用于运行机动车的制冷介质回路的方法及机动车与流程

本发明涉及一种用于运行机动车的制冷介质回路的方法。该制冷介质回路包括压缩机，其在制冷介质回路的加热运行中输送制冷介质通过第一冷凝器。借助于第一冷凝器加热可引入到机动车的乘客舱中的空气流。在加热运行中，压缩机输送制冷介质通过第二冷凝器，借助于第二冷凝器可实现制冷介质的进一步冷却。来自第二冷凝器的制冷介质的至少一个子流借助于第一膨胀装置膨胀并且被输送给第一蒸发器。借助于第一蒸发器，可降低可引入机动车的乘客舱中的空气流的湿度。此外，本发明涉及一种具有制冷介质回路的机动车。

背景技术：

1、专利文献de 10 2018 213 232 a1描述了一种用于运行具有制冷介质回路的车辆的制冷系统的方法，该制冷介质回路具有热泵功能。在再加热运行中，当出现热量过剩时，除了经由内部的加热冷凝器将热量释放到乘客舱的送入空气中之外，附加地经由外部的热交换器将热量释放到车辆的周围环境中，随后制冷介质才通过蒸发器再次流回制冷介质压缩机。为此，连接在外部热的交换器之前的再加热膨胀装置完全打开，其中，制冷介质的压力水平呈现加热冷凝器的压力水平。紧接着，借助于膨胀阀使制冷介质在蒸发器中膨胀至低压。

2、专利文献de 10 2019 133 488 a1描述了另一种用于运行用于机动车的制冷系统的再加热方法。

3、专利文献de 10 2019 121 711 a1描述了一种用于电动车辆的热管理系统。

4、专利文献de 10 2009 056 027 a1描述了一种用于运行车辆空调系统的制冷介质回路的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是给出一种开头所述类型的方法，该方法伴随着加热运行的改进，并且提供一种具有构造成用于执行该方法的控制装置的机动车。

2、该目的通过一种具有权利要求1所述的特征的方法以及一种具有权利要求10所述的特征的机动车实现。在从属专利权利要求和以下描述中给出具有对本发明的适宜的改进的有利的设计方案。

3、在根据本发明的用于运行机动车的制冷介质回路的方法中，在制冷介质回路的加热运行中，压缩机输送制冷介质通过第一冷凝器。借助于第一冷凝器加热可引入到机动车的乘客舱中的空气流。在加热运行中，压缩机输送制冷介质通过第二冷凝器，借助于第二冷凝器可实现制冷介质的进一步冷却。来自第二冷凝器的制冷介质的至少一个子流借助于第一膨胀装置膨胀，并且被输送给第一蒸发器。借助于第一蒸发器，可降低可引入机动车的乘客舱中的空气流的湿度。为了提高在第一冷凝器处可供使用的加热功率，借助于第二膨胀装置使来自第二冷凝器的制冷介质的另一子流膨胀并将其输送给第二蒸发器。来自蒸发器的制冷介质被输送给压缩机的吸入侧。

4、该方法基于以下认知：通过利用制冷介质的膨胀的另一子流加载第二蒸发器，可以非常简单且快速地将附加的热量引入制冷介质中。因为穿流第二蒸发器的制冷介质可以从能用于加载第二蒸发器的冷却介质中吸收热量。由此，为了提高在第一冷凝器处可供使用的加热功率的目的，不需要阻止第二冷凝器被制冷介质的穿流。在制冷介质回路的稳定的加热运行方面，这是有利的。因此，该方法伴随着加热运行的改进

5、在制冷介质回路的加热运行中作为气体冷却器运行并且也可以被称为加热调节器的第一冷凝器可以通过以下方式非常有效地提供用于车内空间或乘客舱的热空气，即，第一冷凝器加热可引入到机动车的乘客舱中的空气流。并且通过制冷介质在第一膨胀装置处膨胀，可以实现特别高效地、尤其是高效能地为可引入机动车的乘客舱中的空气流除湿。

6、因此，借助于该方法，可实现在乘客舱或车内空间的气候调节/空调时的效率提高，并且可实现广泛的可用性。尤其是，在从约15℃至约35℃的环境空气温度下，可以保证高效的乘客舱空气调节。尤其是当压缩机构造成电驱动的制冷介质压缩机时，可以有利的方式使从机动车的电蓄能器中的电功率提取最少。此外，如果电蓄能器提供用于机动车的驱动装置的电能，例如因为机动车构造成电动车或混合动力车，则相应地可增加机动车的有效行驶里程。

7、通过分配在第一冷凝器以及在第二冷凝器处分别可供使用的加热功率，通过相应的空气调节，还可以自由地选择热空气和新鲜空气或环境空气的良好且舒适的混合比例。这是因为，可以非常精确地提供要求的、应由第一冷凝器提供的加热功率。因为不需要调整冷空气和环境空气或新鲜空气的混合比例。

8、通过利用来自第二冷凝器的制冷介质的另一子流加载第二蒸发器，尤其是可以非常简单地补偿暂时的在第一冷凝器处可供使用的加热功率不足。例如，当例如乘客舱的乘员想要强地加热可借助于第一冷凝器加热的空气流并且乘员相应地操作了包括该制冷介质回路的机动车的空调系统的操作装置时，可能出现这种不足。

9、此外，通过利用另一子流加载第二蒸发器，可以非常快速且低消耗地对这样的情况做出响应，即，出现在制冷介质回路中存在的热量值或能量值尤其是短期地或短暂地降低。以有利的方式，通过增加第二蒸发器，也可以快速且低消耗地对这种类型的情况做出响应。

10、暂时的在第一冷凝器处可供使用的加热功率不足例如可能由于以下引起，即，在第二冷凝器(其尤其是可以布置在机动车的前端区域中并且因此也可以被称为前端冷凝器)处，并未刚好散发可指定的加热功率量，确切的说并未精确地散发期望的加热功率量。反之可能出现的情况是，在制冷介质回路的加热运行中，由于附加地使第二冷凝器或前端冷凝器参与制冷介质回路中，在第二冷凝器处最少散发一定的制冷介质中的热量。因此在这种情况中也有利的是，通过利用膨胀的制冷介质的另一子流加载第二蒸发器来补偿或弥补暂时的或短暂的在第一冷凝器处可供使用的加热功率不足。

11、此外，在第二冷凝器处散发的热量值与多种其他因素相关，例如与加载第二冷凝器的空气质量相关，并且与通常通过环境空气提供的空气质量所具有的温度相关。如果借助于机动车的通风机利用空气质量流加载第二冷凝器或前端冷凝器，则该空气质量流的强度此外可以与前端冷凝器是否包括为了冷却目的而被空气加载的另一热交换器相关。

12、因此，此类因素也可以为以下情况做出贡献，即，在第二冷凝器处发生比在与第一冷凝器相关的多余加热功率散发方面所期望的更大的热散发。并且这种更大的热散发/散热可以通过利用制冷介质的另一子流加载第二蒸发器进行弥补。

13、在此有利的是，前端冷凝器或第二冷凝器在加热运行中仍然保持参与制冷介质回路，即，被制冷介质穿流，压缩机首先输送该制冷介质通过以加热调节器的形式的第一冷凝器。因为在加热运行中使第二冷凝器从制冷介质回路中的离开或断开需要进行复杂的制冷介质回路和加热运行的重新调整。这是不利的并且此时可以避免。

14、此外，由于阻止第二冷凝器被穿流，可能在第一蒸发器处出现不期望的温度波动。并且如果在第二冷凝器从制冷介质回路中断开之后借助于压缩机抽出第二冷凝器中存在的制冷介质，则这也带来相应的耗费。在此，特别是可以基本上防止在制冷介质回路的加热运行中的这种类型的干扰，因为并不频繁地进行使第二冷凝器从制冷介质回路中脱耦的回路更换。

15、连接在尤其是构造成所谓的冷水机的第二蒸发器上游的第二膨胀装置尤其是用于短时间补偿在第一冷凝器或加热调节器处的加热功率不足。通过相应地操控第二膨胀装置，尤其是能够以有利的方式消除从其中经由第二冷凝器散发多余热量的制冷介质回路的线路连接更换成其中阻止第二冷凝器被穿流的制冷介质回路的线路连接的跳动。

16、因此，在可借助于该方法实现的改进的加热运行方面，避免频繁的回路更换以及相应的消除跳动是有利的。

17、尤其是，可以将第二膨胀装置调节到从第一冷凝器或加热调节器中离开并且可引入机动车的乘客舱中的空气流的理论离开温度，或调节到第一冷凝器的相应的冷凝温度，以提高在制冷介质回路中可供使用的加热功率。

18、优选地，第二蒸发器构造成从冷却介质流中吸收热量的冷水机。于是，因此在第二蒸发器处可以特别快速地且将特别多的热量引入制冷介质中。因为液态的、尤其是含水的冷却介质具有相对高的热容量。

19、优选地，为了消除跳动以及进而避免频繁的回路更换，考虑在第二蒸发器或冷水机处可以从冷却介质流中吸收怎样的热量值。在此，一方面起到重要作用的是冷却介质流的温度以及进行从冷却介质流到制冷介质的热传递的持续时间。尤其是，通过预设与可从冷却介质流中吸收的热量值相关的阈值，可以避免在加热运行中频繁地使第二冷凝器或前端冷凝器从制冷介质回路中脱耦。

20、优选地，为了提高在第一冷凝器处可供使用的加热功率，在利用另一子流加载第二蒸发器之前，首先降低节流装置的可穿流的横截面。在加热运行中制冷介质通过制冷介质回路的流动方向中，该节流装置布置在第一冷凝器下游并且布置在第二冷凝器上游。这基于以下认识：通过减小节流装置的可穿流的横截面，可以提高在第一冷凝器的区域中的制冷介质压力并且进而也可以提高在第一冷凝器的区域中的制冷介质温度。以相似的方式，通过提高或增大节流装置的可穿流的横截面，可以降低在第一冷凝器处可供使用的加热功率。以这种方式，可非常简单且快速地分配在第一冷凝器或加热调节器处和在第二冷凝器或前端冷凝器处分别应散发的热量值。

21、尤其是，节流装置可以构造成连接在加热调节器或第一冷凝器下游的膨胀阀，借助于该膨胀阀可调整或调节理论离开温度，即在第一冷凝器或加热调节器下游出现的空气流的理论温度，或在第一冷凝器或加热调节器处的冷凝温度。

22、尤其是，如果为了提高在第一冷凝器处可供使用的加热功率，在将制冷介质的第二子流完全输送给第二蒸发器之前首先减小节流装置的可穿流的横截面，则可实现非常均匀的制冷介质回路的加热运行。

23、优选地，将节流装置至此温度保持打开的第一冷凝器的温度的理论值调整成比在达到此温度时第二膨胀装置打开的第一冷凝器的温度的理论值更大的值。以这种方式，尤其是可以保证，在制冷介质回路的静态加热运行中，第二膨胀装置一直保持关闭，直至第一冷凝器提供足以达到所述温度理论值的加热功率。在制冷介质回路的均匀且稳定的加热运行方面，这是有利的。

24、优选地，根据这样的温度理论值调整节流装置的可穿流的横截面，即，应该借助于第一冷凝器将空气流加热至该温度。因此，可以非常简单地考虑相应的加热需求，该加热需求例如可以由位于乘客舱中的机动车乘员预设。

25、优选地，节流装置可以被置于阻断位置中，在阻断位置中，阻止第二冷凝器被穿流。优选地，仅仅当通过减小节流装置的可穿流的横截面和通过时间上紧接着利用制冷介质的另一子流加载第二蒸发器都不能在第一冷凝器处提供预设的加热功率时，才将节流装置置于阻断位置中。以这种方式保证，仅仅相对非常少地发生第二冷凝器从制冷介质回路中的断开或第二冷凝器从制冷介质回路中的脱出。在尽可能无干扰且均匀的制冷介质回路的加热运行方面，这也是有利的。

26、优选地，根据可借助于第二冷凝器实现的制冷介质的进一步冷却，调整第一膨胀装置的开度。由此，与在第一膨胀装置的开度较大时相比，在第一膨胀装置的开度较小时，导致在第二冷凝器中更强地进一步冷却制冷介质。因此，可非常有针对性地调整制冷介质的进一步冷却。对于可输送给乘客舱或机动车的车内空间的空气流的有效除湿来说，这是有利的。

27、此外，以这种方式，尤其是可以实现在第二冷凝器中使已经冷凝的制冷介质过冷。这种过冷的控制目标尤其是可以针对冷凝器总负载或冷凝器总功率的大小，并且由此可以是冷凝器负载的函数。控制目标可以变化的值范围尤其是可以在4k至12k之间。

28、优选地，为了调整用于加载第二冷凝器的空气质量流，考虑在第一冷凝器处从制冷介质中散发的热量值以及在进入第二冷凝器的入口处的制冷介质温度和环境空气温度之间的差。以这种方式，可以非常准确地确定，应该用于加载第二冷凝器，尤其是前端冷凝器的空气质量流的大小。尤其是，可以非常精确地确定在第二冷凝器处应该散发的多余的损失功率。

29、此外，可以简单地计算和调整为了散发多余的损失功率或多余热量而应调整的空气质量流。例如，通过第一冷凝器和第二冷凝器应散发的总热量值可以从蒸发器功率和压缩机的功率之和中计算出来。在此，近似地可以假设，如果压缩机构造成电的制冷介质压缩机，则压缩机的电功率基本上相应于借助于压缩机或由于压缩机的运行被引入制冷介质中的热量值。并且相应的蒸发器功率是在相应的蒸发器处被制冷介质吸收的热量值。以蒸发器功率和压缩机功率之和的形式的总热量值相应地存在于制冷介质回路中。如果从该总热量值中减去在第一冷凝器或加热调节器处释放到空气流中的加热功率，则可简单地确定在第二冷凝器或前端冷凝器处应散发的功率。

30、借助于第二冷凝器或前端冷凝器待散发的热量值或功率例如可以借助于第二冷凝器特定的特性曲线簇转换成理论空气质量流。在这种特性曲线簇中，尤其是可以考虑在进入第二冷凝器的入口处的制冷介质温度和环境空气温度之间的差。

31、应用于加载第二冷凝器的理论空气质量流尤其是可以通过操控为第二冷凝器配设的通风机和/或通过打开为第二冷凝器配设的百叶窗或散热器百叶窗提供。相应地，例如可以通过增大通风机的转速或通过进一步打开散热器百叶窗提供确定的用于加载第二冷凝器的空气质量流。如果不存在百叶窗或在包括第二冷凝器的散热器处不存在散热器百叶窗，则也可以仅仅通过相应地调整为第二冷凝器配设的通风机的转速来调整期望的空气质量流。

32、优选地，为了确定在第一冷凝器处可供使用的加热功率的过量和/或不足，考虑输送给第一冷凝器的空气流的温度和质量、应通过第一冷凝器实现的空气流的加热和被引入制冷介质回路中的热量值。以这种方式，可非常简单且精确地确定，在第一冷凝器处可供使用的加热功率是过量还是不足。

33、这基于以下认识：在制冷介质回路中可以计算并平衡功率，其中，可以使用如下物理关系：

34、qp＝mf*cp*δt

35、其中适用的是：qp＝热功率，mf＝空气质量，cp＝空气的热容量，并且δt＝在第一蒸发器的入口和出口处的空气质量或空气流的温度差。

36、由此，部分地可以使用测得的实际功率，其中，为了确定温度差δt，可以使用温度传感器的输入参数。此外，可以考虑需求的理论功率。在此，尤其是可以进行混合计算，在其中，可以将温度传感器的测量值和加热需求或冷却需求用于计算温度差。理论功率尤其是通过以第一蒸发器以及第一冷凝器或加热调节器的形式的热交换器提供，以用于相应地调节应引入乘客舱中的空气流。

37、如果在加热运行中确定了在用作加热调节器的第一冷凝器处的热过量确切的说供给过剩，则可以将第二冷凝器作为附加的散热器与第一冷凝器串联，并且相应地被制冷介质穿流，压缩机输送该制冷介质通过制冷介质回路。于是，当处于制冷介质回路中或被引入制冷介质回路中的热量值大于在用作散热器的第一冷凝器处释放到空气流中的热量值时，可能出现这种类型的供给过剩。在这种情况中，一定程度上超额满足了加热需求。

38、在第一冷凝器或加热调节器处应被空气流吸收的热量值可以从加热需求以及这样的空气质量(mf)中确定，即，当待引入机动车的乘客舱中的空气流穿流第一冷凝器时，利用该空气质量加载第一冷凝器。在此，空气流的强度尤其是可以由例如以机动车的空调控制器的形式的控制装置预设，该空调控制器操控为第一冷凝器配设的通风机。被引入制冷介质回路中并且由此处于制冷介质回路中的能量可以通过以下方式确定，即，将在第一蒸发器处被吸收的热量值与压缩机的功率相加。

39、由空调控制器输出的用于操控通风机的操控信号尤其是可以由乘客舱的乘员通过机动车的相应的操作装置调整。

40、优选地，在加热运行中，通过操纵制冷介质回路的至少一个阀装置，确保由压缩机输送的全部制冷介质质量流至少穿流第一冷凝器。这有利于高效的加热运行。作为阀装置，可以使用至少一个多路阀。附加地或备选地，可以通过这样的截止阀提供阀装置，即，该截止阀确保在加热运行中由压缩机输送的全部制冷介质质量流都被输送给第一冷凝器。

41、优选地，在加热运行中，防止第一冷凝器和第二冷凝器与压缩机的吸入侧直接流动耦联。第一冷凝器和/或第二冷凝器与压缩机的吸入侧的这种类型的连接虽然在不同于加热运行的其他制冷介质回路运行方式中可以是合理的。但在加热运行中，防止第一冷凝器和第二冷凝器与压缩机的吸入侧直接流动耦联确保了，在膨胀的制冷介质到达压缩机的吸入侧之前，制冷介质穿流第一蒸发器或者并行地穿流第一蒸发器和第二蒸发器。对于制冷介质回路的高效加热运行来说，这是有利的。

42、优选地，在加热运行中，为了调整压缩机的输送功率，考虑在压缩机的吸入侧上存在的压力和在第一蒸发器下游的空气流的温度。以这种方式，可以非常有效地调整期望的可引入机动车的乘客舱中的空气流的湿度降低。

43、尤其是，在此可以实现级联控制，在其中，在内部的控制循环中根据压缩机的吸入压力进行调节，并且在外部的控制循环中根据在第一蒸发器下游的空气流温度进行调节。尤其是，通过这种类型的级联控制或控制级联可以保证，可靠地达到为了降低空气流的湿度而应调整的吸入压力。这基于以下认识：在优选地设置的级联控制中，内部的控制循环十分快速，即，可以非常迅速地进行调节，而更慢地进行空气流温度的调节。

44、例如，通过增大压缩机的转速，可以降低在压缩机的吸入侧上的压力并且由此降低在第一蒸发器下游的空气流温度。

45、根据本发明的机动车具有包括压缩机的制冷介质回路。在制冷介质回路的加热运行中，可借助于压缩机输送制冷介质通过制冷介质回路的第一冷凝器。借助于第一冷凝器可加热可引入机动车的乘客舱中的空气流。在加热运行中，可借助于压缩机输送制冷介质通过制冷介质回路的第二冷凝器，其中，借助于第二冷凝器可实现制冷介质的进一步冷却。来自第二冷凝器的制冷介质的至少一个子流可借助于制冷介质回路的第一膨胀装置膨胀，并且可被输送给制冷介质回路的第一蒸发器。借助于第一蒸发器，可降低可引入到机动车的乘客舱中的空气流的湿度。机动车的控制装置构造成，为了提高在第一冷凝器处可供使用的加热功率，借助于制冷介质回路的第二膨胀装置使来自第二冷凝器的制冷介质的另一子流膨胀。此外，控制装置构造成，将所述另一子流输送给制冷介质回路的第二蒸发器。来自该蒸发器的制冷介质可被输送给压缩机的吸入侧。

46、由此，在机动车中可实现改进的制冷介质回路的加热运行，因为控制装置构造成，按照根据本发明的方法或其设计方案运行制冷介质回路。

47、本发明还包括该机动车的控制装置。控制装置可以具有数据处理装置或处理器装置，其设定成执行根据本发明的方法的任一实施方式。为此，处理器装置可以具有至少一个微处理器和/或至少一个微控制器和/或至少一个fpga(现场可编程门阵列)和/或至少一个dsp(数字信号处理器)。此外，处理器装置可以具有程序代码，程序代码设定成，在通过处理器装置执行时，该程序代码执行根据本发明的方法的实施方式。程序代码可以存储在处理器装置的数据存储器中。

48、对于根据本发明的方法描述的优点和优选的实施方式也适用于根据本发明的机动车，并且反之亦然。

49、相应地，本发明还包括根据本发明的机动车的改进方案，其具有如已经结合根据本发明的方法的改进方案所描述的特征。出于这个原因，在此不再次描述根据本发明的机动车的相应的改进方案。

50、根据本发明的机动车优选地被设计为汽车、特别是乘用汽车或商用汽车，或被设计为大客车或摩托车。

51、本发明还包括所述实施方式的特征组合。因此，本发明还包括以下实现方案，这些实现方案分别具有多个所述实施方式的特征组合，只要这些实施方式没有被描述为相互排斥的。