CN114502396A - 用于对机动车调温的紧凑型模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于对机动车调温的紧凑型模块(14)，其具有：用于引导制冷剂的制冷剂循环回路，制冷剂循环回路具有电的制冷剂压缩机(22)和两个换热器(24、26)以及膨胀阀(20)；和通道板(82)，在通道板内集成有制冷剂循环回路(16)的制冷剂通道和用于引导冷却剂的冷却剂通道；以及作为用于机动车的冷却剂线路的联接区域的模块化的阀单元(80)。

Description

用于对机动车调温的紧凑型模块

技术领域

本发明涉及用于对机动车调温的紧凑型模块，其具有用于引导制冷剂的制冷剂循环回路，制冷剂循环回路具有电的制冷剂压缩机和两个换热器以及膨胀阀。

背景技术

“对机动车调温”在此和下文中特别是被理解为对车辆部件和/或乘客舱或车辆内部空间进行热管理或调节空气，即加温或冷却。

在机动车中，为了调温通常设置有制冷剂循环回路作为主循环回路，在该主循环回路中引导有制冷剂作为热载体(制冷剂循环回路)。制冷剂，例如R-134a(1,1,1,2-四氟乙烷)或R-744(二氧化碳)，在第一换热器(蒸发器、冷却器)中被加温并且借助(制冷剂)压缩机或增压机被压缩，其中，制冷剂然后经由第二换热器(冷凝器、液化器)再次释放其所吸收的热量，然后经由节流件(膨胀阀，膨胀机构)将制冷剂重新引导至第一换热器。

该制冷剂循环回路或主循环回路经常与一个或多个副循环回路耦联，副循环回路典型地被实施为冷却剂循环回路。在冷却剂循环回路中引导有冷却剂例如水和乙二醇作为热载体。副循环回路在此例如耦联到车辆部件上以及与车辆空调设施耦联。

电或电动驱动的或能电或电动驱动的机动车，例如电动车辆或混合动力车辆，通常包括电动马达作为电驱动系统，利用电动马达能驱动一个或两个车轴。为了供应电能的目的，电动马达典型地与作为电能存储器的车辆内部的(高压)电池耦联。在此和下文中，电池特别是应被理解为能再充电的电化学二次电池，例如蓄电池。

作为电驱动机器的此类电动马达在运行中产生相对较少的废热，与内燃机相比，由此在调温时只需要较少的冷却功率。然而，因此也只有较少的能被用于对其他部件和/或车辆内部空间进行调温的加热功率可用。由此，例如需要附加的电加热装置，以便确保对机动车的可靠的调温。

在此取决于运行状况地，与副循环回路耦联的每个车辆部件既可以用作热源，也可以用作热阱。因此，通过有针对性地影响主循环回路和副循环回路的热载体流而有可能的是，降低用于机动车调温的能量消耗，以此改进了机动车的续航能力。例如，对电部件以及电池进行冷却并且将这些热量用来对乘客舱加温。

例如，能将主循环回路和至少是副循环回路的区段实施为所谓的紧凑型模块。不利的是，这种紧凑型模块具有大量管道区段和/或软管区段以用于耦联主循环回路的部件，由此导致了结构相对复杂并且具有高的安装耗费。

发明内容

因此，本发明的任务在于，给出一种特别合适的用于对机动车调温的紧凑型模块。特别地，降低了在主循环回路方面、特别是在主循环回路与副循环回路之间的耦联方面的安装耗费。

该任务根据本发明利用权利要求1的特征来解决。有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。

根据本发明的紧凑型模块被设置以及适合且被设立成用于对机动车、特别是电驱动或能电驱动的机动车、例如电动车辆或混合动力车辆调温。为此，紧凑型模块具有制冷剂循环回路作为主循环回路，在主循环回路中引导有制冷剂。尽可能简单地实施的制冷剂循环回路具有电的制冷剂压缩机，例如涡旋压缩机，和两个换热器以及膨胀阀。换热器例如被实施为板式换热器。由于主循环回路结构简单，使得在给定的功率的情况下将制冷剂充注量最小化成为可能。

根据本发明，紧凑型模块具有通道板和与之耦联的模块化阀单元。通道板被实施为具有集成的通道或线路的大致呈板形的构件。在此，制冷剂循环回路的制冷剂通道和用于引导冷却剂的冷却剂通道被集成到通道板内。在此，阀单元被构造为用于机动车的冷却剂线路的联接区域。由此形成了特别合适的紧凑型模块。

特别是与具有大量的管道区段或软管区段的模块或系统相比，通过通道板减少了根据本发明的紧凑型模块的安装耗费。

在合适的实施方式中，阀单元具有集成的副循环回路拓扑结构，这意味着，针对副循环回路系统的拓扑结构基本上完全被集成在阀单元内，从而使得仅需要联接进出车辆部件的冷却剂线路。由此实现了对预先给定的可扩展的副循环回路拓扑结构进行简单且可扩展的结构上的调换。

