机动车气候控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种可在冬季模式和夏季模式操作的车辆气候控制系统，该系统包括发动机废气驱动的热导热流体（HTF）回路，其在冬季模式下与加热器芯连接来为车厢提供加热，存储在热HTF回路中的独立的热相变材料（PCM）电池中的热能可在发动机启动前或启动时提供急速加热。热HTF回路和冷HTF回路包括在夏季模式下驱动两个吸收器的HTF冷却器，从而与包括冷凝器、蒸发器、膨胀阀和独立的冷PCM电池的制冷剂回路一起为车厢提供冷却。存储在独立的冷PCM电池中的热能可在发动机启动时或启动前提供急速冷却。
【专利说明】机动车气候控制系统
[0001]相关专利的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年08月27日提交的美国专利申请第61/693，728号的优先权，其内容结合于此作为参考。
【技术领域】
[0003]本发明总的来说涉及一种用于可在冬季模式和夏季模式下操作的机动车气候控制系统的方法和系统，其中发动机废热驱动包括热相变材料电池的热导热流体回路(hotheat transfer fluid circuit),以在冬季模式下通过加热器芯为车厢提供加热,并且该热导热流体回路和包括导热流体冷却器的冷导热流体回路在夏季模式中驱动两个吸收器，从而与包括冷凝器、蒸发器、膨胀阀以及冷相变材料电池的制冷回路一起为车厢提供冷却。
【背景技术】
[0004]在一些机动车空调系统中，会采用热吸收来代替压缩。热吸收空调系统采用化学吸收剂(如沸石、硅胶和活性炭)而不是机械压缩机，并且通过热能而不是机械做功来驱动。例如，机动车中的热吸收空调系统可通过来自车辆发动机的废热驱动，而在很多传统空调系统中使用的压缩机可通过发动机曲轴驱动并会对发动机施加载荷。因此，采用热吸收代替压缩机的空调系统可有利降低发动机负载和油耗。
[0005]热吸收空调系统的一个工作循环包括:将制冷剂(例如，水)吸收到固体吸收剂上(例如，沸石)(本文将其称为“吸收模式”)，随后将制冷剂自吸收剂解吸(本文将其称为“解吸模式”)。该过程可发生在被称为吸收器的金属罐中。在吸收模式中，吸收剂被主动冷却，例如通过低温导热流体(HTF)。吸收剂的冷却产生吸力，使汽化的制冷剂被吸入吸收器并被吸收剂所吸收。在一般应用中，制冷剂通过吸力自蒸发器吸入吸收剂，使其从蒸发器汽化，从而冷却蒸发器。相反，在解吸模式中，吸收剂被主动加热，例如通过热HTF。吸收剂的加热引起制冷剂自吸收剂解吸。在一般应用中，制冷剂从吸收剂解吸后流入冷凝器，使其在冷凝器中冷凝，从而加热冷凝器。
[0006]美国专利2011/0005267描述了一种机动车空调系统，其包括以上述方式与冷凝器和蒸发器一起工作的热吸收热泵。该热吸收热泵由发动机废热驱动，并包括至少两个循环且异步地吸收和解吸制冷剂的吸收器。在一个实施例中，该系统包括三个工作的流体循环:用于加热/冷却吸收器的HTF循环，其中工作流体为矿物油基HTF;完全在车厢外部的吸收循环，其中，工作流体可以是NH3 ；以及将热量自车厢转移至吸收循环(通过内循环换热器)的制冷剂循环，其中，工作流体可以是R_134a。
[0007]HTF循环加热/冷却吸收器以引起吸收器内部的吸收剂的吸收/解吸。用于吸收模式的冷HTF由HTF冷却器提供，用于解吸模式的热HTF由HTF加热器提供。在相变材料(PCM)中存储废热的储热器与HTF加热器连接。吸收循环包括从吸收器中的吸收剂吸收/解吸的NH3。在发动机关闭后，存储在储热器中的热量用于将吸收剂中的NH3解吸至储存器。储存在储存器中的NH3然后用于在发动机冷启动后提供“急速冷却”，同时HTF循环中的HTF仍被加热，以开始吸收器的热循环及泵送制冷剂。为了给车厢提供冷却，换热器与制冷剂循环和吸收剂循环连接。在换热器中，来自制冷剂循环的R_134a冷凝，同时来自吸收剂循环的NH3蒸发。制冷剂循环进一步包括与车厢连通的R_134a蒸发器，以通过鼓风机为车厢提供冷却。
[0008]然而，发明人发现了上述系统的多种问题。为了在发动机启动时提供急速冷却，在上述系统中，NH3储存在加压储存器中。即使忽略与存储加压NH3相关的安全风险，加压储存器在材料方面和占用车辆空间方面成本较高。此外，为了存储足够的NH3以满足高温天气条件下的急速冷却需要，所需储存器可能非常大。此外，因加压NH3储存器的限制，不可能减小系统中使用的吸收器的尺寸，因此不可能提高吸收器的工作效率和/或确保系统可组装在机动车中。
【发明内容】
[0009]为了解决这些问题以及其它问题，发明人在此提出了一种气候控制系统及其操作方法,该系统将热吸收与独立的冷PCM电池和独立的热PCM电池进行结合。
[0010]根据本发明的一个方面，提供了一种用于车辆气候控制系统的方法，包括:在夏季模式期间，利用热导热流体(HTF)回路中被发动机废气加热的HTF和冷HTF回路中被HTF冷却器冷却的HTF驱动第一吸收器和第二吸收器，以及为与吸收器连通的独立的冷相变材料(PCM)电池储能；以及在冬季模式期间，将热HTF回路与加热器芯连接。
[0011]优选地，该方法还包括:在夏季模式和冬季模式期间，为布置在热HTF回路中的独立的热PCM电池储能。
[0012]优选地，该方法还包括:在夏季模式期间，将第一吸收器和第二吸收器在吸收模式与解吸模式之间异步地切换，处于吸收的吸收器吸收来自布置在冷PCM电池下游的蒸发器的制冷剂，处于解吸的吸收器将制冷剂解吸至布置在热膨胀阀上游的冷凝器，同时基于工作条件控制冷PCM电池旁通阀。
[0013]优选地，该方法还包括:在夏季模式期间，通过利用鼓风机将车厢空气或环境空气导过蒸发器并将冷却的空气导入车辆的车厢来冷却车厢；以及在冬季模式期间，通过利用鼓风机将车厢空气或环境空气导过加热器芯并将加热的空气导入车厢来加热车厢。
[0014]优选地，该方法还包括:在夏季模式和冬季模式期间，基于工作条件控制热PCM电池旁通阀。
[0015]优选地，该方法还包括:在夏季模式期间，如果所需的车厢冷却大于吸收器的冷却能力，则关闭冷PCM电池旁通阀；以及如果所需的车厢冷却不大于吸收器的冷却能力，则基于冷PCM电池的储能状态控制冷PCM电池旁通阀的打开程度。
[0016]优选地，该方法还包括:在夏季模式和冬季模式期间，如果热HTF回路中的HTF需要额外的加热，则关闭热PCM电池旁通阀；以及如果热HTF回路中的HTF不需要额外的加热，则基于热PCM电池的储能状态控制热PCM电池旁通阀的打开程度。
[0017]优选地，该方法还包括:在夏季模式下关闭发动机后，利用来自热PCM电池的HTF使两个吸收器解吸一段时间；以及在发动机下次启动时或启动之前，利用来自冷PCM电池的HTF使两个吸收器在急速冷却模式下吸收一段时间。
[0018]优选地,该方法还包括:在冬季模式下发动机启动时或启动之前,将来自热PCM电池的HTF在急速加热模式下导入加热器芯持续一段时间。
[0019]优选地,该方法还包括:响应于用户的远程控制在发动机启动之前启动急速冷却模式或急速加热模式。
[0020]优选地，该方法还包括:在不使用发动机冷却液或发动机驱动的压缩机的情况下，利用夏季模式、冬季模式、急速冷却模式以及急速加热模式调节车厢空气。
[0021]根据本发明的另一方面，提供了一种车辆气候控制系统，包括:至少两个在夏季模式期间在吸收模式与解吸模式之间切换的吸收器；在制冷剂回路中布置在蒸发器上游且在膨胀阀和冷凝器的下游的独立的冷相变材料(PCM)电池；在冬季模式下可与加热器芯连接、在夏季模式下可与吸收器连接的独立的热PCM电池。
[0022]优选地，该系统还包括:热导热流体(HTF)回路和冷HTF回路，热HTF回路包括废热收集器和热PCM电池，冷HTF回路包括HTF冷却器，其中，系统不包括发动机冷却液或发动机驱动的压缩机。
[0023]优选地，该每个吸收器均包括与吸收剂热连接的一个或多个翅片管，并且来自热HTF回路或冷HTF回路的HTF基于系统的工作模式流过每个吸收器的翅片管。
[0024]根据本发明的又一方面，提供了一种用于操作车辆气候控制系统的方法，包括:在夏季模式期间，通过热吸收冷却制冷剂并根据需要通过冷相变材料(PCM)电池对制冷剂提供额外的冷却；在夏季模式和冬季模式期间，通过在夏季模式和冬季模式下与发动机废气换热来加热热导热流体(HTF)并根据需要通过热PCM电池对HTF提供额外的加热。
[0025]优选地，该方法还包括:在夏季模式期间利用冷却的制冷剂、在冬季模式期间利用加热的HTF调节车厢空气。
[0026]优选地，该在夏季模式期间利用冷却的制冷剂调节车厢空气包括:利用鼓风机将车厢空气或环境空气导过布置在冷PCM电池下游的蒸发器并将冷却的空气导入车厢，并且在冬季模式期间利用加热的HTF调节车厢空气包括:利用鼓风机将车厢空气或环境空气导过加热器芯并将加热的空气导入车厢。
