用于运行车辆的空调系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于运行车辆(10)的空调系统(12)的方法。规定的是，为空调系统(12)的一组运行策略确定总能量效率并且选择具有最大总效率的运行策略，该运行策略满足所确定的加热功率需求(44)。加热功率需求(44)。加热功率需求(44)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于运行车辆的空调系统的方法
[0001]本专利技术涉及一种按权利要求1的前序部分所述的用于运行车辆的空调系统的方法、按权利要求9的前序部分所述的控制装置和按权利要求10的前序部分所述的车辆。
[0002]在车辆例如机动车辆的领域中，广泛地使用热交换器，例如来对车辆进行空气调节。在该功能中已知设有作为热泵的一部分的热交换器，利用该热交换器从外部空气获得热量以对车辆进行空气调节。该构思与电加热相比，特别适用于电动车辆，以增加续航里程。
[0003]但对于这样的热泵存在的问题是，在较低的外部温度，例如
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4℃或更低的温度下，热交换器易于结冰，因为该热交换器必须非常冷才能达到传热所需的温度差。结果，在一段时间后，需要对热交换器进行又会非常耗能的除霜。然而，这通常是必需的，以便再去除积聚的、影响热传递效率的冰。
[0004]DE102012109483A1公开了一种用于调节供能系统的方法。在此确定，大量的调节变量(或操作变量，)中的哪些调节变量能够实现传热介质的更节能的调节。然后，首先根据确定为更节能的调节变量来进行热交换过程的调节。确定为不是更节能的调节变量仅在不能单独通过确定为更节能的调节变量来实现调节目标时才用于热交换的调节。
[0005]现在，本专利技术所要解决的技术问题是，找到一种技术方案，通过该技术方案避免在无效率运行状态下对车辆进行空气调节。
[0006]该技术问题通过独立权利要求1、9和10的技术方案解决。本专利技术的另外的优选实施方式由各从属权利要求中提及的其他特征获得。
[0007]本专利技术的第一方面涉及一种用于运行车辆的空调系统的方法，其中所述空调系统包括：
[0008]具有外部空气热交换器的热泵；和
[0009]用于车辆的内部空间的另外的加热热源；
[0010]其中所述方法包括下列步骤：
[0011]确定用于车辆的空气调节的加热功率需求；
[0012]确定外部空气热交换器处的为此所需的热功率消耗；
[0013]确定外部空气状况；
[0014]确定外部空气热交换器中对于所需的热功率消耗所需要的流体温度；
[0015]确定所需要的流体温度是否低于外部空气热交换器处的外部空气的露点；然后
[0016]从包括至少以下运行策略的组中为所述空调系统选择运行策略：
[0017]b)通过以不低于所述露点的流体温度运行所述热泵来部分地满足所述加热功率需求，并且通过运行所述另外的加热热源来补充地满足所述加热功率需求；
[0018]d)通过以低于所述露点的流体温度运行所述热泵来临时满足所述加热功率需求，随后进行所述外部空气热交换器的除霜阶段；
[0019]其中，根据标准选择运行策略，所述标准至少包括所述加热功率需求的满足和所述空调系统的总效率的最大化。
[0020]换言之，为所述组所包括的运行策略确定总效率，并且选择具有最大总效率的满足加热功率需求的运行策略。
[0021]通过以这种方式选择运行策略，有利地确保了所述加热功率需求的满足并且通过相互协调使用可用的热源，即，外部空气和另外的热源，使空调系统能够始终在最大效率的范围内运行。这尤其也通过如下方式实现：使例如热泵的运行在结冰条件下能够与单独看来本身不利于效率的电加热热源的运行相结合。这取决于，这种结合在所述方法的过程中在总效率方面要相互补偿(或者说平衡)。因此，当例如仅使用热泵或仅使用另外的加热热源来满足加热功率需求时，在确定的条件下可达到高于可实现的总效率的总效率。
[0022]与本专利技术相关联，总能量效率是热泵的压缩机消耗的电能与另外的加热热源消耗的能量例如电能之比。
[0023]例如以已知的方式根据车辆中的额定温度和实际温度确定用于空气调节的加热功率需求。在此，取决于期望的精度，还可以以已知的方式考虑其他因素，例如车辆的空气容量(Luftfassungsvolumen)或空气的热容量。
[0024]为了确定外部空气状况，例如以已知的方式确定外部空气的温度和湿度并由此得出露点。根据本专利技术的方法中的露点的相关性尤其在于，这表明冰是否沉积在外部空气热交换器上。
[0025]就外部空气热交换器中需要的流体温度而言，本领域技术人员基于此处公开的教导认识到，例如流体流入外部空气热交换器的温度是有用的参考并且必须考虑其流动速度。
[0026]外部空气热交换器的所提到的除霜阶段可例如通过热泵过程的逆转实现或者也通过主动或被动的供热实现，这稍后将详细讨论。
[0027]使用的另外的加热热源优选包括电加热热源。众所周知，电热源本身是效率较低的热源之一，但是这在根据本专利技术的方法中通过所描述的协同效应被有利地补偿，甚至过度补偿。
