相变材料蒸发器充能控制.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104251537 A (43)申请公布日 2014.12.31 C N 1 0 4 2 5 1 5 3 7 A (21)申请号 201410301110.1 (22)申请日 2014.06.27 13/930,322 2013.06.28 US F24F 11/00(2006.01) F25B 39/02(2006.01) (71)申请人德尔福技术有限公司 地址美国密歇根州 (72)发明人 M王 PS凯德尔 E沃尔夫四世 (74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人张欣 (54) 发明名称 相变材料蒸发器充能控制 (57) 摘要 呈现了一种控。

2、制热通风和空调系统中的空调 压缩机的方法(300)，该热通风和空调系统具有 包括相变材料的热虹吸管蒸发器(10)。该方法 (300)包括如下步骤：测量蒸发器(10)输出空气 温度(312)、通过计算基于蒸发器(10)输出空气 温度估算的制冷剂温度和相变材料冷冻温度计算 之间的差异并将该差异在时间上积分(316)来确 定充能状态值(106)、以及操作空调压缩机以将 充能状态值(106)维持在上限值和下限值(324、 328)之间。还呈现了一种在包含热通风和空调系 统的车辆中恢复制动能的方法(200)，该热通风 和空调系统具有包括相变材料的蒸发器(10)。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl。

3、. 权利要求书3页 说明书13页 附图15页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书13页 附图15页 (10)申请公布号 CN 104251537 A CN 104251537 A 1/3页 2 1.一种控制热通风和空调(HVAC)系统中的空调(A/C)压缩机的方法(300)，所述热通 风和空调(HVAC)系统具有包括相变材料的蒸发器(10)，所述方法(300)包括如下步骤： 测量蒸发器输出空气温度(EOAT)(314)； 基于所述EOAT来确定充能状态(SoC)值(316)； 确定所述SoC的上限值(110)和下限值(108)(318)； 当所述。

4、SoC值(106)小于或等于所述下限值时发起所述A/C压缩机的操作(324)；以 及 当所述SoC值(106)大于或等于所述上限值时中止所述A/C压缩机的操作(328)。 2.如权利要求1所述的方法(300)，其特征在于，还包括如下步骤： 确定所述HVAC系统是否正在除雾模式操作(330)；以及 当所述HVAC系统正在所述除雾模式操作时根据冷冻控制方法来操作所述A/C压缩机 (332)。 3.如权利要求1所述的方法(300)，其特征在于，还包括如下步骤： 确定所述车厢内的湿度值(334)；以及 当所述湿度值超出阈值时根据冷冻方法来操作所述A/C压缩机(336)。 4.如权利要求1所述的方法(3。

5、00)，其特征在于，还包括如下步骤： 确定外部环境空气温度(320)，其中所述上限值(110)基于所述外部环境空气温度。 5.如权利要求1所述的方法(300)，其特征在于，还包括如下步骤： 确定平均车辆停车时间(322)，其中所述下限值(108)基于所述平均车辆停车时间。 6.如权利要求1所述的方法(300)，其特征在于，还包括如下步骤： 提供包括所述相变材料的蒸发器(10)。 7.如权利要求1所述的方法(300)，其特征在于，还包括如下步骤： 提供可变排量的A/C压缩机(310)；以及 在全排量模式下操作所述A/C压缩机(312)。 8.如权利要求1所述的方法(300)，其特征在于，所述蒸发。

6、器(10)中的相变材料的质 量为Mss+Ma，其中Mss是启停操作所需的相变材料质量，而Ma是附加相变材料质量并且所 述下限值为Mss/(Mss+Ma)。 9.如权利要求1所述的方法(300)，其特征在于，确定所述充能指示器控制状态(SoC) 值的步骤进一步包括如下步骤： 通过计算基于所述EOAT估算的制冷剂温度和相变材料冷冻温度之间的差异并将所述 差异在时间上积分来确定SoC值(106)；以及 向所述SoC值(106)施加可校准因数以使所述SoC值(106)指示已充能的相变材料的 百分比。 10.如权利要求9所述的方法(300)，其特征在于，还包括如下步骤： 在延长的可校准HVAC系统关闭时。

7、间段后将所述SoC值(106)初始化为零；以及 当所述SoC值(106)大于1(100)时将所述SoC值(106)的值截断至1(100)。 11.一种在具有HVAC系统的车辆中恢复制动能的方法(200)，所述HVAC系统具有包括 相变材料的蒸发器(10)，所述方法(200)包括如下步骤： 将所述车辆动能的一部分转化成机械能(210)； 权 利 要 求 书CN 104251537 A 2/3页 3 将所述机械能的一部分提供给A/C压缩机(214)； 操作所述A/C压缩机以将制冷剂压缩至液态(218)； 在所述蒸发器中将所述制冷剂蒸发至气态(220)，藉此将所述相变材料的液态改变至 固态并藉此存储。

