阅读说明：本技术 用于运行车辆的制冷设施的方法以及制冷设施 (Method for operating a refrigeration system of a vehicle and refrigeration system ) 是由 D·施罗德 H·罗腾科尔布 于 2019-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于运行车辆的制冷设施(10)的方法,所述制冷设施包括具有热交换器(2)的制冷剂循环回路(1),其中,借助于可控制的环境空气流(L)流过热交换器(2)并且该热交换器能作为用于制冷设施-运行的制冷剂冷凝器或气体冷却器运行。根据本发明提出,为了在制冷剂循环回路(1)的高压和低压之间调节预设的压力比,借助于一种设备(7)根据车辆的环境温度的温度限值控制环境空气流(L)的流过热交换器(2)的空气量,其中,在高于温度限值的情况下借助于所述设备(7)提高流过热交换器(2)的空气量,和在环境温度最高相当于温度限值的情况下借助于所述设备(7)降低流过热交换器(2)的空气量。一个另选的解决方案提出,代替环境温度的温度限值应用在制冷剂循环回路(1)的高压和低压之间的压差的压差限值。本发明还涉及一种用于实施根据本发明的方法的制冷设施。(The invention relates to a method for operating a refrigeration system (10) of a vehicle, comprising a refrigerant circuit (1) having a heat exchanger (2), wherein a controllable ambient air flow (L) flows through the heat exchanger (2) and the heat exchanger can be operated as a refrigerant condenser or gas cooler for the operation of the refrigeration system. According to the invention, in order to set a predetermined pressure ratio between a high pressure and a low pressure of the refrigerant circuit (1), the air quantity of the ambient air flow (L) flowing through the heat exchanger (2) is controlled by means of a device (7) as a function of a temperature limit value of the ambient temperature of the vehicle, wherein the air quantity flowing through the heat exchanger (2) is increased by means of the device (7) above the temperature limit value and the air quantity flowing through the heat exchanger (2) is reduced by means of the device (7) if the ambient temperature corresponds at most to the temperature limit value. An alternative solution provides that instead of the temperature limit of the ambient temperature a pressure difference limit of the pressure difference between the high pressure and the low pressure of the refrigerant circuit (1) is applied. The invention also relates to a refrigeration plant for carrying out the method according to the invention.)

用于运行车辆的制冷设施的方法以及制冷设施

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分和权利要求2的前序部分所述的、用于运行车辆的制冷设施的方法，所述制冷设施包括具有热交换器的制冷剂循环回路。

背景技术

此类用于运行车辆的具有热交换器的制冷设施的方法由文献EP 2 072296B1已知，其中，为了冷却车辆的电蓄能器，空气流流过与该蓄能器热接触的外部冷凝器，该外部冷凝器作为制冷剂循环回路的空气-制冷剂-热交换器。借助于调节阀可选择地调节流过冷凝器的空气。因此在外界温度较低的运行中可以减少冷的外界空气通流冷凝器，由此冷凝器中制冷剂的温度水平上升。调节阀可以被设计成，该调节阀至少部分地覆盖冷凝器的空气可流过的表面。通过暴露或封闭该表面可以可选择地改变在冷凝器上通流的空气量，由此实现了温度水平的提高。调节阀可以被设计成可选择地调节的百叶窗的方式，利用该百叶窗可以封闭用于空气通流的冷凝器表面的至少一部分。

已知的是，在前面为机动车配备有冷却器格栅形式的可调节的风门装置，利用该风门装置根据风门的位置可以控制流过冷却器组的冷却空气。这种冷却器组除了制冷设施的制冷剂循环回路的空气-制冷剂-换热器之外还包括其它换热器，例如低温冷却器、增压空气冷却器，还可能包括在具有内燃机的车辆中的冷却器。

这种风门装置通常具有多个可以根据需要打开或关闭的风门。

由文献EP 2 360 440 A1已知了一种制冷剂循环回路，其包括：由制冷剂压缩机、冷凝器和具有配套的膨胀阀的蒸发器形成的主循环回路；和具有制冷剂压缩机和至少一个换热器的副循环回路。主循环回路的换热器单元包括蒸发器和过冷-换热器以及具有挡板或百叶窗的空气流调节装置，借助于该空气流调节装置使空气流能尽可能均匀地流过换热器。为了使蒸发器下半部化霜，空气流仅通过蒸发器上半部引导，而为了使蒸发器上半部化霜，空气流仅通过蒸发器下半部引导。

