DE102020207305A1 - Heat pump system for a vehicle - Google Patents

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Jan-Christoph Albrecht
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Abstract

Es wird ein Wärmepumpensystem (100) für ein Fahrzeug vorgeschlagen, wobei das Wärmepumpensystem (100) einen Kühlmittelkreislauf (10) umfasst. Der Kühlmittelkreislauf (10) umfasst einen Batteriekühlmittelkreislauf (20), der mit einer Batterie (21) verbunden ist und ermöglicht, dass ein Kühlmittel darin fließt. Ferner umfasst das Wärmepumpensystem (100) einen Kältemittelkreislauf (80), der einen ersten Wärmeübertrager (81) zum Abgeben von Wärme des Kältemittels an Luft eines Innenraumes des Fahrzeuges umfasst, und ein Kühlaggregat (60), das dazu ausgebildet Wärme von dem Kühlmittel an das Kältemittel zu übertragen. Dabei sind der Kühlmittelkreislauf (10) und der Kältemittelkreislauf (80) über das Kühlaggregat (60) derart verbunden, dass Wärme aus dem Batteriekühlmittelkreislauf (20) entnommen werden kann um diese mittels des ersten Wärmeübertragers (81) an die Luft des Innenraumes des Fahrzeuges zu übertragen.A heat pump system (100) for a vehicle is proposed, the heat pump system (100) comprising a coolant circuit (10). The coolant circuit (10) includes a battery coolant circuit (20) connected to a battery (21) and allowing coolant to flow therein. Furthermore, the heat pump system (100) comprises a refrigerant circuit (80), which comprises a first heat exchanger (81) for dissipating heat from the refrigerant to the air of an interior of the vehicle, and a cooling unit (60), which is designed to transfer heat from the coolant to the transfer refrigerant. The coolant circuit (10) and the refrigerant circuit (80) are connected via the cooling unit (60) in such a way that heat can be removed from the battery coolant circuit (20) in order to transfer it to the air in the interior of the vehicle by means of the first heat exchanger (81). transfer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmepumpensystems nach den unabhängigen Ansprüchen.The present invention relates to a heat pump system for a vehicle and a method for operating a heat pump system according to the independent claims.

Aus dem Stand der Technik sind Wärmepumpensysteme bekannt, die eine starke Priorisierung des thermischen Komforts des Kunden umsetzen. Erreicht wird dies vor allem durch den Verbau von mehreren Hochvoltheizern als Heizeinheiten, insbesondere zum direkten Erwärmen des Kältemittels, das Wärme an die Luft einer Klimaanlage abgibt. Dies ist mit hohen Kosten verbunden.Heat pump systems are known from the prior art, which implement a strong prioritization of the thermal comfort of the customer. This is achieved above all by installing several high-voltage heaters as heating units, in particular for directly heating the refrigerant, which gives off heat to the air in an air conditioning system. This is associated with high costs.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wärmepumpensystem derart zu verbessern, dass ein Optimum aus Leistungsfähigkeit, Funktion und Kosten erreicht wird.The object of the present invention is to improve a heat pump system in such a way that an optimum of performance, function and costs is achieved.

Gelöst wird die vorgenannte Aufgabe durch ein Wärmepumpensystem für ein Fahrzeug, das einen Kühlmittelkreislauf umfasst. Der Kühlmittelkreislauf dient zum Zirkulieren eines Kühlmittels, insbesondere Kühlwassers. Der Kühlmittelkreislauf umfasst wiederum einen Batteriekühlmittelkreislauf, der mit einer Batterie verbunden ist, und ermöglicht, dass ein Kühlmittel darin fließt. In anderen Worten ist der Batteriekühlmittelkreislauf ein Unterkreislauf des Kühlmittelkreislaufes, der dazu dient, die Batterie entweder zu heizen oder zu kühlen. Die Batterie ist insbesondere die Batterie des Fahrzeuges, wobei es sich bei dem Fahrzeug insbesondere um ein Elektrofahrzeug handelt.The aforementioned object is achieved by a heat pump system for a vehicle that includes a coolant circuit. The coolant circuit is used to circulate a coolant, in particular cooling water. The coolant circuit in turn includes a battery coolant circuit that is connected to a battery and allows coolant to flow therein. In other words, the battery coolant circuit is a sub-circuit of the coolant circuit, which is used to either heat or cool the battery. The battery is in particular the battery of the vehicle, the vehicle being in particular an electric vehicle.

Ferner umfasst das Wärmepumpensystem einen Kältemittelkreislauf. Bei dem Kältemittel handelt es sich insbesondere um R744. Der Kältemittelkreislauf dient zum Zirkulieren des Kältemittels. Der Kältemittelkreislauf umfasst einen ersten Wärmeübertrager zum Abgeben von Wärme des Kältemittels an Luft eines Innenraumes des Fahrzeuges. Bei dem Fahrzeuginnenraum handelt es sich insbesondere um die Kabine. Das Wärmepumpensystem, insbesondere der Kältemittelkreislauf, ist insbesondere Teil einer Klimaanlage des Fahrzeuges, die für eine Luftzirkulation von Luft des Innenraumes sorgt, wobei der Kältemittelkreislauf dazu dient, die Luft zu erwärmen oder zu kühlen. Ferner weist das Wärmepumpensystem ein Kühlaggregat auf, das dazu ausgebildet ist, Wärme von dem Kühlmittel an das Kältemittel zu übertragen. Bei dem Kühlaggregat handelt es sich insbesondere um einen sogenannten Chiller.The heat pump system also includes a refrigerant circuit. The refrigerant is in particular R744. The refrigerant circuit is used to circulate the refrigerant. The refrigerant circuit comprises a first heat exchanger for releasing heat from the refrigerant to air in an interior of the vehicle. The vehicle interior is in particular the cabin. The heat pump system, in particular the refrigerant circuit, is in particular part of an air conditioning system of the vehicle, which ensures the air in the interior is circulated, the refrigerant circuit serving to heat or cool the air. Furthermore, the heat pump system has a cooling unit which is designed to transfer heat from the coolant to the coolant. The cooling unit is in particular a so-called chiller.

