用于車輛氣候控制的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于改善對車輛乘客艙進行加熱和冷卻的方法和系統(tǒng)。這些方法和系統(tǒng)對于僅被電推進的車輛或者包含在車輛運行期間可能被停止的發(fā)動機的車輛是特別有用的，以提高車輛的燃料經濟性。
【背景技術】
[0002]車輛的乘客車廂可以通過熱泵被加熱和冷卻。在乘客車廂加熱模式中，熱泵可以使用乘客艙之外的熱泵熱交換器作為蒸發(fā)器。在乘客艙冷卻模式中，熱泵可以使用同一熱泵熱交換器作為冷凝器。熱泵熱交換器被放置在環(huán)境空氣流路徑中，以從環(huán)境空氣中提取熱量或者向環(huán)境空氣散發(fā)熱量。然而，車輛也可以包括使用環(huán)境空氣來散發(fā)來自車輛的熱量的其他熱交換器。例如，如果車輛包括發(fā)動機，則車輛可以包括發(fā)動機散熱器和變速器冷卻器。由于車輛組裝要求，熱泵熱交換器可能被放置在與其他車輛熱交換器相同的空氣流路徑中。如果熱泵熱交換器被放置在其他車輛熱交換器的前端，則熱泵熱交換器在乘客車廂加熱模式期間可能從在空氣流路徑中流動的空氣中提取比所期望的少的熱量，因為熱泵熱交換器僅被暴露到環(huán)境空氣。然而，如果熱泵熱交換器被放置在其他車輛熱交換器之后，則熱泵熱交換器可能向在空氣流路徑中流動的空氣散發(fā)較少的熱量，因為其他車輛熱交換器可能增加流過熱泵熱交換器的空氣的溫度。因此，熱泵可能不以所期望的那樣高的效率運行。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明人已經認識到以上提到的缺點，并且已經開發(fā)了一種用于操作車輛氣候控制系統(tǒng)的方法，其包括:在第一氣候控制模式下，將熱能從熱泵傳遞到高溫冷卻劑回路；以及在第二氣候控制模式下，將熱能從熱泵傳遞到低溫冷卻劑回路。
[0004]通過在第一氣候控制模式下將熱能傳遞到高溫冷卻劑回路以及在第二氣候控制模式下將熱能傳遞到低溫冷卻劑回路，可以提供改善熱泵效率的技術結果，因為熱能可以被傳遞到兩個不同的熱交換器。具體地，在乘客車廂加熱模式期間，經由外部熱交換器從環(huán)境空氣中提取的熱能可以被引導到高溫冷卻劑回路，在其中熱能可以被傳遞到乘客車廂。另一方面，在乘客車廂冷卻模式期間，來自乘客車廂的熱能可以被傳遞到低溫冷卻劑回路和低溫散熱器。因此，兩種熱泵操作模式可以利用具有不同組裝位置的不同熱交換器，不同組裝位置可以改善熱泵的效率。例如，低溫散熱器可以被定位在其他發(fā)動機熱交換器的前端，使得它可以在乘客車廂冷卻模式期間向環(huán)境空氣散發(fā)更多的熱量。外部熱交換器可以被定位在其他車輛熱交換器之后，以便在乘客車廂加熱模式期間改善熱泵的效率。
[0005]在另一實施例中，一種操作車輛氣候控制系統(tǒng)的方法包括:在第一模式下，調整兩個閥的位置以引導來自高溫冷卻劑回路的冷卻劑通過制冷劑-冷卻劑熱交換器；以及在第二模式下，調整這兩個閥的位置以引導來自低溫冷卻劑回路的冷卻劑通過制冷劑-冷卻劑熱交換器。
[0006]在另一實施例中，在第二模式下，高溫冷卻劑回路中的冷卻劑繞過制冷劑-冷卻劑熱交換器。
[0007]在另一實施例中，在第二模式下，熱泵被操作在乘客車廂冷卻模式。
[0008]在另一實施例中，在第一模式下，熱泵被操作在乘客車廂加熱模式。
[0009]在另一實施例中，在第一模式下，熱泵被操作在乘客車廂除濕模式。
[0010]在另一實施例中，提供了一種車輛系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:高溫冷卻劑回路；低溫冷卻劑回路；制冷劑-冷卻劑熱交換器；包含制冷劑的熱泵；以及可調整以允許冷卻劑從高溫冷卻劑回路流到制冷劑-冷卻劑熱交換器的兩個控制閥，并且這兩個控制閥可調整以允許冷卻劑從低溫冷卻劑回路流到制冷劑-冷卻劑熱交換器。
[0011]在另一實施例中，這兩個控制閥不允許冷卻劑從高溫冷卻劑回路流到制冷劑-冷卻劑熱交換器，同時允許冷卻劑從低溫冷卻劑回路流到制冷劑-冷卻劑熱交換器。
[0012]在另一實施例中，高溫冷卻劑回路包括發(fā)動機、散熱器、冷卻劑以及加熱器核心。
[0013]在另一實施例中，低溫冷卻劑回路包括低溫散熱器和冷卻劑。
[0014]在另一實施例中，車輛系統(tǒng)進一步包括控制器，所述控制器包括存儲在非暫時性存儲器中用于調整兩個控制閥的指令。
[0015]在另一實施例中，車輛系統(tǒng)進一步包括存儲在非暫時性存儲器中用于使熱泵操作在乘客車廂加熱模式的額外指令。
[0016]本說明書可以提供幾個優(yōu)點。具體地，該方法可以允許熱泵熱交換器被定位為使得熱泵效率可以被改善。進一步地，該方法可以允許車輛的氣候控制系統(tǒng)使用較少的制冷劑如所期望地操作。此外，可以減少熱泵的外部熱交換器的尺寸。
[0017]當單獨或結合附圖閱讀以下【具體實施方式】時，本說明書的以上優(yōu)點以及其他優(yōu)點和特征將會是顯而易見的。
[0018]應該理解，提供以上
【發(fā)明內容】
是為了以簡化的形式引入一批概念，這些誒概念將在【具體實施方式】中進一步被描述。這并不意味著識別了所主張的主題的關鍵特征或必要特征，主題的范圍由【具體實施方式】之后的權利要求書唯一地限定。而且，所主張的主題不局限于解決了上文指出的或者在本公開的任何部分中指出的任何缺點的實施方式。
【附圖說明】
[0019]通過單獨或者參考附圖閱讀實施例的示例(在此稱為【具體實施方式】)，將更完全地理解本文所述的優(yōu)點，在附圖中:
[0020]圖1是車輛的示意圖；
[0021]圖2示出了操作在加熱模式下的示例車輛氣候控制系統(tǒng)；
[0022]圖3示出了操作在冷卻模式下的示例車輛氣候控制系統(tǒng)；
[0023]圖4示出了圖1的車輛的示例車輛傳動系；以及
[0024]圖5示出了操作車輛氣候控制系統(tǒng)的方法。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明涉及為車輛乘客車廂提供氣候控制。具體地說，描述了一種經由熱泵向車輛車廂提供加熱和冷卻的方法和系統(tǒng)，該熱泵包括在車輛車廂外部的兩個熱交換器。車輛可以是如圖1所示的載客車輛，或者商用車輛(未示出)。熱泵可以如圖2和圖3所示地配置和操作。車輛在動力傳動系統(tǒng)中可以包括發(fā)動機，如圖4所示。最后，熱泵可以根據(jù)圖5的方法進行操作。
[0026]參考圖1，示出了車輛10，其包括發(fā)動機12、電機14以及電能存儲裝置11。在一個示例中，車輛可以僅通過發(fā)動機12推進，可以僅通過電機14推進，或者通過發(fā)動機12和電機14兩者推進。電機14可以通過電能存儲裝置11供應電力。電能存儲裝置11可以通過車輛的動能或者發(fā)動機12充電，從而向電機14提供電力。電機14可以將車輛的動能或發(fā)動機扭矩轉化成電能，電能被存儲電能存儲裝置11中。電能存儲裝置11也可以通過家用充電系統(tǒng)或者遠程充電系統(tǒng)(例如，充電站)從固定電網(wǎng)中充電。在一個示例中，電能存儲裝置11是電池。替換地，電能存儲裝置11可以是電容器或其他存儲裝置。
