用于控制組合的供暖和冷卻蒸氣壓縮系統(tǒng)的方法和設備的制作方法
【專利摘要】提供了一種用于控制組合的供暖和冷卻蒸氣壓縮系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。設備可以是車輛，且可包括車艙、車輛電池、可再充電能量存儲系統(tǒng)（RESS）和蒸氣壓縮系統(tǒng)，其具有至少一個控制器，可在多個模式中操作，所述模式可選擇以輔助車艙的冷卻、供暖和除濕。該方法可包括通過調整壓縮機速度而調整蒸氣機空氣溫度以控制車艙中的舒適度、霧化和味道的步驟；通過調整電加熱器的輸出和調整通過RESS冷卻器的冷卻劑流而調節(jié)熱泵性能的步驟；通過調整壓縮機速度和調整通過RESS冷卻器的冷卻劑流而評估和優(yōu)化壓縮機的排放壓力和吸入壓力的步驟。
【專利說明】用于控制組合的供暖和冷卻蒸氣壓縮系統(tǒng)的方法和設備
【技術領域】
[0001]本公開涉及用在車輛中的用于控制組合的供暖和冷卻蒸氣壓縮系統(tǒng)的方法。
【背景技術】
[0002]混合電動車輛選擇性地使用內燃機作為給變速器的輸入扭矩源，單獨或與牽引馬達(一個或多個)結合地，同時，增程式電動車輛僅在需要時使用較小的發(fā)動機，且僅僅為發(fā)電機提供動力。電池電動車輛在使用小氣體發(fā)動機之前，且替代地利用被存儲的電能或再生制動能量操作。所有三種車輛構造可僅依靠電力操作，稱為電動車輛(EV)模式。
[0003]在一些上述車輛實施例中，可再充電能量存儲系統(tǒng)(RESS)用于替換地存儲和發(fā)送驅動牽引馬達(一個或多個)所需的電能的大部分量。RESS可包括具有多個電池模塊的電池組，其每個包含多個柱形或平/扁平的電池單元。
[0004]期望的是，在上述車輛實施例中使用蒸氣壓縮系統(tǒng)，其可高效地操作，同時對于增加的電動里程允許各種環(huán)境溫度。

【發(fā)明內容】

[0005]提供了一種用于控制組合的供暖和冷卻蒸氣壓縮系統(tǒng)的方法和設備。設備可以是車輛，且可包括車艙、可再充電能量存儲系統(tǒng)(RESS)、RESS冷卻器和蒸氣壓縮系統(tǒng)。蒸氣壓縮系統(tǒng)可包括至少一個控制器、壓縮機、車艙蒸發(fā)器、至少兩個熱交換器、和電加熱器。蒸氣壓縮系統(tǒng)可在多個模式中操作，至少包括第一模式、第二模式、第三模式和第四模式。各模式中的每個可被選擇為輔助車艙的冷卻、供暖和除濕。所述至少一個控制器構造為經由本方法控制和優(yōu)化蒸氣壓縮系統(tǒng)的供暖和冷卻能力。
[0006]用于控制組合的供暖和冷卻蒸氣壓縮系統(tǒng)的方法包括多個步驟。該方法可包括:通過至少一個控制器檢測第一前置條件、第二前置條件和第三前置條件中的一個。第一前置條件是對車艙中的冷卻的需求。第二前置條件是對車艙中的供暖和除濕的需求。第三前置條件是僅對車艙中的供暖的需求。方法可還包括:當?shù)谝磺爸脳l件被檢測到時，通過所述至少一個控制器執(zhí)行第一控制動作。執(zhí)行第一控制動作允許蒸氣壓縮系統(tǒng)以第一模式操作，其中，需要車艙的冷卻。方法可還包括:當?shù)诙爸脳l件被檢測到時，通過所述至少一個控制器執(zhí)行第二控制動作。執(zhí)行第二控制動作允許蒸氣壓縮系統(tǒng)以第二模式操作，其中，需要車艙的供暖和車艙的除濕的每個。最后，方法可包括:當?shù)谌爸脳l件被檢測到時，通過所述至少一個控制器執(zhí)行第三控制動作。執(zhí)行第三控制動作允許蒸氣壓縮系統(tǒng)以第三模式操作，其中，僅需要車艙的供暖。
[0007]第一控制動作可還包括輔助車艙的冷卻所需的步驟。
[0008]第二控制動作可還包括輔助車艙蒸發(fā)器的蒸發(fā)器空氣溫度的優(yōu)化的步驟，和調節(jié)熱泵性能的步驟。蒸發(fā)器空氣溫度可確定為以便通過調節(jié)壓縮機的速度控制車艙舒適度、車艙霧化和車艙味道。熱泵性能可通過調節(jié)加熱器的輸出和調節(jié)通過RESS或RESS冷卻器的制冷劑流而被調整。[0009]第三控制動作可還包括最大化蒸氣壓縮系統(tǒng)的效率和其熱泵性能的步驟。蒸氣壓縮系統(tǒng)的效率和熱泵性能可通過評估和優(yōu)化壓縮機的排放壓力和吸入壓力而最大化，評估和優(yōu)化通過調整壓縮機速度和通過調整通過第二熱交換器的制冷劑流實現(xiàn)。
