[发明专利]用于机动车辆中的热分配的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆中、尤其混合动力车辆中的热分配的装置，其具有原动机冷却回路和制冷剂回路，制冷剂回路被构造用于以制冷系统模式和热泵模式组合运行且用于再加热模式。制冷剂回路具有蒸发器、压缩机、用于将热从制冷剂供应至待调节的用于乘客舱的空气的热交换器和用于在制冷剂回路的制冷剂与原动机冷却回路的冷却剂之间进行热传递的热交换器。此外，本发明涉及一种用于运行这个装置的方法。

背景技术

从现有技术中已知具有不同驱动系统的机动车辆。所述概念基于借助于内燃机、电动机或两类原动机的混合驱动。在具有内燃机和电动机驱动系统的混合式机动车辆中，与具有纯混合驱动的机动车辆（也被称为“插电式混合动力电动车辆”（PHEV））的一个区别在于“范围扩展”。PHEV车辆可通过电动、电动/内燃机以及内燃机驱动。纯电力驱动的车辆的活动范围是约50km的范围。具有“范围扩展”的车辆不始终由电力驱动。在行驶期间借助于由内燃机驱动的发电机对车辆的电池充电。PHEV和具有“范围扩展”的车辆是下述机动车辆，其电池可由外部电源网络或充电系统附加的充电。

如所已知，电动车辆的乘客舱的空气调节利用电阻加热器（PTC）或热泵系统，因为电动机的废热不足以加热乘客舱。PTC加热系统在制造上是经济的，但由于电能的消耗，其减小了电动车辆的运行范围。热泵系统的使用是更成本密集的，但是对电动车辆运行范围的影响较少。在具有内燃机和电动机的组合驱动单元的机动车辆中，使用PTC加热系统或热泵系统同样减小了电动机的活动范围，但可由于内燃机的运行而可继续行驶。此外，内燃机的运行提供将乘客舱加热至更高温度水平的热。此外，由现代内燃机提供的热不足以充分加热乘客舱。具有“范围扩展”的机动车辆的重要方面在于内燃机在最佳工作点运行，并且可供使用的热很少。通过借助于PTC加热系统或燃料附加加热器进行加热，可舒适地加热和预调节乘客舱。然而，出于生态原因，在具有电动机驱动或具有混合驱动的机动车辆中使用这些系统是值得商榷的。

从现有技术已知具有加热功能的机动车辆的空调系统，其具有制冷剂回路，制冷剂回路具有作为蒸发器运行的附加热交换器。附加热交换器通常被构造为通往冷却剂回路的连接，所述附加热交换器用于对具有电动机驱动的机动车辆中的驱动单元部件进行调温。在具有内燃机的机动车辆中，借助于附加蒸发器提供在内燃机的冷却回路与制冷剂回路之间进行热传递的可能性。

例如，在DE102010038406A1中公开了一种用于机动车辆的系统，其用于加热和/或冷却乘客舱和用于冷却内燃机。所述系统包括：冷却剂回路，其用周围空气-热交换器冷却内燃机以将热从冷却剂输出至周围空气；和制冷剂回路，其具有冷凝器、压缩机和可由供应给乘客舱的空气绕流的第一蒸发器，所述第一蒸发器用于在冷却运行中冷却乘客舱。在热泵运行中，可借助于从周围空气吸收热的制冷剂回路来加热被供应至乘客舱的空气。在这种情况下，制冷剂回路具有第二蒸发器和冷凝器，第二蒸发器和冷凝器被构造为冷却剂-热交换器。因此制冷剂回路与冷却剂回路热耦合。

在DE102009060860A1中，描述一种用于电动或混合动力车辆的空调系统，其具有制冷剂回路和调温回路以控制乘客舱和车辆组件的温度。回路经由热交换器热耦接，以从调温回路吸收热并且热交换器用于将热输出至调温回路。当对车辆组件进行调温时，将来自调温回路的热在低压侧传递至制冷剂回路并且将来自制冷剂回路的热在制冷剂回路的高压侧传递至调温回路。

在制冷剂回路中的两个补充热交换器的帮助下，因为热耦接至调温回路，所以以这种方式调节并气候控制消耗器，如电动机的外围设备，尤其是电池、燃料电池、电力电子器件和/或乘客舱。由于将调温回路分离成两个独立回路，所以除了所提及的组件之外，内燃机也可被冷却。由内燃机输出的热被传递至周围环境或用于加热待供应至乘客舱的空气。

此外，来自运行光伏电池或太阳能电池板的电力也例如可以被整合在相应的回路中。

现有技术中尚没有公开不仅将内燃机而且将电动机在一个公共的系统中按照需求用作热沉和/或热源并且将原动机整合在乘客舱的空调系统内的热管理单元中。

发明内容

本发明的任务在于提供一种用于配备有混合式内燃机和电动机驱动的机动车辆的热分配的装置，其包括原动机的热管理和用于加热和冷却待供应至乘客舱的空气的空调单元。在此，机动车辆应该在囊括多个热源例如在考虑电消耗、燃料消耗、有害物质排放和原动机运行方式的情况下有效、成本低廉且生态友好地运行机动车辆。此外，该装置的部件的数量应尽可能少，尤其是热交换器的数量。