用于电动车辆的废热利用系统技术方案

本发明专利技术涉及电动车辆废热利用系统，包括电动机和电池，空气调节回路，其中循环有工作介质，并且其中布置有：压缩机，冷凝器，蒸发器，冷却电动机和/或电池的冷却回路，其中循环有冷却剂，在其中布置有：电动机和电池，电动机布置在冷却回路的第一分支中，电池布置在冷却回路的第二分支中，第二分支与第一分支流体地并行连接，第一热交换器将热从冷却剂排到废热利用系统周围，第一运送装置，驱动冷却回路中的冷却剂，第一制冷器，将热从第一分支转至空气调节回路中，第二制冷器，将热从第二分支转至空气调节回路中。加热回路，循环有加热介质，其中布置有第二运送装置和第二热交换器，冷凝器为间接热交换器，将热从空气调节回路转至加热回路中。

【技术实现步骤摘要】
用于电动车辆的废热利用系统
本专利技术涉及一种用于电动车辆的废热利用系统，并且涉及一种具有这样的废热利用系统的电动车辆。
技术介绍
在电动车辆中，即，在电驱动的车辆中，利用为了驱动电动机而存在的可充电电池，从而为各种辅助单元，即为耗电器提供电能。由于在电动车辆中不能获得由内燃机产生的废热来加热车辆内部，所以需要电操作的加热装置，其同样从电动车辆的电池吸取操作所需的电功率。然而，不再能够获得电能来驱动电动机，这能够明显地减少电动车辆的行程。
技术实现思路
因此本专利技术的目的为创建用于电动车辆的废热利用系统，通过其而不再发生上述的问题，或只是以大大受限的程度发生。特别地，本专利技术的目的为示出用于电动车辆的废热利用系统的发展的新方式。根据本专利技术，该问题通过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。因此，本专利技术的基本构思为：将出现在电动车辆中用于冷却电池和电动机的冷却回路与出现在电动车辆中用于调节车辆内部的空气调节回路一起以如下方式结合在废热利用系统内部中：能够利用由电池和/或由电动车辆产生的热，从而当需要时加热车辆内部，但否则也能够有效地排放到电动车辆的周围。在利用来自电动机和/或电池的废热加热车辆内部的情况下，遵循热泵的运行原理的根据本专利技术的废热利用系统能够从用于冷却电动车辆或电池的冷却回路提供热。根据本专利技术的用于电动车辆的废热利用系统，其具有用于驱动电动车辆的电动机以及用于向电动机供给电能的电池，包括用于对电动车辆的车辆内部进行空气调节的空气调节回路。在空气调节回路中，在废热利用系统的运行期间循环有工作介质。在空气调节回路中，布置有：用于压缩工作介质的压缩机、用于冷凝工作介质的冷凝器以及用于蒸发工作介质的蒸发器。而且，废热利用系统包括用于冷却电动机和电池的冷却回路。在废热利用系统的运行期间，冷却剂在冷却回路中循环。在冷却回路中，布置有电动机和电池，其中电动机布置在冷却回路的第一分支中，而电池布置在冷却回路的第二分支中，所述第二分支与所述第一分支流体地并行连接。在冷却回路中，另外布置有第一热交换器和第一运送装置，所述第一热交换器用于将热从冷却剂排放到废热利用系统的周围，所述第一运送装置用于驱动冷却回路中的冷却剂。而且，第一制冷器布置在冷却回路中，通过所述第一制冷器来自冷却回路的第一分支的热能够转移到空气调节回路中。同样地，第二制冷器布置在冷却回路中，通过所述第二制冷器来自冷却回路的第二分支的热能够转移到空气调节回路中。除此之外，废热利用系统装备有加热回路，在所述加热回路中循环有加热介质。