CN111716986A - 用于热系统的控制系统以及用于运行热系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明给出一种用于电动或混合动力车辆的热系统(2)的控制系统(4)。所述控制系统(4)这样构成，使得在存在对于车辆的内部空间(34)的加热要求时，设定加热运行，以用于借助来自加热回路(14)的热量未内部空间供暖；在加热回路(14)中的热量盈余在混合运行中通过冷却回路(10)中的环境冷却器放出给环境或在盈余运行中保留在热系统(2)中，以用于为加热要求服务；在混合运行中，这样设定加热回路(14)的开度，使得仅一部分量的来自加热回路(14)的冷却剂与冷却回路交换并且由此将热量盈余放出给环境；如果在加热回路(14)中的热量盈余超过阈值，则激活混合运行，所述阈值根据外界温度确定。此外给出一种用于运行热系统的方法。

Description

用于热系统的控制系统以及用于运行热系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于电动或混合动力车辆的热系统的控制系统以及一种用于借助这样的控制系统运行这样的热系统的方法。

背景技术

热系统通常用于不同构件的调温，所述构件为此连接到热系统上。特别是在电动或混合动力车辆中，这样的构件是车辆的内部空间、车辆的高压存储器以及车辆的电的传动系的一个或多个热源、例如电机或功率电子装置或类似物。用于服务不同的调温任务，借助控制系统相应地操控热系统。

用于控制热泵系统的控制系统例如在DE 10 2015 218 825 A1中说明。其中也说明不同的混合运行作为加热运行和冷却运行之间的过渡模式。特别是说明第三混合运行，在所述第三混合运行中，热泵系统的加热支路周期性运行，以便将过量的热量从加热支路中并且通过NT冷却器导出。所述周期在此与加热支路中的热量盈余有关。

发明内容

当前本发明的任务在于，给出一种用于热系统的改善的控制系统。进一步应该给出一种改善的用于运行热系统的方法。在此热量盈余的利用应该尤其是为了内部空间调温而尽可能高效并且符合需求地进行。

该任务通过具有按照权利要求1的特征的控制系统以及通过具有按照权利要求14的特征的方法解决。有利的实施方案、进一步扩展方案和变型是从属权利要求的技术方案。与控制系统相关联的实施方式按意义也适用于方法并且反之亦然。

所述控制系统用于控制并且用于运行电动或混合动力车辆的热系统。所述控制系统这样构成，使得在存在对于车辆的内部空间的加热要求时设定加热运行，以用于借助来自热系统的加热回路的热量对内部空间供暖。所述热系统还具有冷却回路，环境冷却器连接到所述冷却回路上。所述控制系统进一步这样构成，使得在加热回路中的热量盈余在混合运行中通过在冷却回路中的环境冷却器放出给环境或在盈余运行中保留在热系统中，以用于为加热要求服务、尤其是未来的加热要求。在一种适合的实施方案中，该热量盈余借助热系统的热泵再次传递到加热回路中并且用于为加热要求服务。在混合运行中，加热回路的开度这样设定，使得仅一部分量的来自加热回路的冷却剂与冷却回路交换并且由此将热量盈余放出给冷却回路并且优选也放出给环境。冷却剂的剩余的部分与此相反在加热回路中循环并且尤其是用于内部空间供暖。如果在加热回路中的热量盈余超过阈值，则激活混合运行，所述阈值根据外界温度确定并且优选也根据加热回路额定温度确定。混合运行因而尤其是在如下情况下激活，即，在加热运行中，在加热回路中存在比用于内部空间供暖需要的而更多的热量。

盈余运行的一个优点尤其是，其不同于混合运行允许留住热量盈余，从而首先无须转换热系统，以便导出热量。换句话说：盈余运行在对待热系统内的热量中允许一定的回旋余地，所述回旋余地正面影响热系统的切换特性，因为也许只须进行较少的转换过程。由此尤其是改善热系统的使用寿命。此外在加热回路中存储的热量供未来的调温要求使用并且优选也用于这样的调温要求。在该情况下于是产生新的热量变得不需要，由此热系统总体上变得较高能效。未来的加热要求例如基于以前的用户行为或基于确定的外部的情况、例如外界温度或车辆的方位预告并且接着相应地激活。

利用本发明取得的优点尤其是在于，在热系统中的热量盈余不是强制地自动导出，而是必要时适配于情况地存储，亦即留在热系统中、特别是在冷却剂中。这当前通过考虑外界温度在如下决定时进行，即，热量盈余是否借助混合运行从加热回路导出到冷却回路上并且在这里尤其是也导出给环境，并且代替之在盈余运行中保留在热系统中。这基于这样的认识，即，在外界温度不同时也不同程度可能的是，未来进行加热要求，以有意义的方式为所述加热要求存储瞬时存在的热量盈余。按照未来的加热要求的可能性然后激活混合运行或盈余运行。借此总体上实现热量盈余的与外界温度相关的并且根据需要的放出和存储。因为在混合运行中最终热量导出到环境中，然而在盈余运行中却不如此，所以两个运行模式尤其是相互排除。盈余运行然而可并行于加热运行设定。

