DE102013206923A1

DE102013206923A1 - Klimaanlagenvorrichtung für ein Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102013206923A1
Application number: DE102013206923.5A
Authority: DE
Inventors: Man Ju Oh; Jae Woong Kim; Jae Woo Park; Jae Hoon Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kbautotech Co Ltd
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2033-04-18
Also published as: CN103863054B; KR101438949B1; DE102013206923B4; US9016071B2; KR20140077738A; US20140165609A1; CN103863054A

Abstract

Es wird eine Klimaanlagenvorrichtung für ein Elektrofahrzeug bereitgestellt, welche ein auf einem Belüftungskanal angeordnetes Hauptgehäuse umfasst, und eine thermoelektrische Einrichtung mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, welche eine Wärme-Erzeugung oder Wärme-Absorption ausführen. Es wird außerdem ein Klimaanlagenkanal bereitgestellt, durch welchen Kühlwasser um die erste Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung und das Hauptgehäuse zirkuliert, bereitgestellt, und zwar zusammen mit einem Abwärmekanal, durch welchen das Kühlwasser um die zweite Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung und einer elektrischen Komponente zirkuliert. Eine Steuerung ist derart ausgebildet, um die thermoelektrische Einrichtung zu steuern, so dass die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche jeweils als eine Wärme-erzeugende Oberfläche und eine Wärme-absorbierende Oberfläche dienen, und um eine Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal oder den Abwärmekanal in einer Heiz-Betriebsart zu steuern.

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimaanlagenvorrichtung für ein Elektrofahrzeug, wobei die Vorrichtung anstelle eines Kühlmittels eine thermoelektrische Einrichtung verwendet.
Beschreibung des Standes der Technik
Herkömmliche Klimaanlagensysteme verwenden in einem Kühlsystem ein Kühlmittel, um dort durchströmende Luft zu kühlen. Insbesondere kühlt das System Luft durch eine Rotation(sbewegung) in einem Kompressor, um eine Komprimierung, Verflüssigung und Verdampfung des Kühlmittels herbeizuführen, und heizt die Luft durch Betreiben eines Heizers mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC). Jedoch hat die Verwendung von Kühlmittel zu den Auswirkungen der globalen Erwärmung beigetragen. Klimaanlagensysteme (einschließlich eines Systems mit heißem Gas), welche die für das Kühlmittel erforderliche mechanische Energie verwenden, wandeln elektrische Energie in mechanische Energie um, und erzeugen somit ein Heizen und Kühlen. Dadurch entstehende mechanische Verluste als auch durch mechanische Teile und ein Austreten von Kühlmittel verursachte Qualitätsprobleme bedürfen somit einer Verbesserung.
Eine Klimaanlagenvorrichtung, welche herkömmliche thermoelektrische Einrichtungen verwendet, wurde vorgeschlagen, um eine Temperaturdifferenz zwischen gegenüberliegenden Oberflächen der thermoelektrischen Einrichtung zu minimieren, um eine Effizienz durch die Verwendung einer thermoelektrischen Einrichtung zu verbessern. Jedoch selbst auf Basis dieser Technologie sind ein Klimaanlagensystem, welches Kühlwasser verwendet, und die thermoelektrische Einrichtung konstruktionsmäßig noch im Anfangsstadium. Somit ist mit der Steuerung der Gesamtklimatisierung eines Fahrzeuges ein Problem verbunden, wobei ein neues System noch vorgeschlagen werden muss, welches in der Lage ist, sowohl ein bestehendes Klimaanlagensystem als auch ein bestehendes Heizsystem zu ersetzen.
Das oben Gesagte soll lediglich dem Verständnis des Hintergrundes der vorliegenden Erfindung dienen, und soll nicht bedeuten, dass die vorliegende Erfindung in den Bereich des Standes der Technik fällt, welcher dem Fachmann bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung der im Stand der Technik auftretenden obigen Probleme gemacht, wobei die vorliegende Erfindung eine Klimaanlagenvorrichtung für ein Elektrofahrzeug bereitstellt, welches in der Lage ist, sowohl ein Klimaanlagensystem als auch ein Fahrzeug-Kühlsystem zu betreiben, und zwar unter Verwendung von lediglich Kühlwasser mit einem Kühlmittel, welches von einem bereits vorhandenen Kühlmittel-basierten Klimaanlagensystem entnommen wurde.
Zur Lösung der obigen Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Klimaanlagenvorrichtung für ein Elektrofahrzeug bereitgestellt, wobei die Vorrichtung ein auf einem Belüftungskanal angeordnetes Hauptgehäuse umfasst, eine thermoelektrische Einrichtung mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche zur Wärmeerzeugung bzw. Wärmeabsorption, einen Klimaanlagenkanal, durch welchen Kühlwasser um die erste Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung und das Hauptgehäuse zirkuliert, einen Abwärmekanal, durch welchen das Kühlwasser um die zweite Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung und einer elektrischen Komponente zirkuliert, und eine Steuerung, welche dazu ausgebildet ist, die thermoelektrische Einrichtung derart zu steuern, so dass die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche jeweils als eine Wärme-erzeugende Oberfläche und eine Wärme-absorbierende Oberfläche dienen, sowie eine Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal bzw. den Abwärmekanal zusammen mit dem Klimaanlagenkanal in einer Heiz-Betriebsart steuert.
