專利名稱：具有加熱泵功能的模塊化車輛空調單元的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有加熱泵功能的車輛空調單元，用于加熱、冷卻和除濕機動車輛的車輛內部的空氣，尤其是電動和混合動力車的車輛內部的空氣。
背景技術：
為了調節輸送至車輛內部的空氣，在現有技術中使用具有用于冷卻的冷卻片和用 于加熱空氣的乙二醇-空氣熱交換器、以及乙二醇-空氣加熱泵和空氣-空氣加熱泵的車輛空調單元。目前的車輛空調系統由多種獨立的部件組成。它們是，例如·冷凝器，通常布置在車輛前部·壓縮機，其連接至車輛發動機并由車輛發動機驅動·空調器，其布置在乘客艙，并將調節后的空氣輸送給乘客，以及·制冷劑線路。這些部件通常都分別運送給車輛生產商并在那里安裝。由于在制造車間生產線上部件的數量，需要多個安裝步驟。此外，在組裝過程中不可避免建立大量的連接，這導致了潛在的泄漏，如果發生了，就必須以昂貴的成本來糾正。從DE 102007046663A1得知預裝系統的解決方案。提出了具有Z形布置的鼓風機熱換器布置的空調系統。此外，在DE 102007046663中描述了一種封閉的、預填充的制冷劑回路。對于加熱操作，在現有技術中，DE 102 53 357 Al和JP7009844描述了具有將空氣-乙二醇熱交換器作為乙二醇-空氣加熱泵的車輛空調單元，在DE 42 44 137 C2、JP8216667和JP2003291635中具有空氣-空氣加熱泵。用于制冷劑R134a的高效制冷劑回路存在用于冷卻操作。現有技術在加熱操作中的缺點包括，在低的外界溫度時，例如低于-10°C，在高效內燃機、例如是直噴的柴油和奧托循環(汽柴油混合技術)發動機的情況下，冷卻水溫度達不到乘客艙舒適加熱所需的水平。在未來的發展中，可以預見到這些問題將會變得更加糟糕，例如，作為示例，在混合動力車中。基于該原因，必須使用有效的輔助加熱設計。此外，驅動系統有完全電氣化的趨勢。由于驅動電池能量的高效轉化，所以在這個發展中，可用于加熱內部的廢熱進一步的減少。此外，電池中存儲的能量接下來要比現有技術的燃料箱中的小很多。因此，在未來的電動車輛中，用于調節內部空氣的動力對于這些范圍里的車輛具有實質上的影響。現有技術的乙二醇-空氣加熱泵的另一個缺點是，所述泵使用內燃機的冷卻水作為加熱源。在該過程中，熱量從冷卻水中去除。由此，內燃機需要在更低的溫度下運行更長的時間。這對于廢氣的排放和燃料的消耗具有負面的影響。由于混合動力車輛中內燃機的間歇性操作，所以即使是在長途旅行中也達不到足夠的冷卻水的溫度。因此，內燃機的起動-停止操作在低溫的外界溫度下會被中斷。
空氣-空氣加熱泵去除外界空氣的熱量。在一些情況下，這會導致冷凝器的結冰，在加熱泵操作時它用作蒸發器。如果可以通過加熱泵的智能調節避免結冰，那么加熱泵可用的加熱動力因此就減少了。如果氣體冷卻片的結冰是可以接受的，那么可通過作為空調單元的制冷劑回路的簡單操作來主動地解凍加熱泵。這減少了加熱泵的平均有效輸出。將它們的輸出物釋放至空氣的加熱泵系統經常無法同時除濕和加熱輸送給車輛的空氣。這帶來的后果是，機動車輛的空調單元在低溫的外界溫度下無法使用再循環的空氣、也就是已從車輛內部再循環過的空氣來操作。由于缺失了除濕的功能，所以這將導致因冷凝而在車窗內部產生水霧。加熱泵系統以及燃料輔助加熱器將它們的輸出物釋放到發動機冷卻回路，經常缺少動力并表現為低效。