專利名稱：具有加熱泵功能的模塊化車輛空調(diào)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有加熱泵功能的車輛空調(diào)單元，用于加熱、冷卻和除濕機(jī)動(dòng)車輛的車輛內(nèi)部的空氣，尤其是電動(dòng)和混合動(dòng)力車的車輛內(nèi)部的空氣。
背景技術(shù)：
為了調(diào)節(jié)輸送至車輛內(nèi)部的空氣，在現(xiàn)有技術(shù)中使用具有用于冷卻的冷卻片和用 于加熱空氣的乙二醇-空氣熱交換器、以及乙二醇-空氣加熱泵和空氣-空氣加熱泵的車輛空調(diào)單元。目前的車輛空調(diào)系統(tǒng)由多種獨(dú)立的部件組成。它們是，例如·冷凝器，通常布置在車輛前部·壓縮機(jī)，其連接至車輛發(fā)動(dòng)機(jī)并由車輛發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)·空調(diào)器，其布置在乘客艙，并將調(diào)節(jié)后的空氣輸送給乘客，以及·制冷劑線路。這些部件通常都分別運(yùn)送給車輛生產(chǎn)商并在那里安裝。由于在制造車間生產(chǎn)線上部件的數(shù)量，需要多個(gè)安裝步驟。此外，在組裝過程中不可避免建立大量的連接，這導(dǎo)致了潛在的泄漏，如果發(fā)生了，就必須以昂貴的成本來糾正。從DE 102007046663A1得知預(yù)裝系統(tǒng)的解決方案。提出了具有Z形布置的鼓風(fēng)機(jī)熱換器布置的空調(diào)系統(tǒng)。此外，在DE 102007046663中描述了一種封閉的、預(yù)填充的制冷劑回路。對(duì)于加熱操作，在現(xiàn)有技術(shù)中，DE 102 53 357 Al和JP7009844描述了具有將空氣-乙二醇熱交換器作為乙二醇-空氣加熱泵的車輛空調(diào)單元，在DE 42 44 137 C2、JP8216667和JP2003291635中具有空氣-空氣加熱泵。用于制冷劑R134a的高效制冷劑回路存在用于冷卻操作?，F(xiàn)有技術(shù)在加熱操作中的缺點(diǎn)包括，在低的外界溫度時(shí)，例如低于-10°C，在高效內(nèi)燃機(jī)、例如是直噴的柴油和奧托循環(huán)(汽柴油混合技術(shù))發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，冷卻水溫度達(dá)不到乘客艙舒適加熱所需的水平。在未來的發(fā)展中，可以預(yù)見到這些問題將會(huì)變得更加糟糕，例如，作為示例，在混合動(dòng)力車中?；谠撛?，必須使用有效的輔助加熱設(shè)計(jì)。此外，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有完全電氣化的趨勢(shì)。由于驅(qū)動(dòng)電池能量的高效轉(zhuǎn)化，所以在這個(gè)發(fā)展中，可用于加熱內(nèi)部的廢熱進(jìn)一步的減少。此外，電池中存儲(chǔ)的能量接下來要比現(xiàn)有技術(shù)的燃料箱中的小很多。因此，在未來的電動(dòng)車輛中，用于調(diào)節(jié)內(nèi)部空氣的動(dòng)力對(duì)于這些范圍里的車輛具有實(shí)質(zhì)上的影響?，F(xiàn)有技術(shù)的乙二醇-空氣加熱泵的另一個(gè)缺點(diǎn)是，所述泵使用內(nèi)燃機(jī)的冷卻水作為加熱源。在該過程中，熱量從冷卻水中去除。由此，內(nèi)燃機(jī)需要在更低的溫度下運(yùn)行更長(zhǎng)的時(shí)間。這對(duì)于廢氣的排放和燃料的消耗具有負(fù)面的影響。由于混合動(dòng)力車輛中內(nèi)燃機(jī)的間歇性操作，所以即使是在長(zhǎng)途旅行中也達(dá)不到足夠的冷卻水的溫度。因此，內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)-停止操作在低溫的外界溫度下會(huì)被中斷。
空氣-空氣加熱泵去除外界空氣的熱量。在一些情況下，這會(huì)導(dǎo)致冷凝器的結(jié)冰，在加熱泵操作時(shí)它用作蒸發(fā)器。如果可以通過加熱泵的智能調(diào)節(jié)避免結(jié)冰，那么加熱泵可用的加熱動(dòng)力因此就減少了。如果氣體冷卻片的結(jié)冰是可以接受的，那么可通過作為空調(diào)單元的制冷劑回路的簡(jiǎn)單操作來主動(dòng)地解凍加熱泵。這減少了加熱泵的平均有效輸出。將它們的輸出物釋放至空氣的加熱泵系統(tǒng)經(jīng)常無法同時(shí)除濕和加熱輸送給車輛的空氣。這帶來的后果是，機(jī)動(dòng)車輛的空調(diào)單元在低溫的外界溫度下無法使用再循環(huán)的空氣、也就是已從車輛內(nèi)部再循環(huán)過的空氣來操作。由于缺失了除濕的功能，所以這將導(dǎo)致因冷凝而在車窗內(nèi)部產(chǎn)生水霧。加熱泵系統(tǒng)以及燃料輔助加熱器將它們的輸出物釋放到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻回路，經(jīng)常缺少動(dòng)力并表現(xiàn)為低效。在DE 102009028522 Al中，描述了一種具有加熱泵功能的緊湊的空調(diào)單元。