具有加热泵功能的模块化车辆空调单元制造技术

本发明专利技术涉及一种具有加热泵功能的模块化车辆空调单元，特别是一种用于加热和冷却空气的模块化车辆空调单元(1)，包括：壳体，具有至少一个鼓风机(140、120、121)和用于设定气流路径的风门片，以及制冷剂回路(100、200)，具有相应的连接线路的冷凝器(11)、蒸发器(12)、压缩机(13)和膨胀装置(14)，其特征在于，在壳体中，形成有通过蒸发器(12)的蒸发器气流路径和通过冷凝器(11)的冷凝器气流路径，其中每条气流路径形成为使其可以与来自环境中的新鲜空气、来自乘客舱中的再循环空气或上述两者的混合物，并且其中两条气流路径通过可控的风门片以如下方式彼此连接以使得：车辆内部的加热或冷却仅通过气流路径的设定而产生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有加热泵功能的车辆空调单元，用于加热、冷却和除湿机动车辆的车辆内部的空气，尤其是电动和混合动力车的车辆内部的空气。
技术介绍
为了调节输送至车辆内部的空气，在现有技术中使用具有用于冷却的冷却片和用 于加热空气的乙二醇-空气热交换器、以及乙二醇-空气加热泵和空气-空气加热泵的车辆空调单元。目前的车辆空调系统由多种独立的部件组成。它们是，例如·冷凝器，通常布置在车辆前部·压缩机，其连接至车辆发动机并由车辆发动机驱动·空调器，其布置在乘客舱，并将调节后的空气输送给乘客，以及·制冷剂线路。这些部件通常都分别运送给车辆生产商并在那里安装。由于在制造车间生产线上部件的数量，需要多个安装步骤。此外，在组装过程中不可避免建立大量的连接，这导致了潜在的泄漏，如果发生了，就必须以昂贵的成本来纠正。从DE 102007046663A1得知预装系统的解决方案。提出了具有Z形布置的鼓风机热换器布置的空调系统。此外，在DE 102007046663中描述了一种封闭的、预填充的制冷剂回路。对于加热操作，在现有技术中，DE 102 53 357 Al和JP7009844描述了具有将空气-乙二醇热交换器作为乙二醇-空气加热泵的车辆空调单元，在DE 42 44 137 C2、JP8216667和JP2003291635中具有空气-空气加热泵。用于制冷剂R134a的高效制冷剂回路存在用于冷却操作。现有技术在加热操作中的缺点包括，在低的外界温度时，例如低于-10°C，在高效内燃机、例如是直喷的柴油和奥托循环(汽柴油混合技术)发动机的情况下，冷却水温度达不到乘客舱舒适加热所需的水平。在未来的发展中，可以预见到这些问题将会变得更加糟糕，例如，作为示例，在混合动力车中。基于该原因，必须使用有效的辅助加热设计。此外，驱动系统有完全电气化的趋势。由于驱动电池能量的高效转化，所以在这个发展中，可用于加热内部的废热进一步的减少。此外，电池中存储的能量接下来要比现有技术的燃料箱中的小很多。因此，在未来的电动车辆中，用于调节内部空气的动力对于这些范围里的车辆具有实质上的影响。现有技术的乙二醇-空气加热泵的另一个缺点是，所述泵使用内燃机的冷却水作为加热源。在该过程中，热量从冷却水中去除。由此，内燃机需要在更低的温度下运行更长的时间。这对于废气的排放和燃料的消耗具有负面的影响。由于混合动力车辆中内燃机的间歇性操作，所以即使是在长途旅行中也达不到足够的冷却水的温度。因此，内燃机的起动-停止操作在低温的外界温度下会被中断。空气-空气加热泵去除外界空气的热量。在一些情况下，这会导致冷凝器的结冰，在加热泵操作时它用作蒸发器。如果可以通过加热泵的智能调节避免结冰，那么加热泵可用的加热动力因此就减少了。如果气体冷却片的结冰是可以接受的，那么可通过作为空调单元的制冷剂回路的简单操作来主动地解冻加热泵。这减少了加热泵的平均有效输出。将它们的输出物释放至空气的加热泵系统经常无法同时除湿和加热输送给车辆的空气。这带来的后果是，机动车辆的空调单元在低温的外界温度下无法使用再循环的空气、也就是已从车辆内部再循环过的空气来操作。由于缺失了除湿的功能，所以这将导致因冷凝而在车窗内部产生水雾。加热泵系统以及燃料辅助加热器将它们的输出物释放到发动机冷却回路，经常缺少动力并表现为低效。在DE 102009028522 Al中，描述了一种具有加热泵功能的紧凑的空调单元。然而，·通过冷却回路的主动转换来执行加热泵的功能。这给冷却回路带来了极大的复杂性，这相应地带来高的成本和技术风险。在DE 602005004667 T2中，描述了这样一种安装，其与吸收盘合作，其中系统循环地工作，从而相邻布置的热交换器单元持续地从加热转换到冷却，反之亦然。