[0010]本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢及其他特征和優(yōu)勢將從用于實施如所附的權利要求中定義的本發(fā)明的一些最佳模式和其它實施例的以下詳細描述連同附圖時顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是在第一模式中操作的蒸氣壓縮系統(tǒng)的第一實施例的示意圖；
[0012]圖2是在第一模式中操作的蒸氣壓縮系統(tǒng)的第二實施例的示意圖；
[0013]圖3是在第二模式中操作的蒸氣壓縮系統(tǒng)的第一實施例的示意圖；
[0014]圖4是在第二模式中操作的蒸氣壓縮系統(tǒng)的第二實施例的示意圖；
[0015]圖5是在第三模式中操作的蒸氣壓縮系統(tǒng)的第一實施例的示意圖；
[0016]圖6是在第三模式中操作的蒸氣壓縮系統(tǒng)的第二實施例的示意圖；
[0017]圖7是在第四模式中操作的蒸氣壓縮系統(tǒng)的第一實施例的示意圖；
[0018]圖8是在第四模式中操作的蒸氣壓縮系統(tǒng)的第二實施例的示意圖；
[0019]圖9是詳細顯示檢測車艙冷卻、車艙供暖和除濕中的一個，僅在車艙中進行車艙供暖，執(zhí)行第一控制動作、第二控制動作和第三控制動作中的一個的方法的流程圖。
[0020]圖10是詳細顯示執(zhí)行第一控制動作所需的步驟的流程圖；
[0021]圖11是詳細顯示執(zhí)行第二控制動作所需的步驟的流程圖；
[0022]圖12是詳細顯示第二控制動作的第三步驟的流程圖，即操作壓縮機以使制冷劑循環(huán)通過蒸氣壓縮系統(tǒng)；
[0023]圖13是詳細顯示第二控制動作的第四步驟的流程圖，即，當壓縮機在預定速度操作時蒸氣壓縮系統(tǒng)的排空加熱泵性能；和
[0024]圖14是詳細顯示執(zhí)行第三控制動作所需的步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]以下描述和圖參考示例實施例，且本身只是示例性的，且不意圖限制本發(fā)明、其應用或使用。貫穿附圖，一些部件通過標準或基本符號示出。這些符號僅是展示性的且是示例性的，且不以任何方式限制所示的任何特定構造、所示的不同構造之間的組合或權利要求。部件的所有描述是可擴充的，且部件的任何例子不是排他的。
[0026]參考附圖，其中，相同的附圖標記貫穿多個視圖對應相同或相似的部件，提供了在車輛中使用的用于控制蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200的控制策略300，車輛具有車艙122和RESS冷卻器115，冷卻器容納在可在充電能量存儲系統(tǒng)(RESS) 110中或在其外部。
[0027]蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200可構造為控制車艙122和RESS110的溫度。蒸氣壓縮系統(tǒng)100和控制策略300因此在此描述并在圖1-12中示出。蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200參考如圖1和2所示的第一操作模式、如圖3和4的第二操作模式、如圖5和6的第三操作模式、如圖7和8的第四操作模式描述?？刂撇呗院头椒?00在圖9的流程圖中大體示出，且相對于圖10中詳盡描述的第一控制動作305、圖11-13中詳盡描述的第二控制動作306和圖14中詳盡描述的第三控制動作307顯示。[0028]大體參考圖1-8，蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200可在車輛中使用，該車輛具有車艙122、RESS冷卻器115和RESS110。蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200可包括至少一個控制器123、壓縮機102、車艙蒸發(fā)器113、第一熱交換器103、第二熱交換器111a、111c、第一流動控制閥120、第二流動控制閥106和電空氣加熱器112。
[0029]壓縮機102可通過電馬達(未示出)驅動，所述電馬達可以具有單速度或可變速度。壓縮機102可還是通過帶驅動的泵，該帶連接至推進系統(tǒng)(未示出)。壓縮機102可具有入口126和出口 127，且可構造為在入口 126處接收制冷劑氣體。至少一個低側制冷劑壓力傳感器116可定位在壓縮機102的靠近壓縮機入口 126的低壓側上，以評估壓縮機入口 126的吸入壓力。壓縮機102將制冷劑氣體壓入高壓狀態(tài)。壓縮機102還構造為在出口 127處排出壓縮制冷劑氣體，跨過至少一個高側制冷劑壓力傳感器117，所述高側制冷劑壓力傳感器定位在壓縮機102的靠經壓縮機出口 127的高壓側上。高側壓力傳感器117構造為評估壓縮機排放壓力。壓縮機102可將制冷劑跨過高側壓力傳感器117排放至第一熱交換器103和第二熱交換器IllaUllc中的一個，這取決于控制器123所選擇的操作模式，如以下所述。
