CN110001345B - 用于车辆的多区空调设施 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车(1)的多区空调设施，所述多区空调设施具有多个空气调节区(2)，所述多区空调设施尤其用于公共汽车，所述多区空调设施的特征在于，空气调温单元(3)构成为同时产生热空气和冷空气，其中冷空气经由冷空气通道(5)并且热空气经由热空气通道(6)彼此分开地作为双线在车辆(1)的长度上伸展，并且具有至少一个空气出口(20)的分散式空气混合单元(4)沿着双线设置，并且空气出口(20)与车辆(1)的空气调节区(2)相关联。

Description

用于车辆的多区空调设施
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的多区空调设施，所述车辆的客舱具有多个空气调节区，应选择性地用不同的空气温度和空气体积流对所述空气调节区进行供应。
背景技术
本发明的应用领域尤其在于用于公共汽车的空调设施，在所述公共汽车中，根据乘客的个体化的要求对多个要可能不同程度地进行空气调节的坐席进行空气调节。
本发明尤其在电动车中以及在具有组合式电动驱动器和内燃机驱动器的混合动力车辆中以及在燃料电池车辆中和高效的内燃机驱动的车辆中使用，所述高效的内燃机驱动的车辆具有多个空气调节区。在上述车辆中，关于客舱的加热和空气调节存在如下问题：所述车辆类型不产生足够的废热来对车辆舱室在冬季根据热舒适性的要求进行加热。
所述问题部分地通过如下方式实现：在现有技术中，将电加热器(PTC)作为附加加热器与空调设施组合使用，其中流入到车辆舱室中的空气仅能够通过空调设施冷却。然而尤其在具有多个空气调节区的车辆中，如例如在公共汽车中是这种情况，存在更高的能量需求，以便满足车辆乘客的要求。用于空气调节并且尤其也用于加热公共汽车的整个内部空间空气体积的能量需求例如高到使得出于容量原因，通常必须安装用于空调技术的附加的车顶系统，以便满足对乘客的气候舒适性的要求。
根据现有技术的这种车辆的供应足够热量的另一已知的可能性在于，空气调节系统配设有热泵功能。但是与电加热相比对此需要明显更多的结构空间。
也已知的是，通常加热和冷却功率对于第一座椅排是足够的，然而不为全部乘客提供舒适调温的空气。
用于车辆的热泵系统关于功能模式方面具有共同的特征。
在冷却运行中，从制冷剂循环回路的蒸发器中的用于车辆舱室的送风吸收对于蒸发制冷剂所需要的热量，并且由此冷却送风。在制冷剂循环回路的冷凝器/气体冷却器中，将在较高的温度水平上吸收的热量输出给环境。
在加热运行中，从废热源中、例如从环境中吸收对于蒸发制冷剂所需要的热量。在内部空间的冷凝器/气体冷却器中，将在高的温度水平上的热量经由送风输出给车辆舱室。在此，在热泵系统中将环境空气用作为主热源之一。通过如下方式蒸发制冷剂：从环境空气中吸收热量，要么直接在制冷剂-空气换热器中，要么间接地在制冷剂-冷却剂换热器中进行。
根据现有技术的上述解决方式的缺点是：用于全部通常相对大空间的车辆舱室的调温和冷却的空气通常在车辆的前部部分中被温度处理。从那里开始，于是必须对车辆的整个内部体积供应经温度处理的空气。空气的中央的温度处理和其分散式分配会消耗大量能量，并且系统通常缺乏动力。在特定的空气温度的要求和对此明显的反应之间的延迟通常被认为是不舒适的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于车辆的多区空调设施，所述多区空调设施在没有显著延迟的情况下和在大量要进行空气调节的区中能够有效地实现供应经温度处理的空气。在此尤其应实现，在多区空调设施的不同区中，也能够满足关于空气的温度和空气体积流的大小方面的不同要求。
