CN103568777B - 用于机动车辆中的热分配的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于机动车辆中尤其混合动力车辆中的热分配的装置，其具有原动机冷却回路和制冷剂回路，制冷剂回路构造用于以制冷系统模式和热泵模式组合运行且用于再加热模式，制冷剂回路具有蒸发器、压缩机、用于将热从制冷剂供应至待调节的用于乘客舱的空气的热交换器和用于在制冷剂回路的制冷剂与原动机冷却回路的冷却剂之间传递热的热交换器。一方面热交换器构造和布置为可作为用于将热从冷却剂传递至蒸发的制冷剂的蒸发器并且可作为用于将热从冷凝的制冷剂传递至冷却剂的冷凝器运行。另一方面原动机冷却回路具有第一原动机和第二原动机，第一原动机构造为内燃机，第二原动机构造为电动机。本发明还涉及运行用于机动车辆的热分配的装置的方法。

Description

用于机动车辆中的热分配的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆中、尤其混合动力车辆中的热分配的装置，其具有原动机冷却回路和制冷剂回路，制冷剂回路被构造用于以制冷系统模式和热泵模式组合运行且用于再加热模式。制冷剂回路具有蒸发器、压缩机、用于将热从制冷剂供应至待调节的用于乘客舱的空气的热交换器和用于在制冷剂回路的制冷剂与原动机冷却回路的冷却剂之间进行热传递的热交换器。此外，本发明涉及一种用于运行这个装置的方法。
背景技术
从现有技术中已知具有不同驱动系统的机动车辆。所述概念基于借助于内燃机、电动机或两类原动机的混合驱动。在具有内燃机和电动机驱动系统的混合式机动车辆中，与具有纯混合驱动的机动车辆（也被称为“插电式混合动力电动车辆”（PHEV））的一个区别在于“范围扩展”。PHEV车辆可通过电动、电动/内燃机以及内燃机驱动。纯电力驱动的车辆的活动范围是约50km的范围。具有“范围扩展”的车辆不始终由电力驱动。在行驶期间借助于由内燃机驱动的发电机对车辆的电池充电。PHEV和具有“范围扩展”的车辆是下述机动车辆，其电池可由外部电源网络或充电系统附加的充电。
如所已知，电动车辆的乘客舱的空气调节利用电阻加热器（PTC）或热泵系统，因为电动机的废热不足以加热乘客舱。PTC加热系统在制造上是经济的，但由于电能的消耗，其减小了电动车辆的运行范围。热泵系统的使用是更成本密集的，但是对电动车辆运行范围的影响较少。在具有内燃机和电动机的组合驱动单元的机动车辆中，使用PTC加热系统或热泵系统同样减小了电动机的活动范围，但可由于内燃机的运行而可继续行驶。此外，内燃机的运行提供将乘客舱加热至更高温度水平的热。此外，由现代内燃机提供的热不足以充分加热乘客舱。具有“范围扩展”的机动车辆的重要方面在于内燃机在最佳工作点运行，并且可供使用的热很少。通过借助于PTC加热系统或燃料附加加热器进行加热，可舒适地加热和预调节乘客舱。然而，出于生态原因，在具有电动机驱动或具有混合驱动的机动车辆中使用这些系统是值得商榷的。
从现有技术已知具有加热功能的机动车辆的空调系统，其具有制冷剂回路，制冷剂回路具有作为蒸发器运行的附加热交换器。附加热交换器通常被构造为通往冷却剂回路的连接，所述附加热交换器用于对具有电动机驱动的机动车辆中的驱动单元部件进行调温。在具有内燃机的机动车辆中，借助于附加蒸发器提供在内燃机的冷却回路与制冷剂回路之间进行热传递的可能性。
例如，在DE102010038406A1中公开了一种用于机动车辆的系统，其用于加热和/或冷却乘客舱和用于冷却内燃机。所述系统包括：冷却剂回路，其用周围空气-热交换器冷却内燃机以将热从冷却剂输出至周围空气；和制冷剂回路，其具有冷凝器、压缩机和可由供应给乘客舱的空气绕流的第一蒸发器，所述第一蒸发器用于在冷却运行中冷却乘客舱。在热泵运行中，可借助于从周围空气吸收热的制冷剂回路来加热被供应至乘客舱的空气。在这种情况下，制冷剂回路具有第二蒸发器和冷凝器，第二蒸发器和冷凝器被构造为冷却剂-热交换器。因此制冷剂回路与冷却剂回路热耦合。
