DE102023211490A1 - Heat transfer medium circuit system, vehicle, method for heating a vehicle cabin and pump-valve distribution unit - Google Patents

Heat transfer medium circuit system, vehicle, method for heating a vehicle cabin and pump-valve distribution unit Download PDF

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Gerhard Eser
Sebastian Brettner
Manuel Dillinger
Markus Feulner
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein indirektes Wärmetransportmittelkreis(lauf)system (2) für ein Fahrzeug, bei welchem zum Heizen einer Fahrzeugkabine ein über einen ersten Wärmetauscher (12) zum Heizen der Fahrzeugkabine geführter Abschnitt eines Flüssigkeitsheizkreis(lauf)es zu einem über einen zweiten Wärmetauscher (14), der an sich zum Kühlen der Fahrzeugkabine vorgesehen ist, geführten Abschnitt eines Flüssigkeitskühlkreis(lauf)es über zugeordnete Stellventilfunktionen (SV1, SV2, MWV1, MWV2) fluidisch parallel und / oder in Reihe (ein)stellbar ist, um eine Parallelschaltung und / oder eine Reihenschaltung der beiden Wärmetauscher (12, 14) zum Heizen der Fahrzeugkabine zu bewirken.
Die Erfindung betrifft zudem ein Fahrzeug mit einem solchen Wärmetransportmittelkreis(lauf)system (2) sowie ein Verfahren zum Heizen einer Fahrzeugkabine.

Figure DE102023211490A1_0000
The invention relates to an indirect heat transport medium circuit (circuit) system (2) for a vehicle, in which, for heating a vehicle cabin, a section of a liquid heating circuit (circuit) guided via a first heat exchanger (12) for heating the vehicle cabin can be fluidically parallel and/or set in series with a section of a liquid cooling circuit (circuit) guided via a second heat exchanger (14), which is in itself intended for cooling the vehicle cabin, via associated control valve functions (SV 1 , SV 2 , MWV 1 , MWV 2 ) in order to effect a parallel connection and/or a series connection of the two heat exchangers (12, 14) for heating the vehicle cabin.
The invention also relates to a vehicle with such a heat transport medium circuit (circuit) system (2) and to a method for heating a vehicle cabin.
Figure DE102023211490A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wärmetransportmittelkreis(lauf)system für ein Fahrzeug sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Wärmetransportmittelkreis(lauf)-system. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Heizen einer Fahrzeugkabine.The present invention relates to a heat transfer medium circuit system for a vehicle and to a vehicle having such a heat transfer medium circuit system. The invention further relates to a method for heating a vehicle cabin.

In Elektrofahrzeugen gilt es sowohl Komponenten eines elektrischen Antriebsstranges als auch zumindest eine Batterie zur Versorgung dieser Komponenten zu temperieren.In electric vehicles, it is necessary to control the temperature of both components of an electric drive train and at least one battery that supplies these components.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Wärmetransportmittelkreis(lauf) bzw. ein verbessertes Wärmetransportmittelkreis(lauf)system bereitzustellen.The object of the present invention is to provide an improved heat transfer medium circuit or an improved heat transfer medium circuit system.

Eine weitere der Aufgabe vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Heizung einer Fahrzeugkabine zu ermöglichen.Another object of the present invention is to enable improved heating of a vehicle cabin.

Diese Aufgabe wird durch ein gemäß Anspruch 1 vorgeschlagenes und unter Schutz gestelltes Wärmetransportmittelkreis(lauf)system gelöst.This object is achieved by a heat transport medium circuit system proposed and protected according to claim 1.

Das vorgeschlagene Wärmetransportmittelkreis(lauf)system stellt dabei ein sog. indirektes System dar, bei welchem Wärme bzw. Energie indirekt, d.h., mittelbar über das Flüssigkeitskreis(lauf)system bis zu den einzelnen Wärmesenken des Fahrzeugs transportiert wird.The proposed heat transfer medium circuit system represents a so-called indirect system in which heat or energy is transported indirectly, i.e., indirectly via the fluid circuit system to the individual heat sinks of the vehicle.

Dadurch lässt sich eine Wärme- bzw. Energieverteilung größtenteils über das Flüssigkeitskreis(lauf)system umsetzen, d.h., auf Basis einer Flüssigkeit, etwa in Gestalt eines Wasser-Glykol-Gemisches.This means that heat or energy distribution can be implemented largely via the fluid circuit system, i.e., on the basis of a fluid, for example in the form of a water-glycol mixture.

Dies hat den Vorteil, dass der Kältemittelkreis(lauf) - auch CRU genannt (Compact Refrigerant Unit) - sehr vereinfacht und dabei sehr kompakt bzw. kleinstmöglich dimensioniert vorgehsehen werden kann. Und damit einhergehend lässt sich auch eine Menge eines verwendeten Kältemittels, etwa in Gestalt eines synthetischen Kältemittels, etwa in Form von R134a oder R1234yf, oder in Gestalt eines natürlichen Kältemittels, etwa in Form von R744 oder R290 auf ein Minimum reduzieren.This has the advantage that the refrigerant circuit (or circuit) – also called a CRU (Compact Refrigerant Unit) – can be greatly simplified and designed to be as compact or as small as possible. This also allows the amount of refrigerant used, whether synthetic refrigerant such as R134a or R1234yf, or natural refrigerant such as R744 or R290, to be reduced to a minimum.

Durch die vorgeschlagene Optimierung einer Wärmeabgabe bzw. Wärmeabfuhr an die Fahrzeugkabine lässt sich zudem eine Menge der Flüssigkeit im Flüssigkeitskreis(lauf)system auf ein Minimum reduzieren.The proposed optimization of heat emission or heat dissipation to the vehicle cabin also allows the amount of liquid in the liquid circuit (circulation) system to be reduced to a minimum.

Zudem ermöglicht das vorgeschlagene Wärmetransportmittelkreis(lauf)system eine effiziente Fahrzeugkabinenheizung. Indem bei einem solch indirekten Wärmetransportmittelkreis(lauf)system ein über einen ersten Wärmetauscher zum Heizen der Fahrzeugkabine geführter Abschnitt eines Flüssigkeitsheizkreis(lauf)es zu einem über einen zweiten Wärmetauscher zum Kühlen der Fahrzeugkabine geführten Abschnitt eines Flüssigkeitskühlkreis(lauf)es über zugeordnete Stellventilfunktionen fluidisch parallel und / oder in Reihe (ein)gestellt wird, wird eine Parallelschaltung und / oder eine Reihenschaltung der beiden Wärmetauscher zum Heizen der Fahrzeugkabine - wahl- bzw. bedarfsweise - bewirkt. Somit kann der an sich bzw. ansonsten zum Kühlen der Fahrzeugkabine vorgesehene zweite Wärmetauscher vorteilhafterweise - wahl- bzw. bedarfsweise - auch zum Heizen der Fahrzeugkabine verwendet werden.In addition, the proposed heat transfer medium circuit system enables efficient vehicle cabin heating. By fluidically setting a section of a liquid heating circuit (circuit) routed via a first heat exchanger for heating the vehicle cabin to a section of a liquid cooling circuit (circuit) routed via a second heat exchanger for cooling the vehicle cabin via associated control valve functions, a parallel and/or series connection of the two heat exchangers for heating the vehicle cabin is achieved - optionally or as needed. Thus, the second heat exchanger, which is intended per se or otherwise for cooling the vehicle cabin, can advantageously also be used - optionally or as needed - for heating the vehicle cabin.

Ein gewisser Dynamikverlust bei der Wärmeabgabe bzw. Wärmeabfuhr an die Fahrzeugkabine, der sich als solcher bei einer kaskadierten Wärme- bzw. Energieübertragung von einem Kältemittel des Kältemittelkreis(lauf)es zu einer Flüssigkeit des Flüssigkeitskreis(lauf)systems bei einem solch indirekten Systems zeigt, wird dadurch vorteilhafterweise gänzlich kompensiert.A certain loss of dynamics in the heat emission or heat dissipation to the vehicle cabin, which is evident as such in a cascaded heat or energy transfer from a refrigerant of the refrigerant circuit (system) to a liquid of the liquid circuit (system) in such an indirect system, is thereby advantageously completely compensated.

Und durch diese Parallelschaltung und / oder die Reihenschaltung der beiden Wärmetauscher vergrößert sich eine zum Heizen der Fahrzeugkabine verwendete bzw. genutzte Oberfläche. Und dadurch wird auch die Wärmeabgabe bzw. Wärmeabfuhr an die Fahrzeugkabine verbessert. Zudem lassen sich dadurch die Vorlauftemperaturen in die beiden Wärmetauscher für die Fahrzeugkabine reduzieren.This parallel and/or series connection of the two heat exchangers increases the surface area used to heat the vehicle cabin. This also improves heat transfer and heat dissipation to the vehicle cabin. Furthermore, the flow temperatures to the two heat exchangers for the vehicle cabin can be reduced.

Ferner können auch die für die Fahrzeugkabine vorgesehenen Wärmetauscher kleiner bauend ausgeführt werden.Furthermore, the heat exchangers intended for the vehicle cabin can also be made smaller.