在DE 102009028522 Al中，描述了一種具有加熱泵功能的緊湊的空調單元。然而，·通過冷卻回路的主動轉換來執行加熱泵的功能。這給冷卻回路帶來了極大的復雜性，這相應地帶來高的成本和技術風險。在DE 602005004667 T2中，描述了這樣一種安裝，其與吸收盤合作，其中系統循環地工作，從而相鄰布置的熱交換器單元持續地從加熱轉換到冷卻，反之亦然。這里第二熱交換器反循環地運轉，并且因為這樣，對于加熱或冷卻，可以被循環地調節的風門片可以按照需求將空氣導入乘客艙或環境中。用于冷卻和除濕空氣的再加熱操作、以及由此帶來的再加熱或連續的操作明顯可不行；循環空氣的部分使用不被描述。由于循環移動的風門片，安裝在技術上是非常復雜的。在DE 19824461 Al中，描述了一種基本結構，具有平行布置的熱交換器、平行流動的空氣以及排放和混合功能。循環空氣的部分使用的再加熱功能或可能性是無法辨別的。空氣僅在一個流動方向上無法經由第一熱交換器從內部導出，同時外面的空氣逆著第二熱交換器流動。在WO 2007042065 Al中，描述了一種用于安裝部件的普通的保持裝置。加熱功能、再循環空氣的部分使用或氣流的混合是無法辨別的。

發明內容
本發明的問題現在包括提供一種具有加熱功能的空調系統以及提供用于空調系統操作的方法，該空調系統滿足所有的需求，即使是在低容量熱源的環境中，例如，作為示例，在高效內燃機或由內燃機和電動機組成的混合驅動的情況下，或者，在沒有熱源的情況下的驅動系統，例如，作為示例，在電驅動車輛中。本發明的問題通過獨立權利要求的特征得到解決。本發明的變形在從屬權利要求中被指明。特別的，該問題通過用于加熱和冷卻空氣的模塊化車輛空調單元得到解決，其中-包括殼體，具有至少一個鼓風機(140、120、121)以及用于設定氣流路徑的風門片，以及-制冷劑回路(100、200)，具有相應的連接線路的冷凝器(11)、蒸發器(12)、壓縮機(13)以及膨脹裝置(14)，其特征在于，-在所述殼體中，形成流過蒸發器(12)的蒸發器氣流路徑和流過冷凝器(11)的冷凝器氣流路徑，其中每條氣流路徑形成為使其可以輸送來自環境中的新鮮空氣、來自乘客艙的循環空氣或這兩者的混合物，并且其中-這兩種氣流路徑通過可控的風門片以如下的方式彼此連接以使得，車輛內部的加熱或冷卻僅通過設定氣流路徑產生。空調單元的殼體優選的通過兩個殼體部分形成，其中氣流路徑可形成在每個殼體部分中。根據一個特別的實施例，用于蒸發器氣流路徑和用于冷凝器氣流路徑的殼體部分的設計是鏡像對稱的。本發明的一種有利的變形是提供額外的第三殼體部分，其中所述第三殼體部分容納空氣不流過的所有冷卻回路部件。引導氣流路徑的兩個殼體部分優選的設置有共同的鼓風機，用于給兩個氣流路徑 傳送空氣。這樣，可以省略第二氣流路徑的額外的驅動，給構造以及成本帶來了優勢。此外，有利的是，兩條氣流路徑可在再加熱風門片下在氣流側分離或連接。在每條氣流路徑的末端，空氣被分為兩個部分質量流，其中一部分質量流的空氣形成為可以被引導至乘客艙，而第二部分的質量流空氣形成為可以被引導至環境。作為空調單元緊湊設計的替換，設計了兩個空氣傳送殼體部分，并且兩個空氣傳送殼體部分依靠在車輛中存在的安裝空間彼此相互不同布置，其布置方式為空調單元布置在乘客艙下面、在罩中、在發動機艙中或打李箱中。在本發明特別有利的實施例中，布置了冷卻片，并且冷卻片與制冷劑回路中制冷劑線路相結合，用于調節車輛內部的空氣以及用于驅動電池、動力電子單元或車輛其它部件的額外冷卻。