用于电池供电车辆的具有冷却器的热泵组件和操作热泵组件的方法与流程

1.本发明涉及用于电池供电车辆的具有冷却器的热泵组件。
2.此外，本发明涉及在选定的操作模式下操作热泵组件的方法，其中，热泵组件的制冷剂回路还包括舱室的冷却并且因此构成组合的热泵和制冷单元。


背景技术：

3.本发明的应用领域是通常使用高压电池(hv电池)作为能量存储器以向车辆的传动系供应能量的电驱动车辆的领域。本发明的其他应用领域是具有所谓的插入式混合动力的车辆，这种车辆仅产生少量的废热并且其电池集成到热管理系统中。
4.在该方面，对车辆的有效热供应与电池和电动传动系的最佳热管理相结合起着重要的作用。
5.电动电池供电的车辆产生相对较少的废热，并且因此这种车辆通常需要有效地产生用于加热车辆舱室的热，并以足够的量和适当的温度水平提供热。
6.在现有技术中，用于制冷单元的制冷剂回路和热泵回路对于这种布局是已知的，其专门针对电池供电的车辆而定制。
7.例如，de 10 2019 109 796a1公开了一种热流管理装置和操作热流管理装置的方法，该热流管理装置具有制冷剂回路和传动系冷却剂回路以及加热管线热传递回路。
8.de 10 2016 100 971a1涉及一种用于具有热泵子系统的车辆的气候控制系统，并且de 10 2008 062 176a1公开了一种控制机动车辆的电气元件的温度的装置和方法。
9.us 2019/0344640 a1公开了一种用于车辆的热管理装置，其包括热泵。
10.de 10 2020 111 505a1涉及一种用于电池供电车辆的热泵组件和操作热泵组件的方法，其中，需要多个冷却器来联接制冷剂回路和热传递回路，以利用车辆的废热。


技术实现要素：

11.技术问题
12.然而，这些系统通常非常复杂并且很少能够将车辆乘员对经由车辆的空气调节器——也称为空气调节装置——的充分供热的需要和要求与电池和电动传动系的冷却或甚至加热相结合，这在各种操作状态中的每个操作状态下都是最佳需要的。
13.本发明的目的是提供一种用于电池供电车辆的热泵组件，该热泵组件将用于向机动车辆的乘员舱室所用的空气调节器供应热的热泵的提高的效率与向电池最佳供热的可能性相结合，这不仅包括有效的冷却，而且还包括在某些操作状态下所需的加热。
14.技术方案
15.用于电池供电的电动车辆的热管理系统内的热泵组件能够在大范围的操作/环境条件下灵活操作。车辆的操作以及因此热管理系统的操作受到各种因素比如环境和驾驶条件、用户舒适性需求和电池、电动传动系和控制单元的部件功能以及安全方面的影响。因
此，需要可靠的全车热管理和热泵组件，以确保车辆部件在允许的温度窗口内操作，同时提供舒适性特征、比如舱室空气调节。另外，热系统必须确保车辆的安全操作、例如挡风玻璃的除冰和除湿以实现防雾性能。
16.该目的通过具有独立专利权利要求的特征的热泵组件和方法来实现。在从属专利权利要求中说明了进一步的改进方案。
17.本发明的目的特别地通过用于电池供电车辆的具有冷却器的热泵组件来解决，该热泵组件具有制冷剂回路和两个冷却剂回路、电池冷却剂回路和传动系冷却剂回路。制冷剂回路具有至少一个压缩机、加热冷凝器、与环境热交换器相关联的具有膨胀功能的制冷剂阀、包含相关联的具有膨胀功能的制冷剂阀的至少一个蒸发器以及与蒸发器并行设置的具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀，该蒸发器具有经由冷却器旁路的制冷剂路径和经由连接在制冷剂侧的冷却器的制冷剂路径。
18.在冷却器的上游在加热冷凝器与具有膨胀功能的下游制冷剂阀之间设置有包含具有膨胀功能的制冷剂阀的环境热交换器旁路。
19.电池冷却剂回路具有冷却剂泵、连接在冷却剂侧的冷却器、电池热交换器和电池冷却散热器，其中，具有辅助冷却剂加热器的电池冷却器散热器旁路经由3/2通冷却剂阀与电池冷却散热器并行地设置在电池冷却剂回路中。
20.传动系冷却剂回路具有冷却剂泵、传动系冷却器和传动系冷却散热器，其中，与电池冷却剂回路的电池冷却器散热器旁路的流体连接形成为与传动系冷却散热器并行。
21.此外，在电池冷却剂回路中设置有具有3/2通冷却剂阀的电池热交换器旁路，该电池热交换器旁路也形成从传动系冷却剂回路至冷却器的直接连接。
22.3/2通阀的功能也可以通过单独的部件来实现。然而，这导致设备方面的花费更高。
23.有利地，除了用于加热车辆舱室所用的空气的加热冷凝器之外，在车辆的空调中还设置有空气pct。
24.热泵组件的有利实施方式是，与传动系冷却散热器并行地形成有具有3/2通制冷剂阀的传动系环路。此外，传动系环路有利地设置成与到电池冷却剂回路的流体连接并行。
25.有利地，环境热交换器、传动系冷却散热器和电池冷却散热器组合在一个散热器单元中。
26.更有利地，在制冷剂回路中在压缩机的上游设置有制冷剂收集器，并且优选使用r134a或r1234yf作为制冷剂回路中的制冷剂。
27.出于本发明的目的，加热冷凝器被理解为是指将车辆的空气调节器内的热传递至空气调节器的空气流以用于加热车辆舱室的热交换器。环境热交换器旨在是下述热交换器：该热交换器在组件作为热泵操作的情况下作为散热器从环境空气吸收热，或者在作为制冷单元操作时向环境空气释放热。
28.冷却器是在一侧集成到制冷剂回路中并且在另一侧集成到冷却剂回路中的热交换器，其中，冷却器在冷却剂侧向电池热交换器和传动系冷却器供应冷并在制冷剂侧释放热。
29.制冷剂收集器也被称为蓄能器，并且可选地也可以被设计为用于压缩机上游的液体制冷剂的分离器以及作为用于压缩机上游的液体制冷剂的分离器操作。
30.旁路被理解为意指绕过制冷剂回路的部件或者平行于相关部件引导制冷剂质量流的一部分的制冷剂管线。
31.车辆的冷却剂回路经由冷却器热联接至制冷剂回路，并且通常包含根据整个系统的操作状态用作冷却剂或者也用作热传递介质的水/乙二醇混合物。
32.低温冷却器是设计为散热器的冷却剂冷却器，其将热释放至环境空气。在冷却剂回路中，电池热交换器从电池吸收废热并将其消散，以实现电池的最佳操作模式。传动系冷却器也从传动系的部件吸收热以对传动系的部件进行冷却。例如，传动系的部件是产生废热的电子部件以及电动驱动器本身。
33.主动冷却被理解为意指借助于制冷剂回路进行冷却，而被动冷却被理解为意指借助于散热器通过将热释放至环境进行冷却。
34.本发明的构思是，电池供电的电动车辆的热管理系统使用根据本发明的热泵组件经由制冷剂回路和冷却剂回路连结各种热源和散热器。通常，该系统的操作是高度灵活的，以实现所有部件的高效、强大和动态操作，并确保各种车辆部件的视情况而定的冷却或加热。
35.根据车辆的应用，热系统架构可以例如在是否包括热泵功能方面有显著不同。通常，更灵活的系统能够在车辆部件之间实现更通用且有效的热传递。然而，这种增加的效率和性能通常会对系统复杂性和相关联的系统成本产生影响。
36.热管理系统的设计的关键方面是制冷剂回路的结构，包括将制冷剂系统连接至制冷剂回路的热交换器的数目。通常，最有效的系统设计具有双冷却器布局，除了空气调节器的空气路径中的蒸发器之外，双冷却器布局还具有连接至不同的制冷剂回路的两个独立的热交换器。以这种方式，两个冷却剂回路的并行操作是可能的，从而允许最大的灵活性。这样的布局增加了制冷剂系统、特别是在(低压)抽吸侧的系统复杂性。这导致更高的压力损失，这对系统的效率有负面影响并导致cop(性能系数)的降低。此外，复杂的回路导致增加的封装和系统成本。