在纯粹的制冷设施-运行(也称为AC-运行)中，特别是在车辆的环境温度低的情况下可能出现以下问题：制冷设施不开始运行、也就是说系统的静压力水平已经调节到设施运行的目标低压水平，或者未设定稳定的持续运行，也就是说由于低环境温度使系统中的高压如此下降，使得高压强烈地接近低压，从而压缩机不能确保在低压侧和高压侧之间的持续稳定的压差。这意味着，所得到的高压水平如此之低，从而无法在制冷设施的低压侧和高压侧之间产生显著的压力比，也就是说高压几乎调节为低压的值，这等同于略微大于1的压力比。其原因在于，通过环境-热交换器(制冷设施的制冷剂循环回路的冷凝器或气体冷却器)调节的冷却效果是占优势的，因此实现了制冷剂的强烈冷却并且最后冷凝压力水平被调低。

所述问题在文献DE 10 2004 046 459 B3中通过一种用于车辆的空调设施由此实现，即，根据环境空气温度操纵调节元件，利用该调节元件可以在空调设施的制冷剂循环回路的高压和低压之间调节或维持预设的压力比。作为调节元件设有布置在旁通管道中的旁通阀，因此制冷剂或者经过热交换器或者经过旁通管道在绕过热交换器的情况下流动。这种旁通阀也可以设计为具有多个中间位置，由此能实现将制冷剂分成经过热交换器的部分流和经过旁通管道的部分流。另选地，代替作为调节元件的旁通阀，也可以在热交换器与制冷剂循环回路的制冷剂压缩机之间使用例如设计为膨胀机构的升压部件，利用该升压部件能在制冷剂循环回路的高压和低压之间调节足够大的压力比。这种调节元件在环境温度下降到低于预设的温度限值时被激活。

制冷设施-运行的主要目的是在低的环境负载的情况下实现并维持用于客舱空气的除湿模式，以便专门规避玻璃起雾倾向的紧急情况。

发明内容

因此本发明的目的是，提出一种用于运行车辆的制冷设施的改进的方法，所述制冷设施包括作为用于制冷设施-运行的制冷剂冷凝器或气体冷却器的热交换器，利用该热交换器或气体冷却器——特别在低环境温度时随着制冷设施运行的开始——在制冷设施的制冷剂循环回路中产生升高的高压水平，并且因此确保稳定的制冷设施-运行，特别是用于对要输入到车辆的车辆内室中的输入空气流调温调湿。此外，本发明的目的是提供一种用于实施所述方法的制冷设施。

首先提出的目的通过一种具有权利要求1的特征的或具有权利要求2的特征的方法实现。

所述方法用于运行车辆的制冷设施，所述制冷设施包括具有热交换器的制冷剂循环回路，其中，借助于可控制的环境空气流对热交换器通流，并且该热交换器能作为用于制冷设施-运行的制冷剂冷凝器或气体冷却器运行，在这种方法中根据本发明按照所提到的第一种解决方案提出，

-为了在制冷剂循环回路的高压和低压之间调节预设的压力比，借助于一设备根据车辆的环境温度的温度限值控制环境空气流的流过热交换器的空气量，其中，

-在高于温度限值的情况下借助于所述设备提高流过热交换器的空气量，和

-在环境温度最高相当于温度限值的情况下借助于所述设备降低流过热交换器的空气量。

在这种根据本发明的方法中，与在热交换器上的高的冷凝功率或冷却功率相关的、在制冷剂循环回路中的高压的下降被由此避免，或相反地由此实现高压的升高，即，借助于所述设备减少环境空气流的冷却热交换器的空气量。因此，代替使空气流过整个热交换器，相应地在第一种制冷设施-运行方式中，热交换器的仅部分面被加载或接触环境空气流。根据环境温度、即温度限值实现对流过热交换器的环境空气流的空气量的控制，对于降低空气量，该温度限值例如可以被设定为6℃，而对于提高空气量，该温度限值例如也可以被设定为8℃，这是因为在该温度范围内通常仅使用较少的功率，因此在热交换器上仅导出较少的热量。