8、来自所述A/C压缩机的能量，其中所述A/C压缩机受权利要求1的方法 (300)所控制。 12.如权利要求11所述的方法(200)，其特征在于，还包括如下步骤： 将所述机械能的一部分转化成电能(212)；以及 将所述电能的一部分提供给电机，驱动所述A/C压缩机(214)。 13.一种在具有HVAC系统的车辆中恢复制动能的方法(200)，所述HVAC系统具有包括 相变材料的蒸发器(10)，所述方法(200)包括如下步骤： 将所述车辆动能的一部分转化成机械能(210)； 将所述机械能的一部分提供给A/C压缩机(214)； 操作所述A/C压缩机从而将制冷剂压缩至液态(218)； 在所述蒸发器(220)。

9、中将所述制冷剂蒸发至气态，藉此将所述相变材料的液态改变至 固态并藉此存储来自所述A/C压缩机的能量。 14.如权利要求13所述的方法(200)，其特征在于，还包括如下步骤： 将所述机械能的一部分转化成电能(212)；以及 将所述电能的一部分提供给电机，驱动所述A/C压缩机(214)。 15.如权利要求13所述的方法(200)，其特征在于，还包括如下步骤： 检测所述车辆是否正下坡行驶； 确定下坡行驶时间段； 当所述下坡行驶时间在所述下坡行驶时间段内时根据亚冷冻控制来操作所述A/C压 缩机；以及 当超出所述下坡行驶时间段时，根据标准冷冻控制来操作所述A/C压缩机。 16.如权利要求13所述的方法(。

10、200)，其特征在于，还包括如下步骤： 检测所述车辆是否正在减速； 确定减速时间段；以及 当所述减速时间在所述减速时间段内时根据亚冷冻控制来操作所述A/C压缩机；以及 当超出所述减速时间段时，根据标准冷冻控制来操作所述A/C压缩机。 17.一种控制HVAC系统中的A/C压缩机的方法(500)，所述HVAC系统具有包括相变材 料的蒸发器(10)，所述方法(500)包括如下步骤： 确定增加的引擎负载； 确定增加的引擎负载时间段；以及 中止所述A/C压缩机的操作，直到增加的引擎负载时间段超出阈值为止(520)；以及 当所述增加的引擎负载时间段超出所述阈值时，根据SRR方法来操作所述A/C压缩机 (5。

11、22)。 18.如权利要求17所述的方法(500)，其特征在于，还包括如下步骤： 检测所述车辆是否正上坡行驶(510)； 确定上坡行驶时间段(512)； 权 利 要 求 书CN 104251537 A 3/3页 4 当所述下坡行驶时间在所述下坡行驶时间段内时根据SRR方法控制来操作所述A/C压 缩机(514)；以及 当所述PCM充能低于SoC阈值时，根据标准冷冻控制来操作所述A/C压缩机。 19.如权利要求17所述的方法(500)，其特征在于，还包括如下步骤： 检测所述车辆是否正在加速； 确定加速时间段；以及 当所述加速时间超出所述加速时间段时，根据所述SRR方法来操作所述A/C压缩机；以 及。

12、 当所述PCM充能接近低阈值时，根据标准冷冻控制来操作所述A/C压缩机。 权 利 要 求 书CN 104251537 A 1/13页 5 相变材料蒸发器充能控制 发明领域 0001 本发明涉及一种用于车辆空调系统的蒸发器；更具体地，涉及具有相变材料 (PCM)的蒸发器，再更具体地，涉及控制相变材料的充能(charge)。 0002 发明背景 0003 混合式电动车辆可采用皮带发电机起动机(BAS)技术以增益内燃机的燃料效率。 在交通指示灯处停车或在长时间空转期间，引擎被关闭以节省燃料。随着制动踏板被释 放，电机/发电机单元一般在小于半秒的时间内重新启动引擎，这使得自动起动系统对驾 驶员而言本质。

13、上是透明的。这被称为停启策略，用于增强燃料经济性。配有BAS的车辆在 城市驾驶情况下能提供15-20燃料经济收益，并且总燃料经济增加4-7。对于具有每 升汽油12.75公里(km/l)(30公里每加仑(MPG)的燃料经济的基线汽油车来说，这等价于 0.5-0.9km/l(1.2-2.1MPG)的燃料经济增加。 0004 尽管停启操作改进了燃料经济，然而它可能折衷乘客的热舒适。停转引擎使皮带 驱动空调(A/C)压缩机无法运转，由此导致对乘客座舱的制冷中止。典型地，车辆制造商依 赖于空调蒸发器的热惯性以在引擎停转的时间段内提供一些残余的制冷。在蒸发器的排气 温度上升至高于不再提供期望的制冷的水平前。