[0027]优选地，该方法还包括:在夏季模式和冬季模式下，基于工作条件控制热PCM电池旁通阀，以及在夏季模式下，基于工作条件控制冷PCM电池旁通阀。
[0028]优选地，该方法还包括:在夏季模式期间，在发动机关闭后将制冷剂从两个吸收器中解吸一段时间，然后在发动机下次启动时或启动之前在两个吸收器中吸收制冷剂一段时间；在冬季模式期间，在发动机关闭后、启动时或启动前，将HTF从热PCM电池导入加热器芯持续一段时间。
[0029]优选地，该方法还包括:调节车厢空气而不使用发动机冷却液或发动机驱动的压缩机。
[0030]在一个实例中，用于车辆气候控制系统的方法包括:在夏季模式下，利用热HTF回路中的经发动机废气加热的HTF以及冷HTF回路中的经HTF冷却器冷却的HTF驱动两个吸收器，并为与吸收器连通的独立的冷PCM电池储能。该方法还包括:在冬季模式下，将热HTF回路与加热器芯连接。
[0031]通过这种方式，通过在气候控制系统的夏季模式工作过程中为独立的冷PCM电池储能，可将热能存储在电池中以在随后的发动机启动时用于急速冷却模式。由于PCM存储热能的优点(例如，与利用压缩NH3存储热能相对)，可以减小吸收器的尺寸，从而提高气候控制系统的可组装性和热吸收效率。此外，气候控制系统中可包括热PCM电池，以在气候控制系统的冬季模式中提供急速加热。因此，尺寸减小的吸收器也足以用于气候控制系统的冬季模式。
[0032]应当理解，提供上面的概括描述是为了以简化的形式对将在下面的说明书中详细描述的内容进行选择性介绍。这不意味着等同于所要求保护的主题的关键或本质特征，其范围由详细说明书后面的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面提到的或本发明其它部分提到的任何缺点的实施。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1示意性示出了包括本文描述的气候控制系统的机动车；
[0034]图2A示出了处于吸收模式的示例吸收器的截面图，在图1所示的气候控制系统中可包括两个这样的吸收器；
[0035]图2B示出了图2A所示的示例吸收器处于解吸模式的截面图；
[0036]图3示意性示出了图1的气候控制系统；
[0037]图4示出了用于在发动机启动经过预热后以夏季模式操作图1所示气候控制系统的示例方法；
[0038]图5A示出了用于在发动机关闭后以夏季模式操作图1所示气候控制系统的示例方法；
[0039]图5B示出了用于在发动机启动前或启动时以夏季模式操作图1所示气候控制系统从而向车厢提供急速冷却的示例方法；
[0040]图6示出了用于控制冷PCM电池旁通阀的示例方法，该方法可与图4所示方法一起使用；
[0041]图7示出了用于控制热PCM电池旁通阀的示例方法，该方法可与图4和图8所示的方法一起使用；
[0042]图8示出了用于在发动机启动经过预热后以冬季模式操作图1所示气候控制系统的示例方法；以及
[0043]图9示出了用于在发动机启动前或启动时以冬季模式操作图1所示的气候控制系统从而为车厢提供急速加热的示例方法。
【具体实施方式】
[0044]下面的说明涉及通过气候控制系统冷却机动车的车厢的系统和方法，该气候控制系统采用热来代替机械压缩并与独立的冷PCM电池和热PCM电池协作。在夏季模式工作期间，发动机废热驱动两个吸收器，这两个吸收器与蒸发器和冷凝器一起为车厢提供冷却。冷PCM电池和热PCM电池可与吸收器、蒸发器以及冷凝器一起使用，从而在发动机启动前或启动时为车厢提供急速冷却。相反，在冬季模式下工作期间，发动机废气加热HTF，HTF流过加热器芯以加热车厢。热PCM电池可与加热器芯一起使用，从而在发动机启动前或启动时为车厢提供急速加热。
[0045]如图1所示，气候控制系统可与发动机排气管道热连接，但不会另外与车辆发动机连通或对车辆发动机加载。该气候控制系统可包括两个在夏季模式工作下使用而在冬季模式工作下不使用的吸收器。如图2A和2B所示，根据流过每个吸收器中的管子的HTF的温度，每个吸收器壳体中的吸收剂会吸收或解吸制冷剂。两个吸收器可异步和循环地工作，如图所示，使得一个吸收器处于吸收模式，其中来自冷HTF回路的HTF流过其中，而另一个吸收器处于解吸模式，其中来自热HTF回路的HTF流过其中。如图3所示，热HTF回路可包括热收集器(其中发动机废热被转移至HTF)、热PCM电池(其中废热被存储于PCM)、泵和加热器芯(其可在夏季模式工作时断开连接)，以及冷HTF回路可包括HTF冷却器和泵。如图3进一步示出的，制冷剂回路可包括这两个吸收器以及蒸发器、冷凝器、冷PCM电池和膨胀阀。图4示出了以夏季模式操作气候控制系统的示例方法，并且图8示出了以冬季模式操作气候控制系统的示例方法。图5A和图5B示出了在发动机关闭以及在随后发动机启动时或启动前操作气候控制系统来为车厢提供急速冷却的方法，而图9示出了在发动机启动时或启动前操作气候控制系统来为车厢提供急速加热的方法。
[0046]现在参照图1，示意性示出了机动车102中的车辆气候控制系统100的示例性实施例。车辆102包括驱动轮106、车厢104以及内燃机108。内燃机108包括可通过进气通道(未示出)接收进气并可通过排气通道110排出燃烧废气的燃烧室(未示出)。发动机108可包括在诸如公路汽车的车辆中以及其它类型的车辆中。
[0047]与一些使冷却液循环通过发动机以吸收发动机废热并将变热的冷却液通过冷却液线路分配至散热器和/或加热器芯的车辆气候控制系统不同，气候控制系统100可不与发动机108流体连通。此外，气候控制系统100可包括两个通过来自发动机废气的热能驱动而不是通过发动机曲轴或电动马达驱动的吸收器。因此，发动机108与气候控制系统100之间的唯一配合可能是排气通道110中的发动机废气通过气候控制系统100的废热收集器的轨迹，下面将详细描述。通过这种方式，发动机108可极大地摆脱提供车辆中的气候控制，并且气候控制系统100不会对发动机108施加载荷。再者，由于发动机冷却液不会循环通过气候控制系统100，所以发动机中冷却液的量会得以减少。减少发动机中冷却液量的一些优点包括诸如加快发动机预热并因此降低冷启动排放。
[0048]图1进一步示出了车辆102的控制系统114。控制系统114可与发动机108中的多种部件和气候控制系统100通信连接，以执行本文描述的控制程序和动作。如图1所示，控制系统114可包括电子数字控制器112。控制器112可以是微型计算机，其包括微处理单元、输入/输出口、用于存储可执行程序和校正值的电存储介质、随机存储器、不失效记忆体以及数据总线。
[0049]如图所示，控制器112可接收来自多个传感器116的输入，其可以包括用户输入和/或传感器输入(诸如变速箱齿轮位置、变速箱离合器位置、油门踏板输入、刹车输入、变速箱选择器位置、车辆速度、发动机转速、通过发动机的气流量、环境温度、进气温度等)、气候控制系统传感器输入(诸如HTF温度、防冻液温度、吸收剂温度、风扇转速、车厢温度、期望车厢温度、环境湿度等)等等。如图1所示，传感器116可包括被配置用于接收来自电子遥控钥匙122的输入的遥控钥匙传感器120。具体地，遥控钥匙传感器120可远程连接车辆102与电子遥控钥匙122，从而实现对车辆102的特定功能的远程控制。在一个实例中，电子遥控钥匙122可远程开启气候控制系统100，从而对车厢内空气预调节。根据诸如一个或多个传感器116所感测到的环境条件和/或用户输入，电子遥控钥匙122可远程开启气候控制系统100以在发动机开启之间提供对车厢空气的急速冷却或急速加热，这将在本文进行详细描述。因此，未来的车辆驾驶员或乘客可使用电子遥控钥匙122来保证在他们进入车辆时期望的车厢温度。
[0050]除了实现对气候控制系统100的远程启动，电子遥控钥匙122还可实现远程无钥匙进入车辆102。在这种情况下，遥控钥匙传感器120可进一步被配置用于为控制器112提供关于车门锁定或解锁位置的指示。
[0051]此外，控制器112可与多个致动器118通信，包括发动机致动器(诸如燃油喷射器、电控进气节流板、火花塞、变速箱离合器等)、气候控制系统致动器(例如，空调通风阀和/或分流阀、控制HTF流的阀、控制制冷剂流的阀、鼓风机致动器、风扇致动器、泵致动器等)等等。在一些实例中，存储介质可编程有计算机可读数据，代表可由处理器执行来执行下述方法和考虑到但未列出的其它方法的指令。
[0052]如上所述，气候控制系统100包括两个结构相同的可异步(在除本文描述的急速冷却模式之外的工作模式下，一个吸收器吸收而另一个吸收器解吸)且循环(每个吸收器在吸收模式与解吸模式之间周期地切换)工作的吸收器。在气候控制系统工作在夏季模式时，吸收器可由发动机废热驱动以使制冷剂在蒸发器和冷凝器中蒸发和冷凝。