然而，·通過冷卻回路的主動(dòng)轉(zhuǎn)換來執(zhí)行加熱泵的功能。這給冷卻回路帶來了極大的復(fù)雜性，這相應(yīng)地帶來高的成本和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。在DE 602005004667 T2中，描述了這樣一種安裝，其與吸收盤合作，其中系統(tǒng)循環(huán)地工作，從而相鄰布置的熱交換器單元持續(xù)地從加熱轉(zhuǎn)換到冷卻，反之亦然。這里第二熱交換器反循環(huán)地運(yùn)轉(zhuǎn)，并且因?yàn)檫@樣，對(duì)于加熱或冷卻，可以被循環(huán)地調(diào)節(jié)的風(fēng)門片可以按照需求將空氣導(dǎo)入乘客艙或環(huán)境中。用于冷卻和除濕空氣的再加熱操作、以及由此帶來的再加熱或連續(xù)的操作明顯可不行；循環(huán)空氣的部分使用不被描述。由于循環(huán)移動(dòng)的風(fēng)門片，安裝在技術(shù)上是非常復(fù)雜的。在DE 19824461 Al中，描述了一種基本結(jié)構(gòu)，具有平行布置的熱交換器、平行流動(dòng)的空氣以及排放和混合功能。循環(huán)空氣的部分使用的再加熱功能或可能性是無法辨別的。空氣僅在一個(gè)流動(dòng)方向上無法經(jīng)由第一熱交換器從內(nèi)部導(dǎo)出，同時(shí)外面的空氣逆著第二熱交換器流動(dòng)。在WO 2007042065 Al中，描述了一種用于安裝部件的普通的保持裝置。加熱功能、再循環(huán)空氣的部分使用或氣流的混合是無法辨別的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的問題現(xiàn)在包括提供一種具有加熱功能的空調(diào)系統(tǒng)以及提供用于空調(diào)系統(tǒng)操作的方法，該空調(diào)系統(tǒng)滿足所有的需求，即使是在低容量熱源的環(huán)境中，例如，作為示例，在高效內(nèi)燃機(jī)或由內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)組成的混合驅(qū)動(dòng)的情況下，或者，在沒有熱源的情況下的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，例如，作為示例，在電驅(qū)動(dòng)車輛中。本發(fā)明的問題通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征得到解決。本發(fā)明的變形在從屬權(quán)利要求中被指明。特別的，該問題通過用于加熱和冷卻空氣的模塊化車輛空調(diào)單元得到解決，其中-包括殼體，具有至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)(140、120、121)以及用于設(shè)定氣流路徑的風(fēng)門片，以及-制冷劑回路(100、200)，具有相應(yīng)的連接線路的冷凝器(11)、蒸發(fā)器(12)、壓縮機(jī)(13)以及膨脹裝置(14)，其特征在于，-在所述殼體中，形成流過蒸發(fā)器(12)的蒸發(fā)器氣流路徑和流過冷凝器(11)的冷凝器氣流路徑，其中每條氣流路徑形成為使其可以輸送來自環(huán)境中的新鮮空氣、來自乘客艙的循環(huán)空氣或這兩者的混合物，并且其中-這兩種氣流路徑通過可控的風(fēng)門片以如下的方式彼此連接以使得，車輛內(nèi)部的加熱或冷卻僅通過設(shè)定氣流路徑產(chǎn)生?？照{(diào)單元的殼體優(yōu)選的通過兩個(gè)殼體部分形成，其中氣流路徑可形成在每個(gè)殼體部分中。根據(jù)一個(gè)特別的實(shí)施例，用于蒸發(fā)器氣流路徑和用于冷凝器氣流路徑的殼體部分的設(shè)計(jì)是鏡像對(duì)稱的。本發(fā)明的一種有利的變形是提供額外的第三殼體部分，其中所述第三殼體部分容納空氣不流過的所有冷卻回路部件。引導(dǎo)氣流路徑的兩個(gè)殼體部分優(yōu)選的設(shè)置有共同的鼓風(fēng)機(jī)，用于給兩個(gè)氣流路徑 傳送空氣。這樣，可以省略第二氣流路徑的額外的驅(qū)動(dòng)，給構(gòu)造以及成本帶來了優(yōu)勢(shì)。此外，有利的是，兩條氣流路徑可在再加熱風(fēng)門片下在氣流側(cè)分離或連接。在每條氣流路徑的末端，空氣被分為兩個(gè)部分質(zhì)量流，其中一部分質(zhì)量流的空氣形成為可以被引導(dǎo)至乘客艙，而第二部分的質(zhì)量流空氣形成為可以被引導(dǎo)至環(huán)境。作為空調(diào)單元緊湊設(shè)計(jì)的替換，設(shè)計(jì)了兩個(gè)空氣傳送殼體部分，并且兩個(gè)空氣傳送殼體部分依靠在車輛中存在的安裝空間彼此相互不同布置，其布置方式為空調(diào)單元布置在乘客艙下面、在罩中、在發(fā)動(dòng)機(jī)艙中或打李箱中。在本發(fā)明特別有利的實(shí)施例中，布置了冷卻片，并且冷卻片與制冷劑回路中制冷劑線路相結(jié)合，用于調(diào)節(jié)車輛內(nèi)部的空氣以及用于驅(qū)動(dòng)電池、動(dòng)力電子單元或車輛其它部件的額外冷卻。