DE19523285A1 - Vorrichtung zum Steuern der Temperatur im Innenraum von Fahrzeugen mit Elektromotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Temperatur im Innenraum von Fahrzeugen mit Elektromo­ tor.

Sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung der Bauart mit einem Kreislauf, durch den ein Kältemittel fließt, daß unter der Wirkung eines Kompressors zwischen einem innen liegenden Wärmetauscher, der sich im Strömungsweg eines in Richtung des Innenraumes strömenden Luftstro­ mes befindet und einem außen liegenden Wärmetauscher zirkuliert und mit Mittel zur Umkehrung der Strömungs­ richtung des Kältemittels, so daß der innen liegende Wärmetauscher und der außen liegende Wärmetauscher je­ weils als Verdampfer und Kondensator in einem Kühlmodus und jeweils als Kondensator und Verdampfer in einem Heizmodus arbeiten.

So arbeitet die Vorrichtung in der Ausführung Abkühlung wie eine klassische Klimaanlage, in der der innen lie­ gende Wärmetauscher als Verdampfer zur Abkühlung des Luftstroms, der in den Innenraum geleitet wird, dient, während der außen liegende Wärmetauscher Wärme nach außen abgibt.

Beim Umkehren der Strömungsrichtung des Kältemittels im Kreislauf spielt der innen liegende Wärmetauscher die Rolle des Kondensators, um die Temperatur des Luftstromes, der in Richtung des Innenraumes strömt, zu erhöhen, während der außen liegende Wärmetauscher die Rolle des Verdampfers übernimmt, um Kalorien von einer Wärmequelle zu entnehmen, wodurch der Heizmodus er­ möglicht wird.

Mit anderen Worten: Die Vorrichtung arbeitet im letzte­ ren Fall wie eine Wärmepumpe, die thermische Energie von außen entnimmt, um sie dann dem Innenraum zuzuführen.

Eine solche Steuervorrichtung ist besonders für ein elektrisches Fahrzeug geeignet, in dem die durch das elektrische Antriebssystem erzeugte Wärme in der Regel im Winter nicht dazu ausreicht, um dem Heizbedarf des Innenraums gerecht zu werden.

Es wurden bereits verschiedene Vorrichtungen der vorge­ nannten Bauart bereitgestellt, in der ein einziger außen liegender Wärmetauscher vorgesehen ist, der sich in thermischem Austausch mit einer außen liegenden Wärmequelle befindet, wie zum Beispiel mit dem elektri­ schen Antriebssystem des Fahrzeugs.

Eine solche Vorrichtung arbeitet zwar zufriedenstellend im Kühl- oder Klimatisierungsmodus, Heizmodus stellt sich jedoch heraus, daß ihre Funktionsweise unzureichend ist, da die von dem elektrischen Antriebssystem erzeugte Wärme nicht ausreichend ist.

Außerdem können im Heizmodus durch den außen liegenden Wärmetauscher Vereisungsprobleme entstehen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, insbesondere die vorgenannten Nachteile zu beseitigen.

Zu diesem Zweck stellt sie eine Vorrichtung der in der Einleitung definierten Bauart bereit, die folgendes um­ faßt:

• - einen ersten außenliegenden Wärmetauscher, der sich im Strömungsweg eines entnommenen Luftstroms be­ findet, der aus dem Innenraum kommt,

und

• - einen zweiten außen liegenden Wärmetauscher, der zumindest im Heizmodus dazu dient, Wärme mit einer außerhalb des Innenraums liegenden Wärmequelle auszu­ tauschen.

So ermöglicht der erste außen liegende Wärmetauscher im Heizmodus es, die Wärmeenergie der heißen entnommenen Luftmenge des Innenraums zurückzugewinnen, während der zweite außen liegende Wärmetauscher es ermöglicht, die Wärmeenergie einer sich außerhalb des Innenraums be­ findlichen Wärmequelle zurückzugewinnen, wobei letztere wenigstens ein elektrisches Bauteil und/oder den Elektromotor, der zum Antrieb des Fahrzeugs dient, um­ fassen kann.

