DE102023206182A1 - Method and system for temperature management in a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Temperaturmanagement in einem insbesondere batterie-elektrisch angetriebenen Fahrzeug, das Fahrzeug umfassend einen Kühlmittelkreislauf zum Transport von Kühlmittel, wobei der Kühlmittelkreislauf thermisch zumindest mit einem ersten Wärmetauscher und einem zweiten Wärmetauscher gekoppelt ist, einen Kältemittelkreislauf zum Transport von Kältemittel, wobei der Kältemittelkreislauf thermisch zumindest mit dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher gekoppelt ist und einen Kompressor zur Kompression des Kältemittels aufweist, das Verfahren umfassend die Schritte:
S1. komprimieren des Kältemittels in dem Kompressor unter Anheben eines Temperaturniveaus des Kältemittels;
S2. fördern des Kältemittels im Kältemittelkreislauf vom Kompressor über zumindest den ersten Wärmetauscher und den zweiten Wärmetauscher zu-rück zum Kompressor;
S3. fördern des Kühlmittels zumindest vom ersten Wärmetauscher zum zweiten Wärmetauscher und zurück zum ersten Wärmetauscher;
S4. wobei in einem Heizbetrieb Wärme aus dem Kältemittel am ersten Wärmetauscher an das Kühlmittel übertragen wird und Wärme aus dem Kühlmittel am zweiten Wärmetauscher an das Kältemittel übertragen wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein ein Temperaturmanagement-System für ein insbesondere batterie-elektrisch angetriebenes Fahrzeug.

Figure DE102023206182A1_0000
The invention relates to a method for temperature management in a vehicle, in particular a battery-electric vehicle, the vehicle comprising a coolant circuit for transporting coolant, wherein the coolant circuit is thermally coupled to at least a first heat exchanger and a second heat exchanger, a refrigerant circuit for transporting refrigerant, wherein the refrigerant circuit is thermally coupled to at least the first heat exchanger and the second heat exchanger and has a compressor for compressing the refrigerant, the method comprising the steps:
S1. compressing the refrigerant in the compressor while raising a temperature level of the refrigerant;
S2. conveying the refrigerant in the refrigerant circuit from the compressor via at least the first heat exchanger and the second heat exchanger back to the compressor;
S3. conveying the coolant at least from the first heat exchanger to the second heat exchanger and back to the first heat exchanger;
S4. wherein, in a heating operation, heat is transferred from the refrigerant to the cooling medium at the first heat exchanger and heat is transferred from the cooling medium to the refrigerant at the second heat exchanger.
The invention further relates to a temperature management system for a vehicle, in particular a battery-electric vehicle.
Figure DE102023206182A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Temperaturmanagement in einem Fahrzeug sowie ein Temperaturmanagement-System für ein Fahrzeug. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein batterie-elektrisch angetriebenes Fahrzeug.The invention relates to a method for temperature management in a vehicle and a temperature management system for a vehicle. The vehicle is in particular a battery-electrically powered vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Das Energiemanagement von batterie-elektrisch angetriebenen Fahrzeugen (kurz: BEV = Battery electrical vehicles) hat eine essenzielle Bedeutung bei der effizienten Verwendung der verfügbaren elektrischen Energie, um so die Reichweite zum Fahren möglichst zu maximieren und dabei gleichzeitig die Anforderungen an Komponenten-Lebensdauer und Passagierkomfort zu erfüllen.The energy management of battery-electric vehicles (BEVs) is of essential importance in the efficient use of available electrical energy in order to maximize the driving range while at the same time meeting the requirements for component service life and passenger comfort.

In diesem Zusammenhang spielt das abgestimmte Thermomanagement des Antriebsstrangs gemeinsam mit der Temperaturkonditionierung der Passagierkabine eine wichtige Rolle, um dieses Ziel im Gesamtsystem zu optimieren. Eine Anforderung kann hierbei lauten, dass bei niedrigen Außentemperaturen die Passagierkabine beheizt werden muss, um den thermischen Komfort der Passagiere zu gewährleisten. Sofern hierfür zur Effizienzsteigerung eine Wärmepumpe im Fahrzeug verbaut ist, kann diese über einen Kältemittelkreislauf die Wärme aus einer Wärmequelle über einen vor einem Kompressor angeordneten Verdampfer entziehen und diese an einer Wärmesenke über einen nach dem Kompressor angeordneten Kondensator abgeben.In this context, the coordinated thermal management of the drive train together with the temperature conditioning of the passenger cabin plays an important role in optimizing this goal in the overall system. One requirement here may be that the passenger cabin must be heated when outside temperatures are low in order to ensure the thermal comfort of the passengers. If a heat pump is installed in the vehicle to increase efficiency, this can extract the heat from a heat source via an evaporator arranged upstream of a compressor via a refrigerant circuit and release it to a heat sink via a condenser arranged downstream of the compressor.

Vor der Wärmeabgabe wird das verdampfte Kältemittel durch Anhebung des Druckes über den Kompressor auf ein höheres Temperaturniveau gebracht, um so eine höhere Wärmeabgabe zu erzielen. Anschließend wird der Druck wieder auf das Ausgangsniveau entspannt.Before the heat is released, the evaporated refrigerant is brought to a higher temperature level by increasing the pressure via the compressor in order to achieve a higher heat release. The pressure is then released back to the original level.

Nachteilig an der Wärmepumpe ist, dass die Effizienz mit kälteren Außentemperaturen deutlich absinkt und dadurch die nötige elektrische Leistung mit der Differenz zur Solltemperatur ansteigt. Zudem kann die Wärmepumpe normalerweise nur bis zu dem Temperaturbereich betrieben werden, bei dem gerade noch der Verdampfungspunkt des verwendeten Kältemittels eingestellt werden kann (beispielsweise -5 bis -10°C).The disadvantage of the heat pump is that the efficiency drops significantly with colder outside temperatures and therefore the required electrical power increases with the difference to the target temperature. In addition, the heat pump can normally only be operated up to the temperature range at which the evaporation point of the refrigerant used can just be set (for example -5 to -10°C).

Daher werden für extreme Tieftemperaturen im Stand der Technik oft zusätzliche elektrische Heizelemente („positive temperature coefficient“ oder PTC-Heizer) verbaut, um die Luft der Passagierkabine noch beheizen zu können.Therefore, for extremely low temperatures, additional electrical heating elements (“positive temperature coefficient” or PTC heaters) are often installed in the state of the art in order to be able to heat the air in the passenger cabin.

Unter anderem aus Gründen der Energieeffizienz des Temperaturmanagement-Systems sowie aufgrund der zusätzlichen Kosten und eines Verlustes an verfügbarem Konstruktionsraum im Fahrzeug ist die gegebenenfalls alleinige Verwendung von elektrischen Heizelementen als problematisch anzusehen.The possible sole use of electrical heating elements is considered problematic, among other things, for reasons of energy efficiency of the temperature management system and due to additional costs and a loss of available design space in the vehicle.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein alternatives oder ein verbessertes Verfahren für das Temperaturmanagement in einem insbesondere batterie-elektrisch angetriebenen Fahrzeug anzugeben, sowie ein Temperaturmanagement-System für ein insbesondere batterie-elektrisch angetriebenes Fahrzeug.It is an object of the invention to provide an alternative or an improved method for temperature management in a vehicle, in particular a battery-electrically powered vehicle, as well as a temperature management system for a vehicle, in particular a battery-electrically powered vehicle.

Offenbarung der Erfindungdisclosure of the invention

Die Aufgabe der Erfindung ist mittels eines Verfahrens gemäß Anspruch 1 gelöst, sowie durch ein Temperaturmanagement-System gemäß Anspruch 8. Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.The object of the invention is achieved by means of a method according to claim 1, as well as by a temperature management system according to claim 8. Advantageous developments, additional features and/or advantages of the invention emerge from the dependent claims and the following description.

Gemäß einem ersten Aspekt offenbart die vorliegende Offenbarung ein Verfahren für das Temperaturmanagement in einem insbesondere batterie-elektrisch angetriebenen Fahrzeug, das Fahrzeug umfassend einen Kühlmittelkreislauf zum Transport von Kühlmittel, wobei der Kühlmittelkreislauf thermisch zumindest mit einem ersten Wärmetauscher und einem zweiten Wärmetauscher gekoppelt ist, einen Kältemittelkreislauf zum Transport von Kältemittel, wobei der Kältemittelkreislauf thermisch zumindest mit dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher gekoppelt ist und einen Kompressor zur Kompression des Kältemittels aufweist, das Verfahren umfassend die Schritte:

  • S1. komprimieren des Kältemittels in dem Kompressor unter Anheben eines Temperaturniveaus des Kältemittels;
  • S2. fördern des Kältemittels im Kältemittelkreislauf vom Kompressor über zumindest den ersten Wärmetauscher und den zweiten Wärmetauscher zurück zum Kompressor;
  • S3. fördern des Kühlmittels zumindest vom ersten Wärmetauscher zum zweiten Wärmetauscher und zurück zum ersten Wärmetauscher;
  • S4. wobei in einem Heizbetrieb Wärme aus dem Kältemittel am ersten Wärmetauscher an das Kühlmittel übertragen wird und Wärme aus dem Kühlmittel am zweiten Wärmetauscher an das Kältemittel übertragen wird.
According to a first aspect, the present disclosure discloses a method for temperature management in a vehicle, in particular a battery-electrically driven vehicle, the vehicle comprising a coolant circuit for transporting coolant, wherein the coolant circuit is thermally coupled to at least a first heat exchanger and a second heat exchanger, a refrigerant circuit for transporting refrigerant, wherein the refrigerant circuit is thermally coupled to at least the first heat exchanger and the second heat exchanger and has a compressor for compressing the refrigerant, the method comprising the steps:
  • S1. compressing the refrigerant in the compressor while raising a temperature level of the refrigerant;
  • S2. conveying the refrigerant in the refrigerant circuit from the compressor via at least the first heat exchanger and the second heat exchanger back to the compressor;
  • S3. conveying the coolant at least from the first heat exchanger to the second heat exchanger and back to the first heat exchanger;
  • S4. wherein, in a heating operation, heat is transferred from the refrigerant to the cooling medium at the first heat exchanger and heat is transferred from the cooling medium to the refrigerant at the second heat exchanger.

Im Rahmen der Erfindung dienen die arabischen Ziffern in der Bezeichnung der Verfahrensschritte „S1“ bis „S4“ lediglich der Identifizierung der einzelnen Schritte, es soll hierdurch keine Reihenfolge der Verfahrensschritte festgelegt werden. So ist es möglich, dass beispielsweise der Schritt S3 vor dem Schritt S1 ausgeführt wird. Insbesondere können einige oder mehrere der Schritte S1 bis S4 auch parallel oder wiederholt in einer Schleife durchgeführt werden.In the context of the invention, the Arabic numerals in the designation of the process Steps "S1" to "S4" are merely used to identify the individual steps; no sequence of the method steps is to be determined here. For example, it is possible that step S3 is carried out before step S1. In particular, some or more of steps S1 to S4 can also be carried out in parallel or repeatedly in a loop.

In Schritt S3 kann bedarfsweise und/oder teilweise Wärme aus dem Kühlmittel an eine oder mehrere weitere Wärmesenken abgegeben werden, die thermisch mit dem Kühlmittelkreislauf gekoppelt sind, beispielsweise an eine Fahrzeugbatterie oder an eine Passagierkabine.In step S3, heat from the coolant can be released as needed and/or partially to one or more further heat sinks that are thermally coupled to the coolant circuit, for example to a vehicle battery or to a passenger cabin.

In Schritt S3 kann mit einem Umgebungswärmetauscher Wärme aus einer Fahrzeugumgebung entnommen und an das Kühlmittel abgegeben werden.In step S3, an ambient heat exchanger can be used to extract heat from a vehicle environment and transfer it to the coolant.

In Schritt S3 kann mit einem elektrischen Heizelement Wärme erzeugt und an das Kühlmittel abgegeben werden.In step S3, heat can be generated using an electrical heating element and transferred to the coolant.

In Schritt S3 kann Wärme aus Abwärme einer Antriebseinheit des Fahrzeugs an das Kühlmittel abgegeben werden.In step S3, heat from waste heat of a drive unit of the vehicle can be transferred to the coolant.