加热回路和冷却回路分别是热系统的总冷却回路的部分并且相互连接。为此加热回路通过加热回路流送管和加热回路回流管与冷却回路连接。然而在此两个回路借助适合的调整环节液压地彼此可分离，从而加热回路也与冷却回路分开地可运行，尤其是在加热运行中。尤其是当加热回路关闭时，开度为0，当加热回路完全打开时，开度为1，并且在混合运行中为0和1之间。在一种适合的实施方案中，加热回路和冷却回路借助截止阀可分离地连接并且截止阀在混合运行中有节拍地运行，从而加热回路的开度于是对应于截止阀的节拍的节奏。对此优选的是如在开头所提到的DE 10 2015 218 825 A1的第[0053]段中说明的实施方案。与此等效并且同样有利的是如下设计，其中加热回路和冷却回路借助具有可调整的流动横截面的比例阀可分离地连接。加热回路的开度然后对应于所调整的流动横截面，并且混合运行如下设定，即，流动横截面在最小和最大的流动横截面之间调整。无论如何，进行在混合运行中在加热回路和冷却回路之间的冷却剂交换的限制。

在加热运行中，热量尤其是借助加热装置热交换器放出给空气，所述空气输送给内部空间。加热回路在此适宜地闭锁并且在如下情况才打开，即，存在热量盈余并且所述热量盈余应该导出到冷却回路中，以便在那里在盈余运行中存储或备选地在混合运行或冷却运行中放出给环境。为了存储加热回路中的热量盈余以用于未来的加热要求，加热回路保持闭锁。

当超过用于热量盈余的阈值时，从加热运行出发激活混合运行。加热回路然后部分地打开，即不设定最大可能的开度，而是热量的恰好一部分继续用于内部空间供暖。然而通过与外界温度的相关性，必要时推迟加热回路的打开的开始，从而在相应的情况下阻止提前的散热。相应地也阻止混合运行，带来对声学特性和热系统的磨损的正面的结果。在热量盈余进一步提高时，然后尤其是自动设定冷却运行并且加热回路最大地打开，即尤其是这样使得在加热回路中的全部的冷却剂连续地流动到冷却回路中并且没有冷却剂的份额留下并且在加热回路中循环。开度相应设定到最大值。

为了冷却内部空间在相应的冷却要求时尤其是激活冷却运行，在所述冷却运行中，从内部空间或输送给内部空间的空气流借助空调蒸发器抽取热量。空调蒸发器连接到热系统的制冷回路上，通过所述制冷回路，热量传递到加热回路中的冷凝器上并且然后在那里作为加热热量例如在除湿时可供使用或形成相应的热量盈余，所述热量盈余然后导出到冷却回路中。

优选地，所述控制系统这样构成，使得所述阈值随着外界温度上升而更小。优选地，附加地同样所述阈值随着加热回路额定温度上升而更小。这尤其是考虑，在外界温度较低而加热回路额定温度当前低地设定时更可能，未来存在较高的加热要求，从而特别是在这样的情况下热量盈余适宜地被存储，即盈余运行被激活。

优选地，所述控制系统这样构成，使得在混合运行中所述开度随着在加热回路中热量盈余上升而增大。因此，应该导出的热量越多，则加热回路打开越大。在开头引用的DE10 2015 218 825 A1中，节拍、即普遍地开度在第三混合运行中根据加热回路中的热量盈余设定并且第三混合运行的激活同样结合到热量盈余上。当前现在混合运行的激活有利地与外界温度耦合，优选结合开度与热量盈余的大小的所述相关性。优选地，在混合运行中，所述加热回路的开度随着在加热回路中的热量盈余上升而增大，从而因此在热量盈余较大时进行较强烈的散热。总体上因此，一方面混合运行完全基于阈值激活，并且借此在最小值和最大值之间的开度的使用与外界温度有关，同时另一方面具体来说用于开度的选择的并且设定的值与热量盈余有关。

优选地，所述控制系统这样构成，使得开度作为外界温度和热量盈余的函数借助特性曲线簇确定并且例如直接从所述特性曲线簇得出。在一种特别优选的实施方案中，热量盈余由加热回路额定温度和加热回路实际温度得出。在该实施方案中于是所述控制系统这样构成，使得开度作为外界温度、加热回路额定温度和加热回路实际温度的函数借助特性曲线簇确定并且例如由所述特性曲线簇直接得出。加热回路额定温度例如由用户设定。特性曲线簇因此根据外界温度和加热回路额定温度确定：设定哪个运行模式并且尤其是热量盈余多大并且对于加热回路设定何种开度，亦即加热回路在冷却运行中完全打开或在加热运行中完全关闭，或在其间在混合运行中仅部分地打开。盈余运行如下设定，即，在加热运行中，尽管存在热量盈余，加热回路保持关闭，或在冷却运行中，阻止通过环境冷却器的散热，其方式为例如所述环境冷却器在空气侧闭锁。在此也类似于混合运行，在环境冷却器闭锁时能实现和设定加热回路的仅部分的打开，以便实现盈余运行，在所述盈余运行中，来自加热回路的热量的一部分存储在冷却回路中，而利用在加热回路中的剩余的热量对内部空间供暖。

合适地仅在如下情况设定所述混合运行，即，与用于内部空间的冷却运行同时或与用于冷却高压存储器的HVS冷却运行同时设定加热运行。如果与此相反设定加热运行，然而同时没有冷却运行或HVS冷却运行，则尤其是不需混合运行要，因为在这里加热回路中的冷却剂的温度优选通过调节压缩机来设定并且因此与原理相关地没有热量盈余可以存在。

优选地，所述控制系统这样构成，使得所述热量盈余借助在加热回路中的冷却剂的加热回路实际温度和加热回路额定温度之间的差别来确定或对应于该差别。然而其他参数也可设想并且同样适合用于确定热量盈余。加热回路额定温度尤其是通过用户预定或通过车辆的另一个控制系统或通过所述控制系统上级的空气设定逻辑预定。加热回路实际温度借助在加热回路中的适合的传感器测量。