14、，蒸发器残余冷却时间一般限于25秒或更 少。当蒸发器暖至特定的空气排气温度时，引擎重新启动以驱动A/C压缩机提供制冷。这 种在空转状态下周期性地重新启动引擎破坏了可由混合电动车获得的燃料经济的改进。 0005 背景技术章节中讨论的主题，不应当只因为它在背景技术章节中提到，而仅被认 为是现有技术，。类似地，背景技术章节中提到的并且与背景技术章节的主题关联的问题不 应当被认为之前已在现有技术中被发现。背景技术章节中的主题仅代表不同的方法，它们 本身也可以是发明。 发明内容 0006 根据本发明的一个实施例，提供了一种控制热通风和空调系统中的空调压缩机的 方法，该热通风和空调系统具有包括相变材料的热。

15、虹吸管蒸发器。该方法包括如下步骤：测 量蒸发器输出空气温度；基于蒸发器输出空气温度来确定充能状态值；以及确定充能状态 值的上限值和下限值。该方法还包括如下步骤：当充能状态值小于或等于下限值时发起A/ C压缩机的操作；以及当充能状态值大于或等于上限值时中止A/C压缩机的操作。 0007 该方法可进一步包括如下步骤：当热通风和空调(HVAC)系统被确定为以除 雾模式操作时或当车舱内的湿度值超出阈值时根据系列再加热减少(series rehaet reduction)控制方法来操作A/C压缩机。 0008 在本发明的另一实施例中，提供一种恢复具有HVAC系统的车辆中的制动能的方 法，该HVAC系统具。

16、有包括相变材料的热虹吸管蒸发器。该方法包括如下步骤：将车辆动能 的一部分转化成机械能，将所述机械能的一部分提供给A/C压缩机，操作所述A/C压缩机将 制冷剂压缩成液态，并在所述热虹吸管蒸发器内将所述制冷剂汽化至气态，藉此将相变材 料的液态改变至固态并藉此存储来自A/C压缩机的能量。 说 明 书CN 104251537 A 2/13页 6 0009 该方法可进一步包括如下步骤：将所述机械能的一部分转化成电能，和将所述电 能的一部分提供给驱动所述A/C压缩机的电机。 0010 在阅读本发明的优选实施例的下列详细描述后，本发明进一步的特征和优势将更 清楚地表现，这些优选实施例只是借助非限定示例和结合。

17、附图给出的。 0011 附图简述 0012 现在将参考附图借助示例来描述本发明，在附图中： 0013 图1示出根据一个实施例的热虹吸管PCM蒸发器的立体图； 0014 图2示出根据一个实施例图1的热虹吸管PCM蒸发器的分解立体图，其描述了其 内部细节； 0015 图3示出根据一个实施例图1的PCM蒸发器，其利用在HVAC模块中； 0016 图4是示出根据一个实施例的对比通风管道温度相对于具有和不具有PCM蒸发器 的HVAC模块的时间特性的曲线图； 0017 图5示出根据一个实施例在A/C转变操作期间用于管理PCM充能的流程图； 0018 图6示出根据一个实施例的用于监测和管理图1的PCM蒸发器。

18、的稳态充能的方法 的流程图； 0019 图7是示出根据一个实施例的PCM充能状态()控制设定点()相对于示出 在75和100的充能状态之间的系列再加热减少(SRR)操作期间的PCM蒸发器的周期性 充能的时间的曲线图； 0020 图8示出根据一个实施例的SRR兼容充能算法的流程图； 0021 图9是示出根据一个实施例的PCM充能状态()控制设定点()相对于示出 在55和40的充能状态之间的PCM蒸发器的周期性充能时间的曲线图； 0022 图10示出根据一个实施例的用于控制热通风和空调系统中的空调压缩机的方法 的流程图，该热通风和空调系统具有PCM热虹吸管蒸发器； 0023 图11是示出根据一个实。

19、施例的充能状态值和A/C压缩机占空因数相对于在充能 A/C压缩机控制操作的状态期间的时间的曲线图； 0024 图12A和12B示出根据一个实施例的在具有HVAC系统的车辆中恢复制动能的方 法的流程图，该HVAC系统包括PCM热虹吸管蒸发器； 0025 图13示出根据一个实施例的在车辆下坡驾驶期间用于操作A/C压缩机以对图1 的PCM蒸发器充能的方法的流程图；以及 0026 图14示出根据一个实施例的在车辆上坡驾驶期间用于操作A/C压缩机以对图1 的PCM蒸发器卸料的方法的流程图。 具体实施方式 0027 为了改进车辆燃料经济，已创建了基于相变材料(PCM)的热存储系统来存储在道 路负载操作期间。

