CN112292276A - 用于运行车辆的具有制冷介质回路的制冷设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行用于车辆的制冷介质回路(10)的方法，制冷设备具有‑制冷机支路(1.0)，制冷机支路具有制冷机(1)、第一膨胀机构(AE1)和在第一压力温度传感器(pT1)，‑至少一个车内蒸发器支路(2.0)，车内蒸发器支路具有车内蒸发器(2)和第二膨胀机构(AE2)并且与制冷机支路(1.0)并联，‑制冷介质压缩机(3)，以及冷凝器或气体冷却器(4)，其中，‑在单制冷机模式中，在制冷介质的冷凝曲线附近调整在制冷机(1)的制冷介质出口处的制冷介质回路(10)的运行点，‑借助于制冷机(1)的第一压力温度传感器(pT1)检测制冷介质的低压和相关的温度，并且‑当检测到在制冷介质压缩机(3)上的扭矩过载或者温度与在制冷机(1)的制冷介质出口处的制冷介质的冷凝曲线有预设的偏差时，通过控制制冷介质压缩机(3)将低压限制在与环境条件和所需的制冷机(1)的制冷功率相关的最大低压值上，或者在减小在制冷机(1)的制冷功率的情况下降低低压。

Description

用于运行车辆的具有制冷介质回路的制冷设备的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行用于车辆的制冷介质回路的方法，该制冷介质回路具有至少两个蒸发器，即，至少一个车内蒸发器和构造成制冷机的蒸发器。

背景技术

车内蒸发器可实施成车辆内部空间的前部蒸发器和/或后部蒸发器并且用于调节进入车辆内部空间中的输入空气流。

除了用于调节和调温通常实现成高压电池的蓄能器的车内或前部蒸发器之外，电动车需要独立的冷却介质回路。这种冷却介质回路借助于热交换器与制冷介质回路相耦联，其中，这种热交换器自身同样构造成用于冷却空气流的蒸发器或用于对冷却介质进行冷却的所谓的制冷机，这例如从专利文献DE 10 2017 108 809 A1、DE 10 2016 108 468A1或DE102009015658 A1中已知。

专利文献DE 10 2016 1 17 075 A1描述了一种系统，在其中，借助于冷却介质回路冷却混合动力车或电动车的高压电池，冷却介质回路具有与制冷介质回路热耦联的制冷介质-冷却介质-热交换器。为了降低以制冷介质为基础的蒸发器的必要性，在使用冷却介质-空气-热交换器的情况下也将来自冷却介质回路中的冷却介质用于冷却车辆客舱的后部空间。附加地，也借助于暴露在车辆的环境空气中的用于高压电池的被动冷却器提供被动的冷却模式。

以相似的方式，专利文献DE 10 2014 001 022 A1也描述了一种用于高压电池的冷却介质回路，高压电池通过热交换器与制冷介质回路热耦联。冷却介质回路具有冷却器，冷却器借助于车辆的环境空气加载。可借助于旁路管路绕开该冷却器。

从专利文献DE 10 2009 021 530 A1中已知一种用于高压电池的冷却介质回路，在冷却介质回路中不仅布置空气-冷却介质-热交换器而且布置与制冷介质回路热耦联的制冷机。冷却介质回路构造成，或者仅仅通过空气-冷却介质-热交换器或者仅仅通过制冷机或者通过这两个组件引导冷却介质。

最终，还应参考专利文献DE 10 2011 118 162 B4，从其中已知一种具有多个蒸发器的、具有热泵功能的制冷介质回路。对于该制冷介质回路，除了车内蒸发器之外，也设置第一和第二制冷机，其中，分别在蒸发器之前在上游连接膨胀机构。附加地，在车内蒸发器之后在下游连接另一膨胀机构，由此，车内蒸发器可在中间压力水平上运行。最终，设置成用于制冷运行的用于实现空气热泵的冷凝器用作具有从属的膨胀机构的热泵蒸发器。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于运行车辆的具有制冷介质回路的制冷设备的方法，该制冷介质回路具有至少两个蒸发器，即，至少一个车内蒸发器以及构造成制冷机的蒸发器，利用蒸发器在单-制冷机模式中，即在仅仅制冷机运行时，保证功能可靠的并且由此无故障的制冷介质回路运行。

该目的通过具有权利要求1所述的特征的方法实现。

一种用于运行车辆的制冷设备的制冷介质回路的方法，制冷介质回路具有：

-制冷机支路，制冷机支路具有制冷机、第一膨胀机构和在下游连接在制冷机之后的压力温度传感器，并且与冷却介质回路热耦联，

-至少一个车内蒸发器支路，车内蒸发器支路具有车内蒸发器和第二膨胀机构并且与制冷机支路并联连接，

-制冷介质压缩机，以及

-冷凝器或气体冷却器，

-在单制冷机模式中，将制冷机的制冷介质出口处的制冷介质回路的运行点调整到制冷介质的冷凝曲线附近，

-借助于制冷机的压力温度传感器检测制冷介质的低压和相应的温度，以及

-当检测到在制冷介质压缩机上的扭矩过载或者温度与在制冷机的制冷介质出口处的制冷介质的冷凝曲线有预设的偏差时，通过控制制冷介质压缩机将低压限制在与环境条件和所需的制冷机制冷功率相关的最大低压值上，或者在减小在制冷机的制冷功率的情况下降低低压。

