用于机动车辆的热调节系统的制作方法

1.本发明涉及用于机动车辆的热调节系统的领域。在具有电力推进的车辆的情况下，这种类型的系统使得可以确保对车辆的不同单元或部分(比如乘客空间或电能储存电池)的热调节。热交换主要通过制冷剂在多个热交换器内的压缩和膨胀来实现。


背景技术：

2.制冷剂回路中存在的多个旁通分支使得可以产生多种不同的操作模式。事实上，通过选择性地打开不同的截止阀来调适制冷剂回路的配置，可以选择制冷剂穿过的热交换器。因此，可以选择性地实现特别是乘客空间空气的冷却、或乘客空间空气的加热、或乘客空间空气的除湿。
3.根据所选择的操作模式、以及根据车辆行驶的环境条件，在制冷剂回路中循环的制冷剂的量不是恒定的。事实上，回路中的最小压力和最大压力取决于使用条件，并且因此在回路中循环的制冷剂的密度取决于使用条件。此外，回路的、制冷剂所穿过的部分的长度并不总是相同的。定位在压缩机上游的回路中的制冷剂蓄积器因此使得可以在回路中获得制冷剂储备。蓄积器包括制冷剂入口、制冷剂出口、以及在入口与出口之间的缓冲区容积，此容积使得可以储存一定量的制冷剂。常规机动车辆蓄积器可以具有0.8l至1l的容积。此容积使得可以涵盖在回路中循环的化学制冷剂(比如r1234yf)的质量变化。
4.在某些车辆中，引擎盖下方可用的空间可能非常有限，因此可能很难、甚至不可能置入具有常规容积的蓄积装置。
5.因此，本发明的目的是提供一种热调节系统，该热调节系统可以使用容积小于根据现有技术的系统的容积的蓄积器进行操作，同时保持相同的热力性能水平。首先有利于在车辆中置入热调节回路。


技术实现要素：

6.为此目的，本发明提出了一种用于机动车辆的热调节系统，该热调节系统包括制冷剂回路，该制冷剂回路被配置成使制冷剂循环，该制冷剂回路包括：
[0007]-主环路，该主环路在制冷剂的行进方向上依次包括：
[0008]
‑‑
压缩装置；
[0009]
‑‑
第一热交换器，该第一热交换器被配置成与第一热交换流体交换热量；
[0010]
‑‑
第一膨胀装置；
[0011]
‑‑
第二热交换器，该第二热交换器被配置成与车辆的乘客空间外部的空气流交换热量；
[0012]
‑‑
第二膨胀装置；
[0013]
‑‑
第三热交换器，该第三热交换器被配置成与车辆的乘客空间内部的空气流交换热量；
[0014]
‑‑
制冷剂蓄积装置；
[0015]-第一旁通分支b，该第一旁通分支将第一连接点连接到第二连接点，该第一连接点定位在主环路上并且在第二热交换器与第二膨胀装置之间，该第二连接点定位在主环路上并且在第三热交换器与蓄积装置之间，第一旁通分支包括第一截止阀，其中，
[0016]
主环路的从第一热交换器的出口延伸到第一膨胀装置的入口的部分的内容积限定第一参考容积，其中，
[0017]
蓄积装置的内容积限定第二参考容积，并且其中，
[0018]
第一参考容积与第二参考容积的比率大于0.2、优选地大于0.4。
[0019]
第二参考容积被选择为小于根据现有技术的解决方案的容积。换言之，制冷剂蓄积装置更小，因此更容易置入车辆中。为了对此进行补偿，与根据现有技术的解决方案相比，主环路的从第一热交换器的出口延伸到第一膨胀装置的入口的部分的容积增加。此附加的容积使得可以构成补偿蓄积装置的容积减小的制冷剂储存容积。事实上，在循环的制冷剂质量较小的使用模式下，这一部分的回路包含呈液体形式的制冷剂，因此构成了制冷剂的自然蓄积区域。第一参考容积和第二参考容积被选择成使得在热调节回路的所有使用条件下蓄积装置中都保持有制冷剂储备。
[0020]
以下段落中列出的特征可以彼此独立地实施，或者根据技术上可能的所有组合来实施。
[0021]
第二参考容积小于0.65l。
[0022]
热调节系统包括第二旁通分支，该第二旁通分支将第三连接点连接到第四连接点，该第三连接点定位在主环路上并且在第一热交换器与第一膨胀装置之间，该第四连接点定位在主环路上并且在第一连接点与第二膨胀装置之间，第二旁通分支包括第二截止阀，第一参考容积与第二旁通分支的从第三连接点延伸到截止阀的入口的部分的内容积的总和限定第三参考容积，
[0023]
并且第三参考容积与第二参考容积的比率大于0.3、优选地大于0.5。
[0024]
根据一个实施例，第一热交换器包括第一热交换区段和第二热交换区段，该第一热交换区段被配置成确保制冷剂的冷凝，该第二热交换区段被配置成确保制冷剂的过冷却，
[0025]
第三参考容积与第一热交换器的第二热交换区段的内容积的总和限定第四参考容积，
[0026]
并且第四参考容积与第二参考容积的比率大于0.65、优选地大于0.95。
[0027]
根据热调节系统的一个实施例，第一热交换器被配置成与车辆的乘客空间内部的空气流交换热量。
[0028]
根据热调节系统的另一个实施例，第一热交换器被配置成与在热交换液体回路中循环的热交换液体交换热量。
[0029]
热交换液体回路包括第五热交换器，该第五热交换器被配置成与车辆的乘客空间内部的空气流交换热量。