Hierbei kann die Klimaanlagenvorrichtung weiterhin einen Wärme-abstrahlenden Kanal umfassen, durch welchen das Kühlwasser um die zweite Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung, einen Kühler sowie die elektrische Komponente zirkuliert. In einer Kühl-Betriebsart kann die Steuerung die thermoelektrische Einrichtung derart steuern, so dass die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche jeweils als die Wärme-absorbierende Oberfläche und die Wärme-erzeugende Oberfläche dienen, und kann die Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal und den Wärme-abstrahlenden Kanal steuern. Weiterhin kann der Wärme-abstrahlende Kanal derart ausgebildet sein, dass er von einer Ausgangsseite der zweiten Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung des Abwärmekanales abzweigt, um durch einen Kühler zu verlaufen, und sich in verbindender Weise an einer Eingangsseite der elektrischen Komponente anschließt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Klimaanlagengerät für ein Elektrofahrzeug bereitgestellt, wobei das Gerät ein Hauptgehäuse und ein Nebengehäuse umfasst, welche in sich überlappender Weise auf einem Belüftungskanal angeordnet sind, eine thermoelektrische Einrichtung mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, welche jeweils Wärme erzeugen bzw. absorbieren, einen Klimaanlagenkanal, durch welchen Kühlwasser um die erste Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung und das Hauptgehäuse zirkuliert, einen Abwärmekanal, durch welchen das Kühlwasser um die zweite Fläche der thermoelektrischen Einrichtung und einer elektrischen Komponente zirkuliert, einen Wärme-abstrahlenden Kanal, durch welchen das Kühlwasser um die zweite Fläche der thermoelektrischen Einrichtung, einen Kühler und die elektrische Komponente zirkuliert, einen Hilfs-Kanal, durch welchen das Kühlwasser um die zweite Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung, das Nebengehäuse, den Kühler und die elektrische Komponente zirkuliert, sowie eine Steuerung, welche eingerichtet ist, um eine Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal und den Hilfs-Kanal während einer Entfeuchtungs-Betriebsart zu steuern.
Weiterhin kann die Steuerung die thermoelektrische Einrichtung derart steuern, dass die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche jeweils als eine Wärme-erzeugende Oberfläche und eine Wärme-absorbierende Oberfläche dienen, und kann eine Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal oder den Abwärmekanal zusammen mit dem Klimaanlagenkanal in einer Heiz-Betriebsart steuern. Wenn eine Entfeuchtungs-Betriebsart während der Heiz-Betriebsart durchgeführt wird, kann die Steuerung die thermoelektrische Einrichtung derart steuern, so dass die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche jeweils als die Wärme-erzeugende Oberfläche und die Wärme-absorbierende Oberfläche dienen, und kann eine Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal und den Hilfs-Kanal steuern. Ebenso kann die Steuerung die thermoelektrische Einrichtung derart steuern, dass die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche jeweils als eine Wärme-absorbierende Oberfläche und eine Wärme-erzeugende Oberfläche dienen, und kann eine Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal und den Wärme-abstrahlenden Kanal während einer Kühl-Betriebsart steuern.
Weiterhin, wenn eine Entfeuchtungs-Betriebsart ausgeführt wird, während die Kühl-Betriebsart ausgeführt wird, kann die Steuerung die thermoelektrische Einrichtung derart steuern, so dass die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche jeweils als die Wärme-absorbierende Oberfläche und die Wärme-erzeugende Oberfläche dienen, und kann eine Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal und den Hilfs-Kanal steuern. Der Wärme-abstrahlende Kanal kann derart ausgebildet sein, dass er von einer Ausgangsseite der zweiten Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung des Abwärmekanales abzweigt, um durch den Kühler zu verlaufen, und sich in verbindender Weise an eine Eingangsseite der elektrischen Komponente anschließt.
Ebenso kann der Hilfskanal derart ausgebildet sein, um sich von einem Verzweigungspunkt zwischen der Ausgangsseite der zweiten Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung, des Wärme-abstrahlenden Kanals und des Abwärmekanales zu verzweigen, um durch das Nebengehäuse zu verlaufen, und sich in verbindender Weise an einem vorderen Ende des Kühlers des Wärme-abstrahlenden Kanales anzuschließen. Der Abwärmekanal kann eine erste Wasserpumpe umfassen, welche an einem Verzweigungspunkt zwischen der Ausgangsseite der zweiten Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung, dem Hilfs-Kanal und dem Abwärmekanal installiert ist. Zusätzlich kann der Klimaanlagenkanal eine zweite Wasserpumpe umfassen.
Gemäß der Klimaanlagenvorrichtung mit der oben erwähnten Konfiguration kann sowohl ein Klimaanlagensystem als auch ein Fahrzeug-Kühlsystem zusammen betrieben werden, und zwar unter Verwendung lediglich des Kühlwassers mit einem Kühlmittel, welches von einer existierenden Kühlmittel-basierten Klimaanlagenvorrichtung entnommen wurde. Das heißt, das Kühlmittel wird durch das Kühlwasser ersetzt. Dadurch kann ein umweltfreundlicher Effekt erzielt werden.