所述目的通过具有本发明的特征的主题来实现。改进方案在下文中给出。
本发明的目的尤其通过用于具有多个空气调节区的车辆、如公共汽车的多区空调设施来实现，所述多区空调设施的特征在于，空气调温单元构成为同时产生热空气和冷空气。冷空气经由冷空气通道并且热空气经由热空气通道彼此分开地作为双线在车辆的长度之上连续地运输。沿着冷空气通道和热空气通道的双线，设有分散式空气混合单元，所述空气混合单元具有至少一个空气出口，并且借助所述空气混合单元根据空气混合单元的控制或调控，从热空气和冷空气中产生在空气调节区中期望的或预设的空气状态。空气混合单元的空气出口在地点上与车辆的空气调节区相关联，使得从空气混合单元的每个空气出口中根据在空气混合单元中设定的参数对空气调节区供应空气。
有利地，本发明借助空气调温单元来实现，所述空气调温单元具有相对简单构造的制冷剂循环回路，所述制冷剂循环回路具有压缩机、冷凝器、膨胀机构和蒸发器。在此，冷凝器设置在热空气通道中，并且蒸发器设置在冷空气通道中。要进行温度处理的空气由鼓风机输送到冷空气通道和热空气通道中，分别相应地穿过蒸发器或冷凝器输送。
尤其优选地，为了产生热空气流和产生冷空气流，各一个单独的鼓风机以可彼此分开地控制和调控的方式设置在空气调温单元中。因此，热空气流通过鼓风机产生，所述鼓风机将空气穿过冷凝器输送到热空气通道中，并且类似地，冷空气流通过单独的鼓风机产生，所述鼓风机将空气穿过蒸发器输送到冷空气通道中。这具有如下优点，根据环境条件，例如在寒冷的季节，能够放弃密集的冷空气流，并且类似地在温暖的季节，能够节能地减少热空气流。
鼓风机有利地具有用于供给外部和/或内部空间空气的接口，其中对空气供给的比率的调控通常通过调整机构、如阀门等来实现。
有利地，冷空气通道和热空气通道侧向地设置或设置在车辆的车顶处。
空气调温单元优选设置在车辆的车顶上或设置在车辆的车顶处。
尤其在电动车辆中，有利地，将电池冷却单元平行于空气调温单元的蒸发器装入到制冷剂循环回路中。电池冷却单元在更广泛的意义上也能够用于，将电子器件或电路以及车辆内的其他电的废热源装入到车辆的热管理系统中，并且例如在对多区空调设施的热量要求下经由系统的热泵功能用于加热车辆。
在特定的情形下有利的是，沿着双线设有多个空气调温单元，并且将冷空气和热空气在多个部位处馈入到相应的通道中。
本发明的一个优选的应用在于，空气调节区直接地与车辆中的坐席相关联，其中坐席有利地具有用于座椅占用的传感器。由此，在自动地控制和调控多区空调设施的情况下，将坐席的占用和相关联的空气调节区的供应自动地包括到调控系统中。
优选地，除了在上文中表征的多区空调设施之外，在空气调节区之内和尤其在这种区的底部空间中设置有红外加热装置，以便在较冷的温度下不必将全部车辆舱室或整个空气调节区加热到高的温度水平上，而是有针对性地在底部空间中关于车辆乘客的舒适度要求仅局部地实现升高的温度。
空气混合单元具有用于冷空气通道和热空气通道的接口，并且优选设置在冷空气通道和热空气通道之间。空气混合单元具有温度阀门，所述温度阀门用于调节热空气与冷空气的比率，并且沿空气流动方向在下游在混合空气单元的空气出口处设置有用于调节空气体积流的体积阀门。
尤其优选地，空气混合单元构成为借助温度阀门和体积阀门自动地经由车辆的气候控制设备来调控或远程调控。阀门在此优选是电驱动的。
对上述实施变型形式替选地，空气混合单元构成为可手动操纵的，其中例如设有呈按钮形式的操纵元件。按钮经由转动控制空气体积的温度，并且经由轴向移动按钮能够调整空气体积流的空气量。