根據(jù)本發(fā)明的方法，用于操作制冷劑回路的方法，該制冷劑回路具有用于對(duì)機(jī)動(dòng)車輛的車輛內(nèi)部的空氣加熱、冷卻和除濕的加熱泵功能，其特征在于，在冷卻和加熱操作之間的轉(zhuǎn)換和/或再加熱操作的執(zhí)行僅通過調(diào)節(jié)蒸發(fā)器和冷凝器出口處的空氣側(cè)部分質(zhì)量流而產(chǎn)生，其中輸送至內(nèi)部的部分質(zhì)量流被調(diào)節(jié)，從而達(dá)到為乘客艙輸送的空氣所需的溫度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，模塊化空調(diào)單元用于加熱和冷卻調(diào)節(jié)車輛內(nèi)部空氣的空氣。該模塊化空調(diào)單元具有冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)以及膨脹裝置，這些部件通過線路連接至冷卻回路。所有部件一起形成緊湊的、預(yù)裝的系統(tǒng)，具有至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)和兩個(gè)新鮮空氣/再循環(huán)空氣系統(tǒng)。所述系統(tǒng)的所有部件布置在兩個(gè)空氣傳送殼體部分中，其中每個(gè)部分形成有氣流路徑。傳送制冷劑的該系統(tǒng)包括冷卻單元，其根據(jù)需求分配轉(zhuǎn)換制冷劑的閥門，如傳統(tǒng)的執(zhí)行加熱泵功能的冷卻裝置/加熱泵的混合系統(tǒng)所需的一樣。僅利用在空氣側(cè)的氣流的熟練的轉(zhuǎn)換而實(shí)現(xiàn)用于車輛內(nèi)部所需的加熱和冷卻處理，不需要用于冷卻裝置/加熱泵的昂貴的連接回路。與現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)相反，安裝的調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)基于這樣的事實(shí)沒有到加熱泵的冷卻單元的轉(zhuǎn)換，也就是說沒有到加熱泵的冷卻劑傳送部件的轉(zhuǎn)換；相反的，加熱泵功能，其是使用來自空氣的環(huán)境熱或通過制冷劑回路來自車輛的廢熱來加熱車輛內(nèi)部，僅通過空氣側(cè)氣流轉(zhuǎn)換的方式產(chǎn)生加熱泵功能。由此本發(fā)明的核心，并不是將制冷劑回路執(zhí)行為組合的冷卻裝置和加熱泵，相反，僅通過具有相應(yīng)的風(fēng)門片的殼體的方式產(chǎn)生加熱泵的效果。氣流的行程結(jié)果是獲得了冷卻裝置加熱泵的功能。由此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例是用于車輛使用的緊湊的空調(diào)單元。冷卻回路可設(shè)計(jì)用于冷卻劑R134a、R1234yf或R744，并優(yōu)選地設(shè)置有電壓縮機(jī)，而且完全集成在緊湊的空調(diào)單元中。該冷卻回路由此有利地沒有相對(duì)于環(huán)境的動(dòng)態(tài)密封，并因此技術(shù)上是不會(huì)泄露的，而且可以在車輛組裝之前或空調(diào)單元傳送之前填充制冷劑。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施例，由此提出了一種可被預(yù)裝的緊湊的系統(tǒng)，其提供一個(gè)或兩個(gè)鼓風(fēng)機(jī)以及兩個(gè)新鮮的/再循環(huán)的空氣系統(tǒng)。該裝置可布置在乘客艙下面、在罩中、在發(fā)動(dòng)機(jī)艙中或行李箱中。空調(diào)裝置優(yōu)選的具有兩個(gè)或三個(gè)殼體部分，其中兩個(gè)在每個(gè)情況下均設(shè)置有用于引導(dǎo)空氣通過部件的氣流路徑。這兩個(gè)殼體部分每個(gè)都設(shè)置有傳送空氣給各自氣流路徑的鼓風(fēng)機(jī)，或可替換的，兩個(gè)氣流路徑可由共同的鼓風(fēng)機(jī)提供。每個(gè)氣流路徑在這里都可被提供來自環(huán)境的新鮮空氣、來自車輛內(nèi)部的再循環(huán)空氣或這兩者的混合。此外，在每個(gè)氣流路徑的末端，空氣可被分為兩部分質(zhì)量流 。在該操作中，來自每個(gè)氣流路徑的一部分質(zhì)量流被引導(dǎo)至車輛內(nèi)部，并且一部分質(zhì)量流被引導(dǎo)至環(huán)境中。兩個(gè)殼體部分這里可相對(duì)于彼此不同地布置，這取決于車輛種存在的安裝空間。如果根據(jù)一個(gè)有利的實(shí)施例是存在的，第三殼體部分包含了空氣不流過的所有冷卻回路部件。這里在基本設(shè)計(jì)中以這樣方式設(shè)計(jì)冷卻回路，其僅有兩個(gè)熱交換器、一個(gè)冷凝器和一個(gè)蒸發(fā)器。此外，冷卻回路優(yōu)選地具有電壓縮機(jī)和優(yōu)選地電可調(diào)節(jié)膨脹裝置。所述四個(gè)部件通過四條線路彼此連接。另一個(gè)有利的實(shí)施例是冷卻回路的變形，冷卻回路結(jié)合有用于冷卻驅(qū)動(dòng)電池或用于吸收制冷劑回路的熱量的冷卻片。這里，冷卻片必須也設(shè)置有額外的隔離或膨脹閥。本發(fā)明的設(shè)計(jì)具有冷卻和加熱操作之間的轉(zhuǎn)換，或再加熱操作的功能，這通過調(diào)節(jié)蒸發(fā)器和冷凝器出口處的空氣側(cè)部分質(zhì)量流而產(chǎn)生。