用于机动车辆的热调节系统的制作方法

本发明涉及热调节系统领域。这样的系统可以特别地设置在机动车辆上。这种类型的系统允许例如车辆的不同部分的热管理，例如在混合动力或电动车辆的情况下的乘客舱或电能蓄电池。热交换主要通过在放置有多个热交换器的回路中循环的制冷剂的压缩和膨胀来管理。

背景技术：

1、热调节系统通常使用制冷剂回路，制冷剂回路包括主制冷剂循环环路和与主环路的一部分并联布置的至少一个旁通分支。各种阀使得可以实现制冷剂在回路的不同元件中的循环的不同组合。若干个热交换器和制冷剂膨胀设备使得可以控制热调节系统内的热交换。因此，可以根据需要实现不同的操作模式，例如乘客舱加热模式、乘客舱冷却模式、冷却车辆动力系的元件(例如电能蓄电池)的模式。

2、热调节系统的一种特定操作模式可以例如是被称为动力系冷却模式的模式。在该模式中，车辆动力系的元件被冷却。动力系的该元件尤其可以是电能蓄电池。因此，该操作模式允许电池例如在充电时被冷却。为此，热联接到电池的蒸发器确保冷却。从电池获取的热量被传递到在蒸发器中循环的制冷剂。然后，该热量在另一个热交换器中消散，例如与车辆外部的外部空气流交换热量。通常使用的另一种操作模式是称为乘客舱空调模式的模式。该操作模式使得可以冷却供应到乘客舱的空气流，以确保乘客在热环境中的舒适性。为此，作为蒸发器操作的另一个热交换器被供应到乘客舱的空气流通过，并从该空气流吸收热量。当热调节系统在动力系冷却模式下操作时，制冷剂的循环在联接到乘客舱的空气流的蒸发器中中断。为此目的，截流阀(可能由止回阀补充)使得可以将该回路部分与制冷剂回路的有效部分隔离。当乘客舱中的温度足够低时，乘客舱交换器中存在的制冷剂可能冷凝。由于截流器件的密封通常不是完美的，因此液体制冷剂可能逐渐积聚在热交换器中，热交换器可能被乘客舱内部的内部空气流通过。

3、液体制冷剂的这种积聚可能破坏热调节系统的操作，因为然后可用于参与热交换的制冷剂的量可能变得不足。这对热调节系统的能量效率是有害的。本发明提出了一种用于控制热调节系统的方法，其目的在于在这些操作条件的情况下防止液体制冷剂在未使用的热交换器中过度积聚。

技术实现思路

1、为此，本发明提出了一种用于控制热调节系统的方法，热调节系统包括被配置为使制冷剂循环的制冷剂回路，制冷剂回路包括：

2、-主环路，主环路在制冷剂的循环方向上相继地包括：

3、--压缩设备，

4、--第一热交换器，第一热交换器被配置为与第一热传递流体交换热量，

5、--第一膨胀设备，

6、--第一蒸发器，第一蒸发器被配置为经由第二热传递流体与机动车辆的动力系的元件交换热量，

7、-第一旁通支路，其将位于主环路上在第一热交换器下游且在第一膨胀设备上游的第一连接点连接到位于主环路上在第一蒸发器下游且在压缩设备上游的第二连接点，第一旁通支路包括第二膨胀设备和第二热交换器，第二热交换器配置为与机动车辆的乘客舱内部的内部空气流交换热量，

8、热调节系统被配置为在被称为动力系冷却模式的操作模式下操作，在操作模式下，第一热传递流体从制冷剂接收热量，并且第二热传递流体将热量传递给制冷剂，并且在操作模式下，通过第二热交换器的制冷剂的流量为零，方法包括以下步骤：

9、-i)确定制冷剂在第一蒸发器的出口处的压力，

10、-ii)取决于所确定的压力来控制以下参数中的至少一个参数：第一膨胀设备的通道截面、第二膨胀设备的通道截面、由压缩设备供应的制冷剂的流量、内部空气流的温度，使得第一蒸发器的出口处的制冷剂的压力低于预定压力阈值。

11、通过调整热调节系统的至少一个操作参数的值，该系统可以在第一蒸发器的出口处的制冷剂的压力低于预定压力阈值的情况下操作。通过为该阈值选择足够低的值，防止制冷剂朝向第二热交换器迁移。这是因为在这种情况下，没有压力差可能引起气态制冷剂从第一蒸发器的出口朝向第二热交换器移动。此外，由于第一蒸发器出口处的压力几乎等于第二热交换器出口处的压力，因此将第一蒸发器出口处的压力值控制到低于与外部空气流的温度相对应的制冷剂的饱和蒸气压的水平使得可以防止制冷剂在第二交换器中冷凝。防止液体制冷剂在第二热交换器中的不期望的积聚。可以修改若干操作参数以将制冷剂压力值调节到期望值。这些参数可以独立地或互补地修改。