[0030]第一熱交換器103可構造為從壓縮機102接收制冷劑，且進一步構造為在加壓制冷劑氣體流動通過第一熱交換器103時將其冷卻和冷凝到加壓制冷劑氣體被冷卻和冷凝到重新變?yōu)橐后w狀態(tài)的點的程度。第一熱交換器103可以是制冷劑對空氣熱交換器，且可處于與流動通過第一熱交換器103的制冷劑和環(huán)境空氣的熱交換關系。第一熱交換器103可構造為將冷卻的液體制冷劑排放至第一流動控制閥120。
[0031]第二熱交換器IllaUllc可構造為從壓縮機102接收制冷劑，還構造為冷卻和冷凝制冷劑。如在圖1、3、5和7中示出的，第二熱交換器Illa是制冷劑對空氣熱泵冷凝器。第二熱交換器Illa可處于與流動通過第二熱交換器Illa的制冷劑和流動跨過第二熱交換器Illa的空氣的熱交換關系。如圖2、4、6和8所示，第二熱交換器Illc可還是定位在車輛發(fā)動機罩160中的制冷劑對冷卻劑熱交換器111c。第二熱交換器Illc可具有第二制冷劑腔室140和第二冷卻劑腔室137。第二制冷劑腔室140和在其中流動通過的制冷劑可與第二冷卻劑腔室137和在其中流動通過的冷卻劑處于熱交換關系。第二熱交換器Illc可構造為將冷卻的液體制冷劑排放至第一流動控制閥120。
[0032]第一流動控制閥120可以是三通雙位閥。第一流動控制閥120可構造為占據輔助車艙冷卻(如圖1和2所示)的第一位置、輔助車艙供暖和除濕(如圖3和4所示)或僅車艙供暖(如圖5和6所示的)中的第二位置、同時允許車艙供暖和冷卻(如圖7和8所示)的第三位置中的一個。第一流動控制閥120可還被兩個獨立流動控制閥替代，所述獨立流動控制閥能夠計量通過第一熱交換器103和第二熱交換器IllaUllc的流。
[0033]接收器干燥器105可構造為從第一流動控制閥120接收高壓液體制冷劑。接收器干燥器105可包括多個干燥劑(未示出)，以從制冷劑吸引和移除濕氣。接收器干燥機105可還構造為將高壓制冷劑液體經由第二流動控制閥106排放至第一膨脹裝置108和第二膨脹裝置107中的一個。
[0034]如果不需要車艙122的除濕，所有液體制冷劑將被引導到第一膨脹裝置108，由于第二流動控制閥106處于關閉位置。
[0035]第一膨脹裝置108可允許高壓液體制冷劑膨脹，減小系統(tǒng)100、200中的壓力。第一膨脹裝置108可以明顯降低的壓力引導并選擇性地分配制冷劑至RESS冷卻器115。第二膨脹裝置108可以是溫度調節(jié)或熱膨脹閥，且可構造為，當制冷劑進入RESS冷卻器115(用作蒸發(fā)器)時，保持恒定的蒸發(fā)器過熱狀態(tài)。第二膨脹裝置108可監(jiān)視離開RESS冷卻器115的制冷劑的溫度，諸如利用傳感器或測溫儀器，且可通過讓更多或更少的制冷劑進入RESS冷卻器115而改善熱交換性能。
[0036]RESS可容納車輛電池101、電池加熱器109和RESS冷卻器115。RESS冷卻器115可定位在RESSl 10之內或之外。RESS冷卻器115可以是制冷劑對冷卻劑熱交換器，且可包括第一冷卻劑腔室131和第一制冷劑腔室132。RESS冷卻器115可構造為在流動通過第一冷卻劑腔室131的第一冷卻劑和流動通過第一制冷劑腔室132的制冷劑之間進行熱交換。第一冷卻劑可以經由第一冷卻劑泵128沿第一冷卻劑環(huán)路124流通，且制冷劑通過壓縮機102循環(huán)。第一冷卻劑泵128可以不同速度被驅動，以便改變通過RESS冷卻器115和RESSl 10的冷卻劑流動速率。RESS冷卻器115可用作蒸發(fā)器，以經由第一冷卻劑從RESS110散熱給制冷劑。RESS110可引導制冷劑回到壓縮機102。
[0037]如果需要車艙122的除濕，第二流動控制閥106可部分地或全部地打開，允許從接收器干燥器105排出的一些或全部制冷劑分配到第二膨脹裝置107。第二膨脹裝置107可以明顯降低的壓力引導并選擇性地分配制冷劑至車艙蒸發(fā)器113。第二膨脹裝置107可以是溫度調節(jié)或熱膨脹閥，且可構造為，當制冷劑進入車艙蒸發(fā)器113時，保持恒定的蒸發(fā)器過熱狀態(tài)。第二膨脹裝置107可監(jiān)視離開車艙蒸發(fā)器113的制冷劑的溫度，諸如利用傳感器或測溫儀器，且可通過讓更多或更少的制冷劑進入車艙蒸發(fā)器113而改善熱交換性能。