[0030]
根据一个实施例，热调节系统包括第三旁通分支，该第三旁通分支将第五连接点连接到第六连接点，该第五连接点定位在主环路上并且在第四连接点与第二膨胀装置之间，该第六连接点定位在主环路上并且在第二连接点与蓄积装置之间，第三旁通分支包括第三膨胀装置，该第三膨胀装置定位在第四热交换器上游。
[0031]
第四热交换器20热联接到车辆的电牵引链的元件30。电牵引链的元件30可以是电能储存电池30。电牵引链的元件30可以是用于控制车辆的牵引电机的电子模块。
[0032]
根据热调节系统的一个实施例，主环路的从第二热交换器的出口延伸到第一连接点的部分的内容积与第一旁通分支的从第一连接点延伸到第一截止阀的入口的部分的内容积的总和限定第五参考容积，并且第五参考容积小于0.03l。
[0033]
根据一个实施例，第五参考容积与第二参考容积的比率小于0.5、优选地小于0.1。
[0034]
根据热调节系统的一个实施例，主环路的在第一热交换器的出口与第一膨胀装置的入口之间的部分的内径大于13mm、优选地大于15mm。
[0035]
根据一个实施例，主环路包括止回阀，该止回阀定位在第一连接点与第四连接点之间，主环路的从第一连接点延伸到止回阀的部分的长度限定第一参考距离，并且主环路的从止回阀延伸到第四连接点的部分的长度限定第二参考距离，并且第一参考距离与第二参考距离的比率小于0.5。
[0036]
优选地，主环路的从第一连接点延伸到止回阀的部分的容积小于0.03l。
[0037]
根据热调节系统的一个实施例，主环路的从第一热交换器的出口延伸到第一膨胀装置的入口的部分包括具有制冷剂的第一通路截面的第一部分和具有制冷剂的第二通路截面的第二部分，第二通路截面与第一通路截面之间的比率大于2。
[0038]
本发明还涉及如前所述的热调节系统在加热模式下进行操作的过程，在该过程中：
[0039]-制冷剂在压缩装置中循环而在该压缩装置处变成高压，并且相继在第一热交换器中循环而在该第一热交换器处向热交换流体产生热量并且变成液态，循环到第一膨胀装置中而在该第一膨胀装置处变成低压，循环到第二热交换器中而在该第二热交换器处从外部空气流吸收热量并且变成气态，循环到第一旁通分支中，然后循环到蓄积装置中；
[0040]-然后低压制冷剂返回到压缩装置。
[0041]
本发明还涉及如前所述的热调节系统在所谓的冷却模式下进行操作的过程，在该过程中：
[0042]-制冷剂在压缩装置中循环而在该压缩装置处变成高压，并且相继在第一热交换器中循环而不向内部空气流产生热量，循环到第一膨胀装置中，循环到第二热交换器中而在该第二热交换器处向外部空气流产生热量并且变成液态；
[0043]-循环到第二膨胀装置中而在该第二膨胀装置处变成低压，循环到第三热交换器中而在该第三热交换器处变成气态并且从内部空气流吸收热量，然后循环到蓄积装置中；
[0044]-然后低压制冷剂返回到压缩装置。
[0045]
本发明还涉及如前所述的热调节系统在所谓的冷却模式下进行操作的过程，在该过程中：
[0046]-制冷剂在压缩装置中循环而在该压缩装置处变成高压，并且相继在第一热交换器中循环而在该第一热交换器处向热传递流体产生热量并且变成液态，循环到第一膨胀装置中，然后循环到第二热交换器中；
[0047]-循环到第二膨胀装置中而在该第二膨胀装置处变成低压，循环到第三热交换器中而在该第三热交换器处变成气态并且从内部空气流吸收热量，然后循环到蓄积装置中；
[0048]-然后低压制冷剂返回到压缩装置。
[0049]
本发明还涉及如前所述的热调节系统在所谓的并联除湿模式下操作的过程，其中：
[0050]-制冷剂在压缩装置中循环而在该压缩装置处变成高压，并且相继在第一热交换器中循环而在该第一热交换器处向热交换流体产生热量并且变成液态；
[0051]-将制冷剂分成在主环路中循环的第一流和在第二旁通分支中循环的第二流；
[0052]-第一流在第一膨胀装置中循环而在该第一膨胀装置处变成低压，循环到第二热交换器中而在该第二热交换器处从外部空气流吸收热量并且变成气态，相继在第一旁通分支中循环；
[0053]-第二流在第二膨胀装置上游汇入主环路a而在该第二膨胀装置处变成低压，然后在第三热交换器中循环而在该第三热交换器处从内部空气流吸收热量并且变成气态；
[0054]-第一流和第二流在第二连接点处汇合，然后在蓄积装置中循环；
[0055]-然后低压制冷剂返回到压缩装置。
附图说明
[0056]
通过阅读以下详细说明并研究附图，其他特征、细节和优点将变得显而易见，在附图中：
[0057]
图1是根据本发明的第一实施例的热调节系统的示意性表示。
[0058]
图2是根据本发明的第二实施例的热调节系统的示意性表示。
[0059]
图3是根据图2的第一变体实施例的热调节系统的示意性表示。
[0060]
图4是根据图2的第二变体实施例的热调节系统的示意性表示。
[0061]
