CN109789750A - 用于车辆的冷却剂循环回路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的冷却剂循环回路(100)，其包括热交换装置(120)，该热交换装置包括至少一个蒸发器(121)和分配元件(155)，该分配元件被控制以至少第一模式和第二模式配置该回路，在该第一模式中，冷却剂不通过蒸发器，在该第二模式中，冷却剂通过蒸发器。根据本发明，所述回路还包括至少一个热能储存模块(160)，所述热能储存模块包括能够改变相的相变材料(163)，无论回路是根据第一模式或第二模式配置，该热能储存模块都布置在回路上。

Description

用于车辆的冷却剂循环回路

技术领域

本申请涉及一种应用于机动车辆，特别是电动车辆或混合动力车辆的供暖、通风和/或空调装置的冷却剂循环回路。

背景技术

电动或混合动力汽车包括供暖、通风、空调和/或可逆空调回路，也称为热泵，以改变汽车内部的温度，特别是在冬季期间将其加热，因此，为使用者提供一定的舒适感。

更具体地，内部的温度可以通过冷却剂在设置在车辆中的热交换装置和位于与环境空气接触的空气加热器之间的循环来缓和，该热交换装置通常在车辆内部附近，该空气加热器车辆设置在车辆的前部面。因此，可以在车辆中形成循环回路，以在适当的状态下向热交换装置中的一个和另一个供应冷却剂。

根据热泵的运行阶段，冷却剂在空气加热器处吸收或释放热量。压缩机可用于压缩加热回路中的冷却剂，因此，改变随后需要通过不同热交换装置的冷却剂的温度。

压缩机就像任何电气构件一样，由车辆的电池供电。因此，电池的寿命直接取决于压缩机的运行速度。现在，车辆内部之外的温度降低越多，压缩机的速度必须越高，以确保车辆使用者的舒适度。因此，在冬季条件下，加热回路消耗的能量大得多，与车辆的电气范围相当。

此外，位于车辆前部面，通常在发动机罩下的空气加热器称为前端空气加热器，其特别是通过外部空气穿过它来运行。现在，由于其直接暴露在外部空气中而外部空气不能在进入前端空气加热器之前通过车辆结构被加热，因此当外部温度非常低，例如低于2或3℃时其可能会冻结。比周围空气更冷的冷却剂在空气加热器的壁上引起冷凝，并且在低温和高相对湿度的条件下可以结冰。

发明内容

因此，本发明旨在通过提出一种供暖、通风和/或空调类型的冷却剂循环回路来弥补这个缺点，其在电力消耗方面，特别是在冬季使用条件下更经济，并且可以避免前端空气加热器的满负荷运行，而不会以任何方式损害供暖、通风和/或空调装置的效率，也就是说，通过在非常低的温度下，特别是温度低于-10℃时增加供暖功率。

在本文中，本发明提出一种用于机动车辆的冷却剂循环回路，其包括热交换装置，该热交换装置包括至少一个蒸发器和分配元件，该分配元件被控制根据至少第一模式和第二模式配置该回路，在该第一模式中，冷却剂不通过蒸发器，在该第二模式中，冷却剂通过蒸发器。

因此，分配元件使得可以从车辆内部被加热的第一热泵模式切换到车辆内部被冷却的第二空调模式。

根据本发明，循环回路还包括至少一个热能储存模块，其包括能够改变相的相变材料，无论分配元件给出的配置如何，也就是说无论回路是否是根据第一模式或第二模式均等地配置，该热能储存模块都布置在回路上。

值得注意的是，该储存模块布置在热泵的回路上，也就是说，无论配置模式为热泵模式还是空调模式，该储存模块都可运转，因此它可以向冷却剂提供必要的能量。

储存模块使得可以与冷却剂交换热能，有利地，这使得如果布置在储存模块中的相变材料处于适于将能量传递到冷却剂的状态，则可以升高在循环回路中循环的流体的温度。以这种方式，在循环回路中，特别是在冷却剂在热交换装置中的通路中，冷却剂具有高温，而无需压缩机过于耗能的工作以将所述流体加压到所需的值。这使得可以显着减少供暖、通风和/或空调装置的电力消耗。应当理解，本发明特别有利的是，当车辆使用电池运行时，车辆的范围和电池的寿命因此增加。