Das vorgeschlagene Wärmetransportmittelkreis(lauf)system trägt somit zur Gewichts- und Kosteneinsparung bei.The proposed heat transfer medium circuit system thus contributes to weight and cost savings.

Eine solche Effizienzsteigerung resultiert bei Elektrofahrzeugen außerdem in einer Erhöhung einer Reichweite einer Fahrzeugbatterie. D.h., dass der Energiespeicher des Fahrzeugs bzw. die Fahrzeugbatterie mehr zum Vortrieb des Fahrzeugs genutzt wird und weniger zur Bereitstellung von Wärme bzw. Energie zur Temperierung der Fahrzeugkabine und der Fahrzeugbatterie.In electric vehicles, such an increase in efficiency also results in an increase in the range of a vehicle's battery. This means that the vehicle's energy storage system or battery is used more to propel the vehicle and less to provide heat or energy to regulate the temperature of the vehicle cabin and the vehicle battery.

Unter den besagten Stellventilfunktionen ist dabei insbesondere zu verstehen, dass diese durch wenigstens ein Mehrwegeventil abbildbar sind, welches Flüssigkeit führende Leitungsabschnitte innerhalb eines ersten, mehrteiligen Gehäuses des Ventil- und Leitungssystems bzw. des Flüssigkeitskreis(lauf)systems - wahl- bzw. bedarfsweise - etwa über unterschiedliche Höhen des Mehrwegeventils - bzw. entlang einer Längsachse bzw. Längserstreckung des Mehrwegeventils - miteinander fluidisch verbinden kann.The said control valve functions are to be understood in particular as being able to be represented by at least one multi-way valve, which connects liquid-carrying line sections within a first, multi-part housing of the valve and line system or the liquid circuit (circuit) system - optionally or as required - for example via different heights of the multi-way valve - or along a longitudinal axis or longitudinal extension of the multi-way valve - can be fluidically connected to one another.

In einer Ausführung ist zwischen einem Zulaufleitungsabschnitt zum ersten Wärmetauscher zum Heizen der Fahrzeugkabine und einem Zulaufleitungsabschnitt zum zweiten Wärmetauscher zum Kühlen der Fahrzeugkabine eine zugeordnete erste Einwege-Stellventilfunktion vorgesehen bzw. angeordnet bzw. umgesetzt, wobei zwischen einem Ablaufleitungsabschnitt vom ersten Wärmetauscher zum Heizen der Fahrzeugkabine und einem Ablaufleitungsabschnitt vom zweiten Wärmetauscher zum Kühlen der Fahrzeugkabine eine zugeordnete zweite Einwege-Stellventilfunktion vorgesehen bzw. angeordnet bzw. umgesetzt angeordnet ist, um die Parallelschaltung der beiden Wärmetauscher zum Heizen der Fahrzeugkabine bewirken zu können.In one embodiment, an associated first one-way control valve function is provided, arranged or implemented between an inlet line section to the first heat exchanger for heating the vehicle cabin and an inlet line section to the second heat exchanger for cooling the vehicle cabin, wherein an associated second one-way control valve function is provided, arranged or implemented between an outlet line section from the first heat exchanger for heating the vehicle cabin and an outlet line section from the second heat exchanger for cooling the vehicle cabin in order to be able to effect the parallel connection of the two heat exchangers for heating the vehicle cabin.

In einer weiteren Ausführung sind alternativ dazu in einem Ablaufleitungsabschnitt vom ersten Wärmetauscher zum Heizen der Fahrzeugkabine eine erste und eine zweite Mehrwege-Stellventilfunktion jeweils in Gestalt einer 3/2-Wege-Stellventilfunktion vorgesehen bzw. angeordnet bzw. umgesetzt, wobei die zweite 3/2-Wege-Stellventilfunktion der ersten 3/2-Wege-Stellventilfunktion fluidisch nachgeordnet ist. Dabei verbindet die erste 3/2-Wege-Stellventilfunktion den Ablaufleitungsabschnitt vom ersten Wärmetauscher zum Heizen der Fahrzeugkabine mit einem Zulaufleitungsabschnitt zum zweiten Wärmetauscher zum Kühlen der Fahrzeugkabine, wobei die zweite 3/2-Wege-Stellventilfunktion einen Ablaufleitungsabschnitt vom zweiten Wärmetauscher zum Kühlen der Fahrzeugkabine mit dem Ablaufleitungsabschnitt vom ersten Wärmetauscher zum Heizen der Fahrzeugkabine verbindet, um die Parallelschaltung und / oder die Reihenschaltung der beiden Wärmetauscher zum Heizen der Fahrzeugkabine zu ermöglichen bzw. zu bewirken.In a further embodiment, alternatively, a first and a second multi-way control valve function are provided, arranged, or implemented in a drain line section from the first heat exchanger for heating the vehicle cabin, wherein the second 3/2-way control valve function is fluidically arranged downstream of the first 3/2-way control valve function. The first 3/2-way control valve function connects the drain line section from the first heat exchanger for heating the vehicle cabin to an inlet line section to the second heat exchanger for cooling the vehicle cabin, wherein the second 3/2-way control valve function connects a drain line section from the second heat exchanger for cooling the vehicle cabin to the drain line section from the first heat exchanger for heating the vehicle cabin, in order to enable or bring about the parallel connection and/or the series connection of the two heat exchangers for heating the vehicle cabin.

In einer Ausführung ist ein zweiter Abschnitt des zweiten Flüssigkeitskreis(lauf)es über eine Batterie zum Versorgen eines elektrischen Antriebsstranges geführt, wobei der zweite Abschnitt des zweiten Flüssigkeitskreis(lauf)es zum ersten Abschnitt des zweiten Flüssigkeitskreis(lauf)es fluidisch parallelgeschaltet ist.In one embodiment, a second section of the second fluid circuit is guided via a battery for supplying an electric drive train, wherein the second section of the second fluid circuit is fluidically connected in parallel to the first section of the second fluid circuit.

In einer weiteren Ausführung kann im zweiten Abschnitt des zweiten Flüssigkeitskreis(lauf)es stromabwärts der Batterie eine dritte Einwege-Stellventilfunktion vorgesehen bzw. angeordnet bzw. umgesetzt angeordnet sein, um einen Wärmetransport zur Batterie zumindest abschnittsweise unterbinden zu können.In a further embodiment, a third one-way control valve function can be provided or arranged or implemented in the second section of the second liquid circuit downstream of the battery in order to be able to prevent heat transport to the battery at least in sections.

In einer weiteren Ausführung ist ein erster Abschnitt des ersten Flüssigkeitskreis-(lauf)es, welcher zum zweiten Abschnitt des ersten Flüssigkeitskreis(lauf)es fluidisch parallelgeschaltet ist, über zumindest einen ersten Radiator zum Austausch von Wärme zwischen dem Flüssigkeitskreis(lauf)system und einer Fahrzeugumgebung sowie optional über zumindest eine Komponente des elektrischen Antriebsstranges geführt.In a further embodiment, a first section of the first fluid circuit, which is fluidically connected in parallel to the second section of the first fluid circuit, is guided via at least one first radiator for exchanging heat between the fluid circuit system and a vehicle environment and optionally via at least one component of the electric drive train.

In einer weiteren Ausführung ist im zweiten Abschnitt des ersten Flüssigkeitskreis(lauf)es im Zulaufleitungsabschnitt zum zweiten Wärmetauscher für die Fahrzeugkabine ein vierte Einwege-Stellventilfunktion vorgesehen bzw. angeordnet bzw. umgesetzt. Zusätzlich dazu kann auch im Ablaufleitungsabschnitt vom zweiten Wärmetauscher für die Fahrzeugkabine eine fünfte Einwege-Stellventilfunktion vorgesehen bzw. angeordnet bzw. umgesetzt sein.In a further embodiment, a fourth one-way control valve function is provided, arranged, or implemented in the second section of the first fluid circuit in the inlet line section to the second heat exchanger for the vehicle cabin. In addition, a fifth one-way control valve function can also be provided, arranged, or implemented in the outlet line section from the second heat exchanger for the vehicle cabin.

In einer weiteren Ausführung kann der erste Abschnitt des ersten Flüssigkeitskreis(lauf)es zudem über einen zweiten Radiator geführt sein, welcher optional fluidisch in Reihe und / oder parallel hinzuschaltbar ist. Dabei kann der erste Radiator der Komponente des elektrischen Antriebsstranges fluidisch vorgeordnet und der zweite Radiator der Komponente des elektrischen Antriebsstranges fluidisch nachgeordnet sein.In a further embodiment, the first section of the first fluid circuit (circuit) can also be routed via a second radiator, which can optionally be connected fluidically in series and/or in parallel. The first radiator can be fluidically arranged upstream of the component of the electric drive train, and the second radiator can be fluidically arranged downstream of the component of the electric drive train.

