CN104114961A - 用于对车辆的乘客舱和传动系进行空气调节的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空调装置1，包括制冷剂回路2和冷却剂回路3，制冷剂回路2至少包括压缩机4、内部热交换器5、外部热交换器6和蒸发器7，冷却剂回路3至少包括与部件相关联的第一热交换器8、与部件相关联的第二热交换器9和散热器11，流体/流体热交换器12，安装在制冷剂回路2和冷却剂回路3中，冷却剂回路3包括通过互连装置15互连的第一环路13和第二环路14，其特征在于，第一环路13包括所述流体/流体热交换器12、与部件相关联的第一热交换器8以及插置在互连装置15和流体/流体热交换器12之间的用于加热冷却剂的器件16，第二环路14包括与部件相关联的第二热交换器9和散热器11。

Description

用于对车辆的乘客舱和传动系进行空气调节的装置
技术领域
本发明的技术领域是机动车辆的领域，特别是电动车辆。更具体地，本发明涉及空调装置，其确保这样的车辆的乘客舱和电传动系的供暖和冷却。
背景技术
当前，汽车制造商开发基于新能源工作的车辆，其替代具有内燃机的车辆或作为其补充。具体地，提出基于电力提供推进的车辆。这样的方案呈现出令人感兴趣的替代方案。但是，必须安装与电传动系相关联的不同部件，诸如用于存储电能的电池、用于确保车辆推进的电马达和用于将电信号传递给电马达的逆变器。
这些部件(特别是电池)的服役寿命和性能水平被围绕它们的介质的温度调节。因此必须确保这些部件在车辆行进阶段期间保持在预定温度，即当电池放电时。还必须确保这些部件在充电阶段期间的冷却，因为这些阶段导致这些部件的发热。
同时，必须确保乘客在车辆乘客舱中的舒适度。为此，必须改变车辆的乘客舱的气动热参数。但是必要的是，乘客舱的空气调节没有过度地损害车辆的自主性。
为此，已经提出使用所谓的“传统”空调环路，其被电压缩机激活，且制冷剂流体的循环被构造用于其，以便允许意图发送到车辆乘客舱中的空气流的供暖或冷却。但是，这样的“传统”空调环路不能允许传动系的部件的空气调节。
还已经提出使用所谓的“传统”空调环路，其与其中有冷却剂循环的多个副环路交换。副环路确保传动系的部件的冷却。但是，该方案是非常复杂的，特别关于确保副环路之间的互连的元件的控制，特别是当在各操作模式之间转换时。
此外，上述构造使用前部面交换器，其以冷凝器模式和蒸发器模式工作。但是，蒸发器模式的输出在通过该前部面交换器的空气流的温度降到0℃以下且该空气流包含一定水平的湿度的情况下被影响。该情况导致前部面交换器的结冰，其影响热交换。
发明内容
本发明的目的因此是克服之前描述的缺点，主要是通过提出一种简单实施的包括制冷剂回路和冷却剂回路的空调装置，且确保在所有条件下乘客舱和传动系的部件的空气调节，也就是说，特别是在夏天热的天气、冬天冷的天气、潮湿天气或电池充电期间。
本发明因此涉及一种包括制冷剂回路和冷却剂回路的空调装置，
-具有制冷剂回路，至少包括压缩机、内部热交换器、外部热交换器和蒸发器，
-冷却剂回路，至少包括与部件相关联的第一热交换器、与部件相关联的第二热交换器和散热器，
-流体/流体热交换器，安装在制冷剂回路和冷却剂回路中，
冷却剂回路包括通过互连装置互连的第一环路和第二环路，创新点在于，第一环路包括所述流体/流体热交换器、与部件相关联的第一热交换器以及插置在互连装置和流体/流体热交换器之间的用于加热冷却剂的器件，第二环路包括与部件相关联的第二热交换器和散热器。
流体/流体热交换器在制冷剂流体和冷却剂之间产生热交换。
根据另外的特征，冷却剂回路包括与部件相关联的第三热交换器，其安装在第二环路中。应指出，与部件相关联的第一热交换器、与部件相关联的第二热交换器和/或与部件相关联的第三热交换器是分开的热交换器。
根据另外的特征，加热器件包括电加热元件。
有利地，加热器件根据冷却剂在第一环路中的循环方向安装在流体/流体热交换器的紧接着的上游。
还有利地，加热器件根据冷却剂在第一环路中的循环方向安装在互连装置的紧接着的下游。
另外，第一环路包括用于冷却剂循环的第一泵。
根据另外的特征，第二环路包括用于冷却剂循环的第二泵。
还有利地，第二环路包括散热器的旁通导管，称为第三旁通导管。
根据本发明的变体，流体/流体热交换器与蒸发器并联安装。
以补充的方式或替代的方式，制冷剂回路包括内部热交换器的旁通导管，称为第一旁通导管，且还包括外部热交换器的另一旁通导管，称为第二旁通导管。
根据一变体，内部空气流被引导通过壳体，蒸发器和内部热交换器布置在该壳体中，以便被内部空气流在分配到车辆乘客舱中之前通过。
本发明还涉及制冷剂回路和冷却剂回路的不同操作模式或构造。
由此，制冷剂流体在制冷剂回路中循环，相继地在压缩机、第一旁通导管、外部热交换器或第二旁通导管、蒸发器和/或流体/流体热交换器中循环，以便回到压缩机。
替换地，制冷剂流体在制冷剂回路中循环，相继地在压缩机、内部热交换器、外部热交换器或第二旁通导管、蒸发器和/或流体/流体热交换器中循环，以便回到压缩机。
根据一变体，冷却剂在第一环路中循环，相继地在与部件相关联的第一热交换器、互连装置、加热器件、流体/流体热交换器中循环，以便回到与部件相关联的第一热交换器。