In Schritt S2 kann bedarfsweise und/oder teilweise Wärme aus dem Kältemittel an eine oder mehrere weitere Wärmesenken abgegeben werden, die thermisch mit dem Kältemittelkreislauf gekoppelt sind, beispielsweise an einen Kondensator zur Beheizung einer Fahrerkabine des Fahrzeugs oder einer Beheizung einer kältemittelgekühlten Batterie.In step S2, heat from the coolant can be released as needed and/or partially to one or more further heat sinks that are thermally coupled to the coolant circuit, for example to a condenser for heating a driver's cab of the vehicle or for heating a coolant-cooled battery.

in Schritt S2 kann Wärme aus einer oder mehrerer Wärmequellen an das Kältemittel abgegeben wird, beispielsweise Umgebungswärme, Abwärme aus dem Kompressor, oder aus zusätzlichen elektrischen Heizelementen.In step S2, heat can be transferred to the refrigerant from one or more heat sources, for example ambient heat, waste heat from the compressor, or from additional electrical heating elements.

Die Schritte S1 bis S4 können solange durchgeführt werden, bis eine Temperatur des Kältemittels an einem Ausgang des Kompressors einen vorbestimmten Wert erreicht.Steps S1 to S4 may be performed until a temperature of the refrigerant at an outlet of the compressor reaches a predetermined value.

Gemäß einem zweiten Aspekt offenbart die vorliegende Offenbarung ein Temperaturmanagement-System für ein insbesondere batterie-elektrisch angetriebenes Fahrzeug, umfassend:

  • - einen Kältemittelkreislauf zur Führung eines Kältemittels, umfassend zumindest einen Kompressor und eine Kältemittelförderpumpe;
  • - einen Kühlmittelkreislauf zur Führung eines Kühlmittels, wobei der Kühlmittelkreislauf thermisch mit einer Batterie des Fahrzeugs gekoppelt ist und zumindest eine Kühlmittelförderpumpe umfasst, der Kühlmittelkreislauf aufweisend eines oder mehrere Ventile zur bedarfsweisen Leitung des Kühlmittels;
  • - einen ersten Wärmetauscher, insbesondere einen flüssigkeitsgekühlten Kondensator (LCC), der thermisch sowohl mit dem Kältemittelkreislauf als auch mit dem Kühlmittelkreislauf gekoppelt ist;
  • - einen zweiten Wärmetauscher, insbesondere einen Batteriekühler, der thermisch sowohl mit dem Kältemittelkreislauf als auch mit dem Kühlmittelkreislauf gekoppelt ist und hinsichtlich einer Flussrichtung des Kältemittels in einem Heizbetrieb hinter dem ersten Wärmetauscher und vor dem Kompressor angeordnet ist;
  • - eine Steuerung, die steuerungstechnisch mit der Kühlmittelförderpumpe, der Kältemittelförderpumpe, und dem einen oder den mehreren Ventilen des Kühlmittelkreislaufs verbunden und zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 eingerichtet ist.
According to a second aspect, the present disclosure discloses a temperature management system for a particularly battery-electrically powered vehicle, comprising:
  • - a refrigerant circuit for carrying a refrigerant, comprising at least one compressor and one refrigerant feed pump;
  • - a coolant circuit for conducting a coolant, wherein the coolant circuit is thermally coupled to a battery of the vehicle and comprises at least one coolant feed pump, the coolant circuit having one or more valves for conducting the coolant as required;
  • - a first heat exchanger, in particular a liquid-cooled condenser (LCC), which is thermally coupled to both the refrigerant circuit and the coolant circuit;
  • - a second heat exchanger, in particular a battery cooler, which is thermally coupled to both the refrigerant circuit and the coolant circuit and is arranged behind the first heat exchanger and in front of the compressor with respect to a flow direction of the refrigerant in a heating mode;
  • - a controller which is connected in terms of control technology to the coolant feed pump, the refrigerant feed pump, and the one or more valves of the coolant circuit and is set up to carry out the method according to claim 1.

Der Kühlmittelkreislauf kann thermisch mit einem Umgebungswärmetauscher gekoppelt sein, über welchen Wärme einer Fahrzeugumgebung entnommen und dem Kühlmittel zugeführt wird.The coolant circuit can be thermally coupled to an ambient heat exchanger, via which heat is extracted from the vehicle environment and supplied to the coolant.

Der Kältemittelkreislauf kann thermisch mit einem Kondensator zur Beheizung einer Fahrerkabine des Fahrzeugs gekoppelt sein, wobei der Kondensator hinsichtlich einer Flussrichtung des Kältemittels hinter dem Kompressor angeordnet ist.The refrigerant circuit can be thermally coupled to a condenser for heating a driver's cab of the vehicle, wherein the condenser is arranged behind the compressor with respect to a flow direction of the refrigerant.

Der Kühlmittelkreislauf kann ein Vier-Wege-Ventil umfassen, welches bedarfsweise durch die Steuerung geregelt werden kann und zwei Eingänge und zwei Ausgänge aufweist, wobei:

  • - ein erster Eingang fluidisch mit dem ersten Wärmetauscher verbunden ist und ein erster Ausgang mit dem zweiten Wärmetauscher;
  • - ein zweiter Eingang einen Kühlmittelstrom aus Richtung der thermischen Kopplung mit der Batterie aufnimmt.
The coolant circuit may comprise a four-way valve which can be controlled by the controller as required and has two inlets and two outlets, whereby:
  • - a first inlet is fluidly connected to the first heat exchanger and a first outlet is fluidly connected to the second heat exchanger;
  • - a second inlet receives a coolant flow from the direction of the thermal coupling with the battery.

Der zweite Wärmetauscher kann fluidisch zwischen dem Vier-Wege-Ventil und einem ersten Drei-Wege-Ventil angeordnet sein, wobei das erste Drei-Wege-Ventil einen Kühlmittelstrom bedarfsweise in Richtung der thermischen Kopplung mit der Batterie und/oder in Richtung des ersten Wärmetauschers leitet.The second heat exchanger can be fluidically arranged between the four-way valve and a first three-way valve, wherein the first three-way valve directs a coolant flow as needed in the direction of the thermal coupling with the battery and/or in the direction of the first heat exchanger.

Ein zweites Drei-Wege-Ventil kann fluidisch zwischen dem ersten Drei-Wege-Ventil und dem ersten Wärmetauscher angeordnet sein, wobei das zweite Drei-Wege-Ventil einen Kühlmittelstrom vom ersten Drei-Wege-Ventil kommend bedarfsweise direkt an den ersten Wärmetauscher leitet und/oder über den Umgebungswärmetauscher an den ersten Wärmetauscher leitet.A second three-way valve can be arranged fluidically between the first three-way valve and the first heat exchanger, wherein the second three-way valve directs a coolant flow coming from the first three-way valve directly to the first heat exchanger as required and/or via the ambient heat exchanger to the first heat exchanger.

Ein zweiter Ausgang des Vier-Wege-Ventils kann fluidisch mit einem dritten Drei-Wege-Ventil verbunden sein, wobei das dritte Drei-Wege-Ventil einen von dem Vier-Wege-Ventil kommenden Kühlmittelstrom bedarfsweise in Richtung der thermischen Kopplung mit der Batterie und/oder in Richtung des zweiten Drei-Wege-Ventils leitet.A second output of the four-way valve can be fluidically connected to a third three-way valve, wherein the third three-way valve directs a coolant flow coming from the four-way valve as required in the direction of the thermal coupling with the battery and/or in the direction of the second three-way valve.

Der Kühlmittelkreislauf kann zwischen dem Vier-Wege-Ventil und dem dritten Drei-Wege-Ventil thermisch mit einem elektrischen Heizelement gekoppelt sein. Ein elektrisches Heizelement kann am ersten Wärmetauscher thermisch mit dem Kühlmittelkreislauf gekoppelt sein.The coolant circuit may be thermally coupled to an electrical heating element between the four-way valve and the third three-way valve. An electrical heating element may be thermally coupled to the coolant circuit at the first heat exchanger.

Der Kühlmittelkreislauf kann ein Fünf-Wege-Ventil und ein Vier-Wege-Ventil umfassen, wobei:

  • - der erste Wärmetauscher fluidisch zwischen einem ersten Ausgang des Fünf-Wege-Ventils und einem ersten Eingang des Vier-Wege-Ventils angeordnet ist;
  • - der zweite Wärmetauscher fluidisch zwischen einem ersten Ausgang des Vier-Wege-Ventils und einem ersten Eingang des Fünf-Wege-Ventils angeordnet ist; und
  • - die thermische Kopplung mit der Batterie zwischen einem zweiten Ausgang des Fünf-Wege-Ventils und einem zweiten Eingang des Vier-Wege-Ventils angeordnet ist.
The coolant circuit may comprise a five-way valve and a four-way valve, wherein:
  • - the first heat exchanger is fluidically arranged between a first outlet of the five-way valve and a first inlet of the four-way valve;
  • - the second heat exchanger is fluidically arranged between a first outlet of the four-way valve and a first inlet of the five-way valve; and
  • - the thermal coupling with the battery is arranged between a second output of the five-way valve and a second input of the four-way valve.

Ein dritter Ausgang des Fünf-Wege-Ventils kann fluidisch mit einem Umgebungswärmetauscher verbunden sein, welcher zwischen dem Fünf-Wege-Ventil und dem ersten Wärmetauscher angeordnet ist.A third output of the five-way valve may be fluidically connected to an ambient heat exchanger arranged between the five-way valve and the first heat exchanger.

Der Kühlmittelkreislauf kann zwischen einem zweiten Ausgang des Vier-Wege-Ventils und einem zweiten Eingang des Fünf-Wege-Ventils thermisch mit einem elektrischen Heizelement gekoppelt sein.The coolant circuit can be thermally coupled to an electrical heating element between a second output of the four-way valve and a second input of the five-way valve.

Ein elektrisches Heizelement kann am ersten Wärmetauscher thermisch mit dem Kühlmittelkreislauf gekoppelt sein.An electrical heating element can be thermally coupled to the coolant circuit at the first heat exchanger.

Kurzbeschreibung der FigurenShort description of the characters

Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische und nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert. Bei der Erfindung kann ein Merkmal positiv, d. h. vorhanden, oder negativ, d. h. abwesend, ausgestaltet sein. In dieser Spezifikation ist ein negatives Merkmal als Merkmal nicht explizit erläutert, wenn nicht gemäß der Erfindung Wert darauf gelegt ist, dass es abwesend ist. D. h. die tatsächlich gemachte und nicht eine durch den Stand der Technik konstruierte Erfindung darin besteht, dieses Merkmal wegzulassen. Das Fehlen eines Merkmals (negatives Merkmal) in einem Ausführungsbeispiel zeigt, dass das Merkmal optional ist. - In den lediglich beispielhaften Figuren (Fig.) der Zeichnung zeigen:

  • 1 zeigt schematisch den Aufbau und die Funktionsweise einer Wärmepumpe gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 zeigt schematisch den Aufbau und die Funktionsweise eines Temperaturmanagement-Systems für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 3a zeigt schematisch den Aufbau und die Funktionsweise eines Temperaturmanagement-Systems für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 3b zeigt schematisch den Aufbau und die Funktionsweise eines Temperaturmanagement-Systems für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 zeigt schematisch den Aufbau und die Funktionsweise eines Temperaturmanagement-Systems für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, auf einer Kühlmittelseite;
  • 5 zeigt schematisch den Aufbau und die Funktionsweise eines Temperaturmanagement-Systems für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, auf einer Kühlmittelseite;
  • 6 zeigt schematisch den Aufbau und die Funktionsweise eines Temperaturmanagement-Systems für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 7 zeigt schematisch den Aufbau und die Funktionsweise eines Temperaturmanagement-Systems für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the attached schematic and not to scale drawing. In the invention, a feature can be designed positively, i.e. present, or negatively, i.e. absent. In this specification, a negative feature is not explicitly explained as a feature unless it is important according to the invention that it be absent. This means that the invention actually made and not one constructed by the prior art consists in omitting this feature. The absence of a feature (negative feature) in an exemplary embodiment shows that the feature is optional. - In the purely exemplary figures (Fig.) of the drawing show:
  • 1 shows schematically the structure and operation of a heat pump according to the state of the art;
  • 2 shows schematically the structure and operation of a temperature management system for a vehicle according to an embodiment of the invention;
  • 3a shows schematically the structure and operation of a temperature management system for a vehicle according to an embodiment of the invention;
  • 3b shows schematically the structure and operation of a temperature management system for a vehicle according to an embodiment of the invention;
  • 4 shows schematically the structure and operation of a temperature management system for a vehicle according to an embodiment of the invention, on a coolant side;
  • 5 shows schematically the structure and operation of a temperature management system for a vehicle according to an embodiment of the invention, on a coolant side;
  • 6 shows schematically the structure and operation of a temperature management system for a vehicle according to an embodiment of the invention;
  • 7 shows schematically the structure and operation of a temperature management system for a vehicle according to an embodiment of the invention;

BeschreibungDescription

1 zeigt schematisch den Aufbau und die Funktionsweise einer Wärmepumpe 1 gemäß dem Stand der Technik. In einem Kältemittelkreislauf 7 wird durch eine nicht dargestellte Kältemittelpumpe Kältemittel gefördert. Das Kältemittel umfasst insbesondere Propan (R290) und/oder CO2 (R744). 1 shows schematically the structure and functioning of a heat pump 1 according to the prior art. In a refrigerant circuit 7, refrigerant is pumped by a refrigerant pump (not shown). The refrigerant comprises in particular propane (R290) and/or CO2 (R744).