根据本发明所提出的第二种解决方案的特征在于，

-借助于一设备根据在制冷剂循环回路的高压和低压之间的压差的压差限值控制环境空气流的流过热交换器的空气量，其中，

-在压差高于压差值的情况下借助于所述设备提高流过热交换器的空气量，和

-在压差低于或等于在制冷剂循环回路的高压和低压之间的压差限值的情况下借助于所述设备降低流过热交换器的空气量。

为了在制冷剂循环回路的高压和低压之间形成压差，考虑通过压力(温度)传感器检测到的高压值的数值并确定与低压值的差。如果在化学制冷剂的情况下例如出现比低压高1bar以上的高压，则提高流过热交换器的空气量，否则，低于该值则实现空气量的降低。在R744作为制冷剂的情况下，压差值的限值可以例如规定为5bar。

根据本发明的按照所述第一种和第二种解决方案的方法优选地用于调温调湿要输入到车辆的车辆内室中的输入空气流，也就是说用于冷却和/或除湿这种输入空气流。

特别有利的是，在根据本发明的方法中所述设备根据改进方案设计为可控制的空气输入装置。

为此，根据改进方案设置具有多个可摆动的风门的空气输入装置，所述多个风门能单独地、共同地或分组地在打开位置或关闭位置之间摆动。这种空气输入装置能以百叶窗的方式设计。在此可以以机动方式使风门共同地在打开位置和关闭位置之间摆动，并借助于控制单元根据参数、例如静压力水平或低压相对于高压的差值进行换位或调节。根据环境温度或根据在制冷剂循环回路的高压和低压之间的压差值，使风门或叶片摆动到打开的位置或关闭的位置中，从而提高或降低空气量。

风门也可以被归纳为至少两组，从而风门分别成组地共同以机动方式和以被控制单元控制的方式调节。因此环境空气流的、由相应的组产生的部分空气流可以在其空气量方面由控制单元控制。

这种空气输入装置的风门也可以单独地以机动方式调节并根据控制单元调节。其优点在于，实现可近似无级地调节热交换器上的输入空气量并且可以因此——类似于精细调整地——影响高压值。

为了能使用热交换器的全部冷却面，借助于所述设备将来自环境空气流的冷却空气流调节成具有与热交换器的最大冷却面相当的横剖面。

本发明的另一个有利的设计方案提出，所述设备设计为具有至少两个子设备，其中，子设备这样对应于热交换器的互不相交的冷却面，即，由子设备从环境空气流中产生的部分冷却空气流加载热交换器的与部分冷却空气流对应的冷却面。子设备分别彼此独立地借助于控制单元操控，因此由该子设备从环境空气流分别产生部分冷却空气流并且控制其空气量。

所述第二目的通过一种具有权利要求7的特征的制冷设施实现。

根据本发明，这种用于车辆的、包括具有热交换器的制冷剂循环回路的制冷设施的特征在于，

-热交换器能作为用于制冷设施-运行的制冷剂冷凝器或气体冷却器被运行，用于实施根据本发明的方法，

-热交换器能由可控制的环境空气流流过，

-为了产生可控制的环境空气流，为热交换器分配有影响流过热交换器的空气量的设备，和

-制冷剂循环回路除了热交换器之外还具有制冷剂压缩机和蒸发器，该蒸发器具有分配的膨胀阀。

根据改进方案，所述设备被设计为可控制的空气输入装置，其中，空气输入装置具有多个可摆动的风门，所述多个风门能单独地、共同地或分组地在打开位置或关闭位置以及中间位置之间摆动。

优选地，所述设备被设计为用于，调节具有与热交换器的最大冷却面相当的横剖面的、来自环境空气流的冷却空气流。因此可以向热交换器的整个冷却面流动。

最后，根据本发明的最后一个优选的实施方式，所述设备设计为具有至少两个子设备，使得子设备对应于热交换器的互不相交的冷却面并且由子设备产生的环境空气流加载热交换器的与冷却空气流对应的冷却面。这种设备的优点在于，根据需要使热交换器的各个流动路径(Fluten)完全与空气流分开，特别是在包括选择性地加载制冷剂的流动路径的冷凝器或气体冷却器中。另一种标准是，对连接在作为冷凝器或气体冷却器起作用的热交换器上游的和/或在空气侧连接在其下游的热交换器进行空气加载。以这种方式使热交换器不完全地与空气流隔绝，替代地，该热交换器局部被部分空气流流过，以便以这种方式实现需要的冷却功率。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节由下面对优选实施方式的说明以及根据附图得出。在此示出：