在一个有利的改进方案中，制冷剂压缩机和换热器以及膨胀阀布置在通道板处或通道板上。由此，一方面实现了简单和(结构空间)紧凑的放置，以及另一方面实现了主循环回路的所有引导介质的部件在通道板上的密封连接。

优选地，制冷剂压缩机在此尽可能牢固地或刚性地与通道板耦联，从而使得由于相对较高的结构重量实现了振动衰减以用于降低或衰减在运行中发生的振动或振颤。在安装状态中，紧凑型模块优选地以可屈服或弹性方式接驳到机动车的车辆结构上。

在一个优选的构造方案中，通道板布置在制冷剂压缩机的端侧处。这意味着，制冷剂压缩机优选被实施为集成的压缩机变体，其中，所有介质接口都布置在相对于通道板的端侧上。由此，实现了具有特别低的安装耗费的结构空间紧凑的布置。

在结构空间方面特别紧凑的设计方案中，制冷剂压缩机和换热器布置在通道板的对置的平面侧上。优选地，阀单元在此布置在制冷剂压缩机的侧上。合适地，制冷剂压缩机和阀单元在此沿高度方向堆叠地布置在通道板上。

在一个能想到的实施方案中，设有至少一个与冷却剂通道耦联的泵以用于在副循环回路系统中输送冷却剂，泵布置在通道板处，优选布置在换热器的侧上。

在一个合适的实施方案中，通道板的冷却剂通道和制冷剂通道在平面中无交叉地延伸。这意味着，通道被并排引导，其中，仅通道的联接区域从平面探伸出来。由此实现了结构上特别简单的并且能易于制造的通道板。

本发明的附加的或另外的方面设置的是，阀单元具有在端侧成排布置的多个阀模块。优选地，在此为每个待联接的车辆部件分别设有阀模块。阀模块在此尤其是被理解为模块化的阀组件。由此，实现了阀单元容易且少耗费的可扩展性，由此使得紧凑型模块能以简单的方式灵活地与各自的应用情况相匹配。

在一个合适的设计方案中，阀模块或每个阀模块具有两个3-2换向阀，其优选能利用两个(单作用的)电磁体进行切换。合适地，两个换向阀的阀体相互耦联。这意味着，阀模块被实施为双3-2转换阀。

在一个合适的构造方案中，制冷剂压缩机具有与通道板耦联的(端侧/压缩机头部侧的)套式冷却装置。因此，套式冷却装置特别地与通道板处于直接换热。制冷剂压缩机的套式冷却装置或冷却套特别地被设置以及适合且设立成用于对功率电子器件和/或电动马达和/或制冷剂压缩机的压缩机头部进行冷却或散热。

在优选的应用中，主循环回路的制冷剂被实施为天然制冷剂，特别是丙烷。天然制冷剂具有高的热力学特性和低的温室潜能。天然制冷剂此外相对便宜，但其也具有高度易燃性，并且会与空气中的氧气形成可爆炸的混合物。

为了改进防爆的目的，在一个优选的设计方案中设置的是，紧凑型模块具有密封的、特别是流体密封的或气密的壳体，制冷剂循环回路和通道板以及阀单元被容纳在壳体内。由此，使得紧凑型模块，特别是制冷剂循环回路或主循环回路，被严密或半严密地封闭或封装。壳体在此优选地是不耐压的，这意味着，壳体例如由柔性或弹性的材料制成。壳体在此特别地被实施为罩或膜或织物(材料)。在此例如能想到的是，在壳体内布置有成形体或颗粒作为空间填充物，由此在发生故障时减少壳体内的爆炸性的大气。

优选地，在壳体的上侧处设有进气开口，并且在对置的下侧上设有排气开口。在组装或安装状态中，下侧朝向车辆地板，其中，优选地设有通道，使得在壳体内部出现爆炸性或能点燃的混合物之前，壳体内的大气可以经由通道安全地通过排气开口被导出到车辆周围环境中。在此，优选地设置附加的鼓风机或风扇，其根据需要产生从进气开口到排气开口的空气流。由此有可能的是，用空气“冲刷”壳体。因此，鼓风机被设置以及适合且设立成用于受控地进行新鲜空气的输送。由此确保了壳体内部中的不可爆炸的大气。

由此，针对机动车中具有可燃制冷剂的制冷剂循环回路实现了特别合适的防爆。

在发生严重的车辆碰撞事故中，其中，主循环回路的密封性受到负面影响，流出的制冷剂不应点燃并且作为替代应尽快以周围空气进行稀释，使混合物始终低于爆炸下限(UEG)。为了避免点火源，优选设置的是，在危险区域、特别是制冷剂压缩机中的电机组，在发生碰撞之前基于预碰撞信号被关断。可选地，可以在壳体内设置填充有惰性气体的冷气体发生器，以用于对流出的制冷剂加速稀释，并且因此用于附加地提高安全性。