图5是根据本发明的热调节系统的变体的局部示意性表示。
[0062]
图6表示图1的热调节系统根据所谓的冷却操作模式进行操作的压力-焓图。
[0063]
图7表示图1的热调节系统根据所谓的加热操作模式进行操作的压力-焓图。
[0064]
为了使附图更容易阅读，不同的元件不一定是按比例示出的。在这些附图中，相同的元件具有相同的附图标记。一些元件或参数可以被索引，即指定例如第一元件或第二元件、或第一参数和第二参数等。这种索引的目的是区分相似但不相同的元件或参数。这种索引并不意味着一个元件或参数相较于另一个元件或参数的任何优先级，并且这些名称可以互换。
[0065]
在以下描述中，术语“在第二元件的上游的第一元件”意指相对于流体的循环或行进方向，第一元件放置在第二元件之前。类似地，术语“在第二元件的下游的第一元件”意指相对于所涉及的流体的循环或行进方向，第一元件放置在第二元件之后。在制冷剂回路的情况下，术语“第一元件在第二元件的上游”意指制冷剂相继行进通过第一元件和第二元件，而不经过压缩装置。换言之，制冷剂从压缩装置离开，可选地穿过多个元件，然后穿过第一元件，然后穿过第二元件，然后返回到压缩装置，可选地在返回之前已经穿过其他元件。
[0066]
当指定子系统包括给定元件时，这并不排除此子系统中存在其他元件。
[0067]“内部空气流fi”意指旨在用于机动车辆的乘客空间的空气流。这种内部空气流可以在暖通空调设备(通常被称为“hvac”)中循环。这种设备未在图中示出。
[0068]“外部空气流fe”意指不旨在用于乘客空间的空气流。换言之，此空气流保持在车辆外部。如果必要的话，可以启用电机风扇单元(未示出)，以便提高外部空气流fe的流量。
类似地，如果必要的话，将另一个电机风扇单元(未在图中示出)定位在加热设备中，以便提高内部空气流fi的流量。
[0069]
电子控制单元(未在图中示出)接收来自多个不同的传感器的信息，这些多个不同的传感器测量特别是制冷剂在回路上的多个不同的点处的特性。电子单元还接收由车辆的乘用者输入的指令，比如乘客空间内部的期望温度。电子单元实施使得可以控制多个不同的致动器的控制律，以便控制热调节系统100。
[0070]
第一膨胀装置、第二膨胀装置和第三膨胀装置中的每一个都可以是电子膨胀装置、恒温膨胀装置、或校准孔口。在电子膨胀装置的情况下，允许制冷剂穿过的通路截面可以在关闭位置与最大打开位置之间连续地进行调整。为此目的，系统的控制单元控制电机，该电机使可移动闸板移动，该可移动闸板控制膨胀装置的通路截面。
[0071]
压缩装置1可以是电压缩机，即具有由电机驱动的移动零件的压缩机。压缩装置包括用于吸入处于低压的制冷剂的一侧(也被称为压缩装置的入口)、以及用于输送处于高压的制冷剂的一侧(也被称为压缩装置1的出口)。压缩机的内部移动零件使制冷剂从入口侧的低压到出口侧的高压。在回路1的一个或多个膨胀单元中膨胀之后，制冷剂返回到压缩机1的入口且开始新的热力循环。
[0072]
每个连接点允许制冷剂穿过在此连接点处接合的回路部分中的一个回路部分或另一个回路部分。通过调整两个分支中的每个分支上所包括的截止阀或膨胀装置的打开或关闭，制冷剂得以分配在于连接点处接合的两个回路部分之间。换言之，每个连接点是对到达此连接点的流体进行重新引导的装置。
[0073]
因此，截止阀和止回阀使得可以将制冷剂选择性地引导到制冷剂回路的多个不同的分支中，以便提供不同的操作模式，如下文将描述的。
[0074]
因此，第一截止阀8被配置成选择性地准许或阻止制冷剂穿过而进入第一旁通分支b。以相同的方式，第二截止阀9被配置成选择性地准许或阻止制冷剂穿过而进入第二旁通分支c。
[0075]
制冷剂回路1包括用于蓄积制冷剂的装置7，该装置定位在主环路a上、在压缩装置1上游。制冷剂回路1所使用的制冷剂在这种情况下是化学流体，比如r1234yf。可以使用其他制冷剂，比如r134a。
[0076]
图1示出了本发明的第一实施例。因此，图1示出了用于机动车辆的热调节系统100，该热调节系统包括制冷剂回路50，该制冷剂回路被配置成使制冷剂循环，该制冷剂回路50包括：
[0077]-主环路a，该主环路在制冷剂的行进方向上依次包括：
[0078]
‑‑
压缩装置1；
[0079]
‑‑
第一热交换器2，该第一热交换器被配置成与第一热交换流体fc交换热量；
[0080]
‑‑
第一膨胀装置3；
[0081]
‑‑
第二热交换器4，该第二热交换器被配置成与去往车辆的乘客空间的外部空气流fe交换热量；
[0082]
‑‑
第二膨胀装置5；
[0083]
‑‑
第三热交换器6，该第三热交换器被配置成与车辆的乘客空间内部的空气流fi交换热量；
[0084]
‑‑
用于蓄积制冷剂的装置7；
[0085]-第一旁通分支b，该第一旁通分支将第一连接点11连接到第二连接点12，该第一连接点定位在主环路a上并且在第二热交换器4与第二膨胀装置5之间，该第二连接点定位在主环路a上并且在第三热交换器6与蓄积装置7之间，第一旁通分支b包括第一截止阀8，其中，
