用于加热和冷却车辆内部的具有组合热交换器的车辆暖通空调系统技术方案

提供一种具有用于加热和冷却乘客舱的暖通空调(HVAC)系统的车辆。该车辆可以被描述为包括定位在发动机舱内的CO2回路、至少部分地定位在乘客舱内的冷却剂回路、定位在发动机舱内以用于将热量从冷却剂回路内的冷却剂传递到CO2回路内的CO2的第一热交换器、用于移动冷却剂回路内的冷却剂的泵、冷却剂回路内用于加热或冷却乘客舱内的空气温度的第二热交换器、和用于控制冷却剂通过第二热交换器和加热的冷却剂回路的移动的第一和第二阀。

【技术实现步骤摘要】

本文献总体上涉及车辆加热/冷却系统，并且更具体地涉及一种用于加热和冷却车辆内部的具有组合热交换器的车辆暖通空调系统。
技术介绍
在车辆中使用辅助暖通空调(HVAC)系统是众所周知的。这种系统可以包括在高压下操作的在其中的CO2回路。当即使部分地定位在车辆的乘客舱内时，必须采取额外措施保护车辆乘员不受与高压系统相关的故障损害。乘客舱中所产生的CO2的释放可能导致短时间段内氧气的置换。因此，存在消除对与这种系统相关联的额外措施和关注的需要。这可以通过将CO2回路完全移出车辆的乘客舱来完成。较低压力冷却剂回路可以在乘客舱内使用。冷却剂回路内的组合热交换器可以与热源联合使用以提供乘客舱内的冷却和加热。
技术实现思路
根据本文所描述的目的和益处，提供一种具有用于加热和冷却乘客舱的暖通空调(HVAC)系统的车辆。车辆可以被概括地描述为包括定位在发动机舱内的CO2回路、至少部分地定位在乘客舱内的冷却剂回路、定位在发动机舱内用于将热量从冷却剂回路内的冷却剂传递到CO2回路内的CO2的第一热交换器、用于移动冷却剂回路内的冷却剂的泵、冷却剂回路内用于加热或冷却乘客舱内的空气温度的第二热交换器、和用于控制冷却剂通过第二热交换器和加热的冷却剂回路的移动的第一和第二阀。在另一个可行的实施例，加热的冷却剂回路包括用于加温冷却剂储液器内的冷却剂的热源。在又一可行的实施例中，第二热交换器是冷却剂对空气热交换器。在又一可行的实施例中，第二热交换器在加热模式下被用以加温乘客舱内的空气温度。在另一个可行的实施例中，第二热交换器在冷却模式下被用以冷却乘客舱内的空气温度。在又一可行的实施例中，加热的冷却剂回路包括用于加温冷却剂储液器内的冷却剂的热源。在另一个可行的实施例中，通过第一阀控制的、从第一热交换器移动通过第二热交换器的第一量的冷却剂和通过第二阀控制的、从加热的冷却剂回路移动通过第二热交换器的第二量的冷却剂至少部分地决定乘客舱内的空气温度。在又一可行的实施例中，电动膨胀装置用来控制进入第一热交换器的CO2的量和温度。在另一个可行的实施例中，在冷却模式下，第一阀引导从第一热交换器流出的冷却剂的第一部分通过第二热交换器和从第一热交换器流出的冷却剂的第二部分通过冷却剂储液器，并且第二阀允许冷却剂的第一和第二部分从第二热交换器和冷却剂储液器流动回到第一热交换器。在另一个可行的实施例中，在加热模式下，第一阀引导从第一热交换器流出的冷却剂通过冷却剂储液器，并且第二阀允许冷却剂的第一部分从冷却剂储液器流动回到第一热交换器且允许冷却剂的第二部分流过第二热交换器回到第一阀。在又一可行的实施例中，第一阀引导从第一热交换器流出的冷却剂的第一部分通过第二热交换器和从第一热交换器流出的冷却剂的第二部分通过冷却剂储液器，并且第二阀允许冷却剂的第一部分从第二热交换器流动回到第一热交换器且允许冷却剂的第二部分中的至少第三部分从冷却剂储液器流过第二热交换器。在另一个可行实施例中，一种具有用于加热和冷却乘客舱的暖通空调(HVAC)系统的车辆，包括定位在发动机舱内的CO2回路、包括用于循环冷却剂回路内的冷却剂的泵的冷却剂回路、用于将热量从冷却剂传递到在CO2回路内移动的CO2以使冷却剂过度冷却的第一热交换器、冷却剂回路内用于改变乘客舱内的空气温度的第二热交换器、冷却剂回路内用于控制过度冷却的冷却剂从第一热交换器通过第二热交换器和加热的冷却剂回路的流动的第一阀、和冷却剂回路内用于控制冷却剂从加热的冷却剂回路通过第二热交换器和第一热交换器的流动的第二阀。