專利名稱：熱交換裝置和熱管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于汽車的熱管理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明旨在提供一種 包括用于通風(fēng)、加熱和/或空氣調(diào)節(jié)設(shè)備的空氣調(diào)節(jié)回路的熱管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
如所周知，汽車配備有通風(fēng)、加熱和/或空氣調(diào)節(jié)設(shè)備，以便對車廂的空氣進(jìn)行熱處理。這種設(shè)備包括空氣調(diào)節(jié)回路，保證通過通風(fēng)、加熱和/或空氣調(diào)節(jié)設(shè)備的空氣在 被引入車廂之前對其進(jìn)行冷卻和除濕。這個冷卻和除濕是用被連接到汽車熱力發(fā)動機(jī)的壓 縮機(jī)使致冷流體穿過蒸發(fā)器循環(huán)而實(shí)現(xiàn)的。它還包括加熱回路，保證穿過通風(fēng)、加熱和/或 空氣調(diào)節(jié)設(shè)備的空氣在被引入車廂之前對其進(jìn)行加熱。這個加熱是用被載熱流體穿過的散 熱器實(shí)現(xiàn)的，后者把汽車熱力發(fā)動機(jī)排放的熱量送往熱交換器。于是，可以理解為，車廂空氣的熱處理是直接與汽車中熱力發(fā)動機(jī)的存在相聯(lián)系 的。由于環(huán)境的原因，熱力發(fā)動機(jī)趨向于被電動機(jī)或者混合動力裝置代替。電動機(jī)或 混合動力裝置，一方面，意味著廢除該加熱回路，因?yàn)橹T如馬達(dá)等不能釋放足夠的熱量來適 當(dāng)?shù)丶訜彳噹目諝?，而另一方面，意味著為空氣調(diào)節(jié)回路使用電動壓縮機(jī)。在這樣一種情況下，電動壓縮機(jī)消耗由電池組提供的電能，而電池組本身向馬達(dá) 供電以使其運(yùn)行。不過，把電動汽車或者混合動力裝置的電池組的電能用于馬達(dá)以外的汽 車組件，直接沖擊汽車運(yùn)行的自主性。至于車廂空氣的加熱，則利用把電池組的電能轉(zhuǎn)換為熱能的電散熱器實(shí)現(xiàn)。但是， 這樣一種散熱器消耗電池組的電能，于是，降低汽車運(yùn)行的自主性。因而，力求最大限度地降低電池組的電能消耗。為此，已知利用熱泵的空氣調(diào)節(jié)回路。按照這個解決方案，裝在通風(fēng)、加熱和/或 空氣調(diào)節(jié)設(shè)備內(nèi)部并通常用來冷卻車廂空氣的空氣調(diào)節(jié)回路蒸發(fā)器，用來加熱車廂的空 氣。這樣一個實(shí)施例在文獻(xiàn)FR2808245中有所說明。這種類型空氣調(diào)節(jié)回路體系結(jié)構(gòu)的缺 陷如下。在加熱模式下，就是說當(dāng)蒸發(fā)器用來加熱穿過其中的空氣(和使在內(nèi)部循環(huán)流動 的流體冷凝)時，屬于同一空氣調(diào)節(jié)回路并位于汽車前臉的熱交換器，允許蒸發(fā)在內(nèi)部循 環(huán)流動的流體，以完成該熱動力學(xué)周期。于是，穿過前臉熱交換器的空氣流被冷卻。因而， 該加熱模式意味著，位于前臉的熱交換器有結(jié)霜的危險。當(dāng)在熱交換器內(nèi)部循環(huán)流動的流 體溫度低于零攝氏度，而且該空氣流中所含的水分冷凝在熱交換器上或者若水滴落在熱交 換器上時，這種結(jié)霜現(xiàn)象就會出現(xiàn)。此結(jié)霜現(xiàn)象會部分或完全地封閉所述交換器，使得該空 氣流不再能夠從中穿過。因此，在加熱模式下空氣調(diào)節(jié)回路失效。這時，要求除霜操作，這 需要一個適當(dāng)設(shè)計(jì)的消耗電能的設(shè)備，而且該操作在汽車行駛時特別困難。在電動汽車或者混合動力汽車中，已知利用與其他一個或幾個回路彼此結(jié)合的空 氣調(diào)節(jié)回路。文獻(xiàn)EP0800940是這樣一種實(shí)施例。該環(huán)路(boucle)和回路(circuit)系統(tǒng)
