[发明专利]车辆气候控制系统及温度控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆气候控制系统，其包括至少一个制冷剂回路和至少一个温度控制回路，用于控制车辆内部腔室和至少一个车辆组件的温度，特别是用于电动车辆或混合动力车辆；一种控制车辆组件温度的方法，其使用至少一个制冷剂回路和至少一个温度控制回路；以及具有这种气候控制系统的车辆。

背景技术

车辆的气候控制系统以及控制车辆内部腔室气候的方法已众所周知。例如，EP0991536B1公开了一种空调系统和加热驱动单元的制冷剂的方法。该申请中的车辆空调系统包括由至少一个冷凝器、膨胀元件、蒸发器、压缩机以及跨接所述冷凝器的旁路和用于打开和闭合所述旁路的旁路阀组成的制冷剂回路，其中在制冷剂回路设置有热交换器，该热交换器在一侧受到制冷剂的作用，在另一侧受到驱动单元的冷冻剂的作用。制冷剂回路中的热交换器设置在压缩机和冷凝器之间。为了加热所述驱动单元的冷冻剂，制冷剂经由热交换器被带到更高压力下，通过在压缩机内压缩制冷剂来加热制冷剂，因此产生热量并且从制冷剂转移到冷冻剂，更快地加热驱动单元。在冷冻剂的加热阶段，冷凝器被跨接，压缩机内产生的热量或者在热交换器内被唯一转移至冷冻剂，或者通过蒸发器转移至流经蒸发器的空气。

DE10207128A1公开了一种车辆空调系统，具体讲是二氧化碳空调系统。其制冷剂回路包括压缩机、制冷剂冷却器、冷冻剂冷却器和蒸发器一侧之间的内部热交换器、膨胀阀和蒸发器，其中在压缩机和制冷剂冷却器之间设有与引擎侧冷却回路相对应的辅助热交换器，用于将该空调系统从冷却模式切换为加热模式。膨胀阀位于辅助热交换器下游位置处，借助于膨胀阀可使制冷剂在加热模式中节流为较低的压强。辅助膨胀阀是自辅助热交换器和制冷剂冷却器之间的制冷剂管路分流出的旁路的一部分。旁路与制冷剂管路平行连接，同时跨接制冷剂管路中设置的止回阀。

DE4408960C1公开了一种用于冷却动力电池的装置，具体讲，其用于电动车辆。该申请提供一种电池冷却回路，其包括空冷热交换器和电池供电循环泵。进一步，提供一种冷却系统，其包括电池供电压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，该冷却系统插入到电池冷却回路内并与电池蛇形冷却线圈部件和空冷热交换器串联，且与后者热接触。在电池冷却回路内设置有旁路以旁路空冷热交换器，切换阀位于其上游位置。

混合动力车辆、电动车辆和燃料电池驱动的车辆的电池系统和电池带来了电池温度控制的需求，即，独立于所产生的任何引擎废热来加热和冷却电池，因为在电动车辆中，这种诸如在具有内燃机的车辆中集聚的引擎废热不再产生。在混合动力车辆中，引擎热量可能用于加热电池。原则上，在所述类型的车辆中没有引擎热量可用于加热客厢。

目前最常用的能量存储装置是镍金属氢化物电池（NiNH电池）。进一步，在所谓智能领域，钠镍氯化物电池（NaNiCl电池）是众所周知的。这种电池具有90Wh/kg至140Wh/kg的高能量密度，但是需要较高的工作温度。因此，当车辆静止时需要加热来保持这种电池的使用状态。锂离子电池在目前所有可使用的可充电能量存储装置中具有最高的能量密度。与传统的镍金属氢化物电池相比，锂离子高电压电池具有更高的能量密度和更好的导电效率，同时体积小且重量轻。具体的能量密度例如可为120Wh/kg至150Wh/kg。因此，冷却和加热这种电池对于保持使用状态特别重要。

使用上述公知的车辆空调系统或冷却动力电池的装置，可能确保特别是具有高能量密度的电池的使用状态，因为使用任何上述系统都不能既冷却又加热电池，同时控制车辆内部腔室的温度，而所有这些功能又彼此相互独立。

发明内容

因此，本发明的目的是提供用来控制车辆组件的温度的气候控制系统和控制车辆组件温度方法，其通过提供一个单独的系统来相互独立地实现在运转中的各种情形下均需要的、对各个车辆组件，比如电池、燃料电池、电力电子器件、用于例如燃料电池、流体系统等的DC/DC转换器，和车辆内部腔室的温度控制。

对于权利要求1的前序所述的气候控制系统，以上目的通过提供至少一个从温度控制回路吸收热量的装置和至少一个向温度控制回路释放热量的装置来实现。对于权利要求11的前序所述的方法，以上目的通过在制冷剂回路的低压侧，将来自温度控制回路的热量吸入制冷剂回路，以及在制冷剂回路的高压侧，使热量通过制冷剂回路释放至温度控制回路来实现。本发明的具体实施方式在从属权利要求中描述。