CN108382164B - 用于电动车辆的废热利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动车辆的废热利用系统，其包括用于驱动所述电动车辆的电动机以及用于为所述电动机提供电能的电池，具有用于对所述电动车辆的车辆内部进行空气调节的空气调节回路，其中在所述废热利用系统的运行期间所述空气调节回路循环有工作介质，具有用于冷却所述电动机和/或所述电池的冷却回路，在所述废热利用系统的运行期间在所述冷却回路中循环有冷却剂；具有加热回路，在所述加热回路中循环有加热介质，并且在所述加热回路中布置有第二运送装置和第二热交换器，所述第二运送装置用于驱动所述加热介质，所述第二热交换器用于将热从所述加热介质放出到所述电动车辆的车辆内部中。

Description

用于电动车辆的废热利用系统

技术领域

本发明涉及一种用于电动车辆的废热利用系统，并且涉及一种具有这样的废热利用系统的电动车辆。

背景技术

在电动车辆中，即，在电驱动的车辆中，利用为了驱动电动机而存在的可充电电池，从而为各种辅助单元，即为耗电器提供电能。由于在电动车辆中不能获得由内燃机产生的废热来加热车辆内部，所以需要电操作的加热装置，其同样从电动车辆的电池吸取操作所需的电功率。然而，不再能够获得电能来驱动电动机，这能够明显地减少电动车辆的行程。

发明内容

因此本发明的目的为创建用于电动车辆的废热利用系统，通过其而不再发生上述的问题，或只是以大大受限的程度发生。特别地，本发明的目的为示出用于电动车辆的废热利用系统的发展的新方式。

因此，本发明的基本构思为：将出现在电动车辆中用于冷却电池和电动机的冷却回路与出现在电动车辆中用于调节车辆内部的空气调节回路一起以如下方式结合在废热利用系统内部中：能够利用由电池和/或由电动车辆产生的热，从而当需要时加热车辆内部，但否则也能够有效地排放到电动车辆的周围。在利用来自电动机和/或电池的废热加热车辆内部的情况下，遵循热泵的运行原理的根据本发明的废热利用系统能够从用于冷却电动车辆或电池的冷却回路提供热。

根据本发明的用于电动车辆的废热利用系统，其具有用于驱动电动车辆的电动机以及用于向电动机供给电能的电池，包括用于对电动车辆的车辆内部进行空气调节的空气调节回路。在空气调节回路中，在废热利用系统的运行期间循环有工作介质。在空气调节回路中，布置有：用于压缩工作介质的压缩机、用于冷凝工作介质的冷凝器以及用于蒸发工作介质的蒸发器。

而且，废热利用系统包括用于冷却电动机和电池的冷却回路。在废热利用系统的运行期间，冷却剂在冷却回路中循环。在冷却回路中，布置有电动机和电池，其中电动机布置在冷却回路的第一分支中，而电池布置在冷却回路的第二分支中，所述第二分支与所述第一分支流体地并行连接。在冷却回路中，另外布置有第一热交换器和第一运送装置，所述第一热交换器用于将热从冷却剂排放到废热利用系统的周围，所述第一运送装置用于驱动冷却回路中的冷却剂。而且，第一制冷器布置在冷却回路中，通过所述第一制冷器来自冷却回路的第一分支的热能够转移到空气调节回路中。同样地，第二制冷器布置在冷却回路中，通过所述第二制冷器来自冷却回路的第二分支的热能够转移到空气调节回路中。除此之外，废热利用系统装备有加热回路，在所述加热回路中循环有加热介质。在加热回路中布置有第二运送装置和第二热交换器，所述第二运送装置用于驱动加热介质，所述第二热交换器用于将热从加热介质放出到电动车辆的车辆内部。

通过两个制冷器，电动机或电池的废热能够转移到空气调节回路中。如果需要，以这种方式引入空气调节回路中的热能够经由第二热交换器被传递至车辆内部，从而对其进行加热。在车辆的这样的加热不应当发生的情况下，废热能够通过布置在冷却回路中的第一热交换器而被放出至废热利用系统的周围或电动车辆的周围。

根据本发明，出现在空气调节回路中的冷凝器被设计为间接热交换器，通过所述间接热交换器热能够被从空气调节回路转移到加热回路中。以这种方式，在不同操作状态下通过非常不同的操作参数，并且在不同外界温度下通过不同的外界参数（诸如例如所述车辆内部中的外界温度）能够以低电耗实现车辆内部的高度温度舒适。除此之外，本文引入的废热利用系统使得能够将电池用作用于缓解储存废热的热蓄能器。如果例如电池在充电站的帮助下充电时，依据充电过程的适当的激活，能够将电池的温度增加至高但能允许的等级。由于电池的高质量以及与其相关的高热容，因此能够在电池中储存大量的热量。被缓解储存在电池中的该热稍后，通常在电动车辆处于行驶模式时，能够通过根据本发明的废热利用系统被引入到车辆内部，从而调节所述车辆内部。