3允許保證回收電動汽車一個或幾個部件排放的熱能，所述部件諸如是汽車電池組、汽車電 動機(jī)或者所有會排放熱量的電氣和/或電子組件等。但是，該系統(tǒng)較大的缺陷是沒有提供 儲熱器，就是說沒有設(shè)置儲存所有時刻可用的冷量或熱量的裝置。事實(shí)上，文獻(xiàn)EP0800940 的系統(tǒng)只允許回收汽車部件瞬間的熱損失。因而，不可能將其存儲以備后用。有可能利用裝入具有相變化的材料的熱量儲存裝置。在這種情況下，存儲容器含 有具有相變化的材料，允許以潛熱(chaleur latente)和/或顯熱(chaleur sensible)的 形式提供熱能，用以加熱車廂空氣，而不必吸取汽車電池組可用的電能。所謂“潛熱”是指材料發(fā)生相變化而不改變溫度所釋放的熱量，就是說，從液態(tài)過 渡到固態(tài)或氣態(tài)，反之亦然。所謂“顯熱”是指材料在非相變階段因溫度改變所釋放的熱量。當(dāng)用于加熱車廂空氣的熱能來自材料的相變潛熱時，這隱含著下列缺點(diǎn)·為了使熱能在車廂中有效分配，需要存儲大量熱能。換句話說，材料溫度需要非 常高，以便能夠存儲潛熱?！Υ嫒萜鲬?yīng)該有極好的隔熱性，以便在冬季的氣候條件下保存熱能?！?一旦該容器中可用的熱能用盡，便需要重新存儲高熱能。因而，該電池組排放的 熱量或者外部來源的空氣熱量等這樣的熱源嚴(yán)重不足以達(dá)到最大的儲存水平?！だ脻摕醽砑訜嵋馕吨嘧兓瘻囟雀?，這妨礙了用儲存的熱能來冷卻車廂的空氣。當(dāng)所利用的熱能來源于具有相變化的材料的顯熱時，有可能利用這種能量來加熱 或者致冷，但隱含下列缺點(diǎn)·顯熱的利用顯著地降低熱能儲存能力?！ぴ搩Υ嫒萜鲬?yīng)該有極好的隔熱性，以便在冬季和夏季的氣候條件下保存熱能?！?一旦該容器中可用的熱能用盡，需要重新存儲高熱能。·若該儲熱器件用來存儲加熱或者致冷用的熱能，則這個熱能的利用應(yīng)該預(yù)先決 定，在轉(zhuǎn)變的氣候條件(日/夜、春、秋)下，這是難以預(yù)見的。

發(fā)明內(nèi)容
因而本發(fā)明的目的在于減少電動汽車或者混合動力汽車電池組電能的消耗，但仍 在任意氣候條件和所有情況下都保證汽車駕駛員最佳的熱學(xué)舒適度。于是，在減少電池組 電能消耗的同時，汽車運(yùn)行的自主性得以保留。另外，本發(fā)明還涉及最大限度地回收熱能， 簡化熱管理系統(tǒng)，把其體積和費(fèi)用減到最小。該目的通過配備在熱管理系統(tǒng)中的熱交換裝置達(dá)到，該熱交換裝置包括能被致冷 流體穿過的第一熱交換器；能被載熱流體穿過的第二熱交換器。該裝置包括儲熱器件，用來 與第一熱交換器和/或第二熱交換器進(jìn)行熱交換。這樣的一種熱交換裝置有下列優(yōu)點(diǎn)。儲熱器件的存在允許在使用通風(fēng)、加熱和/ 或空氣調(diào)節(jié)設(shè)備的所有時刻都能儲存熱量或冷量。該儲熱器件允許降低電池組的電耗。該 熱交換裝置同樣允許有致冷流體在其中循環(huán)的環(huán)路和有載熱流體在其中循環(huán)的回路之間 的熱流動互濟(jì)。所謂“熱流動(fluxthermique)”是指熱交換裝置內(nèi)部所有熱交換(熱量或 者冷量)。于是，該熱交換裝置允許在瞬間t儲存來自不同熱流動(空氣調(diào)節(jié)環(huán)路和/或熱 管理系統(tǒng)的次回路)的熱量或冷量并在以后將其釋放。最后，在同一熱交換裝置中第一熱交換器、第二熱交換器和儲熱器件的結(jié)合允許連續(xù)地利用儲熱器件，或者提供熱量、提供冷 量、存儲熱量或者存儲冷量。