根據本發明的方法，用于操作制冷劑回路的方法，該制冷劑回路具有用于對機動車輛的車輛內部的空氣加熱、冷卻和除濕的加熱泵功能，其特征在于，在冷卻和加熱操作之間的轉換和/或再加熱操作的執行僅通過調節蒸發器和冷凝器出口處的空氣側部分質量流而產生，其中輸送至內部的部分質量流被調節，從而達到為乘客艙輸送的空氣所需的溫度。根據本發明的一個實施例，模塊化空調單元用于加熱和冷卻調節車輛內部空氣的空氣。該模塊化空調單元具有冷凝器、蒸發器、壓縮機以及膨脹裝置，這些部件通過線路連接至冷卻回路。所有部件一起形成緊湊的、預裝的系統，具有至少一個鼓風機和兩個新鮮空氣/再循環空氣系統。所述系統的所有部件布置在兩個空氣傳送殼體部分中，其中每個部分形成有氣流路徑。傳送制冷劑的該系統包括冷卻單元，其根據需求分配轉換制冷劑的閥門，如傳統的執行加熱泵功能的冷卻裝置/加熱泵的混合系統所需的一樣。僅利用在空氣側的氣流的熟練的轉換而實現用于車輛內部所需的加熱和冷卻處理，不需要用于冷卻裝置/加熱泵的昂貴的連接回路。與現有技術中的系統相反，安裝的調節設計基于這樣的事實沒有到加熱泵的冷卻單元的轉換，也就是說沒有到加熱泵的冷卻劑傳送部件的轉換；相反的，加熱泵功能，其是使用來自空氣的環境熱或通過制冷劑回路來自車輛的廢熱來加熱車輛內部，僅通過空氣側氣流轉換的方式產生加熱泵功能。由此本發明的核心，并不是將制冷劑回路執行為組合的冷卻裝置和加熱泵，相反，僅通過具有相應的風門片的殼體的方式產生加熱泵的效果。氣流的行程結果是獲得了冷卻裝置加熱泵的功能。由此，根據本發明的實施例是用于車輛使用的緊湊的空調單元。冷卻回路可設計用于冷卻劑R134a、R1234yf或R744，并優選地設置有電壓縮機，而且完全集成在緊湊的空調單元中。該冷卻回路由此有利地沒有相對于環境的動態密封，并因此技術上是不會泄露的，而且可以在車輛組裝之前或空調單元傳送之前填充制冷劑。根據本發明的一個有利的實施例，由此提出了一種可被預裝的緊湊的系統，其提供一個或兩個鼓風機以及兩個新鮮的/再循環的空氣系統。該裝置可布置在乘客艙下面、在罩中、在發動機艙中或行李箱中。空調裝置優選的具有兩個或三個殼體部分，其中兩個在每個情況下均設置有用于引導空氣通過部件的氣流路徑。這兩個殼體部分每個都設置有傳送空氣給各自氣流路徑的鼓風機，或可替換的，兩個氣流路徑可由共同的鼓風機提供。每個氣流路徑在這里都可被提供來自環境的新鮮空氣、來自車輛內部的再循環空氣或這兩者的混合。此外，在每個氣流路徑的末端，空氣可被分為兩部分質量流 。在該操作中，來自每個氣流路徑的一部分質量流被引導至車輛內部，并且一部分質量流被引導至環境中。兩個殼體部分這里可相對于彼此不同地布置，這取決于車輛種存在的安裝空間。如果根據一個有利的實施例是存在的，第三殼體部分包含了空氣不流過的所有冷卻回路部件。這里在基本設計中以這樣方式設計冷卻回路，其僅有兩個熱交換器、一個冷凝器和一個蒸發器。此外，冷卻回路優選地具有電壓縮機和優選地電可調節膨脹裝置。所述四個部件通過四條線路彼此連接。另一個有利的實施例是冷卻回路的變形，冷卻回路結合有用于冷卻驅動電池或用于吸收制冷劑回路的熱量的冷卻片。這里，冷卻片必須也設置有額外的隔離或膨脹閥。本發明的設計具有冷卻和加熱操作之間的轉換，或再加熱操作的功能，這通過調節蒸發器和冷凝器出口處的空氣側部分質量流而產生。在該過程中，傳送給內部的部分質量流以這樣的方式來調節，即達到為乘客艙傳送空氣所需的溫度和流量。