在該過程中，傳送給內(nèi)部的部分質(zhì)量流以這樣的方式來調(diào)節(jié)，即達(dá)到為乘客艙傳送空氣所需的溫度和流量。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)與現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)節(jié)策略在調(diào)節(jié)策略方面有顯著的偏離，并且對(duì)于乘用車空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)是特別有利的。本發(fā)明各個(gè)方面是·聞效加熱栗系統(tǒng)能夠同時(shí)具有加熱和除濕的功能，·在低溫的外界溫度下快速供應(yīng)熱氣，·減少了加熱車輛內(nèi)部所需的動(dòng)力，這是在再循環(huán)空氣操作過程中加熱成為可能性，或具有高比例的再循環(huán)空氣，·預(yù)填充的、密封的冷卻回路，·冷卻回路最小的復(fù)雜性，這是沒有了轉(zhuǎn)換閥，使膨脹閥數(shù)量最小化，以及使平行流通氣流的制冷劑區(qū)段的使用的最少化或完全消除，·車輛上可替換的布置變得可能，這是在車盤上、行李箱中或防火墻上或發(fā)動(dòng)機(jī)艙中。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明顯著的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)本質(zhì)上是·與具有相同功能的其它輔助加熱系統(tǒng)相比，減少了復(fù)雜性， 幾乎沒有“主動(dòng)”部件壓縮機(jī)和可選的外部可調(diào)節(jié)膨脹閥，并由此帶來低的復(fù)雜性；幾乎沒有的額外的部件有效地控制了成本，·同時(shí)對(duì)車輛內(nèi)部除濕和加熱，·通過可以使用再循環(huán)空氣操作，減少了加熱泵所需的最大加熱動(dòng)力，·如果使用了電壓縮機(jī)，則加熱動(dòng)力能夠獨(dú)立于內(nèi)燃機(jī)獲得，·以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)車輛內(nèi)可替換的氣流，·通過使用“免費(fèi)”的外界熱量減少了燃料消耗，·在電壓縮機(jī)情況下，當(dāng)使用密封系統(tǒng)時(shí)，沒有冷卻劑泄露， 減少了乘客舒適所用的電能或化石能，·完成預(yù)填充安裝的連接傳送可確保裝配以及各個(gè)部件的安裝，·在使用電壓縮機(jī)時(shí)，不需要用于安裝或補(bǔ)償相對(duì)移動(dòng)的管子，·優(yōu)化了車輛制造車間的車輛組裝，以及·由于提供了預(yù)測(cè)試系統(tǒng)，極少有質(zhì)量相關(guān)的問題，并且減少了車輛制造車間的再次加工。


本發(fā)明實(shí)施例的額外的細(xì)節(jié)、特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)可通過下述參考附圖對(duì)實(shí)施例的描述而獲得。圖中圖I示出用于調(diào)節(jié)車輛內(nèi)部的空氣的模塊化車輛空調(diào)單元基本設(shè)計(jì)中的冷卻回路的回路布置，圖2示出具有用于調(diào)節(jié)車輛內(nèi)部的空氣的模塊化車輛空調(diào)單元的電池冷卻的冷卻片的冷卻回路的回路布置，其中冷卻片在這里可額外地作為加熱泵操作的熱源，圖3示出實(shí)現(xiàn)了熱泵功能的模塊化車載空調(diào)機(jī)組的實(shí)施方式的實(shí)施例，所述熱泵功能經(jīng)由調(diào)節(jié)和控制用于調(diào)節(jié)車輛內(nèi)部空氣的空氣側(cè)體積流量來實(shí)現(xiàn)，圖4示出用于調(diào)節(jié)車輛內(nèi)部的空氣的具有帶兩個(gè)鼓風(fēng)機(jī)的加熱泵功能的模塊化車輛空調(diào)單元的實(shí)施方式的實(shí)施例，圖5示出用于調(diào)節(jié)車輛內(nèi)部的空氣的具有帶一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)的加熱泵功能的模塊化車輛空調(diào)單元的實(shí)施方式的實(shí)施例，以及圖6示出用于調(diào)節(jié)車輛內(nèi)部的空氣的具有帶再加熱功能的加熱泵功能的模塊化車輛空調(diào)單元的實(shí)施方式的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖I表示用于車輛空調(diào)單元I的冷卻裝置的制冷劑回路100基本示意圖。這些部件是冷凝器11、蒸發(fā)器12、優(yōu)選為電驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)13以及電可調(diào)節(jié)膨脹裝置14，上述部件通過連接線路15、16、17、18彼此連接。壓縮機(jī)13完全集成在緊湊的模塊化車輛空調(diào)單元I中。冷卻回路相對(duì)于環(huán)境沒有動(dòng)態(tài)密封，并且由此技術(shù)上是不會(huì)泄露的，而且可以在車輛組裝前或在車輛制造車間傳送前填充冷卻劑。