Dabei entzieht die Wärmepumpe 1 einer Wärmequelle 5 Wärme über einen Verdampfer 3 und gibt diese an einer Wärmesenke 6 über einen Kondensator 4 ab. Vor der Wärmeabgabe am Kondensator 4 wird zunächst noch das am Verdampfer 3 verdampfte Kältemittel durch Anhebung des Druckes über einen elektrischen Kompressor 2 auf ein höheres Temperaturniveau gebracht, um so eine höhere Wärmeabgabe zu erzielen. Anschließend wird der Druck wieder auf das Ausgangsniveau entspannt, und zwar typischerweise durch ein elektronisch geregeltes Expansionsventil 8.The heat pump 1 extracts heat from a heat source 5 via an evaporator 3 and releases it to a heat sink 6 via a condenser 4. Before the heat is released at the condenser 4, the coolant evaporated at the evaporator 3 is first evaporated by increasing the pressure brought to a higher temperature level via an electric compressor 2 in order to achieve a higher heat output. The pressure is then relaxed back to the initial level, typically by an electronically controlled expansion valve 8.

Anhand der 2 wird im folgenden schematisch der Aufbau und die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Temperaturmanagement-Systems 10 für ein Fahrzeug erläutert, in dem das Prinzip der Wärmepumpe genutzt wird. In der in 2 gezeigten Ausführungsform kann das Temperaturmanagement-System 10 sowohl einen Heizbetrieb ausführen, in welchem beispielsweise eine Passagierkabine und/oder eine Batterie 500 (siehe bspw. 4 bis 7) des Fahrzeugs beheizt werden, als auch einen Kühlbetrieb, in welchem beispielsweise die Passagierkabine oder/oder die Batterie 500 des Fahrzeugs gekühlt werden. Das Temperaturmanagement-System 10 umfasst einen Kältemittelkreislauf 200 zur Führung des Kältemittels, aufweisend einen Kompressor 210 und eine nicht dargestellte Kältemittelförderpumpe.Based on the 2 The structure and operation of a temperature management system 10 according to the invention for a vehicle is explained schematically below, in which the principle of the heat pump is used. In the 2 In the embodiment shown, the temperature management system 10 can carry out a heating operation in which, for example, a passenger cabin and/or a battery 500 (see, for example, 4 to 7 ) of the vehicle, as well as a cooling mode in which, for example, the passenger cabin and/or the battery 500 of the vehicle are cooled. The temperature management system 10 comprises a refrigerant circuit 200 for guiding the refrigerant, having a compressor 210 and a refrigerant feed pump (not shown).

Ein Kühlmittelkreislauf 100 zur Führung eines Kühlmittels ist thermisch mit der Batterie 500 des Fahrzeugs gekoppelt, die in der vorliegenden schematischen Ansicht der 2 in den Merkmalen 101 und Merkmal 101' mit weiteren nicht einzeln dargestellten Komponenten des Kühlmittelkreislaufs 100 zusammengefasst ist. Die Komponenten 101 und 101' umfassen ferner eine Kühlmittelförderpumpe sowie eines oder mehrere Ventile 130, 140, 150, 160, 170, 180 (siehe 4 und 5) zur bedarfsweisen Leitung des Kühlmittels. Mit dem Bezugszeichen 105 ist ein Leitungssystem gekennzeichnet, in welchem das Kühlmittel zwischen den einzelnen Komponenten des Kühlkreislaufs 100 gefördert wird. In ähnlicher Weise kennzeichnet das Bezugszeichen 205 ein entsprechendes Leitungssystem des Kältemittelkreislaufs 200, in welchem das Kältemittel gefördert wird.A coolant circuit 100 for guiding a coolant is thermally coupled to the battery 500 of the vehicle, which in the present schematic view of the 2 in the features 101 and feature 101' with other components of the coolant circuit 100 that are not shown individually. The components 101 and 101' further comprise a coolant feed pump and one or more valves 130, 140, 150, 160, 170, 180 (see 4 and 5 ) for supplying the coolant as required. The reference number 105 designates a line system in which the coolant is conveyed between the individual components of the cooling circuit 100. Similarly, the reference number 205 designates a corresponding line system of the refrigerant circuit 200 in which the refrigerant is conveyed.

Ein erster Wärmetauscher 300, in der gezeigten Ausführungsform ein flüssigkeitsgekühlter Kondensator („liquid cooled condenser“, LCC), ist thermisch sowohl mit dem Kältemittelkreislauf 200 als auch mit dem Kühlmittelkreislauf 100 gekoppelt. Dies bedeutet, dass Wärme zwischen dem Kältemittelkreislauf 200 und dem Kühlmittelkreislauf 100 übertragen werden kann.A first heat exchanger 300, in the embodiment shown a liquid cooled condenser (LCC), is thermally coupled to both the refrigerant circuit 200 and the coolant circuit 100. This means that heat can be transferred between the refrigerant circuit 200 and the coolant circuit 100.

Ein zweiter Wärmetauscher 400, in der gezeigten Ausführungsform ein Batteriekühler, ist thermisch sowohl mit dem Kältemittelkreislauf 200 als auch mit dem Kühlmittelkreislauf 100 gekoppelt und hinsichtlich einer Flussrichtung des Kältemittels in einem Heizbetrieb hinter dem ersten Wärmetauscher 300 und vor dem Kompressor 210 angeordnet.A second heat exchanger 400, in the embodiment shown a battery cooler, is thermally coupled to both the refrigerant circuit 200 and the coolant circuit 100 and is arranged behind the first heat exchanger 300 and before the compressor 210 with respect to a flow direction of the refrigerant in a heating mode.

Eine nicht dargestellte elektronische Steuerung ist steuerungstechnisch mit der Kühlmittelförderpumpe, der Kältemittelförderpumpe, den Ventilen des Kühlmittelkreislaufs 100, sowie den ebenfalls in 2 gezeigten Ventilen des Kältemittelkreislaufs 200 verbunden.An electronic control system (not shown) is connected to the coolant feed pump, the refrigerant feed pump, the valves of the coolant circuit 100, as well as the 2 shown valves of the refrigerant circuit 200.

Als Wärmequellen der Wärmepumpe können eine Fahrzeugumgebung oder auch Abwärme des elektrischen Antriebsstranges des Fahrzeugs dienen. Zur Nutzung der Abwärme des elektrischen Antriebsstranges beispielsweise aus eAchse 112 und Batterie 500, die in den Komponenten 101 und 101' zusammengefasst sind, wird der zweite Wärmetauscher 300, im vorliegenden Fall also der Batteriekühler, verwendet.The heat pump's heat sources can be the vehicle's surroundings or waste heat from the vehicle's electric drive train. The second heat exchanger 300, in this case the battery cooler, is used to utilize the waste heat from the electric drive train, for example from the e-axle 112 and battery 500, which are combined in the components 101 and 101'.

Zur Nutzung der Wärme aus der Umgebung bedarf es eines Umgebungswärmetauschers im Kältemittelkreislauf 200 oder eines Wärmetauschers zum Kühlmittelkreislauf 100, welcher wiederum selbst mit einem Umgebungswärmetauscher 110 verbunden ist. Letzterer kann beispielsweise ein Radiator sein, welcher üblicherweise zur Wärmeabfuhr des elektrischen Antriebsstranges an die Umgebung dient. Ein Umgebungswärmetauscher 110 ist in 2 in den Komponenten 101 und 101' zusammengefasst und ist in den 4 und 5 als Bestandteil des Kühlmittelkreislaufs 100 dargestellt.To use the heat from the environment, an ambient heat exchanger is required in the coolant circuit 200 or a heat exchanger to the coolant circuit 100, which in turn is itself connected to an ambient heat exchanger 110. The latter can be, for example, a radiator, which is usually used to dissipate heat from the electric drive train to the environment. An ambient heat exchanger 110 is in 2 in the components 101 and 101' and is in the 4 and 5 as part of the coolant circuit 100.

Um im Falle des Kabinenkühlens einen Umgebungswärmetauscher im Kältemittelkreislauf 200 komplett einsparen zu können, muss nicht nur die Wärmeaufnahme, sondern auch die Wärmeabgabe von Kältemittel in Kühlmittel mit anschließendem Übertrag auf die Umgebung möglich sein.In order to be able to completely eliminate an ambient heat exchanger in the refrigerant circuit 200 in the case of cabin cooling, not only the heat absorption but also the heat release from refrigerant to coolant with subsequent transfer to the environment must be possible.

Dazu dient in der Ausführungsform der 2 der erste Wärmetauscher 300 in der Form des flüssigkeitsgekühlten Kondensators, welcher einen Fluid-Pfad zum Umgebungswärmetauscher 110 (siehe 4 und 5) aufweist. Der erste Wärmetauscher 300 ist hinsichtlich einer Flussrichtung des Kältemittels hinter dem elektrischen Kompressor 210 angeordnet, um so die Wärme an das Kühlmittel auf einem höheren Temperaturniveau abzugeben. Im Kühlmittelkreislauf 200 kann er je nach Präferenz und Auslegung sowohl vor als auch nach der Antriebseinheit angeordnet werden.This is done in the embodiment of the 2 the first heat exchanger 300 in the form of the liquid-cooled condenser, which has a fluid path to the ambient heat exchanger 110 (see 4 and 5 ). The first heat exchanger 300 is arranged behind the electric compressor 210 with respect to a flow direction of the coolant in order to release the heat to the coolant at a higher temperature level. In the coolant circuit 200, it can be arranged either before or after the drive unit, depending on preference and design.

Weitere Komponenten des Kältemittelkreislaufs der in 2 dargestellten Ausführungsform umfassen einen Akkumulator 270, der als Zwischentank für das Kältemittel dient, ein elektronisch geregeltes Expansionsventil 220 zur Entspannung des Kältemittels nach einem für die Beheizung der Passagierkabine im Heizbetrieb verwendeten Kondensator 240, und einen Verdunster 230, der in einem Passagierkabinen-Kühlbetrieb der Wärmepumpe hinter dem ersten Wärmetauscher 300 angeordnet ist.Other components of the refrigerant circuit in 2 illustrated embodiment comprise an accumulator 270, which serves as an intermediate tank for the refrigerant, an electronically controlled expansion valve 220 for expanding the refrigerant after a condenser 240 used for heating the passenger cabin in heating mode, and an evaporator 230, which in a passenger cabin cooling mode of the heat pump behind the first heat exchanger 300.

Ein Absperrventil 260 sowie zwei elektronisch regelbare Drei-Wege-Ventile 250, 251 dienen dazu, das Kältemittel bedarfsweise zu dem Verdunster 230, dem Kondensator 240, und/oder zu dem ersten Wärmetauscher 300 zu leiten.A shut-off valve 260 and two electronically controllable three-way valves 250, 251 serve to direct the refrigerant to the evaporator 230, the condenser 240, and/or to the first heat exchanger 300 as required.

