本发明涉及热调节系统的领域。特别地,这样的系统可以设置在机动车辆上。在此示例性应用中,在电动车辆的情况下,这些系统允许对车辆的多个不同的构件(比如乘客舱或电能储存电池)进行热调节。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管理。
背景技术:
1、热调节系统通常利用制冷剂环路和用于与制冷剂交换热量的传热流体的环路。这样的系统因此被称为间接式的。专利ep 2933586 b1是这样的系统的一个示例。制冷剂环路被形成为使得制冷剂将热量释放给双流体热交换器中的传热液体、然后经过布置在乘客舱中的热交换器(也称为蒸发器)。这种热交换器使得可以冷却乘客舱。乘客舱特别地被热辐射器加热,该热辐射器将热量从传热液体消散到送往乘客舱的空气流中。
2、制冷剂回路包括主环路和多个旁通分支,主环路和多个旁通分支使得可以产生制冷剂循环的多种组合。因此可以获得多种操作模式,比如对乘客舱中的空气进行冷却、对乘客舱中的空气进行加热、对乘客舱中的空气进行除湿、或对车辆电池进行冷却。
3、然而,实现这样的回路可能是困难的。回路的每个部分的占用空间可能是成问题的,因为其他部件或子系统也必须安装在同一环境中。另外,比如膨胀阀等必要部件的数量和性质可能会导致热调节系统成本很高,这限制了其大规模分布。
4、而且,提供附加的操作模式可能是有益的。因此,需要提供更易于以较低成本结合并提供经优化的热力学性能的热调节系统。
技术实现思路
1、为此,本披露内容提出了一种热调节系统,该热调节系统包括:
2、-传热液体回路,该传热液体回路被配置成使传热液体循环,
3、-制冷剂回路,该制冷剂回路被配置成使制冷剂循环,制冷剂回路包括:
4、--主环路,该主环路在制冷剂的行进方向上依次包括:
5、---压缩装置,
6、---双流体热交换器,该双流体热交换器共同地布置在制冷剂回路和传热液体回路上,以允许制冷剂与传热液体之间的热交换,
7、---第一膨胀装置,
8、---第一热交换器,该第一热交换器被配置成与第一空气流交换热量;
9、--第一旁通分支,该第一旁通分支将定位在主环路上、在双流体交换器的下游且在第一膨胀装置的上游的第一接合点连接至定位在主环路上、在第一热交换器的下游且在压缩装置的上游的第二接合点,第一旁通分支依次包括第二膨胀装置和第二热交换器,
10、--第二旁通分支,该第二旁通分支将定位在主环路上、在第一接合点的下游且在第一膨胀装置的上游的第三接合点连接至定位在主环路上、在第一热交换器的下游且在第二接合点的上游的第四接合点,第二旁通分支依次包括第三膨胀装置和第三热交换器,
11、主环路包括第一内部热交换器,该第一内部热交换器被配置成允许在双流体交换器的下游且在第一接合点的上游的高压制冷剂与在第二接合点的下游的低压制冷剂之间的热交换,
12、制冷剂回路被配置成使得离开第一热交换器的制冷剂只有通过经过第四接合点和第二接合点才能到达压缩装置。
13、制冷剂回路的这种架构提供了易于实施的基础,同时允许多种不同的操作模式。
14、以下段落中列出的特征可以彼此独立地实施,或者以任何技术上可能的组合来实施:
15、第二热交换器被配置成与第二空气流交换热量。
16、第一空气流是机动车辆的乘客舱内部的空气流。
17、第二空气流是机动车辆的乘客舱外部的空气流。
18、第三热交换器被配置成热联接到机动车辆的电动传动系的第一元件。
19、车辆的电动传动系的第一元件被配置成与在辅助传热液体环路中循环的传热液体交换热量。
20、车辆的电动传动系的第一元件是电能储存电池。
21、车辆的电动传动系的第一元件包括车辆的电动驱动电机。
22、车辆的电动传动系的第一元件是用于控制车辆的电动驱动电机的电子模块。
23、根据热调节系统的另一个实施例,第二热交换器被配置成热联接到机动车辆的电动传动系的第一元件。
24、第三热交换器被配置成与第二空气流交换热量。第一空气流是机动车辆的乘客舱内部的空气流,而第二空气流是机动车辆的乘客舱外部的空气流。
25、主环路包括第二内部热交换器,该第二内部热交换器被配置成允许在第一接合点的下游且在第三接合点的上游的高压制冷剂与在第四接合点的下游且在第二接合点的上游的低压制冷剂之间的热交换。