蒸發(fā)器12可以吸收熱能，也就是說可以冷卻車輛的供給空氣，并且允許制冷劑蒸汽通過蒸發(fā)器-壓縮機(jī)連接線路15到達(dá)壓縮機(jī)13，其中制冷劑蒸汽被壓縮。壓縮的制冷劑蒸汽通過壓縮機(jī)-冷凝器連接線路16被導(dǎo)入冷凝器11中，在此釋放熱量的同時(shí)冷凝。通過冷凝器-膨脹裝置連接線路17，冷凝物流至膨脹裝置14，從膨脹裝置14通過膨脹裝置-蒸發(fā)器連接線路18在膨脹的狀態(tài)進(jìn)入蒸發(fā)器12。以這樣的方式，所需的溫度水平對(duì)于基本設(shè)計(jì)I的緊湊的模塊化車輛空調(diào)單元是可行的，并且對(duì)于車輛的乘客艙的空氣的冷卻、除濕和加熱的相應(yīng)需求是可行的。在圖2中，示出了車輛空調(diào)單元2的制冷劑回路200的基本示意圖，作為冷卻片21的額外的蒸發(fā)器用于回路的熱量吸收。這些部件是冷凝器11、蒸發(fā)器12、優(yōu)選為電驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)13，電可調(diào)節(jié)膨脹裝置14以及冷卻片21，上述部件通過連接線路16、17、22和23彼此連接。壓縮機(jī)13優(yōu)選地完全集成在緊湊的模塊化車輛空調(diào)單元1，并且冷卻回路相對(duì)于環(huán)境沒有動(dòng)態(tài)密封，由此技術(shù)上是不會(huì)泄露的，而且可以在車輛組裝之前或車輛制造車間傳送之前填充制冷劑。蒸發(fā)器12可以吸收熱量，而且，通過蒸發(fā)器-壓縮機(jī)-冷卻片連接線路22，允許冷卻劑蒸汽達(dá)到壓縮機(jī)13，其中制冷劑蒸汽被壓縮。壓縮的制冷劑蒸汽通過壓縮機(jī)-冷凝器連接線路16被導(dǎo)入冷凝器11，在此釋放熱量而冷凝。通過冷凝器-膨脹裝置連接線路17，冷凝物流至膨脹裝置14，從膨脹裝置14經(jīng)由膨脹裝置-蒸發(fā)器-冷卻片連 接線路23以膨脹的狀態(tài)平行地到達(dá)冷卻片21，到達(dá)蒸發(fā)器12，或者到達(dá)蒸發(fā)器12或到達(dá)冷卻片21。這里，冷卻片21必須設(shè)置有額外的隔離或膨脹閥，這里未示出。以這一方式，具有冷卻片21的緊湊的模塊化車輛空調(diào)單元2可以達(dá)到所需的溫度水平，冷卻片21用于冷卻和加熱車輛的乘客艙的空氣以及用于冷卻例如蓄電池、動(dòng)力電氣或車輛其它部件的相應(yīng)要求。在具有加熱泵功能的空氣側(cè)連接中，優(yōu)選為水冷卻驅(qū)動(dòng)部件的廢熱可以用作熱源。在圖3中，示出根據(jù)本發(fā)明的模塊化空調(diào)單元I的實(shí)施方式的實(shí)施例，模塊化空調(diào)單元I具有加熱泵功能的制冷劑回路100，示出車輛整體結(jié)構(gòu)中模塊化車輛空調(diào)單元I的布置，尤其是在外部空氣和乘客艙10之間的關(guān)系。圖I中闡述的傳統(tǒng)的冷卻回路通過圖3中具有加熱泵功能的冷卻裝置中的空氣側(cè)連接的方式來執(zhí)行。在蒸發(fā)器側(cè)的第一殼體部分99中，外部空氣供給流108由未示出的鼓風(fēng)機(jī)吸入。通過外部空氣供給管106，經(jīng)過用于供應(yīng)空氣流的調(diào)節(jié)風(fēng)門片Iio之后，外部空氣抵達(dá)蒸發(fā)器12，冷卻，在通過供應(yīng)空氣流104中的調(diào)節(jié)風(fēng)門片114和113之后，通過供應(yīng)空氣管102抵達(dá)乘客艙10。以相似的方式，在冷凝器側(cè)的第二殼體部分98中，外部空氣供應(yīng)流107通過未示出的鼓風(fēng)機(jī)吸入。通過外部空氣供應(yīng)管105，在經(jīng)過用于供應(yīng)空氣流的調(diào)節(jié)風(fēng)門片109之后，外部的空氣抵達(dá)冷凝器11，被加熱，并在通過供應(yīng)空氣104中的調(diào)節(jié)風(fēng)門片112和113之后，通過供應(yīng)空氣管102抵達(dá)乘客艙10。乘客艙10的廢氣流103由未示出的鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)從乘客艙引導(dǎo)通過廢氣管101，在基于調(diào)節(jié)風(fēng)門片112、113、114的位置通過它們之后，全部地或部分地到冷凝器11或輸送給蒸發(fā)器12。冷卻和加熱操作之間的轉(zhuǎn)換或加熱操作的執(zhí)行，也就是說用于車輛乘客艙10的空氣冷卻和除濕以及其再加熱，僅通過在冷凝器11和蒸發(fā)器12出口處流動(dòng)的空氣側(cè)部分質(zhì)量流的調(diào)節(jié)而發(fā)生。通過風(fēng)門片112、113、114位置調(diào)節(jié)部分質(zhì)量流，內(nèi)部不需要的部分質(zhì)量流在蒸發(fā)器12后或冷凝器11后通過廢氣管111進(jìn)入環(huán)境中。在圖4中，示出了根據(jù)本發(fā)明的模塊化車輛空調(diào)單元I的另一個(gè)實(shí)施方式的實(shí)施例，模塊化車輛空調(diào)單元I具有帶兩個(gè)鼓風(fēng)機(jī)120和121的加熱泵功能?？