CN111051798B - 用于管理机动车辆的可逆空调回路的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于管理间接可逆空调回路(1)的方法，制冷剂在间接可逆空调回路(1)中流通，所述可逆空调回路(1)能够以热泵模式操作，在该模式中，制冷剂连续地进入：压缩机(3)，冷凝器(5)，第一膨胀装置(7)，蒸发器(9)，第二膨胀装置(11)和蒸发器‑冷凝器(13)，所述空调回路(1)包括能够控制第一膨胀装置(7)的开度的中央控制单元(40)，所述管理方法包括：确定以下参数的步骤：第一膨胀装置(7)的开度Cestim，参考过热SHcomp_in_sp，SHcomp_in_sp包括在最小过热SHcomp_in_sp_min至最大过热SHcomp_in_sp_max的范围内，根据Cestim打开膨胀装置(7)并通过改变膨胀装置(7)的开度来控制过热SHcomp_in的步骤，以达到参考过热SHcomp_in_sp并使SHcomp_in保持在SHcomp_in_sp_min至SHcomp_in_sp_max的范围内。

Description

用于管理机动车辆的可逆空调回路的方法

技术领域

本发明涉及机动车辆领域，尤其涉及一种机动车辆空调回路及以热泵模式管理其的方法。

背景技术

当前的机动车辆越来越多地包括空调回路。通常，在“常规”空调回路中，制冷剂依次进入：压缩机，第一热交换器，称为冷凝器并被放置为与机动车辆的外部空气流接触以释放热量；膨胀装置；和第二热交换器，称为蒸发器并被放置为与机动车辆的内部空气流接触以对其进行冷却。

还存在更复杂的空调回路架构，这使得有可能获得可逆空调回路，即它可以使用热泵操作模式，在该热泵操作模式中，它可以在第一热交换器处吸收外部空气中的热能，第一热交换器则称为蒸发器-冷凝器，并尤其通过第三专用热交换器将热能释放到汽车内部。

通常，膨胀装置是恒温阀，其球阀放置在蒸发器的下游。膨胀装置也可以是由中央控制单元控制的电子膨胀阀。在这种情况下，必须具有用于空调回路的控制策略，以便确定和控制电子膨胀阀的开度，以尤其实现离开蒸发器的制冷剂的过热。该过热对于改善可逆空调回路的加热功率特别有用。

发明内容

因此，本发明的目的之一是至少部分地克服现有技术的缺点，并提出一种用于管理可逆空调回路的方法，该可逆空调回路尤其在热泵模式中得到了显着改善。

因此，本发明涉及一种用于管理制冷剂在其中流通的间接可逆空调回路的方法，所述可逆空调回路能够以热泵模式操作，在该热泵模式中，制冷剂依次进入：

ο压缩机，

ο冷凝器，用于将制冷剂的热能释放到第一传热流体中，

ο第一膨胀装置，其中制冷剂经受第一压力损失，

ο蒸发器，用于将制冷剂的热能也释放到机动车辆的内部空气流中，

ο第二膨胀装置，其中制冷剂经受第二压力损失，和

ο蒸发器-冷凝器，用于从第二种传热流体中回收热能并将其传递给制冷剂，

所述空调回路包括中央控制单元，该中央控制单元可以控制第一膨胀装置的开度，

所述管理方法包括：

·确定以下参数的步骤：

ο取决于第二传热流体在通过蒸发器-冷凝器之前的温度Text和压缩机的速度，根据离开压缩机的制冷剂的压力Pcomp_out与离开蒸发器的制冷剂的压力Pevap_out之差确定的第一膨胀装置的开度Cestim，

ο根据第二传热流体在通过蒸发器-冷凝器之前的温度Text确定的设定过热(setpoint superheat)SHcomp_in_sp，SHcomp_in_sp在最小过热SHcomp_in_sp_min与最大过热SHcomp_in_sp_max的范围内，

·根据Cestim打开膨胀装置并通过改变膨胀装置的开度来控制过热SHcomp_in的步骤，以达到设定过热SHcomp_in_sp并使SHcomp_in保持在SHcomp_in_sp_min至SHcomp_in_sp_max的范围内。

根据管理方法的一个方面，使用以下公式计算SHcomp_in：

SHcomp_in＝Tcomp_in–Tsat(Pcomp_in)

其中，Tcomp_in是进入压缩机(3)的制冷剂的温度，Tsat(Pcomp_in)是制冷剂在进入压缩机(3)时在压力Pcomp_in下的饱和温度。

根据管理方法的另一方面：

·如果(Pcomp_out–Pevap_out)小于值X1，则对于第一膨胀装置Cestim近似为其估计最大开度Cestim_max，

·如果(Pcomp_out–Pevap_out)大于X1且小于值X2，则随着(Pcomp_out–Pevap_out)增加，Cestim朝其估计最小开度Cestim_min减小，