在这样的装置中，冷却剂在第二环路中循环，相继地在与部件相关联的第二热交换器、可行地还在与部件相关联的第三热交换器、散热器和/或第三旁通导管、互连装置中循环，以便回到与部件相关联的第二热交换器。
最后，冷却剂在冷却剂回路中循环，相继地在与部件相关联的第一热交换器、互连装置、与部件相关联的第二热交换器、散热器和/或第三旁通导管、互连装置、加热器件、流体/流体热交换器中循环，以便回到与部件相关联的第一热交换器。
优选地，流体/流体热交换器插置在，一方面，外部热交换器和/或旁通通道，和，另一方面，压缩机之间。
根据本发明，内部空气流是再循环空气流，其来自车辆的乘客舱，和/或是新鲜空气流，也就是说来自车辆乘客舱外部。
根据本发明，制冷剂回路和制冷剂回路可根据组合的不同操作模式被构造。
制冷剂回路和冷却剂回路的各构造使得可以特别地确保：
-“夏天”模式，其使得可以冷却发送到乘客舱中的内部空气流；
-“冬天”模式，其使得可以加热内部空气流；
-“除湿”模式，其使得可以对内部空气流除湿，
同时确保与电传动系相关联的部件中的至少一个的空气调节，所述部件诸如用于存储电能的电池、用于驱动车辆的电马达和用于将电信号匹配给电马达的逆变器。
本发明特别地能够在电池充电模式中操作，其中，制冷剂流体通过流体/流体热交换器冷却冷却剂。
本发明的第一优势在于，可以得益于电池的热惯性。本发明特别地使得可以，通过流体/流体热交换器分担电传动系部件的热损失和/或将它们散开在制冷剂流体中，以便改善在制冷剂回路中发生的热动力循环的输出。
本发明使得可以，以通常的方式，在电传动系的灵敏元件的使用中保持优化条件，而无关车辆的使用阶段：停止、充电、城市行驶或超城市(extra-urban)行驶。
另一优点在于，通过在操作阶段(例如，包括大约一个小时的快速充电阶段)期间保持优化温度，可以限制传动系部件(特别是电池)老化。
另一优点在于，在宽的外部温度范围(特别是在-20℃至+45℃)上确保乘客舱的热舒适度水平。
另一优点在于，外部热交换器被排他地用作冷凝器或没有使用。这避免了在该热交换器的表面上形成冰的问题，该问题在该交换器用作蒸发器时是已知的。
附图说明
本发明的其他特征和优势将从参考附图研究通过非限制性示例给出的以下描述而变得显而易见，所述示例可用于使对本发明的理解以及其实施方式的披露完整，而且，在适当时有助于其限定，其中：
图1显示了根据本发明的空调装置的示意图；
图2显示了根据第一变体的根据本发明的空调装置在“除湿”模式的示意图；
图3显示了根据第二变体的根据本发明的空调装置在“除湿”模式的示意图；
图4显示了根据第一实施例的根据本发明的空调装置在“夏天”模式的示意图；
图5显示了根据第二实施例的根据本发明的空调装置在“夏天”模式的示意图；
图6显示了根据本发明的空调装置在“充电”模式的示意图；
图7显示了根据本发明的空调装置在“冬天”模式的示意图。
具体实施方式
在详细显示本发明和以下描述的图2至7中，已经按照传统，流体循环通过实线表示，而没有流体循环由虚线表示。
如所示，根据本发明的空调装置1包括制冷剂回路2和冷却剂回路3。
制冷剂回路2是闭环环路，制冷剂流体在其内部循环。制冷剂流体可以是亚临界制冷剂流体，诸如通过标号R1234yf或R134A已知的成分。制冷剂流体还可以是超临界制冷剂流体，诸如通过标号R744A已知的二氧化碳。
制冷剂流体通过压缩机4循环，压缩机4的功能是增加制冷剂流体的压力和温度。压缩机4有利地是电的，特别适于以200伏至500伏的电压操作。“电”被理解为表示，压缩机构的驱动通过电马达操作，例如安装在压缩机内的电马达。
此外，压缩机4例如是活塞式压缩机、叶片式压缩机或涡旋式压缩机。类似地，压缩机4可具有内部控制器或外部控制器。
压缩机4包括入口孔24和出口孔25，制冷剂流体通过入口孔24到达，被压缩的制冷剂流体通过出口孔25排出。出口孔25连接至第一连接点26，第一连接点具有流体入口和两个流体出口。流体入口连接至压缩机4的出口孔25，而两个流体出口中的第一个连接至内部热交换器5的入口28。两个流体出口中的第二个本身通过入口通道31连接到第一切换器件27，例如第一双通阀。
内部热交换器5能够允许热与意图发送到车辆乘客舱内部的内部空气流22的交换。实际上，内部热交换器5安装在壳体23中，被发送到机动车辆乘客舱中的内部空气流22在其中循环。
这样的内部热交换器5还包括连接至第二连接点30的出口29，所述连接点包括两个入口和一个出口。这些入口的第一个连接到第一双通阀的出口通道32。这些入口的第二个连接到内部热交换器5的出口29。
壳体23还容纳蒸发器7，根据内部空气流22的循环方向，有利地布置在内部热交换器5的上游。可选地，附加散热器(未示出)，例如电散热器，安装在壳体23中，有利地在内部热交换器5下游。根据本发明，蒸发器7并入在制冷剂回路2中。
优选地，内部空气流22通过蒸发器7和/或内部热交换器5和/或附加散热器。因此，内部热交换器5是空气/制冷剂流体热交换器。
内部热交换器5的旁通导管20设置在第一连接点26的第二出口和第二连接点30的入口之间。该旁通导管20将在以后称为第一旁通导管20。
第一双通阀安装在该第一旁通导管20上，以便控制制冷剂流体通过第一旁通导管20的循环。
替换地，第一切换器件27可以是三通阀，其安装在第一连接点26或第二连接点30的位置上。