這個利用在汽車行駛或者停止時連續(xù)地實(shí)現(xiàn)，而不需要連接至 家用電網(wǎng)以便對儲熱器件充熱。按照本發(fā)明，其他補(bǔ)充的特征顯示如下·該裝置被封閉的殼體限定。·該封閉的殼體使第一熱交換器、第二熱交換器和儲熱器件與裝置外部隔熱。·第一熱交換器不同于第二熱交換器?！ぴ搩崞骷b在隔間內(nèi)?！ぴ摳糸g位于該裝置內(nèi)，以便與第一熱交換器和/或第二熱交換器進(jìn)行熱交換。·該裝置包括在流體上連接到第一熱交換器的第一入口和第一出口，用于致冷流 體的循環(huán)；和在流體上連接到第二熱交換器的第二入口和第二出口，用于載熱流體的循環(huán)?！ぴ搩崞骷蔷哂邢嘧兓牟牧??！ぴ摼哂邢嘧兓牟牧线x定時須滿足其相變溫度在加熱模式下高于或等于周圍溫 度、在冷卻模式下低于周圍溫度。·相變化溫度處于-10和10°C之間，·該具有相變化的材料是水。本發(fā)明還涉及用于汽車通風(fēng)、加熱和/或空氣調(diào)節(jié)設(shè)備的熱管理系統(tǒng)，包括·環(huán)路，致冷流體在其中循環(huán)；·主回路，載熱流體在其中循環(huán)；·次回路，載熱流體在其中循環(huán)，環(huán)路和主回路彼此之間借助于按照上述的特征中 任意一個的裝置進(jìn)行熱交換。當(dāng)該冷凝器位于前臉(face avant)而且該空氣調(diào)節(jié)環(huán)路用作“熱泵”時，一個這 樣的系統(tǒng)首先允許解決空氣調(diào)節(jié)環(huán)路冷凝器的結(jié)霜問題。事實(shí)上，按照本發(fā)明的這個系統(tǒng)， 空氣調(diào)節(jié)環(huán)路的冷凝器不再位于汽車的前臉，而且不再實(shí)現(xiàn)致冷劑和外部空氣之間的熱交 換。按照本發(fā)明，該冷凝器(就是說第一熱交換器)在致冷劑和儲熱器件和/或次回路的 載熱流體之間實(shí)現(xiàn)熱交換。另外，該系統(tǒng)在汽車行駛或者停止過程中允許被動地冷卻汽車 的電池組和其他部件。所謂“被動地”是指不需要利用補(bǔ)充的設(shè)備來冷卻電池組。另一個 優(yōu)點(diǎn)是該熱管理系統(tǒng)自身甚至在汽車停止的時候能夠耗散部件產(chǎn)生的熱量，并能夠再充入 熱量或者冷量。最后，這樣的系統(tǒng)允許在任何時刻儲存熱量和/或冷量。由于儲熱器件，該 系統(tǒng)不依賴于汽車部件的熱損失量。按照本發(fā)明，其他補(bǔ)充的特征如下·該環(huán)路包括至少一個蒸發(fā)器，用來冷卻穿過的主空氣流；主回路包括至少一個散 熱器，用來加熱來自蒸發(fā)器的空氣流；次回路包括至少一個輔助裝置，能夠在至少一個汽車 電氣組件和該載熱流體之間進(jìn)行熱交換?！ぴ撗b置安排為使第一熱交換器連接至環(huán)路和使第二熱交換器連接到次回路。·該環(huán)路包括第一降壓裝置，位于第一熱交換器的入口 ；和第二降壓裝置，位于第 一熱交換器的出口。·主回路獨(dú)立于次回路。


閱讀下面參照唯一的圖1作為示例給出的描述，本發(fā)明的其他特征、細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn) 將會顯得更加清晰。
具體實(shí)施例方式圖1表示本發(fā)明的第一實(shí)施模式。熱管理系統(tǒng)1包括空氣調(diào)節(jié)環(huán)路2、主回路16 和次回路26。汽車的熱管理系統(tǒng)1允許調(diào)節(jié)諸如汽車電池組等汽車部件的溫度，同時允許 通過通風(fēng)、加熱和/或空調(diào)設(shè)備100給汽車的乘客帶來熱學(xué)舒適度。致冷流體在其中循環(huán)的空氣調(diào)節(jié)環(huán)路2包括壓縮機(jī)4、致冷劑_載熱體熱交換器 6、第一降壓裝置8、第一熱交換器10、第二降壓裝置12和蒸發(fā)器14。致冷流體是R134a、 R744(CO2)或者R1234yf。