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CN107662474B - 用于对车辆内部空间进行多区空气调节的方法和空调设备 - Google Patents

用于对车辆内部空间进行多区空气调节的方法和空调设备 Download PDF

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CN107662474B CN201710623183.6A CN201710623183A CN107662474B CN 107662474 B CN107662474 B CN 107662474B CN 201710623183 A CN201710623183 A CN 201710623183A CN 107662474 B CN107662474 B CN 107662474B
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Abstract

本发明涉及一种用于对车辆内部空间进行多区空气调节的空调设备，其中空调设备具有：借助混合腔(1)和多个从混合腔(1)离开的区出口(2，3，4)形成的壳体，在所述壳体中设置有蒸发器(6)和至少一个换热器(7)，使得从蒸发器(6)经过至少一个换热器(7)到区出口(2，3，4)的主空气流是线性的；和至少两个分别具有活门(8，10)的旁路通道(9，11)，所述旁路通道为了绕开至少一个换热器(7)将蒸发器(6)下游的区域和至少一个换热器(7)下游的区域连接，其中第一旁路通道(9)作为混合旁路通道通入混合腔(1)中，并且第二旁路通道(11)作为分层旁路通道通入区出口(2，3，4)中。

Description

用于对车辆内部空间进行多区空气调节的方法和空调设备
技术领域
本发明涉及用于对车辆内部空间进行多区空气调节的一种方法和一种空调设备。本发明尤其适合于在电动车辆中应用。
背景技术
在常规的空调设备(HVAC的英文是Heating,Ventilation and AirConditioning，采暖、通风和空气调节)中产生余热，所述空调设备在其基本配置中具有入口、风扇、换热器和/或蒸发器以及至少一个出口，其中通过将热空气流与冷空气混合来设定期望的温度。在电动车辆中，热量通过电加热器(PTC加热器)或通过热泵设备来产生。在此，将进行空气调节所需要的温度仅设定到最大要求的温度上，以便提高系统效率和车辆行程范围。然而，多区空调设备在电动车辆中难于实现。双区空调设备例如能够借助Split-PTC来实现，然而热泵系统不提供双区功能。例如不能够在后部区域中产生附加的温度区，因为通过前区温度预设最大温度。
从DE 10 2010 000 990中已知用于运行空气调节系统的方法，所述空气调节系统用于对在空气通道之内的、用于车辆的乘客空间的空气进行状态调节。空气调节系统具有主流动通路、具有层化活门的旁路以及空气引导元件。层化活门用于将子空气质量流层化和引导绕开换热器。在空气调节装置的出口处，将子空气质量流借助于空气引导元件聚集成层化的总空气质量流，并且引导到乘客空间中。通过已知的解决方案，未提供对乘客空间的多个区进行空气调节。
发明内容
因此，本发明的目的是：提出一种用于电动车辆的空调设备，借助所述空调设备能够实现车辆内部空间的多区空气调节。此外，一个目的是：提供一种用于对车辆内部空间进行多区空气调节的方法。
所述目的通过具有本发明的特征的空调设备和具有本发明的特征的方法来实现。本发明的改进形式和有利的设计方案在下面的描述中给出。
用于对车辆内部空间进行多区空气调节的根据本发明的空调设备具有借助混合腔和多个从混合腔离开的区出口形成的壳体，在所述壳体中设置有蒸发器和至少一个换热器，使得从蒸发器经过至少一个换热器到区出口的主空气流是线性的。因此，有利地，为较低的NVH值(NVH英文为Noise，Vibration，Harshness，噪声、振动与声振粗糙度，其代表不期望的副噪声)实现线性流动。根据本发明，空调设备还具有至少两个分别具有活门的旁路通道，所述旁路通道为了绕开至少一个换热器将蒸发器下游的区域和至少一个换热器下游的区域连接，其中第一旁路通道作为混合旁路通道通入混合腔中，并且第二旁路通道作为分层旁路通道通入区出口中。通过区出口的分层，在所谓的混合模式中能够实现两个区出口之间的温度差。
按照根据本发明的构思，空调设备的每个区出口都具有活门，以便控制经过区出口的空气流。包含在旁路通道中的活门设置用于控制经过旁路通道的冷空气的量。