根據本發明的設計與現有技術的調節策略在調節策略方面有顯著的偏離，并且對于乘用車空調系統的調節是特別有利的。本發明各個方面是·聞效加熱栗系統能夠同時具有加熱和除濕的功能，·在低溫的外界溫度下快速供應熱氣，·減少了加熱車輛內部所需的動力，這是在再循環空氣操作過程中加熱成為可能性，或具有高比例的再循環空氣，·預填充的、密封的冷卻回路，·冷卻回路最小的復雜性，這是沒有了轉換閥，使膨脹閥數量最小化，以及使平行流通氣流的制冷劑區段的使用的最少化或完全消除，·車輛上可替換的布置變得可能，這是在車盤上、行李箱中或防火墻上或發動機艙中。與現有技術相比，本發明顯著的優勢和特點本質上是·與具有相同功能的其它輔助加熱系統相比，減少了復雜性， 幾乎沒有“主動”部件壓縮機和可選的外部可調節膨脹閥，并由此帶來低的復雜性；幾乎沒有的額外的部件有效地控制了成本，·同時對車輛內部除濕和加熱，·通過可以使用再循環空氣操作，減少了加熱泵所需的最大加熱動力，·如果使用了電壓縮機，則加熱動力能夠獨立于內燃機獲得，·以簡單的方式實現車輛內可替換的氣流，·通過使用“免費”的外界熱量減少了燃料消耗，·在電壓縮機情況下，當使用密封系統時，沒有冷卻劑泄露， 減少了乘客舒適所用的電能或化石能，·完成預填充安裝的連接傳送可確保裝配以及各個部件的安裝，·在使用電壓縮機時，不需要用于安裝或補償相對移動的管子，·優化了車輛制造車間的車輛組裝，以及·由于提供了預測試系統，極少有質量相關的問題，并且減少了車輛制造車間的再次加工。


本發明實施例的額外的細節、特點和優勢可通過下述參考附圖對實施例的描述而獲得。圖中圖I示出用于調節車輛內部的空氣的模塊化車輛空調單元基本設計中的冷卻回路的回路布置，圖2示出具有用于調節車輛內部的空氣的模塊化車輛空調單元的電池冷卻的冷卻片的冷卻回路的回路布置，其中冷卻片在這里可額外地作為加熱泵操作的熱源，圖3示出實現了熱泵功能的模塊化車載空調機組的實施方式的實施例，所述熱泵功能經由調節和控制用于調節車輛內部空氣的空氣側體積流量來實現，圖4示出用于調節車輛內部的空氣的具有帶兩個鼓風機的加熱泵功能的模塊化車輛空調單元的實施方式的實施例，圖5示出用于調節車輛內部的空氣的具有帶一個鼓風機的加熱泵功能的模塊化車輛空調單元的實施方式的實施例，以及圖6示出用于調節車輛內部的空氣的具有帶再加熱功能的加熱泵功能的模塊化車輛空調單元的實施方式的實施例。
具體實施例方式圖I表示用于車輛空調單元I的冷卻裝置的制冷劑回路100基本示意圖。這些部件是冷凝器11、蒸發器12、優選為電驅動的壓縮機13以及電可調節膨脹裝置14，上述部件通過連接線路15、16、17、18彼此連接。壓縮機13完全集成在緊湊的模塊化車輛空調單元I中。冷卻回路相對于環境沒有動態密封，并且由此技術上是不會泄露的，而且可以在車輛組裝前或在車輛制造車間傳送前填充冷卻劑。蒸發器12可以吸收熱能，也就是說可以冷卻車輛的供給空氣，并且允許制冷劑蒸汽通過蒸發器-壓縮機連接線路15到達壓縮機13，其中制冷劑蒸汽被壓縮。壓縮的制冷劑蒸汽通過壓縮機-冷凝器連接線路16被導入冷凝器11中，在此釋放熱量的同時冷凝。通過冷凝器-膨脹裝置連接線路17，冷凝物流至膨脹裝置14，從膨脹裝置14通過膨脹裝置-蒸發器連接線路18在膨脹的狀態進入蒸發器12。以這樣的方式，所需的溫度水平對于基本設計I的緊湊的模塊化車輛空調單元是可行的，并且對于車輛的乘客艙的空氣的冷卻、除濕和加熱的相應需求是可行的。在圖2中，示出了車輛空調單元2的制冷劑回路200的基本示意圖，作為冷卻片21的額外的蒸發器用于回路的熱量吸收。這些部件是冷凝器11、蒸發器12、優選為電驅動的壓縮機13，電可調節膨脹裝置14以及冷卻片21，上述部件通過連接線路16、17、22和23彼此連接。壓縮機13優選地完全集成在緊湊的模塊化車輛空調單元1，并且冷卻回路相對于環境沒有動態密封，由此技術上是不會泄露的，而且可以在車輛組裝之前或車輛制造車間傳送之前填充制冷劑。蒸發器12可以吸收熱量，而且，通過蒸發器-壓縮機-冷卻片連接線路22，允許冷卻劑蒸汽達到壓縮機13，其中制冷劑蒸汽被壓縮。壓縮的制冷劑蒸汽通過壓縮機-冷凝器連接線路16被導入冷凝器11，在此釋放熱量而冷凝。通過冷凝器-膨脹裝置連接線路17，冷凝物流至膨脹裝置14，從膨脹裝置14經由膨脹裝置-蒸發器-冷卻片連 接線路23以膨脹的狀態平行地到達冷卻片21，到達蒸發器12，或者到達蒸發器12或到達冷卻片21。這里，冷卻片21必須設置有額外的隔離或膨脹閥，這里未示出。以這一方式，具有冷卻片21的緊湊的模塊化車輛空調單元2可以達到所需的溫度水平，冷卻片21用于冷卻和加熱車輛的乘客艙的空氣以及用于冷卻例如蓄電池、動力電氣或車輛其它部件的相應要求。在具有加熱泵功能的空氣側連接中，優選為水冷卻驅動部件的廢熱可以用作熱源。在圖3中，示出根據本發明的模塊化空調單元I的實施方式的實施例，模塊化空調單元I具有加熱泵功能的制冷劑回路100，示出車輛整體結構中模塊化車輛空調單元I的布置，尤其是在外部空氣和乘客艙10之間的關系。圖I中闡述的傳統的冷卻回路通過圖3中具有加熱泵功能的冷卻裝置中的空氣側連接的方式來執行。在蒸發器側的第一殼體部分99中，外部空氣供給流108由未示出的鼓風機吸入。通過外部空氣供給管106，經過用于供應空氣流的調節風門片Iio之后，外部空氣抵達蒸發器12，冷卻，在通過供應空氣流104中的調節風門片114和113之后，通過供應空氣管102抵達乘客艙10。以相似的方式，在冷凝器側的第二殼體部分98中，外部空氣供應流107通過未示出的鼓風機吸入。通過外部空氣供應管105，在經過用于供應空氣流的調節風門片109之后，外部的空氣抵達冷凝器11，被加熱，并在通過供應空氣104中的調節風門片112和113之后，通過供應空氣管102抵達乘客艙10。乘客艙10的廢氣流103由未示出的鼓風機驅動從乘客艙引導通過廢氣管101，在基于調節風門片112、113、114的位置通過它們之后，全部地或部分地到冷凝器11或輸送給蒸發器12。冷卻和加熱操作之間的轉換或加熱操作的執行，也就是說用于車輛乘客艙10的空氣冷卻和除濕以及其再加熱，僅通過在冷凝器11和蒸發器12出口處流動的空氣側部分質量流的調節而發生。通過風門片112、113、114位置調節部分質量流，內部不需要的部分質量流在蒸發器12后或冷凝器11后通過廢氣管111進入環境中。在圖4中，示出了根據本發明的模塊化車輛空調單元I的另一個實施方式的實施例，模塊化車輛空調單元I具有帶兩個鼓風機120和121的加熱泵功能。可分別調節的鼓風機120和121相比于其它系統允許更好的動力性，因為冷空氣側可通過蒸發器12的方式輸送，并且熱空氣側通過冷凝器11的方式，氣流以不同的速度流動，并由此使快速應對改變的操作條件變得可能。在蒸發器側的第一殼體部分99中，殼體的蒸發器側的鼓風機120經由蒸發器側的外側空氣流125的調節風門片(如果是打開的)推動空氣通過蒸發器側的供應空氣管122，或者經由用于蒸發器側的循環空氣126的調節風門片(如果是打開的)，并將空氣導入蒸發器12中，在此空氣被冷卻以構成冷空氣流。