为了避免在单制冷机模式中高的低压时并且由此在制冷介质的高的蒸发温度时面临的缺点，通过在检测到制冷介质压缩机上的扭矩过载时或者温度与在制冷机的制冷介质出口处的制冷介质的冷凝曲线有预设的偏差时，或者将低压限制在最大允许的低压值上，或者在至少保持制冷功率不变然而损失系统效率的同时在制冷机上降低低压，仅仅使与在制冷机的制冷介质出口处的制冷介质在冷凝曲线附近工作相关的制冷介质回路的有效运行稍微恶化(这尤其是对于具有布置在高压侧的制冷介质储存器的系统来说很重要)。

随着制冷介质的低压增大，就此而言，这也与到制冷机中的冷却介质进入温度增加相关，制冷介质的密度也增大并且由此导致在制冷介质回路的低压区段中更高的制冷介质需求，也就是说制冷介质填充不足的风险增大，这最终可导致制冷介质填充不足。由此，在单制冷机模式中，在制冷机的制冷介质出口处的制冷介质不再在冷凝曲线附近工作，制冷介质越来越多地过热。理想地，在需求的制冷功率下提高低压，仅仅直至第一次检测到在制冷介质的过热的值中的增大并且从该时刻开始，在趋势上反而稍微降低低压。应考虑的是，从通过制冷介质压缩机调整低压和通过第一膨胀机构在冷凝曲线附近调整的共同作用中，调整期望的制冷功率。

随着低压的降低，也降低蒸发温度。在此，借助于制冷介质压缩机的调节将低压降低到如下值，即，在该值时再次在冷凝曲线附近再次调整用于有效的系统运行的设备运行点。现在，由于存在提供比最终在系统方面所需的更多的制冷功率的选项空间，可设想制冷设备的(高频的)开关运行或双点调节运行。此外，在较长的时间段上制冷循环停留在低频的双点调节运行的方式中之前，系统可更长时间利用过量制冷功率工作。

第三选项是在由于通过第一膨胀机构减小制冷介质质量流而过热增加时，调整制冷介质回路的典型的最大低压，例如在R1234yf系统中4.5bar。

根据环境条件和制冷机的当前制冷功率确定最大低压值。环境条件例如为环境温度，也就是说在制冷介质回路起动时作为蒸发温度应当被调整到低于环境温度的值，以便随着运行的持续再次在考虑在第一压力温度传感器上的值的情况下使其向效率最优的运行点移动。制冷机的当前制冷功率确定最大低压值，使得随着在制冷机的冷却介质侧的制冷功率需求降低在趋势上呈现出低压水平的进一步提高的值。

在电驱动的制冷介质压缩机中，通过以下方式进行检测在制冷介质压缩机上的扭矩过载，使得在扭矩过载时这种制冷介质压缩机产生故障信号，故障信号被输送给制冷介质回路的控制单元，例如空调控制器。在机械地、例如通过内燃机驱动的制冷介质压缩机中，通过以下方式检测扭矩过载，即，磁性离合器的力锁合连接打滑。

根据本发明的一个有利的改进方案，紧接着低压的降低，借助于第一膨胀机构与制冷介质压缩机共同的调节，将在制冷机的制冷功率再次调节到目标制冷功率上。由此，再次由制冷机产生这样的制冷功率，即，在低压降低之前已经由制冷机产生了该制冷功率，然而处于与在低压降低之前调整的运行点相比具有更低效率的运行点中。在系统方面，提高在低压侧和高压侧之间的压力差以及由此压力比例。

另一有利的设计方案规定，

-制冷介质回路构造成具有低压制冷介质收集器，利用制冷介质收集器可调整规定的制冷介质蒸气含量，以及

-为了在制冷介质的双相范围中调节到制冷介质的冷凝曲线上或在冷凝曲线附近，借助于低压制冷介质收集器将制冷介质调节到0K的过热度上。

在此，使用低压侧的蓄能器的如下特性，即，该蓄能器在单制冷机模式中调整恒定的蒸气含量由此调整规定的制冷介质质量，因此在制冷机的制冷介质出口处出现值为零的过热，也就是说以在制冷介质的双相范围中处于制冷介质的冷凝曲线上或者在冷凝曲线左侧的方式，调整制冷介质的状态。对于制冷设备的亚临界运行，通过第一、属于制冷机的膨胀机构，根据为压力和温度获取的值，进行在冷凝器或气体冷却器的出口处的制冷介质的降低温度调节，或者对于制冷设备的超临界运行，根据在气体冷却器的出口处测得的制冷介质温度，进行到最优的高压上的调节，制冷介质温度又用作用于调整运行点以实现最优的系统效率所用的理论高压的输入参数。

如果在单制冷机模式中出现低压的增大并且在此检测到不利的效果中的一个(在制冷介质压缩机上的扭矩过载或者在制冷机的制冷介质出口处的制冷介质的过热增加)，通过对制冷介质压缩机的相应的控制，或者将低压限制在最大低压值上，或者使低压降低到低于最大低压值的值上。紧接着，通过在制冷介质压缩机方面行程或转速的增大以及在膨胀机构方面就此而言进一步的节流的相应的共同作用，再次将制冷机的制冷功率调节到在低压降低之前实现的值。此时应考虑的是，可出现如下情况，即，在其中，制冷介质回路作为系统能够与降低温度调节或最优的高压调节无关地工作。在此，出现具有相对于在低压降低之前实现的运行点更低的效率的运行点。

由此，在确定的冷却介质入流温度下并且同时通过借助于第一膨胀机构调整的降低温度或调整的最优的高压，可通过低压的增大降低制冷机功率，直至实现在可能的临界的运行极限(过热，扭矩)中的运行点。从该时刻开始，不再能实现进一步的功率减小，系统达到极限。