按照根据本发明的空调设备的一个实施变型形式，至少一个换热器能够具有热泵-换热器和/或电阻加热元件(PTC元件)。按照根据本发明的空调设备的一个改进形式，能够设有多个换热器，其中通过全部换热器实现线性的主空气流。
按照根据本发明的空调设备的另一有利的实施变型形式，第一区出口能够设置作为底部出口，第二区出口能够设置作为阀门出口，并且第三区出口能够设置作为除冰出口。按照一个有利的实施变型形式，分层旁路通道能够通入阀门出口中。因此，将冷空气添加给阀门出口，使得实现相对于底部出口的层化或分层。
此外，能够提出根据本发明的空调设备的一个有利的实施变型形式，其中分层活门功能集成在阀门出口的活门中，其中阀门出口的活门具有用于调节经过分层通道的空气流的机构。有利地，由此能够减少活门的数量。还能够提出：将这两个功能在如下通道中组合，所述通道在活门处具有操作元件。
按照根据本发明的空调设备的一个改进形式，能够设有用于车辆的后部区的另一区出口和具有活门的第三或另一旁路通道，以对后部区进行空气调节。
根据本发明的空调设备能够构成为双区空调设备，所述双区空调设备具有单区加热元件作为换热器。在此，左侧和右侧之间的温度差或前部区和后部区之间的温度差是可调节的。
此外，根据本发明的空调设备能够构成为三区或四区空调设备。
此外，本发明包括一种用于借助根据本发明的空调设备对电动车辆的车辆内部空间进行多区空气调节的方法。在根据本发明的方法中，将主空气流的温度在至少一个换热器处调节到在车辆内部空间的空气调节区中最高要求的温度上，其中为了产生空气温度差，在车辆内部空间的另一空气调节区中，将来自旁路通道的冷空气添加到区出口中。
通过添加来自不同的旁路通道的空气流动，能够实现调节各个空气调节区中的空气温度。
按照根据本发明的方法的一个实施变型形式，通过将冷空气从分层旁路通道输送到阀门出口中能够调节阀门-底部温度差。在此，通过设置在旁路通道中的活门能够控制冷空气输送。
附图说明
本发明的设计方案的其他细节、特征和优点从下面参考所附的附图对实施例进行的描述中得出。附图示出：
图1的左图示出根据本发明的空调设备的一个实施例的示意剖面图，
图1的右图示出根据本发明的空调设备的在图1的左图中示出的实施例的立体部分视图，
图2的左图示出处于一个运行模式中的根据本发明的空调设备的示意剖面图，
图2的右图示出在图2的左图中示出的空调设备的立体图，
图3的左图示出处于另一运行模式中的根据本发明的空调设备的示意剖面图，
图3右图示出在图3的左图中示出的空调设备的立体图，
图4的左图/右图示出处于左侧(左图)的运行模式中的根据本发明的空调设备的示意剖面图，和示出处于右侧(右图)的另一运行模式中的根据本发明的空调设备的示意剖面图，
图5左图/右图示出处于左侧(左图)的另一运行模式中的根据本发明的空调设备的示意剖面图，和示出处于右侧(右图)的又一运行模式中的根据本发明的空调设备的示意剖面图，
图6左图/右图示出处于第一运行模式(左图)和第二运行模式(右图)中的根据本发明的空调设备的一个实施例的示意剖面图，
在附图中，重复出现的特征设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1的左图示出根据本发明的空调设备的一个实施例的示意剖面图，所述空调设备具有：借助混合腔1和多个从混合腔1离开的区出口2、3、4形成的壳体5，在所述壳体中设置有蒸发器6和至少一个换热器7，使得从蒸发器6经过至少一个换热器7到区出口2、3、4的主空气流是线性的。在所示出的实施例中，第一区出口2设置作为底部出口，第二区出口3设置作为阀门出口，并且第三区出口4设置作为除冰出口。底部出口2具有活门14，阀门出口3具有活门12并且除冰出口4具有活门13。附图标记9和10表示旁路通道，所述旁路通道为了绕开至少一个换热器7将蒸发器6下游的区域和至少一个换热器7下游的区域连接，其中第一旁路通道9作为混合旁路通道通入混合腔1中，并且第二旁路通道11作为分层旁路通道通入阀门出口3中。
图1的右图示出根据本发明的空调设备的在图1的左图中示出的实施例的立体部分图。根据该实施变型形式，分层旁路通道11设有三重延长部，其中每个延长部具有活门10。两个外部的延长部能够分配给右侧或左侧或左边的空气调节区或右边的空气调节区。适当地，活门10能够在相应的延长部中以可彼此独立控制的方式构成。分层旁路通道11的中部的延长部能够设置用于中部的空气调节区。混合旁路通道9具有四个活门8，混合旁路通道9经由所述活门通入混合腔1中。
用附图标记16表示用于对后部区进行空气调节的、具有活门15的另一旁路通道。根据本发明的空调设备的该改进形式借助图6详细阐述。