20、可用的过量制冷并在交通停车期间释放所存储的制冷以提供乘客舒适。这 种PCM热存储系统的一个示例记载在2013年3月19日被授予给Wolfe等人的美国专利 No8,397,529中，该文献的全部内容通过引用结合至此。如图1中示出的，PCM一般集成到 蒸发器的顶部以提供制冷存储能力。然而，PCM可以位于蒸发器的任何位置。由于PCM的 潜热显著大于它们的热函(sensible heat)的这一事实，可在需要重新启动引擎前向乘客 说 明 书CN 104251537 A 3/13页 7 座舱提供延长时间段的舒适。在大部分交通停车期间重新启动频率的减少或完全消除，允 许停启策略实现其完全的燃料经济潜能。 。

21、0028 参见图1，其示出具有与制冷剂管16的上部区14热连通的多个PCM外壳12的 蒸发器10的优选示例性实施例。蒸发器10包括上歧管18和下歧管20，其中术语“上”和 “下”是相对于重力的方向使用的。扁平的制冷剂管16将上歧管18与下歧管20液压连接， 该制冷剂管16可通过本领域技术人员已知的任何方法来制造，例如通过拉伸、折叠导热材 料板、或组装两个半板，该半板具有界定流动空间的冲压特征。尽管示出了扁平管，然而本 领域技术人员将认识到也可采用其它制冷剂管形状。 0029 参见图2，其示出蒸发器10的部分分解图，该蒸发器10是由多个冲压的金属板22 制成的。冲压的金属板22包括本领域技术人员。

22、已知的特征，例如开口、绕选定开口的隆起、 以及凸缘。当被层叠和铜焊时，多个冲压的金属板22界定上歧管18、下歧管20、以及液压 连接上歧管18和下歧管20的扁平制冷剂管16。在相邻的扁平制冷剂管16之间插入含有 相变材料(例如石蜡材料)的PCM外壳24。PCM外壳24可由层压和铜焊冲压的金属板22 上的特征界定，或者可单独制造并随后组装到蒸发器10上。PCM外壳24被部署在相邻的 扁平制冷剂管16之间并仅与扁平制冷剂管16的上区14热接触。PCM外壳24可围绕上歧 管18的一部分，或作为替代，PCM外壳24可与上歧管18分离并就在上歧管18之下定位在 扁平制冷剂管16的上区14内。可将诸如金属。

23、鳍片或金属颗粒或纤维之类的导热材料添加 到PCM外壳24中以增加传热效率。波纹形鳍片26可被插入到PCM外壳24下面的相邻扁 平制冷剂管16之间。 0030 图3示出PCM蒸发器28在HVAC模块30中的应用。PCM蒸发器28取代传统蒸发 器并成为HVAC模块30的集成部件。PCM蒸发器28被部署在HVAC空气流动导管32中以使 空气从其流过，如箭头34指示的那样，通过PCM蒸发器28的下部36。离开PCM蒸发器28 的空气流可选择性地由调节风门(damper door)38引导通过旁路通道40或加热器芯42朝 向出口端口44。 0031 图4图形化示出PCM冷却存储对于其中实现持续的低通风出。

24、口排气温度的持续时 间而言的影响。一般，有用的排气温度的持续时间是标准的不配有PCM的蒸发器的两倍或 三倍。 0032 本发明的实施例聚焦于PCM蒸发器28受管理的使用以取得最大燃料经济节省。本 发明的直接应用是在具有自动气候控制系统的车辆上。然而，它也可应用于增强的手动控 制的HVAC系统。 0033 基础是充能指示器的状态的定义。如果充能状态是已知的，则可智能地管理充能 过程以增加PCM制冷在交通停车时的操作可用性并实现改进的燃料经济。同时，也可获得 与系列再加热减减少控制方法的操作兼容性，这允许轻度混合型车辆(即，使用停-启的车 辆)从PCM和SRR两者获得节能的益处。 0034 充能状。

25、态指示器 0035 这里提供一种定义充能指示器的状态的方法。根据Max Planck(1918年德国诺贝 尔物理奖获得者，1858-1947)，对于具有单个冷冻/熔化温度的具体形状的纯或同质物质 的液/固相变时间可通过下列公式确定： 说 明 书CN 104251537 A 4/13页 8 0036 0037 其中 0038 t 100 取得100相变的时间(以分钟计) 0039 H f 熔化的潜热 0040 密度，对冷冻使用液体密度而对熔化使用固体密度 0041 T Freeze 相变材料的冷冻温度 0042 T 周围的介质温度 0043 d特征长度：厚度(板)或直径(圆柱或球体) 0044 。

