空调设备

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于对车辆内部、优选地是机动车辆的车辆内部进行空气调节的空调设备。本发明还涉及一种具有这种空调设备的机动车辆以及一种用于操作这种空调设备的方法。

背景技术

从DE 10 2014 215 235 A1中已知一种普通的空调设备，其具有用于产生气流的风机并且具有至少一个加热装置，该加热装置能够被气流流过以加热该气流。另外，空调设备包括至少一个冷却装置和管道系统，该至少一个冷却装置能够被气流流过以冷却该气流，该管道系统在空调设备运行期间将气流分成多个分流，并且经由多个管道将这些分流供应到多个出气口。为了能够为车辆乘员提供提高的空气调节舒适性，在出气口上游的管道的至少一个中设置了用于对分气流进行温度控制的至少一个电附加温度装置。

从EP 2 088 011 A1中已知一种用于车辆空调设备的具有空气传导壳体的壳体装置，其中，在分配器壳体区域中设置有用于将空气导管连接到车辆的前部区域和后部区域中的多个出口。在此，该分配器壳体区域由分开的分配器壳体和各种连接部件形成，其中，在分配器壳体的开口中集成有至少一个用于调节出气口以通向后部区域和/或前部区域的挡片。

从EP 2 145 784 A2中已知一种具有多个气候分区的机动车辆空调设备，其包括至少一个加热装置和至少一个分隔壁，所述至少一个加热装置布置在气流的流动路径中，所述至少一个分隔壁将第一气候分区与第二气候分区分隔开。至少一个分隔壁包括为主气流的分气流提供分流动路径压力均衡开口。然而，机动车辆空调设备的制造和运行都相对昂贵。

从EP 1 439 738 A2中已知一种具有PTC元件的加热装置，该PTC元件附接到支撑装置，其中，附接到支撑装置的单个或成组的PTC元件能够彼此独立地启动。通过这种方式，可以灵敏地控制对要加热气流的热量供应。

为了使机动车辆中的热舒适性可个性化，例如可以独立于其他出口将加热和空调装置的出气口的温度调节为较暖或较冷，由此，车辆中的分层也改变了。在此，分层是指空调设备的两个或多个出气口之间的限定温差。如今，通常通过有针对性地混合冷空气或热空气来实现一个或更多个这种出气口处的温度变化，其中，为了使空气变暖，特别使用了来自车辆散热器的废热，即该车辆散热器的热冷却水。电辅助加热器和/或制冷剂侧的辅助加热器(热泵)也能够用于此目的。

为了混合冷空气或热空气，采用加热装置或加热热交换器前面的的热空气挡片或者加热热交换器之后的分层挡片，并因此独立地调节例如机动车辆的脚部空间中的热空气量。

然而，从现有技术中已知的空调设备的缺点在于，这些空调设备需要附加的部件，即用于对特定区域例如脚部空间单独进行空气调节的挡片，为了独立地启动，每个挡片又需要自己的致动器，结果，这种空调设备的制造成本和复杂性显著增加。