煞謩e調(diào)節(jié)的鼓風(fēng)機(jī)120和121相比于其它系統(tǒng)允許更好的動(dòng)力性，因?yàn)槔淇諝鈧?cè)可通過蒸發(fā)器12的方式輸送，并且熱空氣側(cè)通過冷凝器11的方式，氣流以不同的速度流動(dòng)，并由此使快速應(yīng)對(duì)改變的操作條件變得可能。在蒸發(fā)器側(cè)的第一殼體部分99中，殼體的蒸發(fā)器側(cè)的鼓風(fēng)機(jī)120經(jīng)由蒸發(fā)器側(cè)的外側(cè)空氣流125的調(diào)節(jié)風(fēng)門片(如果是打開的)推動(dòng)空氣通過蒸發(fā)器側(cè)的供應(yīng)空氣管122，或者經(jīng)由用于蒸發(fā)器側(cè)的循環(huán)空氣126的調(diào)節(jié)風(fēng)門片(如果是打開的)，并將空氣導(dǎo)入蒸發(fā)器12中，在此空氣被冷卻以構(gòu)成冷空氣流。從蒸發(fā)器12中出來的冷空氣流可按所需的比例分為進(jìn)入環(huán)境的部分空氣質(zhì)量流138以及進(jìn)入乘客艙的部分空氣質(zhì)量流139，或者可完全分配至一條路徑。這通過風(fēng)門片130,133 發(fā)生。部分空氣質(zhì)量流138的冷空氣通過廢氣管冷空氣128抵達(dá)環(huán)境。用于乘客艙的部分空氣質(zhì)量流139的冷空氣通過風(fēng)門片133抵達(dá)混合艙115。用于加熱的和用于制冷的部分空氣質(zhì)量流139的混合艙形成在風(fēng)門片133和132的后面。·與鼓風(fēng)機(jī)120相似，在冷凝器側(cè)的第二殼體部分98中的鼓風(fēng)機(jī)121經(jīng)由蒸發(fā)器側(cè)的外側(cè)空氣流124的調(diào)節(jié)風(fēng)門片(如果是打開的)推動(dòng)空氣通過冷凝器側(cè)的供應(yīng)空氣管123，或者經(jīng)由用于蒸發(fā)器側(cè)的循環(huán)空氣127的調(diào)節(jié)風(fēng)門片(如果是打開的)將空氣導(dǎo)入冷凝器11中，在此空氣被加熱以構(gòu)成熱氣流。從冷凝器11出來的暖氣流可按所需的比例分為進(jìn)入環(huán)境的部分空氣質(zhì)量流138以及進(jìn)入乘客艙的部分空氣質(zhì)量流139，或者可完全分配至一條路徑。這通過風(fēng)門片131和132發(fā)生。部分空氣質(zhì)量流138的熱空氣通過用于熱空氣129的廢氣管進(jìn)入環(huán)境。部分空氣質(zhì)量流139的熱空氣通過用于熱空氣132的調(diào)節(jié)風(fēng)門片抵達(dá)混合艙115。從混合艙115，混合的空氣通過空氣管134引導(dǎo)入乘客艙，經(jīng)由風(fēng)窗除霜器到乘客艙窗的內(nèi)側(cè)，通過管136進(jìn)入腳步空間，并通過空氣管135作為氣流集中在乘客137上。通過未示出的控制部件例如風(fēng)門片根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)各個(gè)管的空氣所需的分配。如果與內(nèi)部需求相比，流通的空氣是過量的(這在一些工況下可能發(fā)生)，則過量的空氣通過廢氣管128和129被引導(dǎo)進(jìn)入環(huán)境。在圖5中，示出了根據(jù)本發(fā)明的模塊化車輛空調(diào)單元I的另一個(gè)實(shí)施方式的實(shí)施例，模塊化車輛空調(diào)單元I具有加熱泵的功能，與附圖4相反，本實(shí)施例具有冷氣側(cè)和熱空氣側(cè)采用共同的鼓風(fēng)機(jī)140的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了模塊化車輛空調(diào)單元I的結(jié)構(gòu)，但是它需要對(duì)操作做出適應(yīng)的調(diào)節(jié)，因?yàn)楣娘L(fēng)機(jī)的兩側(cè)都需要輸送，并且乘客艙10的空氣量和溫度僅通過調(diào)節(jié)風(fēng)門片130、131、132和133的設(shè)定被影響。每條流通路徑的空氣量不得不通過進(jìn)氣風(fēng)門片124、125、126和127被控制。這里，鼓風(fēng)機(jī)140被分為兩個(gè)部分。除了鼓風(fēng)機(jī)140以外，車輛空調(diào)單元的結(jié)構(gòu)和功能與圖4中所示的一樣，所以參考圖4的附圖標(biāo)記描述。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的模塊化車輛空調(diào)單元I的另一個(gè)實(shí)施方式的實(shí)施例，模塊化車輛空調(diào)單元I具有加熱泵的功能，與根據(jù)圖5的實(shí)施例相反，本實(shí)施例具有額外的再加熱功能，該功能通過用于在蒸發(fā)器12和冷凝器11或鼓風(fēng)機(jī)140和冷凝器11之間的氣流的調(diào)節(jié)風(fēng)門片201而實(shí)現(xiàn)。
