用于机动车辆的空调系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于机动车辆的空调系统，具有：制冷剂回路，其被划分成高压区域和低压区域；设置在高压区域和低压区域中的两个内部热交换器，以用于将热量从高压区域传递到低压区域中；设置在制冷剂回路中能够被制冷剂流过的热交换器，以用于在制冷剂回路与外部空气之间传递热量；设置在高压区域中并且能够被制冷剂流过的冷凝器，以用于将热量从高压区域传递到空调空气；能够被制冷剂流过的蒸发器，其在第一操作模式下将低压区域热耦合到空调空气，并且在第二操作模式下设置在制冷剂回路之外。并且在第二操作模式下设置在制冷剂回路之外。并且在第二操作模式下设置在制冷剂回路之外。

【技术实现步骤摘要】
用于机动车辆的空调系统


[0001]本专利技术涉及一种用于机动车辆的空调系统，该空调系统能够在第一操作模式和第二操作模式下操作并且设计为能够在这两种操作模式之间切换。

技术介绍

[0002]一段时间以来，机动车辆已经配备了具有制冷剂回路的空调系统，制冷剂在该制冷剂回路中循环。制冷剂当在制冷剂回路中循环时经历了从气态到液态再回到气态的相变。在此，机动车辆中的这种空调系统通常用于对车辆内部空间进行空调调节，能够向该车辆内部空间供给借助于空调系统调节的空调空气。一些传统的空调系统使得能够对空调空气进行温度调节，即对其进行冷却或加热以及对其进行干燥或加湿。在汽车领域，空调空气在此通常只能进行干燥。在此，空调系统的效率对于提高具有这种空调系统的机动车辆的效率和降低消耗来说是尤其重要的，因为空调系统的效率直接影响机动车辆的行驶里程。当具有空调系统的机动车辆是电动机动车辆时，这一点尤其重要。尤其是对于通过空调系统加热空调空气的加热情况的加热能量需求必须考虑到机动车辆的总能量需求，因为这种加热能量需求能够对机动车辆的总能量需求产生特别强烈的影响，从而对其行驶里程产生特别强烈的影响。
[0003]为了提高机动车辆空调系统制冷回路的效率，内部热交换器已经使用了一段时间
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然而，通常只用于纯粹的冷却应用，其中没有提供借助于空调系统加热空调空气。这种内部热交换器通常具有高压侧和低压侧，其中，高压侧设置在制冷回路的高压区域中，低压侧设置在制冷回路的低压区域中。在此，内部热交换器用于在热高压区域与冷低压区域之间传递热量。内部热交换器中的热量传递在此主要取决于热高压侧与冷低压侧之间的温差以及通过内部热交换器传导的制冷剂的质量流。内部热交换器在此通常是针对冷却模式以及在这种情况下预期的温差和质量流设计的，因为如已经提到的，通常没有提供在加热模式中使用内部热交换器。
[0004]在加热模式(也能够被称为热泵模式并且在具有内部热交换器的传统空调系统中通常不设置该加热模式)下，与冷却模式(也能够被称为制冷机模式)相比，具有明显更大的温差和更低制冷剂质量流的操作状态是能够预期的。这样做的缺点是，在传统的空调系统中，为冷却模式设计的内部热交换器对于热泵模式来说明显过于强大，相应地，过多的热量将从热侧转移到冷侧，这会对热泵模式下的空调系统的效率和性能产生不利的影响。此外，如果由于与内部热交换器的设计一同出现的过度热量传递导致制冷剂的最高允许温度近在咫尺，则为冷却模式进行的所述内部热交换器设计会限制空调系统的运行范围。在这种背景下，在传统的空调系统中，内部热交换器通常结合成使得在热泵模式下，制冷剂既不会在该内部热交换器的低压侧也不会在该内部热交换器的高压侧或者仅在这两侧中的一侧流过该内部热交换器。在传统空调系统的热泵模式下，内部热交换器因此不能发生热量传递。换言之，传统空调系统中的内部热交换器根本不用于热泵模式，这被证明资源效率较低。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的一个目的是为用于机动车辆的空调系统的阐明新的方法，其尤其考虑到上述问题。
[0006]该目的通过独立权利要求1的主题来解决。优选的表达形式是从属权利要求的主题。
[0007]因此，本专利技术的基本思想在于：为热泵模式设计一种用于机动车辆的空调系统的内部热交换器，该空调系统能够在第一操作模式下和第二操作模式下操作，其中第一操作模式能够是冷却机模式而第二操作模式能够是热泵模式，并且在两种操作模式下(既在热泵模式下也在制冷机模式下)使用内部热交换器以用于空调系统制冷回路的高压区域与低压区域之间的热量传递。
[0008]有利地，借助内部热交换器不仅能够实现制冷机模式(如在传统空调系统中那样)，而且还能够实现热泵模式。因此，与传统空调系统相比，内部热交换器获得了附加的功能内容。
[0009]本专利技术涉及一种用于机动车辆的空调系统，该空调系统能够在第一操作模式和第二操作模式下操作。空调系统设置成能够在这两种操作模式之间切换。第一操作模式能够是制冷机模式或等效的冷却操作模式，第二操作模式能够是热泵模式或等效的加热操作模式。因此，在第一操作模式下能够对可借助于空调系统进行调节的空调空气进行冷却，并且在第二操作模式下能够对空调空气进行加热。优选地，空调空气能够在一种或两种操作模式下进行干燥。在某些情况下，空调空气的加湿也能够在一种或两种操作模式下进行。机动车辆能够具有传统的内燃机驱动装置。机动车辆能够是至少部分电气化的机动车辆。至少部分电气化的机动车辆能够包括用于存储电能的电能存储器和用于驱动机动车辆的电驱动装置，能够借助于电能存储器向该驱动器供应电能。至少部分电气化的机动车辆能够是除电力外不使用其他能量载体、尤其是不使用其他能量载体来操作空调系统的全电机动车辆。