Im Kühlmodus dient der erste außen liegende Wärmetau­ scher als Kondensator, während der zweite außen lie­ gende Wärmetauscher entweder als Kondensator dient oder ganz einfach ausgeschaltet sein kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der erste außen liegende Wärmetauscher und der zweite außen liegende Wärmetauscher parallel in den Kreislauf des Kältemittels montiert.

In einer Variante sind der erste außen liegende Wärme­ tauscher und der zweite außen liegende Wärmetauscher in Serie in den Kreislauf montiert.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der erste außenliegende Wärmetauscher Mittel zur Begrenzung seines Dampfdrucks auf einen minimalen Wert, wenn er als Verdampfer im Heizmodus läuft.

Diese Mittel zur Begrenzung des Drucks umfassen vor­ zugsweise ein Druckreduzierventil.

Dies ermöglicht es, die Probleme des Vereisens auf dem ersten außen liegenden Wärmetauscher zu vermeiden.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der erste außenliegende Wärmetauscher ein Luft/Flüssigkeit- Aus­ tauscher, der sich im Strömungsweg des aus dem Innen­ raum entnommenen Luftstroms befindet.

Dieser erste außen liegende Wärmetauscher kann nur von dem entnommenen Luftstrom des Innenraums umspült werden und zwar sowohl im Heizmodus als auch im Kühlmodus.

Es wird jedoch vorgezogen, daß dieser erste außen lie­ gende Wärmetauscher von dem entnommenen Luftstrom im Heizmodus und im Kühlmodus von einer Mischung, die aus dem entnommenen Luftstrom und aus einem von außen kommenden- Luftstrom zusammengesetzt ist, umströmt wird.

So wird im Kühlmodus der erste außen liegende Wärmetau­ scher von einem Luftstrom mit einer Temperatur durch­ strömt, die zwischen der Temperatur des vom Innenraum kommenden umgewälzten Luftstroms und der Temperatur des sich außen befindenden Luftstroms liegt, wodurch die Kühlleistung verbessert wird.

In einer ersten allgemeinen Ausführungsform ist der zweite außen liegende Wärmetauscher ein Luft/Flüssigkeit-Austauscher, der im Strömungsweg des außen strömenden aufgeheizten Luftstroms angebracht ist, wobei dieser Luftstrom von einer außen liegenden Wärmequelle, wie z. B. von wenigstens einem elektrischen Bauteil des Fahrzeugs aufgeheizt wurde.

So wird der zweite außen liegende Wärmetauscher direkt von einem außen strömenden aufgeheizten Luftstrom um­ strömt.

In einer zweiten allgemeinen Ausführungsform ist der zweite außen liegende Wärmetauscher ein Flüssig­ keit/Flüssigkeit-Austauscher, der in einen Kühlkreis­ lauf montiert ist, der dazu dient, wenigstens ein elektrisches Bauteil und/oder den Elektromotor des Fahrzeugs abzukühlen.

So findet der thermische Austausch, der am zweiten außen liegenden Wärmetauscher vor sich geht, in einem Kühlkreislauf statt.

Dieser Kühlkreislauf wird von einem Kühlmittel durch­ strömt und umfaßt einen ersten Zweig, in der sich der zweite außen liegende Wärmetauscher befindet, einen zweiten Zweig, in dem ein Kühler mit seinem assoziiertem Ventilator montiert ist und ein Dreiwegventil, das dazu dient, die Kühlflüssigkeit wenigstens in dem ersten Zweig im Heizmodus zirkulieren zu lassen, so daß der zweite außen liegende Wärmetau­ scher in Betrieb ist; außerdem dient das Dreiwegventil dazu, die Kühlflüssigkeit nur in dem zweiten Zweig im Abkühlmodus zirkulieren zu lassen, so daß dieser zweite außen liegende Wärmetauscher nicht in Betrieb ist.

Daraus ergibt sich, daß im Heizmodus der zweite außen liegende Wärmetauscher die Wärmeenergie von außerhalb des Innenraums im Verlauf des Kühlkreislaufs wiederge­ winnt. Im Kühlmodus ist der zweite außen liegende Wärmetauscher nicht in Betrieb.

In einer ersten Variante dient der vorgenannte Kühl­ kreislauf dazu, wenigstens ein elektrisches Bauteil des Fahrzeugs abzukühlen, während der Elektromotor des Fahrzeugs durch einen getrennten Luftstrom abgekühlt wird. In dieser Variante wird der vom Motor aufgewärmte Luftstrom nicht verwendet.

