调节车辆加热和冷却系统及控制方法技术方案

一种车辆，具有加热和冷却系统，该系统包括具有第一和第二热交换器、压缩机和膨胀装置的制冷剂回路以及冷却剂回路。在一个实施例中，冷却剂回路连接成根据操作模式允许第一冷却剂流被引导通过多个热交换器和辅助冷却剂回路中的每一个，并且允许第二冷却剂流被引导通过多个热交换器和辅助冷却剂回路中的每一个。控制模块根据操作模式控制第一和第二冷却剂流。在另一个实施例中，冷却剂回路包括第一和第二歧管和储存器，歧管和储存器具有用于引导第一和第二冷却剂流的调节发送和接收端口。辅助冷却剂回路根据操作模式用于加热/冷却一个或多个部件，例如电池。

【技术实现步骤摘要】
调节车辆加热和冷却系统及控制方法
本文件大体上涉及车辆加热和冷却系统，并且更具体地涉及具有可选的热管理系统的调节加热和冷却系统。
技术介绍
在直接和间接立法的驱动下，在未来的机动车辆世界中电气化将成为合规要求。对于混合动力车辆和电动车辆来说，热泵系统代表延长电动车辆行驶里程的验证过的解决方案，并且在满足日益增长的电气化需求方面具有巨大的潜力。例如，与使用高压正温度系数(HV-PTC)加热器或相变材料(PCM)储热的加热方法相比，热泵系统可将行驶里程延长高达30％(FTP(联邦试验规程)驱动周期为-10摄氏度；供应商数据)。常用的空气对空气热泵系统表现出最高的能效。然而，这样的系统涉及复杂的控制和增加成本，部分是由于增加了制冷剂阀门。甚至，存在与通过机舱热交换器循环制冷剂的这种系统相关联的某些潜在的安全风险。例如，当使用天然制冷剂R744(二氧化碳)时，如果发生蒸发器泄漏，则由于乘客舱中二氧化碳浓度水平升高，这样的泄漏可能对乘员造成健康威胁。另一方面，次回路热泵系统提供了一种相对简单的结构，支持更简单的控制并且具有成本效益。总体而言，由于没有制冷剂通过机舱热交换器循环，所以潜在的安全风险被最小化。另外，次回路热泵通常比类似尺寸的空气对空气热泵使用更少的制冷剂容量。对于制冷剂本身相对昂贵的R1234yf系统而言，这可以代表节省大量成本。虽然这些系统克服了许多与其他系统相关的注意问题，但次回路系统通常效率较低，主要是由于环境空气与乘客舱空气之间间接发生热量传递。考虑到次回路热泵系统的显著和明显的优点，需要这样的系统存在，其能够进行动态的自适应控制以提高能量效率。这样的系统可能足以消除用于乘客舱的HV-PTC加热器和用于加热车辆部件(例如，一个或多个电池)的HV-PTC加热器，使得这样的系统成为用于车辆气候控制和热管理的更具竞争力的解决方案。
技术实现思路
根据本文描述的目的和益处，提供了一种具有用于加热和冷却乘客舱系统的暖通空调(HVAC)系统的车辆。HVAC系统可以广义地描述为包括制冷剂回路、冷却剂回路和控制模块，该制冷剂回路具有第一和第二制冷剂对冷却剂热交换器，冷却剂回路具有第一储存器和第一歧管以及第二储存器和第二歧管，第一储存器和第一歧管用于根据操作模式引导第一冷却剂流通过多个空气对冷却剂热交换器中的至少一个，第二储存器和第二歧管用于根据操作模式引导第二冷却剂流通过多个空气对冷却剂热交换器中的至少另一个，控制模块用于根据操作模式控制第一和第二冷却剂储存器以及第一和第二歧管。在另一个可能的实施例中，多个空气对冷却剂热交换器至少包括外部热交换器、以及第一和第二乘客舱热交换器。在另一个可能的实施例中，第一和第二储存器和歧管中的每一个包括至少一个发送端口和至少一个接收端口，并且控制模块控制至少一个发送端口和至少一个接收端口的开放程度。在另一个可能的实施例中，第一冷却剂流在第一制冷剂对冷却剂热交换器内被加热并且被引导通过第一歧管、外部热交换器和第一储存器，用于冷却第一冷却剂流，并且第二冷却剂流在第二制冷剂对冷却剂热交换器内被冷却并且被引导通过第二歧管、第一乘客舱热交换器和第二储存器，用于在冷却操作模式下降低乘客舱内的温度。