and in a second switching position the high-voltage accumulator and the radiator are connected in series.
  • the coolant first flows through the high-voltage accumulator and then either the chillier or the radiator, in a given HVS cooling operation.
  • a configuration is conceivable and suitable in which a common series connection of the high-voltage accumulator, the chillier and the radiator is adjustable.
  • the HVS circuit In the first switching position, the HVS circuit is then closed so that coolant can circulate in it.
  • the heating circuit and the cooling circuit are separated from the HVS circuit.
  • the second switching position only the heating circuit is separated from the HVS circuit, so that an inflow of coolant from the heating circuit is effectively prevented.
  • the cooling circuit is then connected to the HVS circuit in order to realize the series connection of the high-voltage accumulator with the radiator.
  • the HVS circuit is operated separately, i. H. Coolant is routinely routed through the high reservoir and chilier without moving to other parts of the coolant circuit.
  • a HVS circuit pump is arranged in this particular.
  • the coolant then flows through the HVS circuit pump, the high-voltage accumulator, the chiller and the valve assembly in this order in succession.
  • the positioning of the cooling circuit pump is particularly dependent on hydraulic boundary conditions such as pressure loss, pump type and / or volumetric flow requirements in the coolant circuit and therefore becomes expediently selected with regard to these boundary conditions.
  • the HVS circuit is connected to the cooling circuit, in particular via an HVS supply and / or a HVS return.
  • an HVS branch is formed, downstream of which is arranged in one direction of the chiller and in one the other direction the chilier bypass, to bypass the chiliers.
  • the chiller bypass for the secondary branch serves in particular as return, via which the secondary branch is connected to the cooling circuit.
  • the chiller is used as an evaporator for heat exchange between the refrigerant in the refrigerant circuit and the cooling center! formed in the coolant circuit.
  • the Chiiler is preceded by a suitable expansion element in the refrigerant circuit.
  • the refrigerant mass flow through the chiller is applied in particular by a compressor, which is arranged downstream of the chiller and conveys the refrigerant to a higher pressure and temperature level. Subsequently, the compressed refrigerant flows through a condenser, through which the heat is released from the refrigerant circuit again.
  • an additional compressor is connected in parallel to the compressor in the refrigerant circuit, which is then connected at a correspondingly high air conditioning requirements.
  • the additional compressor then allows in operation as needed performance increase of the refrigerant circuit.
  • the use of a second compressor, namely the additional compressor, compared to a single, identical compressor has the advantage that a significantly higher cooling capacity is realized.
  • the two compressors each operated with a lower load than when using only one compressor, which runs in comparison with higher load. This results in a much better acoustics, so the cooling circuit is quieter during operation.
  • the compressor and the auxiliary compressor are even identical, so that the refrigeration circuit can be equipped according to a modular principle with a suitable for a particular vehicle air conditioning performance by simply a corresponding number of compressors is used.
  • a climatic evaporator is expediently arranged in the refrigerant circuit, which is connected in parallel to the chilier and the interior cooling is used.
  • the heating system then has an interior cooling operation, in which heat from the air flowing into the interior is taken up into the cooling circuit via the air-conditioning evaporator.
  • the heating heat exchanger and the air-conditioning evaporator are then each a part of an air conditioner, by means of which the interior can be both heated and cooled.
  • an internal heat exchanger is furthermore arranged, which ensures a heat exchange between the suction line upstream of the compressor, i. on the suction side, and the liquid line downstream of the capacitor allows.
  • the heating system has a heat pump operation, in which the heating circuit is separated from the cooling circuit and in which by means of a capacitor which is arranged in the heating circuit, a heat supply from the refrigerant circuit, for interior heating.
  • the condenser is in this case designed as a water-cooled condenser, namely similar to the chilier as a heat exchanger, for heat exchange between the refrigerant circuit and the coolant circuit, more precisely the heating circuit.
  • a heat pump function is then realized by means of the refrigeration circuit and the refrigerant circuit used for the transfer of heat from the chilier and / or the air conditioning evaporator in the heating circuit.
  • the heating circuit is similar to the HVS circuit conveniently connected via a heating flow and / or a heating return to the cooling circuit.
  • the heating system then has a heating circuit valve, by means of which the heating circuit can be separated from the cooling circuit.
  • the heating circuit valve is closed or shut off.
  • the heating circuit is in the heating flow of the Heating circuit arranged.
  • the heating circuit valve is a shut-off valve
  • the heating circuit is also operated in a separate state as a loop, along which coolant is then routinely passed first over the condenser and then over the heating heat exchanger.
  • a heating circuit pump is additionally arranged in the heating circuit in order to achieve a suitabledemitteizirkulation.
  • the heat introduced via the condenser into the heating circuit is then supplied to the heating heat exchanger and used for interior heating. If, on the other hand, no interior heating takes place, the heating circuit is connected to the cooling circuit and, in particular, the heating circuit valve is opened, so that then the condenser; the heating heat exchanger and the radiator are connected in series.
  • Heating via the heating heat exchanger is then avoided in particular by the fact that this is shut off on the air side, in other words: it may be warm coolant flows through the heat exchanger, but there is no air circulation, so that the interior of heated air is not supplied and the interior accordingly is heated.
  • an unwanted bypassing of the condenser is prevented in particular by the fact that the heating circuit is only partially flowed through and the rest of the heating circuit is suitably secured by means of a heating circuit check valve.
  • a heating circuit check valve is arranged in particular in the heating circuit upstream of the condenser and a connection to the heating circuit flow, so starting from the heating circuit flow, the coolant can flow only in the direction of the condenser and not in addition in the opposite direction.
  • a clocking of the heating circuit valve sets a mixed operation, ie a part of the heat is transferred to the environment via the radiator dissipated.
  • a combination of the first HVS cooling operation with the heat pump operation so that the waste heat of the high convoy storage is used for indoor heating.
  • the heat system is simultaneously operated in heat pump mode and in HVS cooling mode, to supply the heating heat exchanger with waste heat of the high-voltage storage means of the chiller and the capacitor.
  • the heat source and the high-voltage accumulator are connected in parallel with one another, ie form two mutually parallel branches of the coolant circuit. Basically, a shading with several heat sources conceivable, which are then connected in parallel to each other or alternatively also serially or in a combination thereof.
  • the parallel connection of high-voltage accumulator and heat source is realized in a particularly simple manner by means of the chiller bypass, which in this situation as already described above serves as reflux of the high-voltage accumulator and as a connection thereof to the cooling circuit, to form two parallel branches.
  • the heat source is arranged in the cooling circuit and connected in heat pump operation via the chiller bypass with the chiller, for the transmission of waste heat from the heat source to the heating heat exchanger.
  • cooling of the high-voltage accumulator does not occur, but only cooling of the heat source.
  • the waste heat is then transferred to the heating circuit and used there for indoor heating.
  • heat pump operation there are thus basically four options for supplying the heating heat exchanger with heat: first, the high-voltage storage, in a combination of the heat pump operation with the first HVS cooling operation. Second, the heat source, in a pure heat pump operation without cooling the high-voltage storage.
  • the cooler if the coolant is cooled below the ambient temperature via the chiller, so that the radiator absorbs heat from the environment into the coolant circuit.
  • the air conditioning evaporator in the air conditioner more specifically in recirculation mode, the interior, which heat is removed via the air conditioning evaporator during dehumidification, i. a dehumidification or reheat operation, or in the fresh air mode, the environment, the heat is then taken from the outside incoming air, or in a mixed operation, a combination of the above two alternatives.
  • the third option is available in particular in pure heat pump mode.
  • the third option is available in particular in the first HVS cooling operation as well as in pure heat pump operation.
  • the chiller bypass is the only line section of the entire heating system, on which a reversal of the flow direction takes place.
  • the coolant always flows in the coolant circuit in the same Flow direction, regardless of the operating mode, whereby the individual components are always flowed through in their preferred direction and a good ventilation of the cooling system is ensured.
  • the flow direction is maintained consistently and not vice versa, which is why on the one hand a particularly simple structure is possible and on the other hand, in particular any problems with the oil return are avoided
  • valve assembly is suitably switched in the first switching position, i. the HVS circuit is closed and in particular separated from the cooling circuit and the heating circuit, however, the HVS circuit pump is not active in this case so that no cooling center is in the HVS circuit! circulated.
  • the cooling circuit pump In the first HVS cooling operation, the cooling circuit pump is usually active.
  • the cooling circuit valve is connected in particular in its first switching position, so that the HVS circuit is separated from the cooling circuit and no exchange of coolant between these two circuits takes place.
  • the heat system in a further preferred embodiment, a cooling circuit valve, with a plurality of switching positions, wherein in a first switching position of the high-voltage accumulator is connected to the chilier and in a second switching position the heat source with the chilier.
  • a cooling circuit valve By means of the cooling circuit valve, either a pure heat pump operation is set in heat pump operation, or additionally the first HVS cooling operation. It is in a particularly advantageous manner in the first switching position at the same time Realized series connection of the heat source with the radiator, so that in this switching position of the high-voltage accumulator is cooled via the refrigerant circuit and the heat source via the radiator.
  • the cooling circuit valve is expediently arranged upstream of the cooler and downstream of the chillier and designed, for example, as a 3-way valve. Downstream of the heat source, the coolant circuit is then divided into two mutually parallel sections, one of which comprises the chiller bypass and the chillier and the other represents a corresponding bypass.
  • the chiller bypass is not a bypass in particular, but rather a chilier flow and the bypass then provides a bypass with respect to the chili.
  • the heating system has a radiator bypass, bypassing the radiator, with a bypass valve.
  • the cooler bypass is suitably switched depending on the ambient temperature. If the ambient temperature is lower than the temperature of the coolant at the inlet of the cooler, the bypass valve is opened in particular in heat pump mode, in particular only in pure heat pump mode. This prevents in a structurally particularly simple way that waste heat from the heat source, which is to be used primarily for indoor heating, due to the series connection with the radiator over this same is lost. Instead, the waste heat remains in the cooling circuit until the coolant has been returned to the chilli. Conversely, if the ambient temperature is greater than the coolant temperature at the inlet of the radiator, the bypass valve and thus the radiator bypass are conveniently closed, to then absorb heat via the radiator.
  • the bypass valve is for example a simple shut-off valve.
  • the status of the bypass valve is usually of minor importance.
  • the bypass valve is open and at least a partial flow of coolant is passed to the radiator, so that the cooling of the heat source is reduced and the cooling circuit is operated in an optimum operating range.
  • the cooler can be designed either as a single cooler unit or as a cooler package. In the case of a cooler package this includes a plurality of cooler units, which are suitably connected in parallel and / or in series with each other.
  • the radiator has at least two radiator units, namely a main radiator unit and a secondary radiator unit, downstream of the main radiator unit a radiator junction is arranged, at which a first partial coolant flow is led to the heat source and a second partial coolant flow to the secondary chiller unit and then to Heating circuit and HVS circuit.
  • the entire coolant flow in the cooling circuit is first passed through the main chiller unit and then the part of the coolant, which is branched off from the cooling circuit to the heating circuit and HVS circuit via suitable heats, is first led through the secondary chiller unit.
  • This design is based on the idea that the high-voltage accumulator, the condenser and the heat source develop optimum efficiency and performance at different flow temperatures.
  • the secondary chiller unit serves to more strongly cool the refrigerant which is supplied to the high-voltage accumulator and the condenser, while the heat source is supplied with warmer refrigerant in comparison.
  • the respective flow temperature is optimally adjusted.
  • the main chiller unit and the secondary chiller unit are configured as series-connected radiator sections of an integrated radiator arrangement in which the coolant flows into the radiator and a partial coolant stream is branched off before the radiator is completely passed through and then supplied to the heat source. A corresponding branch is then arranged between the two radiator sections, so that the first radiator section passed through forms the main radiator unit and the subsequent section forms the secondary radiator unit, which only passes through a coolant partial flow.
