[发明专利]汽车空调设备的制冷剂循环回路

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车空调设备的制冷剂循环回路，所述制冷剂循环回路构造成可以利用多个热源和多个冷源，所述汽车尤其是电动汽车或者混合动力汽车。

本发明还涉及一种使制冷剂循环回路工作的方法。

背景技术

高效环保型汽车驱动系统的发展趋势导致不再有足够的余热可用来加热车内空间。与内燃发动机相比，电动汽车的动力系统尤其能够以比较高的效率工作。由于冷却动力系统的冷却剂循环回路的热损耗较小且温度水平较低，因此在仅仅依赖发动机侧冷却剂循环回路对车内空间进行加热的汽车中，舒适性条件变得很差。如果不采取辅助措施，就无法满足常规的舒适性要求。因此要争取利用例如基于使用所谓高压PTC或低压PTC的电阻加热装置对电动汽车的车内空间进行加热(PTC-正温度系数)。但是利用电阻加热装置进行电加热会影响电动汽车的效率，尤其会影响空调设备的效率。汽车的续行里程将会大幅度减小。

根据现有技术可知，除了可利用这类辅助加热系统之外，还可以利用车内现有的制冷剂系统或制冷设备来加热车内空间。例如可以使得用来加热的制冷设备作为热泵工作。

也可以利用没有二次吸热的短循环回路。在这里，将压缩机的机械驱动功率大部分转变成用来对车内空间进行加热的热量。

不仅蓄电池的电池单元、而且电气动力系统的其它部件(如电动机和电力电子系统)也会在工作过程中发热。尤其应使得蓄电池在放电和充电时以最佳温度工作，这期间应当排出所产生的和释放的热量，因为工作温度升高会导致电池单元的热负荷非常高。由于蓄电池的耐温性有限，因此必须对其进行主动冷却。环境空气、车内空间的空气、制冷剂和冷却剂都是适合用来冷却蓄电池和动力系统的其它电子元器件的介质，同样也要防止这些介质遭受强烈的热负荷，因此要对其进行热调节。例如可使用水或者乙二醇作为冷却剂。不仅需要在汽车的动态行驶过程中、而且也需要在静止工作状态下对蓄电池和电气动力系统的其它部件进行热调节。

可以将蓄电池当成是制冷剂循环回路的热源，对蓄电池进行冷却可以延长其使用寿命，应当适当进行冷却，使得冷却后的蓄电池的温度仅仅在有限的范围之内变化。

但是若要使电动汽车的蓄电池在最佳工作温度下工作，不仅要排出所产生的热量，而且同样也要在环境温度太低时，尤其在起动时，将热量提供给低温的蓄电池。

现有技术条件下已知的电动汽车空调系统一方面可用来调节电气动力系统的部件的温度，另一方面也可将所吸收的热量传递给送入车内空间之中的空气。

DE 19930148A1公开了一种对电动机驱动的汽车的内部空间进行温度控制的系统，其通过所谓高温蓄电池提供能量。制冷剂循环回路包括具有一个外部热交换器和一个内部热交换器的一次回路，其中，将所述内部热交换器布置在朝向车内空间的第一空气质量流路径之中。此外，制冷剂循环回路还具有一个二次回路，包括一个压缩机和一个使得一次回路中的制冷剂循环方向改变的转换装置。因此可以使该系统在车内空间的加热模式或者冷却模式下工作。用来冷却蓄电池的水冷循环回路包括一个布置在第一空气质量流路径之中的液体/空气-热交换器，以及一个布置在制冷剂循环回路的二次回路中的液体/冷却剂-热交换器。在这里，所述制冷剂循环回路分别具有一个热源和一个冷源。如果冷却剂循环回路与水冷循环回路之间存在直接的热连接，则制冷剂循环回路与附加的热交换器还包括另一个热源。

DE 10201741A1公开了一种对汽车进行调温的方法以及一种空调设备和汽车之内的一种热源，通过一个介质循环回路利用共同的介质对其进行冷却和/或者加热。所述介质循环回路在这里具有使得介质膨胀和压缩的构件。利用一种介质实现对热源和汽车空调设备的冷却。除了热源之外，空调设备还具有可根据需要使其作为热源和/或者冷源工作的热交换器。

无论是DE 19930148A1公开的系统，还是DE 10201741A1所述的空调设备，均通过在冷却模式下转换成蒸发器的热交换器实现车内空间的加热功能。如果使用该热交换器随后又进行加热，在某些使用条件和环境条件下会出现非常不良而且有害安全的效应。

尤其当使用制冷剂系统作为制冷系统时，也就是在冷却模式下，布置在汽车通风系统中的蒸发器将会使得待冷却的空气变得干燥。例如在汽车停止并且再次起动之后，如果在加热模式下利用之前作为蒸发器工作的热交换器作为冷凝器，将会通过加热作用将冷凝在蒸发器表面上的水分排出到将要送入车内空间的空气流之中。在过渡期间比较频繁地交替利用制冷剂循环回路作为制冷系统和热泵。