CN102848876A - 车辆车厢和驱动系的热力调节装置 - Google Patents

车辆车厢和驱动系的热力调节装置 Download PDF

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Abstract

一种车辆车厢和驱动系的热力调节装置，包括空调回路，该空调回路具有冷却流体回路和载热流体回路，该冷却流体回路(1)至少包括压缩机(3)、内部热交换器(11)、外部热交换器(28)和蒸发器(14)，该载热流体回路(2)至少包括第一组件交换器(51)和/或第二组件交换器(52)、第三组件交换器(67)和散热器(69)，流体/流体热交换器(34)被安装在冷却流体回路和载热流体回路中，其中载热流体回路包括通过互连装置(49)相互连接的第一回路(47)和第二回路(48)，第一回路包括流体/流体热交换器(34)和第一组件交换器和/或第二组件交换器，第二回路包括第一组件交换器和/或第三组件交换器和散热器。

Description

车辆车厢和驱动系的热力调节装置
技术领域
本发明的技术领域涉及电动车辆，特别是电力驱动车辆。尤其是，本发明涉及一种热力调节装置以确保这样的车辆的车厢或驱动系的热力调节。
背景技术
目前，汽车制造厂家开发新能源车辆以补充或替代热机车辆。特别是，有些车辆的推进是由电力驱动的。这样的方案是有意义的选择。然而需要安装连接至电力驱动系的不同的组件，比如存储能量的电池、确保车辆推进的电机以及给电机提供电信号的逆变器。
这些组件(特别是电池)的寿命和性能受周围环境温度影响。因此在车辆运行期间，即当电池放电时，需要使这些组件保持预定的温度。由于充电期间组件会被加热，因此，在充电期间还应该保证这些组件被冷却。
同时，需要保证车辆车厢中乘客的舒适。为此，需要修改车辆车厢的空气热力学参数。然而，车厢的调节不应当太多影响车辆的最大行驶里程。
为此，提出利用电动压缩机提供的传统的空调回路。其中，冷却流体的循环可以加热或冷却被送入车辆车厢内的空气流。然而，这样传统的空调回路不能保证驱动系组件的热力调节。
还提出利用能与多个次级回路进行热交换的传统空调回路，载热流体在这些次级回路中循环。所述次级回路保证驱动系组件的冷却，尤其是电池和电机的冷却。然而，该方案特别复杂，特别是涉及到那些保证所述次级回路之间互连的机构的控制，尤其是在各种工作模式之间切换时。
发明内容
因此，本发明的目的主要是通过提出一种空调回路来解决上述的缺点。该空调回路包括冷却流体回路和载热流体回路，使用简单，能确保车辆车厢和驱动系组件在各种情况下的热力调节，例如夏天很热的时候，冬天很冷的时候，以及在潮湿的时候或电池充电期间。
因此，本发明的目的在于提出一种具有空调回路的热力调节装置，该空调回路包括冷却流体回路和载热流体回路。所述冷却流体回路至少包括压缩机、内部热交换器、外部热交换器及蒸发器。此外，载热流体回路至少包括第一组件交换器和/或第二组件交换器、第三组件交换器和散热器(69)。此外，在冷却流体回路和载热流体回路中设置有流体/流体交换器。
特定地，载热流体回路包括通过互连装置彼此相连的第一回路和第二回路，所述第一回路包括流体/流体交换器和第一组件交换器和/或第二组件交换器并且第二回路包括第三组件交换器和散热器。
根据附加的特征，所述第一回路包括载热流体的第一循环泵。同样地，所述第二回路包括载热流体的第二循环泵。有利地，两个泵是不同的。
根据另一特征，所述第二回路包括散热器的迂回管道(conduite decontournement)，称为第三迂回管道，它使得载热流体的循环不必经过散热器。
有利地，与蒸发器并联地设置流体/流体热交换器。这样，冷却流体能够在流体/流体热交换器中和/或蒸发器中循环。
此外，冷却流体回路包括蒸发器和流体/流体热交换器的连接点(point deraccordement)，称为第五连接点。这样，在流体/流体热交换器中和/或在蒸发器中循环的冷却流体汇合以便在冷却流体回路中继续循环。
根据本发明的一个实施例，内部热交换器的迂回管道，也称为第一迂回管道，被预设在冷却流体回路中，使得冷却流体的循环不必穿过内部热交换器。补充地或替换地，外部热交换器的迂回管道，也称为第二迂回管道，被预设于冷却流体回路中，使得冷却流体的循环不必穿过外部热交换器。
有利地，内部空气流被引导通过箱体，以便空气流在被分配到车辆车厢之前通过该箱体。所述箱体中设置有蒸发器和内部热交换器。
本发明还涉及冷却流体回路的不同运行模式或配置模式。
尤其是，第一种配置例如是冷却流体在冷却流体回路中循环，相继通过压缩机、迂回通道、外部热交换器和/或迂回通道、蒸发器和/或流体/流体热交换器及压缩机。
可替换地，冷却流体在冷却流体回路中循环，相继通过压缩机、内部热交换器、外部热交换器和/或迂回通道、蒸发器和/或流体/流体热交换器以及压缩机。
另一种配置例如是冷却流体在冷却流体回路中循环，相继通过压缩机、内部热交换器和/或迂回通道、外部热交换器和/或迂回通道及压缩机。
同样地，本发明还涉及载热流体回路的不同运行模式或配置模式。
尤其是，第一种实施例例如是载热流体在载热流体回路中循环，相继通过第一组件交换器、互连装置、流体/流体热交换器、第二组件交换器及第一组件交换器。
可替换地，载热流体在载热流体回路中循环，相继通过第二组件交换器、互连装置、流体/流体热交换器及第二组件交换器。
根据另一实施例，载热流体在载热流体回路中循环，相继通过第一组件交换器、互连装置、第三组件交换器、散热器和/或迂回管道、互连装置、流体/流体热交换器、第二组件交换器和第一组件交换器。