附图说明

在下文中根据附图详细解释本发明的实施例。其中：

图1在示意图中示出机动车的冷却设备；

图2在透视图中示出观察上侧时的第一实施方案中的冷却设备的紧凑型模块；

图3在透视图中示出观察下侧时的根据图2的紧凑型模块；

图4在透视图中示出第二实施方案中的紧凑型模块；

图5在透视图中示出紧凑型模块的通道板；

图6在透视图中示出通道板的盖板；

图7在透视的剖图中示出根据图4的紧凑型模块；

图8在透视图中示出观察端侧时的紧凑型模块的制冷剂压缩机；

图9在透视图中截段地示出紧凑型模块的阀单元；

图10在示意图中示出第一实施方式中的紧凑型模块的防爆装置；和

图11在示意图中示出第二实施方式中的紧凑型模块的防爆装置。

相互对应的部分和尺寸在附图中总是具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1在示意性的并且简化的图示中示出未详细示出的机动车的冷却设备2。机动车特别是电驱动的或能电驱动的机动车，例如是电动车辆或混合动力车辆，并且具有电动的牵引驱动器4和(高压)电池6。冷却设备2在此适合于并且被设立成用于对车辆调温，即用于对至少一个车辆乘客舱或车辆内部空间8以及机动车的车辆机组/部件4、6、10进行调温或温度管理。

冷却设备2具有外空气引导部12和与之耦联的紧凑型模块14。在图1中被图示为循环回路系统的紧凑型模块14具有主循环回路16和与之耦联的副循环回路系统18。

主循环回路16被实施为用于制冷剂的、特别是用于例如丙烷的天然制冷剂的制冷剂循环回路。为此，主循环回路16具有电子的膨胀阀20和电的制冷剂压缩机22以及两个换热器24、26。制冷剂压缩机22例如被实施为涡旋压缩机并且优选具有作为套式冷却装置28的冷却套，冷却套与副循环回路系统18耦联。

特别是气态的制冷剂通过制冷剂压缩机22压缩(增压)，其中，随后的(高温)换热器24在使制冷剂散热的情况下用作冷凝器或液化器。随后，特别是液态的制冷剂由于压力变化而经由膨胀阀20泄压。在后接的用作冷却器或蒸发器的(低温)换热器26中，制冷剂通过在低温下吸热而蒸发。

换热器24、26形成与被构造为冷却剂循环回路的副循环回路系统16的接口。副循环回路系统16的冷却剂例如是水和/或乙二醇。换热器24的冷却剂线路被引导到外空气引导部12的被构造为外传热器的两个换热器30、32。冷却剂从换热器30、32被引导至电子的流量调节混合阀34。

副循环回路系统18具有两个冷却剂循环回路或副循环回路18a、18b，一个与换热器24耦联的高温或中温循环回路18a，以及一个与换热器26耦联的低温循环回路18b。相应地，副循环回路系统18具有两个来流部36、38和两个回流部40、42。

来流部36是高温或中温来流部，其中，回流部40是冷却剂循环回路18a的相配属的高温或中温回流部。来流部38相应地是低温来流部，其中，回流部42形成冷却剂循环回路18b的相配属的低温回流部。

设有两个冷却剂泵44、46以用于将冷却剂输送到冷却剂循环回路18a、18b内。冷却剂泵44被实施为电的高温或中温冷却剂泵，其将冷却剂从回流部40输送至换热器24。冷却剂泵46相应地被实施为电的低温冷却剂泵，其将冷却剂从回流部42朝换热器26的方向输送。

与副循环回路系统18，或与来流部和回流部36、38、40、42联接有机动车的待调温的机组或部件4、6、8、10。除牵引驱动器4和电池6之外，在此实施例中，还有作为热电池的冷却剂蓄热器10、冷却传热器48以及加热传热器50和例如被实施为车顶天花板的用于对车辆内部空间8调温的表面调温元件52与冷却剂循环回路18联接。

牵引驱动器4例如具有制动电阻、换流器(逆变器)和充电装置。冷却剂蓄热器10、电池8以及表面调温元件52和车辆内部空间8在此优选在隔热技术方面分别具有高品质。传热器48、50与加热或空调鼓风机54耦联。传热器48、50和空调鼓风机54优选是机动车的空调器56的部分。

为了将部件4、6、10、48、52耦联到副循环回路系统18的来流部和回流部36、38、40、42上，分别设有转换阀58，特别是电的双3/2换向阀。加热传热器50直接与来流部和回流部36、40耦联。在部件4、10、48、52与被引导到回流部40、42上的转换阀出口之间以及在加热传热器50的出口处分别设置有电子的流量调节阀60。转换阀58和流量调节阀60在图中仅示例性地设有附图标记。

电池6的冷却剂线路经由电子的流量调节混合阀62与制冷剂压缩机22的冷却套28耦联。在通向换热器26的冷却剂线路之间布置有电的冷却剂混合泵64，借助电的冷却剂混合泵可以特别是将冷却剂输送至电池6以改善例如在充电运行或快速充电运行中的冷却效率。在冷却剂混合泵64处于激活时，因此特别是得到用于电池调温的部分循环回路。在来流部36与回流部40之间设置有电子的流量调节阀66。