Es wird das Klimaanlagensystem für einen Innenraum des Fahrzeuges als auch das Kühlsystem für einen Motor bereitgestellt, wobei eine optimierte Wärmesteuerung durch ein kompaktes System ausgeführt wird. Dadurch kann Abwärme reduziert werden, so dass ein Energieverlust vermieden wird. Weiterhin, selbst für den Fall eines Motor-losen Elektrofahrzeuges, kann Kühlen und Heizen mit derselben Leistung in einem existierenden Fahrzeug ohne Verwendung eines Kompressors erzielt werden. Ein Verwenden der Abwärme einer elektrischen Komponente erzielt eine Energieeinsparung der Klimaanlagenvorrichtung und verbessert die Kraftstoffausnutzung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und weitere Objekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verständlicher, in denen:
1 eine Ansicht ist, welche eine Heiz-Betriebsart in einer Klimaanlagenvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Ansicht ist, welche eine weitere Heiz-Betriebsart der Klimaanlagenvorrichtung für das in 1 dargestellte Elektrofahrzeug zeigt;
3 eine Ansicht ist, welche eine Entfeuchtungs-Betriebsart während Heizens in der Klimaanlagenvorrichtung des in 1 dargestellten Elektrofahrzeuges zeigt;
4 eine Ansicht ist, welche eine Kühl-Betriebsart in der Klimaanlagenvorrichtung für das in 1 dargestellte Elektrofahrzeug zeigt; und
5 eine Ansicht ist, welche eine Entfeuchtungs-Betriebsart während Kühlens der Klimaanlagenvorrichtung des in 1 dargestellten Elektrofahrzeuges zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird davon ausgegangen, dass der Begriff „Fahrzeug” oder „zu einem Fahrzeug gehörig” oder andere ähnliche Begriffe, welche hierin verwendet werden, allgemein Motorfahrzeuge umfasst, wie z. B. Passagierfahrzeuge, einschließlich Sports Utility-Fahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserkraftfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl an Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und dergleichen, und umfasst Hybrid-Fahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Fahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschine, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, mit Wasserstoff und anderen alternativen Kraftstoffen betriebene Fahrzeuge (z. B. Kraftstoffe, welche nicht aus Erdöl gewonnen werden).
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen, und soll die Erfindung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein”, „eine” und „der/die/das” die Pluralformen ebenso mit umfassen, es sei denn, dass sich aus dem Zusammenhang eindeutig etwas anderes ergibt.
Es wird weiterhin davon ausgegangen, dass die Begriffe „umfasst” und/oder „umfassend”, bei Verwendung in dieser Beschreibung, die Anwesenheit benannter Merkmale, ganzteiliger Vielfacher, Verfahrensschritte, Betriebszustände, Elemente und/oder Komponenten spezifiziert, jedoch nicht die Anwesenheit oder Hinzufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzteiliger Vielfacher, Schritte, Betriebszustände, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließt. Wie hierin verwendet, umfassen der Begriff „und/oder” beliebige und alle Kombinationen eines oder mehrerer der zugewiesenen aufgelisteten Gegenstände.
Zusätzlich wird davon ausgegangen, dass die unten beschriebenen Verfahren von wenigstens einer Steuerung ausgeführt werden. Der Begriff Steuerung bezieht sich auf eine Hardware-Einrichtung, welche einen Speicher und einen Prozessor umfasst. Der Speicher ist derart ausgebildet, um die Module zu speichern, und der Prozessor ist insbesondere dazu ausgebildet, diese Module zu betreiben, um einen bzw. mehrere Verfahrensschritte, welche weiter unten erläutert sind, auszuführen.
Weiterhin kann die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung als nicht-flüchtige Computer-lesbare Medien auf einem Computerlesbaren Medium umgesetzt werden, welches ausführbare Programmanweisungen enthält, welche von einem Prozessor, einer Steuerung oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele des Computer-lesbaren Mediums umfassen, jedoch nicht ausschließlich, ROM, RAM, Compact Disc(CD)-ROMS, Magnetbänder, Disketten, Flash-Speicher, Smartcards und optische Datenspeichereinrichtungen. Das Computer-lesbare Aufzeichnungsmedium kann ebenso über ein mit Computersystemen gekoppeltes Netzwerk zugreifbar sein, so dass die Computer-lesbaren Medien in einer zugreifbaren Art und Weise abgelegt und ausgeführt werden, z. B. über einen Telematik-Server oder ein Controller Area Network (CAN).
Im Folgenden wird eine Klimaanlagenvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Ansicht, welche eine Heiz-Betriebsart einer Klimaanlagenvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß einer beispielhafter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Ansicht, welche eine weitere Heiz-Betriebsart der Klimaanlagenvorrichtung für das in 1 dargestellte Elektrofahrzeug zeigt. 3 ist eine Ansicht, welche eine Entfeuchtungs-Betriebsart während Heizens der Klimaanlagenvorrichtung für das in 1 gezeigte Elektrofahrzeug darstellt. 4 ist eine Ansicht, welche eine Kühl-Betriebsart der Klimaanlagenvorrichtung für das in 1 dargestellte Elektrofahrzeug darstellt. 5 ist eine Ansicht, welche eine Entfeuchtungs-Betriebsart während Kühlens der Klimaanlagenvorrichtung für das in 1 gezeigte Elektrofahrzeug darstellt.