在加热回路中布置有第二运送装置和第二热交换器，所述第二运送装置用于驱动加热介质，所述第二热交换器用于将热从加热介质放出到电动车辆的车辆内部。通过两个制冷器，电动机或电池的废热能够转移到空气调节回路中。如果需要，以这种方式引入空气调节回路中的热能够经由第二热交换器被传递至车辆内部，从而对其进行加热。在车辆的这样的加热不应当发生的情况下，废热能够通过布置在冷却回路中的第一热交换器而被放出至废热利用系统的周围或电动车辆的周围。根据本专利技术，出现在空气调节回路中的冷凝器被设计为间接热交换器，通过所述间接热交换器热能够被从空气调节回路转移到加热回路中。以这种方式，在不同操作状态下通过非常不同的操作参数，并且在不同外界温度下通过不同的外界参数(诸如例如所述车辆内部中的外界温度)能够以低电耗实现车辆内部的高度温度舒适。除此之外，本文引入的废热利用系统使得能够将电池用作用于缓解储存废热的热蓄能器。如果例如电池在充电站的帮助下充电时，依据充电过程的适当的激活，能够将电池的温度增加至高但能允许的等级。由于电池的高质量以及与其相关的高热容，因此能够在电池中储存大量的热量。被缓解储存在电池中的该热稍后，通常在电动车辆处于行驶模式时，能够通过根据本专利技术的废热利用系统被引入到车辆内部，从而调节所述车辆内部。根据优选的实施例，第一直接热交换器能够以其能够合并在冷却回路或加热回路中的方式设计。当热将被从冷却回路排出到废热利用系统的周围时，第一热交换器能够合并在冷却回路中。相反地，当来自加热回路的热被排放到废热利用系统的周围时，第一热交换器能够合并在加热回路中。这能够是例如当未被引入到车辆内部中的过多的热出现在加热回路中时的情况。通过该实施例因此不需要分别针对冷却回路以及针对加热回路设置单独的热交换器。这伴随着明显的成本节约。通过该实施例的进一步的发展能够想到将第一热交换器与冷却回路和加热回路以其合并在加热回路以及冷却回路二者中的方式流体地连接。特别优选地，在废热利用系统中第一操作状态是能够调节的。一方面，第一操作状态主要用于为了确保高外界温度中的电池所需的冷却，并且另一方面还通过空气调节回路冷却车辆内部。相反地，在第一操作状态中加热车辆内部并非目的。在第一操作状态下，第二制冷器因此将由电池放出至冷却剂的废热从冷却剂转移至工作介质。布置在空气调节回路中并且设计为间接热交换器的冷凝器将该热至少部分地从工作介质转移至加热介质。由于因为高外界温度，所以不需要车辆内部的加热，第一直接热交换器合并在加热回路中用于将热排放到废热利用系统的周围，使得其流过有加热介质。通过第一直接热交换器，热因此能够从加热介质放出至废热利用系统的周围。用于将热转移到车辆内部中、布置在加热回路中的第二热交换器被流体地跨过或失效，使得没有加热介质流过该热交换器。同样，第一制冷器在第一操作状态下也被流体地跨过，使得空气调节回路与冷却回路之间没有热交换发生。如果可行，由电动机产生的废热因此经由第一直接热交换器而被放出到电动车辆的周围。工作介质流过出现在空气调节回路中的蒸发器用于从电动车辆的车辆内部吸收热。通过提到的措施，实现了电池和车辆内部的期望的冷却。在进一步优选的实施例中，能够在废热利用系统中调节第二操作状态。通常，当具有废热利用系统的电动车辆在高外界温度的情况下连接至用于为电池充电的充电站时，废热利用系统处于第二操作状态。在该情况下，废热由电池产生，而不是由电动机产生，或者只较小程度地由电动机产生。