在DE102009060860A1中，描述一种用于电动或混合动力车辆的空调系统，其具有制冷剂回路和调温回路以控制乘客舱和车辆组件的温度。回路经由热交换器热耦接，以从调温回路吸收热并且热交换器用于将热输出至调温回路。当对车辆组件进行调温时，将来自调温回路的热在低压侧传递至制冷剂回路并且将来自制冷剂回路的热在制冷剂回路的高压侧传递至调温回路。
在制冷剂回路中的两个补充热交换器的帮助下，因为热耦接至调温回路，所以以这种方式调节并气候控制消耗器，如电动机的外围设备，尤其是电池、燃料电池、电力电子器件和/或乘客舱。由于将调温回路分离成两个独立回路，所以除了所提及的组件之外，内燃机也可被冷却。由内燃机输出的热被传递至周围环境或用于加热待供应至乘客舱的空气。
此外，来自运行光伏电池或太阳能电池板的电力也例如可以被整合在相应的回路中。
现有技术中尚没有公开不仅将内燃机而且将电动机在一个公共的系统中按照需求用作热沉和/或热源并且将原动机整合在乘客舱的空调系统内的热管理单元中。
发明内容
本发明的任务在于提供一种用于配备有混合式内燃机和电动机驱动的机动车辆的热分配的装置，其包括原动机的热管理和用于加热和冷却待供应至乘客舱的空气的空调单元。在此，机动车辆应该在囊括多个热源例如在考虑电消耗、燃料消耗、有害物质排放和原动机运行方式的情况下有效、成本低廉且生态友好地运行机动车辆。此外，该装置的部件的数量应尽可能少，尤其是热交换器的数量。
根据本发明，所述任务通过一种用于机动车辆中、尤其混合动力车辆中的热分配的装置而解决，所述装置具有原动机冷却回路和制冷剂回路，制冷剂回路被构造用于以制冷系统模式和热泵模式组合运行且用于再加热模式。制冷剂回路具有蒸发器、压缩机、用于将热从制冷剂供应至待调节的用于乘客舱的空气的热交换器和用于在制冷剂回路的制冷剂与原动机冷却回路的冷却剂之间进行热传递的热交换器。
根据本发明的方案，用于在制冷剂与冷却剂之间进行热传递的热交换器（在下文中也称为制冷剂/冷却剂热交换器）被构造为能够作为用于将热从冷却剂传递至被蒸发的制冷剂的蒸发器运行并且能够作为用于将热从冷凝的制冷剂传递至冷却剂的冷凝器运行并且被布置在所述装置内部。取决于运行模式，热交换器可作为蒸发器或冷凝器运行。在此，优选地，制冷剂的流动方向在这个过程中保持不变。制冷剂/冷却剂热交换器优选地被构造为板式热交换器或管束式热交换器。
第一原动机和第二原动机有利地布置在原动机冷却回路内部。优选地，第一原动机被构造为内燃机并且第二原动机被构造为电动机。此外，有利地可以将附加的原动机整合至该原动机冷却回路中。
此外，根据本发明，所述任务通过一种用于机动车辆中、尤其混合动力车辆中的热分配的装置而进一步解决，所述装置具有原动机冷却回路和制冷剂回路，制冷剂回路具有蒸发器、压缩机、用于将热从制冷剂供应至待调节的用于乘客舱的空气的热交换器和用于在制冷剂回路的制冷剂与原动机冷却回路的冷却剂之间进行热传递的热交换器。
根据所述方案，原动机冷却回路具有第一原动机和第二原动机，其中，第一原动机被构造为内燃机并且第二原动机被构造为电动机。制冷剂回路优选地被构造用于以制冷系统模式和热泵模式组合运行且用于再加热模式。有利的是，用于在制冷剂与冷却剂之间进行热传递的热交换器被构造并且被布置为可作为用于将热从冷却剂至传递被蒸发的制冷剂的蒸发器运行并且可作为用于将热从冷凝的制冷剂传递至冷却剂的冷凝器运行。此外，附加的原动机可有利地被整合在原动机冷却回路中。
根据本发明的进一步方案，所述原动机能够与运行状态无关地被冷却剂穿流。因此，原动机可不仅在运行状态中而且在非运行状态中被冷却剂加载，使得可在任何时间进行原动机的调节。