在又一可行的实施例中，加热的冷却剂回路包括储液器和用于加热流过储液器的冷却剂的热源。在又一可行的实施例中，第二热交换器是冷却剂对空气热交换器。在另一个可行的实施例中，在冷却模式下第一阀引导来自第一热交换器的所有的过度冷却的冷却剂流通过第二热交换器以冷却乘客舱内的空气温度。在另一个可行的实施例中，在加热模式下第一阀引导来自第一热交换器的过度冷却的冷却剂流的至少一部分通过加热的冷却剂回路，并且第二阀引导来自加热的冷却剂回路的冷却剂流的至少一部分通过第二热交换器，以加热乘客舱内的空气温度。在另一个可行的实施例中，第二热交换器和储液器是并联的。根据本文描述的目的和益处，提供一种控制车辆的乘客舱内的空气温度的方法，该车辆具有定位在乘客舱内的冷却剂对空气热交换器。该方法可以被概括地描述为包含以下步骤：(a)将冷却剂泵送通过具有与冷却剂对空气热交换器并联的加热的冷却剂储液器的冷却剂回路；(b)将热量从在冷却剂回路内流动的冷却剂传递到在CO2回路内流动的CO2，CO2回路定位在车辆的发动机舱内，以用于过度冷却冷却剂的一部分；(c)控制包括冷却剂的过度冷却部分的冷却剂通过加热的冷却剂储液器和冷却剂对空气热交换器的流动；以及(d)将空气移动通过冷却剂对空气热交换器以便改变进入乘客舱的空气的温度。在一个可行的实施例中，控制步骤包括在冷却模式下将冷却剂的过度冷却部分引导通过冷却剂对空气热交换器。在另一个可行的实施例中，控制步骤包括在加热模式下将冷却剂的过度冷却部分中的至少一部分引导通过加热的冷却剂储液器并且然后通过冷却剂对空气热交换器。在下面的描述中，示出且描述了具有用于加热和冷却乘客舱的暖通空调(HVAC)系统的车辆和控制具有定位在乘客舱内的冷却剂对空气热交换器的车辆的乘客舱内的空气温度的相关方法的几个实施例。如应当认识到的是，车辆和相关方法能够是其它、不同的实施例并且它们的若干细节能够在各种、明显的方面修改，而所有不脱离下面权利要求书中所阐述和所描述的方法和总成。因此，附图和说明书应被视为本质上是说明性的而不是限制性的。附图说明并入本文并且形成说明书的一部分的附图示出了车辆和方法的几个方面，并与说明书一起用来解释它们的某些原理。在附图中：图1是包括定位在发动机舱内的CO2回路和至少部分地定位在乘客舱内的冷却剂回路的车辆冷却和加热系统的示意图。现在将详细地参照具有用于加热和冷却乘客舱的暖通空调(HVAC)系统的车辆和控制乘客舱内的空气温度的相关方法的目前优选的实施例，其示例在附图中被图示，其中相同的附图标记用来表示相同的元件。具体实施方式现在参照图1，图1示出了车辆暖通空调(HVAC)系统10的示意图，该车辆暖通空调(HVAC)系统包括定位在车辆的发动机舱14内的高压CO2回路12和至少部分地定位在乘客舱18内用于通过定位在其中的通风装置(未示出)加热和冷却乘客舱的冷却剂回路16。CO2回路完全包含在发动机舱内。在所描述的实施例中，CO2回路12包括压缩机22。在系统10的操作的A/C(空气调节)模式下，压缩机22压缩流体(其在所描述的实施例中是二氧化碳(CO2)气体)，从而提高CO2气体的压力和温度。高温、高压CO2气体离开压缩机22，如通过动作箭头24所示，并且流入冷凝器26。概括地说，在所描述的实施例中，冷凝器26被定位在发动机舱的前部并且起冷却CO2气体的作用。在冷凝器26内，高温、高压CO2气体主要由于热量向外部空气的消散而被冷凝，并且被液化。尽管未示出，但是风扇可以用来创造且调节冷凝器上的空气流。高压、液化的CO2然后流到膨胀或计量装置28，如通过动作箭头30所示。通过膨胀装置28对高压、液化的CO2流的调节或节流用来控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有用于加热和冷却乘客舱的暖通空调(HVAC)系统的车辆，包含：CO2回路，所述CO2回路定位在发动机舱内；冷却剂回路，所述冷却剂回路至少部分地定位在所述乘客舱内；第一热交换器，所述第一热交换器定位在所述发动机舱内以用于将热量从所述冷却剂回路内的冷却剂传递到所述CO2回路内的CO2；泵，所述泵用于移动所述冷却剂回路内的所述冷却剂；第二热交换器，所述第二热交换器在所述冷却剂回路内以用于加热或冷却所述乘客舱内的空气温度；以及第一和第二阀，所述第一和第二阀用于控制所述冷却剂通过所述第二热交换器和加热的冷却剂回路的移动。

