對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)且同時(shí)冷卻電動(dòng)車(chē)輛的車(chē)輛電池的系統(tǒng)和方法技術(shù)方案

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及用于對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)且同時(shí)冷卻電動(dòng)車(chē)輛的車(chē)輛電池的系統(tǒng)，包括具有用于冷卻車(chē)輛電池的第一熱交換器的第一冷卻回路；具有用于對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的第二熱交換器的第二冷卻回路；至少一個(gè)第一壓縮機(jī)和在第一壓縮機(jī)下游的至少一個(gè)第一冷凝器；至少一個(gè)在第一冷凝器下游和在第一熱交換器上游的第一節(jié)流元件；至少一個(gè)在第二熱交換器上游的第二節(jié)流元件。第一冷卻回路和第二冷卻回路設(shè)置成使得與第二熱交換器相比，向第一熱交換器提供更高溫度和更高壓力的冷卻劑，壓力平衡元件用于降低第一冷卻回路的冷卻劑的壓力和/或增加第二冷卻回路的冷卻劑的壓力。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)還涉及用于對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)并且同時(shí)冷卻車(chē)輛電池的方法。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)且同時(shí)冷卻電動(dòng)車(chē)輛的車(chē)輛電池的系統(tǒng)和方法
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種用于對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)并且同時(shí)冷卻車(chē)輛(特別是電動(dòng)車(chē)輛)電池的系統(tǒng)。本專(zhuān)利技術(shù)還涉及一種用于對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)并且同時(shí)冷卻車(chē)輛(尤其是電動(dòng)車(chē)輛)電池的方法。
技術(shù)介紹
從US2009/0249802A1中已知這種系統(tǒng)和方法，其提供了具有用于冷卻車(chē)輛電池的第一熱交換器的第一冷卻回路和具有用于對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的第二熱交換器的第二冷卻回路。在此，制冷劑通過(guò)彼此連接并且因此彼此不隔開(kāi)的第一和第二冷卻回路。第一和第二冷卻回路使用相同的冷卻劑。根據(jù)US2009/0249802A1，該制冷劑通過(guò)單個(gè)壓縮機(jī)被壓縮并且被調(diào)節(jié)至升高的壓力，并且在壓縮之后在一個(gè)相同的冷凝器中冷凝。然后，彼此并聯(lián)連接的第一熱交換器和第二熱交換器布置在該冷凝器的下游，其中分別用于減小制冷劑壓力的專(zhuān)用節(jié)流元件被分配給第一和第二熱交換器。然而，由于第一冷卻回路和第二冷卻回路的并聯(lián)連接，在運(yùn)行期間，相同的制冷劑壓力必然在第一熱交換器的出口和第二熱交換器的出口處在壓縮機(jī)的上游出現(xiàn)。這又意味著第一熱交換器中的制冷劑的蒸發(fā)溫度與第二熱交換器中的制冷劑的蒸發(fā)溫度處于同一水平。因此，第一熱交換器與第二熱交換器在相同的溫度水平下操作。在US2009/0249802A1中，如果不需要向第一或第二熱交換器供應(yīng)冷卻劑，則可以選擇關(guān)閉第一或第二冷卻回路，因?yàn)槔鐣簳r(shí)不需要冷卻車(chē)輛電池或不需要對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)。在電動(dòng)車(chē)輛中可能需要大的冷卻能力，以便在行駛模式下，特別是在高傳動(dòng)系負(fù)載和相應(yīng)的高電池電流(例如在具有大負(fù)載的電動(dòng)多用途車(chē)中、在坡地上或在加速時(shí)出現(xiàn))下，為車(chē)輛電池提供足夠的冷卻。這繼而可能對(duì)電動(dòng)車(chē)輛的行駛里程產(chǎn)生負(fù)面影響，因?yàn)樽罱K還必須由車(chē)輛電池本身來(lái)提供用于操作冷卻回路以冷卻電池的所需能量。由US2009/0249802A1已知的系統(tǒng)的缺點(diǎn)尤其在于，用于對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的第二冷卻回路的壓縮機(jī)也必須運(yùn)轉(zhuǎn)，以便輸送冷卻劑以冷卻電池。對(duì)于兩個(gè)冷卻回路，負(fù)責(zé)輸送冷卻劑以冷卻電池和對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的單個(gè)壓縮機(jī)具有很高的能量需求。尤其是這種情況，因?yàn)楸M管實(shí)際上不需要將電池冷卻至與用于對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)所需的空氣相同的低溫，但是用于冷卻電池的第一冷卻回路與用于對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的第二冷卻回路在相同的溫度水平下運(yùn)行。因此，特別是在實(shí)際上需要對(duì)車(chē)輛內(nèi)部的空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)和冷卻車(chē)輛電池的冷卻的狀態(tài)下，壓縮機(jī)的運(yùn)行導(dǎo)致電動(dòng)車(chē)輛的電池消耗增加，這又對(duì)車(chē)輛的行駛里程產(chǎn)生負(fù)面影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
因此，本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種用于對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)并且同時(shí)冷卻車(chē)輛電池的系統(tǒng)，以及提供一種對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)并且同時(shí)冷卻車(chē)輛電池的方法，其能夠更好地利用電池所提供的能量。特別地，期望改善電動(dòng)車(chē)輛的行駛里程。減少在負(fù)責(zé)對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的冷卻回路中操作壓縮機(jī)所需的能量是值得的。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)，通過(guò)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)所述目的通過(guò)。從屬權(quán)利要求和以下描述揭示了本專(zhuān)利技術(shù)的有利發(fā)展和變型。在權(quán)利要求中單獨(dú)說(shuō)明的特征在這里也可以以任何期望的、技術(shù)上有意義的方式與下面在說(shuō)明書(shū)中更詳細(xì)說(shuō)明的特征相結(jié)合，并且構(gòu)成本專(zhuān)利技術(shù)的其他有利的變型。具體地，提出了一種用于對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)并且同時(shí)冷卻(尤其是電動(dòng)車(chē)輛的)車(chē)輛電池的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：具有用于冷卻車(chē)輛電池的第一熱交換器的第一冷卻回路；具有用于對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的第二熱交換器的第二冷卻回路；至少一個(gè)第一壓縮機(jī)和在第一壓縮機(jī)的下游的至少一個(gè)第一冷凝器；至少一個(gè)在第一冷凝器的下游和在第一熱交換器的上游的第一節(jié)流元件；以及至少一個(gè)在第二熱交換器的上游的第二節(jié)流元件。該系統(tǒng)的特征在于第一冷卻回路和第二冷卻回路被設(shè)置為與第二熱交換器相比，可以向第一熱交換器提供更高的溫度和更高的壓力的冷卻劑，其中設(shè)置了附加的壓力平衡元件，壓力平衡元件用于降低第一冷卻回路中的冷卻劑的壓力和/或增加第二冷卻回路中的冷卻劑的壓力。因?yàn)榕c第二熱交換器相比，可以向負(fù)責(zé)冷卻車(chē)輛電池的第一熱交換器提供更高的溫度和更高的壓力的冷卻劑，所以也可以減小冷卻劑進(jìn)入第一熱交換器的入口溫度和冷卻劑劑的典型冷凝溫度之間的溫度差。例如，在穩(wěn)態(tài)操作中，進(jìn)入本系統(tǒng)的第一熱交換器的入口溫度可以在20℃至30℃的范圍內(nèi)。冷凝溫度通常是由于車(chē)輛中普遍存在的空氣溫度而從冷凝器上的熱傳遞獲得。冷凝溫度可以或例如約為55℃。在穩(wěn)態(tài)操作中，用于對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的第二熱交換器的入口溫度通常可以達(dá)到3℃至10℃。為了確保對(duì)空氣的空氣調(diào)節(jié)充分除濕并且避免任何異味，這里通常向上限制進(jìn)入第二熱交換器的入口溫度。由于減小了由本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的溫度差，因此可以減少操作第一壓縮機(jī)所需的能量或功率。冷卻劑進(jìn)入第一熱交換器的入口壓力(以及相應(yīng)地進(jìn)入第一壓縮機(jī)的入口壓力)與操作冷卻回路所需的來(lái)自第一壓縮機(jī)的出口壓力之間的壓力差的減小也降低了操作第一壓縮機(jī)所需的能量或功率。壓力差較小，因此第一壓縮機(jī)也必須進(jìn)行較少的工作。由于系統(tǒng)的特殊配置，可以在與第二熱交換器不同的溫度和壓力(特別是更高的溫度和更高的壓力)條件下向第一熱交換器提供冷卻劑。為此，設(shè)置有附加的壓力平衡元件用于減小第一冷卻回路中的冷卻劑的壓力和/或增大第二冷卻回路中的冷卻劑的壓力。通過(guò)(例如通過(guò)布置在第一冷卻回路中的附加的壓力平衡元件)將第一冷卻回路中的冷卻劑的升高的壓力降低到第二冷卻回路中的冷卻劑的降低的壓力，該附加的壓力平衡元件可以重新調(diào)節(jié)冷卻劑的不同壓力水平，在當(dāng)前情況下冷卻劑以不同的壓力流入第一或第二熱交換器。可替代地，可以在第二冷卻回路中設(shè)置附加的壓力平衡元件，并且將在那里普遍存在的冷卻劑的低的壓力增加到第一冷卻回路中的冷卻劑的較高壓力。也可以考慮在第一和第二冷卻回路中均具有多個(gè)壓力平衡元件，或者也可以將第一冷卻回路與第二冷卻回路連接或組合。附加的壓力平衡元件的示例是附加的壓縮機(jī)或附加的節(jié)流元件(例如膨脹閥或節(jié)流閥)。附加的壓力平衡元件例如可以采取在第二熱交換器下游的附加的壓縮機(jī)元件或在第一熱交換器的下游的附加的節(jié)流元件的形式。下游元件應(yīng)被認(rèn)為是指從冷卻劑流動(dòng)的方向看，所述下游元件在系統(tǒng)中位于上游元件之后。因此，下游元件使得冷卻劑經(jīng)過(guò)下游元件的時(shí)間比經(jīng)過(guò)另一上游元件的時(shí)間晚。就應(yīng)用而言，冷卻劑通常應(yīng)被認(rèn)為是“制冷劑”，也就是一種在壓縮制冷回路中使用的流體，以便通過(guò)利用其蒸發(fā)熱來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的熱傳遞或“冷”供給。通過(guò)使用在氣相和液相之間交替的這種制冷劑，根據(jù)兩相之間的蒸氣壓曲線，在壓力和溫度之間建立聯(lián)系。本系統(tǒng)使得能夠更好地利用車(chē)輛電池提供的能量。在同時(shí)向分配給電池的熱交換器和負(fù)責(zé)對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的熱交換器提供冷卻能力的情況下，可以調(diào)整第一冷卻回路和第二冷卻回路所需的功率的提供。結(jié)果，由于減少了操作第一壓縮機(jī)所需的能量，并且因此可以減少在同時(shí)對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)和冷卻車(chē)輛電池時(shí)來(lái)自電池的電力需求，因此可以改善電動(dòng)車(chē)輛的行駛里程。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)有利的實(shí)施例，第一冷卻回路可以與第二冷卻本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)并且同時(shí)冷卻尤其是電動(dòng)車(chē)輛的車(chē)輛電池的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：/n-具有用于冷卻所述車(chē)輛電池的第一熱交換器(1)的第一冷卻回路(1a、1b、1c、1d)；/n-具有用于對(duì)所述車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的第二熱交換器(2)的第二冷卻回路(2a、2b、2c、2d)；/n-至少一個(gè)第一壓縮機(jī)(3)和在所述第一壓縮機(jī)(3)的下游的至少一個(gè)第一冷凝器(4)；/n-在所述第一冷凝器(4)的下游和在所述第一熱交換器(1)的上游的至少一個(gè)第一節(jié)流元件(5)；以及/n-在所述第二熱交換器(2)的上游的至少一個(gè)第二節(jié)流元件(8)；/n其特征在于，所述第一冷卻回路(1a、1b、1c、1d)和所述第二冷卻回路(2a、2b、2c、2d)被設(shè)置成使得與所述第二熱交換器(2)相比，可以向所述第一熱交換器(1)提供更高的溫度和更高的壓力的冷卻劑，其中設(shè)置了附加的壓力平衡元件，所述壓力平衡元件用于降低所述第一冷卻回路(1a、1b、1c、1d)中的所述冷卻劑的壓力和/或增加所述第二冷卻回路(2a、2b、2c、2d)中的所述冷卻劑的壓力。/n