因此，本发明解决了提出一种克服了现有技术中已知缺点的通用类型的空调设备的改进的或至少替代的实施例的问题。

根据本发明，该问题通过独立权利要求1的主题来解决。有利的实施例是从属权利要求的主题。

发明内容

本发明基于这样的总体思想，即：不再通过可精细控制的挡片系统以及热空气的混合来实现对机动车辆的车辆内部的局部地单独加热，而是提供一种具有分隔开的区域的加热装置，该分隔开的区域特别地具有分隔开的温度分区，每个温度分区都具有至少一个电加热元件，该电加热元件被分配给可分开控制的相应区域。另外，这些区域中至少之一永久地分配有管道系统的分隔开的管道，该管道经由同样分配的出气口来通入车辆内部的特定区域中。通过这种方式，不再需要迄今为止必需的精细地设计和复杂的控制，特别是不需要经由挡片来混合热空气，这是因为对于局部加热而言，只需要对与加热装置中的相关联的出气口相关联的加热元件通电。根据本发明的用于对车辆内部进行空气调节，特别是用于对机动车辆进行空气调节的空调设备具有用于产生气流的风机和至少一个加热装置，气流能够流过该加热装置以加热该气流。同样提供了一种管道系统，该管道系统在空调设备运行期间将加热装置下游的气流分成至少两个分气流，并且经由相关联的管道将这些分气流供应到多个出气口，分气流通过所述出气口排入车辆内部中。根据本发明，加热装置现在具有至少两个分隔开的区域，每个区域具有至少一个电加热元件，其中，每个加热元件是可分开控制的，并由此也是分开地可激活和不可激活的。在此，至少两个区域分别永久地分配有管道系统的管道，使得在入口侧的这种管道从加热装置的具有相应的相关联电加热元件的相关联区域中一直延伸到出口侧的相关联出气口。当出气口例如布置在车辆内部的脚部空间中时，该出气口能够用根据本发明的空调设备来单独加热，其中，加热装置中的布置在加热装置的位于通到脚部空间中的管道的上游区域中的特定电加热元件被激活。因此，利用根据本发明的空调设备，可以完全不使用在加工和控制方面昂贵并且迄今为止仍需要的挡片系统，从而根据本发明的空调设备不仅能够在设计方面简化，还能构造为使其更具显著的成本效益。特别地，在根据本发明的空调设备中，不仅仅是迄今为止所需要的挡片，还有用于分别对迄今为止所需要的挡片致动的迄今为止所需要的致动器均不再需要，由此可以再次降低成本。因此，利用根据本发明的空调设备，可以比较容易且具有成本效益地实现车辆内部所期望的温度分层。

在根据本发明的解决方案的有利的进一步发展中，提供了至少一个用于冷却气流的冷却装置，气流能够流过该冷却装置。这种冷却装置例如能够布置在加热装置的上游并且导致对气流的冷却，以及因此对车辆内部的冷却。流过冷却装置的气流此后能够流过加热装置，该加热装置被关闭以对车辆内部进行冷却。然而，例如当车辆内部的脚部空间待升温时，加热装置中布置在通到脚部空间中的管道上游的相应电加热元件能够被激活，从而进入脚部空间的气流至少被轻微加热，并且通过这种方式可以实现所期望的温度分层。

实际上，至少一个管道通到车辆内部的脚部空间中，其中，该管道在上游连接至加热装置的区域，并在下游连接到布置在脚部空间中的出气口。通过这种具有用于脚部空间的单独管道的空调设备，其中，管道经由相关联的电加热元件来对流过该管道进入脚部空间中的气流进行加热，从而能够实现独立于乘客舱的其余空气调节的对脚部空间快速、单独地加热，这对于车辆乘员来说是感觉愉悦的，并由此代表舒适性的显著增加。

实际上，至少一个电加热元件形成为PTC加热元件。借助于这种PTC加热元件可以单独加热加热装置的相应区域，并且通过这种方式可以单独加热乘客舱中的局部区域。在此，能够相对容易地控制PTC加热元件，从而可以在乘客舱内实现极精细的温度分层。除此之外，这种PTC加热元件能够具有成本效益地并且几乎以任何形状制造，从而可以相对容易地适应于安装空间的特定要求。这种PTC加热元件尤其使得也可以在电动机动车辆中进行局部加热，在该电动机动车辆中，不再借助于由内燃机进行加热的冷却剂来对气流进行加热。

在根据本发明的解决方案的另一有利实施例中，提供了热交换器，该热交换器对气流进行基本温度控制，同时相应电加热元件代表附加的加热器。这种热交换器例如能够是散热器，其布置在加热装置的上游或者形成加热装置的一部分。借助于这种热交换器，因此能够在没有额外电能的情况下，特别是在由内燃机驱动的机动车辆中实现对气流的基本加热，同时可以通过加热装置中的相应电加热元件来单独承担超出基本加热以外的额外加热。这提供的主要的优点在于，例如对于对乘客舱的脚部空间的快速和/或集中加热而言，基本热量已经能够通过热交换器来提供，然后其仅需通过相关联电加热元件来额外地增加。通过这种方式，能够利用由内燃机发出的热量，并且特别是在电加热元件的区域中的能量消耗显著降低。