第一旁通导管20允许制冷剂流体直接从压缩机4朝向第二连接点30循环，而没有通过内部热交换器5，以便避免与内部空气流22的任何热交换。
制冷剂流体在第一旁通导管20或内部热交换器5中的循环通过第一双通阀管理。为此，第一双通阀例如由控制装置(未示出)执行的控制策略控制。
为了更好地并入，可建立包含旁通导管20、交换器5和切换器件27的模块。
第二连接点30连接到第三连接点33，第三连接点33能够允许制冷剂流体朝向第二旁通导管21或朝向外部热交换器6循环。
外部热交换器6能够允许热与意图发送到车辆乘客舱外部的外部空气流交换。因此，这是空气/制冷剂流体热交换器。
根据本发明的各操作模式，当制冷剂流体流动通过外部热交换器6时，根据制冷剂回路1的构造，外部热交换器6能够仅操作为冷凝器。
优选地，外部热交换器6安装在车辆的前部面中，以便当车辆运动时得益于作为外部空气流的动态空气流。
在连结第四连接点36之前，制冷剂流体经由入口孔34进入外部热交换器6，并经由出口孔35离开外部热交换器6。该连接点能够接收源于外部热交换器6和/或源于第三连接点33的制冷剂流体。
外部热交换器的旁通导管20，在此之后称为第二旁通导管21，设置在该第三连接点33和该第四连接点36之间。
由此，制冷剂流体能够借助循环通过第二旁通导管21而旁通外部热交换器6。该第二旁通导管21形成通道，防止或减小制冷剂流体在外部热交换器6中的循环，以便防止或减小在制冷剂流体和外部空气流之间的与外部热交换器6的热交换。
制冷剂流体在第二旁通导管21或外部热交换器6中的循环通过第二切换器件51控制，其在该情况下具有第二双通阀的形式，优选地通过由控制装置执行的控制策略控制。
第二双通阀包括连接至第三连接点33的出口的入口通道37，和连接至第四连接点36的入口的出口通道38。
替换地，第二切换器件51可以是三通阀，其安装在第三连接点33或第四连接点36的位置上。
为了更好地并入，可建立包含外部热交换器6、第三和第四连接点33、36和第二切换器件51的模块。
第四连接点36的出口连结至第五连接点39的入口，其允许制冷剂流体在流体/流体热交换器12中的循环，并行于蒸发器7。该流体/流体热交换器12确保，特别是排他地，在制冷剂回路2中循环的制冷剂流体和在冷却剂回路3中循环的冷却剂之间的热交换。
根据制冷剂流体的循环方向，第一膨胀元件40布置在蒸发器7紧接着的上游。优选地，根据制冷剂流体的循环方向，第一膨胀元件40还布置在第五连接点39下游。
第三切换器件41，再次之后称为第三双通阀，设置在该第五连接点39和膨胀元件40之间。更具体地，第三双通阀包括连接至第五连接点的入口的入口42，和连接至第一膨胀元件40的入口孔44的出口43。制冷剂流体经由连接至蒸发器7的入口孔的出口孔45离开该第一膨胀元件40。
第一膨胀元件40，例如是恒温膨胀元件、标定孔或甚至由控制装置实施的控制策略控制的电子膨胀阀。
在已经通过该第一膨胀元件40之后，制冷剂流通过蒸发器7的入口孔46进入蒸发器7。由第一膨胀元件40操作的制冷剂流体的压力降低确保，允许内部空气流22在其通过蒸发器7时温度降低和除湿的热交换。
蒸发器7的出口孔47连接至第六连接点48。根据本发明，流体/流体热交换器12还连接至该第六连接点48。该第六连接点48使得可以将已经通过制冷剂回路2的不同部件(特别是该回路的彼此并联安装的部件)的制冷剂流体汇集到一起。该回路的第一部分包括第四切换装置49、第二膨胀元件50和流体/流体热交换器12。该回路的第二部分包括第三切换装置41、第一膨胀元件40和蒸发器7。
由此，第六连接点48接收制冷剂流体，排他地源于蒸发器7或排他地源于流体/流体热交换器12，或同时源于制冷剂回路2的这两个部件。
第二膨胀元件50设置在第五连接点39和流体/流体热交换器12之间。该第二膨胀元件50，例如是恒温膨胀元件、标定孔或由控制装置实施的控制策略控制的电子膨胀阀。
第四切换器件49设置在该第五连接点39和该第二膨胀元件50之间。在该实施例中，这是双通阀49。
为了更好地并入，可建立包含第一和第二膨胀元件40、41以及第三和第四切换器件41、49的模块。
在已经由第二膨胀元件50膨胀之后，制冷剂流体经由入口孔52进入流体/流体热交换器12。在通过流体/流体热交换器12时，制冷剂流体与也在流体/流体热交换器12中循环的冷却剂热交换。在连结第六连接点48之前，制冷剂流体经由出口孔53离开流体/流体热交换器12。
通过该第六连接点汇集到一起的制冷剂流体离开该点，以便朝向压缩机4引导。
有利地，蓄积器54设置在第六连接点48的下游和压缩机4的上游。制冷剂流体经由直接连接到第六连接点48的入口进入蓄积器54。最后，蓄积器54包括出口，制冷剂流体通过该出口离开，以便朝向压缩机4返回，经由压缩机的入口孔24进入所述压缩机。
根据本发明，空调装置1包括制冷剂回路2和冷却剂回路3。冷却剂回路3形成闭环环路，冷却剂在其内循环，该流体例如是添加有乙二醇的基于水的成分。
冷却剂回路3由通过借助互连装置15彼此连接的第一环路13和第二环路14形成。该互连装置15例如制造为四通阀的形式，但其可以具有彼此并行安装的两个三通阀的形式，如图1所示。
由此，依据空调装置的操作阶段，第一环路13和/或第二环路14可独立或一起操作。
