具有制冷系統回路和熱泵回路的機動車輛制冷劑回路技術方案

本發明專利技術涉及一種具有用于機動車輛的空氣調節和加熱的制冷系統回路和熱泵回路的機動車輛制冷劑回路，其中熱泵冷凝器(4)、制冷系統和熱泵蒸發器(3)和冷卻劑回路的冷卻器(10)被配置成作為所述熱泵回路中的額外熱泵蒸發器串行地連接，且其中膨脹構件(17)在制冷劑側上與所述冷卻器(10)相連，并且用于加熱冷卻劑的構件被設置在所述冷卻劑回路中。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種具有用于機動車輛的空氣調節和加熱的制冷系統回路和熱泵回路的機動車輛制冷劑回路。
技術介紹
由于在現代機動車輛中來自驅動引擎的廢熱的量不再充足，所以這些車輛需要用于在相對低的環境溫度下調節車輛車廂的補充熱源。現有技術中已知解決這個問題的各種方法，所述方法涉及用于供熱的系統并且還涉及用于車輛的空氣調節的制冷系統的熱泵回路，所述系統和熱泵回路通常存在于所述車輛中。 例如，從DE10200900A1已知實現與熱泵互連的車輛的空氣調節系統。引擎的冷卻回路經由補充的熱交換器而耦合到制冷系統的熱泵回路，以使來自所述引擎的冷卻回路的廢熱可用于通過熱泵來加熱車輛車廂。因此，廢棄的引擎熱經由整合到所述引擎的冷卻水回路中的補充熱交換器而饋送到熱泵回路的制冷劑回路中。此外，從EP1623857B1已知可在空氣調節模式中和在熱泵模式中選擇性操作的車輛的空氣調節系統。在熱泵模式中，熱交換器作為熱泵蒸發器整合到冷卻水回路中，因此廢棄的引擎熱在所述熱泵模式中被吸收并且可用于加熱車輛車廂。從DE102006026359B4已知也可在制冷系統模式中和在熱泵模式中選擇性操作的車輛的空氣調節系統。在此，通過將制冷系統冷凝器用作熱泵蒸發器而從環境空氣汲取熱，其因在熱泵操作中的過高壓力損失而導致在熱泵蒸發器/制冷系統冷凝器中結冰的風險升高。還不利的是空氣熱泵的輸出隨著環境溫度下降而減小，然而在低溫下適當加熱車輛車廂的熱需求自然而然地增大。不可頻繁地再在小于-10°C的環境溫度下用純粹的空氣熱泵來實現所要的加熱輸出。
技術實現思路
本專利技術處理的問題在于增大空氣熱泵的加熱輸出和在于最大化使用來自環境空氣的可用輸出以及在于最佳化熱泵的總性能數。本專利技術的問題是通過權利要求I的特征來解決。在從屬權利要求中指示進一步進展。具體地說，本專利技術所處理的問題是通過一種具有制冷系統回路和熱泵回路的機動車輛制冷劑回路來解決，其中熱泵冷凝器、制冷系統和熱泵蒸發器和冷卻劑回路的冷卻器被配置成作為所述熱泵回路中的補充熱泵蒸發器串行地連接。膨脹構件與制冷劑側上的冷卻器相連，并且用于加熱冷卻劑的構件被設置在冷卻劑回路中。從廣義上講，術語“冷卻器”表示在一側上結合到冷卻劑回路或熱交換器回路(例如，乙二醇回路或類似物)中且在另一側上結合到制冷劑回路中的熱交換器。冷卻器的主要任務是將熱從冷卻劑回路或熱交換器回路傳輸到制冷劑回路，其中在熱泵模式中，所述制冷劑回路被切換來加熱車輛車廂。根據本專利技術的優選實施方案，冷卻劑回路設計為機動車輛的加熱水回路。因此，力口熱水回路設置為熱泵回路中的補充熱源，所述加熱水回路具備用于加熱所述加熱水回路的構件。根據本專利技術的優選實施方案，用于加熱冷卻劑回路和/或加熱水回路的構件在所述冷卻劑回路中配置為電阻加熱器、電熱塞或PTC加熱元件。根據專利技術人的一個實施方案，與冷卻器相連的膨脹構件在制冷劑的流動方向上被配置在所述冷卻器的上游。作為替代地，與冷卻器相連的膨脹構件優選地在制冷劑的流動方向上被配置在所述冷卻器的下游。 這個配置的優點在于冷卻器中的制冷劑可在不同溫度水平下蒸發。這個溫度水平高于環境溫度水平。因此，冷卻水回路也在較高溫度水平下操作。這減少了冷卻水循環泵的所要泵性能。機動車輛的制冷劑回路經特別優選地構造使得在熱泵操作期間冷卻器與熱泵空氣蒸發器并聯連接，且因此空氣的環境熱和來自冷卻劑回路的熱兩者可用來通過所述熱泵加熱車輛的乘客車廂。在這個實施方案中，與沒有冷卻器的操作相比，蒸發壓力可稍微升高。這最小化在熱泵操作期間在制冷系統冷凝器上結冰的風險并且抽吸密度以及接著制冷劑的質量流和熱泵的性能升高。