37.另外，热管理系统必须确保在所有操作条件下、在稳态操作和高度瞬态操作两种操作下都有足够的舱室加热和冷却能力。尽管热泵系统架构通常允许使用存在于车上的各种热源、例如、环境热源、传动系热源、电池热源、处理器单元热源等，但这些热源有时是不足的，尤其是在具有强烈加热的高度瞬态操作期间。
38.例如，一种关键的操作情况是在非常低的环境温度下并且在冷的车辆舱室和电池的情况下调试车辆。为了确保舱室和电池的快速加热，现代热管理系统包括可以安装在冷却剂回路和通往舱室的空气路径两者中的附加的电加热元件比如低压或高压ptc(ptc热敏电阻、正温度系数)。该技术主要在非热泵系统中使用，在该系统中，通常仅由空气ptc提供对舱室的供应空气的加热。而且由于更高的加热能力和改进的系统动力学，出于舒适的原因，热泵系统通常补充有空气ptc。然而，空气ptc显著增加了系统的总体成本。
39.根据本发明，作为根据独立专利权利要求的热泵组件，得出两种新颖的系统架构，这使热管理系统能够灵活、强大和高效地操作。两种热泵组件允许减少必要的部件并且因此简化系统架构和相关联的系统成本。另外，一个实施方式允许省略空气路径中的高压ptc，这使得能够进一步显著降低整体系统成本。
附图说明
40.根据示例性实施方式参照附图的以下描述，本发明的实施方式的其他细节、特征和优点将变得明显。在附图中：
41.图1：示出了热泵组件的流程图，
42.图2：示出了舱室冷却的流程图，其中，舱室作为热源并且环境作为散热器，
43.图3：示出了舱室冷却和主动电池冷却的流程图，其中，舱室和电池作为热源并且环境作为散热器，
44.图4：示出了舱室冷却和被动电池冷却的流程图，其中，舱室作为热源并且环境作为散热器，
45.图5：示出了舱室再加热和主动电池冷却的流程图，其中，舱室和电池作为热源并且环境作为散热器，
46.图6：示出了舱室再加热的流程图，其中，环境和电池作为热源并且舱室作为散热器，
47.图7：示出了舱室再加热的流程图，其中，环境和辅助加热器作为热源并且舱室作为散热器，
48.图8：示出了舱室再加热的流程图，其中，环境和辅助加热器作为热源并且舱室作为散热器，
49.图9：示出了舱室加热的流程图，其中，环境作为热源并且舱室作为散热器，
50.图10：示出了舱室加热的流程图，其中，环境和传动系作为热源并且舱室和电池作为散热器，
51.图11：示出了舱室加热的流程图，其中，环境和传动系作为热源并且舱室作为散热器，
52.图12：示出了舱室加热的流程图，其中，传动系作为热源并且舱室作为散热器，
53.图13：示出了具有传动系环路的热泵组件，
54.图14：示出了舱室加热的流程图，其中，传动系和辅助加热器作为热源并且舱室作为散热器，
55.图15：示出了舱室加热的流程图，其中，辅助加热器作为热源并且舱室作为散热器，以及
56.图16：示出了环境热交换器除冰的流程图，其中，辅助加热器作为热源并且舱室作为散热器。
具体实施方式
57.根据图1的热泵组件包括中央制冷剂回路和两个低温冷却回路、用于冷却/加热电池的电池冷却剂回路24以及用于冷却/加热电动传动系的传动系冷却剂回路25。舱室空气调节由制冷剂回路提供。系统可以集成到具有标准空气调节系统架构的任何车辆中。
58.热管理系统的制冷剂回路以双线示出，并且除了通向舱室的空气路径中的蒸发器6之外，热管理系统的制冷剂回路还基于连接至多个膨胀阀8、10的单个制冷剂热交换器、冷却器9。为了在加热模式下获得最大效率，该系统在用于空气调节装置27的车辆舱室空气34的空气路径中具有直接热交换器、加热冷凝器2。该系统优选地设计成使用诸如r134a和
r1234yf之类的制冷剂操作。在车辆的空气调节装置27中，车辆舱室空气34被调节。在更广泛的意义上，这应当理解为意味着根据需要对从空气调节装置27引入到车辆舱室中的空气进行冷却、加热以及除湿。
59.该系统架构使得热泵系统能够在各种操作模式——比如冷却、加热和除湿——下以最少使用的膨胀阀和方向阀灵活地操作，膨胀阀和方向阀分别使用多个热源和散热器。相应的热源和散热器是环境、高压电池、电动传动系及其电气和电子部件、高压空气ptc和以及冷却剂加热器。
60.在制冷剂回路内，压缩机1连接至集成到空气调节装置27中的加热冷凝器2。制冷剂可以从加热冷凝器2经由具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)3传送至环境热交换器(ohx)4。通过加热冷凝器2与环境热交换器4之间的制冷剂阀3，可以在这两个部件之间设定不同的压力水平。需要该功能来控制在冷却模式下向环境空气26的热传递以及在加热模式下从环境空气26的热吸收。以这种方式，整个系统可以在三种不同的压力水平下操作，其中，中压水平可以在高压水平与抽吸压力水平之间变化。
61.作为经由环境热交换器4互连的替代方案，加热冷凝器2还经由环境热交换器旁路28在冷却器9的入口处连接至具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)10。
62.在冷却模式下，制冷剂穿过环境热交换器4以将冷凝热消散至环境。在加热模式下，冷凝热在加热冷凝器2中被释放以加热在空气调节装置27中被调节的车辆舱室空气34。
63.环境热交换器4的出口既在蒸发器6的入口处连接至具有膨胀功能的制冷剂阀5并且又连接至具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀8。具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀8具有表示为1、2和3的三个端口。端口2和端口3是输出端，并且端口1是输入端。当制冷剂阀8的膨胀侧在输出端2处连接至冷却器9时，输出端1经由被称为冷却器旁路29的旁路管线朝向制冷剂收集器11和压缩机1提供到系统的抽吸侧的直接连接。代替具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀8，也可以采用具有对应功能的单独的阀作为替代方案。
64.在蒸发器6、冷却器9和冷却器旁路29的出口的抽吸侧上的制冷剂管线优选地在进入制冷剂收集器11的入口的上游彼此连接。制冷剂收集器11的出口连接至压缩机1的抽吸侧。利用这种架构，制冷剂可以在环境热交换器4、空气调节装置27的蒸发器6以及冷却器9中被部分蒸发、蒸发和过热。
65.由于特定的系统布局，制冷剂回路使环境热交换器4和冷却器9能够在不同的压力水平下并行操作。如果需要，环境热交换器4和冷却器9也可以在串行模式下操作。操作模式可以灵活地适于环境和操作条件、比如车辆的温度和热源。
66.电池冷却剂回路24以虚线示出并通过冷却器9与制冷剂回路连通。在冷却器9的出口处，冷却剂经由3/2通冷却剂阀18被导引至电池热交换器19以用于冷却hv电池，或者经由并行的旁路管线、电池热交换器旁路32被导引。在电池热交换器19的输出端处，另一3/2通冷却剂阀20将冷却剂朝向电池冷却剂回路24的电池冷却散热器13导引，或者经由电池冷却器散热器旁路30朝向例如用于电池加热的可选的辅助电冷却剂加热器21导引。冷却剂通过在冷却器9的入口处使用冷却剂泵17进行循环，冷却器9连接至电池冷却散热器13和可选的辅助冷却剂加热器21两者。