從蒸發器12中出來的冷空氣流可按所需的比例分為進入環境的部分空氣質量流138以及進入乘客艙的部分空氣質量流139，或者可完全分配至一條路徑。這通過風門片130,133 發生。部分空氣質量流138的冷空氣通過廢氣管冷空氣128抵達環境。用于乘客艙的部分空氣質量流139的冷空氣通過風門片133抵達混合艙115。用于加熱的和用于制冷的部分空氣質量流139的混合艙形成在風門片133和132的后面。·與鼓風機120相似，在冷凝器側的第二殼體部分98中的鼓風機121經由蒸發器側的外側空氣流124的調節風門片(如果是打開的)推動空氣通過冷凝器側的供應空氣管123，或者經由用于蒸發器側的循環空氣127的調節風門片(如果是打開的)將空氣導入冷凝器11中，在此空氣被加熱以構成熱氣流。從冷凝器11出來的暖氣流可按所需的比例分為進入環境的部分空氣質量流138以及進入乘客艙的部分空氣質量流139，或者可完全分配至一條路徑。這通過風門片131和132發生。部分空氣質量流138的熱空氣通過用于熱空氣129的廢氣管進入環境。部分空氣質量流139的熱空氣通過用于熱空氣132的調節風門片抵達混合艙115。從混合艙115，混合的空氣通過空氣管134引導入乘客艙，經由風窗除霜器到乘客艙窗的內側，通過管136進入腳步空間，并通過空氣管135作為氣流集中在乘客137上。通過未示出的控制部件例如風門片根據需求實現各個管的空氣所需的分配。如果與內部需求相比，流通的空氣是過量的(這在一些工況下可能發生)，則過量的空氣通過廢氣管128和129被引導進入環境。在圖5中，示出了根據本發明的模塊化車輛空調單元I的另一個實施方式的實施例，模塊化車輛空調單元I具有加熱泵的功能，與附圖4相反，本實施例具有冷氣側和熱空氣側采用共同的鼓風機140的設計。該設計簡化了模塊化車輛空調單元I的結構，但是它需要對操作做出適應的調節，因為鼓風機的兩側都需要輸送，并且乘客艙10的空氣量和溫度僅通過調節風門片130、131、132和133的設定被影響。每條流通路徑的空氣量不得不通過進氣風門片124、125、126和127被控制。這里，鼓風機140被分為兩個部分。除了鼓風機140以外，車輛空調單元的結構和功能與圖4中所示的一樣，所以參考圖4的附圖標記描述。圖6示出根據本發明的模塊化車輛空調單元I的另一個實施方式的實施例，模塊化車輛空調單元I具有加熱泵的功能，與根據圖5的實施例相反，本實施例具有額外的再加熱功能，該功能通過用于在蒸發器12和冷凝器11或鼓風機140和冷凝器11之間的氣流的調節風門片201而實現。
蒸發器側的第一殼體部分99中的鼓風機140經由蒸發器側的外部空氣流125的調節風門片(如果是打開的)推動空氣流過蒸發器側的供應空氣管122，或者通過蒸發器側的用于再循環空氣126的調節風門片(如果是打開的)推動空氣將其引導入蒸發器12，并在此被冷卻。冷空氣流分為進入環境的部分空氣質量流138和進入混合艙115的部分空氣質量流139。如果需要，冷空氣可通過用于冷空氣的廢氣管128向外排放，如果用于冷廢氣的調節風門片130是打開的。與此平行，冷凝器側的第二殼體部分98的鼓風機140通過用于冷凝器側的外側氣流124的調節風門片(如果是打開的)推動空氣通過冷凝器側的供應空氣管123，或者通過冷凝器側的再循環空氣流127的調節風門片(如果是打開的)，并如果鼓風機140和冷凝 器11之間的氣流的調節風門片201在流動方向是打開的，則將空氣引導到冷凝器11或冷卻片21，其在此被加熱。