在以下描述中，致冷流體稱為“致冷劑”。蒸發(fā)器14位于通風(fēng)、加 熱和/或空調(diào)設(shè)備100的內(nèi)部，主空氣流F在其中循環(huán)，以便在其被引入汽車車廂之前對其 進(jìn)行熱處理。蒸發(fā)器14允許冷卻主空氣流F并將其除濕。壓縮機(jī)4是電動的，并用汽車電 池組供給能量。第一降壓裝置8和第二降壓裝置12是電子膨脹閥。按照致冷劑在該環(huán)路 2內(nèi)部的循環(huán)方向，第一降壓裝置8位于第一熱交換器10的上游，而第二降壓裝置12位于 第一熱交換器10的下游。換句話說，第一降壓裝置8位于第一熱交換器10的入口，而第二 降壓裝置12位于第一熱交換器10的出口。這種特定的安排允許利用第一熱交換器10或 者加熱致冷劑，或者冷卻致冷劑。主回路16包括泵18、第一閥門20、散熱器22、空氣-載熱體熱交換器24和致冷 劑-載熱體熱交換器6。散熱器22位于通風(fēng)、加熱和/或空調(diào)設(shè)備100的內(nèi)部并允許加熱 主空氣流F?？諝?載熱體熱交換器24位于汽車前臉的位置上，并因而讓外部空氣流Fe穿 過。載熱流體(下文中命名為“載熱體”)在主回路16的內(nèi)部循環(huán)。該載熱體例如是加有乙 二醇的水。第一閥門20是三通閥，允許把載熱體或者引向散熱器22，或者引向空氣-載熱 體熱交換器24。事實(shí)上，相對于泵18和致冷劑-載熱體熱交換器6，散熱器22和空氣-載 熱體熱交換器24是平行設(shè)置的。諸如加有乙二醇的水等載熱流體在其中循環(huán)的次回路26包括輔助泵28、第一輔 助裝置30、第二輔助裝置32、第二閥門34、第二熱交換器36和外部熱交換器38。第二閥門 34是三通閥，允許把載熱體或者引向第二熱交換器36，或者引向外部熱交換器38。事實(shí)上， 相對于輔助泵28和第一 30和第二 32輔助裝置，第二熱交換器36和外部熱交換器38是平 行設(shè)置的。主回路16和次回路26是彼此獨(dú)立的。更準(zhǔn)確地說，這兩個回路在流體上是獨(dú)立 的，就是說載熱體在主回路16內(nèi)部循環(huán)流動，而不在次回路26內(nèi)部循環(huán)。主回路16和次回路26同樣在流體上獨(dú)立于致冷劑在其中循環(huán)的環(huán)路2。于是，載 熱體和致冷劑不會混合。主回路16與環(huán)路2用致冷劑-載熱體熱交換器6進(jìn)行熱交換。以后將會描述環(huán) 路2的致冷劑和主回路16的載熱體之間的熱交換。次回路26與環(huán)路2用熱交換裝置40進(jìn)行熱交換。該熱交換裝置40包括第一熱 交換器10、第二交換器36和儲熱器件Mo儲熱器件M位于熱交換裝置40的內(nèi)部，更具體 地說，位于未示出隔間的內(nèi)部，該儲熱器件M是一種具有相變化的材料，如水或石蠟等。正如在熱管理系統(tǒng)1運(yùn)行方式的描述中所見到的，熱交換裝置40可以或者用作熱源(釋放熱 量)，或者作為熱阱(釋放冷量)。該熱交換裝置還包括封閉的殼體42。于是，第一熱交換 器10、第二熱交換器36和儲熱器件M都設(shè)置在這個封閉殼體42內(nèi)。所謂“封閉(ferm6e)” 是指熱交換裝置內(nèi)部的熱交換不受諸如外部空氣流等外部因素影響這一事實(shí)。因而，用封 閉殼體42實(shí)現(xiàn)相對于裝置外部的隔熱。熱交換裝置40的這兩個熱交換器彼此不同。事實(shí)上，第一熱交換器10和第二熱交 換器36分別屬于環(huán)路2和次回路26。熱交換裝置40同時連接到環(huán)路2和次回路26。為 此，它包括在流體上連接到第一熱交換器10的第一入口 44和第一出口 46。裝置40還包括 在流體上連接到第二熱交換器36的第二入口 48和第二出口 50。根據(jù)外部氣候條件(冬季或夏季的條件)，該熱管理系統(tǒng)的運(yùn)行允許向汽車乘客 提供最優(yōu)的熱學(xué)舒適度，而不那么多地消耗汽車電池組的大量電能。