换热器24的进行导入和导出的冷却剂线路借助布置在流量调节混合阀34与冷却剂泵44的出口之间的可控的旁通线路68耦联或能耦联。

外空气引导部12例如具有两个平行的空气引导通道70、72，空气引导通道分别从入口70a、72a通向出口70b、72b。入口68a、70a根据需要分别能通过主动可控的百叶窗74释放。在空气引导通道70内布置有换热器32和布置在其后的轴流式风扇76。空气引导通道72具有换热器30和布置在其后的径流式风扇78。

冷却设备2或紧凑型模块14与控制器(即控制单元)耦联。

在此，控制器通常在程序和/或电路技术方面被设置以及适合且设计成用于执行热管理。控制器在此控制和/或调节冷却剂蓄热器10内的热能存储、到所有器件4、8、10、12、14、48、50、52的冷却流以及在电池6的快速充电过程或超快速充电过程中的与周围环境的热能交换和废热管理。

在优选的设计方式中，控制器至少在内核中由具有处理器和数据存储器的微控制器形成，其中，用于执行热管理的功能性以运行软件(固件)的形式在程序技术上被实施，从而使得方法(必要时与设备使用者互动地)在运行软件实施时自动地在微控制器内执行。替选地，在本发明的范围内，控制器也可以由非可编程的电子构件形成，例如专用集成电路(ASIC)，其中，用于执行热管理的功能性利用电路技术方面的器件来实施。

在运行中控制器与机动车的车辆控制部交换关于车辆状况(周围环境温度、定位…)、功率单元的状况(电池、牵引驱动器、空调设施)和运行类型(加热、冷却、充电…)的信息和数据。

一方面，控制器在此通过控制和/或调节风扇76、78的转速以及百叶窗74的位置来控制和/或调节外空气引导部12。控制器还例如通过改变制冷剂压缩机22的转速或膨胀阀20的开度来控制和/或调节紧凑型模块14的运行和所联接的部件的运行。控制器在此检测和监控循环回路16、18的压力以及部件、冷却剂和制冷剂的运行温度。

冷却设备2能通过控制器以多种运行类型来运行。下文示例性更详细地解释用于机动车调温的冷却设备2的八种不同的运行类型。

例如，第一运行类型适用于在夏季周围环境温度约为30℃的情况下当在高速公路行驶或山路行驶中使用空调的情况。冷却剂循环回路18a在此包括换热器24、换热器30、32、流量调节混合阀34、牵引驱动器4、流量调节阀60和冷却剂泵44。在此，冷却剂循环回路中的冷却剂18a从换热器或外传热器30、32被输送至牵引驱动器4。在此，换热器32散发来自牵引驱动器4的热量，其中，换热器30不相关地还排出来自电池6和车辆内部空间8的热量。在冷却剂循环回路18b内，电的冷却剂泵64将针对电池6和制冷剂压缩机22的套式冷却装置28的冷却剂来流温度调节到例如20℃至30℃(摄氏度)。

第二运行类型适用于例如夏季周围环境温度大约为30℃的情况下在下坡行驶时使用电的制动器并且使用热缓冲部以及激活空调的情况。换热器32又散发来自牵引驱动器4热量，其中，换热器30不相关地还排出来自车辆内部空间8的热量。冷却剂蓄热器10吸收来自牵引驱动器4的制动电阻的附加的热量，以用于缓冲热负载峰值。在空调(舒适性)降低或停止并经由换热器32散热受限(这是因为离开空气温度被限制为例如60℃)时，可以提高通过电池6的吸热(行驶功率、安全性)，例如直至95℃。

第三运行类型适用于例如夏季周围环境温度大约为30℃情况下的使用热缓冲部并维持空调时进行(超)快速充电的情况。在此，在冷却剂循环回路18a中经由换热器30散发来自电池6和车辆内部空间8的热量。冷却剂蓄热器10在此附加地吸收热量以缓冲热负载峰值。一旦冷却剂蓄热器10的热容量耗尽，则换热器30(继续)散发来自电池6和车辆内部空间8的热量，其中，如必要则需要对充电电流降额或降低。如需要，在冷却牵引驱动器4的情况中，附加地可以对其充电。

第四运行类型适用于例如冬季周围环境温度大约为-20℃的情况下在高速公路行驶或山路行驶中使用电池冷却部和乘客舱加热部的情况。在此，冷却剂泵46将来自牵引驱动器4的废热经由内部换热器26输送到主循环回路16内。电的制冷剂压缩机22产生附加的热量，其中，在更高的温度水平时的总热量经由换热器24再次散发(热泵功能)。冷却剂泵44向车辆内部空间8供给尽可能例如为60℃的来流温度。电池6产生一些消耗热并且被稍微冷却，再加热也是可能的。

第五种运行类型适用于例如冬季周围环境温度大约为-20℃的情况下的使用热缓冲部和乘客舱加热部时进行(超)快速充电的情况。电池6的温度在此例如被升高到30℃至50℃。例如，换热器30散发来自电池6的热量，从而使得用于维持空调的来流温度例如仍然是50℃。冷却传热器48可以在此作为第二加热传热器50并联连接，以增加空调器56内的总换热网络面积。冷却剂蓄热器10可以附加地吸收来自电池6的充电损耗热量，从而延长没有功率节流的充电阶段。随后，在继续行驶时，将存储在冷却剂蓄热器10内的热量能用于加热。