26、h周围的介质传热系数 0045 k材料导热率：对冷冻使用固体导热率而对熔化使用液体导热率 0046 P,R与形状有关的常数，如表1中给出的 0047 表1对于Plank方程的与形状有关的常数 0048 形状P R 无限板0.5 0.125 无限圆柱体0.25 0.0625 球体0.167 0.04167 0049 在PCM蒸发器环境中，由HVAC系统制冷剂提供熔化或冷冻驱动温度。一般，车辆 中没有直接的蒸发器制冷剂温度测量。由此，可间接地获得制冷剂温度。在多数车辆中，蒸 发器输出空气温度(EOAT)是为了HVAC系统控制目的用热敏电阻测得的。可使用EOAT温 度通过下列方程来近似制冷剂温度，其。

27、中C是被校正以将制冷剂温度和EOAT温度之间的差 异考虑在内的常数。可预期，本领域内技术人员可通过热传递和热力学原理获得上述方程 的改进。 0050 T T refrig T eoa -C 0051 在冷冻过程中，假设PCM经受制冷剂温度T refrig 作用达增量时间t，冷冻(或充 能)的PCM的百分比可通过f p 表示， 0052 0053 在PCM暴露于制冷剂温度的这段时间上对f p 积分，可获得冷冻的PCM的总百分 比或充能指示器的状态， 0054 0055 由于前面方程中的大多数项是常数，并且通过定义下列常数K 说 明 书CN 104251537 A 5/13页 9 0056 005。

28、7 冷冻百分比函数可如下地给出并用作充能指示器的状态， 0058 0059 在积分过程中应用如下通用边界条件， 0060 如果f p 1,f p 1 0061 如果f p T Freeze 0073 当通过控制满足这种条件时，确保没有发生PCM充能并且将最高量的冷却焓更容 易或更快的传递至乘客座舱。 0074 图5提供了用于在HVAC系统操作的瞬变阶段管理PCM蒸发器充能的流程图。流 程图开始于在步骤46进入瞬变PCM充能，然后流程进至逻辑步骤48。如果瞬变舒适具有优 于PCM充能的优先级，在流程进至步骤50提供超控至较高鼓风机电压Vhigh以旁通PCM充 能，并随后进至退出步骤52。如果瞬变。

29、舒适对PCM充能不具有优先级，则流程进至逻辑步骤 54。如果PCM充能不具有高优先级，则流程进至步骤56，其中正常的自动气候控制(ACC)系 统占优势，并且流程进至退出步骤52。如果PCM充能具有高优先级，则它进至步骤58，将超 控ACC至较低的鼓风机电压Vlow以改进PCM充能，并进至退出步骤52。 0075 在稳态条件下PCM蒸发器充能 说 明 书CN 104251537 A 6/13页 10 0076 对于不具有SRR并低于低或中等环境温度的系统，制冷剂温度可自然低于PCM的 冷冻温度，并满足下列条件， 0077 T eoa (t)T Freeze +C 0078 则充能将自动地发生。用。

30、f p 追踪充能状态。一旦被充能，PCM蒸发器28将维持被 充能且准备在交通停止时放能。 0079 然而，如果在稳态操作状态下，制冷剂温度高于PCM的冷冻温度，诸如当车辆工作 在相对高的环境温度时(例如30)时，如期望，可通过减少鼓风机电压使其低于由ACC 系统命令的电压来完成对于PCM的充电。在减少的鼓风机电压下，可获得较低的制冷剂温 度，并有希望低于PCM冷冻温度。车内舒适将仅被折衷到有限程度，因为在减少的空气流速 下，出口排气温度也将被降低。对于这种相对高的环境温度，可能需要随时间地维持超控状 态以确保PCM蒸发器放能的准备就绪。 0080 一种替代是允许在稳态操作期间向PCM的一定量的。

31、放能。例如，PCM的最小充能 状态被维持在75。无论何时充能状态达到100，如f p 指示的那样时，超控状态终止并 且ACC系统将返回正常操作。在正常工作条件下，PCM的放能将发生。一旦到达75的阈 值条件，可通过再次超控鼓风机来恢复充能。 0081 在甚至更高的环境温度条件下(例如40)，在最小容许的鼓风机电压下，可难 以到达PCM充能温度。在这些条件下，在交通停车时不应当为了燃料节省而关闭引擎。相 反，为维持舒适，引擎应当仍旧开启。 0082 图6示出用于监测和管理PCM蒸发器的稳态充能的流程图。在其中已实现座舱舒 适的稳态HVAC系统操作期间，维持自然充能。其余的分支通过鼓风机超控来管理。