[0038]車艙蒸發(fā)器113可定位在HVAC模塊(未不出)內。車艙蒸發(fā)器113可包括線圈(未示出)。車艙蒸發(fā)器113可構造為冷卻和除濕流動跨過線圈(未示出)并進入車艙122的空氣。車艙蒸發(fā)器113可還包括風扇(未示出)，以將空氣在浸有制冷劑的線圈上引導，且輔助空氣引導進入車艙122。車艙蒸發(fā)器113可還構造為將制冷劑引導回到壓縮機102。
[0039]蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200可還包括電加熱器112。加熱器可容納在HVAC模塊中。加熱器112可調節(jié)和溫暖空氣以被車艙122接收。
[0040]如圖2、4、6和8所示，第三熱交換器118可以是冷卻劑對空氣熱交換器，諸如傳統(tǒng)的冷卻劑加熱器芯部。第三熱交換器118可與第二熱交換器Illc(其是制冷劑對冷卻劑熱交換器)一起定位在第二冷卻劑環(huán)路169內。沿第二冷卻劑環(huán)路169循環(huán)的冷卻劑可經由第二冷卻劑泵129循環(huán)。流動通過第二熱交換器Illc的第二冷卻劑腔室137的溫冷卻劑可從第二冷卻劑腔室137排出，并被引導通過第三熱交換器118。第三熱交換器118可將冷卻劑排放回到第二熱交換器Illc的第二冷卻劑腔室137。
[0041]如在圖1-8中示出的，每個蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200包括至少一個控制器123，所述控制器與至少一個電連接件136電連接。所述至少一個控制器123構造為在各操作模式中監(jiān)視和控制蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200，且執(zhí)行實施具有第一控制動作302、第二控制動作303和第三控制動作304的方法的處理指令，如圖9所示。
[0042]所述至少一個控制器123可構造為與可驅動壓縮機102的馬達(未示出)通信。所述至少一個控制模塊123可還被構造為通過所述至少一個電連接件136與壓縮機102 ;第一和第二膨脹裝置108、107 ;第一和第二流動控制閥120、106 ;第一和第二冷卻劑泵128、129 ;和其他子系統(tǒng)通信。
[0043]控制器123可實施為主機或分布式系統(tǒng)，例如數(shù)字計算機或微計算機，用作車輛控制模塊和/或用作比例-積分-微分(PID)控制器裝置，其具有處理器，和有形、非瞬態(tài)存儲器，諸如只讀存儲器(ROM)或閃存?？刂破?23可還具有隨機訪問存儲器(RAM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EPR0M)、高速時鐘、模擬-數(shù)字(A/D)和數(shù)字-模擬(D/A)轉換電路、和任何所需的輸入/輸出電路及相關裝置，以及任何需要的信號調節(jié)和/或信號緩沖電路。
[0044]參考圖9-14，與圖1-8所示的示例系統(tǒng)100、200的結構一起，本方法(在圖9中的流程圖所示，附圖標記為300)可有利地用于實現(xiàn)用于蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200的控制策略。
[0045]參考圖9，在步驟301處，控制器123檢測第一前置條件302、第二前置條件303和第三前置條件304中的一個。第一前置條件302是指示在車輛車艙122中需要冷卻的指示。第二前置條件303是指示在車輛車艙122中需要供暖和除濕的指示。第三前置條件304是指示在車輛車艙122中僅需要供暖的指示。
[0046]如果控制器123檢測到指示需要車艙冷卻的第一前置條件302，控制器123將執(zhí)行第一控制動作，如步驟305顯示，以允許蒸氣壓縮系統(tǒng)在第一模式下操作(如圖1和2所示)。
[0047]如果控制器123檢測到指示需要車艙供暖和除濕中的每個的第二前置條件303，控制器123將執(zhí)行第二控制動作，如步驟306顯示，以允許蒸氣壓縮系統(tǒng)在第二模式下操作(如圖3和4所示)。
[0048]如果控制器檢測到指示僅需要車艙供暖的第三前置條件304，控制器123將執(zhí)行第三控制動作，如步驟307顯示，以允許蒸氣壓縮系統(tǒng)在第三模式下操作(如圖5和6所示)。