图2的左图示出处于一个运行模式中的根据本发明的空调设备的示意剖面图，其中活门8、10和12处于关闭位置中，并且活门13和14处于打开位置中，使得空气能够经过底部出口2和除冰出口4。由于活门8和10关闭，冷空气不流动经过旁路通道9和11。底部出口2连接有用于通向后部区的尾部通道(未示出)的接口。图2的右图为了更好地理解根据本发明的空调设备的在图2的左图中示出的运行模式而示出立体图。
图3的左图示出处于另一运行模式中的根据本发明的空调设备的示意剖面图，其中阀门出口3的活门12和底部出口2的活门14打开。同时，混合旁路通道9的活门8和分层旁路通道11的活门10打开，使得空气能够经由混合旁路通道9到达混合腔1中并且经由分层旁路通道11到达阀门出口3中。图3的右图为了更好地理解根据本发明的空调设备的在图3的左图中示出的运行模式而示出立体图。
图4的左图示出处于左侧的运行模式中的根据本发明的空调设备的示意剖面图，其中活门8在空调设备的左侧上处于关闭位置中，使得空气不能够经由混合旁路通道9到达混合腔1中。在此，除冰出口4的活门13和底部出口2的活门14处于打开位置中，使得用箭头18表示的主空气通道的加热的空气能够流过除冰出口4和底部出口2。在此，阀门出口3的活门12关闭，使得空气不能够流过阀门出口3。
图4的右图示出处于右侧的运行模式中的根据本发明的空调设备的示意剖面图，其中与左侧的运行模式(图4的左图)不同地，在空调设备的右侧上，混合旁路通道9的活门8处于打开位置中，使得用箭头19表示的冷空气能够流过除冰出口4和到达混合腔1中，在那里冷空气与加热的主空气流18混合。通过加热的主空气流18与出自混合旁路通道9的冷空气19混合，经由右侧的底部出口2实现相对于左侧的底部出口2更小的经过温度处理的空气流。
图5的左图示出处于左侧的另一运行模式中的根据本发明的空调设备的示意剖面图，其中在空调设备的左侧上的活门10，即分层旁路通道11的左边延长部的活门10处于打开位置中，使得冷空气能够经由分层旁路通道11到达左边打开的阀门出口3中，如这用冷空气箭头19表明。同时，底部出口2的活门14处于打开位置中，使得用箭头18表示的主空气通道的加热的空气能够流过底部出口2。通过冷空气19直接到达阀门出口3中，在空调设备的左侧上在底部出口2和阀门出口3之间实现温度差。
图5的右图示出处于右侧的又一运行模式中的根据本发明的空调设备的示意剖面图，其中与左侧的运行模式(图5的左图)不同地，在空调设备的右侧上，混合旁路通道9的活门8处于打开位置中，使得用箭头19表示的冷空气能够到达右边的阀门出口3中和混合腔1中，在那里冷空气19与加热的主空气流18混合。通过加热的主空气流18与出自混合旁路通道9的冷空气19混合，经由右侧的底部出口2实现相对于左侧(图5的左图)的底部出口2更小的经过温度处理的空气流。
图6的左图示出处于第一运行模式中的根据本发明的空调设备的一个实施例的示意剖面图。与之前的实施例不同地，在该实施变型形式中，附加地设有具有活门15的另一旁路通道16，以对后部区进行空气调节。图6因此示出三区空调设备的实施方案。另一旁路通道16具有在蒸发器6下游的区域和换热器7下游的区域之间的连接。此外，在混合腔1中设有用于后部区的活门17。在图6的左图中，该后部区活门17处于打开位置中，其中另一旁路通道16的活门15处于关闭位置中，使得主空气流的热空气能够到达后部区中。
图6的右图示出处于第二运行模式中的根据本发明的空调设备的在图6的左图中示出的实施例的示意剖面图，其中另一旁路通道16的活门15处于打开位置中，并且后部区活门17处于关闭位置中，使得仅冷空气到达后部区。在该实施变型形式中，上部的旁路通道9和10设置用于在右边和左边对前部区进行温度调节，并且下部的另一旁路通道16设置用于对后部区进行温度调节。如果后部区是最热区，那么通过热泵系统或通过PTC加热元件中的电压将一个/多个换热器调节到需要的排气温度上。于是，通过经由打开混合旁路通道的活门来添加冷空气能够降低调节到较冷的温度上的前部区。此外，分层旁路通道11用于仅冷却阀门出口3，其中在所谓的混合模式中在一个/多个阀门出口3和一个/多个底部出口2之间实现层化。
附图标记列表
1 混合腔
2 底部出口
3 仪表盘出口
4 除冰出口
5 壳体
6 蒸发器
7 换热器
8 活门/混合旁路通道活门
9 混合旁路通道
10 活门/分层旁路通道活门
11 分层旁路通道
12 活门/仪表盘出口活门
13 活门/除冰出口活门
14 活门/底部出口活门
15 用于另一旁路通道的活门
16 另一旁路通道
17 后部区活门
18 主空气流/热空气
19 冷空气流/冷空气