【技術(shù)特征摘要】
20200206 DE 102020201455.81.一種用于對(duì)車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)并且同時(shí)冷卻尤其是電動(dòng)車(chē)輛的車(chē)輛電池的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
-具有用于冷卻所述車(chē)輛電池的第一熱交換器(1)的第一冷卻回路(1a、1b、1c、1d)；
-具有用于對(duì)所述車(chē)輛內(nèi)部進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的第二熱交換器(2)的第二冷卻回路(2a、2b、2c、2d)；
-至少一個(gè)第一壓縮機(jī)(3)和在所述第一壓縮機(jī)(3)的下游的至少一個(gè)第一冷凝器(4)；
-在所述第一冷凝器(4)的下游和在所述第一熱交換器(1)的上游的至少一個(gè)第一節(jié)流元件(5)；以及
-在所述第二熱交換器(2)的上游的至少一個(gè)第二節(jié)流元件(8)；
其特征在于，所述第一冷卻回路(1a、1b、1c、1d)和所述第二冷卻回路(2a、2b、2c、2d)被設(shè)置成使得與所述第二熱交換器(2)相比，可以向所述第一熱交換器(1)提供更高的溫度和更高的壓力的冷卻劑，其中設(shè)置了附加的壓力平衡元件，所述壓力平衡元件用于降低所述第一冷卻回路(1a、1b、1c、1d)中的所述冷卻劑的壓力和/或增加所述第二冷卻回路(2a、2b、2c、2d)中的所述冷卻劑的壓力。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，
其特征在于，所述第一冷卻回路(1a、1b、1c、1d)與所述第二冷卻回路(2a、2b、2c、2d)分開(kāi)設(shè)置，其中所述第二冷卻回路(2a、2b、2c、2d)中的所述附加的壓力平衡元件采取所述第二熱交換器(2)的下游的第二壓縮機(jī)(6)的形式，并且其中第二冷凝器(7)設(shè)置在所述第二壓縮機(jī)(6)的下游。