Eine Klimaanlagenvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein auf einem Belüftungskanal 10 angeordnetes Hauptgehäuse 100, eine thermoelektrische Einrichtung 300 mit einer ersten Oberfläche 310 und eine zweite Oberfläche 320, und zwar zur Erzeugung bzw. Absorption von Wärme, einen Klimaanlagenkanal A, durch welchen Kühlwasser um die erste Oberfläche 310 der thermoelektrischen Einrichtung 300 und das Hauptgehäuse 100 zirkuliert, einen Abwärmekanal B, durch welchen das Kühlwasser um die andere Oberfläche 320 der thermoelektrischen Einrichtung 300 und eine elektrische Komponente 400 zirkuliert, sowie eine Steuerung 800, welche die thermoelektrische Einrichtung 300 steuert, so dass die erste Oberfläche 310 und die weitere Oberfläche 320 jeweils als eine Wärme-erzeugende Oberfläche und eine Wärme-absorbierende Oberfläche funktionieren, und welche eine Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal A bzw. den Abwärmekanal B zusammen mit dem Klimaanlagenkanal A in einer Heizungs-Betriebsart steuert.
Die Klimaanlagenvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet hauptsächlich kein Kühlmittel, keinen Kompressor, keinen Verdichter usw., wie im Stand der Technik. Aufgrund der Verwendung von Kühlwasser ist jedoch ein Kühler erforderlich, um Wärme-erzeugende Teile zu kühlen, insbesondere hinsichtlich des Elektrofahrzeuges, wie z. B. einen Motor, eine Batterie usw., ohne jedoch den Fahrzeugaufbau soweit wie möglich zu beeinträchtigen. Weiterhin werden ebenso ein Heizer-Gehäuse und ein Verdampfer-Gehäuse (d. h. ein Kühl-Gehäuse) verwendet, welche an einer bestehenden Klimaanlagenvorrichtung montiert sind. Im letzteren Fall sind das Heizer-Gehäuse und das Verdampfer-Gehäuse in funktioneller Hinsicht voneinander getrennt. Eines der zwei Gehäuse kann als das Hauptgehäuse 100 verwendet werden, wobei das andere als das Nebengehäuse 200 verwendet werden kann. Das Hauptgehäuse 100 kann für eine Haupt-Funktion verwendet werden, d. h. Heizen und Kühlen, und zwar mittels der Klimaanlagenvorrichtung, wobei das Nebengehäuse 200 zur Entfeuchtung verwendet werden kann, um einem Heizen entgegenzuwirken.
In einer herkömmlichen Klimaanlagenvorrichtung (z. B. eine Vorrichtung (HVAC) zum Heizen, für Ventilation und als Klimaanlage) werden sowohl das Hauptgehäuse 100 als auch das Nebengehäuse 200 bereitgestellt, wobei diese zur Bereitstellung einer Innenraumbelüftung des Fahrzeuges auf einem Belüftungskanal 10 montiert sind. Die Luft wird hinsichtlich der Temperatur mittels eines Temperaturdurchlasses geregelt, wobei dann die Luft in den Innenraum eingelassen wird. Diese Anordnung entspricht der einer Klimaanlagenvorrichtung, welche aus dem Stand der Technik wohlbekannt ist, weshalb eine detaillierte Beschreibung davon hier ausgelassen wird.
Weiterhin ist es für eine Klimatisierung der Luft lediglich mit dem Kühlwasser notwendig, das Kühlwasser zu kühlen oder zu erwärmen bzw. zu erhitzen. Dabei wird die thermoelektrische Einrichtung anstelle eines Kompressors verwendet. Ein Beispiel der thermoelektrischen Einrichtung umfasst ein Peltier-Element. Verständlicherweise weist die thermoelektrische Einrichtung die Wärme-erzeugende Oberfläche und die Wärme-absorbierende Oberfläche auf, und zwar unter Verwendung elektrischer Energie, und wird betrieben, um Wärme von der Wärme-absorbierenden Oberfläche zu der Wärme-erzeugenden Oberfläche zu pumpen. Daher ist es umso schwieriger, je kälter die Wärme-absorbierende Oberfläche ist, Wärme zu der Wärme-erzeugenden Oberfläche zu pumpen. Im Gegensatz dazu, je heißer die Wärme-absorbierende Oberfläche ist, desto einfacher ist es, Wärme zu der Wärme-erzeugenden Oberfläche zu pumpen.
Im Falle der vorliegenden Erfindung ist das Hauptgehäuse 100 an dem Belüftungskanal 10 der existierenden Klimaanlage angeordnet. Die thermoelektrische Einrichtung 300 mit der ersten Oberfläche 310 und der weiteren Oberfläche 320 wird zur Erzeugung bzw. Absorption von Wärme bereitgestellt. Die erste Oberfläche 310 der thermoelektrischen Einrichtung 300 und das Hauptgehäuse 100 sind durch den Klimaanlagenkanal A miteinander verbunden, durch welchen das Kühlwasser zirkuliert. Wenn daher die erste Oberfläche 310 der thermoelektrischen Einrichtung 300 die Wärme erzeugt, erzeugt ebenso das Hauptgehäuse 100 die Wärme, so dass somit die Luft erwärmt bzw. erhitzt wird. Wenn die erste Oberfläche 310 der thermoelektrischen Einrichtung 300 gekühlt wird, wird ebenso das Hauptgehäuse 100 gekühlt, und somit wird im Ergebnis die Luft gekühlt. Der Abwärmekanal B, durch welchen das Kühlwasser um die andere Oberfläche 320 der thermoelektrischen Einrichtung 300 und die elektrische Komponente 400 zirkuliert, wird bereitgestellt. Somit wird die Wärme bzw. Hitze von der elektrischen Komponente 400 durch den Abwärmekanal B abgestrahlt.