Zur Modularisierung des vorgeschlagenen Wärmetransportmittelkreis(lauf)systems wird vorgeschlagen, dessen Flüssigkeitskreis(lauf)system so auszugestalten, dass wenigstens die erste und / oder die zweite Flüssigkeitspumpe, wenigstens eine der zuvor genannten Stellventilfunktionen des Ventil- und Leitungssystems sowie wenigstens ein Teil der Flüssigkeitsleitungsabschnitte des Ventil- und Leitungssystems in einem mehrteiligen ersten Gehäuse des Flüssigkeitskreis(lauf)systems untergebracht bzw. in dieses erste Gehäuse integriert sind, an welches die mindestens eine Wärmequelle und die mindestens eine Wärmesenke des Fahrzeugs über zugeordnete, separate mit dem ersten Gehäuse verbundene Leitungen fluidisch angeschlossen sind.In order to modularize the proposed heat transfer medium circuit system, it is proposed to design its liquid circuit system in such a way that at least the first and/or the second liquid pump, at least one of the aforementioned control valve functions of the valve and line system and at least some of the liquid line sections of the valve and line system are accommodated in a multi-part first housing of the liquid circuit system or are integrated into this first housing, to which the at least one heat source and the at least one heat sink of the vehicle are fluidically connected via associated, separate lines connected to the first housing.

In einer Ausführung sind in dieses erste Gehäuse alle Flüssigkeitspumpen, die einzelnen zuvor genannten Stellventilfunktionen des Ventil- und Leitungssystems sowie alle Flüssigkeitsleitungsabschnitte des Ventil- und Leitungssystems bis auf diejenigen zugeordneten, separaten Flüssigkeitsleitungsabschnitte bzw. Leitungen untergebracht bzw. in dieses erste Gehäuse integriert, über welche die mindestens eine Wärmequelle und die mindestens eine Wärmesenke des Fahrzeugs mit dem ersten Gehäuse verbunden bzw. an dieses erste Gehäuse fluidisch angeschlossen sind.In one embodiment, all liquid pumps, the individual control valve functions of the valve and line system mentioned above, as well as all liquid line sections of the valve and line system, except for those assigned, separate liquid line sections or lines, are accommodated in this first housing or integrated into this first housing, via which the at least one heat source and the at least one heat sink of the vehicle are connected to the first housing or are fluidically connected to this first housing.

Dabei erfüllt dieses erste Gehäuse die Funktion einer Pumpen-Ventil-Verteil-(er)einheit, in welcher die einzelnen Ventilsystemmodi sowie die zuvor genannten Stellventilfunktionen durch zumindest ein Mehrwegeventil oder mehrere Mehrwegeventile abbildbar sind. Ein solches Mehrwegeventil kann dabei Flüssigkeit führende Leitungsabschnitte innerhalb des ersten Gehäuses - wahl- bzw. bedarfsweise - über unterschiedliche Höhen des Mehrwegeventils - bzw. entlang einer Längsachse bzw. Längserstreckung des Mehrwegeventils - miteinander fluidisch verbinden.This first housing functions as a pump-valve distribution unit, in which the individual valve system modes and the aforementioned control valve functions can be implemented by at least one multi-way valve or multiple multi-way valves. Such a multi-way valve can fluidically connect fluid-carrying line sections within the first housing – optionally or as needed – across different heights of the multi-way valve or along a longitudinal axis or longitudinal extension of the multi-way valve.

In einer weiteren Ausführung wird in Bezug auf den Kältemittelkreis(lauf) vorgeschlagen, dass wenigstens der Kompressor und / oder ein Expansionsventil und / oder ein Leitungsabschnitt und / oder ein Temperatursensor und / oder ein Drucksensor des Kältemittelkreis(lauf)es in einem mehrteiligen zweiten Gehäuse des Kältemittelkreis(lauf)es untergebracht bzw. in dieses zweite Gehäuse integriert sind. Dies ist ein weiterer Beitrag zur Modularisierung des vorgeschlagenen Wärmetransportmittelkreis(lauf)systems.In a further embodiment, with respect to the refrigerant circuit, it is proposed that at least the compressor and/or an expansion valve and/or a line section and/or a temperature sensor and/or a pressure sensor of the refrigerant circuit be housed in a multi-part second housing of the refrigerant circuit or be integrated into this second housing. This represents a further contribution to the modularization of the proposed heat transfer medium circuit system.

In einer Ausführung sind das erste und das zweite Gehäuse zu einer Einheit kombiniert und bilden dabei einen Gehäuseverbund aus, der als solcher zu einer Bauraumeinsparung beiträgt.In one embodiment, the first and second housings are combined into one unit, forming a housing assembly which, as such, contributes to saving installation space.

Dieser Gehäuseverbund kann dabei mit dem ersten Wärmetauscher für den kalten Abschnitt des Kältemittelkreis(lauf)es und dem zweiten Wärmetauscher für den heißen Abschnitt des Kältemittelkreis(lauf)es zu einem integrierten Verbund in Gestalt einer (Thermomodul-)Einheit kombiniert sein, um eine hochgradige bzw. größtmögliche Modularisierung des Wärmetransportmittelkreis(lauf)systems zu erreichen bzw. bereitzustellen. Auch dies trägt zu einer Bauraumeinsparung bei. This housing assembly can be combined with the first heat exchanger for the cold section of the refrigerant circuit and the second heat exchanger for the hot section of the refrigerant circuit to form an integrated assembly in the form of a (thermomodule) unit in order to achieve or provide a high degree of modularization of the heat transfer medium circuit system. This also contributes to space savings.

Des Weiteren wird ein Fahrzeug bzw. Kraftfahrzeug mit einem Wärmetransportmittelkreis(lauf)system der zuvor beschriebenen Art vorgeschlagen (Anspruch 16).Furthermore, a vehicle or motor vehicle with a heat transport medium circuit system of the type described above is proposed (claim 16).

Zudem wird ein Verfahren zum Heizen einer Fahrzeugkabine mittels eines indirekten Wärmetransportmittelkreis(lauf)systems der zuvor beschriebenen Art vorgeschlagen (Anspruch 17).In addition, a method for heating a vehicle cabin by means of an indirect heat transfer medium circuit system of the type described above is proposed (claim 17).

Zudem wird eine Pumpen-Ventil-Verteil(er)einheit vorgeschlagen, welche in Gestalt des ersten Gehäuses der zuvor beschriebenen Art ausgeführt ist (Anspruch 18).In addition, a pump-valve distribution unit is proposed which is designed in the form of the first housing of the type described above (claim 18).

Im Weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Figurendarstellungen im Einzelnen erläutert. Aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen ergeben sich weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Hierzu zeigen schematisch und funktional:

  • 1 ein Wärmetransportmittelkreis(lauf)system für ein Fahrzeug,
  • 2 das in 1 dargestellte Wärmetransportmittelkreis(lauf)system in einer ersten Abwandlung und
  • 3 das in 1 dargestellte Wärmetransportmittelkreis(lauf)system in einer zweiten Abwandlung.
The invention will be explained in detail below with reference to the accompanying drawings. Further advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description of preferred embodiments. These schematically and functionally show:
  • 1 a heat transfer medium circuit system for a vehicle,
  • 2 that in 1 shown heat transport medium circuit system in a first modification and
  • 3 that in 1 shown heat transport medium cycle system in a second modification.

Das Wärmetransportmittelkreis(lauf)system 2 nach 1 weist einen möglichst klein bzw. kompakt dimensionierten Kältemittelkreis(lauf) 4 sowie ein Flüssigkeitskreis(lauf)system 6 auf, an welches der Kältemittelkreis(lauf) 4 über einen ersten Wärmetauscher 8 (engl. Chiller; Evaporator) für den kalten Abschnitt des Kältemittelkreis(lauf)es 6 und einen zweiten Wärmetauscher 10 (engl. Condensor; Kondensator) für den heißen Abschnitt des Kältemittelkreis(lauf)es 6 thermisch angebunden ist.The heat transfer medium cycle system 2 according to 1 has a refrigerant circuit 4 which is as small or compact as possible and a liquid circuit system 6, to which the refrigerant circuit 4 is thermally connected via a first heat exchanger 8 (chiller; evaporator) for the cold section of the refrigerant circuit 6 and a second heat exchanger 10 (condenser; condenser) for the hot section of the refrigerant circuit 6.

Der Kältemittelkreis(lauf) 4 - der als solcher auch als CRU bezeichnet wird (Compact Refrigerant Unit) - umfasst dabei neben den beiden Wärmetauschern 8, 10 einen Kompressor zur Förderung eines Kältemittels sowie ein Expansionsventil. Zudem sind im Kältemittelkreis(lauf) 4 zumindest stromaufwärts sowie stromabwärts des Kompressors jeweils ein Drucksensor und ein Temperatursensor vorgesehen.The refrigerant circuit 4—also referred to as a CRU (Compact Refrigerant Unit)—in addition to the two heat exchangers 8, 10, comprises a compressor for conveying a refrigerant and an expansion valve. Furthermore, a pressure sensor and a temperature sensor are provided in the refrigerant circuit 4, at least upstream and downstream of the compressor.

Das Flüssigkeitskreis(lauf)system 6 weist ein Ventil- und Leitungssystem VL auf, über welches eine Vielzahl von Flüssigkeitskreis(läuf)en einstellbar sind, wobei das Ventilsystem zur Einstellung von verschiedenen Flüssigkeitskreis(läuf)en in einzelne Ventilsystemmodi (ein)stellbar ist.The fluid circuit system 6 has a valve and line system VL, via which a plurality of fluid circuits can be set, wherein the valve system can be set to individual valve system modes for setting different fluid circuits.