In einer anderen Variante dient der Kühlkreislauf auch hier dazu, wenigstens ein elektrisches Bauteil des Fahrzeugs abzukühlen. Der Luftstrom, der den Elektromo­ tor wird jedoch mit dem aus dem Innenraum entnommenen Luftstrom vermischt, um den ersten außen liegenden Wärmetauscher zu speisen, was nur im Heizmodus ge­ schieht.

In einer dritten Ausführungsvariante dient der Kühl­ kreislauf auch hier dazu, wenigstens ein elektrisches Bauteil des Fahrzeugs abzukühlen, während der Kühler, der im zweiten Zweig des Kreislaufs montiert ist, von dem Luftstrom, der den Elektromotor abkühlt, durchquert wird.

So wird im Heizmodus die Wärmeenergie des Motors am zweiten Wärmetauscher (beim Durchlauf des Kühlkreis­ laufs) zurückgewonnen und nicht am ersten außen liegenden Wärmetauscher wie in der ersten vorgenannten Variante.

In der nachfolgenden Beschreibung, die zu Beispielzwecken dient, wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen folgendes darge­ stellt ist:

Fig. 1 ist das Schema einer Vorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die im Heizmodus dargestellt wird;

Fig. 2 ist ein Schema derselben Vorrichtung, je­ doch im Kühlmodus dargestellt;

Fig. 3 ist das Schema einer Vorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die im Heizmodus dargestellt ist;

Fig. 4 ist ein Schema, in dem die Vorrichtung von Fig. 4 im Kühlmodus dargestellt wird;

Fig. 5 ist das Schema einer Vorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die im Heizmodus dargestellt ist;

Fig. 6 ist ein Schema, in dem die Vorrichtung von Fig. 5 im Kühlmodus dargestellt ist;

Fig. 7 ist das Schema einer Vorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die im Heizmodus dargestellt ist; und

Fig. 8 ist ein Schema, das die Vorrichtung von Fig. 7 im Kühlmodus darstellt.

Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine Vorrichtung zum Steuern der Temperatur im Innenraum H (schematisch mit gestrichelter Linie dargestellt) eines von einem Elektromotor (M) angetriebenen Fahrzeugs dar­ stellt.

Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse 10 zur Verteilung der Luft, das mit einem Einlaß 12 für die von außerhalb des Innenraums H kommende Luft und mit einem Einlaß 14 für die aus dem Innenraum (H) kommende umgewälzte Luft versehen ist. Das Gehäuse 10 umfaßt außerdem einen Aus­ laß 16, der dazu dient, warme oder abgekühlte Luft im Innenraum H des Fahrzeugs zu verteilen.

Im Inneren des Gehäuses 10 befindet sich ein innen liegender Wärmetauscher 18, der in den Kreislauf 20 montiert ist, der von dem Kühlmittel durchströmt wird, das in der Lage ist, vom flüssigen in den gasförmigen Zustand zu wechseln, wobei es Wärme aufnimmt, und vom gasförmigen in den flüssigen Zustand zu wechseln, wobei es Wärme abgibt.

Der Kreislauf 20 umfaßt einen Kompressor 22, dessen Einlaß 24 und dessen Auslaß 26 mit einem Vierwegventil 28 verbunden ist, das sich einerseits an eine Leitung 30, die zum Wärmetauscher 18 führt und an­ dererseits an eine Leitung 32, die zu einem Punkt A des Kreislaufs führt, anschließt.

In der Position von Fig. 1 verbindet das Ventil 28 den Auslaß 26 des Kompressors mit der Leitung 30 und den Einlaß 24 des Kompressors mit der Leitung 32.

Daraus ergibt sich, daß das Kältemittel im gasförmigen Zustand vom Kompressor 22 verdichtet wird und zum Wär­ metauscher 18 geführt wird, der die Funktion eines Kon­ densators übernimmt, um dort kondensiert zu werden und somit Wärme an den Innenraum H abzugeben.

Der Kondensator 18 ist außerdem an eine Leitung 34 an­ geschlossen, der an einem Punkt B des Kreislaufs endet.