67.传动系冷却剂回路25以连续实线示出并且用于通过传动系冷却器15冷却电动传动系。在电动传动系的传动系冷却器15的出口处，3/2通冷却剂阀14将冷却剂导引至传动系
冷却散热器12。传动系冷却散热器12连接至位于传动系冷却器15的入口处的冷却剂泵16。以这种方式，传动系冷却剂回路25可以用于被动地冷却电动传动系，从而实现有效的系统操作。如果要利用来自传动系的热，则传动系冷却剂回路25可以经由3/2通冷却剂阀14连接至电池冷却剂回路24，如通过连接至电池冷却剂回路24的电池冷却器散热器旁路30示意性地指示的。
68.通过在空气调节装置27中使用空气侧ptc加热元件7，可以实现附加的舱室加热能力。
69.热泵组件的散热器、传动系冷却散热器12、电池冷却散热器13和环境热交换器4优选地在结构上组合在一个散热器单元31中。
70.图2借助于图1的热泵组件的突出显示部件示出了模式1舱室冷却。通过以下附图，非主动部件和/或制冷剂或冷却剂管线以细线示出并且主动制冷剂或冷却剂管线相对于非主动部件和/或制冷剂或冷却剂管线以粗线示出。
71.在下面的附图中，阀的切换状态通过符号的表示方式来说明。如果三角形符号仅示出为轮廓且为空，则阀打开。如果三角形符号被完全填充，则阀关闭。如果阀在提供膨胀功能的情况下利用膨胀功能操作，则三角形显示为带阴影的。
72.图2中所示的模式被设计成用于高于30℃的高环境温度。
73.在该模式下，制冷剂流动通过压缩机1下游的空气冷却的环境热交换器(ohx)4，从而将冷凝热释放至环境。制冷剂流通过设置在蒸发器6的上游的exv5膨胀到蒸发器6中，以冷却通过蒸发器6流动到舱室中的空气34。制冷剂阀3在不具有膨胀功能的情况下被切换至最大通道，并且空气调节装置27的加热冷凝器2被切换成不起作用，使得制冷剂回路将全部冷却能力释放至用于车辆舱室的待冷却的空气34。
74.电池冷却剂回路24在再循环模式下操作，以使电池在温度分布方面均匀化。冷却器9不操作，对应的制冷剂阀关闭，使得在该模式下，冷却器9不具有关于热传递的功能并且仅在冷却剂侧穿过。冷却剂在从冷却剂泵17经由冷却器9通过电池热交换器19和电池冷却器散热器旁路30回到冷却剂泵17的循环中流动。在该模式下，辅助冷却剂加热器21不操作并且不具有关于热传递的功能。
75.电动传动系的传动系冷却剂回路25的冷却剂从冷却剂泵16经由传动系冷却器15和作为散热器的传动系冷却散热器12被导引并且在该过程中被环境空气26被动冷却。
76.图3示出了模式2舱室冷却和主动电池冷却。该模式在高于30℃的高环境温度下使用。
77.在该模式下，制冷剂流动通过空气冷却的环境热交换器(ohx)4，从而将冷凝热释放至环境空气26。制冷剂的部分流通过设置在蒸发器6的上游的exv5膨胀到蒸发器6中，以冷却通过空气调节装置27的蒸发器6流动到舱室中的空气34，类似于模式1。制冷剂阀3切换成无膨胀功能并且加热冷凝器2也不具有功能。
78.制冷剂的位于环境热交换器(ohx)4下游的另一部分流在具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀8中膨胀并在冷却器9中通过吸收来自电池冷却剂回路24的热而蒸发以冷却电池，并且然后与来自蒸发器的制冷剂的部分流结合并经由制冷剂收集器11导引至压缩机1。
79.电池冷却剂回路24在主动冷却模式下操作以冷却电池。冷却剂在电池热交换器19中吸收来自电池的热，并且然后被冷却器9中的制冷剂回路主动冷却，从而将热传递至制冷
剂回路。为此目的，如上所述，制冷剂的部分流经由具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀(exv)8并行地导引至蒸发器6并在进入冷却器9时膨胀。冷却剂在从冷却剂泵17经由冷却器9通过电池热交换器19和电池冷却器散热器旁路30回到冷却剂泵17的循环中流动。在该模式下，辅助冷却剂加热器21不操作并且不具有关于热传递的功能。
80.类似于根据图2的操作模式，电动传动系的传动系冷却剂回路25的冷却剂从冷却剂泵16经由传动系冷却器15和作为散热器的传动系冷却散热器12被导引并且在该过程中被环境空气26被动冷却。
81.图4示出了在高于30℃的高环境温度下的舱室冷却和被动电池冷却模式。
82.在该模式下，制冷剂流动通过空气冷却的环境热交换器(ohx)4，从而将冷凝热释放至环境空气26。制冷剂流通过设置在蒸发器6的上游的具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)5膨胀到蒸发器6中，以冷却流动通过蒸发器6的车辆舱室空气34。制冷剂阀3在不具有膨胀功能的情况下被切换至最大通道，并且空气调节装置27的加热冷凝器2被切换成不起作用，使得制冷剂回路将全部冷却能力释放至用于车辆舱室的待冷却的空气34。
83.电池冷却剂回路24在被动冷却模式下操作，以通过电池热交换器19冷却电池。冷却剂从冷却剂泵17通过冷却器9流动至电池热交换器19、从电池吸收热，并且然后在电池冷却散热器13中冷却，从而将热传递至环境空气26。冷却器9不操作，相关的制冷剂阀关闭。
84.类似于图2和图3中所示的过程，电动传动系经由传动系冷却剂回路25使用传动系冷却散热器12被动地冷却。
85.图5示出了在高于15℃的相对温和的环境温度下的舱室再加热和主动电池冷却模式。
86.在车辆空气调节中，再加热模式被理解为意味着待供应至车辆舱室的空气34首先在空气调节装置27中被冷却和除湿，并且然后被加热至期望的温度。通过降低车辆舱室空气34的湿度，减少和或防止车窗的雾化。
87.在该模式下，制冷剂流动通过空气冷却的环境热交换器(ohx)4，从而将冷凝热释放至环境空气26。在进入环境热交换器(ohx)4之前，通过具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)3实现对向环境空气26的热释放的调节。在环境热交换器(ohx)4中，制冷剂膨胀至中压水平。
88.制冷剂流通过设置在蒸发器6的上游的具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)5膨胀到蒸发器6中，以冷却通过蒸发器6流动到舱室中的空气34。随后，车辆舱室空气34通过空气调节装置27的加热冷凝器2被再加热。对流动至舱室的空气进行再加热所需的热流小于从蒸发器6中的空气流提取的热流。上述从空气34中提取热和任何相关联的从空气34提取湿度以及随后将空气34加热至用于车辆舱室的空气34的期望温度被称为再加热。
89.电池冷却剂回路24在被动冷却模式下操作以冷却电池。冷却剂经由电池热交换器19从电池吸收热，并且然后在电池冷却散热器13中被冷却，从而将热传递至环境空气26。冷却器9不操作，对应的制冷剂阀关闭。电动传动系通过传动系冷却剂回路25的传动系冷却散热器12被动地冷却。
90.电池冷却剂回路24和传动系冷却剂回路25的操作模式对应于针对图4描述的电路和过程。
91.图6示出了在高于0℃的低环境温度下的舱室再加热模式。
92.在该模式下，制冷剂流动通过空气冷却的环境热交换器(ohx)4，从而将热从环境
