CN103124646A - 用于调节电动车辆的内部空间和/或至少一个构件的空气的空气调节设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于调节电动车辆的内部空间和/或至少一个构件的空气的空气调节设备（1），其中所述空气调节设备（1）具有带有相应的工作介质的多个流体回路（81、82、83、84、85），并且设计所述空气调节设备以加热和冷却所述电动车辆，其中构造第一流体回路（81）以通过所述第一热传递装置（31）加热所述电动车辆的内部空间；其中构造第二流体回路（82）以加热所述第一蒸发器（21）；其中构造第三流体回路（83）以加热或冷却所述电动车辆的内部空间；其中构造第四流体回路（84）以通过所述第一热传递装置（31）加热所述电动车辆的内部空间；其中构造第五流体回路（85）以冷却所述车辆的至少一个构件的热源（2、3）。

Description

用于调节电动车辆的内部空间和/或至少一个构件的空气的空气调节设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于调节电动车辆的内部空间和/或至少一个构件的空气的空气调节设备和一种用于调节电动车辆的内部空间和/或至少一个构件的空气的方法。

背景技术

在文献DE 196 09 048 C2中描述了一种用于机动车的供暖装置和空气调节装置，其中所描述的供暖装置和空气调节装置具有第一液体回路，所述第一液体回路包括热交换器、泵和用于加热液体的热源，其中在次级侧上为所述热交换器加载空气，并且设置用于制造空气气流的鼓风机。此外，所描述的供暖装置和空气调节装置包括具有蒸发器、冷凝器和压缩机的冷却回路和用于根据温度传感器的至少一个信号和可调节的额定值来调节所述冷却回路的控制器。此外，所描述的供暖装置和空气调节装置包括能够通过阀门件接通第一液体回路的第二液体回路，所述第二液体回路具有布置在其中的热存储器以及泵，其中在第一液体回路中的热源为与车辆运行无关的供暖装置，所述供暖装置用于加热流动通过热交换器的空气和/或用于为热存储器装载热能，其中冷却回路的蒸发器能够借助第二液体回路与热交换器热耦合，并且用于为热存储器装载冷却能量。

发明内容

因而本发明的任务在于，提供一种用于调节电动车辆的内部空间和/或至少一个构件的空气的空气调节设备和一种用于调节电动车辆的内部空间和/或至少一个构件的空气的方法，所述空气调节设备可以多样化地使用，并且能够容易地适应不同的要求。

该任务通过具有权利要求1所述特征的、用于调节电动车辆的内部空间和/或至少一个构件的空气的空气调节设备和根据权利要求9所述的、用于调节电动车辆的内部空间和/或至少一个构件的空气的方法来解决。

据此，根据本发明提供了一种用于调节电动车辆的内部空间和/或至少一个构件的空气的空气调节设备和一种用于调节电动车辆的内部空间和/或至少一个构件的空气的空气调节设备的方法，其中所述空气调节设备具有带有相应的工作介质的多个流体回路，并且设计所述空气调节设备以加热和冷却所述电动车辆，其中第一流体回路能够从第一泵出发经由热源、进一步经由四通阀并且经由第一热传递装置、进一步经由第三热传递装置并且经由第一三通阀重新返回到第一泵从而接通，并且构造所述第一流体回路以通过第一热传递装置加热所述电动车辆的内部空间。第二流体回路能够从第一泵出发经由热源、进一步经由四通阀和具有第一蒸发器的第二热传递装置重新返回到由电动机驱动的第一泵从而接通，并且构造所述第二流体回路以加热所述第一蒸发器。第三流体回路能够从所述第二热传递装置的第一蒸发器出发经由内部的热传递装置、进一步经由压缩机和第二泵、经由具有第二蒸发器的第三热传递装置、经由弹簧加载的止回阀、进一步经由所述内部的热传递装置和第一节流阀（Drossel）、进一步经由位于第一位置中的第二三通阀重新返回到所述第二热传递装置从而接通，并且构造所述第三流体回路以加热所述第三热传递装置，其中第三流体回路连同处于第二位置中的第二三通阀并且连同打开的贯通阀（Durchgangventil）替代所述弹簧加载的止回阀的具有第五热传递装置，并且替代所述第二热传递装置具有第四热传递装置，并且构造所述第三流体回路以通过所述第四热传递装置冷却所述电动车辆的内部空间。第四流体回路能够从所述第三热传递装置出发经由第一三通阀和第三泵引导到所述第一热传递装置上、进而返回所述第三热传递装置从而接通，并且在使用由所述第三流体回路通过所述第三热传递装置所接收的热量的情况下构造所述第四流体回路以通过所述第一热传递装置加热所述电动车辆的内部空间，其中第五流体回路能够从由电动机驱动的第一泵出发经由所述热源、进一步经由所述四通阀和第六热传递装置、进一步经由所述第二热传递装置并且重新返回到所述由电动机驱动的第一泵从而接通，并且构造所述第五流体回路以冷却所述车辆的至少一个构件的热源。