[0049]參考圖10,第一控制動作305被詳細不出。執(zhí)行第一控制動作305允許系統(tǒng)在第一模式下操作(如圖1和2所示)以執(zhí)行車艙冷卻。
[0050]在步驟401處，控制器123發(fā)送信號給第一流動控制閥120，以占據第一位置，以引導蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200中的所有制冷劑流通過第一熱交換器103。引導蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200內的制冷劑流至第一熱交換器103通過允許制冷劑在其通過第一熱交換器103時散熱給周圍環(huán)境而輔助車艙冷卻和RESS冷卻器115的冷卻。
[0051]在步驟402處，控制器123發(fā)送信號給第二流動控制閥106以占據打開位置。將第二流動控制閥106保持在打開位置允許制冷劑被選擇性地同時引導至RESS冷卻劑115(經由第一膨脹裝置108)和車艙蒸發(fā)器113 (經由第二流動控制閥106和第二膨脹裝置107)的每個，以便冷卻車艙122和RESS冷卻器115。
[0052]在步驟403處，控制器123發(fā)送處于預定速度的壓縮機102的操作的信號，以使制冷劑循環(huán)通過蒸發(fā)壓縮系統(tǒng)100、200。
[0053]參考圖11，第二控制動作306被詳細示出。執(zhí)行第二控制動作306允許系統(tǒng)在第二模式下操作(如圖3和4所示)，以實現(xiàn)車艙供暖和除濕。
[0054]在步驟501處，控制器123發(fā)送信號給第一流動控制閥120，以占據第二位置(如圖3和4所示)，以引導蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200中的所有制冷劑流動通過第二熱交換器111a、111c,并防止制冷劑流動通過第一熱交換器103和散熱至周圍環(huán)境。
[0055]在步驟502處，控制器123發(fā)送信號給第二流動控制閥106以占據打開位置。將第二流動控制閥106保持在打開位置允許制冷劑被選擇性地同時引導至RESS冷卻器115(經由第一膨脹裝置108)和車艙蒸發(fā)器113 (經由第二流動控制閥106和第二膨脹裝置107)的每個，以便冷卻并除濕車艙122和冷卻RESS冷卻器115。
[0056]在步驟503處，控制器123發(fā)送壓縮機102的操作的信號，以使制冷劑循環(huán)通過蒸發(fā)壓縮系統(tǒng)100、200。步驟503還在步驟505-508中進一步詳細示出，如圖12所示。操作壓縮機102以使制冷劑循環(huán)通過蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200還包括，在步驟505處，控制器123設定用于壓縮機102的初始預定操作速度。
[0057]在步驟506處，控制器123通過評估車艙122的濕度水平和溫度確定車艙蒸發(fā)器113的目標蒸發(fā)器空氣溫度，以便有助于車艙舒適度，以避免車艙122的起霧，并防止車艙122內的味道。該步驟的目的是最大化電動車輛里程，同時通過減小車艙122內高濕度風險而保持車艙122內的舒適度。優(yōu)化的蒸發(fā)器空氣溫度被針對車艙舒適度、防霧和防止味道中的每個計算?？刂破?23則經由算法選擇通過每個輸出(車艙舒適度、霧化、味道)產生的最低蒸發(fā)器空氣溫度作為用于操作的目標蒸發(fā)器空氣溫度。
[0058]為了保持車艙舒適度，期望的是，保持濕度比小于干燥空氣的每千克濕氣十一
(11)克。為了防止車艙122內的味道問題，期望保持蒸發(fā)器空氣溫度小于大約10°C。如果系統(tǒng)正在操作以對抗霧化，諸如在除霜模式中，蒸發(fā)器空氣溫度應設定至最小值，該最小值可以是大約2°C至大約4°C。
[0059]一旦在步驟506處計算目標蒸發(fā)器空氣溫度，控制器123在步驟507處基于車艙蒸發(fā)器113的目標蒸發(fā)器空氣溫度計算目標壓縮機速度。
[0060]在步驟508處，控制器123將壓縮機速度從初始預定壓縮機速度調整至目標壓縮機速度，該目標壓縮機速度基于目標蒸發(fā)器空氣溫度被計算。
[0061]第二控制動作303還包括步驟504。在步驟504處，當壓縮機102以預定速度操作時，即，步驟507中計算的目標壓縮機速度且通過在步驟506處計算的目標蒸發(fā)器空氣溫度指示，控制器123評估系統(tǒng)100、200的熱泵性能。
