[发明专利]机动车气候控制系统

说明书

相关专利的交叉引用

本申请要求于2012年08月27日提交的美国专利申请第61/693,728号的优先权，其内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明总的来说涉及一种用于可在冬季模式和夏季模式下操作的机动车气候控制系统的方法和系统，其中发动机废热驱动包括热相变材料电池的热导热流体回路（hot heat transfer fluid circuit），以在冬季模式下通过加热器芯为车厢提供加热，并且该热导热流体回路和包括导热流体冷却器的冷导热流体回路在夏季模式中驱动两个吸收器，从而与包括冷凝器、蒸发器、膨胀阀以及冷相变材料电池的制冷回路一起为车厢提供冷却。

背景技术

在一些机动车空调系统中，会采用热吸收来代替压缩。热吸收空调系统采用化学吸收剂（如沸石、硅胶和活性炭）而不是机械压缩机，并且通过热能而不是机械做功来驱动。例如，机动车中的热吸收空调系统可通过来自车辆发动机的废热驱动，而在很多传统空调系统中使用的压缩机可通过发动机曲轴驱动并会对发动机施加载荷。因此，采用热吸收代替压缩机的空调系统可有利降低发动机负载和油耗。

热吸收空调系统的一个工作循环包括：将制冷剂（例如，水）吸收到固体吸收剂上（例如，沸石）（本文将其称为“吸收模式”），随后将制冷剂自吸收剂解吸（本文将其称为“解吸模式”）。该过程可发生在被称为吸收器的金属罐中。在吸收模式中，吸收剂被主动冷却，例如通过低温导热流体（HTF）。吸收剂的冷却产生吸力，使汽化的制冷剂被吸入吸收器并被吸收剂所吸收。在一般应用中，制冷剂通过吸力自蒸发器吸入吸收剂，使其从蒸发器汽化，从而冷却蒸发器。相反，在解吸模式中，吸收剂被主动加热，例如通过热HTF。吸收剂的加热引起制冷剂自吸收剂解吸。在一般应用中，制冷剂从吸收剂解吸后流入冷凝器，使其在冷凝器中冷凝，从而加热冷凝器。

美国专利2011/0005267描述了一种机动车空调系统，其包括以上述方式与冷凝器和蒸发器一起工作的热吸收热泵。该热吸收热泵由发动机废热驱动，并包括至少两个循环且异步地吸收和解吸制冷剂的吸收器。在一个实施例中，该系统包括三个工作的流体循环：用于加热/冷却吸收器的HTF循环，其中工作流体为矿物油基HTF；完全在车厢外部的吸收循环，其中，工作流体可以是NH₃；以及将热量自车厢转移至吸收循环（通过内循环换热器）的制冷剂循环，其中，工作流体可以是R-134a。

HTF循环加热/冷却吸收器以引起吸收器内部的吸收剂的吸收/解吸。用于吸收模式的冷HTF由HTF冷却器提供，用于解吸模式的热HTF由HTF加热器提供。在相变材料（PCM）中存储废热的储热器与HTF加热器连接。吸收循环包括从吸收器中的吸收剂吸收/解吸的NH₃。在发动机关闭后，存储在储热器中的热量用于将吸收剂中的NH₃解吸至储存器。储存在储存器中的NH₃然后用于在发动机冷启动后提供“急速冷却”，同时HTF循环中的HTF仍被加热，以开始吸收器的热循环及泵送制冷剂。为了给车厢提供冷却，换热器与制冷剂循环和吸收剂循环连接。在换热器中，来自制冷剂循环的R-134a冷凝，同时来自吸收剂循环的NH₃蒸发。制冷剂循环进一步包括与车厢连通的R-134a蒸发器，以通过鼓风机为车厢提供冷却。

然而，发明人发现了上述系统的多种问题。为了在发动机启动时提供急速冷却，在上述系统中，NH₃储存在加压储存器中。即使忽略与存储加压NH₃相关的安全风险，加压储存器在材料方面和占用车辆空间方面成本较高。此外，为了存储足够的NH₃以满足高温天气条件下的急速冷却需要，所需储存器可能非常大。此外，因加压NH₃储存器的限制，不可能减小系统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/或确保系统可组装在机动车中。

发明内容

为了解决这些问题以及其它问题，发明人在此提出了一种气候控制系统及其操作方法，该系统将热吸收与独立的冷PCM电池和独立的热PCM电池进行结合。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于车辆气候控制系统的方法，包括：在夏季模式期间，利用热导热流体（HTF）回路中被发动机废气加热的HTF和冷HTF回路中被HTF冷却器冷却的HTF驱动第一吸收器和第二吸收器，以及为与吸收器连通的独立的冷相变材料（PCM）电池储能；以及在冬季模式期间，将热HTF回路与加热器芯连接。