根据优选的实施例，第一直接热交换器能够以其能够合并在冷却回路或加热回路中的方式设计。当热将被从冷却回路排出到废热利用系统的周围时，第一热交换器能够合并在冷却回路中。相反地，当来自加热回路的热被排放到废热利用系统的周围时，第一热交换器能够合并在加热回路中。这能够是例如当未被引入到车辆内部中的过多的热出现在加热回路中时的情况。通过该实施例因此不需要分别针对冷却回路以及针对加热回路设置单独的热交换器。这伴随着明显的成本节约。通过该实施例的进一步的发展能够想到将第一热交换器与冷却回路和加热回路以其合并在加热回路以及冷却回路二者中的方式流体地连接。

特别优选地，在废热利用系统中第一操作状态是能够调节的。一方面，第一操作状态主要用于为了确保高外界温度中的电池所需的冷却，并且另一方面还通过空气调节回路冷却车辆内部。相反地，在第一操作状态中加热车辆内部并非目的。在第一操作状态下，第二制冷器因此将由电池放出至冷却剂的废热从冷却剂转移至工作介质。布置在空气调节回路中并且设计为间接热交换器的冷凝器将该热至少部分地从工作介质转移至加热介质。由于因为高外界温度，所以不需要车辆内部的加热，第一直接热交换器合并在加热回路中用于将热排放到废热利用系统的周围，使得其流过有加热介质。通过第一直接热交换器，热因此能够从加热介质放出至废热利用系统的周围。用于将热转移到车辆内部中、布置在加热回路中的第二热交换器被流体地跨过或失效，使得没有加热介质流过该热交换器。

同样，第一制冷器在第一操作状态下也被流体地跨过，使得空气调节回路与冷却回路之间没有热交换发生。如果可行，由电动机产生的废热因此经由第一直接热交换器而被放出到电动车辆的周围。工作介质流过出现在空气调节回路中的蒸发器用于从电动车辆的车辆内部吸收热。通过提到的措施，实现了电池和车辆内部的期望的冷却。

在进一步优选的实施例中，能够在废热利用系统中调节第二操作状态。通常，当具有废热利用系统的电动车辆在高外界温度的情况下连接至用于为电池充电的充电站时，废热利用系统处于第二操作状态。在该情况下，废热由电池产生，而不是由电动机产生，或者只较小程度地由电动机产生。由于处于高外界温度而不需要车辆内部的加热，所以第二操作状态主要设计为了将由电池在充电过程期间产生的热排放到电动车辆的周围。在第二操作状态下，第二制冷器因此将热从第二冷却剂转移至工作介质，并且布置在空气调节回路中的冷凝器将该热至少部分地从工作介质进一步转移至加热介质。在第二操作状态下，用于将热从加热回路排放到废热利用系统的周围的第一直接热交换器也集成在加热回路中，使得其流过有加热介质。正如在第一操作状态下那样，布置在加热回路中的第二热交换器也在第二操作状态下被跨过或者失效，使得没有加热介质流过该热交换器。同样，第一制冷器被流体地跨过或失效，使得在空气调节回路与冷却回路之间没有热交换发生。由于在电池的充电过程期间通常没有车辆乘员出现在车辆内部，所以即使处于高外界温度也不需要通过空气调节回路的车辆的冷却。出于该原因，与之前说明的第一操作状态相反地，蒸发器在第二操作状态下也以这种方式被流体地跨过并失效，使得没有工作介质能够流过蒸发器。因此，也没有热从车辆内部转移到空气调节回路的工作介质。

由于用于对电池充电的电动车辆连接至充电站，即，停车，所以电动机通常不产生任何废热，或只可忽视地产生小量废热。出于该原因，在有益的进一步的发展中建议优先通过可控的阀装置防止冷却剂流过冷却回路的第一部分分支。

根据进一步优选的实施例，在废热利用系统中能够调节第三操作状态。特别是当电池像与第二操作状态一样通常在充电过程期间需要冷却时，通常在废热利用系统能够中调节第三操作状态。与第二操作状态相反，当电动车辆的周围或废热利用系统的周围的外界温度明显低于第一操作状态时，因此主要采用第三操作状态，使得与第二操作状态相反地，车辆内部将被加热。以这种方式确保了充电过程完成之后已经适当地对车辆内部进行了温度调节。在第三操作状态下，第二制冷器将热从冷却剂转移至工作介质，并且布置在空气调节回路中的冷凝器将热从工作介质转移至加热介质。通过该实施例，工作介质流过布置在空气调节系统中的蒸发器用于从电动车辆的车辆内部吸收热。与第二操作状态相反地，在第三操作状态下加热介质流过布置在加热回路中的第二直接热交换器，使得传递至车辆内部的热被从第二热交换器中的加热介质提取。以这种方式，车辆内部按照期望地被加热。调节温度或加热车辆内部所不需要的过多的热能够与第二操作状态类似地通过第二直接热交换器放出至废热利用系统的周围。