Der erste Wärmetauscher 300 kann dafür verwendet werden, um über die Wärmepumpenfunktionalität Wärme in den Kühlmittelkreislauf 100 einzubringen und dadurch die Batterie aufzuheizen, beispielsweise zur Vorkonditionierung für ein Gleichstrom-Laden an einer Schnelladesäule oder aus Leistungs- und Lebensdauergründen bei kalter Batteriezelltemperatur. Sofern die Wärme aus dem Kältemittelkreislauf 200 über den ersten Wärmetauscher 300 abgegeben werden soll, wird der Pfad zum Kondensator 240 über das 3-Wege-Ventil 251 gesperrt.The first heat exchanger 300 can be used to introduce heat into the coolant circuit 100 via the heat pump functionality and thereby heat up the battery, for example for preconditioning for direct current charging at a rapid charging station or for performance and service life reasons at cold battery cell temperatures. If the heat from the coolant circuit 200 is to be released via the first heat exchanger 300, the path to the condenser 240 is blocked via the 3-way valve 251.

Es wurde eingangs bereits auf das Problem hingewiesen, dass die Wärmepumpe normalerweise nur bis zu dem Temperaturbereich betrieben werden kann, bei dem gerade noch der Verdampfungspunkt des verwendeten Kältemittels eingestellt werden kann (z.B. -5 bis -10°C).The problem was already mentioned at the beginning that the heat pump can normally only be operated up to the temperature range at which the evaporation point of the refrigerant used can just be set (e.g. -5 to -10°C).

Um die Effizienz der Wärmepumpenfunktionalität zu steigern und das Problem der Limitierung durch den Verdampfungspunkt des Kältemittels zu umgehen, wird zur Steigerung des Temperaturniveaus die Ausgangsheizleistung des Kompressors erfindungsgemäß zunächst zu seinem Eingang zurückgeführt, bevor sie dann bei ausreichender Heizleistung an den gewünschten Wärmesenken abgegeben wird.In order to increase the efficiency of the heat pump functionality and to avoid the problem of limitations caused by the evaporation point of the refrigerant, the output heating power of the compressor is initially fed back to its input to increase the temperature level before it is then released to the desired heat sink when the heating power is sufficient.

Dies geschieht durch einen Dreiecksprozess auf der Kühlmittelseite, der im Folgenden unter Bezug auf die 3 bis 5 näher erläutert wird. Der Kühlmittel-Dreiecksprozess kann dabei umgesetzt werden, ohne dass zusätzliche Ventile auf der Kältemittelseite notwendig werden.This is done by a triangular process on the coolant side, which is described below with reference to the 3 to 5 is explained in more detail. The coolant triangle process can be implemented without the need for additional valves on the refrigerant side.

3a zeigt eine schematische Darstellung des Kühlmittelkreislaufs 100 sowie des Kältemittelkreislaufs 200 im Heizbetrieb, das heißt zur Erfüllung einer Heizanforderung, beispielsweise zum Heizen der Passagierkabine des Fahrzeugs. Die Bezugszeichen entsprechen den in 2 verwendeten Bezugszeichen. 3a shows a schematic representation of the coolant circuit 100 and the refrigerant circuit 200 in heating mode, that is to meet a heating requirement, for example to heat the passenger cabin of the vehicle. The reference numerals correspond to those in 2 reference symbols used.

Ähnlich zu der Bezugsziffern 101, 101' des Kühlmittelkreislaufs 100 repräsentieren die Bezugszeichen 201, 201', und 201" in der 3a je nach Ausführungsform einige oder alle der gegenüber 2 nicht dargestellten Komponenten des Kältemittelkreislaufs 200.Similar to the reference numerals 101, 101' of the coolant circuit 100, the reference numerals 201, 201', and 201" in the 3a Depending on the design, some or all of the opposite 2 components of the refrigerant circuit 200 not shown.

Wie in 2 ist auch in 3a zu erkennen, dass an dem ersten Wärmetauscher 300 und dem zweiten Wärmetauscher 400 Wärme zwischen dem Kältemittelkreislauf 200 und dem Kühlmittelkreislauf 100 übertragen werden kann. Zur Steigerung der Heizleistung nach dem Kompressor 210 findet erfindungsgemäß eine im Kreislauf kontinuierliche Anhebung des Temperaturniveaus statt, die sich dabei über den Kühlmittelkreislauf 100 erstreckt.As in 2 is also in 3a It can be seen that heat can be transferred between the refrigerant circuit 200 and the coolant circuit 100 at the first heat exchanger 300 and the second heat exchanger 400. In order to increase the heating output after the compressor 210, according to the invention the temperature level is continuously increased in the circuit, which extends over the coolant circuit 100.

Die Verbindung von erstem 300 und zweitem Wärmetauscher 400 in dem gemeinsamen, über die Kühlmittelpumpe angetriebenen Kühlmittelkreislauf 100 erlaubt es, dass der erste Wärmetauscher 300 die Wärme aus dem Kältemittelkreislauf 200 nach dem Kompressor 210 aufnimmt und der zweite Wärmetauscher 400 die Wärme wieder an den Kältemittelkreislauf 200 vor Eingang des Kompressors 210 überträgt. Es ist dies ein Dreiecksprozess mit der Zurückführung der Heizleistung, die in der 5 durch die Pfeile 500 dargestellt ist, am Ausgang des Kompressors 210 über eine Umleitung über den Kühlmittelkreislauf 100 wieder hin zum Eingang des Kompressors 210, um dadurch ein schnelleres Aufheizverhalten zu begünstigen.The connection of the first 300 and second heat exchanger 400 in the common coolant circuit 100 driven by the coolant pump allows the first heat exchanger 300 to absorb the heat from the coolant circuit 200 after the compressor 210 and the second heat exchanger 400 to transfer the heat back to the coolant circuit 200 before the inlet of the compressor 210. This is a triangular process with the return of the heating power, which in the 5 represented by the arrows 500, at the outlet of the compressor 210 via a diversion via the coolant circuit 100 back to the inlet of the compressor 210 in order to promote a faster heating behavior.

Dabei ist es möglich, den Kühlmittel-Dreiecksprozess mit weiteren Wärmequellen im selben Kühlmittelkreislauf 100 auszuführen, wie z.B. mit dem Umgebungswärmetauscher 110 und einem Bypassventil zur möglichen Nutzung von zusätzlicher Umgebungswärme, sowie der eventuellen Einbindung der Abwärme der Antriebseinheit oder anderen kühlmittelgekühlten Komponenten.It is possible to carry out the coolant triangulation process with additional heat sources in the same coolant circuit 100, such as with the ambient heat exchanger 110 and a bypass valve for the possible use of additional ambient heat, as well as the possible integration of the waste heat of the drive unit or other coolant-cooled components.

3b, welche dieselben Bezugszeichen verwendet wie 3a, zeigt eine beispielhafte Umsetzung des in Bezug auf 3a geschilderten Prinzips. Der Kühlmittelkreislauf 100 ist in 3b auf der rechten Seite abgebildet, der Kältemittelkreislauf 200 auf der linken. Im Unterschied zu 3a verläuft in 3b im Heizbetrieb eine Flussrichtung auf Kühlmittelseite vom zweiten Wärmetauscher 400 zum ersten Wärmetauscher. Der erste 300 und der zweite Wärmetauscher 400 sind zum Austausch von Wärme zwischen dem Kühlmittelkreislauf 100 und dem Kältemittelkreislauf 200 in die beiden Kreisläufe eingebunden. Darüber hinaus weist der Kühlmittelkreislauf 100 eine erste Wärmesenke 106 auf, beispielsweise die Fahrzeugbatterie 500 oder ein für die Beheizung der Passagierkabine im Heizbetrieb verwendeter Kondensator. 3b , which uses the same reference numerals as 3a , shows an exemplary implementation of the 3a The coolant circuit 100 is in 3b on the right, the refrigerant circuit 200 on the left. In contrast to 3a runs in 3b in heating mode, a flow direction on the coolant side from the second heat exchanger 400 to the first heat exchanger. The first 300 and the second heat exchanger 400 are integrated into the two circuits for the exchange of heat between the coolant circuit 100 and the refrigerant circuit 200. In addition, the coolant circuit 100 has a first heat sink 106, for example the vehicle battery 500 or a capacitor used for heating the passenger cabin in heating mode.

Ferner sind potentiell mehrere Wärmequellen an den durch 108, 108', und 108" gekennzeichneten Stellen in den Kühlmittelkreislauf 100 eingebunden, beispielsweise in Form eines Umgebungswärmetauschers oder als Abwärme aus einem Fahrzeugantrieb (eAchse 112). Wie in der 3b gezeigt, kann eine Wärmequelle 108 zwischen dem zweiten Wärmetauscher 400 und dem ersten Wärmetauscher angeordnet sein, eine weitere Wärmequelle 108' kann hinter dem ersten Wärmetauscher angeordnet sein, und eine dritte Wärmequelle 108" direkt vor dem zweiten Wärmetauscher 400.Furthermore, several heat sources are potentially integrated into the coolant circuit 100 at the locations marked by 108, 108', and 108", for example in the form of an ambient heat exchanger or as waste heat from a vehicle drive (e-axis 112). As in the 3b As shown, a heat source 108 can be between the second heat exchanger 400 and the first heat exchanger, a further heat source 108' can be arranged behind the first heat exchanger, and a third heat source 108" directly in front of the second heat exchanger 400.

Um nun ein schnelleres Aufheizen auf Kühlmittelseite zu unterstützen, weist der Kühlmittelkreislauf 100 in der gezeigten Ausführungsform ein Drei-Wege-Ventil 107 mit einem Eingang und zwei Ausgängen auf, welches in Bezug auf die Flussrichtung des Kühlmittels hinter dem ersten Wärmetauscher 300 und vor der Wärmesenke 106 angeordnet ist. Ein erster Ausgang des Drei-Wege-Ventils 107 ist dabei mit der Wärmesenke 106 verbunden, während ein zweiter Ausgang den Kältekreislauf 100 bei Bedarf so kurzschließt, dass die Wärmesenke 106 umgangen wird („bypass“). Das bedarfsweise Kurzschließen oder, in anderen Worten, Einbinden beziehungsweise Umgehen der Wärmesenke 106 erlaubt es, dass auf Kühlmittelseite während der Aufheizphase keine Wärme beziehungsweise, bei Durchleiten nur eines Teils des Kühlmittels zur Wärmesenke 106, lediglich eine akzeptable Wärmemenge an die Wärmesenke 106 abgegeben wird, während eine ausreichend große Wärmemenge für den Kühlmittel-Dreiecksprozess zur Verfügung steht.In order to support faster heating on the coolant side, the coolant circuit 100 in the embodiment shown has a three-way valve 107 with one inlet and two outlets, which is arranged behind the first heat exchanger 300 and in front of the heat sink 106 in relation to the flow direction of the coolant. A first outlet of the three-way valve 107 is connected to the heat sink 106, while a second outlet short-circuits the refrigeration circuit 100 if necessary so that the heat sink 106 is bypassed. The short-circuiting or, in other words, integration or bypassing of the heat sink 106 as required allows no heat to be released to the heat sink 106 on the coolant side during the heating phase or, if only a portion of the coolant is passed through to the heat sink 106, only an acceptable amount of heat to be released to the heat sink 106, while a sufficiently large amount of heat is available for the coolant triangulation process.

In ähnlicher Weise ist ein Drei-Wege-Ventil 207 im Kältemittelkreislauf 200 so angeordnet, dass es eine im Kältemittelkreislauf 200 eingebundene Wärmesenke 206 bedarfsweise ganz oder teilweise überbrückt werden kann. Dabei ist das Drei-Wege-Ventil 206 bezogen auf die Flussrichtung des Kältemittels hinter dem Kompressor 210 und vor dem ersten Wärmetauscher 300 angeordnet. Durch entsprechende Ansteuerung des Drei-Wege-Ventils 207 kann der Kältemittelstrom unter Ausschluss der Wärmesenke 206 vom Kompressor 210 zum ersten Wärmetauscher 300 und weiter zum zweiten Wärmetauscher 400 geleitet werden, oder vom Kompressor 210 über die Wärmesenke 206 weiter zum zweiten Wärmetauscher 400. Um ein schnelles Aufheizen des Kältemittelkreises zu unterstützen, kann somit die Wärmesenke 206 bedarfsweise ganz oder teilweise umgangen werden.In a similar way, a three-way valve 207 is arranged in the refrigerant circuit 200 in such a way that a heat sink 206 integrated in the refrigerant circuit 200 can be completely or partially bypassed as required. The three-way valve 206 is arranged behind the compressor 210 and before the first heat exchanger 300 in relation to the flow direction of the refrigerant. By appropriately controlling the three-way valve 207, the refrigerant flow can be directed from the compressor 210 to the first heat exchanger 300 and further to the second heat exchanger 400, excluding the heat sink 206, or from the compressor 210 via the heat sink 206 to the second heat exchanger 400. In order to support rapid heating of the refrigerant circuit, the heat sink 206 can thus be completely or partially bypassed as required.