由于处于高外界温度而不需要车辆内部的加热，所以第二操作状态主要设计为了将由电池在充电过程期间产生的热排放到电动车辆的周围。在第二操作状态下，第二制冷器因此将热从第二冷却剂转移至工作介质，并且布置在空气调节回路中的冷凝器将该热至少部分地从工作介质进一步转移至加热介质。在第二操作状态下，用于将热从加热回路排放到废热利用系统的周围的第一直接热交换器也集成在加热回路中，使得其流过有加热介质。正如在第一操作状态下那样，布置在加热回路中的第二热交换器也在第二操作状态下被跨过或者失效，使得没有加热介质流过该热交换器。同样，第一制冷器被流体地跨过或失效，使得在空气调节回路与冷却回路之间没有热交换发生。由于在电池的充电过程期间通常没有车辆乘员出现在车辆内部，所以即使处于高外界温度也不需要通过空气调节回路的车辆的冷却。出于该原因，与之前说明的第一操作状态相反地，蒸发器在第二操作状态下也以这种方式被流体地跨过并失效，使得没有工作介质能够流过蒸发器。因此，也没有热从车辆内部转移到空气调节回路的工作介质。由于用于对电池充电的电动车辆连接至充电站，即，停车，所以电动机通常不产生任何废热，或只可忽视地产生小量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电动车辆的废热利用系统(1)，其包括用于驱动所述电动车辆的电动机以及用于为所述电动机(2)提供电能的电池(3)，‑具有用于对所述电动车辆的车辆内部(54)进行空气调节的空气调节回路(20)，其中在所述废热利用系统(1)的运行期间所述空气调节回路(20)循环有工作介质(21)，并且其中所述空气调节回路(20)中布置有：‑压缩机(22)，其用于压缩所述工作介质(21)，‑冷凝器(11)，其用于冷凝所述工作介质(21)，‑蒸发器(23)，其用于蒸发所述工作介质(21)，‑具有用于冷却所述电动机(2)和/或所述电池(3)的冷却回路(4a)，在所述废热利用系统(1)的运行期间在所述冷却回路(4a)中循环有冷却剂(5a)，并且在所述冷却回路(4a)中布置有：‑所述电动机(2)和所述电池(3)，其中所述电动机(2)布置在所述冷却回路(5a)的第一分支(15a)中，并且所述电池(3)布置在所述冷却回路(5a)的第二分支(15b)中，所述第二分支(15b)与分支(15a)流体地并行连接，‑第一热交换器(6a)，其用于将热从所述冷却剂(5a)排放到所述废热利用系统(1)的周围(51)，‑第一运送装置(7a)，其用于驱动所述冷却回路(4a)中的所述冷却剂(5a)，‑第一制冷器(8a)，通过所述第一制冷器(8a)热能够从所述冷却回路(4a)的所述第一分支(15a)转移到所述空气调节回路(20)中，‑第二制冷器(8b)，通过所述第二制冷器(8b)热能够从所述冷却回路(4a)的所述第二分支(15b)转移到所述空气调节回路(20)中。‑具有加热回路(4c)，在所述加热回路(4c)中循环有加热介质(5c)，并且在所述加热回路(4c)中布置有第二运送装置(7c)和第二热交换器(6c)，所述第二运送装置(7c)用于驱动所述加热介质(5c)，所述第二热交换器(6c)用于将热从所述加热介质(5c)放出到所述电动车辆的车辆内部(54)中，‑其中所述空气调节回路(20)的所述冷凝器(11)被设计为间接热交换器，通过所述间接热交换器热能够从所述空气调节回路(20)转移到所述加热回路(4c)中。...