一种备选的且有利的设计方案规定，

-制冷介质回路构造成具有高压制冷介质收集器，并且

-为了调节到制冷介质的冷凝曲线上或其冷凝曲线附近，借助于第一膨胀机构将制冷介质调节到具有在3K至5K的值的过热度上。

在这种具有高压侧的制冷介质收集器的制冷介质回路中，通过以下方式将制冷机的制冷介质出口处的制冷介质的运行点调整到制冷介质的冷凝曲线或在其冷凝曲线附近，即，借助于第一、也就是说属于制冷机的膨胀机构调节具有在3K至5K之间的值的过热度。在此，通过制冷介质压缩机调整低压情况/低压水平。如果由制冷机带来的制冷功率尤其是在冷却介质入流温度保持不变时降低，同时低压增大，确切的说不显著地超过用于调节车内温度的制冷设备运行的标准运行压力值，直至或者检测到制冷介质压缩机的扭矩过载，或者由于制冷介质的密度增大以及与此相关的缺少制冷介质填充量而过热度增大，即，不再可调节到在3K至5K之间的值上，并且因此通过相应地控制制冷介质压缩机，或者将低压限制到最大低压值上，或者在提高制冷机的制冷功率的情况下在假设冷却介质入流温度保持恒定的情况下降低低压。紧接着，通过在制冷介质压缩机方面行程或转速的增大以及在膨胀机构方面就此而言进一步的节流的相应的共同作用，再次将制冷机的制冷功率提高到在低压降低之前实现的值上。此时应考虑的是，可出现如下情况，即，在其中，系统能够与最优的过热度调整无关地工作或者必要时根据需要提供更多的制冷功率。在此，出现具有相对于在低压降低之前实现的运行点更低的效率的运行点。

根据本发明的另一优选的设计方案，在制冷机和蒸发器运行时，在车内蒸发器之后在下游连接第三膨胀结构，其中

-在中压水平上运行车内蒸发器，以及

-根据需求的冷却功率，通过调节制冷介质压缩机及其第一膨胀机构使制冷机在低压水平上运行。

在这种多蒸发器运行时，车内蒸发器用于制冷过程的引导参数，并且预设低压的水平以及由此要求的蒸发温度。如果制冷介质回路具有低压制冷介质收集器，即低压侧的蓄能器，则这种蓄能器调节在产生最高的冷却功率以及由此提供最大制冷介质质量流的蒸发器的出口处的制冷介质的蒸气含量。在此，在制冷介质回路的稳态的状态中，不仅在具有最大冷却功率的蒸发器的出口处而且在蓄能器的制冷介质出口处出现通过低压侧的蓄能器主动地调整的蒸气含量。

在这种双运行中，在车内蒸发器之后连接可电气地或机械地调节的第三膨胀机构，第三膨胀机构确保，在车内蒸发器支路中不低于导致结冰的低压压力。通过该第三膨胀机构，在车内蒸发器支路中调整中压水平，而在制冷机中根据所需的制冷机的冷却功率借助于压缩机调整任意低压水平。通过第一、与制冷机相关联的膨胀机构调整过热度，其中，在相应的低压下可根据过热度改变制冷机的制冷功率。在此，通过借助于膨胀机构将过热度调节到在3K至5K之间的值上，当使在制冷机的制冷介质出口处的制冷介质在冷凝曲线附近工作时，实现制冷机的最大制冷功率。实际上，当在制冷机上的制冷介质的离开状态接近地位于冷凝曲线下方然而由于压力和温度的耦合该点和冷凝曲线都不能精确调整并且因此系统运行再次定向于所述低的过热值上时，才实现用于确定的低压的最大制冷功率。

按照根据本发明的多蒸发器运行的一种有利的改进方案，在制冷机的低压相比车内蒸发器的低压更低时，为了提高制冷机的冷却功率，

-将在制冷机的制冷介质出口处的制冷介质状态调整在制冷介质的冷凝曲线附近，以及

-借助于第三膨胀机构使车内蒸发器在中压水平上运行。

优选地，在本发明的该设计方案中，为了减小制冷机的冷却功率，通过调节制冷介质压缩机，提高制冷机的低压直至蒸发器的低压。由此，可给出与在没有第三膨胀机构的情况下相同的运行情况。

根据本发明的另一优选的设计方案，当在制冷机的制冷介质出口处的制冷介质的状态被调整到制冷介质的冷凝曲线附近时，在制冷机低压相应于车内蒸发器的低压时，在制冷机上产生最大冷却功率。因此，在制冷机的制冷介质出口处的制冷介质的最小过热时实现制冷机的最大功率，趋势上甚至还向制冷介质的双相范围的方向移动，然而在系统方面不能获取并且由此不能稳定地调整这些点。

优选地，在本发明的该设计方案中，在制冷机低压相应于车内蒸发器的低压时，通过借助于第一膨胀机构在车内蒸发器中的压力恒定下提高制冷介质的过热，降低制冷机的冷却功率。

如果使用具有高压侧的制冷介质收集器的系统，对于至少两个蒸发器(车内蒸发器，制冷机)的并联运行，分别在相应的蒸发器之后连接压力温度传感器，以便以这种方式彼此分离地获取并且主动地影响相应的制冷介质状态。如果应排除相应的蒸发器并联运行，则可省去两个压力温度传感器中的一个，并且在下游在两个蒸发器支路的连接点的区域中设置剩下的压力温度传感器。

在具有低压侧的制冷介质收集器的系统中，除了用于检测泄漏的在制冷介质收集器之后的压力温度传感器之外，分别在至少两个蒸发器(车内蒸发器，制冷机)之后设置另一压力温度传感器，然而将至少相应于蒸发器的数量的多个压力温度传感器减去一个计数单位，使得在双蒸发器系统中使用至少另一压力温度传感器。如果在此也排除至少两个蒸发器并联运行，则优选地仅仅使用在低压侧的制冷介质收集器下游的压力温度传感器。因此，总是仅仅一个蒸发器(制冷机或车内蒸发器)激活工作。