加热回路中的热量附加于空调蒸发器尤其是来自热系统的热泵，所述热泵具有冷却器和冷凝器，其中冷凝器作为热源设置在加热回路中，而冷却器作为热沉设置在总冷却回路中别处并且恰恰不设置在加热回路中。优选地，冷却器与车辆的高压存储器共同在HVS回路中连接，所述HVS回路同样是总冷却回路的部分，而与加热回路和冷却回路分别适宜地可借助一个或多个调整环节分离。冷却器和冷凝器此外与空调蒸发器共同连接到热系统的制冷回路上。在热泵运行中，冷却器通过环境冷却器接收来自环境的热量并且将所述热量传递到加热回路中。备选或附加地，热泵也与上面提到的热泵运行并行激活，以便接纳连接到总冷却回路上的构件的余热并且将其传递到加热回路中。

盈余运行一般用于留住热量，其能够以不同的方式实现，如已经指出的。在一种适合的实施方案中，控制系统这样构成，使得在盈余运行中，热量盈余保留在加热回路中，以用于为加热回路中的未来的加热要求服务。为此加热回路如在纯加热运行中持续关闭并且过量的热量存储在加热回路的冷却剂中，通常在相比于冷却回路高的温度水平上。

有利地，备选或附加地这样构成所述控制系统，使得在盈余运行中，热量盈余保留在冷却回路中并且为了为加热要求服务而借助冷却回路的热泵传递到加热回路中。换句话说：热量保持、即存储在冷却回路中，通常在相比于加热回路小的温度水平上。为此尤其是中断环境空气至环境冷却器的输送，从而不进行与环境的热交换。

适宜地从加热运行出发并且一般地从加热回路关闭出发，热量盈余存储在加热回路中，从而加热回路的开度首先不需要改变。从混合运行或冷却运行出发，亦即在加热回路已经打开时，与此相反热量盈余适宜地存储在冷却回路中，从而也在这里首先不需要加热回路的转换。

优选地，所述控制系统这样构成，使得如果加热回路额定温度小于加热回路上游的冷却剂实际温度，则在加热运行中打开加热回路。在这里加热回路尤其是持久并且完全地打开，亦即不仅仅是如在混合运行中部分地打开。在一种优选的实施方案中，测量环境冷却器下游和加热回路上游的冷却剂实际温度，适宜地在加热回路流送管上测量。备选地，测量在环境冷却器上游的冷却剂实际温度。通过在加热运行中的加热回路的这样的打开尤其是设定盈余运行，所述盈余运行覆盖了(ueberscheiben)本身可能的混合运行并且在所述盈余运行中加热回路持久打开。加热回路的打开虽然原则上对应于冷却运行，但在所述特别的温度情况没有进行放热，因为冷却回路比加热回路更热。该实施方案尤其是基于如下认识，即，在冷却回路中的冷却剂的温度相比于加热回路更高时，利用冷却回路中的热量也可服务所述加热要求并且因此适宜地也通过打开加热回路服务所述加热要求。于是通过相应的热降在尽管加热回路打开的情况下还是没有热量从所述加热回路导出，而是相反地导入到所述加热回路之中。加热回路的打开有利地导致热系统的更稳定的运行。此外节省切换过程并且因此改善相应阀的使用寿命。通过不出现混合运行，此外改善热系统的声学效果。

优选地，所述控制系统这样构成，使得如果既未激活加热运行也未激活冷却运行，则在加热回路实际温度大于外界温度时根据加热回路实际温度关闭加热回路，而在加热回路实际温度小于或等于外界温度时，根据加热回路实际温度打开加热回路。在此，加热回路实际温度尤其是与外界温度比较。如果加热回路实际温度大于外界温度，则加热回路优选关闭。由此阻止热量放出给环境和冷却回路，而该热量存储在加热回路中，从而设定盈余运行。如果加热回路实际温度小于外界温度或尤其是在公差内等于所述外界温度，则优选打开加热回路。由此尤其是能实现利用来自冷却回路的冷却剂穿流加热回路，并且由此换气运行尤其是仅在如下情况下能够实现，即，当在此没有热量丢失到环境中时。

环境冷却器优选配置有风扇，连同可设定的风扇转速。由此与环境的热交换有利地符合需求地设定并且匹配于分别存在的情况，尤其是匹配于与冷却回路中的温度情况。在此热交换决定性地通过环境冷却器的空气流量确定。通过设定风扇转速于是控制空气流量。风扇尤其是电气驱动的风扇。在一种有利的实施方案中，所述控制系统这样构成，使得在加热运行中，风扇的风扇转速根据冷却剂实际温度和最小冷却剂温度设定，而在冷却运行中，风扇的风扇转速根据冷却剂实际温度设定。最小冷却剂温度给出下限值，所述下限值阻止冷却剂在环境冷却器上这样强烈地被冷却，使得环境冷却器冬季中结冰。为此最小冷却剂温度例如通过特性曲线簇根据外界温度确定并且尤其是这样确定，使得最小冷却剂温度最多不明显小于在当前情况下的环境空气的露点。通常最小冷却剂温度在此小于外界温度。

在一种优选的进一步扩展方案中，所述风扇转速借助特性曲线簇确定，所述特性曲线簇这样构成，使得在冷却剂实际温度接近最小冷却剂温度时，即在所述两个温度之间的差变得较小时，提高风扇转速，以便通过借助提高来自环境的吸热来加热冷却剂避免环境冷却器的结冰。