根据第一替代构造，第一原动机和第二原动机被整合在原动机冷却回路中并且原动机冷却回路被如此构造，使得冷却剂的质量流为了热传递可被引导通过第一原动机以及为了热传递可被引导通过第二原动机。因此，这些原动机可经由通过原动机冷却回路的冷却剂的共同质量流而耦合，也就是说，冷却剂的各个质量流可在流动方向上相继地穿流两个原动机并且因此原动机被顺序地相继加载。在冷却剂穿流时，原动机可按需要被调节，其方式是，在相应的原动机与冷却剂之间进行热传递。热可被从原动机带走或供应至原动机，从而原动机被理解为热源或热沉。与原动机的构造无关地，所述调节要么借助于冷却剂与原动机之间的直接热传递要么通过中间连接的介质进行。
根据本发明的一个进一步方案，原动机冷却回路包括用于在制冷剂回路的制冷剂与原动机冷却回路的冷却剂之间进行热传递的热交换器、用于将热从冷却剂输出至待供应至乘客舱的空气的热交换器和用于在冷却剂与周围空气之间进行热传递的热交换器。有利地，在用于在冷却剂与周围空气之间进行热传递的热交换器周围布置一个旁路，使得可按需要在热交换器周围传导冷却剂。
根据第二替代构造，原动机冷却回路被划分成用于第一原动机的空气调节的高温冷却回路和用于第二原动机的空气调节的低温冷却回路。制冷剂/冷却剂热交换器被布置在原动机冷却回路侧上使得其可交替地在高温冷却回路中和低温冷却剂回路中运行。
原动机冷却回路的这种分开构造允许单独调节原动机并且因此调整内燃机和电动机的子回路中的最佳温度。高温冷却回路和低温冷却回路优选地经由转换阀耦接在一起。转换阀在冷却剂流动方向上布置在制冷剂/冷却剂热交换器的前面和后面。
根据本发明的一个有利构造，高温冷却回路包括用于在制冷剂回路的制冷剂与高温冷却回路的冷却剂之间进行热传递的热交换器、用于将热从冷却剂输出至待供应至乘客舱的空气的热交换器和用于在冷却剂与周围空气之间进行热传递的热交换器。低温冷却回路优选地具有用于在制冷剂回路的制冷剂与低温冷却回路的冷却剂之间进行热传递的热交换器和用于在冷却剂与周围空气之间进行热传递的热交换器。
一个特殊优点是，原动机冷却回路中冷却剂的流动方向可颠倒，使得原动机冷却回路的部件可以被双向地穿流。
在根据本发明的运行用于机动车辆中、尤其混合动力车辆中的热分配的装置的方法中，所述装置具有原动机冷却回路和制冷剂回路，所述制冷回路被构造用于以制冷系统模式和热泵模式组合运行且用于再加热模式，所述制冷剂回路具有蒸发器、压缩机、用于将热从制冷剂供应至待调节的用于乘客舱的空气的热交换器和用于在制冷剂回路的制冷剂与原动机冷却回路的冷却剂之间进行热传递的热交换器，根据设计方案，制冷剂/冷却剂热交换器当以制冷系统模式或再加热模式运行时能够作为用于将热从冷凝的制冷剂传递至冷却剂的冷凝器运行并且在热泵模式中能够作为用于将热从冷却剂传递至被蒸发的制冷剂的蒸发器运行。
根据本发明的一个进一步方案，取决于制冷剂回路的运行模式，由原动机冷却回路的制冷剂穿流的原动机以及所述周围空气按需要用作热源和/或热沉。原动机也可被用作热质量，与原动机的运行状态无关地，可将热存储在所述热质量中或者将存储的热导出。
用于机动车辆中的热分配、尤其按需要冷却和/或预热内燃机和电动机的装置的组合系统有利地实现两个原动机在被投入运行之前的预调节。在此，原动机被整合在具有混合式内燃机和电动机驱动的机动车辆的热管理单元及其用于加热和冷却待供应至乘客舱的空气的空调系统中。在特殊驾驶状态中可用作热/冷储存器的原动机例如在电动机运行的情况下用于最大可能加热之后（所谓的下拉）冷却乘客舱。在此将热输出至周围环境和内燃机，这有利地减小了制冷剂回路中的高压。此外，用于在冷却剂与周围空气之间进行热传递的热交换器可需要更少安装空间地构造。
根据本发明的一个构造，当制冷剂回路以制冷系统模式运行并且同时第二原动机运行时，原动机冷却回路的在穿流所述作为冷凝器运行的制冷剂/冷却剂热交换器以及作为热源运行的第二原动机时被加热的冷却剂穿流第一原动机在并且将热传递至第一原动机。因此，第一原动机在投入运行中时已经预热，这例如导致较少有害物质排放并且其用作原动机冷却回路的附加的热沉。
对比于来自现有技术的已知装置，根据本发明的用于热分配的装置的其他优点可总结为如下：