在冬季的條件下(外部空氣溫度低于或等于5°C )，熱管理系統(tǒng)運(yùn)行，以便加熱主 空氣流F。所述管理系統(tǒng)工作在加熱模式下。在加熱模式下，熱交換裝置40充入熱量到其 最佳水平。充入熱量是通過把汽車連接到家用電網(wǎng)，以便加熱儲熱器件M。例如，儲熱器件 的溫度是90°C。環(huán)路2按照“熱泵”模式運(yùn)行。壓縮機(jī)4啟動，并壓縮致冷劑。在壓縮機(jī)4的出口， 致冷劑處于高溫和高壓下。接著致冷劑進(jìn)入致冷劑-載熱體熱交換器6的內(nèi)部，與主回路 16的載熱體交換其熱量，所述載熱體在致冷劑-載熱體熱交換器6的內(nèi)部循環(huán)流動。這樣， 致冷劑被冷卻，而載熱體被充熱。在致冷劑_載熱體熱交換器6的出口，該致冷劑到達(dá)第一 降壓裝置8并被降壓，這使其溫度和壓力降低。在第一降壓裝置8的出口，致冷劑的溫度低 于熱交換裝置40中儲熱器件M的溫度。因而，致冷劑在第一熱交換器10內(nèi)部循環(huán)時被重 新加熱。接著，第二降壓裝置12打開，以便不影響致冷劑的熱動力周期。換句話說，該致冷 劑在第二降壓裝置12內(nèi)部通過時沒有受到任何降壓。最后，該致冷劑在蒸發(fā)器14中循環(huán)， 然后返回壓縮機(jī)4。當(dāng)致冷劑通過蒸發(fā)器14的內(nèi)部時，其溫度接近來自汽車外部的主空氣 流F的溫度。于是，可以認(rèn)為，在蒸發(fā)器14內(nèi)部致冷劑和主空氣流F之間的熱交換可以忽 略不計(jì)。在一個變體中，環(huán)路2包括一閥門和一相關(guān)的繞行線，用以阻止致冷劑通入蒸發(fā) 器14內(nèi)部，并將第二降壓裝置12的致冷劑直接引向壓縮機(jī)4。當(dāng)人們希望加熱主空氣流F 時，這個變體避免致冷劑和主空氣流F在蒸發(fā)器內(nèi)部所有不必要的熱交換。按照這個實(shí)現(xiàn)模式，主回路16通過致冷劑-載熱體熱交換器6接收熱量。該回路 用以下方法工作。在致冷劑-載熱體熱交換器6內(nèi)部充熱的載熱體進(jìn)入泵18，接著進(jìn)入第 一閥門20，在這里該載熱體被引向散熱器22。在這種情況下該載熱體攜帶的熱量與主空氣 流F交換，所述主空氣流穿過散熱器22以便被加熱。最后，該載熱體放熱后，重新與致冷 劑_載熱體熱交換器6匯合。在該加熱模式下，當(dāng)汽車行進(jìn)時，次回路26同樣被利用。事實(shí)上，因?yàn)槠囋谶\(yùn)行 時，諸如電池組、推進(jìn)或牽引系統(tǒng)或所有散發(fā)熱量的電子裝置等部件被激勵并產(chǎn)生熱量。然 而，為了使這些部件良好地運(yùn)轉(zhuǎn)并延長其使用壽命，就需要排掉它們產(chǎn)生的熱量。為此，第 一輔助裝置30允許把這些部件所產(chǎn)生的熱量排向載熱體。換句話說，第一輔助裝置30起 散熱器的作用。在加熱模式下，這些部件所產(chǎn)生的熱量在第一輔助裝置內(nèi)部與載熱體交換，
7接著被引向熱交換裝置40的第二熱交換器36。這樣，儲熱器件M被來自這些部件的熱量再 充熱。在這種情況下回路26為輔助泵28、第一輔助裝置30、第二輔助裝置32、第二閥門 34、第二熱交換器36，接著返回輔助泵28。在夏季的條件下(外部空氣溫度高于或等于30°C )，熱管理系統(tǒng)將處于冷卻模式 下。在這樣的氣候條件下，熱交換裝置40以最優(yōu)方式被充以冷量(frigorie)。充入是通過 連接家用電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的。在這里，儲熱器件的溫度低于或等于5°C。對于環(huán)路2，致冷劑在壓縮機(jī)4中被壓縮，在致冷劑-載熱體熱交換器6內(nèi)部通過 時釋放熱量，在第一降壓裝置8中通過時經(jīng)受第一次降壓然后在第一熱交換器10內(nèi)部循 環(huán)。