  • the main chiller unit and the secondary chiller unit are formed as separate cooler units and connected to each other via suitable lines.
  • a heater is arranged in the heating circuit, in particular additional supply of heat.
  • the heater is, for example, an electric water heater.
  • the auxiliary heater is also at A possibly insufficient heat supply in heat pump operation ensures that sufficient heat is available for heating the interior of the heating circuit.
  • the heater thus serves in particular to compensate for a heat deficit in the heating circuit. This is determined, in particular, by measuring a coolant temperature in the heating circuit and comparing it with a setpoint temperature, wherein the auxiliary heater is then activated if the coolant temperature is lower than the setpoint temperature.
  • the coolant temperature is measured directly in front of the heater core, ie upstream of the heater core and downstream of the condenser.
  • the auxiliary heater is advantageously arranged such that it can also be used for heating the high-voltage accumulator in an HVS heating operation of the heating system.
  • the heating system has an HVS heating operation, in which the auxiliary heater and the high-voltage accumulator are connected in series, for heating the high-voltage accumulator.
  • the heater is arranged in the heating circuit downstream of the heater core and upstream of the condenser and that the heating circuit and the HVS circuit are fluidly connected directly to one another via a cross connection, so that a direct coolant exchange between the two circuits is enabled, i. without going through the cooling circuit.
  • a heating circuit branch is arranged, at which the cross-connection branches off and is connected upstream of the high-voltage accumulator to the HVS circuit, so that the high-voltage accumulator is arranged downstream of the auxiliary heater along the cross-connection and then in a particularly simple manner is supplied with heat.
  • the cooling circuit valve is set in its first switching position, so that the coolant which flows through the high-voltage accumulator, then just not passed through the chilier, but instead via the chilier-bypass and the cooling circuit back to the heater.
  • thermodynamically unfavorable heating of the chiller is avoided, and instead the heat provided by the heater is used in a particularly efficient manner substantially completely for heating the high-voltage accumulator.
  • a cooling circuit check valve is advantageously arranged downstream of the heat source and in particular before the branch to the chiller bypass.
  • auxiliary heater downstream of the heating heat exchanger is particularly important to note that the target temperature for controlling the auxiliary heater is further preferably measured upstream of the heating heat exchanger and not just in the vicinity of the auxiliary heater.
  • a temperature sensor is arranged at the outlet of the auxiliary heater or alternatively at the inlet of the high-voltage accumulator in order to measure the temperature of the coolant supplied and heated to the high-voltage accumulator and to set an optimum coolant temperature for heating the high-voltage accumulator, in particular in HVS heating operation.
  • the heating circuit is connected to the cooling circuit as described above and the coolant flows from the cooling circuit, through the condenser, the heating heat exchanger and to the radiator, in particular without passing through the heater.
  • the heating circuit is thus only partially flowed through and secured as already described above expediently by means of a heating circuit check valve. This is then arranged in particular between the heater and the condenser, so starting from the heating circuit flow, the coolant can flow only in the direction of the condenser and not in addition in the opposite direction to the heater.
  • a heating of the high-voltage accumulator is particularly useful when charging the high-voltage accumulator and / or when starting the vehicle, so that the HVS heating operation is preferably priority or even exclusively in a stand mode, before starting the vehicle or when starting the vehicle is activated to the high-voltage storage in to heat up to a predetermined operating temperature during a charging phase or in a warm-up phase.
  • the valve arrangement has a third switching state in which the heating circuit is connected to the HVS circuit Supply of heat from the heater to the high-voltage storage.
  • a multiplicity of operating states can be adjusted in a simple manner by means of the valve arrangement, namely the cooling of the high-voltage accumulator via the refrigeration circuit, the cooling of the high-voltage accumulator via the radiator and the heating of the high-voltage accumulator via the auxiliary heater, ie via the heating circuit.
  • the valve assembly thus has a total of three inputs in one possible embodiment, as well as an output, downstream of which the high-voltage accumulator is arranged.
  • the valve arrangement itself is realized for example by means of two 3-way valves. Alternatively, an embodiment is suitable as a single 4-way valve. In the case of an embodiment of the valve arrangement with a plurality of valves, these are preferably accommodated in spatial proximity to each other, d. H. in particular spaced by a maximum of about 20 cm apart.
  • the heating system is combined and realized in this way a particularly simple circuit heating system, by means of which then both cooling and heating of the high-voltage storage is possible, the cooling as needed, in particular depending Outside temperature, via the refrigerant circuit or the cooler takes place.
  • the heating is particularly easy realized via a double function of the auxiliary heater, which either serves for the said heating of the high-voltage accumulator or to compensate for a heat deficit in the heating circuit for the purpose of interior heating.
  • interior cooling by means of the air-conditioning evaporator in the refrigeration circuit is possible, in particular in each of the aforementioned operating modes.
  • FIG. 1 shows a first variant of a coolant circuit of a heating system
  • FIGS. 3a-3e each show an operating state of the heating system
  • FIG. 1 and 2 show a heating system 2 of a vehicle, not shown, in Fig. 1, a coolant circuit 4 of the heat system 2 is shown and in Fig. 2, a refrigerant circuit 6.
  • the heating system 2 is used for air conditioning of various components of the vehicle are thermally connected to the heat system 2 via suitable heat exchangers to release or absorb heat.
  • the vehicle is an electric or hybrid vehicle, with a high-voltage accumulator 8, which is connected to the coolant circuit 4 for the purpose of air conditioning.
  • the high-voltage accumulator is first connected to a HVS circuit 10, which is then part of the coolant circuit 4.
  • an HVS circuit pump 12 is additionally arranged in this.
  • a heating circuit 14 is integrated, which has a heating heat exchanger 16 for the interior heating.
  • a heating circuit pump 18 is also arranged and an additional heater 20, for example, an electric Flow heater is.
  • the heating system 2 also has a cooling circuit 22, in which a radiator 24 and a heat source 26 are arranged.
  • the heat source 26 is, for example, a drive train, a charging or power electronics of the vehicle.
  • a cooling circuit pump 28 is arranged in the cooling circuit 22.
  • a chiller 30 and a capacitor 32 are further connected, which are also connected to the refrigerant circuit 6 shown in FIG.
  • the chiller 30 acts in the refrigerant circuit 6 as an evaporator and serves a total of transferring heat from the coolant circuit 4 in the refrigerant circuit 6.
  • the capacitor 32 then serves to transfer heat from the refrigerant circuit 6 in the coolant circuit 4.
  • the chilli 30 in the HVS Circuit 10 is connected downstream of the high-voltage accumulator 8 and the capacitor 32 in the heating circuit 16 upstream of the heating heat exchanger 16th
  • the cooling circuit 6 also has an air-conditioning evaporator 34, which is connected here in parallel to the chiller 30 and serves for interior cooling.
  • the heating heat exchanger 16 and the air conditioning evaporator 34 are then each a part of an unspecified air conditioner for indoor air conditioning.
  • the climate evaporator 34 and the chilier 30 is preceded by a respective unspecified expansion element.
  • the refrigeration circuit has a compressor 36 for compressing the refrigerant before it enters the condenser 32.
  • the refrigeration circuit has two particularly identical compressors 36 for increasing the output, which compressors are then connected in parallel.
  • an internal heat exchanger 38 is also integrated into the refrigeration circuit 6 to increase efficiency and increase performance.
  • the heating system 2 can be operated in a plurality of operating modes, which are then explained in combination with FIGS. 3a to 3e, wherein those line sections through which coolant flows are shown reinforced.
  • the three circuits 10, 14, 22 are integrated into the coolant circuit 4 in such a way that they can each optionally be connected to one another in order to realize a plurality of operating modes of the heating system 2, wherein a plurality of operating modes can also be set simultaneously, thereby providing maximum flexibility in the air conditioning of the connected components results.
  • the HVS circuit 10 and the cooling circuit 22 are connected to each other via a chiller bypass 40.
  • This extends from a HVS branch 42 downstream of the high-voltage accumulator 8 and upstream of the chiliers 30 to a junction on the cooling circuit downstream of the heat source 22.
  • the chiller bypass 40 it is then possible to generate the waste heat generated by the high-voltage accumulator 8 either in a first HVS cooling operation via the chiller 20 in the cooling circuit 6 dissipate, as shown in Figs. 3a and 3c, or continue in a second HVS cooling operation via the chiller bypass 40 to the radiator 24 and deliver it to the environment, as in Fig. 3d shown.
  • a Ventüan angel 44 is arranged upstream of the high-voltage accumulator 8.
  • This has here two 3-way valves, in a variant not shown, but only a 4-way valve.
  • the valve arrangement 44 also has, in the variant shown here, three inputs E1, E2, E3 and an output A, the latter then leading to the high-voltage accumulator 8.
  • the valve assembly 44 then has a plurality of switching positions, wherein in a respective switching position one of the inputs E1, E2, E3 is open and the other two are closed.
  • the input E1 serves to return coolant to the high-voltage accumulator 8 and thus to form the HVS circuit 10.
  • the input E3 connects the heating circuit 14 with the HVS circuit 10th In a first switching position, the input E1 is now open and the first HVS cooling mode is set, in which case coolant circulates in the HVS circuit 10 and recurrently flows through the high-voltage accumulator 8 and the chiller 30.
  • the HVS circuit 16 is in this case separated from the cooling circuit 22, as shown in Figs. 3a and 3c.
  • the input E2 is open and the HVS circuit 10 is connected to the cooling circuit 22, so that coolant from the high-voltage accumulator 8 via the chiller bypass 40 to the radiator 24 passes, as shown in Fig. 3d.
  • the Input E1 is opened and the input E3 is closed, so that an inflow of coolant from the heating circuit 14 in the direction of the chill 30 is prevented.
  • the high-voltage accumulator is connected in parallel in this Schait ein to the heat source 26. Accordingly, the heat source 26 is cooled and the waste heat supplied to the radiator 24. Due to the special interconnection, however, cooling of the heat source 26 via the cooler 24 is ensured even in the first HVS cooling operation, as becomes clear from FIGS. 3a and 3c.
  • the capacitor 32 in the heating circuit 14 upstream of the heat exchanger 16 Due to the arrangement of the capacitor 32 in the heating circuit 14 upstream of the heat exchanger 16, it is possible to realize a heat pump operation to pass over the refrigerant circuit 6 heat to the heat exchanger 16 and to use there for interior heating.
  • the heat pump operation is adjusted by the fact that the heating circuit 14 is operated separately from the cooling circuit 22, so that coolant is recycled through the condenser 32, for heat absorption, and through the heat exchanger 16, for heat dissipation.
  • the separation is realized in the embodiment shown by a heating circuit valve 46, which is designed here as a shut-off valve and in a heating circuit flow 47, ie a flow of the heating circuit 14 is arranged.
  • the heating circuit valve 46 By opening the heating circuit valve 46, the heating circuit 14 is connected to the cooling circuit 22 and the condenser 32 and the heating heat exchanger 16 are connected in series with the radiator 24, there is no interior heating. Rather, heat which passes through the condenser 32 into the coolant circuit 4 is discharged via the cooler 24, as shown in FIGS. 3a and 3d. By closing the heating circuit valve 46, the heat pump operation is then set, as shown in Figs. 3b and 3c. The heat transferred into the heating circuit 14 originates either from the high-voltage accumulator 8, as shown in FIG.
  • the first HVS cooling operation is active simultaneously with the heat pump operation; or from the heat source 26, from the environment and / or from the air conditioning evaporator 34 from the refrigeration circuit 6, as shown in Fig. 3b, ie, there is no HVS cooling operation active and the heat pump operation is a pure heat pump operation.
  • the inputs E2, E3 are closed in the valve assembly 44.
  • the input E1 is open, however, the HVS circuit pump 12 is not active, so that in the HVS circuit 10 no coolant circulates.