In einer Heizungs-Betriebsart steuert die Steuerung 800 die thermoelektrische Einrichtung 300 derart, dass die erste Oberfläche 310 und die weitere Oberfläche 320 jeweils als die Wärme-erzeugende Oberfläche und die Wärme-absorbierende Oberfläche dienen, wobei die Steuerung die Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal bzw. den Abwärmekanal B zusammen mit dem Klimaanlagenkanal A steuert.
Im Detail wird in der Heizungs-Betriebsart die thermoelektrische Einrichtung 300 derart gesteuert, so dass ein elektrischer Strom daran angelegt wird, und so dass die erste Oberfläche 310 und die andere Oberfläche 320 jeweils als die Wärme-erzeugende Oberfläche und die Wärme-absorbierende Oberfläche dienen. Wenn die Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal A ausgeführt wird, dann wird die Luft erwärmt bzw. erhitzt. Dieser Vorgang wird für den Fall angewendet, in welchem die elektrische Komponente 400 noch nicht erwärmt bzw. erhitzt worden ist.
Wenn die elektrische Komponente durch den Betrieb des Fahrzeuges zu einem gewissen Punkt erwärmt bzw. erhitzt worden ist, wird die thermoelektrische Einrichtung 300 derart gesteuert, so dass ein elektrischer Strom daran angelegt wird, um die Abwärme der elektrischen Komponente zu nutzen, und so dass die erste Oberfläche 310 und die weitere Oberfläche 320 jeweils als die Wärme-erzeugende Oberfläche und die Wärme-absorbierende Oberfläche dienen. Weiterhin wird das Kühlwasser als auch die Abwärme verwendet, um die Abwärme der elektrischen Komponente 400 dazu zu bringen, sich zu der äußeren Oberfläche 320 der thermoelektrischen Einrichtung 300 zu verlagern. Somit ist es verständlich, dass die thermoelektrische Einrichtung 300 die Wärme von der anderen Oberfläche 320 zu der ersten Oberfläche 310 pumpt. Die Abwärme wird zu der anderen Oberfläche 320 übertragen, wodurch die elektrische Komponente 400 gekühlt wird, und eine Wärmeeffizienz erhöht wird, um die Klimaanlagenbelastung zu reduzieren. Dies führt zu einer Erhöhung hinsichtlich der Kraftstoffausnutzung. Daher wird, obwohl die Betriebsart Heizen durchgeführt wird, der Betrieb des Abwärmekanales B entsprechend einem Bedarf ausgewählt, die Wärme von der elektrischen Komponente 400 abgestrahlt, oder ob die Abwärme von der elektrischen Komponente 400 erzeugt werden soll, so dass der beabsichtigte Effekt erzielt werden kann.
Ein Wärme-abstrahlender Kanal C, durch welchen das Kühlwasser um die andere Oberfläche 320 der thermoelektrischen Einrichtung 300 zirkuliert, der Kühler 500 sowie die elektrische Komponente 400 werden bereitgestellt. In einer Kühl-Betriebsart steuert die Steuerung 800 die thermoelektrische Einrichtung 300 derart, dass die erste Oberfläche 310 und die andere Oberfläche 320 jeweils als die Wärme-absorbierende Oberfläche und die Wärme-erzeugende Oberfläche dienen, wobei die Steuerung die Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal A und den Wärme-abstrahlenden Kanal C steuert.
Weiterhin kann der Wärme-abstrahlende Kanal C derart ausgebildet sein, um sich von einer Außenseite der anderen Oberfläche 320 der thermoelektrischen Einrichtung 300 des Abwärmekanales B zu verzweigen, um durch den Kühler 500 zu verlaufen, und um in sich verbindender Weise an eine Eingangsseite der elektrischen Komponente 400 anzuschließen. Im Detail soll der Kühler 500 die zusätzliche Abwärme abführen bzw. die Effizienz der thermoelektrischen Einrichtung 300 weiter erhöhen. Dies gestattet es dem Wärme-erzeugenden Kanal C, sich von dem Abwärmekanal B abzuzweigen, um wahlweise durch den Kühler 500 zu verlaufen.