图1示出根据本发明的制冷设施的一个实施例的线路图，该制冷设施具有热交换器和用于产生流过热交换器的冷却空气流的设备，和

图2示出热交换器的详细视图，该热交换器包括用于产生流过热交换器的冷却空气流的设备的另选实施方案。

附图标记列表：

1 制冷剂循环回路

2 热交换器

3 制冷剂压缩机

4 蒸发器

4.0 膨胀机构

5 制冷剂收集器

6 内部热交换器

7 设备

7.0 空气输入装置

7.01 空气输入装置7.1的可摆动的风门

7.1 设备7的子设备

7.10 空气输入装置

7.11 空气输入装置7.10的可摆动的风门

7.2 设备7的子设备

7.20 空气输入装置

7.21 空气输入装置7.20的可摆动的风门

8 控制单元

10 制冷设施

A1 热交换器1的冷却面

A2 热交换器1的冷却面

L 环境空气流

L1 冷却空气流

L11 部分冷却空气流

L12 部分冷却空气流

S 制冷剂循环回路1的流动方向

具体实施方式

为了说明根据本发明的方法，首先提前说明为此使用的并在图1中示

出的用于车辆的制冷设施10。

在图1中示出的制冷设施10包括制冷剂循环回路1，该制冷剂循环回路具有二氧化碳(R744)作为制冷剂或具有另一种合适的制冷剂。该制冷剂循环回路1在制冷设施-运行(在下面被称为AC运行)中运行，其中，对于用于对要输入到车辆的车辆内室中的输入空气流进行调温调湿的热泵-运行，该制冷剂循环回路1可以补充本领域技术人员已知的部件。

根据图1的制冷剂循环回路1具有热交换器2，该热交换器作为用于AC-运行的气体冷却器或冷凝器运行。

此外，根据图1的制冷剂循环回路1除了热交换器2之外还包括制冷剂压缩机3、蒸发器4(在该蒸发器上游连接有配套的膨胀机构4.0)、制冷剂收集器5和内部的热交换器6。制冷剂循环回路1的制冷剂以已知的方式沿流动方向S流过这些部件。

在制冷剂循环回路1的AC-运行中，借助于制冷剂压缩机3压缩的制冷剂沿流动方向S流入热交换器2中，在该热交换器中制冷剂根据环境空气流L1的空气量被冷却和冷凝，冷凝热被排出到车辆环境。

当制冷剂离开热交换器2之后，其通过内部热交换器6的高压部段借助于膨胀机构4.0在蒸发器4中降低压力，以便从客舱的输入空气流吸收热量。随后，制冷剂通过制冷剂收集器5以及内部热交换器6的低压部段返回引导到制冷剂压缩机3。

省略了对于按照规定的系统运行所需要的传感器(压力传感器，温度传感器，压力温度传感器)，这是因为这些传感器对于本领域技术人员是已知的。

为热交换器2分配有设计为空气输入装置7.0的设备7，借助于该设备将环境空气流L转换为冷却空气流L1，并利用该冷却空气流加载热交换器2用以在同一区域中实现制冷剂的冷却。

该空气输入装置7.0设计为可封闭的冷却空气百叶窗，其具有可摆动的风门7.01(也称为叶片)，这些风门能共同地在打开位置和关闭位置之间摆动，在所述打开位置中，热交换器2的全部冷却面被加载作为冷却空气流L1的全部环境空气流L，在所述关闭位置中，风门7.01被关闭，使得热交换器2的冷却面未被加载冷却空气。此外能实现各个中间位置，在中间位置中，通过风门7.01引导的输入空气流L1的空气量相对于全部环境空气流L的空气量总体上减少。

由空气输入装置7.0产生的冷却空气流L1沿车辆高度方向(z-方向)的横剖面最大相当于热交换器2的同样沿车辆高度方向全部有效的冷却面。

基于冷却空气通道的不同设计方案，也基于空气输入装置7沿x-方向的不同定位可能性，空气输入装置的所需的面积可以改变，最大相当于热交换器2的全部有效的冷却面的值。热交换器2作为总体的冷却器组(该冷却器组可以具有其它部件、如高温冷却器和/或低温冷却器)的一部分可以自身也以不同的倾斜位置取向。

借助于控制单元8根据参数、例如压力情况、也就是说制冷剂循环回路1中的压差实现对空气输入装置7.0的风门7.01的控制。制冷剂循环回路1的静压力水平已经调节到设施运行的目标低压水平，因此未设定稳定的持续运行，也就是说由于低环境温度系统中的高压降低，使得制冷剂压缩机3不能确保在低压侧和高压侧之间的持续稳定的压差，并且高压在此强烈地接近低压。这意味着，所得到的高压水平这样低，使得无法在制冷设施10的低压侧和高压侧之间产生显著的压力比，也就是说高压几乎调节为低压值，这基本上等同于略微大于1的压力比。其原因在于，通过热交换器2产生的冷却效果是占优势的，因此实现了对制冷剂的强烈冷却，最终产生了低的冷凝压力水平。

在AC-运行中，根据例如检测到的环境温度或确定的压差将风门7.01控制在预设的摆动位置中，该摆动位置相应于打开位置或关闭位置或在打开位置和关闭位置之间的中间位置。

对于AC-运行，根据车辆的环境温度借助于控制单元8使风门7.01从当前位置根据车辆的环境温度摆动。环境温度借助于合适的温度传感器检测并且被输送给控制单元8用于进行评估，其中，为此在控制单元8中保存温度限值。

如果探测到大于温度限值的环境温度，则控制单元8这样控制空气输入装置7.0，即，风门7.01朝向其打开位置的方向摆动，由此冷却空气流L1的空气量增大预设的量。因此借助于被输入给热交换器2的、具有最大空气量的冷却空气流实现最大的热交换。

相反地，如果环境温度达到温度限值或环境温度降低到低于该温度限值，则控制单元8这样控制空气输入装置7.0，即，风门7.01朝向其关闭位置的方向摆动，使得冷却空气流L1的空气量减少预设的量。

因此为热交换器2与车辆的环境空气的热交换提供较小的空气量，由此相对于热交换器2被全部的环境空气流L流过，在热交换器2作为制冷剂冷凝器运行时的冷凝功率或在热交换器2作为气体冷却器运行时的冷却功率也降低。由此在制冷设施10开始运行时，在低的外界温度的情况下实现制冷剂循环回路的高压的升高，以获得在制冷剂循环回路1的低压侧和高压侧之间的足够的压力比，从而确保稳定的持续运行，或者在制冷设施运行期间产生足够的高压以确保稳定的持续运行。

对于降低冷却空气流L1的空气量，温度限值可以被设定为例如6℃，对于提高冷却空气流L1的空气量，温度限值可以被设定为8℃，这是因为在这个范围内已经可以假设：在系统侧、也就是说通过制冷剂循环回路1仅转换少量的功率，并且因此在热交换器2上仅排出少量的热量。

对于温度限值，另选地或附加地可以在控制器8中保存压差限值。为此一同考虑通过压力(温度)传感器检测到的高压值。如果在化学制冷剂的情况下例如高压比低压高1bar以上，则增大流过热交换器2的冷却空气流L1的空气量，否则，低于该值则实现流过热交换器2的冷却空气流L1的空气量的降低。在制冷剂为R744的情况下可以规定例如5bar的值作为在制冷剂循环回路1的高压和低压之间的压差的限值。

如果探测到大于压差阈值的压差，则控制单元8这样控制空气输入装置7.0，即，风门7.01朝向其打开位置的方向摆动，由此冷却空气流L1的空气量增大预设的量。因此借助于被输入给热交换器2的、具有最大空气量的冷却空气流实现最大的热交换。

相反地，如果压差达到压差限值或压差降低到低于该压差值，则控制单元8这样控制空气输入装置7.0，即，风门7.01朝向其关闭位置的方向摆动，使得冷却空气流L1的空气量减少预设的量。