-用于PHEV或具有“范围扩展”的机动车辆的加热系统可在机动车辆的热管理的整个方案中有效、环保且经济地运行，
-利用多个热源（原动机、废弃、增压空气、电池、电子设备、乘客舱和来自周围环境的空气），其中，热源的热通过冷却剂回路传递，
-当电动机运行时，将热储存在作为热质量的运动机内部并且在以热泵模式运行时利用内燃机的余热，
-通过将原动机加热到最佳运行温度预调节乘客舱和不处于运行状态的冷原动机（尤其是内燃机），在此附加地冷却所述冷却剂回路，
-可以在任何时间让冷却剂穿流两个原动机，这简化了原动机冷却回路的布置，以及
-在夏季借助于电动机下拉或启动的情况下，利用内燃机作为热沉。
附图说明
将参考对应图从以下简单实施方式的描述而呈现本发明的更多细节、特征和优点。结合下面的附图示出用于在具有制冷剂回路的机动车辆中的热分配的装置
图1a至图1e：用于对内燃机和电动机空气调节的组合原动机冷却回路，和
图2a至图2c：用于对内燃机空气调节的高温冷却回路和用于对电动机空气调节的低温冷却回路
分别以不同的运行模式。
具体实施方式
在图1a至图1e中，以不同运行模式示出用于具有制冷剂回路2和组合式原动机冷却回路3的机动车辆的装置1，所述原动机冷却回路用于调节构造为内燃机的第一原动机14和构造为电动机的第二原动机17。制冷剂回路2或原动机冷却回路3的处于运行中的管路由实线图示，而借助于虚线示出不处于运行中的管路。借助于箭头示出流体的流动方向。
制冷剂回路2除了图1a中所示的在制冷系统模式或再加热模式中在制冷剂的流动方向上相继布置的蒸发器4、压缩机5、作为加热记录器运行的热交换器6（其也作为第二冷凝器或热泵冷凝器公知）、阀7、接收器8和作为冷凝器运行的热交换器9之外还包括内部的热交换器10。内部的热交换器10是指在回路内部的热交换器，其用于在处于高压的制冷剂与处于低压的制冷剂之间进行热传递。在此，例如，一方面，液态制冷剂在热交换器9中冷凝之后进一步冷却，并且另一方面，过加热压缩机5上游的进气。止回阀24在所述制冷剂的流动方向上是可被穿过的。
从内部的热交换器10的高压侧排出的过冷却的制冷剂在穿流所述作为膨胀元件运行的阀11时膨胀并且在蒸发器4中在从待供应至乘客舱的空气吸收热的情况下蒸发。在此，空气被冷却和/或除湿。
如果制冷剂在例如具有制冷剂R134a的亚临界运行的情况下或在具有二氧化碳的特定环境条件的情况下液化，那么热交换器9称为冷凝器。在此，热传递的一部分在恒定温度的情况下进行。在热交换器9中的超临界运行或超临界输出热的情况下，制冷剂的温度持续降低。在这种情况中，热交换器9也称为气体冷却器。超临界运行可在确定的环境条件或制冷剂回路2的运行方式（例如，二氧化碳作为制冷剂时）的情况下出现。
在蒸发器4中由供应至乘客舱的空气传递至制冷剂的热要么部分地在热交换器6中为了再加热又供应至待供应至乘客舱的空气并在热交换器9中传递至原动机冷却回路3，要么仅仅在热交换器9中输出至原动机冷却回路3。在此，制冷剂回路2要么以制冷系统模式运行要么以再加热模式运行。当以制冷系统模式运行时，热交换器6不被加载空气。当以再加热模式运行时，热交换器6（其也被称为加热记录器）满足除了热交换器9之外的第二冷凝器/气体冷却器的功能。
通过未示出的鼓风机吸入的空气在其流入至乘客舱之前在流动方向上首先通过蒸发器4、接着通过加热用热交换器13并且接着通过加热记录器13引导。因此，热交换器4、13、6以所给出的次序相对于被供应至乘客舱的空气前后相继地布置并且根据需要和运行模式而开启或关闭。替换地，加热记录器6也可以在空气流动方向上布置在加热用热交换器13的下游。借助于热交换器6，也可以通过在空调器内部构造特殊开口和空气引导装置而将热从制冷剂直接传递至周围空气。
