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DE102016006682B4 - Method for operating an air conditioning system of an electric or hybrid vehicle and air conditioning system for carrying out the method - Google Patents

Method for operating an air conditioning system of an electric or hybrid vehicle and air conditioning system for carrying out the method Download PDF

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DE102016006682B4
DE102016006682B4 DE102016006682.2A DE102016006682A DE102016006682B4 DE 102016006682 B4 DE102016006682 B4 DE 102016006682B4 DE 102016006682 A DE102016006682 A DE 102016006682A DE 102016006682 B4 DE102016006682 B4 DE 102016006682B4
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Jan Christoph Menken
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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage (1) eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs (10) mit- einem Kältemittelkreislauf (2) aus einem indirekten Verdampfer (2.1), einem indirekten Kondensator (2.2), einem Expansionsorgan (2.3) und einem Kältemittelverdichter (2.4),- einem thermischen Energiespeicher (3),- einem Umgebungs-Wärmetauscher (4) und- wenigstens einer Fahrzeugkomponente (5), welche als Wärmequelle und als Wärmesenke einsetzbar ist, wobei- bei einem Einsatz der Fahrzeugkomponente (5) als Wärmequelle, in einem ersten Vorkonditionierungsmodus thermische Energie aus der als Wärmequelle genutzten Fahrzeugkomponente (5) auf den thermischen Energiespeicher (3) als Wärmespeicher übertragen wird, indem der thermische Energiespeicher (3) mit dem Kondensator (2.2) und der Verdampfer (2.1) mit der Fahrzeugkomponente (5) thermisch gekoppelt werden, und- im Anschluss an den ersten Vorkonditionierungsmodus thermische Energie aus dem thermischen Energiespeicher (3) zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums (11) verwendet wird, indem der Kondensator (2.2) mit wenigstens einer Konditioniereinheit (7.1, 7.2) eines Klimagerätes (7) des Elektro- oder Hybridfahrzeugs (10) und der thermische Energiespeicher (3) mit dem Verdampfer (2.1) thermisch gekoppelt wird, und- bei einem Einsatz der Fahrzeugkomponente (5) als Wärmesenke, in einem zweiten Vorkonditionierungsmodus thermische Energie des thermischen Energiespeichers (3) als Kältespeicher auf die als Wärmesenke genutze Fahrzeugkomponente (5) übertragen wird, indem der thermische Energiespeicher (3) mit dem Verdampfer (2.1) und der Kondensator (2.2) mit der Fahrzeugkomponente (5) thermisch gekoppelt werden, und- im Anschluss an den zweiten Vorkonditionierungsmodus thermische Energie aus einem einer Konditioniereinheit (7.1, 7.2) eines Klimagerätes (7) des Elektro- oder Hybridfahrzeugs (10) zugeführten Frisch- oder Umluftstrom (L1) zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums (11) dem thermischen Energiespeicher (3) zugeführt wird, indem der Verdampfer (2.1) mit der wenigstens einen Konditioniereinheit (7.1, 7.2) und der thermische Energiespeicher (3) mit dem Kondensator (2.2) thermisch gekoppelt wird.Method for operating an air conditioning system (1) of an electric or hybrid vehicle (10) with a refrigerant circuit (2) consisting of an indirect evaporator (2.1), an indirect condenser (2.2), an expansion element (2.3) and a refrigerant compressor (2.4), - a thermal energy storage (3), - an ambient heat exchanger (4) and - at least one vehicle component (5), which can be used as a heat source and as a heat sink, whereby - when the vehicle component (5) is used as a heat source, in a first Preconditioning mode thermal energy from the vehicle component (5) used as a heat source is transferred to the thermal energy storage (3) as a heat storage by thermally connecting the thermal energy storage (3) to the capacitor (2.2) and the evaporator (2.1) to the vehicle component (5). are coupled, and - following the first preconditioning mode, thermal energy from the thermal energy storage (3) is used to heat a vehicle interior (11) by connecting the capacitor (2.2) to at least one conditioning unit (7.1, 7.2) of an air conditioning unit (7). of the electric or hybrid vehicle (10) and the thermal energy storage (3) is thermally coupled to the evaporator (2.1), and - when the vehicle component (5) is used as a heat sink, in a second preconditioning mode, thermal energy of the thermal energy storage (3) is transferred as a cold storage to the vehicle component (5) used as a heat sink by thermally coupling the thermal energy storage (3) to the evaporator (2.1) and the capacitor (2.2) to the vehicle component (5), and - following the second Preconditioning mode thermal energy from a fresh or recirculated air stream (L1) supplied to a conditioning unit (7.1, 7.2) of an air conditioning unit (7) of the electric or hybrid vehicle (10) for cooling the vehicle interior (11) is supplied to the thermal energy storage (3) by the evaporator (2.1) is thermally coupled to the at least one conditioning unit (7.1, 7.2) and the thermal energy storage (3) to the capacitor (2.2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs sowie eine Klimaanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to a method for operating an air conditioning system of an electric or hybrid vehicle and an air conditioning system for carrying out the method according to the invention.

Bei Fahrzeugen mit einer Verbrennungskraftmaschine kann die Klimaanlage deren Abwärme zum Heizen des dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Zuluftstromes verwenden. Bei Elektro- oder Hybridfahrzeugen steht jedoch im Vergleich zu Verbrennungskraftmaschinen nur noch eine geringe Abwärme des Verbrennungs- oder Elektroantriebs zur Verfügung, die zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums herangezogen werden kann. Die Verwendung der zur Verfügung stehenden elektrischen Energie zu Heiz- oder Kühlzwecken reduziert jedoch die mögliche Reichweite im elektrischen Fahrbetrieb.In vehicles with an internal combustion engine, the air conditioning system can use its waste heat to heat the supply air flow supplied to the vehicle interior. In electric or hybrid vehicles, however, compared to internal combustion engines, only a small amount of waste heat from the combustion or electric drive is available, which can be used to heat the vehicle interior. However, using the available electrical energy for heating or cooling purposes reduces the possible range in electric driving.

Ferner ist es bekannt bei tiefen Außentemperaturen Wärmepumpen basierend auf einem Kältemittelkreislauf mit einem Kältemittelverdichter und einem Expansionsorgan einzusetzen, um Wärme bspw. aus der Fahrzeugumgebung nach dem Wärmepumpenprinzip auf ein höheres Temperaturniveau anzuheben und an den Fahrzeuginnenraum abzugeben. Ergänzend zu der Ausnutzung der Umgebungswärme schlägt die WO 2011/ 029 538 A1 vor, die Abwärme aus dem elektrischen Antriebsstrang zu nutzen, indem die Abwärme einem Verdampfer eines Kältemittelkreislaufs der Wärmepumpe zugeführt wird.Furthermore, it is known to use heat pumps based on a refrigerant circuit with a refrigerant compressor and an expansion element at low outside temperatures in order to raise heat, for example from the vehicle environment, to a higher temperature level using the heat pump principle and to deliver it to the vehicle interior. In addition to the utilization of the ambient heat, the WO 2011/ 029 538 A1 proposes to use the waste heat from the electric drive train by supplying the waste heat to an evaporator in a refrigerant circuit of the heat pump.

Die DE 10 2009 028 332 A1 beschreibt ein gattungsgemäßes Wärmemanagementsystem für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug mit einem aus einem indirekten Verdampfer, einem indirekten Kondensator, einem Expansionsorgan und einem Kältemittelverdichter aufgebauten Kältemittelkreislauf, einem V-Fluidkreislauf, welcher fluidseitig mit dem indirekten Verdampfer thermisch verbunden ist und einem K-Fluidkreislauf, welcher fluidseitig mit dem indirekten Kondensator thermisch verbunden ist. Ferner ist eine erste und zweite Ventileinheit vorgesehen, wobei die erste Ventileinheit über Thermokomponenten mit der zweiten Ventileinheit verbunden ist. Mit der ersten Ventileinheit wird das Fluid aus dem V-Fluidkreislauf und dem K-Fluidkreislauf in die Thermokomponenten eingeleitet, während mit der zweiten Ventileinheit das Fluid aus den Thermokomponenten wieder ausgeleitet wird.The DE 10 2009 028 332 A1 describes a generic heat management system for a hybrid or electric vehicle with a refrigerant circuit made up of an indirect evaporator, an indirect condenser, an expansion element and a refrigerant compressor, a V-fluid circuit, which is thermally connected to the indirect evaporator on the fluid side, and a K-fluid circuit, which is thermally connected to the indirect condenser on the fluid side. Furthermore, a first and second valve unit is provided, with the first valve unit being connected to the second valve unit via thermal components. The fluid from the V-fluid circuit and the K-fluid circuit is introduced into the thermal components with the first valve unit, while the fluid is discharged from the thermal components again with the second valve unit.

Als Thermokomponenten sind bei dieser DE 10 2009 028 332 A1 Wärmetauscher für eine Batterie, eine Steuerungseinheit, einen Elektromotor als Antriebseinheit, einen Verbrennungsmotor, für die Umgebungsluft des Fahrzeugs, für den Fahrzeuginnenraum und für einen Thermospeicher vorgesehen. Aus diesen verschiedenen Thermokomponenten können mittels der Ventileinheiten beliebig viele zu kühlende und/oder zu erwärmende Komponenten ausgewählt und gekühlt und/oder erwärmt werden. Insbesondere kann aus der Abwärme eines Ladegerätes und/oder der Batterie der Fahrzeuginnenraum während des Aufladens der Batterie bspw. bei niedrigen Außentemperaturen erwärmt werden. Des Weiteren kann in dem Thermospeicher Wärme aus dem Ladegerät und/oder der Batterie gespeichert und später eine Thermokomponente mit Wärme aus dem Thermospeicher erwärmt werden.The thermal components for this one are: DE 10 2009 028 332 A1 Heat exchanger for a battery, a control unit, an electric motor as a drive unit, an internal combustion engine, for the ambient air of the vehicle, for the vehicle interior and for a thermal storage unit. From these different thermal components, any number of components to be cooled and/or heated can be selected and cooled and/or heated using the valve units. In particular, the vehicle interior can be heated from the waste heat from a charger and/or the battery while the battery is being charged, for example at low outside temperatures. Furthermore, heat from the charger and/or the battery can be stored in the thermal storage and a thermal component can later be heated with heat from the thermal storage.

Die DE 11 2014 001 830 T5 beschreibt ein Wärmemanagementsystem für ein Hybridfahrzeug mit einem aus einem indirekten Verdampfer, einem indirekten Kondensator, einem Expansionsorgan und einem Kältemittelverdichter aufgebauten Kältemittelkreislauf, einer in einem Klimagerät angeordneten ersten Konditioniereinheit zum Kühlen eines der Fahrzeugkabine zugeführten Zuluftstromes, einer ebenso in dem Klimagerät angeordneten zweiten Konditioniereinheit zum Heizen des Zuluftstromes, einem Umgebungs-Wärmetauscher und einer Vorrichtung mit einem Strömungsweg für die Zirkulation von Kühlmittel um Wärme zwischen dieser Vorrichtung und dem Kühlmittel zu übertragen. Eine solche Vorrichtung kann einen Inverter, eine Batterie, einen Batterietemperatureinstell-Wärmetauscher, einen elektrischer Fahrmotor, einen Verbrennungsmotor, ein Kältespeicherelement, einen Lüftungswärme-Rückgewinnungswärmetauscher, einen Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher umfassen. Zur Realisierung unterschiedlicher Betriebsweisen des Wärmemanagementsystems einschließlich der Realisierung einer Wärmepumpenfunktion können mittels zwei Mehrwegeventilen die als Wärmetauscher ausgeführten Komponenten mit dem indirekten Verdampfer des Kältemittelkreislaufs einerseits und andererseits mit dem indirekten Kondensator des Kältemittelkreislaufs thermisch verbunden werden.The DE 11 2014 001 830 T5 describes a heat management system for a hybrid vehicle with a refrigerant circuit made up of an indirect evaporator, an indirect condenser, an expansion element and a refrigerant compressor, a first conditioning unit arranged in an air conditioning unit for cooling a supply air stream supplied to the vehicle cabin, a second conditioning unit for heating also arranged in the air conditioning unit the supply air flow, an ambient heat exchanger and a device with a flow path for the circulation of coolant in order to transfer heat between this device and the coolant. Such a device may include an inverter, a battery, a battery temperature adjustment heat exchanger, an electric traction motor, an internal combustion engine, a cold storage element, a ventilation heat recovery heat exchanger, a coolant-coolant heat exchanger. To implement different operating modes of the heat management system, including the implementation of a heat pump function, the components designed as heat exchangers can be thermally connected to the indirect evaporator of the refrigerant circuit on the one hand and to the indirect condenser of the refrigerant circuit on the other hand using two multi-way valves.