32、PCM蒸发 器的周期性充能。在其中鼓风机被超控达一定量的时间之后未发生充能的情况下，充能信 号的失效被提供给引擎控制以防止引擎在交通停车期间停转。 0083 图6的流程图在步骤60开始于进入稳态充能，并进至逻辑步骤62，确定Tref是否 超过Tfreeze。如果Tref没有超过Tfreeze，则在步骤64对充能状态函数积分，且然后进至 逻辑步骤66。在逻辑步骤66，如果鼓风机超控非真，则在步骤68维持ACC控制并充能PCM 蒸发器，并随后进至退出步骤70。替代地，如果鼓风机超控为真，则在逻辑步骤72确定PCM 充能状态。如果PCM未被充能至100，则流程被引导至退出步骤而不采取任何动作。如果 。

33、PCM被充能至100，流程进至步骤72和74，其中鼓风机超控标志被设定至为非真并随后至 退出步骤70。这禁用了鼓风机超控。如果Tref超过Tfreeze，则流程至逻辑步骤76，其中 评价鼓风机超控状态。如果鼓风机超控为真，则逻辑流进至逻辑步骤78，逻辑步骤78确定 超控Tmr是否已到达经校正的设定值。如果超控Tmr尚未到达该设定值，则在步骤80将超 控Tmr+增1并且逻辑流至退出步骤70。如果超控Tmr已到达该设定值，则在步骤82将充 能状态赋值0并且PCM充能被赋值为失效，并且逻辑流至退出步骤70。如果鼓风机超控非 真，则逻辑流去往逻辑步骤84，其中如果PCM充能不超过75，逻辑流去往步骤8。

34、6，设置鼓 风机超控真并且超控Tmr0以发起鼓风机超控并开始超控的计时，并随后至退出步骤 70。最后，如果PCM充能状态超过75，则逻辑流程在步骤88维持ACC控制并随后去往退 出步骤70。 0084 在稳态条件下SRR兼容的PCM蒸发器充能 0085 对于具有SRR的车辆HVAC系统，对于在范围5-30的环境温度，正常操作的EOAT 说 明 书CN 104251537 A 10 7/13页 11 温度可高于PCM的冷冻温度。SRR下的典型EOAT温度在10左右。这可能使稳态充能和 维持PCM蒸发器变得不可能，因为PCM的熔化温度低于SRR设定温度。然而，通过利用PCM 蒸发器和空气流动导管的。

35、热惯性，可获得SRR与PCM蒸发器的兼容性。 0086 如图7所示，通过超控SRR控制至湿气冷冻控制EOAT温度来执行对于PCM蒸发器 的最初充能。一旦充能并且充能指示器的状态在100，执行SRR控制以获得改进的HVAC 系统能效。为了维持PCM蒸发器，SRR控制被周期地超控以维持充能状态。例如，通过在 10的SRR EOAT控制和在5的PCM冷冻点，SRR操作可缓慢地放能PCM蒸发器，因为制冷 剂温度可高于PCM冷冻点。在事先建立的诸如例如75(对于启停操作被定义为最小要 求容量水平)的充能指示器水平处，可超控SRR来对于降低的制冷剂温度进行蒸发器冷冻 控制以对PCM充能。对于从充能水平状态。

36、75-100的充能，估算的充能时间约为25秒。 由于PCM蒸发器的热惯性，空气蒸气将不大可能感测那时间段的温度变化。一旦充能指示 器的状态达到100的值，则SRR控制采取HVAC系统的正常控制。在SRR高EOAT控制时间 段(例如10)期间，PCM蒸发器中存储的制冷逐渐被放能。这自动转换为进一步减小的 压缩机负载并导致比单独来自SRR算法更多的附加节能。在循环上求平均，在SRR超控时 间段中用于充能PCM的额外能量通过来自PCM蒸发器在其充能时间段的节能得以平衡。净 效果是充能的状态至少保持在75(作为示例)，并且SRR仍然实现其本身的设计目的。 0087 图8示出SRR兼容PCM充能算法的流。

37、程图。流程图在步骤90进入以SRR进行稳 态充能开始并流至逻辑步骤92，在逻辑步骤92确定SRR是否启用。如果SRR未被启用，则 逻辑流至步骤94，步骤94运行湿气冷冻控制并对PCM充能。逻辑随后流至逻辑步骤96，逻 辑步骤96确定PCM是否被充能至100。如果充能指示器的状态处于100，则逻辑流至 退出步骤98。如果充能指示器的状态小于100，则逻辑反馈到步骤94来重新运行湿气冷 冻控制并对PCM充能。如果在逻辑步骤92启用SRR，则逻辑流至逻辑步骤100，逻辑步骤 100确定充能状态是否超过75。如果充能指示器的状态不超过75，则逻辑流程回到步 骤94的输入。如果充能指示器的状态超过75，。