在原动机冷却回路3内，冷却剂（优选地为水/乙二醇混合物）在原动机14与热交换器15、9之间循环。在被构造为冷却剂/空气热交换器的热交换器15中，热从冷却剂传递至周围空气。接着，冷却剂穿流被构造为制冷剂/冷却剂热交换器的热交换器9并且在通过支路A传导至原动机14之前吸收冷凝的制冷剂的热。热交换器13没有被冷却剂穿流。
在原动机冷却回路3中循环的冷却剂在此冷却处于运行中的内燃机14。构造为电动机的原动机17没有用冷却剂调节。构造为电动机17周围的旁路的支路A开启，而构造为内燃机14周围的旁路的支路B闭合。替换地，支路B也可以构造在原动机14内部。
原动机冷却回路3具有图中未示出的用于使冷却剂循环的装置。这些装置在此例如可作为单独构成的泵布置在原动机冷却回路3的内部。按照替代的实施方式，泵也可以被构造为原动机14、17的组成部分，其中，每个原动机14、17形成与一个具有泵的单元。
在低环境温度时，乘客舱需要加热，这借助于根据图1b和图1c的以加热模式或热泵模式运行的装置1实现。图1b示出热泵模式中的制冷剂回路2以及周围空气，图1c中示出原动机冷却回路3的冷却剂作为热源。
与图1a的运行模式不同，制冷剂回路2中吸收的全部热在热交换器6中被输出至待供应至乘客舱的空气。在作为膨胀元件运行的阀7中，从热交换器6出去的制冷剂膨胀至相应于热交换器9中的两相区域中（制冷剂在此处被蒸发）的冷却剂温度的压力水平。在蒸发过程中，制冷剂从原动机冷却回路3吸收热。
被构造为三通阀的阀11被如此切换，使得制冷剂通过一个旁路12在蒸发器4和内部的热交换器10旁边引导至压缩机5。因为内部的热交换器10仅仅在一侧被穿流，所以在此不传递热。内部的热交换器10处在非活动状态。止回阀24用于防止当制冷剂回路2以热泵模式运行时在蒸发器4中和内部的热交换器10中沉积制冷剂。
根据图1b，在原动机冷却回路3的内部，冷却剂的一部分在热交换器9、热交换器15与电动机17之间循环。在热交换器9中输出至蒸发的制冷剂的热是在热交换器15中从周围空气吸收的。电动机17不处于运行中，但可用作热源或热沉。
当内燃机14运行时，冷却剂的第二部分可在原动机14与热交换器13之间循环。在原动机14的冷却期间吸收的热在热交换器13中被传递至待供应至乘客舱的空气。
根据加热乘客舱的加热装置的热需求而开启或关闭原动机冷却回路3的单个区域。
根据图1c，制冷剂回路2在热泵模式中以原动机冷却回路3或原动机14的冷却剂作为热源运行。
被构造为四通阀的阀16被如此切换，使得在围绕热交换器15的旁路18中引导冷却剂，并且因此没有从周围空气吸收热。替换地，所述阀16在此也可以构造为多个阀的组合。冷却剂在热交换器13、热交换器9与原动机14之间循环。在冷却原动机14时吸收的热在热交换器13中被传递至待供应至乘客舱的空气和/或在热交换器9中被传递至蒸发的制冷剂。制冷剂接着在热交换器6中冷凝的情况下将热又输出至待供应至乘客舱的空气。
在此，根据加热乘客舱所需的热而开启或关闭原动机冷却回路3或制冷剂回路2的热交换器9、13。通过切换所述阀16可使冷却剂例如仅通过热交换器9或仅通过热交换器13或同时通过这两者引导。此外，通过热交换器6中和热交换器13中的热传递而加热待供应至乘客舱的空气是可行的。
在根据图1d的实施方式中，制冷剂回路2以制冷系统模式或预加热模式运行，类似于图1a。在原动机冷却回路3中，冷却剂在原动机17（而不是图1a中的原动机14）与热交换器15、9之间循环，如实线所示。在热交换器15中，热从冷却剂传递至周围空气。接着，冷却剂穿流热交换器9且在被引导至原动机17之前从冷凝的制冷剂吸收热。热交换器13不被冷却剂穿流。在原动机冷却回路3中循环的冷却剂冷却处于运行中的电动机17。内燃机14没有用冷却剂调节。构造为原动机14周围的旁路的支路B开启，而构造为电动机17周围的旁路的支路A闭合。
根据原动机冷却回路3的替代运行模式，作为内燃机14周围的旁路的支路B闭合，使得在穿流热交换器9以及冷却电动机17时加热的冷却剂被引导至内燃机14，如虚线所示。在此，热可由冷却剂传递至原动机14。因此，内燃机14可在关断状态中（即在投入运行之前）被预热或预调节。