特别实际地，如果需要，在第三操作状态下第一直接热交换器能够切换到加热回路，用于将热从加热回路排放到废热利用系统的周围。

根据进一步优选的实施例，在废热利用系统中能够调节第四操作状态。通常特别是当处于非常低的外界温度（通常为10℃和更低）的车辆内部通过由电动机产生的废热加热时，调节第四操作状态。通常，因此在电动车辆处于低外界温度的行驶模式中调节第四操作状态。在第四操作状态下，第一制冷器将由电动机产生并且在冷却回路中吸收的热从冷却剂转移至工作介质。第二制冷器失效，使得在其中没有热从冷却剂转移至工作介质。在该实施例中，布置在空气调节回路中的冷凝器将热从工作介质转移至加热介质。相反地，布置在空气调节回路中的蒸发器被流体地跨过或失效，使得没有工作介质流过蒸发器。以这种方式在第四操作状态下防止了由空气调节回路进行的车辆内部的不期望的冷却。在该实施例中加热介质流过布置在加热回路中的第二直接热交换器，使得用于放出至车辆内部的热被从第三热交换器中的加热介质提取。

根据进一步优选的实施例，在废热利用系统中能够调节第五操作状态。通常特别是当处于非常低的外界温度（通常为10℃和更低）的车辆内部通过由电池产生的废热加热时，调节第五操作状态。通常，第五操作状态因此在电动车辆的停车状态下被调节，例如在车辆的停车不久之后，同时具有低外界温度。在该情况下并且遵循热储能器的操作原理，在行驶模式下产生的废热至少暂时储存在电池中，所述电池由于其高质量也具有高热容。

在第五操作状态下，第二制冷器将热从冷却剂转移至工作介质。相反地，第一制冷器由于关闭的电动机而失效，使得没有热从冷却剂转移至工作介质。在该实施例中，布置在空气调节回路中的冷凝器将热从工作介质传递至加热介质。相反地，布置在空气调节回路中的蒸发器被流体地跨过，使得没有工作介质流过蒸发器。在第五操作状态下以这种方式避免了通过空气调节回路的车辆内部的不期望的冷却。加热介质流过布置在加热回路中的第二直接换热器，使得在第三热交换器中传递至车辆内部的热被从加热介质提取。以这种方式，车辆内部按照期望地被加热。

优选地，废热利用系统恰好包括一个恰好具有一个用于将热排放到废热利用系统的周围的直接热交换器的冷却回路。以这种方式，废热利用系统能够特别花费有效地制造。

本发明还涉及一种具有电动机并且具有用于为电动机提供电能的电池的电动车辆。除此之外，电动车辆包括以上已经介绍的根据本发明的废热利用系统。为了排放废热，废热利用系统与电动车辆和/或电池可操作地连接。上述废热利用系统的优点因此也应用于根据本发明的电动车辆。

应当理解的是，在没有离开本发明的范围的情况下，上述特征以及将在下文中描述的特征不仅能够用在叙述的各个结合中，而且还能够用在其他结合中或者由它们本身使用。

附图说明

本发明优选的示例性实施例示出在附图中并且在下面的描述中更加详细地说明，其中相同的附图标记指代相同的或者相似的或者功能上等同的部件。

在每种情况下示意性地示出，

图1为根据本发明的废热利用系统的示例，具有设计为类似电路图中的间接热交换器的冷凝器，

图2-图6为五种不同的操作状态中的图1的废热利用系统。

具体实施方式

图1以示意性的类似电路图的体现示例性地示出了用于电动车辆的根据本发明的废热利用系统1的构成。电动车辆包括用于驱动电动车辆的电动机2，以及用于为电动机2供给电能的电池3。电池3为可充电的设计，使得在放电状态下能够在充电站（未示出）充电。

废热利用系统包括用于对电动车辆的车辆内部54进行空气调节的空气调节回路20，为该目的在废热利用系统1的运行期间在空气调节回路20中循环有工作介质21。在空气调节回路20中布置有：用于压缩工作介质21的压缩机22、用于冷凝工作介质21的冷凝器11以及用于蒸发工作介质21的蒸发器23。