[0086]
主环路a的从第一热交换器2的出口2b延伸到第一膨胀装置3的入口3a的部分的内容积限定第一参考容积v1，并且其中，
[0087]
蓄积装置7的内容积限定第二参考容积v2，并且其中，
[0088]
第一参考容积v1与第二参考容积v2的比率r1大于0.2、优选地大于0.4。
[0089]
第二参考容积v2小于0.65l。
[0090]
为了计算出比率r1，将第一参考容积v1的值除以第二参考容积v2的值，每个容积v1和v2以相同的测量单位(例如，升(liter))表示。因此，比率r1是没有量纲的值。通过举例方式，如果第一参考容积v1是0.3l并且如果第二参考容积v2是0.5l，那么比率r1的值是0.6。
[0091]
第一参考容积v1是通过计算出制冷剂回路的在第一热交换器2的出口2b处开始并在第一膨胀装置3的入口3a处结束的部分的内容积而确定的。因此，该第一参考容积是针对出口2b与入口3a之间的制冷剂设置的容积。
[0092]
等于蓄积装置7的内容积的第二参考容积v2是蓄积装置7的入口7a与出口7b之间的容积。因此，储存在蓄积装置7中的制冷剂的质量等于参考容积v2乘以蓄积装置中所包含的制冷剂的平均密度。
[0093]
热调节系统100被配置成根据多种不同的操作模式进行操作。具体地，热调节系统100可以实施在加热模式下进行操作的过程，在该过程中：
[0094]-制冷剂在压缩装置1中循环而在该压缩装置处变成高压，并且相继在第一热交换器2中循环而在该第一热交换器处向热交换流体产生热量并且变成液态，循环到第一膨胀装置3中而在该第一膨胀装置处变成低压，循环到第二热交换器4中而在该第二热交换器处从外部空气流fe吸收热量并且变成气态，循环到第一旁通分支b中，然后循环到蓄积装置7中；
[0095]-然后低压制冷剂返回到压缩装置2。
[0096]
制冷剂通过在压缩装置中循环而变成高压这一事实意指制冷剂以所谓的高压状态从压缩装置离开。压缩装置的出口处的压力大于压缩装置的入口处的压力。“进入液态”意指至少部分制冷剂冷凝并变成液态。这种转变不一定是完全的，并且制冷剂可以呈液体和蒸气的混合物的形式。以相同的方式，“进入气态”意指至少部分制冷剂汽化并变成气态。同样，在这种情况下，转变不一定是完全的，并且制冷剂可以呈液体和蒸气的混合物的形式。
[0097]
换言之，在加热模式的操作模式下，主环路a的从第一热交换器2的出口2b延伸到第一膨胀装置3的入口3a的部分包含处于液态的制冷剂。
[0098]
另一方面，当热调节系统在对乘客空间进行冷却的模式下进行操作时，这一部分的回路包含处于气态的制冷剂。
[0099]
事实上，当热调节系统100实施在所谓的冷却模式下进行操作的过程时：
[0100]-制冷剂在压缩装置1中循环而在该压缩装置处变成高压，并且相继在第一热交换器2中循环而不改变状态，循环到第一膨胀装置3中，循环到第二热交换器4中而在该第二热交换器处向外部空气流fe产生热量并且变成液态；
[0101]-循环到第二膨胀装置5中而在该第二膨胀装置处变成低压，循环到第三热交换器6中而在该第三热交换器处变成气态并且从内部空气流fi吸收热量，然后循环到蓄积装置7中；
[0102]-然后低压制冷剂返回到压缩装置2。
[0103]
图6是当热调节系统100在冷却模式下进行操作时所描述的热力循环期间的制冷剂的压力-焓图。虚线曲线对应于制冷剂的状态变化的特性曲线。实线梯形对应于通过制冷剂产生的热力循环。
[0104]
p1所指的点图示了制冷剂在压缩装置1的入口处的状态。点p2和p3分别图示了制冷剂在第一交换器2的出口处的状态和制冷剂在第一膨胀装置3的出口处的状态。点4b图示了制冷剂在第二交换器4的出口处的状态，并且附图标记q4图示了第二热交换器4之内的高压制冷剂与外部空气流fe之间产生的热交换。点p5表示流体在第二膨胀装置5的出口处的状态。点p6、p12、p7b分别表示制冷剂在第三热交换器6的出口处的状态、制冷剂在第二连接点12处的状态、和制冷剂在蓄积器7的出口7b处的状态。因为负载损失和热损失(例如，第二连接点12与蓄积器7之间的负载损失和热损失)被认为是可忽略不计的，所以这些点在此图中是合并的。附图标记q6展示了第三热交换器6之内的低压制冷剂与内部空气流fi之间产生的热交换。这种热交换确保了对内部空气流fi的冷却。
[0105]
图7是当热调节系统100在加热模式下进行操作时所描述的热力循环期间的制冷剂的压力-焓图。
[0106]