Im Allgemeinen sei angemerkt, dass das in Figure 3b dargestellte Drei-Wege Ventil nur ein mögliches Ausführungsbeispiel ist. Generell kann eine Ventilvorrichtung verwendet werden, die es ermöglicht, eine Aufteilung des Massenstroms ganz oder teilweise vorzunehmen, so dass eine Aufteilung der vorhandenen Wärmeleistung auf die gewünschten Wärmesenken ermöglicht wird und eine entsprechende Regelung möglich ist. Beispielsweise kann auch ein proportortional ansteuerbares 4-Wege Ventil zum Aufsplitten des Massenstroms oder die Funktionalität eines 3-Wege Ventils durch zwei 2-Wege Ventile realisiert werden.In general, it should be noted that the three-way valve shown in Figure 3b is only one possible embodiment. In general, a valve device can be used that allows the mass flow to be divided in whole or in part, so that the available heat output can be divided between the desired heat sinks and corresponding control is possible. For example, a proportionally controllable 4-way valve can be used to split the mass flow or the functionality of a 3-way valve can be implemented using two 2-way valves.

Die 4 und 5 zeigen zwei alternative Ausführungsformen des Kühlmittelkreislaufs 100, wie er zur Nutzung des soeben geschilderten Kühlmittel-Dreiecksprozesses eingesetzt werden kann.The 4 and 5 show two alternative embodiments of the coolant circuit 100 as it can be used to utilize the coolant triangulation process just described.

In der in 4 gezeigten Ausführungsform umfasst der Kühlmittelkreislauf 100 ein Vier-Wege-Ventil 130, welches bedarfsweise durch die Steuerung geregelt werden kann und zwei Eingänge 131, 132 und zwei Ausgänge 133, 134 aufweist.In the 4 In the embodiment shown, the coolant circuit 100 comprises a four-way valve 130, which can be regulated by the controller as required and has two inlets 131, 132 and two outlets 133, 134.

Hierbei ist ein erster Eingang 131 fluidisch mit dem ersten Wärmetauscher 300 verbunden und ein erster Ausgang 133 mit dem zweiten Wärmetauscher 400. Ein zweiter Eingang 132 nimmt einen Kühlmittelstrom aus Richtung der thermischen Kopplung mit der Batterie 500 auf. Der zweite Wärmetauscher 400 ist fluidisch zwischen dem Vier-Wege-Ventil 130 und einem ersten Drei-Wege-Ventil 140 angeordnet, wobei das erste Drei-Wege-Ventil 140 einen Kühlmittelstrom bedarfsweise in Richtung der thermischen Kopplung mit der Batterie 500 und/oder in Richtung des ersten Wärmetauschers 300 leitet. Ein zweites Drei-Wege-Ventil 150 ist fluidisch zwischen dem ersten Drei-Wege-Ventil 140 und dem ersten Wärmetauscher 300 angeordnet, wobei das zweite Drei-Wege-Ventil 150 einen Kühlmittelstrom vom ersten Drei-Wege-Ventil 140 kommend bedarfsweise direkt an den ersten Wärmetauscher 300 leitet und/oder über den Umgebungswärmetauscher 110 unter Aufnahme von Wärme aus der Umgebung an den ersten Wärmetauscher 300 leitet. Dabei wird das zweite Drei-Wege-Ventil 150 zumindest teilweise in Abhängigkeit von einer Außentemperatur des Fahrzeugs gesteuert, die beispielsweise über einen Außentemperatursensor ermittelt werden kann.Here, a first inlet 131 is fluidically connected to the first heat exchanger 300 and a first outlet 133 to the second heat exchanger 400. A second inlet 132 receives a coolant flow from the direction of the thermal coupling with the battery 500. The second heat exchanger 400 is fluidically arranged between the four-way valve 130 and a first three-way valve 140, wherein the first three-way valve 140 directs a coolant flow as required in the direction of the thermal coupling with the battery 500 and/or in the direction of the first heat exchanger 300. A second three-way valve 150 is fluidically arranged between the first three-way valve 140 and the first heat exchanger 300, wherein the second three-way valve 150 directs a coolant flow coming from the first three-way valve 140 directly to the first heat exchanger 300 as required and/or via the ambient heat exchanger 110 to the first heat exchanger 300 while absorbing heat from the environment. The second three-way valve 150 is controlled at least partially as a function of an outside temperature of the vehicle, which can be determined, for example, via an outside temperature sensor.

Ein zweiter Ausgang des Vier-Wege-Ventils 130 ist fluidisch mit einem dritten Drei-Wege-Ventil 160 verbunden, wobei das dritte Drei-Wege-Ventil 160 einen von dem Vier-Wege-Ventil 130 kommenden Kühlmittelstrom bedarfsweise in Richtung der thermischen Kopplung mit der Batterie 500 und/oder in Richtung des zweiten Drei-Wege-Ventils 150 leitet.A second output of the four-way valve 130 is fluidically connected to a third three-way valve 160, wherein the third three-way valve 160 directs a coolant flow coming from the four-way valve 130 as needed in the direction of the thermal coupling with the battery 500 and/or in the direction of the second three-way valve 150.

In der in 4 gezeigten Ausführungsform sind das erste Vier-Wege-Ventil 130, das erste Drei-Wege-Ventil 140, das zweite Drei-Wege-Ventil 150, sowie das dritte Drei-Wege-Ventil 160 elektronisch von der Steuerung des Temperaturmanagement-Systems 10 gesteuert.In the 4 In the embodiment shown, the first four-way valve 130, the first three-way valve 140, the second three-way valve 150, and the third three-way valve 160 are electronically controlled by the control of the temperature management system 10.

Zur Steigerung der Heizleistung kann ein elektrisches Heizelement am ersten Wärmetauscher 300 thermisch mit dem Kühlmittelkreislauf 100 gekoppelt sein, oder das elektrische Heizelement 120 kann, wie in 4 dargestellt, zwischen dem Vier-Wege-Ventil 130 und dem dritten Drei-Wege-Ventil 160 thermisch mit dem Kühlmittelkreislauf 100 gekoppelt sein.To increase the heating power, an electrical heating element on the first heat exchanger 300 can be thermally coupled to the coolant circuit 100, or the electrical heating element 120 can, as in 4 shown between the Four-way valve 130 and the third three-way valve 160 are thermally coupled to the coolant circuit 100.

Vorteile dieses Ansatzes können je nach Betrachtungsweise in einer relativen Kosteneinsparung oder einer gesteigerten Funktionalität gesehen werden, mit der sich beispielsweise die Antwortzeit bei der Anforderung zum Kabinenheizen verbessern lässt. Der Prozess begünstigt die Unabhängigkeit des Wärmepumpenbetriebs vom Verdampfungspunkt des Kältemittels und trägt damit ebenso zur Energieeffizienz des Fahrzeugs bei, da der Betrieb einer Wärmepumpe üblicherweise energetisch effizienter als der Betrieb von elektrischen Heizelementen ist. Eine gesteigerte Energieeffizienz trägt somit zur Maximierung der Fahrreichweite bei.Depending on how you look at it, the advantages of this approach can be seen in relative cost savings or increased functionality, which can, for example, improve the response time when a cabin is heated. The process makes heat pump operation independent of the evaporation point of the coolant and thus also contributes to the energy efficiency of the vehicle, since the operation of a heat pump is usually more energy efficient than the operation of electrical heating elements. Increased energy efficiency therefore helps to maximize the driving range.

Alternativ oder zusätzlich wäre es auch denkbar, dass der Kühlmittel-Dreiecksprozess gleichzeitig mit einem Kältemittel-Dreiecksprozess verwendet wird, bei dem auf Seite des Kältemittelkreislaufs 200 durch entsprechende Anordnung zusätzlicher Ventile Kältemittel vom Ausgang des Kompressors 210 direkt zurück zum Kompressoreingang gefördert wird, um durch diesen Kurzschluss das Temperaturniveau anzuheben.Alternatively or additionally, it would also be conceivable for the coolant triangle process to be used simultaneously with a refrigerant triangle process, in which, on the side of the refrigerant circuit 200, refrigerant is pumped from the outlet of the compressor 210 directly back to the compressor inlet by means of a corresponding arrangement of additional valves in order to raise the temperature level by means of this short circuit.

Aus der Kombination des Kältemittel-Dreiecksprozesses und des Kühlmittel-Dreiecksprozess kann sich somit eine noch weiter verbesserte Heizleistung ergeben. Durch die verbesserte Verfügbarkeit der Wärmepumpe bei Tiefsttemperaturen sowie einer gesteigerten Heizleistung lassen sich bei geeigneter Dimensionierung des Kompressors ebenso weitere elektrische PTC-Heizer einsparen.The combination of the refrigerant triangle process and the coolant triangle process can therefore result in an even further improved heating performance. The improved availability of the heat pump at extremely low temperatures and increased heating performance also mean that additional electrical PTC heaters can be saved if the compressor is suitably dimensioned.

5 zeigt einen Teil einer weiteren Ausführungsform des Temperaturmanagement-Systems 10, wobei anstelle des Vier-Wege-Ventils und der Drei-Wege-Ventile 140, 150, 160 ein Fünf-Wege-Ventil 170 und ein Vier-Wege-Ventil 180 verwendet werden. Das Vier-Wege-Ventil 170 sowie das Fünf-Wege-Ventil 180 sind elektronisch von der Steuerung des Temperaturmanagement-Systems 10 gesteuert. 5 shows a part of another embodiment of the temperature management system 10, wherein a five-way valve 170 and a four-way valve 180 are used instead of the four-way valve and the three-way valves 140, 150, 160. The four-way valve 170 and the five-way valve 180 are electronically controlled by the control of the temperature management system 10.

Dabei ist, wie in 5 erkennbar, der erste Wärmetauscher 300 fluidisch zwischen einem ersten Ausgang 173 des Fünf-Wege-Ventils 170 und einem ersten Eingang 181 des Vier-Wege-Ventils 180 angeordnet. Der zweite Wärmetauscher 400 ist fluidisch zwischen einem ersten Ausgang 183 des Vier-Wege-Ventils 180 und einem ersten Eingang 171 des Fünf-Wege-Ventils 170 angeordnet. Die thermische Kopplung mit der Batterie 500 ist fluidisch zwischen einem zweiten Ausgang 174 des Fünf-Wege-Ventils 170 und einem zweiten Eingang 182 des Vier-Wege-Ventils 180 angeordnet.As in 5 recognizable, the first heat exchanger 300 is arranged fluidically between a first outlet 173 of the five-way valve 170 and a first inlet 181 of the four-way valve 180. The second heat exchanger 400 is arranged fluidically between a first outlet 183 of the four-way valve 180 and a first inlet 171 of the five-way valve 170. The thermal coupling with the battery 500 is arranged fluidically between a second outlet 174 of the five-way valve 170 and a second inlet 182 of the four-way valve 180.

Ein dritter Ausgang des Fünf-Wege-Ventils 170 ist fluidisch mit dem Umgebungswärmetauscher 120 verbunden, welcher zwischen dem Fünf-Wege-Ventil 180 und dem ersten Wärmetauscher 300 angeordnet ist. Der Kühlmittelkreislauf 100 kann wie in 5 dargestellt zwischen einem zweiten Ausgang 184 des Vier-Wege-Ventils 180 und einem zweiten Eingang 172 des Fünf-Wege-Ventils 170 thermisch mit einem elektrischen Heizelement 120 gekoppelt sein. Alternativ dazu kann ein elektrisches Heizelement am ersten Wärmetauscher 300 thermisch mit dem Kühlmittelkreislauf 100 gekoppelt sein.A third outlet of the five-way valve 170 is fluidically connected to the ambient heat exchanger 120, which is arranged between the five-way valve 180 and the first heat exchanger 300. The coolant circuit 100 can be designed as in 5 shown between a second output 184 of the four-way valve 180 and a second input 172 of the five-way valve 170, thermally coupled to an electrical heating element 120. Alternatively, an electrical heating element on the first heat exchanger 300 may be thermally coupled to the coolant circuit 100.