废热利用系统1还包括用于冷却电动机2以及用于冷却电池3的冷却回路4a，所述冷却回路4a包括功率电子器件50，其能够包括多个功率晶体管（未示出）。在废热利用系统1的运行期间，第一冷却剂5a在冷却回路4a中循环。电动车辆的电动机2和电池3二者均布置在冷却回路4a中。根据图1，电动机2布置在冷却回路4a的第一分支15a中，而电池3布置在冷却回路4a的第二分支15b中。第二分支15b在该情况下流体地与第一分支15a并行连接。而且，在冷却回路4a中，布置有第一热交换器6a和第一运送装置7a，所述第一热交换器6a用于将热从冷却剂5a排放到废热利用系统1的周围51（参见箭头53），而所述第一运送装置7a用于在冷却回路4a中驱动冷却剂5a。而且，冷却回路4a包括第一制冷器8a，通过所述第一制冷器8a热能够从冷却回路4a的第一分支15a转移到空气调节回路20中。而且，冷却回路4a包括第二制冷器8b，通过所述第二制冷器8b热能够从冷却回路4a的第二分支15b转移到空气调节回路20中。两个制冷器8a、8b以流体平行连接布置。为此目的，第一制冷器8a布置在第一流体引导路径32a中，而第二制冷器8b布置在第二流体引导路径32b中，所述第二流体引导路径32b流体地与所述第一流体引导路径32a并行连接。

除此之外，废热利用系统1包括加热回路4c，在所述加热回路4c中循环有加热介质5c，并且在所述加热回路4c中布置有第二运送装置7c和第二热交换器6c，所述第二运送装置7c用于驱动加热介质5c，所述第二热交换器6c用于将热从加热介质5c放出到电动车辆的车辆内部54中。布置在空气调节回路20中的冷凝器11被设计为间接热交换器，通过其热能够被从空气调节回路20转移到加热回路4c中。两个热交换器6a、6c能够被设计为传统的散热器或热交换器。

在冷却回路4a中，能够布置有用于冷却剂5a的补偿罐13a。针对冷却剂5a和加热介质5c，能够使用同样的物质，使得二者仅在它们的温度等级方面不同。在此，加热介质5c具有比冷却剂5a更高的温度等级。

如果需要，通过从电池3吸取电能的电加热装置9,车辆内部54还能够被电加热。只是可选地，电加热装置9还能够设置在废热利用系统1中。电加热装置9能够以其直接加热存在于车辆内部54中的空气使得所述空气的温度上升的方式实现。可替代此的，电加热装置9还能够集成在加热回路4c中，使得加热介质5c被加热，并且因此随后能够向车辆内部54放出更多的热。以这种方式，也增加了车辆内部54中的空气的温度。

如从图1显而易见的，直接热交换器6a以如下的方式设计：其能够可选地合并在冷却回路4a中用于将热从冷却剂5a排放到周围51，或者合并到加热回路4c中用于将热从加热介质4c排放到周围51。如进一步从图1显而易见的，具有阀装置31的旁通管线30设置在冷却回路4a中，所述旁通管线30流体地跨过第一热交换器6a。如在图1中指示的，阀装置31能够被设计为三通阀。

如果第一热交换器6a将被合并在加热回路4c中，则旁通管线30通过适当地调节阀装置31而合并在冷却回路4c中。这样的构造的实质的优点在于在加热回路4c中能够省略单独的补偿罐。

在图1的示例中，布置在空气调节回路20中的冷凝器11被设计为间接热交换器，通过其热能够被从空气调节回路20转移到加热回路4c中。

根据图1的废热利用系统1恰好包括一个恰好具有一个直接热交换器6a的冷却回路4a，所述一个直接热交换器6a用于将热排放到废热利用系统1的周围51。因此，废热利用系统1能够特别成本有效地制造。

现将让我们看图2的体现，其示出了处于第一操作状态的图1的废热利用系统1。随后，当车辆内部54与电池3二者将以周围51的外界温度被冷却（通常40℃或更多）时，废热利用系统1优先处于第一操作状态。当电动车辆处于驾驶模式时，即电动车辆2是活动的，则在废热利用系统1的第一操作状态中还需要另外地冷却电动机2。

在第一操作状态下，通过冷凝器11、第一热交换器6a以及第二制冷器8b的帮助实现热泵，通过其热能够被从电池3并且从电动机2以及从车辆内部54排放到周围51。为了冷却电池3，由电池3产生的废热被在冷却回路4a中循环的冷却剂5a吸收。该废热通过第二制冷器8b至少部分地从冷却回路4a的第二分支15b转移到空气调节回路20中（参见箭头56）。为了该目的，工作介质21和冷却剂5b流过第二制冷器8b。与之相比，没有工作介质21流过第一制冷器8a，第一制冷器8a失效。第一制冷器8a的这样的失效能够通过关闭可控的阀装置33实现，所述阀装置33布置在空气调节回路20的第一流体引导路径32a中。在图2中示出的废热利用系统1的第一操作状态下，阀构件33被关闭。因此，工作介质21能够只流过其中布置有第二制冷器8b的第二流体引导路径32b。所以，在空气调节回路20与冷却回路4a的第一分支15a之间没有热交换发生。