附图说明

从以下对优选的实施方式的描述中并且根据附图得到本发明的其它优点、特征和细节。其中：

图1示出了用于在使用布置在低压侧的制冷介质收集器的情况下进行根据本发明的方法的实施例的制冷介质回路的线路布置方案，

图2示出了用于在使用布置在高压侧的制冷介质收集器的情况下进行根据本发明的方法的实施例的作为根据图1的线路布置方案的备选的线路布置方案，以及

图3示出了用于进行根据本发明的方法的实施例的另一作为根据图1的线路布置方案的备选的配备有第三膨胀机构的线路布置方案。

具体实施方式

为简单起见，图1至图3分别示出了车辆的制冷设备的设置成用于仅仅AC运行(冷却运行)的制冷介质回路10。省去了在热泵运行方面的功能扩展，因为通过简单的线路方案已经完全可说明用于描述方法的基本想法。制冷介质回路10构造成相同的基础结构，并且分别在制冷介质收集器作为低压或者高压制冷介质收集器的布置方案中彼此区分。

根据图1至3的制冷介质回路10由以下组件组成：

-制冷介质压缩机3，

-外部冷凝器4或气体冷却器4，气体冷却器与制冷介质压缩机3的高压输出部流连接，

-制冷机支路1.0，其具有设置成用于冷却车辆的电组件(例如高压电池，电的驱动组件等)的制冷机1、连接在制冷机1之前的并且构造成电膨胀阀的第一膨胀机构AE1、和连接在制冷机1之后的第一压力温度传感器pT1，其中，制冷机1与用于冷却电组件的冷却介质回路1.1热耦联，

-车内蒸发器支路2.0，其具有车内蒸发器2和连接在车内蒸发器之前的并且实施成具有阻断功能的第二膨胀机构AE2，其中，车内蒸发器支路2.0与制冷机支路1.0并联，

-制冷介质收集器6.1或6.2，其根据图1和3作为具有连接在之后的第二压力温度传感器pT2的低压制冷介质收集器6.1在下游连接在制冷机支路1.0和车内蒸发器支路2.0之后，并且根据图2作为高压制冷介质收集器6.2在下游连接在外部的冷凝器4或气体冷却器4之后，

-内部的热交换器5，其高压侧将冷凝器4或气体冷却器4与制冷机支路1.0和车内蒸发器支路2.0流连接，而其低压侧的区段根据图1和3在低压制冷介质收集器6.1和制冷介质压缩机3之间接入制冷介质回路10中，并且根据图2在制冷机支路1.0和制冷介质压缩机3之间接入，

-连接在冷凝器4或气体冷却器4之后的第三压力温度传感器pT3，

-连接在制冷介质压缩机3之后的第四压力温度传感器pT4，

-根据图2和3在下游连接在车内蒸发器2之后的第五压力温度传感器pT5，以及

-根据图2根据运行策略可选地在下游连接在制冷机支路1.0和车内蒸发器2.0的并联线路之后的第六压力温度传感器pT6。

如果高压制冷介质收集器6.2集成到冷凝器4或气体冷却器4中，则第三压力温度传感器pT3设置在冷凝器4或气体冷却器4下游。然而，由于这种设备通常为仅仅设置成用于亚临界的设备运行的系统，可省去第三压力温度传感器pT3。

最终，为根据图1至图3的制冷介质回路10设置空调控制器作为控制单元(在图中未示出)，为空调控制器输送待处理的输入信号，例如压力温度传感器的实际值，以从中产生用于控制制冷介质回路10的单个组件的控制信号或理论值作为输出信号。

根据图1和图2，车内蒸发器支路2.0具有止回阀7。在这一位置上，根据图3的车内蒸发器支路2.0构造成具有第三膨胀机构AE3。

首先，根据图1至图3描述制冷介质回路10的单制冷机运行，在其中，仅仅运行制冷机1以仅仅用于冷却组件(例如高压电池)并且为此借助于第二膨胀机构AE2阻断车内蒸发器支路2.0。

在根据图1和图3的制冷介质回路10的这种单制冷机运行中，被压缩到高压的制冷介质从制冷介质压缩机3开入流入外部的冷凝器4或气体冷却器4中，紧接着流入内部的热交换器5的高压区段中，并且随后借助于第一膨胀机构AE1膨胀到制冷机支路1.0中。制冷介质通过低压制冷介质收集器6.1从制冷机支路1.0中流出并且通过内部的热交换器5的低压区段流回制冷介质压缩机3。在此，由冷却介质回路1.1传递到制冷介质上的热借助于冷凝器4或气体冷却器4传递到车辆的环境空气中。

制冷介质回路10的低压制冷介质收集器6.1的任务是，将进入的制冷介质的气态的和液态的相彼此分离，并且根据在系统侧所需的制冷介质量，以体积缓冲器的方式储存液态的制冷介质或者使液态的制冷介质回路。从低压制冷介质收集器6.1中被吸入到内部的热交换器5的连接在之后的到达制冷介质压缩机3的低压侧的区段中的制冷介质，应具有尽可能高的且规定的蒸气含量。结合实际的值在80-95％之间波动。该值意味着制冷介质过湿以及由此在制冷介质压缩机3上浸油的风险。此外，该值可损害向制冷介质压缩机3的油回送。