[0010]不言而喻，根据本专利技术的空调系统在热泵模式和制冷机模式中都作为热力学意义上的热泵来操作，其中，在热泵模式与制冷机模式之间切换时，散热器和热源会发生交换。因此，当切换到制冷机模式时，热泵模式的散热器能够转变成制冷机模式的热源。同样地，当切换到制冷机模式时，热泵模式的热源能够转变成制冷机模式的散热器。
[0011]根据本专利技术的空调系统包括制冷剂回路，制冷剂能够在该制冷剂回路中循环，并且该制冷剂回路被划分成高压区域和低压区域。此外，空调系统具有第一内部热交换器，该第一内部热交换器设置在高压区域和低压区域中并且能够被制冷剂流过，在该第一内部热交换器中，高压区域热耦合到低压区域，以用于将热量从高压区域传递到低压区域。空调系统包括第二内部热交换器，该第二内部热交换器在第一操作模式下并入到高压区域和低压区域中，并且将高压区域热耦合到低压区域，以用于将热量从高压区域传递到低压区域中。空调系统还包括外部热交换器，该外部热交换器设置在制冷剂回路中并且能够被制冷剂流过，并且该外部热交换器将制冷剂回路热耦合到外部空气，以用于在制冷剂回路与外部空气之间传递热量。空调系统还包括冷凝器，该冷凝器设置在高压区域中并且能够被制冷剂流过，并且该冷凝器将高压区域热耦合到空调空气，以用于将热量从高压区域传递到空调空气，其中该空调空气能够被供给到待进行空调调节的车辆内部空间。制冷剂能够与操作
状态无关地(即在两种操作模式下)流过第一内部热交换器、外部热交换器和冷凝器。
[0012]根据本专利技术，空调系统还包括能够被制冷剂流过的蒸发器，其中，蒸发器在空调系统的第一操作模式下流体地集成到制冷剂回路的低压区域中，而在第二操作模式下与制冷剂回路分离。因此，在制冷剂系统的第一操作模式下，蒸发器能够设置在低压区域中，并且在第一操作模式下，能够将低压区域热耦合到空调空气，以用于将热量从空调空气传递到低压区域。在此，在第二操作模式下，蒸发器能够设置在制冷剂回路之外。换言之，蒸发器能够在第二操作模式下被停用并且在从第二操作模式切换到第一操作模式时被启用。相反，当空调系统从第一操作模式切换到第二操作模式时，蒸发器能够被停用。在此，在第二操作模式下，第二内部热交换器与制冷剂回路分离。
[0013]根据本专利技术的空调系统的一个优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于机动车辆(50)的空调系统(1)，所述空调系统能够在第一操作模式(M1)和第二操作模式(M2)下操作并且设计成能够在所述两种操作模式(M1、M2)之间切换，
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所述空调系统具有制冷剂回路(2)，制冷剂(K)能够在所述制冷剂回路中循环，并且所述制冷剂回路被划分成高压区域(3)和低压区域(4)，
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所述空调系统具有第一内部热交换器(5)，所述第一内部热交换器设置在所述高压区域(3)和所述低压区域(4)中并且能够被所述制冷剂(K)流过，在所述第一内部热交换器中，所述高压区域(3)热耦合到所述低压区域(4)，以用于将热量从所述高压区域(3)传递到所述低压区域(4)中，
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所述空调系统具有第二内部热交换器(9)，所述第二内部热交换器在所述第一操作模式(M1)下集成到所述高压区域(3)和所述低压区域(4)中，并且将所述高压区域(3)热耦合到所述低压区域(4)，以用于将热量从所述高压区域(3)传递到所述低压区域(4)中，
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所述空调系统具有外部热交换器(6)，所述外部热交换器设置在所述制冷剂回路(2)中并且能够被所述制冷剂(K)流过，并且所述外部热交换器将所述制冷剂回路(2)热耦合到外部空气(A)，以用于在所述制冷剂回路(2)与所述外部空气(A)之间传递热量，
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所述空调系统具有冷凝器(7)，所述冷凝器设置在所述高压区域(3)中并且能够被制冷剂(K)流过，并且所述冷凝器将所述高压区域(3)热耦合到空调空气(L)，以用于将热量从所述高压区域(3)传递到所述空调空气(L)，其中所述空调空气能够被供给到待进行空调调节的车辆内部空间(51)，
