用于調(diào)節(jié)hvac熱泵系統(tǒng)的冷卻劑溫度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本公開涉及一種恒溫式控制的熱泵水循環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]這部分提供了與本公開相關(guān)的【背景技術(shù)】信息，其中這部分【背景技術(shù)】不一定是現(xiàn)有技術(shù)。
[0003]熱泵能夠用在多種應用中。例如，熱泵能夠用在插電式混合電動車輛(PHEV)和電動車輛(EV)中以用于加熱車廂。熱泵是特別有用的，因為它們比其他諸如電加熱器等的加熱系統(tǒng)、組件和裝置更有效率。熱泵所節(jié)省的能量能夠用于延長用電模式下使用車載電池的車輛的駕駛距離。
[0004]在包括發(fā)動機的PHEV應用中，為了加熱駕駛室，可期望具有如下的選項:使用來自于熱泵的熱或者當發(fā)動機運行時來自于發(fā)動機的熱。為了提供該選項，能夠使用用于利用加熱器芯部加熱車廂的水循環(huán)或冷卻劑循環(huán)。在冷卻劑循環(huán)中，當發(fā)動機運行時，來自于發(fā)動機的熱冷卻劑被用于加熱加熱器芯部。當發(fā)動機不運行時，冷卻劑被電加熱器或熱泵系統(tǒng)加熱。
[0005]當使用電加熱器時，加熱器能夠打開或關(guān)閉以調(diào)節(jié)流入到加熱器芯部的冷卻劑的溫度。目標冷卻劑溫度典型地是大約80°C。這在需要最大化加熱的寒冷情況下以及需要溫暖的冷卻劑以重新加熱HVAC以向乘客提供舒適的空氣溫度的溫和條件下是適用的。
[0006]當熱泵處于完全加熱模式下時，壓縮機速度能夠被調(diào)整為將冷卻劑溫度維持在大約80°C。然而，在冷卻模式下，尤其是在冷卻劑不流過發(fā)動機的閉合回路冷卻模式下，從壓縮機中排出的制冷劑能夠高達130°C，這將損壞水循環(huán)中的部件。在通過電加熱器產(chǎn)生熱量的HVAC系統(tǒng)中，如果冷卻劑溫度太高的話，電加熱器被簡單地關(guān)閉以使得冷卻劑溫度降低。
[0007]但是在使用熱泵的情況下，如果壓縮機速度被降低以防止冷卻劑變得太熱，空調(diào)性能可能受到影響，并且車廂中的溫度將變得不合意的溫暖。如果來自于發(fā)動機的較冷冷卻劑允許流入到熱泵中以冷卻熱泵中的冷卻劑的話，在冷凝器中所經(jīng)歷的溫度改變可能非常劇烈并且可能不期望地影響制冷劑循環(huán)。例如，制冷劑可能開始在冷凝器中冷凝，這在加熱模式中發(fā)生，因此將液態(tài)制冷劑添加到冷凝器中。在水冷式冷凝器和外部熱交換器之間延伸的管線以及整個外部熱交換器可能不期望地被填充有液態(tài)制冷劑，這可能導致系統(tǒng)的其余部分中缺少制冷劑(或者，系統(tǒng)中的其余部分制冷劑匱乏)。
[0008]因此期望如下的系統(tǒng):該系統(tǒng)用于在冷卻模式中調(diào)節(jié)熱泵系統(tǒng)的冷卻劑溫度，以允許熱泵的最優(yōu)操作，并且降低或消除冷凝器中的冷凝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本部分提供了本公開的總體總結(jié)，并且不是本發(fā)明的全部范圍或全部特征的全面公開。
[0010]本教導提供一種用于調(diào)節(jié)具有冷卻劑加熱功能的HVAC熱泵系統(tǒng)的冷卻劑溫度的方法。所述方法包括:如果從與系統(tǒng)相關(guān)的冷凝器排出的冷卻劑的溫度處于第一預定閾值之上，那么增大從發(fā)動機到加熱器芯部的冷卻劑流量并且減小流過所述系統(tǒng)的發(fā)動機旁路管線的冷卻劑流量；如果從所述發(fā)動機排出的冷卻劑的溫度比從所述加熱器芯部排出的冷卻劑的溫度高，那么增大從所述發(fā)動機到所述加熱器芯部的冷卻劑流量并且減小流過所述系統(tǒng)的發(fā)動機旁路管線的冷卻劑流量；如果從所述冷凝器排出的冷卻劑的溫度處于第二預定閾值之下，那么減小從所述發(fā)動機到所述加熱器芯部的冷卻劑流量并且增大流過所述系統(tǒng)的發(fā)動機旁路管線的冷卻劑流量。