根据设计方案，空气混合单元有利地具有多个空气出口，所述空气出口用于对一个或多个空气调节区进行温度处理。
空气调温单元的制冷剂循环回路优选借助R744作为制冷剂运行，其中冷凝器优选构成为组合式制冷剂储存器和干燥器。
本发明的构思概括地在于，空气调温单元分别对至少一个热空气通道和冷空气通道持续地供应相应地经过温度处理的空气。热空气通道和冷空气通道从车辆的车头伸展至车尾。这两个通道构成为双线。空气流能够个体化地借助于分布的各个喷嘴在相应的空气调节区或乘客的位置处混合并且调节其空气量。呈空气喷嘴形式的空气出口在此是空气混合单元的一部分，其将冷空气流的一部分和热空气流的一部分分立地为一个或多个空气调节区混合。用于空气出口的喷嘴在顶棚中分别在各个乘客之上或在其侧向定位。
在多区空调设施的调控之内，在对座椅进行预温度处理的情况下，或在座椅占用的情况下，打开空气喷嘴，并且在需要时接通可选的红外辐射器。
这在如下设计变型形式中是可行的，其中用于座椅占用的传感器集成在系统中。通过模块化的构造，能够将一个、两个或更多个空气调温单元设置成复合结构。同样地，空气混合单元和空气出口的数量可自由地缩放，从小型载货车的各个驾驶员直至具有多个座椅排的多座椅，如公共汽车。
空气调温单元包含制冷剂压缩器、具有高压制冷剂储存器和干燥器的冷凝器，以及过冷路段、膨胀机构和制冷剂蒸发器。空气调温单元能够安置在前部车厢中、车顶上和/或顶棚中。选择性地，制冷剂压缩器也能够安置在所述空气调温单元之外，以便减少内部空间中的噪声和振动。
系统有利地以其他的冷却功能或废热利用来可选地扩展。
空气调温单元供应冷凝器路径、热空气路径和蒸发器路径、冷空气路径。优选地，每个路径具有其自身的鼓风机。
本发明的优点在于，多区空调设施以能量有效的方式允许客舱的内部空间冷却以及除湿和加热。行驶电池和其他电传动系部件能够被动地或主动地由空气调温单元的制冷剂循环回路冷却。废热利用的程度进而加热系统的效率是非常高的，并且系统可灵活使用。
总能量需求通过如下效应降低。
减少由于使用热泵而引起的电消耗，以通过空气调温单元提高加热系统的效率，和通过分布式舒适系统降低所需的加热功率。不必再对整个内部空间调温，因为有针对性地局部地根据需要和要求进行冷却或加热。
运行多区空调设施以实现和得到内部空间舒适性与纯PTC加热系统相比明显更有效。因此，在纯电运行的车辆中获得有效距离益处和舒适性益处。在混合动力驱动器中降低了每公里的二氧化碳排放。
本发明的优点在于，尽管空气侧的布线，仍提供足够的冷却功率。尤其有利的是，每个乘客能够个体化地控制空气的空气体积流和温度。也有利的是，多区空调设施的制冷剂侧的管道铺设能够非常简单地并且集中地进行，使得也降低了制冷剂泄露的风险。
附图说明
本发明的设计方案的其他细节、特征和优点从下面参考附图对实施例的描述中得出。附图示出：
图1示出具有多区空调设施的公共汽车，
图2作为原理图示出空气调温单元的线路图，
图3示出加热运行中的空气调温单元的线路图，
图4示出冷却运行中的空气调温单元的线路图，
图5示出具有空气出口的空气混合单元，和
图6示出具有多个空气出口的空气混合单元。
具体实施方式
在图1中原理性地示出具有多个空气调节区2的作为公共汽车的车辆1，所述空气调节区与坐席相关联。通过空气混合单元4的空气出口20对空气调节区2供应经温度处理的空气。经温度处理的空气在所示出的实施例中由两个空气调温单元3提供到由冷空气通道5和热空气通道6构成的双线中。冷空气通道5在端侧具有废气阀门8，并且热空气通道6在端侧通过废气阀门7封闭。
在车辆1中，根据座椅的数量形成空气调节区2，通过设置在车辆1的顶棚中的空气出口20对所述空气调节区供应经温度处理的空气。空气调节区2在车辆的下部区域、底部空间中具有附加的底部空间加热器9，所述底部空间加热器例如作为红外辐射加热器有针对性地加热底部空间。