Die Punkte A und B sind über zwei Leitungen 36 und 38 miteinander verbunden, die parallel angeordnet sind und auf denen ein erster außen liegender Wärmetauscher 40 und ein zweiter außen liegender Wärmetauscher 42 mon­ tiert ist.

Zwischen Punkt B und dem Wärmetauscher 40 teilt sich der Kanal 36 in zwei Zweige: in einen Zweig 36-1, der ein Rückschlagventil 37 umfaßt, das die Zirkulation des Fluids vom Wärmetauscher 40 zum Punkt B ermöglicht, und einen Zweig 36-2, in dem ein Expansionsventil 44 zwi­ schengesetzt ist. Zwischen dem Austauscher 40 und dem Punkt A ist im Kanal 36 ein Temperatursensor 46 ange­ bracht, der über eine kapillare Verbindung 48 mit dem Expansionsventil 44 verbunden ist, wobei letzteres als thermostatisches Expansionsventil fungiert.

Zwischen dem Punkt B und dem Wärmetauscher 42 teilt sich der Kanal 38 in einen ersten Zweig 38-1 auf der ein Rückschlagventil 39 montiert ist, das die Zirkulierung des Fluids zum Punkt B in Richtung des Wärmetauschers 42 ermöglicht und in einen Zweig 38-2, auf dem sich ein thermostatisches Expansionsventil 50 befindet. Dieses Expansionsventil ist mit einem Tempe­ ratursensor 52 verbunden, der auf dem Teil des Kanals 38 zwischen dem Wärmetauscher 42 und dem Punkt A angebracht ist. Der Temperatursensor 52 ist mit dem Ex­ pansionsventil 50 über eine dazwischen liegende kapillare Verbindung 54 verbunden.

Zwischen dem Temperatursensor 52 und dem Punkt A ist ein Rückschlagventil 56 angebracht, welches das Zirku­ lieren des Fluids in Richtung des Wärmetauschers 42 zum Punkt B ermöglicht.

Auf der Leitung 32, die das Vierwegventil 28 und den Punkt A verbindet, ist ein Druckreduzierungsventil 58 angebracht, das dazu dient, das Auftauchen des Phäno­ mens des Vereisens auf dem Wärmetauscher 40 zu verhin­ dern.

Der Wärmetauscher 40 ist ein Wärmetauscher des Luft/Flüssigkeit-Typs und wird von einem Luftstrom F1 umströmt, der aus dem Innenraum H entnommen wurde und in einem Leitungssystem 60 zirkuliert.

Der Wärmetauscher 42 wird von einem Luftstrom F2 um­ strömt, der außerhalb des Innenraums entnommen wurde und von einer außen liegenden Wärmequelle aufgewärmt, die in dem Beispiel einen Kompressor 22 und wenigstens ein elektrisches Bauteil 62 (schematisch mit E bezeich­ net) umfaßt. Dieses elektrische Bauteil kann zum Beispiel die elektrischen Batterien des Fahrzeugs, seinen elektronischen Steuerkreislauf usw. umfassen.

Der Luftstrom F2 zirkuliert im Inneren eines Kanals 64 und wird vorzugsweise durch einen Lüftersatz 66 bewegt.

Der Elektromotor M wird von einem Luftstrom F3 abge­ kühlt, der im Inneren eines Leitungssystems 68 unter der Wirkung eines Ventilators 70 zirkuliert. Die vom Motor so erzeugte Wärmeenergie wird jedoch nicht wiedergewonnen.

In der Darstellung von Fig. 1 arbeitet die Vorrichtung im Heizmodus. Das Kältemittel, das sich im gasförmigen Zustand befindet, wird vom Kompressor 22 verdichtet und zum innen liegenden Wärmetauscher 18 (der die Funktion eines Kondensators hat) geschickt, wo es unter Abgabe von Wärme kondensiert, die dazu dient, einen Luftstrom aufzuwärmen, der in den Innenraum geschickt wird. Das gasförmige Fluid im flüssigen Zustand erreicht dann Punkt B des Kreislaufs und verteilt sich in den beiden Leitungen 36 und 38. In der Leitung 36 fließt es zuerst durch das Entspannungsventil 44 des Zweigs 36-2, bevor es den Wärmetauscher 40 durchquert und den Punkt A er­ reicht.