因?yàn)閮崞骷﨧含有大量冷量，相對于在致冷劑-載熱體熱交換器6內(nèi)部所受的冷卻， 在第一熱交換器10內(nèi)部致冷劑受到補(bǔ)充的冷卻。所述補(bǔ)充冷卻改善環(huán)路2的性能系數(shù)。接 著致冷劑被第二降壓裝置12降壓，于是，處于低壓和低溫狀態(tài)。最后致冷劑在蒸發(fā)器14內(nèi) 部通過時被重新加熱，這使主空氣流F冷卻。第一 8和第二 12降壓裝置的結(jié)合使用，把熱 交換裝置40的使用減到最小，并改善該環(huán)路2的性能系數(shù)。事實(shí)上，兩個降壓裝置的作用 避免了儲熱器件M冷量的迅速釋放，這表現(xiàn)為在夏季時期汽車長距離行駛時，熱管理系統(tǒng)1 被更長時間使用。致冷劑依次經(jīng)受的兩次降壓允許其溫度下降，而不大量利用熱交換裝置 40的冷量。對于主回路16，載熱體在致冷劑-載熱體熱交換器6的位置上被致冷劑充熱，通過 泵18、第一閥門20和空氣-載熱體熱交換器24，接著返回致冷劑-載熱體熱交換器6。于 是，載熱體的熱量通過外部空氣流從熱管理系統(tǒng)1中排出，所述外部空氣流穿過空氣_載熱 體熱交換器24。因而，第一閥門20禁止載熱體通入散熱器22。對于次回路26，載熱體在輔助泵28、第一輔助裝置30、第二輔助裝置32、第二閥門 34、外部熱交換器38中流通，接著返回輔助泵28。因而第二閥門34禁止載熱體通向第二熱 交換器36。外部熱交換器38保證載熱體的冷卻，所述載熱體由于汽車部件的運(yùn)行而預(yù)先通 過第一輔助裝置30加熱。在諸如外部溫度約為10°C和外部空氣濕度高等氣候條件下，需要加熱主空氣流 F，但仍要除濕，以避免在汽車擋風(fēng)玻璃上出現(xiàn)水蒸氣。在這種情況下，人們使用除濕模式。在該模式下，環(huán)路2和次回路26的運(yùn)行方式與冷卻模式相同。主回路16運(yùn)行方 式與加熱模式下相同。于是，蒸發(fā)器14對主空氣流F進(jìn)行冷卻和除濕，接著在將其引入汽 車車廂之前，散熱器22加熱所述主空氣流F。熱管理系統(tǒng)1還允許實(shí)現(xiàn)汽車部件的冷卻模式。當(dāng)汽車行駛而乘客不要求對車廂 的空氣進(jìn)行熱處理時，該模式起作用。于是，環(huán)路2不運(yùn)行，主回路16也不運(yùn)行。只有次回 路26運(yùn)行。在輔助泵28的作用下循環(huán)流動的載熱體在第一輔助裝置30內(nèi)部通過并被來 自部件的熱量充熱。該載熱體穿過第二輔助裝置32，在其中不進(jìn)行任何熱交換并到達(dá)第二 熱交換器36。該載熱體與熱交換裝置40的儲熱器件M進(jìn)行熱交換而被冷卻。當(dāng)汽車停止并連接家用電網(wǎng)時，部件的這種冷卻模式同樣可用。當(dāng)熱交換裝置40在一種運(yùn)行模式下被使用時，儲熱器件M被使用。因而，或者熱 量或者冷量被使用并從熱交換裝置40排出。因而，使用時間結(jié)束時，儲熱器件M應(yīng)該被重 新充入熱量或冷量。為了恢復(fù)熱交換裝置40的冷卻能力，就是說，重新給儲熱器件M充入冷量，存在不同的解決方案。第一解決方案是把熱交換裝置40連接到能夠給儲熱器件M再次充入冷量 的設(shè)備，該設(shè)備獨(dú)立于熱管理系統(tǒng)1，例如，配備在服務(wù)站中或者在家用電網(wǎng)中。當(dāng)外部空氣的溫度低于儲熱器件M的溫度時，第二解決方案起作用。在這種情況 下，外部空氣流被看作冷源。只有次回路26運(yùn)行，以恢復(fù)這個冷卻能力。輔助泵28使載熱體 通過第二熱交換器而循環(huán)，與來自外部空氣流的冷量交換，所述外部空氣流穿過空氣_載 熱體熱交換器24。在這種情況下，這個解決方案需要一輔助閥門和一相關(guān)的管道，以便把第 二熱交換器36和空氣-載熱體熱交換器24串起來。在夏季條件下第三解決方案起作用。在這種情況下，環(huán)路2和主回路16在冷卻模 式下運(yùn)行。次回路26關(guān)機(jī)。