因此，在本发明的根据图1a至图1e的实施方式中，一方面存在在投入运行之前调节没有处在驱动状态的原动机14、17的可能性。特别是在此可通过将热从冷却剂输出至原动机14而预热内燃机14，这特别是在图1d中示出。待输出至原动机14的热在热交换器9中由制冷剂传递至冷却剂并且在热交换器15中从周围空气或原动机17吸收。另一方面，当电动机17投入运行时，可使用内燃机14刚关断时的余热来预热原动机17。在此，余热从内燃机14传递至冷却剂且从冷却剂传递至电动机17。
图1e示出装置1，其中，制冷剂回路2处于热泵模式，冷却剂或电动机17作为热源。构造为四通阀的阀16被如此切换，使得冷却剂在热交换器15周围的旁路18中被引导并且因此没有从周围空气吸收热。冷却剂在热交换器9与原动机17之间循环。在原动机17的冷却期间吸收的热在热交换器9中传递至蒸发的制冷剂。制冷剂接着在热交换器6中冷凝时将热输出至待供应至乘客舱的空气。
根据替代实施方式，原动机14、17在任何时候、甚至在停止或“不运行”状态中也可被冷却剂穿流，从而可取消支路A、B。
如从图1a至图1e所呈现，冷却剂取决于装置1（即，与原动机冷却回路3组合的制冷剂回路2）的运行模式可在两个方向上穿过原动机冷却回路3流动。
在图2a至图2c中，示出用于机动车辆的装置1，其中，制冷剂回路2和分成两部分的原动机冷却回路3’分别处于不同运行模式。原动机冷却回路3’被分成用于调节构造为内燃机的原动机14的高温冷却回路3a和用于调节构造为电动机的原动机17的低温冷却回路3b。与根据图1a至图1e的实施方式不同，原动机冷却回路3’被分成两个子回路。这些子回路共同地具有制冷剂回路2的热交换器9。制冷剂回路2保持不变。高温冷却回路3a还包括用于热传递至待供应至乘客舱的空气的加热用热交换器13、用于与周围环境热传递的热交换器19以及构造为三通阀的阀23。低温冷却回路3b还包括用于与周围环境热传递的热交换器20。
在冷却剂的流动方向上在热交换器9的上游和下游，高温冷却回路3a和低温冷却回路3b经由转换阀21、22相互耦合。通过切换转换阀21、22，要么将高温冷却回路3a的冷却剂要么将低温冷却回路3b的冷却剂引导通过热交换器9。
根据图2a，可对比于根据图1a的装置1的运行方式，制冷剂2以制冷系统模式或再加热模式运行。在作为冷凝器运行的热交换器9中导出的热被传递至低温冷却回路3b。冷却剂在热交换器9与热交换器20之间循环，从而使得吸收的热在热交换器20中输出至周围环境。原动机17不处于运行中。待供应至乘客舱的空气在穿流热交换器6和/或热交换器13时被加热。取决于热需求，从原动机14导出的热在热交换器13中被传递至待供应至乘客舱的空气或在热交换器19中被传递至周围空气。为了将热传递至周围空气，高温冷却回路3a中的冷却剂在原动机14与热交换器19之间循环。
当将电动机14投入运行中并且内燃机17关断时，待供应至乘客舱的空气仅经由热交换器6升温。
根据图2b和图2c，装置1以热泵模式运行。图2b示出制冷剂回路2处于热泵模式，周围空气作为热源。热在热交换器20中从周围空气传递至冷却剂并且在热交换器9中被输出至制冷剂回路2。原动机17不运行。从原动机14传递至在高温冷却回路3a中循环的冷却剂的热在热交换器13中输出至待供应至乘客舱的空气。
根据替代运行模式，原动机17投入运行。原动机17中产生的热由在低温冷却回路3b中循环的冷却剂吸收并且在热交换器9中传递至冷却剂。在将低温冷却回路3b中的冷却剂冷却至低于周围空气的温度时，除了由电动机17输出的热之外，也可以使用来自周围空气的热。
取决于装置1或制冷剂回路2的运行模式，冷却剂在相反方向上穿流电动机17。因而，原动机17可在两个方向上被穿流。