传递至制冷剂。制冷剂在该过程中被蒸发或部分蒸发。在进入环境热交换器4之前，通过具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)3来实现对从环境空气26的热吸收的调节。在环境热交换器4中，制冷剂膨胀至中压水平。先前，来自制冷剂的热经由加热冷凝器2传递至用于舱室空气调节的空气流，并且附加地，车辆舱室空气34借助于空气ptc 7被加热。空气ptc 7是用于根据ptc热敏电阻的原理加热用于车辆舱室的空气的附加的热交换器。这些也称为ptc电阻器或ptc。替代性地，可以使用其他附加的热交换器来加热车辆舱室空气34。
93.在其下游，制冷剂的部分流通过设置在蒸发器6的上游的具有膨胀功能的制冷剂阀5膨胀到蒸发器6中，以冷却通过蒸发器6流动到舱室中的空气34。随后，车辆舱室空气34通过加热冷凝器2被再加热。空气ptc 7可以被启用，以帮助再加热舱室供应空气。对流动至舱室的空气进行再加热所需的热流大于并且特别地远大于从蒸发器6中的空气流提取的热流。
94.并行地，制冷剂的部分流通过设置在冷却器9的上游的具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀(exv)8膨胀到冷却器9中。为了提高系统性能，来自电动传动系的热从传动系冷却器15传递，并且可选地，来自电池热交换器19的电池的热经由冷却器9传递至制冷剂。为此目的，电池冷却剂回路24在主动冷却模式下操作并连接至传动系冷却剂回路25。在所示出的模式下，冷却剂从电池和传动系吸收热并将该热传递至制冷剂回路，在制冷剂回路中，热经由加热冷凝器2用于加热车辆舱室。
95.电池冷却剂回路24和传动系冷却剂回路25彼此连接并且冷却剂在从冷却剂泵17经由冷却器9、电池热交换器19、3/2通冷却剂阀20、冷却剂泵16和传动系冷却器15至冷却剂泵17的循环中流动。冷却剂回路的散热器、传动系冷却散热器12和电池冷却散热器13在该模式下不操作。
96.图7示出了在高于0℃的低环境温度下的舱室再加热模式。
97.在该模式下，制冷剂流动通过空气冷却的环境热交换器(ohx)4，从而将热从环境空气26传递至制冷剂。制冷剂在该过程中被蒸发或部分蒸发。在进入环境热交换器(ohx)4之前，通过具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)3实现对从环境空气26的热吸收的调节。在环境热交换器(ohx)4中，制冷剂膨胀至中压水平。先前，来自制冷剂的热经由加热冷凝器2传递至用于舱室空气调节的空气流，并且制冷剂被冷凝，并且附加地，车辆舱室空气34借助于空气ptc 7被加热。
98.在其下游，制冷剂的部分流通过设置在蒸发器6上游的具有膨胀功能的制冷剂阀5膨胀到蒸发器6中，以冷却通过蒸发器6流动到舱室中的空气34。随后，车辆舱室空气34通过加热冷凝器2被再加热。空气ptc 7可以被启用，以帮助再加热车辆舱室空气34。对流动至舱室的空气进行再加热所需的热流大于从蒸发器6中的空气流提取的热流。
99.并行地，制冷剂的部分流通过设置在冷却器9上游的具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀(exv)8膨胀到冷却器9中。为了提高系统性能，辅助电加热器、辅助冷却剂加热器21在电池冷却剂回路24的电池冷却器散热器旁路30中被启用。热从辅助冷却剂加热器21传递至冷却剂回路并且然后经由冷却器9传递至制冷剂，其中，电池的电池热交换器19没有被穿过。在这种情况下，电池冷却剂回路24的冷却剂在从冷却器9经由3/2通冷却剂阀18通过具有辅助冷却剂加热器21的电池热交换器旁路32至冷却剂泵17从而到达冷却器9的循环中流动。
100.图8示出了在高于0℃的低环境温度下的舱室再加热模式。
101.在该模式下，制冷剂的部分流流动通过空气冷却的环境热交换器(ohx)4，从而将热从环境传递至制冷剂。制冷剂在该过程中被蒸发或部分蒸发。在进入环境热交换器(ohx)4之前，通过具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)3实现对从环境空气26的热吸收的调节。先前，来自制冷剂的热经由加热冷凝器2传递至用于舱室空气调节的车辆舱室空气34，并且制冷剂被冷凝，并且附加地，用于车辆舱室的空气34借助于空气ptc 7被加热。
102.在其下游，制冷剂通过设置在蒸发器6上游的具有膨胀功能的制冷剂阀5膨胀到蒸发器6中，以冷却通过蒸发器6流动到舱室中的空气34。随后，车辆舱室空气34通过加热冷凝器2被再加热。空气ptc 7可以被启用，以帮助再加热舱室供应空气。对流动至舱室的空气进行再加热所需的热流显著高于在蒸发器6中从车辆舱室空气34提取的热流。
103.并行地，制冷剂的剩余部分流已经在具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)3的上游分支，经由环境热交换器旁路28到达环境热交换器(ohx)4，并且在冷却器9的上游经由具有膨胀功能的单个制冷剂阀(exv)10膨胀。这种互连使得能够在不同的压力和/或温度水平下吸收热。通向环境热交换器(ohx)4/蒸发器6和冷却器9的制冷剂路径并行地操作。为了提高系统性能，辅助电加热器、辅助冷却剂加热器21在电池冷却剂回路24的电池冷却器散热器旁路30中被启用。热从辅助冷却剂加热器21传递至冷却剂回路并且然后经由冷却器9传递至制冷剂，其中，电池的电池热交换器19没有被穿过。冷却剂在从冷却剂泵17经由冷却器9、3/2通冷却剂阀18和电池热交换器旁路32、经由辅助冷却剂加热器21至电池冷却剂回路24的冷却剂泵17的循环中流动。
104.图9示出了在低至-20℃的低/冷环境温度下以环境作为热源的舱室加热模式。
105.在该模式下，制冷剂流动通过空气冷却的环境热交换器(ohx)4，从而将热从环境传递至制冷剂。制冷剂在该过程中被蒸发。在进入环境热交换器(ohx)4之前，通过具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)3实现对从环境空气26的热吸收的调节。先前，来自制冷剂的热经由加热冷凝器2被释放至用于舱室空气调节的车辆舱室空气34，并且制冷剂被冷凝，并且附加地，车辆舱室空气34可以借助于空气ptc 7被加热。
106.在该模式下，除非操作空气ptc 7，否则环境热交换器(ohx)4是用于舱室加热的唯一热源。
107.为了使系统效率最大化，制冷剂借助于具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀(exv)8经由冷却器旁路29被导引经过冷却器9，使得在该模式下，冷却器9在制冷剂侧被关闭，并且具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀(exv)8的膨胀功能没有被启用。
108.绕过电池热交换器19，电池冷却剂回路24借助于电池热交换器旁路32经由3/2通冷却剂阀18与传动系冷却剂回路25直接互连。冷却剂从冷却剂泵17经由不起作用的冷却器9、3/2通冷却剂阀18、电池热交换器旁路32、冷却剂泵16、传动系冷却器15和3/2通冷却剂阀14流动至冷却剂泵17。这使传动系的温度分布均匀化。没有热经由冷却剂回路的散热器消散。