[0011]本教導還提供一種用于調(diào)節(jié)具有冷卻劑加熱功能的HVAC熱泵系統(tǒng)的冷卻劑溫度的方法。所述方法包括:測量流過所述系統(tǒng)的冷卻劑的溫度；并且將所述系統(tǒng)的閥組件構(gòu)造為:當所述冷卻劑的溫度處于預定閾值之上時，引導冷卻劑從發(fā)動機和發(fā)動機旁路管線流動到加熱器芯部。
[0012]本教導也提供一種用于調(diào)節(jié)具有冷卻劑加熱功能的HVAC熱泵系統(tǒng)的冷卻劑溫度的方法。所述方法包括:測量從發(fā)動機中排出的冷卻劑的溫度以及從加熱器芯部中排出的冷卻劑的溫度；比較從所述發(fā)動機中排出的冷卻劑的溫度和從所述加熱器芯部中排出的冷卻劑的溫度；以及如果從所述發(fā)動機中排出的冷卻劑的溫度比從所述加熱器芯部中排出的冷卻劑的溫度高，則向所述系統(tǒng)的閥施加動力從而將所述閥構(gòu)造為引導冷卻劑從所述發(fā)動機流動到所述加熱器芯部，并且限制冷卻劑經(jīng)由發(fā)動機旁路管線流動到所述加熱器芯部。
[0013]從本文提供的說明中，其他的適用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。在該總結(jié)中的說明和特定的示例僅僅是為了說明的目的，而不是為了限定本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0014]本文說明的附圖僅僅是為了闡明所選的實施方式并不是所有可能的實現(xiàn)方式，并且不試圖限制本公開的范圍。
[0015]圖1是根據(jù)本教導的采暖、通風、空調(diào)(HVAC)組件或系統(tǒng)的示意圖；
[0016]圖2示出了圖1的HVAC (采暖通風與空調(diào))組件的處于第一操作配置中的閥組件；
[0017]圖3示出了處于第二操作配置中的圖2的閥組件；
[0018]圖4示出了處于第三操作配置中的圖2的閥組件；
[0019]圖5示出了用在圖1的HVAC組件中的另一閥組件，所述閥組件示出為處于第一操作配置中；
[0020]圖6示出了處于第二操作配置中的圖5的閥組件；
[0021]圖7示出了處于第三操作配置中的圖5的閥組件；
[0022]圖8是根據(jù)本教導的用于操作HVAC組件的示例方法的流程圖；
[0023]圖9是根據(jù)本教導的用于操作HVAC組件的另一方法的流程圖；以及
[0024]圖10是根據(jù)本教導的第一變體的另一采暖、通風、空調(diào)(HVAC)組件或系統(tǒng)的示意圖；
[0025]圖11是根據(jù)本教導的第二變體的另一采暖、通風、空調(diào)(HVAC)組件或系統(tǒng)的示意圖；
[0026]圖12是根據(jù)本教導的第三變體的另一采暖、通風、空調(diào)(HVAC)組件或系統(tǒng)的示意圖；
[0027]圖13是根據(jù)本教導的第四變體的另一采暖、通風、空調(diào)(HVAC)組件或系統(tǒng)的示意圖；
[0028]相應的附圖標記在多個附圖的視圖中表示相應的部件。
【具體實施方式】
[0029]以下將參考附圖更加全面地說明典型的實施方式。
[0030]首先參考圖1，根據(jù)本教導的采暖、通風、空調(diào)(HVAC)組件或系統(tǒng)總體上以附圖標記10示出。雖然HVAC系統(tǒng)10 —般地在本文描述為用于諸如汽車的電動車輛的HVAC系統(tǒng)，但是HVAC系統(tǒng)10能夠適用在多種應用中。例如，HVAC系統(tǒng)10能夠用在例如重載車輛或坦克、軍用車輛、船舶、飛行器或者建筑物中。
