CN112533782A - 用于运行包括具有热泵功能的制冷剂回路的、用于车辆的制冷设备的方法 - Google Patents

用于运行包括具有热泵功能的制冷剂回路的、用于车辆的制冷设备的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于运行用于车辆的制冷设备(10)的方法，制冷设备含有具有热泵功能的制冷剂回路(1)，其中，‑制冷剂回路(1)构造成具有外部的热交换器(5)，外部的热交换器为了实施制冷设备运行而作为冷凝器或气体冷却器运行，或为了实施热泵运行而作为热泵蒸发器运行，‑制冷剂回路(1)构造成具有内部的制热冷凝器(8)或热气体冷却器(8)以实施制热运行，‑内部的制热冷凝器(8)或热气体冷却器(8)为了实施再热运行而在下游通过再热膨胀机构(AE4)与外部的热交换器(5)流体连接，其中，‑根据指示出所需再热功率的制冷设备参数来控制再热膨胀机构(AE4)的开口横截面。

Description

用于运行包括具有热泵功能的制冷剂回路的、用于车辆的制 冷设备的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行用于车辆的制冷设备的方法，该制冷设备含有具有热泵功能的制冷剂回路。本发明还涉及一种用于执行根据本发明的方法的制冷设备。
背景技术
由DE 10 2016 121 362 A1已知用于车辆的、具有制冷剂回路的制冷设备，该制冷剂回路与作为深冷器的至少一个冷却剂回路热耦联。该构造用于以纯制冷设备运行、热泵运行和再热运行组合运行的、用于冷却、加热和再加热用于车辆乘客舱的送入空气的制冷剂回路具有制冷剂压缩机、可作为蒸发器或冷凝器/气体冷却器运行的第一制冷剂-空气-热交换器和可作为冷凝器/气体冷却器运行的第二制冷剂-空气-热交换器，以用于对送入空气调温调湿，其中，第一制冷剂-空气-热交换器和第二制冷剂-空气-热交换器布置在空调器中。在热泵运行中，制冷剂在其流过第一制冷剂-空气-热交换器之前，借助于为第一制冷剂-空气-热交换器分配的膨胀阀使从高压水平卸压到中压水平，并且之后才借助于另一膨胀阀卸压到低压水平。在此，在作为冷凝器/气体冷却器运行的第一制冷剂-空气-热交换器中，热从制冷剂传给乘客舱的送入空气。同样，在再热运行中，借助于为第一制冷剂-空气-热交换器分配的膨胀阀使制冷剂在第一制冷剂-空气-热交换器中从高压水平卸压到中压水平。在此，膨胀阀用于调节出/设定制冷剂的合适的中压水平，并且因此调节出/设定合适的蒸发温度，用以给乘客舱的送入空气除湿。在作为蒸发器运行的第一制冷剂-空气-热交换器中，制冷剂在吸收热的情况下蒸发。接着，制冷剂在另一膨胀阀中卸压到低压水平。
文献DE 10 2012 108 891 A1同样说明了用来对乘客舱的送入空气调温调湿的车辆制冷设备。该制冷设备具有：壳体，其具有用于导引空气的两个流道；以及制冷剂回路，其具有蒸发器和冷凝器，其中，蒸发器布置在第一流道中，并且冷凝器布置在第二流道中。制冷设备构造成不但用于冷却和加热乘客舱，而且用于再热运行。相应的运行模式的调整仅通过控制布置在制冷设备的壳体中的导风装置来进行，而不是通过调节制冷剂回路来进行。
此外，根据DE 10 2009 028 522 A1的用于车辆的制冷设备的制冷剂回路也构造成用于组合的制冷设备和热泵运行以及用于再热运行。在热泵运行中，第一冷凝器/气体冷却器用作热泵蒸发器，以从环境空气吸收热，并且第二冷凝器/气体冷却器用作暖风调风口(Heizregister)，以加热乘客舱的送入空气。在再热运行中，制冷剂在流过第二冷凝器/气体冷却器之后借助于膨胀机构卸压到中压水平，制冷剂侧的温度水平在蒸发器中以该中压水平进行调节。
最后，还由文献DE 10 2016 115 235 A1已知用于对车辆的乘客舱的送入空气调温调湿的制冷设备，其构造成用于制冷设备运行、热泵运行和再热运行。不同的运行模式的调整通过控制空气阀门和导风装置来实现。
发明内容
本发明的目的在于，给出一种用于运行用于车辆的制冷设备的方法，该制冷设备具有制冷剂回路，通过该方法可提供改善的再加热功能。本发明的目的还在于给出一种用于执行根据本发明的方法的制冷设备，该制冷设备应能够完全通过制冷剂回路模拟该功能，使得仅需减少的附加制热花费或在最佳的情况下不需要用电加热器提供附加制热花费，以便弥补在制热需求中的可能的不足。
第一个提到的目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。
在这种用于运行含有具有热泵功能的制冷剂回路的、用于车辆的制冷设备的方法中，
-制冷剂回路构造成具有外部的热交换器，该外部的热交换器或者为了实施制冷设备运行而作为冷凝器或气体冷却器运行，或者为了实施热泵运行而作为热泵蒸发器运行，
-制冷剂回路构造成具有内部的制热冷凝器或热气体冷却器，以实施制热运行，
-内部的制热冷凝器或热气体冷却器为了实施再热运行而在下游通过再热膨胀机构与外部的热交换器流体连接，其中，
-根据指示出所需要的再热功率的制冷设备参数来控制再热膨胀机构的开口横截面/打开横截面。
通过这种方法，可通过控制再热膨胀机构的开口横截面来实现制冷设备在大的环境温度范围内并在各种不同的环境负荷条件下的大的功能范围，即，从仅仅冷却车辆的乘客舱的送入空气直至加强地再加热被冷却且除湿的送入空气。此外，根据本发明的方法仅需低的花费，这是因为再热膨胀机构作为中央部件控制主功能，即，控制再热运行并因此控制所要求的热量的提供。
根据本发明的一种优选的构造方案，