在另一个可能的实施方式中，第一冷却剂流在第一制冷剂对冷却剂热交换器内被加热并且被引导通过第一歧管、第二乘客舱热交换器和第一储存器，用于升高乘客舱内的温度，并且第二冷却剂流在第二制冷剂对冷却剂热交换器内被冷却并且被路由通过第二歧管、外部热交换器和第二储存器，用于在加热操作模式下加热第二冷却剂流。在另一个可能的实施例中，第一冷却剂流在第一制冷剂对冷却剂热交换器内被加热并且被引导通过第一歧管、外部热交换器、第二乘客舱热交换器和第一储存器，用于冷却第一冷却剂流并用于加热乘客舱，并且第二冷却剂流在第二制冷剂对冷却剂热交换器内被冷却并且被引导通过第二歧管、第一乘客舱热交换器和第二储存器，用于在除湿和再加热操作模式中冷却乘客舱。在另一个可能的实施例中，第一冷却剂流在第一制冷剂对冷却剂热交换器内被加热并且被引导通过第一歧管、辅助冷却剂回路和第一储存器，用于加热部件。在另一个可能的实施例中，第二冷却剂流在第二制冷剂对冷却剂热交换器内被冷却并且被引导通过第二歧管、辅助冷却剂回路和第二储存器，用于冷却部件。在另一个可能的实施例中，车辆加热和冷却系统包括制冷剂回路、冷却剂回路和控制模块，制冷剂回路具有至少第一和第二制冷剂对冷却剂热交换器、压缩机、制冷剂流动通过的膨胀装置，冷却剂回路连接以根据操作模式允许第一冷却剂流被引导通过多个空气对冷却剂热交换器中的至少一个，并且允许第二冷却剂流被引导通过多个空气对冷却剂热交换器中的至少一个，控制模块用于根据操作模式控制第一和第二冷却剂流。在另一个可能的实施例中，制冷剂回路还包括内部热交换器、双向阀、三向阀、蓄压器和第二膨胀装置中的至少一个。在另一个可能的实施例中，冷却剂回路包括多个四向阀，用于根据操作模式引导第一冷却剂流通过多个空气对冷却剂热交换器中的至少一个，并且引导第二冷却剂流通过多个空气对冷却剂热交换器中的至少另一个。在另一个可能的实施例中，控制模块还控制多个四向阀。在另一个可能的实施例中，第一冷却剂流在第一制冷剂对冷却剂热交换器内被加热并且被多个四向阀引导通过外部热交换器，用于冷却第一冷却剂流，并且第二冷却剂流在第二制冷剂对冷却剂热交换器内被冷却并且被多个四向阀引导通过第一乘客舱热交换器，用于在冷却操作模式下降低乘客舱内的温度。在另一个可能的实施例中，第一冷却剂流在第一制冷剂对冷却剂热交换器内被加热并且被多个四向阀引导通过第二乘客舱热交换器，用于升高乘客舱内的温度，并且第二冷却剂流在第二制冷剂对冷却剂热交换器内被冷却并且被多个四向阀引导通过外部热交换器，用于在加热操作模式下加热第二冷却剂流。在另一个可能的实施例中，第一冷却剂流在第一制冷剂对冷却剂热交换器内被加热并且被多个四向阀引导通过外部热交换器和第二乘客舱热交换器，用于冷却第一冷却剂流并用于加热乘客舱，并且第二冷却剂流在第二制冷剂对冷却剂热交换器内被冷却并且被多个四向阀引导通过第一乘客舱热交换器，用于在除湿和再加热操作模式中冷却乘客舱。在另一个可能的实施例中，第一冷却剂流在第一制冷剂对冷却剂热交换器内被加热并且被多个四向阀根据操作模式引导通过辅助冷却剂回路，用于加热部件，或者第二冷却剂流在第二制冷剂对冷却剂热交换器内被冷却并且被多个四向阀根据操作模式引导通过辅助冷却剂回路，用于冷却部件。在另一个可能的实施例中，冷却剂回路包括多个储存器和歧管，用于根据操作模式引导第一冷却剂流通过多个空气对冷却剂热交换器中的至少一个，并且引导第二冷却剂流通过多个空气对冷却剂热交换器中的至少另一个。在另一个可能的实施例中，第一冷却剂流在第一制冷剂对冷却剂热交换器内被加热并且被多个储存器和歧管中的至少一个根据操作模式引导通过辅助冷却剂回路，用于加热部件，或者第二冷却剂流在第二制冷剂对冷却剂热交换器内被冷却并且被多个储存器和歧管中的至少另一个根据操作模式引导通过辅助冷却剂回路，用于冷却部件。