根据本发明的优选实施例，回路包括前端空气加热器，并且热能储存模块与循环回路中的前端空气加热器平行布置。流体的温度升高与通过空气加热器时的温度升高不同，从而产生车辆的预调节阶段，其中先前储存在储存器件中的能量被吸收以加热冷却剂并将其保持在适于加热需要通过热交换装置的吹入内部的空气的条件下。

前端空气加热器应理解为空气加热器，其旨在存在于车辆内部之外，优选地在车辆的前面，直接与车辆外部的空气接触。

此外，在启动车辆时，特别是在非常寒冷的条件下，当储存模块被再充电时，冷却剂需要穿过储存模块而不是穿过前端空气加热器，因此，在前端空气加热器的壁上避免了冷凝，该冷凝可以在其上产生结冰。

特别地，所述热储存模块可以包括由导热材料，优选为金属制成的壳体，所述壳体包括含有所述相变材料的中空内腔、入口及出口，所述冷却剂分别通过所述入口进入壳体，并通过所述出口从壳体中逸出，使得在壳体中流动的冷却剂的至少一部分与相变材料热相互作用。以这种方式，冷却剂和相变材料之间的热交换发生在由壳体形成的中空腔室内。

放置在中空腔室中的相变材料可以例如是管道、微珠或颗粒的形式，冷却剂沿着所述相变材料从入口到出口穿过壳体流动。在该流动期间，诱导至少一部分冷却剂与相变材料进行热交换。显然，可以设想允许相变材料和流过壳体的冷却剂之间的热相互作用的其他构造。

通常，根据一个可能的实施例，导管将入口连接到壳体的出口，然后壳体的中空内腔优选地与管道共享至少一个共同的壁，使得相变材料的热量和流体的热量通过该壁分别传递给流体和相变材料。特别地，可以设置形成容纳相变材料的壳体的导热材料为铝。

特别可能的是，接收相变材料的壳体具有圆柱形的环形、矩形或其他形式的截面，适于传导冷却剂并包含相变材料，相变材料例如被布置在壳体中心的冷却剂循环管道周围。还可以在热能储存装置周围提供隔热装置。

根据单独或组合的一系列特征，特别是对于在本循环回路中有利地使用的相变材料，可以提供：

-相变材料能够包含具有无机化合物的材料，例如有机盐和水的合金；

-相变材料能够包含具有有机化合物如石蜡和脂肪酸的材料；

-相变材料能够包含含有共晶化合物的材料；

-相变材料能够包含含有植物来源化合物的材料；

-相变材料以液体形式结合在储存模块中；

-相变材料以聚合复合材料的形式结合在储存模块中，特别是以片材形式；

-所述相变材料的相变温度在10℃至40℃的范围内；

-相变材料的临界相变温度为15℃。

优选地，储存模块可以储存至少200Wh，优选地至少400Wh，以使储存模块能够加热发热流体足够长的时间以最佳地保持电动汽车的电池的电力消耗，至少在车辆行驶开始时(通常约20分钟)，无论室外温度如何，都是如此。

如前所述，热能储存模块可以与前端空气加热器并联连接。特别有可能通过至少一个阀产生热储存模块的这种并联连接，至少一个阀被驱动以控制通过储存模块的冷却剂的流速。

利用循环回路，相关联的控制单元使得可以改变至少一个阀的位置，特别是在启动压缩机时，使得至少一部分的冷却剂，优选为全部的冷却剂与储存模块交换热能。因此，控制单元可以将前端空气加热器与循环回路隔离，使得冷却剂流通通过储存模块而不是通过前端空气加热器。当环境空气的温度低于储存模块的温度时，这是特别有利的。例如在冬季使用循环回路时就是这种情况。

根据本发明的一个特征，设置第一热探针，用于测量车辆内部之外的空气的温度。特别地，该第一探针可以与上述控制模块连接，控制模块用于评估使发热流体与空气加热器并联地进入热储存模块的相关性与否，也就是，换句话说，限制该前端空气加热器的发热流体的热量损失现象。

