CN114269572A - 用于控制空气流热调节回路的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制用于热调节空气流(1)的热调节回路(100)的控制方法，特别是用于机动车辆的乘客舱(2)，该回路包括热交换器(4)，该热交换器(4)配置成使制冷剂通过它并与空气流(1)交换热量，该热交换器(4)配置成至少在以下模式下选择性地运行：‑被称为冷却模式的模式，‑被称为加热模式的模式，该方法包括以下步骤：‑评估与热交换器(4)的外表面(5)接触的区域中的湿度水平，‑检测从冷却模式切换到加热模式的指令，‑如果评估的湿度水平低于第一预定阈值(s1)，响应于切换到加热模式的指令，允许制冷剂流通通过热交换器(4)，‑如果评估的湿度水平高于第二预定阈值，则在第一预定时间段(D1)内阻止制冷剂流通通过热交换器(4)，从而延迟切换到加热模式。

Description

用于控制空气流热调节回路的方法

技术领域

本发明涉及用于热调节空气流的热调节回路领域，特别是用于机动车辆。这种系统尤其使得可以控制车辆乘客舱内的温度。

背景技术

在纯电动汽车中，乘客舱的加热使用电池中包含的一些能量，这往往会降低电池的续航里程，尤其是在寒冷天气中。为了在寒冷天气中使续航里程的减小最小化，已知的做法是采用能够在“热泵”模式下运行的热调节回路。为此，制冷剂经历热力循环，在此期间制冷剂首先被压缩。高压制冷剂经历冷凝，释放出一定量的热量，从而可以加热例如车辆的乘客舱。冷凝后，制冷剂膨胀，并在与车外空气接触的热交换器中蒸发。制冷剂蒸发，从外部空气流中获取蒸发所需的热量。因此，热力循环的这部分不消耗电能。因此，该技术对于电动车辆特别有利，因为它可以限制用于加热乘客舱的电力消耗。因此，更大份额的电池容量可以用于车辆的推进，从而提高车辆的续航里程。

乘客舱的加热例如可以是间接的，换句话说，来自制冷剂冷凝的热量使得可以在双流体交换器中加热传热流体，例如传热液体。传热液体然后流通通过热交换器，用于乘客舱的空气流通过该热交换器，从而加热乘客舱。当需要冷却用于乘客舱的空气流时，制冷剂在另一热交换器中膨胀，与用于供应乘客舱的空气流热接触。因此，该交换器作为蒸发器运行，通过从用于乘客舱的空气流中获取制冷剂蒸发的热量来冷却乘客舱。

已知的做法是，例如从申请人的专利EP2933586B1中可知，在热泵模式下运行期间，通过冷凝该热交换器中的一些制冷剂来部分加热空气。在这种情况下，这种热交换器有助于双流体交换器从制冷剂中吸收能量，从而提高乘客舱中的加热性能。热交换器在此阶段作为冷凝器运行。

换句话说，相同的热交换器可以在一些运行阶段用作蒸发器，在其他运行阶段用作冷凝器。在蒸发器模式下的运行阶段，与热交换器接触的空气被冷却。空气中存在的水蒸气因此可以在与交换器接触时冷凝，交换器的表面温度可以低于空气的露点。因此，在冷却模式下的运行阶段，热交换器的表面倾向于逐渐被液态的水覆盖。如果随后在热交换器上存在液态水的情况下触发加热阶段，这些水倾向于蒸发并被用于乘客舱的空气流吸收。如果车窗是冷的，吸收的水蒸气会凝结在车窗上，并使其起雾。当蒸发器上有大量水时，这种雾会严重损害能见度，并成为驾驶危险。因此，有必要以特定的方式管理运行模式之间的转换，以避免特别是挡风玻璃上的雾气。

发明内容

为此，本发明提供了一种控制用于热调节空气流的热调节回路的控制方法，特别是用于机动车辆的乘客舱，

该回路包括热交换器，该热交换器配置成使制冷剂通过它并与空气流进行热交换，该热交换器配置成至少在以下模式下选择性地运行：

被称为冷却模式的模式，其中空气流被冷却，

被称为加热模式的模式，其中空气流被加热，

该方法包括以下步骤：

-评估与热交换器的外表面接触的区域中的湿度水平，

-检测从冷却模式切换到加热模式的指令，

-如果评估的湿度水平低于第一预定阈值，响应于切换到加热模式的指令，允许制冷剂流通通过热交换器，

-如果评估的湿度水平高于第二预定阈值，则在第一预定时间段内阻止制冷剂流通通过热交换器，从而延迟切换到加热模式。

当热交换器上评估的湿度水平足够低以避免起雾的风险时，在收到指令后，允许将热交换器切换到加热模式。如果评估的湿度水平过高，即热交换器的表面有太多水滴，则相对于接收到切换至加热模式的指令，切换到加热模式被延迟。换句话说，切换到加热模式的指令不会立即应用，而是在一段时间延迟后应用。这样引入的延迟可用于降低热交换器的湿度水平，特别是通过确保空气流通过交换器，以允许存在的水分蒸发，从而使交换器表面变干。因此，可以获得切换到加热模式不会造成问题的条件。