Der Kühlmittelkreislauf und der Kältemittelkreislauf sind über das Kühlaggregat derart verbunden, dass Wärme aus dem Batteriekühlmittelkreislauf entnommen werden kann, um diese mittels des ersten Wärmeübertragers an die Luft des Innenraumes des Fahrzeuges zu übertragen. In anderen Worten kann die Wärme zum Erwärmen der Luft des Innenraumes aus dem Batteriekühlmittelkreislauf des Kühlmittelkreislaufes entnommen werden. Der Batteriekühlmittelkreislauf kann somit als Wärmequelle für das Kältemittel herangezogen werden.The coolant circuit and the refrigerant circuit are connected via the cooling unit in such a way that heat can be removed from the battery coolant circuit in order to transfer it to the air in the interior of the vehicle by means of the first heat exchanger. In other words, the heat for heating the air in the interior can be taken from the battery coolant circuit of the coolant circuit. The battery coolant circuit can thus be used as a heat source for the refrigerant.

Vorteilhafterweise weist der Kältemittelkreislauf keine Heizeinheit zum Erwärmen des Kältemittels auf. Dabei ist unter dem Begriff Heizeinheit insbesondere eine elektrisch angetriebene Heizeinheit zu verstehen, die zum ausschließlichen Heizen des Kältemittels eingesetzt wird. Insbesondere ist darunter ein Hochvoltheizer zu verstehen. Eine Heizeinheit zum Erwärmen des Kältemittels auf Seiten des Kältemittelkreislaufes wird im Stand der Technik dazu eingesetzt, das Kältemittel direkt zu erhitzen, und zwar um bei mangelnder Heizleistung des Wärmepumpensystems den Luftstrom nachzuerwärmen, der in den Fahrzeuginnenraum strömt. Auch weist das Wärmepumpensystem vorzugsweise keine luftseitige, insbesondere elektrische, Heizeinheit zum Heizen der Luft des Innenraums des Fahrzeuges auf.The refrigerant circuit advantageously does not have a heating unit for heating the refrigerant. The term heating unit is to be understood in particular as an electrically driven heating unit that is used exclusively for heating the refrigerant. In particular, this is to be understood as a high-voltage heater. A heating unit for heating the refrigerant on the side of the refrigerant circuit is used in the prior art to heat the refrigerant directly, namely to reheat the air flow that flows into the vehicle interior when the heat pump system is insufficiently heated. The heat pump system also preferably does not have an air-side, in particular electrical, heating unit for heating the air in the interior of the vehicle.

Auf eine solche kostenintensive Heizeinheit, die luftseitig oder auf der Seite des Kältemittelkreislaufes angeordnet ist, kann auf Basis der vorliegenden Erfindung verzichtet werden, da Wärme aus dem Batteriekühlmittelkreislauf entnommen werden kann. Der Verzicht der Heizeinheit nur mit minimalen funktionellen Einschränkungen des Wärmepumpensystems verbunden. Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung einen Kompromiss, welcher mit geringen Einschränkungen des thermischen Komforts eine deutliche Kosteneinsparung ermöglicht.Such an expensive heating unit, which is arranged on the air side or on the side of the refrigerant circuit, can be dispensed with on the basis of the present invention, since heat can be drawn from the battery coolant circuit. The waiver of the heating unit is only associated with minimal functional restrictions of the heat pump system. The present invention thus enables a compromise which enables significant cost savings with minor restrictions in thermal comfort.

Der Kältemittelkreislauf weist unter anderem einen Verdichter auf, der dazu dient, das Kältemittel zu verdichten und somit den Druck und die Temperatur des Kältemittels zu erhöhen. Dabei ist unter dem Verdichter keine Heizeinheit im oben genannten Sinne zu verstehen, da der Verdichter nicht ausschließlich zum Erwärmen des Kältemittels eingesetzt wird, sondern die Erwärmung des Kältemittels eine automatische Konsequenz des Verdichtens darstellt. Ferner weist der Kältemittelkreislauf bevorzugterweise einen zweiten Wärmeübertrager auf, der dazu dient, dass das Kältemittel Wärme aus der Außenluft des Fahrzeuges aufnehmen kann. Bei dem zweiten Wärmeübertrager kann es sich um einen Tieftemperaturkühler handeln.The refrigerant circuit has, among other things, a compressor which serves to compress the refrigerant and thus to increase the pressure and the temperature of the refrigerant. The compressor is not to be understood as a heating unit in the above-mentioned sense, since the compressor is not used exclusively for heating the refrigerant, but the heating of the refrigerant is an automatic consequence of the compression. Furthermore, the refrigerant circuit preferably has a second heat exchanger, which is used to enable the refrigerant to absorb heat from the outside air of the vehicle. The second heat exchanger can be a cryogenic cooler.

Insbesondere sind die oben genannten Komponenten derart angeordnet, dass das Kältemittel nach dem Verdichten im Verdichter zunächst den ersten Wärmeübertrager durchläuft, im Anschluss einen Verdampfer, wiederum im Anschluss ein Teil des Kältemittels das Kühlaggregat und ein anderer Teil den zweiten Wärmeübertrager durchläuft, bis das Kältemittel erneut in den Verdichter fließt.In particular, the above-mentioned components are arranged in such a way that, after being compressed in the compressor, the refrigerant first passes through the first heat exchanger, then an evaporator, then part of the refrigerant passes through the cooling unit and another part passes through the second heat exchanger until the refrigerant passes again flows into the compressor.