还可以设置用于测量确定的时间段的装置，特别是为了根据该确定的时间段控制至少一个阀的位置。这使得特别是可以在一段规定的时间内控制冷却剂经由热储存模块的通路，以便不完全从储存模块中排出热能并且仅偶尔使用它。

此外，如上所述的控制单元将能够包括用于储存循环回路控制程序和至少一个温度阈值和/或至少一个时间参考值的器件。下面描述控制程序的示例。温度阈值对应于使冷却剂通过储存模块比通过前端空气加热器更有利的温度。术语“更有利”在此应理解为意指能够减少压缩机的电力消耗和/或限制在前端空气加热器上结冰的风险的事实。根据有利的实施例，温度阈值被确定为车辆外部温度的至少一个测量值和/或相变材料的温度和/或冷却剂的温度的函数。通常，温度阈值可以配置为等于车辆外部的温度(由第一探针测量)，或者等于相对于外部温度+/-1℃至+/-10℃的温度。因此，当在第三探针处(也就是说在相变材料处)没有达到温度阈值时，来自热交换装置的冷却剂可以被引导到储存模块，而当测量值相等时在达到或高于阈值时，来自热交换装置的冷却剂的流速被引导到前端空气加热器。作为纯粹说明性的实例，温度阈值可以在-20℃至5℃的范围内，优选地在-10℃的量级。显然，也可以调整这些值，例如根据循环回路的构造和其组成元件的构造调整。同样，时间参考值可以取决于与上述标准相同的标准。

根据本发明的一个实施例，热交换装置包括蒸发器和内部冷凝器，它们是不同的，分别供应空气且不是根据混合阀瓣的位置，并且喷嘴将通过蒸发器或通过冷凝器的空气分配到车辆内部。然后，热交换装置可以采用HVAC(“供暖、通风和空调”的首字母缩写)单元的形式。

在一个替代实施例中，可以设置形成循环回路以使其适应HVAC单元，其中冷凝器由散热器代替，特别地，通过将第二流体结合在附加回路中，所述附加回路布置在热交换装置和安装在压缩机下游的循环回路上的空气-水冷却交换器之间。因此，第二级形成有水冷凝器和添加在附加回路上的泵，特别地适用于包括散热器的现有车辆结构。因此，对于电动或混合动力车辆，可以使用内燃机车辆在别处使用的热交换装置。

在这些情况中的每一种情况下，可以设置有第二热探针，该第二热探针用于测量车辆内部空气和/或空气分配元件出口处的冷却剂的温度，特别是为了确定冷却剂是否必须通过热储存元件，更具体地说，在电动车辆的再充电的情况下确定冷却剂是否必须通过热储存元件，以及补充先前在热储存模块中使用的热能的可能性。作为变型或另外，控制单元还可以连接到第三热探针，第三热探针用于测量储存模块中的相变材料的温度。应当理解，如果温度升高到高于容纳在储存模块中的材料的相变温度的冷却剂在储存模块中循环，则材料可能改变相位并因此储存能量。

本发明还涉及一种包括上述循环回路的车辆。

本发明还涉及一种用于控制上述热回路中的冷却剂循环的方法，其包括至少一个测量回路空气和/或在回路和/或相中循环的冷却剂的温度的步骤，以及将该测量值与温度阈值进行比较的步骤，以及控制步骤旨在根据比较步骤的结果将冷却剂全部或部分地引导通过热储存模块。

特别地，当环境空气的测量温度值低于阈值时，可以设置来自热交换装置的冷却剂的流速中的至少一部分，优选地其全部通过储存模块，当测量值等于或高于阈值时，来自热交换装置的冷却剂的流速的至少一部分，优选地其全部通过前端空气加热器。

因此，根据本发明的控制方法使得可以根据位于车辆内部之外的空气的温度来使用或保存储存模块的热量。举例来说，当环境空气低于-10℃时，一方面，冷空气进入蒸发器-冷凝器存在结冰在该蒸发器-冷凝器的壁上形成的冷凝的风险，而另一方面，由压缩机提供的使冷却剂达到适当压力以通过热交换装置的付出太大，然后使冷却剂通过热储存模块，相变材料参与增加流体的能量，在一定程度上最适合循环的经济运行。