-提供具有空调器的制冷设备，该空调器容纳蒸发器和内部的制热冷凝器或热气体冷却器，该空调器具有至少一个可在打开位置与关闭位置之间摆动的温度阀，其中，根据温度阀的位置，将流经蒸发器的送风气流的至少一个部分空气流导引通过内部的制热冷凝器或热气体冷却器，或者使送风气流在旁路中完全绕流所述内部的制热冷凝器或热气体冷却器，
-将温度阀的位置用作空调设备参数。
通过这种温度阀，制热冷凝器或热气体冷却器处的被冷却的送风气流的至少一个部分空气流在再热运行中被加热，并且与剩余的送风气流混合。温度阀的位置指示出了再热需求。如果温度阀例如仅仅少许打开，因此仅仅很少的空气质量流被导引通过制热冷凝器或热气体冷却器，则仅存在低的再热需求。打开得很宽的或完全打开的温度阀指示出了大的或最大的再热需求。
本发明的一种特别有利的设计方案设置成，
-对于温度阀，为了限定位置范围，预给定上打开位置(x1位置)和下打开位置(x2位置，x2<x1)，
-在温度阀的x位置为x>x1时，使再热膨胀机构的开口横截面变小，
-在温度阀的x位置为x<x2时，使再热膨胀机构的开口横截面变大。
如果通过温度阀的位置指示出大的再热需求，即温度阀处在x>x1的x位置中，则使再热膨胀机构节流，也就是说，使开口横截面变小，由此一方面使更少的热通过外部的热交换器排出给车辆的环境空气，然而同时提升在制热冷凝器或热气体冷却器中的高压，并且因此还提升在制热冷凝器或热气体冷却器中的温度，并且同时提升再热功率或再加热性能潜力。因此，温度阀的x位置朝位置范围的方向改变，即，温度阀朝其关闭位置的方向摆动。
如果通过温度阀的位置指示出低的再热需求，即温度阀处在x<x2的x位置中，则解除再热膨胀机构的节流，也就是说，使开口横截面变大，由此一方面更多的热通过外部的热交换器排出给车辆的环境空气，然而同时降低在制热冷凝器或气体冷却器中的高压，并因此还降低在制热冷凝器或气体冷却器中的温度，并且同时降低再热功率或再加热性能潜力。因此，温度阀的x位置朝位置范围x2的方向改变并且变得更高，然而x<x1，即，温度阀朝其打开位置的方向摆动。如果最终再热需求连续地进一步降低，则解除再热膨胀机构的节流，直至最大开口横截面，并且在减少通过制热冷凝器或热气体冷却器的空气量的同时使至少一个温度阀不断朝关闭的方向行进，直至空气流完全旁路经过制热冷凝器或热气体冷却器。
再热膨胀机构的控制一直进行，直到温度阀到达在限定的位置范围内的x位置。
如果在空调器中设有两个温度阀，则再热膨胀机构的开口横截面被一直控制，直至在理想情况下两个温度阀、然而也可温度阀之一到达在限定的位置范围内的x位置。
替代地，根据本发明的一种优选的改进方案设置成，在具有两个温度阀的空调器中，
-形成这两个温度阀的x位置的平均值
Figure BDA0002935609510000051
-在温度阀的x位置的平均值
Figure BDA0002935609510000052
为
Figure BDA0002935609510000053
时，使再热膨胀机构的开口横截面变小，
-在温度阀的x位置的平均值
Figure BDA0002935609510000054
为
Figure BDA0002935609510000055
时，使再热膨胀机构的开口横截面变大。
在根据本发明的方法的该改进方案中，对温度阀的x位置的实际值求平均，并且与x1和x2的值进行比较。
根据改进方案，在具有两个温度阀的空调器的情况中另一替代方案是，
-确定具有最大的打开位置的温度阀，
-在该温度阀的x位置为x>x1时，使再热膨胀机构的开口横截面变小，
-在该温度阀的x位置为x<x2时，使再热膨胀机构的开口横截面变大。
代替将温度阀的位置作为指示出所需要的再热功率的制冷设备参数，还可使用其他的制冷设备参数。
因此，根据改进方案设置成，
-制冷设备具有：容纳蒸发器和内部的制热冷凝器或热气体冷却器的空调器；控制器，通过控制器提供用于在空调器的出流口处的吹出温度的理论值；和测量器件，通过测量器件探测在空调器的出流口处的吹出温度的实际值，并且
-将吹出温度的理论值用作空调设备参数。
通过将吹出温度的这种理论值作为空调设备参数，
-确定用于吹出温度的理论值的、具有公差带/容限范围的温度阈值，
-在吹出温度的实际值大于公差带的最大值时，使再热膨胀机构的开口横截面变大，
-在吹出温度的实际值小于公差带的最小值时，使再热膨胀机构的开口横截面变小。
因为理论吹出温度是用于在制热冷凝器或热气体冷却器处的高压和进而理论空气温度的直接控制量，所以它当然指示出是存在大的还是小的再热需求。
此外，根据改进方案设置成，
-提供具有容纳蒸发器和内部的制热冷凝器或热气体冷却器的空调器的制冷设备，该空调器具有至少一个出流口，其中，借助于可调的出流口阀门可调节出流口横截面，并且
-将出流口阀门的位置用作空调设备参数。
在此，根据改进方案，
-对于出流口阀门，为了限定位置范围，预给定上打开位置(x1位置)和下打开位置(x2位置，x2<x1)，
-在出流口阀门的x位置为x>x1时，使再热膨胀机构的开口横截面变大，
-在出流口阀门的x位置为x<x2时，使再热膨胀机构的开口横截面变小。
所谓的手动出风口
Figure BDA0002935609510000061
脚部空间出风口和除霜器出风口适合作为出流口。
根据改进方案，将温度阀的位置用作空调设备参数的另一替代方案是，
-制冷设备被构造有：容纳蒸发器和内部的制热冷凝器或热气体冷却器的空调器；控制器，通过控制器确定用于流经内部的制热冷凝器或热气体冷却器且在该内部的制热冷凝器或热气体冷却器处离开的空气的空气温度的理论值；和测量器件，通过测量器件探测空气温度的实际值，并且
-将流经内部的制热冷凝器或热气体冷却器且在该内部的制热冷凝器或热气体冷却器处离开的空气的空气温度的理论值用作空调设备参数。