【技术特征摘要】
2015.09.04 US 14/845,4611.一种具有用于加热和冷却乘客舱的暖通空调(HVAC)系统的车辆，包含：CO2回路，所述CO2回路定位在发动机舱内；冷却剂回路，所述冷却剂回路至少部分地定位在所述乘客舱内；第一热交换器，所述第一热交换器定位在所述发动机舱内以用于将热量从所述冷却剂回路内的冷却剂传递到所述CO2回路内的CO2；泵，所述泵用于移动所述冷却剂回路内的所述冷却剂；第二热交换器，所述第二热交换器在所述冷却剂回路内以用于加热或冷却所述乘客舱内的空气温度；以及第一和第二阀，所述第一和第二阀用于控制所述冷却剂通过所述第二热交换器和加热的冷却剂回路的移动。2.根据权利要求1所述的具有用于加热和冷却乘客舱的HVAC系统的车辆，其中所述加热的冷却剂回路包括用于加温冷却剂储液器内的冷却剂的热源。3.根据权利要求1所述的具有用于加热和冷却乘客舱的HVAC系统的车辆，其中所述第二热交换器是冷却剂对空气热交换器。4.根据权利要求3所述的具有用于加热和冷却乘客舱的HVAC系统的车辆，其中所述第二热交换器在加热模式下被用以加温所述乘客舱内的所述空气温度。5.根据权利要求4所述的具有用于加热和冷却乘客舱的HVAC系统的车辆，其中所述第二热交换器在冷却模式下被用以冷却所述乘客舱内的所述空气温度。6.根据权利要求5所述的具有用于加热和冷却乘客舱的HVAC系统的车辆，其中所述加热的冷却剂回路包括用于加温冷却剂储液器内的冷却剂的热源。7.根据权利要求1所述的具有用于加热和冷却乘客舱的HVAC系统的车辆，其中通过所述第一阀控制的、从所述第一热交换器移动通过所述第二热交换器的第一量的冷却剂和通过所述第二阀控制的、从所述加热的冷却剂回路移动通过所述第二热交换器的第二量的冷却剂至少部分地决定所述乘客舱内的所述空气温度。8.根据权利要求7所述的具有用于加热和冷却乘客舱的HVAC系统的车辆，其中所述电动膨胀装置被用来控制进入所述第一热交换器的所述CO2的量和温度。9.根据权利要求2所述的具有用于加热和冷却乘客舱的HVAC系统的车辆，其中在冷却模式下，所述第一阀引导从所述第一热交换器流出的所述冷却剂的第一部分通过所述第二热交换器和从所述第一热交换器流出的所述冷却剂的第二部分通过所述冷却剂储液器，并且所述第二阀允许所述冷却剂的所述第一部分和所述第二部分从所述第二热交换器和所述冷却剂储液器流动回到所述第一热交换器。10.根据权利要求9所述的具有用于加热和冷却乘客舱的HVAC系统的车辆，其中在加热模式下，所述第一阀引导从所述第一热交换器流出的所述冷却剂通过所述冷却剂储液器，并且所述第二阀允许所述冷却剂的第一部分从所述冷却剂储液器流动回到所述第一热交换器并且允许所述冷却剂的第二部分通过所述第二热交换器流动回到所述第一阀。11.根据权利要求10所述的具有用于加热和冷却乘客舱的HVAC系统的车辆，其中所述第一阀引导从所述第一热交换器流出的所述冷却剂的第一部分通过所述第二热交换器和从所述第一热交换器流出的所述冷却剂的第二部分通过所述冷却剂储液器，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂姆·范·埃文斯，曼弗雷德·科贝尔施泰因，
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