如另外在图2中可视地确定的，在废热利用系统1的第一操作状态下来自冷却回路4a的热不但经由第二制冷器8b被工作介质21吸收,而且还另外地经由蒸发器23被从车辆内部54吸收（参见箭头55），从而冷却车辆内部54。在设计为间接热交换器的冷凝器11中，由工作介质21吸收的热被转移至在加热回路4c中循环的加热介质5c（参见图2中的箭头57）。为了将热从冷却回路4a排放到废热利用系统1的周围51，直接热交换器6a根据图2合并在加热回路4c中并且与冷却回路4a脱离，使得其流过有加热介质5c。阀装置31因此以如下的方式调节：冷却剂5a流过经过直接热交换器6a的旁通管道30。因此，第一操作状态下的加热回路4c并未用于加热车辆内部54，而是用于将电池3的废热以及来自车辆内部54的热的废热排放到废热利用系统1的周围51。通过直接热交换器6a，在第一操作状态下，由冷凝器11中的加热介质5c吸收的热能够按照期望地排放到废热利用系统的周围51（参见箭头53）。

布置在加热回路4c中的第二热交换器6c优先通过进一步的可控阀装置34以没有加热介质5c能够流过第二热交换器6c的方式被跨过。以这种方式，在第一操作状态下防止了从加热介质5c到车辆内部54中的不期望的热的放出。

为了该目的，阀装置34能够被设计为三通阀，通过其留在冷凝器11中的加热介质5c能够或者被引入第一流体引导路径35a中，或者被引入与第一流体引导路径35a流体地并行连接的第二流体引导路径35b中。第一直接热交换器6a布置在第一流体引导路径35a中。第二直接热交换器6c布置在第二流体引导路径35b中。在根据图2的第一操作状态下，阀装置34以加热装置5c能够专门流过第一流体引导路径35a的方式被调节。由于在车辆内部54中没有通过电加热装置9提供的热容量，所以其能够在第一操作状态下被关闭，使得其不从电池3吸取任何电能。

让我们现在注意图3的体现。图3示出了在区别于第一操作状态的第二操作状态中的废热利用系统1。该操作状态通常在废热利用系统1中被调节，特别是当严重地或完全地放电的电池3将在充电站（为了清楚，没有示出在附图中）进行再次充电时。在该情况下，停在充电站的电动车辆的电动机2通常被关闭。另外，通常在该情况下不需要通过空气调节回路20冷却车辆内部54，因为通常没有车辆乘员在电池3的充电期间将会出现在车辆内部。因此，第二操作状态主要意在用于有效地将在充电过程期间在电池中产生的废热通过废热利用系统1的帮助排放到废热利用系统1的周围51。

看图3的体现，其以回路图的方式示出了废热利用系统1的第二操作状态，显而易见的是，与第一操作状态实质上的区别技术特征仅在于，相比于第一操作状态空气调节回路1的蒸发器23被流体地跨过。这意味着没有工作介质21被引导穿过蒸发器23。因此，也没有来自车辆内部54的热被工作介质21吸收。

如直接从图3显而易见的，蒸发器23流体地与第二制冷器8b并行地连接。蒸发器23的上游或下游布置有可控的阀装置36，其在打开状态下将蒸发器23打开，使得工作介质21能够流过，而在关闭状态下防止工作介质21流过蒸发器23。在第二操作状态下，可控的阀装置36因此被调节为关闭状态，使得工作介质被引导穿过与蒸发器23流体地并行连接的第二制冷器8b。在根据图2的第一操作状态下，阀装置36因此被调节为打开状态。

由于在电动车辆的停车状态下电动机2不产生任何废热，所以也不需要将由电动机2产生的废热通过冷却回路4a排出到周围51。因此，在第二操作状态下能够防止流过布置有电动机2的冷却回路4a的第一部分分支15a。这能够例如通过设计为三通阀的阀装置40而进行，所述阀装置40布置在冷却回路4a的通向彼此的两个部分分支15a、15b的交点41处。在第二操作状态下，阀装置40以如下的方式被调节：只有具有电池3的第二部分分支15b为冷却回路4a的流过有冷却剂4a的部分。第一部分分支15a的失效在图3中由其虚线体现指示。第一制冷器8a在第二操作状态下失效。

图4示出了在进一步的第三操作状态下的废热利用系统1。特别是当电池3将被冷却并且车辆内部54同时将被加热时，优先调节第三操作状态。通常，废热利用系统1的周围51的外界温度在这种情况下比在第一和第二操作状态下低，并且能够例如总共达到15℃。

将图3的体现与图4的体现相比较，承认第三操作状态相对于第二操作状态的区别特征就像在第一操作状态中一样，在于用于从电动车辆的车辆内部54吸收热的工作介质21流过蒸发器23。因此，在第三操作状态下阀装置36至少部分地打开，优先完全地打开。以这种方式，车辆内部54能够被除湿。进一步的区别特征在于加热介质5c流过布置在加热回路4c中的第二热交换器6c。为此目的，以加热介质5c被引导穿过第二流体引导路径35b的方式调节阀装置34。因此，热被从第二直接热交换器6c中的加热介质5c提取，并用于加热传递至其的车辆内部54（参见图4中的箭头57）。