在此，根据改进方案，
-确定用于流经且离开内部的制热冷凝器或热气体冷却器的空气的空气温度的理论值的、具有公差带的温度阈值，
-在空气温度的实际值大于公差带的最大值时，使再热膨胀机构的开口横截面变大，
-在空气温度的实际值小于公差带的最小值时，使再热膨胀机构的开口横截面变小。
根据改进方案，将温度阀的位置用作空调设备参数的另一替代方案是，
-借助于制冷剂入口的温度传感器测量制冷剂在内部的制热冷凝器或热气体冷却器的制冷剂进口处的制冷剂入口温度，并且
-将所测量的制冷剂入口温度的值用作空调设备参数。
在此，根据改进方案，
-确定用于制冷剂入口温度的值的、具有公差带的温度阈值，
-在制冷剂入口温度的值大于公差带的最大值时，使再热膨胀机构的开口横截面变大，并且
-在制冷剂入口温度的值小于公差带的最小值时，使再热膨胀机构的开口横截面变小。
最后，根据改进方案，将温度阀的位置用作空调设备参数的另一替代方案是，
-借助于压力传感器测量在内部的制热冷凝器或热气体冷却器处的高压，并且
-将高压的压力值用作空调设备参数。
为此，根据改进方案，
-确定用于在内部的制热冷凝器或热气体冷却器处的高压的压力值的、具有公差带的压力阈值，
-在压力值大于公差带的最大值时，使再热膨胀机构的开口横截面变大，并且
-在压力值小于公差带的最小值时，使再热膨胀机构的开口横截面变小。
根据本发明的最后一种特别优选的改进方案，再热膨胀机构的横截面开口的尺寸确定成，使得在最小横截面开口的情况下，再热膨胀机构关闭，并且在最大横截面开口的情况下，所释放的面积与制冷剂回路的在再热膨胀机构的上游和下游的空调管路的横截面面积相当，即，遵循空调管路的尺寸。
在这种再热膨胀机构中，在再热运行中调节出位于最大横截面开口与最小横截面开口之间的横截面。
附图说明
从下文对优选实施方式的说明以及借助附图得到本发明的其他的优点、特征和细节。其中，
图1示出了用于执行根据本发明的方法的制冷设备的线路图，并且
图2示出了用于阐述根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
在阐述借助于在图1中示出的制冷设备10实现的根据本发明的方法之前，先说明具有制冷剂回路1的制冷设备10。
制冷剂回路1既可在制冷设备运行(简称为AC运行)中又可在热泵模式中运行，并且具有两个蒸发器，即，蒸发器2和深冷器3，深冷器与冷却剂回路3.0热连接，以例如冷却高伏电池。AC运行理解成制冷剂回路1的制冷设备运行或冷却运行。
根据图1的制冷剂回路1包括：
-制冷剂压缩机4，
-构造为冷凝器或气体冷却器的外部的热交换器5，该热交换器具有膨胀阀AE3，该膨胀阀被分配给在功能方面作为制热运行的热泵蒸发器的该热交换器，
-内部的热交换器6，
-低压侧的蓄积器7，
-内部空间蒸发器分支2.1，其具有构造为前部蒸发器的蒸发器2和上游的膨胀阀AE2，
-位于蒸发器2下游的止回阀R1，该止回阀通过蓄积器7和内部的热交换器6的低压侧的区段与制冷剂压缩机4的入口侧流体连接，
-深冷器分支3.1，其具有深冷器3、位于深冷器上游的膨胀阀AE1，其中，深冷器3除了冷却例如车辆的电气部件之外还用于在利用至少一个电气部件的余热的情况下实现水-热泵功能，
-AC和热泵分支5.1，其具有外部的热交换器5和膨胀阀AE3，其中，在制热运行中，AC和热泵分支5.1可在上游通过膨胀阀AE3与内部空间蒸发器分支2.1在形成第一分支点Ab1的情况下流体连接，并且可在下游通过截止阀A2与制冷剂压缩机4的低压输入部流体连接，而在AC运行中，AC和热泵分支5.1可在上游通过截止阀A4与制冷剂压缩机4的高压输出部流体连接，
-制热分支8.1，其具有内部的制热冷凝器8或热气体冷却器8(还被称为暖风调风口)，其中，制热分支8.1在上游通过截止阀A3与制冷剂压缩机4的高压输出部流体连接，并且可在下游通过截止阀A1与第一分支点Ab1并且因此与内部空间蒸发器分支2.1流体连接，
-再热分支5.2，其具有构造为膨胀阀的再热膨胀机构AE4，其中，再热分支5.2可在下游与外部的热交换器5在形成第二分支点Ab2的情况下流体连接、并且可在在上游与内部的制热冷凝器8或热气体冷却器8流体连接，
-热泵回引分支5.3，其具有截止阀A2和止回阀R2，其中，热泵回引分支5.3可在上游通过第二分支点Ab2与外部的热交换器5流体连接，并且可在下游与蓄积器7流体连接，
-抽吸分支5.4，其具有截止阀A5，其中，抽吸分支5.4在上游与内部的制热冷凝器8或热气体冷却器8流体连接，并且在下游通过第三分支点Ab3与热泵回引分支5.3的截止阀A2和止回阀R2流体连接，和
-例如实施为高电压PTC加热元件的电加热元件9，其作为被引导到车辆内部空间中的送风气流L的辅助加热器，该电加热元件与内部的制热冷凝器8或热气体冷却器8和蒸发器2一起布置在空调器1.1中，其中，该电加热元件置于制热冷凝器8或热气体冷却器8下游并且因此还置于蒸发器2下游。
在根据图1的制冷剂回路1中，为了控制和调节系统，设置多个压力-温度传感器作为传感器。
因此，为制冷剂压缩机4分配有在高压输出部处的第一压力-温度传感器pT1，此外，第二压力-温度传感器pT2布置在蓄积器7的输出部处，第三压力-温度传感器pT3布置在外部的热交换器5的输出部处，第四压力-温度传感器pT4布置在制热冷凝器8或热气体冷却器8的输出部处，并且最后，第五压力-温度传感器pT5布置在深冷器3的低压侧的输出部处。