在根据本发明的解决方案的又一有利实施例中，加热装置中的至少一个区域延伸超过加热装置的整个宽度或高度。通过这种方式，可以提供串状布置的PTC加热元件，这些元件通常(基于加热装置的安装状态)垂直或水平安装。在此显然也可以想到，每个区域不仅分配有一个PTC加热元件，还分配有多个可以通过控制装置来同步控制的PTC加热元件，从而可以显著提高对经由设定装置预先设定的温度要求的反应速度。将加热装置分割成通过相应的相关联的电加热元件来加热的各个区域，这种分割可以单独调整以使得例如仅加热装置的拐角区域被分隔开并连接到下游的相关联管道，其中，在该拐角区域中布置有至少一个相关联且可单独控制的电加热元件。可以想到，例如，仅期望对车辆内部的脚部空间单独加热，使得在这种情况下，管道通向乘客舱的脚部空间中的出气口。

实际上，提供了一种连接到控制装置的调节装置，经由该调节装置，至少一个电加热元件的加热功率以及流到特定出气口的空气质量流量是可调节的。因此，例如当机动车辆驾驶员期望对脚部空间进行更强烈的加热时，能够经由调节装置输入，即通过连接在通向脚部空间的管道上游的电加热元件的增加的加热功率来输入。同时，风机输出以及由此的空气质量流量也能够经由调节装置来调节，该空气质量流量通过前述电加热元件和管道流入机动车辆的脚部空间中。利用用于这种空调设备的这种调节装置，能够显著提高车辆乘员的舒适性。在此，显然不仅通向脚部空间的管道，而且其他管道例如通向后脚部空间或侧门的管道都能够被适当地构造，并在加热装置中为这些管道配备有相关联电加热元件及区域。

此外，本发明基于以下总体思想，即为机动车辆，特别是为电动车辆或混合动力车辆配备上述空调设备。特别是在电动机驱动的车辆的情况下，其完全没有用于冷却内燃机的散热器，使得在这种情况下，利用根据本发明的空调设备来对乘客舱中不同位置进行单独加热是不存在问题的。为此目的，将相应电加热元件，特别是PTC加热元件，连接到车辆电池以用于能量供应。

可以从从属权利要求、附图以及通过附图从相关联的附图说明中获得本发明的其他重要特征和优点。

应该理解，在不脱离本发明范围的情况下，以上提到的并仍将在下面说明的特征不仅可以以所述的相应组合来使用，还可以以其他组合或者单独使用。

在附图中示出了本发明的优选示例性实施例，并且在下面的说明中对其进行更详细的说明。

附图说明

唯一的图1示出了根据本发明的用于对车辆内部进行空气调节的空调设备。

具体实施方式

根据图1，根据本发明的空调设备1，其用于对车辆内部2进行空气调节，特别是用于对电动车辆3或混合动力车辆4或通常是机动车辆的车辆内部2进行空气调节，该空调设备包括用于产生气流6的风机5以及至少一个加热装置7，气流6能够流过该加热装置以加热该气流6。同样提供了管道系统8，在空调设备1运行期间，该管道系统将加热装置7下游的气流6分成至少两个分气流，根据图1为分成三个分气流6a、6b和6c，并将这些分气流经由管道系统8的相关联管道9a、9b和9c来供应到相应的相关联出气口10a、10b或10c，分气流6a、6b和6c通过这些出气口能够进入车辆内部2。根据本发明，加热装置7被分成至少两个区域，根据图1为分成三个区域11a、11b和11c，每个区域具有至少一个电加热元件12，其中，每个加热元件12可以经由控制装置13来单独且分开地控制。在此，加热装置7的每个区域11a、11b和11c各自永久地分配有管道系统8的每个管道9a、9b和9c，使得例如流过加热装置7的区域11c的气流6进入管道9c，并且在那里，例如气流6c经由出气口10c进入乘客舱2，例如进入到脚部空间14。