An dieses Ventil- und Leitungssystem VL sind Wärmequellen und Wärmesenken des Fahrzeugs über zugeordnete, separate Leitungen fluidisch angeschlossen (siehe dazu die Anschlüsse A1 bis A14). Bei den Anschlüssen A1', A3' und A13' hingegen handelt es sich um solche innerhalb des Ventil- und Leitungssystems VL.The vehicle's heat sources and heat sinks are fluidically connected to this VL valve and line system via dedicated, separate lines (see connections A 1 to A 14 ). Connections A 1' , A 3' , and A 13' , however, are located within the VL valve and line system.

Das Flüssigkeitskreis(lauf)system 6 weist zudem stromabwärts des zweiten Wärmetauschers 10 ein Heizelement HE auf, welches bei Bedarf zum Heizen der geförderten Flüssigkeit aktivierbar ist. Dieses Heizelement HE kann dabei innerhalb oder außerhalb des Ventil- und Leitungssystems VL vorgesehen sein.The fluid circuit system 6 also has a heating element HE downstream of the second heat exchanger 10, which can be activated as needed to heat the pumped fluid. This heating element HE can be provided inside or outside the valve and piping system VL.

Den einzelnen, zuvor genannten Ventilsystemmodi ist folgendes gemein. Es ist ein erster Flüssigkeitskreis(lauf) - im Sinne eines Flüssigkeitskühlkreis(lauf)es - über den ersten Wärmetauscher 8 - zwischen dem Kältemittelkreis(lauf) 4 und dem Flüssigkeitskreis(lauf)system 6 - zu zumindest einer Wärmequelle des Fahrzeugs und ein zweiter Flüssigkeitskreis(lauf) - im Sinne eines Flüssigkeitsheizkreis(lauf)es - über den zweiten Wärmetauscher 10 - zwischen dem Kältemittelkreis(lauf) 4 und dem Flüssigkeitskreis(lauf)system 6 - zu zumindest einer Wärmesenke des Fahrzeugs geführt bzw. verwirklicht bzw. umgesetzt.The individual valve system modes mentioned above have the following in common: There is a first liquid circuit (circuit) - in the sense of a liquid cooling circuit (circuit) - via the first heat exchanger scher 8 - between the refrigerant circuit (circuit) 4 and the liquid circuit (circuit) system 6 - to at least one heat source of the vehicle and a second liquid circuit (circuit) - in the sense of a liquid heating circuit (circuit) - via the second heat exchanger 10 - between the refrigerant circuit (circuit) 4 and the liquid circuit (circuit) system 6 - to at least one heat sink of the vehicle.

Das Ventil- und Leitungssystem VL umfasst dabei zumindest eine erste elektrische Flüssigkeitspumpe EWP1 zur Förderung von Flüssigkeit im ersten Flüssigkeitskreis(lauf) bzw. Flüssigkeitskühlkreis(lauf) sowie zumindest eine zweite elektrische Flüssigkeitspumpe EWP2 zur Förderung von Flüssigkeit im zweiten Flüssigkeitskreis(lauf) bzw. Flüssigkeitsheizkreis(lauf).The valve and line system VL comprises at least one first electric liquid pump EWP 1 for conveying liquid in the first liquid circuit (run) or liquid cooling circuit (run) and at least one second electric liquid pump EWP 2 for conveying liquid in the second liquid circuit (run) or liquid heating circuit (run).

Im vorliegenden Fall geht es um einen (ein)gestellten Ventilsystemmodus zum Heizen einer Fahrzeugkabine. Dabei ist der zweite bzw. heiße Flüssigkeitskreis-(lauf) mit einem ersten Abschnitt über einen ersten Wärmetauscher 12 (auch HVAC Heater genannt; HVAC → engl. Heating, Ventilation and Air Conditioning) zum Heizen der Fahrzeugkabine und der erste bzw. kalte Flüssigkeitskreis(lauf) mit einem zweiten Abschnitt über einen zweiten Wärmetauscher 14 (auch HVAC Cooler genannt) zum Kühlen der Fahrzeugkabine geführt.In this case, the valve system mode is set to heat a vehicle cabin. The second or hot fluid circuit (circuit) with a first section is routed via a first heat exchanger 12 (also called an HVAC heater; HVAC → English: Heating, Ventilation and Air Conditioning) to heat the vehicle cabin, and the first or cold fluid circuit (circuit) with a second section is routed via a second heat exchanger 14 (also called an HVAC cooler) to cool the vehicle cabin.

Es wird dabei vorgeschlagen, den ersten Abschnitt des zweiten Flüssigkeitskreis-(lauf)es zum zweiten Abschnitt des ersten Flüssigkeitskreis(lauf)es über zugeordnete Stellventilfunktionen fluidisch parallel und / oder in Reihe zu stellen bzw. einzustellen bzw. zu schalten, um eine Parallelschaltung und / oder eine Reihenschaltung der beiden Wärmetauscher 12, 14 zum Heizen der Fahrzeugkabine bewirken zu können.It is proposed that the first section of the second fluid circuit (run) be fluidically parallel and/or in series with the second section of the first fluid circuit (run) via associated control valve functions, or that the first section be adjusted or connected in parallel and/or in series with the second section of the first fluid circuit (run) in order to be able to effect a parallel connection and/or a series connection of the two heat exchangers 12, 14 for heating the vehicle cabin.

In der Ausführung nach 2 wird dazu vorgeschlagen, zwischen einem Zulaufleitungsabschnitt 22 zum ersten Wärmetauscher 12 und einem Zulaufleitungsabschnitt 26 zum zweiten Wärmetauscher eine zugeordnete erste Einwege-Stellventilfunktion SV1 sowie zwischen einem Ablaufleitungsabschnitt 24 vom ersten Wärmetauscher 12 und einem Ablaufleitungsabschnitt 28 vom zweiten Wärmetauscher 14 eine zugeordnete zweite Einwege-Stellventilfunktion vorzusehen bzw. anzuordnen, um die Parallelschaltung der beiden Wärmetauscher 12, 14 zum Heizen der Fahrzeugkabine bewirken zu können. Diese Einwege-Stellventilfunktionen SV1, SV2 sind dabei innerhalb des Ventil- und Leitungssystems VL vorgesehen bzw. angeordnet.In the execution according to 2 To this end, it is proposed to provide or arrange an associated first one-way control valve function SV1 between an inlet line section 22 to the first heat exchanger 12 and an inlet line section 26 to the second heat exchanger, and an associated second one-way control valve function between an outlet line section 24 from the first heat exchanger 12 and an outlet line section 28 from the second heat exchanger 14, in order to be able to connect the two heat exchangers 12, 14 in parallel to heat the vehicle cabin. These one-way control valve functions SV1, SV2 are provided or arranged within the valve and line system VL.

Im zweiten Abschnitt des ersten Flüssigkeitskreis(lauf)es sind zudem im Zulaufleitungsabschnitt 26 zum zweiten Wärmetauscher 14 eine zugeordnete vierte Einwege-Stellventilfunktionen SV4 und im Ablaufleitungsabschnitt 28 vom zweiten Wärmetauscher 14 eine zugeordnete fünfte Einwege-Stellventilfunktionen SV5 vorgesehen bzw. angeordnet. Auch diese beiden Einwege-Stellventilfunktionen SV4, SV5 sind dabei innerhalb des Ventil- und Leitungssystems VL vorgesehen bzw. angeordnet.In the second section of the first fluid circuit, an associated fourth one-way control valve function SV 4 is provided or arranged in the inlet line section 26 to the second heat exchanger 14, and an associated fifth one-way control valve function SV 5 is provided or arranged in the outlet line section 28 from the second heat exchanger 14. These two one-way control valve functions SV 4 , SV 5 are also provided or arranged within the valve and line system VL.

In der Ausführung nach 3 hingegen wird dazu vorgeschlagen, im Ablaufleitungsabschnitt 24 vom ersten Wärmetauscher 12 eine zugeordnete erste und eine zugeordnete zweite Mehrwege-Stellventilfunktion, jeweils in Gestalt einer 3/2-Wege-Stellventilfunktion MWV1, MWV2 anzuordnen bzw. vorzusehen. Die zweite 3/2-Wege-Stellventilfunktion MWV2 ist dabei der ersten 3/2-Wege-Stellventilfunktion MWV1 fluidisch nachgeordnet. Durch die erste 3/2-Wege-Stellventilfunktion MWV1 ist der Ablaufleitungsabschnitt 24 vom ersten Wärmetauscher 12 mit dem Zulaufleitungsabschnitt 26 zum zweiten Wärmetauscher 14 und durch die zweite 3/2-Wege- Stellventilfunktion MWV2 der Ablaufleitungsabschnitt 28 vom zweiten Wärmetauscher 14 mit dem Ablaufleitungsabschnitt 24 vom ersten Wärmetauscher 12 verbindbar. Dabei sind diese beiden 3/2-Wege-Stellventilfunktionen MWV1, MWV2 derart ausgeführt bzw. umgesetzt, dass sie die Parallelschaltung und / oder die Reihenschaltung der beiden Wärmetauscher 12, 14 zum Heizen der Fahrzeugkabine bewirken können.In the execution according to 3 On the other hand, it is proposed to arrange or provide an associated first and an associated second multi-way control valve function, each in the form of a 3/2-way control valve function MWV 1 , MWV 2 , in the outlet line section 24 from the first heat exchanger 12. The second 3/2-way control valve function MWV 2 is fluidically downstream of the first 3/2-way control valve function MWV 1. The first 3/2-way control valve function MWV 1 connects the outlet line section 24 from the first heat exchanger 12 to the inlet line section 26 to the second heat exchanger 14, and the second 3/2-way control valve function MWV 2 connects the outlet line section 28 from the second heat exchanger 14 to the outlet line section 24 from the first heat exchanger 12. These two 3/2-way control valve functions MWV 1 , MWV 2 are designed or implemented in such a way that they can cause the parallel connection and/or the series connection of the two heat exchangers 12, 14 to heat the vehicle cabin.