图2c示出以热泵模式运行的制冷剂回路2，其中，高温冷却回路3a的冷却剂或内燃机14作为热源。热从原动机14传递至冷却剂并且在热交换器9中输出至制冷剂回路2和/或在热交换器13中输出至待供应至乘客舱的空气。没有冷却剂在低温冷却回路3b中循环。借助于三通阀23而将冷却剂的质量流分成通过热交换器9的第一子质量流和通过热交换器13的第二子质量流。因此，由原动机14输出的热直接经由热交换器13并且间接经由热交换器6传递至待供应至乘客舱的空气并且不被导出至周围环境。在另一实施方式中，冷却剂的质量流没有被划分。
制冷剂回路2的阀7、11还可以被构造为固定节流器。接收器8（其在制冷剂回路2的热泵模式中在低压时作为收集器运行）有利地构造有相应的分离装置，如偏转器或离心分离器。在制冷系统模式或再加热模式中，接收器8在高压时被加载制冷剂。替换地，接收器8（其在所示的实施方式中在制冷剂的流动方向上布置在热交换器9前面）也可以作为积聚器在制冷剂在蒸发器4下游的流动方向上布置在低压侧上。
所示出的布置方案和运行模式可用于在低压侧经历从液体至气体的相位转变的任何制冷剂。在高压侧，介质通过气体冷却、冷凝和过冷却而将热输出至热沉。适合作为这种制冷剂的是天然物质（如R744、R717等）、可燃物质R290、R600、R600a等以及化学物质（如R134a、R152a、HFO-1234yf等）或各式各样的制冷剂混合物。
附图标记表
1 装置
2 制冷剂回路
3,3’ 原动机冷却回路
3a 高温冷却回路
3b 低温冷却回路
4 制冷剂回路的蒸发器
5 制冷剂回路的压缩机
6 热交换器，加热记录器
7 阀
8 接收器
9 热交换器
10 内部的热交换器
11 阀
12 制冷剂回路的蒸发器周围的旁路
13 热交换器,加热系统热交换器
14 原动机,内燃机
15 热交换器
16 阀
17 原动机,电动机
18 热交换器15周围的旁路
19 热交换器,高温冷却回路
20 热交换器,低温冷却回路
21 转换阀
22 转换阀
23 三通阀
24 止回阀
A 支路
B 支路

Claims (13)

1.一种用于机动车辆中的热分配的装置(1)，其具有原动机冷却回路(3、3’)和制冷剂回路(2)，所述制冷剂回路被构造用于以制冷系统模式和热泵模式组合运行以及用于再加热模式，所述制冷剂回路具有蒸发器(4)、压缩机(5)、用于将热从所述制冷剂供应至待调节的、用于乘客舱的空气的热交换器(6)以及用于在所述制冷剂回路(2)的制冷剂与所述原动机冷却回路(3、3’)的冷却剂之间进行热传递的热交换器(9)，其特征在于，用于在所述制冷剂与所述冷却剂之间进行热传递的所述热交换器(9)被构造和布置为作为用于将热从所述冷却剂传递至蒸发的制冷剂的蒸发器并且作为用于将热从冷凝的制冷剂传递至所述冷却剂的冷凝器运行，在所述原动机冷却回路(3、3’)内部布置第一原动机(14)和第二原动机(17)，所述原动机冷却回路(3’)被构造为划分成用于调节所述第一原动机(14)的高温冷却回路(3a)和用于调节所述第二原动机(17)的低温冷却回路(3b)，其中，用于在所述制冷剂与所述冷却剂之间进行热传递的所述热交换器(9)能够交替地在所述高温冷却回路(3a)中和所述低温冷却回路(3b)中运行。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述第一原动机(14)被构造为内燃机，并且所述第二原动机(17)被构造为电动机。
3.一种用于机动车辆中的热分配的装置(1)，其具有原动机冷却回路(3、3’)和制冷剂回路(2)，所述制冷剂回路具有蒸发器(4)、压缩机(5)、用于将热从所述制冷剂供应至待调节的、用于乘客舱的空气的热交换器(6)以及用于在所述制冷剂回路(2)的制冷剂与所述原动机冷却回路(3、3’)的冷却剂之间进行热传递的热交换器(9)，其特征在于，所述原动机冷却回路(3、3’)具有第一原动机(14)和第二原动机(17)，其中，所述第一原动机(14)被构造为内燃机，并且所述第二原动机(17)被构造为电动机，所述原动机冷却回路(3’)被构造为划分成用于调节所述第一原动机(14)的高温冷却回路(3a)和用于调节所述第二原动机(17)的低温冷却回路(3b)，其中，用于在所述制冷剂与所述冷却剂之间进行热传递的所述热交换器(9)能够交替地在所述高温冷却回路(3a)中和所述低温冷却回路(3b)中运行。