此外，应借助于低压制冷介质收集器6.1将由制冷介质压缩机3引入制冷介质回路10中的并且尤其储存在低压制冷介质收集器6.1中的润滑油再次输送回制冷介质压缩机3。为了该目的，例如在低压制冷介质收集器6.1中集成U形的(离开)管，离开管在最低点上具有油孔(也称为窥视孔)。U形管的敞开的端部伸入低压制冷介质收集器6.1的在液态的制冷介质之上的蒸气腔中，另一(进入)管在上游引导到吸入管路中，吸入管路引导到制冷机1处。在U形管中的流动速度足够时，通过吸气作用将油或油制冷介质液体混合物从低压制冷介质收集器6.1的下部区域中吸出。根据内孔的大小，在低压制冷介质收集器6.1的输出部上出现例如90％的蒸气含量。如果油孔过小，蒸气含量增大，残留的油更多，并且油聚集在低压制冷介质收集器6.1的下部区域中，而在油孔过大时，蒸气含量降低并且抛出的液体份额增加。

在制冷介质回路10的调试时或者在从蒸发器的双运行(即制冷机1和车内蒸发器2)负载变换到单制冷机运行时，这种低压制冷介质收集器6.1将在制冷机1的制冷介质出口处的蒸气含量调节到恒定的值。在此，在制冷介质回路10的稳态的状态中，不仅在制冷机1的出口处而且在低压制冷介质收集器6.1的制冷介质出口处出现通过低压制冷介质收集器6.1调整的蒸气含量。由此，由于所解释的低压制冷介质收集器6.1的特性，在恒定的蒸气含量(例如90％)的曲线上、在冷凝曲线附近实现在制冷机1的制冷介质出口处的制冷介质状态。这同时意味着，在正常的系统运行时，过热的值为零。因此，借助于第一膨胀机构AE1，根据亚临界的或过临界的系统运行，或者借助于第三压力温度传感器pT3进行降低温度调节或者调节到最优的高压上。

如此进行降低温度调节，使得通过第三压力温度传感器pT3获取在冷凝器4或气体冷却器4的出口处的压力和温度，并且从这些值中获得降低温度的量值。如果实际值高于理论值，则第一膨胀机构AE1打开直至达到理论值。如果实际值小于理论值，则关闭第一膨胀机构AE1，直至出现理论值。

调节到最优的高压上意味着，通过第三压力温度传感器pT3获取在冷凝器4或气体冷却器4的出口处的压力和温度，并且从这些值中获得理论高压的量值。如果实际值高于理论值，则第一膨胀机构AE1打开直至达到理论值。如果实际值小于理论值，则关闭第一膨胀机构AE1，直至出现理论值。

如果在根据图1的制冷介质回路10中借助于第二压力温度传感器pT2实现填充不足识别功能，则在单制冷机模式中不需要第一压力温度传感器pT1，因为如以上阐述的那样，在低压制冷介质收集器6.1的输出部上并且在制冷机1的制冷介质出口处几乎存在相同的压力温度比例。此外，如果总是严格地将制冷机1的运行与另一蒸发器、即车内蒸发器2的运行分离，则对于根据图1的制冷介质回路10来说，通常可省去第一压力温度传感器pT1。如果设置至少两个蒸发器，即制冷机1和车内蒸发器2的并联运行，一定需要使用该第一压力温度传感器pT1。在所使用的蒸发器下游所需的压力温度传感器的最小数量相应于蒸发器的数量减去数值1。

与借助于制冷机1和车内蒸发器2的多蒸发运行相比，在单制冷机模式中，尤其是也根据冷却介质到制冷机1中的入流温度(Vorlauftemperatur)，在进行降低温度调节或调节到最优的高压时，在制冷介质回路10中出现明显更高的低压。特别是在制冷机1的冷却介质回路1.1的冷却水中的入流温度高时，实现在低压中高的值，该值随着入流温度的降低并且随着冷却期望的增加(水入流相对于回流的温度差)降低。尤其是在制冷机1上冷却介质的入流温度升高时，在制冷介质回路10中的低压增大。

随着制冷介质的低压增大，制冷介质的密度也增大并且由此导致在制冷介质回路10的低压区段中更高的制冷介质需求，也就是说出现制冷介质填充不足。由此，当低压制冷介质收集器6.1是空的，即不再能提供制冷介质并且其储备被用光时，在单制冷机模式中，在制冷机1的制冷介质出口处的制冷介质不再在制冷介质的双相范围中以及由此在冷凝曲线附近工作。低压制冷介质收集器6.1清空导致在制冷机1的制冷介质出口处的以及由此也在低压制冷介质收集器6.1的出口处制冷介质的过热增加。

随着制冷介质的密度以及由此质量流增大，也可能出现在制冷介质压缩机3上的扭矩过载。

一旦借助于第一压力温度传感器pT1(或者必要时借助于第二压力温度传感器pT2)检测到制冷介质压缩机3的这种扭矩过载和/或在制冷机1的制冷介质出口处的制冷介质的过热增加，通过调整制冷介质压缩机3的转速以及由此冷却功率，通过在实施成电压缩机的制冷介质压缩机3上的调节干预实现低压的降低。根据环境条件和在制冷机1上的负载情况进行低压的降低，也就是说，减小在系统中的低压，直至不再检测到过热或扭矩问题。因此，通过向上限制最大允许的低压，限制低压以任何方式增大的自由度。

当制冷介质压缩机3实施成电的制冷介质压缩机时，通过自诊断检测制冷介质压缩机3的扭矩过载。为此，由这种电的制冷介质压缩机提供相应的诊断信号，由控制单元、例如空调控制器评估该诊断信号。