第一环路13形成一回路，第一泵17、互连装置15、用于加热冷却剂的器件16、流体/流体热交换器12和与部件相关联的第一热交换器8在其中定位，冷却剂按此顺序通过。
加热器件16在该情况下插置在互连装置15和流体/流体热交换器12之间。有利地，其定位在流体/流体热交换器12直接上游。该加热器件16可仍在互连装置15的直接下游，上游和下游由冷却剂在第一环路13中的循环方向确定。
第一泵17例如是电泵，也即是说包括电马达。其连接至互连装置15，流体经由第一入口孔55进入所述装置。
互连装置15除了形成第一环路13一部分的第一入口孔55之外还包括第二形成第二环路14一部分的第二入口孔56。互连装置15还包括第一出口孔57和第二出口孔58，分别形成冷却剂回路3的第二环路14和第一环路13的一部分。
互连装置15的第二出口孔58连接到用于加热冷却剂的器件16，流体经由入口59进入所述器件。该加热器件16包括连接至流体/流体热交换器12的冷却剂出口60。冷却剂则通过该流体/流体热交换器12，然后通过与部件相关联的第一热交换器8。
加热器件16包括电加热元件，即当被电源供电时能够传热的元件。根据一变体，电加热元件设置为在200V至500V之间的电压下操作。在这样的情况下，电源通过电池模块形成，其将能量传递到电马达，用于驱动车辆。
作为例子，根据所示实施例，与部件相关联的第一热交换器8是车辆的电传动系的第一部件和冷却剂之间的热交换器。特别地，第一部件是至少一个电池或电池模块，其被需要来存储车辆的电能，并确保移动车辆所需的能量供应。根据本实施例，与部件相关联的第一热交换器8一侧连接到第一泵17而另一侧连接到流体/流体热交换器12。
第二环路14形成一回路，第二泵18、互连装置15、与部件相关联的第二热交换器9、与部件相关联的第三热交换器10、用于管理冷却剂朝向散热器11或朝向该散热器11的旁通导管19(在此称为第三旁通导管19)的循环的器件61定位在该回路中。冷却剂按该顺序通过这些部件。
根据所示例子，第二泵18例如是电泵，也即是说其包括电马达。其连接到互连装置15的第二入口孔56。互连装置15的第一出口孔57就其本身而言连接至与部件相关联的第二热交换器9的入口孔。
在该实施例中，在到达用于管理冷却剂的循环的器件61之前，冷却剂通过第二交换器9，然后是与部件相关联的第三热交换器10。所述管理器件特别地通过三通阀形成，三通阀安装在回路的包含散热器11的部分与第三旁通导管19的汇合处。
根据冷却剂在第二环路14中的循环方向，所述管理器件61的三通阀设置在与部件相关联的第三热交换器10的下游，并包括入口通道62，其连接至与部件相关联的第三热交换器10。所述管理器件61的三通阀还包括第一出口端口63和第二出口端口64，第一出口端口63连接至散热器11的第三旁通导管19，而第二出口端口64连接到散热器11。
散热器11允许外部空气流和冷却剂之间的热交换。通过车辆移动或通过风扇65导致运动的外部空气流通过所述散热器。散热器11因此是空气/冷却剂热交换器。
作为根据所示实施例的例子，与部件相关联的第二热交换器9是车辆的电传动系的第一部件和冷却剂之间的热交换器。具体地，第二部件至少是逆变器，其功能是将源自电池的直流电转换为三相交流电，以便为电马达供电以驱动车辆。
与部件相关联的第三热交换器10是车辆的电传动系的第三部件和冷却剂之间的热交换器。具体地，第三部件是车辆的推进引擎，特别是电马达。
为了确保可靠性，车辆的该电传动系的各部件的服役寿命和性能水平，特别是电池或电池模块的，必须保证这些部件的空气调节，以便将它们保持在预定温度范围内，而不管车辆移动的条件和/或操作阶段。在冷的天气下，因此必需加热部件(一个或多个)，同时在热的天气下或在充电阶段，必需冷却它们。
另外，第二环路14包括膨胀箱66，有利地连接至冷却剂回路3，根据冷却剂在第二环路14中的循环方向，其在第二泵18的紧接着的上游。
冷却剂回路2的第二环路14还包括设置在散热器11和第二泵18之间的收集点67。
第三旁通导管19将用于管理冷却剂循环的器件61连接到收集点67。由此，冷却剂在第三旁通导管19和/或在散热器11内的循环通过该管理器件61管理，其被控制装置(未示出)执行的控制策略控制。
当冷却剂通过第三旁通导管19时，冷却剂在散热器11中的通过量减小或为零。由此，冷却剂和外部空气流之间的热交换减小或消除。
有利地，散热器11安装在车辆的前部面中，以便当车辆运动时得益于作为外部空气流的动态空气流，可行地由风扇65产生的空气流补充。
散热器11可还根据通过这些热交换器的外部空气流22的循环方向，布置在外部热交换器6的下游或上游。外部热交换器6和散热器11可还得益于由风扇65产生的空气流以及动态空气流。
本发明的另外的设置在于散热器11和外部热交换器6并排安装，两个分开的外部空气流则可通过每个交换器。由此，在散热器11和外部热交换器6之间提供了热独立性。
在壳体23中循环的内部空气流22是从乘客舱外部抽取的新鲜空气流68和/或从车辆乘客舱内抽取的再循环空气流69。为了形成内部空气流22而进行的进入壳体23中的新鲜空气流68关于再循环空气流69的比例的选择通过选择器件70控制，选择器件70例如瓣片。
图2显示了根据第一变体的根据本发明的空调装置在“除湿”模式下的示意图，例如外部温度在0℃至5℃之间时。