p1所指的点图示了制冷剂在压缩装置1的入口处的状态。点p2图示了制冷剂在第一热交换器2的入口处的状态。点p2b和p3a分别图示了制冷剂在第一热交换器2的出口处的状态和制冷剂在第一膨胀装置3的入口处的状态(即，膨胀之前的状态)。附图标记q21和q22图示了第一热交换器2之内的高压制冷剂与内部空气流fi之间产生的热交换。这种热交换确保了对内部空气流fi的加热。附图标记q21对应于制冷剂的冷凝阶段期间的热交换，并且附图标记q22对应于制冷剂的过冷却阶段期间的热交换。点p4表示流体在第二热交换器4的入口处的状态。点p4b、p8、p12、p7分别表示制冷剂在第二热交换器4的出口处的状态、制冷剂在第一截止阀8处的状态、制冷剂在第二连接点12处的状态、和制冷剂在蓄积器7的出口7b处的状态。因为负载损失和热损失(例如，第一截止阀8与蓄积器7之间的负载损失和热损失)被认为是可忽略不计的，所以这些点在图中是合并的。附图标记q4展示了第二热交换器4之内的低压制冷剂与外部空气流fe之间产生的热交换。
[0107]
在冷却模式的操作模式下，制冷剂的冷凝发生在第二热交换器4中。因此，主环路a的位于此交换器4上游的部分包含气体制冷剂，所以该部分所具有的密度低于液体制冷剂的密度。因为热力循环的最小压力和最大压力在冷却模式下比在加热模式下高，所以在回路50中循环的制冷剂的质量在冷却模式下通常比在加热模式下大。因此，在冷却模式下，制冷剂的平均密度更高，所以在回路50中循环的制冷剂的质量更大。因此，蓄积器7在系统在对乘客空间进行加热的模式下进行操作时所储存的制冷剂必须比该蓄积器在系统在对乘客空间进行冷却的模式下进行操作时所储存的制冷剂更多。
[0108]
主环路a的从第一热交换器2的出口2b延伸到第一膨胀装置3的入口3a的部分在加热模式下被填充有液体而使得可以储存不在回路中循环的制冷剂(即，不参与热力循环的制冷剂)。因为主环路的此部分可以起到与蓄积器7相同的作用，所以通过适当地选择主环路的此部分的尺寸，可以使用容积小于根据现有技术的解决方案中的容积的蓄积器7。当第一参考容积v1与第二参考容积v2的比率r1大于0.2、优选地大于0.4时，尺寸是适当的。
[0109]
第二热交换器4可以定位在车辆的正面处，并且接收车辆向前行进而产生的空气流。第一热交换器2和第三热交换器6可以定位在车辆的暖通空调设备中。
[0110]
第一连接点11定位在主环路a上、在第二热交换器4下游和第二膨胀装置5上游。第二连接点12定位在主环路a上、在第三热交换器6下游和蓄积装置7上游。第一连接点11既属于主环路a、又属于第一旁通分支b。类似地，第二连接点12既属于主环路a、又属于第一旁通分支b。第一截止阀8定位在第一旁通分支b上、在第一连接点11下游和第二连接点12上游。
[0111]
图2示出了本发明的第二实施例。在此第二实施例中，热调节系统100包括第二旁通分支c，该第二旁通分支将第三连接点13连接到第四连接点14，该第三连接点定位在主环路a上并且在第一热交换器2与第一膨胀装置3之间，该第四连接点定位在主环路a上并且在第一连接点11与第二膨胀装置5之间，第二旁通分支c包括第二截止阀9，
[0112]
第一参考容积v1与第二旁通分支c的从第三连接点13延伸到截止阀9的入口9a的部分的内容积的总和限定第三参考容积v3，
[0113]
并且第三参考容积v3与第二参考容积v2的比率大于0.3、优选地大于0.5。
[0114]
因此，第三参考容积v3是已经计算出的第二参考容积v2与回路的在第三连接点13处开始并在截止阀9的入口9a处结束的部分的容积的总和。
[0115]
第二截止阀9被配置成选择性地准许或阻止制冷剂穿过而进入第二旁通分支c。主环路a包括止回阀23，该止回阀定位在第一连接点11与第四连接点14之间。第三连接点13定位在主环路a上、在第一热交换器2下游和第一膨胀装置3上游。第四连接点14定位在主环路a上、在第一连接点11下游和第二膨胀装置5上游。止回阀23定位在第一连接点11下游和第四连接点14上游。
[0116]
在此实施例中，回路的包含在加热模式下处于液态的制冷剂和在冷却模式下处于气态的制冷剂的部分包括与图1的实施例相同的部分，向该相同的部分添加了第二旁通分支c的在第三连接点13处开始并在截止阀9的入口9a处结束的部分。
[0117]
如前所述，这一部分的回路使得可以储存处于液态的制冷剂，这使得可以使用容积较小的蓄积器7，同时确保相同的热力性能水平。
[0118]
图3是图2的实施例的变体。在此变体中，第一热交换器2被配置成与车辆的乘客空间内部的空气流fi交换热量。第一热交换流体fc在这种情况下是内部空气流fi。为了简化附图，都被配置成与相同的内部空气流fi交换热量的第三热交换器6和第一热交换器2没有并联表示。实际上，交换器6和交换器2装配在彼此上游。
[0119]
在这种情况下，第一热交换流体fc是车辆的乘客空间内部的空气流fi。第一热交换器2使得可以确保对内部空气流fi的加热，因此可以加热车辆的乘客空间。第一热交换器2在这种情况下被称为内部冷凝器。
[0120]
根据图3所展示的实施例，第一热交换器2包括第一热交换区段21和第二热交换区段22，该第一热交换区段被配置成确保制冷剂的冷凝，该第二热交换区段被配置成确保制
冷剂的过冷却，
[0121]
第三参考容积v3与第一热交换器2的第二热交换区段22的内容积的总和限定第四参考容积v4，