本发明的构思在于，通过有效地使用在电动车辆中可供使用的热源来实现电动车辆的、最优的空气调节，方法是：所述空气调节设备具有能够适配地使用的流体回路。

本发明的优点在于，通过电动车辆的构件的废热利用和/或将热质量作为热源实现空气调节设备的高效运行。通过所述空气调节设备，也可以使用具有相比于所需的温度水平较低的温度水平的热源。此外由于使用电动车辆的构件和/或热质量的废热，从而避免了空气调节设备结冰。此外，由于空气调节设备的热传递装置在相对较低的运行温度时工作，进而不会将热负载作用到热传递装置和空调设备上，并且所述空调设备不具有流体回路的、利用冷却剂驱动的高压区域，从而也在较小的范围中加载所述空气调节设备的部件。

在从属权利要求中能够得到本发明的相应的主题的有利的改进方案和改善方案。

根据一种优选的改进方案，所述空气调节设备的热源具有电动机、功率电子设备和/或所述电动车辆的电动车电池（Traktionsbatterie）的热质量。

根据另一种优选的改进方案，所述空气调节设备的第一流体回路和/或第二流体回路和/或第三流体回路和/或第四流体回路构造为具有在回路中作为工作介质循环的冷却剂的冷却剂回路，其中设有相应的泵以循环所述工作介质。

根据另一种优选的改进方案，所述空气调节设备的第二热传递装置和/或第三热传递装置和/或内部的热传递装置构造成交叉逆流热传递装置（Kreuz-Gegenstrom-Wärmeübertrager）。

根据另一种优选的改进方案，所述空气调节设备的第一热传递装置和/或第四热传递装置和/或第五热传递装置和/或第六热传递装置构造为具有附加地装配的通风装置的高效的热传递装置。

根据另一种优选的改进方案，所述电动车辆的有待进行空气调节的至少一个构件包括所述电动车辆的、在优选的温度范围中有待运行的电蓄能器。

根据另一种优选的改进方案，所述空气调节设备在所述第三流体回路中具有另一个第二节流阀，以便为所述第二热传递装置和所述第四热传递装置供应具有不同工作压力的工作介质，由此能够实现对所述电动车辆的内部空间同时进行供暖和/或冷却和除湿。

根据另一种优选的改进方案，所述电动车辆的车身、底架（Fahrgestell）或者底盘（Fahrwerk）的热质量（thermische Massen）作为所述空气调节设备的热源具有较低的温度，由此也可以间接使用环绕所述电动车辆流动的空气作为热源。