在通过第二制冷器8b将比加热车辆内部54所需的热更多的热从冷却回路8b的冷却剂4a转移至空气调节回路20的工作介质21的情况下，如果需要，第一直接热交换器6a能够被切换到加热回路4c，用于将过多的热从加热回路5c排放到废热利用系统的周围51。这在图4中由加热回路4c的第一流体引导路径35a的虚线体现指示，其中布置有第一直接热交换器6a。这样的另外的激活能够通过以如下方式适当地调节阀装置34而实现：加热介质50c也能够进入具有第一直接热交换器6a的第一流体引导路径35a。第一制冷器8a在第三操作状态下失效。

图5示出了在进一步的第四操作状态下的废热利用系统1。特别是当由于废热利用系统1的周围51中的低外界温度（例如，大约℃或更低）电动车辆的车辆内部54将被加热时，优选在废热利用系统1中调节第四操作状态。在第四操作状态下，能够将在运行期间将由电动机2产生的废热转移到车辆内部54中。在第四操作状态下，与第一、第二以及第三操作状态相反地，第一制冷器8a被激活。因此，阀装置33被调节到打开状态，使得工作介质21能够流过第一制冷器8a。第一制冷器8a随后将由电动机2放出至冷却剂5a的热转移至在冷却回路20中循环的工作介质21（参见图5中的箭头58）。与之相比，第二制冷器8b失效，使得没有热从冷却剂5a转移至工作介质21。为了使第二制冷器8b失效，能够在其上游或下游布置进一步的可控的阀装置37。阀装置37在打开和关闭位置之间是可调节的。在根据图5的关闭状态下，阀装置37防止工作介质21流过第二制冷器8b。在第一、第二以及第三操作状态下，阀装置37处于打开状态（参见图2、图3以及图4）。

由于车辆内部54将被加热，所以布置在空气调节回路20中的蒸发器23在第四操作状态下被流体地跨过，使得没有工作介质21流过蒸发器23。以这种方式，防止了从待加热的车辆内部54提取热。在第四操作状态下，可控的阀装置36因此被调节到关闭状态。

除此之外，布置在空气调节回路中的冷凝器11至少部分地将从工作介质21吸收的热经由第一制冷器8a转移至引导穿过加热回路4c的加热介质5c。由于在第四操作状态下加热介质5c流过布置在加热回路4c中的第二直接热交换器6c，所以能够从第二热交换器6c中的加热介质5c提取热并且传递至车辆内部54。以这种方式，车辆内部54能够如所期望地被加热。在通过第二热交换器6c提供至车辆内部54的热量不足的情况下，能够另外地激活电加热装置9。

图6示出了在进一步的第五操作状态下的废热利用系统1。与第四操作状态相同，当由于废热利用系统1的周围51中的低外界温度（例如，大约10℃或更低）电动车辆的车辆内部54将被加热时，优先调节第五操作状态。然而，在第五操作状态下，并非在运行期间由电动机2产生的废热被转移到车辆内部54中，而是储存在电池3中的热被转移到车辆内部54中。

该版本是优先考虑的，当在电动车辆的停车之后电动机2已经被关闭，并且因此不再产生能够供给至车辆内部54的任何废热时。由于电池3因为其高质量而通常具有非常高的热容，并且能够因此用作热储能器，所以储存在电池3中的能量能够至少在有限的范围内被用于加热车辆内部54。第五操作状态因此用于将热从电池3转移到车辆内部中。第五操作状态因此不同于第四操作状态之处一方面在于第二制冷器8b将热从冷却剂5a转移至工作介质21。另一方面，在第五操作状态下第一制冷器8a失效，使得没有热从冷却剂5a转移至工作介质21。阀装置33因此处于关闭状态，而阀装置37处于打开状态。第二制冷器8b因此将由电池3放出至第一冷却剂5a的热转移至在冷却回路20中循环的工作介质21（参见图6中的箭头58）。

类似于第一操作状态，同样在第五操作状态下，布置在空气调节回路20中的冷凝器11至少部分地将由工作介质21吸收的热经由第二制冷器8b转移至引导穿过加热回路4c的加热介质5c。由于在第五操作状态下加热介质5c也流过布置在加热回路4c中的第二直接热交换器6c，能够将用于放出至车辆内部54的热从第二热交换器6c中的加热介质5c提取。以这种方式，车辆内部54如所期望地被加热。在由第二热交换器6c提供至车辆内部54的热量不足的情况下，电加热装置9也能够在第五操作状态下被另外地激活。

在第四和第五操作状态下，第一直接热交换器6a通过设计为三通阀、与旁通管线30相互作用的可控阀装置31而被流体地跨过，使得没有冷却剂5a并且也没有加热介质5c流过第一直接热交换器6a。因此，也没有热能够被放出至废热利用系统1的周围51。