这里第二热交换器反循环地运转，并且因为这样，对于加热或冷却，可以被循环地调节的风门片可以按照需求将空气导入乘客舱或环境中。用于冷却和除湿空气的再加热操作、以及由此带来的再加热或连续的操作明显可不行；循环空气的部分使用不被描述。由于循环移动的风门片，安装在技术上是非常复杂的。在DE 19824461 Al中，描述了一种基本结构，具有平行布置的热交换器、平行流动的空气以及排放和混合功能。循环空气的部分使用的再加热功能或可能性是无法辨别的。空气仅在一个流动方向上无法经由第一热交换器从内部导出，同时外面的空气逆着第二热交换器流动。在WO 2007042065 Al中，描述了一种用于安装部件的普通的保持装置。加热功能、再循环空气的部分使用或气流的混合是无法辨别的。
技术实现思路
本专利技术的问题现在包括提供一种具有加热功能的空调系统以及提供用于空调系统操作的方法，该空调系统满足所有的需求，即使是在低容量热源的环境中，例如，作为示例，在高效内燃机或由内燃机和电动机组成的混合驱动的情况下，或者，在没有热源的情况下的驱动系统，例如，作为示例，在电驱动车辆中。本专利技术的问题通过独立权利要求的特征得到解决。本专利技术的变形在从属权利要求中被指明。特别的，该问题通过用于加热和冷却空气的模块化车辆空调单元得到解决，其中-包括壳体，具有至少一个鼓风机(140、120、121)以及用于设定气流路径的风门片，以及-制冷剂回路(100、200)，具有相应的连接线路的冷凝器(11)、蒸发器(12)、压缩机(13)以及膨胀装置(14)，其特征在于，-在所述壳体中，形成流过蒸发器(12)的蒸发器气流路径和流过冷凝器(11)的冷凝器气流路径，其中每条气流路径形成为使其可以输送来自环境中的新鲜空气、来自乘客舱的循环空气或这两者的混合物，并且其中-这两种气流路径通过可控的风门片以如下的方式彼此连接以使得，车辆内部的加热或冷却仅通过设定气流路径产生。空调单元的壳体优选的通过两个壳体部分形成，其中气流路径可形成在每个壳体部分中。根据一个特别的实施例，用于蒸发器气流路径和用于冷凝器气流路径的壳体部分的设计是镜像对称的。本专利技术的一种有利的变形是提供额外的第三壳体部分，其中所述第三壳体部分容纳空气不流过的所有冷却回路部件。引导气流路径的两个壳体部分优选的设置有共同的鼓风机，用于给两个气流路径 传送空气。这样，可以省略第二气流路径的额外的驱动，给构造以及成本带来了优势。此外，有利的是，两条气流路径可在再加热风门片下在气流侧分离或连接。在每条气流路径的末端，空气被分为两个部分质量流，其中一部分质量流的空气形成为可以被引导至乘客舱，而第二部分的质量流空气形成为可以被引导至环境。作为空调单元紧凑设计的替换，设计了两个空气传送壳体部分，并且两个空气传送壳体部分依靠在车辆中存在的安装空间彼此相互不同布置，其布置方式为空调单元布置在乘客舱下面、在罩中、在发动机舱中或打李箱中。在本专利技术特别有利的实施例中，布置了冷却片，并且冷却片与制冷剂回路中制冷剂线路相结合，用于调节车辆内部的空气以及用于驱动电池、动力电子单元或车辆其它部件的额外冷却。根据本专利技术的方法，用于操作制冷剂回路的方法，该制冷剂回路具有用于对机动车辆的车辆内部的空气加热、冷却和除湿的加热泵功能，其特征在于，在冷却和加热操作之间的转换和/或再加热操作的执行仅通过调节蒸发器和冷凝器出口处的空气侧部分质量流而产生，其中输送至内部的部分质量流被调节，从而达到为乘客舱输送本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于加热和冷却空气的模块化车辆空调单元(1)，包括?壳体，具有至少一个鼓风机(140、120、121)和用于设定气流路径的风门片，以及?制冷剂回路(100、200)，带有具有相应的连接线路的冷凝器(11)、蒸发器(12)、压缩机(13)和膨胀装置(14)，其特征在于，?在壳体中，形成有通过蒸发器(12)的蒸发器气流路径和通过冷凝器(11)的冷凝器气流路径，其中每条气流路径形成为使其可以输送来自环境中的新鲜空气、来自乘客舱中的再循环空气或上述两者的混合物，并且其中?两条气流路径通过可控的风门片以如下方式彼此连接以使得：车辆内部的加热或冷却仅通过气流路径的设定而产生。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G·里希特，M·格拉夫，S·维朔勒克，
申请(专利权)人：威斯通全球技术公司，
类型：发明
国别省市：