4.根据权利要求2或3所述的装置(1)，其特征在于，所述第一原动机(14)和所述第二原动机(17)被如此整合地布置在所述原动机冷却回路(3)中并且所述原动机冷却回路(3)被如此构造，使得冷却剂的质量流为了热传递能够被引导通过所述第一原动机(14)并且为了热传递能够被引导通过所述第二原动机(17)。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述原动机冷却回路(3)包括用于在所述制冷剂回路(2)的制冷剂与所述原动机冷却回路(3)的冷却剂之间进行热传递的热交换器(9)、用于将热从所述冷却剂输出给待供应至乘客舱的空气的热交换器(13)以及用于在所述冷却剂与周围空气之间进行热传递的热交换器(15)。
6.根据权利要求4所述的装置(1)，其特征在于，所述原动机冷却回路(3)包括用于在所述制冷剂回路(2)的制冷剂与所述原动机冷却回路(3)的冷却剂之间进行热传递的热交换器(9)、用于将热从所述冷却剂输出给待供应至乘客舱的空气的热交换器(13)以及用于在所述冷却剂与周围空气之间进行热传递的热交换器(15)。
7.根据权利要求2或3所述的装置(1)，其特征在于，所述高温冷却回路(3a)包括用于在所述制冷剂回路(2)的制冷剂与所述高温冷却回路(3a)的冷却剂之间进行热传递的热交换器(9)、用于将热从所述冷却剂输出给待供应至乘客舱的空气的热交换器(13)以及用于在所述冷却剂与周围空气之间进行热传递的热交换器(19)。
8.根据权利要求2或3所述的装置(1)，其特征在于，所述低温冷却回路(3b)包括用于在所述制冷剂回路(2)的制冷剂与所述低温冷却回路(3b)的冷却剂之间进行热传递的热交换器(9)以及用于在所述冷却剂与周围空气之间进行热传递的热交换器(20)。
9.根据权利要求7所述的装置(1)，其特征在于，所述低温冷却回路(3b)包括用于在所述制冷剂回路(2)的制冷剂与所述低温冷却回路(3b)的冷却剂之间进行热传递的热交换器(9)以及用于在所述冷却剂与周围空气之间进行热传递的热交换器(20)。
10.根据权利要求1或3所述的装置(1)，其特征在于，所述机动车辆为混合动力车辆。
11.一种用于运行根据前述权利要求中的任一项所述的用于机动车辆中的热分配的装置(1)的方法，其特征在于，用于在所述制冷剂与所述冷却剂之间进行热传递的所述热交换器(9)在运行中
-在制冷系统模式中或在再加热模式中作为用于将热从所述制冷剂回路(2)的冷凝的制冷剂传递至所述原动机冷却回路(3、3’)中的冷却剂的冷凝器运行，并且
-在热泵模式中作为用于将热从所述原动机冷却回路(3、3’)的冷却剂传递至所述制冷剂回路(2)中的蒸发的制冷剂的蒸发器运行。
12.根据权利要求11所述的用于运行所述装置(1)的方法，其特征在于，视所述制冷剂回路(2)的运行模式而定，被所述原动机冷却回路(3、3’)的冷却剂穿流的所述原动机(14、17)以及周围空气按照需要用作热源和/或热沉。
13.根据权利要求12所述的用于运行所述装置(1)的方法，其特征在于，当所述制冷剂回路(2)在制冷系统模式中运行并且同时所述第二原动机(17)运行时，所述原动机冷却回路(3)的在穿流作为冷凝器运行的用于在所述制冷剂与所述冷却剂之间进行热传递的所述热交换器(9)和用作热源的所述第二原动机(17)时被加热的冷却剂穿流第一原动机(14)并且将热传递至所述第一原动机(14)，从而使得所述第一原动机(14)在投入运行时被预热并且用作所述原动机冷却回路(3)的附加的热沉。
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