根据一实施例，控制方法包括以下步骤：

-如果评估的湿度水平在第一预定阈值和第二预定阈值之间，则在第二预定时间段内阻止制冷剂进入热交换器，从而延迟切换到加热模式。

因此，防止切换到加热模式的时间延迟可以调整到热交换器上评估的湿度水平。原理是湿度越高，在允许切换到加热模式之前需要等待的时间越长。

根据该方法的一实施例，热调节回路包括配置成增加制冷剂压力的压缩装置。

例如，压缩装置是电驱动压缩机。

根据该方法的一示例性实施方式，通过保持压缩装置停机来防止制冷剂流通通过热交换器。

当压缩机停机时，制冷剂通过热调节回路的流通可以忽略不计，因此认为制冷剂没有流通通过热交换器。

根据该方法的另一示例性实施方式，通过打开允许制冷剂绕过热交换器的旁通管线来防止制冷剂流通通过热交换器。

防止制冷剂流通通过热交换器的另一种可能性是打开绕过热交换器的回路管线。制冷剂然后通过旁通管线而不是热交换器，这相当于阻止流通通过热交换器。

有利地，旁通管线包括截止阀，其配置成防止流体流通通过旁通管线。

截止阀用于在热交换器可正常运行时防止制冷剂绕过热交换器。

根据控制方法的一实施例，该回路包括配置成加热空气流的附加加热装置，该方法包括以下步骤：

-在防止制冷剂进入热交换器的步骤中，启动附加加热装置以加热空气流。

由于在此运行阶段防止将热交换器切换到加热模式，因此另一加热装置被启动。该附加加热装置确保所需的加热功率。

根据该方法的一示例性实施方式，在防止制冷剂进入热交换器的步骤的整个持续时间内，启动附加加热装置。

根据该方法的另一示例性实施方式，在防止制冷剂进入热交换器的步骤的一段持续时间内，启动附加加热装置。

根据一实施例，根据空气流的流通方向，附加加热装置布置在热交换器的下游。

该布置防止用于车辆乘客舱的空气流吸收热交换器表面上包含的水分。

根据该方法的一示例性实施方式，防止制冷剂流通通过热交换器的第一预定时间段在8至12分钟之间，优选在9至11分钟之间。

这些数值范围确保在已评估高湿度水平时热交换器切换到加热模式时无雾运行。

根据该方法的一示例性实施方式，防止制冷剂流通通过热交换器的第二预定时间段在3至5分钟之间，优选等于4分钟。

如上所述，当热交换器在已评估中等湿度水平时切换到加热模式时，这些数值范围确保无雾运行。

根据一实施例，附加加热装置包括配置成与空气流交换热量的电阻器。

电阻器确保高热功率和低热惯性。

根据一实施例，附加加热装置包括电阻器，其配置为加热流通通过与空气流进行热交换的热交换器的传热流体。

由于传热流体的热惯性，用传热流体进行附加加热是容易控制的。优选地，传热流体是传热液体。

根据另一实施例，附加加热装置包括配置成燃烧燃料的燃烧器。

根据一示例性实施方式，控制方法包括以下步骤：

-在启动附加加热装置的步骤中，确保与热交换器热接触的空气流的流速的最小值。

确保最小的空气流速加速水从热交换器表面的蒸发。换句话说，通过热交换器的空气干燥热交换器。选择空气流速，使得蒸发足够慢，不会使通过交换器的空气饱和，从而避免起雾。此外，最小流速被选择成当用户决定不启动车辆的空调系统时不会被用户察觉。

根据一示例性实施方式，控制方法包括以下步骤：

-在启动附加加热装置的步骤中，增加与热交换器热接触的空气流的流速。

与热交换器接触的空气流速的增加加速水从热交换器表面的蒸发。选择空气流速的增加，使得蒸发足够慢，从而没有起雾的风险。在该可选步骤中，即使已经满足最小空气流速标准，空气流速也增加。

例如，空气流流速的增加是通过增加电机风扇单元的转速来获得的。

根据本发明一特征，控制方法包括以下步骤：

-确定热交换器在冷却模式下运行的时间段，

-如果冷却模式下的运行时间大于第三预定时间段，则增加热交换器上评估的湿度水平。

热交换器在冷却模式下运行(也就是说作为蒸发器)的时间段使得可以评估在热交换器附近形成的水量。因此，可以评估与热交换器外表面接触的区域中的湿度水平。热交换器“冷却”模式可以对应于热调节回路的多种不同运行模式。具体来说，车辆乘客舱空气“调节”模式和“除湿”模式都使热交换器在“冷却”模式下运行。

根据该方法的一示例性实施方式，在热交换器上评估的湿度水平是在包括两个水平的离散尺度上评估的。

两级尺度可以区分热交换器的“干”状态和“湿”状态。该解决方案易于实现。

根据该方法的替代实施方式，在热交换器上评估的湿度水平是在包括三个水平的离散尺度上评估的。

三级尺度可以区分热交换器的“干”状态、“部分湿”状态和“完全湿”状态。这允许在性能和实现难度之间进行很好的折衷。

根据该方法的另一替代实施方式，在热交换器上评估的湿度水平是在包括N个水平的离散尺度上评估的，N是严格大于3的整数。

严格地说，N大于3的N级尺度可以区分“干”状态、“完全湿”状态和多个“部分湿”状态，这些状态定义热交换器的湿度水平的增加。这种替代方案可以允许对热交换器上的水的冷凝和蒸发现象进行更精细的建模。