备选并且优选附加地，所述风扇独立于控制系统的运行模式被操控，其方式为风扇转速根据冷却剂实际温度这样设定，使得在通过环境冷却器散热时和在冷却剂实际温度上升时设定较高的风扇转速，以便使环境冷却器中的相应较热的冷却剂较强地冷却。

在冷却回路的盈余运行中，即当热量盈余存储在冷却回路中时，则适宜地放弃对风扇的控制并且所述风扇为此被停用，因为与环境的热交换在该情况下是不希望的。通过停用风扇，相应地不仅节省用于运行风扇的能量而且节省用于通过热泵接收以用于内部空间供暖的热量。

通过用于风扇的以上描述的控制构思，在环境冷却器上的空气流量特别适应需要地被控制并且由此特别高效。仅在存在相应的需要时，风扇转速提高并且在其他情况下保持尽可能小或甚至关断，从而总体上也取得热系统的改善的声学效果。优选地实现上面提到的用于操控风扇的构思中的多个或所有构思并且通过最大选择而联结。只要运行模式允许，即只要风扇不由于用于存储在冷却回路中的热量盈余的盈余运行而完全停机，则选择最大的风扇转速。由此对于冷却剂实际温度降低，环境冷却器的结冰通过从环境吸热提高来阻止，并且在冷却剂实际温度上升时，冷却剂的过量的加热通过如下方式阻止，即，将更多热量放出给环境。

通过环境冷却器的放热备选或附加地借助在冷却回路中的冷却回路泵或借助在环境冷却器的空气路径中的一个或多个空气活门控制。冷却回路泵在给定的时刻以确定的、可设定的泵转速运行，从而由此控制通过环境冷却器的冷却剂的体积流量和因此与环境的热交换。类似地，借助空气活门，在环境冷却器的空气侧适宜地控制环境空气的体积流量。为此空气活门具有可设定的活门开度，所述活门开度给出：空气活门打开或关闭多大。优选地，与风扇分开地操控空气活门或冷却回路泵或这两者，以便实现特别优化的调温并且与情况相关并且符合需求控制热量的散发和存储。

特别有利的实施方案通过将用于操控风扇的构思中的一个或多个应用于冷却回路泵或空气活门或这两者上得出。在此重要的尤其是，风扇、冷却回路泵和空气活门彼此独立地分别优化并且符合需求地由控制系统操控。

在一种有利的实施方案中，所述控制系统于是这样构成，使得在加热运行中，在热系统的冷却回路中的冷却回路泵的泵转速根据冷却剂实际温度和最小冷却剂温度设定，而在冷却运行中，冷却回路泵的泵转速根据冷却剂实际温度设定。此外，冷却回路泵的该控制适宜地在存在主动的热泵时为了从车辆构件或从环境将热量传递到加热回路中而进行，以便为此优化地设定在冷却器上的冷却剂体积流量。相应地，为此尤其是也在加热运行中使用特性曲线簇，冷却回路泵通过所述特性曲线簇根据冷却剂实际温度来操控。

在另一种有利的实施方案中，所述控制系统这样构成，使得在加热运行中，热系统的一个或多个空气活门的活门开度根据冷却剂实际温度和最小冷却剂温度设定，并且在冷却运行中，空气活门的活门开度根据冷却剂实际温度设定。

用于控制风扇、冷却回路泵和空气活门的输入参数在此有利地是相同的，即冷却剂实际温度、最小冷却剂温度和外界温度。然而这些参数的解释在一种有利的实施方案中通过分别用于风扇、冷却回路泵和空气活门的单独的并且特定的特性曲线簇匹配于相应的构件。类似于风扇转速，在冷却回路泵中提高泵转速，以便产生在环境冷却器上的更多冷却剂流量并且实现与环境的更多热交换。在空气活门中，类似于风扇转速，设定空气活门的活门开度，其中，通风度增大，以便产生在环境冷却器上的更多空气流量并且取得与环境的更多热交换。通过风扇、冷却回路泵和空气活门的该单独的并且与情况相关的操控，使热系统特别高效地运行。

压缩机也连接到制冷回路上，所述压缩机以确定的压缩机转速运行并且与此相应地产生确定的制冷量，所述制冷量也确定热泵的功率，只要所述热泵是主动的。在一种优选的实施方案中，所述控制系统具有至少一个调节器，借助所述调节器调节压缩机、更准确地说是其功率，其方式为调节压缩机转速。在加热运行中，作为调节参量尤其是使用加热回路实际温度。加热回路额定温度用作引导参数，所述加热回路额定温度例如由用户通过操作元件设定。在加热运行中这样调节压缩机时，在加热回路额定温度的范围中通常发送对压缩机的操控的提高和下降和因此发生交替的压缩机转速。如果对于压缩机达到(不应该低于的)允许的最低转速，则通常发生压缩机的间歇的运行。在超过加热回路额定温度时，则停用压缩机，因为在加热回路中不需要另外的热量，但压缩机转速不再可以减少。在低于时，压缩机于是再次激活，以便将需要的热量传递到加热回路中。结果是压缩机有节拍地运行。但压缩机的激活尤其是这样承受惯性，即，激活时还没有功率或没有满额功率可供使用，但加热回路实际温度已经低于加热回路额定温度，即在加热回路中存在加热不足。加热不足尤其是也在较长停用之后在首次激活压缩机时产生，例如在车辆起动时。在这样的情况下，制冷剂的饱和温度也许小于冷凝器中的冷却剂的温度，从而冷凝器中的制冷剂蒸发并且从加热回路不利地抽取热量。如果加热器设置在加热回路中，则所述加热器必要时通过加热不足来激活，以便输送必需的热量。然而这比起利用热泵而较不高效。