熱氣流分為進入環境的部分空氣質量流138和進入乘客艙的部分空氣質量流139。該熱空氣通過用于熱空氣132的調節風門片抵達混合艙115。與根據圖4和圖5的設計相似，來自混合艙115的混合的空氣通過空氣管134被引導至乘客艙，經由車窗除霜器至乘客艙的窗的內側，通過管136進入足腳步空間，并通過空氣管135作為氣流集中在乘客137上。各個管的空氣所需的分配通過未示出的控制部件例如風門片根據需求而實現，。在再加熱操作中，如圖6中所示，冷氣流被指引到冷凝器11，在蒸發器12之后，調節風門片201打開，并且調節風門片133部分地或全部地關閉，從而除濕過的冷氣流在冷凝器11中再一次地被加熱，之后其通過混合艙115至少部分地抵達乘客艙。附圖標記列表I 基本設計的模塊化車輛空調單元2 具有冷卻片的模塊化車輛空調單元10 乘客艙11 冷凝器12 蒸發器13 電驅動壓縮機14 電可調膨脹裝置15 蒸發器-壓縮機連線線路16 壓縮機-冷凝器連接線路17 冷凝器-膨脹裝置連接線路18 膨脹裝置-蒸發器連接線路21 冷卻片22 蒸發器-壓縮機和冷卻片連接線路23 膨脹裝置-冷卻片和蒸發器連接線路98 冷凝器側的第二殼體部分99 蒸發器側的第一殼體部分100 制冷劑回路101 來自乘客艙的廢氣管102 至乘客艙的供應空氣管
103來自乘客艙的廢氣管104至乘客艙的供應空氣管105至冷凝器的外側空氣供給管106至蒸發器的外側空氣供給管107至冷凝器的外側空氣供給流108至蒸發器的外側空氣供給流109用于至冷凝器的外側空氣供給流的調節風門片110用于至蒸發器的外側空氣供給流的調節風門片 111廢氣管112用于來自冷凝器的空氣供給流的調節風門片113用于至乘客艙的供應空氣流的調節風門片114用于至蒸發器的空氣供給流的調節風門片115在風門片132和133后面的混合艙120蒸發側的鼓風機121冷凝器側的鼓風機122蒸發側的供應空氣管123冷凝器側的供應空氣管124用于冷凝器側的外側空氣流的調節風門片125用于蒸發器側的外側空氣流的調節風門片126用于蒸發器側的再循環氣流的風門片127用于冷凝器側的再循環氣流的風門片128用于冷空氣的廢氣管129用于熱空氣的廢氣管130用于冷廢氣的調節風門片131用于熱廢氣的調節風門片132用于至乘客艙的熱空氣的調節風門片133用于至乘客艙的冷空氣的調節風門片134用于車窗除霜器的管135集中到乘客的管136用于腳部空間加熱的氣管137集中到乘客的氣流138進入環境的部分空氣質量流139進入乘客艙的部分空氣質量流140共用的鼓風機200放大設計的制冷劑回路201用于蒸發器側和冷凝器側之間的氣流的調節風門片
權利要求
1.一種用于加熱和冷卻空氣的模塊化車輛空調單元(1)，包括 -殼體，具有至少一個鼓風機(140、120、121)和用于設定氣流路徑的風門片，以及 -制冷劑回路(100、200)，帶有具有相應的連接線路的冷凝器(11)、蒸發器(12)、壓縮機(13)和膨脹裝置(14)，其特征在于， -在殼體中，形成有通過蒸發器(12)的蒸發器氣流路徑和通過冷凝器(11)的冷凝器氣流路徑，其中每條氣流路徑形成為使其可以輸送來自環境中的新鮮空氣、來自乘客艙中的再循環空氣或上述兩者的混合物，并且其中 -兩條氣流路徑通過可控的風門片以如下方式彼此連接以使得 車輛內部的加熱或冷卻僅通過氣流路徑的設定而產生。
