本发明涉及一种用于操作车辆空调系统的方法。本发明进一步还涉及一种用于对车辆内部进行空气调节的车辆空调系统以及装备有这样的车辆空调系统的车辆。最后，本发明涉及电热加热装置的使用。
背景技术：
车辆空调系统通常包括制冷回路，其中循环有制冷剂并且具有用于冷却气流的蒸发器。通常，这样的制冷回路另外包括冷凝器以及用于在制冷回路中驱动制冷剂的制冷剂泵。经由冷凝器，热能够被放出到散热器，特别是放出到车辆的外界。经由蒸发器，热能够被从气流排出。在冷凝器和蒸发器二者中，在这样的制冷过程期间发生相变，凭此这样的制冷回路特别有效地操作。另外，使车辆空调系统装备有至少一个加热装置是常见的，通过所述加热装置能够对气流进行加热。这样的加热装置能够例如构造为换热器，并且能够集成到用于车辆的部件的制冷的车辆的制冷回路中。来自这些车辆部件的废热能够经由制冷回路和用于加热气流的换热器而使用。另外，已知使用电操作的制热装置，使得如果制冷回路中尚未产生废热随后气流也能够被加热。这是例如在车辆的起动阶段或热车阶段的情况。这样的制热装置还能够有利地关于制冷回路的蒸发器的气流下游而布置，凭此已经通过蒸发器冷却的气流的再加热是可能的所谓的“再加热功能”。与这样的再加热功能相关地，气流能够在蒸发器中通过制冷回路被冷却到露点以下，并且随后能够在制热装置中被加热至期望的目标温度，凭此最后实现了运送至相应的车辆内部的气流的干燥。这一方面用来增加舒适条件，并且另一方面能够用于挡风玻璃的雾的快速去除。
在车辆的长时间停滞之后，在车辆的全部部件中，并且特别地也在车辆空调系统的全部部件中呈环境温度。在车辆的起动时，因此不能获得车辆空调系统的完全的热输出和车辆空调系统的完全的制冷能力。使得在车辆的这样的制冷开始的情况下，车辆内部的加热是很快地可能的，能够使用上述类型的电操作的制热装置。如果，相反地，在车辆的制冷开始时，期望车辆内部的快速制冷，车辆空调系统的制冷回路起作用，然而这首先需要在其能够显然地经由蒸发器从气流提取热量之前通过起动阶段运行。在该起动阶段期间，首先需要在制冷回路中创建用于在制冷回路中运行的回路过程的功能的热力学条件。从制冷回路的静息期(restphase)开始进行，其中制冷回路的必要部件具有环境温度，因此经由对应的制冷剂的循环，蒸发器需要被冷却，而冷凝器需要被加热。换言之，制冷回路的全部热质量需要被从在静息期中产生的均衡去除。由此，制冷回路具有一定的热惯性。只有当制冷回路在通过起动阶段运行之后通过功能回路处理达到制冷操作时，其能够显然地将热经由蒸发器从气流排出。
从de102009056673a1中已知一种热电热交换器，其能够用于介质的加热或冷却。为此，热电热交换器装备有热电元件，其能够将电流转化为热流。热电元件在此使用所谓的珀尔帖效应，并且因此也被设计为珀尔帖元件。珀尔帖元件具有彼此向背的两个热活动侧。依靠施加至相应的珀尔帖元件的直流电流的极性，热流从一个热活动侧向另一个热活动侧产生，反之亦然。通过已知的热交换器，因此根据施加至热电元件的电流的极性，能够带来第一介质的加热以及因此第二介质的冷却，反之亦然，其中第一介质和第二介质彼此以介质分离的方式联接，但经由热电元件在热交换器中传输热。
技术实现要素：
本发明关于如下问题：分别为用于操作车辆空调系统的方法或车辆空调系统或装备有其的车辆提出特别是通过增加的车辆乘员舒适度而区别的改进的实施例。
根据本发明，该问题由独立权利要求的主题解决。有益的实施例为从属权利要求的主题。