在该构造中，设置第一切换器件27，特别是第一双通阀，以便允许压缩机4的制冷剂流体循环通过内部热交换器5与内部空气流22热交换。由此，所述第一切换器件27的第一双通阀防止制冷剂流体通过第一旁通回路20的任何循环。
在根据该第一变体的“除湿”模式下，制冷剂流体离开内部热交换器5，且朝向第三连接点33引导。第二切换器件51布置在打开位置，以便允许制冷剂流体在第二旁通导管21中循环。由此，制冷剂流体旁通外部热交换器6，且因此没有被外部空气流冷却。
第四切换器件49在关闭位置，从而制冷剂流体不在制冷剂回路的包含流体/流体热交换器21的部分中循环。
第三切换器件41在打开位置，并允许制冷剂流体在第一膨胀元件40并然后在蒸发器7中循环。
在压缩机4的出口孔25和第一膨胀元件40之间，制冷剂流体为高压和高温的。
第一膨胀元件40降低制冷剂流体的压力。随着制冷剂流体通过蒸发器7，制冷剂流体通过与内部空气流22交换而蒸发。这样的热交换使得可以确保内部空气流22的冷却，并因而确保该空气流的干燥和/或除湿。
最后，制冷剂流体离开蒸发器7，通过第六连接点48，可选地蓄积器54，以便回到压缩机4。
在第一膨胀元件40和压缩机4的入口孔24之间，制冷剂流体为低压低温的。
关于冷却剂回路3，冷却剂通过第一泵17和/或通过第二泵18而运动。第一环路13通过互连装置15连接到第二环路14。实际中，经由第二入口孔56进入互连装置的冷却剂经由第二出口孔58离开，同时，经由第一入口孔55进入互连装置的冷却剂经由第一出口孔57离开。在该情况下将理解，冷却剂相继地在第一环路13，然后在第二环路14中循环。
在该模式下，冷却剂相继地在加热器件16、流体/流体热交换器12、与部件相关联的第一热交换器8、第一泵17、互连装置15中以上述方式循环，在与部件相关联的第二热交换器9、与部件相关联的第三热交换器10、第三旁通导管19、在第二泵18中循环，以便最终返回到装置。
在该操作阶段，冷却剂没有经历与制冷剂流体的任何热交换，因为所述流体不循环通过流体/流体热交换器12。
用于管理冷却剂的循环的器件61实行该流体在第三旁通导管19中的循环，并阻止冷却剂在散热器11中的循环。因此，冷却剂不经历与外部空气流的任何热交换。
随着冷却剂通过与部件相关联的第一热交换器8、与部件相关联的第二热交换器9和与部件相关联的第三热交换器10，冷却剂调节，特别地加热或冷却，相关联的部件，所述部件在该情况下有利地为电池或电池模块和/或逆变器和/或用于驱动车辆的电马达。这样的构造使得可以分担这些部件的焦耳效应损失，且关于在制冷剂回路2中发生的热动力循环利用这些损失。
最后应指出，有利地，选择器件阻止引入新鲜空气流68，并允许在壳体23中引入再循环空气流69。
在根据第一变体的“除湿”模式中，空调装置的构造在冷的天气下(特别是冬季)提供特别的优点。实际上，根据该设置，制冷剂流体的所有冷凝都发生在内部热交换器5中。由此，由冷凝提供的所有热散发在朝向乘客舱扩散的内部空气里22中。没有通过外部空气流的热排放。因此，没有能量损失。因此，车载能量合理化。
图3显示了根据第二变体的在“除湿”模式中的本发明。因而，图3示出与图2相同的操作阶段。将关于相对于图2的不同之处描述图3。之前描述的且在相同条件下工作的元件将不再进一步详细描述，且参考图2的描述达到此作用。
与图2相反，在流体/流体热交换器12内允许制冷剂流体的循环。为此，第四切换装置49在打开位置，使得制冷剂流体到达第二膨胀元件50。
第二膨胀元件50降低制冷剂流体的压力。随着制冷剂流体通过流体/流体热交换器12，其通过与冷却剂交换而蒸发。这样的构造使得可以捕获在冷却剂中存在的热，该热由车辆的电传动系的部件释放，并由与部件相关联的第一热交换器8和/或与部件相关联的第二热交换器9和/或与部件相关联的第三热交换器10收集。
流体/流体热交换器12与蒸发器7由此形成一途径(lever)，以便增加蒸发的制冷剂流体的量。在制冷剂回路2中发生的热动力循环的输出通过该构造被改善。
应指出，该构造还使得可以确保车辆的电传动系的部件经由制冷剂流体冷却。
在根据第一变体(图2)或第二变体(图3)的“除湿”模式中，空调装置的该构造具有另外的优点，以便确保乘客舱的乘客的优化舒适度。
实际上，根据图2和3的选择器件70的位置，称为“再循环”位置，仅确保再循环空气流69引入到壳体23中。这样的设置使得可以改善发生在制冷剂回路内的热动力循环的输出，特别是在不利的外部气候条件下，例如在外部空气小于5℃时。
关于图2和3所述的构造被特别有利地用于适度的潜在潮湿的气候条件。实际上，图2和3显示了根据“除湿”模式的两个变体的空调装置1。
除了使“除湿”模式必要的气候条件，这样的“除湿”模式不再是舒适度管理时的决定参数。由此，可设想切换到其他操作模式，现将描述所述模式。
图4显示了根据第一变体的空调装置在“夏天”模式的示意图。图4因此示出在所谓的“夏天”模式期间根据本发明的空调装置，该模式对应于要被冷却的车辆乘客舱的需求。
关于图2所示的构造的不同将在以下描述，且将参考该图的描述用于相同的元件或位置。
