[发明专利]用于车辆空调系统的制冷剂回路和对车辆内部进行空气调节的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆空调系统的制冷剂回路，特别是用于电动车辆，以及涉及对车辆内部进行空气调节的方法，特别是借助这样的制冷剂回路进行空气调节。

背景技术

现代的机动车辆如今通常配备有用于对车辆内部进行空气调节的空调系统。这些车辆空调系统主要基于卡诺(Carnot)原理通过制冷剂回路操作，以当存在高的外部温度时实现车辆内部的冷却。为了当外部温度低时加热车辆内部，通常使用来自机动车辆的内燃发动机的废热。

但是，在电动车辆作为整体的情况下，以及在具有内燃发动机的机动车辆的情况下热车阶段期间，来自车辆发动机的废热很小，以致于不可能满足车辆内部的加热。为此，常常使用额外的电加热设备，但是所述额外的电加热设备与非常高的能量消耗有关，且还与对安装空间的额外需求以及额外的设备成本相关。

为了改进车辆内部的加热，现有技术中已经提出当需要时将已存在用于冷却车辆内部的车辆空调系统操作为热泵，且因此将外部空气用作用于加热车辆内部的热源。

因此，DE 103 13 850 Al提出了提供一种用于高效地冷却和加热机动车辆的器具的目标，其具体地通过作为制冷剂的二氧化碳操作，且适于该制冷剂的特性，以及还适于具有二级压缩的组合的热泵和制冷剂单元操作。所述文档提出一种制冷剂回路和方法，用于具有二级压缩的制冷剂回路的组合的制冷剂单元和热泵操作，其中在第二压缩级之后，制冷剂释放热能。在制冷剂单元操作中，制冷剂膨胀至蒸发压力，随后在第一压缩级中吸收热量并被压缩。这之后是中间冷却，在制冷剂供应至第二压缩级之前。相反地，在热泵操作中，在第一压缩级之后，不存在制冷剂的中间冷却。

发明内容

本发明的目标是提供一种车辆空调系统的制冷剂回路以及对车辆内部进行空气调节的方法，通过所述制冷剂回路和方法，空调系统可以特别节能的方式操作为制冷机和热泵。

该目标根据本发明通过以下实现：一种车辆空调系统的制冷剂回路，包括压缩机单元，所述压缩机单元14包括第一压缩机和布置在下游的第二压缩机，用于压缩制冷剂；冷凝器，用于加热可供应至车辆内部的空气；第一压力减少单元，布置在冷凝器的下游，用于将来自冷凝器的制冷剂减压；热交换器，制冷剂流动通过该热交换器，用于与车辆环境空气热交换；蒸发器，用于冷却可供应至车辆内部的空气；和第二压力减少单元，布置在蒸发器的上游，用于将来自热交换器的制冷剂减压；第二压缩机、冷凝器和第一压力减少单元在车辆空调系统的冷却模式下被绕过，蒸发器和第二压力减少单元在车辆空调系统的加热模式下被绕过。该制冷剂回路使得可以将第一压缩机具体地用于空调系统的冷却模式，以及将第二压缩机具体地用于空调系统的加热模式。在冷却模式下，第二压缩机关闭，使得空调系统以能量高效的方式仅通过第一压缩机来冷却车辆内部。为了确保车辆内部的令人满意的加热，特别是在寒冷天气下，在加热模式下需要较高的压缩机功率和较高的压力比，这就是为什么第二压缩机级被激活的原因。该第二压缩机具体地用于加热模式，且因此与第一压缩机一起，使得车辆空调系统的能量高效的加热操作可行。

在制冷剂回路的一个实施例中，制冷剂的通流通过设置定向阀而被控制，所述定向阀在冷却模式下占据第一开关位置，在加热模式下占据第二开关位置。在一些情况下，还可另外设置切断阀和/或止回阀，以使制冷剂回路中的通流具体符合冷却模式和加热模式下的需求。

优选的是，所述第一压力减少单元和/或所述第二压力减少单元是具有切断功能的膨胀阀。这使得可以最小化制冷剂回路中的单独部件的数量，以及有利地在所述特定膨胀阀的帮助下控制所述通流。替代地，还可设想将膨胀阀和切断阀的预制组件用作压力减少单元。

在制冷剂回路的另一实施例中，第一压缩机的操作压力和/或被递送量可被控制，优选地可以连续可变的方式被控制。第一压缩机的功率可因此适于相应边际条件而没有任何问题，这引起在冷却模式和加热模式二者下车辆空调系统的特别能量高效的操作。