【技术特征摘要】
2017.01.25 DE 102017201206.41.一种用于电动车辆的废热利用系统(1)，其包括用于驱动所述电动车辆的电动机以及用于为所述电动机(2)提供电能的电池(3)，-具有用于对所述电动车辆的车辆内部(54)进行空气调节的空气调节回路(20)，其中在所述废热利用系统(1)的运行期间所述空气调节回路(20)循环有工作介质(21)，并且其中所述空气调节回路(20)中布置有：-压缩机(22)，其用于压缩所述工作介质(21)，-冷凝器(11)，其用于冷凝所述工作介质(21)，-蒸发器(23)，其用于蒸发所述工作介质(21)，-具有用于冷却所述电动机(2)和/或所述电池(3)的冷却回路(4a)，在所述废热利用系统(1)的运行期间在所述冷却回路(4a)中循环有冷却剂(5a)，并且在所述冷却回路(4a)中布置有：-所述电动机(2)和所述电池(3)，其中所述电动机(2)布置在所述冷却回路(5a)的第一分支(15a)中，并且所述电池(3)布置在所述冷却回路(5a)的第二分支(15b)中，所述第二分支(15b)与分支(15a)流体地并行连接，-第一热交换器(6a)，其用于将热从所述冷却剂(5a)排放到所述废热利用系统(1)的周围(51)，-第一运送装置(7a)，其用于驱动所述冷却回路(4a)中的所述冷却剂(5a)，-第一制冷器(8a)，通过所述第一制冷器(8a)热能够从所述冷却回路(4a)的所述第一分支(15a)转移到所述空气调节回路(20)中，-第二制冷器(8b)，通过所述第二制冷器(8b)热能够从所述冷却回路(4a)的所述第二分支(15b)转移到所述空气调节回路(20)中。-具有加热回路(4c)，在所述加热回路(4c)中循环有加热介质(5c)，并且在所述加热回路(4c)中布置有第二运送装置(7c)和第二热交换器(6c)，所述第二运送装置(7c)用于驱动所述加热介质(5c)，所述第二热交换器(6c)用于将热从所述加热介质(5c)放出到所述电动车辆的车辆内部(54)中，-其中所述空气调节回路(20)的所述冷凝器(11)被设计为间接热交换器，通过所述间接热交换器热能够从所述空气调节回路(20)转移到所述加热回路(4c)中。2.根据权利要求1所述的废热利用系统，其特征在于，所述废热利用系统(1)包括用于电加热所述电动车辆的所述车辆内部(54)的电加热装置(9)。3.根据权利要求1或2所述的废热利用系统，其特征在于，在所述废热利用系统(1)中能够调节第一操作状态，其中：-布置在所述空气调节回路(20)中的所述冷凝器(11)将热从所述工作介质(21)转移至所述加热介质(5c)，-第一直接热交换器(6a)合并在所述加热回路(4c)中，用于将热从所述加热回路(4c)排放到所述废热利用系统(1)的周围(51)，使得其流过有所述加热介质(5c)，-布置在所述加热回路(4c)中的所述第二热交换器(6c)被跨过，使得没有加热介质(5c)流过该热交换器(6c)，-所述第一制冷器(8a)失效，使得在其中没有热交换发生，-用于从所述电动车辆的所述车辆内部(54)吸收热的所述工作介质(21)流过所述蒸发器(23)，-所述冷却回路(4a)的所述冷却剂(5a)以及所述空气调节回路(20)的所述工作介质(21)流过所述第二制冷器(8b)，使得热从所述冷却剂(5a)传递至所述工作介质(21)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的废热利用系统，其特征在于，在所述废热利用系统(1)中能够调节第二操作状态，其中：-所述第二制冷器(8b)将热从所述冷却剂(5a)转移至所述工作介质(21)，-布置在所述空气调节回路(20)中的所述冷凝器(11)将热从所述工作介质(21)转移至所述加热介质(5c)，-所述第一直接热交换器(6a)合并在所述加热回路(4c)中，用于将热从所述加热回路(5c)排放到所述废热利用系统(1)的周围(51)，使得其流过有所述加热介质(5c)，-布置在所述加热回路(4c)中的所述第二热交换器(6c)被流体地跨过，使得没有加热介质(5c)流过该热交换器(6c)，-所述蒸发器(23)被流体地跨过，使得没有加热介质(21)流过所述蒸发器(23)，-所述第一制冷器(8a)失效，使得在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：福赫米·本·艾哈迈德，马蒂亚斯·容，萨沙·林道尔，汉斯乌尔里希·施托伊雷尔，
申请(专利权)人：马勒国际有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE