用于机动车辆的制冷剂回路的热交换器的旁通装置的制作方法

本发明涉及用于具有多个热交换器的机动车辆的制冷剂回路的热交换器的旁通装置。旁通装置特别地设置成用于与具有用于对电动车辆的温度进行控制的热交换器的热泵回路以及/或者与具有用于对电动车辆的电池的温度进行控制的热交换器的温度控制系统一起使用。

背景技术：

1、在车辆中，制冷剂回路用于控制车辆内部的温度，并且特别是在电动车辆中，还用于控制车辆电池的温度。在具有内燃发动机的车辆中，热交换器的主要功能在于，将发动机的废热中的一些废热作为热能传递到车辆内部中。相反地，为了控制电动车辆的温度，使用从车辆周围环境吸收热以控制车辆内部和车辆电池的温度的热泵。此外，利用电动车辆的车辆电池的废热作为附加热源来进一步控制车辆内部的温度的热泵系统的设计是可能的。这种制冷剂回路的操作需要使用多个热交换器，以便根据需要从周围环境吸收热和/或将热排放至周围环境。如果根据需求使用多个热源来提供温度控制，则所讨论的制冷剂回路的被分配至车辆中的不同热源的热交换器必须能够在对应的需求情况下单独地连接至制冷剂回路或与制冷剂回路断开连接。可以使用合适的阀来关闭制冷剂管线。从us 2018/0209548al中已知可以用于热泵系统的阀。该阀是紧凑的并且包括两个输出部，其中，制冷剂可以经由两个输出部中的一个输出部膨胀到制冷剂流分支中。车辆的不同热源的利用对制冷剂回路的设计提出了额外的要求，以用于根据需要集成一个或更多个热交换器。

技术实现思路

1、技术问题

2、因此，本发明的目的是提供一种结构紧凑的可能性，即根据需要，在制冷剂回路内使用车辆的制冷剂回路、特别是车辆的热泵回路的热交换器、特别是分配至不同位置中的热源的热交换器。

3、技术方案

4、该目的通过具有根据权利要求1的特征的旁通装置来实现。在从属权利要求中说明了改进方案。

5、提出了一种用于机动车辆中的制冷剂回路的热交换器的旁通装置。旁通装置可以完全结合在制冷剂回路中并且具有第一流动管道和第二流动管道，第一流动管道具有延伸穿过热交换器的制冷剂流动路径，第二流动管道作为旁通制冷剂流动路径在热交换器的沿制冷剂流动方向的下游通向第一流动管道。此外，旁通装置具有正好一个阀，该阀具有用于制冷剂的入口和两个出口。第一制冷剂出口连接至第一流动管道，并且第二制冷剂出口连接至第二流动管道。阀具有带有通路和膨胀凹部的阀元件，阀元件可以流动连接至第一出口或第二出口，使得制冷剂通过第一流动管道和热交换器，或者使得制冷剂通过第二流动管道的旁通制冷剂流动路径，从而绕过热交换器，并且在该过程中，制冷剂可以膨胀到第一流动管道或第二流动管道中。因此，旁通装置的阀允许热泵系统内的排放模式、加热模式和冷却模式。

6、旁通装置特别地设置成用于电动车辆的热泵系统的热交换器。

7、根据本发明的旁通装置确保了制冷剂回路的制冷剂流根据需要绕过热交换器或根据需要结合热交换器。以这种方式，可以使用位于车辆中和车辆上的不同位置处的多个热源来进行热传递。当热吸收或热发散由于未启用的热源而不可能发生或不需要发生时，也存在经由旁通制冷剂流动路径来绕过热交换器的可能性。一个或更多个热交换器可以因此单独连接在制冷剂流中、例如在车辆中不同位置的温度控制条件改变时单独连接在制冷剂流中。在本发明的含义内，术语绕过应当理解为意指制冷剂仅被引导通过旁通制冷剂流动路径而不通过热交换器。借助于阀在加热操作模式与冷却操作模式之间进行不复杂的转换也是有利的。例如，利用根据本发明的旁通装置，分配至车辆电池的热交换器可以用于冷却车辆电池或加热车辆电池。此外，当车辆电池由于暂时的高功率需求而变热时，可以从车辆电池吸收热作为替代性热源。例如，分配至车辆电池的热交换器最初可以用于加热车辆电池，以便达到最佳的操作温度。在这种情况下，对应的温度受控的制冷剂通过阀被引导到第一流动管道中。如果由于强烈加热而需要对车辆电池进行冷却，则阀元件定位成使得制冷剂沿流动方向膨胀到第一流动管道中，使得由于膨胀过程，借助于热交换器从周围环境吸收热，并且车辆电池被冷却。例如，来自车辆电池的过量热可以替代性地用于充注制冷剂，以控制车辆内部的温度。如果不需要热交换器的功能，则阀元件可以被带入到制冷剂经由第二流动管道被引导的位置中，并且在该过程中，热交换器被绕过。

8、热交换器可以沿着第一流动管道的制冷剂流动路径的位于第一出口与第二流动管道的口部之间的部段布置在第二半部中。

9、优选地，旁通制冷剂流动路径与第一流动管道的延伸穿过热交换器的制冷剂流动路径具有相同的长度相同或者旁通制冷剂流动路径长于第一流动管道的延伸穿过热交换器的制冷剂流动路径。有利地，第一流动管道和第二流动管道可以具有最短的可能长度，以确保旁通装置整体上紧凑的设计。

10、根据本发明的旁通装置的有利实施方式，阀的阀元件呈球的形式，通路具有l形形状，并且膨胀凹部在球表面中呈凹口的形式。优选地，通路具有圆形横截面。通过阀元件的通路的流动路径可以在通路的l形形状的弯曲部中具有内半径和外半径。优选地，流动横截面不受阀元件的通路的影响，以确保制冷剂通过通路的均匀流动。根据阀元件的另一实施方式，通路可以呈圆弧的形式。

11、此外，还可以设置的是，阀元件的通路、第一制冷剂出口、第二制冷剂出口、第一流动管道和第二流动管道具有相同的流动横截面。这有利于确保在制冷剂流动通过旁通装置时的最均匀的可能流速。

12、该阀具有包括阀本体和阀本体元件的紧凑的、至少两部分式壳体本体。阀本体具有其中容纳有阀元件的阀芯。阀本体元件优选地设计成能够插入到阀本体中，使得阀本体元件将阀元件在阀芯中以可旋转的方式保持就位并且将阀元件与周围环境密封隔离。为了密封的目的，对应的密封元件可以形成在阀本体上和/或阀本体元件上。容纳在阀芯中的阀元件可以经由圆筒形轴连接至驱动单元。借助于具有电致动器、例如电动马达的驱动单元，阀元件可以被带到不同的位置中，以确保制冷剂沿第一流动管道的方向或沿第二流动管道的方向流动通过。根据有利的实施方式，阀本体元件可以具有在阀元件的通路与第二制冷剂出口之间形成流动连接的流动管道。由于通过阀本体元件的流动路径，阀可以在整体上制造得更加紧凑。

13、有利地，驱动单元可以以可拆卸的方式连接至圆筒形轴。

14、阀可以具有防止制冷剂通过阀流动到第一流动管道和第二流动管道中的闭合位置。因此，额外的止回阀不是必需的。阀的闭合位置在维护的情况下是特别有利的。

15、特别地，根据us2018/0209548 a1的教示的阀可以用作用于旁通装置的阀。

16、根据本发明的旁通装置可以在热泵系统中使用，该热泵系统具有用于对电动车辆的内部的温度进行控制的热交换器。

17、还可以提供根据本发明的旁通装置在温度控制系统中的用途，该温度控制系统具有用于对电动车辆的电池的温度进行控制的热交换器。

18、根据本发明的旁通装置有利地在两个或更多个热交换器的串联布置中使用，因为制冷剂主流的制冷剂流动方向上的热传递功率可以根据每个热交换器的需要进行调整。因此可以设置的是，旁通装置中的两个或更多个旁通装置沿制冷剂回路的制冷剂流动方向串联地布置。

19、根据另一实施方式，可以设置的是，根据本发明的多个旁通装置沿制冷剂流动方向并联布置。

20、本发明的其他技术优点在于，仅需要一个阀来提供多种功能。这意味着在旁通装置的安装期间使用的材料的量更少，工作量更小。