[0062]步驟504還在步驟509-519中進一步詳細示出，如圖13所示。在步驟509處，控制器123返回熱泵性能結果，其指示第一條件511、第二條件512和第三條件513中的一個。第一條件511是熱泵性能充分的條件，這意味著車艙122接收足夠的熱量，但蒸氣壓縮系統(tǒng)100,200沒有做非必要的功。第二條件512是不充分熱泵性能的一種，其中，蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200沒有為車艙122產生足夠熱。第三條件513是熱泵性能過多的條件，這意味著蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200提供熱量給車艙122，超過所需的熱的量，且因此做了非必要的功。
[0063]大體地，在步驟510期間，控制器123調整通過RESS冷卻器115的冷卻劑流，和電加熱器112的輸出，以獲得指示第一條件511的熱泵性能結果，其中，熱泵性能是充分的。通過RESS冷卻器115的流和電加熱器112的輸出基于在步驟509中返回的熱泵性能結果被調整。
[0064]如果在步驟509處返回的結果指示第一條件511，其中，熱泵性能充分，通過RESS冷卻器115的冷卻劑流和電加熱器112的輸出可保持基本不變。
[0065]如果在步驟509處返回的結果指示第二條件512，其中，熱泵性能不充分，在步驟514處，控制器123發(fā)送通過RESS冷卻器115的冷卻劑流的增加的信號，直到熱泵性能充分，或通過RESS冷卻器115的冷卻劑流達到預定的最大值。
[0066]在步驟515處，如果通過RESS冷卻器115的冷卻劑流達到預定的最大值，且熱泵性能結果保持不充分性能512中的一個，控制器123開啟且操作電加熱器112，以提供額外的熱給通過車艙蒸發(fā)器113調節(jié)并傳送至車艙122的空氣。如果電加熱器112達到預定的最大值，且熱泵性能結果繼續(xù)指示第二條件512，其中，熱泵性能不充分，控制器123可開啟且操作電池加熱器109。
[0067]如果在步驟509處返回的結果指示第三條件513，其中，熱泵性能過多，在步驟516處，控制器123減小電加熱器112的輸出。
[0068]在步驟517處，如果熱泵性能結果繼續(xù)指示第三條件513，其中，熱泵性能過多，當電加熱器112的輸出已經完全減小到零，控制器123減小通過RESS冷卻器115的冷卻劑流。
[0069]在步驟518處，如果當電加熱器112的輸出已經完全減小到零且通過RESS冷卻器115的冷卻劑流減小到預定最小值時熱泵性能結果保持過多性能513中的一個，控制器123發(fā)送信號給第一控制閥120，以占據第三位置(如圖7和8所示)，其中，制冷劑被同時引導到第一熱交換器103和第二熱交換器IllaUllc中的每個，允許蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200在第四模式中操作(如圖7和8所示)，其中，車艙122的實際供暖需求小于所需的冷凝器排熱。在第四模式中的操作允許系統(tǒng)100、200同時輔助車艙122的供暖和冷卻。當冷卻和除濕以及供暖和再加熱同時都被需要時，在第四模式中的操作可被使用。附加地，在車艙122的供暖需求小于車艙122中的冷卻需求、RESSl 10的冷卻需求和壓縮機102的需求的組合負載的情況下，在第四模式中的操作經由第一熱交換器103和第二熱交換器IllaUllc提供附加的冷凝器能力。在這樣的情況下，在第一熱交換器103和第二熱交換器IllaUllc內的額外的冷凝能力將被需要以獲得適當?shù)哪芰科胶狻?br> [0070]在步驟519處，如果熱泵性能結果繼續(xù)指示第三條件513，其中，當蒸氣壓縮系統(tǒng)100,200在第四模式中操作(如圖7和8所示)時熱泵性能是過多的，控制器123調整空氣混合門125，以減小被允許跨過第三熱交換器118和電加熱器112中的每個并進入車艙122的空氣的量。
[0071]參考圖14，第三控制動作307被詳細示出。執(zhí)行第三控制動作307允許系統(tǒng)在第三模式下操作(如圖5和6所示)以實現(xiàn)車艙供暖，而沒有除濕，并優(yōu)化系統(tǒng)效率和熱泵性倉泛。
[0072]在步驟601處，控制器123發(fā)送信號給第一流動控制閥120，以占據第二位置(如圖5和6所示)，以引導蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200中的所有制冷劑流動通過第二熱交換器111a、111c,并防止制冷劑流動通過第一熱交換器103和散熱至周圍環(huán)境。