109.图10示出了在低至-20℃的低/冷环境温度下以环境热作为热源的舱室加热模式。
110.在该模式下，制冷剂流动通过空气冷却的环境热交换器(ohx)4，从而将热从环境传递至制冷剂。制冷剂在该过程中被蒸发。在进入环境热交换器(ohx)4之前，通过具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)3实现对从环境空气26的热吸收的调节。先前，来自制冷剂的热经由加热冷凝器2被释放至用于舱室空气调节的空气流，并且制冷剂被冷凝，并且附加地，车辆
舱室空气34可以借助于空气ptc 7被加热。
111.除非空气ptc 7被启用，否则环境热交换器(ohx)4是用于舱室加热的唯一热源。在该模式下，具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀(exv)8的膨胀功能没有被启用。
112.为了使系统效率最大化，制冷剂借助于具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀(exv)8经由冷却器旁路29被导引经过冷却器9，使得在该模式下，冷却器9在制冷剂侧被关闭。
113.电池冷却剂回路24经由3/2通冷却剂阀20与传动系冷却剂回路25直接互连，其中，冷却剂流被导引通过电池热交换器19。冷却剂从冷却剂泵17经由不起作用的冷却器9、电池热交换器19、3/2通冷却剂阀20、冷却剂泵16和传动系冷却器15流动至冷却剂泵17。这将热从传动系传递至电池并且使传动系和电池中的温度分布均匀化。
114.图11示出了在低至-20℃的低/冷环境温度下以环境热和来自传动系的废热作为热源的舱室加热模式。
115.在该模式下，制冷剂的部分流流动通过空气冷却的环境热交换器(ohx)4，从而将热从环境传递至制冷剂。制冷剂在该过程中被蒸发或部分蒸发。在进入环境热交换器(ohx)4之前，通过具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)3实现对从环境空气26的热吸收的调节。为了使系统效率最大化，制冷剂借助于具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀(exv)8经由冷却器旁路29被导引经过冷却器9，使得在该模式下，冷却器9在制冷剂侧被关闭。
116.并行地，制冷剂的剩余部分流已经在具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)3的上游分支，经由环境热交换器旁路28到达环境热交换器(ohx)4，并且在冷却器9的上游经由具有膨胀功能的单个制冷剂阀(exv)10膨胀。这种互连使得能够在不同的压力和/或温度水平下吸收热。通向环境热交换器(ohx)4/蒸发器6和冷却器9的制冷剂路径并行地操作。
117.绕过电池热交换器19，电池冷却剂回路24与传动系冷却剂回路25直接互连。冷却剂从冷却剂泵17经由冷却器9、3/2通冷却剂阀18、电池热交换器旁路32、冷却剂泵16、传动系冷却器15和3/2通冷却剂阀14流动至冷却剂泵17。这使热从传动系冷却剂回路25经由冷却器9传递至制冷剂回路。
118.因此，通过加热冷凝器2实现的用于加热舱室供应空气的热源是环境空气26以及来自传动系的废热。空气ptc 7可以被启用，以帮助加热车辆舱室空气34。
119.图12示出了在低至-20℃的低/冷环境温度下以来自传动系的废热作为热源的舱室加热模式。
120.在该模式下，为了使系统性能和效率最大化，整个制冷剂质量流已经在具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)3的上游分支，经由环境热交换器旁路28到达环境热交换器(ohx)4，并且在冷却器9的上游经由具有膨胀功能的单个制冷剂阀(exv)10膨胀。这实现了外部环境热交换器(ohx)4在制冷剂侧的完全关闭。这可以显著增加系统的抽吸压力。
121.耦合的冷却剂回路24和25如针对图11所描述的那样设计。绕过电池热交换器19，电池冷却剂回路24借助于3/2通冷却剂阀18和电池热交换器旁路32与传动系冷却剂回路25直接互连。这将热从传动系冷却剂回路25经由冷却器9传递至制冷剂回路。
122.因此，传动系是用于加热车辆舱室空气34的主要热源，这是通过加热冷凝器2来实现的。空气ptc 7可以被启用，以帮助再加热舱室供应空气。
123.在图13中，根据图1的热泵组件被有利地进一步改进。
124.与图1中的部件的回路布局相反，在冷却器旁路29和冷却器9的制冷剂侧输出与蒸
发器6的输出相结合之前，根据图13的回路布局在制冷剂流动方向上由制冷剂回路中的止回阀23在蒸发器6的下游补充。
125.此外，根据图13的回路布局没有提供用于额外加热车辆舱室空气34的根据图1的空气ptc 7。
126.附加地，还提供了具有3/2通冷却剂阀22的传动系环路33。
127.根据图13的热泵组件包括中央制冷剂回路和两个低温冷却回路、用于冷却/加热电池的电池冷却剂回路24以及用于冷却/加热电动传动系的传动系冷却剂回路25。舱室空气调节由制冷剂回路提供。系统可以集成到具有标准空气调节系统架构的任何车辆中。
128.另外，与图1中所示的组件不同，图13中示出的热泵组件允许省略空气调节装置27的空气路径中的高压空气ptc。为此目的，该系统使得能够借助于辅助冷却剂加热器21使用电池冷却剂回路24的冷却剂加热，并且能够借助于热泵功能提供用于舱室加热的热。
129.类似于根据图1的实施方式，除了通向舱室的空气路径中的蒸发器6之外，根据图13的热管理系统的制冷剂回路还基于连接至多个膨胀阀8、10的单个制冷剂热交换器、冷却器9。为了在加热模式下获得最大效率，该系统在空气调节装置27的空气路径中具有直接热交换器、加热冷凝器2。该系统优选地设计成使用诸如r134a和r1234yf之类的制冷剂操作。
130.此外，该系统架构允许热泵系统在各种操作模式——比如冷却、加热和除湿——下以最少使用的膨胀阀和方向阀灵活地操作，膨胀阀和方向阀分别使用多个热源和散热器。相应的热源和散热器是环境、hv电池、电动传动系及其电气和电子部件以及冷却剂加热器。
131.在制冷剂回路内，压缩机1连接至集成到空气调节装置中的加热冷凝器2。制冷剂可以从加热冷凝器2经由具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)3传送至环境热交换器(ohx)4。通过加热冷凝器2与环境热交换器4之间的制冷剂阀3，可以在这两个部件之间设定不同的压力水平。需要该功能来控制在冷却模式下向环境空气26的热传递以及在加热模式下从环境空气26的热吸收。以这种方式，整个系统可以在三种不同的压力水平下操作，其中，中压水平可以在高压水平与抽吸压力水平之间变化。
132.作为经由环境热交换器4互连的替代方案，加热冷凝器2还经由环境热交换器旁路28在冷却器9的入口处连接至具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)10。
133.在冷却模式下，制冷剂穿过环境热交换器4以将冷凝热消散至环境。在加热模式下，冷凝热在加热冷凝器2中被释放以加热在空气调节装置27中被调节的车辆舱室空气34。