·如果(Pcomp_out–Pevap_out)大于X2，则Cestim随着(Pcomp_out–Pevap_out)增加而增加，

X1是通过实验确定的(Pcomp_out–Pevap_out)的值，低于该值时，蒸发器-冷凝器上会结霜，

X2是通过实验确定的(Pcomp_out–Pevap_out)的值，对于该值，第一膨胀装置处于其最小开度Cestim_min。

根据该管理方法的另一方面，确定设定过热SHcomp_in_sp，以使得：

SHcomp_in_max＝Tcomp_in_max_estim–Tsat(Pcomp_in)

其中Tsat(Pcomp_in)是制冷剂进入压缩机时在其压力Pcomp_in时的饱和温度，

Tcomp_in_max_estim是进入压缩机的制冷剂的估计最高温度：

Tcomp_in_max_estim＝K3*(273.15+Tcomp_out_max)/[(Pcomp_out/

Pcomp_in)^((K–1)/K)]

K3是通过实验确定的校正系数，其为：

K3＝Tcomp_in/Tcomp_in_estim,

Tcomp_in是进入压缩机的制冷剂的测量温度，Tcomp_in_estim是进入压缩机的制冷剂的估计温度，

Tcomp_out_max是离开压缩机的制冷剂的最高温度，

Pcomp_out是离开压缩机的制冷剂的压力，

Pcomp_in是进入压缩机的制冷剂的压力，并且

K是通过实验确定的制冷剂的冷却系数，并且取决于制冷剂而变化。

根据管理方法的另一方面，SHcomp_in_sp_min在3至10°K的范围内，而SHcomp_in_sp_max在8至15°K的范围内。

根据该管理方法的另一方面，在用于控制过热SHcomp_in的步骤中：

ο如果SHcomp_in小于SHcomp_in_sp_min或大于SHcomp_in_sp_max，则通过比例积分控制器增大或减小所述膨胀装置的开度，

ο如果SHcomp_in在SHcomp_in_sp_min至SHcomp_in_sp_max的范围内，则通过比例控制器增大或减小膨胀装置的开度。

根据该管理方法的另一方面，这包括用于保护蒸发器免受制冷剂的超压的步骤：

ο如果Pevap_out在P1至P的范围内，则中央控制单元继续控制Cestim，其中P是蒸发器的操作压力极限值，P1＝P–μ1，μ1是0.1到1bar范围内的压力值，

ο如果Pevap_out大于P，则中央控制单元将Cestim(t)和Cestim(t-1)进行比较，其中Cestim(t)是在时间t时的开度Cestim，Cestim(t-1)是在时间t-1时的开度度Cestim，如果Cestim(t)大于Cestim(t-1)，首先，中央控制单元停止对过热SHcomp_in的控制并将第一膨胀装置的开度保持在值Cestim(t-1)，其次，中央控制单元降低Cestim以使得Pevap_out小于P。

根据该管理方法的另一方面，使用以下公式来执行在Cestim减小期间使得Pevap_out小于P的Cestim(t)的计算：

Cestim(t)＝Cestim–ΣK1*(Pevap_out–P)

其中K1是根据K1＝ΔC/ΔPevapo_out计算的积分增益，其中ΔC是膨胀装置的开度的变化，ΔPevapo_out是Pevapo_out的变化，它们是在实验期间测量的，在实验中膨胀装置的开度发生变化。

根据该管理方法的另一方面，这包括用于保护压缩机免受制冷剂的超压的步骤：

ο如果Pcomp_in在P2至P3的范围内，则中央控制单元继续控制Cestim，其中P3是压缩机的操作压力极限值，P2＝P3–μ2，μ2是0.01到0.2bar范围内的压力值，

ο如果Pcomp_in大于P3，则中央控制单元将Cestim(t)和Cestim(t-1)进行比较，其中Cestim(t)是在时间t时的开度Cestim，Cestim(t-1)是在时间t-1时的开度度Cestim，如果Cestim(t)大于Cestim(t-1)，首先，中央控制单元停止对过热SHcomp_in的控制并将第一膨胀装置的开度保持在值Cestim(t-1)，其次，中央控制单元降低Cestim以使得Pcomp_in小于P3。

根据该管理方法的另一方面，使用以下公式来执行在Cestim减小期间使得Pcomp_in小于P3的Cestim(t)的计算：

Cestim(t)＝Cestim–ΣK2*(Pcomp_in–P3)

其中，K2是根据ΔC/ΔPcomp_in计算的积分增益，其中ΔC是膨胀装置的开度变化，ΔPcomp_in是Pcomp_in的变化，它们是在实验期间测量的，在实验中膨胀装置的开度发生变化。

附图说明

通过阅读以下作为说明性和非限制性示例给出的描述，并从附图中，本发明的其他特征和优点将变得更加清楚。在附图中：

-图1a是热泵模式中的可逆空调回路的示意图；

-图1b是图1a的空调回路的压力-焓图；

-图2是图1a的处于热泵模式中的可逆空调回路的变型的示意图；

-图3是根据特定架构的空调回路的示意图；

-图4是第一膨胀装置的开度随压力差变化的曲线图；

-图5是在空调回路的操作期间各种参数随时间变化的图。

具体实施方式

在各个附图中，相同的部件具有相同的附图标记。

以下实施例是示例。尽管描述涉及一个或多个实施例，但这并不一定意味着每个参考都涉及相同的实施例，或者特征仅适用于单个实施例。各种实施例的各个特征也可以被组合和/或互换以便提供其他实施例。