26、主环路a包括定位在第一热交换器的下游且在第二接合点的上游的第四膨胀装置。
27、第四膨胀装置可以定位在第一热交换器的下游且在第四接合点的上游。第四膨胀装置还可以定位在第四接合点的下游且在第二接合点的上游。
28、第四膨胀装置是例如电子膨胀阀。
29、主环路包括定位在第一热交换器的下游且在第四接合点的上游的第一止回阀。
30、第一止回阀与第四接合点之间的制冷剂回路长度小于10厘米。
31、第一旁通分支包括定位在第二热交换器的下游的第二止回阀。
32、根据另一个实施例,主环路包括定位在第四接合点的下游且在第二接合点的上游的第一止回阀。
33、主环路包括定位在双流体交换器的下游的制冷剂蓄积装置。
34、制冷剂蓄积装置定位在第一内部热交换器的上游。
35、传热液体回路包括被配置成与第一空气流交换热量的第四热交换器。
36、传热液体回路包括被配置成与第二空气流交换热量的第五热交换器。
37、主环路包括第三内部热交换器,该第三内部热交换器被配置成允许在第三接合点的下游的高压制冷剂与在第四接合点的上游的低压制冷剂之间的热交换。
38、传热液体回路包括一次环路和二次环路。
39、第四热交换器定位在一次传热液体环路上。
40、第五热交换器定位在二次传热液体环路上。
41、二次环路包括旁通分支,该旁通分支在定位在一次环路上、在第四热交换器的上游的第一连接点与定位在一次环路上、在第四热交换器的下游的第二连接点之间延伸。
42、传热液体回路包括传热液体循环泵。
43、本披露内容还涉及一种用于在称为扩展能量回收模式的模式下操作如上所述的热调节系统的方法,其中,制冷剂在压缩装置中循环而使之在压缩装置处变为高压制冷剂,然后制冷剂依次在双流体交换器中循环而使之在双流体交换器处将热量释放给传热液体、在第三膨胀装置中循环而使之在第三膨胀装置处变为低压制冷剂、在第三热交换器中循环而使之在第三热交换器处吸收热量,然后返回到压缩装置。
44、本披露内容还涉及一种用于在称为扩展能量回收模式的模式下操作如上所述的热调节系统的方法,其中,制冷剂在压缩装置中循环而使之在压缩装置处变为高压制冷剂,然后制冷剂依次在双流体交换器中循环而使之在双流体交换器处将热量释放给传热液体、在第二膨胀装置中循环而使之在第二膨胀装置处变为低压制冷剂、在第二热交换器中循环而使之在第二热交换器处吸收热量,然后返回到压缩装置。
45、本披露内容还涉及一种用于在称为并联除湿模式的模式下操作如上所述的热调节系统的方法,其中,制冷剂在压缩装置中循环而使之在压缩装置处变为高压制冷剂,在双流体交换器中循环而使之在双流体交换器处将热量释放给传热液体,然后分成在第一旁通分支中循环的第一流和在主环路中循环的第二流,
46、第一流在第二膨胀装置中循环而使之在第二膨胀装置处变为低压制冷剂、在第二热交换器中循环而使之在第二热交换器处从第二空气流吸收热量、然后在第二接合点处到达主环路,
47、第二流依次在第一膨胀装置中循环而使制冷剂在第一膨胀装置处变为中间压力制冷剂、在第一热交换器中循环而使之在第一热交换器处从第一空气流吸收热量、在第四膨胀装置中循环而使之在第四膨胀装置处变为低压制冷剂,中间压力低于高压且高于低压,
48、第一低压制冷剂流和第二低压制冷剂流在第二接合点处汇合而成低压制冷剂流返回到压缩装置。
49、本披露内容还涉及一种热调节系统,该热调节系统包括:
50、-传热液体回路,该传热液体回路被配置成使传热液体循环,
51、-制冷剂回路,该制冷剂回路被配置成使制冷剂循环,制冷剂回路包括:
52、--主环路,该主环路在制冷剂的行进方向上依次包括:
53、---压缩装置,
54、---双流体交换器,该双流体交换器共同地布置在制冷剂回路和传热液体回路上,以允许制冷剂与传热液体之间的热交换,
55、---第一膨胀装置,
56、---第一热交换器,该第一热交换器被配置成与第一空气流交换热量;
57、--第一旁通分支,该第一旁通分支将定位在主环路上、在双流体交换器的下游且在第一膨胀装置的上游的第一接合点连接至定位在主环路上、在第一热交换器的下游且在压缩装置的上游的第二接合点,第一旁通分支依次包括第二膨胀装置和第二热交换器,