[0031]HVAC系統(tǒng)10 —般地包括HVAC單元12，其至少具有鼓風機14、加熱器芯部16以及蒸發(fā)器18。鼓風機14構(gòu)造為使得空氣吹過加熱器芯部16和蒸發(fā)器18中的每一個，從而加熱或冷卻期望的區(qū)域，諸如車輛的乘客艙。加熱器芯部16—般地與發(fā)動機冷卻劑系統(tǒng)20流體連通。冷卻劑系統(tǒng)20被構(gòu)造為使得適當?shù)睦鋮s劑循環(huán)通過加熱器芯部16。冷卻劑能夠包括諸如水、丙二醇和/或乙二醇等的任何適當?shù)臒醾鬟f流體。冷卻劑能夠包括任何適當?shù)臒醾鬟f流體的混合物，諸如50/50的水/丙二醇混合物或者50/50的水/乙二醇混合物。蒸發(fā)器18 —般地與熱泵制冷劑循環(huán)22流體連通，該熱泵制冷劑循環(huán)22適于使得任何適當?shù)闹评鋭┭h(huán)通過蒸發(fā)器18。冷卻劑系統(tǒng)20和制冷劑循環(huán)22將被詳細說明，一般地從冷卻劑系統(tǒng)20開始。
[0032]冷卻劑系統(tǒng)20包括加熱器芯部輸出管線30 (冷卻劑管線)，其是構(gòu)造為輸送從加熱器芯部16排出的冷卻劑遠離加熱器芯部16的任何適當?shù)墓艿馈＜訜崞餍静枯敵龉芫€30可能是任何適當?shù)墓艿谰€，諸如軟管或硬管。加熱器芯部輸出管線30首先延伸遠離加熱器芯部16以到達發(fā)動機旁路管線32。發(fā)動機旁路管道32從加熱器芯部輸出管線30延伸到加熱器芯部返回管線34。加熱器芯部返回管線34 —般地從發(fā)動機旁路管線32延伸返回到加熱器芯部16。沿著加熱器芯部返回管線34的是在本文中將說明的泵42和水冷式冷凝器44。與加熱器芯部輸出管線30類似，發(fā)動機旁路管線32和加熱器芯部返回管線34可以分別是構(gòu)造為在其中輸送冷卻劑的任何適當?shù)墓艿?，諸如軟管或硬管。
[0033]發(fā)動機管線36 (冷卻劑管線)一般地從加熱器芯部輸出管線30和發(fā)動機芳路管線32之間的接合點開始延伸。位于加熱器芯部輸出管線30、發(fā)動機旁路管線32和發(fā)動機管線36之間的接合點處的能夠是第一閥組件50，其在本文中將被詳細描述并且例如在圖2-4中被示出。發(fā)動機管線36是可操作以將冷卻劑運送到發(fā)動機38和運離發(fā)動機38的任何適當管道。例如，發(fā)動機管線36能夠是任何適當?shù)能浌芑蛴补?。發(fā)動機38能夠是任何適當?shù)陌l(fā)動機，諸如車輛內(nèi)燃機。發(fā)動機管線36 —般地從發(fā)動機38延伸到發(fā)動機旁路管線32和加熱器芯部返回管線34之間的接合點。在發(fā)動機旁路管線32、加熱器芯部返回管線34和發(fā)動機管線36的接合點處的能夠是第二閥組件52，該第二閥組件能夠被包括以替代第一閥組件50。第二閥組件52在本文中將被詳細說明并且例如在圖5-7中被示出。
[0034]發(fā)動機的冷卻循環(huán)一般地以圖1的附圖標記40示出。發(fā)動機冷卻循環(huán)40—般地包括散熱器46、散熱器風扇48、泵56和發(fā)動機恒溫器58。發(fā)動機恒溫器58、散熱器46和風扇48調(diào)節(jié)發(fā)動機38的溫度。發(fā)動機38的溫度被調(diào)整為使得其不會超過預定的水平，諸如80°C或者大約80°C。
[0035]沿著加熱器芯部返回管線34的是泵42和諸如水冷式冷凝器的冷凝器44。泵42構(gòu)造為使得冷卻劑循環(huán)通過冷卻劑系統(tǒng)20。冷凝器44被構(gòu)造為散射流過制冷劑循環(huán)22的被壓縮制冷劑的熱量，從而加熱通過泵42而泵送經(jīng)過冷卻劑系統(tǒng)20的冷卻劑。
[0036]整個冷卻劑系統(tǒng)20中的冷卻劑的溫度能夠諸如利用溫度傳感器以任何適當?shù)姆绞奖槐O(jiān)控。例如，加熱器芯部出口冷卻劑溫度傳感器76a能夠沿著加熱器芯部輸出管線30而被設(shè)置成靠近加熱器芯部16。水冷式冷凝器出