根据本专利技术的另一个实施例，其中第一冷却剂流在第一制冷剂对冷却剂热交换器内被加热并且被多个储存器和歧管根据操作模式引导通过辅助冷却剂回路，用于加热部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆加热和冷却系统，包括：制冷剂回路，所述制冷剂回路至少具有第一和第二制冷剂对冷却剂热交换器、压缩机和制冷剂流动通过的膨胀装置；冷却剂回路，所述冷却剂回路被连接以根据操作模式允许第一冷却剂流被引导通过多个空气对冷却剂热交换器中的至少一个，并且允许第二冷却剂流被引导通过所述多个空气对冷却剂热交换器中的所述至少一个；和控制模块，用于根据所述操作模式控制所述第一和第二冷却剂流。

【技术特征摘要】
2017.04.27 US 15/499,5481.一种车辆加热和冷却系统，包括：制冷剂回路，所述制冷剂回路至少具有第一和第二制冷剂对冷却剂热交换器、压缩机和制冷剂流动通过的膨胀装置；冷却剂回路，所述冷却剂回路被连接以根据操作模式允许第一冷却剂流被引导通过多个空气对冷却剂热交换器中的至少一个，并且允许第二冷却剂流被引导通过所述多个空气对冷却剂热交换器中的所述至少一个；和控制模块，用于根据所述操作模式控制所述第一和第二冷却剂流。2.根据权利要求1所述的车辆加热和冷却系统，其中所述制冷剂回路进一步包括内部热交换器、双向阀、三向阀、蓄压器和第二膨胀装置中的至少一个。3.根据权利要求2所述的车辆加热和冷却系统，其中所述冷却剂回路包括多个四向阀，用于根据所述操作模式引导所述第一冷却剂流通过所述多个空气对冷却剂热交换器中的至少一个，并且引导所述第二冷却剂流通过所述多个空气对冷却剂热交换器中的至少另一个。4.根据权利要求3所述的车辆加热和冷却系统，其中所述控制模块进一步控制所述多个四向阀。5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆加热和冷却系统，其中所述第一冷却剂流在所述第一制冷剂对冷却剂热交换器内被加热并且被所述多个四向阀引导通过所述外部热交换器，用于冷却所述第一冷却剂流，并且所述第二冷却剂流在所述第二制冷剂对冷却剂热交换器内被冷却并且被所述多个四向阀引导通过所述第二乘客舱热交换器，用于在冷却操作模式中降低乘客舱内的温度。6.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆加热和冷却系统，其中所述第一冷却剂流在所述第一制冷剂对冷却剂热交换器内被加热并且被所述多个四向阀引导通过所述第二乘客舱热交换器，用于升高乘客舱内的温度，并且所述第二冷却剂流在所述第二制冷剂对冷却剂热交换器内被冷却并且被所述多个四向阀引导通过所述外部热交换器，用于在加热操作模式下加热所述第二冷却剂流。7.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆加热和冷却系统，其中所述第一冷却剂流在所述第一制冷剂对冷却剂热交换器内被加热并且被所述多个四向阀引导通过所述外部热交换器和所述第二乘客舱热交换器，用于冷却所述第一冷却剂流并用于加热乘客舱，并且所述第二冷却剂流在所述第二制冷剂对冷却剂热交换器内被冷却并且被所述多个四向阀引导通过所述第一乘客舱热交换器，用于在除湿和再加热操作模式中冷却乘客舱。8.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆加热和冷却系统，其中所述第一冷却剂流在所述第一制冷剂对冷却剂热交换器内被加热并且被所述多个四向阀根据所述操作模式引导通过辅助冷却剂回路，用于加热部件，或者所述第二冷却剂流在所述第二制冷剂对冷却剂热交换器内被冷却并且被所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德·科贝尔施泰因，安吉洛·帕蒂，洛伦·约翰·洛迈尔，何静，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US