134.环境热交换器4的出口既在蒸发器6的入口处连接至具有膨胀功能的制冷剂阀5并且又连接至具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀8。具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀8具有表示为1、2和3的三个端口。端口2和端口3是输出端，并且端口1是输入端。当3/2通制冷剂阀8的膨胀侧在输出端2处连接至冷却器9时，输出端1经由被称为冷却器旁路29的旁路管线朝向制冷剂收集器11和压缩机1提供到系统的抽吸侧的直接连接。止回阀23集成到冷却器旁路29中。代替具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀8，也可以采用具有对应功能的单独的阀作为替代方案。
135.在蒸发器6、冷却器9和冷却器旁路29的出口的抽吸侧上的制冷剂管线优选地在进入制冷剂收集器11的入口的上游彼此连接。制冷剂收集器11的出口连接至压缩机1的抽吸侧。利用这种架构，制冷剂可以在环境热交换器4、空气调节装置27的蒸发器6以及冷却器9
中被部分蒸发、蒸发和过热。
136.由于特定的系统布局，制冷剂回路使环境热交换器4和冷却器9能够在不同的压力水平下并行操作。如果需要，环境热交换器4和冷却器9也可以在串行模式下操作。操作模式可以灵活地适于环境和操作条件、比如车辆的温度和热源。
137.电池冷却剂回路24通过冷却器9与制冷剂回路连通。在冷却器9的出口处，冷却剂经由3/2通冷却剂阀18被导引至电池热交换器19以用于冷却hv电池，或者经由并行的旁路管线、电池冷却器散热器旁路30被导引。在电池热交换器19的输出端处，另一3/2通冷却剂阀20将冷却剂朝向电池冷却剂回路24的电池冷却散热器13或朝向辅助电冷却剂加热器21导引。冷却剂通过在冷却器9的入口处使用冷却剂泵17进行循环，冷却器9连接至电池冷却散热器13和辅助冷却剂加热器21两者。
138.传动系冷却剂回路25用于通过传动系冷却器15冷却电动传动系。在电动传动系的传动系冷却器15的出口处，3/2通冷却剂阀14将冷却剂引导至传动系冷却散热器12。传动系冷却散热器12连接至位于传动系冷却器15的入口处的冷却剂泵16。以这种方式，传动系冷却剂回路25可以用于被动地冷却电动传动系，从而实现有效的系统操作。如果要利用来自传动系的热，则传动系冷却剂回路25可以经由3/2通冷却剂阀14连接至电池冷却剂回路24，如通过连接至电池冷却剂回路24的电池冷却器散热器旁路30示意性地指示的。
139.附加地，冷却剂可以经由3/2通冷却剂阀22通过传动系环路33再循环通过传动系。两个3/2通冷却剂阀14和22也可以组合在4/2通冷却剂阀中。
140.利用根据图13的热泵组件可实现的模式与图2至图12中所示的根据图1的热泵组件的模式相同，外加了根据图14至图16的在以下页面中描述的用于根据图13的热泵组件的模式。
141.图14示出了在低至-20℃的低/冷环境温度下以来自传动系的废热和辅助冷却剂加热器21的热作为热源的舱室加热模式。
142.为了使系统性能和效率最大化，整个制冷剂质量流经由加热冷凝器2被导引，并且过热和冷凝热被释放至车辆舱室空气34以用于舱室空气调节，并且制冷剂被冷凝且已经在具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)3的上游分支，经由环境热交换器旁路28到达环境热交换器(ohx)4，并经由具有膨胀功能的单个制冷剂阀(exv)10被导引，并且在冷却器9中膨胀和蒸发，并且然后被供应至压缩机1。这实现了外部环境热交换器(ohx)4在制冷剂侧的完全关闭。
143.这允许系统的抽吸压力即使在非常低的环境温度下也能显著增加。
144.耦合的冷却剂回路24和25如针对图11和图12所描述的那样设计。与这些回路相反，辅助冷却剂加热器21被主动操作并且冷却剂被加热。
145.绕过电池热交换器19，电池冷却剂回路24借助于3/2通冷却剂阀18和电池热交换器旁路32与传动系冷却剂回路25直接互连。这将热从传动系冷却剂回路25和辅助冷却剂加热器21经由冷却器9传递至制冷剂回路。传动系的再循环分支、传动系环路33在该模式下被停用。
146.因此，传动系和辅助冷却剂加热器21是用于加热车辆舱室空气34的主要热源，这是通过加热冷凝器2来实现的。在此，可以省略对空气ptc的使用。
147.图15示出了在低至-20℃的低/冷环境温度下以辅助冷却剂加热器21作为热源的
舱室加热模式。
148.在该模式下，类似于图14的模式，为了使系统性能和效率最大化，整个制冷剂质量流已经在具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)3的上游分支，经由环境热交换器旁路28到达环境热交换器(ohx)4，并且在冷却器9的上游经由具有膨胀功能的单个制冷剂阀(exv)10膨胀。这实现了外部环境热交换器(ohx)4在制冷剂侧的完全关闭。
149.这允许系统的抽吸压力即使在非常低的环境温度下也能显著增加。
150.绕过电池热交换器19，电池冷却剂回路24不借助3/2通冷却剂阀18和电池热交换器旁路32与传动系冷却剂回路互连。辅助冷却剂加热器21被用作热源。因此，来自辅助冷却剂加热器21的热从电池冷却剂回路24经由冷却器9传递至制冷剂回路。
151.在该模式下，再循环分支被启用，并且通过切换通过冷却剂泵16、传动系冷却器15、3/2通冷却剂阀22和传动系环路33的短回路来提供传动系温度分布的均匀化。
152.辅助冷却剂加热器21是用于加热舱室供应空气的唯一热源，这通过加热冷凝器2来实现。可以省略对空气ptc的使用。
153.图16示出了在低至-20℃的低/冷环境温度下的环境热交换器(ohx)4除冰模式。
154.在该模式下，为了对环境热交换器(ohx)4进行除冰，制冷剂在压缩机1和加热冷凝器2的下游不受限制地流动通过制冷剂阀3，并且在高压和高温下通过空气冷却的环境热交换器(ohx)4，其中，冷凝热被用于对环境热交换器(ohx)4进行除冰，并且最终被释放至环境空气26中。在该模式下，具有膨胀功能的制冷剂阀(exv)3不限制制冷剂质量流。
155.随后，制冷剂通过设置在冷却器9上游的具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀(exv)8膨胀到冷却器9中并在冷却器9中蒸发。在该模式下，系统的抽吸压力即使在非常低的环境温度下也可以显著增加。
156.此外，在该模式下，如针对图15所描述的，绕过电池热交换器19，电池冷却剂回路24不借助3/2通冷却剂阀18和电池热交换器旁路32与传动系冷却剂回路25互连。辅助冷却剂加热器21被用作热源。因此，来自辅助冷却剂加热器21的热从电池冷却剂回路24经由冷却器9传递至制冷剂回路。
157.如针对图15所描述的，在该模式下，传动系冷却剂回路25的传动系环路33也被启用，并且通过切换通过冷却剂泵16、传动系冷却器15、3/2通冷却剂阀22和传动系环路33的短回路来提供传动系温度分布的均匀化。
158.车辆舱室空气34的加热仅通过加热冷凝器2来完成。可以省略对空气ptc的使用。
159.附图标记列表
160.【表1】
161.162.