根据该方法的一示例性实施方式，第三预定时间段是恒定值，在该第三预定时间段之后，在热交换器上评估的湿度水平增加。

这种建模是最容易实现的。

根据该方法的另一示例性实施方式，基于与热交换器接触的空气的流速值来确定第三预定时间段，在第三预定时间段之后，在热交换器上评估的湿度水平增加。

因此，可以提高热交换器上水的冷凝和蒸发现象的建模精度。

根据一实施例，基于环境温度的值来确定第三预定时间段，在第三预定时间段之后，在热交换器上评估的湿度水平增加。

同样，考虑环境温度提高了建模的准确性。

根据一实施例，环境温度由温度传感器测量。

根据一实施例，基于环境湿度水平确定第三预定时间段，在第三预定时间段之后，在热交换器上评估的湿度水平增加。

如上所述，考虑环境空气中的湿度提高了建模的准确性。

根据一实施例，环境湿度水平由湿度传感器测量。

根据一实施例，基于热交换器下游的空气流的温度值来确定第三预定时间段，在第三预定时间段之后，在热交换器上评估的湿度水平增加。

同样，考虑由热交换器吹送的空气流的温度提高了建模的准确性。列出的参数可以单独使用，也可以组合使用。

根据一实施例，热交换器下游的空气流的温度由温度传感器测量。

根据本发明一特征，控制方法包括以下步骤：

-确定热交换器在不同于冷却模式下的模式运行的时间段，

-如果在除冷却模式之外的模式下的运行时间大于第四预定时间段，则降低在热交换器上评估的湿度水平。

“冷却”模式以外的模式是指“加热”模式或“非活动”模式。在“加热”模式下，热交换器与接触其表面的空气进行热交换，从而加热空气。在“非活动”模式下，交换器不与接触其表面的空气进行热交换。例如，当车辆驾驶员不希望使用车辆的空调回路时，可以触发该模式。

根据一实施例，基于与热交换器接触的空气的流速值来确定第四预定时间段，在第四预定时间段之后，在热交换器上评估的湿度水平降低。

与交换器接触的空气流速值与交换器表面水滴蒸发的物理现象有关。将该参数考虑在内使得可以改进由该方法执行的建模。

根据一实施例，基于环境温度的值来确定第四预定时间段，在第四预定时间段之后，在热交换器上评估的湿度水平降低。

根据一实施例，基于环境湿度水平确定第四预定时间段，在第四预定时间段之后，在热交换器上评估的湿度水平降低。

根据一实施例，基于热交换器上游的空气流的温度值来确定第四预定时间段，在第四预定时间段之后，在热交换器上评估的湿度水平降低。

如上所述，考虑存在于交换器表面上的水滴蒸发现象所涉及的各种物理值使得可以提高该方法的准确性。

根据本发明一特征，控制方法包括以下步骤：

-当车辆关闭时，存储热交换器上评估的湿度水平。

根据一实施例，控制方法包括以下步骤：

-当车辆关闭时，将热交换器上评估的湿度水平写入电子控制单元的永久存储器中。

因此，当车辆在一段时间不活动后再次启动时，可以再次读取存储的值。

根据一实施例，控制方法包括以下步骤：

-当车辆启动时，确定车辆关闭时存储的所评估的湿度水平。

根据一实施例，控制方法包括以下步骤：

-当车辆启动时，确定车辆停机的时间。

根据本发明的一示例性实施方式，控制方法包括以下步骤：

-如果停机时间大于预定停机时间，将在热交换器上评估的湿度水平指定为零值。

如果停机时间足够长，则认为车辆停机时热交换器上存在的所有水分都有时间在车辆停机时蒸发。热交换器因此是干燥的。

根据本发明一示例性实施方式，控制方法包括以下步骤：

-如果停机时间小于或等于预定停机时间，将存储值分配给热交换器上评估的湿度水平。

当车辆停机时间不够长时，认为热交换器上存在的水量与车辆停机时评估的相同。

根据一实施例，预定停机时间是恒定值。

该解决方案易于实现。

根据另一实施例，基于当车辆关闭时存储的评估湿度水平来确定预定停机时间。

因此，可以调节车辆停机时间，根据该时间可以认为当车辆停机时热交换器上存在的所有水在车辆停机时已经消失。评估的湿度水平越高，停机时间越长，据此认为所有的水已经蒸发。

本发明还涉及一种电子控制单元，其配置为实现上述控制方法。

本发明还涉及一种用于热调节空气流的热调节回路，特别是用于机动车辆的乘客舱，

该回路包括热交换器，该热交换器配置成使制冷剂通过它并与空气流进行热交换，该热交换器配置成至少在以下模式下选择性地运行：

-被称为冷却模式的模式，其中空气流被冷却，

-被称为加热模式的模式，其中空气流被加热，

该热调节回路配置成：

-评估与热交换器的外表面接触的区域中的湿度水平，

-检测从冷却模式切换到加热模式的指令，

-如果评估的湿度水平低于第一预定阈值，响应于切换到加热模式的指令，允许制冷剂流通通过热交换器，

-如果评估的湿度水平高于第二预定阈值，则在第一预定时间段内阻止制冷剂流通通过热交换器，从而延迟切换到加热模式。

附图说明

通过阅读作为非限制性示例给出的实施例的详细描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，附图如下：

-图1是可以实施根据本发明的方法的热调节回路的示意图，

-图2示出了图1的热调节回路的热交换器，

-图3是示出图1的热调节回路的运行模式的压力-焓图，

-图4是示出根据本发明的方法的不同步骤的框图，

-图5示出了各种参数随时间的演变，说明了根据本发明的方法的不同步骤，

-图6示出了说明根据本发明的方法的不同步骤的各种参数随时间的演变，

-图7示出了说明根据本发明的方法的不同步骤的各种参数随时间的演变，

-图8示出了说明根据本发明的方法的不同步骤的各种参数随时间的演变，

-图9示出了说明根据本发明的方法的不同步骤的各种参数随时间的演变，

-图10示出了说明根据本发明的方法的不同步骤的各种参数随时间的演变。

为了使附图更容易阅读，不同的元件不一定按比例示出。在这些图中，相同的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

一些元素或参数可被索引，换句话说，被指定为例如第一元素或第二元素，或者第一参数和第二参数等。这种索引的目的是区分相似但不同的元素或参数。这种索引并不意味着一个元素或参数优先于另一个元素或参数，名称可以互换。在下面的描述中，术语“上游”意味着相对于流体的流动方向，一个元件在另一个元件之前。类似地，术语“下游”意味着相对于流体的流动方向，一个元件在另一个元件之后。