Der Kühlmittelkreislauf weist vor allem einen Abwärmekreislauf zur Entnahme von Abwärme eines Motors und/oder einer Leistungselektronik des Fahrzeuges auf, der mit dem Motor und/oder der Leistungselektronik verbunden ist und somit ermöglicht, dass das Kühlmittel Abwärme von diesen aufnimmt. Der Abwärmekreislauf ist insbesondere ein Unterkreislauf des Kühlmittelkreislaufes. Der Abwärmekreislauf weist insbesondere einen ersten Wärmeübertrager auf, der dazu ausgebildet ist, dass das Kühlmittel Wärme aus der Außenluft des Fahrzeuges aufnehmen kann. Ferner kann der Abwärmekreislauf eine elektrische Pumpe aufweisen. Ferner kann der erste Wärmeübertrager des Kühlmittelkreislaufes derart angeordnet sein, dass auch über diesen - neben dem zweiten Wärmeübertrager des Kältemittelkreises - Wärme aus der Außenluft aufgenommen und an das Kältemittel übertragen werden kann.The coolant circuit primarily has a waste heat circuit for extracting waste heat from an engine and / or power electronics of the vehicle, which is connected to the engine and / or the power electronics and thus enables the coolant to absorb waste heat from them. The waste heat circuit is in particular a sub-circuit of the coolant circuit. The waste heat circuit has, in particular, a first heat exchanger which is designed so that the coolant can absorb heat from the outside air of the vehicle. Furthermore, the waste heat circuit can have an electric pump. Furthermore, the first heat exchanger of the coolant circuit can be arranged in such a way that, in addition to the second heat exchanger of the refrigerant circuit, heat can also be absorbed from the outside air and transferred to the refrigerant via it.

Ferner kann der Kühlmittelkreislauf ein drittes Schaltventil aufweisen, um Kühlmittel entweder unabhängig vom Batteriekühlmittelkreislauf zirkulieren zu lassen oder in den Batteriekühlmittelkreislauf einfließen zu lassen. Auch kann der Batteriekühlmittelkreislauf ein zweites Schaltventil aufweisen, um das Kühlmittel separat vom Abwärmekreislauf zirkulieren zu lassen oder dieses in den Abwärmekreislauf einfließen zu lassen. Auch kann der Batteriekühlmittelkreislauf eine elektrische Pumpe umfassen.Furthermore, the coolant circuit can have a third switching valve in order to either allow coolant to circulate independently of the battery coolant circuit or to allow it to flow into the battery coolant circuit. The battery coolant circuit can also have a second switching valve in order to allow the coolant to circulate separately from the waste heat circuit or to allow it to flow into the waste heat circuit. The battery coolant circuit can also include an electric pump.

Der Batteriekühlmittelkreislauf weist eine Heizeinheit und ein erstes Schaltventil auf, und zwar ein Umschaltventil, wobei dieses derart zwischen der Heizeinheit und dem Kühlaggregat angeordnet ist, dass das Kühlaggregat wahlweise mit dem Abwärmekreislauf oder mit dem Batteriekühlmittelkreislauf verbunden werden kann. Es kann somit sowohl die Abwärme von Elektromotor und/oder Leistungselektronik als auch der Batteriekühlmittelkreislauf als Wärmequelle genutzt werden, um über das Kühlaggregat das Kältemittel zu erwärmen. Bei der Heizeinheit handelt es sich insbesondere um einen Hochvoltheizer, der das Kühlmittel im Batteriekühlmittelkreislauf erwärmt. Dies ist insbesondere bei mangelnder Verfügbarkeit von Wärme aus der Außenluft oder von Elektromotor und/oder Leistungselektronik nützlich. Über eine direkte Erwärmung des Kühlmittels im Batteriekühlmittelkreislauf kann somit sichergestellt werden, dass das Kältemittel ausreichend warm ist, um die Luft des Innenraumes des Fahrzeuges ausreichend zu erwärmen. Vorteilhaft ist auch hier, dass eine kostenintensive Heizeinheit auf Seiten des Kältemittelkreislaufes entfallen kann und stattdessen nur einige günstige Komponenten auf der Seite des Kühlmittelkreislaufes integriert werden müssen. Dadurch, dass ein Umschaltventil als erstes Schaltventil eingesetzt wird, bleibt die Abwärmenutzung erhalten, da das Kühlaggregat sowohl in den Abwärmekreislauf als auch in den Batteriekühlmittelkreislauf eingebunden werden kann.The battery coolant circuit has a heating unit and a first switching valve, namely a switching valve, which is arranged between the heating unit and the cooling unit in such a way that the cooling unit can be connected either to the waste heat circuit or to the battery coolant circuit. Both the waste heat from the electric motor and / or power electronics and the battery coolant circuit can thus be used as a heat source in order to heat the refrigerant via the cooling unit. The heating unit is in particular a high-voltage heater that heats the coolant in the battery coolant circuit. This is particularly useful when there is insufficient availability of heat from the outside air or from the electric motor and / or power electronics. Direct heating of the coolant in the battery coolant circuit can thus ensure that the coolant is sufficiently warm to sufficiently heat the air in the interior of the vehicle. It is also advantageous here that an expensive heating unit on the side of the refrigerant circuit can be omitted and instead only a few inexpensive components have to be integrated on the side of the coolant circuit. Because a switching valve is used as the first switching valve, the waste heat utilization is retained, since the cooling unit can be integrated into the waste heat circuit as well as into the battery coolant circuit.

Ferner kann der Batteriekühlmittelkreislauf eine Heizeinheit aufweisen, wobei dann allerdings kein erstes Schaltventil vorgesehen ist, sondern die Heizeinheit derart angeordnet ist, dass diese stets vom Kühlmittel des Batteriekühlmittelkreislaufes durchströmt wird. Ferner ist das dritte Schaltventil im Batteriekühlmittelkreislauf derart angeordnet, dass eine Abwärmenutzung des Elektromotors und der Leistungselektronik und eine Erwärmung des Kühlmittels durch die Heizeinheit möglich sind. Dabei kann es sich bei dem zweiten Schaltventil um ein Umschaltventil oder ein Proportionalventil handeln.Furthermore, the battery coolant circuit can have a heating unit, in which case, however, no first switching valve is provided, but rather the heating unit is arranged in such a way that the coolant of the battery coolant circuit always flows through it. Furthermore, the third switching valve is arranged in the battery coolant circuit in such a way that waste heat can be used by the electric motor and the power electronics and the coolant can be heated by the heating unit. The second switching valve can be a switchover valve or a proportional valve.