根据另一种优选的改进方案，在所述方法中所述第三流体回路作为具有二氧化碳、特别优选具有冷却剂R744的冷却剂回路运行。

附图说明

在附图中示出了本发明的实施例并且在接下来的描述中进行详细说明。附图示出：

图1为根据本发明的一种实施方式的空气调节设备的结构的示意图；

图2为根据本发明的另一种实施方式的、具有两个膨胀装置的空气调节设备的结构的示意图；

图3为根据本发明的另一种实施方式的、具有第一流体回路的阀门的标示出的阀门位置的空气调节设备的结构的示意图；

图4为根据本发明的另一种实施方式的、具有第二流体回路、第三流体回路和第四流体回路的阀门的进一步标示出的阀门位置的空气调节设备的结构的示意图；

图5为根据本发明的另一种实施方式的、具有第三和第五流体回路的阀门的进一步标示出的阀门位置的空气调节设备的结构的示意图。

在附图中用相同的附图标记表示相同的或者功能相同的部件。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一种实施方式的空气调节设备的结构的示意图。空气调节设备1例如包括具有作为热源的电动机3的功率电子设备2，其中也可以使用电动车辆的其他热质量、例如像蓄电池作为热源。四通阀10和第一三通阀11以及第二三通阀12用于通过相应的流体回路81至85控制工作介质。第一流体回路81从第一泵61出发经由热源2、3、进一步经由位于两个可能的位置中的第一个中的四通阀10、并且经由第一热传递装置31、进一步经由第三热传递装置33并且经由第一三通阀11重新返回到第一泵61。第二流体回路82优选从第一泵61出发经由热源2、3、进一步经由四通阀10和具有第一蒸发器21的第二热传递装置32重新返回到由电动机驱动的第一泵61。第三流体回路83从第二热传递装置32的第一蒸发器21出发经由内部的热传递装置37、进一步经由压缩机51和第二泵62、经由具有第二蒸发器22的第三热传递装置33、经由弹簧加载的止回阀42、进一步经由内部的热传递装置37和第一节流阀43、进一步经由处于第一位置中的第二三通阀12重新返回到第二热传递装置32。此外，第三流体回路83连同处于第二位置中的第二三通阀12并且连同打开的贯通阀41替代弹簧加载的止回阀42具有第五热传递装置35，并且替代第二热传递装置32具有带有第三蒸发器23的第四热传递装置34。通过第二三通阀12的第二位置，第三冷却回路能够通过第四热传递装置34实现电动车辆的内部空间的冷却，其中冷却效果能够通过装配在第四热传递装置34和/或在第一热传递装置31上的第二通风装置72加强。第四流体回路84从第三热传递装置33出发经由第一三通阀11和第三泵63引导到第一热传递装置31上、进而返回到第三热传递装置33。第四流体回路84用于通过第一热传递装置31加热电动车辆的内部空间，其中优选操作装配在第一热传递装置31上的、用于加速由第一热传递装置31至电动车辆的内部空间中的热传递的通风装置72。第五流体回路85从第一泵61出发经由热源2、3、进一步经由四通阀10和配备有第一通风装置71的第六热传递装置36、进一步经由第二热传递装置32并且重新返回到由电动机驱动的第一泵61。设置第五流体回路85以冷却电动车辆的构件，例如像电动车辆的电蓄能器、电动机或者其他的散热部件例如功率电子设备。

图2示出了根据本发明的另一种实施方式的、具有两个膨胀装置（Expansionsorgan）的空气调节设备的结构的示意图。图2在使用与图1所示相同的附图标记的情况下基本上示出了相同的部件，在图2中补充地示出了：具有两个膨胀装置的空气调节设备的所示出的实施方式能够提供其他的功能，即在除湿的同时能够进行供暖和冷却。使用两个膨胀装置或者节流阀43、44尤其允许对导入到电动车辆的内部空间中的空气进行除湿。由于在使用热泵设备20的第一节流阀43和第二节流阀44的情况下，根据空气调节设备1的结构，能够通过第一热传递装置31和第四热传递装置34调节在第一热传递装置31和第四热传递装置34上的两个不同的温度值，能够对于第一热传递装置31的、相比于第四热传递装置34的温度值较低的温度值来说使流入的空气的空气湿度在第一热传递装置31上冷凝（auskondensieren），其中能够使导入到电动车辆的内部空间中的空气达到相对空气湿度的更低的值，比如像在使用唯一的热传递装置以调节导入到电动车辆的内部空间中的空气的温度的情况那样。

图3示根据本发明的另一种实施方式的、具有第一流体回路81的阀门的标示出的阀门位置的空气调节设备1的结构的示意图。图3在使用与图1所示相同的附图标记的情况下基本上示出了相同的部件，在图2中补充地示出了：处于其第一位置中的四通阀10和处于其第一位置中的第一三通阀11能够通过所使用的阀门位置形成第一流体回路81，能够使用所述第一流体回路以加热电动车辆的内部空间和/或至少一个构件。