在本说明书中，可以对某些部件或参数进行编号，例如第一部件或第二部件以及第一参数和第二参数或第一标准和第二标准等。在这种情况下，可以通过简单的编号来区分和命名相近但不完全相同的部件或参数或标准。该编号没有给予将一个部件、参数或标准相对于另一部件、参数或标准的优先级，并且可以在不脱离本说明书的范围的情况下容易地互换这样的名称。该编号也不涉及例如用于评估特定标准的时间顺序。

在本说明书中，“置于上游”是指相对于流体的流通方向将部件放置在另一个部件之前。相比之下，“置于下游”是指相对于流体的流通方向将一个部件放置在另一个部件之后。

图1a示出了可逆空调回路1，特别是用于机动车辆，其中制冷剂以热泵模式在该可逆空调回路1中流通，制冷剂依次进入：

ο压缩机3，

ο冷凝器5，用于将制冷剂的热能释放到第一传热流体50中，

ο第一膨胀装置7，其中制冷剂经受第一压力损失，其例如是电子膨胀阀，

ο蒸发器9，也用于将制冷剂的热能释放到机动车辆的内部空气流100中，

ο第二膨胀装置11，其中使制冷剂经受第二压力损失，其例如是节流管，以及

ο蒸发器-冷凝器13，用于从第二种传热流体130中回收热能并将其传递给制冷剂，

冷凝器5特别地旨在将来自制冷剂的热能释放到第一传热流体50中。当第二热交换器例如被放置在加热、通风和空调装置中时，该第一传热流体50可以例如是朝着汽车内部行进的内部空气流。另一可能性也可以是，第一传热流体50是在另一个温度管理环路中流通的流体，例如，当第一热交换器是双流体交换器时，在间接空调回路的情况下尤其如此。

蒸发器-冷凝器13旨在从第二传热流体130回收热能并将其传递给制冷剂。当第二热交换器例如位于机动车辆的前侧时，该第二传热流体130例如可以是车辆的外部空气流。

可逆空调回路1还包括中央控制单元40。中央控制单元40特别地链接到压缩机3，以控制其速度并因此控制制冷剂的压力。中央控制单元40还链接到第一膨胀装置7，以便控制和命令其开度，并因此控制制冷剂通过第一膨胀装置7时的压力损失。

中央控制单元40还能够链接到第一传感器41，第一传感器41用于第二传热流体130在通过蒸发器-冷凝器13之前的温度Text。更准确地说，Text可以对应于外部环境空气温度。

中央控制单元40能够链接到第二传感器42，第二传感器42用于离开压缩机3的制冷剂的压力Pcomp_out。该第二传感器42尤其可以放置在压缩机3的下游，在所述压缩机3和冷凝器5之间。

中央控制单元40能够链接到第三传感器43，第三传感器43用于制冷剂在进入压缩机3之前的压力Pcomp_in。该第三传感器43尤其可以放置于压缩机3的上游，在蒸发器-冷凝器13与所述压缩机3之间。

中央控制单元40能够链接到第四传感器44，第四传感器44用于制冷剂在进入压缩机3之前的温度Tcomp_in。该第四传感器44尤其可以放置于压缩机3的上游，在蒸发器-冷凝器13与所述压缩机3之间。

第三传感器43和第四传感器44更具体地仅可以是在蒸发器-冷凝器13与所述压缩机3之间、放置于所述压缩机3上游的单个压力/温度传感器。

中央控制单元40能够链接至第五传感器45，该第五传感器45用于内部空气流100在通过蒸发器9之后的温度Tevapo。

中央控制单元40能够链接到第六传感器46，该第六传感器46用于第一传热流体50在通过冷凝器5之后的温度Tcond_out。

中央控制单元40能够链接到第七传感器47，该第七传感器47用于制冷剂在离开蒸发器9时的压力Pevap_out。该第七传感器47尤其可以放置在蒸发器9的下游，在所述蒸发器9和第二膨胀装置11之间。

在操作中，在热泵模式下，如图1b所示，制冷剂在进入压缩机3之前处于低压气相。如箭头300所示，制冷剂通过穿过压缩机3而经受压力增加并达到高压。然后，制冷剂通过冷凝器5，并将焓传递到第一传热流体50，如箭头500所示。制冷剂第一次越过其饱和曲线X并呈现两相状态。制冷剂还能够第二次越过其饱和曲线X以呈现液相。制冷剂离开冷凝器5时的温度与其在该压力下的饱和温度之间的差称为过冷SC。

然后，制冷剂通过第一膨胀装置7，并经受第一压力损失，以达到中间压力，如箭头700所示。制冷剂再次越过其饱和曲线X并呈现两相状态。然后，制冷剂通过蒸发器9，在该蒸发器中，制冷剂将热能传递到内部空气流100，如箭头900所示。制冷剂越过其饱和曲线X，因此重新呈现液相。