  • the heating system has a cooler bypass 48, with a bypass valve 50, which is then opened in heat pump operation, as shown in Figs. 3b and 3c.
  • a bypass valve 50 which is then opened in heat pump operation, as shown in Figs. 3b and 3c.
  • closing the bypass valve 50 may also be useful, especially in pure heat pump operation.
  • the complete separation of the three circuits 10, 14, 22 from one another shown in FIG. 3c results in that the heat source is not cooled via the chilli 30, so that, if the cooling demand is correspondingly cooled by the bypass valve 50, cooling takes place via the cooler 24 , A closing of the bypass valve 50 is also useful if heat is to be removed from the environment via the radiator 24.
  • a cooling circuit valve 52 is arranged in the cooling circuit 22, with correspondingly two switching positions.
  • the cooling circuit valve 52 is designed here as a 3-way valve and arranged downstream of both the chiller 30 and the heat source 26.
  • the heat source 26 is then connected to the radiator 24, either with interposed chill 30, as shown in Fig. 3b, or directly, as shown in Fig. 3c.
  • the auxiliary heater 20 fulfills in the embodiment shown a dual function and is used in two different operating modes for heating two different components, namely on the one hand for indoor heating in heat pump operation or for heating the high-voltage accumulator 8 in a HVS Schubet ieb, which is shown in Fig. 3e.
  • the coolant circuit 4 has a cross connection 54, via which the heating circuit 14 is connected downstream of the auxiliary heater 20 to the HVS circuit 10.
  • the connection to the HVS circuit takes place here via the input E3 of the valve assembly 44.
  • the heater 20 is then arranged upstream of the high-voltage accumulator 8 so that coolant is first heated by the heater 20 and then supplied to the high-voltage accumulator 8.
  • the cooling circuit valve 52 is then suitably switched so that the chiller 30 is not being flowed through by coolant to avoid unnecessary heat loss by heating the chill 30 and hydraulic pressure loss, which is then due to a higher pumping capacity should be compensated, to avoid.
  • Less suitable, but in principle conceivable is also to operate the cooling circuit valve 52 in its other switching position, so that the chilli 30 is then flowed through, wherein the cooling circuit 6 is preferably turned off in any case, so that no heat transfer takes place in these.
  • the HVS heating operation is activated before and / or during a charging process of the high-voltage accumulator 8 and not in the regular driving operation of the vehicle.
  • the three circles 10, 14, 22 are each secured by means of a check valve 56, 58, 60 against a reversal of the flow direction of the coolant.
  • a heating circuit check valve 56 is arranged, which prevents inadvertent branching off of coolant downstream of the heating circuit feed line 47 and in the direction of the auxiliary heater 20, in particular when heat pump operation is deactivated.
  • an HVS check valve 58 is then arranged downstream of the high-voltage accumulator 8, which prevents in particular in the pure heat pump operation according to FIG.
  • a cooling circuit check valve 60 is arranged, by which in particular a penetration of coolant from the HVS circuit 10 in the direction of the heat source 26 is prevented.
  • the radiator 24 is shown as a single radiator unit.
  • the cooler has a plurality of cooler units 62, 64, namely a main cooling unit 62 and a secondary cooler unit 64.
  • the main cooler unit 62 is arranged here like the cooler 24 from FIG. 1, ie is absorbed by the entire coolant flow in the cooling circuit 22 flows through.
  • the secondary chiller unit 64 is arranged downstream of a radiator branch 66, so that adeteiteitstrom is passed to the secondary chiller unit 64 and is cooled only in the main chiller unit 62. This partial coolant flow is supplied to the heat source 26.
  • the remaining partial flow branched off at the radiator branch 66 is additionally cooled via the secondary chiller unit 64 and then supplied to the heating circuit 14 and the HVS circuit 10.
  • the main chiller unit 62 and the subcooler unit 64 are each subsections of the radiator 24 and the radiator manifold 66 is disposed within the radiator 24 so that adeteteififzweig already diverted before the complete flow through the radiator 24 and the heat source 26 is supplied.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wärmesystem (2) für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einem Kältekreis, mit einem Heizungswärmetauscher (16), der in einem Heizkreis (14) angeordnet ist, zur Innenraumklimatisierung, mit einem Hochvoltspeicher (8), der in einem HVS-Kreis (10) angeordnet ist, und mit einem Kühler (24), der in einem Kühlkreis (22) angeordnet ist, wobei der Heizkreis (14), der HVS-Kreis (10) und der Kühlkreis (22) in einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf (4) integriert sind. Dabei ist in einem ersten HVS-Kühlbetrieb der HVS-Kreis (10) vom Kühlkreis (22) getrennt und mit einem Chiller (30) verbunden, zur Wärmeabfuhr in den Kältekreis (6), und in einem zweiten HVS-Kühlbetrieb ist der HVS-Kreis (10) über einen Chiller-Bypass (40) mit dem Kühlkreis (22) verbunden, zur Wärmeabfuhr über den Kühler (24).

Description

WÄRMESYSTEM FÜR EIN ELEKTRO- ODER HYBRIDFAHRZEUG SOWIE VERFAHREN ZUM. BETRIEB EINES SOLCHEN WÄRMESYSTEMS
Die Erfindung betrifft ein Wärmesystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einem Kältekreis, mit einem Heizungswärmetauscher, der in einem Heizkreis angeordnet ist, zur Innenraumklimatisierung, mit einem Hochvoltspeicher, der in einem HVS-Kreis angeordnet ist, und mit einem Kühler, der in einem Kühlkreis angeordnet ist, wobei der Heizkreis, der HVS-Kreis und der Kühikreis in einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf integriert sind, und wobei in einem ersten HVS-Kühlbetrieb der HVS-Kreis vom Kühlkreis getrennt ist und mit einem Chilier verbunden ist, zur Wärmeabfuhr in den Kältekreis. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb des Wärmesystems.
Ein solches Wärmesystem ist beispielsweise in der auf die Anmelderin zurückgehenden, unveröffentlichten Anmeldung DE 10 2014 226 346.8 beschrieben.
Zur Klimatisierung verschiedener Komponenten eines Fahrzeugs ist es zunächst grundsätzlich möglich, jede Komponenten über einen eigenen, separaten Kühlkreis unabhängig, d. h. autark und fiuidtechnisch voneinander getrennt voneinander zu klimatisieren. Dies ist jedoch sehr aufwendig, weshalb beispielsweise in der oben zitierten DE 10 2014 226 346 8 eine kombinierte Kühllösung beschrieben wird, bei der mehrere Kühlkreise in ein gemeinsames Wärmesystem integriert sind. In dem dort beschriebenen Wärmesystem sind eine NT-Komponente, ein Ladeluftkühler, eine Wärmequelle und ein Verbrennungsmotor an einen gemeinsamen Kühlkreis angeschlossen, sodass in verschiedenen Betriebszuständen des Wärmesystems und entsprechend der thermischen Anforderungen jeder einzelnen Komponente eine optimale Klimatisierung der Komponenten erfolgt. Allgemein ergibt sich jedoch bei integrierten Konzepten zur Klimatisierung mehrerer Komponenten eines Fahrzeugs ein hoher Verschaltungsaufwand und eine komplexe Verschaltungsstruktur, die insbesondere durch eine Vielzahl an Ventilen charakterisiert ist.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Wärmesystem anzugeben, welches mit möglichst geringem Verschaltungsaufwand eine möglichst vielseitige und effiziente Klimatisierung verschiedener Komponenten eines Fahrzeugs gewährleistet. Dabei soll das Wärmesystem insbesondere auch solche Betriebsmodi unterstützen, die speziell zur Klimatisierung bei einem Elektro- oder Hybridfahrzeug geeignet sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wärmesystem mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmaien gemäß Anspruch 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche, Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Wärmesystem sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt.
Das Wärmesystem ist zur Verwendung in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet. Das Wärmesystem weist einen Heizungswärmetauscher auf, der in einem Heizkreis angeordnet ist, zur Innenraumklimatisierung, einen Hochvoltspeicher, der in einem HVS-Kreis angeordnet ist, und einen Kühler, der in einem Kühlkreis angeordnet ist. Die drei Kreise, nämlich der Heizkreis, der HVS-Kreis und der Kühlkreis, sind dabei in einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf integriert, in welchem ein Kühlmittel zirkuliert. Zusätzlich weist das Wärmesystem einen separaten Kältekreis auf, in welchem ein Kältemittel zirkuliert.
Das Wärmesystem ist in verschiedenen Betriebsmodi betreibbar, welche insbesondere je nach Bedarf von einer Steuereinheit eingestellt werden. In einem ersten HVS- Kühlbetrieb ist der HVS-Kreis vom Kühlkreis getrennt und mit einem Chilier verbunden, zur Wärmeabfuhr in den Kältekreis. In einem zweiten HVS-Kühlbetrieb ist der HVS- Kreis über einen Chiller-Bypass mit dem Kühlkreis verbunden, zur Wärmeabfuhr über den Kühler. Die drei Kreise sind grundsätzlich über eine Anzahl von Leitungen fluidtechnisch, d. h. hydraulisch miteinander verbunden, sodass je nach Betriebsmodus ein Austausch von Kühlmittel zwischen verschiedenen der Kreise erfolgt. Unter getrennt wird dann insbesondere verstanden, dass der jeweilige Kreis lediglich abgesperrt wird, insbesondere mittels eines geeigneten Ventils, sodass kein Austausch von Kühlmittel zwischen dem getrennten Kreis und den übrigen Kreisen erfolgt.
Ein wesentlicher mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht insbesondere darin, dass der Hochvoltspeicher mittels der beiden HVS-Kühlbetriebe auf unterschiedliche Weise kühlbar ist. Mit anderen Worten; die vom Hochvoltspeicher im Betrieb generierte Abwärme ist flexibel abführbar, nämlich einerseits über den Kühler, andererseits über den Kältekreis. Dabei wird der erste HVS-Kühlbetrieb vorzugsweise dann eingestellt, wenn eine vergleichsweise hohe Außentemperatur, beispielsweise im Bereich von 20°C oder mehr, vorliegt und eine Wärmeabfuhr über den Kühler an die Umgebung nur eingeschränkt möglich ist. Die erforderliche Kühlleistung wird dann mittels des Kältekreises realisiert. Der zweite HVS-Kühlbetrieb wird dann vorzugsweise bei geringeren Außentemperaturen eingestellt, beispielsweise geringer als 20 °C. In diesem Fall ist eine effiziente Wärmeabfuhr über den Kühler möglich und auf eine Verwendung des Kältekreises zur Kühlung des Hochvoltspeichers wird verzichtet, sodass insgesamt Energie eingespart wird. Es ergibt sich also vorteilhaft eine Wahlmöglichkeit bezüglich der Abfuhr von Abwärme des Hochvoltspeichers. Diese Wahlmöglichkeit wird insbesondere durch die spezielle Verschaltung der Kreise miteinander und der damit einhergehenden Integration in den gemeinsamen Kühlmittelkreislauf erzielt. Dadurch ist das Wärmesystem zugleich besonders einfach konstruiert sowie effizient.
Der Hochvoitspeicher ist ein elektrischer Energiespeicher, welcher vorrangig insbesondere zur Versorgung eines elektrischen Antriebsstrangs des Fahrzeugs dient, d. h. zum Antrieb des Fahrzeugs. Zusätzlich ist es jedoch auch möglich, dem Hochvoltspeicher elektrische Energie zur Versorgung anderer Komponenten des Fahrzeugs zu entnehmen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Wärmesystem eine Ventilanordnung mit mehreren Schaltstellungen auf, zum Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten HVS-Kühlbetrieb. Dabei sind in einer ersten Schaltstellung der Hochvoltspeicher und der Chilier in Serie geschaltet und in einer zweiten Schaltstellung sind der Hochvoltspeicher und der Kühler in Serie geschaltet. Durch Umschalten zwischen den beiden Schaltstellungen wird dann zwischen den beiden HVS- Kühlbetrieben gewechselt und der Hochvoltspeicher stromab entweder mit dem Chilier oder dem Kühler verbunden. Das Kühlmittel durchströmt also zunächst den Hochvoltspeicher und anschließend entweder den Chilier oder den Kühler, in einem gegebenen HVS-Kühlbetrieb. Grundsätzlich ist auch eine Ausgestaltung denkbar und geeignet, in welcher eine gemeinsame Serienschaltung des Hochvoltspeichers, des Chiliers und des Kühlers einstellbar ist.