此外，载热流体在载热流体回路中循环，相继通过互连装置、第一组件交换器、第三组件交换器、散热器和/或迂回管道、互连装置、流体/流体热交换器、第二组件交换器及互连装置。
优选地，流体/流体热交换器安插在外部热交换器和/或迂回通道与压缩机之间。
根据本发明，内部空气流是来自车辆车厢内的再循环空气流和/或车厢外部的新鲜空气流。
根据本发明，冷却流体回路和载热流体回路可以根据不同的运行模式组合配置。
冷却流体回路和载热流体回路的各种配置尤其可以保证：
-制冷模式，可以冷却内部空气流；
-加热模式，可以加热内部空气流；
-除湿模式，可以干燥内部空气流，
所有模式都保证涉及电力驱动系的至少一个组件的热力调节，这些组件例如是存储电能的蓄电池、确保车辆驱动的电机以及为电机提供信号的逆变器。
本发明特别适用于电池充电模式时作用，在该模式下，冷却流体借助流体/流体交换器冷却载热流体。
本发明的第一个优点在于：无论在车辆运行哪个阶段：停止、充电、城市运行还是郊区运行，都可以使驱动系的灵敏机构在使用中都保持最优的状况。
另一个优点在于：可以通过在各个运行阶段保持最佳温度来限制驱动系组件的老化，特别是电池的老化。这些阶段包括快速充电阶段，例如一个小时左右。
另一个优点在于：在外部温度范围变化很大时，例如在-10℃和+35℃之间，可以保证车厢内有舒适的温度。
附图说明
本发明其它的优点和特征将结合附图和非限定性的实施例进行下述说明。其可以帮助完全理解本发明和实施例的描述并有助于在上述基础上加以限定：
图1是根据本发明的空调装置在按照第一实施例的《除湿》模式下的示意图；
图2是根据本发明的空调装置在按照第二实施例的《除湿》模式下的示意图；
图3是根据本发明的空调装置在按照第三实施例的《除湿》模式下的示意图；
图4是根据本发明的空调装置在按照第四实施例的《除湿》模式下的示意图；
图5是根据本发明的空调装置在按照第一实施例的《夏季》模式下的示意图；
图6是根据本发明的空调装置在按照第二实施例的《夏季》模式下的示意图；
图7是根据本发明的空调装置在按照第三实施例的《夏季》模式下的示意图；
图8是根据本发明的空调装置在蓄电池充电阶段的示意图；
图9是根据本发明的空调装置在按照第一实施例的《冬季》模式下的示意图；
图10是根据本发明的空调装置在按照第二实施例的《冬季》模式下的示意图；
图11是根据本发明的空调装置在按照第三实施例的《冬季》模式下的示意图；
图12是根据本发明的空调装置在按照第四实施例的《冬季》模式下的示意图；
图13是根据本发明的空调装置的替换实施例示意图；
图14是根据本发明的空调装置的变形实施例示意图。
具体实施方式
在详细说明本发明的附图和下列描述中，存在流体循环用实线表示，而在没有流体循环时用虚线表示。
如图所示，本发明的空调装置具有空调回路，该空调回路包括冷却流体回路1和载热流体回路2。
冷却流体回路1为闭合回路，冷却流体在该回路内循环。冷却流体可以是亚临界的冷却流体，例如含氟的成分，特别是那种被称为R134A的。冷却流体同样还可以是超临界冷却流体，例如二氧化碳，被称为R744A的。
冷却流体在压缩机3的作用下循环，其中压缩机的作用在于增加冷却流体的压力和温度。所述压缩机3优选为电动的，特别适于工作电压为200伏-500伏。
另外，所述压缩机3例如为活塞式压缩机或叶片式压缩机或螺线形压缩机。同样地，该压缩机可以为内部控制或外部控制的。
压缩机3具有入口4和出口5，冷却流体通过入口4进入而被压缩的冷却流体通过出口5被排出。该出口5借助管道或所有适于冷却流体流通的管路被连接至切换装置6，例如第一三通阀6，以便在冷却流体1回路的两点之间运输该冷却流体。
第一三通阀6包括被连接至压缩机3的输入通道7，第一输出通道8和第二输出通道9。第一三通阀6控制冷却流体的循环以便使冷却流体流向第一输出通道8和/或第二输出通道9。
第一输出通道8被连接至内部热交换器11的入口。所述内部热交换器11可以与被送入车辆车厢内部的内部空气流13发生热交换。实际上，内部热交换器被设置在箱体12内，被送入汽车车厢内的内部空气流13在该箱体12中循环。
箱体12内安放有蒸发器14，有利地，该蒸发器14沿着空气流13的循环方向被置于内部热交换器11的上游。可选地，一个附加的散热器15被置于箱体12中，该附加散热器例如为电散热器15。有利地，电散热器15被置于内部热交换器11的下游。根据本发明，所述蒸发器14包括在冷却流体回路1中。
优选地，内部空气流13穿过蒸发器14和/或内部热交换器11和/或附加散热器15。因此，可以认为内部热交换器11是一个空气/冷却流体交换器。
内部热交换器11包括通过管道连接至第一连接点17的出口。第一连接点17还通过第一迂回管道18被连接至第一三通阀6的第二输出通道9。
第一迂回管道18可以使冷却流体直接从压缩机3流向第一连接点17，不必通过内部热交换器11，以避免与内部空气流13发生任何热交换。
冷却流体在第一迂回管道18和/或内部热交换器11中的循环都由第一三通阀6控制。为此，第一三通阀6通过例如未示出的控制装置实施控制策略进行控制。
第一连接点17通过入口24被连接至调节机构20。另外，根据本发明，第二连接点19位于第一连接点17和入口24之间。
调节机构20包括第一膨胀机构22(organe de détente)和第一控制阀23，彼此并联布置。第一膨胀机构22例如是由控制装置实施控制策略进行控制的一个恒温膨胀机构或电控膨胀阀。第一控制阀23例如是一个渐进控制的两通阀或“开-断”两通阀。
供冷却流体循环的调节机构20具有一出口26，该出口与外部热交换器28的入口相连。
外部热交换器28可以与被送往车辆车厢外的外部空气流进行热量交换。因此，这涉及空气/冷却流体的热交换器。
根据本发明的不同运行模式，外部热交换器28可以根据冷却流体回路1的配置而作为蒸发器或冷凝器运转。