[0027]車輛10可以包括如圖4所示的傳動系或者另一合適的傳動系，以便推進車輛10和/或為車輛部件提供動力。車輛10被示為具有內燃機12，并且其可以選擇性耦接到電機14。內燃機12可以燃燒汽油、柴油、乙醇、氫或者燃料的組合。
[0028]現(xiàn)在參考圖2，車輛氣候控制系統(tǒng)224被示為處于乘客車廂加熱模式。各裝置和流體通道或管道被示為實線。電氣連接被示為虛線。車輛氣候控制系統(tǒng)224可以被包括在圖1中所示的車輛10內，并且車輛氣候控制系統(tǒng)224可以根據(jù)圖5的方法進行操作。
[0029]車輛10可以包括乘客艙220、發(fā)動機艙222以及氣候控制系統(tǒng)224。乘客艙220可以在車輛10內并且它可以接收一個或多個乘員。氣候控制系統(tǒng)224的一部分可以位于乘客艙220內。
[0030]發(fā)動機艙222可以被定位靠近乘客艙220。一個或多個動力源(例如，內燃機12)以及一部分氣候控制系統(tǒng)224可以在發(fā)動機艙222內。發(fā)動機艙222可以通過隔板226與乘客艙220隔離。氣候控制系統(tǒng)224可以使空氣循環(huán)，和/或控制或修改在乘客艙220內循環(huán)的空氣的溫度。進一步地，內燃機12可以通過氣候控制系統(tǒng)224加熱，以便減少燃料消耗和排放。氣候控制系統(tǒng)224可以包括冷卻劑子系統(tǒng)230、熱泵子系統(tǒng)232以及通風子系統(tǒng) 234。
[0031]冷卻劑子系統(tǒng)230包括高溫冷卻劑回路241和低溫冷卻劑回路243。高溫冷卻劑回路241包括內燃機12、發(fā)動機散熱器231、泵240以及加熱器核心244。低溫冷卻劑回路243包括泵237、低溫散熱器236以及可選的液體冷卻增壓空氣冷卻器235。低溫冷卻劑回路243和高溫冷卻劑回路241可以與除氣瓶299連通。替換地，高溫冷卻劑回路231中的冷卻劑可以與低溫冷卻劑回路243中的冷卻劑隔離。諸如水或乙二醇的冷卻劑可以流動通過高溫冷卻劑回路241和低溫冷卻劑回路243。來自高溫冷卻劑回路241和低溫冷卻劑回路243的冷卻劑可以經由控制閥251和252經過中間制冷劑-發(fā)動機冷卻劑熱交換器242 (intermediate refrigerant to engine coolant heat exchanger)o
[0032]在一個示例中，控制閥251和252可以是四端口雙位置閥。當控制閥251和252在各自的第一位置(例如，針對乘客車廂加熱模式被定位的位置)時，高溫冷卻劑回路中的冷卻劑經過中間制冷劑-發(fā)動機冷卻劑熱交換器242。當控制閥251和252在各自的第二位置(例如，乘客車廂冷卻模式)時，低溫冷卻劑回路243中的冷卻劑經過中間制冷劑-發(fā)動機冷卻劑熱交換器242。因此，控制閥251和252提供了將熱量從熱泵子系統(tǒng)232經由低溫散熱器236傳遞到乘客車廂220或者環(huán)境空氣的能力。
[0033]在乘客車廂加熱模式、除冰模式、并行除