蒸發(fā)器側(cè)的第一殼體部分99中的鼓風(fēng)機(jī)140經(jīng)由蒸發(fā)器側(cè)的外部空氣流125的調(diào)節(jié)風(fēng)門片(如果是打開的)推動(dòng)空氣流過蒸發(fā)器側(cè)的供應(yīng)空氣管122，或者通過蒸發(fā)器側(cè)的用于再循環(huán)空氣126的調(diào)節(jié)風(fēng)門片(如果是打開的)推動(dòng)空氣將其引導(dǎo)入蒸發(fā)器12，并在此被冷卻。冷空氣流分為進(jìn)入環(huán)境的部分空氣質(zhì)量流138和進(jìn)入混合艙115的部分空氣質(zhì)量流139。如果需要，冷空氣可通過用于冷空氣的廢氣管128向外排放，如果用于冷廢氣的調(diào)節(jié)風(fēng)門片130是打開的。與此平行，冷凝器側(cè)的第二殼體部分98的鼓風(fēng)機(jī)140通過用于冷凝器側(cè)的外側(cè)氣流124的調(diào)節(jié)風(fēng)門片(如果是打開的)推動(dòng)空氣通過冷凝器側(cè)的供應(yīng)空氣管123，或者通過冷凝器側(cè)的再循環(huán)空氣流127的調(diào)節(jié)風(fēng)門片(如果是打開的)，并如果鼓風(fēng)機(jī)140和冷凝 器11之間的氣流的調(diào)節(jié)風(fēng)門片201在流動(dòng)方向是打開的，則將空氣引導(dǎo)到冷凝器11或冷卻片21，其在此被加熱。熱氣流分為進(jìn)入環(huán)境的部分空氣質(zhì)量流138和進(jìn)入乘客艙的部分空氣質(zhì)量流139。該熱空氣通過用于熱空氣132的調(diào)節(jié)風(fēng)門片抵達(dá)混合艙115。與根據(jù)圖4和圖5的設(shè)計(jì)相似，來自混合艙115的混合的空氣通過空氣管134被引導(dǎo)至乘客艙，經(jīng)由車窗除霜器至乘客艙的窗的內(nèi)側(cè)，通過管136進(jìn)入足腳步空間，并通過空氣管135作為氣流集中在乘客137上。各個(gè)管的空氣所需的分配通過未示出的控制部件例如風(fēng)門片根據(jù)需求而實(shí)現(xiàn)，。在再加熱操作中，如圖6中所示，冷氣流被指引到冷凝器11，在蒸發(fā)器12之后，調(diào)節(jié)風(fēng)門片201打開，并且調(diào)節(jié)風(fēng)門片133部分地或全部地關(guān)閉，從而除濕過的冷氣流在冷凝器11中再一次地被加熱，之后其通過混合艙115至少部分地抵達(dá)乘客艙。附圖標(biāo)記列表I 基本設(shè)計(jì)的模塊化車輛空調(diào)單元2 具有冷卻片的模塊化車輛空調(diào)單元10 乘客艙11 冷凝器12 蒸發(fā)器13 電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)14 電可調(diào)膨脹裝置15 蒸發(fā)器-壓縮機(jī)連線線路16 壓縮機(jī)-冷凝器連接線路17 冷凝器-膨脹裝置連接線路18 膨脹裝置-蒸發(fā)器連接線路21 冷卻片22 蒸發(fā)器-壓縮機(jī)和冷卻片連接線路23 膨脹裝置-冷卻片和蒸發(fā)器連接線路98 冷凝器側(cè)的第二殼體部分99 蒸發(fā)器側(cè)的第一殼體部分100 制冷劑回路101 來自乘客艙的廢氣管102 至乘客艙的供應(yīng)空氣管
103來自乘客艙的廢氣管104至乘客艙的供應(yīng)空氣管105至冷凝器的外側(cè)空氣供給管106至蒸發(fā)器的外側(cè)空氣供給管107至冷凝器的外側(cè)空氣供給流108至蒸發(fā)器的外側(cè)空氣供給流109用于至冷凝器的外側(cè)空氣供給流的調(diào)節(jié)風(fēng)門片110用于至蒸發(fā)器的外側(cè)空氣供給流的調(diào)節(jié)風(fēng)門片 111廢氣管112用于來自冷凝器的空氣供給流的調(diào)節(jié)風(fēng)門片113用于至乘客艙的供應(yīng)空氣流的調(diào)節(jié)風(fēng)門片114用于至蒸發(fā)器的空氣供給流的調(diào)節(jié)風(fēng)門片115在風(fēng)門片132和133后面的混合艙120蒸發(fā)側(cè)的鼓風(fēng)機(jī)121冷凝器側(cè)的鼓風(fēng)機(jī)122蒸發(fā)側(cè)的供應(yīng)空氣管123冷凝器側(cè)的供應(yīng)空氣管124用于冷凝器側(cè)的外側(cè)空氣流的調(diào)節(jié)風(fēng)門片125用于蒸發(fā)器側(cè)的外側(cè)空氣流的調(diào)節(jié)風(fēng)門片126用于蒸發(fā)器側(cè)的再循環(huán)氣流的風(fēng)門片127用于冷凝器側(cè)的再循環(huán)氣流的風(fēng)門片128用于冷空氣的廢氣管129用于熱空氣的廢氣管130用于冷廢氣的調(diào)節(jié)風(fēng)門片131用于熱廢氣的調(diào)節(jié)風(fēng)門片132用于至乘客艙的熱空氣的調(diào)節(jié)風(fēng)門片133用于至乘客艙的冷空氣的調(diào)節(jié)風(fēng)門片134用于車窗除霜器的管135集中到乘客的管136用于腳部空間加熱的氣管137集中到乘客的氣流138進(jìn)入環(huán)境的部分空氣質(zhì)量流139進(jìn)入乘客艙的部分空氣質(zhì)量流140共用的鼓風(fēng)機(jī)200放大設(shè)計(jì)的制冷劑回路201用于蒸發(fā)器側(cè)和冷凝器側(cè)之間的氣流的調(diào)節(jié)風(fēng)門片
權(quán)利要求