Ein erfindungsgemäßes Temperaturmanagement-Verfahren umfasst in beiden in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen die folgenden Schritte:

  • S1. Komprimieren des Kältemittels in dem Kompressor 210 unter Anheben eines Temperaturniveaus des Kältemittels;
  • S2. fördern des Kältemittels im Kältemittelkreislauf 200 vom Kompressor 210 über zumindest den ersten Wärmetauscher 300 und den zweiten Wärmetauscher 400 zurück zum Kompressor 210;
  • S3. fördern des Kühlmittels zumindest vom ersten Wärmetauscher 300 zum zweiten Wärmetauscher 400 und zurück zum ersten Wärmetauscher 300;
  • S4. wobei im Heizbetrieb Wärme aus dem Kältemittel am ersten Wärmetauscher 300 an das Kühlmittel übertragen wird und Wärme aus dem Kühlmittel am zweiten Wärmetauscher 400 an das Kältemittel übertragen wird.
A temperature management method according to the invention comprises in both the 4 and 5 shown embodiments the following steps:
  • S1. Compressing the refrigerant in the compressor 210 while raising a temperature level of the refrigerant;
  • S2. conveying the refrigerant in the refrigerant circuit 200 from the compressor 210 via at least the first heat exchanger 300 and the second heat exchanger 400 back to the compressor 210;
  • S3. conveying the coolant at least from the first heat exchanger 300 to the second heat exchanger 400 and back to the first heat exchanger 300;
  • S4. wherein in heating operation heat from the refrigerant is transferred to the coolant at the first heat exchanger 300 and heat from the coolant is transferred to the refrigerant at the second heat exchanger 400.

Wie bereits weiter oben angemerkt, dienen die arabischen Ziffern in der Bezeichnung der Verfahrensschritte „S1“ bis „S4“ lediglich der Identifizierung der einzelnen Schritte, es soll hierdurch keine Reihenfolge der Verfahrensschritte festgelegt werden. So ist es möglich, dass beispielsweise der Schritt S3 vor dem Schritt S1 ausgeführt wird. Insbesondere können einige oder mehrere der Schritte S1 bis S4 auch parallel oder wiederholt in einer Schleife durchgeführt werden.As already noted above, the Arabic numerals in the designation of the process steps "S1" to "S4" serve only to identify the individual steps; they are not intended to specify a sequence of the process steps. For example, it is possible that step S3 is carried out before step S1. In particular, some or more of the steps S1 to S4 can also be carried out in parallel or repeatedly in a loop.

Die im Kühlmittel vorhandene Wärme wird über den zweiten Wärmetauscher 400 an das Kältemittel übertragen und dabei nicht beziehungsweise nicht vollständig an eine anderweitige Wärmesenke, beispielsweise die Batterie 500, abgegeben. Die Kühlmitteltemperatur am Auslass des zweiten Wärmetauschers 400 sinkt dabei unter Berücksichtigung des thermischen Widerstandes in Richtung des Temperaturniveaus des Kältemittels ab. Sofern der Verdampfungspunkt des Kältemittels und dadurch die abgesenkte Kühlmitteltemperatur unterhalb der Umgebungstemperatur liegt, kann das Kühlmittel über das zweite Drei-Wege-Ventil 150 zum Umgebungswärmetauscher 110 umgeleitet werden, um darüber zusätzliche Umgebungswärme zu entnehmen. Falls die Umgebung zu kalt ist, kann der Umgebungswärmetauscher 110 über das zweite Drei-Wege-Ventil 150 auch überbrückt werden. Die über den Kompressor 210 gesteigerte Wärmeleistung wird über den ersten Wärmetauscher 300 in das Kühlmittel eingebracht und dabei nicht beziehungsweise nicht vollständig an eine anderweitige Wärmesenke, beispielsweise den Kondensator 240, an die Passagierkabine abgegeben. Dieser Kreislauf kann so lange fortgeführt werden, bis eine Temperatur des Kältemittels an einem Ausgang des Kompressors 210 einen vorbestimmten Wert erreicht, der es erlaubt, die Heizleistung an die gewünschte Wärmesenke abzugeben. The heat present in the coolant is transferred to the coolant via the second heat exchanger 400 and is not or not completely transferred to another heat sink, for example the battery 500. The coolant temperature at the outlet of the second heat exchanger 400 drops in the direction of the temperature level of the coolant, taking into account the thermal resistance. If the evaporation point of the coolant and thus the reduced coolant temperature are below the ambient temperature, the coolant can be diverted to the ambient heat exchanger 110 via the second three-way valve 150 in order to extract additional ambient heat. If the environment is too cold, the ambient heat exchanger 110 can also be bypassed via the second three-way valve 150. The heat output increased via the compressor 210 is introduced into the coolant via the first heat exchanger 300 and is not or not completely released to another heat sink, for example the condenser 240, in the passenger cabin. This cycle can be continued until a temperature of the coolant at an outlet of the compressor 210 reaches a predetermined value that allows the heating output to be released to the desired heat sink.

Alternativ zu den offenbarten Topologien können auch weitere Topologie-Ausprägungen und -Verschaltungen existieren, welche ebenso den vorstehend beschriebenen Kühlmitteldreiecksprozess ermöglichen. Ausführungsformen der Erfindung umfassen beispielsweise Topologien des Kühlmittelkreislaufs, in welchen anstelle der in den 4 und 5 gezeigten Lösungen, d.h. anstelle eines Vier-Wege-Ventils und dreier Drei-Wege-Ventile beziehungsweise eines Fünf-Wege-Ventils und eines Vier-Wege-Ventils, zwei Vier-Wege-Ventile und ein Drei-Wege-Ventil eingesetzt werden (siehe hierzu die weiter unten in Bezug auf 6 beschriebene Ausführungsform), oder drei Drei-Wege-Ventile und ein Vier-Wege-Ventil. Ebenfalls ist in einigen Ausführungsformen vorgesehen, fünf Drei-Wege-Ventile im Kühlmittelkreislauf zu verwenden. Generell sei angemerkt, dass eine Verwendung von höher integrierter Mehrwege-Ventile und diverse Kombinationen von Ventilen möglich ist.As an alternative to the topologies disclosed, other topology variants and interconnections may also exist, which also enable the coolant triangle process described above. Embodiments of the invention include, for example, topologies of the coolant circuit in which, instead of the 4 and 5 solutions shown, ie instead of one four-way valve and three three-way valves or one five-way valve and one four-way valve, two four-way valves and one three-way valve are used (see the solutions below with regard to 6 described embodiment), or three three-way valves and one four-way valve. Some embodiments also provide for the use of five three-way valves in the coolant circuit. In general, it should be noted that the use of more highly integrated multi-way valves and various combinations of valves is possible.

Zur weiteren Steigerung des Heizpotentials kann ebenfalls die Abwärme der Antriebseinheit des Fahrzeugs eingebunden werden, wobei die Einbindung je nach Präferenz und Auslegung vor oder nach dem ersten Wärmetauscher 300 angeordnet werden kann. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn sich über einen bewussten ineffizienten Betrieb der eAchse (in der Zusammenfassung als Inverter, eMaschine und Getriebe) eine gezielte Abwärmeproduktion einstellen lässt (auch: „wasteheat generation“). Neben der Antriebseinheit können je nach Verfügbarkeit von anderen Wärmequellen diese ebenso in die thermische Topologie eingebunden werden, sodass sie den Kühlmittel-Dreiecksprozess begünstigen.To further increase the heating potential, the waste heat from the vehicle's drive unit can also be integrated, whereby the integration can be arranged before or after the first heat exchanger 300 depending on preference and design. This is particularly useful if a targeted waste heat production can be set via a deliberate inefficient operation of the e-axle (in the summary as inverter, e-machine and transmission) (also: "waste heat generation"). In addition to the drive unit, depending on the availability of other heat sources, these can also be integrated into the thermal topology so that they promote the coolant triangulation process.

Anhand der 6 und 7 werden nun weitere Implementierungen eines erfindungsgemäßen Temperaturmanagement-Systems 10 und eines Verfahrens für das Temperaturmanagement vorgestellt. Dabei werden für identische Merkmale die in 2 verwendeten Bezugszeichen verwendet.Based on the 6 and 7 Further implementations of a temperature management system 10 according to the invention and of a method for temperature management are now presented. For identical features, the 2 used reference symbols are used.

In dem in 6 gezeigten Temperaturmanagement-System 10 kann der oben beschriebene Kühlmittel-Dreiecksprozess im Zusammenhang mit einer Wärmepumpe zur Beheizung der Passagierkabine betrieben werden. Zur Heizung der Passagierkabine ist dazu wie auch in dem in 2 gezeigten System der Kondensator 240 angeordnet. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Ausführungsform wird der Kondensator 240 in der in Ausführungsform der 6 nicht über ein Drei-Wege-Ventil in den Kältemittelkreislauf 200 eingebunden, sondern über ein elektronisch geregeltes Expansionsventil 261, welches in Flussrichtung des Kältemittels im Heizbetrieb hinter dem Kompressor 210 angeordnet ist. In der fluidischen Verbindung zwischen dem Kompressor 210 und dem ersten Wärmetauscher 300, der ein flüssigkeitsgekühlter Kondensator sein kann, ist ein weiteres elektronisch geregeltes Expansionsventil 252 angeordnet, über welches Kältemittel zum ersten Wärmetauscher 300 geleitet werden kann. Ein weiteres elektronisch geregeltes Expansionsventil 262 bindet im Kühlbetrieb den Verdunster 230 ein, und ein elektronisch geregeltes Expansionsventil 263 ist in Flussrichtung vor dem zweiten Wärmetauscher angeordnet.In the 6 The coolant triangulation process described above can be operated in conjunction with a heat pump for heating the passenger cabin in the temperature management system 10 shown. For heating the passenger cabin, as in the 2 The capacitor 240 is arranged in the system shown. In contrast to the system shown in 2 In the embodiment shown, the capacitor 240 is used in the embodiment of 6 not integrated into the refrigerant circuit 200 via a three-way valve, but via an electronically controlled expansion valve 261, which is arranged in the flow direction of the refrigerant in heating mode behind the compressor 210. In the fluidic connection between the compressor 210 and the first heat exchanger 300, which can be a liquid-cooled condenser, another electronically controlled expansion valve 252 is arranged, via which refrigerant can be passed to the first heat exchanger 300. Another electronically controlled expansion valve 262 integrates the evaporator 230 in cooling mode, and an electronically controlled expansion valve 263 is arranged in the flow direction before the second heat exchanger.

Der zweite Wärmetauscher 400, der ein Batteriekühler sein kann, ist in Bezug auf die Flussrichtung des Kältemittels im Heizbetrieb wie bereits in 2 beschrieben vor dem Kompressor 210 beziehungsweise vor dem Akkumulator 270 angeordnet.The second heat exchanger 400, which can be a battery cooler, is arranged with respect to the flow direction of the coolant in heating mode as already described in 2 described in front of the compressor 210 or in front of the accumulator 270.

Unter Berücksichtigung der im Vergleich zur Ausführungsform der 2 unterschiedlich ausgestalteten Ventilanordnung kann der Kältemittelstrom in dem Temperaturmanagement-System der 6 wie oben beschrieben bedarfsweise unter Umgehung des Kondensators 240 in dem Kältemittelkreislauf 200 zirkuliert werden, um ein schnelles Aufheizen desselben zu begünstigen. Bedarfsweise erlaubt es die Anordnung der Expansionsventile 252, 261, einen Teil der Heizleistung oder auch die komplette zum Kondensator 240 zu leiten.Taking into account the differences in comparison to the embodiment of the 2 Differently designed valve arrangements allow the refrigerant flow in the temperature management system of the 6 as described above, if necessary, it can be circulated in the refrigerant circuit 200 bypassing the condenser 240 in order to promote rapid heating of the same. If necessary, the arrangement of the expansion valves 252, 261 allows part of the heating power or even the entirety to be directed to the condenser 240.