Claims (11)

1.一种用于对车辆内部空间进行多区空气调节的空调设备，所述空调设备具有：
借助混合腔(1)和多个从所述混合腔(1)离开的区出口形成的壳体(5)，在所述壳体中设置有蒸发器(6)和至少一个换热器(7)，使得从所述蒸发器(6)经过至少一个所述换热器(7)到所述区出口的主空气流是线性的，和
至少两个分别具有活门的旁路通道，其中所述旁路通道包括第一旁路通道(9)和第二旁路通道(11)，其中所述第一旁路通道(9)为了绕开至少一个所述换热器(7)将所述蒸发器(6)下游的区域和至少一个所述换热器(7)下游的区域连接，并且所述第二旁路通道(11)在所述第一旁路通道(9)的下游与所述第一旁路通道(9)串联连接，其中
所述第一旁路通道(9)作为混合旁路通道经由活门通入所述混合腔(1)中，并且所述第二旁路通道(11)作为分层旁路通道通入所述区出口中。
2.根据权利要求1所述的空调设备，其特征在于，至少一个所述换热器(7)具有热泵-换热器和/或电阻加热元件。
3.根据权利要求1或2所述的空调设备，其特征在于，第一区出口(2)设置作为底部出口，第二区出口(3)设置作为阀门出口，并且第三区出口(4)设置作为除冰出口。
4.根据权利要求3所述的空调设备，其特征在于，所述分层旁路通道通入所述阀门出口中。
5.根据权利要求3所述的空调设备，其特征在于，分层活门功能集成在所述阀门出口的活门中，其中所述阀门出口的活门具有用于调节经过分层通道的空气流的机构。
6.根据权利要求1或2所述的空调设备，其特征在于，设有用于后部区的另一区出口和具有活门的第三旁路通道(16)，以对所述后部区进行空气调节。
7.根据权利要求1或2所述的空调设备，其特征在于，所述空调设备构成为双区空调设备，所述双区空调设备具有单区加热元件作为换热器，其中能够调节左侧和右侧之间的温度差。
8.根据权利要求1或2所述的空调设备，其特征在于，所述空调设备构成为双区空调设备，所述双区空调设备具有单区加热元件作为换热器，其中能够调节前部区和后部区之间的温度差。
9.一种用于借助根据权利要求1至8中任一项所述的空调设备对车辆内部空间进行多区空气调节的方法，其中将主空气流的温度在至少一个换热器(7)处调节到在车辆内部空间的空气调节区中最高要求的温度上，其中为了产生空气温度差，在所述车辆内部空间的另一空气调节区中添加来自旁路通道的冷空气。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过将冷空气从所述分层旁路通道输送到设置作为阀门出口的第二区出口中，调节阀门-底部温度差。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，通过设置在旁路通道中的活门来控制冷空气输送。
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