In der Leitung 38 fließt das Kältemittel im flüssigen Zustand durch das Entspannungsventil 50 des Zweigs 38- 2, bevor es den Wärmetauscher 42 durchquert und den Punkt A erreicht. Das Fluid verdampft in beiden Wärme­ tauschern 40 und 42, die die Funktion von Verdampfern haben. Das gasförmige Fluid, das vom Wärmetauscher 40 kommt, fließt anschließend durch das Druckreduzierungs­ ventil 58, bevor es zum Kompressor 22 zurückkehrt. Das Ventil 58 ermöglicht eine Begrenzung des Verdampfungs­ drucks des Austauschers 40 auf einen minimalen vorbe­ stimmten Wert, so daß die Lufttemperatur am Austritt des Wärmetauschers 40 immer positiv bleibt, um Probleme des Vereisens zu vermeiden. Dies Lösung ermöglicht es, zu vermeiden, daß die Wiedergewinnung der in der ent­ nommenen Luft des Innenraums enthaltenen Wärmeenergie nicht am Wärmetauscher 42 stattfindet nach Mischung mit der kalten und trockenen Außenluft. Dies ermöglicht es auch, die Phänomene des Aufkommens von Vereisung am Wärmetauscher 42 aufzuhalten.

Es wird anschließend auf Fig. 2 Bezug genommen, die dieselbe Vorrichtung im Kühlmodus zeigt. Die Position des Ventils 28 ist umgekehrt, so daß der Auslaß 26 des Kompressors mit der Leitung 32 kommuniziert, während sein Einlaß 24 mit der Leitung 30 kommuniziert.

Das Kältemittel im gasförmigen Zustand wird vom Kompressor 22 verdichtet und wird zu Punkt A des Kreis­ laufs geschickt. Von da verteilt sich das Fluid zwischen den beiden Zweigen 36 und 38. Im Zweig 36 durchfließt es zunächst das Klappenventil 56 und dann den Wärmetauscher 40 (der als Kondensator fungiert), wo das Fluid in den flüssigen Zustand kondensiert. An­ schließend durchfließt es den Zweig 36-1, der das Rückschlagventil 37 enthält.

In dem Zweig 38 durchfließt das Kältemittel im gasförmigen Zustand zunächst den Wärmetauscher 42 (der als Kondensator fungiert), wo es in den flüssigen Zustand kondensiert, bevor es das Klappenventil 39 durchquert.

Das Fluid gelangt anschließend zum Punkt B und erreicht von da aus den innen liegenden Wärmetauscher 18, der dann als Verdampfer fungiert.

So entnimmt in diesem Funktionsmodus die Vorrichtung Wärmeenergie aus dem Luftstrom, der in den Innenraum geleitet wird, um ihn abzukühlen und gibt diese Energie an die außen liegenden Wärmetauscher 40 und 42 ab.

In der Ausführungsform von Fig. 3, auf die jetzt Bezug genommen wird, werden Elemente, die den Elementen in den Fig. 1 und 2 entsprechen mit den gleichen Be­ zugsziffern bezeichnet. Der Kompressor 22 befindet sich in dem Leitungssystem 60, das den aus dem Innenraum entnommenen Luftstrom F1 befördert. Im Kanal 60 befindet sich ein Ventilator 66, der sich in dem Lei­ tungssystem 64 in den Fig. 1 und 2 befand. Es sei jedoch angemerkt, daß der Ventilator 66 im Heizmodus (Fig. 3) nicht in Betrieb ist und nur im Kühlmodus (Fig. 4) läuft.

Das Leitungssystem 60 ist mit einem Lufteinlaß 72 für die aus dem Innenraum entnommene Luft und mit einem Lufteinlaß 74 für Außenluft versehen, wobei dieser Lufteinlaß 74 von einer Zufuhrklappe 76 gesteuert wird. Im Heizmodus (Fig. 3) ist die Klappe 76 ge­ schlossen, damit der Wärmetauscher 40 nur durch Luft gespeist wird, die aus dem Innenraum entnommen wurde. Im Kühlmodus (Fig. 4) ist die Klappe in Öffnungsposition, so daß der Wärmetauscher 40 von einem Gemisch aus Luft, die aus dem Innenraum entnommen wurde (umgewälzte Luft) und Außenluft, die von außerhalb des Innenraums entnommen wurde, gespeist wird.