[0053]图2A为处于吸收模式的示例吸收器200的截面图，而图2B为处于解吸模式的示例吸收器200的截面图。吸收器200可以是包括在图1的气候控制系统中的两个相同的吸收器的其中之一。
[0054]吸收器200引起HTF与化学吸收剂(如，沸石、硅胶、或者粉末、颗粒或涂层状的活性炭)之间的换交热。在本文所描述的实施例中，HTF流经蛇形翅片管202，吸收剂204在翅片管的表面形成涂层。然而，应当理解，本文描述的气候控制系统中可采用另一个合适的吸收换热器。例如，除了涂层，吸收剂204可以是金属泡沫或另一种合适类型的多孔金属-有机框架(M0F)。类似地，尽管示出了蛇形布置的单个翅片管202，但是可采用多个单独的管来输送HTF通过吸收器，或者HTF可流过每个吸收器的完整通道，如跨越吸收器外周的通道。
[0055]翅片管202和吸收剂204布置在吸收器200的壳体206内。根据吸收器当前是处于吸收还是解吸模式，可控制阀208以将HTF从热HTF回路或冷HTF回路导入翅片管202。类似地，基于吸收器当前的模式，可控制泵226下游的阀210以将HTF从翅片管导入热HTF回路或冷HTF回路。如图2A所示，当吸收器200处于吸收模式时，控制阀208以使HTF从冷HTF回路流过吸收器，并且控制阀210以使HTF从吸收器流回冷HTF回路。相反，如图2B所示，当吸收器处于解吸模式时，控制阀208以使热HTF从热HTF回路流过吸收器，并且控制阀210以使HTF从吸收器流回热HTF回路。热HTF回路和冷HTF回路将进一步参照图3描述。
[0056]根据流过吸收器200的HTF的温度，制冷剂可被吸收剂吸收或自吸收剂解吸。制冷剂可以是水、氨、R1234f或任何其它合适的制冷剂。如图2A所示，在吸收模式中，控制器控制阀208以使冷HTF流过壳体206中的蛇形翅片管202以冷却吸收剂204。吸收剂204的冷却产生吸力，其在阀220处于打开状态时将制冷剂从与壳体206流体连通的蒸发器吸入，下面将参照图3详细描述。在吸收模式后会执行解吸模式，其中，已被吸收剂所吸收的来自蒸发器的制冷剂被解吸并流至冷凝器。如图2B所示，在解吸模式中，控制器控制阀208以使热HTF流过翅片管202，以加热吸收剂204。吸收剂的加热引起制冷剂从吸收剂解吸。当阀220处于打开状态时，解吸的制冷剂可被导向与壳体206流体连通的冷凝器，下面将参照图3详细描述。
[0057]如上所述，吸收器可在发动机运转时异步地在吸收模式与解吸模式之间交替。吸收器的一个工作循环可指每个吸收器在吸收模式和解吸模式下均工作过的时间段。在一个实例中，一个循环持续20至40分钟，半循环持续10至20分钟。例如，在第一半循环中，第一吸收器可在吸收模式下工作而第二吸收器在解吸模式下工作。在紧接第一半循环的第二半循环过程中，第一吸收器可在解吸模式下工作而第二吸收器可在吸收模式下工作。热吸收空调系统可在气候控制系统的整个工作中重复该循环，除非在两个吸收器中同时采用吸收或解吸的特定气候控制系统工作模式(诸如本文描述的急速冷却模式)。
[0058]发动机在夏季模式工作期间关闭时，可能需要将制冷剂从两个吸收器的吸收剂完全解吸。通过这种方式，气候控制系统可在发动机下次启动时工作在急速冷却模式。例如，当发动机在夏季模式期间关闭时，在两个吸收器中，控制器可控制阀208使热HTF流过翅片管202以加热吸收剂204并因此引起制冷剂从吸收剂解吸。尽管热HTF回路此时因发动机关闭而未接收来自发动机废气的热量，但是热HTF会从热HTF回路中的热PCM电池释放，以解吸两个吸收器中的吸收剂。在解吸两个吸收器中的吸收剂之后，控制器可控制两个吸收器处的阀220处于关闭位置，从而将制冷剂回路与吸收器壳体隔离，以防止制冷剂蒸汽在发动机关闭时(诸如车辆停放时)再次进入吸收器。在发动机关闭时解吸两个吸收器的吸收剂使得这两个吸收器能够在发动机再次启动时以吸收模式工作一段时间(如2到5分钟)。使两个吸收器工作在吸收模式可有效地使冷却功率加倍(相对于只有一个吸收器工作在吸收模式)，从而允许立即输出冷气以提高乘客在高温条件下的舒适性(以及其它辅助的发动机/车辆冷却需要)。在一些实施例中，可在发动机启动之前开启急速冷却模式。例如，用户可在启动发动机之前远程开启气候控制系统(诸如通过图1所示的电子遥控钥匙122)，气候控制系统又会开启急速冷却模式(诸如在高温条件下)。将参照图5A和图5B进一步描述急速冷却模式。
[0059]图3示意性示出了气候控制系统300的实例。气候控制系统300可包括在图1所示的车辆102中，并且可包括两个相同的吸收器:第一吸收器302和第二吸收器304。第一吸收器302和第二吸收器304可包括图2A和图2B所示吸收器200的结构，并可以以上面针对吸收器200所描述的方式异步且循环地工作。气候控制系统100可进一步包括两个工作流体:制冷剂和HTF。气候控制系统100可在夏季模式(如高温条件)和冬季模式(如低温条件)下工作。
[0060]1.夏季模式工作
[0061]在夏季模式工作期间，吸收器302和304与热HTF回路和冷HTF回路以及制冷剂回路为车厢提供冷却。如图3所示，可分别由热HTF回路306和冷HTF回路308提供对吸收器302和304中的吸收剂的加热和冷却。流入热HTF回路306和冷HTF回路308的HTF可以是既可用于高温应用(如与高温发动机废气换热)也可用于低温应用(如在严寒条件下)的具有高沸点的任何合适的HTF。在一个实例中，热HTF回路306和冷HTF回路308中的HTF可以是石油基HTF。
[0062]热HTF回路306能够通过加热利用泵310在废热收集器312、热PCM电池314、以及吸热式空调系统324的第一吸收器302和第二吸收器304之间循环的HTF来实现解吸。如图3所示，废热收集器312与发动机排气管道316连接。HTF可流过废热收集器312，并且来自流过废热收集器312处的管道316的发动机废气的热量可转移至从流过其中的HTF。
[0063]热PCM电池314可布置在热收集器312下游。热PCM电池314可在一种或多种类型的PCM中存储热能以使热能存储在125至250°C的范围。PCM可在固态向液态改变时吸收热能，并在液态向固态转换时释放热能。热PCM电池314可以是绝热的以降低储存在其中的热能的损耗。例如，热PCM电池314可以是包裹有PCM材料的蓄热式双槽容器。PCM材料可包裹在热PCM电池的外槽和内槽之间的深真空空间(例如绝对压强为1微巴或更小)内。流入热HTF回路306的HTF可进入热PCM电池314的入口并从热PCM电池314的出口流出。在一个实例中，热PCM电池314内的PCM可布置在固定板之间支持的一个或多个PCM堆中，每个堆都包括径向布置在中央进给通道周围的多个PCM元件。进入热PCM电池的入口的HTF可流过中央进给通道，其可以从中央进给通道沿径向流向多个PCM元件并被储存在其中。根据包括在热PCM电池314中的PCM的类型以及其它因素，热PCM电池314可将在发动机工作时存储在其中的一定百分比的热能在发动机关闭后保留一段时间。在一个实例中，在发动机工作时存储在热PCM电池314中的80%热能在发动机关闭后保持存储了至少16个小时。因此，即使在发动机关闭时，热PCM电池314仍为吸收器302和304提供热HTF。例如，热PCM电池可储存1.0至1.5kffh的能量，这些能量使在发动机关闭后热能能立即传输至两个吸收器，从而使发动机下次启动时能够开启急速冷却模式。热PCM电池的热能存储能力可取决于多种因素，包括发动机和车辆的尺寸以及各种气候控制系统参数(例如车厢尺寸、HEV型车辆中的电池等)。应当理解，存储在热PCM电池314中的热能可无需启动发动机而释放，例如在发动机关闭时通过用户远程控制。例如，用户可在启动发动机之前远程开启气候控制系统(例如通过图1所示的电子遥控钥匙122)，这会使得控制器控制气候控制系统100释放储存在热PCM电池中的热HTF，用于下面描述的急速冷却模式。
[0064]热PCM电池314可与包括旁通阀320的管道318并列布置。根据旁通阀320的位置，HTF可在管道318中流动，从而绕开热PCM电池314。例如，当旁通阀320处于完全关闭位置时，离开热收集器312的所有HTF会流至热PCM电池314，这会引起热量在PCM中的存储。可选地，当旁通阀320处于完全打开位置时，离开热收集器312的所有HTF会绕过热PCM电池314并流经管道318。泵310可布置在热PCM电池314和旁通阀320的下游；控制器可控制泵310，以使得HTF根据旁通阀320的位置从热收集器312流经热PCM电池314和/或管道318。
[0065]根据布置在泵310下游的热HTF回路中的阀382的位置以及布置在废热收集器312上游的热HTF回路中的阀344的位置，热HTF回路306中可包括加热器芯328或吸收器302、吸收器304。在夏季模式工作期间，可控制阀382和344以使热HTF回路中包括吸收器302和304而不包括加热器芯328。吸收器302和304可与热HTF回路306和冷HTF回路308 —起工作，来为车厢提供冷却。冷HTF回路308可通过冷却利用泵322在当前吸收的吸收器和HTF冷却器326之间循环的HTF来实现吸收。HTF冷却器326可以是能够使HTF温度保持在所需范围(诸如30至40°C)内的任何合适装置。例如，HTF冷却器326可以是空气-液体换热器。风扇374可引导环境空气流过HTF冷却器326，引起流过其中的HTF与环境空气之间的换传送，从而冷却HTF。如图3所示，泵322布置在HTF冷却器326下游。冷HTF回路308可与泵322下游的吸收器302和304流体连通，下面将进行描述。[0066]此外，在夏季模式工作期间，热HTF回路306和冷HTF回路308可根据多个阀的位置选择性地与吸收器302和304连通。当控制阀382以使吸收器与热HTF回路连通时，布置在泵310和阀382下游的热HTF输送阀330的位置可决定热HTF回路是否与第一吸收器302、第二吸收器304中的一个或两个连通，或者都不连通。类似地，布置在冷HTF回路中的泵322下游的冷HTF输送阀340的位置可决定冷HTF回路是否与第一吸收器302、第二吸收器304中的一个或两个连通，或者都不连通。第一吸收器302包括第一 HTF入口阀332，第二吸收器304包括第二 HTF入口阀334。阀332与热HTF回路、冷HTF回路以及第一吸收器连通，而阀334与热HTF回路、冷HTF回路以及第二吸收器连通。阀332和334可执行与图2A和图2B中的阀208相同的功能。例如根据第一吸收器当前是处于吸收模式还是解吸模式，可控制第一 HTF入口阀以允许热HTF回路或冷HTF回路与第一吸收器之间连通。基于阀332的位置，进入第一吸收器的HTF可以是来自热HTF回路的HTF或来自冷HTF回路的HTF，或者无HTF可进入第一吸收器。类似地，基于阀334的位置，进入第二吸收器的HTF可以是来自热HTF回路的HTF或来自冷HTF回路的HTF，或者无HTF可进入第二吸收器。
[0067]当发动机运转时(例如在发动机启动并预热后且在关闭之前)，在每个吸收器的给定工作模式期间，阀330、332、334和340可配合以将HTF从热和/或冷HTF回路导入合适的吸收器。例如，当第一吸收器吸收且第二吸收器解吸时，控制器可控制阀330的位置以引导热HTF流向第二吸收器但不流向第一吸收器，同时控制阀340的位置以引导冷HTF流向第一吸收器但不流向第二吸收器。控制器可进一步控制阀332和334的位置，使得来自热HTF回路的HTF可进入第二吸收器，并且来自冷HTF回路的HTF可进入第一吸收器。然后，在本文称为热吸收空调系统的半循环的时间后，第一和第二吸收器将切换，使得第二吸收器吸收且第一吸收器解吸。为了引起切换，控制器可控制阀330的位置，以引导热HTF流向第一吸收器但不流向第二吸收器，同时控制阀340的位置以引导冷HTF流向第二吸收器但不流向第一吸收器。控制器可进一步控制阀332和334的位置，使得来自冷HTF回路的HTF可进入第二吸收器，并且来自热HTF回路的HTF可进入第一吸收器。在另一个半循环过后，第一吸收器和第二吸收器可再次切换，使得第二吸收器解吸且第一吸收器吸收。在发动机运转时，第一吸收器和第二吸收器可以这种方式在气候控制系统工作的整个过程中在吸收和解吸模式之间切换。
[0068]相反，在发动机关闭以及发动机启动前或启动时，控制器可不同地控制阀330、332、334和340的位置，从而为急速冷却模式做准备。例如，在高气温条件下发动机关闭时，控制器可控制阀，使得两个吸收器均产生解吸。例如，控制器可控制阀330以将热HTF流导入两个吸收器，并且可进一步控制阀332和334的位置以使第一吸收器和第二吸收器均与热HTF回路连通。如上参照图2A和2B所描述的，在此操作之后，每个吸收器壳体都可与相关的制冷剂回路隔离，以防止制冷剂蒸汽在发动机关闭(例如车辆停放时)时再次进入吸收器。然后，在发动机下次启动时(或在发动机下次启动之前)，控制器可将制冷剂回路与每个吸收器壳体再次连接，然后控制阀，使得两个吸收器均产生吸收。例如，控制器可控制阀340以将冷HTF流导入两个吸收器，并且可进一步控制阀332和334的位置以使第一吸收器和第二吸收器均与冷HTF回路连通。
[0069]如上参照图2所描述的，基于每个吸收器的当前模式，控制泵下游的阀以将HTF从该吸收器的翅片管导向热HTF回路或冷HTF回路。如图3所示，第一 HTF出口阀348布置在第一吸收器302的HTF出口处的第一 HTF出口泵352的下游，第二 HTF出口阀350布置在第二吸收器304的HTF出口处的第二 HTF出口泵354的下游。与图2A和图2B所示的泵226类似，泵352和354可根据阀348和350的位置以及热HTF返回阀344和冷HTF返回阀346的位置，分别将HTF从第一吸收器和第二吸收器的翅片管泵送至热HTF回路或冷HTF回路。
[0070]例如，当第一吸收器处于吸收模式且第二吸收器处于解吸模式时，控制器可控制阀344、346、348和350的位置，使得离开第一吸收器的HTF返回冷HTF回路，并且离开第二吸收器的HTF返回热HTF回路。类似地，当第一吸收器处于解吸模式而第二吸收器处于吸收模式时，控制器可控制阀344、346、348和350的位置，使得离开第一吸收器的HTF返回热HTF回路，并且离开第二吸收器的HTF返回冷HTF回路。应当理解，当热HTF流过两个吸收器时，例如在本文描述的急速冷却模式期间发动机关闭之后，可控制阀344使得来自两个吸收器的热HTF被导回热HTF回路(如图3所示热收集器312的上游)。类似地，应当理解，当冷HTF流过两个吸收器时，例如在急速冷却模式期间发动机启动时或启动之前，可控制阀346使得来自两个吸收器的冷HTF被导回冷HTF回路(如图3所示HTF冷却器326的上游)。
[0071]如图3所示，气候控制系统300还包括制冷剂回路356。制冷剂回路356与吸收器302和304内的吸收剂通过冷HTF回路和热HTF回路的冷却或加热协作来为车厢提供冷气。制冷剂回路356包括第一吸收器302、第二吸收器304以及蒸发器358、冷PCM电池360、热膨胀阀362和冷凝器364。
[0072]冷PCM电池360可在一种或多种类型的PCM中存储热能，使得热能存储在3到10°C的范围内。PCM可在由固态向液态转换时吸收热能，并在由液态向固态转换时释放热能。冷PCM电池360可为绝热的以减少存储在其中的热能的损失。例如，冷PCM电池360可以是包裹PCM材料的蓄热式双槽容器。PCM材料可包裹在冷PCM电池的外槽与内槽之间的深真空空间(例如绝对压强为1微巴或更小)中。制冷剂回路356中流动的制冷剂可进入冷PCM电池360的入口并从冷PCM电池360的出口流出。在一个实例中，冷PCM电池360内的PCM可布置在固定板之间支撑的一个或多个PCM堆中，每个堆均包括沿径向布置在中央进给通道周围的多个PCM元件。进入冷PCM电池的入口的制冷剂可流经中央进给通道，其可从中央进给通道沿径向流至多个PCM元件，并储存在其中。根据冷PCM电池所包括的PCM的类型以及其它因素，冷PCM电池360可将在发动机工作期间存储在其中的一定比例的热能在发动机关闭后保留一段时间。在一个实例中，发动机工作期间存储在冷PCM电池360中的80%热能在发动机关闭后可保留至少16个小时。因此，即使在发动机关闭时，冷PCM电池360仍为蒸发器358提供冷的制冷剂。例如，冷PCM电池360可存储1.0至1.5kffh的能量，这能够使热能能够立刻传输至蒸发器358，从而在发动机下次启动时能够实现急速冷却模式。冷PCM电池的热能存储能力依赖于多种因素，包括发动机和车辆的尺寸以及各种气候控制系统参数(诸如车厢尺寸、HEV型车辆中的电池等)。
[0073]尽管冷PCM电池的尺寸较小(例如相对于加压NH3储存器)，但冷PCM电池的热能存储能力可使其能够满足急速冷却的需求以确保发动机启动时乘客的舒适性。此外，冷PCM电池的提高的热能存储能力(例如相对于加压NH3储存器)能够减小用于车厢冷却的吸收器的尺寸，从而提高了气候控制系统的效率并使其更易组装。[0074]应当理解，存储在冷PCM电池360中的热能可在不启动发动机的情况下释放(例如，发动机关闭时通过用户的远程控制)。例如，用户可在启动发动机之前远程开启气候控制系统(例如，通过图1所示的电子遥控钥匙122)，使得控制器控制气候控制系统100将存储在PCM电池360中的冷的制冷剂释放用于急速冷却模式。
[0075]冷PCM电池360可与包括旁通阀370的管道372并列布置。根据旁通阀370的位置，制冷剂可在管道372中流动，从而绕过冷PCM电池360。例如，当旁通阀370处于完全关闭位置时，所有离开热膨胀阀362的制冷剂会流向冷PCM电池360，这可以实现在PCM中存储热能。可选地，当旁通阀370处于完全打开位置时，所有离开热膨胀阀362的制冷剂会绕过冷PCM电池360并流经管道372。
[0076]蒸发器358和冷凝器364可根据各种阀的位置选择性地与吸收器302和304连通。吸收制冷剂阀378的位置可决定来自蒸发器358的制冷剂是否会被第一吸收器302、第二吸收器304中的一个或两个之中的吸收剂所吸收，或者不被任何一个吸收。类似地，解吸制冷剂阀380的位置可决定制冷剂是否会从第一吸收器302、第二吸收器304中的一个或两个之中的吸收剂解吸，或者不从任何一个之中解吸。在每个吸收器的给定工作模式期间，可配合使用阀378和380以将制冷剂从蒸发器358导向合适的吸收器并将制冷剂从合适的吸收器导向冷凝器364，下面将进行描述。
[0077]制冷剂回路356与气候控制系统300的其它部件和回路一起以下面的方式为车厢提供冷却。
[0078]在吸收器302和304的第一个半循环工作期间，第一吸收器302处于吸收模式，第二吸收器304处于解吸模式。因此，第一吸收器302与冷HTF回路连通，而第二吸收器304与热HTF回路连通。由于工作在解吸模式，所以第二吸收器304解吸制冷剂。控制器控制阀380仅将第二吸收器的壳体与冷凝器连通。从第二吸收器304解吸的制冷剂在冷凝器364处冷凝并将热量释放至环境空气中，其中，环境空气利用与冷凝器连接的风扇368导过冷凝器。在冷凝器处将热量排放至环境空气冷却了热的液体制冷剂。然后，液体制冷剂通过热膨胀阀362，其调节液体制冷剂的流动并因此对液体制冷剂提供进一步冷却(例如，通过降低液体制冷剂的压强)。经热膨胀阀调节的液体制冷剂然后根据旁通阀370的打开状态流入冷PCM电池360 (例如，将热能存储在电池的PCM中)和/或经由管道372绕过冷PCM电池360。同时，第一吸收器(工作在吸收模式)中的吸收产生吸力。控制器控制阀378以仅将第一吸收器的壳体与蒸发器358连通，第一吸收器处的吸力引起液体制冷剂从冷PCM电池360和/或管道372流入布置在冷PCM电池360和管道372下游的蒸发器358。液体制冷剂在流入第一吸收器的壳体之前在蒸发器358内汽化，被第一吸收器的吸收剂所吸收。制冷剂的汽化冷却通过蒸发器并经鼓风机366吹入车厢的外部空气，从而冷却车厢。
[0079]相反，在吸收器302和304的第二个半循环工作期间，第一吸收器处于解吸模式，第二吸收器304处于吸收模式。因此，第二吸收器304与冷HTF回路连通，而第一吸收器302与热HTF回路连通。由于工作在解吸模式，第一吸收器302解吸制冷剂。控制器控制阀380以仅将第一吸收器的壳体与冷凝器连通。从第一吸收器302解吸的制冷剂在冷凝器364处冷凝并将热量释放至环境空气，其中，环境空气利用与冷凝器连接的风扇368经冷凝器导入。在冷凝器处将热量排放至环境空气冷却热的液体制冷剂。然后，液体制冷剂通过热膨胀阀362，其调节液体制冷剂的流动并因此对液体制冷剂提供进一步冷却(例如通过降低液体制冷剂的压强)。经热膨胀阀调节的液体制冷剂然后根据旁通阀370的打开状态流入冷PCM电池360 (因此将热能存储在电池的PCM中)和/或经由管道372绕过冷PCM电池360。同时，第二吸收器(工作在吸收模式)中的吸收产生吸力。控制器控制阀378以仅将第二吸收器的壳体与蒸发器358连通，第二吸收器处的吸力引起液体制冷剂从冷PCM电池360和/或管道372流入布置在冷PCM电池360和管道372下游的蒸发器358。液体制冷剂在流入第二吸收器的壳体之前在蒸发器358内汽化，被第二吸收器的吸收剂所吸收。制冷剂的汽化冷却通过蒸发器并由鼓风机366吹入车厢的外部空气，从而冷却车厢。因此，在第二个半循环中，制冷剂的流动与第一个半循环相反。
[0080]在一个实例中，每个循环持续20至40分钟，每个半循环持续10至20分钟。在第二个半循环之后，气候控制系统以与第一个半循环一致的操作开始下一个工作循环，并在发动机运转且气候控制系统工作在夏季模式时继续在第一个半循环与第二个半循环之间交替。
[0081]I1.冬季模式工作
[0082]在冬季模式工作期间，热HTF回路连接加热器芯来为车厢提供加热，而为车厢加热不使用吸收器302、304以及制冷剂循环356。控制器控制阀382和344，使得加热器芯328包括在热HTF回路306中且吸收器302和304不包括在热HTF回路306中。例如，控制器可控制阀382以将离开泵310的所有HTF导入加热器芯328，并且控制器可控制阀344以仅将离开加热器芯328的HTF导向废热收集器312。此外，鼓风机376可将空气(例如，夕卜部空气或车厢空气)引导通过加热器芯328进行加热，然后导向车厢以提供加热。
[0083]当发动机运转时(例如，发动机启动并预热后且在关闭之前)，发动机废热会充分地加热热HTF管道306中的HTF，因此可打开旁通阀320使HTF绕过热PCM电池314。在一个实例中，一旦热PCM电池的热能充满，旁通阀320可完全打开。在另一个实例中，旁通阀320可在发动机工作期间部分打开，使得一部分HTF绕过热PCM电池而一部分HTF为热PCM电池储能。
[0084]相反，在启动发动机之前或启动发动机时开启急速加热模式，代替发动机废热或者除发动机废热之外，热量可由热PCM电池提供。急速加热模式可在发动机启动之前或启动时开启。例如，用户可在启动发动机之前远程开启气候控制系统(例如通过图1所示的电子遥控钥匙122)，这可以使控制器控制气候控制系统100以释放存储在热PCM电池314中的热HTF用于将热能立即传输至加热器芯。如上所述，热PCM电池314可储存1.0至1.5kffh的能量，这能够使热量在发动机启动前或启动时传输至加热器芯(例如当废热不能用于加热热HTF回路中的HTF时)。急速加热模式将参照图9详细描述。
[0085]图4示出了以本文描述的夏季模式操作气候控制系统(例如，图1所示气候控制系统100)的示例方法400。例如，当测得的当前环境温度大于第一阈值或者当基于测得的环境温度值的记录所确定的平均值大于第一阈值时，可按照方法400操作气候控制系统。可选地，在发动机启动前或启动时，可通过用户选择夏季模式工作(例如通过图1所示的电子遥控钥匙)。例如，用户可在夏季模式和冬季模式，空调模式和加热模式中选择所需的模式(其中，空调模式可对应夏季模式，而加热模式可对应冬季模式)，或者用户可选择所需温度(气候控制系统可根据该值转换至夏季模式或冬季模式工作)。在另一个实例中，用户可开启气候控制系统而无需指定所需模式或温度(例如通过电子遥控钥匙)，并且控制系统可基于环境条件确定合适的工作模式。
[0086]在402中，方法400包括确定发动机启动后是否已预热。这种确定可基于发动机启动后是否已经过一段预定时间、测得的温度(例如排气管温度、发动机冷却液温度等)以及发动机启动后已执行的燃烧循环的数量等。
[0087]如果402中的答案为“否”，则发动机启动后还未预热，方法400结束。气候控制系统在发动机预热以前的工作(例如发动机启动时或启动前以及发动机关闭后)将参照图5A和图5B的用于夏季模式工作的方法进行描述。
[0088]否则，如果402中的答案为“是”，则方法400继续进行至404。在404中，方法400包括基于工作条件控制冷PCM电池旁通阀和热PCM电池旁通阀。用于控制这些阀的程序在图6和图7中示出。例如，每个PCM电池的旁通阀可基于电池的充电状态、是否仅通过吸收器能提供所需的车厢冷却以及是否仅通过与发动机废气的换热就能够提供对热HTF管道中的HTF进行所需的加热等进行控制。
[0089]在404之后，方法400继续进行至406。在406中，方法400包括将处于吸收的吸收器的翅片管与冷HTF回路连接，并将处于解吸的吸收器的翅片管与热HTF回路连接。翅片管的翅片可延伸进入吸收剂，并有助于翅片管内部流动的HTF与吸收剂之间的换交热。因此，将处于吸收的吸收器的翅片管与冷HTF回路连接有效地冷却了吸收器的吸收剂，而将处于解吸的吸收器的翅片管与热HTF回路连接有效地加热了吸收器中的吸收剂。应当理解，术语“处于吸收的吸收器”以及“处于解吸的吸收器”用于区分在气候控制系统工作的当前半循环过程中工作在吸收模式的吸收器(与冷HTF回路连接)和工作在解吸模式的吸收器(与热HTF回路连接)。
[0090]在406之后，方法400继续进行至408。在408中，方法400包括将处于解吸的吸收器的壳体与冷凝器连接并利用风扇将环境空气经冷凝器导回环境。此外，在408中，方法400包括将处于吸收的吸收器的壳体与蒸发器连接并利用鼓风机将环境空气经蒸发器导入车厢。如上面参照图3所述，对处于吸收的吸收器的吸收剂进行冷却会产生吸力，该吸力将已汽化的制冷剂从蒸发器泵送至处于吸收的吸收器的壳体，在此被吸收剂吸收。此外，对处于解吸的吸收器的吸收剂进行加热引起制冷剂从吸收剂解吸，解吸的制冷剂流入冷凝器并在此处冷凝。因制冷剂在蒸发器中的蒸发而产生的冷却效果用于通过鼓风机为车厢提供冷气，而因制冷剂在冷凝器中的冷凝而产生的加热效果用于将热量排放至环境，从而冷却制冷剂回路中的制冷剂。
[0091]在408之后，方法400继续进行至410。在410中，方法400包括确定发动机是否关闭。在一个实例中，做出该确定可基于测得的参数值(例如点火状态)。如果410中的答案为“是”，则方法进行至416。在416中，在步骤504开始执行方法500 (在图5A中示出并在下面进行描述)。在416之后，方法400结束。
[0092]否则，如果410中的答案为表明发动机未关闭的“否”，则方法400继续进行至412。在412中，方法400包括确定气候控制系统的工作的半循环是否已完成。例如，这种确定的做出可基于循环开始后是否已经历了预定的一段时间。可选地，这种确定的做出可基于与吸收器相关的参数的测得值，例如由处于吸收的吸收器所吸收的制冷剂的量以及冷凝器中冷凝的制冷剂的量等。
[0093]如果412中的答案为“否”，则方法400返回410，并且吸收器中的吸收和解吸继续进行直到发动机关闭或在412中做出肯定的判断。例如，控制器可间歇地检查发动机是否关闭、气候控制系统的半循环是否已完成、或者在发动机关闭或气候控制系统的半循环已完成时广生中断。
[0094]否则，如果412中的答案为“是”，则方法400继续进行至414以切换吸收器的模式。由于吸收器的当前模式(即，吸收或解析)可基于是否有热HTF或冷HTF流过吸收器的翅片管，所以切换吸收器的模式会涉及改变连接HTF回路与吸收器的阀的位置。例如，在412中，控制器可控制阀(如图3中的阀330、332、334、340、344、346、348和350)以使冷HTF回路与在第一个半循环处于吸收的吸收器断开连接，并将热HTF回路与该吸收器连接，以使其切换为解吸模式。同时，控制器可控制阀以将热HTF回路与在第一个半循环处于解吸的吸收器断开连接，并将冷HTF回路与该吸收器连接，以使其切换至吸收模式。因此，模式的切换使得在第一个半循环处于吸收的吸收器在下一个半循环变为处于解吸的吸收器，而第一个半循环处于解吸的吸收器在下一个半循环变为处于吸收的吸收器。
[0095]在414之后,方法400返回406。在发动机工作时,该气候控制系统可在夏季模式工作的整个过程中重复步骤406至412的程序。相反，在发动机关闭以及发动机启动时或启动前，可按照图5A和下面描述的方法操作该气候控制系统。
[0096]图5A示出了用于在发动机关闭后以夏季模式操作气候控制系统的示例方法500，从而在接下来的发动机启动时或启动之前为车厢提供急速冷却做准备。如图4所示，可在气候控制系统的夏季模式操作期间在发动机关闭后执行方法500。
[0097]在502中，方法500包括确定发动机是否已关闭。在一个实例中，可基于测得的参数值做出该确定。当发动机运转时，控制器可在气候控制系统的夏季模式的整个操作期间(例如在方法400的整个操作期间)间歇地或间断地执行步骤502。如果502中的答案为“否”，则方法500结束。
[0098]否则，如果502中的答案为“是”，则方法502继续进行至504。在504中，方法500包括关闭热PCM电池旁通阀。如上所述,热PCM电池可在发动机工作时补充来自通过与经发动机废气的热交换而加热的HTF的热能，在一些实例中，该热能可在发动机关闭后存储16个小时。因此，通过在发动机关闭时和在解吸两个吸收器之前(见步骤506)关闭热PCM电池旁通阀，可确保热PCM电池不被绕过并可输送热HTF以对吸收器解吸。
[0099]在504之后，方法500继续进行至506。在506中，方法500包括将热HTF回路与两个吸收器连接以使两个吸收器均在解吸模式下工作一段时间，然后断开热HTF回路与两个吸收器之间的连接(即，在该段时间之后)。例如，控制器可控制图3中的阀330、332、334、340、344、346、348和350，使得热HTF回路与两个吸收器流体连通并且热HTF可被泵送通过两个吸收器。此外，控制器可控制图3中的阀380，使得冷凝器与吸收器302和304的壳体流体连通。因此，在气候控制系统以夏季模式工作期间由吸收器所吸收的任何制冷剂均被解吸，使得两个吸收器中的吸收剂为发动机下次启动时或启动之前的吸收模式做好准备。
[0100]在506之后，方法500继续进行至508。在508中，方法500包括断开两个吸收器与制冷剂回路的连接。例如，如图2A和图2B所示，每个吸收器都可包括容纳吸收剂的吸收器壳体以及一个或多个翅片管。阀(诸如阀220)的位置可决定制冷剂回路是否与吸收器壳体流体连通。因此，断开制冷剂回路与两个吸收器壳体之间的连接可包括关闭每个吸收器处的阀(诸如阀220)以使吸收器壳体与制冷剂回路之间不产生流体连通。在发动机关闭时断开制冷剂回路与吸收器壳体之间的连接可有利地防止在车辆停放时制冷剂蒸汽再进入吸收器。在508之后，方法500结束。
[0101]图5B示出了在发动机启动时或启动之前气候控制系统(诸如图1所示的气候控制系统100)在夏季模式工作的示例方法520。具体地，如果在最近一次发动机关闭时执行了图5A的方法500，则可在发动机启动时执行方法520。
[0102]在522中，方法520包括确定发动机是否已启动或用户是否在发动机启动之前开启了气候控制系统。例如，控制器可基于测得的参数值(诸如点火状态)确定发动机是否已启动。控制器可基于传感器(诸如图1所示的遥控钥匙传感器120)是否接收到来自远程控制(诸如图1所示的电子遥控钥匙122)的信号来做出该确定。如果522中的答案为“否”，则方法520结束。
[0103]否则，如果522中的答案为“是”，则方法520进行至524。在524中，方法520包括关闭冷PCM电池旁通阀。在步骤524中关闭冷PCM电池旁通阀可有利地使两个吸收器冷却，以执行急速冷却模式。在高温条件下，例如发动机关闭、车辆停放且车窗关闭时，车厢会变得闷热。因此，无论是在发动机启动之前(如通过远程控制)还是在发动机启动时开启气候控制系统，都期望立即将冷气输送至车厢。如上所述，在发动机运转时，冷PCM电池可储存来自冷却的制冷剂的热能，并且在一些实例中，该热能可在发动机关闭后储存16个小时。因此，通过在气候控制系统开启时关闭冷PCM电池旁通阀，可确保冷PCM电池不被绕过并可在此时将冷却的制冷剂输送至蒸发器以实现立即向车厢输送冷气。同时，应当理解，热PCM电池旁通阀在方法500的步骤540关闭后仍保持关闭。与冷PCM电池类似，在一些实例中，热PCM电池可在发动机关闭后将热能(例如，通过在先前的发动机工作期间通过加热的HTF存储在热PCM电池中的能量)保持达16个小时。因此，通过在气候控制系统开启时保持热PCM电池旁通阀关闭，一旦发动机预热，就能够立即将热HTF输送至处于解吸的吸收器，以免发动机废热那时还不足以引起处于解吸的吸收器的解吸。
[0104]步骤524之后，方法520继续进行至526。在526中，方法520包括将两个吸收器与蒸发器连接。例如，控制器可控制阀(诸如图3中的阀378)以使蒸发器与吸收器302和304的壳体流体连通。尽管吸收器未与冷凝器364连接，但冷凝器364中可能已在先前发动机关闭时(见方法500的步骤506)两个吸收器的解吸过程中冷凝了充足的制冷剂，以通过制冷剂回路提供给蒸发器，从而在这段时间内为车厢冷却。
[0105]在526之后，方法520继续进行至528。在528中，方法520包括将冷HTF回路与两个吸收器连接，以使两个吸收器均在吸收模式下工作一段时间。例如，控制器可控制图3中的阀330、332、334、340、344、346、348和350，以使冷HTF回路与两个吸收器流体连通且冷HTF可被泵送经过两个吸收器。
[0106]在528之后，方法520继续进行至530。在530中，方法520包括开启冷凝器风扇和蒸发器鼓风机。冷凝器风扇的开启通过将热量排放至环境空气来冷却冷凝器中的制冷齐U，而蒸发器鼓风机的开启使环境或车厢内的空气导入蒸发器进行冷却并将经冷却的空气再导入车厢。
[0107]因此，气候控制系统根据方法520的操作可通过使两个吸收器在吸收模式下工作以及立即将冷的制冷剂从冷PCM电池提供给蒸发器来实现对车厢的急速冷却。
[0108]图6示出了用于控制冷PCM电池旁通阀的示例方法600。例如，方法600可在气候控制系统工作在夏季模式时由控制系统114执行(例如方法400的步骤404)。
[0109]在602中，方法600包括确定期望的车厢冷却是否大于吸收器的冷却能力。例如，期望的车厢冷却可基于测得的外部空气温度与测得的车厢内空气温度、其它测得参数或者可基于用户输入的气候控制系统设定由控制器决定。吸收器的冷却能力可以是吸收器在正常的异步工作中的冷却能力，或者可以可选地对应于两个吸收器均工作在吸收模式时吸收器的冷却能力。
[0110]如果602中的答案为“是”，则方法600继续进行至604。在604中，方法600包括关闭冷PCM电池旁通阀。通过这种方式，先前发动机工作时存储在冷PCM电池中的热能以及或许发动机现在工作时正向冷PCM电池中存储的热能可帮助吸收器冷却制冷剂回路中的制冷剂，以实现期望的车厢冷却。在604之后，方法600结束。
[0111]否则，如果602中的答案为“否”，则吸收器的冷却能力足以满足当前的车厢冷却要求。在这种情况下，可以期望至少部分地绕过冷PCM电池以加快冷却的制冷剂从制冷剂回路向蒸发器的输送，从而冷却车厢。然而，可能还期望考虑冷PCM电池的当前储能状态，以确保冷PCM电池可在未来的急速冷却工作期间或者因工作条件的改变使所需的车辆冷却超过吸收器的冷却能力时辅助吸收器冷却。因此，在606中，方法600包括基于冷PCM电池的储能状态控制冷PCM电池旁通阀的打开程度。例如，如果冷PCM电池完全充满，则可能需要完全打开冷PCM电池旁通阀以使制冷剂完全绕过冷PCM电池(从而加快制冷剂从膨胀阀向蒸发器的输送)。可选地，如果冷PCM电池的储能低于阈值，则可能需要部分地打开冷PCM电池旁通阀，使一些制冷剂流过冷PCM电池并为其储能而一些制冷剂绕过冷PCM电池。因此，可通过控制冷PCM电池旁通阀的打开程度在加速制冷剂向蒸发器的输送与为冷PCM电池储能之间达到平衡。在606之后，方法600结束。
[0112]图7示出了用于控制热PCM电池旁通阀的示例方法700。例如，可在气候控制系统工作在夏季模式(诸如方法400的步骤404)以及冬季模式(诸如方法900的步骤904)期间通过控制系统114执行方法600。
[0113]在702中，方法700包括确定热HTF回路中的HTF是否需要额外的加热。例如，该确定可基于热HTF回路中的HTF的测得温度、发动机废气的测得温度，或者基于发动机启动后经过的时间。例如，在发动机预热之前启动时(例如，发动机废气温度达到预定阈值之前)，废热收集器收集的热量以及与热HTF回路中的HTF交换的热量可能不足以加热HTF。例如，在夏季模式期间，HTF可能不会热到足以引起解吸，而在冬季模式期间时，HTF与换热器一起可能不足以为车厢空气提供所需程度的加热。
[0114]如果702中的答案为“是”，则方法700继续进行704。在704中，方法700包括关闭热PCM电池旁通阀。通过这种方式，先前发动机工作期间存储在热PCM电池中的热能以及或许在当前发动机操作时正向热PCM电池中存储的热能可帮助废热收集器对热HTF回路中的HTF的加热。在704之后，方法700结束。
[0115]否则，如果702中的答案为“否”，则热HTF回路中的HTF不需要额外的加热。在这种情况下，可能期望至少部分地绕过热PCM电池以加快夏季模式期间向吸收器输送HTF，或者在冬季模式期间向加热器芯输送HTF。然而，可能还需要考虑热PCM电池的当前储能状态，以确保热PCM电池可在未来的急速加热工作中或者因工作条件的改变使热HTF回路中的HTF需要额外加热时立即提供热量输送。因此，在706中，方法700包括基于热PCM电池的储能状态控制热PCM电池旁通阀的打开程度。例如，如果热PCM电池完全充满，则可能需要完全打开热PCM电池旁通阀以使热HTF回路中的HTF完全绕过热PCM电池(从而加快HTF在夏季模式下从废热收集器向吸收器的输送或者在冬季模式下向加热器芯的输送)。可选地，如果热PCM电池的储能低于阈值，则可能需要部分地打开热PCM电池旁通阀，使一些HTF流过热PCM电池并为其储能而一些HTF绕过热PCM电池。因此，可通过控制热PCM电池旁通阀的打开程度在加速HTF向吸收器或加热器芯的输送与为热PCM电池储能之间达到平衡。在706之后，方法700结束。
[0116]图8示出了用于以本文所描述的冬季模式操作气候控制系统(诸如图1所示的气候控制系统100)的示例方法800。例如，在当前感测到的环境温度低于第二阈值(可能等于或低于上面参照夏季模式讨论的第一阈值)或者基于测得的多个环境温度值的记录所确定的平均温度低于第二阈值时，该气候控制系统可根据方法800进行操作。可选地，可在发动机启动前或启动时由用户选择冬季模式工作(诸如通过图1所示的电子遥控钥匙122)。例如，用户可在夏季模式和冬季模式，空调模式和加热模式中选择所需的模式(其中，空调模式可对应夏季模式，而加热模式可对应冬季模式)，或者用户可选择所需温度(气候控制系统可根据其值转换为夏季模式或冬季模式工作)。在另一个实例中，用户可开启气候控制系统而无需指定所需模式或温度(诸如通过电子遥控钥匙)，该控制系统可基于环境条件确定合适的工作模式。
[0117]应当理解，在冬季模式工作期间，可不使用吸收器和制冷剂回路；而是使用热HTF回路和加热器芯为车厢提供加热。
[0118]在802中，方法800包括确定发动机启动后是否已预热。该确定可基于发动机启动后是否已经过一段时间、测得温度(例如，排气管温度、发动机冷却液温度等)以及发动机启动后已执行的燃烧循环的数量。
[0119]如果802中的答案为“否”，即发动机启动后还未预热，则方法800结束。这里将参照图9中的方法描述发动机预热之前(诸如发动机启动前或启动时)气候控制系统在冬季模式下的工作。
[0120]否则，如果802中的答案为“是”，则方法800继续进行804。在804中，方法800包括基于工作条件控制热PCM电池旁通阀。对热PCM电池旁通阀的这种控制已在上面参照图7进行描述。例如，可基于热PCM电池的储能状态以及通过与发动机废气换热是否能够提供所需的对热HTF回路中的HTF的加热等来控制热PCM电池旁通阀。
[0121]在804后，方法800继续进行至806。在806中，方法800包括连接加热器芯与热HTF回路。例如，控制器可控制阀(诸如图3中的阀382)以使HTF由泵310泵送至加热器芯328,而不进入吸收器。
[0122]在806之后，方法800继续进行808。在808中，方法800包括利用鼓风机将环境空气或车厢空气经加热器芯导入车厢。例如，可由控制器控制鼓风机(诸如图3所示的鼓风机376)将外部空气导过加热器芯(如加热器芯328)以加热，然后将加热的空气导入车厢。因此，加热器芯可在来自热HTF回路的HTF与环境空气或车厢空气之间换热，以加热车厢。在808之后，方法800结束。
[0123]图9示出了发动机启动前或启动时气候控制系统(诸如图1示出的气候控制系统100)以冬季模式工作进行操作从而为车厢提供急速加热的示例方法900。[0124]在902中，方法900包括确定发动机是否已启动或者在发动机启动前用户是否已开启气候控制系统。例如，控制器可基于测得的参数值(诸如点火状态)确定发动机是否已启动。可选地，控制器可基于传感器(诸如图1所示的遥控钥匙传感器120)是否已接收到来自远程控制的输入(诸如图1所示的电子遥控钥匙122)来确定在发动机启动之前用户已开启气候控制系统。
[0125]如果902中的答案为“否”，则方法900结束。否则，如果902中的答案为“是”，则方法900继续进行至904。在904中，方法900包括关闭热PCM电池旁通阀。在低气温条件下，发动机关闭时车辆的车厢中会变得非常寒冷(诸如车辆停放在外面过夜时)。因此，无论是在发动机启动前还是发动机启动时开启气候控制系统，都期望立即将暖空气输送至车厢。如上所述，热PCM电池可存储来自在发动机运转期间经过与发动机废气换热而加热的HTF的热能，并且在一些实例中，该热能可在发动机关闭后存储16个小时。因此，通过在气候控制系统开启时关闭热PCM电池旁通阀，可确保热PCM电池不被绕过并在此时将热HTF输送至加热器芯以实现立即将热空气输送至车厢。
[0126]在步骤904之后，方法900继续进行至906。在906中，方法900包括:在一段时间内，泵送HTF使其经过热PCM电池，进入加热器芯，然后进入废热收集器，同时将车厢空气或外部空气导过加热器芯并将加热的空气导入车厢。例如，控制器可控制阀(如图3中的阀382和344)使加热器芯与热HTF回路连接，并且吸收器不与热HTF回路连接。然后，控制器可控制泵(如图3中的泵310)泵送HTF，使其经过加热器芯，然后进入废热收集器。同时，控制器可开启鼓风机(诸如与加热器芯连接的鼓风机376)并控制鼓风机将车厢空气或外部空气导过加热器芯以与流过其中的热HTF换热。最后，控制器可控制鼓风机将加热的空气导入车厢，从而加热车厢。