熱交換裝置40通過第一熱交換器10充入冷量，其中致冷劑向 儲熱器件M出讓這些冷量。在一個變體中，環(huán)路2包括允許繞過蒸發(fā)器14的相關(guān)繞行線和閥門。于是，環(huán)路 2熱動力學(xué)周期所創(chuàng)造的冷量通過第一熱交換器10向儲熱器件M轉(zhuǎn)移。當(dāng)需要恢復(fù)熱交換裝置40的加熱能力時，同樣存在不同的解決方案。第一解決方 案是把熱交換裝置40連接到能夠給儲熱器件M重新充入熱量的設(shè)備。該設(shè)備獨(dú)立于熱管 理系統(tǒng)1，例如，配備在服務(wù)站中或者在家用電網(wǎng)中。當(dāng)外部空氣溫度超過儲熱器件M的溫度時，第二解決方案起作用。在這種情況下， 外部空氣流被看作熱源。只有次回路26運(yùn)行，以便恢復(fù)這個加熱能力。輔助泵28使載熱 體通過第二熱交換器循環(huán)，與外部空氣流交換熱量，所述外部空氣流穿過空氣_載熱體熱 交換器24。在這種情況下，這個解決方案需要輔助閥門和相關(guān)的管道，以便把第二熱交換器 36和空氣-載熱體熱交換器24串聯(lián)起來。第三解決方案是使用第二輔助裝置32。第二輔助裝置32包括設(shè)有電阻元件的散 熱器，所述電阻元件例如為正溫度系數(shù)的加熱絲(Pierre)等。于是，人們使用次回路26，其 中載熱體在通過第二輔助裝置32內(nèi)部時被充熱，接著這些熱量通過第二熱交換器36向儲 熱器件M傳輸。第四解決方案是在熱交換裝置40中設(shè)置諸如上述電阻元件。于是，由于熱管理系 統(tǒng)1接入家用電網(wǎng)，故電阻元件被供電并加熱，使得儲熱器件M的溫度上升。第五解決方案是使用環(huán)路2。不使用主回路16和次回路26。被壓縮的致冷劑通 入致冷劑_載熱體熱交換器6內(nèi)部，由于該載熱體不在主回路16中循環(huán)，故這些熱量釋放 的非常少。因而，致冷劑熱量的大部分通過第一熱交換器10向儲熱器件M轉(zhuǎn)移。接著致冷 劑在第二降壓裝置12中通過，接著在蒸發(fā)器中被重新加熱。這個解決方案對應(yīng)于汽車停止 時。在所有上述方式的一個變體中，主回路16都包括按照載熱體的循環(huán)方向在散熱 器22上游的電熱裝置。該電熱裝置允許完成對載熱體的加熱，以改善穿過散熱器22的主 空氣流F的加熱。按照另一個變體，該熱管理系統(tǒng)1包括輔助回路，后者包括泵、次熱交換器和位于 熱交換裝置40內(nèi)部的熱交換器，所述次熱交換器在通風(fēng)、加熱和/或空氣調(diào)節(jié)設(shè)備100內(nèi) 部位于按照主空氣流F的循環(huán)方向的上游或者下游。采用這樣一個熱管理系統(tǒng)，便可能利 用儲熱器件M的冷量或熱量來冷卻或加熱主空氣流F，而不必使環(huán)路2和/或主回路16運(yùn) 行。在這種情況下，可獲得降低電池組電耗的收益。
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權(quán)利要求
一種裝配在熱管理系統(tǒng)(1)中的熱交換裝置(40)，包括能被致冷流體穿過的第一熱交換器(10)、能被載熱流體穿過的第二熱交換器(36)，其特征在于，該裝置(40)包括儲熱器件(M)，用以與第一熱交換器(10)和/或第二熱交換器(36)進(jìn)行熱交換。
2.按照權(quán)利要求1的熱交換裝置(40)，其中，該裝置(40)被封閉的殼體(42)限定。
3.按照權(quán)利要求2的熱交換裝置(40)，其中，封閉的殼體(42)使第一熱交換器(10)、 第二熱交換器(36)和儲熱器件(M)與裝置(40)的外部隔熱。
4.按照上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的熱交換裝置(40)，其中，第一熱交換器(10)不同于 第二熱交換器(36)。