图1示出了用于热调节空气流1的热调节回路100。该空气流1旨在向机动车辆的乘客舱2供应空气。热调节回路100使得可以调节车辆的乘客舱2内的空气的温度和湿度，因此确保乘客的热舒适性。

在图1所示的示例中，热调节回路100包括制冷剂回路20和传热流体回路21。双流体交换器22确保两个回路20和21之间的热耦合。换句话说，制冷剂和传热流体可以在双流体交换器22中进行热交换。传热流体是传热液体，例如包括水和乙二醇的混合物。在这种情况下，制冷剂回路中的制冷剂是化学流体，例如R134a、R1234yf。

热调节回路100提供多种运行模式。一些可能的运行模式是加热模式、除湿模式和冷却模式。

热调节回路100包括配置成增加制冷剂压力的压缩装置6。在所描述的示例中，压缩装置6是电驱动压缩机。

在压缩装置6的出口下游，制冷剂回路20按照制冷剂的流动顺序包括：双流体交换器22、第一膨胀装置23、热交换器4、第二膨胀装置24、第二热交换器25、制冷剂存储装置26和压缩装置6的入口。

回路100包括热交换器4，该热交换器4配置成使制冷剂通过它并与空气流1交换热量，该热交换器4配置成至少在以下模式下选择性地运行：

-被称为冷却模式的模式，其中空气流1被冷却，

-被称为加热模式的模式，其中空气流1被加热。

热调节回路100配置成：

-评估与热交换器4的外表面5接触的区域中的湿度水平，

-检测从冷却模式切换到加热模式的指令，

-如果评估的湿度水平H低于第一预定阈值s1，响应于切换到加热模式的指令，允许制冷剂流通通过热交换器4，

-如果评估的湿度水平H高于第二预定阈值s2，则在第一预定时间段D1内阻止制冷剂流通通过热交换器4，从而延迟切换到加热模式。

第二热交换器25配置成与外部空气流30交换热量。

热调节回路100还包括多个用于测量制冷剂压力和制冷剂温度的传感器。热交换器4下游的空气流1的温度由温度传感器14测量。换句话说，传感器14布置在交换器14的下游。环境温度由温度传感器12测量。环境湿度水平由湿度传感器13测量。

电子控制单元16从各种传感器接收信息。电子单元16还接收由车辆乘员输入的指令，例如乘客舱内的期望温度。电子单元16实现用于控制各种致动器的控制法则，以便控制热调节回路100。为了简化该图，仅示出了控制单元16和各种传感器和致动器之间的一些电连接。

特别地，电子控制单元16配置成实现根据本发明的控制方法。

传热流体回路20包括能够与空气流1进行热交换的热交换器9。根据空气流1的流动方向，热交换器9布置在热交换器4的下游。换句话说，空气流1在通过热交换器9之前首先通过热交换器4。这两个热交换器布置在车辆乘客舱2内的供暖、通风和空调系统中。

传热流体回路21还包括热交换器28，其能够与乘客舱外部的空气流30进行热交换。该热交换器28可以布置在车辆的前端，在格栅开口的后面，格栅开口允许外部空气流30通过到达交换器28。

存在泵27，用于使传热流体流通通过传热流体回路21。

乘客舱加热模式下热调节回路100的运行如图3所示。图3的图表在压力-焓平面上示出了制冷剂遵循的热力循环。曲线S是制冷剂饱和曲线。

在加热模式下，制冷剂首先被压缩机6压缩到称为高压的压力P2。点A示意性地示出了进入压缩机6的制冷剂的状态，点B示意性地示出了离开压缩机6的流体的状态。制冷剂然后进入双流体交换器22，并将热量传递给传热流体。传递的热量由点B和点C之间的焓差给出。点C示意性地示出了离开双流体交换器22的制冷剂的状态。然后，制冷剂在第一膨胀装置23中部分膨胀至称为中间压力的压力P1。制冷剂然后通过热交换器4并将热量传递给空气流1，从而加热乘客舱2。提供给空气流1的热量由点D(交换器4的入口)和点E(交换器4的出口)之间的焓差给出。然后，制冷剂在第二膨胀装置24中膨胀至称为低压的压力P0。低压制冷剂然后穿过例如位于车辆前端的热交换器25，并在那里从外部空气流30接收热量，这导致制冷剂蒸发。点F示出了进入交换器25的制冷剂的状态。蒸发的制冷剂返回压缩机6并完成热力循环。

在这种加热模式下，空气流1一方面被热交换器9加热，传热流体流通通过热交换器9，另一方面被热交换器4加热，制冷剂在中间压力下流通通过热交换器4。专利EP2933586B1中详细描述了该方法。在该运行模式下，用于加热乘客舱的大部分能量由车辆外部的空气提供，该空气提供在低压下蒸发制冷剂所需的热量，即图3中的点F和A之间的段。该加热方法因此对于加热电动车辆的乘客舱特别有利，因为它可以最小化加热车辆所需的电力。

热调节回路100也可以在乘客舱2冷却模式下运行。

在该模式下，压缩的制冷剂进入双流体交换器22。制冷剂将热量传递给传热流体。然后，制冷剂在通过热交换器4之前在第一膨胀装置23中膨胀。制冷剂从空气流1中吸收热量，从而冷却乘客舱2。制冷剂然后通过位于前端的热交换器25，并返回压缩机6。传热流体又在位于前端的冷却交换器28中被冷却。

随着空气流1冷却，空气中的水分趋于凝结。具体而言，空气流1与之进行热交换的交换器4的壁的温度可以低于空气流1的露点。换句话说，当热交换器4冷却空气流1时，水滴形成并逐渐积聚在热交换器4的壁的外表面5上以及壁的附近。由于交换器4外部的冷凝水层可以具有非零厚度，因此认为存在与交换器4的外表面接触的区域，在该区域中可以发现液态水。图2详细示出了热交换器4的一示例。交换器4包括一系列翅片17，空气流1可以在翅片17之间通过，从而与流经交换器4的制冷剂进行热交换。空气流1在基本垂直于交换器4的平面的方向上流动。