Wenn es sich bei dem Schaltventil um ein Umschaltventil handelt, sind die Abwärmenutzung und das zusätzliche Erwärmen des Kühlmittels nicht kombiniert möglich, sondern nur zyklisch. Handelt es sich dagegen um ein Proportionalventil, ist auch eine parallele Nutzung beider Möglichkeiten gewährleistet.If the switching valve is a switching valve, the use of waste heat and the additional heating of the coolant are not possible in combination, but only cyclically. If, on the other hand, it is a proportional valve, a parallel use of both options is guaranteed.

Es kann der erste Wärmeübertrager zum Abgeben von Wärme des Kältemittels an die Luft als Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager, insbesondere ein Gaskühler, zum direkten Übertragen der Wärme von dem Kältemittel an die Luft ausgebildet sein. Ferner kann der erste Wärmeübertrager einen zusätzlichen Wasserkreis umfassen, nämlich mit einem Wasser-Luft-Wärmeübertrager und einem Wasser-Kältemittel-Wärmeübertrager. Der zusätzliche Wasserkreis dient zur Übertragung der Wärme des Kältemittels an die Luft über das Wasser des zusätzlichen Wasserkreises.The first heat exchanger for releasing heat from the refrigerant to the air can be designed as a refrigerant-air heat exchanger, in particular a gas cooler, for directly transferring the heat from the refrigerant to the air. Furthermore, the first heat exchanger can comprise an additional water circuit, namely with a water-air heat exchanger and a water-refrigerant heat exchanger. The additional water circuit is used to transfer the heat from the refrigerant to the air via the water in the additional water circuit.

Bevorzugt kann eine Heizmatte zur direkten Erwärmung der Batterie vorgesehen sein.A heating mat can preferably be provided for direct heating of the battery.

Ferner kann der Batteriekühlmittelkreislauf eine Rückschlagklappe aufweisen, sodass der Kreislauf des Kühlmittels im Batteriekühlmittelkreislauf im Gegensatz der Richtung des Abwärmekreislaufes läuft. Es kann keine Heizeinheit im Batteriekühlmittelkreislauf vorgesehen sein, da eine Erwärmung der Batterie über die Heizmatte erfolgt.Furthermore, the battery coolant circuit can have a non-return valve so that the coolant circuit in the battery coolant circuit runs in the opposite direction to the direction of the waste heat circuit. No heating unit can be provided in the battery coolant circuit, since the battery is heated via the heating mat.

Es kann ferner auch zusätzlich eine Heizeinheit vorgesehen sein, sodass eine noch effektivere Erwärmung des Kühlmittels und somit eine entsprechende Abgabe auf das Kältemittel mittels des Kühlaggregats erfolgen kann. Es kann die Abwärmenutzung gleichzeitig mit der Nutzung des Batteriekühlmittelkreislaufes als Wärmequelle erreicht werden. Ferner kann der Batteriekühlmittelkreislauf derart ausgebildet sein, dass das Kühlaggregat und die Heizeinheit in einem eigenen Kreis angeordnet sind. Dieser Kreis kann eine eigene elektrische Pumpe umfassen.In addition, a heating unit can also be provided so that the coolant can be heated even more effectively and thus a corresponding discharge to the coolant can take place by means of the cooling unit. The waste heat can be used simultaneously with the use of the battery coolant circuit as a heat source. Furthermore, the battery coolant circuit can be designed in such a way that the cooling unit and the heating unit are arranged in a separate circuit. This circuit can include its own electric pump.

Vorteilhafterweise kann die Batterie ferner über einen Batteriekältemittelkreis des Kältemittelkreislaufes gekühlt werden. Dabei ist der Batteriekältemittelkreislauf insbesondere ein Unterkreislauf des Kältemittelkreislaufes. Es findet somit eine direkte Batteriekühlung über das Kältemittel statt. Insbesondere umfasst der Batteriekältemittelkreislauf ein Expansionsventil.Advantageously, the battery can also have a battery refrigerant circuit of the Refrigerant circuit are cooled. The battery refrigerant circuit is in particular a sub-circuit of the refrigerant circuit. There is thus direct battery cooling via the refrigerant. In particular, the battery refrigerant circuit comprises an expansion valve.

FigurenlisteFigure list

Es zeigen in rein schematischer Ansicht:

  • 1: ein erfindungsgemäßes Wärmepumpensystem;
  • 2: ein weiteres erfindungsgemäßes Wärmepumpensystem;
  • 3: ein weiteres erfindungsgemäßes Wärmepumpensystem;
  • 4: ein weiteres erfindungsgemäßes Wärmepumpensystem;
  • 5: ein weiteres erfindungsgemäßes Wärmepumpensystem;
  • 6: ein weiteres erfindungsgemäßes Wärmepumpensystem;
  • 7: ein weiteres erfindungsgemäßes Wärmepumpensystem; und
  • 8: ein weiteres erfindungsgemäßes Wärmepumpensystem.
It shows in a purely schematic view:
  • 1 : a heat pump system according to the invention;
  • 2 : Another heat pump system according to the invention;
  • 3 : Another heat pump system according to the invention;
  • 4th : Another heat pump system according to the invention;
  • 5 : Another heat pump system according to the invention;
  • 6th : Another heat pump system according to the invention;
  • 7th : Another heat pump system according to the invention; and
  • 8th : Another heat pump system according to the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Wärmepumpensystem 100. 1 shows a heat pump system according to the invention 100 .