5.按照上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的熱交換裝置(40)，其中，該儲熱器件(M)裝在隔間內(nèi)。
6.按照權(quán)利要求5的熱交換裝置(40)，其中，該隔間位于裝置(40)內(nèi)，以便與第一熱 交換器(10)和/或第二熱交換器(36)進(jìn)行熱交換。
7.按照上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的熱交換裝置(40)，其中，該裝置(40)包括在流體上 連接到第一熱交換器(10)的第一入口和第一出口，用以使致冷流體循環(huán)；和在流體上連接 到第二熱交換器(36)的第二入口和第二出口，用以使載熱流體循環(huán)。
8.按照上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的熱交換裝置(40)，其中，該儲熱器件(M)是具有相 變化的材料。
9.按照權(quán)利要求8的熱交換裝置(40)，其中，該具有相變化的材料的被選擇為使得其 相變溫度在加熱模式下高于或等于周圍溫度、而在冷卻模式下低于周圍溫度。
10.按照權(quán)利要求9的熱交換裝置(40)，其中，相變化的溫度在-10和10°C之間。
11.按照上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的熱交換裝置(40)，其中，該具有相變化的材料是水。
12.一種用于汽車通風(fēng)、加熱和/或空氣調(diào)節(jié)設(shè)備(100)的熱管理系統(tǒng)(1)，包括 環(huán)路(2)，致冷流體在其中循環(huán)； 主回路(16)，載熱流體在其中循環(huán)； 次回路(26)，載熱流體在其中循環(huán)；其特征在于，環(huán)路(2)和主回路(16)彼此之間借助于按照上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的 裝置(40)進(jìn)行熱交換。
13.按照權(quán)利要求12的熱管理系統(tǒng)(1)，其中，環(huán)路(2)包括至少一個蒸發(fā)器(14)，用 以冷卻穿過它的主空氣流(F)；主回路(16)包括至少一個散熱器(22)，用以加熱來自蒸發(fā) 器(14)的空氣流；而次回路(26)包括至少一個輔助裝置(30，32)，該輔助裝置(30，32)能 夠在至少一個汽車電氣組件和載熱流體之間進(jìn)行熱交換。
14.按照權(quán)利要求12或13的熱管理系統(tǒng)(1)，其中，該裝置(40)安排為使該第一熱交 換器(10)連接至環(huán)路(2)和使第二熱交換器(36)連接到次回路(26)。
15.按照權(quán)利要求14的熱管理系統(tǒng)(1)，其中，該環(huán)路(2)包括第一降壓裝置(8)，位于 第一熱交換器(10)的入口 ；和第二降壓裝置(12)，位于第一熱交換器(10)的出口。
16.按照權(quán)利要求12至15中任何一項(xiàng)的熱管理系統(tǒng)(1)，其中，主回路(16)獨(dú)立于次 回路(26)。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱交換裝置和熱管理系統(tǒng)。該熱交換裝置(40)用來配備在熱管理系統(tǒng)(1)中，包括能被致冷流體穿過的第一熱交換器(10)、能被載熱流體穿過的第二熱交換器(36)。該裝置(40)包括儲熱器件(M)，用以與第一熱交換器(10)和/或第二熱交換器(36)進(jìn)行熱交換。所述熱管理系統(tǒng)(1)包括這樣一個熱交換裝置(40)。
文檔編號B60H1/00GK101949658SQ201010504228
公開日2011年1月19日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者斯蒂芬·卡爾 申請人:法雷奧熱系統(tǒng)公司