在图2中示出空气调温单元3。空气调温单元3具有制冷剂循环回路，所述制冷剂循环回路由基本部件压缩机10以及冷凝器11、膨胀机构13和蒸发器12构成。制冷剂循环回路的部件通常在循环回路中定位，并且在循环回路运行时在冷凝器11中产生热量，借助所述热量加热出自鼓风机15的空气体积流，并且将所述空气体积流馈入到热空气通道6中。同时并且与此并行地，将要冷却的空气经由鼓风机15通过蒸发器12输送到冷空气通道5中。制冷剂在制冷剂循环回路的蒸发器12中的蒸发引起所述空气流的冷却。空气调温单元3本身是节约空间地并且紧凑地构造的制冷和加热泵模块，所述制冷和加热泵模块能够连续地产生冷空气流和热空气流。电池冷却单元14在所示出的实施方案中扩展制冷剂循环回路，以便例如将驱动电池或者还有其他的电子组件和废热产生器装入到循环回路中。在此，将要冷却的元件冷却，并且同时对于要加热的区域输出热量。
冷凝器11作为组合器件构成为具有储存器和干燥器。
在图3中类似于图2示出空气调温单元3，所述空气调温单元在冷空气通道5方面以冷空气出口17连同所属的阀门扩展。经由示出的冷空气出口17，空气调温单元3在加热模式中能够将冷空气导出到环境中。制冷剂循环回路的蒸发器12因此基本上为冷凝器11的热泵功能提供热量。在该运行模式中，优选将外部空气在蒸发器12中冷却，进而从所述外部空气中提取热量，其中将冷却的外部空气直接在蒸发器12之后经由冷空气出口17导出到环境中。
在图4中类似于图2和图3示出空气调温单元3，其中在此示出冷却模式。在冷却模式中，热空气流经由具有相应的阀门的热空气出口16直接在冷凝器11中吸收热量之后离开系统。该模式如所提及的那样主要在冷却模式中实现，并且冷凝热量在制冷设施运行中引出到环境。
在图5中示出冷空气通道5和热空气通道6的双线。这两个通道5、6通过空气混合单元4连接。空气混合单元4将热空气通道6和冷空气通道5连接，并且相应示意性地通过箭头表明地从通道中截取相应调温的空气流。
借助于温度阀门18，产生冷空气与热空气的比率，从而产生所得到的空气流的相应的温度。借助沿空气流动方向在温度阀门18的下游连接的体积阀门19，最后，流出的空气的体积流在空气出口20处手动地通过乘客直接地或远程控制地调节。
替选地，对空气温度的、空气湿度的以及空气体积流的调控经由车辆1的气候控制系统来实现。
在图6中示出空气混合单元4，所述空气混合单元与根据图5的空气混合单元4不同地在通过温度阀门18调控温度之后具有多个空气出口20，所述空气出口分别配设有体积阀门19。在该设计方案中，将用于空气调节区2的空气对于多个区相同地调控。
附图标记列表：
1 车辆
2 坐席，空气调节区
3 空气调温单元
4 空气混合单元
5 冷空气通道
6 热空气通道
7 废气阀门
8 废气阀门
9 底部空间加热器
10 压缩机
11 具有储存器和干燥器的冷凝器
12 蒸发器
13 膨胀机构
14 电池冷却单元
15 鼓风机
16 具有所属的阀门的热空气出口
17 具有所属的阀门的冷空气出口
18 温度阀门
19 体积阀门
20 空气出口。

Claims (14)

1.一种用于车辆(1)的多区空调设施，所述多区空调设施具有多个空气调节区(2)，
其特征在于，
空气调温单元(3)构成为同时产生热空气和冷空气，其中所述冷空气经由冷空气通道(5)并且所述热空气经由热空气通道(6)彼此分开地作为双线在所述车辆(1)的长度上伸展，并且具有至少一个空气出口(20)的分散式空气混合单元(4)沿着所述双线设置，并且所述空气出口(20)与所述车辆(1)的所述空气调节区(2)相关联，