[0073]在步驟602處，控制器123發(fā)送信號給第二流動控制閥106以占據關閉位置。將第二流動控制閥106保持在關閉位置迫使流動通過第二熱交換器IllaUllc的所有制冷劑經由第一膨脹裝置108引導至RESS冷卻器115。將第二流動控制閥106保持在關閉位置避免制冷劑經由第二控制閥106和第二膨脹裝置107流動到車艙蒸發(fā)器113。
[0074]在步驟603處，控制器123發(fā)送壓縮機102操作的信號，以使制冷劑循環(huán)通過蒸氣壓縮系統(tǒng)100、200，其中，壓縮機以預定速度操作，該預定速度與通過第二熱交換器111a、Illc的流平衡。
[0075]在步驟604處，控制器123利用讀數(shù)評估壓縮機102的實際排放壓力，該讀數(shù)來自布置在壓縮機出口 127下游的至少一個高側壓力傳感器117。
[0076]在步驟605處，控制器123確定目標排放壓力以產生期望的預定制冷劑溫度。
[0077]在步驟606處，控制器123將步驟604中評估的實際排放壓力和在步驟605處計算的目標排放壓力進行比較。
[0078]如果實際排放壓力高于目標排放壓力，控制器123將執(zhí)行步驟607和608。如果實際排放壓力低于目標排放壓力，控制器123將執(zhí)行步驟609-613。
[0079]當實際排放壓力高于目標排放壓力，控制器將執(zhí)行步驟607。在步驟607處，控制器123 (如圖5中的系統(tǒng)所示)增加通過第二熱交換器Illa的空氣流速，直到通過第二熱交換器Illa的空氣流速到達預定最大值。在步驟607處，控制器123 (如圖6中的系統(tǒng)所示)增加通過第二熱交換器Illc的冷卻劑流，直到通過第二熱交換器Illc的流速到達預定最大值或目標排放壓力被達到。
[0080]如果在通過第二熱交換器IllaUllc的空氣流或冷卻劑的流已經達到預定最大值之后實際的排放壓力保持大于目標排放壓力，控制器123將執(zhí)行步驟608。在步驟608處，控制器123減小壓縮機102的操作速度，直到目標排放壓力被達到。
[0081]當實際排放壓力小于目標排放壓力時，控制器123將執(zhí)行步驟609。在步驟609處，控制器123確定在壓縮機入口 126處的吸入壓力是否大于或小于壓縮機102可承受的預定耐用極限。在壓縮機入口 126處的吸入壓力的預定耐用極限范圍可從大約.05MPaA至大約.20MPaA。
[0082]如果在壓縮機入口 126處的吸入壓力小于壓縮機102的預定耐用極限，控制器123將執(zhí)行步驟610-611。如果吸入壓力大于壓縮機102的被確定的耐用極限，控制器123將執(zhí)行步驟612-613。
[0083]當吸入壓力小于壓縮機102的預定耐用極限時，控制器123將執(zhí)行步驟610。在步驟610處，控制器123減小壓縮機102的速度直到壓縮機速度達到預定最小值。
[0084]如果在壓縮機102的速度減小到預定最小值之后吸入壓力保持小于壓縮機102的預定耐用極限，控制器將執(zhí)行步驟611。在步驟611處，控制器123增加通過RESS冷卻器115的冷卻劑流，同時保持在步驟605處計算的目標排放壓力。
[0085]當吸入壓力大于壓縮機102的預定耐用極限時，控制器123將執(zhí)行步驟612。在步驟612處，控制器123增加壓縮機102的速度，以增加實際排放壓力至在步驟605處計算的目標排放壓力，直到壓縮機102的速度達到預定的最大速度。
[0086]如果在壓縮機102的速度增加到預定最大值之后吸入壓力保持大于壓縮機102的預定耐用極限，控制器123將執(zhí)行步驟613。在步驟613處，控制器123減小通過第二熱交換器IllaUllc的制冷劑流，同時保持在步驟605處計算的目標排放壓力。如果冷卻劑流達到預定最大值，且實際的排放壓力和壓縮機吸入壓力的每個分別保持大于預定的目標排放壓力和預定的壓縮機耐用極限，控制器123可開啟，且操作電池加熱器109，以增加系統(tǒng)蒸發(fā)器負載并由此增加實際的排放壓力，以獲得目標排放壓力。
[0087]詳細描述和附圖或視圖支持和描述本發(fā)明，但是本發(fā)明的范圍僅由權利要求限定。盡管已詳細描述了用于執(zhí)行要求保護的發(fā)明的最佳模式和其他實施例，存在各種替換涉及和實施例，用于實踐限定在所附權利要求中的本發(fā)明。
【權利要求】