So wird zur Realisierung einer Wärmepumpenfunktion mittels des Umgebungs-Wärmetauschers zur Aufnahme von thermischer Energie aus der Umgebungsluft sowie mittels der ersten Konditioniereinheit zur Kühlung des Zuluftstromes der indirekte Verdampfer kältemittelseitig mit dem Umgebungs-Wärmetauscher und mit der ersten Konditioniereinheit mittels einem der Mehrwegeventile verbunden. Die aus der Umgebung sowie aus dem Zuluftstrom aufgenommene Wärmeenergie wird über den indirekten Kondensator kühlmittelseitig zum Heizen der Vorrichtung und zum Heizen des Zuluftstroms mittels der zweiten Konditioniereinheit eingesetzt, indem die erste und zweite Konditioniereinheit mittels der Mehrwegeventile mit dem indirekten Kondensator kältemittelseitig verbunden werden.In order to realize a heat pump function by means of the ambient heat exchanger for absorbing thermal energy from the ambient air and by means of the first conditioning unit for cooling the supply air flow, the indirect evaporator is connected on the coolant side to the ambient heat exchanger and to the first conditioning unit by means of one of the multi-way valves. The heat energy absorbed from the environment and from the supply air flow is used via the indirect condenser on the coolant side to heat the device and for heating the supply air flow by means of the second conditioning unit by connecting the first and second conditioning units to the indirect condenser on the coolant side using the multi-way valves.

Zur Kühlung der Vorrichtung wird dieselbe zusammen mit der ersten Konditioniereinheit zur Kühlung des Zuluftstroms mittels der Mehrwegeventile mit dem indirekten Verdampfer kältemittelseitig verbunden. Die von der Vorrichtung und von der ersten Konditioniereinheit aufgenommene Wärme wird über den indirekten Kondensator auf den Umgebungs-Wärmetauscher und die zweite Konditioniereinheit zum Heizen des Zuluftstromes übertragen, indem mittels der Mehrwegeventile der Umgebungs-Wärmetauscher sowie die zweite Konditioniereinheit mit dem indirekten Kondensator kühlmittelseitig verbunden werden.To cool the device, it is used together with the first conditioning unit Cooling of the supply air flow via the multi-way valves connected to the indirect evaporator on the refrigerant side. The heat absorbed by the device and by the first conditioning unit is transferred via the indirect condenser to the ambient heat exchanger and the second conditioning unit for heating the supply air flow by connecting the ambient heat exchanger and the second conditioning unit to the indirect condenser on the coolant side using the multi-way valves .

Aus der DE 11 2014 001 522 T5 ist ein Wärmemanagementsystem für Fahrzeug bekannt, welches einen Kältemittelkreislauf aus einem als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher ausgebildeten indirekten Verdampfer, einem als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher ausgebildeten indirekten Kondensator, einem Expansionsorgan und einem Kältemittelverdichter umfasst, wobei der indirekte Verdampfer als auch der indirekte Kondensator jeweils kühlmittelseitig in einem ein erstes und zweites Mehrwegeventil verbindenden Kühlmittelzweig angeordnet sind. Ferner wird das erste und zweite Mehrwegeventil über einen eine Kühlmittelpumpe sowie einen Umgebungs-Wärmetauscher aufweisenden ersten Pumpenzweig und über einen ebenso eine Kühlmittelpumpe aufweisenden zweiten Pumpenzweig verbunden. Ferner sind weitere die beiden Mehrwegeventile verbindende Kühlmittelzweige vorgesehen, nämlich jeweils ein Kühlmittelzweig mit einem in einem Klimagerät angeordneten Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher, einem Batteriekühler, einem Invertermotorkühler und einem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher, welcher mit einem einen Verbrennungsmotor und einen in einem Klimagerät angeordneten Heizkern aufweisenden Motorkühlkreis thermisch verbunden ist. Dem Heizkern ist luftseitig ein dem indirekten Kondensator kühlmittelseitig stromabwärts nachgeschalteten Teilheizkern nachgeordnet.From the DE 11 2014 001 522 T5 a heat management system for vehicles is known, which comprises a refrigerant circuit consisting of an indirect evaporator designed as a refrigerant-coolant heat exchanger, an indirect condenser designed as a refrigerant-coolant heat exchanger, an expansion element and a refrigerant compressor, the indirect evaporator and the indirect condenser respectively are arranged on the coolant side in a coolant branch connecting a first and second multi-way valve. Furthermore, the first and second multi-way valves are connected via a first pump branch having a coolant pump and an ambient heat exchanger and via a second pump branch also having a coolant pump. Furthermore, further coolant branches connecting the two multi-way valves are provided, namely a coolant branch with an air-coolant heat exchanger arranged in an air conditioning unit, a battery cooler, an inverter motor cooler and a coolant-coolant heat exchanger, which is connected to an internal combustion engine and one arranged in an air conditioning unit Engine cooling circuit having heating core is thermally connected. The heating core is followed on the air side by a partial heating core downstream of the indirect condenser on the coolant side.

Bei diesem aus der DE 11 2014 001 522 T5 bekannten Wärmemanagementsystem können die beiden Pumpenzweige mittels der beiden Mehrwegeventile in unterschiedlichen Konfigurationen mit den Kühlmittelzweigen verbunden werden, um so unterschiedliche Betriebsarten, wie Heizen, Kühlen usw. zu realisieren.With this one from the DE 11 2014 001 522 T5 With the known heat management system, the two pump branches can be connected to the coolant branches in different configurations by means of the two multi-way valves in order to realize different operating modes such as heating, cooling, etc.

Ein System zur thermischen Kopplung einer mobilen Systemkomponente, wie bspw. einem Fahrzeug, welche einen Kältemittelkreislauf, einen thermischen Speicher, eine Wärmequelle, bspw. einen Umgebungsluftstrom, und eine Wärmesenke, bspw. einen Fahrzeuginnenraum, aufweist, mit einer stationären Systemkomponente, wie bspw. einem Gebäude ist aus der DE 10 2016 003 675 A1 bekannt.A system for the thermal coupling of a mobile system component, such as a vehicle, which has a refrigerant circuit, a thermal storage, a heat source, such as an ambient air flow, and a heat sink, such as a vehicle interior, with a stationary system component, such as a building is from the DE 10 2016 003 675 A1 known.

Ist die aus der DE 10 2016 003 675 A1 bekannte mobile Systemkomponente nicht mit der stationären Systemkomponente verbunden, kann diese in einer ersten, zweiten oder dritten Betriebsart betrieben werden. In der ersten Betriebsart arbeitet der Kältemittelkreislauf als Luft-Wasser-Wärmepumpe, indem mit der Wärme der Wärmequelle der Fahrzeuginnenraum beheizt wird. In der zweiten Betriebsart wirkt der Kältemittelkreislauf als Luft-Wasser-Wärmepumpe, indem der thermische Speicher mit Wärme aus dem Umgebungsluftstrom geladen wird. Schließlich wird mit der Wärme des thermischen Speichers in der dritten Betriebsart der Fahrzeuginnenraum beheizt.Is that from the DE 10 2016 003 675 A1 Known mobile system component is not connected to the stationary system component, this can be operated in a first, second or third operating mode. In the first operating mode, the refrigerant circuit works as an air-water heat pump by heating the vehicle interior with the heat from the heat source. In the second operating mode, the refrigerant circuit acts as an air-water heat pump by charging the thermal storage with heat from the ambient air flow. Finally, the vehicle interior is heated with the heat from the thermal storage in the third operating mode.

Die DE 10 2012 108 317 A1 beschreibt eine Klimaanlage mit einem Verdampfer, der mit einem als Fluidspeicher ausgeführten thermischen Speicher verbunden ist. Dieser thermische Speicher dient zur Zwischenspeicherung von thermischer Energie, insbesondere Kälteenergie, die dann zwischengespeichert wird, wenn die Betriebssituation des Fahrzeugs eine negative Antriebsleistung, bspw. im Schubbetrieb oder einen Überschuss an Antriebsleistung produziert oder wenn der Kältemittelverdichter der Klimaanlage mehr Kälteleistung bereitstellt, als für eine Klimatisierung abgerufen wird. Umgekehrt wird diese thermische Energie aus der Zwischenspeicherung dann abgerufen und einer Klimatisierung zugeführt, wenn die Betriebssituation des Fahrzeugs eine maximal abrufbare Antriebsleistung bspw. für den Fahrbetrieb benötigt, ansonsten ein Betrieb von zusätzlichen Komponenten diese Antriebsleistung für den Fahrbetrieb mindern würde. Dieser thermische Speicher dient damit der Unterstützung der Klimaanlage.The DE 10 2012 108 317 A1 describes an air conditioning system with an evaporator that is connected to a thermal storage designed as a fluid storage. This thermal storage is used to temporarily store thermal energy, in particular cold energy, which is then temporarily stored when the operating situation of the vehicle produces a negative drive power, for example in overrun mode or an excess of drive power, or when the refrigerant compressor of the air conditioning system provides more cooling power than for one Air conditioning is accessed. Conversely, this thermal energy is then retrieved from the intermediate storage and supplied to air conditioning when the operating situation of the vehicle requires a maximum available drive power, for example for driving, otherwise the operation of additional components would reduce this drive power for driving. This thermal storage serves to support the air conditioning system.

Die DE 10 2009 000 767 A1 beschreibt eine Fahrzeugklimaanlage mit einem als Wärmeübertrager ausgebildeten thermischen Speicher mit einem Phasenübergangsmaterial. Dieser Wärmeübertrager ist in einem Klimagerät der Fahrzeugklimaanlage angeordnet, so dass die Wärme eines für den Fahrzeuginnenraum vorgesehenen Zuluftstromes zur Kühlung direkt auf das Phasenübergangsmaterial des Wärmeübertrages übertragen oder Wärmeenergie des Phasenübergangsmaterials zum Heizen direkt auf den Zuluftstrom übertragen wird. Ein indirekter Wärmeaustausch zwischen einem Zuluftstrom und einem ein Phasenübergangsmaterial enthaltenden Wärmetauscher erfolgt mittels eines Kältemittelkreislaufs. Damit werden diese ein Phasenübergangsmaterial enthaltenden Wärmetauscher als thermische Speicher sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen verwendet.The DE 10 2009 000 767 A1 describes a vehicle air conditioning system with a thermal storage designed as a heat exchanger with a phase change material. This heat exchanger is arranged in an air conditioning unit of the vehicle air conditioning system, so that the heat of a supply air stream intended for the vehicle interior is transferred directly to the phase change material of the heat transfer for cooling or thermal energy of the phase change material is transferred directly to the supply air stream for heating. An indirect heat exchange between a supply air stream and a heat exchanger containing a phase change material takes place by means of a refrigerant circuit. These heat exchangers containing a phase change material are therefore used as thermal storage for both cooling and heating.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage mit einem thermischen Speicher anzugeben, mit welchem ein flexibles und umfassendes Wärmemanagement in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug ermöglicht wird und im Rahmen dieses Wärmemanagements verschiedene Wärmequellen optimal zu nutzen, um eine möglichst effiziente Klimatisierung sicherzustellen. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung eine Klimaanlage eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzugeben.It is the object of the invention to provide a method for operating an air conditioning system with a thermal storage device, with which flexible and comprehensive heat management can be achieved an electric or hybrid vehicle and, as part of this heat management, to make optimal use of various heat sources to ensure the most efficient air conditioning possible. It is also an object of the invention to provide an air conditioning system for an electric or hybrid vehicle for carrying out the method according to the invention.

Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The first task is solved by a method for operating an air conditioning system of an electric or hybrid vehicle with the features of patent claim 1.