图4示出了根据本发明的另一种实施方式的、具有第二流体回路、第三流体回路和第四流体回路的阀门的进一步标示出的阀门位置的空气调节设备1的结构的示意图。图4在使用与图1所示相同的附图标记的情况下基本上示出了相同的部件，在图2中补充地示出了：第二三通阀12在第一位置中将第三流体回路83经由第二热传递装置32与第二流体回路82连接。四通阀10在第二位置中形成第二流体回路82。第一三通阀11在第二位置中形成第四流体回路84。

图5示出了根据本发明的另一种实施方式的、具有第三流体回路和第五流体回路的阀门的进一步标示出的阀门位置的空气调节设备的结构的示意图。图2在使用与图1所示相同的附图标记的情况下基本上示出了相同的部件，在图2中补充地示出了：四通阀10在其第三位置中形成第五流体回路85。第二三通阀12在第二位置将第三流体回路83与第四热传递装置34连接，由此能够实现电动车辆内部空间的冷却。

虽然根据优选的实施例对本发明进行了阐述，但是本发明并不局限于此，而是也能够以其他方式实施。

Claims (10)

1.一种空气调节设备（1），其用于调节电动车辆的内部空间和/或至少一个构件的空气，其中所述空气调节设备（1）具有带有相应的工作介质的多个流体回路（81、82、83、84、85），并且设计所述空气调节设备以加热和冷却所述电动车辆，

其中，第一流体回路（81）能够从第一泵（61）出发经由热源（2、3）、进一步经由四通阀（10）并且经由第一热传递装置（31）、进一步经由第三热传递装置（33）并且经由第一三通阀（11）重新返回到第一泵（61）从而接通，并且构造所述第一流体回路以通过所述第一热传递装置（31）加热所述电动车辆的内部空间；

其中，第二流体回路（82）能够从第一泵（61）出发经由所述热源（2、3）、进一步经由所述四通阀（10）和具有第一蒸发器（21）的第二热传递装置（32）重新返回到由电动机驱动的第一泵（61）从而接通，并且构造所述第二流体回路以加热所述第一蒸发器（21）；

其中，第三流体回路（83）能够从所述第二热传递装置（32）的第一蒸发器（21）出发经由内部的热传递装置（37）、进一步经由压缩机（51）和第二泵（62）、经由具有第二蒸发器（22）的第三热传递装置（33）、经由弹簧加载的止回阀（42）、进一步经由所述内部的热传递装置（37）和第一节流阀（43）、进一步经由处于第一位置中的第二三通阀（12）重新返回到所述第二热传递装置（32）从而接通，并且构造所述第三流体回路以加热所述第三热传递装置（33）；

其中，第三流体回路（83）连同所述处于第二位置中第二三通阀（12）并且连同打开的贯通阀（41）替代所述弹簧加载的止回阀（42）具有第五热传递装置（35），并且替代所述第二热传递装置（32）具有第四热传递装置（34），并且构造所述第三流体回路以通过所述第四热传递装置（34）冷却所述电动车辆的内部空间；

其中，第四流体回路（84）能够从所述第三热传递装置（33）出发经由所述第一三通阀（11）和第三泵（63）引导到所述第一热传递装置（31）上、进而返回所述第三热传递装置（33）从而接通，并且在使用由所述第三流体回路（83）通过所述第三热传递装置（33）所接收的热量的情况下构造所述第四流体回路以通过所述第一热传递装置（31）加热所述电动车辆的内部空间；并且

其中，第五流体回路（85）能够从所述由电动机驱动的第一泵（61）出发经由所述热源（2、3）、进一步经由所述四通阀（10）和第六热传递装置（36）、进一步经由所述第二热传递装置（32）并且重新返回到所述由电动机驱动的第一泵（61）从而接通，并且构造所述第五流体回路以冷却所述车辆的至少一个构件的热源（2、3）。