如果热调节回路100切换到加热模式，同时液体形式的水存在于与热交换器4的外表面5接触的区域中，该水倾向于蒸发并被旨在用于乘客舱2的空气流1吸收。如果车窗是冷的，空气流1吸收的水蒸气将凝结并使其雾化。当交换器4上有大量水时，这种雾会严重损害能见度并成为驾驶危险。因此，必须避免这种情况。为此，本发明提出了运行模式之间转换的特定管理，以避免特别是挡风玻璃上的雾气。

为此，所提出的方法评估热交换器4的湿度水平，并且仅当该湿度水平足够低时才允许切换到该交换器的加热模式。如果评估的湿度水平被认为过高，则切换到加热模式会延迟。在加热模式未启动期间，可以使用附加加热，以便仍加热空气流1。

交换器4的湿度水平作为交换器4的运行条件的函数被连续估计。当交换器4在冷却模式下运行时，湿度水平增加。当交换器4在加热模式下运行时，湿度水平降低。根据可用的传感器，可以考虑各种参数来估计湿度水平的变化。在最简单的建模中，仅考虑每种运行模式下的运行持续时间。还可以考虑环境空气的温度及其湿度。此外，还可以考虑与热交换器4接触的空气的流速，以及由交换器4吹送的空气的温度。当车辆关闭时，储存评估的湿度水平。当车辆再次启动时，计算车辆关闭的时间段。如果该时间段足够长，该方法认为交换器4上存在的水分已经有时间蒸发，并且交换器4是干燥的。然后不考虑储存的湿度水平。如果停机持续的时间小于该时间限制，则该方法认为水仍存在于交换器4上，并且使用存储的湿度水平值来管理加热模式的启动。

因此，本发明提出了一种控制用于热调节空气流1的热调节回路100的控制方法，特别是用于机动车辆的乘客舱2，

该回路包括热交换器4，该热交换器4配置成使制冷剂通过它并与空气流1交换热量，该热交换器4配置成至少在以下模式下选择性地运行：

-被称为冷却模式的模式，其中空气流1被冷却，

-被称为加热模式的模式，其中空气流1被加热，

该方法包括以下步骤：

-评估与热交换器4的外表面5接触的区域中的湿度水平H，(步骤60)

-检测从冷却模式切换到加热模式的指令，(步骤61)

-如果评估的湿度水平H低于第一预定阈值s1，响应于切换到加热模式的指令，允许制冷剂流通通过热交换器4，(步骤62)

-如果评估的湿度水平H高于第二预定阈值s2，则在第一预定时间段D1内阻止制冷剂流通通过热交换器4，从而延迟切换到加热模式。(步骤63)

该步骤如图5所示。曲线C1示出了运行模式指令随时间的演变。1级表示加热模式下的运行指令，0级表示冷却模式下的运行指令。曲线C2示出了切换到交换器4的加热模式的授权随时间的演变。1级表示交换器4的加热模式被授权。曲线C3示出了交换器4的湿度水平H的演变。在图5至10中，y轴上的双波浪符号表示不同的曲线具有不同的原点，以便将曲线隔开来提高可读性。

当在热交换器4上评估的湿度水平H足够低以避免起雾的风险时，在接收到指令时，授权将热交换器切换到加热模式。这是图5中的情况：评估的湿度水平H低于阈值s1，因此从对应于接收到指令的时刻t0开始，授权切换到加热模式。换句话说，响应于切换到加热模式的指令，执行切换到加热模式。

如果评估的湿度水平H太高，即与热交换器4的外表面5接触的区域包含太多的水，则相对于接收到切换至加热模式的指令，切换到加热模式被延迟。换句话说，切换到加热模式的指令不会立即应用，而是在一段时间延迟后应用。由此引入的延迟可用于降低热交换器的湿度水平，并达到切换到加热模式不会产生问题的条件。

这种情况如图6所示。曲线C1、C2和C3在不同时间示出了与图5中相同的参数。在该图中，当接收到切换至加热模式的指令时，评估的湿度水平H高于阈值s2。加热模式的实际切换发生在时刻t2，即相对于接收到切换至加热模式的指令(这发生在时刻t1)具有持续时间D1的延迟。

根据一实施例，控制方法包括以下步骤：

-如果评估的湿度水平H在第一预定阈值s1和第二预定阈值s2之间，则在第二预定时间段D2内阻止制冷剂进入热交换器4，从而延迟切换到加热模式。(步骤64)

该步骤如图7所示。当估计的湿度水平在两个预定阈值s1和s2之间时，切换到加热模式被延迟时间段D2，该时间比时间段D1短。在这种情况下，切换到加热模式的指令在时刻t3接收，并且切换到加热模式发生在时刻t4。

根据一实施例，通过保持压缩装置6停机来防止制冷剂流通通过热交换器4。“停机”是指驱动用于压缩制冷剂的机械部件的电动机没有启动，即它没有接收电力。压缩装置6不增加制冷剂回路20中的压力，并且认为制冷剂因此没有流通通过热交换器。

根据另一实施例，通过打开允许制冷剂绕过热交换器4的旁通管线7来防止制冷剂流通通过热交换器4。

在这种情况下，除了通过交换器4，制冷剂可以流通通过制冷剂回路20。制冷剂因此进入旁通管线7，而不是热交换器4。旁通管线7包括截止阀8，其配置成防止流体流通通过旁通管线7。