优选地，外部热交换器28设置在车辆前方，以便在车辆运行时，更好地利用动态空气流作为外部空气流。
冷却流体在连接第二切换装置29的第一输入通道30之前通过一出口流出外部热交换器28。第二切换装置例如是第二三通阀29。
第二三通阀29还包括第二输入通道31。根据本发明的实施例，第二三通阀29的第二输入通道31被连接至第二连接点19以便确定第二迂回管道25。
同样，冷却流体可以穿过第二迂回管道25流动以便绕过外部热交换器28。第二迂回管道25形成阻挡或减少冷却流体在外部热交换器中的循环的通道以便禁止或减少外部热交换器28中的热量交换。
冷却流体在第二迂回管道25或在外部热交换器28中的循环都由第二三通阀29控制，优选地，通过控制装置实施控制策略进行控制。
第二三通阀包括连接至蒸发器14的输出通道32。
根据本发明的冷却流体回路1还包括第三连接点33和第四连接点35，连续地被布置在第二三通阀29和蒸发器14之间。
第三连接点33可以使冷却流体在与蒸发器14并联的流体/流体热交换器34中循环。流体/流体热交换器34可以保证冷却流体回路1中的冷却流体和载热流体回路2中的载热流体之间的热量交换。
根据冷却流体的循环方向，在蒸发器14的上游设置有第二膨胀机构37。优选地，第二膨胀机构37沿着冷却流体的循环方向被设置在第四连接点35的下游。
第四连接点35可以供给第二控制阀36和/或第二膨胀机构37冷却流体。
第二膨胀机构37例如是由控制装置实施控制策略进行控制的恒温膨胀机构或电控膨胀阀。
在通过第二膨胀机构37后，冷却流体通过入口进入蒸发器14。第二膨胀机构37使冷却流体的压力降低确保了热交换，从而使得内部空气流13在通过蒸发器14后温度降低和/或被干燥。
蒸发器14的出口被连接至第五连接点40。同样地，根据本发明，流体/流体热交换器34和第二控制阀36也被连接至第五连接点40。第五连接点40可以汇合通过冷却流体回路1的不同部分的冷却流体。
因此，与第一连接点17、第二连接点19、第三连接点33和第四连接点35形成流体的三点连接不同，第五连接点40形成流体的四点连接。实际中，第五连接点40可以通过三点接受冷却流体并通过第四点排出汇合后的流体。
如前所述，流体/流体热交换器34被置于冷却流体回路1中，从冷却流体循环的角度来看，其并联于蒸发器14、第二膨胀机构37、第四连接点35及第二控制阀36。
第三膨胀机构41被布置在第三连接点33和流体/流体热交换器34之间。第三膨胀机构41例如是由控制装置实施控制策略进行控制的恒温膨胀机构或电控膨胀阀。
冷却流体被第三膨胀机构41膨胀后，通过入口进入流体/流体热交换器34中。通过流体/流体热交换器34时，冷却流体与同样在流体/流体热交换器34中循环的载热流体交换热量。冷却流体在到达第五连接点40之前从出口流出流体/流体热交换器34。
来自流体/流体热交换器34和/或蒸发器14和/或第二控制阀36的冷却流体进入第五连接点40。从中出来后，冷却流体可以被导向压缩器3。
有利地，液压蓄力器44被布置在压缩机3的上游和第五连接点40的下游。冷却流体通过直接连接第五连接点40的进口流入液压蓄力器44。液压蓄力包括出口，冷却流体通过该出口流出以返回压缩机3。
根据本发明，空调回路包括冷却流体回路1和载热流体回路2。载热流体回路2形成闭合回路，载热流体在回路中循环，载热流体例如是基于添加有乙醇的水的混合物。
载热流体2由通过互连装置49彼此相连的第一回路47和第二回路48组成。互连装置49例如为四通阀。
这样，根据热力调节回路不同的运行阶段，第一回路47和/或第二回路48可以独立作用或共同作用。
第一泵50、第一组件交换器51、互连装置49、流体/流体热交换器34以及第二组件交换器52位于第一回路47形成的回路中，载热流体按此顺序通过该回路。
第一泵50被连接至第一组件交换器51。另外，该第一热交换器组件51被连接至互连装置49的入口57。
第一入口57是第一回路47的一部分，除第一入口57外，互连装置49包括第二入口58，第二入口58是第二回路48的一部分。互连装置49还包括第一出口59和第二出口60，分别是载热流体回路2的第二回路48和第一回路47的一部分。
互连装置49的第二出口60被连接至流体/流体热交换器34。载热流体相继在流体/流体热交换器34和第二组件交换器52中循环。
根据特定实施例，第一组件交换器51是载热流体和车辆驱动系第一组件之间的热交换器。特别地，第一组件是逆变器，其作用为将电池的直流电转换为三相交流电供给车辆驱动马达。
同样地，第二组件交换器52是载热流体和车辆驱动系第二组件之间的热交换器。特别地，第二组件是电池或电池组，用于储存车辆电能。根据实施例所示，第二组件交换器52被连接至第一泵50。
最后，第三组件交换器67是载热流体和车辆驱动系第三组件之间的热交换器。特别地，该第三组件是车辆的驱动马达，特别是电动机。
为了保证车辆驱动系各组件、特别是电池或电池组的可靠性、寿命和性能，必须确保这些组件的热力调节，以便无论车辆的运行阶段和运行条件怎样，这些组件都保持在预定温度范围内。在寒冷天气应该加热组件(一个或多个)，而在炎热的天气或充电阶段应该冷却组件(一个或多个)。
补充地，第一膨胀箱65有利地被连接至载热流体回路2，位于第二组件交换器52和第一泵50之间。第一膨胀箱65形成载热流体回路2的载热流体的蓄流箱。
第二泵66、互连装置49、第三组件交换器67、x(例如第三三通阀68)以及散热器69处于第二回路48形成的回路中，该回路中，载热流体依此顺序循环。
根据所示实施例，第二泵66一方面被连接至互连装置49的第二入口58。同样地，互连装置49的第一出口59被连接至第三组件交换器67的入口。