Im zweiten Abschnitt des ersten Flüssigkeitskreis(lauf)es ist zudem im Zulaufleitungsabschnitt 26 zum zweiten Wärmetauscher 14 eine zugeordnete vierte Einwege-Stellventilfunktion SV4 vorgesehen bzw. angeordnet. Auch diese vierte Einwege-Stellventilfunktion SV4 ist dabei innerhalb des Ventil- und Leitungssystems VL vorgesehen bzw. angeordnet.In the second section of the first fluid circuit, an associated fourth one-way control valve function SV 4 is also provided or arranged in the inlet line section 26 to the second heat exchanger 14. This fourth one-way control valve function SV 4 is also provided or arranged within the valve and line system VL.

Den Ausführungen nach den 1 bis 3 ist gemein, dass ein zweiter Abschnitt des zweiten Flüssigkeitskreis(lauf)es über eine Batterie B zum Versorgen eines elektrischen Antriebsstranges 18 geführt ist, wobei der zweite Abschnitt des zweiten Flüssigkeitskreis(lauf)es zum ersten Abschnitt des zweiten Flüssigkeitskreis(lauf)es fluidisch parallelgeschaltet ist.According to the statements of the 1 to 3 is common that a second section of the second fluid circuit (circuit) is guided via a battery B for supplying an electric drive train 18, wherein the second section of the second fluid circuit (circuit) is fluidically connected in parallel to the first section of the second fluid circuit (circuit).

Den Ausführungen nach den 2 und 3 ist gemein, dass im zweiten Abschnitt des zweiten Flüssigkeitskreis(lauf)es stromabwärts der Batterie B eine zugeordnete dritte Einwege-Stellventilfunktion SV3 vorgesehen bzw. angeordnet ist. Auch diese dritte Einwege-Stellventilfunktion SV3 ist dabei innerhalb des Ventil- und Leitungssystems VL vorgesehen bzw. angeordnet. Durch sie lässt sich eine Flüssigkeitszirkulation in diesem zweiten Abschnitt des zweiten Flüssigkeitskreis(lauf)es bei Bedarf zumindest abschnittsweise unterbrechen.According to the statements of the 2 and 3 What they have in common is that an associated third one-way control valve function SV 3 is provided or arranged in the second section of the second fluid circuit downstream of the battery B. This third one-way control valve function SV 3 is also provided or arranged within the valve and line system VL. It allows fluid circulation in this second section of the second fluid circuit to be interrupted, at least in sections, if necessary.

Den Ausführungen nach den 1 bis 3 ist ferner gemein, dass im zweiten Abschnitt des zweiten Flüssigkeitskreis(lauf)es stromabwärts der Batterie B - und innerhalb des Ventil- und Leitungssystems VL - sowie bzgl. der 2 und 3 der dritten Einwege-Stellventilfunktion SV3 fluidisch vorgeordnet eine zugeordnete dritte Mehrwege-Stellventilfunktion in Gestalt einer 3/2-Wege-Stellventilfunktion MWV3 vorgesehen bzw. angeordnet ist, über welche entwärmte Flüssigkeit der Batterie B bei Bedarf rückführbar ist, um eine Temperierung der Batterie B zu unterstützen bzw. zu erleichtern. Stromabwärts dieser dritten 3/2-Wege-Stellventilfunktion MWV3 - und innerhalb des Ventil- und Leitungssystems VL - sowie stromaufwärts der Batterie B (bzw. in einem Zulaufleitungsabschnitt zur Batterie B) ist zudem eine dritte elektrische Flüssigkeitspumpe EWP3 vorgesehen. Insbesondere wenn durch die dritte Einwege-Stellventilfunktion SV3 die zugeordnete Leitung bzw. der zugeordnete Flüssigkeitsleitungsabschnitt vollständig zugesteuert bzw. abgesperrt ist, ermöglicht diese dritte 3/2-Wege-Stellventilfunktion MWV3 in Verbindung mit dieser dritten elektrischen Flüssigkeitspumpe EWP3 eine Zirkulation von Flüssigkeit innerhalb eines weiteren Flüssigkeitskreis(lauf)es - als Bestandteil des zweiten Abschnitts des zweiten Flüssigkeitskreis(lauf)es -, wobei dieser weitere Flüssigkeitskreis(lauf) die Batterie B, die dritte 3/2-Wege-Stellventilfunktion MWV3 sowie die dritte elektrische Flüssigkeitspumpe EWP3 umfasst. Dieser weitere Flüssigkeitskreis(lauf) unterstützt eine gewünschte Temperierung der Batterie B.According to the statements of the 1 to 3 is also common that in the second section of the second liquid circuit downstream of the battery B - and within the valve and line system VL - as well as with regard to the 2 and 3 an associated third multi-way control valve function in the form of a 3/2-way control valve function MWV 3 is provided or arranged fluidically upstream of the third one-way control valve function SV 3 , via which cooled liquid from battery B can be returned if necessary in order to support or facilitate temperature control of battery B. Downstream of this third 3/2-way control valve function MWV 3 - and within the valve and line system VL - as well as upstream of battery B (or in a feed line section to battery B), a third electric liquid pump EWP 3 is also provided. In particular, when the third one-way control valve function SV 3 completely closes or shuts off the associated line or the associated liquid line section, this third 3/2-way control valve function MWV 3 in conjunction with this third electric liquid pump EWP 3 enables liquid to circulate within an additional liquid circuit—as a component of the second section of the second liquid circuit—where this additional liquid circuit comprises battery B, the third 3/2-way control valve function MWV 3 , and the third electric liquid pump EWP 3. This additional liquid circuit supports the desired temperature control of battery B.

Den Ausführungen nach den 1 bis 3 ist ferner gemein, dass ein erster Abschnitt des ersten Flüssigkeitskreis(lauf)es, welcher zum zweiten Abschnitt des ersten Flüssigkeitskreis(lauf)es fluidisch parallelgeschaltet ist, über einen ersten Radiator 16 zum Austausch von Wärme zwischen dem Flüssigkeitskreis(lauf)-system und einer Fahrzeugumgebung sowie zumindest eine Komponente des elektrischen Antriebsstranges 18 geführt ist. Darunter ist zumindest ein Elektromotor bzw. E-Motor zum Antrieb des Fahrzeugs zu verstehen sowie zumindest eine Leistungselektronik, etwa in Gestalt eines Inverters, eines Bordladegeräts - auch On Board Charger (OBC) genannt -, eines Gleichspannungswandlers - auch DC-DC-Wandler genannt - und / oder ggf. in Gestalt von weiteren Steuergeräten in Form von Hochleistungsrechnern.According to the statements of the 1 to 3 is also common that a first section of the first fluid circuit, which is fluidically connected in parallel to the second section of the first fluid circuit, is routed via a first radiator 16 for the exchange of heat between the fluid circuit system and a vehicle environment as well as at least one component of the electric drive train 18. This is to be understood as at least one electric motor or e-motor for driving the vehicle and at least one power electronics, for example in the form of an inverter, an on-board charger - also called an on-board charger (OBC) -, a DC-DC converter - also called a DC-DC converter - and/or possibly in the form of further control units in the form of high-performance computers.

Dabei kann der erste Abschnitt des ersten Flüssigkeitskreis(lauf)es zudem über einen zweiten Radiator 20 geführt sein, welcher optional über eine zugeordnete vierte Mehrwege-Stellventilfunktion in Gestalt einer 3/2-Wege-Stellventilfunktion MWV4 fluidisch in Reihe und / oder parallel hinzuschaltbar ist.In this case, the first section of the first fluid circuit (run) can also be guided via a second radiator 20, which can optionally be fluidically connected in series and/or parallel via an associated fourth multi-way control valve function in the form of a 3/2-way control valve function MWV 4 .

Dabei ist der erste Radiator 16 der Komponente des elektrischen Antriebsstranges 18 fluidisch vorgeordnet und der zweite Radiator 20 der Komponente des elektrischen Antriebsstranges 18 fluidisch nachgeordnet.The first radiator 16 is fluidically arranged upstream of the component of the electric drive train 18 and the second radiator 20 is fluidically arranged downstream of the component of the electric drive train 18.