Wenn daher ein Kühlen erforderlich ist, steuert die Steuerung 800 die thermoelektrische Einrichtung 300 derart, dass ein umgekehrter elektrischer Strom angelegt wird, und so dass die erste Oberfläche 310 und die andere Oberfläche 320 jeweils als die Wärme-absorbierende Oberfläche und die Wärme-erzeugende Oberfläche dienen, wobei die Steuerung die Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal A ausführt, so dass das Kühlen stattfindet. Insbesondere ist es vorteilhaft, und zwar zur Erhöhung der Effizienz der thermoelektrischen Einrichtung 300, die Wärme von der anderen Oberfläche 320 abzuführen. Somit wird die Zirkulation durch den Wärme-abstrahlenden Kanal C ausgeführt, wobei die Wärme der anderen Oberfläche 320 der thermoelektrischen Einrichtung 300 vom Kühler 500 abgestrahlt wird. In diesem Fall wird die elektrische Komponente 400 gekühlt. Weiterhin umfasst eine Klimaanlagenvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Hauptgehäuse 100 und ein Nebengehäuse 200, welche in sich überlappender Weise auf einem Belüftungskanal 10 angeordnet sind, wobei eine thermoelektrische Einrichtung 300 eine erste Oberfläche 310 und die zweite Oberfläche 320 zur Erzeugung bzw. Absorption von Wärme aufweist. Ein Klimaanlagenkanal A, durch welchen Kühlwasser um die erste Oberfläche 310 der thermoelektrischen Einrichtung 300 und das Hauptgehäuse 100 herum zirkuliert, ist zusammen mit einem Abwärmekanal B bereitgestellt, durch welchen das Kühlwasser um die andere Oberfläche 320 der thermoelektrischen Einrichtung 300 und einer elektrischen Komponente 400 herum zirkuliert. Ein Wärme-abstrahlender Kanal C, durch welchen das Kühlwasser um die andere Oberfläche 320 der thermoelektrischen Einrichtung 300 herum zirkuliert, ein Kühler 500 und die elektrische Komponente 400 sowie ein Hilfs-Kanal B, durch welchen das Kühlwasser um die andere Oberfläche 320 der thermoelektrischen Einrichtung 300, das Nebengehäuse 200, den Kühler 500 sowie die elektrische Komponente 400 herum zirkuliert, ist ebenfalls bereitgestellt. Eine Steuerung 800 ist wiederum derart ausgebildet, die Zirkulation des Kühlwassers durch den Klimaanlagenkanal A und den Hilfs-Kanal D während einer Entfeuchtungs-Betriebsart zu steuern.
Zunächst zeigt 1 eine Ansicht einer Heiz-Betriebsart einer Klimaanlagenvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Heiz-Betriebsart steuert die Steuerung 800 die thermoelektrische Einrichtung 300 derart, dass die erste Oberfläche 310 und die andere Oberfläche 320 jeweils als eine Oberfläche zur Erzeugung bzw. Absorbierung von Wärme dienen, wobei die Steuerung die Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal A ausführt, und somit das Heizen stattfindet.
2 ist eine Ansicht, welche eine weitere Heiz-Betriebsart der Klimaanlagenvorrichtung für das in 1 gezeigte Elektrofahrzeug darstellt. Wenn Abwärme der elektrischen Komponente verwendet wird, wird die Zirkulation durch den Abwärmekanal B zusammen mit dem Klimaanlagenkanal A gesteuert, wodurch die Abwärme in den Innenraum des Fahrzeuges gelangen kann.
3 ist eine Ansicht, welche eine Entfeuchtungs-Betriebsart während Heizens durch die Klimaanlagenvorrichtung für das in 1 dargestellte Elektrofahrzeug zeigt. Wenn eine Entfeuchtungs-Betriebsart während Heizens durchgeführt wird, steuert die Steuerung 800 die thermoelektrische Einrichtung 300 derart, so dass die erste Oberfläche 310 und die andere Oberfläche 320 jeweils als die Wärme-erzeugende Oberfläche und die Wärme-absorbierende Oberfläche dienen, wobei die Steuerung die Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal A und den Hilfs-Kanal D steuert. In diesem Fall sollte in dem Innenraum des Fahrzeuges eingebrachte Luft geheizt und gekühlt werden. Somit werden die Vorgänge zum Heizen ohne eine Änderung verwendet, und der Hilfs-Kanal D wird anstelle des Abwärmekanales B verwendet. Dadurch wird die Entfeuchtung unter Verwendung der Wärme-Erzeugung und -Absorption durch die thermoelektrische Einrichtung 300 erzielt.
4 ist eine Ansicht, welche eine Kühl-Betriebsart der Klimaanlagenvorrichtung für das in 1 gezeigte Elektrofahrzeug darstellt. In einer Kühl-Betriebsart steuert die Steuerung 800 die thermoelektrische Einrichtung 300 derart, dass die erste Oberfläche 310 und die weitere Oberfläche 320 jeweils als die Wärme-absorbierende Oberfläche und die Wärme-erzeugende Oberfläche dienen, wobei die Steuerung die Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal A und den Wärme-abstrahlenden Kanal C steuert. In diesem Fall wird die Zirkulation durch den Wärme-abstrahlenden Kanal C ausgeführt. Im Ergebnis wird die Wärme durch einen Kühler 800 abgestrahlt. Daher kann die Kühlleistung erhöht werden, wobei die elektrische Komponente 400 gekühlt werden kann.