第六运行类型适合于例如春季或秋季周围环境温度大约为5℃的情况下除湿和对乘客舱进行加热的情况。在此，外部空气和/或来自车辆内部空间10的再循环的空气在冷却传热器48中被冷却并且由此被去除部分湿气。加热传热器50将空气再次加热到例如55℃的流入温度。表面调温元件52在尽可能低的并且因此更有效的来流温度情况下升高进入到客舱内的热流。在制冷功率需求和加热功率需求之间的由于工作点所造成的不平衡可以暂时通过冷却剂蓄热器10补偿。

第七运行类型适合于例如夏季周围环境温度大约为30℃的情况下对处于网络的冷却剂蓄热器10和乘客舱进行预调节空气的情况。优选地，在此，冷却剂蓄热器10和车辆内部空间8的冷却相对缓慢地进行(在预调节空气早期开始时)。特别地进行顺序冷却，即从具有更高隔热品质的热源开始，即首先是冷却剂蓄热器10，然后是车辆内部空间8。在此，如需要对制冷剂压缩机22和电池6进行低的冷却套冷却也是可能的。优选地，冷却剂混合泵64使冷却剂循环通过电池6以用于非常均匀的单元温度分布。在冷却剂蓄热器10内储存的“冷量”在例如启动之后例如头20min/20km期间可用于空调。

第八运行类型适合于例如冬季周围环境温度大约为-20℃的情况下对处于网络的电池6、冷却剂蓄热器10和乘客舱进行预调节空气的情况。制冷剂压缩机22和主循环回路16在此处于三角运行中，这意味着，制冷剂在运行中是单相气态的，而无冷凝和蒸发。制冷剂压缩机的电接收功率几乎完全转化为热流并且经由换热器24传输给冷却剂，这意味着性能系数(英语：coefficient of performance，COP)略小于一。制冷剂压缩机22因此可以代替分开的附加加热器(例如HV-PTC加热器)。在此优选进行按顺序的加温，即从电池6开始，直至达到充电温度并且开始充电过程，然后是具有更高隔热品质的热源，这意味着，首先是冷却剂蓄热器10，并且然后是车辆内部空间8。在冷却剂蓄热器10内储存的热量在例如启动之后例如头20min/20km期间可用于加热。

紧凑型模块14的制冷剂循环回路或主循环回路16被实施得尽可能简单，并且基本上仅具有制冷剂压缩机22和换热器24、26以及膨胀阀20以及将其连接起来的制冷剂通道。副循环回路系统18的拓扑结构在此基本上集成或反映在紧凑型模块14的被实施为控制块的阀单元(冷却剂集中器)80内，特别是在阀单元80和与之耦联的通道板82内(图4)。

紧凑型模块14的通道板82被构造为具有集成的通道或线路的近似板形的构件。在此，制冷剂循环回路18的制冷剂通道84和用于引导冷却剂的冷却剂通道86被集成到通道板82内。

在图2和图3中示出了紧凑型模块14的通道板82的第一实施例。在此实施方式中，制冷剂压缩机22、换热器24、26和膨胀阀20布置在通道板82的共同平面侧或上侧上。例如实施为压铸件的通道板82在远离部件20、22、24、26的下侧上具有被实施为凹痕或凹陷部的通道84、86。通道84、86在此借助在图3中以半透明方式图示的盖板88覆盖。

下文参考图4至图9更详细地解释紧凑型模块18的第二实施例。

在图4和图7中更详细地图示的制冷剂压缩机22被实施为电动的涡旋压缩机。制冷剂压缩机22在此具有电(电动)的驱动器90，其具有定子92和转子94以及与转子耦联的压缩机头部96。在驱动器90与压缩机头部96之间设有中心板98作为轴承端盖或机械接口，压缩机头部96借助中心板在驱动技术方面接驳到驱动器90上。

图4和图7示出了制冷剂压缩机22的两个不同的实施变体。在图4的实施变体中，中心板98形成驱动器壳体100与压缩机头部壳体102之间的中间壁。驱动器壳体100的压缩机头部侧的壳体部分区域被构造为马达壳体以用于容纳由定子92和转子94所形成的电动马达。在相对马达壳体的端侧设置有电子器件壳体，其具有驱控电动马达的功率电子器件104。在电子器件壳体的区域内，驱动器壳体100具有用于将功率电子器件104电接触到机动车的车载电网上的联接区段106。

制冷剂驱动器22具有用于联接制冷剂循环回路16的(制冷剂)入口或(制冷剂)入流部108以及(制冷剂)出口110。

在图4的实施变体中，入口108成形在马达壳体的朝向电子器件壳体的区域内，并且借助低压线路112被引导到通道板82处。出口110成形在压缩机头部壳体102的底部上，并且以高压线路114被引导到通道板82处。在已联接的状态中，入口108形成制冷剂压缩机22的低压或吸入侧(吸入气体侧)，而出口110形成高压或泵侧(泵送侧)。