In der ersten Schaltstellung ist der HVS-Kreis dann geschlossen, sodass Kühlmittel in diesem zirkulieren kann, Dabei sind der Heizkreis und der Kühlkreis vom HVS-Kreis getrennt. In der zweiten Schaltstellung ist dagegen lediglich der Heizkreis vom HVS- Kreis getrennt, sodass ein Einströmen von Kühlmittel aus dem Heizkreis effektiv verhindert wird. Der Kühikreis ist dagegen dann mit dem HVS-Kreis verbunden, um die Serienschaltung des Hochvoltspeichers mit dem Kühler zu realisieren.
Im ersten HVS-Kühlbetrieb wird der HVS-Kreis getrennt betrieben, d. h. es wird wiederkehrend Kühlmittel durch den Hochvoitspeicher und den Chilier geleitet, ohne in andere Bereiche des Kühlmittelkreislaufs zu gelangen. Um das Kühlmittel im HVS- Kreis geeignet umzuwälzen ist in diesem insbesondere eine HVS-Kreis-Pumpe angeordnet. In einer geeigneten Ausgestaltung durchströmt das Kühlmittel dann die HVS-Kreis-Pumpe, den Hochvoltspeicher, den Chiller und die Ventilanordnung in dieser Reihenfolge nacheinander.
Zur Umwälzung des Kühlmittels im Kühlkreis ist in diesem insbesondere eine Kühlkreispumpe angeordnet, und zwar beispielsweise stromab des Kühlers, alternativ stromauf des Kühlers, Die Positionierung der Kühlkreispumpe ist insbesondere von hydraulischen Randbedingungen wie beispielsweise Druckverlust, Pumpentyp und/oder Volumenstromanforderungen im Kühlmittelkreislauf abhängig und wird daher zweckmäßigerweise hinsichtlich dieser Randbedingungen ausgewählt.
Im zweiten HVS-Kühlbetrieb ist der HVS-Kreis mit dem Kühlkreis verbunden, insbesondere über einen HVS-Vorlauf und/oder einen HVS-Rücklauf. Insbesondere ist im Kühlmittelkreislauf stromab des Hochvoltspeichers eine HVS-Abzweigung ausgebildet, stromab welcher in einer Richtung der Chiller angeordnet ist und in einer anderen Richtung der Chilier-Bypass, zur Umgehung des Chiliers. Durch Umschalten zwischen den beiden HVS-Kühlbetrieben wird dann entsprechend der Kühlmittelstrom an dieser HVS-Abzweigung umgeleitet. Im zweiten HVS-Kühlbetrieb wird zudem lediglich ein Teilabschnitt des HVS-Kreises betrieben, es zirkuliert also kein Kühlmittel durch den HVS-Kreis, vielmehr bildet der Teilabschnitt, auf welchem der Hochvoltspeicher angeordnet ist, dann einen Nebenzweig des Kühlkreises, sodass stromab des Hochvoltspeichers das Kühlmittel den Kühler durchströmt. In dieser Konfiguration dient der Chiller-Bypass für den Nebenzweig insbesondere als Rücklauf, über welchen der Nebenzweig an den Kühlkreis angeschlossen ist.
Der Chiiler ist als Verdampfer zum Wärmetausch zwischen dem Kältemittel im Kältekreis und dem Kühlmitte! im Kühlmittelkreislauf ausgebildet. Zum Einstellen der Überhitzung des Kältemittels ist dem Chiiler im Kältekreis ein geeignetes Expansionsorgan vorgeschaltet. Der Kältemittelmassenstrom durch den Chiiler wird insbesondere von einem Verdichter aufgebracht, welcher stromab des Chillers angeordnet ist und das Kältemittel auf ein höheres Druck- und Temperaturniveau befördert. Anschließend durchströmt das verdichtete Kältemittel einen Kondensator, über welchen die Wärme aus dem Kältekreis wieder abgegeben wird.
In einer zweckmäßigen Variante ist im Kältekreis ein Zusatzverdichter parallel zum Verdichter geschaltet, welcher bei einem entsprechend hohen Klimatisierungsbedarf dann hinzugeschaltet wird. Der Zusatzverdichter ermöglicht dann im Betrieb eine bedarfsweise Leistungssteigerung des Kältekreises. Die Verwendung eines zweiten Verdichters, nämlich des Zusatzverdichters, birgt gegenüber einem einzelnen, baugleichen Verdichter den Vorteil, dass eine deutlich höhere Kälteleistung realisiert wird. Zudem werden in der Ausgestaltung mit dem Zusatzverdichter bei gleicher Leistung die beiden Verdichter jeweils mit geringerer Last betrieben als bei einer Verwendung lediglich eines Verdichters, welcher im Vergleich dazu mit höherer Last läuft. Dadurch wird eine deutlich bessere Akustik erzielt, der Kältekreis ist im Betrieb also leiser. Vorzugsweise sind der Verdichter und der Zusatzverdichter sogar baugleich, sodass der Kältekreis nach einem Baukastenprinzip mit einer für ein jeweiliges Fahrzeug geeigneten Klimatisierungsleistung ausgestattet werden kann, indem einfach eine entsprechende Anzahl an Verdichtern verwendet wird. Zudem ist im Kältekreis zweckmäßigerweise ein Klima-Verdampfer angeordnet, welcher zum Chilier parallel geschaltet ist und der innenraumkühlung dient. Entsprechend weist das Wärmesystem dann einen Innenraumkühlbetrieb auf, in welchem über den Klima-Verdampfer Wärme aus der Luft, die in den Innenraum einströmt, in den Kältekreis aufgenommen wird. Der Heizungswärmetauscher und der Klima-Verdampfer sind dann jeweils ein Bestandteil eines Klimageräts, mittels welchem der Innenraum sowohl beheizt als auch gekühlt werden kann.
Zur Leistungs- und Effizienzsteigerung ist in einer geeigneten Weiterbildung im Kältekreis weiterhin ein innerer Wärmetauscher angeordnet, welcher einen Wärmeaustausch zwischen der Saugleitung stromauf des Verdichters, d.h. auf dessen Saugseite, und der Flüssigleitung stromab des Kondensators ermöglicht.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Wärmesystem einen Wärmepumpenbetrieb auf, in welchem der Heizkreis vom Kühlkreis getrennt ist und in welchem mittels eines Kondensators, der im Heizkreis angeordnet ist, eine Wärmezufuhr aus dem Kältekreis erfolgt, zur Innenraumbeheizung. Der Kondensator ist hierbei als wassergekühlter Kondensator ausgebildet, nämlich ähnlich wie der Chilier als Wärmetauscher, zum Wärmetausch zwischen dem Kältekreis und dem Kühlmittelkreislauf, genauer gesagt dem Heizkreis. Im Wärmepumpenbetrieb wird dann mittels des Kältekreises eine Wärmepumpenfunktion realisiert und der Kältekreis zur Übertragung von Wärme vom Chilier und/oder vom Klima-Verdampfer in den Heizkreis verwendet. Auf diese Weise ist eine effiziente Wärmenutzung der Abwärme des Ant ebsstrangs, des Hochvoltspeichers und der Umgebungswärme realisiert. Die im Kühlmittelkreislauf vorhandene Wärme wird gezielt dem Heizkreis und somit dem Heizungswärmetauscher zugeführt und dann zur Innenraumbeheizung verwendet. Der Wärmepumpenbetrieb dient somit vorrangig und insbesondere ausschließlich der Innenraumbeheizung.
Der Heizkreis ist ähnlich dem HVS-Kreis zweckmäßigerweise über einen Heiz-Vorlauf und/oder einen Heiz-Rücklauf an den Kühl kreis angebunden. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Wärmesystem dann ein Heizkreisventil auf, mittels dessen der Heizkreis vom Kühlkreis trennbar ist. Dazu wird das Heizkreisventil geschlossen oder auch abgesperrt. Zweckmäßigerweise ist das Heizkreisventil im Heiz-Vorlauf des Heizkreises angeordnet. In einer geeigneten Ausgestaltung ist das Heizkreisventil ein Absperrventil,
Ähnlich dem HVS-Kreis wird auch der Heizkreis in getrenntem Zustand als eine Schleife betrieben, entlang welcher dann Kühlmittel wiederkehrend zunächst über den Kondensator und anschließend über den Heizungswärmetauscher geführt wird. Insbesondere ist im Heizkreis zusätzlich eine Heizkreispumpe angeordnet, um eine geeignete Kühlmitteizirkulation zu erzielen. Die über den Kondensator in den Heizkreis eingetragene Wärme wird dann dem Heizungswärmetauscher zugeführt und zur Innenraumbeheizung verwendet. Soll dagegen keine Innenraumbeheizung erfolgen, wird der Heizkreis mit dem Kühlkreis verbunden und hierzu insbesondere das Heizkreisventil geöffnet, sodass dann der Kondensator; der Heizungswärmetauscher und der Kühler hintereinander geschaltet sind. Eine Beheizung über den Heizungswärmetauscher wird dann insbesondere dadurch vermeiden, dass dieser luftseitig abgesperrt wird, mit anderen Worten: es strömt zwar möglicherweise warmes Kühlmittel durch den Heizungswärmetauscher, es erfolgt allerdings keine Luftumwälzung, sodass dem Innenraum keine erwärmte Luft zugeführt wird und der Innenraum entsprechend nicht beheizt wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei einem geöffneten und mit dem Kühlkreis verbunden Heizkreis eine ungewollte Umgehung des Kondensators insbesondere dadurch verhindert, dass der Heizkreis lediglich abschnittsweise durchströmt wird und der übrige Heizkreis zweckmäßigerweise mittels eines Heizkreis-Rückschlagventils abgesichert wird. Bei geöffnetem Heizkreis werden dann lediglich der Kondensator und der Heizungswärmetauscher durchströmt, nicht jedoch der übrige Heizkreis. Das Heizkreis-Rückschlagventil ist dazu insbesondere im Heizkreis stromauf des Kondensators und eines Anschlusses an den Heizkreis-Vorlauf angeordnet, sodass ausgehend vom Heizkreis-Vorlauf das Kühlmittel lediglich in Richtung des Kondensators strömen kann und nicht zusätzlich auch in entgegengesetzter Richtung.
Ist der Wärmeeintrag durch den Kondensator größer als die Wärme, welche über den Heizungswärmetauscher abgeführt wird, z.B. bei geringem Heizleistungsbedarf, so in einer vorteilhaften Weiterbildung durch eine Taktung des Heizkreisventils ein Mischbetrieb eingestellt, d.h. ein Teil der Wärme wird dann über den Kühler an die Umgebung abgeführt. Besonders vorteilhaft ist eine Kombination des ersten HVS-Kühlbetriebs mit dem Wärmepumpenbetrieb, sodass die Abwärme des Hochvoitspeichers zur Innenraumbeheizung verwendet wird. Vorzugsweise ist das Wärmesystem demnach gleichzeitig im Wärmepumpenbetrieb und im HVS-Kühlbetrieb betreibbar, zur Versorgung des Heizungswärmetauschers mit Abwärme des Hochvoltspeichers mittels des Chillers und des Kondensators. Hierdurch wird ein besonders effizienter Kombibetrieb realisiert, in welchem sowohl der Heizkreis als auch der HVS-Kreis vom Kühlkreis getrennt sind und mittels des Kältekreises die Abwärme des Hochvoltspeichers direkt in den Heizkreis übertragen wird.
Zweckmäßigerweise sind noch weitere Komponenten des Fahrzeugs in den Kühlmittelkreislauf integriert, sodass insgesamt ein besonders effizientes Wärmesystem ausgebildet ist, mittels welchem Abwärme verschiedener Komponenten auf einfache Weise abgeführt wird. Beispiele für solche Komponenten sind der Antriebsstrang des Fahrzeugs, eine Leistungs- oder Ladeelektronik, bei einem Hybridfahrzeug auch ein Ladeluftkühler oder Ähnliches. Eine entsprechende Komponente ist dabei vorrangig eine Wärmequelle, welche in einer geeigneten Ausgestaltung des Wärmesystems an den Kühlkreis angeschlossen und mit dem Kühler in Serie geschaltet ist. Auf diese Weise ist Abwärme der Wärmequelle dann zunächst über den Kühler an die Umgebung abführbar. Dabei wird unter „in den Kühlmittelkreislauf integriert" und„an den Kühlmittelkreislauf angeschlossen" hier und allgemein verstanden, dass die Komponente und insbesondere auch der Hochvoltspeicher mittels geeigneter Wärmetauscher thermisch an den Kühlmittelkreislauf angebunden sind.
Je nach Bedarf erfolgt im zweiten HVS-Kühlbetrieb über den Kühler zusätzlich zur Abfuhr von Abwärme des Hochvoltspeichers insbesondere auch eine Abfuhr von Abwärme der Wärmequelle. Dadurch ist insbesondere ein Gesamt-Kühlbetrieb realisiert, bei dem Abwärme mehrerer Komponenten des Fahrzeugs über den gemeinsamen Kühlmittelkreislauf an den Kühler und schließlich an die Umgebung abgegeben wird. Zusätzlich ist insbesondere auch eine Innenraumkühlung mittels des Kältekreises möglich. Geeigneterweise sind die Wärmequelle und der Hochvoltspeicher parallel zueinander geschaltet, d. h. bilden zwei zueinander parallel Zweige des Kühlmittefkreislaufs. Grundsätzlich ist auch eine Verschattung mit mehreren Wärmequellen denkbar, welche dann jeweils zueinander parallel verschaltet sind oder alternativ auch seriell oder in einer Kombination hiervon. Die Parallelschaltung von Hochvoltspeicher und Wärmequelle ist auf besonders einfache Weise mittels des Chiller-Bypass realisiert, welcher in dieser Situation wie auch oben schon beschrieben als Rücklauf des Hochvoltspeichers dient und als Anbindung desselben an den Kühlkreis, zur Ausbildung zweier paralleler Zweige.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Wärmequelle im Kühlkreis angeordnet und im Wärmepumpenbetrieb über den Chiller-Bypass mit dem Chiller verbunden, zur Übertragung von Abwärme der Wärmequelle zum Heizungswärmetauscher. Eine Kühlung des Hochvoltspeichers erfolgt hierbei insbesondere nicht, sondern lediglich eine Kühlung der Wärmequelle. Durch die Wärmepumpenfunktion des Kältekreises wird dann die Abwärme in den Heizkreis übertragen und dort zur Innenraumbeheizung verwendet. Im Wärmepumpenbetrieb stehen somit grundsätzlich vier Möglichkeiten zur Versorgung des Heizungswärmetauschers mit Wärme zur Verfügung: erstens der Hochvoltspeicher, bei einer Kombination des Wärmepumpenbetriebs mit dem ersten HVS-Kühlbetrieb. Zweitens die Wärmequelle, bei einem reinen Wärmepumpenbetrieb ohne eine Kühlung des Hochvoltspeichers. Drittens der Kühler, falls das Kühlmittel über den Chiller unter die Umgebungstemperatur abgekühlt wird, sodass am Kühler eine Wärmeaufnahme aus der Umgebung in den Kühlmittelkreislauf erfolgt. Viertens der Klima-Verdampfer im Klimagerät, genauer gesagt im Umluftbetrieb der Innenraum, welchem Wärme über den Klima-Verdampfer beim Entfeuchten entnommen wird, d.h. einem Entfeuchtungs- oder Reheat-Betrieb, oder im Frischluftbetrieb die Umgebung, wobei die Wärme dann der von außen einströmenden Luft entnommen wird, oder in einem Mischbetrieb eine Kombination der beiden vorgenannten Alternativen. Die dritte Möglichkeit steht dabei insbesondere im reinen Wärmepumpenbetrieb zur Verfügung. Die dritte Möglichkeit steht insbesondere sowohl im ersten HVS-Kühlbetrieb als auch im reinen Wärmepumpenbetrieb zur Verfügung.
Bei der Innenraumbeheizung mittels Abwärme der Wärmequelle ist dann die Strömungsrichtung des Kühlmittels entlang des Chiller-Bypass umgekehrt bezüglich der Strömungsrichtung im zweiten HVS-Kühlbetrieb. Vorteilhafterweise ist der Chiller- Bypass jedoch der einzige Leitungsabschnitt des gesamten Wärmesystems, auf welchem eine Umkehr der Strömungsrichtung erfolgt. Auf allen anderen Leitungsabschnitten strömt das Kühlmittel im Kühlmittelkreislauf stets in die gleiche Strömungsrichtung, unabhängig vom Betriebsmodus, wodurch die einzelnen Komponenten stets in deren Vorzugsrichtung durchströmt werden und eine gute Entlüftung des Kühlsystems sichergestellt ist. Auch im Kältekreis wird die Strömungsrichtung durchgängig beibehalten und nicht umgekehrt, weshalb zum Einen ein besonders einfacher Aufbau möglich ist und zum Anderen insbesondere eventuelle Probleme mit der Ölrückführung vermieden werden,
Um zu vermeiden, dass beim reinen Wärmepumpenbetrieb, d. h. ohne HVS- Kühlbetrieb, ein Teilstrom des Kühlmittels an der HVS-Abzweigung vor dem Chiller ungewollt in Richtung des Hochvoltspeichers strömt, ist stromab desselben und noch vor der HVS-Abzweigung vorteilhafterweise ein HVS-Rückschlagventil angeordnet. Dadurch wird ein ungewolltes Einlaufen von Kühlmittel von der Wärmequelle zum Hochvoltspeicher hin verhindert und stattdessen der gesamte Kühlmittelstrom über den Chilier geleitet.
Um den Heizkreis und den Kühlkreis im reinen Wärmepumpenbetrieb möglichst wirksam voneinander zu trennen, ist die Ventilanordnung geeigneterweise in der ersten Schaltstellung geschaltet, d.h. der HVS-Kreis ist geschlossen und insbesondere vom Kühlkreis und vom Heizkreis getrennt, jedoch ist die HVS-Kreis-Pumpe hierbei nicht aktiv, sodass im HVS-Kreis kein Kühlmitte! zirkuliert.
Im ersten HVS-Kühlbetrieb ist die Kühlkreispumpe üblicherweise aktiv. Das Kühlkreisventil ist insbesondere in dessen erster Schaltstellung geschaltet, sodass der HVS-Kreis vom Kühlkreis getrennt ist und kein Austausch von Kühlmittel zwischen diesen beiden Kreisen erfolgt.
Um die Wärmezufuhr zum Heizungswärmetauscher im Wärmepumpenbetrieb umzuschalten, nämlich zwischen der Wärmezufuhr vom Hochvoltspeicher oder von der Wärmequelle, weist das Wärmesystem in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ein Kühlkreisventil auf, mit mehreren Schaltstellungen, wobei in einer ersten Schaltstellung der Hochvoltspeicher mit dem Chilier verbunden ist und in einer zweiten Schaltstellung die Wärmequelle mit dem Chilier. Mit anderen Worten; mittels des Kühlkreisventils wird im Wärmepumpenbetrieb entweder ein reiner Wärmepumpenbetrieb eingestellt oder zusätzlich der erste HVS-Kühlbetrieb. Dabei wird auf besonders vorteilhafte Weise in der ersten Schaltstellung gleichzeitig eine Serienschaltung der Wärmequelle mit dem Kühler realisiert, sodass in dieser Schaltstellung der Hochvoltspeicher über den Kältekreis gekühlt wird und die Wärmequelle über den Kühler.
Das Kühlkreisventil ist zweckmäßigerweise stromauf des Kühlers und stromab des Chiliers angeordnet und beispielsweise als 3-Wege-Ventil ausgebildet. Stromab der Wärmequelle ist der Kühlmittelkreislauf dann in zwei zueinander parallele Teilabschnitte aufgeteilt, von denen der Eine den Chiller-Bypass und den Chilier umfasst und der Andere eine entsprechende Umgehung darstellt. In diesem Zusammenhang, d. h. von der Wärmequelle aus gesehen, ist der Chiller-Bypass insbesondere kein Bypass, sondern vielmehr ein Chilier-Vorlauf und die Umgehung stellt dann einen Bypass bezüglich des Chiliers dar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Wärmesystem einen Kühler-Bypass auf, zur Umgehung des Kühlers, mit einem Bypass-Ventil. Der Kühler-Bypass wird zweckmäßigerweise in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur geschaltet. Ist die Umgebungstemperatur geringer als die Temperatur des Kühlmittels am Eintritt des Kühlers, wird das Bypass-Ventil insbesondere im Wärmepumpenbetrieb geöffnet, insbesondere lediglich im reinen Wärmepumpenbetrieb. Dadurch wird auf konstruktiv besonders einfache Weise verhindert, dass Abwärme von der Wärmequelle, welche vorrangig zur Innenraumbeheizung verwendet werden soll, aufgrund der Serienschaltung mit dem Kühler über ebendiesen verloren geht. Stattdessen verbleibt die Abwärme im Kühlkreis, bis das Kühlmittel wieder dem Chilier zugeführt wurde. Ist dagegen die Umgebungstemperatur größer als die Kühlmitteltemperatur am Eintritt des Kühlers, werden das Bypass-Ventil und somit der Kühler-Bypass zweckmäßigerweise geschlossen, um dann über den Kühler Wärme aufzunehmen. Das Bypass-Ventil ist beispielsweise ein einfaches Absperrventil.
Bei gleichzeitiger Kühlung des Hochvoltspeichers im ersten HVS-Kühlbetrieb ist der Status des Bypass-Ventils üblicherweise von untergeordneter Bedeutung. In einer geeigneten Ausführungsform ist das Bypass-Ventil geöffnet und zumindest ein Teilstrom an Kühlmittel wird am Kühler vorbeigeführt, sodass die Kühlung der Wärmequelle verringert ist und der Kühlkreis in einem optimalen Betriebsbereich betrieben wird. Der Kühler kann entweder als einzelne Kühlereinheit oder auch als Kühlerpaket ausgebildet sein. Im Falle eines Kühlerpakets umfasst dieses mehrere Kühlereinheiten, die in geeigneter Weise parallel und/oder seriell miteinander verschaltet sind. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist der Kühler jedoch zumindest zwei Kühlereinheiten auf, nämlich eine Hauptkühlereinheit und eine Nebenkühlereinheit, wobei stromab der Hauptkühlereinheit eine Kühler-Verzweigung angeordnet ist, an welcher ein erster Kühlmittelteilstrom zur Wärmequelle geführt wird und ein zweiter Kühlmittelteilstrom zur Nebenkühlereinheit und anschließend zum Heizkreis und zum HVS-Kreis. Mit anderen Worten: der gesamte Kühlmittelstrom im Kühlkreis wird zunächst über die Hauptkühlereinheit geführt und anschließend wird derjenige Kühlmittelteilstrom, welcher über geeignete Vorläufe vom Kühlkreis zum Heizkreis sowie zum HVS-Kreis abgezweigt wird, zuerst noch über die Nebenkühlereinheit geführt. Dieser Ausführung liegt der Gedanke zugrunde, dass der Hochvoltspeicher, der Kondensator und die Wärmequelle jeweils bei unterschiedlichen Vorlauftemperaturen eine optimale Effizienz und Leistung entfalten. Insbesondere ist für die Wärmequelle üblicherweise eine höhere Vorlauftemperatur noch ausreichend. Die Nebenkühlereinheit dient demnach zur stärkeren Abkühlung des Kühlmittels, welches dem Hochvoltspeicher und dem Kondensator zugeführt wird, während der Wärmequelle im Vergleich dazu wärmeres Kühlmittel zugeführt wird. Dadurch ist die jeweilige Vorlauftemperatur optimal eingestellt.
Die Hauptkühlereinheit und die Nebenkühlereinheit sind dazu in einer ersten Variante als hintereinandergeschaltete Kühlerabschnitte einer integrierten Kühleranordnung ausgebildet, bei welcher das Kühlmittel in den Kühler einströmt und ein Kühlmittelteilstrom vor dem kompletten Durchlaufen des Kühlers abgezweigt und dann der Wärmequelle zugeführt wird. Eine entsprechende Abzweigung ist dann zwischen den beiden Kühlerabschnitten angeordnet, sodass der zuerst durchlaufene Kühlerabschnitt die Hauptkühlereinheit bildet und der nachfolgende Abschnitt die nur von einem Kühlmittelteilstrom durchlaufene Nebenkühlereinheit. In einer zweiten Variante sind die Hauptkühlereinheit und die Nebenkühlereinheit als jeweils separate Kühlereinheiten ausgebildet und über geeignete Leitungen miteinander verbunden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist im Heizkreis ein Zuheizer angeordnet, zur insbesondere zusätzlichen Zufuhr von Wärme. Der Zuheizer ist beispielsweise ein elektrischer Durchlauferhitzer. Mittels des Zuheizers ist auch bei einer möglicherweise unzureichenden Wärmezufuhr im Wärmepumpenbetrieb gewährleistet, dass hinreichend viel Wärme zur Innenraumbeheizung im Heizkreis zur Verfügung steht. Der Zuheizer dient also insbesondere zum Ausgleichen eines Wärmedefizits im Heizkreis. Dieses wird insbesondere bestimmt, indem im Heizkreis eine Kühlmitteltemperatur gemessen wird und mit einer Solltemperatur verglichen wird, wobei der Zuheizer dann aktiviert wird, falls die Kühlmitteltemperatur geringer ist als die Solltemperatur. Zweckmäßigerweise wird die Kühlmitteltemperatur direkt vor dem Heizungswärmetauscher gemessen, d. h. stromauf des Heizungswärmetauschers und stromab des Kondensators.
Im Heizkreis ist der Zuheizer vorteilhafterweise derart angeordnet, dass sich dieser in einem HVS-Heizbetrieb des Wärmesystems auch zur Beheizung des Hochvoltspeichers einsetzen lässt. Mit anderen Worten: das Wärmesystem weist in einer vorteilhaften Ausgestaltung einen HVS-Heizbetrieb auf, in welchem der Zuheizer und der Hochvoltspeicher in Serie geschaltet sind, zur Beheizung des Hochvoltspeichers. Dies wird insbesondere dadurch realisiert, dass der Zuheizer im Heizkreis stromab des Heizungswärmetauschers und stromauf des Kondensators angeordnet ist und dass der Heizkreis und der HVS-Kreis über eine Querverbindung fluidtechnisch direkt miteinander verbunden sind, sodass ein direkter Kühlmittelaustausch zwischen den beiden Kreisen ermöglicht ist, d.h. ohne Umweg über den Kühlkreis. Dazu ist stromab des Zuheizers und insbesondere stromauf des Kondensators eine Heizkreis-Verzweigung angeordnet, an welcher die Querverbindung abzweigt und stromauf des Hochvoltspeichers an den HVS-Kreis angeschlossen ist, sodass entlang der Querverbindung der Hochvoitspeicher stromab des Zuheizers angeordnet ist und dann auf besonders einfache Weise mit Wärme versorgt wird.
Vorteilhafterweise ist im HVS-Heizbetrieb das Kühlkreisventil in dessen erster Schaltstellung eingestellt, sodass das Kühlmittel, welches dem Hochvoltspeicher durchströmt, anschließend gerade nicht über den Chilier geführt wird, sondern stattdessen über den Chilier-Bypass und über den Kühlkreis wieder zum Zuheizer. Auf diese Weise wird eine thermodynamisch ungünstige Erwärmung des Chillers vermieden und stattdessen die vom Zuheizer bereitgestellte Wärme besonders effizient im Wesentlichen vollständig zur Beheizung des Hochvoltspeichers verwendet. Um insbesondere im HVS-Heizbetrieb ein ungewolltes Einströmen von Kühlmittel stromab des Chiller-Bypass in Richtung der Wärmequelle zu verhindern, ist vorteilhafterweise entsprechend stromab der Wärmequelle und insbesondere noch vor der Abzweigung zum Chiller-Bypass ein Kühlkreis-Rückschlagventil angeordnet.
Bei der Anordnung des Zuheizers stromab des Heizungswärmetauschers ist insbesondere zu beachten, dass die Solltemperatur zur Ansteuerung des Zuheizers weiterhin bevorzugterweise stromauf des Heizungswärmetauschers gemessen wird und gerade nicht in der Nähe des Zuheizers. Nichtsdestoweniger ist in einer zweckmäßigen Ausgestaltung am Austritt des Zuheizers oder alternativ am Eintritt des Hochvoltspeichers ein Temperatursensor angeordnet, um besonders im HVS- Heizbetrieb die Temperatur des dem Hochvoltspeicher zugeführten und erwärmten Kühlmittels zu messen und eine optimale Kühlmitteltemperatur zur Beheizung des Hochvoltspeichers einzustellen.
Ist eine Beheizung des Innenraums nicht gewünscht, so wird der Heizkreis mit dem Kühlkreis wie oben beschrieben verbunden und das Kühlmittel strömt vom Kühlkreis, durch den Kondensator, den Heizungswärmetauscher und zum Kühler, insbesondere ohne dabei den Zuheizer zu passieren. Der Heizkreis wird somit lediglich abschnittsweise durchströmt und wie oben bereits beschrieben zweckmäßigerweise mittels eines Heizkreis-Rückschlagventils abgesichert. Dieses ist dann insbesondere zwischen dem Zuheizer und dem Kondensator angeordnet, sodass ausgehend vom Heizkreis-Vorlauf das Kühlmittel lediglich in Richtung des Kondensators strömen kann und nicht zusätzlich auch in entgegengesetzter Richtung zum Zuheizer.
Eine Beheizung des Hochvoltspeicher ist insbesondere beim Laden des Hochvoltspeichers und/oder beim Starten des Fahrzeugs sinnvoll, sodass der HVS- Heizbetrieb vorzugsweise vorrangig oder sogar ausschließlich in einem Standbetrieb, vor einem Starten des Fahrzeugs oder beim Starten des Fahrzeugs aktiviert wird, um den Hochvoltspeicher in einer Ladephase oder in einer Aufwärmphase auf eine vorgegebene Betriebstemperatur aufzuheizen.
Um auf einfache Weise dem Hochvoltspeicher vom Zuheizer aus Wärme zuzuführen weist die Ventilanordnung in einer bevorzugten Weiterbildung einen dritten Schaltzustand auf, in welchem der Heizkreis mit dem HVS-Kreis verbunden ist, zur Zufuhr von Wärme vom Zuheizer zum Hochvoltspeicher. Dadurch Iässt sich mittels der Ventilanordnung eine Vielzahl von Betriebszuständen auf einfache Weise einstellen, nämlich die Kühlung des Hochvoltspeichers über den Kältekreis, die Kühlung des Hochvoltspeichers über den Kühler und die Beheizung des Hochvoltspeichers über den Zuheizer, d.h. über den Heizkreis.
Die Ventilanordnung weist somit in einer möglichen Ausgestaltung insgesamt drei Eingänge auf, sowie einen Ausgang, stromab dessen der Hochvoltspeicher angeordnet ist. Die Ventilanordnung selbst ist beispielsweise mittels zweier 3-Wege-Ventile realisiert. Alternativ ist auch eine Ausgestaltung als ein einzelnes 4-Wege-Ventil geeignet. Im Falle einer Ausgestaltung der Ventilanordnung mit mehreren Ventilen sind diese bevorzugterweise in räumlicher Nähe zueinander untergebracht, d. h. insbesondere um maximal etwa 20 cm voneinander beabstandet.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung werden mehrere der oben genannten Ausführungsformen des Wärmesystems kombiniert und auf diese Weise ein schaltungstechnisch besonders einfaches Wärmesystem realisiert, mittels welchem dann sowohl eine Kühlung als auch eine Beheizung des Hochvoltspeichers möglich ist, wobei die Kühlung je nach Bedarf, insbesondere je nach Außentemperatur, über den Kältekreis oder den Kühler erfolgt. Die Beheizung ist besonders einfach über eine Doppelfunktion des Zuheizers realisiert, welcher entweder zur besagten Beheizung des Hochvoltspeichers dient oder zum Ausgleich eines Wärmedefizits im Heizkreis zwecks Innenraumbeheizung. Zusätzlich ist insbesondere in jedem der genannten Betriebsmodi eine Innenraumkühlung mittels des Klima-Verdampfers im Kältekreis möglich.
Eine besondere Bedeutung kommt bei der speziellen Verschaltung den diversen Ventilen und Rückschlagventilen sowie deren Positionierung relativ zu den angeschlossenen Komponenten zu. Bei einer Verschaltung auf Basis der diversen oben erwähnten Ventile ist nämlich in konstruktiv besonders einfacher Weise ein Wärmesystem realisiert, welches die beschriebenen Betriebsmodi unterstützt, teilweise auch gleichzeitig. Dabei werden insbesondere lediglich das Heizkreis-Ventil, das Kühlkreis-Ventil, das Bypass-Ventil und die Ventilanordnung mit einem oder zwei Ventilen benötigt und sonst vorteilhaft keine weiteren Schalt- und/oder Absperrventile. Die spezielle Verschaltung ermöglicht dann insbesondere sowohl einen jeweils separaten Betrieb der drei Kreise als auch eine beliebige Verschaltung miteinander, d.h. der Heizkreis ist mit dem HVS-Kreis verbindbar und diese beiden Kreise sind jeweils separat auch mit dem Kühlkreis verbindbar. Zudem sind bei gleichzeitiger Verbindung des Heizkreises und des HVS-Kreises mit dem Kühlkreis dann drei zueinander parallele Zweige ausgebildet und dadurch der Heizungswärmetauscher mit vorgeschaltetem Kondensator, der Hochvoltspeicher und die Wärmequelle parallel zueinander geschaltet und jeweils mit dem Kühler oder zumindest der Hauptkühlereinheit in Serie geschaltet. Die Rückschlagventile verhindern dann auf effiziente Weise eine ungewollte Strömungsumkehr.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:
Fig. 1 eine erste Variante eines Kühlmittelkreislaufs eines Wärmesystems,
Fig. 2 einen Kältekreis des Wärmesystems,
Fig. 3a - 3e jeweils einen Betriebszustand des Wärmesystems, und
Fig. 4 eine zweite Variante des Kühlmittelkreislaufs.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Wärmesystem 2 eines nicht näher dargestellten Fahrzeugs, wobei in Fig. 1 ein Kühlmittelkreislauf 4 des Wärmesystems 2 dargestellt ist und in Fig. 2 ein Kältekreis 6. Das Wärmesystem 2 dient zur Klimatisierung diverser Komponenten des Fahrzeugs, welche über geeignete Wärmetauscher an das Wärmesystem 2 thermisch angeschlossen sind, um Wärme abzugeben oder aufzunehmen.
Das Fahrzeug ist ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einem Hochvoltspeicher 8, welcher zwecks Klimatisierung an den Kühlmittelkreislauf 4 angeschlossen ist. Dazu ist der Hochvoltspeicher zunächst an einen HVS-Kreis 10 angeschlossen, welcher dann ein Teil des Kühlmittelkreislaufs 4 ist. Zur Umwälzung von Kühlmittel im HVS-Kreis 10 ist in diesem zusätzlich eine HVS-Kreis-Pumpe 12 angeordnet. Weiterhin ist in den Kühlmittelkreislauf 4 ein Heizkreis 14 integriert, welcher zur innenraumbeheizung einen Heizungswärmetauscher 16 aufweist. Im Heizkreis 14 ist zudem eine Heizkreispumpe 18 angeordnet sowie ein zusätzlicher Zuheizer 20, der beispielsweise ein elektrischer Durchlauferhitzer ist. Zusätzlich zum HVS-Kreis 10 und zum Heizkreis 14 weist das Wärmesystem 2 noch einen Kühlkreis 22 auf, in welchem ein Kühler 24 sowie eine Wärmequelle 26 angeordnet sind. Die Wärmequelle 26 ist beispielsweise ein Antriebsstrang, eine Lade- oder Leistungselektronik des Fahrzeugs. Zur Kühlmittelumwälzung ist im Kühlkreis 22 eine Kühlkreispumpe 28 angeordnet.
An den Kühlmittelkreislauf 4 sind weiterhin ein Chiller 30 und ein Kondensator 32 angeschlossen, welche ebenfalls an den in Fig. 2 dargestellten Kältekreis 6 angeschlossen sind. Dabei wirkt der Chiller 30 im Kältekreis 6 als Verdampfer und dient insgesamt zur Übertragung von Wärme vom Kühlmittelkreislauf 4 in den Kältekreis 6. Der Kondensator 32 dient dann der Übertragung von Wärme vom Kältekreis 6 in den Kühlmittelkreislauf 4. Dabei ist der Chilier 30 im HVS-Kreis 10 stromab des Hochvoltspeichers 8 angeschlossen und der Kondensator 32 im Heizkreis 16 stromauf des Heizungswärmetauschers 16.
Der Kältekreis 6 weist weiterhin einen Klima-Verdampfer 34 auf, welcher hier parallel zum Chiller 30 geschaltet ist und der Innenraumkühlung dient. Der Heizungswärmetauscher 16 und der Klima-Verdampfer 34 sind dann jeweils ein Bestandteil eines nicht näher bezeichneten Klimageräts zur Innenraumklimatisierung. Dem Klima-Verdampfer 34 und dem Chilier 30 ist jeweils ein nicht näher bezeichnetes Expansionsorgan vorgeschaltet.
Weiterhin weist der Kältekreis einen Verdichter 36 auf, zur Verdichtung des Kältemittels vor Eintritt in den Kondensator 32. In einer nicht gezeigten Alternative weist der Kältekreis zur Leistungssteigerung zwei insbesondere baugleiche Verdichter 36 auf, welche dann zueinander parallel geschaltet sind. In der hier gezeigten Ausführungsform ist in den Kältekreis 6 zudem zur Effizienzsteigerung und Leistungssteigerung ein innerer Wärmetauscher 38 integriert.
Im Folgenden wird die in Fig. 1 gezeigte spezielle Verschaltung des Kühlmittelkreislaufs 4 näher erläutert. Aufgrund dieser Verschaltung ist das Wärmesystem 2 in mehreren Betriebsmodi betreibbar, weiche dann in Kombination mit den Fig. 3a bis 3e erläutert werden, wobei diejenigen Leitungsabschnitte, welche von Kühlmittel durchströmt werden, verstärkt dargestellt sind. Die drei Kreise 10, 14, 22 sind derart in den Kühlmittelkreislauf 4 integriert, dass diese jeweils wahlweise miteinander verbunden werden können, um eine Vielzahl an Betriebsmodi des Wärmesystems 2 zu realisieren, wobei auch mehrere Betriebsmodi gleichzeitig eingestellt werden können, wodurch sich eine maximale Flexibilität bei der Klimatisierung der angeschlossenen Komponenten ergibt.
Zunächst sind der HVS-Kreis 10 und der Kühlkreis 22 über einen Chiller-Bypass 40 miteinander verbunden. Dieser erstreckt sich von einer HVS-Abzweigung 42 stromab des Hochvoltspeicher 8 und stromauf des Chiliers 30 bis zu einer Anschlussstelle am Kühlkreis stromab der Wärmequelle 22. Mittels des Chiller-Bypass 40 ist es dann möglich, die vom Hochvoltspeicher 8 generierte Abwärme entweder in einem ersten HVS-Kühlbetrieb über den Chiller 20 in den Kältekreis 6 abzuführen, wie in den Fig. 3a und 3c dargestellt, oder in einem zweiten HVS-Kühlbetrieb über den Chiller-Bypass 40 an den Kühler 24 weiterzuführen und dort an die Umgebung abzugeben, wie in Fig. 3d dargestellt.
Um zwischen diesen beiden HVS-Kühlbetrieben umzuschalten, ist stromauf des Hochvoltspeichers 8 eine Ventüanordnung 44 angeordnet. Diese weist hier zwei 3- Wege-Ventile auf, in einer nicht gezeigten Variante jedoch lediglich ein 4-Wege-Ventil. Die Ventilanordnung 44 weist zudem in der hier gezeigten Variante drei Eingänge E1 , E2, E3 sowie einen Ausgang A auf, wobei letzterer dann zum Hochvoltspeicher 8 führt. Die Ventilanordnung 44 weist dann mehrere Schaltstellungen auf, wobei in einer jeweiligen Schaltstellung einer der Eingänge E1 , E2, E3 geöffnet ist und die anderen beiden geschlossen sind. Der Eingang E1 dient zur Rückführung von Kühlmittel zum Hochvoltspeicher 8 und somit zur Ausbildung des HVS-Kreises 10. Der Eingang E2 verbindet dagegen den HVS-Kreis 10 mit dem Kühlkreis 22. Der Eingang E3 verbindet den Heizkreis 14 mit dem HVS-Kreis 10. In einer ersten Schaltstellung ist nun der Eingang E1 geöffnet und der erste HVS-Kühlbetrieb eingestellt, wobei dann Kühlmittel im HVS-Kreis 10 zirkuliert und wiederkehrend den Hochvoltspeicher 8 und den Chilfer 30 durchströmt. Der HVS-Kreis 16 ist hierbei vom Kühlkreis 22 getrennt, wie in den Fig. 3a und 3c gezeigt.
In einer zweiten Schaltstellung ist dagegen der Eingang E2 geöffnet und der HVS-Kreis 10 ist mit dem Kühlkreis 22 verbunden, sodass Kühlmittel vom Hochvoltspeicher 8 über den Chiller-Bypass 40 zum Kühler 24 gelangt, wie in Fig. 3d gezeigt. Zudem ist der Eingang E1 geöffnet und der Eingang E3 ist geschlossen, sodass ein Einströmen von Kühlmittel vom Heizkreis 14 in Richtung des Chiliers 30 verhindert wird. Insgesamt wird daraus deutlich, dass der Hochvoltspeicher in dieser Schaitstellung zur Wärmequelle 26 parallel geschaltet ist. Demnach wird auch die Wärmequelle 26 gekühlt und deren Abwärme dem Kühler 24 zugeführt. Aufgrund der speziellen Verschaltung ist allerdings auch im ersten HVS-Kühlbetrieb eine Kühlung der Wärmequelle 26 über den Kühler 24 gewährleistet, wie aus den Fig. 3a und 3c deutlich wird.
Durch die Anordnung des Kondensators 32 im Heizkreis 14 stromauf des Heizungswärmetauschers 16 ist es möglich, einen Wärmepumpenbetrieb zu realisieren, um über den Kältekreis 6 Wärme an den Heizungswärmetauscher 16 zu übergeben und dort zur Innenraumbeheizung zu nutzen. Der Wärmepumpenbetrieb wird dabei dadurch eingestellt, dass der Heizkreis 14 vom Kühlkreis 22 getrennt betrieben wird, sodass Kühlmittel wiederkehrend durch den Kondensator 32, zur Wärmeaufnahme, und durch den Heizungswärmetauscher 16, zur Wärmeabgabe, geführt wird. Die Trennung ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein Heizkreisventil 46 realisiert, welches hier als Absperrventil ausgebildet ist und in einem Heizkreis-Vorlauf 47, d. h. einem Vorlauf des Heizkreises 14 angeordnet ist. Durch Öffnen des Heizkreisventils 46 wird der Heizkreis 14 mit dem Kühlkreis 22 verbunden und der Kondensator 32 sowie der Heizungswärmetauscher 16 sind mit dem Kühler 24 in Serie geschaltet, es erfolgt keine Innenraumbeheizung. Vielmehr wird Wärme, welche über den Kondensator 32 in den Kühlmittelkreislauf 4 gelangt über den Kühler 24 abgeführt, wie in den Fig. 3a und 3d gezeigt. Durch Schließen des Heizkreisventils 46 wird dann der Wärmepumpenbetrieb eingestellt, wie in den Fig. 3b und 3c gezeigt. Dabei stammt die in den Heizkreis 14 übertragene Wärme entweder vom Hochvoltspeicher 8, wie in Fig. 3c gezeigt, d. h. gleichzeitig zum Wärmepumpenbetrieb ist der erste HVS-Kühlbetrieb aktiv; oder von der Wärmequelle 26, aus der Umgebung und/oder vom Klima-Verdampfer 34 aus dem Kältekreis 6, wie in Fig. 3b gezeigt, d. h. es ist kein HVS-Kühlbetrieb aktiv und der Wärmepumpenbetrieb ist ein reiner Wärmepumpenbetrieb. Um den Heizkreis 14 und den Kühlkreis 22 möglichst wirksam voneinander zu trennen, sind bei der Ventilanordnung 44 die Eingänge E2, E3 geschlossen. Der Eingang E1 ist geöffnet, jedoch ist die HVS-Kreis-Pumpe 12 nicht aktiv, sodass im HVS-Kreis 10 kein Kühlmittel zirkuliert. Im Wärmepumpenbetrieb ist es zudem in bestimmten Fällen zweckmäßig, den Kühler 24 zu umgehen und eine Wärme abfuhr an die Umgebung zu verhindern. Dazu weist das Wärmesystem einen Kühler-Bypass 48 auf, mit einem Bypass-Ventil 50, welches im Wärmepumpenbetrieb dann geöffnet ist, wie in den Fig. 3b und 3c gezeigt. Besonders aus Fig. 3c wird allerdings deutlich, dass auch Schließen des Bypass- Ventils 50 besonders im reinen Wärmepumpenbetrieb sinnvoll sein kann. Die in Fig. 3c gezeigte vollständige Trennung der drei Kreis 10, 14, 22 voneinander führt dazu, dass die Wärmequelle nicht über den Chilier 30 gekühlt wird, sodass bei entsprechendem Kühlbedarf dann durch Schließen des Bypass-Ventils 50 eine Kühlung über den Kühler 24 erfolgt. Ein Schließen des Bypass-Ventils 50 ist auch dann sinnvoll, wenn über den Kühler 24 Wärme aus der Umgebung entnommen werden soll.
Zum Umschalten zwischen dem reinen Wärmepumpenbetrieb und dem Wärmepumpenbetrieb in Kombination mit dem ersten HVS-Kühlbetrieb ist im Kühlkreis 22 ein Kühfkreisventil 52 angeordnet, mit entsprechend zwei Schaltstellungen. Dazu ist das Kühlkreisventil 52 hier als 3-Wege-Ventil ausgebildet und stromab sowohl des Chillers 30 als auch der Wärmequelle 26 angeordnet. Durch Umschalten des Kühlkreisventils 52 wird dann die Wärmequelle 26 mit dem Kühler 24 verbunden, und zwar entweder mit dazwischengeschaltetem Chilier 30, wie in Fig. 3b gezeigt, oder direkt, wie in Fig. 3c gezeigt.
Der Zuheizer 20 erfüllt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Doppelfunktion und wird in zwei unterschiedlichen Betriebsmodi zur Beheizung zweier unterschiedlicher Komponenten verwendet, nämlich einerseits zur Innenraumbeheizung im Wärmepumpenbetrieb oder zur Beheizung des Hochvoltspeichers 8 in einem HVS- Heizbet ieb, welcher in Fig. 3e dargestellt ist. Für diesen HVS-Heizbetrieb weist der Kühlmittelkreislauf 4 eine Querverbindung 54 auf, über welche der Heizkreis 14 stromab des Zuheizers 20 mit dem HVS-Kreis 10 verbunden ist. Die Anbindung an den HVS-Kreis erfolgt hier über den Eingang E3 der Ventilanordnung 44. Durch Öffnen dieses Eingangs E3 ist dann der Zuheizer 20 stromauf des Hochvoltspeichers 8 angeordnet, sodass Kühlmittel zunächst vom Zuheizer 20 erwärmt wird und anschließend dem Hochvoltspeicher 8 zugeführt wird. Das Kühlkreisventil 52 ist dann zweckmäßigerweise derart geschaltet, dass der Chilier 30 gerade nicht von Kühlmittel durchströmt wird, um einen unnötigen Wärmeverlust durch Aufheizung des Chiliers 30 und hydraulischen Druckverlust, welcher dann durch eine höhere Pumpenleistung kompensiert werden müsste, zu vermeiden. Weniger geeignet, jedoch grundsätzlich denkbar ist auch, das Kühlkreisventil 52 in dessen anderer Schaltstellung zu betreiben, sodass der Chilier 30 dann durchströmt wird, wobei der Kältekreis 6 in jedem Fall vorzugsweise ausgeschaltet ist, sodass keine Wärmeübertragung in diesen erfolgt. Insbesondere wird der HVS-Heizbetrieb vor und/oder während eines Ladevorgangs des Hochvoltspeichers 8 aktiviert und nicht im regulären Fahrbetrieb des Fahrzeugs.
Wie aus den Fig. 3a bis 3e weiterhin hervorgeht, sind die drei Kreise 10, 14, 22 jeweils mittels eines Rückschlagventils 56, 58, 60 gegen eine Umkehr der Strömungsrichtung des Kühlmittels abgesichert. Dabei ist im Heizkreis 14 stromab des Zuheizers 20 und stromauf des Kondensators 32 ein Heizkreis-Rückschlagventil 56 angeordnet, welches insbesondere bei deaktiviertem Wärmepumpenbetrieb ein ungewolltes Abzweigen von Kühlmittel stromab des Heizkreis-Vorlaufs 47 und in Richtung des Zuheizers 20 verhindert. Im HVS-Kreis 10 ist dann stromab des Hochvoltspeichers 8 ein HVS- Rückschlagventil 58 angeordnet, welches insbesondere im reinen Wärmepumpenbetrieb gemäß Fig. 3c ein Eindringen von Kühlmittel aus dem Chiller- Bypass 40 in Richtung des Hochvoltspeichers 8 verhindert. Im Kühlkreis ist schließlich stromab der Wärmequelle 26 ein Kühlkreis-Rückschlagventil 60 angeordnet, durch welches insbesondere ein Eindringen von Kühlmittel aus dem HVS-Kreis 10 in Richtung der Wärmequelle 26 verhindert ist.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Kühler 24 als einzelne Kühlereinheit dargestellt. Eine geeignete Variante zeigt Fig. 4. Hierbei weist der Kühler mehrere Kühlereinheiten 62, 64 auf, nämlich eine Hauptkühiereinheit 62 und eine Nebenkühlereinheit 64. Die Hauptkühlereinheit 62 ist hierbei wie der Kühler 24 aus Fig. 1 angeordnet, d. h. wird vom gesamten Kühlmittelstrom im Kühlkreis 22 durchströmt. Dagegen ist die Nebenkühlereinheit 64 stromab einer Kühler-Verzweigung 66 angeordnet, sodass ein Kühlmittelteitstrom an der Nebenkühlereinheit 64 vorbeigeführt wird und lediglich in der Hauptkühlereinheit 62 abgekühlt wird. Dieser Kühlmittelteilstrom wird der Wärmequelle 26 zugeführt. Der übrige, an der Kühler- Verzweigung 66 abgezweigte Teilstrom wird dagegen über die Nebenkühlereinheit 64 zusätzlich abgekühlt und dann dem Heizkreis 14 und dem HVS-Kreis 10 zugeführt. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche Temperaturniveaus für das Kühlmittel erzielen, bevor dieses die verschiedenen zu kühlenden Komponenten durchströmt. In einer nicht gezeigten Variante sind die Hauptkühlereinheit 62 und die Nebenkühlereinheit 64 jeweils Teilabschnitte des Kühlers 24 und die Kühler- Verzweigung 66 ist innerhalb des Kühlers 24 angeordnet, sodass ein Kühlmittelteifstrom bereits vor dem vollständigen Durchströmen des Kühlers 24 abgezweigt und der Wärmequelle 26 zugeführt wird.
Bezugszeichenliste
2 Wärmesystem
4 Kühlmittelkreislauf
6 Kältekreis
8 Hochvoltspeicher
10 HVS-Kreis
12 HVS-Kreis-Pumpe
14 Heizkreis
16 Heizungswärmetauscher
18 Heizkreispumpe
20 Zuheizer
22 Kühl kreis
24 Kühler
26 Wärmequelle
28 Kühlkreispumpe
30 Chiller
32 Kondensator
34 Klima-Verdampfer
36 Verdichter
38 innerer Wärmetauscher
40 Chtüer-Bypass
42 HVS-Abzweigung
44 Ventilanordnung
46 Heizkreisventil
47 Heizkreis-Vorlauf
48 Kühler-Bypass
50 Bypass-Ventil
52 Kühlkreisventii
54 Querverbindung
56 Heizkreis-Rückschlagventil
58 HVS-Kreis-Rückschlagventil
60 Kühlkreis-Rückschlagventil
62 Hauptkühlereinheit
64 Nebenkühlereinheit
66 Kühler-Verzweigung
Ausgang
, E2, E3 Eingang

Claims

Ansprüche
1. Wärmesystem (2) für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einem Kältekreis (6), mit einem Heizungswärmetauscher (16), der in einem Heizkreis (14) angeordnet ist, zur Innenraumklimatisierung, mit einem Hochvoltspeicher (8), der in einem HVS-Kreis (10) angeordnet ist, und mit einem Kühler (24), der in einem Kühlkreis (22) angeordnet ist, wobei der Heizkreis (14), der HVS-Kreis (10) und der Kühlkreis (22) in einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf (4) integriert sind, und wobei in einem ersten HVS-Kühlbetrieb der HVS-Kreis (10) vom Kühlkreis (22) getrennt ist und mit einem Chüler (30) verbunden ist, zur Wärmeabfuhr in den Kältekreis (6),
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem zweiten HVS-Kühibetrieb der HVS-Kreis (10) über einen Chiller- Bypass (40) mit dem Kühlkreis (22) verbunden ist, zur Wärmeabfuhr über den Kühler (24).
2. Wärmesystem (2) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass dieses eine Ventilanordnung (44) mit mehreren Schaltstellungen aufweist, zum Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten HVS-Kühlbetrieb, wobei in einer ersten Schaltstellung der Hochvoltspeicher (8) und der Chiller (30) in Serie geschaltet sind und wobei in einer zweiten Schaltstellung der Hochvoltspeicher (8) und der Kühler (24) in Serie geschaltet sind.
3. Wärmesystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass dieses einen Wärmepumpenbetrieb aufweist, in welchem der Heizkreis (14) vom Kühlkreis (22) getrennt ist und in welchem mittels eines Kondensators (32), der im Heizkreis (14) angeordnet ist, eine Wärmezufuhr aus dem Kältekreis (6) erfolgt, zur Innenraumbeheizung.
4. Wärmesystem (2) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass dieses ein Heizkreisventil (46) aufweist, mittels dessen der Heizkreis (14) vom Kühikreis (22) trennbar ist.
5. Wärmesystem (2) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass dieses gleichzeitig im Wärmepumpenbetrieb und im HVS-Kühlbetrieb betreibbar ist, zur Versorgung des Heizungswärmetauschers (16) mit Abwärme des Hochvoltspeichers (8) mittels des Chiliers (30) und des Kondensators (32).
6. Wärmesystem (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Kühlkreis (22) eine Wärmequelle (26) angeordnet ist, welche im Wärmepumpenbetrieb über den Chiller-Bypass (40) mit dem Chiller (30) verbunden ist, zur Übertragung von Abwärme der Wärmequelle (26) zum Heizungswärmetauscher (16).
7. Wärmesystem (2) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass dieses ein Kühlkreisventil (52) aufweist, mit mehreren Schaltstellungen, zum Umschalten der Wärmezufuhr zum Heizungswärmetauscher (16) im Wärmepumpenbetrieb, wobei in einer ersten Schaltstellung der Hochvoltspeicher (8) mit dem Chiller (30) verbunden ist und in einer zweiten Schaltstellung die Wärmequelle (26) mit dem Chiller (30).
8. Wärmesystem (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass dieses einen Kühier-Bypass (48) aufweist, zur Umgehung des Kühlers (24), mit einem Bypass-Ventil (50).
9. Wärmesystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kühler (24) zumindest zwei Kühlereinheiten (62, 64) aufweist, nämlich eine Hauptkühlereinheit (62) und eine Nebenkühlereinheit (64), wobei stromab der Hauptkühlereinheit (62) eine Kühler-Verzweigung (66) angeordnet ist, an welcher ein erster Kühlmittelteilstrom zur Wärmequelle (26) geführt wird und ein zweiter Kühlmittelteilstrom zur Nebenkühlereinheit (64) und anschließend zum Heizkreis (14) und zum HVS-Kreis (10).
10. Wärmesystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass im Heizkreis (14) ein Zuheizer angeordnet (20) ist, zur Zufuhr von Wärme.
11. Wärmesystem (2) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass dieses einen HVS-Heizbetrieb aufweist, in weichem der Zuheizer (20) und der Hochvoltspeicher (8) in Serie geschaltet sind, zur Beheizung des Hochvoltspeichers (8).
12. Wärmesystem (2) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche und Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ventilanordnung (44) einen dritten Schaltzustand aufweist, in welchem der Heizkreis (14) mit dem HVS-Kreis (10) verbunden ist, zur Zufuhr von Wärme vom Zuheizer (20) zum Hochvoitspeicher (8).
13. Wärmesystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Kältekreis (6) ein Verdichter (36) angeordnet ist sowie ein Zusatzverdichter, welcher zum Verdichter (36) parallel geschaltet ist, zur bedarfsweisen Leistungssteigerung des Kältekreises (6).
14. Verfahren zum Betrieb eines Wärmesystems (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei in einem ersten HVS-Kühlbetrieb der HVS-Kreis (10) vom Kühlkreis (22) getrennt wird und mit einem Chilier (30) verbunden wird, mittels welchem Abwärme vom Hochvoitspeicher (8) in den Kältekreis (6) übertragen wird, und wobei in einem zweiten HVS-Kühlbetrieb der HVS-Kreis (10) über einen Chiller- Bypass (40) mit dem Kühlkreis (22) verbunden wird, sodass Abwärme vom Hochvoitspeicher (8) über den Kühler (24) abgeführt wird.
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