12、以下段落中列出的特征可以彼此独立地或以任何技术上可能的组合来实现：

13、根据一个实施例，电动动力系的元件是电能蓄电池。电池可以特别地向车辆的电驱动电机供应电能。

14、作为变型，电动动力系的元件也可以是用于控制车辆的电驱动电机的电子模块。

15、根据一个实施例，第一热传递流体是被配置为在第三热交换器中循环的热传递液体，第三热交换器被配置为与机动车辆的乘客舱内部的内部空气流交换热量。

16、根据另一实施例，第一热传递流体是机动车辆的乘客舱内部的内部空气流。

17、根据本发明的一个方面，该方法包括以下步骤：

18、-a)确定内部空气流的温度，

19、-b)确定对应于内部空气流的温度的制冷剂的饱和蒸气压，

20、-c)将确定的饱和蒸气压值分配给预定压力阈值。

21、压力阈值的该值使得可以防止制冷剂的负载朝向第二热交换器转移。热调节系统可以稳定地操作，而不会逐渐改变其热性能。

22、根据一个实施例，该方法包括以下步骤：

23、-d1)将第一膨胀设备的通道截面减小到最小值，

24、-e1)增加第二膨胀设备的通道截面，使得制冷剂流穿过第二热交换器。

25、通过使制冷剂流通过第二热交换器，获得允许积聚在第二热交换器中的任何制冷剂液体蒸发的操作条件。

26、根据该方法的一个示例性实施例，第一膨胀设备的通道截面的最小值为零。

27、根据该方法的另一示例性实施例，第一膨胀设备的通道截面的最小值在第一膨胀设备的最大通道截面的20％和50％之间。

28、根据该方法的另一个方面，其中压缩设备是旋转型的，该方法包括以下步骤：

29、-d2)将压缩设备的转速增加到高于预定速度阈值的值。

30、增加压缩设备的转速，使得可以增加排出的高压制冷剂的流量，是将第一蒸发器中的制冷剂的压力调节到期望值的另一种方式。

31、压缩设备具有最大转速，并且预定速度阈值大于最大转速的80％。

32、根据一个示例性实施例，该方法包括以下步骤：

33、-d3)减小第一膨胀设备的通道截面，

34、-e3)将第二膨胀设备的通道截面保持在零值。

35、根据该方法的另一变型实施例，其中热调节系统包括被配置为与外部空气流交换热量的第四热交换器，热调节系统被配置为使第一热传递流体在第四热交换器中循环。

36、第四热交换器使得可以通过将热量消散到外部空气流中来冷却在第一热交换器中循环的热传递流体。

37、根据该方法的一个实施例，当热调节系统操作时，连续重复步骤ii)。

38、特别地，当制冷剂回路不包括限制制冷剂从第二连接点朝向第二热交换器的出口循环的任何机械设备时，应用控制方法的该方面。

39、根据该方法的另一实施例，制冷剂回路包括止回阀，止回阀布置在第二热交换器下游和第二连接点上游的第一旁通分支上，止回阀被配置为阻止制冷剂从第二连接点朝向第二热交换器的出口循环。

40、作为变型，制冷剂回路包括截流阀，截流阀布置在第二热交换器下游和第二连接点上游的第一旁通分支上。

41、止回阀或截流阀使得可以阻止或至少限制制冷剂从第一蒸发器的出口朝向第二热交换器的出口的引导。

42、在步骤ii)之前，控制方法可以包括以下步骤：

43、-i1)检测制冷剂在第二热交换器中的积聚，

44、并且仅当在步骤i1)中检测到第二热交换器中的制冷剂积聚时，才实施步骤ii)。

45、在该实施例中，止回阀或者如果使用截流阀代替止回阀，则可以限制制冷剂朝向第二热交换器的循环。这减缓了液体制冷剂的积聚。因此，可以仅在需要时应用控制第一蒸发器的出口处的制冷剂的压力的步骤。在导致制冷剂在第二交换器中冷凝的条件下的临时操作是可接受的，因为制冷剂的积聚缓慢。

46、根据本发明的一个方面，步骤ii)之后是在被称为动力系冷却模式的模式下的操作步骤，其中第一热传递流体从制冷剂接收热量，并且第二热传递流体将热量传递给制冷剂，并且其中通过第二热交换器的制冷剂的流量为零。

47、当积聚的制冷剂液体已经通过控制第一蒸发器中的压力而被蒸发时，在动力系冷却模式下的操作被重新激活。因此，车辆的动力系的元件的冷却被最大化。

48、根据该方法的一个示例性实施例，

49、检测制冷剂在第二热交换器中的积聚的步骤i1)包括以下子步骤：

50、-确定第一蒸发器的出口处的第二热传递流体的温度，

51、-如果所确定的温度高于第一预定阈值，则检测制冷剂在第二热交换器中的积聚。

52、作为变型或此外，

53、检测制冷剂在第二热交换器中的积聚的步骤i1)包括以下子步骤：

54、-确定第一蒸发器的出口处的第二热传递流体的温度的变化速度，

55、-如果所确定的变化速度高于第二预定阈值，则检测制冷剂在第二热交换器中的积聚。

56、第二热传递流体的温度升高过快是缺乏在回路中循环并参与热交换的制冷剂的指示，换句话说，指示液体制冷剂的过度积聚。因此，监测第一热传递流体的温度使得可以检测制冷剂在第二热交换器中的积聚。