Es ist der Heizfall gezeigt, sodass Luft der Kabine des Fahrzeuges geheizt werden soll. Auf der rechten Seite ist ein Kältemittelkreislauf 80 zu sehen. Der Kältemittelkreislauf 80 umfasst einen Verdichter 83, in dem Kältemittel verdichtet wird, sodass sich dessen Druck und dessen Temperatur erhöhen. Das verdichtete Kältemittel fließt durch das ASV-Ventil 62 in den ersten Wärmeübertrager 81, der die Wärme an die Luft eines Fahrzeuginnenraumes, in anderen Worten an die Luft der Klimaanlage abgibt. Bei dem ersten Wärmeübertrager 81 handelt es sich um einen Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager, der direkt die Wärme von dem Kältemittel an die Luft einer Kabine des Fahrzeuges, in anderen Worten der Klimaanlage, abgibt. Der Kältemittelkreislauf kann einen Sammler 85 mit einem integrierten Wärmeübertrager aufweisen.The heating case is shown, so that the air in the cabin of the vehicle is to be heated. On the right is a refrigerant circuit 80 to see. The refrigerant circuit 80 includes a compressor 83 , in which refrigerant is compressed, increasing its pressure and temperature. The compressed refrigerant flows through the ASV valve 62 in the first heat exchanger 81 , which gives off the heat to the air in the vehicle interior, in other words to the air of the air conditioning system. With the first heat exchanger 81 it is a refrigerant-air heat exchanger that directly transfers the heat from the refrigerant to the air in a cabin of the vehicle, in other words the air conditioning system. The refrigerant circuit can have a collector 85 with an integrated heat exchanger.

Im Anschluss fließt das Kältemittel durch ein Expansionsventil 61 in den Verdampfer 84 und im Anschluss ein Teil des Kältemittels durch ein Expansionsventil 61 in das Kühlaggregat 60 und ein Teil durch ein Expansionsventil 61 zum zweiten Wärmeübertrager 82. Beide Anteile des Kältemittels, die durch den zweiten Wärmeübertrager 82 oder das Kühlaggregat 60 fließen, werden im Anschluss wieder dem Verdichter 83 zugeführt. Das Kältemittel kann somit sowohl im zweiten Wärmeübertrager 82 als auch im Kühlaggregat 60 Wärme aufnehmen. Im Kühlaggregat 60 nimmt es Wärme vom Kühlmittelkreislauf 10 auf, der auf der linken Seite dargestellt ist, während es im zweiten Wärmeübertrager 82 Wärme von der Außenluft aufnimmt. Das Kühlaggregat 60 ist das Verbindungsglied zwischen dem Kühlmittelkreislauf 10 und dem Kältemittelkreislauf 80 und dient dazu Wärme vom Kühlmittel auf das Kältemittel zu übertragen.The refrigerant then flows through an expansion valve 61 into the vaporizer 84 and then part of the refrigerant through an expansion valve 61 in the cooling unit 60 and part through an expansion valve 61 to the second heat exchanger 82 . Both parts of the refrigerant that pass through the second heat exchanger 82 or the cooling unit 60 flow are then returned to the compressor 83 fed. The refrigerant can thus both in the second heat exchanger 82 as well as in the cooling unit 60 Absorb heat. In the cooling unit 60 it takes heat from the coolant circuit 10 on, which is shown on the left, while it is in the second heat exchanger 82 Absorbs heat from the outside air. The cooling unit 60 is the link between the coolant circuit 10 and the refrigerant circuit 80 and is used to transfer heat from the coolant to the refrigerant.

Der Kühlmittelkreislauf 10 auf der linken Seite der 1 umfasst einen Batteriekühlmittelkreislauf 20 und einen Abwärmekreislauf 40. In den Abwärmekreislauf 40 ist ein Motor 41 und eine Leistungselektronik 42 sowie ein erster Wärmeübertrager 43 des Abwärmekreislaufes 40 eingebunden. Es kann somit Abwärme vom Motor 41 und/oder der Leistungselektronik 42 auf das Kühlmittel übertragen werden und somit genutzt werden, wobei der erste Wärmeübertrager 43 dazu dient, Wärme von der Außenluft aufzunehmen. Der erste Wärmeübertrager 43 kann so angeordnet sein, dass das Kältemittel im Kältemittelkreislauf Wärme über diesen aufnehmen kann.The coolant circuit 10 on the left of the 1 includes a battery coolant circuit 20th and a waste heat cycle 40 . In the waste heat cycle 40 is an engine 41 and power electronics 42 as well as a first heat exchanger 43 of the waste heat cycle 40 involved. It can thus waste heat from the engine 41 and / or power electronics 42 be transferred to the coolant and thus used, the first heat exchanger 43 serves to absorb heat from the outside air. The first heat exchanger 43 can be arranged so that the refrigerant in the refrigerant circuit can absorb heat via this.

Ferner kann der Abwärmekreislauf 40 eine elektrische Pumpe 63 aufweisen sowie ein Thermostat 44. Mittels des Thermostats 44 kann eingestellt werden, abhängig von der Temperatur, ob das Kühlmittel den ersten Wärmeübertrager 43 durchläuft oder umläuft. Ferner weist der Abwärmekreislauf 40 ein drittes Schaltventil 66 auf, sodass das Kühlmittel entweder unabhängig vom Batteriekühlmittelkreislauf 20 laufen kann oder in diesen fließen kann.Furthermore, the waste heat cycle 40 an electric pump 63 have and a thermostat 44 . Using the thermostat 44 can be set, depending on the temperature, whether the coolant is the first heat exchanger 43 runs through or circulates. Furthermore, the waste heat cycle 40 a third switching valve 66 so that the coolant is either independent of the battery coolant circuit 20th can run or flow into them.

Der Batteriekühlmittelkreislauf 20 weist die Batterie 21 sowie eine Heizeinheit 22 auf, die dazu dient, das Kühlmittel direkt zu heizen. Ferner weist der Batteriekühlmittelkreislauf 20 ein erstes Schaltventil 64 auf, sodass das Kühlmittel dem Kühlaggregat 60 zugeführt werden kann, um dessen Wärme dort abzugeben, oder im Batteriekühlmittelkreislauf 20 verbleibt, um weiter mittels der Heizeinheit 22 erwärmt zu werden. Ferner weist der Batteriekühlmittelkreislauf 20 ein zweites Schaltventil 65 auf. Wie deutlich in 1 zu sehen ist, wird das Kältemittel nicht mittels einer Heizeinheit erwärmt, sondern die Wärme kann durch das erste Schaltventil 64 über das Kühlaggregat 60 sowohl aus dem Batteriekühlmittelkreislauf 20 als auch aus dem Abwärmekreislauf 40 entnommen werden.The battery coolant circuit 20th instructs the battery 21 as well as a heating unit 22nd which is used to heat the coolant directly. Furthermore, the battery coolant circuit 20th a first switching valve 64 so that the coolant passes to the cooling unit 60 can be supplied to give off its heat there, or in the battery coolant circuit 20th remains to continue using the heating unit 22nd to be heated. Furthermore, the battery coolant circuit 20th a second switching valve 65 on. As clearly in 1 As can be seen, the refrigerant is not heated by means of a heating unit, but the heat can be passed through the first switching valve 64 via the cooling unit 60 both from the battery coolant circuit 20th as well as from the waste heat cycle 40 can be removed.

2 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Wärmepumpensystems 100, das bis auf die folgenden Unterschiede analog zur 1 ausgebildet ist. Das Wärmepumpensystem weist kein erstes Schaltventil 64 auf, sondern das Kühlaggregat 60 ist direkt in den Batteriekühlmittelkreislauf 20 integriert, sodass es stets vom Kühlmittel in dem Kreislauf durchflossen wird. In anderen Worten sind die Heizeinheit 22 und das Kühlaggregat 60 in demselben Strang angeordnet. Mittels des zweiten Schaltventils 65, das als Umschaltventil ausgebildet ist, kann ein Wechsel zwischen Batteriekühlmittelkreislauf 20 und Abwärmekreislauf 40 erfolgen. Somit kann ein Betrieb zwischen Abwärmenutzung aus dem Abwärmekreislauf 40 und dem Erwärmen der Batterie 21 erfolgen. 2 shows a further heat pump system according to the invention 100 , which is analogous to the 1 is trained. The heat pump system does not have a first switching valve 64 on, but the cooling unit 60 is direct into the battery coolant circuit 20th integrated so that the coolant in the circuit always flows through it. In other words are the heating unit 22nd and the cooling unit 60 arranged in the same strand. By means of the second switching valve 65 , which is designed as a switchover valve, a change between the battery coolant circuit 20th and waste heat cycle 40 respectively. Thus, an operation between waste heat utilization from the waste heat cycle 40 and heating the battery 21 respectively.

In 3 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Wärmepumpensystem 100 gezeigt, das bis auf den im Folgenden genannten Unterschied analog zu dem in 2 gezeigten Wärmepumpensystem 100 ausgebildet ist. Das zweite Schaltventil 65 ist hier als Proportionalventil ausgebildet ist, sodass eine Abwärmenutzung aus dem Abwärmekreislauf 40 als ein Nutzen des Batteriekühlmittelkreises 20 als Wärmequelle gleichzeitig erfolgen kann.In 3 is another heat pump system according to the invention 100 shown, which is analogous to the one in 2 shown heat pump system 100 is trained. The second switching valve 65 is designed here as a proportional valve so that waste heat can be used from the waste heat cycle 40 as a benefit of the battery coolant circuit 20th can take place as a heat source at the same time.

4 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Wärmepumpensystem 100, das bis auf den folgenden Unterschied analog zu dem in 2 oder 3 gezeigten Wärmepumpensystem 100 ausgebildet ist. Der erste Wärmeübertrager 81 ist hier nicht als Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager ausgebildet, sondern der Kältemittelkreislauf 80 umfasst einen zusätzlichen Wasserkreis 87 mit einem Wasser-Luft-Wärmeübertrager 88 und einem Wasser-Kältemittel-Wärmeübertrager 89, sodass die Wärme des Kältemittels über das Wasser des zusätzlichen Wasserkreises 87 an die Luft übertragen wird. 4th shows a further heat pump system according to the invention 100 , which is analogous to the one in 2 or 3 shown heat pump system 100 is trained. The first heat exchanger 81 is not designed here as a refrigerant-air heat exchanger, but the refrigerant circuit 80 includes an additional water circuit 87 with a water-to-air heat exchanger 88 and a water-refrigerant heat exchanger 89 so that the heat of the refrigerant passes through the water of the additional water circuit 87 is transmitted to the air.

5 zeigt ein weiteres Wärmepumpensystem 100, das bis auf die folgenden Unterschiede analog zu dem in 1 gezeigten Wärmepumpensystem 100 ausgebildet ist. Es ist kein erstes Schaltventil 64 und keine Heizeinheit 22 vorhanden. Das Kühlaggregat 60 ist direkt in dem Batteriekühlmittelkreislauf 20 eingebunden. Ferner weist der Batteriekühlmittelkreislauf 20 eine Rückschlagklappe 24 auf, sodass das Kühlmittel entgegengesetzt des Uhrzeigersinns zirkuliert, während es im Abwärmekreislauf40 im Uhrzeigersinn zirkuliert. Die Batterie 21 wird mittels einer Heizmatte 23 direkt erwärmt. 5 shows another heat pump system 100 , which is analogous to the one in 1 shown heat pump system 100 is trained. It's not a first switching valve 64 and no heating unit 22nd present. The cooling unit 60 is directly in the battery coolant circuit 20th involved. Furthermore, the battery coolant circuit 20th a check valve 24 so that the coolant circulates counterclockwise, while it circulates clockwise in the waste heat circuit 40. The battery 21 is by means of a heating mat 23 directly heated.

6 zeigt ein weiteres Wärmepumpensystem 100, das bis auf den folgenden Unterschied analog zu dem in 5 gezeigten Wärmepumpensystem 100 ausgebildet ist. Zusätzlich ist in dem Batteriekühlmittelkreislauf 20 eine Heizeinheit 22, und zwar zwischen Kühlaggregat 60 und Rückschlagklappe 24, eingebaut, sodass das Kühlmittel zusätzlich noch erwärmt werden kann. 6th shows another heat pump system 100 , which is analogous to the one in 5 shown heat pump system 100 is trained. Additionally is in the battery coolant circuit 20th a heating unit 22nd , between the cooling unit 60 and check valve 24 , installed so that the coolant can also be heated.

7 stellt ein weiteres erfindungsgemäßes Wärmepumpensystem 100 dar, bei dem das Kühlaggregat 60 und die Heizeinheit 22 in einem eigenen Kreis angeordnet sind, der eine elektrische Pumpe 63 umfasst. In anderen Worten sind weitere Leitungen vorgesehen, jeweils vor der Heizeinheit 22 und nach dem Kühlaggregat 60, die einen eigenen Strang bilden, in dem die elektrische Pumpe 63 eingebaut ist. Somit kann mittels des Strangs das Kühlaggregat 60 und die Heizeinheit 22 umgangen werden. 7th represents another heat pump system according to the invention 100 where the cooling unit 60 and the heating unit 22nd are arranged in a separate circuit, the one electric pump 63 includes. In other words, further lines are provided, each in front of the heating unit 22nd and after the cooling unit 60 that form a separate line in which the electric pump 63 is built in. Thus, by means of the strand, the cooling unit 60 and the heating unit 22nd be bypassed.

In 8 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Wärmepumpensystem 100 dargestellt, das bis auf die folgenden Unterschiede analog zu dem in 5 dargestellten Wärmepumpensystem 100 ausgebildet ist. Zusätzlich zur Heizmatte 23 kann die Batterie 22 mittels eines eigenen Batteriekältemittelkreislaufes 90 gekühlt werden, und zwar über eine direkte Batteriekühleinheit 91. Der Batteriekältemittelkreislauf 90 setzt in der Verbindungsleitung zwischen dem Kühlaggregat 60 und dem ersten Wärmeübertrager 81 und der Verbindungsleitung zwischen dem Kühlaggregat 60 und dem Verdampfer 84 an. In dem Batteriekältemittelkreislauf 90 kann ferner ein Expansionsventil 61 angeordnet sein.In 8th is another heat pump system according to the invention 100 which, apart from the following differences, is analogous to the one in 5 shown heat pump system 100 is trained. In addition to the heating mat 23 can the battery 22nd by means of its own battery refrigerant circuit 90 be cooled via a direct battery cooling unit 91 . The battery refrigerant circuit 90 sets in the connection line between the cooling unit 60 and the first heat exchanger 81 and the connection line between the cooling unit 60 and the vaporizer 84 on. In the battery refrigerant circuit 90 can also include an expansion valve 61 be arranged.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100
Wärmepumpensystem Heat pump system
1010
Kühlmittelkreislauf Coolant circuit
2020th
BatteriekühlmittelkreislaufBattery coolant circuit
2121
Batteriebattery
2222nd
HeizeinheitHeating unit
2323
HeizmatteHeating mat
2424
Rückschlagklappe Check valve
4040
AbwärmekreislaufWaste heat cycle
4141
Motorengine
4242
LeistungselektronikPower electronics
4343
erster Wärmeübertragerfirst heat exchanger
4444
Thermostat thermostat
6060
KühlaggregatCooling unit
6161
ExpansionsventileExpansion valves
6262
ASV VentilASV valve
6363
elektrische Pumpeelectric pump
6464
erstes Schaltventilfirst switching valve
6565
zweites Schaltventilsecond switching valve
6666
drittes Schaltventil third switching valve
8080
KältemittelkreislaufRefrigerant circulation
8181
erster Wärmeübertragerfirst heat exchanger
8282
zweiter Wärmeübertragersecond heat exchanger
8383
Verdichtercompressor
8484
VerdampferEvaporator
8585
SammlerCollector
8787
zusätzlicher Wasserkreisadditional water circuit
8888
Wasser-Luft-WärmeübertragerWater-to-air heat exchanger
8989
Wasser-Kältemittel-Wärmeübertrager Water-refrigerant heat exchanger
9090
BatteriekältemittelkreislaufBattery refrigerant circuit
9191
direkte Batteriekühleinheitdirect battery cooling unit

Claims (12)

Wärmepumpensystem (100) für ein Fahrzeug, wobei das Wärmepumpensystem (100) umfasst: - einen Kühlmittelkreislauf (10), der einen Batteriekühlmittelkreislauf (20) umfasst, der mit einer Batterie (21) verbunden ist und ermöglicht, dass ein Kühlmittel darin fließt, - einen Kältemittelkreislauf (80), wobei der Kältemittelkreislauf (80) einen ersten Wärmeübertrager (81) zum Abgeben von Wärme des Kältemittels an Luft eines Innenraumes des Fahrzeuges umfasst, - ein Kühlaggregat (60), das dazu ausgebildet Wärme von dem Kühlmittel an das Kältemittel zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf (10) und der Kältemittelkreislauf (80) über das Kühlaggregat (60) derart verbunden sind, dass Wärme aus dem Batteriekühlmittelkreislauf (20) entnommen werden kann, um diese mittels des ersten Wärmeübertragers (81) an die Luft des Innenraumes des Fahrzeuges zu übertragen.A heat pump system (100) for a vehicle, the heat pump system (100) comprising: - a coolant circuit (10) comprising a battery coolant circuit (20) which is connected to a battery (21) and enables a coolant to flow therein, a refrigerant circuit (80), the refrigerant circuit (80) comprising a first heat exchanger (81) for releasing heat from the refrigerant to the air in an interior of the vehicle, - a cooling unit (60) which is designed to supply heat from the coolant to the refrigerant transferred, characterized in that the coolant circuit (10) and the refrigerant circuit (80) are connected via the cooling unit (60) in such a way that heat can be removed from the battery coolant circuit (20) in order to transfer it to the To transmit air of the interior of the vehicle. Wärmepumpensystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf (80) keine Heizeinheit zum Erwärmen des Kältemittels aufweist.Heat pump system (100) Claim 1 , characterized in that the refrigerant circuit (80) does not have a heating unit for heating the refrigerant. Wärmepumpensystem (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmepumpensystem (100) keine luftseitige Heizeinheit zum Heizen der Luft des Innenraums des Fahrzeuges aufweist.Heat pump system (100) according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the heat pump system (100) does not have an air-side heating unit for heating the air in the interior of the vehicle. Wärmepumpensystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf (10) einen Abwärmekreislauf (40) zur Entnahme von Abwärme eines Motors (41) und/oder einer Leistungselektronik (42) des Fahrzeuges aufweist, der mit dem Motor (41) und/oder der Leistungselektronik (42) verbunden ist und ermöglicht, dass das Kühlmittel Abwärme von diesen aufnimmt.Heat pump system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the coolant circuit (10) has a waste heat circuit (40) for removing waste heat from an engine (41) and / or power electronics (42) of the vehicle, which is connected to the engine ( 41) and / or the power electronics (42) and enables the coolant to absorb waste heat from them. Wärmepumpensystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Batteriekühlmittelkreislauf (20) eine Heizeinheit (22) und ein erstes Schaltventil (64), und zwar ein Umschaltventil, aufweist, wobei das Umschaltventil derart zwischen der Heizeinheit (22) und dem Kühlaggregat (60) angeordnet ist, dass das Kühlaggregat (60) wahlweise mit dem Abwärmekreislauf (40) oder mit dem Batteriekühlmittelkreislauf (20) verbunden werden kann.Heat pump system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the battery coolant circuit (20) has a heating unit (22) and a first switching valve (64), namely a switching valve, the switching valve in such a way between the heating unit (22) and the cooling unit (60) is arranged so that the cooling unit (60) can optionally be connected to the waste heat circuit (40) or to the battery coolant circuit (20). Wärmepumpensystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Batteriekühlmittelkreislauf (20) eine Heizeinheit (22) aufweist, wobei die Heizeinheit (22) derart angeordnet ist, dass die Heizeinheit (22) stets vom Kühlmittel des Batteriekühlmittelkreislaufes (20) durchströmt wird, wobei ein zweites Schaltventil (65) im Batteriekühlmittelkreislauf (20) derart angeordnet ist, dass eine Abwärmenutzung des Motors (41) und/oder der Leistungselektronik (42) und eine Erwärmung des Kühlmittels durch die Heizeinheit (22) möglich ist, und wobei es sich bei dem zweiten Schaltventil (65) um ein Umschaltventil oder ein Proportionalventil handelt.Heat pump system (100) according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the battery coolant circuit (20) has a heating unit (22), the heating unit (22) being arranged in such a way that the heating unit (22) is always flowed through by the coolant of the battery coolant circuit (20), a second switching valve ( 65) is arranged in the battery coolant circuit (20) in such a way that waste heat from the motor (41) and / or the power electronics (42) and the heating of the coolant by the heating unit (22) is possible, and the second switching valve ( 65) is a changeover valve or a proportional valve. Wärmepumpensystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmeübertrager (81) zum Abgeben von Wärme des Kältemittels an die Luft als Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager zum direkten Übertragen der Wärme von dem Kältemittel an die Luft ausgebildet ist oder der erste Wärmeübertrager (81) einen zusätzlichen Wasserkreis (87) mit einem Wasser-Luft-Wärmeübertrager (88) und einem Wasser-Kältemittel-Wärmeübertrager (89) zur Übertragung der Wärme des Kältemittels an die Luft über Wasser des zusätzlichen Wärmekreises (87) aufweist.Heat pump system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the first heat exchanger (81) for emitting heat from the refrigerant to the air is designed as a refrigerant-air heat exchanger for directly transferring the heat from the refrigerant to the air first heat exchanger (81) has an additional water circuit (87) with a water-air heat exchanger (88) and a water-refrigerant heat exchanger (89) for transferring the heat of the refrigerant to the air via water of the additional heating circuit (87). Wärmepumpensystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizmatte (22) zur direkten Erwärmung der Batterie (21) vorgesehen ist.Heat pump system (100) according to one of the preceding Claims 1 , 2 , 3 , 4th or 7th , characterized in that a heating mat (22) is provided for direct heating of the battery (21). Wärmepumpensystem (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Batteriekühlmittelkreislauf (20) keine Heizeinheit (22) zum Heizen des Kühlmittels aufweist.Heat pump system (100) Claim 8 , characterized in that the battery coolant circuit (20) has no heating unit (22) for heating the coolant. Wärmepumpensystem (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Batteriekühlmittelkreislauf (20) eine Heizeinheit (22) zum Heizen des Kühlmittels aufweist.Heat pump system (100) Claim 8 , characterized in that the battery coolant circuit (20) has a heating unit (22) for heating the coolant. Wärmepumpensystem (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (21) ferner über einen Batteriekältemittelkreislauf (90) des Kältemittelkreislaufes gekühlt wird.Heat pump system (100) according to one of the Claims 8 until 10 , characterized in that the battery (21) is further cooled via a battery refrigerant circuit (90) of the refrigerant circuit. Verfahren zum Betreiben eines Wärmepumpensystems für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Method for operating a heat pump system for a vehicle according to one of the Claims 1 until 11th .
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2638862A1 (en) 1976-08-28 1978-03-09 Bosch Gmbh Robert Electric vehicle cab heater - uses battery to store heat during charging and has cooling circuit linked to heat exchanger in cab
DE102016215526A1 (en) 2015-10-19 2017-04-20 Hanon Systems Battery cooling system for a vehicle
DE102016121362A1 (en) 2016-11-08 2018-05-09 Hanon Systems Device for distributing heat in a motor vehicle and method for operating the device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2638862A1 (en) 1976-08-28 1978-03-09 Bosch Gmbh Robert Electric vehicle cab heater - uses battery to store heat during charging and has cooling circuit linked to heat exchanger in cab
DE102016215526A1 (en) 2015-10-19 2017-04-20 Hanon Systems Battery cooling system for a vehicle
DE102016121362A1 (en) 2016-11-08 2018-05-09 Hanon Systems Device for distributing heat in a motor vehicle and method for operating the device

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