当需要最大冷却功率时，截止阀8防止制冷剂绕过热交换器4，这迫使所有制冷剂通过热交换器4。旁路管线7和截止阀8如图1所示。

根据该方法的一示例性实施方式，防止制冷剂流通通过热交换器4的第一预定时间段D1在8至12分钟之间。第一预定时间段D1优选在9到11分钟之间。

这些数值范围确保在已评估高湿度水平时热交换器切换到加热模式时无雾运行。

根据该方法的一示例性实施方式，防止制冷剂流通通过热交换器4的第二预定时间段D2在3至5分钟之间。第二预定时段D2优选等于4分钟。

如上所述，这些数值范围确保在已评估中等湿度水平时热交换器切换到加热模式时无雾运行。这些值可以适用于实施该方法的车辆。

根据该方法的一可能实施方式，在热交换器4上评估的湿度水平H在包括两个水平的离散尺度上评估。两级尺度可以区分热交换器的“干”状态和“湿”状态。该解决方案易于实现，因为它需要电子控制单元16的很少的内存和计算能力。

根据该方法的另一可能实施方式，在热交换器4上评估的湿度水平H在包括三个水平的离散尺度上评估。该三级尺度使得可以考虑热交换器4的“干”状态、热交换器4的“部分湿”状态和热交换器4的“完全湿”状态。

根据该方法的另一替代实施方式，在热交换器4上评估的湿度水平H在包括N个水平的离散尺度上评估，N是严格大于3的整数。严格地说，N大于3的N级尺度可以区分“干”状态、“完全湿”状态和多个“部分湿”状态，它们定义热交换器的湿度水平的增加。这种替代方案可以允许对热交换器上的水的冷凝和蒸发现象进行更精细的建模，但实施起来更复杂。图5至9对应于这种类型的尺度，使得更容易看到评估的湿度水平随时间的演变。

附加加热10可以在不允许交换器4加热的阶段使用，以便仍加热空气流1。

为此，该回路包括配置成加热空气流1的附加加热装置10，该方法包括以下步骤：

-在防止制冷剂进入热交换器4的步骤中，启动附加加热装置10以加热空气流1。(步骤65)

附加加热装置10可被启动而不是由交换器4加热，并且确保期望的加热功率。

根据空气流1的流通方向，附加加热装置10布置在热交换器4的下游。

该布置防止用于车辆乘客舱的空气流吸收热交换器表面上包含的水分。

在图1的示例中，附加加热装置10包括电阻器11，该电阻器11配置为加热流通通过与空气流1进行热交换的热交换器的传热流体。

由电阻器11提供给传热流体的热量被添加到由高压制冷剂提供给双流体交换器22中的传热流体的热量中。尽管交换器4不用于加热模式，但可以确保总的加热功率。根据本发明的方法使得可以最小化使用附加加热10的运行阶段。具体而言，在没有建模接近交换器4表面的区域的湿度水平的情况下，所有加热模式的切换都应该仅使用附加加热10来执行，以避免车辆挡风玻璃上起雾的风险。

根据该方法的一示例性实施方式，附加加热装置10在防止制冷剂进入热交换器4的步骤的整个持续时间内被启动。图6和7中的C4曲线说明了这种情况。当曲线C4处于状态0时，附加加热10不被启动。当曲线C4处于状态1时，附加加热10被启动。

根据该方法的另一示例性实施方式，附加加热装置10在防止制冷剂进入热交换器4的步骤的一些持续时间内被启动。这是图6中曲线C’4和图7中曲线C”4所示的情况。在曲线C”4上，附加加热的命令在时间段D2结束之前停止。在曲线C’4上，附加加热的命令在时刻t1之后开始。当然有可能提供其他附加加热命令模式，例如在时刻t1之后开始并且在时刻t2之前结束的命令。同样，在时间段D1或D2期间的间歇命令也是可能的。

该控制方法可以包括以下步骤：

-在启动附加加热装置的步骤中，确保与热交换器热接触的空气流的流速的最小值。

通过热交换器的最小空气流速使得可以干燥热交换器。选择最小流速，以便当用户决定不启动车辆的空调系统时，不会被用户察觉。还选择空气流速，使得蒸发足够慢，不会使通过交换器的空气中充满湿气，从而避免车窗上起雾的风险。

该控制方法可以包括以下步骤：

-在启动附加加热装置10的步骤中，增加与热交换器4热接触的空气流1的流速。

增加与热交换器4接触的空气流速的步骤加速了水从热交换器4表面的蒸发。然而，这种蒸发足够慢，以至于不存在起雾的风险，与交换器4进行热交换的空气中的湿度水平保持在导致饱和和产生液滴的水平以下。

空气流1的流速的增加是通过增加电机风扇单元18的转速获得的。电机风扇单元18以众所周知的方式布置在供暖、通风和空调系统中，并有助于将空气流1引导至乘客舱2。

现在将详细描述用于连续评估热交换器4的湿度水平的方法的步骤。导致水蒸气在交换器上冷凝的运行阶段不同于导致已经存在于交换器4上的水蒸发的运行阶段。

为此，控制方法包括以下步骤：

-确定热交换器4在冷却模式下运行的时间段，

-如果冷却模式下的运行时间大于第三预定时间段D3，则增加在热交换器4上评估的湿度水平H。(步骤66)

根据所使用的评估尺度，增加包括将评估的湿度水平H增加1。

热交换器“冷却”模式可以对应于热调节回路100的多种不同运行模式。具体而言，车辆乘客舱空气“调节”模式和“除湿”模式都使热交换器4以“冷却”模式运行。在除湿模式下，在空气流1被交换器9再次加热之前，交换器4冷却空气流1。因此，即使当空气流1的温度整体升高时，交换器4中的冷却也是可能的。