技术特征：
1.一种用于电池供电车辆的具有冷却器(9)的热泵组件，-具有制冷剂回路，所述制冷剂回路具有压缩机(1)、加热冷凝器(2)、具有膨胀功能的制冷剂阀(3)、环境热交换器(4)、包含相关联的具有膨胀功能的制冷剂阀(5)的至少一个蒸发器(6)以及与所述蒸发器(6)并行设置的具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀(8)，所述蒸发器(6)具有经由冷却器旁路(29)的制冷剂路径和经由冷却器(9)的制冷剂路径，其中-在所述冷却器(9)的上游在所述加热冷凝器(2)与所述具有膨胀功能的制冷剂阀(3)之间设置有包含具有膨胀功能的制冷剂阀(10)的环境热交换器旁路(28)，以及-具有电池冷却剂回路(24)，所述电池冷却剂回路(24)具有冷却剂泵(17)、所述冷却器(9)、电池热交换器(19)和电池冷却散热器(13)，其中-具有辅助冷却剂加热器(21)的电池冷却器散热器旁路(30)经由3/2通冷却剂阀(20)与所述电池冷却散热器(13)并行地设置在所述电池冷却剂回路(24)中，以及-具有传动系冷却剂回路(25)，所述传动系冷却剂回路(25)具有冷却剂泵(16)、传动系冷却器(15)和传动系冷却散热器(12)，其中-从所述传动系冷却剂回路(25)至所述电池冷却剂回路(24)的所述电池冷却器散热器旁路(30)的流体连接形成为与所述传动系冷却散热器(12)并行，并且-形成具有3/2通冷却剂阀(18)的电池热交换器旁路(32)，以用于将所述传动系冷却剂回路(25)连接至所述电池冷却剂回路(24)的所述冷却器(9)。2.根据权利要求1所述的热泵组件，其特征在于，除了用于加热所述车辆舱室所用的空气的所述加热冷凝器(2)之外，在空气调节装置(27)中还设置有空气ptc(7)。3.根据权利要求1所述的热泵组件，其特征在于，与所述传动系冷却散热器(12)并行地形成有具有3/2通制冷剂阀(22)的传动系环路(33)。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的热泵组件，其特征在于，所述环境热交换器(4)、所述传动系冷却散热器(12)和所述电池冷却散热器(13)组合在一个散热器单元(31)中。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的热泵组件，其特征在于，在所述制冷剂回路中在所述压缩机(1)的上游设置有制冷剂收集器(11)。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的热泵组件，其特征在于，使用r134a或r1234yf作为所述制冷剂回路中的制冷剂。7.一种操作根据权利要求1至6中的任一项所述的热泵组件的方法，所述方法用于主动地冷却所述车辆舱室、用于使电池的温度分布均匀化以及用于在高于30℃的环境温度下被动地冷却传动系，其特征在于，制冷剂在所述压缩机(1)的下游在所述环境热交换器(4)中冷凝，在所述具有膨胀功能的制冷剂阀(5)中膨胀并在所述蒸发器(6)中通过从用于冷却所述车辆舱室的空气吸收热而蒸发并且被引导至所述压缩机(1)，其中，具有所述冷却剂泵(17)、所述电池热交换器(19)和所述电池冷却器散热器旁路(30)的所述电池冷却剂回路(24)在不加热或冷却的情况下以再循环模式操作，并且具有所述冷却剂泵(16)、所述传动系冷却器(15)和所述传动系冷却散热器(12)的所述传动系冷却剂回路(25)被操作成用于被动冷却。8.操作根据权利要求1至6中的任一项所述的热泵组件的方法，所述方法用于主动地冷却所述车辆舱室、用于主动地冷却电池以及用于在高于30℃的环境温度下被动地冷却传动
系，其特征在于，制冷剂在所述压缩机(1)的下游在所述环境热交换器(4)中冷凝，并且然后部分流在所述具有膨胀功能的制冷剂阀(5)中膨胀并在所述蒸发器(6)中通过从用于冷却所述车辆舱室的空气吸收热而蒸发并且被引导至所述压缩机(1)，并且部分流在所述具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀(8)中膨胀并在所述冷却器(9)通过从用于冷却电池的所述电池冷却剂回路(24)吸收热而蒸发并且被引导至所述压缩机(1)，其中，具有所述冷却剂泵(17)、所述冷却器(9)和所述电池热交换器(19)的所述电池冷却剂回路(24)在主动冷却模式下操作并且所述电池冷却器散热器旁路(30)在不加热的情况下操作，并且具有所述冷却剂泵(16)、所述传动系冷却器(15)和所述传动系冷却散热器(12)的所述传动系冷却剂回路(25)被操作成用于被动冷却。9.操作根据权利要求1至6中的任一项所述的热泵组件的方法，所述方法用于主动地冷却所述车辆舱室、用于被动地冷却电池以及用于在高于30℃的环境温度下被动地冷却传动系，其特征在于，制冷剂在所述压缩机(1)的下游在所述环境热交换器(4)中冷凝，在所述具有膨胀功能的制冷剂阀(5)中膨胀并在所述蒸发器(6)中通过从用于冷却所述车辆车厢的空气吸收热而蒸发并且被引导至所述压缩机(1)，其中，所述电池冷却剂回路(24)从所述冷却剂泵(17)经由不起作用的冷却器(9)、所述电池热交换器(19)和所述电池冷却散热器(13)被操作成用于被动冷却，并且具有所述冷却剂泵(16)、所述传动系冷却器(15)和所述传动系冷却散热器(12)的所述传动系冷却剂回路(25)被操作成用于被动冷却。10.操作根据权利要求1至6中的任一项所述的热泵组件的方法，所述方法用于所述车辆舱室的再加热模式、用于被动地冷却电池以及用于在高于15℃的环境温度下被动地冷却传动系，其特征在于，制冷剂在所述压缩机(1)的下游在所述加热冷凝器(2)中释放热，然后在所述具有膨胀功能的制冷剂阀(3)中膨胀至中压水平并在所述环境热交换器(4)中释放热，在所述具有膨胀功能的制冷剂阀(5)中膨胀至低压水平并在所述蒸发器(6)中通过从空气吸收热而蒸发并且被引导至所述压缩机(1)，其中，所述电池冷却剂回路(24)从所述冷却剂泵(17)经由不起作用的冷却器(9)、所述电池热交换器(19)和所述电池冷却散热器(13)被操作成用于被动冷却，并且具有所述冷却剂泵(16)、所述传动系冷却器(15)和所述传动系冷却散热(12)的所述传动系冷却剂回路(25)被操作成用于被动冷却。11.操作根据权利要求1至6中的任一项所述的热泵组件的方法，所述方法用于所述车辆舱室的再加热模式、用于主动地冷却电池以及用于在高于0℃的环境温度下主动地冷却传动系，其特征在于，制冷剂在所述压缩机(1)的下游在所述加热冷凝器(2)中释放热，然后在所述具有膨胀功能的制冷剂阀(3)中膨胀至中压水平并在所述环境热交换器(4)中吸收热，并且然后，部分流在所述具有膨胀功能的制冷剂阀(5)中膨胀并在所述蒸发器(6)中通过从空气吸收热而蒸发并且被引导至所述压缩机(1)，并且部分流在所述具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀(8)中膨胀并在所述冷却器(9)中通过从所述电池冷却剂回路(24)和所述传动系冷却剂回路(25)吸收热而蒸发并且被引导至所述压缩机(1)，其中，所述电池冷却剂回路(24)和所述传动系冷却剂回路(25)彼此连接，并且冷却剂从所述冷却剂泵(17)经由所述冷却器(9)、所述电池热交换器(19)、所述3/2通冷却剂阀(20)、所述冷却剂泵(16)、所述传动系冷却器(15)流动至所述冷却剂泵(17)。12.操作根据权利要求1至6中的任一项所述的热泵组件的方法，所述方法用于在高于0℃的环境温度下进行所述车辆舱室的再加热模式，其特征在于，制冷剂在所述压缩机(1)下