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所述空调系统具有蒸发器(8)，所述蒸发器能够被制冷剂(K)流过并且能够选择性地并入到所述制冷剂回路(2)中或能够与所述制冷剂回路分离，其中，所述蒸发器(8)在所述空调系统(1)的第一操作模式(M1)下并入到所述制冷剂回路(2)的低压区域(4)中，而在所述第二操作模式(M2)下与所述制冷剂回路(2)分离，
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其中，在所述第二操作模式(M2)下，所述第二内部热交换器(9)与所述制冷剂回路(2)分离。2.根据权利要求1所述的空调系统(1)，其特征在于，所述空调系统(1)包括可调节的切换装置(35)，所述蒸发器(8)能够借助于所述切换装置连接到所述制冷剂回路(2)中或与所述制冷剂回路分离，以用于在所述第一操作模式(M1)与所述第二操作模式(M2)之间切换。3.根据权利要求1或2所述的空调系统(1)，其特征在于，所述第一内部热交换器(5)设计用于所述第一操作模式(M1)，而所述第二内部热交换器(9)设计用于所述第二操作模式(M2)。4.根据权利要求1至3之一所述的空调系统(1)，其特征在于，所述蒸发器(8)设置在附加的制冷剂管线(34)中，所述附加的制冷剂管线在所述蒸发器(8)上游的支路(32)中从所述制冷剂回路(2)分支并且在所述蒸发器(8)下游再次并入到所述制冷剂回路(2)中。5.根据权利要求3和4所述的空调系统(3)，
其特征在于，
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所述切换装置(34)包括能够在关闭位置与打开位置之间调节的切换阀装置(33)，所述切换阀装置设置在所述支路(32)中或所述附加的制冷剂管线(34)中，使得在关闭状态下没有制冷剂(K)能够流过所述蒸发器(8)；
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在所述空调系统(1)的第二操作模式(M2)下，所述切换阀装置(33)处于所述关闭位置。6.根据前述权利要求之一所述的空调系统(1)，其特征在于，
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所述空调系统(1)具有(第一)膨胀装置(16)，所述(第一)膨胀装置设置在所述制冷剂回路(2)中并且能够被制冷剂(K)流过，并且所述(第一)膨胀装置形成所述高压区域(3)与所述低压区域(4)之间的(第一)过渡部(17)，
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所述空调系统(1)包括能够被制冷剂(K)流过的冷却器(18)，所述冷却器设置在所述第一内部热交换器(5)与所述(第一)膨胀装置(16)之间的低压区域(4)中，
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其中，与制冷剂(K)流体分离地，所述冷却器(18)能够被在单独的冷却剂回路(19)中循环的冷却剂(F)流过，
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其中，所述冷却器(18)将所述低压区域(4)热耦合到冷却剂回路(18)，以用于将热量从所述冷却剂回路(18)传递到所述低压区域(4)中。7.根据前述权利要求之一所述的空调系统(1)，其特征在于，
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所述空调系统(1)具有能够被制冷剂(K)流过的(第二)膨胀装置(20)，所述(第二)膨胀装置在所述第一操作模式(M1)下集成到所述制冷剂回路(2)中，并且形成所述高压区域(3)与所述低压区域(4)之间的(第二)过渡部(21)，
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在所述第二操作模式(M2)下，所述(第二)膨胀装置(20)与所述制冷剂回路(2)分离，使得在所述第二操作模式(M2)下，所述制冷剂(K)不能流过所述(第二)膨胀装置(20)，
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优选地，在所述第一操作模式(M1)下，所述(第二)膨胀装置(20)在所述制冷剂回路(2)中设置在所述第二内部热交换器(9)与所述蒸发器(8)之间。8.根据权利要求7所述的空调系统(1)，在引用权利要求2时，其特征在于，所述(第二)膨胀装置(20)形成所述切换装置(35)、尤其是所述切换装置(35)的切换阀装置(33)。9.根据前述权利要求之一所述的空调系统(1)，其特征在于，所述第一内部热交换器(5)和/或所述第二内部热交换器(9)包括高压路径(10)和低压路径(11)，所述第一内部热交换器(5)和/或所述第二内部热交换器(9)能够借助于所述高压路径和所述低压路径将所述高压区域(3)热耦合或能够热耦合到所述低压区域(4)。10.根据权利要求9所述的空调...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯，
申请(专利权)人：马勒国际有限公司，
类型：发明
国别省市：