本发明基于如下的主要构思：结合具有用于冷却气流的蒸发器的制冷回路，所述蒸发器具有能够用于加热气流的热电加热装置，其中如果需要，在制冷回路的起动阶段期间使该加热装置被操作为冷却器。结果，在制冷回路的起动阶段期间通过热电加热装置已经能够将热从气流排出，使得紧接制冷回路起作用之后，已经能够实现运送至车辆内部的气流的冷却。因此，紧接制冷回路进入操作状态之后响应车辆内部的冷却，这立即能够由车辆乘员感受到并且感受到舒适度的增加。根据本发明，热电加热装置因此在制冷回路起作用期间被操作为冷却器，从而在制冷回路的起动阶段期间，并且事实上只在制冷回路的起动阶段期间提供了能够感受到的气流的舒适度，在此期间，尚未能够由蒸发器引起气流的明显的冷却。在起动阶段期间，通过蒸发器中的制冷剂的相变以及通过冷凝器中的制冷剂的相变引起热动力学循环处理。只要该循环处理已经开始，经由其能够提供足够的冷却能力，使得加热装置的作为冷却器的操作不再需要，加热装置的作为冷却器的操作从能量的观点也不是有利的。因此，在本发明中，如果需要，则仅仅在制冷回路的起动阶段期间热电加热元件专门被操作为冷却器。
当车辆在长时间停滞之后被制热(例如通过由太阳产生的辐射)时，主要产生这样的情形，因此发生这样的情况的需要，并且特别是诸如例如蒸发器、冷凝器、制冷剂泵以及制冷剂的制冷回路的必要部件实质上具有环境温度。在制冷回路的起动阶段期间，在制冷回路内发生热转移，直到出现用于制冷循环处理的功能的热动力学条件。该过程需要时间，使得由制冷回路进行的冷却只能够通过时间延迟来设定，即在冷却回路启动阶段之后。为此所需的时间能够由根据本发明的建议渡过，因为通过热电加热装置的作为冷却器的操作，几乎能够立即实现冷却，这导致所述的舒适度的增加。
有利地，加热装置布置在蒸发器下游的管道中，从而如果合适，能够实现再加热功能。
根据本方法的优选实施例，加热装置在制冷回路的冷却操作阶段期间被停用，这优选地直接在起动阶段之后，或者随着传送热至气流的加热而操作。在后者的情况下，加热装置被用于实现上述再加热功能。只要热能够可感知地经由蒸发器从气流排出，则出现制冷回路的冷却操作阶段。这通常为当循环处理通过制冷剂的相变而起作用时的情况。由于这样的制冷回路的热输出区别地大于这样的热电加热装置的热输出，所以关于车辆空调系统的能量的整体效率不再需要通过加热装置而能够另外实现的冷却能力，只要制冷回路达到其冷却操作阶段。该冷却操作阶段一方面包括制冷回路的名义上的操作阶段，其针对制冷回路的持续操作而设计，以及短暂的操作阶段，其从起动阶段持续至名义上的操作阶段。换言之，制冷回路在起动阶段之后且在其名义上的操作阶段之前已经能够带来气流的明显的冷却，使得在较短的时间之后加热装置已经不再需要操作为冷却器。
根据有益的实施例，加热装置能够被操作为冷却器，直到制冷回路的冷却能力达到预定的性能阈值。加热装置随后被停用，只要制冷回路的冷却能力达到该性能阈值。合适的控制装置能够监视例如至少一个与冷却能力相关的参数，从而能够证实达到性能阈值。这样的参数能够是例如非冷却气流与蒸发器之间的当前温度差，或者非冷却气流与蒸发器上游的制冷剂之间的当前温度差。
实施例是有利的，其中加热装置通过直流电流操作，其中为了操作为加热的加热装置提供有具有直流电流的第一极性，然而为了操作为冷却器，其提供有通过直流电流与第一极性相反的第二极性。换言之，加热装置通过至少一个将电流转换为热流的热电元件而操作，其中热电元件内的热流的方向由施加于其的直流电流的极性而确定。