2.如權利要求I所述的模塊化車輛空調單元(I)，其特征在于，所述殼體通過兩個殼體部分(98、99)形成，其中每個殼體部分中都能夠形成氣流路徑。
3.如權利要求I或2所述的模塊化車輛空調單元，其特征在于，額外地設置第三殼體部分，其中在每種情況下，用于引導通過部件的空氣的氣流路徑由兩個殼體部分(98、99)形成,并且所述第三殼體部分容納空氣不流過的所有冷卻回路部件。
4.如權利要求1-3中之一所述的模塊化車輛空調單元(I)，其特征在于，兩個殼體部分(98)和(99)設置共用的鼓風機(140)，用于為兩條氣流路徑傳送空氣。
5.如權利要求1-4中之一所述的模塊化車輛空調單元(I)，其特征在于，設置再加熱風門片(201)，再加熱風門片(201)通過在空氣側分離或連接兩個殼體部分(98)和(99)。
6.如權利要求1-5中之一所述的模塊化車輛空調單元(I)，其特征在于，空氣在每條氣流路徑的末端分為兩部分質量流，其中一部分空氣質量流(139)設計為使得其能夠被引導入乘客艙(10)，第二部分空氣質量流(138)設計為使得其能夠被引導入環境中。
7.如權利要求1-6之一所述模塊化車輛空調單元(I)，其特征在于，兩個傳送空氣的殼體部分(98)和(99)根據在車輛中存在的安裝空間彼此不同地設計并布置，以使得能夠實現在乘客艙(10)的下面、罩中、發動機艙中或行李箱中的布置。
8.如權利要求1-7中之一所述的模塊化車輛空調單元(1)，其特征在于，為了調節車輛內部的空氣，以及為了對驅動蓄電池、動力電子單元或車輛其它部件的額外冷卻，冷卻片(21)被布置并通過制冷劑回路(200)的線路(22、16、17和23)被并入。
9.如權利要求1-8中之一所述的模塊化車輛空調單元，其特征在于，所述冷卻回路(100)包括電動壓縮機(13)和電可調膨脹裝置(14)，并且被完全集成在殼體中。
10.一種用于操作制冷劑回路(100、200)的方法，該制冷劑回路(100、200)具有用于對機動車輛的車輛內部(10)的空氣加熱、冷卻和除濕的加熱泵功能，其特征在于，在冷卻和加熱操作之間的轉換和/或再加熱操作的執行僅通過調節在蒸發器和冷凝器的出口處流動的空氣側部分質量流而產生，其中輸送至內部的部分質量流被調節，從而達到用于為乘客艙輸送的空氣所需的溫度。
全文摘要
本發明涉及一種具有加熱泵功能的模塊化車輛空調單元，特別是一種用于加熱和冷卻空氣的模塊化車輛空調單元(1)，包括殼體，具有至少一個鼓風機(140、120、121)和用于設定氣流路徑的風門片，以及制冷劑回路(100、200)，具有相應的連接線路的冷凝器(11)、蒸發器(12)、壓縮機(13)和膨脹裝置(14)，其特征在于，在殼體中，形成有通過蒸發器(12)的蒸發器氣流路徑和通過冷凝器(11)的冷凝器氣流路徑，其中每條氣流路徑形成為使其可以與來自環境中的新鮮空氣、來自乘客艙中的再循環空氣或上述兩者的混合物，并且其中兩條氣流路徑通過可控的風門片以如下方式彼此連接以使得車輛內部的加熱或冷卻僅通過氣流路徑的設定而產生。
文檔編號B60H1/00GK102950992SQ20121037546
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月16日 優先權日2011年8月16日
發明者G·里希特, M·格拉夫, S·維朔勒克 申請人:威斯通全球技術公司