57、根据一个示例性实施例，预定阈值取决于传动链的元件的电功率。

58、根据一个实施例，其中热调节系统包括布置在第一交换器下游和第一连接点上游的主环路上的制冷剂积聚设备，检测第二热交换器中的制冷剂积聚的步骤包括以下子步骤：

59、-确定制冷剂在第一蒸发器的出口处的过热值，

60、-如果所确定的过热高于第三预定阈值，则检测制冷剂在第二热交换器中的积聚。

61、当调节设备的架构允许压缩设备的入口处的制冷剂过热时，对过热值的监测使得可以诊断在制冷剂回路中循环的制冷剂的缺乏。因此，过度过热表示缺乏在回路中循环的制冷剂。

62、根据另一实施例，其中热调节系统包括布置在第二连接点下游和压缩设备上游的主环路上的制冷剂积聚设备，检测第二热交换器中的制冷剂积聚的步骤包括以下子步骤：

63、-确定制冷剂在所述第一膨胀设备的入口处的过冷值，

64、-如果所确定的过冷度低于第四预定阈值，则检测制冷剂在第二热交换器中的积聚。

65、当调节设备的架构允许制冷剂在第一热交换器的出口处(换言之，在第一膨胀设备的入口处)过冷时，过冷值太低表示回路中缺少制冷剂。

66、根据该方法的一个实施例，在预定持续时间内应用控制第一蒸发器的出口处的制冷剂的压力的步骤ii)。

67、根据一个示例性实施例，预定持续时间取决于内部空气流的温度。

68、根据另一示例性实施例，该方法包括以下步骤：

69、-a)确定内部空气流的温度，

70、-b)针对所确定的内部空气流的温度值确定制冷剂的饱和蒸气压，

71、-c)确定针对所确定的内部空气流的温度值的制冷剂的饱和蒸气压与预定阈值之间的差值，

72、并且预定持续时间取决于在步骤c)中确定的差值。

73、根据一个实施例，热调节系统包括第二旁通分支，第二旁通分支将第三连接点连接到第四连接点，第三连接点位于第一连接点下游和第一膨胀设备上游的主环路上，第四连接点位于第一蒸发器下游和第二连接点上游的主环路上，第二旁通分支包括第三膨胀设备和第三热交换器，第三热交换器配置为与机动车辆的乘客舱外部的外部空气流交换热量。

74、第三热交换器确保热调节系统以热泵模式操作。换句话说，在该模式中，允许第三热交换器中的制冷剂蒸发的热量从外部空气流中获取，并被传递到乘客舱内部的内部空气流。

75、根据一个示例性实施例，热调节系统包括内部热交换器，内部热交换器共同地布置在第一热交换器下游和第一连接点上游的主环路上，以及第二连接点下游和压缩设备上游的主环路上。

76、内部热交换器使得可以在热力循环期间增加制冷剂的焓的变化并提高系统的效率。

77、根据一个实施例，该方法包括以下步骤：

78、-加热内部空气流，使得第一蒸发器的出口处的制冷剂的压力低于预定阈值。

79、根据该方法的一个示例性实施例，热调节系统包括电加热设备，并且内部空气流的加热通过电加热设备的启动来进行。

80、因此，该方法包括以下步骤：

81、-启动电加热设备预定的持续时间。

82、根据该方法的一个变型实施例，该方法包括以下步骤：

83、-以被称为能量回收模式的模式操作热调节系统，其中第一热传递流体从制冷剂接收热量，并且第二热传递流体将热量传递给制冷剂，以便加热内部空气流，

84、-将内部空气流的流量控制到低于预定阈值的值。

85、这些步骤使得可以限制由电加热设备耗散的能量，并因此提高系统的能量效率。

86、根据一个实施例，第一热传递流体经由第三热交换器加热内部空气流。

87、根据一个实施例，热调节系统包括可移动挡板，可移动挡板配置为调整内部空气流的再循环速率。

88、并且该方法包括以下步骤：

89、-控制可移动挡板的位置，使得内部空气流的再循环速率高于预定阈值。

90、根据实施例一个变型，内部空气流的再循环速率的预定阈值是恒定的。

91、根据实施例另一变型，该方法包括以下步骤：

92、-检测车辆的乘客舱中至少一个乘员的存在，

93、-如果检测到至少一个乘员的存在，则将第一值分配给内部空气流的再循环速率的预定阈值，

94、-否则，将第二值分配给内部空气流的再循环速率的预定阈值，第二值大于第一值。

95、内部空气流的再循环速率的预定阈值的第一值在10％和60％之间。

96、内部空气流的再循环速率的预定阈值的第二值在60％和100％之间。