[發(fā)明專利]機動車氣候控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310375769.7
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103625240A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 富爾坎·扎法爾·謝赫;邁克爾·萊文;丹里奇·亨利·德米特羅夫;唐納德·馬施;詹姆斯·帕特里克·奧尼爾
• 申請（專利權(quán)）人: 福特環(huán)球技術(shù)公司
• 主分類號: B60H1/00
• 分類號: B60H1/00;B60H1/32
• 代理公司: 北京德恒律治知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

相關(guān)專利的交叉引用

本申請要求于2012年08月27日提交的美國專利申請第61/693,728號的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總的來說涉及一種用于可在冬季模式和夏季模式下操作的機動車氣候控制系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)，其中發(fā)動機廢熱驅(qū)動包括熱相變材料電池的熱導(dǎo)熱流體回路（hot?heat?transfer?fluid?circuit），以在冬季模式下通過加熱器芯為車廂提供加熱，并且該熱導(dǎo)熱流體回路和包括導(dǎo)熱流體冷卻器的冷導(dǎo)熱流體回路在夏季模式中驅(qū)動兩個吸收器，從而與包括冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥以及冷相變材料電池的制冷回路一起為車廂提供冷卻。

背景技術(shù)

在一些機動車空調(diào)系統(tǒng)中，會采用熱吸收來代替壓縮。熱吸收空調(diào)系統(tǒng)采用化學(xué)吸收劑（如沸石、硅膠和活性炭）而不是機械壓縮機，并且通過熱能而不是機械做功來驅(qū)動。例如，機動車中的熱吸收空調(diào)系統(tǒng)可通過來自車輛發(fā)動機的廢熱驅(qū)動，而在很多傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中使用的壓縮機可通過發(fā)動機曲軸驅(qū)動并會對發(fā)動機施加載荷。因此，采用熱吸收代替壓縮機的空調(diào)系統(tǒng)可有利降低發(fā)動機負載和油耗。

熱吸收空調(diào)系統(tǒng)的一個工作循環(huán)包括：將制冷劑（例如，水）吸收到固體吸收劑上（例如，沸石）（本文將其稱為“吸收模式”），隨后將制冷劑自吸收劑解吸（本文將其稱為“解吸模式”）。該過程可發(fā)生在被稱為吸收器的金屬罐中。在吸收模式中，吸收劑被主動冷卻，例如通過低溫導(dǎo)熱流體（HTF）。吸收劑的冷卻產(chǎn)生吸力，使汽化的制冷劑被吸入吸收器并被吸收劑所吸收。在一般應(yīng)用中，制冷劑通過吸力自蒸發(fā)器吸入吸收劑，使其從蒸發(fā)器汽化，從而冷卻蒸發(fā)器。相反，在解吸模式中，吸收劑被主動加熱，例如通過熱HTF。吸收劑的加熱引起制冷劑自吸收劑解吸。在一般應(yīng)用中，制冷劑從吸收劑解吸后流入冷凝器，使其在冷凝器中冷凝，從而加熱冷凝器。

美國專利2011/0005267描述了一種機動車空調(diào)系統(tǒng)，其包括以上述方式與冷凝器和蒸發(fā)器一起工作的熱吸收熱泵。該熱吸收熱泵由發(fā)動機廢熱驅(qū)動，并包括至少兩個循環(huán)且異步地吸收和解吸制冷劑的吸收器。在一個實施例中，該系統(tǒng)包括三個工作的流體循環(huán)：用于加熱/冷卻吸收器的HTF循環(huán)，其中工作流體為礦物油基HTF；完全在車廂外部的吸收循環(huán)，其中，工作流體可以是NH₃；以及將熱量自車廂轉(zhuǎn)移至吸收循環(huán)（通過內(nèi)循環(huán)換熱器）的制冷劑循環(huán)，其中，工作流體可以是R-134a。

HTF循環(huán)加熱/冷卻吸收器以引起吸收器內(nèi)部的吸收劑的吸收/解吸。用于吸收模式的冷HTF由HTF冷卻器提供，用于解吸模式的熱HTF由HTF加熱器提供。在相變材料（PCM）中存儲廢熱的儲熱器與HTF加熱器連接。吸收循環(huán)包括從吸收器中的吸收劑吸收/解吸的NH₃。在發(fā)動機關(guān)閉后，存儲在儲熱器中的熱量用于將吸收劑中的NH₃解吸至儲存器。儲存在儲存器中的NH₃然后用于在發(fā)動機冷啟動后提供“急速冷卻”，同時HTF循環(huán)中的HTF仍被加熱，以開始吸收器的熱循環(huán)及泵送制冷劑。為了給車廂提供冷卻，換熱器與制冷劑循環(huán)和吸收劑循環(huán)連接。在換熱器中，來自制冷劑循環(huán)的R-134a冷凝，同時來自吸收劑循環(huán)的NH₃蒸發(fā)。制冷劑循環(huán)進一步包括與車廂連通的R-134a蒸發(fā)器，以通過鼓風(fēng)機為車廂提供冷卻。

然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了上述系統(tǒng)的多種問題。為了在發(fā)動機啟動時提供急速冷卻，在上述系統(tǒng)中，NH₃儲存在加壓儲存器中。即使忽略與存儲加壓NH₃相關(guān)的安全風(fēng)險，加壓儲存器在材料方面和占用車輛空間方面成本較高。此外，為了存儲足夠的NH₃以滿足高溫天氣條件下的急速冷卻需要，所需儲存器可能非常大。此外，因加壓NH₃儲存器的限制，不可能減小系統(tǒng)中使用的吸收器的尺寸，因此不可能提高吸收器的工作效率和/或確保系統(tǒng)可組裝在機動車中。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決這些問題以及其它問題，發(fā)明人在此提出了一種氣候控制系統(tǒng)及其操作方法，該系統(tǒng)將熱吸收與獨立的冷PCM電池和獨立的熱PCM電池進行結(jié)合。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于車輛氣候控制系統(tǒng)的方法，包括：在夏季模式期間，利用熱導(dǎo)熱流體（HTF）回路中被發(fā)動機廢氣加熱的HTF和冷HTF回路中被HTF冷卻器冷卻的HTF驅(qū)動第一吸收器和第二吸收器，以及為與吸收器連通的獨立的冷相變材料（PCM）電池儲能；以及在冬季模式期間，將熱HTF回路與加熱器芯連接。