沿着载热流体的循环方向，第三三通阀68被布置在第三组件交换器67的下游，包括被连接至第三组件交换器67的输入通道74。所述第三三通阀68还包括第一输出通道75和第二输出通道76。第三三通阀68的第二输出通道76被连接至散热器69。
散热器69使得外部空气流和内部载热流体之间可以进行热交换。通风机78作用于外部空气流使其运动通过散热器69。因此，散热器69是空气/载热流体热交换器。
载热流体回路2的第二回路48还包括布置于散热器69和第二泵66之间的第六连接点80。
第三迂回管道81连接第三三通阀68和第六连接点80。载热流体在第三迂回管道81中的循环受第三三通阀68的控制，由未示出的控制装置实施控制策略进行控制。
当载热流体从第三迂回管道81流过时，散热器69中载热流体的流量被减少甚至为零。这样，载热流体和外部空气流之间的热交换也被减少或取消。
有利地，散热器69被安装在车辆前部以便利用动态空气流作为外部空气流，当车辆运动时补充由通风机产生的空气流。
沿着外部空气流的循环方向，散热器69可以被置于外部热交换器28的上游或下游。这样，外部热交换器28和散热器29也可以利用通风机78产生的空气流作为动态空气流的补充。
在箱体12中循环的内部空气流13是来源于车厢外的新鲜空气流83和/或来源于车厢内的再循环空气流84。外部空气流83和/或再循环空气流84进入箱体12形成内部空气流13，比例的选择由选择装置82控制，例如节流门82。
尤其是，图1是根据本发明的空调装置在按照第一实施例的《除湿模式》下的示意图，例如当外部温度在0℃至5℃之间时。
在这种配置中，第一切换装置6，特别是第一三通阀6被布置使得来自压缩机3的冷却流体穿过外部热交换器11与内部空气流13进行热交换。这样，第一三通阀6被布置使得输入通道7与第一输出通道8相通。这样，冷却流体不通过第一迂回管道18。
在根据第一实施例的《除湿模式》下，冷却流体从内部热交换器11流出，并流向调节机构20。在这种配置中，第一膨胀机构22关闭而第一控制阀23打开，控制冷却流体不降低压力流过。冷却流体流过可作为冷凝器的外部热交换器28，冷却流体在外部热交换器28中与外部空气流交换热量。
随后，冷却流体相继流过第二切换装置29(特别是第二三通阀29)、第三连接点33、第四连接点35以及第二膨胀机构37。
第二切换装置29的布置例如使得迂回通道31中的循环被封闭。随后，冷却流体流过第三连接点33。
第三膨胀机构41被关闭以便阻止冷却流体在流体/流体交换器34中流通。同样地，根据该配置，第二控制阀36也被关闭。
在压缩机3的出口5和第二膨胀机构37之间，冷却流体处于高温高压。
第二膨胀机构37降低冷却流体的压力。冷却流体通过蒸发器14时，通过与内部空气流13进行热交换从而发生蒸发。这样的热交换可以确保内部空气流13干燥和/或除湿。
最终，冷却流体从蒸发器14流出，通过第五连接点40，可选地通过液压蓄力器44，返回压缩机3。
在第二膨胀机构37和压缩机3的入口4之间，冷却流体处于低温低压。
另一方面，第一泵50和/或第二泵66作用于载热流体使其运动。载热流体通过从第一入口57流向第一出口59来穿过互连装置49，然后流过第三组件交换器67，通过从第二输入通道74流向第二输出通道76来穿过第三切换装置68，特别是第三三通阀68。
载热流体也通过散热器69，其散发热量至外部空气流。随后，载热流体流过第六连接点80和第二泵66以便通过第二入口58进入互连装置49。
载热流体通过第二出口60流出以便进入并通过流体/流体热交换器34。在这一运行阶段，载热流体与冷却流体不发生热交换，因为冷却流体不流过流体/流体热交换器34。
最终，载热流体通过第二组件交换器52、第二泵50及第一组件交换器51。
在穿过第一组件交换器51、第二组件交换器52和第三组件交换器67时，载热流体对相关组件进行调节，特别是冷却相关组件，有利地，这些组件在这种情况下是电池或电池组和/或逆变器和/或马达。这样，载热流体被重新加热。
相应于内部空气流13除湿的阶段，第一回路47和第二回路48通过互连装置49流体地连接。载热流体在第一组件交换器51和/或第二组件交换器52和/或第三组件交换器67获取热量，这些热量借助散热器49被散发至外部空气流中。
另外，有利地，选择装置82禁止新鲜空气流83导入并允许再循环空气流84导入箱体12中。
图2-4在按照各实施例的《除湿模式》下示出本发明。因此，图2-4将描述相对于图1的区别。前面描述过的并且在相同状况下运行的元件不再详细描述，可以参照图1的描述。
图2是根据本发明的空调装置在按照第二实施例的《除湿模式》下的示意图。因此，图2示出了与图1同样的运行阶段。
与图1不同，冷却流体不流过调节机构20和外部热交换器28。冷却流体因此在第二迂回管道25中循环。为此，第二三通阀29被配置为使第一输入通道30阻止冷却流体通过。
作为补充或替换，调节机构20也可以配置成使得冷却流体流过第一膨胀机构22和第一控制阀23的通道被堵塞。
根据第二实施例的空调装置在《除湿模式》下的布置，在寒冷气候特别具有优势，尤其是在冬天。事实上，根据这种布置，冷却流体在内部热交换器11中被整体冷凝。同样，冷凝产生的所有热量通过流向车厢的内部空气流13散发掉。热量没有通过外部空气流损失(rejet)。因此，也没有能量损失。因此存在合理的机载能量(rationalisation de l′énergie embarquée)。
图3为根据本发明的空调装置在按照第三实施例的《除湿模式》下的示意图，因此，图3示出了与图1同样的运行阶段。