Bei diesem Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs mit

  • - einem Kältemittelkreislauf aus einem indirekten Verdampfer, einem indirekten Kondensator, einem Expansionsorgan, einem Kältemittelverdichter,
  • - einem thermischen Energiespeicher,
  • - einem Umgebungs-Wärmetauscher und
  • - wenigstens einer Fahrzeugkomponente, welche als Wärmequelle und als Wärmesenke einsetzbar ist, wird
  • - bei einem Einsatz der Fahrzeugkomponente als Wärmequelle in einem ersten Vorkonditionierungsmodus thermische Energie aus der als Wärmequelle genutzten Fahrzeugkomponente auf den thermischen Energiespeicher übertragen, indem der thermische Energiespeicher mit dem Kondensator und der Verdampfer mit der Fahrzeugkomponente thermisch gekoppelt werden, und
  • - im Anschluss an den ersten Vorkonditionierungsmodus thermische Energie aus dem thermischen Energiespeicher zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums verwendet wird, indem der Kondensator mit wenigstens einer Konditioniereinheit eines Klimagerätes des Elektro- oder Hybridfahrzeugs und der thermische Energiespeicher mit dem Verdampfer thermisch gekoppelt wird, und
  • - bei einem Einsatz der Fahrzeugkomponente (5) als Wärmesenke, in einem zweiten Vorkonditionierungsmodus thermische Energie des thermischen Energiespeichers als Kältespeicher auf die als Wärmesenke genutzten Fahrzeugkomponente übertragen wird, indem der thermische Energiespeicher mit dem Verdampfer und der Kondensator mit der Fahrzeugkomponente thermisch gekoppelt werden, und
  • - im Anschluss an den zweiten Vorkonditionierungsmodus thermische Energie aus einem einer Konditioniereinheit eines Klimagerätes des Elektro- oder Hybridfahrzeugs zugeführten Zuluftstrom zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums dem thermischen Energiespeicher zugeführt wird, indem der Verdampfer mit der wenigstens einen Konditioniereinheit und der thermische Energiespeicher mit dem Kondensator thermisch gekoppelt wird.
In this method for operating an air conditioning system of an electric or hybrid vehicle
  • - a refrigerant circuit consisting of an indirect evaporator, an indirect condenser, an expansion element, a refrigerant compressor,
  • - a thermal energy storage,
  • - an ambient heat exchanger and
  • - At least one vehicle component that can be used as a heat source and as a heat sink
  • - When using the vehicle component as a heat source in a first preconditioning mode, thermal energy is transferred from the vehicle component used as a heat source to the thermal energy storage by thermally coupling the thermal energy storage with the capacitor and the evaporator with the vehicle component, and
  • - following the first preconditioning mode, thermal energy from the thermal energy storage is used to heat a vehicle interior by thermally coupling the capacitor to at least one conditioning unit of an air conditioning unit of the electric or hybrid vehicle and the thermal energy storage to the evaporator, and
  • - When the vehicle component (5) is used as a heat sink, in a second preconditioning mode, thermal energy from the thermal energy storage is transferred as a cold storage to the vehicle component used as a heat sink by thermally coupling the thermal energy storage with the evaporator and the capacitor with the vehicle component, and
  • - Following the second preconditioning mode, thermal energy from a supply air stream supplied to a conditioning unit of an air conditioning unit of the electric or hybrid vehicle for cooling the vehicle interior is supplied to the thermal energy storage by thermally coupling the evaporator to the at least one conditioning unit and the thermal energy storage to the capacitor .

Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Wärmemanagement im Elektro- oder Hybridfahrzeug entlastet, da die mittels des thermischen Energiespeichers in dem ersten und zweiten Vorkonditionierungsmodus bereitgestellte Heiz- bzw. Kühlleistung während des Fahrbetriebs zur Entlastung der Wärme- und Kälteerzeugung im Fahrzeug führt. Die dadurch geringere Auslastung der elektrischen Energiereserven führt zu einer Erhöhung der Reichweite.With this method according to the invention, the heat management in the electric or hybrid vehicle is relieved, since the heating or cooling power provided by the thermal energy storage in the first and second preconditioning mode during driving leads to the relief of heat and cold generation in the vehicle. The resulting lower utilization of electrical energy reserves leads to an increase in range.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ergänzend zur Wärme- und Kälteerzeugung in dem Fahrzeug mittels des thermischen Energiespeichers die zur Verfügung stehende Heiz- und Kühlleistung erhöht wird. Insbesondere der instationäre Hochlastbetrieb, bspw. zu Beginn des Fahrzeugbetriebes wird bezogen auf den Primärenergiebedarf abgeschwächt. Auch das sogenannte „Down-Sizing“ der Kälteanlage ist möglich, wenn für den Hochlastbetrieb thermische Energie mittels des Energiespeichers vorgehalten wird.A further advantage is that, in addition to the generation of heat and cold in the vehicle, the available heating and cooling output is increased by means of the thermal energy storage. In particular, the transient high-load operation, for example at the beginning of vehicle operation, is weakened in relation to the primary energy requirement. The so-called “down-sizing” of the refrigeration system is also possible if thermal energy is stored for high-load operation using the energy storage system.

Besonders vorteilhaft ist die Nutzung der von Aggregaten und Nebenaggregaten als Fahrzeugkomponenten des Fahrzeugs erzeugten Abwärme, die als thermische Energie in dem thermischen Energiespeicher gespeichert wird.It is particularly advantageous to use the waste heat generated by units and auxiliary units as vehicle components of the vehicle, which is stored as thermal energy in the thermal energy storage.

Zudem können mittels des thermischen Energiespeichers hohe Lastspitzen bei einer spontan angeforderten hohen Kühlleistung dämpfen, so dass bei der Auslegung des entsprechenden Umgebungs-Wärmetauschers diese hohen Lastspitzen nicht berücksichtigt werden müssen. Damit verschiebt sich die Auslegung eines solchen Umgebungs-Wärmetauschers von einer Auslegung für maximale Anforderungen zu einer Auslegung für gemittelte Kühlanforderungen, wodurch eine Verringerung der Bauteilgröße erreicht wird.In addition, the thermal energy storage can be used to dampen high load peaks when a high cooling capacity is spontaneously requested, so that these high load peaks do not have to be taken into account when designing the corresponding ambient heat exchanger. This shifts the design of such an ambient heat exchanger from a design for maximum requirements to a design for average cooling requirements, thereby achieving a reduction in component size.

Schließlich kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch eine Erhaltungsklimatisierung realisiert werden, wenn bspw. mechanische Kältemittelverdichter bei Hybrid-Fahrzeugen oder elektrische Kältemittelverdichter bei reinen Elektro-Fahrzeugen in Standphasen als auch bei Motorabschaltungen im Freilauf abgeschaltet werden und somit die ansonsten entstehenden Klimatisierungslücken mittels des thermischen Energiespeichers kompensiert werden können.Finally, maintenance air conditioning can also be implemented by means of the method according to the invention if, for example, mechanical refrigerant compressors in hybrid vehicles or electric refrigerant compressors in purely electric vehicles are switched off during standstill phases as well as when the engine is switched off while freewheeling and thus the otherwise resulting air conditioning gaps are compensated for by means of the thermal energy storage can be.

Im Anschluss an den ersten Vorkonditionierungsmodus wird thermische Energie aus dem thermischen Energiespeicher zum Heizen des Fahrgastinnenraums verwendet, indem der Kondensator mit wenigstens einer Konditioniereinheit eines Klimagerätes des Elektro- oder Hybridfahrzeugs und der thermische Energiespeicher mit dem Verdampfer thermisch gekoppelt wird. Somit steht die während des ersten Vorkonditionierungsmodus gespeicherte Wärmeenergie bspw. beim Start des Fahrzeugs, insbesondere bei kalter und winterlicher Fahrzeugumgebung sofort zum Heizen des Fahrzeuginnenraums zur Verfügung. Eine Konditioniereinheit kann bspw. als Luft-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgeführt sein.Following the first preconditioning mode, thermal energy from the thermal energy storage is used to heat the passenger compartment by thermally coupling the capacitor to at least one conditioning unit of an air conditioning unit of the electric or hybrid vehicle and the thermal energy storage to the evaporator. The thermal energy stored during the first preconditioning mode is therefore immediately available for heating the vehicle interior, for example when starting the vehicle, especially in cold and wintry vehicle environments. A conditioning unit can, for example, be designed as an air-coolant heat exchanger.

Im Anschluss an den zweiten Vorkonditionierungsmodus wird thermische Energie aus einem einer Konditioniereinheit eines Klimagerätes des Elektro- oder Hybridfahrzeugs zugeführten Zuluftstrom zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums dem thermischen Energiespeicher zugeführt, indem der Verdampfer mit der wenigstens einen Konditioniereinheit und der thermische Energiespeicher mit dem Kondensator thermisch gekoppelt wird. Damit steht die während des zweiten Vorkonditionierungsmodus erzeugte Kälteleistung, bspw. beim Start des Fahrzeugs, insbesondere bei hohen Fahrzeug-Umgebungstemperaturen zur Kühlung des dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Zuluftstroms zur Verfügung.Following the second preconditioning mode, thermal energy from a supply air stream supplied to a conditioning unit of an air conditioning unit of the electric or hybrid vehicle for cooling the vehicle interior is supplied to the thermal energy storage by thermally coupling the evaporator to the at least one conditioning unit and the thermal energy storage to the capacitor. This means that the cooling power generated during the second preconditioning mode, for example when starting the vehicle, is available to cool the supply air flow supplied to the vehicle interior, particularly at high vehicle ambient temperatures.

Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch eine Klimaanlage eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2.The second task mentioned is solved by an air conditioning system of an electric or hybrid vehicle with the features of patent claim 2.

Gemäß der Erfindung umfasst diese Klimaanlage eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs

  • - einen Kältemittelkreislauf aus einem indirekten Verdampfer, einem indirekten Kondensator, einem Expansionsorgan und einem Kältemittelverdichter,
  • - einen thermischen Energiespeicher,
  • - ein Mehrwegeventil,
  • - einen Umgebungs-Wärmetauscher und
  • - wenigstens eine Fahrzeugkomponente, welche als Wärmequelle und als Wärmesenke einsetzbar ist, und
  • - einen die wenigstens eine Fahrzeugkomponente aufweisenden ersten Kühlmittelkreislauf sowie einen den thermischen Energiespeicher aufweisenden zweiten Kühlmittelkreislauf, wobei
  • - bei einem Einsatz der Fahrzeugkomponente als Wärmequelle zur Realisierung des ersten Vorkonditionierungsmodus mit anschließendem Heizen eines Fahrzeuginnenraums zunächst mittels des Mehrwegeventils der erste Kühlmittelkreislauf mit dem Verdampfer und der zweite Kühlmittelkreislauf mit dem Kondensator und anschließend mittels des Mehrwegeventils ein wenigstens eine Konditioniereinheit eines Klimagerätes des Elektro- oder Hybridfahrzeugs aufweisender dritter Kühlmittelkreislauf mit dem Kondensator und der zweite Kühlmittelkreislauf mit dem Verdampfer thermisch verbunden sind, und
  • - bei einem Einsatz der Fahrzeugkomponente als Wärmesenke zur Realisierung des zweiten Vorkonditionierungsmodus mit anschließendem Kühlen des Fahrzeuginnenraums zunächst mittels des Mehrwegeventils der erste Kühlmittelkreislauf mit dem Kondensator und der zweite Kühlmittelkreislauf mit dem thermischen Energiespeicher und anschließend mittels des Mehrwegeventils ein wenigstens eine Konditioniereinheit eines Klimagerätes des Elektro- oder Hybridfahrzeugs aufweisender vierter Kühlmittelkreislauf mit dem Verdampfer und der zweite Kühlmittelkreislauf mit dem Kondensator thermisch verbunden sind.
According to the invention, this includes air conditioning of an electric or hybrid vehicle
  • - a refrigerant circuit consisting of an indirect evaporator, an indirect condenser, an expansion element and a refrigerant compressor,
  • - a thermal energy storage,
  • - a multi-way valve,
  • - an ambient heat exchanger and
  • - at least one vehicle component that can be used as a heat source and as a heat sink, and
  • - a first coolant circuit having the at least one vehicle component and a second coolant circuit having the thermal energy storage, wherein
  • - When using the vehicle component as a heat source to implement the first preconditioning mode with subsequent heating of a vehicle interior, first by means of the multi-way valve, the first coolant circuit with the evaporator and the second coolant circuit with the condenser and then by means of the multi-way valve at least one conditioning unit of an air conditioning device of the electric or Hybrid vehicle having third coolant circuit with the condenser and the second coolant circuit with the evaporator are thermally connected, and
  • - When using the vehicle component as a heat sink to implement the second preconditioning mode with subsequent cooling of the vehicle interior, first by means of the multi-way valve, the first coolant circuit with the condenser and the second coolant circuit with the thermal energy storage and then by means of the multi-way valve at least one conditioning unit of an air conditioning device of the electric or hybrid vehicle, the fourth coolant circuit is thermally connected to the evaporator and the second coolant circuit is thermally connected to the condenser.

Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgeführten Vorteile weist auch die erfindungsgemäße Klimaanlage auf.The air conditioning system according to the invention also has the advantages listed in connection with the method according to the invention.

Die Konditioniereinheit des Klimagerätes ist bspw. als Luft-Wasser-Wärmeübertrager ausgebildet.The conditioning unit of the air conditioning unit is designed, for example, as an air-water heat exchanger.

Als Fahrzeugkomponente, die entweder als Wärmequelle oder als Wärmesenke eingesetzt wird, ist eine elektrische Traktionskomponente des Elektro- oder Hybridfahrzeugs, also bspw. eine Hochvoltbatterie, ein Ladegerät für diese Hochvoltbatterie, eine Leistungselektronik oder eine elektrische Antriebsmaschine vorgesehen. So wird bspw. die Hochvoltbatterie oder die elektrische Antriebsmaschine als Wärmequelle eingesetzt, deren Abwärme zur Kühlung abgeführt und bspw. in dem thermischen Energiespeicher gespeichert wird oder als Wärmesenke eingesetzt, wenn zur optimalen Betriebsweise diese Hochvoltbatterie erwärmt werden muss. Diese Wärmeenergie wird dem thermischen Energiespeicher entnommen, wodurch „Kälteenergie“ in dem thermischen Energiespeicher gespeichert wird.The vehicle component that is used either as a heat source or as a heat sink is an electric traction component of the electric or hybrid vehicle, for example a high-voltage battery, a charger for this high-voltage battery, power electronics or an electric drive machine. For example, the high-voltage battery or the electric drive machine is used as a heat source, the waste heat of which is dissipated for cooling and, for example, stored in the thermal energy storage or used as a heat sink if this high-voltage battery needs to be heated for optimal operation. This heat energy is taken from the thermal energy storage, whereby “cold energy” is stored in the thermal energy storage.

Auch die Brennkraftmaschine eines Hybridfahrzeugs kann entweder als Wärmequelle oder als Wärmesenke eingesetzt werden, wobei im erstgenannten Fall die während des Betriebes erzeugte Motorwärme abgeführt wird und im zweitgenannten Fall während der Warmlaufphase des Motors dieser mit der aus dem thermischen Energiespeicher entnommenen Wärmeenergie erwärmt wird.The internal combustion engine of a hybrid vehicle can also be used either as a heat source or as a heat sink, whereby in the former case the engine heat generated during operation is dissipated and in the latter case, during the warm-up phase of the engine, it is heated with the thermal energy taken from the thermal energy storage.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Klimaanlage eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 2 eine schematische Detaildarstellung der Klimaanlage nach 1 in einem ersten Vorkonditionierungsmodus,
  • 3 eine schematische Detaildarstellung der Klimaanlage nach 1 in einem zweiten Vorkonditionierungsmodus,
  • 4 eine schematische Detaildarstellung der Klimaanlage nach 1 in einem Heizbetrieb,
  • 5 eine schematische Detaildarstellung der Klimaanlage nach 1 in einem Kühlbetrieb,
  • 6 eine schematische Detaildarstellung der Klimaanlage nach 1 in einer alternativen Ausführung des Heiz- und Kühlbetriebs,
  • 7 eine schematische Detaildarstellung der Klimaanlage nach 1 in einer weiteren alternativen Ausführung des Heiz- und Kühlbetrieb,
  • 8 eine schematische Detaildarstellung der Klimaanlage nach 1 mit zwei thermischen Energiespeichern in einer weiteren alternativen Ausführung des Heiz- und Kühlbetriebs,
  • 9 eine schematische Detaildarstellung der Klimaanlage nach 1 mit zwei thermischen Energiespeichern in einer weiteren alternativen Ausführung des Heiz- und Kühlbetriebs, und
  • 10 eine schematische Detaildarstellung der Klimaanlage nach 1 mit zwei thermischen Energiespeichern in einer weiteren alternativen Ausführung des Heiz- und Kühlbetriebs.
The invention is described in detail below using exemplary embodiments with reference to the attached figures. Show it:
  • 1 a schematic representation of an air conditioning system of an electric or hybrid vehicle for carrying out the method according to the invention,
  • 2 a schematic detailed representation of the air conditioning system 1 in a first preconditioning mode,
  • 3 a schematic detailed representation of the air conditioning system 1 in a second preconditioning mode,
  • 4 a schematic detailed representation of the air conditioning system 1 in a heating mode,
  • 5 a schematic detailed representation of the air conditioning system 1 in a cooling operation,
  • 6 a schematic detailed representation of the air conditioning system 1 in an alternative version of heating and cooling operation,
  • 7 a schematic detailed representation of the air conditioning system 1 in another alternative version of the heating and cooling operation,
  • 8th a schematic detailed representation of the air conditioning system 1 with two thermal energy storage units in another alternative version of heating and cooling operation,
  • 9 a schematic detailed representation of the air conditioning system 1 with two thermal energy storage units in a further alternative version of heating and cooling operation, and
  • 10 a schematic detailed representation of the air conditioning system 1 with two thermal energy storage units in another alternative version of heating and cooling operation.

Die in 1 dargestellte Klimaanlage 1 eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs 10 umfasst die folgenden Komponenten:

  • - einen Kältemittelkreislauf 2, der aus einem indirekten Verdampfer 2.1, einem indirekten Kondensator 2.2, einem bspw. als Expansionsventil ausgeführten Expansionsorgan 2.3 und einem Kältemittelverdichter 2.4 sowie zugehörigen Kühlmittelpumpen 2.5 und 2.6 aufgebaut ist,
  • - einen thermischen Energiespeicher 3 mit einem thermischen Speicherelement 3.1, wobei zusätzlich ein weiteres thermisches Speicherelement 3.2 eingesetzt werden kann,
  • - einen Umgebungs-Wärmetauscher 4 mit einem Lüfter 4.0,
  • - Fahrzeugkomponenten 5, die als elektrische Traktionskomponente 5.1 und als Brennkraftmaschine 5.2 ausgebildet sind,
  • - ein Klimagerät 7 mit zwei Luft-Kühlmittel-Wärmeübertragern als Konditioniereinheiten 7.1 und 7.2 für einen Frisch- oder Umluftstrom L1, der über diese Konditioniereinheiten 7.1 und 7.2 gekühlt, erwärmt und/oder entfeuchtet und als Teilluftströme L2 und/oder L3 einem Fahrzeuginnenraum 11 des Elektro- oder Hybridfahrzeugs 10 zugeführt wird, und
  • - ein Mehrwegeventil 6, welches diese aufgeführten Komponenten 2, 3, 4, 5 7.1 und 7.2 in verschiedenen Verschaltungskonfigurationen mit dem thermischen Energiespeicher 3 thermisch verbindet.
In the 1 Air conditioning system 1 of an electric or hybrid vehicle 10 shown includes the following components:
  • - a refrigerant circuit 2, which is made up of an indirect evaporator 2.1, an indirect condenser 2.2, an expansion element 2.3 designed, for example, as an expansion valve and a refrigerant compressor 2.4 as well as associated coolant pumps 2.5 and 2.6,
  • - a thermal energy storage 3 with a thermal storage element 3.1, whereby a further thermal storage element 3.2 can also be used,
  • - an ambient heat exchanger 4 with a fan 4.0,
  • - Vehicle components 5, which are designed as an electrical traction component 5.1 and as an internal combustion engine 5.2,
  • - an air conditioning unit 7 with two air-coolant heat exchangers as conditioning units 7.1 and 7.2 for a fresh or circulating air flow L1, which is cooled, heated and / or dehumidified via these conditioning units 7.1 and 7.2 and as partial air flows L2 and / or L3 to a vehicle interior 11 of Electric or hybrid vehicle 10 is supplied, and
  • - a multi-way valve 6, which thermally connects these listed components 2, 3, 4, 5, 7.1 and 7.2 to the thermal energy storage 3 in different connection configurations.

Bei dem Klimagerät 7 wird einem ersten Kanal 7.4, in welchem ein Luft-Wärmetauscher als Konditioniereinheit 7.2 angeordnet ist, der Frischluftstrom L1, dem auch eine Umluft zugemischt werden kann, dem Luft-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7.2 zugeführt. Anschließend wird dieser Frisch- oder Umluftstrom L1 in Abhängigkeit der Stellung einer Luftklappe 7.3 in einen einen Teilluftstrom L2 führenden zweiten Kanal 7.5 und einen einen Teilluftstrom L3 führenden dritten Kanal 7.6 aufgeteilt. In diesem dritten Kanal 7.6 ist die weitere als Luft-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildete Konditioniereinheit 7.1 angeordnet.In the air conditioning unit 7, a first channel 7.4, in which an air heat exchanger is arranged as a conditioning unit 7.2, the fresh air flow L1, to which circulating air can also be mixed, is fed to the air-coolant heat exchanger 7.2. This fresh or recirculated air flow L1 is then divided depending on the position of an air flap 7.3 into a second channel 7.5 leading a partial air flow L2 and a third channel 7.6 leading a partial air flow L3. The further conditioning unit 7.1 designed as an air-coolant heat exchanger is arranged in this third channel 7.6.

Der Umgebungs-Wärmetauscher 4 ist über einen ersten Kühlmittelkreislauf 8.1 mit dem Mehrwegeventil 6 fluidverbunden, während der thermische Energiespeicher 3 über einen zweiten Kühlmittelkreislauf 8.2 mit dem Mehrwegeventil 6 fluidverbunden ist. Der indirekte Verdampfer 2.1, ausgeführt als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (auch Chiller genannt), sowie der indirekte Kondensator 2.2, ebenso als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgeführt, sind ebenso über entsprechende Fluidleitungen mit dem Mehrwegeventil 6 fluidverbunden, in denen auch die Kühlmittelpumpen 2.5 und 2.6 angeordnet sind. Die als Wärmeübertrager ausgebildeten Konditioniereinheiten 7.1 und 7.2 des Klimagerätes 7 bilden zusammen mit dem Mehrwegeventil 6 einen dritten Kühlmittelkreislauf 8.3 bzw. einen vierten Kühlmittelkreislauf 8.4.The ambient heat exchanger 4 is fluidly connected to the multi-way valve 6 via a first coolant circuit 8.1, while the thermal energy storage 3 is fluidly connected to the multi-way valve 6 via a second coolant circuit 8.2. The indirect evaporator 2.1, designed as a refrigerant-coolant heat exchanger (also called a chiller), and the indirect condenser 2.2, also designed as a refrigerant-coolant heat exchanger, are also fluidly connected to the multi-way valve 6 via corresponding fluid lines, in which the coolant pumps 2.5 and 2.6 are arranged. The conditioning units 7.1 and 7.2 of the air conditioning unit 7, which are designed as heat exchangers, together with the multi-way valve 6 form a third coolant circuit 8.3 and a fourth coolant circuit 8.4, respectively.

Die mit dem Mehrwegeventils 6 realisierbaren Verschaltungskonfigurationen umfassen sowohl den Einsatz als Heiz- und Kühlsystem, als auch den Einsatz mit direkter und indirekter Einbindung. Die direkte Einbindung erlaubt es dem thermischen Speicherelement 3.1 des Energiespeichers 3 über ein Kühlmittel mit einem oder mehreren Verbrauchern, bspw. den Konditioniereinheiten 7.1 und 7.2 thermisch zu koppeln und so Wärme vom thermischen Energiespeicher 3 zu Verbrauchern zum Heizen und Wärme von Verbrauchern zum thermischen Energiespeicher 3 zum Kühlen zu übertragen.The connection configurations that can be implemented with the multi-way valve 6 include use as a heating and cooling system as well as use with direct and indirect integration. The direct integration allows the thermal storage element 3.1 of the energy storage 3 to be thermally coupled via a coolant with one or more consumers, for example the conditioning units 7.1 and 7.2, and thus to transfer heat from the thermal energy storage 3 to consumers for heating and transfer heat from consumers to the thermal energy storage 3 for cooling.

Die Einstellung der einzelnen Verschaltungskonfigurationen erfolgt mittels eines Klimasteuergerätes (in den Figuren nicht dargestellt) in Abhängigkeit von Benutzereinstellungen, in Abhängigkeit der Temperaturniveaus der Fahrzeugumgebung, der Fahrzeugkomponenten 5, des Fahrzeuginnenraums 11 und des thermischen Speicherelementes 3.1 des Energiespeichers 3 und in Abhängigkeit der erwarteten Betriebssituation der Klimaanlage 1 hinsichtlich einer Kühl- oder Heizsituation.The individual wiring configurations are set using a climate control device (not shown in the figures) depending on user settings, depending on the temperature levels of the vehicle environment, the vehicle components 5, the vehicle interior 11 and the thermal storage element 3.1 of the energy storage 3 and depending on the expected operating situation of the Air conditioning 1 regarding a cooling or heating situation.