因此优选地，所述控制系统这样构成，使得在加热运行中，在加热回路实际温度低于加热回路额定温度之前，预测性地激活热系统的压缩机，以用于避免热量不足、即当前用于避免加热不足，或用于避免在加热回路中激活加热器，所述加热器为了避免加热不足否则将被激活。通过压缩机因而有效地产生热量盈余，所述热量盈余然后紧接着用于供暖。在某种程度上可以说，期待加热要求，而所述加热要求还未存在。然而由加热回路实际温度和加热回路额定温度推导出，未来需要附加的热量，所述热量然后相应地预先产生，以便避免加热不足或以便避免必须加热。在适合的实施方案中，为了预测性地激活，对加热回路实际温度增加偏移量，从而用于压缩机的调节对所述压缩机提前激活。对压缩机的预测性操控因此高效地介入到压缩机的调节中并且对所述调节进行修改，以便确保较高效的内部空间加热。所述偏移量尤其是负的，以便在时间上观察较早地达到低于加热回路额定温度。等效于此的是将正的偏移增加到加热回路额定温度。在同样适合的实施方案中，备选或附加地确定加热回路实际温度的时间上的发展，即所述加热回路实际温度升高或下降，例如其方式为计算加热回路实际温度的导数。如果加热回路实际温度大于加热回路额定温度并且同时是下降的，则适宜地激活压缩机。

在空调蒸发器相应为主动并且用于将热量吸收到制冷回路中的冷却运行和混合运行中，压缩机有利地根据作为调节参量的蒸发器实际温度来调节，即尤其是在空调蒸发器上在空气侧存在的温度。作为引导参数，使用蒸发器额定温度，所述蒸发器额定温度类似地构成在空调蒸发器上的目标温度或用于空气的目标温度并且例如由用户设定。

所述控制系统为了控制热系统尤其是与所述热系统连接。以下尤其是应理解的是，所述控制系统借助一定数量的调整环节操纵并且设定热系统。此外概念“控制系统”也应理解为调节系统或控制和调节系统，即控制系统不仅设计用于控制，而是必要时也设计用于调节。合适地，控制系统具有控制电子装置或控制器，以便实施尤其是上面提到的设置、控制、调节、计算和/或其他操作中的一个或多个。

在用于不同构件的以上描述的控制和调节构思中，不同的特性曲线簇有特别的意义，通过所述特性曲线簇，一方面确定用于相应的控制或调节的其他参数并且另一方面建立对不同的控制参量的参照。特性曲线簇尤其是通过合适的试验确定并且合适地按数值表或计算规则的意义存储在控制系统的存储器中。

所描述的进一步扩展方案也本身和不与如下特征相组合已经是有利的：“如果在加热回路中的热量盈余超过阈值，则激活混合运行，所述阈值根据外界温度确定”。

在一种用于运行热系统的电动或混合动力车辆的方法中，所述热系统借助控制系统如以上说明的那样控制。所述任务尤其是也通过一种电动或混合动力车辆解决，其包括如以上说明的控制系统。所述任务进一步尤其是也通过一种控制系统的应用来解决，如在电动或混合动力车辆中说明的那样。电动或混合动力车辆的特征在于，所述电动或混合动力车辆为了驱动而具有高压存储器。高压存储器也称为蓄能器或蓄电池。所述控制系统特别适合用于包括冷却剂冷却的高压存储器的电动或混合动力车辆，所述高压存储器连接到作为总冷却回路的部分的HVS回路上，其中在HVS回路中同时也连接又热泵的冷却器，从而高压存储器按照需要借助热泵冷却。

附图说明

接着借助附图进一步解释本发明的实施例。其中分别示意性示出：

图1示出热系统和控制系统；

图2示出热系统的制冷回路；

图3示出制冷回路的一种变型；

图4示出用于控制热系统的加热回路的特性曲线簇；

图5示出用于风扇、空气活门和冷却回路泵的控制构思；

图6示出用于压缩机的控制构思。

具体实施方式

在图1中，示出热系统2以及控制系统4，所述控制系统用于控制热系统2的不同构件。热系统2构成为用于在未进一步示出的电动或混合动力车辆中使用，所述电动或混合动力车辆也仅称为车辆。热系统2具有总冷却回路6以及制冷回路8，所述制冷回路未在图1中示出。制冷回路8的两个变型在图2和3中示出。图1中的热系统2构成一种优选的实施形式，然而接着所描述的方面、特别是关于各两个构件彼此的布线也单独可使用。

总冷却回路6具有多个回路10、12、14，即冷却回路10、HVS回路12和加热回路14。高压存储器16连接到HVS回路12上，以用于对电动或混合动力车辆的电气传动系供电。此外HVS加热器18连接到HVS回路12上。此外冷却器20连接到HVS回路12上，所述冷却器也连接到制冷回路8上。在HVS回路12中此外设有用于循环冷却剂的HVS循环泵22。