Allen zuvor genannten Stellventilfunktionen SV1, SV2, SV3 (Stellventil) und MWV1, MWV2, MWV3, MWV4 (MWV = Mehrwegeventil) des Ventil- und Leitungssystems VL ist gemein, dass sie zugeordnete Flüssigkeitsleitungsabschnitte - wahl- bzw. bedarfsweise - teilweise oder gänzlich öffnen bzw. aufsteuern oder schließen bzw. zusteuern können.All of the previously mentioned control valve functions SV 1 , SV 2 , SV 3 (control valve) and MWV 1 , MWV 2 , MWV 3 , MWV 4 (MWV = multi-way valve) of the valve and line system VL have in common that they can partially or completely open or open or close or close assigned liquid line sections - optionally or as required.

Es wird dabei zum Zweck einer Modularisierung - zu einem Pumpen-Ventil-Modul - vorgeschlagen, wenigstens die erste und / oder die zweite Flüssigkeitspumpe EWP1, EWP2, wenigstens eine der zuvor genannten Stellventilfunktionen des Ventil- und Leitungssystems VL sowie wenigstens einen Teil der Flüssigkeitsleitungsabschnitte des Ventil- und Leitungssystems VL in einem mehrteiligen - nicht dargestellten - ersten Gehäuse des Flüssigkeitskreis(lauf)systems 6 unterzubringen bzw. in dieses erste Gehäuse zu integrieren, an welches die mindestens eine Wärmequelle und die mindestens eine Wärmesenke des Fahrzeugs über zugeordnete, separate Leitungen fluidisch angeschlossen sind.For the purpose of modularization - to form a pump-valve module - it is proposed to accommodate at least the first and/or the second liquid pump EWP 1 , EWP 2 , at least one of the aforementioned control valve functions of the valve and line system VL and at least part of the liquid line sections of the valve and line system VL in a multi-part - not shown - first housing of the liquid circuit (circuit) system 6 or to integrate them into this first housing, to which the at least one heat source and the at least one heat sink of the vehicle are fluidically connected via assigned, separate lines.

In einer weiteren Ausführung sind in dieses - nicht dargestellte - erste Gehäuse alle Flüssigkeitspumpen EWP1, EWP2, EWP3, die einzelnen zuvor genannten Stellventilfunktionen des Ventil- und Leitungssystems VL sowie alle Flüssigkeitsleitungsabschnitte des Ventil- und Leitungssystems VL untergebracht bzw. in dieses erste Gehäuse integriert, an welches die mindestens eine Wärmequelle und die mindestens eine Wärmesenke des Fahrzeugs über zugeordnete, separate Leitungen fluidisch angeschlossen sind.In a further embodiment, all liquid pumps EWP 1 , EWP 2 , EWP 3 , the individual previously mentioned control valve functions of the valve and line system VL as well as all liquid line sections of the valve and line system VL are accommodated or integrated into this first housing - not shown - to which the at least one heat source and the at least one heat sink of the vehicle are fluidically connected via assigned, separate lines.

Dieses erste Gehäuse kann dabei als durch das Rechteck mit dem Bezugszeichen VL in den 1 bis 3 - im Sinne einer Systemgrenze für dieses erste Gehäuse - veranschaulicht angesehen werden, ich welches das Ventil- und Leitungssystem VL bis auf diejenigen zugeordneten, separaten Flüssigkeitsleitungsabschnitte bzw. Leitungen untergebracht bzw. integriert ist, über welche die mindestens eine Wärmequelle und die mindestens eine Wärmesenke des Fahrzeugs mit dem ersten Gehäuse verbunden bzw. an dieses erste Gehäuse fluidisch angeschlossen sind. In diesem ersten Gehäuse sind die einzelnen Ventilsystemmodi des Ventil- und Leitungssystems VL sowie die zuvor genannten Stellventilfunktionen abbildbar, und zwar durch wenigstens ein Mehrwegeventil, welches Flüssigkeit führende Leitungsabschnitte innerhalb dieses ersten, mehrteiligen Gehäuses - wahl- bzw. bedarfsweise - über unterschiedliche Höhen des Mehrwegeventils - bzw. entlang einer Längsachse bzw. Längserstreckung des Mehrwegeventils - miteinander fluidisch verbinden kann.This first housing can be seen as defined by the rectangle with the reference symbol VL in the 1 to 3 - in the sense of a system boundary for this first housing - can be seen as illustrating which the valve and line system VL is accommodated or integrated except for those assigned, separate liquid line sections or lines via which the at least one heat source and the at least one heat sink of the vehicle are connected to the first housing or fluidically connected to this first housing. In this first housing, the individual valve system modes of the valve and line system VL as well as the previously mentioned control valve functions can be represented, namely by at least one multi-way valve, which connects liquid-carrying line sections within this first, multi-part housing - optionally or as required - over different heights of the multi-way valve - or along a longitudinal axis or longitudinal extension of the multi-way valve - can be fluidically connected to one another.

Zusätzlich dazu wird zum Zweck einer Modularisierung des Kältemittelkreis(lauf)es 4 vorgeschlagen, dass wenigstens der Kompressor und / oder ein Expansionsventil und / oder ein Leitungsabschnitt und / oder ein Temperatursensor und / oder ein Drucksensor des Kältemittelkreis(lauf)es in einem mehrteiligen - nicht dargestellten - zweiten Gehäuse des Kältemittelkreis(lauf)es 4 unterzubringen bzw. in dieses zweite Gehäuse zu integrieren.In addition, for the purpose of modularizing the refrigerant circuit (4), it is proposed that at least the compressor and/or an expansion valve and/or a line section and/or a temperature sensor and/or a pressure sensor of the refrigerant circuit (4) be accommodated in a multi-part - not shown - second housing of the refrigerant circuit (4) or be integrated into this second housing.

Es wird dabei vorgeschlagen, dieses erste und zweite Gehäuse zu einer Einheit zu kombinieren und dabei einen Gehäuseverbund auszubilden. Dieses erste und zweite Gehäuse können dabei mittelbar über eine Koppelplatte miteinander gefügt bzw. verbunden sein.It is proposed to combine these first and second housings into a single unit, thereby forming a housing assembly. These first and second housings can be joined or connected to each other indirectly via a coupling plate.

Dabei wird ferner vorgeschlagen, diesen Gehäuseverbund mit dem ersten Wärmetauscher 8 für den kalten Abschnitt des Kältemittelkreis(lauf)es 6 und dem zweiten Wärmetauscher 10 für den heißen Abschnitt des Kältemittelkreis(lauf)es 6 zu einem (hoch)integrierten Verbund in Gestalt einer Thermomodul-Einheit zu kombinieren.It is further proposed to combine this housing assembly with the first heat exchanger 8 for the cold section of the refrigerant circuit 6 and the second heat exchanger 10 for the hot section of the refrigerant circuit 6 to form a (highly) integrated assembly in the form of a thermomodule unit.

Zum Heizen der Fahrzeugkabine wird der Kältemittelkreis(lauf) 4 im Sinne einer Wärmepumpe betrieben (sog. Wärmepumpenbetrieb). Dies schließt einen Umgebungswärmepumpenbetrieb mit ein. Um die Temperatur im Flüssigkeitsheizkreis(lauf) zu erhöhen, kann der Kompressor entsprechend angesteuert werden. Zusätzlich dazu kann, sofern erforderlich, auch das Heizelement HE kurzzeitig aktiviert werden, um die Temperatur im Flüssigkeitsheizkreis(lauf) zu erhöhen. Zusätzlich dazu kann, sofern erforderlich, die Temperatur im Flüssigkeitsheizkreis(lauf) auch dadurch erhöht werden, dass zumindest eine der besagten Komponenten des Antriebsstranges, etwa der E-Motor kurzzeitig ineffizient angesteuert bzw. betrieben wird, um Verlustwärme zu erzeugen (sog. Verlustwärmerückgewinnung).To heat the vehicle cabin, the refrigerant circuit (circuit) 4 is operated as a heat pump (so-called heat pump operation). This includes ambient heat pump operation. To increase the temperature in the liquid heating circuit (circuit), the compressor can be controlled accordingly. In addition, if necessary, the heating element HE can also be briefly activated to increase the temperature in the liquid heating circuit (circuit). In addition, if necessary, the temperature in the liquid heating circuit (circuit) can also be increased by briefly controlling or operating at least one of the aforementioned drivetrain components, such as the electric motor, inefficiently to generate waste heat (so-called waste heat recovery).