Einige der Verschaltungskonfigurationen zeigen die nachfolgend erläuterten 2 bis 7, bei welchen der thermische Energiespeicher 3 nur ein einziges thermisches Speicherelement 3.1 aufweist.Some of the wiring configurations are shown below 2 to 7 , in which the thermal energy storage 3 only has a single thermal storage element 3.1.

Zur Übertragung von thermischer Energie, hier Wärmeenergie auf das thermische Speicherelement 3.1 ist nach 2 (ohne Darstellung des Klimagerätes 7 mit den Konditioniereinheiten 7.1 und 7.2) das thermische Speicherelement 3.1 mittels des Mehrwegeventils 6 mit dem Kältemittelkreislauf 2, dem Umgebungs-Wärmetauscher 4 und/oder den als Wärmequelle genutzten Fahrzeugkomponenten 5 in einem ersten Vorkonditionierungsmodus thermisch gekoppelt. In diesem ersten Vorkonditionierungsmodus ist der indirekte Verdampfer 2.1 über den ersten Kühlmittelkreislauf 8.1 mit dem Umgebungs-Wärmetauscher 4 thermisch verbunden, während der indirekte Kondensator 2.2 mit dem thermischen Energiespeicher 3 über den zweiten Kühlmittelkreislauf 8.2 thermisch verbunden ist.To transfer thermal energy, here thermal energy to the thermal storage element 3.1 is according to 2 (without showing the air conditioning unit 7 with the conditioning units 7.1 and 7.2) the thermal storage element 3.1 is thermally coupled by means of the multi-way valve 6 to the refrigerant circuit 2, the ambient heat exchanger 4 and / or the vehicle components 5 used as a heat source in a first preconditioning mode. In this first preconditioning mode, the indirect evaporator 2.1 is thermally connected to the ambient heat exchanger 4 via the first coolant circuit 8.1, while the indirect capacitor 2.2 is thermally connected to the thermal energy storage 3 via the second coolant circuit 8.2.

Mit dieser Verschaltungskonfigurationen gemäß des ersten Vorkonditionierungsmodus arbeitet der Umgebungs-Wärmetauscher 4 zusammen mit dem Kältemittelkreislauf 2 als Wärmepumpe, um Wärmeenergie aus der den Umgebungs-Wärmetauscher 4 durchströmenden Umgebungsluft L in den thermischen Energiespeicher 3 zu transportieren, wo diese Wärmeenergie gespeichert wird. Hierzu wird die von der Umgebungsluft L aufgenommene Wärme über den ersten Kühlmittelkreislauf 8.1 zum indirekten Verdampfer 2.1 geführt und dient dort als Verdampfungswärme für das den indirekten Verdampfer 2.1 durchströmende Kältemittel des Kältemittelkreislaufs 2. Das dampfförmige Kältemittel wird mittels des Kältemittelverdichters 2.4 auf Hochdruck verdichtet und wird anschließend in dem indirekten Kondensator 2.2 unter Abgabe von Kondensationswärme auf das Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufs 8.2 kondensiert. Das abgekühlte Kältemittel wird mittels des Expansionsorgans 2.3 wieder auf Niederdruck in den Verdampfer 2.1 entspannt. Die von dem indirekten Kondensator 2.2 an das Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs 8.2 abgegebene Kondensationswärme wird zum thermischen Speicherelement 3.1 geführt und dort als Wärmeenergie gespeichert.With this wiring configuration according to the first preconditioning mode, the ambient heat exchanger 4 works together with the refrigerant circuit 2 as a heat pump in order to transport thermal energy from the ambient air L flowing through the ambient heat exchanger 4 into the thermal energy storage 3, where this thermal energy is stored. For this purpose, the heat absorbed by the ambient air L is led via the first coolant circuit 8.1 to the indirect evaporator 2.1 and serves there as heat of evaporation for the refrigerant of the refrigerant circuit 2 flowing through the indirect evaporator 2.1. The vaporous refrigerant is compressed to high pressure by means of the refrigerant compressor 2.4 and is then compressed condenses in the indirect condenser 2.2 with the release of condensation heat to the coolant of the second coolant circuit 8.2. The cooled refrigerant is expanded again to low pressure in the evaporator 2.1 using the expansion element 2.3. The condensation heat given off by the indirect capacitor 2.2 to the coolant of the first coolant circuit 8.2 is led to the thermal storage element 3.1 and stored there as thermal energy.

Damit wird in diesem ersten Vorkonditionierungsmodus das thermische Speicherelement 3.1 des thermischen Energiespeichers 3 mit Wärmeenergie geladen, also zum Heizen des Fahrzeuginnenraums 11 vorkonditioniert.In this first preconditioning mode, the thermal storage element 3.1 of the thermal energy storage 3 is charged with thermal energy, i.e. preconditioned for heating the vehicle interior 11.

Zusätzlich oder alternativ können auch Fahrzeugkomponenten 5, wie die elektrischen Traktionskomponenten 5.1 und die Brennkraftmaschine 5.2 als Wärmequelle herangezogen werden, wenn bspw. eine Hochvoltbatterie während des Ladens gekühlt, ein Ladegerät dieser Hochvoltbatterie gekühlt, eine elektrische Antriebsmaschine während des elektrischen Fahrbetriebs gekühlt werden muss oder wenn die Brennkraftmaschine 5.2 nach ihrer Warmlaufphase Abwärme erzeugt, die abgeführt werden muss.Additionally or alternatively, vehicle components 5, such as the electrical traction components 5.1 and the internal combustion engine 5.2, can also be used as a heat source if, for example, a high-voltage battery needs to be cooled during charging, a charger of this high-voltage battery needs to be cooled, an electric drive machine needs to be cooled during electric driving or if the internal combustion engine 5.2 generates waste heat after its warm-up phase, which must be dissipated.

Anschließend an den ersten Vorkonditionierungsmodus kann das nunmehr zum Heizen vorkonditionierte thermische Speicherelement 3.1 zum Heizen des Fahrzeuginnenraums 11 eingesetzt werden, also entladen werden. Hierzu wird gemäß 3 (ohne Darstellung des Umgebungs-Wärmetauschers 4) das thermische Speicherelement 3.1 über den zweiten Kühlmittelkreislauf 8.2 mit dem indirekten Verdampfer 2.1 fluidverbunden, während der indirekte Kondensator 2.2 über einen dritten Kühlmittelkreislauf 8.3 mit der als Luft-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Konditioniereinheit 7.1 des Klimagerätes 7 fluidverbunden ist.Following the first preconditioning mode, the thermal storage element 3.1, which has now been preconditioned for heating, can be used to heat the vehicle interior 11, i.e. can be discharged. This is done in accordance with 3 (without showing the ambient heat exchanger 4) the thermal storage element 3.1 is fluidly connected to the indirect evaporator 2.1 via the second coolant circuit 8.2, while the indirect condenser 2.2 is fluidly connected via a third coolant circuit 8.3 to the conditioning unit 7.1 of the air conditioning unit 7, which is designed as an air-coolant heat exchanger is.

Die von dem Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufs 8.2 von dem thermischen Speicherelement 3.1 in den indirekten Verdampfer 2.1 transportierte Wärmeenergie führt dort als Verdampfungswärme zur Verdampfung des Kältemittels des Kältemittelkreislaufs 2. Anschließend wird das Kältemittel auf Hochdruck mittels des Kältemittelverdichters 2.4 verdichtet und kondensiert in dem indirekten Kondensator 2.2, d.h. gibt die Wärmeenergie des Kältemittels an das Kühlmittel des dritten Kühlmittelkreislaufs 8.3 ab. Der den Luft-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7.1 durchströmende Teilluftstrom L3 wird dadurch erwärmt, nimmt also die von dem thermischen Speicherelement 3.1 abgegebene Wärmeenergie auf. Die beiden Teilluftströme L2 und L3 werden über Abströmöffnungen in den Fahrzeuginnenraum 11 geleitet.The thermal energy transported by the coolant of the second coolant circuit 8.2 from the thermal storage element 3.1 into the indirect evaporator 2.1 leads there as heat of evaporation to the evaporation of the refrigerant of the refrigerant circuit 2. The refrigerant is then compressed at high pressure by means of the refrigerant compressor 2.4 and condenses in the indirect condenser 2.2 , i.e. releases the thermal energy of the coolant to the coolant of the third coolant circuit 8.3. The partial air flow L3 flowing through the air-coolant heat exchanger 7.1 is thereby heated and thus absorbs the thermal energy released by the thermal storage element 3.1. The two partial air flows L2 and L3 are directed into the vehicle interior 11 via outflow openings.

In diesen Verschaltungskonfigurationen gemäß den 2 und 3 dient das thermische Speicherelement 3.1 des thermischen Energiespeichers 3 als Wärmespeicher, wo er zum einen in dem ersten Vorkonditionierungsmodus mit Wärmeenergie beladen wird und eine Temperatur von bspw. 90 °C zur Verfügung steht und zum anderen in der Verschaltungskonfiguration gemäß 3 wieder durch Abkühlung entladen wird.In these wiring configurations according to 2 and 3 The thermal storage element 3.1 of the thermal energy storage 3 serves as a heat storage, where on the one hand it is loaded with thermal energy in the first preconditioning mode and a temperature of, for example, 90 ° C is available and on the other hand in the casing according to the configuration 3 is discharged again by cooling.

In den nachfolgend beschriebenen Verschaltungskonfigurationen gemäß den 4 und 5 dient der thermische Energiespeicher 3 als Kältespeicher, indem zunächst in einem zweiten Vorkonditionierungsmodus Wärmeenergie aus dem thermischen Speicherelement 3.1 abgeführt, d.h. mit Kälteenergie beladen wird und in einer sich daran anschließenden weiteren Verschaltungskonfiguration gemäß 5 wieder Wärmeenergie aufnehmen, d.h. die gespeicherte Kälteenergie wieder abgeben kann.In the wiring configurations described below in accordance with 4 and 5 The thermal energy storage 3 serves as a cold storage by first dissipating thermal energy from the thermal storage element 3.1 in a second preconditioning mode, ie charging it with cold energy, and in a subsequent further wiring configuration according to 5 absorb heat energy again, i.e. the stored cold energy can be released again.

Zur Übertragung von in dem thermischen Speicherelement 3.1 gespeicherten thermischen Energie, hier Wärmeenergie auf die Umgebungsluft L, auf die als Wärmesenke eingesetzten elektrischen Traktionskomponenten 5.1 oder die ebenso als Wärmesenke eingesetzte Brennkraftmaschine 5.2 ist nach 4 (ohne Darstellung des Klimagerätes 7 mit den Konditioniereinheiten 7.1 und 7.2) das thermische Speicherelement 3.1 mittels des Mehrwegeventils 6 mit dem Kältemittelkreislauf 2, dem Umgebungs-Wärmetauscher 4 und/oder den als Wärmesenken genutzten Fahrzeugkomponenten 5 in einem zweiten Vorkonditionierungsmodus thermisch gekoppelt. In diesem zweiten Vorkonditionierungsmodus ist der indirekte Verdampfer 2.1 über den zweiten Kühlmittelkreislauf 8.2 mit dem thermischen Speicherelement 3.1 thermisch verbunden, während der indirekte Kondensator 2.2 mit dem Umgebungs-Wärmetauscher 4 über den ersten Kühlmittelkreislauf 8.1 thermisch verbunden ist.To transfer thermal energy stored in the thermal storage element 3.1, here thermal energy to the ambient air L, to the electrical traction components 5.1 used as a heat sink or to the internal combustion engine 5.2 also used as a heat sink 4 (without showing the air conditioning unit 7 with the conditioning units 7.1 and 7.2) the thermal storage element 3.1 is thermally coupled by means of the multi-way valve 6 to the refrigerant circuit 2, the ambient heat exchanger 4 and / or the vehicle components 5 used as heat sinks in a second preconditioning mode. In this second preconditioning mode, the indirect evaporator 2.1 is thermally connected to the thermal storage element 3.1 via the second coolant circuit 8.2, while the indirect condenser 2.2 is thermally connected to the ambient heat exchanger 4 via the first coolant circuit 8.1.