Hinsichtlich des Kühlmittelkreislaufs 100 zeigt 6 einen Aufbau, der dem in 4 beschriebenen Kühlmittelkreislauf 100 ähnelt, jedoch anstelle eines Vier-Wege-Ventils 130 und dreier Drei-Wege-Ventile 140, 150, 160 ein erstes 1700 und ein zweites proportional regelbares Vier-Wege-Ventil 1800 sowie ein Drei-Wege-Ventil 118 aufweist. Darüber hinaus zeigt 6 explizit weitere Bestandteile des Kühlmittelkreislaufs 100, etwa den Umgebungswärmetauscher 110 und ein Drei-Wege-Ventil 118, mittels dessen der Umgebungswärmetauscher in den Kühlmittelkreislauf 100 bedarfsweise eingebunden beziehungsweise überbrückt werden kann. Außerdem zeigt die 6 die Einbindung von Abwärme aus der e-Achse 112 vor dem ersten Wärmetauscher 300 sowie die Position von zwei Kühlmittelpumpen 115, 115' vor der Batterie 500 sowie vor dem Drei-Wege-Ventil 118.With regard to the coolant circuit 100, 6 a structure that is similar to 4 described coolant circuit 100, but instead of a four-way valve 130 and three three-way valves 140, 150, 160, it has a first 1700 and a second proportionally controllable four-way valve 1800 and a three-way valve 118. In addition, 6 explicitly other components of the coolant circuit 100, such as the ambient heat exchanger 110 and a three-way valve 118, by means of which the ambient heat exchanger can be integrated or bypassed in the coolant circuit 100 as required. In addition to This shows the 6 the integration of waste heat from the e-axis 112 in front of the first heat exchanger 300 as well as the position of two coolant pumps 115, 115' in front of the battery 500 and in front of the three-way valve 118.

Wie der 6 zu entnehmen ist, ist die Batterie 500 zwischen dem ersten 1700 und dem zweiten Vier-Wege-Ventil 1800 angeordnet, sodass der Kühlmittelstrom vom ersten Wärmetauscher 300 kommend über das zweite Vier-Wege-Ventil 1800 zu dem zweiten Wärmetauscher 400, über ein optional angeordnetes Heizelement 120, geleitet werden kann, oder wahlweise teilweise oder komplett über einen Unterkreislauf 100', der die Batterie 500 einschließt. Auf diese Weise kann bedarfsweise die Kühlmitteltemperatur an der Batterie 500 eingestellt werden. Um ein schnelles Aufheizen des Kühlmittelkreislaufs 100 zu unterstützen, kann die Batterie 500 überbrückt werden und der Kühlmittel-Dreiecksprozess unterstützt ein schnelles Aufheizen des Kühlmittelkreislaufs 100 sowie des Kältemittelkreislaufs 200.Again 6 As can be seen, the battery 500 is arranged between the first 1700 and the second four-way valve 1800, so that the coolant flow coming from the first heat exchanger 300 can be guided via the second four-way valve 1800 to the second heat exchanger 400, via an optionally arranged heating element 120, or optionally partially or completely via a sub-circuit 100' that encloses the battery 500. In this way, the coolant temperature at the battery 500 can be adjusted as required. In order to support rapid heating of the coolant circuit 100, the battery 500 can be bridged and the coolant triangulation process supports rapid heating of the coolant circuit 100 and the refrigerant circuit 200.

Im Unterschied zu 6 zeigt 7 ein Temperaturmanagement-System 10, bei dem zwar der oben beschriebene Kühlmittel-Dreiecksprozess im Zusammenhang eingesetzt wird, eine Beheizung der Passagierkabine jedoch nicht über einen Wärmepumpen-Betrieb mit Kondensator 240, sondern durch einen Kabinenwärmetauscher 111 im Kühlmittelkreislauf 100 erfolgt.In contrast to 6 shows 7 a temperature management system 10 in which the coolant triangle process described above is used in conjunction, but heating of the passenger cabin is not carried out via a heat pump operation with condenser 240, but rather by a cabin heat exchanger 111 in the coolant circuit 100.

Der Kältemittelkreislauf 200 umfasst in der dargestellten Ausführungsform lediglich die Komponenten Kompressor 210, erster Wärmetauscher 300, zweiter Wärmetauscher 400, und Verdunster 230, die mit entsprechenden Leitungen 205 verbunden sind. Ein Drei-Wege-Ventil 255, das hinter dem ersten Wärmetauscher 300 angeordnet ist, ermöglicht es, den Kältemittelstrom bedarfsweise ganz oder teilweise über den Verdunster und/oder über den zweiten Wärmetauscher 400 zum Kompressor 210 zu leiten, von dem aus das Kältemittel wieder zum ersten Wärmetauscher 300 gelangt. Alternativ hierzu sind in Ausführungsformen der Erfindung anstatt des Drei-Wege-Ventils 255 zwei elektronische Expansionsventile angeordnet.In the embodiment shown, the refrigerant circuit 200 comprises only the components compressor 210, first heat exchanger 300, second heat exchanger 400, and evaporator 230, which are connected to corresponding lines 205. A three-way valve 255, which is arranged behind the first heat exchanger 300, makes it possible to direct the refrigerant flow, as required, in whole or in part via the evaporator and/or via the second heat exchanger 400 to the compressor 210, from which the refrigerant returns to the first heat exchanger 300. Alternatively, in embodiments of the invention, two electronic expansion valves are arranged instead of the three-way valve 255.

Der Kühlmittelkreislauf 100 ist prinzipiell ähnlich zu dem in 6 gezeigten Kühlmittelkreislauf 100, umfasst jedoch ein Vier-Wege-Ventil 1900, ein Fünf-Wege-Ventil 2000, und zwei Drei-Wege-Ventile 118, 119 zur bedarfsweisen Leitung des Kühlmittels, wobei das zweite Drei-Wege-Ventil 199 optional ist. Der Umgebungswärmetauscher 110 wird bedarfsweise über das erste Drei-Wege-Ventil 118 eingebunden beziehungsweise überbrückt. Das zweite Drei-Wege-Ventil 119 leitet das Kühlmittel vom ersten Drei-Wege-Ventil 118 kommend wahlweise an das Vier-Wege-Ventil 1900 und von dort zum ersten Wärmetauscher 300, oder überbrückt den ersten Wärmetauscher 300 zumindest teilweise und leitet den Kühlmittelstrom an den Kabinenwärmetauscher 111 sowie das Fünf-Wege-Ventil 2000.The coolant circuit 100 is basically similar to that in 6 shown coolant circuit 100, but comprises a four-way valve 1900, a five-way valve 2000, and two three-way valves 118, 119 for conducting the coolant as required, the second three-way valve 199 being optional. The ambient heat exchanger 110 is integrated or bridged as required via the first three-way valve 118. The second three-way valve 119 conducts the coolant coming from the first three-way valve 118 either to the four-way valve 1900 and from there to the first heat exchanger 300, or bridges the first heat exchanger 300 at least partially and conducts the coolant flow to the cabin heat exchanger 111 and the five-way valve 2000.

Ausgehend vom Fünf-Wege-Ventil 2000 kann das Kühlmittel wahlweise zurück zum ersten Drei-Wege-Ventil 118 geleitet werden, oder an einen Unterkreislauf 100', welcher ausgehend vom Fünf-Wege-Ventil 2000 hintereinander die Komponenten zweiter Wärmetauscher 400, Vier-Wege-Ventil 1900, und Batterie 500 umfasst. Optional kann hinter dem Fünf-Wege-Ventil 2000 auch ein elektrisches Heizelement 120 vorgesehen sein.Starting from the five-way valve 2000, the coolant can optionally be directed back to the first three-way valve 118, or to a sub-circuit 100', which, starting from the five-way valve 2000, comprises the components of the second heat exchanger 400, the four-way valve 1900, and the battery 500 in succession. Optionally, an electric heating element 120 can also be provided behind the five-way valve 2000.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung.The invention is not limited to the embodiments described and illustrated. Rather, it also includes all specialist developments within the scope of the invention defined by the patent claims.

Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen sowie Kombinationen von Merkmalen umfassen können.In addition to the embodiments described and illustrated, further embodiments are conceivable, which may include further modifications and combinations of features.

Claims (21)

