[发明专利]用于对车辆热泵除霜的自动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及装配在一些机动车辆类型上、尤其是电动或混合动力车辆上的热泵系统的领域。更确切而言，本发明涉及用于这些车辆的热泵系统的一种控制方法，所述方法用于在外部气温低时对所述系统的一些部件除霜。

现有技术

有一种在车辆中使用热泵来对车辆的乘员舱进行加热和/或空气调节的已知方式。这个热泵是可逆的，因而它能以加热模式和空气调节模式来操作。常规地，它包括：一个用于对制冷剂流体进行加热和压缩的压缩机；在加热模式下形成冷凝器的一个内部热交换器，以用于通过与从该压缩机流出的制冷剂流体进行热交换而对该车辆的乘员舱中的内部空气进行加热；用于对从该内部热交换器流出的制冷剂进行冷却的膨胀阀；以及最后是一个在加热模式中形成蒸发器的外部热交换器，以用于通过与外部空气进行热交换而对从该膨胀阀流出的制冷剂流体进行加热。该热泵常规地还包括一个介于该外部热交换器与压缩机之间的蓄积器，尤其用于储存被该压缩机压缩之前的制冷剂流体、并且还用于提供朝向该压缩机的油回流。

在加热模式中，如果外部温度接近0℃或者为负，并且如果空气是相对潮湿的，则可能在该外部热交换器的外壁上形成霜。形成的霜的量是若干参数的函数，这些参数尤其是外部空气的湿度水平以及在交换器中流动的制冷剂流体与外部空气之间的温度差。外部交换器的这种结霜导致热泵的效率降低，这增加了相同性能水平下的电力消耗、或者在相同电力消耗水平下降低了性能。这还减小了该系统的最大功率。

为了去除这种霜，有一种已知方式是在该交换器附近放置一个电阻，以用于加热进入该交换器中的外部空气，从而对该交换器的外壁进行除霜。这个解决方案不是令人满意的，因为它增大了该系统的总电力消耗，这在电动或混合动力车辆的情况下具有负面影响。

在专利文件JP-A-10-166846中描述的另一个已知解决方案在于，对外部热交换器直接供应经该压缩机压缩的制冷剂流体。在制冷剂流体流动回路中不再存在该膨胀阀和内部热交换器。然后使得该外部热交换器具有流经其的被该压缩机加热的制冷剂流体。于是该外部热交换器作为冷凝器来工作从而致使在其壁上存在的霜的至少一部分融化。

所有这些解决方案都被设计成允许对外部热交换器进行完全除霜。然而，该热泵的其他部件会变得结霜，尤其是低压管道和蓄积器，这对于热泵的效率是有害的并且由于霜在这些元件的壁上并且在紧邻环境中的其他元件附近的连续累积而具有产生噪音的风险并且可能造成损坏。在加热模式中，该蓄积器是该热泵的最冷点之一，因为它位于压缩机的低压和进气区域中。这同样适用于将外部交换器的出口连接到压缩机的入口上的这些管道和软管。因此，当外部温度低时，在这些元件的壁上也形成霜。此外，在对外部交换器除霜的过程中，被供应至该蓄积器的流体的温度已经大大下降，因为所述流体已经在该外部交换器中释放了其大部分热量而致使存在于该外部热交换器的壁上的霜融化。因此，对外部交换器的完全除霜不一定导致对蓄热器的完全除霜，尤其是在该交换器的除霜已经针对尽可能降低该系统的电力消耗而在时间和功率方面进行了优化(通过压缩机的马达速度)的条件下。在蓄积器上的这种霜的存在具有以下缺点，即，它不仅通过将蓄积器中所含的流体保持在低温下而降低了热泵的性能、而且还提高了该交换器与车辆的其他部件的靠近度，因此增大了撞上这些其他部件的风险、增大了由于这些撞击造成噪声的风险、并且增大了蓄积器和这些其他部件降级的风险。

发明的说明

本发明的一个目的是克服现有技术的上述缺点中的全部或一些。

本发明的另一个目的是在对热泵系统的其他运行模式具有最小的可能影响的情况下提供对热泵的更完全的除霜。

本发明的另一个目的是对该系统的电力消耗具有最少的可能影响。

根据本发明，提出了不仅在该外部交换器上、而且还在蓄积器上进行除霜，如果检测到了该蓄积器的结霜的话。

本发明提出了一种用于热泵系统的控制方法，该热泵系统尤其是用于机动车辆，所述系统包括：用于对一种制冷剂流体进行加热和压缩的一个压缩机；一个在加热模式下形成冷凝器的内部热交换器，以用于通过与从该压缩机流出的制冷剂流体进行交换而对内部空气进行加热；一个用于对该制冷剂流体进行冷却的膨胀阀；以及一个在加热模式下形成蒸发器的外部热交换器，以用于通过与外部空气进行交换而对从该膨胀阀流出的制冷剂流体进行加热；还有一个蓄积器介于该外部热交换器与该压缩机之间以用于储存压缩之前的制冷剂流体，该方法的特征在于，该方法包括以下步骤：

a)在加热模式中，检测该外部热交换器的结霜，

b)确定一个代表该热交换器的结霜持续时间的数据元素，