然后，制冷剂通过第二膨胀装置7，并经受第二次压力损失以达到低压，如箭头110所示。制冷剂再次达到饱和曲线X并呈现两相状态。然后，制冷剂穿过蒸发器-冷凝器13，在蒸发器-冷凝器13中，制冷剂从第二传热流体130中回收热能，如箭头131所示。制冷剂越过其饱和曲线X，然后变回气相。制冷剂通过压缩机3之前的温度Tcomp_in(由第四传感器44测量)与制冷剂在该压力Tsat(Pcomp_in)下的饱和温度之间的差对应于制冷剂的过热SHcomp_in。

由此，Shcomp_in＝Tcomp_in Tsat(Pcomp_in)。

根据图2所示的变型，可逆空调回路1还可以包括内部热交换器20，其可以允许在离开双流体热交换器5的制冷剂与离开蒸发器-冷凝器13的制冷剂之间进行热能交换。该内部热交换器20特别地包括用于来自双流体热交换器5的制冷剂的入口和出口，以及用于来自蒸发器-冷凝器13的制冷剂的入口和出口。

在操作中，步骤类似于图1a和1b，除了内部热交换器20从离开双流体热交换器的制冷剂吸收焓并将其转移到离开蒸发器-冷凝器13的制冷剂。由于内部热交换器20，制冷剂在通过膨胀装置7之前的过冷SC和制冷剂在进入压缩机3之前的过热SHcomp_in都得以增加。这尤其允许增加空调回路1的性能系数。

空调回路1可以例如是如图3所示的间接可逆空调回路1。该间接可逆空调回路1能够以包括热泵模式在内的各种操作模式进行操作。

该间接可逆空调回路1主要包括：

·第一制冷剂环路A，制冷剂在其中流通，

·第二传热流体环路B，第一传热流体50在其中流通，以及

·与冷凝器5相对应的双流体热交换器，其同时布置在第一制冷剂环路A和第二传热流体环路B上，以允许在所述第一制冷剂环路A和所述第二传热流体环路B之间进行热交换。

在图3中以实线表示的第一制冷剂环路A更具体地在制冷剂的流通方向上包括：

ο压缩机3，

ο放置于所述压缩机3下游的双流体热交换器5，

ο第一膨胀装置7，更确切地说是电子膨胀阀，

ο蒸发器9，用于被朝向汽车内部行进的机动车辆的内部空气流100穿越，

ο第二膨胀装置11，例如节流管，

ο蒸发器-冷凝器13，用于被第二传热流体穿过，在这种情况下，第二传热流体为机动车辆的外部空气流，和

ο用于绕过蒸发器-冷凝器13的旁通管道30。

旁通管道30可以更具体地链接第一连接点31和第二连接点32。

第一连接点31优选地在制冷剂的流通方向上设置于蒸发器9的下游，在所述蒸发器9和蒸发器-冷凝器13之间。更具体地，如图3所示，第一连接点31位于蒸发器9与第二膨胀装置11之间。但是，完全可以设想，第一连接点31位于第二膨胀装置11与蒸发器-冷凝器13之间，只要制冷剂能够绕过第二膨胀装置11或通过第二膨胀装置11而不会经受压力损失。

第二连接点32优选地位于蒸发器-冷凝器13的下游，在所述蒸发器-冷凝器13和压缩机3之间。

第一制冷剂环路A可以包括放置在双流体热交换器5的下游，更确切地说在所述双流体热交换器5和内部热交换器20之间的贮液干燥器18。与用于相分离的其他解决方案相比，比如与将蓄能器放置在空调回路的低压侧上，即放置在压缩机3的上游，尤其是内部热交换器20的上游的解决方案相比，布置在空调回路的高压侧上、即压缩机3下游和膨胀装置上游的这种贮液干燥器18，具有较低的空间需求和降低的成本。

第一制冷剂环路A可以包括位于压缩机3上游、更确切地说在第二连接点32与所述压缩机3之间的蓄能器，以代替贮液干燥器18。

间接可逆空调回路1还包括用于将来自蒸发器9的制冷剂朝向蒸发器-冷凝器13或朝向旁通管道30重定向的重定向装置。

用于来自蒸发器9的制冷剂的重定向装置尤其可以包括：

·第一截止阀22，放置在第一连接点31的下游，在所述第一连接点31与第二膨胀装置11之间，

·第二截止阀33，放置在旁通管道30上，以及

·止回阀23，放置于第二热交换器13的下游，在所述蒸发器-冷凝器13与第二连接点32之间。

另一替代方案(未示出)也可以是在第一连接点31处放置三通阀。

截止阀，止回阀，三通阀或截止功能膨胀装置在这种情况下是指能够由中央控制单元40驱动的机械或机电部件。

如图3所示，除了内部热交换器20之外，第一制冷剂环路A还能够包括第二内部热交换器20'，该第二内部热交换器20'允许在离开内部热交换器20的高压制冷剂和在旁通管道30中流通的低压制冷剂、即来自第一连接点31的低压制冷剂之间进行热交换。高压制冷剂是指在压缩机3处经历了压力增加并且尚未由于第一膨胀装置7而经历过压力损失的制冷剂。该第二内部热交换器20’特别包括用于来自第一连接点31的制冷剂的入口和出口，以及用于来自内部热交换器20的高压制冷剂的入口和出口。