Verfahren für das Temperaturmanagement in einem insbesondere batterie-elektrisch angetriebenen Fahrzeug, das Fahrzeug umfassend einen Kühlmittelkreislauf (100) zum Transport von Kühlmittel, wobei der Kühlmittelkreislauf (100) thermisch zumindest mit einem ersten Wärmetauscher (300) und einem zweiten Wärmetauscher (400) gekoppelt ist, einen Kältemittelkreislauf (200) zum Transport von Kältemittel, wobei der Kältemittelkreislauf (200) thermisch zumindest mit dem ersten Wärmetauscher (300) und dem zweiten Wärmetauscher (400) gekoppelt ist und einen Kompressor (210) zur Kompression des Kältemittels aufweist, das Verfahren umfassend die Schritte: S1. komprimieren des Kältemittels in dem Kompressor (210) unter Anheben eines Temperaturniveaus des Kältemittels; S2. fördern des Kältemittels im Kältemittelkreislauf (200) vom Kompressor (210) über zumindest den ersten Wärmetauscher (300) und den zweiten Wärmetauscher (400) zurück zum Kompressor (210); S3. fördern des Kühlmittels zumindest vom ersten Wärmetauscher (300) zum zweiten Wärmetauscher (400) und zurück zum ersten Wärmetauscher (300); S4. wobei in einem Heizbetrieb Wärme aus dem Kältemittel am ersten Wärmetauscher (300) an das Kühlmittel übertragen wird und Wärme aus dem Kühlmittel am zweiten Wärmetauscher (400) an das Kältemittel übertragen wird.Method for temperature management in a vehicle, in particular one powered by a battery, the vehicle comprising a coolant circuit (100) for transporting coolant, wherein the coolant circuit (100) is thermally coupled to at least a first heat exchanger (300) and a second heat exchanger (400), a refrigerant circuit (200) for transporting refrigerant, wherein the refrigerant circuit (200) is thermally coupled to at least the first heat exchanger (300) and the second heat exchanger (400) and has a compressor (210) for compressing the refrigerant, the method comprising the steps: S1. compressing the refrigerant in the compressor (210) while raising a temperature level of the refrigerant; S2. conveying the refrigerant in the refrigerant circuit (200) from the compressor (210) via at least the first heat exchanger (300) and the second heat exchanger (400) back to the compressor (210); S3. conveying the coolant at least from the first heat exchanger (300) to the second heat exchanger (400) and back to the first heat exchanger (300); S4. wherein in a heating operation, heat from the coolant is transferred to the coolant at the first heat exchanger (300) and heat from the coolant is transferred to the coolant at the second heat exchanger (400). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt S3 bedarfsweise und/oder teilweise Wärme aus dem Kühlmittel an eine oder mehrere weitere Wärmesenken abgegeben wird, die thermisch mit dem Kühlmittelkreislauf (200) gekoppelt sind, beispielsweise an eine Fahrzeugbatterie (500) oder an eine Passagierkabine.procedure according to claim 1 , characterized in that in step S3, as required and/or partially, heat from the coolant is released to one or more further heat sinks which are thermally coupled to the coolant circuit (200), for example to a vehicle battery (500) or to a passenger cabin. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt S3 mit einem Umgebungswärmetauscher (110) Wärme aus einer Fahrzeugumgebung entnommen und an das Kühlmittel abgegeben wird.Method according to claim one of the Claims 1 and 2 , characterized in that in step S3, heat is extracted from a vehicle environment using an ambient heat exchanger (110) and transferred to the coolant. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt S3 mit einem elektrischen Heizelement (120) Wärme erzeugt und an das Kühlmittel abgegeben wird.Method according to claim one of the Claims 1 until 3 , characterized in that in step S3 heat is generated with an electrical heating element (120) and transferred to the coolant. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt S3 Wärme aus Abwärme einer Antriebseinheit des Fahrzeugs an das Kühlmittel abgegeben wird.Method according to claim one of the Claims 1 until 4 , characterized in that in step S3 heat from waste heat of a drive unit of the vehicle is transferred to the coolant. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt S2 bedarfsweise und/oder teilweise Wärme aus dem Kältemittel an eine oder mehrere weitere Wärmesenken abgegeben wird, die thermisch mit dem Kältemittelkreislauf (200) gekoppelt sind, beispielsweise an einen Kondensator (240) zur Beheizung einer Fahrerkabine des Fahrzeugs oder einer Beheizung einer kältemittelgekühlten Batterie.Method according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that in step S2, as required and/or partially, heat from the coolant is released to one or more further heat sinks which are thermally coupled to the coolant circuit (200), for example to a condenser (240) for heating a driver's cab of the vehicle or for heating a coolant-cooled battery. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt S2 Wärme aus einer oder mehrerer Wärmequellen an das Kältemittel abgegeben wird, beispielsweise Umgebungswärme, Abwärme aus dem Kompressor, oder aus zusätzlichen elektrischen Heizelementen.Method according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that in step S2 heat from one or more heat sources is transferred to the refrigerant, for example ambient heat, waste heat from the compressor, or from additional electrical heating elements. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte S1 bis S4 solange durchgeführt werden, bis eine Temperatur des Kältemittels an einem Ausgang des Kompressors (210) einen vorbestimmten Wert erreicht.Method according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that steps S1 to S4 are carried out until a temperature of the refrigerant at an outlet of the compressor (210) reaches a predetermined value. Temperaturmanagement-System (10) für ein insbesondere batterie-elektrisch angetriebenes Fahrzeug, umfassend: - einen Kältemittelkreislauf (200) zur Führung eines Kältemittels, umfassend zumindest einen Kompressor (210) und eine Kältemittelförderpumpe; - einen Kühlmittelkreislauf (100) zur Führung eines Kühlmittels, wobei der Kühlmittelkreislauf (100) thermisch mit einer Batterie (500) des Fahrzeugs gekoppelt ist und zumindest eine Kühlmittelförderpumpe umfasst, der Kühlmittelkreislauf (100) aufweisend eines oder mehrere Ventile (130, 140, 150, 160, 170, 180) zur bedarfsweisen Leitung des Kühlmittels; - einen ersten Wärmetauscher (300), insbesondere einen flüssigkeitsgekühlten Kondensator (LCC), der thermisch sowohl mit dem Kältemittelkreislauf (200) als auch mit dem Kühlmittelkreislauf (100) gekoppelt ist; - einen zweiten Wärmetauscher (400), insbesondere einen Batteriekühler, der thermisch sowohl mit dem Kältemittelkreislauf (200) als auch mit dem Kühlmittelkreislauf (100) gekoppelt ist und hinsichtlich einer Flussrichtung des Kältemittels in einem Heizbetrieb hinter dem ersten Wärmetauscher (300) und vor dem Kompressor (210) angeordnet ist; - eine Steuerung, die steuerungstechnisch mit der Kühlmittelförderpumpe, der Kältemittelförderpumpe, und dem einen oder den mehreren Ventilen (130, 140, 150, 160, 170, 180) des Kühlmittelkreislaufs (100) verbunden und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.Temperature management system (10) for a vehicle, in particular one powered by a battery, comprising: - a refrigerant circuit (200) for guiding a refrigerant, comprising at least one compressor (210) and a refrigerant feed pump; - a coolant circuit (100) for guiding a coolant, wherein the coolant circuit (100) is thermally coupled to a battery (500) of the vehicle and comprises at least one coolant feed pump, the coolant circuit (100) having one or more valves (130, 140, 150, 160, 170, 180) for guiding the coolant as required; - a first heat exchanger (300), in particular a liquid-cooled condenser (LCC), which is thermally coupled both to the refrigerant circuit (200) and to the coolant circuit (100); - a second heat exchanger (400), in particular a battery cooler, which is thermally coupled to both the refrigerant circuit (200) and the coolant circuit (100) and is arranged behind the first heat exchanger (300) and before the compressor (210) with respect to a flow direction of the refrigerant in a heating mode; - a controller which is connected in terms of control technology to the coolant feed pump, the coolant feed pump, and the one or more valves (130, 140, 150, 160, 170, 180) of the coolant circuit (100) and for carrying out the method according to one of the Claims 1 until 8 is set up. Temperaturmanagement-System (10) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf (100) thermisch mit einem Umgebungswärmetauscher (110) gekoppelt ist, über welchen Wärme einer Fahrzeugumgebung entnommen und dem Kühlmittel zugeführt wird.Temperature management system (10) according to claim 9 , characterized in that the coolant circuit (100) is thermally coupled to an ambient heat exchanger (110), via which heat is extracted from a vehicle environment and supplied to the coolant. Temperaturmanagement-System (10) gemäß einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf (200) thermisch mit einem Kondensator (240) zur Beheizung einer Fahrerkabine des Fahrzeugs gekoppelt ist, wobei der Kondensator (240) hinsichtlich einer Flussrichtung des Kältemittels hinter dem Kompressor (210) angeordnet ist.Temperature management system (10) according to one of the Claims 9 and 10 , characterized in that the refrigerant circuit (200) is thermally coupled to a condenser (240) for heating a driver's cab of the vehicle, wherein the condenser (240) is arranged behind the compressor (210) with respect to a flow direction of the refrigerant. Temperaturmanagement-System (10) gemäß der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf (100) ein Vier-Wege-Ventil (130) umfasst, welches bedarfsweise durch die Steuerung geregelt werden kann und zwei Eingänge (131, 132) und zwei Ausgänge (133, 134) aufweist, wobei: - ein erster Eingang (131) fluidisch mit dem ersten Wärmetauscher (300) verbunden ist und ein erster Ausgang (133) mit dem zweiten Wärmetauscher (400); - ein zweiter Eingang (132) einen Kühlmittelstrom aus Richtung der thermischen Kopplung mit der Batterie (500) aufnimmt.Temperature management system (10) according to Claims 9 until 11 , characterized in that the coolant circuit (100) comprises a four-way valve (130) which can be regulated by the controller as required and has two inlets (131, 132) and two outlets (133, 134), wherein: - a first inlet (131) is fluidically connected to the first heat exchanger (300) and a first outlet (133) to the second heat exchanger (400); - a second inlet (132) receives a coolant flow from the direction of the thermal coupling with the battery (500). Temperaturmanagement-System (10) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher (400) fluidisch zwischen dem Vier-Wege-Ventil (130) und einem ersten Drei-Wege-Ventil (140) angeordnet ist, wobei das erste Drei-Wege-Ventil (140) einen Kühlmittelstrom bedarfsweise in Richtung der thermischen Kopplung mit der Batterie (500) und/oder in Richtung des ersten Wärmetauschers (300) leitet.Temperature management system (10) according to claim 12 , characterized in that the second heat exchanger (400) is arranged fluidically between the four-way valve (130) and a first three-way valve (140), wherein the first three-way valve (140) supplies a coolant current, as required, in the direction of the thermal coupling with the battery (500) and/or in the direction of the first heat exchanger (300). Temperaturmanagement-System (10) gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Drei-Wege-Ventil (150) fluidisch zwischen dem ersten Drei-Wege-Ventil (140) und dem ersten Wärmetauscher (300) angeordnet ist, wobei das zweite Drei-Wege-Ventil (150) einen Kühlmittelstrom vom ersten Drei-Wege-Ventil (140) kommend bedarfsweise direkt an den ersten Wärmetauscher (300) leitet und/oder über den Umgebungswärmetauscher (110) an den ersten Wärmetauscher (300) leitet.Temperature management system (10) according to claim 13 , characterized in that a second three-way valve (150) is fluidically arranged between the first three-way valve (140) and the first heat exchanger (300), wherein the second three-way valve (150) directs a coolant flow coming from the first three-way valve (140) directly to the first heat exchanger (300) as required and/or via the ambient heat exchanger (110) to the first heat exchanger (300). Temperaturmanagement-System (10) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Ausgang (134) des Vier-Wege-Ventils (130) fluidisch mit einem dritten Drei-Wege-Ventil (160) verbunden ist, wobei das dritte Drei-Wege-Ventil (160) einen von dem Vier-Wege-Ventil (130) kommenden Kühlmittelstrom bedarfsweise in Richtung der thermischen Kopplung mit der Batterie (500) und/oder in Richtung des zweiten Drei-Wege-Ventils (150) leitet.Temperature management system (10) according to one of the Claims 12 until 14 , characterized in that a second outlet (134) of the four-way valve (130) is fluidically connected to a third three-way valve (160), wherein the third three-way valve (160) directs a coolant flow coming from the four-way valve (130) as required in the direction of the thermal coupling with the battery (500) and/or in the direction of the second three-way valve (150). Temperaturmanagement-System (10) gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf (100) zwischen dem Vier-Wege-Ventil (130) und dem dritten Drei-Wege-Ventil (160) thermisch mit einem elektrischen Heizelement (120) gekoppelt ist.Temperature management system (10) according to claim 15 , characterized in that the coolant circuit (100) between the four-way valve (130) and the third three-way valve (160) is thermally coupled to an electrical heating element (120). Temperaturmanagement-System (10) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisches Heizelement am ersten Wärmetauscher (300) thermisch mit dem Kühlmittelkreislauf (100) gekoppelt ist.Temperature management system (10) according to one of the Claims 9 until 16 , characterized in that an electrical heating element on the first heat exchanger (300) is thermally coupled to the coolant circuit (100). Temperaturmanagement-System (10) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf (100) ein Fünf-Wege-Ventil (170) und ein Vier-Wege-Ventil (180) umfasst, wobei: - der erste Wärmetauscher (300) fluidisch zwischen einem ersten Ausgang (173) des Fünf-Wege-Ventils (170) und einem ersten Eingang (181) des Vier-Wege-Ventils (180) angeordnet ist; - der zweite Wärmetauscher (400) fluidisch zwischen einem ersten Ausgang (183) des Vier-Wege-Ventils (180) und einem ersten Eingang (171) des Fünf-Wege-Ventils (170) angeordnet ist; und - die thermische Kopplung mit der Batterie (500) fluidisch zwischen einem zweiten Ausgang (174) des Fünf-Wege-Ventils (170) und einem zweiten Eingang (182) des Vier-Wege-Ventils (180) angeordnet ist.Temperature management system (10) according to one of the Claims 9 until 11 , characterized in that the coolant circuit (100) comprises a five-way valve (170) and a four-way valve (180), wherein: - the first heat exchanger (300) is fluidically arranged between a first outlet (173) of the five-way valve (170) and a first inlet (181) of the four-way valve (180); - the second heat exchanger (400) is fluidically arranged between a first outlet (183) of the four-way valve (180) and a first inlet (171) of the five-way valve (170); and - the thermal coupling with the battery (500) is arranged fluidically between a second output (174) of the five-way valve (170) and a second input (182) of the four-way valve (180). Temperaturmanagement-System (10) gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Ausgang (175) des Fünf-Wege-Ventils (170) fluidisch mit einem Umgebungswärmetauscher (110) verbunden ist, welcher zwischen dem Fünf-Wege-Ventil (170) und dem ersten Wärmetauscher (300) angeordnet ist.Temperature management system (10) according to claim 18 , characterized in that a third outlet (175) of the five-way valve (170) is fluidically connected to an ambient heat exchanger (110) which is arranged between the five-way valve (170) and the first heat exchanger (300). Temperaturmanagement-System (10) gemäß einem der Ansprüche 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf (200) zwischen einem zweiten Ausgang (184) des Vier-Wege-Ventils (180) und einem zweiten Eingang (172) des Fünf-Wege-Ventils (170) thermisch mit einem elektrischen Heizelement (120) gekoppelt ist.Temperature management system (10) according to one of the Claims 18 and 19 , characterized in that the coolant circuit (200) is thermally coupled to an electrical heating element (120) between a second output (184) of the four-way valve (180) and a second input (172) of the five-way valve (170). Temperaturmanagement-System (10) gemäß einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisches Heizelement am ersten Wärmetauscher (300) thermisch mit dem Kühlmittelkreislauf (100) gekoppelt ist.Temperature management system (10) according to one of the Claims 18 until 20 , characterized in that an electrical heating element on the first heat exchanger (300) is thermally coupled to the coolant circuit (100).
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