车辆的热源24连接到冷却回路10上。热源24例如是车辆的电机或功率电子装置或充电电子装置。在热源24下游，第一环境冷却器26连接到冷却回路8上，以用于与环境热交换。在第一环境冷却器26下游的环境空气路径中，设置风扇27。第一环境冷却器26在示出的实施例中与第二环境冷却器28组合成冷却器组。但原则上没有第二环境冷却器28的实施方案也是可能的。在所述两个环境冷却器26、28上游的环境空气路径中，设置一个或多个空气活门29，以用于控制空气向环境冷却器26、28的输送。通过操控风扇27和空气活门29，因此可设定与环境的热交换。在冷却回路10中此外设置有冷却回路泵30，在这里在在第一环境冷却器26下游并且在热源24上游。

加热回路14用于内部空间调温。加热装置热交换器32连接到加热回路14上，以对于车辆的内部空间34的内部空间空气供暖。此外冷凝器36连接到加热回路14上，所述冷凝器也连接到制冷回路8上并且与冷却器20一起形成热泵，所述热泵构成为用于将热量从冷却器20传递到加热回路14中。在加热回路14中此外设置加热回路泵38以及加热器40。在示出的实施例中，冷凝器36、加热回路泵38、加热器40和加热装置热交换器32以所述次序在彼此下游设置在加热回路14的主链上。加热回路14通过加热回路流送管42和加热回路回流管44这样连接到冷却回路10上，使得主链和连接在其上的构件与第一环境冷却器26串联设置。

HVS回路12同样连接到冷却回路8上，然而不连接到加热回路14上。HVS回路12连接在热源24上游和下游以及在冷却器20下游。由此可选地，高压存储器16和热源24的串联或并联电路是可能的并且在存在相应的需要时也被设定。

热系统2进一步具有用于冷却剂的补偿体积52。此外在总冷却回路2中连接一些温度传感器54，以用于测量冷却剂的温度。

为了对内部空间调温，热系统2具有空调蒸发器56，所述空调蒸发器连接到制冷回路8上。如在图2和3中示出的，空调蒸发器56在制冷回路8中并联于冷却器20连接。为了设定空调蒸发器56的冷却功率，有膨胀阀58连接于所述空调蒸发器上游。同样膨胀阀60连接于冷却器20上游。加热装置热交换器32和空调蒸发器56一起是空调的部分，借助所述空调，对内部空间34不仅供暖还有冷却而且除湿。在图2中的制冷回路8附加地具有两个内部的热交换器64，其一分别用于空调蒸发器56和冷却器20。在图3的变型中，仅一个内部的热交换器64设置用于两个蒸发器。在一种未示出的变型中，不存在内部的热交换器64。

为了在不同的切换状态之间转换热系统2并且为了设定不同的运行模式将不同的调整环节、在这里阀66、68、70、72设置在总冷却回路4中。在加热回路流送管42中的截止阀66用于闭锁加热回路14，亦即用于打开或用于关闭所述加热回路。备选地，截止阀66设置在加热回路回流管44中。进一步设置三个两位三通阀68、70、72，它们按照切换位置能够实现第一环境冷却器26、冷却器20、热源24和高压存储器16的不同的串联和并联电路。加热回路14由此可分别独立地闭锁。

控制系统4这样构成，使得在存在对于车辆的内部空间34的加热要求时设定加热运行，用于借助来自加热回路14的热量为内部空间供暖。在加热回路14中的热量盈余dT在混合运行中通过冷却回路10中的环境冷却器26、28放出给环境或在盈余运行中保留在热系统2中，以用于为未来的加热要求服务。在混合运行中，加热回路14的开度这样设定，使得仅一部分量的来自加热回路14的冷却剂与冷却回路10交换并且由此热量盈余dT放出给环境。冷却剂的剩余的部分与此相反在加热回路14中循环并且尤其是用于为内部空间供暖。开度在示出的实施例中通过截止阀66的节拍来设定。如果在加热回路14中的热量盈余超过阈值S1，则激活混合运行，所述阈值根据外界温度Ta确定。该关系进一步下面参考图4进一步解释。

热量盈余dT因此在热系统2中不强制自动导出，而是情况适配地必要时存储、特别是存储在冷却剂中。这当前通过考虑外界温度Ta在如下决定时发生，即，热量盈余dT借助混合运行从加热回路14导出到环境中还是不导出到环境中并且代替之在盈余运行中保留在热系统2中。

在混合运行中，加热回路14仅部分地打开并且当前借助截止阀66有节拍地运行，将热量盈余dT在混合运行中从加热回路14中导出。通过反复的打开和关闭，热量有时保留在加热回路14中，以用于内部空间供暖，并且有时放出到冷却回路10中，以用于放出给环境。混合运行如下设定，即，截止阀66周期性地打开和关闭。在未示出的、但等效的变型中，代替截止阀66使用具有变化的流动横截面的比例阀。

盈余运行用于留住热量，其能以不同方式实现。例如加热回路14如在纯加热运行中连续地关闭并且热量存储在加热回路14中。备选或附加地，借助空气活门29中断环境空气至环境冷却器26、28的输送，从而没有进行与环境的热交换。备选或附加地，停止冷却剂向环境冷却器26、28的输送，例如其方式为停用冷却回路泵30或其泵转速PD减少。亦即热量备选或附加地存储在冷却回路10中。