Claims (18)

Wärmetransportmittelkreis(lauf)system (2) für ein Fahrzeug, aufweisend: einen Kältemittelkreis(lauf) (4) mit einem Kompressor zur Förderung eines Kältemittels, ein Flüssigkeitskreis(lauf)system (6), an welches der Kältemittelkreis(lauf) (4) über einen ersten Wärmetauscher (8) für den kalten Abschnitt des Kältemittelkreis(lauf)es (6) und einen zweiten Wärmetauscher (10) für den heißen Abschnitt des Kältemittelkreis(lauf)es (6) thermisch angebunden ist, wobei das Flüssigkeitskreis(lauf)system (6) ein Ventil- und Leitungssystem (VL) aufweist, über welches eine Vielzahl von Flüssigkeitskreis(läuf)en einstellbar ist, wobei das Ventilsystem zur Einstellung von verschiedenen Flüssigkeitskreis(läuf)en in einzelne Ventilsystemmodi (ein)stellbar ist, wobei in den einzelnen Ventilsystemmodi ein erster Flüssigkeitskreis(lauf) - im Sinne eines Flüssigkeitskühlkreis(lauf)es - über den ersten Wärmetauscher (8) zwischen dem Kältemittelkreis(lauf) (4) und dem Flüssigkeitskreis(lauf)system (6) zu zumindest einer Wärmequelle des Fahrzeugs (16, 18, 20) und ein zweiter Flüssigkeitskreis(lauf) - im Sinne eines Flüssigkeitsheizkreis(lauf)es - über den zweiten Wärmetauscher (10) zwischen dem Kältemittelkreis(lauf) (4) und dem Flüssigkeitskreis(lauf)system (6) zu zumindest einer Wärmesenke des Fahrzeugs (12, 14, B) geführt sind, zumindest eine erste elektrische Flüssigkeitspumpe (EWP1) zur Förderung von Flüssigkeit im ersten Flüssigkeitskreis(lauf) sowie zumindest eine zweite elektrische Flüssigkeitspumpe (EWP2) zur Förderung von Flüssigkeit im zweiten Flüssigkeitskreis(lauf), wobei in einem (ein)gestellten Ventilsystemmodus zum Heizen einer Fahrzeugkabine der zweite Flüssigkeitskreis(lauf) mit einem ersten Abschnitt über einen ersten Wärmetauscher (12) zum Heizen der Fahrzeugkabine und der erste Flüssigkeitskreis(lauf) mit einem zweiten Abschnitt über einen zweiten Wärmetauscher (14) zum Kühlen der Fahrzeugkabine geführt sind, wobei der erste Abschnitt des zweiten Flüssigkeitskreis(lauf)es zum zweiten Abschnitt des ersten Flüssigkeitskreis(lauf)es über zugeordnete Stellventilfunktionen fluidisch parallel und / oder in Reihe (ein)stellbar ist, um eine Parallelschaltung und / oder eine Reihenschaltung der beiden Wärmetauscher (12, 14) zum Heizen der Fahrzeugkabine zu bewirken.A heat transfer medium circuit system (2) for a vehicle, comprising: a refrigerant circuit (4) with a compressor for conveying a refrigerant, a liquid circuit system (6), to which the refrigerant circuit (4) is thermally connected via a first heat exchanger (8) for the cold section of the refrigerant circuit (6) and a second heat exchanger (10) for the hot section of the refrigerant circuit (6), wherein the liquid circuit system (6) has a valve and line system (VL) via which a plurality of liquid circuits can be set, wherein the valve system can be set to individual valve system modes for setting different liquid circuits, wherein in the individual valve system modes, a first liquid circuit - in the sense of a liquid cooling circuit - is connected via the first heat exchanger (8) between the refrigerant circuit (4) and the liquid circuit system (6) to at least one heat source of the vehicle (16, 18, 20) and a second liquid circuit - in the sense of a liquid heating circuit - via the second heat exchanger (10) between the refrigerant circuit (4) and the liquid circuit system (6) to at least one heat sink of the vehicle (12, 14, B), at least one first electric liquid pump (EWP 1 ) for conveying liquid in the first liquid circuit and at least one second electric liquid pump (EWP 2 ) for conveying liquid in the second liquid circuit, wherein in a valve system mode set for heating a vehicle cabin, the second liquid circuit is guided with a first section via a first heat exchanger (12) for heating the vehicle cabin and the first liquid circuit is guided with a second section via a second heat exchanger (14) for cooling the vehicle cabin, wherein the first section of the second liquid circuit is guided to the second Section of the first fluid circuit (run) can be fluidically adjusted in parallel and/or in series via associated control valve functions in order to effect a parallel connection and/or a series connection of the two heat exchangers (12, 14) for heating the vehicle cabin. Wärmetransportmittelkreis(lauf)system nach Anspruch 1, wobei zwischen einem Zulaufleitungsabschnitt (22) zum ersten Wärmetauscher (12) zum Heizen der Fahrzeugkabine und einem Zulaufleitungsabschnitt (26) zum zweiten Wärmetauscher zum Kühlen der Fahrzeugkabine eine erste Einwege-Stellventilfunktion (SV1) vorgesehen ist, wobei zwischen einem Ablaufleitungsabschnitt (24) vom ersten Wärmetauscher (12) zum Heizen der Fahrzeugkabine und einem Ablaufleitungsabschnitt (28) vom zweiten Wärmetauscher (14) zum Kühlen der Fahrzeugkabine eine zweite Einwege-Stellventilfunktion (SV2) vorgesehen ist, um die Parallelschaltung der beiden Wärmetauscher (12, 14) zum Heizen der Fahrzeugkabine zu bewirken.Heat transfer medium cycle system according to Claim 1 , wherein a first one-way control valve function (SV 1 ) is provided between an inlet line section (22) to the first heat exchanger (12) for heating the vehicle cabin and an inlet line section (26) to the second heat exchanger for cooling the vehicle cabin, wherein a second one-way control valve function (SV 2 ) is provided between an outlet line section (24) from the first heat exchanger (12) for heating the vehicle cabin and an outlet line section (28) from the second heat exchanger (14) for cooling the vehicle cabin, in order to effect the parallel connection of the two heat exchangers (12, 14) for heating the vehicle cabin. Wärmetransportmittelkreis(lauf)system nach Anspruch 1, wobei in einem Ablaufleitungsabschnitt (24) vom ersten Wärmetauscher (12) zum Heizen der Fahrzeugkabine eine erste und eine zweite Mehrwege-Stellventilfunktion in Gestalt einer 3/2-Wege-Stellventilfunktion (MWV4, MWV2) vorgesehen sind, wobei die zweite 3/2-Wege-Stellventilfunktion (MWV2) der ersten 3/2-Wege-Stellventilfunktion (MWV1) fluidisch nachgeordnet ist, wobei die erste 3/2-Wege-Stellventilfunktion (MWV1) den Ablaufleitungsabschnitt (24) vom ersten Wärmetauscher (12) zum Heizen der Fahrzeugkabine mit einem Zulaufleitungsabschnitt (26) zum zweiten Wärmetauscher (14) zum Kühlen der Fahrzeugkabine verbindet, wobei die zweite 3/2-Wege-Stellventilfunktion (MWV2) einen Ablaufleitungsabschnitt (28) vom zweiten Wärmetauscher (14) zum Kühlen der Fahrzeugkabine mit dem Ablaufleitungsabschnitt (24) vom ersten Wärmetauscher (12) zum Heizen der Fahrzeugkabine verbindet, um die Parallelschaltung und / oder die Reihenschaltung der beiden Wärmetauscher (12, 14) zum Heizen der Fahrzeugkabine zu bewirken.Heat transfer medium cycle system according to Claim 1 , wherein in a drain line section (24) from the first heat exchanger (12) for heating the vehicle cabin, a first and a second Multi-way control valve function in the form of a 3/2-way control valve function (MWV 4 , MWV 2 ) are provided, wherein the second 3/2-way control valve function (MWV 2 ) is fluidically arranged downstream of the first 3/2-way control valve function (MWV 1 ), wherein the first 3/2-way control valve function (MWV 1 ) connects the outlet line section (24) from the first heat exchanger (12) for heating the vehicle cabin with an inlet line section (26) to the second heat exchanger (14) for cooling the vehicle cabin, wherein the second 3/2-way control valve function (MWV 2 ) connects an outlet line section (28) from the second heat exchanger (14) for cooling the vehicle cabin with the outlet line section (24) from the first heat exchanger (12) for heating the vehicle cabin, in order to enable the parallel connection and / or the Series connection of the two heat exchangers (12, 14) to heat the vehicle cabin. Wärmetransportmittelkreis(lauf)system nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zweiter Abschnitt des zweiten Flüssigkeitskreis(lauf)es über eine Batterie (B) zum Versorgen eines elektrischen Antriebsstranges (18) geführt ist, wobei der zweite Abschnitt des zweiten Flüssigkeitskreis-(lauf)es zum ersten Abschnitt des zweiten Flüssigkeitskreis(lauf)es fluidisch parallelgeschaltet ist.Heat transport medium circuit system according to one of the preceding claims, wherein a second section of the second liquid circuit is guided via a battery (B) for supplying an electric drive train (18), wherein the second section of the second liquid circuit is fluidically connected in parallel to the first section of the second liquid circuit. Wärmetransportmittelkreis(lauf)system nach Anspruch 4, wobei im zweiten Abschnitt des zweiten Flüssigkeitskreis(lauf)es stromabwärts der Batterie (B) eine dritte Einwege-Stellventilfunktion (SV3) vorgesehen ist.Heat transfer medium cycle system according to Claim 4 , wherein a third one-way control valve function (SV 3 ) is provided in the second section of the second liquid circuit downstream of the battery (B). Wärmetransportmittelkreis(lauf)system nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Abschnitt des ersten Flüssigkeitskreis(lauf)es, welcher zum zweiten Abschnitt des ersten