可能与过热增加相结合地出现的另一不利的特性在于使到制冷介质压缩机3的油回送恶化，因为现在油更多地储存在低压制冷介质收集器6.1中并且由于缺少液态的制冷介质相(油与该液态的制冷介质相混合)，不再提供向制冷介质压缩机3的介质输送。

备选地，通过控制制冷介质压缩机3将低压限制在最大低压值上，从而防止在制冷机1的制冷介质输出部上的低压进一步增大。根据环境条件和制冷机1的冷却功率，确定最大低压值，也就是说，在制冷介质回路10起动时，应调整蒸发温度低于环境温度的值，或者开始时定位于环境温度并且随着运行的持续再次在考虑在第一压力温度传感器pT1上的值的情况下使其向效率最优的运行点移动。

随着低压的降低，也降低了制冷机1中的制冷介质的蒸发温度。为了再次建立在降低低压之前产生的制冷机1的制冷功率，通过由增大第一膨胀机构AE1的行程或转速以及移动也就是说通常由进一步的节流对新的边界条件做出响应，通过制冷介质压缩机3和外部的膨胀机构AE1的共同作用再次调整制冷功率。此时应考虑的是，可出现如下情况，即，在其中，系统能够并且必须与降低温度调节或最优的高压调节无关地工作，因为否则的话不能避免制冷功率过量。因此，一直借助于降低温度调节或者到最优的高压上的调节实现在降低低压之前进行的制冷介质回路10的有效调节，直至尤其是由于变化的然而特别是降低的在制冷机1上的冷却介质入流温度出现新的低压情况，并且由此实现返回有效的系统运行，也就是说，制冷介质压缩机3确保冷却介质冷却的程度(Hub)或量值，第一膨胀机构AE1调整降低温度或最优的高压。

在根据图2的制冷介质回路10的单制冷机运行中，被压缩到高压上的制冷介质从制冷介质压缩机3开入流入外部的冷凝器4中或者气体冷却器4中，紧接着流入高压制冷介质收集器6.2中并且随后流入内部的热交换器5的高压区段中，以随后借助于第一膨胀机构AE1膨胀到制冷机支路1.0中。制冷介质通过内部的热交换器5的低压区段从制冷机支路1.0中流回制冷介质压缩机3。在此，由冷却介质回路1.1传递到制冷介质上的热与在压缩机侧被引入的能量一起借助于冷凝器4或气体冷却器4传递到车辆的环境空气中。

冷凝器4也可实施成具有集成的高压制冷介质收集器6.2，通常在高压制冷介质收集器6.2下游还跟随者由几个平管组成的集成到环境热交换器中的降低温度区段，在降低温度区段的输出部上在下游耦联着内部的热交换器5的高压侧的区段。

通过借助于第一膨胀机构AE1将过热调节到在3K至5K之间的值上时，在单制冷机模式中，在根据图2的制冷介质回路10中，在制冷机1的制冷介质输出部上的过热同样几乎在制冷介质的冷凝曲线附近工作，其中，借助于第一压力温度传感器pT1检测过热度。在对于制冷机1的最大制冷功率要求时，实施成电的膨胀阀的第一膨胀机构AE1被调节到最小的、然而还能更靠地检测的过热值上。

与借助于制冷机1和车内蒸发器2的多蒸发运行相比，在单制冷机模式中，在这种调节时，在制冷介质回路10中出现明显更高的低压。尤其是在制冷机1的出口处冷却介质的入流温度升高时，在制冷介质回路10中的低压增大。

随着制冷介质的低压增大，制冷介质的密度也增大并且由此导致在制冷介质回路的低压区段中更高的制冷介质需求，也就是说出现制冷介质填充不足。由此，在单制冷机模式中，在制冷机1的制冷介质出口处的制冷介质不再在冷凝曲线附近工作，因为由于制冷介质填充不足，在制冷机1的制冷介质出口处出现制冷介质的过热增加。

随着制冷介质的密度增大，也可能出现在制冷介质压缩机3上的扭矩过载。

一旦借助于第一压力温度传感器pT1检测到制冷介质压缩机3的这种扭矩过载和/或在制冷机1的制冷介质出口处的制冷介质的过热增加，通过降低制冷介质压缩机3的转速以及由此冷却功率，通过在实施成电压缩机的制冷介质压缩机3上的调节干预实现低压的降低。根据环境条件和在制冷机1上的负载情况进行低压的降低，也就是说，减小在系统中的低压，直至不再检测到过热现象和/或扭矩过载。通过向上限制最大允许的低压，限制低压以任何方式增大的自由度。

在车内蒸发器2的出口处，压力温度传感器pT5负责监控在车内蒸发器2的出口处的制冷介质的过热调节。

当制冷介质压缩机3实施成电的制冷介质压缩机时，通过自诊断检测制冷介质压缩机3的扭矩过载。为此，由这种电的制冷介质压缩机提供相应的诊断信号，由控制单元、例如空调控制器评估该诊断信号。

备选地，通过控制制冷介质压缩机3将低压限制在最大低压值上，从而防止在制冷机1的制冷介质输出部上的低压进一步增大。根据环境条件和制冷机1的冷却功率，确定最大低压值，也就是说，在制冷介质回路10起动时，应调整蒸发温度低于环境温度的值，或者开始时定位于环境温度并且随着运行的持续再次在考虑在第一压力温度传感器pT1上的值的情况下使其向效率最优的运行点移动。