1.一種在車輛中使用的用于控制組合的供暖和冷卻蒸氣壓縮系統(tǒng)的方法，該方法包括多個步驟: 通過至少一個控制器檢測第一前置條件、第二前置條件和第三前置條件中的一個，其中，第一前置條件是對車艙中的冷卻的需求，第二前置條件是對車艙中的供暖和除濕的需求，第三前置條件是僅對車艙中的供暖的需求； 當?shù)谝磺爸脳l件被檢測到時，通過所述至少一個控制器執(zhí)行第一控制動作，以允許蒸氣壓縮系統(tǒng)以第一模式操作，其中，需要車艙的冷卻； 當?shù)诙爸脳l件被檢測到時，通過所述至少一個控制器執(zhí)行第二控制動作，以允許蒸氣壓縮系統(tǒng)以第二模式操作，其中，需要車艙的供暖和車艙的除濕的每個；和 當?shù)谌爸脳l件被檢測到時，通過所述至少一個控制器執(zhí)行第三控制動作，以允許蒸氣壓縮系統(tǒng)以第三模式操作，其中，僅需要車艙的供暖。
2.如權利要求1所述的方法，其中，第二控制動作包括步驟: 發(fā)送信號給第一流動控制閥，以占據第二位置，以引導蒸氣壓縮系統(tǒng)中的制冷劑流動通過第二熱交換器，防止制冷劑散熱至周圍環(huán)境； 發(fā)送信號給第二流動控制閥，以占據打開位置，允許制冷劑同時流動通過車艙蒸發(fā)器和RESS冷卻器中的每個，以冷卻RESS冷卻器和冷卻并除濕車艙； 操作壓縮機，以使制冷劑循環(huán)通過蒸氣壓縮系統(tǒng)；和 當以預定速度操 作壓縮機時，評估蒸氣壓縮系統(tǒng)的熱泵性能。
3.如權利要求2所述的方法，其中，操作壓縮機還包括步驟: 設定壓縮機的預定操作速度； 通過評估車艙的濕度水平和溫度，確定車艙蒸發(fā)器的目標蒸發(fā)器空氣溫度； 基于所述目標蒸發(fā)器空氣溫度計算目標壓縮機速度；和 調整壓縮機速度至目標壓縮機速度。
4.如權利要求2所述的方法，其中，評估蒸氣壓縮系統(tǒng)的熱泵性能還包括步驟: 返回熱泵性能結果，其中，所述結果指示導致第一條件、第二條件和第三條件中的一個的熱泵性能。
5.如權利要求4所述的方法，還包括步驟: 調整通過RESS冷卻器的冷卻劑流和調整電加熱器的輸出，以獲得指示第一條件的熱勇Ii生倉泛自_1。
6.如權利要求5所述的方法，其中，增加通過RESS冷卻器的冷卻劑流，以便從RESS冷卻器提取熱，直到通過RESS冷卻器的冷卻劑流達到預定最大值；并且其中，如果通過RESS冷卻器的冷卻劑流處于預定最大值，則開啟電加熱器，以將熱泵性能結果從指示第二條件的結果改變?yōu)橹甘镜谝粭l件的結果。
7.如權利要求5所述的方法，其中，調整通過RESS冷卻器的冷卻劑流和調整電加熱器的輸出以獲得指示第一條件的熱泵性能結果還包括步驟: 減小電加熱器的輸出； 減小通過RESS冷卻器的冷卻劑流； 發(fā)送信號給第一控制閥，以占據第三位置，其中，制冷劑被同時引導到第一熱交換器和第二熱交換器中的每個，并允許蒸氣壓縮系統(tǒng)在第四模式中操作；和調整空氣混合門，以減小被允許流動跨過加熱器和進入車艙的空氣的量。
8.如權利要求1所述的方法，其中，第三控制動作還包括: 發(fā)送信號給第一流動控制閥，以占據第二位置，以引導蒸氣壓縮系統(tǒng)中的制冷劑流動通過第二熱交換器，并防止制冷劑散熱至周圍環(huán)境； 發(fā)送信號給第二流動控制閥，以占據關閉位置，允許制冷劑流動通過RESS冷卻器，但阻止制冷劑流動通過車艙蒸發(fā)器； 操作壓縮機，以使制冷劑循環(huán)通過蒸氣壓縮系統(tǒng)； 利用高側壓力傳感器評估壓縮機的實際排放壓力； 確定目標排放壓力以產生預定的制冷劑溫度；和 比較實際的排放壓力和目標排放壓力。
9.如權利要求8所述的方法，其中，實際排放壓力大于目標排放壓力，該方法包括步驟: 增加通過第二熱交換器的空氣和制冷劑中的一個的流，直到通過第二熱交換器的流速達到預定最大值，或目標排放壓力被達到；和 當通過第二熱交換器的流速處于預定最大值時，減小壓縮機速度，直到目標排放壓力被達到。
10.如權利要求8所述的方法，其中，實際排放壓力小于目標排放壓力，該方法進一步包括步驟: 確定壓縮機吸入壓力是否大于或小于壓縮機的預定耐用極限。
【文檔編號】F25B49/02GK103913010SQ201310750270
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權日:2012年12月31日
【發(fā)明者】B.M.斯泰勒斯, M.D.尼梅什 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司