在图4中示出特性曲线簇K1，以用于控制加热回路14，即用于确定并且设定开度。特性曲线簇K1示出三个区域R1、R2、R3，所述区域根据外界温度Ta和热量盈余dT预定开度并且例如直接作为值包含所述开度。当前热量盈余dT对应于在加热回路14中的冷却剂的加热回路实际温度T-HK-I和加热回路额定温度T-HK-S的差。在区域R1中，加热回路14关闭，在区域R2中设定混合运行并且在区域R3中加热回路14完全打开，即开度设定到最大值。从在区域R1中的加热运行出发，当超过用于当前的热量盈余dT的阈值S1时，则激活区域R2中的混合运行。加热回路14然后部分地打开，即不设定最大可能的开度，而是正是热量的部分还用于内部空间供暖。当前随着上升的外界温度Ta，阈值S1变得较小。通过外界温度Ta的该相关性，推迟加热回路14的打开的开始，从而在相应的情况下阻止提前的散热。相应地也阻止混合运行，这带来对声学的特征和热系统2的磨损的正面的结果。在区域R2内，开度随着加热回路14中的热量盈余dT上升而进一步增大。在热量盈余dT进一步提高时，然后达到区域R3并且自动设定冷却运行并且加热回路14最大地打开。所述开度相应地设定到最大值。

如果既未激活加热运行也未激活冷却运行，则当加热回路实际温度T-HK-I大于外界温度Ta时，加热回路14根据加热回路实际温度T-HK-I关闭，并且当加热回路实际温度T-HK-I小于或等于外界温度Ta时，加热回路根据加热回路实际温度打开。

当前此外控制按照图4的特性曲线簇K1在确定的情况下通过另一种控制构思修改并且必要时覆盖所确定的开度。这样如果加热回路额定温度T-HK-S小于加热回路14上游的冷却剂实际温度T-HK-I，则当前加热回路14持久打开。由此设定盈余运行，所述盈余运行覆盖用于加热运行或为区域R1、R2中的混合运行确定的开度或设置到其最大值。

在图5中，现在示出用于风扇27、空气活门29和冷却回路泵30的控制构思。风扇27具有可设定的风扇转速LD。所述风扇转速在加热运行中根据冷却剂实际温度T-KM-I和最小冷却剂温度T-KM-min设定。最小冷却剂温度T-KM-min给出下限值，所述下限值阻止，冷却剂在环境冷却器26、28上这样强烈地冷却，使得所述环境冷却器结冰。为此最小冷却剂温度T-KM-min例如通过未示出的特性曲线簇根据外界温度Ta确定。在冷却运行中，风扇转速LD根据冷却剂实际温度T-KM-I借助相应的特性曲线簇K2、K3、K4这样设定，使得在通过环境冷却器26、28散热时并且在冷却剂实际温度T-KM-I上升时设定较高的风扇转速LD，以便较强地冷却相应较热的冷却剂。在冷却回路的盈余运行中，放弃对风扇27的控制并且风扇为此被停用，因为与环境的热交换在该情况下是不希望的。用于操控风扇27的所提到的构思当前如在图5中阐明地彼此并行地实现并且通过最大选择M联结，所述最大选择选择分别最大的风扇转速LD。

如在图5中示出的，当前用于风扇27的控制构思类似地也使用到空气活门29和冷却回路泵30上，然而分别包括单独的、特定的特性曲线簇K2、K3、K4。空气活门29在这里通过开度来操控，所述开度给出：空气活门29打开或关闭多大。冷却回路泵30通过泵转速PD操控。用于控制风扇27、冷却回路泵30和空气活门29的输入参数因而是相同的输入参数。然而这些参数的解释通过单独的和特定的特性曲线簇K2、K3、K4匹配于相应的构件。

在制冷回路8中的压缩机62以确定的压缩机转速VD运行并且然后产生相应的制冷量。图6示出利用调节器R的调节构思，借助所述调节器来设定压缩机62功率，其方式为设定压缩机转速VD。在加热运行中，借助控制系统4进行调节，在所述调节中，作为调节参量使用加热回路实际温度T-HK-I。加热回路额定温度T-HK-S作为用于设定的引导参数使用，如在图6中示出的那样。在压缩机62的这样的设定中，然后在加热回路额定温度T-HK-S的区域中通常出现压缩机62的间歇的运行，因为所述压缩机在超过加热回路额定温度T-HK-S时停用，如果其以最小允许的压缩机转速VD运行的话，并且在接着的低于时再次激活。为了避免基于压缩机62的该节拍而加热不足，在加热回路实际温度T-HK-I加热回路额定温度T-HK-S低于之前，压缩机62预测性地激活。为此在图6的实施例中，将偏移HK-offs增加给加热回路实际温度T-HK-I，从而用于压缩机62的调节器R提前激活所述调节器。预测的操控因此高效地介入到压缩机62的调节中。

附图标记列表

2 热系统

4 控制系统

6 总冷却回路

8 制冷回路

10 冷却回路

12 HVS回路

14 加热回路

16 高压存储器

18 HVS加热器

20 冷却器

22 HVS循环泵

24 热源

26 第一环境冷却器

27 风扇

28 第二环境冷却器

29 空气活门

30 冷却回路泵

32 加热装置热交换器

34 内部空间

36 冷凝器

38 加热回路泵

40 加热器

42 加热回路流送管

44 加热回路回流管

46 冷却器支路

52 补偿体积

54 温度传感器

56 空调蒸发器

58 (空调蒸发器)的胀阀

60 (冷却器)的膨胀阀

62 压缩机

64 内部的热交换器

66 截止阀

68 两位三通阀

70 两位三通阀

72 两位三通阀

dT 热量盈余

HK-offs 偏移

K1-K4 特性曲线簇

M 最大选择

活门开度

PD 泵转速

R 调节器

R1、R2、R3 区域

S1 阈值

Ta 外界温度

T-HK-I 加热回路实际温度

T-HK-S 加热回路额定温度

T-KM-I 冷却剂实际温度

VD 压缩机转速

Claims (14)