相对于图1所示的配置区别在于选择装置82的位置。实际上，所述选择装置82禁止再循环空气流84进入箱体12，而允许新鲜空气流83进入箱体12。
根据本发明的空调装置在按照第三实施例的《除湿模式》下的配置具有特别的优点，可以保证车厢内乘客获得最大程度舒适感。
实际上，根据图1和2中选择装置82的位置，即所谓的《再循环》位置，仅仅保证再循环空气流84进入箱体12。这样的布置提出一种技术方案可以改善空调装置的效率，尤其是在外部气候条件恶劣的情况下，例如，当外部温度低于5℃时。
然而，被延长的《再循环》位置会影响舒适性，因为内部空气流13的更新不能被保证并且内部空气流13的除湿也由于乘客拥挤而受到影响。
因此，对于更有利的外部条件，极力推荐在《外部空气》位置通过设置选择装置82保证新鲜空气流83导入，如图3所示。
图4为根据本发明的空调装置在按照第四实施例的《除湿模式》下的示意图，同样，图4示出了与图2同样的运行阶段。
相对于图2所示的配置，区别在于选择装置82的位置。实际上，选择装置82禁止再循环空气流84进入箱体12，而允许来自车辆车厢外部的新鲜空气流83进入箱体12。
根据本发明的空调装置在按照第四实施例的《除湿模式》下的配置同样具有结合如图2所述的机载能量合理的优势。
结合图1-4描述的配置在某些气候条件下，如潮湿气候具有特别有利的应用。实际上，图1-4示出了根据本发明按照不同实施例在《除湿模式》下的空调装置。
除了气候条件要求必须提供《除湿模式》，《除湿模式》不再是决定舒适性的因素。因此，应该考虑切换至其他运行模式，下面将对这些模式进行描述。
图5是根据本发明的空调装置在按照第一实施例的《夏季模式》下的示意图。图5示出了根据本发明在《夏季模式》运行阶段的空调装置，根据第一实施例该《夏季模式》运行阶段对应于车厢的致冷需要。
根据《夏季模式》的第一实施例，设置第一切换装置6(特别是第一三通阀6)使得冷却流体从压缩机3直接通过迂回通道18流向第一连接点17。这样，冷却流体不在内部热交换器11中循环。冷却流体流过内部热交换器11时没有负载损失。因此，可以保持压力和温度。
冷却流体从压缩机3流出，从第一连接点17沿调节机构20的方向被引导。在这一配置中，第一膨胀机构22被关闭而第一控制阀23打开，使得冷却流体压力不降低地流过。随后，冷却流体流过外部热交换器28，外部热交换器28也可以作为冷凝器作用，冷却流体在外部热交换器28中与外部空气流进行热交换。
随后，冷却流体相继流过第二切换装置29(特别是第二三通阀29)、第三连接点33、第四连接点35以及第二膨胀机构37。
第二切换装置29的配置使得在迂回通道31中的循环也被阻止。
同样地，冷却流体流过第三连接点33。第三膨胀机构41被关闭以便阻止冷却流体在流体/流体热交换器34中的所有循环。此外，第二控制阀36也被关闭。
在压缩机3的出口5和第二膨胀机构37之间，冷却流体处于高压高温。
第二膨胀机构37降低冷却流体的压力。在通过蒸发器14时，冷却流体通过与内部空气流13进行热交换来发生蒸发。这样的热交换保证内部空气流13的干燥和/或除湿。
最终，冷却流体流出蒸发器14，通过第五连接点40，可选地通过液压蓄力器44，返回压缩机3。
在第二膨胀机构37和压缩机3的入口4之间，冷却流体处于低压低温。
另一方面，载热流体通过第一泵50和/或第二泵66的作用而运动。载热流体通过从第一入口57流向第一出口59来通过互连装置49，然后流过第三组件交换器67，通过输入通道74流向第二输出通道76而流过第三切换装置68，特别是第三三通阀68。
载热流体流过散热器69时将热量散发至外部空气流中。随后，载热流体通过第六连接点80、第二泵66以便经第二入口58进入互连装置49。
载热流体经第二出口60流出以便进入并流过流体/流体热交换器34。在这一运行阶段，所述载热流体不进行热交换，因为冷却流体没有循环流过流体/流体热交换器34。
最终，载热流体流过第二组件交换器52然后是第一泵50和第一组件交换器51。
在流过第一组件交换器51、第二组件交换器52及第三组件交换器67时，载热流体对相关组件进行调节，特别是冷却相关组件，在这种情况下所述相关组件有利地为电池和/或电池组和/或逆变器和/或马达。这样，载热流体被加热。
在对应于内部空气流13致冷的运行阶段，第一回路47和第二回路48通过互连装置49流体地连接。这样，所述载热流体在第一组件交换器51和/或第二组件交换器52和/或第三组件交换器67中获得热量。这些热量通过散热器69散发至外部空气流中。
图5-7示出本发明《夏季模式》的各种实施方式。因此，图6-7将参照图5描述区别之处。前面描述过的并且在相同状况下运行的将不再详细描述，可以参照相关附图的描述。
图6是根据本发明的空调装置在按照第二实施例的《夏季模式》下的示意图。与图5不同的是，载热流体可以在流体/流体热交换器34中循环。为此，第三膨胀机构41打开。冷却流体借助第三膨胀机构41发生压力降低。
在流体/流体热交换器34中，冷却流体通过与载热流体交换热量从而发生蒸发。流过流体/流体热交换器34后，冷却流体流向第五连接点40，在此处与来自蒸发器14并通过第五连接点40的冷却流体汇合，可选地通过液压蓄力器44，返回压缩机3。
在流过流体/流体热交换器34时，冷却流体保证流过第一组件交换器51、第二组件交换器52和第三组件交换器67的载热流体被冷却。
这样的运行阶段可以保证送入车厢的内部空气流13被冷却。
特别适用于这样的情形：当外部温度是高的时，确保通过第一组件交换器51、第二组件交换器52和第三组件交换器67进行的对相关组件的冷却。在这样的情形下，有利地，所述相关组件为电池和/或电池组和/或逆变器和/或马达。
第二种方案也具有优点，即利用载热流体携带的热量加热冷却流体以便增加低压和低温侧的热量交换，有助于增加冷却流体回路1的动态热效率。