两个内部热交换器20、20’中的至少一个可以是同轴热交换器，即包括两个同轴管，在这两个同轴管之间发生热交换。

优选地，内部热交换器20可以是长度在50至120mm范围内的同轴内部热交换器，而第二内部热交换器20'可以是长度在200至700mm范围内的同轴内部热交换器。

在图3中用包括三个虚线和两个点的线表示的第二传热流体环路B能够包括：

ο双流体热交换器5，

ο用于第一传热流体50的第一流通管道70，包括内部加热器54，该内部加热器54用于被机动车辆的内部空气流90穿过，并链接位于双流体热交换器5下游的第一接合点61和位于所述双流体热交换器5上游的第二接合点62

ο用于传热流体的第二流通管道60，包括外部加热器64，该外部加热器64用于被机动车辆的外部空气流200穿过，并链接位于双流体热交换器5下游的第一接合点61和位于所述双流体热交换器5的上游的第二接合点62，和

ο泵17，在第一接合点61和第二接合点62之间放置在双流体热交换器5的下游或上游。

间接可逆空调回路1在第二传热流体环路B内包括用于将来自双流体热交换器5的传热流体朝向第一流通管道70和/或第二流通管道60重定向的重定向装置。

如图3所示，用于将来自双流体热交换器5的传热流体重定向的重定向装置可以特别地包括放置在第二流通管道60上的第四截止阀63，以可选地阻塞第一传热流体并防止其在第二流通管道60中流通。

间接可逆空调回路1还可以包括用于通过第三热交换器54的内部空气流100的阻塞瓣片310。

特别地，该实施例使得可以限制第二传热流体环路B上的阀的数量，从而可以限制生产成本。

根据未示出的替代实施例，用于将来自双流体热交换器5的传热流体重定向的重定向装置能够特别地包括放置在第二流通管道60上的第四截止阀63，以便可选地阻挡传热流体并防止其在所述第二流通管道60中流通，且包括位于第一流通管道70上的第五截止阀，以便可选地阻挡传热流体并防止其在所述第一流通管道70中流通。

第二传热流体环路B还可包括用于传热流体的加热电子部件55。所述加热电子部件55沿传热流体的流通方向特别地位于双流体热交换器5的下游，在所述双流体热交换器5与第一接合点61之间。

在热泵模式下，由于第一截止阀22关闭，所以制冷剂不通过旁通管道30。因此，制冷剂相继进入压缩机3，冷凝器5，膨胀装置7，蒸发器9，第二膨胀装置11和蒸发器-冷凝器13。

只要在热泵模式下，制冷剂相继通过压缩机3，冷凝器5，第一膨胀装置7，蒸发器9，第二膨胀装置11和蒸发器-冷凝器13，也可以完全设想空调回路1的另一种架构而不脱离本发明的范围。

本发明尤其涉及一种管理处于热泵模式的可逆空调回路1的方法，并且更具体地涉及一种用于管理对膨胀装置7的开度的控制以及因此控制制冷剂在通过所述膨胀装置7时的压力损失的方法。所述管理方法包括：

·确定以下参数的步骤：

ο取决于第二传热流体130在通过蒸发器-冷凝器13之前的温度Text和压缩机3的速度，根据离开压缩机3的制冷剂的压力Pcomp_out与离开蒸发器9的制冷剂的压力Pevap_out之差确定第一膨胀装置7的开度Cestim，

ο根据第二传热流体130在通过蒸发器-冷凝器13之前的温度Text确定设定过热SHcomp_in_sp，SHcomp_in_sp在最小过热SHcomp_in_sp_min与最大过热SHcomp_in_sp_max的范围内，

·根据Cestim打开膨胀装置7并通过改变膨胀装置7的开度来控制过热SHcomp_in的步骤，以达到设定过热SHcomp_in_sp并使SHcomp_in保持在SHcomp_in_sp_min至SHcomp_in_sp_max的范围内。

中央控制单元40根据图4的示意图所示的协议确定第一膨胀装置7的开度Cestim：

·如果(Pcomp_out–Pevap_out)小于值X1，则Cestim近似为第一膨胀装置7的估计最大开度Cestim_max，这意味着在这种情况下，Cestim大于或等于其估计最大开度Cestim_max的90％，以限制制冷剂的压力损失，从而降低蒸发器-冷凝器13上结霜的风险。

·如果(Pcomp_out–Pevap_out)大于X1且小于值X2，则随着(Pcomp_out–Pevap_out)增加，Cestim朝向其最小开度C_min减小，