通过两个截止机构A3和A4，制冷剂流从制冷剂压缩机4的高压侧开始根据两个截止阀的状态，或者在截止阀A4打开并且截止阀A3闭锁时被导引到外部的热交换器5中，或者在截止阀A3打开并且截止阀A4关闭时被导引到制热分支8.1中。两个截止阀A3和A4还可组合成二位三通阀，并且实施为切换阀。相应的情况还适用于两个截止阀A2和A5，它们可组合成作为切换阀的二位三通阀。
这两个切换阀可在最后一步中组合且实施为单个紧凑型电气多路阀。
在根据图1的制冷剂回路1的AC运行中，被压缩成高压的制冷剂从制冷剂压缩机4开始在截止阀A4打开时流到外部的热交换器5、内部的热交换器6的高压区段中，通过完全打开的膨胀阀AE3以及第一分支点Ab1借助于膨胀阀AE2流到内部空间蒸发器分支2.1和/或深冷器分支3.1中。制冷剂从深冷器分支3.1通过蓄积器7和内部的热交换器6的低压区段回流到制冷剂压缩机4，而来自内部空间蒸发器分支2.1的制冷剂流动通过止回阀R1，并且接着可通过蓄积器7和内部的热交换器6的低压区段回流到制冷剂压缩机4。
在AC运行中，制热分支8.1借助于截止阀A3闭锁，使得热的制冷剂、诸如R744不能流动通过热气体冷却器8。然而，为了将制冷剂从非活动的制热分支8.1收回，将构造为截止阀的截止机构A5打开，并且制冷剂可在同时使截止机构A2关闭的情况下通过截止机构A5和止回阀R2朝蓄积器7的方向流动。
制冷剂回路1的第一压力-温度传感器pT1用于确定制冷剂压缩机4出口处的被压缩的介质的制冷剂温度以及高压。对这两个量的监测用于特别是在制冷剂压缩机4的出口处监测制冷设备的最大允许的机械和热负荷，并且必要时通过由控制器(例如空调控制器)要求的调节措施限制系统运行，以便不超过允许的最大值。
制冷剂回路1的第二压力-温度传感器pT2用于识别填充不足，但还用于调整和监测所需的低压。
制冷剂回路1的设置在外部的热交换器5的出口侧的第三压力-温度传感器pT3主要用于在超临界的系统运行中调整或监测系统运行参数“最佳的高压”，或者在亚临界的系统运行中调整或监测“在外部的热交换器5之后的过冷却”。
根据图1的制冷剂回路1布置在制热冷凝器8或热气体冷却器8下游的第四压力-温度传感器pT4用于通过控制器(例如空调控制器)控制、但也用于监测制冷剂回路1的不同的运行模式，尤其是在主动流经制热冷凝器8或热气体冷却器8时的热泵模式中。
制冷剂回路1的第五压力-温度传感器pT5用于监测和调节在深冷器3的出口处的过热程度。
下面要说明根据图1的制冷剂回路1的制热运行。
在制冷剂回路1的制热运行中，在使用深冷器3来实现水-热泵的情况下或在使用外部的热交换器5作为热泵蒸发器来实现空气-热泵的情况下，关闭截止阀A4，并且打开截止阀A3，使得热的制冷剂、诸如R744可流到制热分支8.1中。
为了借助于深冷器3执行制热功能，借助于制冷剂压缩机4压缩的制冷剂通过打开的截止阀A3流到内部的制热冷凝器8或热气体冷却器8中，以将热输出给被引导到车辆内部空间中的送风气流L，并且接着通过打开的截止阀A1和第一分支点Ab1借助于膨胀阀AE1卸压膨胀到深冷器3中，以吸收布置在冷却剂回路3.0中的电气和/或电子部件的余热。在该制热功能中，膨胀阀AE3和AE4关闭，截止阀A5关闭，并且截止阀A2打开，其中，截止阀A2在水-热泵运行中从支线5.1抽吸制冷剂，并且将其通过止回阀R2输送给蓄积器7。
为了借助于作为热泵蒸发器的外部的热交换器5执行制热功能，借助于制冷剂压缩机4压缩的制冷剂通过打开的截止阀A3流到内部的制热冷凝器8或热气体冷却器8中，以将热输出给被引导到乘客舱中的送风气流L，并且接着通过打开的截止阀A1借助于膨胀阀AE3卸压膨胀到外部的热交换器5中，以吸取环境空气的热，并且接着通过热泵回引分支5.3回流到制冷剂压缩机4。在此，膨胀阀AE1、AE2和AE4和截止阀A5一样保持关闭。
间接的三角形连接由如下方式实现：在截止阀A1打开时，由制冷剂压缩机4压缩的制冷剂借助于膨胀阀AE1卸压膨胀到深冷器3中，同时在冷却剂侧、即在冷却剂回路3.0中没有质量流产生，因此例如用作冷却剂的水保留在深冷器3的冷却剂侧，更确切地说，冷却剂没有主动流经深冷器3。在该切换变型方案中，膨胀阀AE2、AE3和AE4保持关闭。
在再热运行中，输送到车辆内部空间中的送风气流首先借助于蒸发器2冷却并因此除湿，以便接着利用从送风气流L提取的热以及通过压缩机4输送给制冷剂的热借助于内部的制热冷凝器8或热气体冷却器8对送风气流L至少部分地再次加热。为此，在空调器1.1中在蒸发器2与制热冷凝器8或热气体冷却器8之间布置有可控制的且可摆动的温度阀，通常是两个温度阀，即，左温度阀Tk1和右温度阀Tk2(在图1中示意性地示出)，并且它们可在被称为100％位置的打开位置与被称为0％位置的关闭位置之间摆动。替代地，还可将温度阀Tk1和Tk2置于暖风调风口下游。
在100％位置中，流经蒸发器2的全部送风气流L在其可流到车辆的乘客舱中之前，被引导通过制热冷凝器8或热气体冷却器8并且被加热。
在0％位置中，流经蒸发器2的全部送风气流L在绕过制热冷凝器8或热气体冷却器8的旁路中流动，而没有加热并且因此没有将热吸收到乘客舱中。
在温度阀Tk1和Tk2的0％<x<100％的x位置中，温度阀仅仅部分地打开，从而相应地，流经蒸发器2的送风气流L的仅仅部分空气流被引导通过制热冷凝器8或热气体冷却器8，以便接着与剩下的被冷却的并且已除湿的部分空气流混合。将以这种方式加热的送风气流L输送给车辆的乘客舱。因此例如50％位置表示温度阀Tk1或Tk2仅仅打开一半，即50％。
取决于热平衡，以不同的方式执行制冷剂回路1的再热运行。