该控制方法可以提供与时间相关的概念用于使来自热交换装置的冷却剂的流速的至少一部分，优选地，其全部通过。因此，冷却剂可以在启动压缩机时确定的时间内，在通过前端空气加热器之前与储存模块交换热量。该解决方案特别适用于冬季条件下，当温度通常低于0℃时的空调回路的日常使用。

还可以提供控制方法以考虑冷却剂的温度，使得当测量值高于阈值时，源自热交换装置的冷却剂的流速的至少一部分，优选地其全部通过储存模块，并且当测量值等于或低于阈值时，源自热交换装置的冷却剂的流速的至少一部分，优选地其全部通过前端空气加热器。根据该替代方案，因此无论是在车辆运行而车辆内部加热停止时，还是在车辆在电动终端上充电时，可以使用冷却剂的一部分热量来加热热能储存模块并对储存模块进行再充电。

显然，根据各种组合，本发明的特征、变体和不同实施例可以彼此相关联，因为它们不是互不相容或排他的。

附图说明

通过阅读以下非限制性示例的详细描述，参考以下附图，上面提到的本发明的特征和其他特征将变得更加清楚：

图1是根据第一实施例的冷却剂循环回路在热泵模式中的示意图，冷却剂被定向成穿过前端空气加热器；

图2是根据另一实施例的冷却剂循环回路在空调模式中的示意图，冷却剂在此定向为穿过前端空气加热器；

图3是冷却剂循环回路在类似于图1的热泵模式中的示意图，这里的冷却剂定向成穿过热储存模块；

图4是冷却剂循环回路在类似于图2的空调模式中的示意图，这里的冷却剂定向成穿过热储存模块；和

图5是根据第二实施例的冷却剂循环回路在热泵模式中的示意图，冷却剂在此定向成穿过热储存模块。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的循环回路100的第一实施例，在该示例中，包括前端空气加热器110和热交换装置120，该前端空气加热器110旨在存在于车辆内部之外，特别是在车辆前部面，在其前罩下方，该热交换装置120可以布置在车辆内部附近并且包括至少一个蒸发器121。前端空气加热器110尤其可以布置在发动机舱的上游，并且尤其可以是蒸发器-冷凝器。

在所示出的示例中，热交换装置120采用HVAC单元的形式，除了蒸发器121之外，该HVAC单元至少包括内部冷凝器122。热交换装置是具有规定温度的空气流的发生器，其吸入空气，加热空气或将其冷却，然后将其送入车辆内部。更具体地说，吸入的空气在被送入内部之前脉冲(pulse)通过蒸发器或内部冷凝器。吸入的空气要么全部来自外部，要么是使用来自内部的至少一部分空气的再循环空气。

热交换器件优选地是空气/流体类型，应当理解，可以在不脱离本发明的范围的情况下修改交换器的形式。

第一导管141将前端空气加热器的出口111联结到热交换装置的入口123。第二导管142将热交换装置的出口124联结到空气加热器的入口112，以便形成冷却剂在其中循环的回路。导管可以表示通常用于车辆的加热回路中的任何类型的管线。作为示例，管道可以表示由聚合物、金属或合金产生的能够容纳冷却剂的管线。

当冷却剂根据其必须供应的热交换器件在回路中循环时，使冷却剂呈现几个不同的相——液体或蒸汽——以及几种不同的压力状态。特别地，该回路可以包括：

-压缩机151，其中蒸汽形式的冷却剂在低压下进入以在高压下重新出现，

-蓄能器152，其构造成分离冷却剂的相并允许冷却剂仅以蒸汽形式离开，特别地，其布置在压缩机151的上游，并且

-第一膨胀阀153和第二膨胀阀154，冷却剂在低压下从该处以液体和蒸汽的形式离开。

循环回路还包括分配元件155，根据目标是热泵模式还是空调模式，分配元件155构造成使冷却剂朝向热交换装置120或直接朝向压缩机151。循环回路还包括旁路156，旁路156平行于第一膨胀阀153布置，以便能够选择冷却剂被带到前端空气加热器110的状态，特别是为了避免在膨胀阀153中的膨胀。