随着低压的降低，也降低在制冷机1中的制冷介质的蒸发温度。为了再次建立在降低低压之前产生的制冷机1的制冷功率，通过由增大第一膨胀机构AE1的行程或转速以及移动也就是说通常由进一步的节流对新的边界条件做出响应，通过制冷介质压缩机3和外部的膨胀机构AE1的共同作用再次调整制冷功率。此时应考虑的是，可出现如下情况，即，在其中，系统能够并且必须与降低温度调节或最优的高压调节无关地工作，因为否则的话不能避免制冷功率过量。因此，一直借助于降低温度调节或者到最优的高压上的调节实现在降低低压之前进行的制冷介质回路10的有效调节，直至尤其是由于变化的然而特别是降低的在制冷机1上的冷却介质入流温度出现新的低压情况，并且由此实现返回有效的系统运行，也就是说，制冷介质压缩机3确保冷却介质冷却的程度或量值，第一膨胀机构AE1调整降低温度或最优的高压。

应补充的是，对于制冷机1和车内蒸发器2，也就是说两个热交换器始终分离运行的情况，从不同时运行两者，省去了两个压力温度传感器pT1和pT5并且可通过在制冷机支路1.0和车内蒸发器支路2.0的节点下游的压力温度传感器pT6替代。

根据本发明的用于在检测到在制冷介质压缩机3上的扭矩过载和/或在制冷机1的制冷介质出口处的制冷介质的过热增加时降低低压的方法的另一优点，不仅在于避免在扭矩过载时切断制冷介质压缩机3，而且在于保证油输送以及制冷介质压缩机3的充分润滑，并且由此也在于提高制冷介质压缩机3的构件使用寿命。

最终，通过根据本发明的方法，也避免制冷介质回路10以潜在的制冷介质填充不足的方式在临界的填充量的范围中运行。

在图1和图2中连接在车内蒸发器2之后的止回阀在单制冷机模式中防止了制冷介质移动到车内蒸发器2中。在根据图3的制冷介质回路10中，第三膨胀机构AE2承担该功能。接下来，根据图1至图3描述多蒸发器运行，即，制冷介质回路10的制冷机1和车内蒸发器2的并联运行。

在这种多蒸发器运行时，车内蒸发器2用于制冷过程的引导参数，并且预设低压的水平以及由此要求的蒸发温度。在根据图1的制冷介质回路10中，这意味着，借助于低压制冷介质收集器6.1调整在低压制冷介质收集器6.1的输出部上的并且由此也在车内蒸发器2的制冷介质出口处的确定的恒定的蒸气含量。借助于第一膨胀机构AE1，始终调整与功率需求相关的用于在制冷机1的制冷介质输出部上的最大功率的过热或者最小过热以调整确定的穿流制冷机1的制冷介质质量流，以由此获得冷却介质回路1.1的水温度的规定的降低。

即便在具有高压制冷介质收集器6.2的制冷介质回路10中，也通过制冷机1的第一膨胀机构AE1调节水温度的规定的降低，通过穿流制冷机1的制冷介质质量流调整水温度。

备选地，也可利用第三膨胀机构AE3运行根据图1的制冷介质回路10，例如图3示出这种情况。第三膨胀机构AE3属于车内蒸发器分支2.0并且在下游连接在车内蒸发器2之后。在车内蒸发器支路2.0之内的制冷介质状态可通过设置在车内蒸发器2下游的压力温度传感器pT5检测，备选地也可为此使用在空气离开侧连接在车内蒸发器2之后的空气温度感应器T_Luft。

实施成可电地或机械地调节的膨胀阀的第三膨胀机构AE3确保，在车内蒸发器支路2.0中不低于导致结冰的低压。

由此，在车内蒸发器支路2.0中可调整平均压力水平，而在制冷机1上，根据要求的制冷机1的冷却功率借助于制冷介质压缩机3在蒸发器支路2.0中调整低于低压水平的任意低压水平。为此，借助于第一膨胀机构AE1调整在制冷机1的制冷介质出口处的过热，由此，在相应存在的低压时可根据在制冷机1的制冷介质出口处的过热度改变在制冷机1的制冷功率。在此，当在制冷机1的制冷介质出口处在制冷介质的冷凝曲线附近调整制冷介质时，实现制冷机1的最大制冷功率。

在制冷机1的低压相比车内蒸发器2的低压更低时，为了提高制冷机1的冷却功率，使在制冷机1的制冷介质出口处的制冷介质在其冷凝曲线附近也就是说以低的过热工作，并且借助于第三膨胀机构AE3使车内蒸发器2在中压水平上运行。为了降低制冷机1的冷却功率，通过调节制冷介质压缩机3，使制冷机1的低压提高至车内蒸发器2的低压。附加地，通过继续节流第一膨胀机构AE1，可减小在制冷机1的制冷功率。

当使在制冷机1的制冷介质出口处的制冷介质在其冷凝曲线附近即以最小过热工作时，在制冷机1的低压相应于车内蒸发器2的低压时在制冷机1上产生最大冷却功率。通过在车内蒸发器2中的压力恒定时借助于第一膨胀机构AE1提高制冷介质的过热，降低制冷机1的冷却功率。

在根据图1至图3的制冷介质回路10中，可使用至少另一车内蒸发器，例如作为后部蒸发器，后部蒸发器借助于独立的、可电地或机械地调节的膨胀阀保持在中压水平上。然而尤其有利的是，所述另一膨胀机构已经在上游连结到车内蒸发器2的第二膨胀机构AE2上。

在根据图1至图3的制冷介质回路10中，代替在单制冷机模式中构造成电的膨胀阀的第一膨胀机构AE1，第一膨胀机构也实施成可切断的热膨胀机构或可切断的具有规定的打开横截面的节流管。因此，必须借助于膨胀机构的按节拍运行实现制冷机1的冷却介质回路1.1的冷却介质温度的准确调整，以调整在制冷机上的冷却介质压出温度的理论值/额定值。