图7是根据本发明的空调装置在按照第三实施例的《夏季模式》下的示意图。该替代实施例的特点是载热流体流过第三迂回管道81。因此，载热流体不在散热器69中循环。
为此，第三切换装置68，特别是第三三通阀68，阻止载热流体在散热器69中的循环，尤其是阻止在输入通道74和输出通道76之间的循环，而允许载热流体流向第一输出通道75。这样，载热流体在第三迂回管道81中循环并流向第二泵66。
这种配置尤其适于这样的情形：如果散热器69与温度较高的外部空气流交换热量，则显著加热载热流体，将导致在流体/流体热交换器34的出口处的载热流体的冷却程度被降低。
图8所示为本发明空调装置第二组件可能被加热的示意图。
它描述的特别是这种情况：当第二组件为电池或电池组，且其处于充电状态时。在这样的情形下，电池被加热。为了维持电池的寿命和/或优化电池的作用，应该保证电池的冷却。
图8的运行阶段接近图6的运行阶段。尽管如此，下面还是要介绍所配置上的一些区别。
第一个区别在于载热流体回路2。设置互连装置49以隔离第一回路47和第二回路48。为此，载热流体由第一入口57进入互连装置49并从第二出口60流出，从而形成第一回路47。在第一回路47中，载热流体由第一泵50驱动。
同样地，载热流体由第二入口58流入互连装置49并从第一出口59流出，从而形成第二回路48。在第二回路48中，载热流体由第二泵66驱动。
此外，压缩机3处于运行中，以便使冷却流体可以在冷却流体回路1中循环。这样，第三膨胀机构41打开，并且载热流体流过流体/流体热交换器34时的冷却被确保。
第二个区别在于冷却流体回路1的布置。第二膨胀机构37被关闭禁止所有冷却流体流过蒸发器14。第二阀36也被关闭。这样，冷却流体全部流过流体/流体热交换器34以便最大限度冷却载热流体。
这样的布置特别适于下列情形：在电池或电池组充电阶段，各组件(逆变器，马达，...)处于运行中。尤其是，在该运行模式下，被大幅加热的马达会适当冷却。为此，有利地，马达设置在第二回路48中。
图9是根据本发明的空调装置在按照第一实施例的《冬季模式》下的示意图。图9示出了《冬季模式》运行阶段的空调装置，《冬季模式》运行阶段对应于车辆车厢的加热需求。
在这种配置中，第一切换装置6，特别是第一三通阀6可以使冷却流体在内部热交换器11中循环。为此，设置第一三通阀6使得输入通道7与第一输出通道8可以连通。这样，冷却流体从压缩机3流过内部热交换器11并与内部空气流13进行热交换。冷却流体因此不通过迂回通道18。
冷却流体从内部热交换器11流出沿调节机构20的方向流向第一连接点17。与之前所述的运行阶段不同，第一膨胀机构22打开而第一控制阀23关闭，使得冷却流体流过并降低压力。随后，冷却流体流过外部热交换器28，该外部热交换器也可以作为蒸发器。冷却流体在其中与外部空气流热交换。
随后，冷却流体相继流过第二切换装置29(特别是第二三通阀29)、第三连接点33以及第四连接点35。
第二切换装置29的配置使得迂回通道31中的循环被阻止。冷却流体流过第三连接点33。
第三膨胀机构41被关闭以便阻止所有冷却流体在流体/流体热交换器34中的循环。
根据所示配置，第二控制阀36打开，使得冷却流体直接从第四连接点35流向第五连接点40。平行地，第二膨胀机构37被关闭，以禁止冷却流体在蒸发器14中循环。
在压缩机3的出口5和第一膨胀机构22之间，冷却流体处于高温高压。在第一膨胀机构22和压缩机3的入口4之间，冷却流体处于低温低压。
由于流过内部热交换器11的冷却流体温度高，其与内部空气流13交换热量以提供在该运行阶段期间的期望的加热(chauffage attendu)。
冷却流体流出第五连接点40，可选地流过液压蓄力器44，返回压缩机3。
上述描述中未提及的其他组件在这个运行阶段期间没有冷却流体流过，根据第一实施例所述运行阶段对应内部空气流13的加热需求。
另一方面，载热流体由第一泵50和/或第二泵66驱动。其通过从第一入口57流向第一出口59来通过互连装置49，然后流过第三组件交换器67，由输入通道74流向第二输出通道76而流过第三切换装置68，特别是第三三通阀68。
载热流体流过散热器69时将热量散出至外部空气流中。随后，载热流体流过第六连接点80、第二泵66以便经第二入口58进入互连装置49。
载热流体从第二出口60流出进入流体/流体热交换器34。在该运行阶段，由于冷却流体不流过流体/流体热交换器34，载热流体不进行热交换。
最终，载热流体流过第二组件交换器52、第一泵50和第一组件交换器51。
载热流体在流过第一组件交换器51、第二组件交换器52和第三组件交换器67时调节相关组件、特别是冷却相关组件，在此情况下，所述相关组件有利地是电池或电池组合/或逆变器和/或马达。这样，载热流体被加热。
在对应于内部空气流13的加热的运行阶段，第一回路47和第二回路48通过互连装置49流体地连接。这样，载热流体在第一组件交换器51、第二组件交换器52和第三组件交换器67中获得热量。这些热量借助散热器69散失到外部空气流中。
在冬季气温低的气候条件下，电池或电池组的效率减低且低于其额定供给量。并且，车辆第一紧急运行情况下最大行程受到需要的功率的很大影响，而电池或电池组仍处于低温。
在这种情形下，电池的热量消耗很大，但是在城市中运行时无法达到最佳的工作温度。
根据图9的配置，载热流体回路2的第一回路47和第二回路48串联。这样，限定驱动系各组件(尤其是马达和逆变器)耗散的热量互惠。可以在运行中加热电池或电池组，以便短时间内获得更高的效率。
达到最佳的运行温度时，载热流体回路2中的组件消耗的热量必须借助散热器69被排出，所述组件例如是电池/或电池组和/或逆变器和/或马达。