因此为热交换器2与车辆的环境空气的热交换提供较小的空气量，由此相对于以全部环境空气流L流过，冷凝功率在热交换器2作为制冷剂冷凝器的运行中或冷却功率在热交换器2作为气体冷却器的运行中也降低。由此在制冷设施10开始运行时，在低的外界温度的情况下升高制冷剂循环回路的高压，以获得在制冷剂循环回路1的低压侧和高压侧之间的足够的压力比，从而确保稳定的持续运行，或者在制冷设施运行期间产生足够的高压以确保稳定的持续运行。

与共同控制风门7.01相对地，另选地也能实现，通过控制单元8单独地操控各个单独的风门7.01。由此能实现，可以根据需要使对热交换器2的各个流动路径完全地与空气流分离，特别是在包括选择性地被加载以制冷剂的流动路径(Fluten)的、作为冷凝器或气体冷却器起作用的热交换器2中。另一种标准是连接在作为冷凝器或气体冷却器起作用的热交换器2的上游的和/或在空气侧连接在其下游的热交换器的空气加载。以这种方式使热交换器不完全地与空气流隔绝，替代地，该热交换器局部地被部分空气流流过，以便以这种方式实现需要的冷却功率。

空气输入装置7.0也可以这样设计，即，风门7.01被归纳成组，并且每组这种风门7.01分别共同地被控制单元8控制，因此独立于其它风门组摆动。每组这种风门产生环境空气流的部分空气流，这些部分空气流的空气量独立于另一部分空气流的空气量产生。

设计为空气输入装置7.0的设备7的与此等效的设计方案在于，其被分成至少两个子设备7.1和7.2，这在图2中示意性示出。每个这种子设备7.1和7.2设计为具有风门7.11和7.21的空气输入装置7.10和7.20。流到这种设备7上的环境空气流L通过两个子设备7.1和7.2被分成两个部分冷却空气流L11和L12，这两个部分冷却空气流自身又加载热交换器2的两个互不相交的冷却面A1和A2。

在这种分成两个子设备7.1和7.2的空气输入装置7中，可以使用热交换器2，该热交换器设计有包括第一流动路径2.1和第二流动路径2.2的双流动路径。第一流动路径2.1沿车辆高度方向(z-方向)布置在第二流动路径2.2下方并且因此与冷却面A1对应，而第二流动路径2.2与冷却面A2对应。

如果车辆的环境温度大于温度限值或在制冷剂循环回路1的高压和低压之间的压差大于压差阈值，则实现热交换器2的双流动路径的通流。在这种情况下，控制单元8以下述方法同时操控两个空气输入装置7.10和7.20：空气输入装置的风门7.11和7.21从预设的位置朝向其打开位置的方向摆动预设的量，由此，两个部分冷却空气流L11和L12中的每个部分冷却空气流的空气量都增大。

如果车辆的环境温度等于或小于温度限值或在制冷剂循环回路1的高压和低压之间的压差等于或小于压差阈值，则实现热交换器2的第一流动路径2.1的单流动路径的通流。在这种以制冷剂加载部分面的热交换器2中，下方的空气输入装置7.20、也就是说下方的空气输入装置的风门7.21被关闭，或者控制单元8将由该空气输入装置7.20产生的部分冷却空气流的空气量朝向空气输入装置的关闭位置的方向调控到预设的值。在这种情况下，上方的空气输入装置7.10的部分冷却空气流L11流到热交换器2的未被制冷剂流过的第二流动路径2.2的冷却面A1上。如果热交换器2布置在具有例如水冷却循环回路的至少一个冷却器的冷却器组中，以用于冷却内燃机，则该冷却器能被加载部分冷却空气流L11，或控制该部分冷却空气流的空气量。

然而由于空气动力学的原因合理的是，将设备7尽可能接近车辆冷却空气入口的方向移位，也就是说移位到车辆的车辆外壳的区域中，然而这导致，随着风门7.01的移动，整个冷却器组以相同的方式受到总空气流L1减少的影响，而不仅是影响冷却器组的单独的分区，如根据图2的设计方案所实现的那样。

利用这种根据图1和图2的制冷设施实施的、用于调节进入车辆内部的输入空气流、特别是用于冷却和/或干燥该输入空气流的方法在围绕冰点或略微高于冰点的环境温度的情况下确保了稳定的制冷设施-运行。