3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，
其特征在于，所述第一冷卻回路(1a、1b、1c、1d)和所述第二冷卻回路(2a、2b、2c、2d)以共享冷卻劑的方式彼此流體連通。


4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，
其特征在于，所述第一熱交換器(1)與所述第二熱交換器(2)并聯(lián)連接，并且所述第一冷卻回路(1a、1b、1c、1d)中的附加的壓力平衡元件采用在所述第一熱交換器(1)的下游的附加的節(jié)流元件(9)的形式。


5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，
其特征在于，所述第一熱交換器(1)與所述第二熱交換器(2)的并聯(lián)連接通過(guò)在所述第一熱交換器(1)和所述第二熱交換器(2)下游的并且在所述第一壓縮機(jī)(3)的上游的三通閥(10)來(lái)重新建立，其中所述三通閥(10)可被設(shè)置成能夠在使所述第一熱交換器(1)和所述第二熱交換器(2)都與所述第一壓縮機(jī)(3)流體連通的位置與僅使所述第一熱交換器(1)與所述第一壓縮機(jī)(3)流體連通并且同時(shí)切斷所述第二熱交換器(2)的位置之間移動(dòng)。


6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，
其特征在于，所述附加的節(jié)流元件集成在所述三通閥中。


7.根據(jù)權(quán)利要求4至6之一所述的系統(tǒng)，
其特征在于，所述附加的節(jié)流元件(9)構(gòu)造成可連接至所述第一冷卻回路(1a、1b、1c、1d)。


8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，
其特征在于，所述第一熱交換器(1)與所述第二熱交換器(2)并聯(lián)連接，并且所述第二冷卻回路(2a、2b、2c、2d)中的所述附加的壓力平衡元件采用所述第二熱交換器(2)的下游的附加的壓縮機(jī)(6)的形式。


9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，
其特征在于，所述第一節(jié)流元件(5)采用噴射泵(11)的形式，其中所述噴射泵(11)將所述第二冷卻回路(2a、2b、2c、2d)連接到所述第一冷卻回路(1a、1b、1c、1d)，以及所述噴射泵(11)在入口側(cè)與所述第一冷凝器(4)和所述第二熱交換器(2)都流體連通，以及在出口側(cè)與所述第一熱交換器(1)流體連通，使得所述噴射泵(11)構(gòu)成...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬庫(kù)斯·馬科維茨，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：福特全球技術(shù)公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：美國(guó);US