·如果(Pcomp_out–Pevap_out)大于X2，则Cestim随着(Pcomp_out–Pevap_out)增加而增加。

X1是通过实验确定的(Pcomp_out Pevap_out)的值，低于该值时，蒸发器-冷凝器13上会结霜，

X2是通过实验确定的(Pcomp_out Pevap_out)的值，对于该值，第一膨胀装置7处于其最小开度Cestim_min。

Cestim_max和Cestim_min对应于第一膨胀装置7的开度极限值，这些开度极限值是针对已知的使用参数通过实验确定的，已知的使用参数例如Text和压缩机3的速度。

中央控制单元40确定设定过热SHcomp_in_sp，使得：

SHcomp_in_max＝Tcomp_in_max_estim–Tsat(Pcomp_in)

其中Tsat(Pcomp_in)对应于制冷剂进入压缩机3时在其压力Pcomp_in时的饱和温度。

Tcomp_in_max_estim对应于制冷剂进入压缩机3时制冷剂的估计最高温度。使用以下公式计算Tcomp_in_max_estim：

Tcomp_in_max_estim＝K3*(273.15+Tcomp_out_max)/[(Pcomp_out/

Pcomp_in)^((K–1)/K)]

K3是通过实验确定的校正系数，对于K3：

K3＝Tcomp_in/Tcomp_in_estim

Tcomp_in对应于进入压缩机3的制冷剂的测量温度，Tcomp_in_estim对应于进入压缩机3的制冷剂的估计温度。

Tcomp_out_max对应于离开压缩机3的制冷剂的最高温度。例如，Tcomp_out_max可以为130℃。超过该温度Tcomp_out_max，压缩机3有遭受损坏的风险，并且其可以使其自身处于安全状态，即，停止操作。

Pcomp_out对应于离开压缩机3的制冷剂的压力，并且Pcomp_in对应于进入压缩机3的制冷剂的压力。

K对应于通过实验确定的制冷剂的冷却系数，并且取决于制冷剂而变化。对于R134a之类的制冷剂，该冷却系数为1.15。

例如，对于像R134a这样的制冷剂，SHcomp_in_sp_min可以在3至10°K的范围内，SHcomp_in_sp_max可以在8至15°K的范围内。SHcomp_in_sp_min和SHcomp_in_sp_max取决于制冷剂的性质和空调回路1的架构而可变。

在用于控制过热SHcomp_in的第二步骤期间，如果SHcomp_in小于SHcomp_in_sp_min，则控制单元10将减小膨胀装置7的开度以增加过热SHcomp_in。如果SHcomp_in大于SHcomp_in_sp_max，则控制单元10将增加膨胀装置7的开度，以便减小过热SHcomp_in。膨胀装置7的开度的增大或减小优选地由比例积分控制器来进行。

如果SHcomp_in在SHcomp_in_sp_min至SHcomp_in_sp_max的范围内，则优选地通过比例控制器增大或减小膨胀装置7的开度。

通过比例积分控制器和比例控制器进行混合控制的事实使得可以快速达到设定过热SHcomp_in_sp并有效地将SHcomp_in保持并稳定在SHcomp_in_sp_min至SHcomp_in_sp_max的范围内。

图5是以实线示出以下参数随时间(以分钟表示)的变化的示意图：

·离开内部加热器54的内部空气流100的温度，该温度由曲线101a表示，

·膨胀装置7的开度102a，以脉冲/100表示。

这些实线曲线是在根据现有技术的空调回路起动之后产生的。

虚线表示在使用根据本发明的管理方法起动空调回路之后，离开内部加热器54的内部空气流100的温度(曲线101b)和膨胀装置7的开度(曲线102b)的变化。

对于图5中的该示意图，选择的制冷剂为R1234yf，温度Text为-18℃。然而，这些结果也适用于诸如R134a的制冷剂。

然后注意到，根据本发明的管理方法允许在压缩机3的速度增加期间更快速地关闭膨胀装置7，这在8分钟结束时实现了130个脉冲的打开，而在现有技术中，膨胀装置仅在25分钟结束时才实现这种打开。结果，根据现有技术，在20分钟时的过热SHcomp_in根据现有技术为0°K，而由于根据本发明的管理方法，SHcomp_in约为4°K(2°K的出入)。因此，在20分钟时，根据现有技术，离开内部加热器54的内部空气流100的温度约为22℃，而根据本发明的管理方法，其约为27℃，即加热功率大约提高12％。

该管理方法还可包括保护蒸发器9免受制冷剂超压的步骤，以防止损坏所述蒸发器9。

在该保护步骤期间，如果Pevap_out在P1至P的范围内，则中央控制单元40继续对Cestim的控制。P对应于蒸发器9的操作压力极限值。使用公式P1＝P–μ1计算P1，其中μ1对应于0.1至1bar范围内的压力值。

如果Pevap_out大于P，则中央控制单元40将作为时刻t时的开度Cestim的Cestim(t)与作为时刻t-1时的开度Cestim的Cestim(t-1)进行比较。如果Cestim(t)大于Cestim(t-1)，则首先中央控制单元40停止对过热SHcomp_in的控制并且将第一膨胀装置7的开度保持在值Cestim(t-1)。其次，中央控制单元40减小Cestim，使得Pevap_out小于P。

使用以下公式来执行在Cestim减小期间使得Pevap_out小于P的Cestim(t)的计算：

Cestim(t)＝Cestim–ΣK1*(Pevap_out–P)

K1是根据ΔC/ΔPevapo_out计算的积分增益，其中ΔC是膨胀装置7的开度的变化，ΔPevapo_out是Pevapo_out的变化，它们是在实验期间测量的，在实验中膨胀装置7的开度发生了变化。

同样，该管理方法可以包括用于保护压缩机3免受制冷剂的超压的步骤，以防止损坏所述蒸发器9。

在该保护步骤期间，如果Pcomp_in在P2至P3的范围内，则中央控制单元40继续对Cestim的控制。在这种情况下，P3对应于压缩机3的操作压力极限值。使用公式P2＝P3–μ2来计算P2，其中μ2为0.01至0.2bar范围内的压力值。

如果Pcomp_in大于P3，则中央控制单元40将作为时间t时的开度Cestim的Cestim(t)与作为时间t-1时的开度Cestim的Cestim(t-1)进行比较。如果Cestim(t)大于Cestim(t-1)，则首先中央控制单元40停止对过热SHcomp_in的控制并且将第一膨胀装置7的开度保持在值Cestim(t-1)。其次，中央控制单元40减小Cestim，使得Pcomp_in小于P3。

使用以下公式来执行在Cestim减小期间使得Pcomp_in小于P3的Cestim(t)的计算：

Cestim(t)＝Cestim–ΣK2*(Pcomp_in–P3)

其中，K2是根据ΔC/ΔPcomp_in计算的积分增益，其中ΔC是膨胀装置7的开度变化，ΔPcomp_in是Pcomp_in的变化，它们是在实验期间测量的，在实验中膨胀装置7的开度发生了变化。

因此，可以清楚地看到，根据本发明的管理方法允许对膨胀装置7的开度进行良好的管理和良好的控制，从而允许在热泵模式下增加加热功率。

Claims (9)

1.一种用于管理机动车辆的可逆空调回路(1)的方法，制冷剂在可逆空调回路中流通，所述可逆空调回路(1)能够以热泵模式操作，在所述热泵模式中，制冷剂依次进入：

ο压缩机(3)，

ο冷凝器(5)，用于将所述制冷剂的热能释放到第一传热流体(50)中，

ο第一膨胀装置(7)，其中所述制冷剂经受第一压力损失，

ο蒸发器(9)，也用于将所述制冷剂的热能释放到机动车辆的内部空气流(100)中，

ο第二膨胀装置(11)，其中所述制冷剂经受第二压力损失，和

ο蒸发器-冷凝器(13)，用于从第二传热流体(130)中回收热能并将所述热能传递给所述制冷剂，

所述空调回路(1)包括中央控制单元(40)，所述中央控制单元能够控制所述第一膨胀装置(7)的开度，

所述管理方法包括：

·确定以下参数的步骤：

ο取决于所述第二传热流体(130)在通过所述蒸发器-冷凝器(13)之前的温度Text和所述压缩机(3)的速度，根据离开所述压缩机(3)的制冷剂的压力Pcomp_out与离开所述蒸发器(9)的制冷剂的压力Pevap_out之差确定所述第一膨胀装置(7)的开度Cestim，

ο根据所述第二传热流体(130)在通过所述蒸发器-冷凝器(13)之前的温度Text确定设定过热SHcomp_in_sp，SHcomp_in_sp在最小过热SHcomp_in_sp_min与最大过热SHcomp_in_sp_max的范围内，

·根据Cestim打开所述第一膨胀装置(7)并通过改变所述第一膨胀装置(7)的开度来控制过热SHcomp_in的步骤，以达到设定过热SHcomp_in_sp并使SHcomp_in保持在SHcomp_in_sp_min至SHcomp_in_sp_max的范围内；

且其中，如果(Pcomp_out–Pevap_out)小于值X1，则对于所述第一膨胀装置(7)Cestim近似为其估计最大开度Cestim_max；如果(Pcomp_out–Pevap_out)大于X1且小于值X2，则随着(Pcomp_out–Pevap_out)增加，Cestim朝其估计最小开度Cestim_min减小；如果(Pcomp_out–Pevap_out)大于X2，则Cestim随着(Pcomp_out–Pevap_out)增加而增加，

其中，X1是通过实验确定的(Pcomp_out–Pevap_out)的值，低于该值时，所述蒸发器-冷凝器(13)上会结霜；X2是通过实验确定的(Pcomp_out–Pevap_out)的值，对于该值，所述第一膨胀装置(7)处于其最小开度Cestim_min。

2.根据权利要求1所述的用于管理空调回路(1)的方法，其特征在于，使用以下公式计算SHcomp_in：

SHcomp_in＝Tcomp_in–Tsat(Pcomp_in)