根据该方法的一示例性实施方式，第三预定时间段D3是恒定值，在第三预定时间段之后，在热交换器4上评估的湿度水平H增加。该值存储在控制单元16的永久存储器中。

根据该方法的另一示例性实施方式，基于与热交换器4接触的空气的流速值来确定第三预定时间段D3，在第三预定时间段之后，在热交换器4上评估的湿度水平H增加。空气流速可以例如从电机风扇单元18的转速值来估计，该转速值可以根据来自驾驶员的指令来测量或者甚至估计。

作为替代或补充，基于环境温度的值来确定第三预定时间段D3，在第三预定时间段之后，在热交换器4上评估的湿度水平H增加。

作为替代或补充，基于环境湿度水平确定第三预定时间段D3，在第三预定时间段之后，在热交换器4上评估的湿度水平H增加。

作为替代或补充，基于热交换器4下游的空气流1的温度值来确定第三预定时间段D3，在第三预定时间段之后，在热交换器4上评估的湿度水平H增加。

上面列出的物理参数都与存在于与交换器4进行热交换的空气中的水蒸气的冷凝现象有关。将这些参数考虑在内提高了建模的准确性。出于成本原因，当某些传感器不存在时，该方法可以仅使用这些参数中的一些。

应用类似的原理来估计存在于靠近交换器4表面的区域中的液态水的蒸发，这降低了交换器4的湿度水平。

为此，控制方法包括以下步骤：

-确定热交换器4以不同于冷却模式的模式运行的时间段，

-如果在除冷却模式之外的模式下的运行时间大于第四预定时间段D4，则降低在热交换器4上评估的湿度水平H。(步骤67)

根据使用的评估尺度，建议的降低包括将评估的湿度水平H减少1。

“冷却”模式以外的模式是指“加热”模式或“非活动”模式。在“加热”模式下，热交换器与接触其表面的空气进行热交换，从而加热空气。在“非活动”模式下，交换器不与接触其表面的空气进行热交换。例如，当车辆驾驶员不希望使用车辆的空调回路时，可以由驾驶员触发该模式。

作为替代或补充，基于与热交换器4接触的空气的流速值来确定第四预定时间段D4，在第四预定时间段之后，在热交换器4上评估的湿度水平H降低。

作为替代或补充，基于环境温度的值来确定第四预定时间段D4，在第四预定时间段之后，在热交换器4上评估的湿度水平H降低。

作为替代或补充，基于环境湿度水平来确定第四预定时间段D4，在第四预定时间段之后，在热交换器4上评估的湿度水平H降低。

作为替代或补充，基于热交换器4上游的空气流1的温度值来确定第四预定时间段D4，在第四预定时间段之后，在热交换器4上评估的湿度水平H降低。

如上所述，考虑存在于交换器4表面上的水滴蒸发现象所涉及的各种物理值使得可以提高该方法的精度。

图8详细示出了这些运行阶段。直到时间t5，交换器4以冷却模式运行。因此，在等于D3的每个时间间隔之后，评估的湿度水平H(曲线C5)增加。从时刻t5开始，交换器4以加热模式运行。因此，在等于D4的每个时间间隔之后，评估的湿度水平H降低。从时刻t6开始，两个降低之间的时间段发生变化，并等于D’4。

在该示例性实施方式中，降低的值是恒定的，等于1，并且之后评估的湿度水平H降低的时间段D4是可变的。当然，通过使用可变的降低和固定的时间段，有可能实现该方法的相同行为。这同样适用于增加评估的湿度水平H的步骤：可以使用可变的增量和固定的时间段D3。

刚刚描述的步骤使得可以在车辆使用阶段连续评估交换器4的湿度水平。提供了具体步骤来考虑车辆不使用的阶段。这些阶段对应于空调系统未启动且车辆未运动的时间，例如停车时。“车辆关闭”是指电子单元16的电力消耗变为零的时刻。该术语意味着电子单元16消耗的电流不大于与电子单元16连接到车辆电源相关的泄漏电流。

因此，该控制方法包括以下步骤：

-当车辆关闭时，存储在热交换器4上评估的湿度水平H。

该控制方法包括以下步骤：

-当车辆关闭时，将在热交换器4上评估的湿度水平H写入电子控制单元16的永久存储器15中。

因此，当车辆在一段时间不活动后再次启动时，可以再次读取存储的值。

该控制方法包括以下步骤：

-当车辆启动时，确定车辆关闭时存储的所评估的湿度水平H。

该控制方法包括以下步骤：

-当车辆启动时，确定车辆关闭的时间。

该控制方法包括以下步骤：

-如果停机时间大于预定停机时间Doff，则给热交换器4上评估的湿度水平H赋予零值。

如果停车时间足够长，则认为车辆停机时热交换器上存在的所有水都有时间在车辆停机时蒸发。热交换器因此是干燥的。

这些步骤如图9所示。曲线C5示意性地示出了车辆的运行状态。曲线C3示意性地示出了评估的湿度水平H。在时刻t7，车辆进入关闭状态，该状态持续到时刻t8。曲线C7示出了“关闭”阶段的持续时间。C6曲线示出了储存的湿度水平值。在时刻t7，存储曲线C3的当前值。在时刻t8，车辆开始再次运行。停机持续时间大于阈值持续时间Doff，因此在时刻t8湿度水平重置的值为零。(点P1)

该控制方法包括以下步骤：

-如果停机时间小于或等于预定停机时间Doff，则将存储值分配给在热交换器4上评估的湿度水平H。

当车辆停机时间不够长时，认为热交换器上存在的水量与车辆停机时评估的水量相同。

这种情况如图10所示。曲线C5示意性地示出了车辆的运行状态。曲线C3示意性地示出了评估的湿度水平H。在时刻t9，车辆进入关闭状态，该状态持续到时刻t10。曲线C7示出了“关闭”阶段的持续时间。C6曲线示出了储存的湿度水平值。在时刻t9，存储曲线C5的当前值。在时刻t10，车辆开始再次运行。停机持续时间小于阈值持续时间Doff，因此湿度水平重置的值是车辆关闭时存储的值。(点P2)