[0127]因此，气候控制系统根据方法900的操作可通过加热器芯与热HTF回路的工作以及从热PCM电池立即提供给加热器芯的热HTF来实现对车厢的急速加热。
[0128]注意，本文包括的示例性控制和评估程序可用于各种发动机和/或车辆系统结构。本文所述的特定程序可以表示任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，可以以所示序列执行、并列执行所示出的各种行为、操作或功能，或者在一些情况下省略一些行为、操作或功能。类似地，处理顺序不是必须要求实现本文所述示例性实施例的功能和优势，而仅为了便于说明和描述而提供。所示一个或多个行为或功能可根据使用的特定策略而重复执行。此外，所述行为能够以图形表示为编程在发动机控制系统的计算机可读存储介质中的代码。
[0129]应当理解，本文公开的结构和布置在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应在限制性的意义上来理解，因为众多变型是可能的。例如，上面的技术可应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和结构以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
[0130]所附权利要求特别指出被认为新颖和显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可能涉及“元件”或“第一元件”或等同称谓。这样的权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。可以通过对当前的权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合和子组合。[0131] 无论与原始权利要求相比在范围上更宽、更窄、相同还是不同，这些权利要求也被认作包括在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种用于车辆气候控制系统的方法，包括: 在夏季模式期间，利用热导热流体(HTF)回路中被发动机废气加热的HTF和冷HTF回路中被HTF冷却器冷却的HTF驱动第一吸收器和第二吸收器，以及为与吸收器连通的独立的冷相变材料(PCM)电池储能；以及 在冬季模式期间，将所述热HTF回路与加热器芯连接。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括:在所述夏季模式和所述冬季模式期间，为布置在所述热HTF回路中的独立的热PCM电池储能。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括:在所述夏季模式期间，将所述第一吸收器和所述第二吸收器在吸收模式与解吸模式之间异步地切换，处于吸收的吸收器吸收来自布置在所述冷PCM电池下游的蒸发器的制冷剂，处于解吸的吸收器将制冷剂解吸至布置在热膨胀阀上游的冷凝器，同时基于工作条件控制冷PCM电池旁通阀。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括: 在所述夏季模式期间，通过利用鼓风机将车厢空气或环境空气导过所述蒸发器并将冷却的空气导入所述车辆的车厢来冷却所述车厢；以及 在所述冬季模式期间，通过利用鼓风机将车厢空气或环境空气导过所述加热器芯并将加热的空气导入所述车厢来加热所述车厢。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括:在所述夏季模式和所述冬季模式期间，基于工作条件控制热PCM电池旁通阀。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括:在所述夏季模式期间， 如果所需的车厢冷却大于所述吸收器的冷却能力，则关闭所述冷PCM电池旁通阀；以及 如果所需的车厢冷却不大于所述吸收器的冷却能力，则基于所述冷PCM电池的储能状态控制所述冷PCM电池旁通阀的打开程度。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括:在所述夏季模式和所述冬季模式期间， 如果所述热HTF回路中的HTF需要额外的加热，则关闭所述热PCM电池旁通阀；以及 如果所述热HTF回路中的HTF不需要额外的加热，则基于所述热PCM电池的储能状态控制所述热PCM电池旁通阀的打开程度。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括: 在所述夏季模式下关闭发动机后，利用来自所述热PCM电池的HTF使两个所述吸收器解吸一段时间；以及 在发动机下次启动时或启动之前，利用来自所述冷PCM电池的HTF使两个所述吸收器在急速冷却模式下吸收一段时间。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括: 在所述冬季模式下发动机启动时或启动之前，将来自所述热PCM电池的HTF在急速加热模式下导入所述加热器芯持续一段时间。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括:响应于用户的远程控制在发动机启动之前启动所述急速冷却模式或所述急速加热模式。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括:在不使用发动机冷却液或发动机驱动的压缩机的情况下，利用所述夏季模式、所述冬季模式、所述急速冷却模式以及所述急速加热模式调节车厢空气。
12.—种车辆气候控制系统,包括: 至少两个在夏季模式期间在吸收模式与解吸模式之间切换的吸收器； 在制冷剂回路中布置在蒸发器上游且在膨胀阀和冷凝器的下游的独立的冷相变材料(PCM)电池； 在冬季模式下可与加热器芯连接、在所述夏季模式下可与所述吸收器连接的独立的热PCM电池。
13.根据权利要求12所述的系统，还包括:热导热流体(HTF)回路和冷HTF回路，所述热HTF回路包括废热收集器和所述热PCM电池，所述冷HTF回路包括HTF冷却器，其中，所述系统不包括发动机冷却液或发动机驱动的压缩机。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，每个所述吸收器均包括与吸收剂热连接的一个或多个翅片管，并且来自所述热HTF回路或所述冷HTF回路的HTF基于所述系统的工作模式流过每个所述吸收器的翅片管。
15.一种用于操作车辆气候控制系统的方法，包括: 在夏季模式期间，通过热吸收冷却制冷剂并根据需要通过冷相变材料(PCM)电池对所述制冷剂提供额外的冷却； 在所述夏季模式和冬季模式期间，通过在所述夏季模式和所述冬季模式下与发动机废气换热来加热热导热流体(HTF)并根据需要通过热PCM电池对HTF提供额外的加热。
16.根据权利要求15 所述的方法，还包括:在所述夏季模式期间利用冷却的制冷剂、在所述冬季模式期间利用加热的HTF调节车厢空气。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，在所述夏季模式期间利用冷却的制冷剂调节车厢空气包括:利用鼓风机将车厢空气或环境空气导过布置在所述冷PCM电池下游的蒸发器并将冷却的空气导入所述车厢，并且在所述冬季模式期间利用加热的HTF调节车厢空气包括:利用鼓风机将车厢空气或环境空气导过加热器芯并将加热的空气导入所述车厢。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括:在所述夏季模式和所述冬季模式下，基于工作条件控制热PCM电池旁通阀，以及在所述夏季模式下，基于工作条件控制冷PCM电池旁通阀。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括: 在所述夏季模式期间，在发动机关闭后将制冷剂从两个吸收器中解吸一段时间，然后在发动机下次启动时或启动之前在所述两个吸收器中吸收制冷剂一段时间； 在所述冬季模式期间，在发动机关闭后、启动时或启动前，将HTF从所述热PCM电池导入加热器芯持续一段时间。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括:调节车厢空气而不使用发动机冷却液或发动机驱动的压缩机。
【文档编号】B60H1/00GK103625240SQ201310375769
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2012年8月27日
【发明者】富尔坎·扎法尔·谢赫, 迈克尔·莱文, 丹里奇·亨利·德米特罗夫, 唐纳德·马施, 詹姆斯·帕特里克·奥尼尔 申请人:福特环球技术公司