5 ist eine Ansicht, welche eine Entfeuchtungs-Betriebsart während Kühlens durch die Klimaanlagenvorrichtung für das in 1 gezeigte Elektrofahrzeug darstellt. Wenn eine Entfeuchtung während Kühlens erforderlich ist, wird eine Entfeuchtungs-Betriebsart ausgeführt, während die Kühl-Betriebsart stattfindet. In diesem Fall steuert die Steuerung 800 die thermoelektrische Einrichtung 300 derart, dass die erste Oberfläche 310 und die andere Oberfläche 320 jeweils als die Wärme-absorbierende Oberfläche und die Wärme-erzeugende Oberfläche dienen, wobei die Steuerung die Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal A und den Hilfs-Kanal D steuert. Da dies der Entfeuchtung während Heizens entspricht, wird die erste Oberfläche 310 als die Wärme-absorbierende Oberfläche aufrechterhalten, und die andere Oberfläche 320 wird als die Wärme-erzeugende Oberfläche aufrechterhalten.
Um in effektiver Weise die Fluid-Kanäle derart zu konfigurieren, um das System kompakt zu machen, und um das Kühlwasser in effektiver Weise zirkulieren zu lassen, ist der Wärme-abstrahlende Kanal C derart ausgebildet, dass er von der Außenseite der anderen Oberfläche 320 der thermoelektrischen Einrichtung 300 des Abwärmekanales B abzweigt, um durch den Kühler 500 zu verlaufen, und um in sich verbindender Weise an der Eingangsseite der elektrischen Komponente 400 anzuschließen. Der Hilfs-Kanal D ist derart ausgebildet, sich von einem Verzweigungspunkt zwischen der Außenseite der anderen Oberfläche 320 der thermoelektrischen Einrichtung 300, dem Wärme-abstrahlenden Kanal C und dem Abwärmekanal B zu verzweigen, um durch das Nebengehäuse 200 zu verlaufen, und in sich verbindender Weise an einer Vorderseite des Kühlers 500 des Wärme-abstrahlenden Kanales C anzuschließen.
Somit verzweigt sich/verbindet sich der Wärme-abstrahlende Kanal C von/mit dem Abwärmekanal B, um in der Lage zu sein, wahlweise durch den Kühler 500 zu verlaufen, und der Hilfs-Kanal D verzweigt sich/verbindet sich von/mit dem Abwärmekanal B, um so wahlweise durch das Nebengehäuse 200 zu verlaufen. Diese Verzweigungspunkte sind mit Dreiwegeventilen 710 und 720 ausgestattet. Die Steuerung 800 steuert die Dreiwegeventile 710 und 720. Somit kann ein gewünschter Zirkulationskanal des Kühlwassers gesteuert werden, um der Abwärmekanal B, der Wärme-abstrahlende Kanal C oder der Hilfs-Kanal D zu sein.
Weiterhin ist der Abwärmekanal B mit einer ersten Wasserpumpe 610 versehen, welche an einem Verzweigungspunkt zwischen der Außenseite der anderen Oberfläche 320 der thermoelektrischen Einrichtung 300, dem Hilfs-Kanal D sowie dem Abwärmekanal B versehen, wobei eine zweite Wasserpumpe 620 an dem Klimaanlagenkanal A installiert ist. Dadurch können die Wasserpumpen mittels der Steuerung derart ausgebildet sein, um eine Zirkulationskraft aufzubringen.
Gemäß der Klimaanlagenvorrichtung mit der oben genannten Konfiguration kann sowohl ein Klimaanlagensystem als auch ein Fahrzeug-Kühlsystem betrieben werden, und zwar unter Verwendung lediglich des Kühlwassers mit dem Kühlmittel, welches von einer vorhandenen Kühlmittel-basierten Klimaanlagenvorrichtung entnommen worden ist. Das Kühlmittel ist durch das Kühlwasser ersetzt worden. Dadurch kann ein umweltfreundlicher Effekt erzielt werden. Das Klimaanlagensystem für den Fahrzeuginnenraum als auch das Kühlsystem für einen Motor werden bereitgestellt, und eine optimierte Wärmesteuerung wird von dem kompakten System ausgeführt. Dadurch kann die Abwärme reduziert werden, wobei eine Verschwendung von Energie vermieden werden kann.
Weiterhin wird, selbst im Fall von Elektrofahrzeugen, das Kühlen und Heizen mit gleicher Leistung wie in einem Fahrzeug mit herkömmlicher interner Verbrennungskraftmaschine erzielt, und zwar ohne Verwendung des Kompressors. Vom Standpunkt der Verwendung der Abwärme der elektrischen Komponente ist die Klimaanlagenvorrichtung hinsichtlich Energieeinsparungen und einer Verbesserung der Kraftstoffausnutzung relativ effektiv.
Obwohl eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Zwecke der Darstellung beschrieben wurde, wird der Fachmann bevorzugen, dass verschiedene Änderungen, Hinzufügungen und Ergänzungen möglich sind, ohne den Umfang und Gedanken der Erfindung zu verlassen, wie er in den begleitenden Ansprüchen offenbart ist.

Claims

Klimaanlagenvorrichtung für ein Elektrofahrzeug, umfassend: ein Hauptgehäuse, welches auf einem Ventilationskanal angeordnet ist; eine thermoelektrische Einrichtung mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, welche eine Wärmeerzeugung oder Wärmeabsorption ausführen; einen Klimaanlagenkanal, durch welchen Kühlwasser um die erste Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung und des Hauptgehäuses zirkuliert; einen Abwärmekanal, durch welchen das Kühlwasser um die zweite Fläche der thermoelektrischen Einrichtung und einer elektrischen Komponente zirkuliert; und eine Steuerung, welche dazu ausgebildet ist, die thermoelektrische Einrichtung derart zu steuern, so dass die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche jeweils als eine Wärme-erzeugende Oberfläche und eine Wärme-absorbierende Oberfläche dienen, und um die momentane Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal und den Abwärmekanal in einer Heizungs-Betriebsart zu steuern.
Klimaanlagenvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Wärme-abstrahlenden Kanal, durch welchen das Kühlwasser um die zweite Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung zirkuliert, einen Kühler, und die elektrische Komponente, wobei die Steuerung in einer Kühl-Betriebsart die thermoelektrische Einrichtung derart steuert, so dass die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche jeweils als die Wärme-absorbierende Oberfläche und die Wärme-erzeugende Oberfläche dienen, und wobei die Steuerung die Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal und den Wärme-abstrahlenden Kanal steuert.
Klimaanlagenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wärme-abstrahlende Kanal derart ausgebildet ist, dass er sich von einer Ausgangsseite der zweiten Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung des Abwärmekanales verzweigt, um durch einen Kühler zu verlaufen, und um sich in verbindender Weise an einer Eingangsseite der elektrischen Komponente anzufügen.
Klimaanlagenvorrichtung für ein Elektrofahrzeug, umfassend: ein Hauptgehäuse und ein Nebengehäuse, welche auf einem Belüftungskanal in einem sich überlappenden Zustand angeordnet sind; eine thermoelektrische Einrichtung mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, welche eine Wärme-Erzeugung oder Wärme-Absorption ausführen; einen Klimaanlagenkanal, durch welchen Kühlwasser um die erste Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung und des Hauptgehäuses herum zirkuliert; einen Abwärmekanal, durch welchen das Kühlwasser um die zweite Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung und eine elektrische Komponente herum zirkuliert; einen Wärme-abstrahlender Kanal, durch welchen das Kühlwasser um die andere Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung, einen Kühler sowie die elektrische Komponente herum zirkuliert; einen Hilfs-Kanal, durch welchen das Kühlwasser um die zweite Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung, das Nebengehäuse, den Kühler sowie die elektrische Komponente herum zirkuliert; und eine Steuerung, welche dazu ausgebildet ist, eine Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal und den Hilfs-Kanal während einer Entfeuchtungs-Betriebsart zu steuern.
Klimaanlagenvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steuerung die thermoelektrische Einrichtung derart steuert, so dass die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche jeweils als eine Wärme-erzeugende Oberfläche und eine Wärme-absorbierende Oberfläche dienen, und wobei die Steuerung die Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal oder den Abwärmekanal zusammen mit dem Klimaanlagenkanal in einer Heiz-Betriebsart steuert.
Klimaanlagenvorrichtung nach Anspruch 5, wobei, wenn eine Entfeuchtungs-Betriebsart ausgeführt wird, während die Heiz-Betriebsart ausgeführt wird, die Steuerung die thermoelektrische Einrichtung steuert, so dass die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche jeweils als die Wärme-erzeugende Oberfläche und die Wärme-absorbierende Oberfläche dienen, und wobei die Steuerung die Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal und den Hilfs-Kanal steuert.
Klimaanlagenvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steuerung die thermoelektrische Einrichtung derart steuert, so dass die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche jeweils als eine Wärme-absorbierende Oberfläche und eine Wärme-erzeugende Oberfläche dienen, und wobei die Steuerung eine Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal und den Wärme-abstrahlenden Kanal in einer Kühl-Betriebsart steuert.
Klimaanlagenvorrichtung nach Anspruch 7, wobei, wenn eine Entfeuchtungs-Betriebsart ausgeführt wird, während die Kühl-Betriebsart ausgeführt wird, die Steuerung die thermoelektrische Einrichtung derart steuert, so dass die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche jeweils als die Wärme-absorbierende Oberfläche und die Wärme-erzeugende Oberfläche dienen, und wobei die Steuerung eine Zirkulation durch den Klimaanlagenkanal und den Hilfs-Kanal steuert.
Klimaanlagenvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Wärme-abstrahlende Kanal derart ausgebildet ist, dass er sich von einer Ausgangsseite der zweiten Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung des Abwärmekanales verzweigt, um durch den Kühler zu verlaufen, und um sich in verbindender Weise an einer Eingangsseite der elektrischen Komponente anzufügen.
Klimaanlagenvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Hilfs-Kanal derart ausgebildet ist, um von einem Verzweigungspunkt zwischen der Ausgangsseite der zweiten Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung, dem Wärme-abstrahlenden Kanal und dem Abwärme-Kanal zu verzweigen, um durch das Nebengehäuse zu verlaufen, und um sich in verbindender Weise an einem vorderen Ende des Kühlers des Wärme-abstrahlenden Kanales anzufügen.
Klimaanlagenvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Abwärme-Kanal eine erste Wasserpumpe umfasst, welche an einem Verzweigungspunkt zwischen der Ausgangsseite der zweiten Oberfläche der thermoelektrischen Einrichtung, des Hilfs-Kanales und dem Abwärmekanal installiert ist.
Klimaanlagenvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Klimaanlagenkanal eine zweite Wasserpumpe umfasst.