根据本发明，循环回路包括热能储存模块160，使得可以与冷却剂交换热能。为此，储存模块包括入口161，该入口161通过三通阀类型的阀171联结到第二导管142。储存模块的出口162连接到压缩机151上游的第一导管141，特别是连接到分配元件155的上游。优选地，储存模块的出口162尽可能靠近压缩机151联结，以便限制当流体在储存模块160和压缩机151之间流动时的热损失现象。优选地，该储存模块160配置成在15℃量级的温度下储存在200Wh至1000Wh的范围内。

热能储存模块160被配置成使冷却剂与确定量的能够改变相的相变材料163直接热接触，这种“相变材料”或“PCM”具有能够在其改变相时以卡路里的形式储存能量的特定特征。

热能储存模块160以这样的方式形成，使得冷却剂可以经由入口161进入到壳体中并且经由出口162从壳体逸出。因此，冷却剂的至少一部分可以在壳体165中流动并且与相变材料163热相互作用。放置就位的相变材料可以例如采取管道、微珠或颗粒的形式，冷却剂可以沿着所述相变材料流过壳体。显然，可以设想允许相变材料和流过壳体的冷却剂之间的热相互作用的其他构造。

在所示的第一实施例中，热能储存模块160沿着导管164形成，导管164安装为前端空气加热器110的旁路以用于冷却剂的循环，并且其包括壳体165，壳体165限定容纳相变材料163并围绕流体循环导管164的腔室，以这样的方式，使得内壁与该导管共用。以这种方式，冷却剂和相变材料之间的热交换特别有效且快速。然而，根据另一个可能的实施例，壳体165也可以以这样的方式制造，即具有与管道的壁不同的壁，然后,壳体壁的一部分顺应为模制成管道164的外壁的形状，壳体壁和管道壁的接触允许冷却剂和相变材料之间的热交换，但是这样的实施例比具有共同的壁的实施例具有更低的性能水平。此外，除圆柱形以外，壳体的形状可以根据任何形式构造，使得可以传导冷却剂并包含相变材料。根据本发明，在空气加热器内获得的温度范围内，选择相变材料163以显示固-液转变。当相变材料在根据其初始温度加热或冷却后达到其相变温度时，它相对于其附近的环境储存或恢复能量。当车辆再充电时，冷却剂被引导通过循环导管164以通过储存模块160，因为它以闭环模式循环，冷却剂连续通过储存模块，其在每次回路中被重新加热，参与升高温度直到达到相变温度，因此，在所述示例中，为了从固态切换到液态，相变材料吸收确定的热量，该热量是其质量和每种材料特有的潜热特性的函数。

相反地，特别是在起始阶段，其目的是提高冷却剂的温度，以优化吹入内部的热空气的产生，相变材料的温度下降直到达到相变温度，并因此从液态切换到固态，然后通过恢复先前储存的能量来转变相变材料。

根据一个选择的实例，相变材料可以选自这些材料中的一种，或者至少包括这些材料中的一种：

-无机化合物，如有机盐和水的合金；

-有机化合物，如石蜡和脂肪酸；

-共晶化合物；

-由植物来源组成。

可以将相变材料以液体形式和固体形式均匀地结合在储存模块中，并且特别是在后一种情况下，以聚合复合材料的形式，例如以片材形式。

特别地，相变材料的相变温度范围可以是10℃至40℃的量级，并且在这里描述的应用模式中，有利的是设置PCM的临界相变温度等于15℃。

应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下,该临界相变温度可以在不同应用之间变化，并且这里纯粹通过示例的方式给出15℃的值。应该注意的是，相变材料还可以通过能量吸收速率和能量恢复速率来表征，特别是对于选择能够对冷却剂的温度变化提供很大响应性的材料，可以根据车辆的热能管理需要使其频繁变化。

接下来描述根据本发明的热储存模块的有用应用，也就是说，在这里,该热储存模块与前端空气加热器并联地布置在循环回路中。

特别地，包括该回路的供暖、通风和/或空调装置可以以热泵模式操作，其中冷却剂在前端空气加热器(图1)中通过或者在热储存模块(图2)中通过以在空调模式(图2)操作，甚至以热储存模块充电模式下操作(图4)。在每幅图中，用实线示出了根据所选模式却剂循环的回路的导管。