In der Ausführungsform der Fig. 3 und 4 ist der zweite außen liegende Wärmetauscher 42 ein Wärmetau­ scher des Flüssigkeit/Flüssigkeit-Typs. Der Wärmetau­ scher 42 ist in einem Kühlkreislauf 78 vorgesehen, der dazu dient, wenigstens ein elektrisches Bauteil 62 (schematisch mit dem Buchstaben E bezeichnet) abzukühlen. Der Kühlkreislauf 78 wird von einer Kühl­ flüssigkeit durchströmt (im allgemeinen Wasser, das mit Frostschutzmittel versetzt ist). Er umfaßt einen ersten Zweig 80, in dem der Wärmetauscher 42 angebracht ist, einen zweiten Zweig 82, in dem sich ein Kühler 84 mit seinem dazugehörigen Ventilator 86 befindet und ein Dreiwegventil 88, das dazu dient, im Heizmodus (Fig. 3) die Kühlflüssigkeit in dem ersten Zweig 80 und im Kühlmodus (Fig. 4) im zweiten Zweig 82 zirku­ lieren zu lassen. Der Kreislauf 78 umfaßt außerdem einen gemeinsamen Zweig 90, auf dem sich das elektri­ sche Bauteil 62 und eine Wasserpumpe P befindet.

Im Heizmodus hat der innen liegende Wärmetauscher 18 die Funktion eines Kondensators wie in der Ausführungs­ form der Fig. 1 und 2.

Der außen liegende Wärmetauscher 40 spielt seinerseits dann die Rolle eines Verdampfers und gewinnt einen Teil der Wärmeenergie der Luft, die dem Innenraum entnommen wurde, und des Kompressors 22 zurück.

Immer noch im Heizmodus hat der Wärmetauscher 42 die Rolle eines Verdampfers, indem er im Verlaufe des Kühl­ kreislaufs 78 Wärmeenergie zurückgewinnt, die sich au­ ßerhalb des Innenraums befindet, wobei diese Energie insbesondere von dem oder den elektrischem(n) Bau­ teil(en) 62 geliefert wird.

Es sei angemerkt, daß wie in der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 die Wärmeenergie, die vom Motor M des Fahrzeugs erzeugt wird, nicht zurückgewonnen wird.

In dem in Fig. 4 dargestellten Kühlmodus ist die Strö­ mungsrichtung der Kühlflüssigkeit umgedreht, und der innen liegende Wärmetauscher 18 spielt die Rolle eines Verdampfers, während der Wärmetauscher 40 die Rolle eines Kondensators spielt. Letzterer wird dann von einer Mischung aus umgewälzter Luft, die aus dem Innen­ raum kommt und Luft von außerhalb des Innenraums durch­ strömt.

Der Wärmetauscher 42 dagegen arbeitet nicht, da die Kühlflüssigkeit des Kreislaufs 78 nur in dem zweiten Zweig 82 und in dem gemeinsamen Zweig 90 zirkuliert. Das oder die elektrische(n) Bauteil(e) des Fahrzeugs wird (werden) vom Kühler 84 und seinem dazugehörigen Ventilator 86 abgekühlt.

Es wird nun auf die Fig. 5 und 6 Bezug genommen, die eine Variante der Vorrichtung der Fig. 3 und 4 dar­ stellen. Elemente, die den Elementen in den vorstehenden Figuren entsprechen, werden mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

In dieser Variante ist das Leitungssystem 68, das die Luft zur Kühlung des Elektromotors M transportiert, an den Einlaß 74 des Leitungssystems 60 gekoppelt, das zum Wärmetauscher 40 führt.

Der Ventilator 70, der dem Motor M assoziiert ist, be­ findet sich in einer seitlichen Leitung 92, die zum Ein­ laß 74 des Rohrleitungssystems 60 führt. Das Rohrlei­ tungssystem 60 ist ebenfalls mit einem Einlaß 94 für Außenluft versehen.

Der Einlaß des Leitungssystems 60 wird von zwei Klappen 96 und 98 gesteuert.

In Heizposition (Fig. 5) ermöglichen die Klappen 96 und 98 der vom Elektromotor M aufgewärmten Luft, sich mit dem aus dem Innenraum kommenden umgewälzten Luft­ strom zu vermischen, um so den Wärmetauscher 40 zu speisen.