根据一实施例，预定停机时间Doff是恒定值。

根据另一实施例，基于当车辆关闭时存储的所评估的湿度水平H确定预定停机时间Doff。

因此，可以调节车辆停机时间，根据该时间可以认为当车辆停机时热交换器上存在的所有水在车辆停机时已经消失。评估的湿度水平越高，停机时间越长，据此认为所有的水已经蒸发。

热调节回路100配置成实现上述方法的所有步骤和特征。

根据未示出的实施例，控制方法以及实现该方法的热调节回路还可以包括一个或多个以下特征，单独考虑或相互结合考虑：

-附加加热装置10可以包括电阻器，其配置成与空气流1交换热量。

在这种情况下，加热传热流体的电阻器不存在。直接加热空气流1而不是传热流体的电阻器确保高热功率并具有低热惯性。

附加加热装置10可以包括配置成燃烧燃料的燃烧器。

当然，在检查了所示的不同实施例之后，其他修改和变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。本发明决不限于本申请中描述和说明的实施例，这些实施例是作为示例给出的，并不旨在限制本发明的范围。

特别地，这里描述的一般原理也可以应用于没有传热流体回路而是直接用内部冷凝器加热空气的结构中。制冷剂然后直接与用于乘客舱的空气流进行热交换。

Claims (10)

1.一种控制用于热调节空气流(1)的热调节回路(100)的控制方法，特别是用于机动车辆的乘客舱(2)，

该回路包括热交换器(4)，该热交换器(4)配置成使制冷剂通过它并与空气流(1)交换热量，该热交换器(4)配置成至少在以下模式下选择性地运行：

-被称为冷却模式的模式，其中空气流(1)被冷却，

-被称为加热模式的模式，其中空气流(1)被加热，

该方法包括以下步骤：

-评估与热交换器(4)的外表面(5)接触的区域中的湿度水平(H)，(步骤60)

-检测从冷却模式切换到加热模式的指令，(步骤61)

-如果评估的湿度水平(H)低于第一预定阈值(s1)，响应于切换到加热模式的指令，允许制冷剂流通通过热交换器(4)，(步骤62)

-如果评估的湿度水平(H)高于第二预定阈值(s2)，则在第一预定时间段(D1)内阻止制冷剂流通通过热交换器(4)，从而延迟切换到加热模式。(步骤63)

2.如权利要求1所述的控制方法，包括以下步骤：

如果评估的湿度水平(H)在第一预定阈值(s1)和第二预定阈值(s2)之间，则在第二预定时间段(D2)内阻止制冷剂进入热交换器(4)，从而延迟切换到加热模式。(步骤64)

3.如权利要求1或2所述的控制方法，其中，所述热调节回路(100)包括压缩装置(6)，所述压缩装置(6)配置成增加制冷剂的压力，并且其中，通过保持压缩装置(6)停机来防止制冷剂流通通过热交换器(4)。

4.如权利要求1或2所述的控制方法，其中，通过打开允许制冷剂绕过热交换器(4)的旁通管线(7)来防止制冷剂流通通过热交换器(4)。

5.如前述权利要求中任一项所述的控制方法，其中，所述回路包括配置为加热空气流(1)的附加加热装置(10)，所述方法包括以下步骤：

-在防止制冷剂进入热交换器(4)的步骤中，启动附加加热装置(10)以加热空气流(1)。(步骤65)

6.如权利要求5所述的控制方法，包括以下步骤：

-在启动附加加热装置(10)的步骤期间，确保与热交换器(4)热接触的空气流(1)的流速的最小值。

7.如前述权利要求中任一项所述的控制方法，包括以下步骤：

-确定热交换器(4)在冷却模式下运行的时间段，

-如果冷却模式下的运行时间大于第三预定时间段(D3)，则增加在热交换器(4)上评估的湿度水平(H)。(步骤66)

8.如前述权利要求中任一项所述的控制方法，包括以下步骤：

-确定热交换器(4)在不同于冷却模式的模式下运行的时间段，

-如果在除冷却模式之外的模式下的运行时间大于第四预定时间段(D4)，则降低在热交换器(4)上评估的湿度水平(H)。(步骤67)

9.如前述权利要求中任一项所述的控制方法，包括以下步骤：

-当车辆关闭时，存储在热交换器上评估的湿度水平(H)，

-当车辆启动时，确定车辆关闭时存储的所评估的湿度水平(H)，

-当车辆启动时，确定车辆停机的时间，

-如果停机时间大于预定停机时间(Doff)，将在热交换器(4)上评估的湿度水平(H)指定为零值，

-如果停机时间小于或等于预定停机时间(Doff)，将存储的值分配给在热交换器(4)上评估的湿度水平(H)。

10.一种用于热调节空气流(1)的热调节回路(100)，特别是用于机动车辆的乘客舱(2)，

所述回路(100)包括热交换器(4)，所述热交换器(4)配置成使制冷剂穿过它并与空气流(1)交换热量，所述热交换器(4)配置成至少在以下模式下选择性地运行：

-被称为冷却模式的模式，其中空气流(1)被冷却，

-被称为加热模式的模式，其中空气流(1)被加热，

该热调节回路(100)配置成：

-评估与热交换器(4)的外表面(5)接触的区域中的湿度水平，

-检测从冷却模式切换到加热模式的指令，

-如果评估的湿度水平(H)低于第一预定阈值(s1)，响应于切换到加热模式的指令，允许制冷剂流通通过热交换器(4)，

-如果评估的湿度水平(H)高于第二预定阈值(s2)，则在第一预定时间段(D1)内阻止制冷剂流通通过热交换器(4)，从而延迟切换到加热模式。

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