根据“夏天”模式的该第一变体，第一切换器件27，特别是第一双通阀，设置为使得，制冷剂流体直接从压缩机4朝向第二连接点30行进，循环通过第一旁通导管20。制冷剂流体以非常小量在内部热交换器5中循环，使得其仅经历与通过交换器5的内部空气流22的较小热交换。因此，其保持其压力和温度水平。
在由三通阀形成的切换器件27的情况下，当阀在打开位置中时，制冷剂流体没有在内部热交换器5中循环。制冷剂流体则没有经历与通过内部热交换器5的内部空气流22的热交换。因此，其保持其压力和温度水平。
制冷剂流体继续其路径，并通过第三连接点33。第二切换器件51在关闭位置，从而制冷剂流体被迫使通过外部热交换器6，因为该制冷剂回路没有使用第二旁通导管21。因此将理解，第二切换器件51的构造使得在旁通导管21中的循环被关闭。
因此，制冷剂流体相继地通过外部热交换器6、第四连接点36、第五连接点39，以便到达第三切换器件41。
在这样的构造中，制冷剂回路通过外部热交换器6将其热散发在外部空气流中，所述交换器用作冷凝器。
在压缩机4的出口孔25和第一膨胀元件40之间，通过外部热交换器6，制冷剂流体为高压和高温的，而在第二膨胀元件40和压缩机4的入口孔24之间，制冷剂流体为低压低温的。
冷却剂回路3的构造与图2描述的相同，除了以下内容之外。将参考图2的描述，以便了解相同部件的结构和位置。
用于管理冷却剂循环的器件61布置在冷却剂被迫使朝向散热器11循环的位置中。由此，管理器件61阻止冷却剂在第三旁通导管19中的任何循环。
这样的构造使得可以确保车辆的电传动系的部件的冷却，即，电池或电池模块、逆变器和/或用于驱动车辆的电马达。冷却剂在第一环路13和第二环路14两者中循环，且将从部件收集的热散发在通过散热器11的外部空气流中。
在根据该第一变体的“夏天”模式中，在壳体23中循环中的内部空气流22是在乘客舱之外抽取的新鲜空气流68。为此，选择器件70布置在一位置中，在该位置中，其阻止再循环空气流入口并允许新鲜空气流68的进入。
图4和6显示了根据不同变体的在“夏天”模式中的空调装置1。将关于与图4的不同之处描述图5和6。之前描述的且以相同条件工作的元件将不再进一步详细描述，且参考前图的描述。
图5显示了根据第二变体的根据本发明的空调装置1在“夏天”模式中的示意图。不像图4，制冷剂流体被允许在流体/流体热交换器12中循环。为此，第四切换装置49在打开位置，以使得制冷剂流体到达第二膨胀元件50。
该第二膨胀元件50降低制冷剂流体的压力。随着制冷剂流体通过流体/流体热交换器12，其通过与冷却剂交换而蒸发。这样的构造使得可以捕获在第一环路13中循环的冷却剂中存在的热，该热由车辆电传动系的部件释放且由与部件相关联的第一热交换器8(即专用于电池或电池模块的热交换器)收集。
流体/流体热交换器12与蒸发器7由此形成一途径，以便增加蒸发的制冷剂流体的量，同时，冷却附连到与部件相关联的第一热交换器8的部件。在制冷剂回路2中发生的热动力循环的输出通过该构造被改善。
已经通过流体/流体热交换器12和蒸发器7的制冷剂流体在第六连接点48的区域中汇集在一起。
关于冷却剂回路，应指出互连装置15布置在将第一环路13与第二环路14分开的位置。换句话说，在第一环路13中循环的冷却剂与在第二环路14中循环的冷却剂分开。由此，第一环路13与第二环路14分开，在第一环路13中循环的冷却剂不与第二环路14中循环的冷却剂混合。
实际上，互连装置15的第一入口孔55连接到第二出口孔58，同时第二入口孔56连接到第一出口孔55。以此方式，使得冷却剂在第一环路13中的循环独立于在第二环路14中存在的冷却剂的循环。
这样的操作阶段使得可以确保被发送到乘客舱中的内部空气流22的冷却。还可以确保一方面与部件相关联的第一热交换器8和另一方面与部件相关联的第二热交换器9及与部件相关联的第三热交换器10之间的不同冷却。
借助流体/流体热交换器12，与部件相关联的第一热交换器8则排他地通过制冷剂回路2冷却。与部件相关联的第二热交换器9和与部件相关联的第三热交换器10通过在散热器11的区域中执行的热交换被排他地冷却。
特别地，这样的构造特别用在外部温度高的情况下，以便通过与部件相关联的第一热交换器8和/或与部件相关联的第二热交换器9和/或与部件相关联的第三热交换器10确保相关联部件(在该情况下，有利地，为电池和/或电池模块和/或用于驱动车辆的电马达)的适当冷却。
这样的构造还在外部温度高的情况下是特别有利的，该温度比确保电池或电池模块耐用性的限制温度临界值高，所述电池模块更特别地对温度差敏感。为此，在该模式中，与部件相关联的第一热交换器8的冷却排他地通过制冷剂回路确保，如上所述。
该构造还通过以下具有优势：使用由冷却剂传输送的热以加热制冷剂流体，从而增加低压和低温侧的热交换器。这有助于增加在制冷剂回路2内发生的热动力循环的输出。
图6显示了空调装置在“充电”模式下的示意图。将参考图5，以下描述指出不同的元件或功能。
该“充电”模式涉及以下情况：附连到与部件相关联的第一热交换器8的部件是电池或电池模块，且所述电池或电池模块处于充电阶段。在这样的情况下，电池被加热。为了保持服役寿命和/或优化电池操作，必须确保其冷却。
为了确保在第一环路13中循环的冷却剂的最大冷却，第三切换器件41布置在关闭位置，同时第四切换器件49在打开位置。因此，制冷剂流体没有在蒸发器7中循环，所有制冷剂流体被朝向流体/流体热交换器12发送，通过第二膨胀元件50，其确保该制冷剂流体在进入流体/流体热交换器12之前的压力降低。