在每种泵模式中，寻求对吹入室内的空气进行再加热。为此，特别是根据来自用户的命令，分配模块155被控制处于阻止流体通向热交换装置120的蒸发器并将其直接引导到蓄能器152和压缩机151的位置。使冷却剂达到高压，以引导其通过热交换装置的内部冷凝器122。其结果是通过冷凝器脉冲空气来传递热量，混合阀瓣移动到合适的位置。再加热的脉冲空气渗透到内部，并且冷却的冷却剂通过第一膨胀阀153继续通过回路循环。现在处于低压的冷却剂沿第二导管142流动，直到它遇到阀门171。阀被控制以将流体定向到前端空气加热器110(图1)或定向到储存模块160(图2)。在所示的示例中，阀是三通阀，并且应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，例如可以利用两个双向阀产生相同的控制。控制阀的条件可以是外部空气的温度和/或第二管道142中的冷却剂的温度和/或相变材料163的温度和/或在车辆启动后的规定时间段。这些控制条件将在下文中详细说明。

通常，设置阀171在启动时可以被系统地控制在图3所示的位置，其中，冷却剂朝向热储存模块，应当理解，在启动车辆时，通常应该对热储存模块进行充电，也就是说，包括准备冷却的相变材料以将其能量传递给冷却剂。应当理解，可以通过放置在热储存模块下游的适当传感器确保通过热储存模块的流体被修改并且热储存模块因此被正确充电。否则，阀171将被控制以恢复到标准操作模式，通过前端空气加热器。

当如图3所示，流体经由导管164通过填充有相变材料163的内腔时，流体被加热，然后通过分配模块155再次被引导到蓄能器和压缩机。回路继续，其中阀171将流体定向到储存模块160，直到通过向流体传递能量，相变材料达到小于或等于流体温度的温度。然后，储存模块被放电。在这种操作模式中，相变材料的能量用于加热流体而不是外部空气。应当理解，例如，根据外部温度，可以在正常操作模式下估计储存模块的放电时间，并且一旦达到估计的放电时间，阀171就能够自动地控制位置，使流体定向到前端空气加热器。阀171还使得能够将储存模块160与循环回路隔离以用于确定的操作阶段，通常当储存模块完全放电时(也就是说当相变材料的温度变得低于外部温度时，甚至低于外部温度减去给定的温差，例如，该差值可以设定在-5℃)或当储存模块完全充电时(也就是说，当相变材料的温度变为时高于相变材料的熔点，甚至高于熔点加上给定的温差，特别是例如+5℃的差值)。

该操作使得通过逐渐缩减相变材料的能量的储量，可以减少热泵的消耗和/或增加供暖功率。例如，因为冷却剂由于蓄热器件而更热，使得压缩机消耗较少的能量。前端空气加热器的启动被延迟，并且当前端空气加热器被激活时，为增加冷却剂的能量而在前部面吸收的功率减少，通过减少前端空气加热器壁上的冷凝以限制/延迟结冰的风险。

如图1中所示，一旦储存模块被放电或估计被放电，阀171的位置被修改，并且流体被定向到前端空气加热器，使得返回到传统的操作模式。然后，流体与通过前端空气加热器的环境空气热交换，然后被引导到压缩机。

循环回路可以配置为允许切换到空调模式，特别是遵循来自用户的请求。在这种情况下，分配元件155引导流体通过第二膨胀阀154，以在流体通过热交换装置120的蒸发器121之前降低流体的压力和温度，其中它参与随后被脉冲进入内部的空气的冷却。然后冷却剂被引导通过蓄能器152、压缩机151、内部冷凝器122，它仅在其中通过而不进行热交换，这是因为热交换装置120的空气混合阀已阻止空气进入该冷凝器。然后，流体通过旁路156以避免其膨胀，并且其在被定向通过前端空气加热器110之前保持高压，前端空气加热器中流体被外部空气冷却。其结果是，该冷却剂被冷却，然后再次通过蒸发器121上游的第二膨胀阀154膨胀，有利于冷却在回路中的下一个通路中通过蒸发器的空气。