第三切换装置68(特别是第三三通阀68)控制温度的调节，使得载热流体在散热器69和/或第三迂回管道81中循环，尤其是根据第一输出通道75和第二输出通道76的开度进行调节。
图9-12为根据本发明的各个实施例在《冬季模式》下的示意图。因此，图10-12将参照图9介绍不同之处。前面描述过的并且在相同状况下运行的元件将不再详述，可以参照相关附图的描述。
图10为根据本发明的空调装置在按照第二实施例的《冬季模式》下的示意图。与图9不同的是，第三切换装置68，特别是第三三通阀69，确保载热流体在迂回管道81中循环，特别是在输入通道74和第一输出通道75之间的循环。这样，载热流体不在散热器69中循环。
如之前详述，这样的配置在运行初期加热电池或电池组。进一步，当外部气温很低时优点是，在达到最佳运行温度时，可以避免过分冷却载热流体，所述过分冷却载热流体不利于电池和/或电池组和/或逆变器和/或马达保持温度恒定。
图11为根据本发明的空调装置在按照第三实施例的《冬季模式》下的示意图。与图10不同的是，第一膨胀机构22被关闭而第一控制阀23打开，使得冷却流体压力不降低地流过。冷却流体流过外部热交换器28，该外部热交换器也可用作冷凝器，冷却流体在其中与外部空气流进行热量交换。
随后，冷却流体相继流过第二切换装置29(特别是第二三通阀29)，以及第三连接点33。
在图11的配置中，第三膨胀机构41打开保证压力的降低并使得冷却流体在流体/流体热交换器34中循环。
冷却流体在流体/流体热交换器34中蒸发并与载热流体交换热量。冷却流体在流过流体/流体热交换器34后流向第五连接点40以便返回压缩机3，可选地流过液压蓄力器44。
第二控制阀36被关闭以禁止所有冷却流体从第四连接点35流向第五连接点40。
冷却流体整体流过流体/流体热交换器34以便最大程度冷却载热流体。
这样的配置可以利用载热流体回路2作为从外部空气流提取热量的热源，这是通过使与驱动系相关的所有组件的热量消耗互惠来实现的。所述组件例如是用于储存电能的电池、确保车辆驱动的马达以及使电信号与马达相适应的逆变器。
可以在热力空调装置中使用空气/空气热交换器，即空气蒸发和空气冷却，也可以在热力空调装置中使用空气/流体热交换器，即空气冷却和载热流体蒸发。
这样，通过外部热交换器11给车厢的加热将是在最佳效率点。实际上，在这样的配置中，载热流体温度高于外部空气流温度。在预定的运行中尤其可以如此设置。
在散热器69处，通过流体/流体热交换器34对驱动系的不同组件进行温度调节。
最终，内部空气流13通过热动力通道加热，即借助于内部热交换器11，这种加热具有净性能系数大于1的优点。这样的配置给出了运行中独立加热的解决方案，并且相对稳定。对于预定的车厢的加热能力，内部空气流13通过热动力通道加热可以保持车辆最大行驶距离而不必考虑压缩机3从电池上的消耗。
进一步，这样的运行阶段可以保证送入车厢的内部空气流13的加热，并保证在流体/流体热交换器34中的热量交换。这样，冷却流体可以冷却载热流体，从而通过第一组件交换器51、第二组件交换器52和第三组件交换器67冷却驱动系组件。
图12是根据本发明的空调装置按照在第四实施例的《冬季模式》下的的示意图。与图11不同的是，冷却流体不通过调节机构20和外部热交换器28。冷却流体在第二迂回管道25中循环。为此，设置第二切换装置29，特别是第二三通阀29，以便阻止冷却流体通过第一入口30。
这样的配置使得在冷却流体回路1的内部热交换器11中仅具有冷凝状态。在必须的情况下，即车厢温度需要迅速被升高时，这可以优化冷却流体能量的利用以加热车厢。在外部热交换器28中的第二冷凝阶段不存在热量损失。
当冷却流体能量利用被优化时，根据图11的配置，在外部热交换器28中可以产生最终的冷凝阶段。
图13是根据本发明的空调装置可替换的示意图。图13示出了本发明的空调装置对于图9-12描述的《冬季模式》的改进。空调装置的描述与图12相同。前面描述过的并且在相同状况下运行的元件将不再详述，可以参照相关附图的说明。
在外部气温过低或车辆在外部停留时间过长时，必须使电池或电池组、逆变器、马达保持一定的温度。
为此，在载热流体回路2中设置电暖装置85。根据第一变形实施例，所述电暖装置85在载热流体回路中串联设置。可替换地，所述电暖装置85与载热流体回路2的一部分并联设置。
电暖装置85可以确保载热流体的补充加热。优选地，电暖装置被设置在第一回路47中，例如，在流体/流体热交换器34和第二组件交换器52之间。
这样设置电暖装置的优点在于保证载热流体在电池或电池组上游被直接加热。同样，借助于第二组件交换器52，电池或电池组可以完全利用热量，而不会有由例如金属块或某些金属管道所产生的热量的损失。
在特定实施例中，电暖装置85是被载热流体围绕的浸没式加热器85。该浸没式加热器85工作电压为220V。有利地，浸没式加热器85是自动控制的，在此意义上，其包括一恒温器。所述恒温器检测载热流体温度以便允许或禁止浸没式加热器85运行。
图14是根据本发明的空调装置的变形实施例的示意图。根据该替代方案，第一组件或逆变器布置在载热流体回路2的第二回路48中。这样，可以保证可能被加热的驱动系组件的冷却。即在载热流体回路2的同一部分中的第一组件，或逆变器，及第三组件，或马达。所述载热流体回路2的同一部分在这里就是指第二回路48。
进一步，这样的实施例具有减小流体/流体热交换器34的体积的优点，因为所需的冷却能量减少。