由于制冷剂流体的所有蒸发通过与第一环路13中存在的冷却剂热交换而发生，所述流体的温度降低，以便确保电池在充电阶段期间的冷却。
图7显示了根据本发明的空调装置1在“冬天”模式中的示意图。因此，图7示出在“冬天”操作阶段期间的空调装置，其对应于车辆的乘客舱要被供暖的需求。
在该构造中，第一切换器件27，特别是第一双通阀，在关闭位置，以便允许制冷剂流体在内部热交换器5中的循环。为此，所述切换器件27的第一双通阀被设置，以便压缩机4的出口开口25与内部热交换器5的入口28连通。由此，制冷剂流体从压缩机4循环通过与内部空气流22热交换的内部热交换器5，以便为乘客舱供暖。制冷剂流体因此没有通过第一旁通导管20。
制冷剂流体离开内部热交换器5，且朝向第三连接点33引导，在那里该制冷剂流体朝向第二旁通导管21走向分支。为此，第二切换器件51在打开位置，其导致外部热交换器6的旁通。因此，到达第四连接点36处的制冷剂流体没有被外部空气流冷却。
如图6的情况，第三切换器件41在关闭位置，同时第四切换器件49在打开位置。因此，制冷剂流体没有在蒸发器7中循环，所有制冷剂流体被朝向流体/流体热交换器12发送，通过第二膨胀元件50，其确保该制冷剂流体在进入流体/流体热交换器12之前的压力降低。
冷却剂回路3以与关于图2解释的变体相同方式构造，其中，第一环路13通过互连装置15连接到第二环路14，且其中，冷却剂借助通过第三旁通导管19而旁通散热器11。
加热器件16在此被激活。换句话说，其电加热元件被连接到电能量源，以使得将热供应给通过加热器件16的冷却剂。在流体/流体热交换器12紧接着的上游的冷却剂的温度的这种升高确保都通过流体/流体热交换器12的冷却剂和制冷剂流体之间的足够温度差。由此，在制冷剂回路2中发生的热动力循环的输出被改善。
加热器件16的激活还使得可以加热冷却剂，从而保持或达到与部件相关联的第一热交换器8的温度，该温度高于限定的温度临界值。在电池或电池模块的情况下，该构造是有利的，因为电池的服役寿命和/或容量在其温度降到被限定的临界值之下时受到影响。
在上述两个情况的一个或另一个中，互连装置15可布置在一位置中，在该位置中，第一环路13与第二环路14隔绝，特别是根据图5所述的模式。这使得可以保留由仅用于流体/流体热交换器和/或与部件相关联的第一热交换器8(用于电池或电池模块)的加热器件16产生的热。
当所述循环运作热泵时，该加热器件16的激活可被执行，特别地用于产生热动力循环有效运行所需的额外功率。
作为例子，加热器件16是浸没在冷却剂中的浸没式加热器。浸没式加热器设置为在200V至500V之间的供电电压下操作，该供电电压有利地等于电池或电池模块提供的供电电压。浸没式加热器有利地是自调节的，因为其包括检测冷却剂温度以允许或防止浸没式加热器的实施的恒温器。
该激活可还例如在车辆停止期间也被执行。
图7所示的构造显示了甚至更多优点。实际上，其使得可以，通过将第三通路13布置为与第二环路14连通，收集与部件相关联的第二热交换器9的区域中和/或与部件相关联的第三热交换器10的区域中的热，以便将它们通过在流体/流体热交换器12中与制冷剂流体热交换而散去。这特别是当电马达驱动车辆并释放热时的情况。
根据图7所示的构造，冷却剂回路3的第一环路13和第二环路14例如彼此串联。由此，由电传动系的各部件(特别是逆变器和用于驱动车辆的电马达)散的热被分担。这还使得可以在运动中加热电池或电池模块，以便在减小的时间量下向更有利的输出水平进展。
当获得了优化的操作温度时，必需将布置在冷却剂回路3中的部件(在该情况下为电池或电池模块、和/或逆变器和/或用于驱动车辆的电马达)散发的热通过散热器11朝向外部排放。
温度调节通过用于管理冷却剂循环的器件61的调节而执行。该调节允许冷却剂在散热器11中和/或在第三旁通导管19中的循环，特别是根据管理器件61的第一出口通道63和第二出口通道64的开度。
清楚地，在图1至7中的所有实施例中，互连装置15可总是构造为使得冷却剂回路3的第一环路13和第二环路14隔绝或分担。
互连装置15因此使得可以将第一部件(即，电池或电池模块)与第二部件(分别是逆变器和/或用于驱动车辆的电马达)的冷却分开。这些部件的这种热隔绝是有利的，特别是在非常高的外部空气温度的情况下，其中，散热器11不允许提供冷却剂的额外冷却(图5的情况)。
另一方面，在散热器11中执行的热交换能够加热冷却剂，其还被流体/流体热交换器12冷却。通过将冷却剂回路3的第一环路13和第二环路14断开联接，在第一环路13中的冷却剂的温度比在第二环路14中的冷却剂的温度凉。
这改善了第一部件的冷却，也就是说电池或电池模块的冷却。但是，第二环路14中的冷却剂的温度更高。这被较少地关注，因为，第二部件(也就是说逆变器)和第三部件(也就是说用于驱动车辆的电马达)对温度变化不那么敏感。
特别值得指出的是，在上述模式中，外部热交换器要么没有被使用，也就是说没有被制冷剂流体通过，要么在冷凝器模式中使用。但是，其没有在蒸发器模式中被使用，这避免了当气候条件潮湿且冷，特别是接近或低于0℃时，霜在该热交换器表面上的任何形成。
当然，本发明不限于上文中描述的和仅通过示例提供的实施例。其涵盖本领域技术人员可在本发明的范围内设想的各种改动、替换形式和其他变化例，尤其是上述各实施例的任何组合。