当在再热运行中热盈余的情况下，除了通过内部的制热冷凝器8或热气体冷却器8将热输出给乘客舱的送入空气之外，在制冷剂又通过蒸发器2回流到制冷剂压缩机4之前，附加地通过外部的热交换器5将热排出到车辆环境。为此，控制再热膨胀机构AE4使之处在其100％位置中，即，完全打开，其中，用于冷凝或用于冷却的制冷剂的压力水平采用制热冷凝器8或热气体冷却器8的压力级。接着使制冷剂借助于膨胀阀AE2在蒸发器2中膨胀到低压。因此，制热冷凝器8或热气体冷却器8和外部的热交换器5在制冷剂压缩机4下游形成系统的高压侧，并且除了压力损失之外在相同的压力状况下工作，至少只要没有在再热膨胀机构方进行朝“关闭”方向的调节干预的话。
当在再热运行中热盈余的情况下，由对制冷设备10进行调节的控制器借助于温度阀Tk1和Tk2调整在制热冷凝器8或热气体冷却器8处的再热需求或所需的再热功率。
因此，温度阀Tk1和Tk2的位置的x值作为空调设备参数示出了例如从车辆乘员的温度调整中确定的再热功率。如果温度阀Tk1和Tk2处在0％位置中，没有再热需求。相反，如果温度阀Tk1和Tk2处在100％位置中，存在最大的再热需求。
取决于温度阀Tk1和Tk2的x位置，使再热膨胀机构AE4的开口横截面变小或关闭或者变大或打开，即，再热膨胀机构被节流或解除节流。
此外，取决于温度阀Tk1和Tk2的x位置，如此操控和调节再热膨胀机构AE4，使得温度阀Tk1和Tk2占据在其打开位置与关闭位置之间的中间的x位置。为此，限定在作为上打开位置的x1位置与作为下打开位置的x2位置(其中x2<x1)之间的位置范围，其目的是，如此调节再热膨胀机构AE4，使得温度阀Tk1和Tk2占据在该位置范围内的x位置。位置范围例如可选择为，x1＝60％，并且x2＝40％。
这种做法的优点是，通过其位置处在位置范围内的温度阀Tk1和Tk2，能够实现动态地匹配变化的温度条件。
如果温度阀Tk1和Tk2在大的x位置的情况下指示出高的再热需求，则小步地节流再热膨胀机构AE4，即，使开口横截面小步地变小，由此在外部的热交换器5中设定中压水平，并且同时在制热冷凝器8或热气体冷却器8中设定高压p_HD，并且因此制冷剂温度也升高，即提升了再热功率。再热膨胀机构AE4的节流持续进行至两个温度阀Tk1和Tk2摆动到位置范围内的x位置，即例如占据了x<60％的x位置。
反之，在低的再热需求的情况下(温度阀Tk1和Tk2处在例如x<40％的x位置中)，再热膨胀机构AE4的解除节流、即其开口横截面的增大一直逐级进行至、并因此在制热冷凝器8或热气体冷却器8中的高压以及温度的降低一直实现至两个温度阀Tk1和Tk2打开的程度使得其x位置处在位置范围内，或者甚至永久低于值x2，即，出现极微小的再热需求。
借助根据图2的流程图详细阐述在热盈余的情况下的再热运行。
在启动制冷设备10(方法步骤S1)之后，控制该制冷设备使之处于制冷设备运行(AC运行)中(方法步骤S2)。在随后的方法步骤S3中，检查是否存在再热需求。如果不存在再热需求，则分支到方法步骤S4，通过该方法步骤，在环境温度大于t0(例如为25℃)时或者在制冷剂回路1的高压p_HD大于p0(它的值例如可设成100bar)时，分支到方法步骤S2，或者如果不满足该条件，分支到方法步骤S5。
如果根据方法步骤S3存在再热需求，则根据方法步骤S5，控制根据图1的制冷剂回路1使之处于上述的再热运行中，在再热运行中，压缩成高压的制冷剂通过截止阀A3流到内部的制热冷凝器8或热气体冷却器8中，并且从那里通过再热膨胀机构AE4流到外部的热交换器5中，并且从那里通过截止阀A2、止回阀R2、蓄积器7和内部的热交换器6回引到制冷剂压缩机4。
在随后的方法步骤S6中，检查是否x>x0，其中，x0为温度阀的初始位置且具有例如为80％的值，即，检查温度阀Tk1和Tk2是否打开得大于80％，也就是说，检查是否存在大的再热需求。如果温度阀Tk1和Tk2处在80％<x≤100％的x位置中，则执行方法步骤S7，否则回到方法步骤S3。
由于对于x>x0的情况存在高的再热需求，因此使再热膨胀机构AE4节流，即，使其开口横截面以预定的数额逐步且连续地在形成中压水平的情况下变小。根据方法步骤S8，这引起在内部的制热冷凝器8或热气体冷却器8中的高压p_HD的上升(pHD↑)，并且因此还引起在制热冷凝器8或热气体冷却器8中的制冷剂的温度T的上升(T↑)。
接着，根据方法步骤S9，检查制冷设备是否处在最大功率的工况点中，即，高压p_HD是否最大(p_HD_max)和/或热气体的温度T_HG是否最大(T_HG_max)。在该工况点中，可根据方法步骤S10仅利用作为辅助加热器的电加热元件9提高制热功率。
如果制冷设备10处在该最大功率的工况点中，则根据方法步骤10，接通作为辅助加热器的电加热元件9，或使其加热功率提高预定的数额，以便达到用于内部空间的送风气流的所要求的温度。
在接着的方法步骤S11中，检查是否x>x1，即，温度阀Tk1和Tk2是否打开得大于x1，并且因此是否存在大的再热需求。如果温度阀Tk1和Tk2处在x1<x≤100％的x位置中，则回到方法步骤S10，否则重新回到方法步骤S9。
如果不满足方法步骤S9的条件，即，制冷设备10既没有最大高压p_HD_max，也没有最大的热气体温度T_HG_max，则根据方法步骤S12，使电加热元件9的电加热功率降低预定的数额(eHeizer↓)。在接着的方法步骤S13中，检查电加热元件9是否不再提供辅助加热功率，即，是否有eHeizer＝0。如果否，则回到方法步骤S11。
如果不产生辅助加热功率，则根据方法步骤S14检查温度阀Tk1和Tk2的位置是否打开得大于x1，即，是否x>x1，并且因此是否存在大的再热需求。如果温度阀Tk1和Tk2处在x1<x≤100％的x位置中，则回到方法步骤S7，否则执行方法步骤S15。