图4示出了热储存模块再充电模式，特别是当电动或混合动力车辆连接到主电源以给电池供电时。控制阀171以使冷却剂定向通过储热模块。该再充电模式利用在空调模式中配置的回路执行，也就是说利用由分配元件155定向到热交换装置120的蒸发器121的冷却剂来执行。可以设置为允许空气在蒸发器中循环，或者以“热气体”模式阻挡空气。在回路中循环的流体由压缩机151设定为高压，然后由旁路156转向以避免第一膨胀阀153的膨胀，使得其在高温下渗入热储存模块160，从而加热相变材料。这种循环模式被延长，直到储热模块储存了确定量的能量(例如，当相变材料到达相对于外部温度+5℃的温度时)，或甚至储存了储存模块可以储存的最大能量。

可以注意到，与前端空气加热器并联布置的热储存模块在图3所示的热泵模式以及图4所示的空调模式中都是有用的，在热泵模式中，特别是在启动车辆时，其用于参与内部空气的加热；在空调模式中，其要进行充电。无论分配元件155的位置如何，都可以访问热储存模块160。

此外，在所示的示例中，阀171的致动可以由控制单元180控制，控制单元180包括计算机181和储存装置182。计算机181使得可以测量确定的时间段，储存装置182能够储存用于下面描述的循环回路的控制程序、至少一个温度阈值和/或至少一个上述时间参考值。

控制单元180可以连接到第一热探针191，用于测量车辆内部之外的空气的温度，并且它可以连接到第二热探针192，第二热探针192用于测量在回路中循环的冷却剂的温度，特别是在空气分配元件155的出口处，可以理解的是，该第二热探针192或另外的热探针可用于测量内部空气的温度。控制单元180还可以连接到第三热探针193，第三热探针193用于测量储存模块中的相变材料的温度。

现在参考图5描述根据本发明的循环回路200的第二示例性实施例。根据该新实施例，具有与第一实施例中相同功能的元件用具有相同十位数字和相同个位数字的数字表示。

该第二示例与前一示例的不同之处在于，热交换装置220包括蒸发器221和散热器225，而不是先前描述的内部冷凝器。供暖、通风和/或空调装置还包括空气-水冷凝器类型的附加冷却剂-水交换器257，其与散热器225一起形成附加回路，其中乙二醇水在泵258的作用下循环。在这种情况下，使冷却剂在冷凝器中循环以将其热量与乙二醇水交换，然后乙二醇水将热量传递给脉冲通过热交换装置220的散热器225的空气。如前所述，热储存模块260与前端空气加热器210平行布置，以便转移全部或部分冷却剂，并且在此包括相同形式的壳体，其中腔室接收相变材料。

图5示出了能量储存模式，其中使冷却剂在储存模块260内流通以在其中交换热量，而不通过与储存模块260平行地延伸的蒸发器-冷凝器210。应理解，其他实施例以与先前描述的方式类似的方式操作。

在循环回路的每个实施例中，可以提供至少一个测量环境空气和/或回路中循环的冷却剂的温度的步骤，接下来是将该测量值与温度阈值进行比较的步骤，然后是控制步骤，其目的在于根据比较步骤的结果将冷却剂全部或部分地引导通过热储存模块。

该方法特别是可以在车辆开启时或者一旦与循环回路相关联的压缩机启动时实施。

温度测量可以通过第一热探针191、291完成，以确定存在于车辆内部之外的环境空气的温度值，或者通过第二热探针192、292来确定冷却剂的温度，或者通过第三热探针193、293确定相变材料的温度。

根据该值是低于还是高于控制单元180、280中储存的温度阈值，可以控制阀171、271，以这样的方式，使得来自热交换装置120或220的冷却剂的至少一部分、优选地，其全部流速通过储存模块160或260。

通过阅读以上内容可以理解，特别是当电动或混合动力车辆处于充电模式时，本发明使得可以将热能储存在储存模块中，所述储存模块连接到用于车辆的冷却剂的供暖、通风和/或空调装置循环中的热泵回路，以便能够重新利用该储存的能量，特别是在启动车辆以及温度非常低时，例如低于-10℃时，一方面要避免前端空气加热器在这种情况下工作时有结冰的风险，另一方面，减少压缩机产生的功率并延长车辆的电气范围。