2.按照权利要求1所述的空气调节设备，其中所述热源（2、3）包括电动机（3）、功率电子设备（2）和/或所述电动车辆的电动车电池的热质量。

3.按照权利要求1或2所述的空气调节设备，其中所述第一流体回路（81）和/或所述第二流体回路（82）和/或所述第三流体回路（83）和/或所述第四流体回路（84）构造为具有在回路中作为工作介质循环的冷却剂的冷却剂回路，其中设置相应的泵（61、62、63）以循环所述工作介质。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的空气调节设备，其中所述第二热传递装置（32）和/或所述第三热传递装置（33）和/或所述内部的热传递装置（37）构造为交叉逆流热传递装置。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的空气调节设备，其中所述第一热传递装置（31）和/或所述第四热传递装置（34）和/或所述第五热传递装置（35）和/或所述第六热传递装置（36）构造为具有附加地装配的通风装置（71、72）的高效的热传递装置。

6.按照权利要求1至5中任一项所述的空气调节设备，其中所述电动车辆的有待进行空气调节的至少一个构件包括所述电动车辆的、在优选的温度范围中有待运行的电蓄能器。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的空气调节设备，其中所述空气调节设备（1）在所述第三流体回路（83）中具有另一个第二节流阀（44），以便为所述第二热传递装置（32）和所述第四热传递装置（34）提供具有不同工作压力的工作介质，由此能够实现对所述电动车辆的内部空间同时进行加热和/或冷却和除湿。

8.按照权利要求1至8中任一项所述的空气调节设备，其中所述电动车辆的车身、底架或者底盘的热质量作为所述空气调节设备（1）的热源具有较低的温度。

9.用于调节电动车辆的内部空间和/或至少一个构件的空气的方法，其中所述方法利用循环的并且传输热能的工作介质自动地控制具有流体回路（81、82、83、84、85）的空气调节设备（1），并且所述空气调节设备用于加热和冷却所述电动车辆的内部空间和/或至少一个构件，

其中，第一流体回路（81）能够从第一泵（61）出发经由热源（2、3）、进一步经由四通阀（10）并且经由第一热传递装置（31）、进一步经由第三热传递装置（33）并且经由第一三通阀（11）重新返回到第一泵（61）从而接通，并且构造所述第一流体回路以通过所述第一热传递装置（31）加热所述电动车辆的内部空间；

其中，第二流体回路（82）能够从第一泵（61）出发经由所述热源（2、3）、进一步经由所述四通阀（10）和具有第一蒸发器（21）的第二热传递装置（32）重新返回到由电动机驱动的第一泵（61）从而接通，并且构造所述第二流体回路以加热所述第一蒸发器（21）；

其中，第三流体回路（83）能够从所述第二热传递装置（32）的第一蒸发器（21）出发经由内部的热传递装置（37）、进一步经由压缩机（51）和第二泵（62）、经由具有第二蒸发器（22）的第三热传递装置（33）、经由弹簧加载的止回阀（42）、进一步经由所述内部的热传递装置（37）和第一节流阀（43）、进一步经由处于第一位置中的第二三通阀（12）重新返回到所述第二热传递装置（32）从而接通，并且构造所述第三流体回路以加热所述第三热传递装置（33）；

其中，第三流体回路（83）连同所述处于第二位置中第二三通阀（12）并且连同打开的贯通阀（41）替代所述弹簧加载的止回阀（42）具有第五热传递装置（35），并且替代所述第二热传递装置（32）具有第四热传递装置（34），并且构造所述第三流体回路以通过所述第四热传递装置（34）冷却所述电动车辆的内部空间；

其中，第四流体回路（84）能够从所述第三热传递装置（33）出发经由所述第一三通阀（11）和第三泵（63）引导到所述第一热传递装置（31）上、进而返回所述第三热传递装置（33）从而接通，并且在使用由所述第三流体回路（83）通过所述第三热传递装置（33）所接收的热量的情况下构造所述第四流体回路以通过所述第一热传递装置（31）加热所述电动车辆的内部空间；并且

其中，第五流体回路（85）能够从所述由电动机驱动的第一泵（61）出发经由所述热源（2、3）、进一步经由所述四通阀（10）和第六热传递装置（36）、进一步经由所述第二热传递装置（32）并且重新返回到所述由电动机驱动的第一泵（61）从而接通，并且构造所述第五流体回路以冷却所述车辆的至少一个构件的热源（2、3）。

10.按照权利要求9所述的方法，其中所述第三流体回路（83）作为具有二氧化碳、特别优选具有冷却剂R744的冷却剂回路运行。

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