Mit dieser Verschaltungskonfigurationen gemäß des zweiten Vorkonditionierungsmodus arbeitet der Umgebungs-Wärmetauscher 4 und/oder die als Wärmesenken eingesetzten Fahrzeugkomponenten 5 zusammen mit dem Kältemittelkreislauf 2 als Wärmepumpe, um Wärmeenergie aus dem thermischen Speicherelement 3.1 in den ersten Kühlmittelkreislauf 8.1 zu transportieren, um entweder die Wärmeenergie mittels des Umgebungs-Wärmetauschers 4 an die Umgebungsluft L abzugeben oder die elektrischen Traktionskomponenten 5.1 zu erwärmen bzw. die Brennkraftmaschine 5.2 in ihrer Warmlaufphase zu erwärmen.With these wiring configurations according to the second preconditioning mode, the ambient heat exchanger 4 and/or the vehicle components 5 used as heat sinks work together with the refrigerant circuit 2 as a heat pump in order to transport thermal energy from the thermal storage element 3.1 into the first coolant circuit 8.1, either by means of the thermal energy of the ambient heat exchanger 4 to the ambient air L or to heat the electrical traction components 5.1 or to heat the internal combustion engine 5.2 in its warm-up phase.

Hierzu wird von dem Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufs 8.2 Wärmeenergie des thermischen Speicherelements 3.1 in den indirekten Verdampfer 2.1 transportiert und bewirkt dort als Verdampfungswärme die Verdampfung des Kältemittels des Kältemittelkreislaufs 2. Anschließend wird das Kältemittel auf Hochdruck mittels des Kältemittelverdichters 2.4 verdichtet und in dem indirekten Kondensator 2.2 kondensiert, d.h. gibt die Wärmeenergie des Kältemittels an das Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs 8.1 als Kondensationswärme ab. Ist nur der Umgebungs-Wärmetauscher 4 in den ersten Kühlmittelkreislauf 8.1 geschaltet, wird die von dem Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs 8.1 transportierte Wärmeenergie über diesen Umgebungs-Wärmetauscher 4 an die Umgebungsluft L abgegeben. Zusätzlich können auch die elektrischen Traktionskomponenten 5.1 und/oder die Brennkraftmaschine 5.2 in diesen ersten Kühlmittelkreislauf 8.1 geschaltet werden, so dass diese elektrischen Traktionskomponenten 5.1, also bspw. eine Hochvoltbatterie, deren Ladegerät und/oder eine elektrische Antriebsmaschine oder die Brennkraftmaschine 5.2 erwärmt wird.For this purpose, thermal energy from the thermal storage element 3.1 is transported from the coolant of the second coolant circuit 8.2 into the indirect evaporator 2.1 and causes the evaporation of the refrigerant of the refrigerant circuit 2 as heat of evaporation. The refrigerant is then compressed to high pressure by means of the refrigerant compressor 2.4 and in the indirect condenser 2.2 condenses, i.e. the thermal energy of the refrigerant is released to the coolant of the first coolant circuit 8.1 as heat of condensation. If only the ambient heat exchanger 4 is connected to the first coolant circuit 8.1, the thermal energy transported by the coolant of the first coolant circuit 8.1 is released to the ambient air L via this ambient heat exchanger 4. In addition, the electrical traction components 5.1 and/or the internal combustion engine 5.2 can also be connected to this first coolant circuit 8.1, so that these electrical traction components 5.1, for example a high-voltage battery, its charger and/or an electric drive machine or the internal combustion engine 5.2, is heated.

Damit wird in diesem zweiten Vorkonditionierungsmodus das thermische Speicherelement 3.1 des thermischen Energiespeichers 3 mit Kälteenergie geladen, also zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums 11 vorkonditioniert. So kann das thermische Speicherelement 3.1 des thermischen Energiespeichers 3 auf eine Temperatur von bspw. -10 °C gekühlt werden.In this second preconditioning mode, the thermal storage element 3.1 of the thermal energy storage 3 is charged with cold energy, i.e. preconditioned for cooling the vehicle interior 11. The thermal storage element 3.1 of the thermal energy storage 3 can be cooled to a temperature of, for example, -10 ° C.

Anschließend an den zweiten Vorkonditionierungsmodus kann das nunmehr zum Kühlen vorkonditionierte thermische Speicherelement 3.1 zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums 11 eingesetzt werden. Hierzu wird gemäß 5 (ohne Darstellung des Umgebungs-Wärmetauschers 4) das thermische Speicherelement 3.1 über den zweiten Kühlmittelkreislauf 8.2 mit dem indirekten Kondensator 2.2 fluidverbunden, während der indirekte Verdampfer 2.1 über einen vierten Kühlmittelkreislauf 8.4 mit der als Luft-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Konditioniereinheit 7.2 des Klimagerätes 7 fluidverbunden ist.Following the second preconditioning mode, the thermal storage element 3.1, which is now preconditioned for cooling, can be used to cool the vehicle interior 11. This is done in accordance with 5 (without showing the ambient heat exchanger 4) the thermal storage element 3.1 is fluidly connected to the indirect condenser 2.2 via the second coolant circuit 8.2, while the indirect evaporator 2.1 is fluidly connected via a fourth coolant circuit 8.4 to the conditioning unit 7.2 of the air conditioning unit 7, which is designed as an air-coolant heat exchanger is.

Bei dem Klimagerät 7 wird gemäß 5 dem ersten Kanal 7.4, in welchem ein Luft-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7.2 angeordnet ist, ein Frischluftstrom L1, dem auch Umluft zugemischt werden kann, der Konditioniereinheit 7.2 zugeführt und gekühlt und damit die Wärme dieses Frisch- oder Umluftstromes L1 über den vierten Kühlmittelkreislauf 8.4 abgeführt und aufgrund der thermischen Kopplung des Kältemittelkreislaufs 2 mit dem thermischen Speicherelement 3.1 diesem zugeführt, d.h der thermische Energiespeicher 3 wird hinsichtlich seiner Funktion als Kältespeicher entladen. Nach der Kühlung des Frisch- oder Umluftstrom L1 wird dieser als gekühlter Teilluftstrom L2 über den zweiten Kanal 7.5 und entsprechende Abströmöffnungen in den Fahrzeuginnenraum 11 geleitet. In der in 5 dargestellten Stellung der Luftklappe 7.3 ist der dritte Kanal 7.6 verschlossen, so dass über diesen Kanal 7.6 keine Luft strömen kann.The air conditioning unit 7 is according to 5 the first channel 7.4, in which an air-coolant heat exchanger 7.2 is arranged, a fresh air stream L1, to which circulating air can also be mixed, is supplied to the conditioning unit 7.2 and cooled and thus the heat of this fresh or circulating air stream L1 is dissipated via the fourth coolant circuit 8.4 and due to the thermal coupling of the refrigerant circuit 2 with the thermal storage element 3.1 this is supplied, ie the thermal energy storage 3 is discharged with regard to its function as a cold storage. After the fresh or circulating air flow L1 has been cooled, it is directed into the vehicle interior 11 as a cooled partial air flow L2 via the second channel 7.5 and corresponding outflow openings. In the in 5 In the position of the air flap 7.3 shown, the third channel 7.6 is closed, so that no air can flow through this channel 7.6.

Die von dem Kühlmittel des vierten Kühlmittelkreislaufs 8.4 in den indirekten Verdampfer 2.1 transportierte Wärmeenergie führt dort als Verdampfungswärme zur Verdampfung des Kältemittels des Kältemittelkreislaufs 2. Anschließend wird das Kältemittel auf Hochdruck verdichtet und kondensiert mittels des indirekten Kondensators 2.2 und gibt dabei die Kondensationswärme des Kältemittels an das Kühlmittel des zweiten Kühlmittelkreislaufs 8.2 ab. Das Kühlmittel dieses zweiten Kühlmittelkreislaufs 8.2 transportiert diese Kondensationswärme als Wärmeenergie zum thermischen Speicherelement 3.1, die dort gespeichert wird, d.h. das thermische Speicherelement 3.1 wird in seiner Funktion als Kältespeicher wieder entladen.The thermal energy transported by the coolant of the fourth coolant circuit 8.4 into the indirect evaporator 2.1 leads there as evaporation heat for evaporation of the refrigerant of the refrigerant circuit 2. The refrigerant is then compressed to high pressure and condenses by means of the indirect condenser 2.2 and thereby releases the heat of condensation of the refrigerant to the coolant of the second coolant circuit 8.2. The coolant of this second coolant circuit 8.2 transports this condensation heat as thermal energy to the thermal storage element 3.1, which is stored there, ie the thermal storage element 3.1 is discharged again in its function as a cold storage device.

Im Heizmodus gemäß 3 bzw. im Kühlmodus gemäß 5 ist der indirekte Kondensator 2.2 über den dritten Kühlmittelkreislauf 8.3 nur mit einer einzigen Konditioniereinheit 7.1 des Klimagerätes 7 fluidverbunden bzw. der indirekte Verdampfer 2.1 über den vierten Kühlmittelkreislauf 8.4 ebenso nur mit einer einzigen Konditioniereinheit 7.2 fluidverbunden.In heating mode according to 3 or in cooling mode 5 the indirect condenser 2.2 is fluidly connected via the third coolant circuit 8.3 to only a single conditioning unit 7.1 of the air conditioning device 7 or the indirect evaporator 2.1 is also fluidly connected via the fourth coolant circuit 8.4 to only a single conditioning unit 7.2.

Gemäß 6 ist es auch möglich, in den genannten Fällen beide Konditioniereinheiten 7.1 und 7.2 des Klimagerätes 7 durch eine Verbindung des dritten und vierten Kühlmittelkreislaufs 8.3 und 8.4 in Serie zu verschalten, so dass ausgehend vom indirekten Kondensator 2.2 oder indirekten Verdampfer 2.1 zunächst die Konditioniereinheit 7.1 und anschließend die Konditioniereinheit 7.2 von dem Kühlmittel durchströmt werden, bevor dieses wieder zurück zum Kondensator 2.2 bzw. Verdampfer 2.1 strömt.According to 6 It is also possible, in the cases mentioned, to connect both conditioning units 7.1 and 7.2 of the air conditioning unit 7 in series by connecting the third and fourth coolant circuits 8.3 and 8.4, so that, starting from the indirect condenser 2.2 or indirect evaporator 2.1, first the conditioning unit 7.1 and then The coolant flows through the conditioning unit 7.2 before it flows back to the condenser 2.2 or evaporator 2.1.

Des Weiteren ist es gemäß 7 auch möglich, dass diese beiden Konditioniereinheiten 7.1 und 7.2 des Klimagerätes 7 mit dem dritten und vierten Kühlmittelkreislauf 8.3 und 8.4 parallel verschaltet sind. So wird ausgehend von dem indirekten Kondensator 2.2 oder dem indirekten Verdampfer 2.1 sowohl die Konditioniereinheit 7.1 als auch die Konditioniereinheit 7.2 von dem Kühlmittel durchströmt. Nach dem Durchströmen der beiden Konditioniereinheiten 7.1 und 7.2 wird das Kühlmittel wieder zusammengeführt, um den indirekten Kondensator 2.2 bzw. den indirekten Verdampfer 2.1 zu Durchströmen.Furthermore, it is in accordance with 7 It is also possible that these two conditioning units 7.1 and 7.2 of the air conditioning unit 7 are connected in parallel with the third and fourth coolant circuits 8.3 and 8.4. Starting from the indirect condenser 2.2 or the indirect evaporator 2.1, the coolant flows through both the conditioning unit 7.1 and the conditioning unit 7.2. After flowing through the two conditioning units 7.1 and 7.2, the coolant is brought together again to flow through the indirect condenser 2.2 or the indirect evaporator 2.1.

Als Speichermedium für den thermischen Energiespeicher kann Wasser als Phasenwechselmaterial eingesetzt werden. In den Ausführungsbeispielen gemäß den 2 bis 5 umfasst der thermische Energiespeicher lediglich ein einziges thermisches Speicherelement 3.1. Entsprechend von 1 kann wenigstens ein weiteres thermisches Speicherelement 3.2 zusätzlich eingesetzt werden, so dass bei zwei Speicherelementen 3.1 und 3.2 diese hinsichtlich ihrer Funktion als Wärmespeicher oder Kältespeicher wechselseitig oder gleichzeitig geladen und entladen werden können, wie nachfolgend anhand der 8 bis 10 erläutert wird.Water can be used as a phase change material as a storage medium for thermal energy storage. In the exemplary embodiments according to 2 to 5 the thermal energy storage comprises only a single thermal storage element 3.1. According to 1 At least one further thermal storage element 3.2 can also be used, so that with two storage elements 3.1 and 3.2 these can be charged and discharged alternately or simultaneously with regard to their function as heat storage or cold storage, as described below with reference to 8 to 10 is explained.