[0122]
并且第四参考容积v4与第二参考容积v2的比率大于0.65、优选地大于0.95。
[0123]
换言之，第一热交换器2的确保制冷剂的过冷却的热交换区域也促成形成制冷剂储存区域。这一促成作用被添加到前述段落中已经定义的区域。因此，第四参考容积v4是已经计算出的第三参考容积v3与热交换器2的确保制冷剂的过冷却的部分的容积的总和。
[0124]
图4是图2的实施例的另一个变体。根据此变体，第一热交换器2被配置成与在热交换液体回路40中循环的热交换液体交换热量。
[0125]
换言之，第一热交换流体fc在这种情况下是热交换液体。例如可以使用水和乙二醇的混合物。第一热交换器2在这种情况下是双流体交换器，该双流体交换器被配置成准许在回路50中循环的制冷剂与在回路40中循环的热交换流体之间的热交换。
[0126]
热交换液体回路40包括第五热交换器25，该第五热交换器被配置成与车辆的乘客空间内部的空气流fi交换热量。乘客空间通过第五热交换器25而被加热。为此目的，热交换液体回路40回收由于来自压缩装置1的高压高温制冷剂在双流体交换器2中的冷凝而产生的热量。
[0127]
热交换液体回路40包括泵27，该泵被配置成使热交换液体在回路40中循环。热交换液体回路40还包括加热装置26，该加热装置被配置成加热热交换液体。加热装置26是电加热器。因此，加热装置26使得可以完成双流体交换器2的动作以便加热热交换液体。热交换液体回路40还包括第六热交换器28，该第六热交换器被配置成与去往车辆的乘客空间的外部空气流fe交换热量。因此，第六热交换器28使得可以在需要这种类型的冷却的操作模式下冷却热交换液体。
[0128]
根据图2、图3和图4所表示的实施例，热调节系统100包括第三旁通分支d，该第三旁通分支将第五连接点15连接到第六连接点16，该第五连接点定位在主环路上并且在第四连接点14与第二膨胀装置5之间，该第六连接点定位在主环路a上并且在第二连接点12与蓄积装置7之间，第三旁通分支d包括第三膨胀装置10，该第三膨胀装置定位在第四热交换器20上游。第五连接点15定位在主环路a上、在第四连接点14下游和第二膨胀装置5上游。第六连接点16定位在主环路a上、在第二连接点12下游和蓄积装置7上游。根据未表示的变体，第五连接点15可以与第四连接点14组合。类似地，第六连接点16可以与第二连接点12组合。
[0129]
根据未表示的变体，第三旁通分支d将第五连接点15连接到第六连接点16，该第五连接点定位在主环路上并且在第四连接点14与第二膨胀装置5之间，该第六连接点定位在第一旁通分支b上并且在第一截止阀8与第二连接点12之间，第三旁通分支d包括第三膨胀装置10，该第三膨胀装置定位在第四热交换器20上游。从热力学的角度来看，此变体相当于图2、图3和图4的变体。
[0130]
第四热交换器20被配置成热联接到车辆的电牵引链的元件30。换言之，第三热交换器20被配置成与车辆的牵引链的元件30交换热量。这种热交换可以是直接的，即，交换器20与元件30接触。这种热交换可以是间接的，即，元件30与第四热交换器20之间的热交换通过在封闭回路中循环的热交换液体发生。电牵引链的元件30可以是电能储存电池30。电池30可以向车辆的牵引电机供应电能。电牵引链的元件30可以是用于控制车辆的牵引电机的
电子模块。
[0131]
根据热调节系统的方面，主环路的从第二热交换器4的出口4b延伸到第一连接点11的部分的内容积与第一旁通分支b的从第一连接点11延伸到第一截止阀8的入口8a的部分的内容积的总和限定第五参考容积v5，并且第五参考容积小于0.03l。
[0132]
第五参考容积v5与第二参考容积v2的比率小于0.5、优选地小于0.1。
[0133]
换言之，期望的是，第五参考容积的值较低。
[0134]
如特别是图2所图示的，主环路a包括止回阀23，该止回阀定位在第一连接点11与第四连接点14之间，主环路a的从第一连接点11延伸到止回阀23的部分的长度限定第一参考距离d1，并且主环路a的从止回阀23延伸到第四连接点14的部分的长度限定第二参考距离d2，并且第一参考距离d1与第二参考距离d2的比率小于0.5。
[0135]
优选地，主环路a的从第一连接点11延伸到止回阀23的部分的容积小于0.03l。换言之，主环路a的与第一参考距离d1相对应的部分的容积小于0.03l。
[0136]
根据热调节系统100的变体实施例，图5中图示了该热调节系统的部分，主环路的从第一热交换器2的出口2b延伸到第一膨胀装置3的入口3a的部分包括具有用于制冷剂的第一通路截面s1的第一部分和具有用于制冷剂的第二通路截面s2的第二部分，第二通路截面s2与第一通路截面s1之间的比率大于2。制冷剂回路的给定位置处的“通路截面”意指回路在此位置处的笔直截面的表面积。
[0137]