补充地或替代地，第二膨胀箱90被连接至载热流体回路2的第二回路48。该第二膨胀箱90形成载热流体回路的载热流体存储容器。这样，当载热流体回路2的第一回路47和第二回路48独立运行时，每一个回路设置专用的载热流体存储容器。可选择地，可以考虑第一膨胀箱65和第二膨胀箱90的互惠，共用被连接到第一回路47和第二回路48的一个存储容器。两个膨胀箱分别位于第一泵50的上游和第二泵的上游。
同样，第一膨胀箱65和第二膨胀箱90形成一个载热流体存储容器，阻止第一回路47和第二回路48中载热流体压力过分增加，这可能会损害载热流体回路2。
显然，在图1-14所示的所有实施例中，互连装置49总是同样的布置以隔离或互惠载热流体回路2的第一回路47和第二回路48。
因此，互连装置49可以借助流体/流体热交换器34切断第一组件(或逆变器)和第二组件(或电池或电池组)的冷却。实际上，在外部气温很高的情形下，散热器不能对载热流体形成补充的致冷作用。
相反，散热器69中的热交换能够加热载热流体，此外，所述载热流体借助于流体/流体热交换器34被冷却。在切断载热流体回路2的第一回路47和第二回路48时，第一回路47中的载热流体的温度更低。
这样改善了第一组件(或逆变器)以及第二组件(电池或电池组)的冷却。相反地，第二回路48中的载热流体的温度更高。这一点不用太担心，因为第三组件(或马达)对温度没那么敏感。
在温度过高时互连装置49被转换以便载热流体回路2的第一回路47和第二回路48互惠。
显然，本发明不限于之前描述的并仅示例给出的实施例。其包括本领域的技术人员在本发明框架的范围内可以想到的各种修改、替代形式和其它变形，特别是包括之前所述各种实施方式的组合。

Claims (16)

1.一种热力调节装置，包括空调回路，该空调回路具有冷却流体回路(1)和载热流体回路(2)，
-该冷却流体回路(1)至少包括压缩机(3)、内部热交换器(11)、外部热交换器(28)和蒸发器(14)，
-该载热流体回路(2)至少包括第一组件交换器(51)和/或第二组件交换器(52)、第三组件交换器(67)和散热器(69)，
-流体/流体热交换器(34)被安装在冷却流体回路(1)和载热流体回路(2)中，
其特征在于，所述载热流体回路(2)包括通过互连装置(49)相互连接的第一回路(47)和第二回路(48)，第一回路(47)包括流体/流体热交换器(34)和第一组件交换器(51)和/或第二组件交换器(52)，第二回路(48)包括第一组件交换器(51)和/或第三组件交换器(67)和散热器(69)。
2.根据权利要求1的热力调节装置，其中，第一回路(47)包括用于载热流体循环的第一泵(50)。
3.根据权利要求1或2的力调节装置，其中，第二回路(48)包括用于载热流体循环的第二泵(66)。
4.根据权利要求1至3之一的热力调节装置，其中，第二回路(48)包括散热器(69)的迂回管道(81)，称为第三迂回管道(81)。
5.根据前述权利要求之一的热力调节装置，其中，流体/流体热交换器(34)与所述蒸发器(14)并联设置。
6.根据前述权利要求之一的热力调节装置，其中，所述冷却流体回路(1)包括蒸发器(14)和流体/流体热交换器(34)的连接点(40)，称为第五连接点(40)。
7.根据前述权利要求之一的热力调节装置，其中，所述冷却流体回路(1)包括内部热交换器(11)的迂回管道(18)，称为第一迂回管道(18)。
8.根据前述权利要求之一的热力调节装置，其中，所述冷却流体回路(1)包括外部热交换器(28)的迂回管道(25)，称为第二迂回管道(25)。
9.根据前述权利要求之一的热力调节装置，其中，内部空气流(13)被箱体(12)引导，以便内部空气流(13)在被分配到车辆车厢之前通过该箱体(12)，所述箱体(12)内设置有蒸发器(14)和内部热交换器(11)。
10.根据权利要求7或8的热力调节装置，其中，冷却流体在冷却流体回路(1)中相继地通过压缩机(3)、第一迂回管道(18)、外部热交换器(28)和/或第二迂回管道(25)、蒸发器(14)和/或流体/流体热交换器(34)和压缩机(3)。
11.根据权利要求7或8的热力调节装置，其中，冷却流体在冷却流体回路(1)中相继地通过压缩机(3)、内部热交换器(11)、外部热交换器(28)和/或第二迂回管道(25)、蒸发器(14)和/或流体/流体热交换器(34)和压缩机(3)。
12.根据权利要求7或8的热力调节装置，其中，冷却流体在冷却流体回路(1)中相继地通过压缩机(3)、内部热交换器(11)和/或第一迂回管道(18)、外部热交换器(28)和/或第二迂回管道(25)和压缩机(3)。
13.根据权利要求1-12之一的热力调节装置，其中，载热流体在载热流体回路(2)中相继地通过第一组件交换器(51)、互连装置(49)、流体/流体热交换器(34)、第二组件交换器(52)及第一组件交换器(51)。
14.根据权利要求1-12之一的热力调节装置，其中，载热流体在载热流体回路(2)中相继地通过第二组件交换器(52)、互连装置(49)、流体/流体热交换器(34)及第二组件交换器(52)。
15.根据权利要求4的热力调节装置，其中，载热流体在载热流体回路(2)中相继地通过第一组件交换器(51)、互连装置(49)、第三组件交换器(67)、散热器(69)和/或第三迂回管道(81)、互连装置(49)、流体/流体热交换器(34)、第二组件交换器(52)及第一组件交换器(51)。
16.根据权利要求4的热力调节装置，其中，载热流体在载热流体回路(2)中相继地通过互连装置(49)、第一组件交换器(51)、第三组件交换器(67)、散热器(69)和/或第三迂回管道(81)、互连装置(49)、流体/流体热交换器(34)、第二组件交换器(52)及互连装置(49)。
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