Gemäß den 8 bis 10 weist der thermische Energiespeicher 3 ein erstes thermisches Speicherelement 3.1 und ein zweites thermisches Speicherelement 3.2 auf, die in unterschiedlicher Weise über das Mehrwegeventil 6 mit dem Kältemittelkreislauf 2 oder dem Klimagerät 7 zur Realisierung unterschiedlicher Funktionen fluidverbunden sind.According to the 8 to 10 the thermal energy storage 3 has a first thermal storage element 3.1 and a second thermal storage element 3.2, which are fluidly connected in different ways via the multi-way valve 6 to the refrigerant circuit 2 or the air conditioning device 7 to implement different functions.

Nach 8 (ohne Darstellung des Umgebungs-Wärmetauschers 4 und des Klimagerätes 7) ist der thermische Energiespeicher 3 mittels des Mehrwegeventils 6 mit dem Kältemittelkreislauf 2 derart thermisch gekoppelt, dass das erste thermische Speicherelement 3.1 als Kältespeicher und das zweite thermische Speicherelement 3.2 als Wärmespeicher vorkonditioniert sind. Hierzu ist das erste thermische Speicherelement 3.1 über den zweiten Kühlmittelkreislauf 8.2 thermisch mit dem indirekten Verdampfer 2.1 des Kühlmittelkreislaufs 2 verbunden, während das zweite thermische Speicherelement 3.2 über einen weiteren zweiten Kühlmittelkreislauf 8.20 thermisch mit dem indirekten Kondensator 2.2 verbunden ist. Damit wird eine Wärmepumpenfunktion realisiert, bei welcher Wärmeenergie aus dem ersten thermischen Speicherelement 3.1 mittels des indirekten Verdampfers 2.1 als Verdampfungswärme auf das Kältemittel des Kältemittelkreislauf 2 übertragen, nach der Verdichtung durch den Kältemittelverdichter 2.4 mittels des indirekten Kondensators 2.2 als Kondensationswärme von dem Kühlmittel des weiteren zweiten Kühlmittelkreislaufs 8.20 aufgenommen und zum zweiten thermischen Speicherelement 3.2 transportiert und dort als Wärmeenergie gespeichert wird. Bei diesem Vorgang wird somit das erste thermische Speicherelement 3.1 mit Kälteenergie geladen, während das zweite thermische Speicherelement 3.2 mit Wärmeenergie geladen wird.After 8th (without showing the ambient heat exchanger 4 and the air conditioning unit 7), the thermal energy storage 3 is thermally coupled to the refrigerant circuit 2 by means of the multi-way valve 6 in such a way that the first thermal storage element 3.1 is preconditioned as a cold storage and the second thermal storage element 3.2 as a heat storage. For this purpose, the first thermal storage element 3.1 is thermally connected to the indirect evaporator 2.1 of the coolant circuit 2 via the second coolant circuit 8.2, while the second thermal storage element 3.2 is thermally connected to the indirect capacitor 2.2 via a further second coolant circuit 8.20. This realizes a heat pump function in which heat energy from the first thermal storage element 3.1 is transferred as heat of evaporation to the refrigerant of the refrigerant circuit 2 by means of the indirect evaporator 2.1, after compression by the refrigerant compressor 2.4 by means of the indirect condenser 2.2 as heat of condensation from the coolant of the further second Coolant circuit 8.20 is recorded and transported to the second thermal storage element 3.2 and stored there as thermal energy. During this process, the first thermal storage element 3.1 is charged with cold energy, while the second thermal storage element 3.2 is charged with thermal energy.

Die beiden thermischen Speicherelemente 3.1 und 3.2 des thermischen Energiespeichers 3 können auch gemäß 9 (ohne Darstellung des Kältemittelkreislaufs 2 und des Umgebungs-Wärmetauschers 4) direkt zum Entfeuchten der dem Fahrzeuginnenraum 11 zugeführten Teilluftströme L2 und L3 mittels des Mehrwegeventils 6 verschaltet werden. Hierzu ist das erste thermische Speicherelement 3.1 zum Kühlen, also als Kältespeicher vorkonditioniert, während das zweite thermische Speicherelement 3.2 zum Heizen, also als Wärmespeicher vorkonditioniert ist. Zum Entfeuchten des dem Klimagerät 7 zugeführten Frischluft- oder Umluftstroms L1 ist mittels des Mehrwegeventils 6 das erste thermische Speicherelement 3.1 über den zweiten Kühlmittelkreislauf 8.2 mit dem die Konditioniereinheit 7.2 aufweisenden vierten Kühlmittelkreislauf 8.4 fluidverbunden, während das zweite thermische Speicherelement 3.2 über den weiteren zweiten Kühlmittelkreislauf 8.20 mit dem die Konditioniereinheit 7.1 aufweisenden dritten Kühlmittelkreislauf 8.3 fluidverbunden ist. Damit wird mit der als Luft-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgeführten Konditioniereinheit 7.2 der Frisch- oder Umluftstrom L1 abgekühlt und damit entfeuchtet, wobei die von dem Kühlmittel des vierten Kühlmittelkreislaufs 8.4 aufgenommene Wärmeenergie über den zweiten Kühlmittelkreislauf 8.2 auf das erste thermische Speicherelement 3.1 übertragen wird, d.h. das als Kältespeicher dienende erste thermische Speicherelement 3.1 wird entladen. Anschließend wird der Frisch- oder Umluftstrom L1 in Abhängigkeit der Stellung der Luftklappe 7.3 des Klimagerätes 7 in den Teilluftstrom L2 und den Teilluftstrom L3 geteilt, wobei der Teilluftstrom L3 über die als Luft-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgeführte Konditioniereinheit 7.1 geleitet und dabei erwärmt wird. Die hierzu erforderliche Wärmeenergie wird von dem zweiten thermischen Speicherelement 3.2 über den weiteren zweiten Kühlmittelkreislauf 8.20 und den dritten Kühlmittelkreislauf 8.3 diesem Luft-Kühlmittel-Wärmeübertrager zugeführt und dort auf den Teilluftstrom L3 übertragen.The two thermal storage elements 3.1 and 3.2 of the thermal energy storage 3 can also be according to 9 (without showing the refrigerant circuit 2 and the ambient heat exchanger 4) can be connected directly to dehumidify the partial air flows L2 and L3 supplied to the vehicle interior 11 by means of the multi-way valve 6. For this purpose, the first thermal storage element 3.1 is preconditioned for cooling, i.e. as a cold storage device, while the second thermal storage element 3.2 is preconditioned for heating, i.e. as a heat storage device. To dehumidify the fresh air or circulating air flow L1 supplied to the air conditioning device 7, the first thermal storage element 3.1 is fluidly connected via the second coolant circuit 8.2 to the fourth coolant circuit 8.4, which has the conditioning unit 7.2, by means of the multi-way valve 6, while the second thermal storage element 3.2 is fluidly connected via the further second coolant circuit 8.20 with the third coolant having the conditioning unit 7.1 circuit 8.3 is fluidly connected. The fresh or circulating air flow L1 is thus cooled and thus dehumidified with the conditioning unit 7.2 designed as an air-coolant heat exchanger, with the thermal energy absorbed by the coolant of the fourth coolant circuit 8.4 being transferred to the first thermal storage element 3.1 via the second coolant circuit 8.2, ie the first thermal storage element 3.1 serving as a cold storage is discharged. The fresh or recirculated air flow L1 is then divided into the partial air flow L2 and the partial air flow L3 depending on the position of the air flap 7.3 of the air conditioning unit 7, the partial air flow L3 being passed over the conditioning unit 7.1 designed as an air-coolant heat exchanger and being heated in the process. The thermal energy required for this is supplied to this air-coolant heat exchanger by the second thermal storage element 3.2 via the further second coolant circuit 8.20 and the third coolant circuit 8.3 and transferred there to the partial air flow L3.

Das Entfeuchten der dem Fahrzeuginnenraum 11 zugeführten Luft kann auch durch thermische Kopplung des Klimagerätes 7 mittels des Kältemittelkreislaufs 2 mit dem thermischen Energiespeicher 3, also im Gegensatz zu der Verschaltung nach 9 auch indirekt durchgeführt werden.The air supplied to the vehicle interior 11 can also be dehumidified by thermally coupling the air conditioning unit 7 by means of the refrigerant circuit 2 with the thermal energy storage 3, i.e. in contrast to the connection 9 can also be carried out indirectly.

Hierzu wird gemäß 10 (ohne Darstellung des Kältemittelkreislaufs 2 und des Umgebungs-Wärmetauschers 4) der zweite Kühlmittelkreislauf 8.2 mit dem ersten thermischen Speicherelement 3.1 und der vierte Kühlmittelkreislauf 8.4 mit der als Luft-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgeführten Konditioniereinheit 7.2 mit dem indirekten Verdampfer 2.1 zu einem gemeinsamen Kühlmittelkreislauf verschaltet, so dass das Kühlmittel in Strömungsrichtung aus dem indirekten Verdampfer 2.1 in den Luft-Kühlmittel-Wärmeübertrager, anschließend in das erste thermische Speicherelement 3.1 und anschließend wieder zurück in den indirekten Verdampfer 2.1 strömt.This is done in accordance with 10 (without showing the refrigerant circuit 2 and the ambient heat exchanger 4) the second coolant circuit 8.2 is connected to the first thermal storage element 3.1 and the fourth coolant circuit 8.4 is connected to the conditioning unit 7.2 designed as an air-coolant heat exchanger with the indirect evaporator 2.1 to form a common coolant circuit, so that the coolant flows in the direction of flow from the indirect evaporator 2.1 into the air-coolant heat exchanger, then into the first thermal storage element 3.1 and then back into the indirect evaporator 2.1.

Auch der indirekte Kondensator 2.2 bildet zusammen mit dem das zweite thermische Speicherelement 3.2 aufweisenden weiteren zweiten Kühlmittelkreislauf 8.20 sowie dem die Konditioniereinheit 7.1 aufweisenden dritten Kühlmittelkreislauf 8.3 einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf. Ausgehend von dem indirekten Kondensator 2.2 durchströmt das Kühlmittel zunächst in dem weiteren zweiten Kühlmittelkreislauf 8.20 das zweite thermische Speicherelement 3.2, anschließend den dritten Kühlmittelkreislauf 8.3 mit der Konditioniereinheit 7.1 und fließt zurück in den indirekten Kondensator 2.2.The indirect capacitor 2.2 also forms a common coolant circuit together with the further second coolant circuit 8.20 having the second thermal storage element 3.2 and the third coolant circuit 8.3 having the conditioning unit 7.1. Starting from the indirect condenser 2.2, the coolant first flows through the second thermal storage element 3.2 in the further second coolant circuit 8.20, then through the third coolant circuit 8.3 with the conditioning unit 7.1 and flows back into the indirect condenser 2.2.

Bei dieser Verschaltung gemäß 10 wird die aus dem ersten thermischen Speicherelement 3.1 sowie dem Frisch- und/oder Umluftstrom L1 mittels der als Luft-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Konditioniereinheit 7.2 aufgenommene Wärmeenergie als Verdampfungswärme mittels des indirekten Verdampfers 2.1 auf das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs 2 übertragen. Damit wird dieser Frisch- und/oder Umluftstrom L1 gekühlt und entfeuchtet sowie gleichzeitig das erste Speicherelement 3.1 als Kältespeicher vorkonditioniert. Das Kältemittel gibt nach einer Verdichtung mittels des Kältemittelverdichters 2.4 die aufgenommene Wärme als Kondensationswärme über den indirekten Kondensator 2.2 an den gemeinsamen Kühlmittelkreislauf aus dem weiteren zweiten Kühlmittelkreislauf 8.20 und dem dritten Kühlmittelkreislauf 8.3 ab, wodurch zum einen Wärmeenergie in dem zweiten thermischen Speicherelement 3.2 gespeichert, also als Wärmespeicher vorkonditioniert wird, und zum anderen Wärmeenergie mittels der als Luft-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten Konditioniereinheit 7.1 auf den zweiten Teilluftstrom L3 übertragen und dieser damit erwärmt wird.With this connection according to 10 The thermal energy absorbed from the first thermal storage element 3.1 and the fresh and/or circulating air flow L1 by means of the conditioning unit 7.2 designed as an air-coolant heat exchanger is transferred as heat of evaporation to the refrigerant of the refrigerant circuit 2 by means of the indirect evaporator 2.1. This fresh and/or circulating air flow L1 is thus cooled and dehumidified and at the same time the first storage element 3.1 is preconditioned as a cold storage device. After compression by means of the refrigerant compressor 2.4, the refrigerant releases the absorbed heat as condensation heat via the indirect condenser 2.2 to the common coolant circuit from the further second coolant circuit 8.20 and the third coolant circuit 8.3, whereby, on the one hand, thermal energy is stored in the second thermal storage element 3.2, i.e is preconditioned as a heat storage, and on the other hand, heat energy is transferred to the second partial air flow L3 by means of the conditioning unit 7.1 designed as an air-coolant heat exchanger and this is thus heated.