Claims (15)

1.一种用于机动车辆的冷却剂循环回路(100、200)，包括热交换装置(120、220)，所述热交换装置至少包括蒸发器(121、221)和分配元件(155、255)，所述分配元件被控制根据至少第一模式以及第二模式配置所述回路，在第一模式中，冷却剂不通过蒸发器，在第二模式中，冷却剂通过蒸发器，其特征在于，所述冷却剂循环回路还包括热能储存模块(160、260)，所述热能储存模块(160、260)包括能够改变相的相变材料(163)，所述热能储存模块布置在流体的通路上，无论回路是根据第一模式还是第二模式配置。

2.如前一权利要求所述的冷却剂循环回路，还包括前端空气加热器(110、210)，所述热能储存模块(160、260)与所述前端空气加热器(110、210)平行地布置在所述循环回路中。

3.根据前一权利要求所述的冷却剂循环回路，其中所述热能储存模块(160、260)经由至少一个阀(171、271)与所述前端空气加热器(110、210)平行地布置在所述冷却剂循环回路中，所述至少一个阀(171、271)使得能够控制通过所述热能储存模块(160、260)的冷却剂的流速。

4.根据前一权利要求所述的冷却剂循环回路，还包括控制单元(180、280)，使得能够改变所述至少一个阀(171、271)的位置，使得至少一部分的冷却剂、优选为全部的冷却剂，与热能储存模块(160、260)交换热能。

5.根据权利要求3或4中任一项所述的冷却剂循环回路，其中，所述控制单元(180、280)修改所述至少一个阀(171、271)的位置，使得所述前端空气加热器(110、210)与热能储存模块(160、260)流体隔离。

6.根据权利要求4或5中任一项所述的冷却剂循环回路，其中，所述控制单元(180、280)连接到第一热探针(191、291)，所述第一热探针用于测量所述车辆内部之外的空气的温度。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的冷却剂循环回路，其中，所述控制单元(180、280)连接到第二热探针(192、292)，所述第二热探针(192、292)用于测量车辆内部空气的温度和/或循环回路的确定区域中的冷却剂的温度。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的冷却剂循环回路，其中，所述控制单元(180、280)连接到第三热探针(193、293)，所述第三热探针用于测量所述热能储存模块(160、260)中的相变材料的温度。

9.根据前述权利要求中任一项所述的冷却剂循环回路，其中，所述热能储存模块(160、260)包括由导热材料制成的壳体(165)，所述壳体构造成：

-含有能够改变相的相变材料(163)，

-包括入口(161)和出口(162)，冷却剂分别经由所述入口(161)进入壳体和从壳体中逸出，使得在壳体中流动的至少一部分冷却剂与相变材料热相互作用。

10.如前一权利要求所述的冷却剂循环回路，其中导管(164)联结壳体的入口(161)和出口(162)，导管和壳体(165)共用至少一个共同的壁，使得能够改变相的相变材料(163)的热量和冷却剂的热量经由该壁分别传递给冷却剂和能够改变相的相变材料。

11.根据前述权利要求中任一项所述的冷却剂循环回路，其中能够改变相的相变材料(163)的熔点在10℃至40℃的范围内。

12.根据前述权利要求中任一项所述的冷却剂循环回路，其中，所述热交换装置(120)还包括内部冷凝器(122)。

13.根据权利要求2至11中任一项所述的冷却剂循环回路，其中，所述热交换装置(220)还包括散热器(225)，并且所述散热器(225)通过附加电路联接到附加的冷却剂-水交换器(257)。

14.一种车辆，包括如前述权利要求之一所述的冷却剂循环回路。

15.一种用于控制根据权利要求1至13中任一项所述的回路中的冷却剂的循环的方法，包括至少：

-测量在回路和/或相变材料中循环的冷却剂的环境空气温度的步骤，

-将该测量值与温度阈值进行比较的步骤，和

-控制步骤，旨在根据比较步骤的结果将冷却剂全部或部分地引导通过热能储存模块。