根據本專利技術的一個有利的結構實施方案，對于制冷劑回路，在制冷系統操作期間制冷劑的分叉點在流動方向上在配置在第一膨脹閥的下游。在現有技術中，第二蒸發器操作為與乘客車廂蒸發器并聯的電池冷卻裝置。在這種情況下，分叉點通常配置在乘客車廂蒸發器的膨脹閥的上游。因此，乘客車廂蒸發器和電池冷卻裝置每個與其自身的膨脹閥相連。然而，在根據現有技術的連接的情況下，在熱泵操作期間會在蒸發器中發生反向流動，在這期間制冷系統冷凝器在比乘客車廂蒸發器更低的溫度水平/壓力水平下操作為熱泵蒸發器。根據現有技術的膨脹閥的配置會造成冷卻器在甚至更低的溫度水平/壓力水平下操作。然而，這并非是有利的。根據本專利技術將單獨的膨脹閥配置在冷卻器的上游的目的是在與制冷系統冷凝器的溫度水平/壓力水平相似的溫度水平/壓力水平下，或在比制冷系統冷凝器的溫度水平/壓力水平稍高的溫度水平/壓力水平下操作所述冷卻器。根據本專利技術的另一實施方案，兩個膨脹閥被有利地配置使得其可在熱泵操作期間串行地流動通過。在熱泵操作期間一直是這種情況，因為一直存在通過熱泵冷凝器與乘客車廂蒸發器之間的膨脹閥并且隨后通過與冷卻器相連的膨脹閥或與熱泵蒸發器相連的膨脹閥的流動，或可并行地流動通過所述兩個膨脹閥。在制冷系統操作期間，在流動通過內部熱交換器的下游的膨脹閥后，在與冷卻器相連的膨脹閥中未發生明顯的節流效應，因為通過乘客車廂蒸發器的部分質量流和通過冷卻器的部分質量流在收集器的上游的收集點處集合在一起。與冷卻器相連的膨脹閥大體上調節在這個操作中通過冷卻器的質量流與通過乘客車廂蒸發器的質量流的比率。本專利技術有利的進一步進展在于制冷劑收集器被設計來將部分質量流集合在一起。本專利技術的設計在于以使用環境空氣的熱的熱泵回路為基礎，將用于使用額外熱的第二源整合到所述熱泵回路中。根據優選實施方案，這個第二源是設計為車輛的冷卻水回路的冷卻劑回路。具體地說，在電動車輛中，驅動引擎的冷卻回路、電子性能組件的冷卻回路、電池的冷卻回路或用于同時冷卻若干這些組件的冷卻回路經由冷卻器而整合到熱泵回路中。根據特別優選實施方案，電阻加熱器、電熱塞或PTC加熱元件附加地整合到這個冷卻水回路中。因此，除電驅動組件的廢熱外，還將電功率引入到冷卻水回路(通常為電驅動系統中的低溫回路)中。熱通過熱泵而達到較高的溫度水平并且用于加熱車輛的乘客車廂。如果在車輛中不存在冷卻水回路，那么構造單獨加熱水回路，其接收用于加熱冷 卻劑或加熱劑的構件。本專利技術的優點在于熱泵的平均加熱輸出可通過熱源的額外整合而增大，其與通過純粹的電直接加熱的加熱相比導致用于加熱電動車輛的減少的電功率消耗。因此，在相同電池容量的情況下車輛行程增大。當用于電動車輛時，通過減小用于加熱的電能輸入并且更好地使用電池容量而增大車輛行程尤為有利。附圖說明參考相關圖示從示例性實施方案的以下描述中得到本專利技術的實施方案的進一步詳情、特征和優點。在所述圖示中圖I顯示包括冷卻器的機動車輛的制冷劑回路，所述冷卻器在其上游具有膨脹閥，圖2顯示包括冷卻器的機動車輛的制冷劑回路，所述冷卻器在其下游具有膨脹閥，圖3顯示具有三向閥的機動車輛的制冷劑回路。具體實施例方式圖I顯示優選實施方案中的機動車輛的制冷劑回路。制冷劑回路I可實現制冷系統模式和熱泵模式。在制冷系統模式中，制冷系統冷凝器2首先以普通方式配置在制冷劑壓縮機5的下游。根據本專利技術的優選但非必要的實施方案，制冷劑經由內部熱交換器9而流動到制冷系統冷凝器2，內熱交換器9也稱作過冷逆流裝置。隨后，所述制冷劑在膨脹閥11中膨脹，所述膨脹閥11優選地是以使得所述制冷劑可雙向地流動通過的方式來構造本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有制冷系統回路和熱泵回路的機動車輛制冷劑回路，其中熱泵冷凝器(4)、制冷系統和熱泵蒸發器(3)和冷卻劑回路的冷卻器(10)被配置成作為所述熱泵回路中的額外熱泵蒸發器串行地連接，其中膨脹構件(17)在制冷劑側上與所述冷卻器(10)相連，并且用于加熱所述冷卻劑的構件被設置在所述冷卻劑回路中。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：M·格拉夫，T·哈斯，
申請(專利權)人：威斯通全球技術公司，
類型：發明
國別省市：