通过方法步骤S15检查是否x>x2，即，温度阀Tk1和Tk2是否打开得大于x2。如果温度阀Tk1和Tk2处在x2<x≤100％的x位置中，这意味着，在考虑方法步骤S14的情况下，温度阀Tk1和Tk2处在40％<x≤60％的x位置中，并且因此处在限定的位置范围内。在这种情况下，通过随后的方法步骤S16，保持再热膨胀机构AE4的开口横截面恒定(AE4＝恒定)，并且因此也使在制热冷凝器或热气体冷却器8中的高压p_HD和进而制冷剂温度保持恒定(参见方法步骤S17，pHD/T＝恒定)。基于x位置，可根据再热需求调整温度阀Tk1和Tk2，即，进一步打开(Tk↑)或进一步关闭(Tk↓)，或保持其位置(Tk＝恒定)。接着又回到方法步骤S14。
如果根据方法步骤S15温度阀Tk1和Tk2在其x位置方面不满足条件x>x2，即因此仅指示出低的再热需求，则通过随后的方法步骤S19将再热膨胀机构AE4解除节流，其方式为：将再热膨胀机构的开口横截面提高确定的数额(AE4↑)，由此，在制热冷凝器8和热气体冷却器8中的高压降低，并且因此制冷剂温度也降低(参见方法步骤S20，pHD/T↓)。
在随后的方法步骤S21中，检查温度阀Tk1和Tk2是否关闭，即它们是否占据了x＝0％的x位置。如果这不满足，则回到方法步骤S14。
否则，即如果温度阀Tk1和Tk2关闭，则回到方法步骤S5，并且因此制冷设备在再热运行中运行，尤其是在环境温度小于t0的系统负载的情况下。替代地，如果存在高的系统负载，例如在环境温度大于t0(例如为25℃)的情况下，则也可回到方法步骤S2(通过虚线示出)。
根据图2的根据本发明的方法示出了，通过改变由再热膨胀机构AE4的节流或解除节流引起的、在制冷剂压缩机4与再热膨胀机构AE4之间的高压，也可用作制热措施，其中，在该方法中，深冷器分支3.1可与蒸发器分支2.1并联，并且因此深冷器3的余热也可通过内部的制热冷凝器8或热气体冷却器8至少部分地传给车辆的乘客舱的送风气流L。
取消了示出用于后座空间的至少一个另外的可选的、通常并联连接的内部空间蒸发器(尾部蒸发器)。
在根据本发明的方法的所说明的实施例中，将单个温度阀的x位置或多个温度阀的x位置用作制冷设备参数。
代替温度阀的位置，还可将以下制冷设备参数用作指示出所需的再热功率的制冷设备参数。
因此，在空调器的至少一个出流口处的吹出温度的理论值(其由制冷设备的控制器提供)适合作为空调设备参数。该理论值是用于在内部的制热冷凝器8或热气体冷却器8处的高压的、并因此也用于理论温度的直接调节量。通过测量器件(例如温度传感器)确定吹出温度的实际值。
通过作为空调设备参数的吹出温度的这种理论值，
-确定具有公差带的、用于吹出温度理论值的温度阈值，
-在吹出温度的实际值大于公差带的最大值时，使再热膨胀机构的开口横截面变大，以及
-在吹出温度的实际值小于公差带的最小值时，使再热膨胀机构的开口横截面变小。
空调器具有至少一个出流口，其出流口横截面可借助于可调的出流口阀门来调整。因此，这种出流口阀门的位置同样可用作空调设备参数。所谓的手动出风口、脚部空间出风口和除霜器出风口适合作为出流口。
为了执行相应的方法，
-对于出流口阀门，为了限定位置范围，预给定上打开位置(x1位置)和下打开位置(x2位置，x2<x1)，
-在出流口阀门的x位置为x>x1时，使再热膨胀机构的开口横截面变大，以及
-在出流口阀门的x位置为x<x2时，使再热膨胀机构的开口横截面变小。
使用温度阀的位置作为空调设备参数的另一替代方案是，由制冷设备的控制器确定流经内部的制热冷凝器或热气体冷却器且在该处离开的空气的空气温度的理论值，并且将流经内部的制热冷凝器或热气体冷却器的、在该处离开的空气的空气温度的理论值用作空调设备参数。通过至少一个测量器件(例如温度传感器)确定该空气温度的实际值。
为此，
-确定具有公差带的、用于流经且离开内部的制热冷凝器或热气体冷却器的空气的空气温度的理论值的温度阈值，
-在该空气温度的实际值大于公差带的最大值时，使再热膨胀机构的开口横截面变大，以及
-在该空气温度的实际值小于公差带的最小值时，使再热膨胀机构的开口横截面变小。
将温度阀的位置用作空调设备参数的另一替代方案是，
-借助于制冷剂入口的温度传感器测量制冷剂在内部的制热冷凝器或热气体冷却器的制冷剂入口处的制冷剂入口温度，并且
-将测量的制冷剂入口温度的值用作空调设备参数。
为此，
-确定具有公差带的、用于制冷剂入口温度的值的温度阈值，
-在制冷剂入口温度的值大于公差带的最大值时，使再热膨胀机构的开口横截面变大，以及
-在制冷剂入口温度的值小于公差带的最小值时，使再热膨胀机构的开口横截面变小。
最后，将温度阀的位置用作空调设备参数的另一替代方案是，
-借助于压力传感器测量在内部的制热冷凝器或热气体冷却器处的高压，并且
-将高压的压力值用作空调设备参数。
为此，
-确定具有公差带的、用于在内部的制热冷凝器或热气体冷却器处的高压的压力值的压力阈值，
-在该压力值大于公差带的最大值时，使再热膨胀机构的开口横截面变大，以及
-在该压力值小于公差带的最小值时，使再热膨胀机构的开口横截面变小。
根据图2的实施例的根据本发明的方法可通过唯一的温度阀Tk1或通过两个温度阀Tk1和Tk2或替代地还通过多于两个的温度阀Tkn来执行。
替代地，在空调器具有两个温度阀的情况中可行的是，对这些温度阀的x位置求平均，并且将平均值
Figure BDA0002935609510000191
调节到具有作为x1位置的上打开位置和作为x2位置的下打开位置的位置范围上。
在温度阀的x位置为
Figure BDA0002935609510000192
时，使再热膨胀机构AE4的开口横截面变小，而在温度阀的x位置为
Figure BDA0002935609510000193