Flüssigkeitskreis(lauf)es fluidisch parallelgeschaltet ist, über zumindest einen ersten Radiator (16) zum Austausch von Wärme zwischen dem Flüssigkeitskreis(lauf)system und einer Fahrzeugumgebung sowie optional über zumindest eine Komponente eines / des elektrischen Antriebsstranges (18) geführt ist.Heat transport medium circuit (circuit) system according to one of the preceding claims, wherein a first section of the first liquid circuit (circuit), which is fluidically connected in parallel to the second section of the first liquid circuit (circuit), is guided via at least one first radiator (16) for exchanging heat between the liquid circuit (circuit) system and a vehicle environment and optionally via at least one component of a/the electric drive train (18). Wärmetransportmittelkreis(lauf)system nach Anspruch 6, wobei im zweiten Abschnitt des ersten Flüssigkeitskreis(lauf)es im Zulaufleitungsabschnitt (26) zum zweiten Wärmetauscher (14) für die Fahrzeugkabine eine vierte Einwege-Stellventilfunktion (SV4) vorgesehen ist.Heat transfer medium cycle system according to Claim 6 , wherein in the second section of the first liquid circuit in the inlet line section (26) to the second heat exchanger (14) for the vehicle cabin, a fourth one-way control valve function (SV 4 ) is provided. Wärmetransportmittelkreis(lauf)system nach Anspruch 7, wobei im Ablaufleitungsabschnitt (28) vom zweiten Wärmetauscher (14) für die Fahrzeugkabine ein fünfte Einwege-Stellventilfunktion (SV5) vorgesehen ist.Heat transfer medium cycle system according to Claim 7 , wherein a fifth one-way control valve function (SV 5 ) is provided in the drain line section (28) from the second heat exchanger (14) for the vehicle cabin. Wärmetransportmittelkreis(lauf)system nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der erste Abschnitt des ersten Flüssigkeitskreis(lauf)es zudem über einen zweiten Radiator (20) geführt ist, welcher optional fluidisch in Reihe und / oder parallel hinzuschaltbar ist.Heat transfer medium cycle system according to one of the Claims 6 until 8 , wherein the first section of the first fluid circuit (run) is also guided via a second radiator (20), which can optionally be fluidically connected in series and/or in parallel. Wärmetransportmittelkreis(lauf)system nach Anspruch 9, wobei der erste Radiator (16) der Komponente des elektrischen Antriebsstranges (18) fluidisch vorgeordnet und der zweite Radiator (20) der Komponente des elektrischen Antriebsstranges (18) fluidisch nachgeordnet ist.Heat transfer medium cycle system according to Claim 9 , wherein the first radiator (16) is fluidically arranged upstream of the component of the electric drive train (18) and the second radiator (20) is fluidically arranged downstream of the component of the electric drive train (18). Wärmetransportmittelkreis(lauf)system nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens die erste und / oder die zweite Flüssigkeitspumpe (EWP1, EWP2), wenigstens eine der Stellventilfunktionen des Ventil- und Leitungssystems (VL) sowie wenigstens ein Teil der Flüssigkeitsleitungsabschnitte des Ventil- und Leitungssystems (VL) in einem mehrteiligen ersten Gehäuse des Flüssigkeitskreis(lauf)systems (6) untergebracht sind, an welches die mindestens eine Wärmequelle und die mindestens eine Wärmesenke des Fahrzeugs über zugeordnete, separate mit dem ersten Gehäuse verbundene Leitungen fluidisch angeschlossen sind.Heat transport medium circuit system according to one of the preceding claims, wherein at least the first and/or the second liquid pump (EWP 1 , EWP 2 ), at least one of the control valve functions of the valve and line system (VL) and at least some of the liquid line sections of the valve and line system (VL) are accommodated in a multi-part first housing of the liquid circuit system (6), to which the at least one heat source and the at least one heat sink of the vehicle are fluidically connected via associated, separate lines connected to the first housing. Wärmetransportmittelkreis(lauf)system nach Anspruch 11, wobei in das erste Gehäuse alle Flüssigkeitspumpen (EWP1, EWP2, EWP3), die einzelnen Stellventilfunktionen des Ventil- und Leitungssystems (VL) sowie alle Flüssigkeitsleitungsabschnitte des Ventil- und Leitungssystems (VL) untergebracht sind, an welches die mindestens eine Wärmequelle und die mindestens eine Wärmesenke des Fahrzeugs über zugeordnete, separate mit dem ersten Gehäuse verbundene Leitungen fluidisch angeschlossen sind.Heat transfer medium cycle system according to Claim 11 , wherein all liquid pumps (EWP 1 , EWP 2 , EWP 3 ), the individual control valve functions of the valve and line system (VL) and all liquid line sections of the valve and line system (VL) are accommodated in the first housing, to which the at least one heat source and the at least one heat sink of the vehicle are fluidically connected via associated, separate lines connected to the first housing. Wärmetransportmittelkreis(lauf)system nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens der Kompressor und / oder ein Expansionsventil und / oder ein Leitungsabschnitt und / oder ein Temperatursensor und / oder ein Drucksensor des Kältemittelkreis(lauf)es in einem mehrteiligen zweiten Gehäuse des Kältemittelkreis(lauf)es untergebracht sind.Heat transport medium circuit system according to one of the preceding claims, wherein at least the compressor and/or an expansion valve and/or a line section and/or a temperature sensor and/or a pressure sensor of the refrigerant circuit are accommodated in a multi-part second housing of the refrigerant circuit. Wärmetransportmittelkreis(lauf)system nach Anspruch 13, wobei das erste und das zweite Gehäuse zu einer Einheit kombiniert sind und dabei einen Gehäuseverbund bilden.Heat transfer medium cycle system according to Claim 13 , wherein the first and second housings are combined into one unit and thereby form a housing assembly. Wärmetransportmittelkreis(lauf)system nach Anspruch 14, wobei dieser Gehäuseverbund mit dem ersten Wärmetauscher (8) für den kalten Abschnitt des Kältemittelkreis(lauf)es (6) und dem zweiten Wärmetauscher (10) für den heißen Abschnitt des Kältemittelkreis(lauf)es (6) zu einem integrierten Verbund in Gestalt einer (Thermomodul-)Einheit kombiniert ist.Heat transfer medium cycle system according to Claim 14 , wherein this housing assembly is provided with the first heat exchanger (8) for the cold section of the refrigerant circuit (6) and the second heat exchanger (10) for the hot Section of the refrigerant circuit (6) is combined to form an integrated system in the form of a (thermomodule) unit. Fahrzeug mit einem Wärmetransportmittelkreis(lauf)system nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vehicle with a heat transport medium circuit system according to one of the preceding claims. Verfahren zum Heizen einer Fahrzeugkabine mittels eines indirekten Wärmetransportmittelkreis(lauf)systems nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei welchem ein über einen ersten Wärmetauscher (12) zum Heizen der Fahrzeugkabine geführter Abschnitt eines Flüssigkeitsheizkreis(lauf)es zu einem über einen zweiten Wärmetauscher (14) zum Kühlen der Fahrzeugkabine geführten Abschnitt eines Flüssigkeitskühlkreis(lauf)es über zugeordnete Stellventilfunktion fluidisch parallel und / oder in Reihe (ein)gestellt wird, um eine Parallelschaltung und / oder eine Reihenschaltung der beiden Wärmetauscher (12, 14) zum Heizen der Fahrzeugkabine zu bewirken.Method for heating a vehicle cabin by means of an indirect heat transfer medium circuit system according to one of the Claims 1 until 15 in which a section of a liquid heating circuit (run) guided via a first heat exchanger (12) for heating the vehicle cabin is fluidically parallel and/or in series with a section of a liquid cooling circuit (run) guided via a second heat exchanger (14) for cooling the vehicle cabin via an associated control valve function in order to effect a parallel connection and/or a series connection of the two heat exchangers (12, 14) for heating the vehicle cabin. Pumpen-Ventil-Verteil(er)einheit, welche in Gestalt des ersten Gehäuses nach Anspruch 11 oder 12 ausgeführt ist, wobei dieses erste Gehäuse zumindest ein Mehrwegeventil oder mehrere Mehrwegeventile aufweist, über welche(s) die Stellventilfunktionen nach einem der vorhergehenden Anspruche 1 bis 10 abbildbar sind, wobei durch das zumindest eine Mehrwegeventil Flüssigkeit führende Leitungsabschnitte innerhalb des ersten Gehäuses wahlweise über unterschiedliche Höhen des Mehrwegeventils miteinander fluidisch verbindbar sind.Pump-valve distribution unit, which in the form of the first housing according to Claim 11 or 12 is designed, wherein this first housing has at least one multi-way valve or several multi-way valves, via which the control valve functions according to one of the preceding Claims 1 until 10 can be depicted, wherein by means of the at least one multi-way valve, liquid-conducting line sections within the first housing can be fluidically connected to one another optionally via different heights of the multi-way valve.
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