在图7的实施变体中，制冷剂压缩机22被实施为集成的压缩机变体，其中，所有介质接口都布置到相对通道板82的端侧上。这意味着，入口108和出口110布置在压缩机头部96的区域内。在此实施变体中，制冷剂压缩机22具有用于压缩机头部96和电动马达的共同的壳体116，该壳体在周部侧被套式冷却装置28包夹。套式冷却装置28在此构造为被冷却剂流过的空腔117，该空腔包围壳体116。

图8示出了制冷剂压缩机22的通道板侧的端侧。如在图8中相对清晰地可见，套式冷却装置28或空腔117被分成冷却剂来流部117a和冷却剂回流部117b。制冷剂压缩机22的套式冷却装置28特别地被设置以及适合且设立成用于对功率电子器件104和/或电动马达和/或压缩机头部96进行冷却或散热。

驱动器90的特别是无刷电动马达的转子94与马达轴118抗相对转动地耦联。压缩机头部96具有未详细标注的能运动的涡旋件(涡旋部)，其借助防转机构与电动马达的马达轴118耦联。在制冷剂压缩机22运行中，能运动的涡旋件被驱动旋转。

压缩机头部96此外具有刚性的、即相对壳体固定的静止不动的涡旋件(涡旋部)。两个涡旋件(涡旋部)利用其螺杆或螺旋形的螺旋壁(涡旋壁、涡旋螺旋体)交错嵌接，螺旋壁从各自的基板轴向突出。静止不动的涡旋件还具有形成外周部的环绕的边界壁。

如在图4和图7中相对清晰地可见，在紧凑型模块14的该实施方案中的通道板82布置在制冷剂压缩机22的端侧。膨胀阀20、制冷剂压缩机22和阀单元82在此在通道板82的被称为上侧的第一平面侧上重叠或并排布置，其中，换热器24、26和泵44、46布置在通道板82的对置的被称为下侧的平面侧上。泵44、46例如被实施为循环泵。通道板82的下侧在此基本上由图6中单独图示的盖板88形成。

图5示出了通道板82的通道84、86。在此实施方案中，通道板82具有在平面内无交叉地引导的七个集成的冷却剂通道86a、86b、86c、86d、86e、86f、86h和四个制冷剂通道84a、84b、84c、84d。

冷却剂通道86a、86b、86c与副循环回路系统18的高温或中温循环回路18a相配属，而冷却剂通道86d、86e、86f与副循环回路系统18的低温循环回路18b相配属。冷却剂通道86a用于从换热器24的向前流动，其中，冷却剂通道86b将冷却剂运送至泵44，并且其中，冷却剂通道86c从泵44排出冷却剂。冷却剂通道86d用于从换热器26的向前流动，其中，冷却剂通道86e将冷却剂引导至泵46，并且其中，冷却剂通道86f将冷却剂从泵46排出。冷却剂通道86h是换热器24的回流部。

制冷剂通道84a将制冷剂从膨胀阀20引导至换热器或蒸发器26。在制冷剂通道84a的出口区域内布置有与其同轴布置的制冷剂通道84b，该制冷剂通道将制冷剂在由换热器24冷却之后引导至膨胀阀20。制冷剂通道84c将制冷剂在由制冷剂压缩机22增压之后引导至换热器或冷凝器24，其中，制冷剂通道84d将制冷剂在蒸发之后从换热器26引导到制冷剂压缩机22。

通过紧凑型模块14的通道板82实现了针对制冷剂和冷却剂的在端侧的来流和回流。

下文根据图4、图7至图9更详细地解释阀单元80的结构。模块化构建的阀单元80被构造为用于车辆机组和部件4、6、10、48、50、52的冷却剂线路的联接区域。在图中，阀单元80具有四个成排布置的阀模块120，其中，端侧最外的阀模块120在图中部分地打开地或剖开地图示。各个阀模块120在此形成双3-2换向阀58。

每个阀模块120设有分别利用所配属的3-2换向阀控制的来流接口和回流接口。大致方形的阀模块120在对置的端侧上具有两个相互作用的电磁线圈122，以用于调整分别配属的阀体124。阀体124分别承载在阀杆126上，其中，阀杆126具有碰触式接触部或压力接触部128。阀杆126在其最终位置中被卡锁。阀模块120沿串行方向被四个冷却剂通道贯穿，这些冷却剂通道构成副循环回路系统18的来流和回流部36、38、40、42。例如，在此能想到的是，各个阀模块120的来流和回流部36、38、40、42的流动横截面分级可变地实施有过渡部。阀模块120的部件122、124、126、128在图中仅示例性地设有附图标记。

在优选的应用中，制冷剂循环回路16的制冷剂是丙烷。由于紧凑型模块14的主循环回路16引导可燃的制冷剂，因此紧凑型模块14优选实施有防爆装置或爆炸安全装置。下文根据图10和图11的示意性的和简化的图示更详细地解释紧凑型模块14的两个爆炸安全装置。

紧凑型模块14在此借助壳体130严密或半严密地封装或封闭。以简化图示的副循环回路系统18与由加热/空调鼓风机54导引通过空调器56的输送空气132处于热交换中。输送空气或空气流132在图10和图11中以箭头示意。