换言之，主环路的从第一热交换器2的出口2b延伸到第一膨胀装置3的入口3a的部分不具有恒定的通路截面。附加的容积被添加到制冷剂循环管。此附加的容积使得可以构成用于储存制冷剂的区域。此附加的容积还使得可以减少特别是在压力突然变化期间制冷剂循环引起的噪音。
[0138]
根据图5所图示的热调节系统的一个实施例，主环路的在第一热交换器2的出口2b与第一膨胀装置3的入口3a之间的部分的内径大于13mm、优选地大于15mm。换言之，用于形成主环路的此部分的管的直径大于根据现有技术的解决方案的直径，以便构成用于储存液体制冷剂的区域。
[0139]
热调节系统100可以根据多个不同的操作模式进行操作，这取决于在主环路a以及不同的旁通分支b、c、d中循环的制冷剂的流动和压力。
[0140]
根据一个实施例，热调节系统100还可以实施在所谓的冷却模式下进行操作的过程，在该过程中：
[0141]-制冷剂在压缩装置1中循环而在该压缩装置处变成高压，并且相继在第一热交换器2中循环而不向内部空气流fi产生热量，循环到第一膨胀装置3中，循环到第二热交换器4中而在该第二热交换器处向外部空气流fe产生热量并且变成液态；
[0142]-循环到第二膨胀装置5中而在该第二膨胀装置处变成低压，循环到第三热交换器6中而在该第三热交换器处变成气态并且从内部空气流fi吸收热量，然后循环到蓄积装置7中；
[0143]-然后低压制冷剂返回到压缩装置2。此操作过程例如适用于图3的实施例。
[0144]
根据另一个实施例，热调节系统100还可以实施在另一种所谓的冷却模式下进行操作的过程，在该过程中：
[0145]-制冷剂在压缩装置1中循环而在该压缩装置处变成高压，并且相继在第一热交换
器2中循环而在该第一热交换器处向热交换流体产生热量并且变成液态，循环到第一膨胀装置3中，然后循环到第二热交换器4中；
[0146]-循环到第二膨胀装置5中而在该第二膨胀装置处变成低压，循环到第三热交换器6中而在该第三热交换器处变成气态并且从内部空气流fi吸收热量，然后循环到蓄积装置7中；
[0147]-然后低压制冷剂返回到压缩装置2。此操作过程例如适用于图4的实施例。
[0148]
热调节系统100还可以实施在所谓的并联除湿模式下进行操作的过程，在该过程中：
[0149]-制冷剂在压缩装置1中循环而在该压缩装置处变成高压，并且相继在第一热交换器2中循环而在该第一热交换器处向热交换流体产生热量并且变成液态；
[0150]-将制冷剂分成在主环路a中循环的第一流和在第二旁通分支c中循环的第二流；
[0151]-第一流在第一膨胀装置3中循环而在该第一膨胀装置处变成低压，循环到第二热交换器4中而在该第二热交换器处从外部空气流fe吸收热量并且变成气态，相继在第一旁通分支b中循环；
[0152]-第二流在第二膨胀装置5上游汇入主环路a而在该第二膨胀装置处变成低压，然后在第三热交换器6中循环而在该第三热交换器处从内部空气流fi吸收热量并且变成气态；
[0153]-第一流和第二流在第二连接点12处汇合，然后在蓄积装置7中循环；
[0154]-然后低压制冷剂返回到压缩装置2。
[0155]
在这种并联除湿模式下，低压制冷剂在第一热交换器2、第二热交换器4和第三热交换器6中循环。
[0156]
热调节系统100也可以在确保对电牵引链的元件30的冷却或加热的模式下进行操作。

技术特征：
1.一种用于机动车辆的热调节系统(100)，所述热调节系统包括制冷剂回路(50)，所述制冷剂回路被配置成循环制冷剂，所述制冷剂回路(50)包括：-主环路(a)，所述主环路在所述制冷剂的行进方向上依次包括：
‑‑
压缩装置(1)；
‑‑
第一热交换器(2)，所述第一热交换器被配置成与第一热交换流体(fc)交换热量；
‑‑
第一膨胀装置(3)；
‑‑
第二热交换器(4)，所述第二热交换器被配置成与所述车辆的乘客空间外部的空气流(fe)交换热量；
‑‑
第二膨胀装置(5)；
‑‑
第三热交换器(6)，所述第三热交换器被配置成与所述车辆的乘客空间内部的空气流(fi)交换热量；
‑‑
制冷剂蓄积装置(7)；-第一旁通分支(b)，所述第一旁通分支将第一连接点(11)连接到第二连接点(12)，所述第一连接点定位在所述主环路(a)上并且在所述第二热交换器(4)与所述第二膨胀装置(5)之间，所述第二连接点定位在所述主环路(a)上并且在所述第三热交换器(6)与所述蓄积装置(7)之间，所述第一旁通分支(b)包括第一截止阀(8)，其中，主环路(a)的从所述第一热交换器(2)的出口(2b)延伸到所述第一膨胀装置(3)的入口(3a)的部分的内容积限定第一参考容积(v1)，其中，所述蓄积装置(7)的内容积限定第二参考容积(v2)，并且其中，所述第一参考容积(v1)与所述第二参考容积(v2)的比率(r1)大于0.2、优选地大于0.4。2.如权利要求1所述的热调节系统(100)，其中，所述第二参考容积(v2)小于0.65l。3.