作为例子，热交换器13和14可还与DC/DC转换器相关联，DC/DC转换器意图用于通过高压电池对低压电池充电。
此外，根据本发明的装置可还包括与部件相关联的热交换器的串联、并联或串联并联组合定位。作为例子，连接至逆变器的热交换器9可与连接至DC/DC转换器的热交换器串联布置，同时，与马达相关联的热交换器10布置为与连接至逆变器和DC/DC转换器的所有热交换器并联。

Claims (16)

1.一种空调装置(1)，包括制冷剂回路(2)和冷却剂回路(3)，
-制冷剂回路(2)至少包括压缩机(4)、内部热交换器(5)、外部热交换器(6)和蒸发器(7)，
-冷却剂回路(3)至少包括与部件相关联的第一热交换器(8)、与部件相关联的第二热交换器(9)和散热器(11)，
-流体/流体热交换器(12)，安装在制冷剂回路(2)和冷却剂回路(3)中，
冷却剂回路(3)包括通过互连装置(15)互连的第一环路(13)和第二环路(14)，其特征在于，第一环路(13)包括所述流体/流体热交换器(12)、与部件相关联的第一热交换器(8)以及插置在互连装置(15)和流体/流体热交换器(12)之间的用于加热冷却剂的器件(16)，第二环路(14)包括与部件相关联的第二热交换器(9)和散热器(11)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，冷却剂回路(3)包括与部件相关联的第三热交换器(10)，其安装在第二环路(14)中。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，加热器件(16)包括电加热元件。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置，其中，加热器件(16)根据冷却剂在第一环路(13)中的循环方向安装在流体/流体热交换器(12)的紧接着的上游。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，加热器件(16)根据冷却剂在第一环路(13)中的循环方向安装在互连装置(15)的紧接着的下游。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，第一环路(13)包括用于冷却剂循环的第一泵(17)，并且其中，第二环路(14)包括用于冷却剂循环的第二泵(18)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，第二环路(14)包括散热器(11)的旁通导管(19)，称为第三旁通导管(19)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，流体/流体热交换器(12)与蒸发器(7)并联安装。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，制冷剂环路(2)包括内部热交换器(5)的旁通导管(20)，称为第一旁通导管(20)。
10.根据权利要求10所述的装置，其中，制冷剂回路(2)包括外部热交换器(6)的旁通导管(21)，称为第二旁通导管(21)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，内部空气流(22)被引导通过壳体(23)，蒸发器(7)和内部热交换器(5)布置在该壳体中，以便内部空气流在分配到车辆乘客舱中之前通过其。
12.根据权利要求9或10所述的装置，其中，制冷剂流体在制冷剂回路(2)中循环，相继地在压缩机(4)、第一旁通导管(20)、外部热交换器(6)或第二旁通导管(21)、蒸发器(7)和/或流体/流体热交换器(12)中循环，以便返回到压缩机(4)。
13.根据权利要求10所述的装置，其中，制冷剂流体在制冷剂回路(2)中循环，相继地在压缩机(4)、内部热交换器(5)、外部热交换器(6)或第二旁通导管(21)、蒸发器(7)和/或流体/流体热交换器(12)中循环，以便返回到压缩机(4)。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，冷却剂在第一环路(13)中循环，相继地在与部件相关联的第一热交换器(8)、互连装置(15)、加热器件(16)、流体/流体热交换器(12)中循环，以便返回到与部件相关联的第一热交换器(8)。
15.根据权利要求7所述的装置，其中，冷却剂在第二环路(14)中循环，相继地在与部件相关联的第二热交换器(9)、散热器(11)和/或第三旁通导管(19)、互连装置(15)中循环，以便返回到与部件相关联的第二热交换器(9)。
16.根据权利要求7所述的装置，其中，冷却剂在冷却剂回路(3)中循环，相继地在与部件相关联的第一热交换器(8)、互连装置(15)、与部件相关联的第二热交换器(9)、散热器(11)和/或第三旁通导管(19)、互连装置(15)、加热器件(16)、流体/流体热交换器(12)中循环，以便返回到与部件相关联的第一热交换器(8)。
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