根据本发明的操作方法优选在车辆的冷起动期间使用，因此当车辆的必要部件实质上具有环境温度时。针对车辆内部的冷却要求存在于车辆的冷起动，例如当车辆暴露至由太阳引起的照射时，凭此能够在车辆内部产生较高的温度。在现代的车辆中，车辆空调系统装备有“冷却功能”或分别“最大冷却功能”，这能够由车辆驾驶员手动地切换，从而将车辆内部尽可能快地冷却至舒适的温度。根据有益的实施例，能够做出如下设置：只当上述冷却功能起作用时，在制冷回路的起动阶段期间，经由热电加热元件实施气流的另外的冷却。如果该冷却功能未起作用，则制冷回路确实同样起作用以冷却车辆内部，但伴随其的气流的冷却只在起动阶段之后进行，因此是按事件顺序延迟的。由此，关于电能能够得到节约。冷却功能能够通过例如由车辆使用者手动地、经由对应的操作元件而在车辆的仪表盘上起作用。如果车辆使用者需要增加的舒适度，他能够通过致动冷却功能而带来冷却的直接起动，使得加热装置根据上述操作方法在制冷回路的起动阶段期间被操作为冷却器。
在另一个实施例中，另外地或者替代手动激活地，还能够设置冷却功能的自动激活，例如当车辆内部的当前温度与期望的车辆内部的目标温度之间出现温度差时，所述温度差大于预定的并且优选地可调节的温度差阈值。例如，能够做出如下设置：当车辆内部的实际温度与目标温度之间的温度差大于10℃或者大于15℃或者大于20℃时，自动地打开使制冷回路起作用的冷却功能。
根据本发明的用于对车辆内部进行空气调节的车辆空调系统装备有至少一个用于将气流引导至车辆内部的管道。另外，车辆空调系统包括制冷回路，其中循环有制冷剂，并且具有布置在管道中用于冷却气流的蒸发器。另外，车辆空调系统装备有同样布置在管道中用于加热气流的热电加热装置。最后，车辆空调系统装备有用于操作车辆空调系统的控制装置，所述控制装置联接至制冷回路并联接至加热装置，并且还分别被装备和编程使得其能够致动车辆空调系统以实施上述操作方法。
有利地，加热装置布置在蒸发器下游的气路中，如果合适，从而能够实现上述再加热功能。
根据有益的进一步的发展，加热装置能够具有至少一个将电流转化为热流的热电元件。在此，热流的方向取决于施加至相应的热电元件的电流的极性，这是直流电流，因此根据操作相应的热电元件所使用的直流电流的极性，热能够被传送至气流或者能够被从气流排出。
在另一个实施例中，加热装置能够具有热交换器，其集成到循环有冷却剂的冷却回路中，并且用于对车辆的至少一个部件进行冷却。例如，车辆能够装备有电动驱动装置，其中在操作期间产生较大量的热。电动驱动装置能够通过冷却回路被冷却。具有这样的电动驱动装置的冷却要求的部件为例如电动机、电池以及动力电子设备。这些部件的有效的冷却一方面增加了这些部件的使用寿命，并且另一方面增加了操作持续时间，特别是车辆的里程。
在特别有益的进一步的发展中，至少一个上述类型的热电元件能够集成到上述热交换器中。在该情况下，一方面加热装置集成到车辆空调系统的空气路径中，而另一方面集成到冷却回路中，凭此能够改进装备有其的车辆的关于能量的整体平衡。加热装置随后能够特别构造为从de102009058673a1中已知的热电换热器。
在另一个实施例中，蒸发器和加热装置能够布置在共用的外壳中。由此，加热装置为在共用的外壳中包含管道、蒸发器以及加热装置的空调单元的一体部件。有利地，阀装置和诸如此类的装置也容纳在该外壳中，通过其一方面能够调节热空气与冷空气的混合比例，而另一方面能够调节新鲜空气与循环空气的混合比例。同样地，通过这样的阀装置，能够控制经过空气调节后的气流向各空气管道的分配。另外，通过这样的阀装置，还能够实现两区域或多区域操作。同样地，用于操作车辆空调系统的控制装置能够布置在该外壳中。
根据本发明的车辆包括车辆内部和上述类型的车辆空调系统。车辆另外装备有电动驱动装置，其通过冷却回路而被冷却，在所述电动驱动装置中循环有冷却剂，并且所述电动驱动装置具有布置在车辆空调系统的管道中的换热器。以这种方式，通过电动驱动装置的废热能够加热气流。