游在所述加热冷凝器(2)中释放热，然后在所述具有膨胀功能的制冷剂阀(3)中膨胀至中压水平并且在所述环境热交换器(4)中吸收热，并且然后，部分流在所述具有膨胀功能的制冷剂阀(5)中膨胀并在所述蒸发器(6)中通过从空气吸收热而蒸发并且被引导至所述压缩机(1)中，并且部分流在所述具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀(8)中膨胀并在所述冷却器(9)中通过从所述电池冷却剂回路(24)吸收热而蒸发并且被引导至所述压缩机(1)，其中，在所述电池冷却剂回路(24)中，冷却剂从所述冷却剂泵(17)经由所述冷却器(9)、所述3/2通冷却剂阀(18)和所述电池热交换器旁路(32)、经由所述辅助冷却剂加热器(21)流动至所述冷却剂泵(17)，其中，所述辅助冷却剂加热器(21)被操作。13.操作根据权利要求1至6中的任一项所述的热泵组件的方法，所述方法用于在高于0℃的环境温度下进行所述车辆舱室的再加热模式，其特征在于，制冷剂在所述压缩机(1)的下游在所述加热冷凝器(2)中释放热，然后部分流在所述具有膨胀功能的制冷剂阀(3)中膨胀至中压水平并在所述环境热交换器(4)中吸收热，然后在所述具有膨胀功能的制冷剂阀(5)中膨胀并在所述蒸发器(6)中通过从空气吸收热而蒸发并且被引导至所述压缩机(1)，并且部分流在所述具有膨胀功能的制冷剂阀(3)上游分支并经由环境热交换器旁路(28)导引至所述具有膨胀功能的制冷剂阀(10)并膨胀，并且然后在所述冷却器(9)中蒸发并且被引导至所述压缩机(1)，其中，在所述电池冷却剂回路(24)中，冷却剂从所述冷却剂泵(17)经由所述冷却器(9)、所述3/2通冷却剂阀(18)和所述电池热交换器旁路(32)、经由所述辅助冷却剂加热器(21)流动至所述冷却剂泵(17)，其中，所述辅助冷却剂加热器(21)被操作。14.操作根据权利要求1至6中的任一项所述的热泵组件的方法，所述方法用于在高于-20℃的环境温度下加热所述车辆舱室，其特征在于，制冷剂在所述压缩机(1)的下游在所述加热冷凝器(2)中释放热，在所述具有膨胀功能的制冷剂阀(3)中膨胀并在所述环境热交换器(4)中吸收热，并且然后经由所述3/2通制冷剂阀(8)和所述冷却器旁路(29)被导引至所述压缩机(1)，其中，所述电池冷却剂回路(24)和所述传动系冷却剂回路(25)彼此连接，并且冷却剂从所述冷却剂泵(17)经由不起作用的冷却器(9)、所述3/2通冷却剂阀(18)、所述电池热交换器旁路(32)、所述冷却剂泵(16)、所述传动系冷却器(15)和所述3/2通冷却剂阀(14)流动至所述冷却剂泵(17)。15.操作根据权利要求1至6中的任一项所述的热泵组件的方法，所述方法用于在高于-20℃的环境温度下加热所述车辆舱室，其特征在于，制冷剂在所述压缩机(1)的下游在所述加热冷凝器(2)中释放热，在所述具有膨胀功能的制冷剂阀(3)中膨胀并在所述环境热交换器(4)中吸收热，并且然后经由所述3/2通制冷剂阀(8)和所述冷却器旁路(29)被导引至所述压缩机(1)，其中，所述电池冷却剂回路(24)和所述传动系冷却剂回路(25)彼此连接，并且冷却剂从所述冷却剂泵(17)经由不起作用的冷却器(9)、所述电池热交换器(19)、所述3/2通冷却剂阀(20)、所述冷却剂泵(16)、所述传动系冷却器(15)流动至所述冷却剂泵(17)。16.操作根据权利要求1至6中的任一项所述的热泵组件的方法，所述方法用于在高于-20℃的环境温度下加热所述车辆舱室，其特征在于，制冷剂在所述压缩机(1)的下游在所述加热冷凝器(2)中释放热，然后部分流在所述具有膨胀功能的制冷剂阀(3)中膨胀并在所述环境热交换器(4)中吸收热，并且然后经由所述3/2通制冷剂阀(8)和所述冷却器旁路(29)被导引至所述压缩机(1)，并且部分流在所述具有膨胀功能的冷却剂阀(3)的上游分支并经由环境热交换器旁路(28)导引至所述具有膨胀功能的制冷剂阀(10)并膨胀，并且然后在所
述冷却器(9)中蒸发并且被引导至所述压缩机(1)，其中，所述电池冷却剂回路(24)和所述传动系冷却剂回路(25)彼此连接，并且冷却剂从所述冷却剂泵(17)经由所述冷却器(9)、所述3/2通冷却剂阀(18)、所述电池热交换器旁路(32)、所述冷却剂泵(16)、所述传动系冷却器(15)和所述3/2通冷却剂阀(14)流动至所述冷却剂泵(17)。17.操作根据权利要求1至6中的任一项所述的热泵组件的方法，所述方法用于在高于-20℃的环境温度下加热所述车辆舱室，其特征在于，制冷剂在所述压缩机(1)的下游在所述加热冷凝器(2)中释放热，然后经由环境热交换器旁路(28)被导引至所述具有膨胀功能的冷却剂阀(10)并膨胀，在所述冷却器(9)中蒸发并且被引导至所述压缩机(1)，其中，所述电池冷却剂回路(24)和所述传动系冷却剂回路(25)彼此连接，并且冷却剂从所述冷却剂泵(17)经由所述冷却器(9)、所述3/2通冷却剂阀(18)、所述电池热交换器旁路(32)、所述冷却剂泵(16)、所述传动系冷却器(15)和所述3/2通冷却剂阀(14)流动至所述冷却剂泵(17)。18.根据权利要求11至17中的任一项所述的操作热泵组件的方法，其特征在于，操作所述空气ptc(7)以额外加热用于所述车辆舱室的空气。19.操作根据权利要求1至6中的任一项所述的热泵组件的方法，所述方法用于在高于-20℃的环境温度下加热所述车辆舱室，其特征在于，制冷剂在所述压缩机(1)的下游在所述加热冷凝器(2)中释放热，然后经由环境热交换器旁路(28)被导引至所述具有膨胀功能的冷却剂阀(10)并膨胀，在所述冷却器(9)中被蒸发并且被引导至所述压缩机(1)，其中，所述电池冷却剂回路(24)和所述传动系冷却剂回路(25)彼此连接，并且冷却剂从所述冷却剂泵(17)经由所述冷却器(9)、所述3/2通冷却剂阀(18)、所述电池热交换器旁路(32)、所述冷却剂泵(16)、所述传动系冷却器(15)和所述3/2通冷却剂阀(14)和所述辅助冷却剂加热器(21)流动至所述冷却剂泵(17)，其中，所述辅助冷却剂加热器(21)被操作。20.操作根据权利要求1至6中的任一项所述的热泵组件的方法，所述方法用于在高于-20℃的环境温度下加热所述车辆舱室，其特征在于，制冷剂在所述压缩机(1)下游在所述加热冷凝器(2)中释放热，然后经由环境热交换器旁路(28)被导引至所述具有膨胀功能的制冷剂阀(10)并膨胀，在所述冷却器(9)中蒸发并且被引导至所述压缩机(1)，其中，在所述电池冷却剂回路(24)中，冷却剂从所述冷却剂泵(17)经由所述冷却器(9)、所述3/2通冷却剂阀(18)和所述电池热交换器旁路(32)经由所述辅助冷却剂加热器(21)流动至所述冷却剂泵(17)，其中，所述辅助冷却剂加热器(21)被操作，并且其中，在所述传动系冷却剂回路(25)中，冷却剂从所述冷却剂泵(16)经由所述传动系冷却器(15)、所述3/2通冷却剂阀(22)和所述传动系环路(33)流动至所述冷却剂泵(16)。21.操作根据权利要求1至6中的任一项所述的热泵组件的方法，所述方法用于在高于-20℃的环境温度下加热所述车辆舱室，其特征在于，制冷剂在所述压缩机(1)的下游在所述加热冷凝器(2)中和所述环境热交换器(4)中释放热，然后在所述3/2通冷却剂阀(8)中膨胀，并在所述冷却器(9)中蒸发并且被引导至所述压缩机(1)，其中，在所述电池冷却剂回路(24)中，冷却剂从所述冷却剂泵(17)经由所述冷却器(9)、所述3/2通冷却剂阀(18)和所述电池热交换器旁路(32)经由所述辅助冷却剂加热器(21)流动至所述冷却剂泵(17)，其中，所述辅助冷却剂加热器(21)被操作，并且其中，在所述传动系冷却剂回路(25)中，冷却剂从所述冷却剂泵(16)经由所述传动系冷却器(15)、所述3/2通冷却剂阀(22)和所述传动系环路(33)流动至所述冷却剂泵(16)。

技术总结
用于电池供电车辆的具有冷却器的热泵组件和操作热泵组件的方法。本发明涉及用于电池供电车辆的具有冷却器的热泵组件，该热泵组件具有制冷剂回路，该制冷剂回路具有压缩机(1)、加热冷凝器(2)、具有膨胀功能的制冷剂阀(3)、环境热交换器(4)、包含相关联的具有膨胀功能的制冷剂阀(5)的至少一个蒸发器(6)以及与蒸发器(6)并行设置的具有膨胀功能的3/2通制冷剂阀(8)，蒸发器(6)具有经由冷却器旁路(29)的制冷剂路径和经由冷却器(9)的制冷剂路径。制冷剂路径和经由冷却器(9)的制冷剂路径。制冷剂路径和经由冷却器(9)的制冷剂路径。


技术研发人员：马蒂亚斯
受保护的技术使用者：翰昂汽车零部件有限公司
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2023/8/13