58、--第二旁通分支,该第二旁通分支将定位在主环路上、在第一接合点的下游且在第一膨胀装置的上游的第三接合点连接至定位在主环路上、在第一热交换器的下游且在第二接合点的上游的第四接合点,第二旁通分支依次包括第三膨胀装置和第三热交换器,
59、主环路包括第一内部热交换器,该第一内部热交换器被配置成允许在双流体交换器的下游且在第一接合点的上游的高压制冷剂与在第二接合点的下游的低压制冷剂之间的热交换,
60、制冷剂回路被配置成使得离开第一热交换器的制冷剂只有通过经过第四接合点和第二接合点才能到达压缩装置,
61、其中,第二热交换器被配置成热联接到机动车辆的电动传动系的第一元件,
62、其中,第三热交换器被配置成与第二空气流交换热量,
63、其中,第一空气流是机动车辆的乘客舱内部的空气流,并且其中,第二空气流是机动车辆的乘客舱外部的空气流。
1.一种热调节系统(100),包括:
2.如权利要求1所述的热调节系统,其中,所述第二热交换器(8)被配置成与第二空气流(f2)交换热量,
3.如权利要求1所述的热调节系统,其中,所述第二热交换器(8)被配置成热联接到机动车辆的电动传动系的第一元件(25),
4.如权利要求1或2所述的热调节系统,其中,所述主环路(a)包括第二内部热交换器(18),所述第二内部热交换器被配置成允许在所述第一接合点(11)的下游且在所述第三接合点(13)的上游的高压制冷剂与在所述第四接合点(14)的下游且在所述第二接合点(12)的上游的低压制冷剂之间的热交换。
5.如权利要求1、2或4所述的热调节系统,其中,所述主环路(a)包括定位在所述第一热交换器(6)的下游且在所述第四接合点(14)的上游的第一止回阀(21)。
6.如权利要求1或2或如权利要求4或5所述的热调节系统,其中,所述第一旁通分支(b)包括定位在所述第二热交换器(8)的下游的第二止回阀(22)。
7.如前述权利要求之一所述的热调节系统,其中,所述主环路(a)包括第四膨胀装置(15),所述第四膨胀装置定位在所述第一热交换器(6)的下游且在所述第二接合点(12)的上游。
8.如前一项权利要求所述的热调节系统,其中,所述第四膨胀装置(15)定位在所述第一热交换器(6)的下游且在所述第四接合点(14)的上游。
9.如权利要求3所述的热调节系统,其中,所述主环路(a)包括定位在所述第四接合点(14)的下游且在所述第二接合点(12)的上游的第一止回阀(21)。
10.如前述权利要求之一所述的热调节系统,其中,所述传热液体回路(1)包括被配置成与所述第一空气流(f1)交换热量的第四热交换器(16),并且其中,所述传热液体回路(1)包括被配置成与所述第二空气流(f2)交换热量的第五热交换器(20)。
11.一种用于在称为扩展能量回收模式的模式下操作如权利要求5所述的、或如权利要求6或10与权利要求5相组合所述的热调节系统的方法,其中,所述制冷剂在所述压缩装置(3)中循环而使之在所述压缩装置处变为高压制冷剂,然后所述制冷剂依次在所述双流体交换器(4)中循环而使之在所述双流体交换器处将热量释放给所述传热液体、在所述第三膨胀装置(9)中循环而使之在所述第三膨胀装置处变为低压制冷剂、在所述第三热交换器(10)中循环而使之在所述第三热交换器处吸收热量,然后返回到所述压缩装置(3)。
12.一种用于在称为扩展能量回收模式的模式下操作如权利要求3或9所述的热调节系统的方法,其中,所述制冷剂在所述压缩装置(3)中循环而使之在所述压缩装置处变为高压制冷剂,然后所述制冷剂依次在所述双流体交换器(4)中循环而使之在所述双流体交换器处将热量释放给所述传热液体、在所述第二膨胀装置(7)中循环而使之在所述第二膨胀装置处变为低压制冷剂、在所述第二热交换器(8)中循环而使之在所述第二热交换器处吸收热量,然后返回到所述压缩装置(3)。
13.一种用于在称为并联除湿模式的模式下操作如权利要求1、2、4、6或10之一与权利要求8相组合所述的热调节系统的方法,其中,所述制冷剂在所述压缩装置(3)中循环而使之在所述压缩装置处变为高压制冷剂,在所述双流体交换器(4)中循环而使之在所述双流体交换器处将热量释放给所述传热液体,然后分成在所述第一旁通分支(b)中循环的第一流和在所述主环路(a)中循环的第二流,