根据该车辆的特别有益的进一步的发展，冷却回路的换热器能够为车辆空调系统的热电加热装置的部件。特别地，热电加热装置由换热器组成，所述换热器中集成有至少一个热电元件。
车辆的电动驱动装置有利地包括至少一个电动机、至少一个电池以及至少一项动力电子设备。这些部件中的至少一个能够通过冷却回路冷却。有利地，电动机、电池以及动力电子设备均通过冷却回路冷却。
根据本发明在用于冷却气流的制冷回路的起动阶段期间能够使用布置在制冷回路的蒸发器的下游的热电加热装置。由此，如所示出的，能够实现舒适度的增加，因为制冷回路对于车辆乘员能够感受到地立即进行了响应。
本发明的进一步重要的特征和益处将从从属权利要求、附图以及通过附图辅助的相关附图描述显现。
应当理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下，上述特征以及留待在下文中进一步说明的特征不仅能够用在分别指示的结合中，而且还能够用在其他结合中或者单独使用。
附图说明
本发明的优选实施例示出在附图中并且在下面的描述中进一步说明。
仅有的图1以装备有车辆空调系统的车辆的回路图的方式示出了示意图。
具体实施方式
根据图1，车辆1包括车辆内部2和用于对车辆内部2进行空气调节的车辆空调系统3，以及电动驱动装置4。车辆1在此能够构造为电动车辆，其只具有该用于驱动车辆1的电子驱动装置4。同样地，车辆1能够被构造为混合动力车辆，除了在此未示出的用于驱动车辆1的内燃机以外，其具有电动驱动装置4。同样地，能够想到混合动力车辆，其中内燃机用作所谓的里程扩展器(rangeextender)，从而为操作电动驱动装置4提供电流，使得车辆由电动驱动装置驱动而不由内燃机驱动。
车辆1另外装备有冷却回路5，其用于对电动驱动装置4进行冷却。在示例中，电动驱动装置具有至少一个电动机6，至少一个电池7以及动力电子设备8的项目，其通过来自电池7的电力控制电动机6的供电。同样地，动力电子设备8能够在电动机6的发电操作期间控制电池7的充电。
冷却回路5同样以热传递的方式联接至电子驱动装置4的部件，从而带来对应的部件的冷却。在图1的示例中，冷却回路5以热传递的方式联接至示出的全部三个部件，因此联接至电动机6、电池7以及动力电子设备8。冷却剂在冷却回路5中循环。另外，冷却回路5包含热交换器9和用于在冷却回路中驱动冷却剂的冷却剂泵10。
以下也能够以简短的形式指定为空调系统3的车辆空调系统3包括至少一个用于将由箭头指示的气流12引导至车辆内部2的管道11。另外，空调系统3装备有循环有制冷剂的制冷回路13，所述回路具有蒸发器14、冷凝器15以及制冷剂泵16。蒸发器14布置在管道11中并且用于冷却气流12。冷凝器15将从气流12排出的热引导至车辆1的外界17。
空调系统3另外包括热电加热装置18，其同样布置在管道11中并且便利地在此相对于气流12布置在蒸发器14的下游。加热装置18用于加热气流12。另外，空调系统3装备有驱动气流12的风扇19。例如，空气能够通过风扇19被从环境17引入。
在图1的示例中，空调系统3具有用于加热装置18、蒸发器14以及风扇19的共用外壳20。
进一步地，空调系统3装备有控制装置21，其用于操作空调系统3并且为此以合适的方式联接至空调系统3的全部可控制的部件。控制装置21连接至加热装置18、冷却剂泵10、制冷剂泵16以及风扇19所经由的控制线22被指示在图1中。控制装置21另外联接至动力电子设备23的用于操作加热装置18的另一项产品。在图1的示例中，该项动力电子设备23集成到控制装置21中。