Im Kühlmodus (Fig. 6) ermöglichen die Klappen 96 und 98 es zugleich, daß die Kühlluft für den Elektromotor dank des in Betrieb genommenen Lüftersatzes 70 direkt nach außen geleitet wird und auch, daß der außen liegende Wärmetauscher 40 mit von außen kommender Luft gespeist wird. Letzterer wird dann mit einer Mischung aus umgewälzter Luft, die aus dem Innenraum kommt und Außenluft, die von außerhalb des Innenraums stammt, ge­ speist.

In der Ausführungsform der Fig. 5 und 6 ist die Funktionsweise des zweiten außen liegenden Wärmetau­ schers 42 identisch wie die im vorstehenden Fall. Er arbeitet nur im Heizmodus, wie in Fig. 5 dargestellt.

Es wird nun auf die Variante der Fig. 7 und 8 Bezug genommen. Diese letzte Variante ist ähnlich der Variante der Fig. 3 und 4, und sich entsprechende Elemente werden mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Die Speisung des Wärmetauschers 40 ist identisch wie die in den Fig. 3 und 4: Der Wärmetauscher 40 wird im Heizmodus nur mit der aus dem Innenraum entnommenen umgewälzten Luft (Fig. 7) und im Kühlmodus mit einer Mischung aus umgewälzter Luft, die dem Innenraum ent­ nommen wurde und einer von außen kommenden Mischung, die von außerhalb des Innenraums kommt (Fig. 8), ge­ speist.

Der wesentliche Unterschied betrifft hier den Wärmetau­ scher 42. Dieser ist immer in einen Kühlkreislauf 78 integriert, der zwei Zweige 80 und 82, einen gemeinsamen Zweig 90 und ein Dreiwegventil 88 umfaßt.

In dieser Variante sind die Wasserpumpe P und die elektrischen Bauteile 62 in dem zweiten Zweig 82 mon­ tiert. Der Kühler 84 und der Ventilator 86 befinden sich in einer Rohrleitung 100, die außerdem vom warmen Luftstrom durchströmt wird, der zur Abkühlung des Mo­ tors M gedient hat.

Im Heizmodus (Fig. 7) nimmt das Ventil 88 eine solche Position ein, daß die Kühlflüssigkeit gleichzeitig den Zweig 80 und den Zweig 82 durchfließt, ohne durch den Zweig 90 zu fließen. Der Kühler 84 ermöglicht es dann, dem Kühlkreislauf 78 einen Teil der durch die Abkühlung des Elektromotors erzeugten Wärmeenergie zurückzugeben. Diese Wärmeenergie wird am Wärmetauscher 42 wiederge­ wonnen, der die Rolle des Verdampfers spielt.

Im Kühlmodus (Fig. 8) nimmt das Ventil 88 eine solche Position ein, daß die Kühlflüssigkeit den ersten Zweig und den Zweig 90 durchströmt, ohne durch den Wärmetau­ scher 42 zu laufen.

Der Kühlkreislauf trägt dann zur Abkühlung des Elektro­ motors M bei.

Im Heizmodus gewinnt der Kühlkreislauf auch einen Teil der Wärmeenergie zurück, die von dem oder den elektri­ schen Bauteil(en) des Fahrzeugs abgegeben wurde.

Natürlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die vorstehend zu Beispielzwecken beschriebenen Ausführungsformen und erstreckt sich auf andere Varianten.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Steuern der Temperatur im Innen­ raum (H) von Fahrzeugen mit Elektromotor mit einem Kreislauf (20), durch den das Kältemittel strömt, das unter der Einwirkung eines Kompressors (22) zwischen einem innen liegenden Wärmetauscher (18), der im Strömungsweg eines Luftstroms, der in Richtung des Fahrzeuginnenraums strömt, vorgesehen ist und einem außen liegenden Wärmetauscher (40, 42) zirkuliert, sowie mit Mitteln (28) zur Umkehrung der Strömungs­ richtung des Kältemittels, so daß der innen liegende Wärmetauscher und der außen liegende Wärmetauscher in einem Abkühlmodus jeweils wie ein Verdampfer und wie ein Kondensator arbeiten und jeweils wie ein Konden­ sator und ein Verdampfer in einem Heizmodus, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes umfaßt:

• - einen ersten außen liegenden Wärmetauscher (40), der im Strömungsweg eines entnommenen Luft­ stroms (F1), der vom Innenraum (H) kommt, vorgesehen ist, und
• - einen zweiten außen liegenden Wärmetau­ scher (42), der zumindest im Heizmodus dazu dient, Wärme mit einer Wärmequelle auszutauschen, die sich außerhalb des Innenraums (H) befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste außen lie­ gende Wärmetauscher (40) und der zweite außen lie­ gende Wärmetauscher (42) parallel zueinander in den Kreislauf- (20) des Kältemittels montiert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste außen lie­ gende Wärmetauscher (40) und der zweite außen liegende Wärmetauscher in Serie in den Kreislauf (20) des Käl­ temittels montiert sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste außen liegende Wärmetauscher (40) Mittel (58) zur Begrenzung des Dampfdrucks auf einen minimalen Wert umfaßt, wenn er als Verdampfer im Heizmodus arbeitet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Be­ grenzung des Druckes ein Ventil (58) zur Begrenzung des Druckes umfassen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste außen liegende Wärmetauscher (40) ein Luft/Flüssigkeits-Wärmetauscher ist, der in den Strö­ mungsweg des aus dem Innenraum entnommenen Luft­ stroms (F1) montiert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste außen lie­ gende Wärmetauscher (40) nur von dem entnommenen Luftstrom (F1) sowohl im Heizmodus als auch im Kühl­ modus umströmt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste außen lie­ gende Wärmetauscher (40) von dem entnommenen Luft­ strom (F1) im Heizmodus und im Kühlmodus von einer Mischung, die aus dem entnommenen Luftstrom (F1) und einem sich außen befindlichen Luftstrom (F2) besteht, umspült wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite außen liegende Wärmetauscher (42) ein Luft/Flüssigkeits-Wärmetauscher ist, der in den Strö­ mungsweg eines sich außen befindlichen Luft­ stroms (F2) montiert ist, der von einer außen liegen­ den Wärmequelle, z. B. von wenigstens einem elektri­ schen Bauteil (62), aufgewärmt wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite außen liegende Wärmetauscher (42) ein Flüssigkeit/Flüssigkeits-Wärmetauscher ist, der in einen Kühlkreislauf (78) montiert ist, der dazu dient, wenigstens ein elektrisches Bauteil (62) und/oder den Elektromotor (M) des Fahrzeugs abzukühlen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkreis­ lauf (78) von einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird, die in einem ersten Zweig (80), in den der zweite außen liegende Wärmetauscher (42) montiert ist und in einem zweiten Zweig (82) zirkuliert, in dem ein Küh­ ler (84) mit seinem dazugehörigen Ventilator (86) und ein Dreiwegventil (88) montiert ist, das dazu dient, die Kühlflüssigkeit wenigstens in dem ersten Zweig (80) im Heizmodus, so daß der zweite außen liegende Wärmetauscher (42) in Betrieb ist und nur im zweiten Zweig (82) im Kühlmodus zirkulieren zu lassen, so daß der zweite außen liegende Wärmetau­ scher (42) nicht eingesetzt wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkreis­ lauf (78) dazu dient, wenigstens ein elektrisches Bauteil (62) des Fahrzeugs abzukühlen, wobei der Elektromotor (M) des Fahrzeugs von einem getrennten Luftstrom abgekühlt wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkreis­ lauf (78) dazu dient, wenigstens ein elektrisches Bauteil (62) des Fahrzeugs abzukühlen, während der Luftstrom, der den Elektromotor gekühlt hat, mit dem aus dem Innenraum entnommenen Luftstrom (F1) ver­ mischt wird, um nur im Heizmodus den ersten außen­ liegenden Wärmetauscher (40) zu speisen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkreis­ lauf (78) dazu dient, wenigstens ein elektrisches Bauteil (62) des Fahrzeugs zu kühlen und daß der Kühler (84), der in den zweiten Zweig (82) des Kreis­ laufs (78) montiert ist, von dem Abkühlluftstrom des Motors durchströmt wird.