能够理解的是，可替代地或除了上述五个操作状态，在根据本发明的废热利用系统1中还能够调节未更加详细讨论的进一步的操作状态。

为了在两个或更多操作状态之间调节或切换，废热利用系统1能够装备有未更详细地示出在附图中的控制/调节装置，通过所述控制/调节装置，废热利用系统1能够在至少两个操作状态之间切换。为了在操作状态之间切换，控制/调节装置能够激活上述的阀装置31、33、34、36、37、40。为了调节上述五个操作状态中的一个，阀装置31、33、34、36、37以及40能够通过如上所述的由控制/调节装置进行的适当的激活而被调节。在此，阀装置的激活或调节能够作为废热利用系统1的至少一个操作参数（诸如例如每单位时间由电池产生的废热）的函数以及作为废热利用系统1的至少一个外界参数（诸如例如废热利用系统1的周围51中的外界温度）的函数而被激活。

“直接热交换器”在此意味着通过其热能够在冷却剂5a或加热介质5c与出现在周围51或车辆内部54中的空气之间交换的热交换器。

术语“间接热交换器”在此意味着通过其热能够在循环在空气调节回路20中的工作介质21和冷却剂5a或加热介质5c之间交换的热交换器。不发生与出现在外界51和车辆内部54中的空气的直接热交换。

“制冷器8a、8b”在此意味着通过其热能够从冷却剂5a转移至空气调节回路20的工作介质21的热交换器。

Claims (11)

1.一种用于电动车辆的废热利用系统（1），其包括用于驱动所述电动车辆的电动机以及用于为所述电动机（2）提供电能的电池（3），

- 具有用于对所述电动车辆的车辆内部（54）进行空气调节的空气调节回路（20），其中在所述废热利用系统（1）的运行期间所述空气调节回路（20）循环有工作介质（21），并且其中所述空气调节回路（20）中布置有：

- 压缩机（22），其用于压缩所述工作介质（21），

- 冷凝器（11），其用于冷凝所述工作介质（21），

- 蒸发器（23），其用于蒸发所述工作介质（21），

- 具有用于冷却所述电动机（2）和/或所述电池（3）的冷却回路（4a），在所述废热利用系统（1）的运行期间在所述冷却回路（4a）中循环有冷却剂（5a），并且在所述冷却回路（4a）中布置有：

- 所述电动机（2）和所述电池（3），其中所述电动机（2）布置在所述冷却回路（4a）的第一分支（15a）中，并且所述电池（3）布置在所述冷却回路（4a）的第二分支（15b）中，所述第二分支（15b）与第一分支（15a）流体地并行连接，

- 第一热交换器（6a），其用于将热从所述冷却剂（5a）排放到所述废热利用系统（1）的周围（51），

- 第一运送装置（7a），其用于驱动所述冷却回路（4a）中的所述冷却剂（5a），

- 第一制冷器（8a），通过所述第一制冷器（8a）热能够从所述冷却回路（4a）的所述第一分支（15a）转移到所述空气调节回路（20）中，

- 第二制冷器（8b），通过所述第二制冷器（8b）热能够从所述冷却回路（4a）的所述第二分支（15b）转移到所述空气调节回路（20）中；

- 具有加热回路（4c），在所述加热回路（4c）中循环有加热介质（5c），并且在所述加热回路（4c）中布置有第二运送装置（7c）和第二热交换器（6c），所述第二运送装置（7c）用于驱动所述加热介质（5c），所述第二热交换器（6c）用于将热从所述加热介质（5c）放出到所述电动车辆的车辆内部（54）中，

- 其中所述空气调节回路（20）的所述冷凝器（11）被设计为间接热交换器，通过所述间接热交换器热能够从所述空气调节回路（20）转移到所述加热回路（4c）中。

2.根据权利要求1所述的废热利用系统，其特征在于，所述废热利用系统（1）包括用于电加热所述电动车辆的所述车辆内部（54）的电加热装置（9）。

3.根据权利要求1或2所述的废热利用系统，其特征在于，在所述废热利用系统（1）中能够调节第一操作状态，其中：

- 布置在所述空气调节回路（20）中的所述冷凝器（11）将热从所述工作介质（21）转移至所述加热介质（5c），

- 第一热交换器（6a）合并在所述加热回路（4c）中，用于将热从所述加热回路（4c）排放到所述废热利用系统（1）的周围（51），使得其流过有所述加热介质（5c），

- 布置在所述加热回路（4c）中的所述第二热交换器（6c）被跨过，使得没有加热介质（5c）流过所述第二热交换器（6c），

- 所述第一制冷器（8a）失效，使得在其中没有热交换发生，

- 用于从所述电动车辆的所述车辆内部（54）吸收热的所述工作介质（21）流过所述蒸发器（23），

- 所述冷却回路（4a）的所述冷却剂（5a）以及所述空气调节回路（20）的所述工作介质（21）流过所述第二制冷器（8b），使得热从所述冷却剂（5a）传递至所述工作介质（21）。