1.一種用于加熱和冷卻空氣的模塊化車輛空調(diào)單元(1)，包括 -殼體，具有至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)(140、120、121)和用于設(shè)定氣流路徑的風(fēng)門片，以及 -制冷劑回路(100、200)，帶有具有相應(yīng)的連接線路的冷凝器(11)、蒸發(fā)器(12)、壓縮機(jī)(13)和膨脹裝置(14)，其特征在于， -在殼體中，形成有通過蒸發(fā)器(12)的蒸發(fā)器氣流路徑和通過冷凝器(11)的冷凝器氣流路徑，其中每條氣流路徑形成為使其可以輸送來自環(huán)境中的新鮮空氣、來自乘客艙中的再循環(huán)空氣或上述兩者的混合物，并且其中 -兩條氣流路徑通過可控的風(fēng)門片以如下方式彼此連接以使得 車輛內(nèi)部的加熱或冷卻僅通過氣流路徑的設(shè)定而產(chǎn)生。
2.如權(quán)利要求I所述的模塊化車輛空調(diào)單元(I)，其特征在于，所述殼體通過兩個(gè)殼體部分(98、99)形成，其中每個(gè)殼體部分中都能夠形成氣流路徑。
3.如權(quán)利要求I或2所述的模塊化車輛空調(diào)單元，其特征在于，額外地設(shè)置第三殼體部分，其中在每種情況下，用于引導(dǎo)通過部件的空氣的氣流路徑由兩個(gè)殼體部分(98、99)形成,并且所述第三殼體部分容納空氣不流過的所有冷卻回路部件。
4.如權(quán)利要求1-3中之一所述的模塊化車輛空調(diào)單元(I)，其特征在于，兩個(gè)殼體部分(98)和(99)設(shè)置共用的鼓風(fēng)機(jī)(140)，用于為兩條氣流路徑傳送空氣。
5.如權(quán)利要求1-4中之一所述的模塊化車輛空調(diào)單元(I)，其特征在于，設(shè)置再加熱風(fēng)門片(201)，再加熱風(fēng)門片(201)通過在空氣側(cè)分離或連接兩個(gè)殼體部分(98)和(99)。
6.如權(quán)利要求1-5中之一所述的模塊化車輛空調(diào)單元(I)，其特征在于，空氣在每條氣流路徑的末端分為兩部分質(zhì)量流，其中一部分空氣質(zhì)量流(139)設(shè)計(jì)為使得其能夠被引導(dǎo)入乘客艙(10)，第二部分空氣質(zhì)量流(138)設(shè)計(jì)為使得其能夠被引導(dǎo)入環(huán)境中。
7.如權(quán)利要求1-6之一所述模塊化車輛空調(diào)單元(I)，其特征在于，兩個(gè)傳送空氣的殼體部分(98)和(99)根據(jù)在車輛中存在的安裝空間彼此不同地設(shè)計(jì)并布置，以使得能夠?qū)崿F(xiàn)在乘客艙(10)的下面、罩中、發(fā)動(dòng)機(jī)艙中或行李箱中的布置。
8.如權(quán)利要求1-7中之一所述的模塊化車輛空調(diào)單元(1)，其特征在于，為了調(diào)節(jié)車輛內(nèi)部的空氣，以及為了對(duì)驅(qū)動(dòng)蓄電池、動(dòng)力電子單元或車輛其它部件的額外冷卻，冷卻片(21)被布置并通過制冷劑回路(200)的線路(22、16、17和23)被并入。
9.如權(quán)利要求1-8中之一所述的模塊化車輛空調(diào)單元，其特征在于，所述冷卻回路(100)包括電動(dòng)壓縮機(jī)(13)和電可調(diào)膨脹裝置(14)，并且被完全集成在殼體中。
10.一種用于操作制冷劑回路(100、200)的方法，該制冷劑回路(100、200)具有用于對(duì)機(jī)動(dòng)車輛的車輛內(nèi)部(10)的空氣加熱、冷卻和除濕的加熱泵功能，其特征在于，在冷卻和加熱操作之間的轉(zhuǎn)換和/或再加熱操作的執(zhí)行僅通過調(diào)節(jié)在蒸發(fā)器和冷凝器的出口處流動(dòng)的空氣側(cè)部分質(zhì)量流而產(chǎn)生，其中輸送至內(nèi)部的部分質(zhì)量流被調(diào)節(jié)，從而達(dá)到用于為乘客艙輸送的空氣所需的溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有加熱泵功能的模塊化車輛空調(diào)單元，特別是一種用于加熱和冷卻空氣的模塊化車輛空調(diào)單元(1)，包括殼體，具有至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)(140、120、121)和用于設(shè)定氣流路徑的風(fēng)門片，以及制冷劑回路(100、200)，具有相應(yīng)的連接線路的冷凝器(11)、蒸發(fā)器(12)、壓縮機(jī)(13)和膨脹裝置(14)，其特征在于，在殼體中，形成有通過蒸發(fā)器(12)的蒸發(fā)器氣流路徑和通過冷凝器(11)的冷凝器氣流路徑，其中每條氣流路徑形成為使其可以與來自環(huán)境中的新鮮空氣、來自乘客艙中的再循環(huán)空氣或上述兩者的混合物，并且其中兩條氣流路徑通過可控的風(fēng)門片以如下方式彼此連接以使得車輛內(nèi)部的加熱或冷卻僅通過氣流路徑的設(shè)定而產(chǎn)生。
文檔編號(hào)B60H1/00GK102950992SQ20121037546
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者G·里希特, M·格拉夫, S·維朔勒克 申請(qǐng)人:威斯通全球技術(shù)公司