时，使再热膨胀机构的开口横截面变大。
在空调器具有两个温度阀的情况中的另一替代方案是，
-确定具有最大的打开位置的温度阀，
-在该温度阀的x位置为x>x1时，使再热膨胀机构的开口横截面变小，并且
-在该温度阀的x位置为x<x2时，使再热膨胀机构的开口横截面变大。
在此，值x1和x2与如下位置范围有关：具有最大的打开位置的温度阀被调节到该位置范围中。
在这种情况下，第二温度阀可一直不受关注地工作，直至第二温度阀具有最大的打开位置并且因此本身变成主导参量的时刻。一般而言，在至少两个温度阀的x位置的情况下进行最大值查询，其中，总是相应得到的最大值影响调节过程，而保持忽视任何其他的值。
在空调器具有仅仅一个温度阀的情况中，将其位置评估限制到唯一的x值上，针对该值执行上述根据本发明的方法。如果在一个空调器中存在多于两个的温度阀，则在功能上相应地扩展上述根据本发明的方法。
在在制冷剂回路1中、然而尤其在制热冷凝器8或热气体冷却器8处的制热功率足够时，仅蒸发器2被制冷剂流经，其方式为：使制热冷凝器8或热气体冷却器8在下游侧借助于打开的截止机构A1通过膨胀阀AE2与蒸发器2流体连接，其中，使分配给深冷器3的膨胀阀AE1以及引导至外部的热交换器5的膨胀阀AE3和AE4闭锁。制冷剂从蒸发器2通过止回阀R1、蓄积器7和内部的热交换器6又流回至制冷剂压缩机4，其中，在蒸发器2中吸收的热与通过制冷剂压缩机4引入的热流一起经由制热冷凝器8或热气体冷却器8又输出给被引导到车辆内部的送风气流L中。
在制冷剂回路1中缺乏热量时，即，在制热冷凝器8或热气体冷却器8处制热功率不足时，为了吸收热量，除了蒸发器2之外，还通过打开膨胀阀AE1来并联深冷器3和/或借助于膨胀机构AE3来并联外部的热交换器5。
还可并行利用来自深冷器3的余热以及借助于外部的热交换器5得到的环境热。
具有截止阀A5的分支用作抽吸分支5.4，以便通过该抽吸分支在根据图1的制冷剂回路1的AC运行中在截止阀A5打开且截止阀A1与A3关闭时将制冷剂从制热分支8.1中抽出。对于制热冷凝器8或热气体冷却器8总是主动被流经的制热措施，截止阀A5始终保持关闭。
附图标记列表：
1 制冷设备10的制冷剂回路
1.1 空调器
2 蒸发器
2.1 内部空间蒸发器分支
3 深冷器
3.0 深冷器3的冷却剂回路
3.1 深冷器分支
4 制冷剂压缩机
5 外部的热交换器
5.1 AC和热泵分支
5.2 再热分支
5.3 热泵回引分支
5.4 抽吸分支
6 内部的热交换器
7 蓄积器
8 内部的制热冷凝器或热气体冷却器
8.1 制热分支
9 电加热元件
10 制冷设备
A1 第一截止机构
A2 第二截止机构
A3 第三截止机构
A4 第四截止机构
A5 第五截止机构
Ab1 分支点
Ab2 分支点
Ab3 分支点
AE1 膨胀阀
AE2 膨胀阀
AE3 膨胀阀
AE4 再热膨胀机构
L 送风气流
pT1 第一压力-温度传感器
pT2 第二压力-温度传感器
pT3 第三压力-温度传感器
pT4 第四压力-温度传感器
pT5 第五压力-温度传感器
R1 止回阀
R2 止回阀

Claims (16)

1.一种用于运行用于车辆的制冷设备(10)的方法，该制冷设备包括具有热泵功能的制冷剂回路(1)，其中，
-所述制冷剂回路(1)构造成具有外部的热交换器(5)，该热交换器作为冷凝器或气体冷却器运行以实施制冷设备运行，或者作为热泵蒸发器运行以实施热泵运行，
-所述制冷剂回路(1)构造成具有内部的制热冷凝器(8)或热气体冷却器(8)，以实施制热运行，
-为了实施再热运行，所述内部的制热冷凝器(8)或热气体冷却器(8)在下游通过再热膨胀机构(AE4)与所述外部的热交换器(5)流体连接，其中，
-根据指示出所需再热功率的制冷设备参数，控制所述再热膨胀机构(AE4)的开口横截面。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
-提供具有空调器(1.1)的制冷设备(10)，该空调器容纳有蒸发器(2)和所述内部的制热冷凝器(8)或热气体冷却器(8)，该空调器具有至少一个能在打开位置与关闭位置之间摆动的温度阀(Tk1、Tk2)，其中，取决于所述温度阀(Tk1、Tk2)的位置，将流经蒸发器(2)的送风气流(L)的至少一个部分空气流导引通过所述内部的制热冷凝器(8)或热气体冷却器(8)，或者使所述内部的制热冷凝器(8)或热气体冷却器(8)在旁路中被所述送风气流(L)完全绕流，
-将所述温度阀(Tk1、Tk2)的位置用作空调设备参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
-对于所述温度阀(Tk1、Tk2)，为了限定位置范围，预给定上打开位置(x1位置)和下打开位置(x2位置，x2<x1)，
-在所述温度阀(Tk1、Tk2)的x位置为x>x1的情况下，使所述再热膨胀机构(AE4)的开口横截面变小，
-在所述温度阀(Tk1、Tk2)的x位置为x<x2的情况下，使所述再热膨胀机构(AE4)的开口横截面变大。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的方法，其特征在于，
-所述空调器(1.1)构造成具有第一温度阀(Tk1)和第二温度阀(Tk2)，
-形成这两个温度阀(Tk1、Tk2)的x位置的平均值
Figure FDA0002935609500000025
-在所述温度阀(Tk1、Tk2)的x位置的平均值
Figure FDA0002935609500000021
为
Figure FDA0002935609500000022