例如被实施为罩的壳体130以气密或液密方式围绕紧凑型模块14的主循环回路系统边界，其中，壳体130具有在(壳体)上侧的进气开口134和在(壳体)下侧上的排气开口136。

在冷却设备2的正常的运行状态或息止状态中并且在适当的特别是静态密封部的实施方案的情况下，主循环回路16的内部不被视作防爆意义上的区域，这是因为制冷剂浓度总是高于爆炸上限(OEG)。由壳体130围成的空间138在防爆意义上被视为区域2，这是因为制冷剂浓度基本上在0％至UEG之间，并且因此预计不出现可爆炸的大气。如果确实出现这种可爆炸的大气，则所有可能性仅是罕见的并且在短的时间段期间出现。

阻燃网140延伸通过壳体130上侧上的排气开口134并且形成位于内部的区域2与大气之间的边界。下侧上的排气开口136是开放的，并且区域边界基本上向机动车的地板或地面142呈锥形延伸。在阻燃网140与鼓风机54之间设有空气引导区段144。

设置有一种运行行为，其中，首先接通鼓风机54，并且然后隔段时间接通主循环回路16中的制冷剂压缩机22。鼓风机54因此在压缩机运行之前和期间将空间138内的所存在的未限定的大气借助作为主防爆装置的强制进气相对于不可爆炸的外部空气进行交换，以便阻止或避免在壳体130内形成可爆炸的大气。

由于制冷剂与空气相比的较高密度(例如丙烷大约为493：1)，所以可以假设在设施的切断状态下出现的可爆炸的大气将通过下进气开口136朝地板142的方向下沉，并且不主要经由壳体130的上通气开口134扩散。

对于鼓风机54短暂地被可爆炸的大气包围并且在其接通时产生点火能量的不太可能的情况，将形成能量较低的火焰。阻燃网140从所产生的火焰中汲取热量并且将其冷却到低于燃点，从而使得火焰在形成之后立即再次熄灭并且不会扩散到空间138内。由此实现了副防爆装置，以用于避免点火源。

在图11的实施方案中，作为空调鼓风机54替选地设置有单独的鼓风机146作为紧凑型模块14的组成部分。此变体中的优点是紧凑型模块14与乘客舱8的附加的分离并且在安装在车辆中时取消了空气引导部与紧凑型模块14的连接。

取决于风险评估地，鼓风机7可以被构造为自身安全的、即无点火能量的鼓风机。取决于风险评估地，作为阻燃网140的替代，空间138的区域上限也可以通过翻板148或鼓风机146与壳体130之间的足够距离来保证。

对于由于压力过度升高而导致主循环回路16发生爆裂的风险的情况，在主循环回路16中设有被动作用的卸压装置150，其形式特别为爆破片。如果超过了爆破片150的响应过压并且触发爆破片，则出现压降，压降可以通过如下方式被用于触发点火火花，即，使得膜作用到受弹簧加载的栓上，栓将冲击施加到压电晶体上并且产生暂时的形成火花的高压(压电打火原理)。火花因此在爆破片150被触发之后立即点燃流出的制冷剂。

此安全装置优选布置在主循环回路16的在其中制冷剂总是处于气相的区段中，特别是在制冷剂压缩机22之前或之后，并且在空间上靠近下部排气开口136。在图11中示出在制冷剂压缩机22之前或之后的爆破片150，其中，制冷剂压缩机22之前的定位以虚线图示。

围绕基底侧的出口开口的特别是伞形、钟形或管形的导流件152确保所生成的高能量的火焰以受控方式朝机动车下方的地板142的方向构成。导流件具有最小横截面积和足够的耐压性和耐温性，从而使得火焰稳定直至制冷剂充注完全排空并且然后使火焰熄灭。这种受控的燃烧避免了不受控制的流出和在上方形成具有可爆炸的大气的池，以此在降低影响和损坏严重性方面实现了第三级防爆。这种机制的优点特别地在于其功能不依赖电能供给。

优选地，紧凑型模块14集成在机动车的防碰撞的区域内，特别是邻近乘客舱或车辆内部空间8和空调器56。由此有利缩短了进行热交换的线路。主循环回路16的完好性和密封性应在发生碰撞时周围结构出现变形的情况中被保持。

为了提高安全性，壳体130例如被柔性或弹性地实施，从而使得壳体通过变形吸收来自碰撞的部分能量。

在其中失去主循环回路16的密封性的特别严重的碰撞的情况中，在主循环回路16中设有主动作用的卸压装置154。对于其集成性而言，与被动作用的卸压装置150是一样的。

主动作用的卸压装置154由来自控制器的信号触发。流出的制冷剂通过从车载电气系统供电的点火火花或灼热元件点燃。

基于来自车辆环境监控部的传感器数据，控制器评估主循环回路16由于即将发生或正在进行的碰撞而丧失完好性的风险。如果制冷剂由于碰撞的严重性而有可能逸出并且形成可爆炸的大气，则借助信号触发主动卸压装置154。触发时间点特别是在碰撞之前不久或碰撞期间。优点是即使在冷却循环回路16和大气之间的压力差很小的情况下也能进行电点火。