结合高压制冷介质收集器6.2应注意的是，在集成到冷凝器4中的子冷却区间在下游被穿流之前，收集瓶也可集成到冷凝器4中。在这种结构形式中不能用于作为空气热泵的实现方案的情况中，可省去第三压力温度传感器pT3，因为借助于其中集成了高压制冷介质收集器6.2和子冷却区间的冷凝器4已经自动地调整了制冷介质的温度降低。

此外，所描述的方法也可实现在具有热泵功能的制冷介质回路10中。

最终，所描述的方法可用于所有已知的制冷介质，例如R744、R134a、R1234yf等，其中，特别地对应于R744系统仅仅考虑低压制冷介质收集器6.1。

附图标记清单

1 制冷介质回路10的制冷机

1.0 制冷机支路

1.1 制冷机1的冷却介质回路

2 车内蒸发器

2.0 车内蒸发器支路

3 制冷介质压缩机

4 冷凝器或气体冷却器

5 内部的热交换器

6.1 低压制冷介质收集器

6.2 高压制冷介质收集器

7 止回阀

10 制冷介质回路

AE1 第一膨胀机构

AE2 第二膨胀机构

AE3 第三膨胀机构

pT1 压力温度传感器

pT2 压力温度传感器

pT3 压力温度传感器

pT4压力温度传感器

pT5 压力温度传感器

pT6 压力温度传感器

T_Luft 空气温度感应器

Claims (10)

1.一种用于运行车辆的制冷设备的制冷介质回路(10)的方法，所述制冷介质回路具有

-制冷机支路(1.0)，所述制冷机支路具有制冷机(1)、第一膨胀机构(AE1)和在下游连接在制冷机(1)之后的第一压力温度传感器(pT1)，并且与冷却介质回路(1.1)热耦联，

-至少一个车内蒸发器支路(2.0)，该车内蒸发器支路具有车内蒸发器(2)和第二膨胀机构(AE2)并且与制冷机支路(1.0)并联连接，

-制冷介质压缩机(3)，以及

-冷凝器或气体冷却器(4)，其中，

-在单制冷机模式中，在制冷介质的冷凝曲线附近调节制冷介质回路(10)在制冷机(1)的制冷介质出口处的运行点，

-借助于制冷机(1)的第一压力温度传感器(pT1)检测制冷介质的低压和相关的温度，以及

-当检测到制冷介质压缩机(3)上的扭矩过载或者温度与制冷机(1)的制冷介质出口处的制冷介质的冷凝曲线有预设的偏差时，通过控制制冷介质压缩机(3)将低压限制到与环境条件和所需的制冷机(1)的制冷功率相关的最大低压值上，或者在减小制冷机(1)的制冷功率的情况下降低所述低压。

2.根据权利要求1所述的方法，在其中，紧接着低压的降低，借助于第一膨胀机构(AE1)与制冷介质压缩机(3)共同的调节，将制冷机(1)的制冷功率再次调节到目标制冷功率上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

-所述制冷介质回路(10)构造成具有低压制冷介质收集器(6.1)，利用该低压制冷介质收集器能调节规定的制冷介质蒸气含量，

-为了在制冷介质的双相范围中调节到制冷介质的冷凝曲线上或在冷凝曲线附近，借助于低压制冷介质收集器(6.1)将制冷介质调节到0K的过热度上。

4.根据权利要求1所述的方法，在其中，

-制冷介质回路(10)构造成具有高压制冷介质收集器(6.2)，以及

-为了调节到制冷介质的冷凝曲线上或其冷凝曲线附近，借助于第一膨胀机构(AE1)将制冷介质调节到具有在3K至5K的值的过热度上。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在制冷机和蒸发器运行时，在车内蒸发器(2)之后在下游连接第三膨胀结构(AE3)，其中

-在中压水平上运行车内蒸发器(2)，以及

-根据所要求的冷却功率，通过调节制冷介质压缩机(3)及第一膨胀机构(AE1)使制冷机(1)在低压水平上运行。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在制冷机(1)的低压相比车内蒸发器(2)的低压更低时，为了提高制冷机(1)的冷却功率，

-将在制冷机(1)的制冷介质出口处的制冷介质状态调整到制冷介质的冷凝曲线附近，以及

-借助于第三膨胀机构(AE3)使车内蒸发器(2)在中压水平上运行。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，为了减小制冷机(1)的冷却功率，通过调节制冷介质压缩机(3)，提高制冷机(1)的低压直至车内蒸发器(2)的低压。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，当在制冷机(1)的制冷介质出口处的制冷介质的状态被调整到制冷介质的冷凝曲线附近时，在制冷机(1)的低压相应于车内蒸发器(2)的低压时，在制冷机(1)处产生最大冷却功率。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其中，在制冷机(1)的低压相应于车内蒸发器(2)的低压时，通过借助于第一膨胀机构(AE1)在车内蒸发器(2)中的压力恒定的情况下提高制冷介质的过热来降低制冷机(1)的冷却功率。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的方法，其中，当仅仅车内蒸发器(2)或制冷机(1)运行时，

-在具有低压制冷介质收集器(6.1)的制冷介质回路(10)中，仅仅在制冷机支路(1.0)的下游、车内蒸发器支路(2.0)的下游，以及在低压制冷介质收集器(6.1)的下游布置一压力温度传感器(pT2)，以及

-在具有高压制冷介质收集器(6.2)的制冷介质回路(10)中，仅仅在制冷机支路(1.0)的下游和车内蒸发器支路(2.0)下游布置一压力温度传感器(pT26)。

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