[0028]使用的空调系统优选设计用于电动车辆，因为提高的能效在此对续航里程有特别有利的影响。
[0029]在本专利技术的方法的优选的实施方式中规定，所述组包括以下运行策略作为另外的运行策略：a)通过以不低于所述露点的流体温度运行热泵来满足加热功率需求。
[0030]因此，在适合的条件下，也可单独采取热泵的运行，而不存在结冰的风险。
[0031]在本专利技术的方法的另一优选的实施方式中规定，所述组包括以下运行策略作为另外的运行策略：c)通过以低于所述露点的流体温度运行热泵来临时部分地满足所述加热功率需求，并且通过运行另外的加热热源来补充地满足所述加热功率需求，随后进行所述外部空气热交换器的除霜阶段。
[0032]以此方式，可以减慢外部空气热交换器的结冰并且可以延迟除霜阶段的需要。
[0033]在本专利技术的方法的另一优选的实施方式中规定，在运行策略c)或d)中在除霜阶段通过运行另外的加热热源来满足所述加热功率需求。
[0034]以这种方式有利地桥接除霜阶段并且避免失去舒适感。
[0035]在本专利技术的方法的另一优选的实施方式中规定，为外部空气热交换器的除霜使用另外的加热热源的热量。
[0036]以这种方式也可有利地不用热泵过程的逆转而进行除霜。若热泵过程被额外地逆转，则另外的加热热源的热量可有利地抵消热泵过程的逆转所产生的冷却效果，从而避免车辆的空气调节中的可感觉到的波动。
[0037]在本专利技术的方法的另一优选的实施方式中规定，在运行策略c)中根据用户信息和结冰模型模拟、预测性调节或使用综合特性曲线(或者说特性曲线族)，其中确定何时取消(或者说不再存在)加热功率需求，然后通过以低于露点的流体温度运行热泵来部分地满足加热功率需求，并且通过运行另外的加热热源来补充地满足加热功率需求，使得这些运行策略导致总效率的最大化直至取消加热功率需求。
[0038]用户信息可以是例如关于加热功率需求的持续时间的导航信息，例如以车辆要经过的路段的形式，或还可以包括空调设置。于是在该模拟中例如可以确定，何时应该停放车辆并因此不再需要进行空气调节。在此基础上可以在所述模拟中例如确定，直到取消加热功率需求为止，在结冰条件下通过热泵可提供多少热功率，和直到满足总加热功率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于运行车辆(10)的空调系统(12)的方法，其中所述空调系统(12)包括：
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具有外部空气热交换器(20)的热泵(18)；和
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用于所述车辆(10)的内部空间(36)的另外的加热热源(30)；其中所述方法包括下列步骤：
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确定用于所述车辆(10)的空气调节的加热功率需求(44)；
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确定所述外部空气热交换器(20)处的为此所需的热功率消耗；
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确定外部空气状况；
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确定所述外部空气热交换器(20)中对于所需的热功率消耗所需要的流体温度；
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确定所需要的流体温度是否低于所述外部空气热交换器(20)处的外部空气(38)的露点；然后从包括至少以下运行策略的组中为所述空调系统(12)选择运行策略：b)通过以不低于所述露点的流体温度运行所述热泵(18)来部分地满足所述加热功率需求(44)，并且通过运行所述另外的加热源(30)来补充地满足所述加热功率需求(44)；d)通过以低于所述露点的流体温度运行所述热泵(18)来临时满足所述加热功率需求(44)，随后进行所述外部空气热交换器(20)的除霜阶段；其中，根据标准选择运行策略，所述标准至少包括所述加热功率需求(44)的满足和所述空调系统(12)的总效率的最大化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组包括以下运行策略作为另外的运行策略：a)通过以不低于所述露点的流体温度运行所述热泵(18)来满足加热功率需求(44)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述组包括以下运行策略作为另外的运行策略：c)通过以低于所述露点的流体温度运行所述热泵(18)来临时部分地满足所述加热功率需求(44)，并且通过运行所述另外的加热热源(30...

【专利技术属性】
技术研发人员：JC阿尔布雷赫特，J韦斯特豪瑟，C瓦赫斯穆思，
申请(专利权)人：大众汽车股份公司，
类型：发明
国别省市：