1.控制系统(4)，用于电动或混合动力车辆的热系统(2)，所述控制系统构成为，

-在存在对于车辆的内部空间(34)的加热要求时，设定加热运行，以用于借助来自加热回路(14)的热量为内部空间供暖，

-在加热回路(14)中的热量盈余(dT)在混合运行中通过冷却回路(10)中的环境冷却器(26、28)放出给环境，或在盈余运行中保留在热系统(2)中，以用于为加热要求服务，

-在混合运行中，设定加热回路(14)的开度，使得仅一部分量的来自加热回路(14)的冷却剂与冷却回路(10)交换并且由此将热量盈余(dT)放出给环境，

-如果在加热回路(14)中的热量盈余(dT)超过阈值(S1)，则激活混合运行，所述阈值根据外界温度(Ta)确定。

2.按照权利要求1所述的控制系统(4)，

其中，所述控制系统构成为使得所述阈值(S1)随着外界温度(Ta)上升而更小。

3.按照权利要求1至2之一所述的控制系统(4)，

其中，所述控制系统构成为使得在混合运行中所述开度随着在加热回路(14)中的热量盈余(dT)上升而增大。

4.按照权利要求1或5所述的控制系统(4)，

其中，所述控制系统构成为使得所述开度作为外界温度(Ta)和热量盈余(dT)的函数借助特性曲线簇(K1)确定。

5.按照权利要求1至4之一所述的控制系统(4)，

其中，所述控制系统构成为使得热量盈余(dT)借助在加热回路(14)中的冷却剂的加热回路实际温度(T-HK-I)和加热回路额定温度(T-HK-S)之间的差别而确定或对应于该差别。

6.按照权利要求1至5之一所述的控制系统(4)，

所述控制系统构成为使得在盈余运行中热量盈余(dT)保留在加热回路(14)中，以用于为加热回路(14)中的加热要求服务。

7.按照权利要求1至6之一所述的控制系统(4)，

所述控制系统构成为使得在盈余运行中热量盈余(dT)保留在冷却回路(10)中并且为了服务未来的加热要求而借助热系统(2)的热泵从冷却回路(10)传递到加热回路(14)中。

8.按照权利要求1至7之一所述的控制系统(4)，

其中，所述控制系统构成为使得如果加热回路额定温度(T-HK-S)小于加热回路(14)上游的冷却剂实际温度(T-KM-I)，则在加热运行中打开加热回路(14)。

9.按照权利要求1至8之一所述的控制系统(4)，

其中，所述控制系统构成为使得，如果既未激活加热运行也未激活冷却运行，则在加热回路实际温度(T-HK-I)大于外界温度(Ta)时根据加热回路实际温度(T-HK-I)关闭加热回路(14)；而在加热回路实际温度(T-HK-I)小于或等于外界温度(Ta)时，根据加热回路实际温度打开加热回路。

10.按照权利要求1至9之一所述的控制系统(4)，

其中，所述控制系统构成为使得，

在加热运行中，热系统(2)的风扇(27)的风扇转速(LD)根据冷却剂实际温度(T-KM-I)和最小冷却剂温度(T-KM-min)设定，

在冷却运行中，风扇(27)的风扇转速(LD)根据冷却剂实际温度(T-KM-I)设定。

11.按照权利要求1至10之一所述的控制系统(4)，

其中，所述控制系统构成为使得，

在加热运行中，在热系统(2)的冷却回路(10)中的冷却回路泵(30)的泵转速(PD)根据冷却剂实际温度(T-KM-I)和最小冷却剂温度(T-KM-min)设定，

在冷却运行中，所述冷却回路泵(30)的泵转速(PD)根据冷却剂实际温度(T-KM-I)设定。

12.按照权利要求1至11之一所述的控制系统(4)，

其中，所述控制系统构成为使得，

在加热运行中，热系统(2)的一个或多个空气活门(29)的开度

根据冷却剂实际温度(T-KM-I)和最小冷却剂温度(T-KM-min)设定，

在冷却运行中，空气活门(29)的开度

根据冷却剂实际温度(T-KM-I)设定。

13.按照权利要求1至12之一所述的控制系统(4)，

其中，所述控制系统构成为使得，

在加热运行中，在加热回路实际温度(T-HK-I)低于加热回路额定温度(T-HK-S)之前，就预测性激活热系统(2)的压缩机(62)，以用于避免热量不足或用于避免在加热回路(14)中激活加热器(40)。

14.用于借助按照权利要求1至13之一所述的控制系统(4)运行热系统(2)的方法，其中，借助所述控制系统(4)

-在存在对于车辆的内部空间(34)的加热要求时设定加热运行，以用于借助来自加热回路(14)的热量为内部空间供暖，

-在加热回路(14)中的热量盈余(dT)在混合运行中通过在冷却回路(10)中的环境冷却器(26、28)放出给环境或在盈余运行中保留在热系统(2)中，以用于为加热要求服务，

-在混合运行中，加热回路(14)的开度设定为使得仅一部分量的来自加热回路(14)的冷却剂与冷却回路(10)交换并且由此将热量盈余(dT)放出给环境，

-如果加热回路(14)中的热量盈余(dT)超过阈值(S1)，则激活混合运行，所述阈值根据外界温度(Ta)确定。

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