BezugszeichenReference symbols

11
Klimaanlage des Fahrzeugs 10 Vehicle air conditioning 10
22
Kältemittelkreislauf der Klimaanlage 1Air conditioning refrigerant circuit 1
2.12.1
indirekter Verdampfer des Kältemittelkreislaufs 2indirect evaporator of the refrigerant circuit 2
2.22.2
indirekter Kondensator des Kältemittelkreislaufs 2indirect condenser of the refrigerant circuit 2
2.32.3
Expansionsorgan des Kältemittelkreislaufs 2Expansion element of the refrigerant circuit 2
2.42.4
Kältemittelverdichter des Kältemittelkreislaufs 2Refrigerant compressor of the refrigerant circuit 2
2.52.5
Kühlmittelpumpecoolant pump
2.62.6
Kühlmittelpumpe coolant pump
33
thermischer Energiespeicherthermal energy storage
3.13.1
thermisches Speicherelement des thermischen Energiespeichers 3thermal storage element of the thermal energy storage 3
3.23.2
thermisches Speicherelement des thermischen Energiespeichers 3 thermal storage element of the thermal energy storage 3
44
Umgebungs-Wärmetauscher der Klimaanlage 1Air conditioning ambient heat exchanger 1
4.04.0
Lüfter Fan
55
Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs 10Vehicle component of the vehicle 10
5.15.1
elektrische Traktionskomponente des Fahrzeugs 10electrical traction component of the vehicle 10
5.25.2
Brennkraftmaschine des Fahrzeugs 10 Internal combustion engine of the vehicle 10
66
Mehrwegeventil der Klimaanlage 1 Air conditioning multi-way valve 1
77
Klimagerät der Klimaanlage 1Air conditioning unit 1
7.17.1
Konditioniereinheit des Klimagerätes 7Conditioning unit of the air conditioning unit 7
7.27.2
Konditioniereinheit des Klimagerätes 7Conditioning unit of the air conditioning unit 7
7.37.3
Luftklappe des Klimagerätes 7Air flap of the air conditioning unit 7
7.47.4
erster Kanal des Klimagerätes 7first channel of the air conditioner 7
7.57.5
zweiter Kanal des Klimagerätes 7second channel of the air conditioner 7
7.67.6
dritter Kanal des Klimagerätes 7 third channel of the air conditioning unit 7
8.18.1
erster Kühlmittelkreislauffirst coolant circuit
8.28.2
zweiter Kühlmittelkreislaufsecond coolant circuit
8.208.20
weiterer zweiter Kühlmittelkreislaufanother second coolant circuit
8.38.3
dritter Kühlmittelkreislaufthird coolant circuit
8.48.4
vierter Kühlmittelkreislauf fourth coolant circuit
1010
Elektro- oder HybridfahrzeugElectric or hybrid vehicle
1111
Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs 10Vehicle interior of the vehicle 10

Claims (4)

Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage (1) eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs (10) mit - einem Kältemittelkreislauf (2) aus einem indirekten Verdampfer (2.1), einem indirekten Kondensator (2.2), einem Expansionsorgan (2.3) und einem Kältemittelverdichter (2.4), - einem thermischen Energiespeicher (3), - einem Umgebungs-Wärmetauscher (4) und - wenigstens einer Fahrzeugkomponente (5), welche als Wärmequelle und als Wärmesenke einsetzbar ist, wobei - bei einem Einsatz der Fahrzeugkomponente (5) als Wärmequelle, in einem ersten Vorkonditionierungsmodus thermische Energie aus der als Wärmequelle genutzten Fahrzeugkomponente (5) auf den thermischen Energiespeicher (3) als Wärmespeicher übertragen wird, indem der thermische Energiespeicher (3) mit dem Kondensator (2.2) und der Verdampfer (2.1) mit der Fahrzeugkomponente (5) thermisch gekoppelt werden, und - im Anschluss an den ersten Vorkonditionierungsmodus thermische Energie aus dem thermischen Energiespeicher (3) zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums (11) verwendet wird, indem der Kondensator (2.2) mit wenigstens einer Konditioniereinheit (7.1, 7.2) eines Klimagerätes (7) des Elektro- oder Hybridfahrzeugs (10) und der thermische Energiespeicher (3) mit dem Verdampfer (2.1) thermisch gekoppelt wird, und - bei einem Einsatz der Fahrzeugkomponente (5) als Wärmesenke, in einem zweiten Vorkonditionierungsmodus thermische Energie des thermischen Energiespeichers (3) als Kältespeicher auf die als Wärmesenke genutze Fahrzeugkomponente (5) übertragen wird, indem der thermische Energiespeicher (3) mit dem Verdampfer (2.1) und der Kondensator (2.2) mit der Fahrzeugkomponente (5) thermisch gekoppelt werden, und - im Anschluss an den zweiten Vorkonditionierungsmodus thermische Energie aus einem einer Konditioniereinheit (7.1, 7.2) eines Klimagerätes (7) des Elektro- oder Hybridfahrzeugs (10) zugeführten Frisch- oder Umluftstrom (L1) zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums (11) dem thermischen Energiespeicher (3) zugeführt wird, indem der Verdampfer (2.1) mit der wenigstens einen Konditioniereinheit (7.1, 7.2) und der thermische Energiespeicher (3) mit dem Kondensator (2.2) thermisch gekoppelt wird.Method for operating an air conditioning system (1) of an electric or hybrid vehicle (10). - a refrigerant circuit (2) consisting of an indirect evaporator (2.1), an indirect condenser (2.2), an expansion element (2.3) and a refrigerant compressor (2.4), - a thermal energy storage (3), - an ambient heat exchanger (4) and - At least one vehicle component (5), which can be used as a heat source and as a heat sink, wherein - When using the vehicle component (5) as a heat source, in a first preconditioning mode, thermal energy is transferred from the vehicle component (5) used as a heat source to the thermal energy storage (3) as a heat storage by connecting the thermal energy storage (3) to the capacitor ( 2.2) and the evaporator (2.1) are thermally coupled to the vehicle component (5), and - Following the first preconditioning mode, thermal energy from the thermal energy storage (3) is used to heat a vehicle interior (11) by connecting the capacitor (2.2) with at least one conditioning unit (7.1, 7.2) of an air conditioning unit (7) of the electrical or Hybrid vehicle (10) and the thermal energy storage (3) is thermally coupled to the evaporator (2.1), and - When using the vehicle component (5) as a heat sink, in a second preconditioning mode, thermal energy from the thermal energy storage (3) is transferred as a cold storage to the vehicle component (5) used as a heat sink by connecting the thermal energy storage (3) to the evaporator (2.1 ) and the capacitor (2.2) are thermally coupled to the vehicle component (5), and - Following the second preconditioning mode, thermal energy from a fresh or recirculated air stream (L1) supplied to a conditioning unit (7.1, 7.2) of an air conditioning unit (7) of the electric or hybrid vehicle (10) for cooling the vehicle interior (11) to the thermal energy storage ( 3) is supplied by thermally coupling the evaporator (2.1) to the at least one conditioning unit (7.1, 7.2) and the thermal energy storage (3) to the capacitor (2.2). Klimaanlage (1) eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs (10) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit - einem Kältemittelkreislauf (2) aus einem indirekten Verdampfer (2.1), einem indirekten Kondensator (2.2), einem Expansionsorgan (2.3) und einem Kältemittelverdichter (2.4), - einem thermischen Energiespeicher (3), - einem Mehrwegeventil (6), - einem Umgebungs-Wärmetauscher (4) und - wenigstens einer Fahrzeugkomponente (5), welche als Wärmequelle und als Wärmesenke einsetzbar ist, und - einem die wenigstens eine Fahrzeugkomponente (5) aufweisenden ersten Kühlmittelkreislauf (8.1) sowie einem den thermischen Energiespeicher (3) aufweisenden zweiten Kühlmittelkreislauf (8.2), wobei - bei einem Einsatz der Fahrzeugkomponente (5) als Wärmequelle zur Realisierung des ersten Vorkonditionierungsmodus mit anschließendem Heizen eines Fahrzeuginnenraums (11) zunächst mittels des Mehrwegeventils (6) der erste Kühlmittelkreislauf (8.1) mit dem Verdampfer (2.1) und der zweite Kühlmittelkreislauf (8.2) mit dem Kondensator (2.2) und anschließend mittels des Mehrwegeventils (6) ein wenigstens eine Konditioniereinheit (7.1, 7.2) eines Klimagerätes (7) des Elektro- oder Hybridfahrzeugs (10) aufweisender dritter Kühlmittelkreislauf (8.3) mit dem Kondensator (2.2) und der zweite Kühlmittelkreislauf (8.2) mit dem Verdampfer (2.1) thermisch verbunden sind, und - bei einem Einsatz der Fahrzeugkomponente (5) als Wärmesenke zur Realisierung des zweiten Vorkonditionierungsmodus mit anschließendem Kühlen des Fahrzeuginnenraums (11) zunächst mittels des Mehrwegeventils (6) der erste Kühlmittelkreislauf (8.1) mit dem Kondensator (2.2) und der zweite Kühlmittelkreislauf (8.2) mit dem thermischen Energiespeicher (3) und anschließend mittels des Mehrwegeventils (6) ein wenigstens eine Konditioniereinheit (7.1, 7.2) eines Klimagerätes (7) des Elektro- oder Hybridfahrzeugs (10) aufweisender vierter Kühlmittelkreislauf (8.4) mit dem Verdampfer (2.1) und der zweite Kühlmittelkreislauf (8.2) mit dem Kondensator (2.2) thermisch verbunden sind.Air conditioning system (1) of an electric or hybrid vehicle (10) for carrying out the method Claim 1 with - a refrigerant circuit (2) consisting of an indirect evaporator (2.1), an indirect condenser (2.2), an expansion element (2.3) and a refrigerant compressor (2.4), - a thermal energy storage (3), - a multi-way valve (6), - an ambient heat exchanger (4) and - at least one vehicle component (5), which can be used as a heat source and as a heat sink, and - a first coolant circuit (8.1) having the at least one vehicle component (5) and one having the thermal energy storage (3). second coolant circuit (8.2), wherein - when using the vehicle component (5) as a heat source to implement the first preconditioning mode with subsequent heating of a vehicle interior (11) initially by means of the multi-way valve (6), the first coolant circuit (8.1) with the evaporator (2.1) and the second coolant circuit (8.2) with the condenser (2.2) and then by means of the multi-way valve (6) a third coolant circuit (8.3) having at least one conditioning unit (7.1, 7.2) of an air conditioning unit (7) of the electric or hybrid vehicle (10). the condenser (2.2) and the second coolant circuit (8.2) are thermally connected to the evaporator (2.1), and - when using the vehicle component (5) as a heat sink to implement the second preconditioning mode with subsequent cooling of the vehicle interior (11) initially by means of Multi-way valve (6), the first coolant circuit (8.1) with the condenser (2.2) and the second coolant circuit (8.2) with the thermal energy storage (3) and then by means of the multi-way valve (6) at least one conditioning unit (7.1, 7.2) of an air conditioning unit ( 7) the fourth coolant circuit (8.4) of the electric or hybrid vehicle (10) with the evaporator (2.1) and the second coolant circuit (8.2) is thermally connected to the capacitor (2.2). Klimaanlage (1) nach Anspruch 2, bei welchem als Fahrzeugkomponente (5) eine elektrische Traktionskomponente (5.1) des Elektro- oder Hybridfahrzeugs (10) vorgesehen ist.Air conditioning (1) after Claim 2 , in which an electric traction component (5.1) of the electric or hybrid vehicle (10) is provided as the vehicle component (5). Klimaanlage (1) nach Anspruch 2, bei welchem als Fahrzeugkomponente (5) eine Brennkraftmaschine (5.2) des Hybridfahrzeugs (10) vorgesehen ist.Air conditioning (1) after Claim 2 , in which an internal combustion engine (5.2) of the hybrid vehicle (10) is provided as the vehicle component (5).
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