通过将根据本发明的加热装置7分成不同且可单独加热的区域11a、11b和11c，可以单独地且独立于乘客舱2的其他区域来加热乘客舱2的各个区域，例如加热脚部空间14，由此能够显著增加使用者的舒适度。尤其是根据本发明的空调设备1也可以不具有迄今为止所需的挡片和相关联的致动器——这些挡片和致动器是单独加热乘客舱2中的局部区域所需的，由此，能够以简化的设计和更具成本效益的方式来构造根据本发明的空调设备1以及因此根据本发明的机动车辆，特别是电动车辆3或混合动力车辆4。

如图1所示，也能够在加热装置7的不同区域11a、11b和11c中布置不同数量的电加热元件12，由此可以对流过相应区域11a、11b或11c的气流6进行单独的加热，并且特别地，也可以加速加热。在所示的示例中，例如在加热装置7的区域11c中布置了两个电加热元件12，在激活状态下，这两个电加热元件使对气流6的加热显著地更加快，并因此使对进入脚部空间14的气流6c的加热也显著地更加快。利用根据本发明的空调设备1，还可以以更简化并更具成本效益的方式来构造车辆内部2中的温度分层。

实际上，能够提供至少一个冷却装置15，气流6能够流过该冷却装置以冷却该气流6。因此，利用根据本发明的空调设备1，可以例如在夏天冷却车辆内部2，但脚部空间14不会像先前布置的区域那样被强烈地冷却，为此目的，例如由冷却装置15冷却的气流6在加热装置7的区域11c中至少被轻微加热，并且由此与气流6a和6b相比较暖的气流6c经由出气口10c排出并通入脚部空间14。

实际上，至少一个电加热元件12被设计为PTC加热元件16。这种PTC加热元件16使得可以对围绕或流过这些加热元件16的气流6进行成本有效、有效且快速地加热，这在尤其是在纯电动机驱动的机动车辆3中使用时为主要优点。

为了能够实现对气流6的基本温度控制，能够附加地设置热交换器17，使得相应电加热元件12仅需承担辅助加热功能。这种热交换器17能够是例如用于常规运行的机动车辆中或混合动力车辆4中内燃机的冷却剂散热器。当这种热交换器17结合在空调设备1中时，由于基本热供应已经例如经由热交换器17供应，所以能够减少电加热元件12的能量消耗。

然而，利用根据本发明的空调设备1，也可以在关闭的内燃机以及因此冷的热交换器17的情况下通过激活电加热元件12来实现车辆内部2的区域单独加热。在这种情况下，还可以想到通常将加热装置7仅设计为辅助加热器，使得加热装置7的区域11b根本不包括任何电加热元件12，并仅有被热交换器7加热的气流6流经该区域。由于这个原因，区域11b中的加热元件12仅以虚线示出。显然，以已知方式形成的喷嘴仍然能够布置在出气口10a、10b、10c处，这不仅可以使分气流6a、6b或6c转向，而且还可以调节空气质量流量。

加热装置7中的至少一个区域11a、11b和11c能够延伸超过该加热装置7的整个宽度或高度，其中，显然地，也可以想到仅单个区域，例如仅拐角区域能够延伸超过该加热装置7的整个宽度或高度。

如从图1进一步明显看出的，提供了连接到控制装置13的调节装置18，经由该调节装置在特定出气口10a、10b和10c处的温度和空气质量流量是可以调节的。例如当通过该调节装置18来调节脚部空间14的更强烈的加热时，图1所示的加热装置7在区域11c中的电加热元件12经由控制装置13被适当地控制和通电。

利用根据本发明的空调设备1，能够实现与现有设备相比在设计上显著简化的分层以及对车辆内部2中单个区域的局部加热，其中，尤其是不需要迄今为止所需的挡片和相关联的致动器。