4.根据权利要求1或2所述的废热利用系统，其特征在于，在所述废热利用系统（1）中能够调节第二操作状态，其中：

- 所述第二制冷器（8b）将热从所述冷却剂（5a）转移至所述工作介质（21），

- 布置在所述空气调节回路（20）中的所述冷凝器（11）将热从所述工作介质（21）转移至所述加热介质（5c），

- 所述第一热交换器（6a）合并在所述加热回路（4c）中，用于将热从所述加热回路（4c）排放到所述废热利用系统（1）的周围（51），使得其流过有所述加热介质（5c），

- 布置在所述加热回路（4c）中的所述第二热交换器（6c）被流体地跨过，使得没有加热介质（5c）流过所述第二热交换器（6c），

- 所述蒸发器（23）被流体地跨过，使得没有加热介质（5c）流过所述蒸发器（23），

- 所述第一制冷器（8a）失效，使得在所述空气调节回路（20）与所述冷却回路（4a）之间没有热交换发生。

5.根据权利要求4所述的废热利用系统，其特征在于，在所述第二操作状态下，优先通过可控的阀装置（40）防止所述冷却剂（5a）流过所述冷却回路（4a）的所述第一分支（15a）。

6.根据权利要求1或2所述的废热利用系统，其特征在于，在所述废热利用系统（1）中能够调节第三操作状态，其中：

- 所述第二制冷器（8b）将热从所述冷却剂（5a）转移至所述工作介质（21），并且所述第一制冷器（8a）失效，

- 布置在所述空气调节回路（20）中的所述冷凝器（11）将热从所述工作介质（21）转移至所述加热介质（5c），

- 所述工作介质（21）流过布置在所述空气调节回路（20）中的所述蒸发器（23），以从所述电动车辆的所述车辆内部（54）吸收热，

- 所述加热介质（5c）流过布置在所述加热回路（4c）中的所述第二热交换器（6c），使得从所述第二热交换器（6c）中的所述加热介质提取传递至所述车辆内部（54）的热。

7.根据权利要求6所述的废热利用系统，其特征在于，在所述第三操作状态下，如果需要，所述第一热交换器（6a）被切换至所述加热回路（4c），用于将热从所述加热回路（4c）仅排放到所述废热利用系统（1）的周围（51）。

8.根据权利要求1或2所述的废热利用系统，其特征在于，在所述废热利用系统（1）中能够调节第四操作状态，其中：

- 所述第一制冷器（8a）将热从所述冷却剂（5a）转移到所述工作介质（21），

- 所述第二制冷器（8b）失效，使得在其中没有热从所述冷却剂（5a）转移至所述工作介质（21），

- 布置在所述空气调节回路（20）中的所述冷凝器（11）将热从所述工作介质（21）转移至所述加热介质（5c），

- 布置在所述空气调节回路（20）中的所述蒸发器（23）被流体地跨过，使得没有工作介质（21）流过蒸发器（23），

- 所述加热介质（5c）流过布置在所述加热回路（4c）中的所述第二热交换器（6c），使得从所述第二热交换器（6c）中的所述加热介质（5c）提取传递至所述车辆内部（54）的热。

9.根据权利要求8所述的废热利用系统，其特征在于，在所述废热利用系统（1）中能够调节第五操作状态，其中：

- 所述第二制冷器（8b）将热从所述冷却剂（5a）转移至所述工作介质（21），

- 所述第一制冷器（8a）失效，使得没有热从所述冷却剂（5a）转移至所述工作介质（21），

- 布置在所述空气调节回路（20）中的所述冷凝器（11）将热从所述工作介质（21）转移至所述加热介质（5c），

- 布置在所述空气调节回路（20）中的所述蒸发器（23）被流体地跨过，使得没有工作介质（21）流过所述蒸发器（23），

- 所述加热介质（5c）流过布置在所述加热回路（4c）中的所述第二热交换器（6c），使得从所述第二热交换器（6c）中的所述加热介质（5c）提取传递至所述车辆内部（54）的热。

10.根据权利要求9所述的废热利用系统，其特征在于，在所述第四操作状态和所述第五操作状态下所述第一热交换器（6a）被跨过，使得没有冷却剂（5a）并且没有加热介质（5c）流过所述第一热交换器（6a）。

11.根据权利要求1或2所述的废热利用系统，

其特征在于

- 所述废热利用系统（1）包括控制/调节装置，通过所述控制/调节装置能够在至少两个操作状态之间切换所述废热利用系统（1），

- 通过用于切换所述废热利用系统（1）的所述控制/调节装置，能够调节在所述废热利用系统（1）中出现的至少一个阀装置（31，33，34，36，37，40），能够调节多个已存在的阀装置（31，33，34，36，37，40），或能够调节全部已存在的阀装置（31，33，34，36，37，40）。

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