如权利要求1或2所述的热调节系统(100)，所述热调节系统包括第二旁通分支(c)，所述第二旁通分支将第三连接点(13)连接到第四连接点(14)，所述第三连接点定位在所述主环路(a)上并且在所述第一热交换器(2)与所述第一膨胀装置(3)之间，所述第四连接点定位在所述主环路(a)上并且在所述第一连接点(11)与所述第二膨胀装置(5)之间，所述第二旁通分支(c)包括第二截止阀(9)，其中，所述第一参考容积(v1)与第二旁通分支(c)的从所述第三连接点(13)延伸到所述截止阀(9)的入口(9a)的部分的内容积的总和限定第三参考容积(v3)，并且其中，所述第三参考容积(v3)与所述第二参考容积(v2)的比率大于0.3、优选地大于0.5。4.如权利要求3所述的热调节系统(100)，其中，所述第一热交换器(2)包括第一热交换区段(21)和第二热交换区段(22)，所述第一热交换区段被配置成确保所述制冷剂的冷凝，所述第二热交换区段被配置成确保所述制冷剂的过冷却，其中，所述第三参考容积(v3)与所述第一热交换器(2)的第二热交换区段(22)的内容积的总和限定第四参考容积(v4)，并且其中，所述第四参考容积(v4)与所述第二参考容积(v2)的比率大于0.65、优选地大于0.95。5.如权利要求1至4之一所述的热调节系统(100)，其中，所述第一热交换器(2)被配置成与所述车辆的乘客空间内部的空气流(fi)交换热量。6.如权利要求1至4之一所述的热调节系统(100)，其中，所述第一热交换器(2)被配置
成与在热交换液体回路(40)中循环的热交换液体交换热量，并且其中，所述热交换液体回路(40)包括第五热交换器(25)，所述第五热交换器被配置成与所述车辆的乘客空间内部的空气流(fi)交换热量。7.如权利要求3所述的、或如权利要求4至6之一与权利要求3相组合所述的热调节系统(100)，所述热调节系统包括第三旁通分支(d)，所述第三旁通分支将第五连接点(15)连接到第六连接点(16)，所述第五连接点定位在所述主环路上并且在所述第四连接点(14)与所述第二膨胀装置(5)之间，所述第六连接点定位在所述主环路(a)上并且在所述第二连接点(12)与所述蓄积装置(7)之间，所述第三旁通分支(d)包括第三膨胀装置(10)，所述第三膨胀装置定位在第四热交换器(20)上游。8.如前述权利要求之一所述的热调节系统(100)，其中，主环路的从所述第二热交换器(4)的出口(4b)延伸到所述第一连接点(11)的部分的内容积与第一旁通分支(b)的从所述第一连接点(11)延伸到所述第一截止阀(8)的入口(8a)的部分的内容积的总和限定第五参考容积(v5)，并且其中，所述第五参考容积小于0.03l。9.如前一项权利要求所述的热调节系统(100)，其中，所述第五参考容积(v5)与所述第二参考容积(v2)的比率小于0.5、优选地小于0.1。10.如前述权利要求之一所述的热调节系统(100)，其中，主环路的在所述第一热交换器(2)的出口(2b)与所述第一膨胀装置(3)的入口(3a)之间的部分的内径大于13mm、优选地大于15mm。11.如权利要求3所述的、或如权利要求4至10之一与权利要求3相组合所述的热调节系统(100)，其中，所述主环路(a)包括止回阀(23)，所述止回阀定位在所述第一连接点(11)与所述第四连接点(14)之间，其中，主环路(a)的从所述第一连接点(11)延伸到所述止回阀(23)的部分的长度限定第一参考距离(d1)，并且其中，主环路(a)的从所述止回阀(23)延伸到所述第四连接点(14)的部分的长度限定第二参考距离(d2)，并且其中，所述第一参考距离(d1)与所述第二参考距离(d2)的比率小于0.5，并且其中，主环路(a)的从所述第一连接点(11)延伸到所述止回阀(23)的部分的容积小于0.03l。12.如前述权利要求之一所述的热调节系统(100)，其中，主环路的从所述第一热交换器(2)的出口(2b)延伸到所述第一膨胀装置(3)的入口(3a)的部分包括具有制冷剂的第一通路截面(s1)的第一部分和具有制冷剂的第二通路截面(s2)的第二部分，所述第二通路截面(s2)与所述第一通路截面(s1)之间的比率大于2。

技术总结
本发明涉及一种用于机动车辆的热调节系统(100)，该热调节系统包括制冷剂回路(50)，该制冷剂回路包括主环路(A)，该主环路依次包括：-压缩装置(1)；-第一热交换器(2)；-第一膨胀装置(3)；-第二热交换器(4)；-第三热交换器(6)；以及-制冷剂蓄积装置(7)，其中，主环路(A)的从第一热交换器(2)的出口(2b)延伸到第一膨胀装置(3)的入口(3a)的部分的内容积限定第一参考容积，其中，蓄积装置(7)的内容积限定第二参考容积，并且其中，第一参考容积与第二参考容积的比率大于0.2、优选地大于0.4。优选地大于0.4。优选地大于0.4。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：法雷奥热系统公司
技术研发日：2021.11.16
技术公布日：2023/9/14