清楚的是控制装置21基本上联接至空调系统3的进一步的部件，诸如例如联接至在此未示出的温度传感器系统，其能够测量例如车辆内部2的当前的实际温度。特别地，由此也能够确定车辆内部2的实际温度与目标温度之间的当前的温度差。
加热装置18具有至少一个电热元件24，其构造为珀尔帖元件并且因此将电流转换为热流。通常，加热装置18包含多个这样的热电元件24。
另外，在示例中，冷却回路5的换热器9同样集成到空调系统3的管道11中，并且即蒸发器14的下游。根据在此示出的特别有益的实施例，该热交换器9形成加热装置18的部件，使得相应的热电元件24集成到热交换器9中。以该方式，一方面通过冷却回路5能够加热气流12。另一方面通过相应的热电元件24能够将热或者从气流12传输至冷却剂，或者从冷却剂传输至气流12。
在车辆1的冷却开始的情况下，能够需要将车辆内部2尽可能快地冷却至舒适的温度。为此，或者通过相应的车辆乘员手动地或者经由控制装置21自动地分别初始化冷却功能或使冷却功能起作用。这包括一方面启动制冷回路13，另一方面在制冷回路13的起动阶段期间操作作为冷却器的加热装置18。换言之，本身用于加热的加热装置18在制冷回路13的起动阶段期间被用作冷却器。在该起动阶段期间，在停用状态下在制冷回路13中发生的热动力学均衡需要被改变，从而开始热动力学回路过程，这在制冷回路13的冷却操作阶段期间使得能够实现通过蒸发器14中的制冷剂的相应的相变的有效的热吸收，并且使得能够实现冷凝器15的有效放热。然而，在制冷回路13的该起动阶段，可能没有能够由车辆内部2中的车辆乘员观察到的可感知的明显的气流12的冷却。为了增加舒适度，在冷却操作期间，加热装置18被控制装置21致动为冷却器。这例如通过相应的热电元件24的对应的电流供给而进行。例如，加热装置18或相应的热电元件24分别供给有用于操作为具有第一极性的加热的直流，然而加热装置18或相应的用于操作为冷却器的热电元件24分别供给有具有直流的第二极性，所述第二极性与第一极性相反，因此是相反的。至于因此起作用的冷却功能，在制冷回路13的起动阶段期间，气流12通过加热装置18被冷却，为此加热装置18被控制装置18操作为冷却器。由于该冷却功能特别是在车辆1的冷启动时实施，所以通常对于电动控制装置4没有冷却要求，使得进入到冷却回路5的冷却剂中的放热是可能的。特别地因此冷却回路5也能够用于对气流12进行冷却。
只要制冷回路13脱离其起动阶段并且到达其制冷操作阶段，加热装置18被控制装置21停用。只要制冷回路13已经达到其名义上的操作阶段并且冷却功能被停用，加热装置18能够通过控制装置21操作为加热从而实现再加热功能。然而，只要在电动驱动装置4中产生足够的废热，该再加热功能也能够因此与热交换器9相关地经由冷却回路5实现，使得相应的热电元件24能够被停用。
例如，加热装置18能够操作为冷却器，直到制冷回路13的制冷能力达到预定的执行阈值。当随后达到该执行阈值时，发生加热装置18的停用，因此加热装置18的冷却功能的停用。
冷却功能能够由车辆乘员手动地停用。其也能够以时间控制的方式停用。同样地，能够想到以温度控制的方式停用冷却功能，例如只要车辆内部2中的实际温度与目标温度之间的温度差小于5℃，就能够做出设置以停用冷却功能。
基本上，能够想到设计控制装置21，使得每进入制冷回路13的操作，在起动阶段期间加热装置18被操作为冷却器。然而关于能量更有利的实施例是优选的，其中在起动阶段期间在制冷回路13起作用时，当上述冷却功能起作用时，加热装置18只被操作为冷却器。当车辆驾驶员期望的温度差出现在车辆内部2的当前实际温度与内部2的目标温度之间时(所述温度差大于例如能够为10℃的预定温度差)，这能够例如由控制装置21自动地启动。