其中，Tcomp_in是进入压缩机(3)的制冷剂的温度，Tsat(Pcomp_in)是制冷剂在进入压缩机(3)时在压力Pcomp_in下的饱和温度。

3.根据权利要求1或2所述的用于管理空调回路(1)的方法，其特征在于，确定设定过热SHcomp_in_sp使得：

SHcomp_in_sp_max＝Tcomp_in_max_estim–Tsat(Pcomp_in)

其中Tsat(Pcomp_in)是所述制冷剂进入所述压缩机(3)时在其压力Pcomp_in时的饱和温度，

Tcomp_in_max_estim是进入所述压缩机(3)的制冷剂的估计最高温度：

Tcomp_in_max_estim＝K3*(273.15+Tcomp_out_max)/[(Pcomp_out/

Pcomp_in)^((K–1)/K)]

K3是通过实验确定的校正系数，对于其：

K3＝Tcomp_in/Tcomp_in_estim，

Tcomp_in是进入所述压缩机(3)的制冷剂的测量温度，Tcomp_in_estim是进入所述压缩机(3)的制冷剂的估计温度，

Tcomp_out_max是离开所述压缩机(3)的制冷剂的最高温度，

Pcomp_out是离开所述压缩机(3)的制冷剂的压力，

Pcomp_in是进入所述压缩机(3)的制冷剂的压力，并且

K是通过实验确定的制冷剂的冷却系数，并且取决于制冷剂而变化。

4.根据权利要求1或2所述的用于管理空调回路(1)的方法，其特征在于，SHcomp_in_sp_min在3至10℃的范围内，SHcomp_in_sp_max在8至15℃的范围内。

5.根据权利要求1或2所述的用于管理空调回路(1)的方法，其特征在于，在控制过热SHcomp_in的步骤期间：

ο如果SHcomp_in小于SHcomp_in_sp_min或大于SHcomp_in_sp_max，则通过比例积分控制器增大或减小所述第一膨胀装置(7)的开度，

ο如果SHcomp_in在SHcomp_in_sp_min至SHcomp_in_sp_max的范围内，则通过比例控制器增大或减小所述第一膨胀装置(7)的开度。

6.根据权利要求1或2所述的用于管理空调回路(1)的方法，其特征在于，所述方法包括保护所述蒸发器(9)免受制冷剂的超压的步骤：

ο如果Pevap_out在P1至P的范围内，则所述中央控制单元(40)继续控制Cestim，其中P是所述蒸发器(9)的操作压力极限值，P1＝P–μ1，μ1是在0.1至1bar范围内的压力值，

ο如果Pevap_out大于P，则所述中央控制单元(40)将Cestim(t)和Cestim(t-1)进行比较，其中Cestim(t)是在时间t时的开度Cestim，Cestim(t-1)是在时间t-1时的开度Cestim，如果Cestim(t)大于Cestim(t-1)，首先，所述中央控制单元(40)停止对过热SHcomp_in的控制并将所述第一膨胀装置(7)的开度保持在值Cestim(t-1)，其次，所述中央控制单元(40)降低Cestim以使得Pevap_out小于P。

7.根据权利要求6所述的用于管理空调回路(1)的方法，其特征在于，使用以下公式来执行在Cestim减小期间使得Pevap_out小于P的Cestim(t)的计算：

Cestim(t)＝Cestim–ΣK1*(Pevap_out–P)

其中K1是根据K1＝ΔC/ΔPevapo_out计算的积分增益，其中ΔC是第一膨胀装置(7)的开度的变化，ΔPevapo_out是Pevapo_out的变化，它们是在实验期间测量的，在实验中第一膨胀装置(7)的开度发生变化。

8.根据权利要求1或2所述的用于管理空调回路(1)的方法，其特征在于，所述方法包括保护所述压缩机(3)免受制冷剂的超压的步骤：

ο如果Pcomp_in在P2至P3的范围内，则所述中央控制单元(40)继续控制Cestim，其中P3是所述压缩机(3)的操作压力极限值，P2＝P3–μ2，μ2是0.01到0.2bar范围内的压力值，

ο如果Pcomp_in大于P3，则所述中央控制单元(40)将Cestim(t)和Cestim(t-1)进行比较，其中Cestim(t)是在时间t时的开度Cestim，Cestim(t-1)是在时间t-1时的开度Cestim，如果Cestim(t)大于Cestim(t-1)，首先，所述中央控制单元(40)停止对过热SHcomp_in的控制并将所述第一膨胀装置(7)的开度保持在值Cestim(t-1)，其次，所述中央控制单元(40)降低Cestim以使得Pcomp_in小于P3。

9.根据权利要求8所述的用于管理空调回路(1)的方法，其特征在于，使用以下公式来执行在Cestim减小期间使得Pcomp_in小于P3的Cestim(t)的计算：

Cestim(t)＝Cestim–ΣK2*(Pcomp_in–P3)

其中，K2是根据ΔC/ΔPcomp_in计算的积分增益，其中ΔC是第一膨胀装置(7)的开度变化，ΔPcomp_in是Pcomp_in的变化，它们是在实验期间测量的，在实验中第一膨胀装置(7)的开度发生变化。

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