的情况下，使所述再热膨胀机构(AE4)的开口横截面变小，
-在所述温度阀(Tk1、Tk2)的x位置的平均值
Figure FDA0002935609500000023
为
Figure FDA0002935609500000024
的情况下，使所述再热膨胀机构(AE4)的开口横截面变大。
5.根据权利要求2或3中任一项所述的方法，其特征在于，
-确定具有最大的打开位置的温度阀(Tk1、Tk2)，
-在该温度阀(Tk1、Tk2)的x位置为x>x1的情况下，使所述再热膨胀机构(AE4)的开口横截面变小，
-在该温度阀的x位置为x<x2的情况下，使所述再热膨胀机构(AE4)的开口横截面变大。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
-制冷设备(10)具有空调器(1.1)、控制器和测量器件，该空调器容纳有蒸发器(2)和所述内部的制热冷凝器(8)或热气体冷却器(8)，通过该控制器提供在所述空调器(1.1)的出流口处的吹出温度的理论值，通过该测量器件探测在所述空调器的出流口处的吹出温度的实际值，
-将所述吹出温度的理论值用作空调设备参数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
-确定用于所述吹出温度的理论值的、具有公差带的温度阈值，
-在所述吹出温度的实际值大于所述公差带的最大值时，使所述再热膨胀机构的开口横截面变大，
-在所述吹出温度的实际值小于所述公差带的最小值时，使所述再热膨胀机构的开口横截面变小。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
-提供具有空调器(1.1)的制冷设备(10)，该空调器容纳有蒸发器(2)和所述内部的制热冷凝器(8)或热气体冷却器(8)，该空调器具有至少一个出流口，其中，能借助于可调的出流口阀门调节出流口横截面，
-将所述出流口阀门的位置用作空调设备参数。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
-对于所述出流口阀门，为了限定位置范围，预给定上打开位置(x1位置)和下打开位置(x2位置，x2<x1)，
-在所述出流口阀门的x位置为x>x1的情况下，使所述再热膨胀机构(AE4)的开口横截面变大，
-在所述出流口阀门的x位置为x<x2的情况下，使所述再热膨胀机构(AE4)的开口横截面变小。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
-将所述制冷设备(10)构造成具有：空调器(1.1)，该空调器容纳有蒸发器(2)和所述内部的制热冷凝器(8)或热气体冷却器(8)；控制器，通过该控制器确定流经所述内部的制热冷凝器(8)或热气体冷却器(8)且从所述内部的制热冷凝器或热气体冷却器离开的空气的空气温度的理论值；和测量器件，通过该测量器件探测所述空气温度的实际值，
-将流经内部的制热冷凝器(8)或热气体冷却器(8)且在内部的制热冷凝器或热气体冷却器处离开的空气的空气温度的理论值用作空调设备参数。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
-确定用于流经并且离开所述内部的制热冷凝器(8)或热气体冷却器(8)的空气的空气温度的理论值的、具有公差带的温度阈值，
-在所述空气温度的实际值大于所述公差带的最大值时，使所述再热膨胀机构(AE4)的开口横截面变大，
-在所述空气温度的实际值小于所述公差带的最小值时，使所述再热膨胀机构(AE4)的开口横截面变小。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
-借助于制冷剂入口的温度传感器测量在所述内部的制热冷凝器(8)或热气体冷却器(8)的制冷剂入口处制冷剂的制冷剂入口温度，
-将所测得的制冷剂入口温度的值用作空调设备参数。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，
-确定用于所述制冷剂入口温度的值的、具有公差带的温度阈值，
-在所述制冷剂入口温度的值大于所述公差带的最大值时，使所述再热膨胀机构(AE4)的开口横截面变大，
-在所述制冷剂入口温度的值小于所述公差带的最小值时，使所述再热膨胀机构(AE4)的开口横截面变小。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
-借助于压力传感器测量在所述内部的制热冷凝器(8)或热气体冷却器(8)处的高压，
-将所述高压的压力值用作空调设备参数。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，
-确定用于在所述内部的制热冷凝器(8)或热气体冷却器(8)处的高压的压力值的、具有公差带的压力阈值，
-在压力值大于所述公差带的最大值时，使所述再热膨胀机构(AE4)的开口横截面变大，
-在压力值小于所述公差带的最小值时，使所述再热膨胀机构(AE4)的开口横截面变小。
16.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-将所述再热膨胀机构(AE4)的横截面开口的尺寸确定成，使得在最小横截面开口的情况下，所述再热膨胀机构(AE4)关闭，
-在最大横截面开口的情况下，释放与所述制冷剂回路(1)的位于所述再热膨胀机构(AE4)的上游和下游的空调管路的横截面面积相当的面积。
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