38、则逻辑流程继续进至步骤102，步骤102 维持SRR控制并随后流至退出步骤98。 0088 可通过监测配有排放空气温度传感器的车辆的排放空气温度(DAT)传感器来进 一步改进SRR超控控制。PCM蒸发器的充能可继续，直到DAT传感器感测到排放空气温度的 第一次减小迹象(例如排气温度减小中的0.5的减小)为止。就在这之后，恢复SRR控 制。PCM充能状态指示器被监测。当充能指示器的状态处于75或一些其它预定值时，PCM 蒸发器的充能应当再次被发起。这随时间周期性地执行。该方法的优势在于，利用空气导 管的热惯性或许允许更多的充能时间而不影响由ACC系统命令的排气温度。 0089 充能PCM蒸发器中。

39、的另一考量是城市交通驾驶。可在两次连续停车之间维持一定 时器并保留驾驶间隔的记录。随着停车的频率增加超过特定点，作出车辆在城市交通中运 行的判断。预期经由停转引擎可比SRR节省更多的能量。在这一点，PCM充能将逐渐地比 SRR获得更高的优先级。这是通过减少SRR的设定点朝向蒸发器湿气冷冻控制以算术方法 实现的。 0090 增强容量PCM蒸发器 0091 相比被设计成支持停启操作的HVAC系统(该HVAC系统一般要求PCM蒸发器通过 等于或低于15的EOAT来传递高达90秒的空气排放)，可使用较大的PCM蒸发器充能容 说 明 书CN 104251537 A 11 8/13页 12 量来支持更宽的。

40、动力传递系统能效操作策略。PCM蒸发器中结合的相变材料的量可被增加 以提供附加的冷却容量。这种具有相比支持停启操作所需的更多量PCM材料的蒸发器在下 文中被称为增强的PCM蒸发器。例如，如果需要支持停启操作的相变材料质量是Mss并且 额外相变材料质量为Ma，则增强的PCM蒸发器中的总相变材料质量为Mss+Ma。可管理附加 容量的利用以满足不同类型的交通和道路状况，如下文描述的那样。 0092 充能和放能控制方法 0093 上面讨论过了具有SSR的PDM蒸发器的操作。在本发明中，提供充能和放能控制的 一般方法以在增强的PCM蒸发器中实现任意的充能状态并相应地维持充能或放能状态带 (band)。如。

41、之前描述的那样，图7示出通过在PCM充能期间在冷冻控制设定点下运行A/C压 缩机以及在PCM放能期间在SRR控制点下运行A/C压缩机来将PCM蒸发器充能状态(SoC) 维持在75和100之间。图9示出在以15和40之间波动的SoC而维持的增强PCM 蒸发器。通过在两个分离的控制模式(即冷冻控制和SRR能效控制)之间修改A/C压缩机 的占空因数，增强的PCM蒸发器可在任何制定的SoC范围内被充能和放能。在冷冻控制状 态下运行A/C压缩机，制冷剂温度低于PCM冷冻温度并能够将PCM蒸发器充能至高达100 的SoC。在该SRR控制状态下运行压缩机，制冷剂温度高于PCM冷冻点，这允许增强的PCM 蒸发。

42、器完全地放能，例如至0的SoC。 0094 通过增强的PCM蒸发器的改进的停启支持 0095 增强的PCM蒸发器可以标准方式操作以支持停启操作，并提供相应的能效。在停 启操作模式下，作为百分比所需的相变材料质量的量为Mss/(Mss+Ma)。在充能周期期间，增 强的PCM蒸发器需要被充能至等于Mss/(Mss+Ma)的SoC值。具有Mss质量的相变材料的 充能和放能足以为90百分比的交通停车持续时间提供足够的制冷。然而，假定附加相变 材料质量Ma的可用性，增加的冷却水平可用于支持更长持续时间的交通停车。例如，当Ma 0.2Mss时，增强的PCM蒸发器可能对95百分比的交通停车持续时间提供足够的。

43、制冷。 取决于本地驾驶条件(例如外部环境温度)，可调整增强的PCM蒸发器中的相变材料的总量 以满足最长的停启要求。 0096 A/C压缩机制动 0097 增强的PCM蒸发器可被用作对于扩钻的道路斜坡管理的储能设备，以取得车辆的 增加的燃料经济。这种方法直接适用于诸如电动车或混合型电动车之类的车辆，这类车辆 具有再生制动，所述再生制动通过将车辆的运动转换成电能而减缓车辆。对于具有电驱动 的A/C压缩机的车辆，来自再生制动的电功率可直接用于运行A/C压缩机而不是被存储在 电池中，且随后生成制冷并将其存储在增强的PCM蒸发器中。取决于增强的PCM蒸发器充 能的能效和充能电池的能效，可将其一个或另一个。