其中，所述冷空气通道(5)包括用于将冷空气排出到环境的冷空气出口(17)以及设置在所述冷空气出口(17)下游的用于将冷空气引导至所述空气混合单元(4)的冷空气接口，
其中，所述热空气通道(6)包括用于将热空气排出到环境的热空气出口(16)以及设置在所述热空气出口(16)的下游的用于将热空气引导至所述空气混合单元(4)的热空气接口，
其中，所述空气混合单元(4)设置在所述冷空气通道(5)和所述热空气通道(6)之间，并且在所述冷空气接口和所述热空气接口的汇合处设有用于调节热空气与冷空气的比率的温度阀门(18)，并且在所述温度阀门的下游设置有体积阀门(19)，以用于调节所述空气混合单元(4)的空气出口(20)处的空气体积流，
其中，在所述冷空气通道(5)的端部上设置有废气阀门(8)，并且在所述热空气通道(6)的端部上设置有废气阀门(7)。
2.根据权利要求1所述的多区空调设施，
其特征在于，
所述空气调温单元(3)具有制冷剂循环回路，所述制冷剂循环回路具有压缩机(10)、冷凝器(11)、膨胀机构(13)和蒸发器(12)，其中所述冷凝器(11)设置在所述热空气通道(6)中，并且所述蒸发器(12)设置在所述冷空气通道(5)中，并且空气能够由鼓风机(15)穿过所述蒸发器(12)和所述冷凝器(11)输送到所述冷空气通道(5)和所述热空气通道(6)中。
3.根据权利要求1所述的多区空调设施，
其特征在于，
为了产生热空气流和冷空气流，在所述空气调温单元(3)中，以可彼此分开地控制和调控的方式分别设置有一个鼓风机(15)。
4.根据权利要求3所述的多区空调设施，
其特征在于，
所述鼓风机(15)具有用于供给外部空气和/或内部空间空气的接口，所述接口具有用于调节空气供给的比率的调控装置。
5.根据权利要求1所述的多区空调设施，
其特征在于，
所述冷空气通道(5)和所述热空气通道(6)侧向地设置或设置在所述车辆(1)的车顶处。
6.根据权利要求1所述的多区空调设施，
其特征在于，
所述空气调温单元(3)设置在所述车辆(1)的车顶上或设置在所述车辆(1)的车顶处。
7.根据权利要求2所述的多区空调设施，
其特征在于，
电池冷却单元(14)构成为平行于所述空气调温单元(3)的所述蒸发器(12)。
8.根据权利要求1所述的多区空调设施，
其特征在于，
设有多个空气调温单元(3)。
9.根据权利要求1所述的多区空调设施，
其特征在于，
所述空气调节区(2)与坐席相关联，并且所述坐席具有用于座椅占用的传感器。
10.根据权利要求1所述的多区空调设施，
其特征在于，
附加地，红外加热装置设置在空气调节区(2)的底部空间中。
11.根据权利要求1所述的多区空调设施，
其特征在于，
所述空气混合单元(4)构成为借助所述温度阀门(18)和所述体积阀门(19)自动地经由所述车辆(1)的气候控制设备来调控或远程调控，其中所述温度阀门(18)和所述体积阀门(19)能够构成为是电驱动的。
12.根据权利要求11所述的多区空调设施，
其特征在于，
所述空气混合单元(4)可手动操纵地构成，其中设有呈按钮形式的操纵元件，所述操纵元件经由转动来控制所述空气体积流的温度，并且经由轴向移动所述按钮来控制所述空气体积流的空气量。
13.根据权利要求1所述的多区空调设施，
其特征在于，
空气混合单元(4)具有多个空气出口(20)。
14.根据权利要求2所述的多区空调设施，
所述空气调温单元(3)的所述制冷剂循环回路具有R744作为制冷剂，并且所述冷凝器(11)构成为组合式制冷剂储存器和干燥器。
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