取决于风险评估地，上述所有措施都能用作防爆构思的单独组成部分或能组合使用。

除对紧凑型模块14的声学封装之外，壳体130还可以通过对材料、造型和接驳方式采取措施来使用。

本发明不限于上述实施例。相反，本领域技术人员在不脱离本发明主题的情况下也可以由此推导出本发明的其他变体。特别地，在不脱离本发明的主题的情况下，结合实施例描述的所有单独特征也可以以其他方式相互组合。

附图标号列表

2 冷却设备

4 牵引驱动器

6 电池

8 车辆内部空间

10 冷却剂蓄热器

12 外空气引导部

14 紧凑型模块

16 主循环回路系统

18 副循环回路系统

18a、18b 冷却剂循环回路

20 膨胀阀

22 制冷剂压缩机

24、26 换热器

28 冷却套/套式冷却装置

30、32 换热器

34 流量调节混合阀

36、38 来流部

40、42 回流部

44、46 冷却剂泵

48 冷却传热器

50 加热传热器

52 表面调温元件

54 空调鼓风机

56 空调器

58 转换阀

60 流量调节阀

62 流量调节混合阀

64 冷却剂混合泵

66 流量调节阀

68 旁通线路

70 空气引导通道

70a 入口

70b 出口

72 空气引导通道

72a 入口

72b 出口

74 百叶窗

76 轴流式风扇

78 径流式风扇

80 阀单元

82 通道板

84、84a…84d 制冷剂通道

86、86a…86f 冷却剂通道

88 盖板

90 驱动器

92 定子

94 转子

96 压缩机头部

98 中心板

100 驱动器壳体

102 压缩机头部壳体

104 功率电子器件

106 联接区段

108 入口

110 出口

112 低压线路

114 高压线路

116 壳体

117 空腔

118 马达轴

120 阀模块

122 线圈

124 阀体

126 阀杆

128 压力接触部

130 壳体

132 输送空气

134 进气开口

136 排气开口

138 空间

140 阻燃网

142 基底/地板

144 空气引导部区段

146 鼓风机

148 翻板

150 卸压装置/爆破片

152 导流件

154 卸压装置

Claims (13)

1.用于对机动车调温的紧凑型模块(14)，所述紧凑型模块具有：

-用于引导制冷剂的制冷剂循环回路(16)，所述制冷剂循环回路具有电的制冷剂压缩机(22)和两个换热器(24、26)以及膨胀阀(20)，和

-通道板(82)，在所述通道板内集成有所述制冷剂循环回路(16)的制冷剂通道(84、84a、84b、84c、84d)和用于引导冷却剂的冷却剂通道(86、86a、86b、86c、86d、86e、86f)，以及

-作为用于所述机动车的冷却剂线路的联接区域的模块化的阀单元(80)。

2.根据权利要求1所述的紧凑型模块(14)，

其特征在于，

所述制冷剂压缩机(22)和所述换热器(24、26)以及所述膨胀阀(20)布置在所述通道板(82)上。

3.根据权利要求1或2所述的紧凑型模块(14)，

其特征在于，

所述通道板(82)布置在所述制冷剂压缩机(22)的端侧处。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的紧凑型模块(14)，

其特征在于，

所述制冷剂压缩机(22)和所述换热器(24、26)布置在所述通道板(82)的对置的平面侧上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的紧凑型模块(14)，

其特征在于，

至少一个与所述冷却剂通道(86、86a、86b、86c、86d、86e、86f)耦联的用于输送冷却剂的泵(44、46)布置在所述通道板(82)上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的紧凑型模块(14)，

其特征在于，

所述通道板(82)的制冷剂通道(84、84a、84b、84c、84d)和冷却剂通道(86、86a、86b、86c、86d、86e、86f)无交叉地在平面中延伸。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的紧凑型模块(14)，

其特征在于，

所述阀单元(80)具有多个在端侧成排布置的阀模块(120)。

8.根据权利要求7所述的紧凑型模块(14)，

其特征在于，

所述阀模块(120)或每个阀模块具有两个3-2换向阀(58)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的紧凑型模块(14)，

其特征在于，

所述制冷剂压缩机(22)具有与所述通道板(82)耦联的冷却套(28)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的紧凑型模块(14)，

其特征在于，

所述制冷剂是天然制冷剂，尤其是丙烷。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的紧凑型模块(14)，

其特征在于，

设有密封的壳体(130)，在所述壳体内容纳有所述制冷剂循环回路(16)和所述通道板(82)以及所述阀单元(80)。

12.根据权利要求11所述的紧凑型模块(14)，

其特征在于，

所述壳体(130)在上侧处具有进气开口(134)并且在对置的下侧上具有排气开口(136)。

13.根据权利要求12所述的紧凑型模块(14)，

其特征在于，

设有鼓风机(54、146)，所述鼓风机根据需要产生从所述进气开口(134)到所述排气开口(136)的空气流(132)。

Images