44、用作优选的储能设备并将另一个用作辅 助储能设备。在典型的内燃(IC)机车辆中，A/C压缩机由IC引擎的附属驱动来驱动。为 了利用A/C压缩机制动的优势，可需要对IC引擎和动力传递系统配置的改型，以使即便引 擎与车轮机械地断开(例如当离合器或转矩转换器松开时)，A/C压缩机负载在制动期间被 传至车轮。 0098 在一理想示例中，利用A/C压缩机制动的车辆正在具有以锯齿图案起伏的山的道 路上行驶，该锯齿图案具有6公里(km)峰至峰波长。在第一个3公里下坡路段，车辆由于 重力效果将加速，并将需要制动来维持车辆速度。再生制动将被施加并且车辆的电机将生 说 明 书CN 104251537 A 12 9/。

45、13页 13 成电功率，电功率的至少一部分被提供给电驱动的A/C压缩机。同时，电气A/C压缩机被控 制至更高的占空因数以平衡浪涌电功率。理想地，A/C压缩机负载可被用来维持恒定的路 面速度。在较高的占空因数下，HVAC系统生成维持车厢的舒适所需更多的制冷。过多的制 冷由PCM蒸发器中的相变材料吸收以取得更高的充能状态。假设3公里下坡路段提供仅正 好量的制冷能量，那么PCM蒸发器在车辆达到3公里下坡路段终点之前将SoC值从停启维 持SoC值(Mss/(Mss+Ma)增加至全SoC值(100)。 0099 在到达下坡路段底部时，车辆开始攀爬3公里的第二上坡路段。需要附加驱动功 率以推动车辆上坡。对。

46、于在100充能状态下的PCM蒸发器，可关闭A/C压缩机，由此节省 操作A/C压缩机所需的功率，同时仍然维持HVAC系统的期望输出温度。由关闭压缩机而变 得可用的功率大致足以将车辆带到斜坡的顶部而不丧失速度。同时，通过使得PCM蒸发器 中的相变材料放能来维持车厢的舒适。理想地，在3公里上坡路段的终点，PCM蒸发器将给 出仅在3公里下坡路段期间存储在PCM中的冷却量，使PCM蒸发器具有足以支持停启操作 的SoC值(Mss/(Mss+Ma)。 0100 当然，真实的世界路况很少有这么完美平衡的。然而，使用PCM蒸发器作为储能设 备以调制动力传递系统上的负载、吸收或释放额外功率以帮助维持车辆和引擎速度。

47、(这有 利于动力传递系统能效优化)的方法是一般适用的。引擎和动力传递系统的最佳操作点可 有效地增加车辆的燃料经济，且动力传递系统在最佳操作点操作的延长的时间增加了车辆 的总燃料经济。 0101 图10示出在包含HVAC系统的车辆中恢复制动能的方法200的一个非限定示例， 该HVAC系统具有包括大量相变材料的热虹吸管蒸发器。 0102 在步骤210，将车辆动能的一部分转换成机械能，一部分车辆动能被转换成机械 能。可通过耦合至车辆的牵引轮的机械联结(mechanical link)来执行这转换。 0103 在步骤212，将机械能的一部分转化至电能，步骤210中生成的机械能的一部分可 通过机械联结转。

48、移至发电机，例如电动车或混合型电动车内的电机。这种来自制动的机械 能至电能的转化一般被称为再生制动，并且实践其所需的方法和系统是本领域内技术人员 公知的。 0104 在步骤214，将机械能的一部分提供给A/C压缩机，通过机械联结将步骤210中产 生的机械能的一部分传递至与该机械联结耦合的空调压缩机。机械联结可以是耦合至A/ C压缩机和车辆引擎的附件皮带驱动器。附件驱动器可经由车辆动力传递系统耦合至牵引 轮，车辆动力传递系统包括车辆引擎、传动轴和驱动轴。 0105 在步骤216，将电能的一部分提供给驱动A/C压缩机的电动机，可将在步骤212中 生成的电能的一部分提供给电动机，该电动机耦合至A/C。

49、压缩机以驱动A/C压缩机。 0106 在步骤218，操作A/C压缩机以将制冷剂压缩至液态，A/C压缩机由步骤214的附 件驱动带驱动或步骤216的电动机驱动以将制冷剂从气态压缩成液态。一般还在被提供给 蒸发器之前通过热交换器(冷凝器)来传送制冷剂。 0107 在步骤220，在热虹吸管蒸发器内将制冷剂蒸发至气态，在步骤218中压缩的液体 制冷剂被送至热虹吸管蒸发器，在那里制冷剂蒸发、从包含在热虹吸蒸发器中的相变材料 中吸热，由此将相变材料的液态改变至固态并藉此存储来自A/C压缩机的能量。 0108 通过增强的PCM蒸发器的交通停车减速和加速支持 说 明 书CN 104251537 A 13 10/13页 14 0109 在交通停车时，PCM蒸发器获得。