CN106143062A - 给热泵去冰的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及给热泵去冰的系统和方法。提出了用于提供为热泵热交换器去冰和加热车辆乘客舱的方法和系统。在一个示例中，经历外部热交换器翅片结冰的热泵可以冷却模式操作，其中乘客舱加热交换器作为蒸发器操作，从而改善外部热交换器翅片的去冰。

Description

给热泵去冰的系统和方法

技术领域

本说明书涉及用于改善车辆热泵中的外部热交换器去冰的系统和方法。该系统和方法可特别用于在较低环境温度下操作的车辆并为乘客舱提供加热。

背景技术

混合动力车辆或电动车辆可包括热泵，其用于响应于所需的乘客舱温度加热和冷却乘客舱。在环境空气温度低且要求客舱加热的某些状况期间，外部热交换器可作为蒸发器操作从而从环境空气中汲取热来加热乘客舱。然而，环境空气中的湿气可在空气通过热交换器翅片时在外部热交换器的翅片上结冰。进一步地，外部热交换器可在其它状况下结冰，例如，如果雪花碰撞到外部热交换器上。如果外部热交换器翅片保持在结冰状态，那么乘客舱加热会减缓，从而引起乘客不适。一种从外部热交换器除冰的方式是使热泵以去冰模式操作。在去冰模式中，制冷剂经压缩机加热并通过外部热交换器从而升温外部热交换器。然而，返回到热泵压缩机的制冷剂的温度比理想的温度高。因此，如果热泵以去冰模式操作达延长的时间段，则热泵的压缩机可恶化。此外，已知的去冰方法不允许在热泵以去冰模式操作时加热乘客舱。

发明内容

在此，本发明人已经认识到上述缺点，并且已经开发了一种用于操作车辆热泵的方法，其包括：接收车辆热泵传感器数据到控制器；经由控制器判断外部热交换器结冰的存在或者不存在；以及响应于判断外部热交换器结冰的存在，经由控制器以冷却模式操作车辆热泵。

通过响应于外部热交换器结冰的存在以冷却模式操作车辆热泵，可以提供增加外部热交换器去冰速率的技术结果。进一步地，以冷却模式操作热泵可降低热泵压缩机恶化的可能性。例如，热泵可首先以去冰模式操作从而减少外部热交换器结冰。然而，如果去冰的时间比理想的时间长，则热泵可从去冰模式切换到冷却模式从而继续外部热交换器去冰，因为当热泵以冷却模式操作时，热被排出到外部热交换器。在某些实例中，当热泵以冷却模式操作时，可在外部热交换器以冷却模式去冰的同时，通过激活正温度系数(PTC)加热器保持乘客舒适度。

在另一个实施例中，其中车辆热泵包括制冷剂回路和冷却剂回路。

在另一个实施例中，其中冷却剂回路供应冷却剂到乘客舱中的加热器芯，且其中制冷剂回路供应制冷剂到乘客舱中的热交换器，冷却剂回路与制冷剂回路隔离，且进一步包括激活冷却剂回路中的正温度系数加热器。

在另一个实施例中，该方法进一步包括响应于判断外部热交换器结冰的存在，以去冰模式操作车辆热泵。

在另一个实施例中，其中在以冷却模式操作车辆热泵之前，车辆热泵响应于外部热交换器结冰的存在而以去冰模式操作。

在另一个实施例中，其中在以冷却模式操作车辆热泵之前，车辆热泵以去冰模式操作达预定时间量。

在另一个实施例中，其中内部热交换器在冷却模式中运转为蒸发器，并且其中外部热交换器在冷却模式中运转为冷凝器。

在另一个实施例中，其中热泵经由控制器进一步响应车辆热泵操作的车辆被电耦合到固定电网(stationary power grid)以冷却模式操作。

在另一个实施例中，提供了用于操作车辆热泵的方法。该方法包括：接收车辆热泵传感器数据到控制器；经由控制器判断制冷剂回路中的外部热交换器结冰的存在或不存在；并且激活冷却剂回路中的加热装置，以及响应于判断外部热交换器结冰的存在，经由控制器以冷却模式操作车辆热泵。

在另一个实施例中，其中加热装置是正温度系数(PTC)加热器。

在另一个实施例中，其中加热装置是发动机。

在另一个实施例中，其中在车辆热泵响应判断外部热交换器结冰的存在以去冰模式操作后，加热装置被激活。

在另一个实施例中，其中在加热装置被激活之前，去冰模式激活达预定的时间量。

在另一个实施例中，其中外部热交换器结冰的存在基于外部热交换器翅片的温度。

本说明书可提供若干优点。例如，该方法可通过给外部热交换器去冰以加热模式改善热泵效率。此外，该方法可在外部热交换器去冰过程中，通过使用电冷却剂加热器排出空气进入在所需温度的乘客舱而保持乘客舒适度。进一步地，该方法可应用于电动车辆和混合动力车辆二者。

本说明书的上述优点和其它优点、以及特征可独立或结合附图，易于从下面的具体实施例中显然看出。

应该理解，提供上面的发明内容是为了介绍下面具体实施例中进一步描述的一组概念的简化形式。而不是指明所要求主旨的关键或基本特征，所要求主旨的保护范围由本说明书随附权利要求唯一定义。而且，所要求的主旨不限于解决上面或本公开任何部分中指出的任何缺点的实施。

附图说明

当独立或参考附图时，这里描述的优点可通过阅读实施例的示例更完整地理解，实施例这里被称为具体实施方式，其中：

图1是车辆的示意图；

图2示出用于图1的车辆的示例性车辆加热系统；

图3示出用于图1的车辆的示例性车辆传动系统；

图4-6示出用于操作车辆热泵的方法；以及

图7示出根据图4-6的方法操作车辆热泵的模拟示例序列。

具体实施方式

本说明书涉及提供改善车辆热泵去冰。具体地，根据热泵操作状况，车辆外部热交换器(如在乘客舱外面的热交换器)可以不同模式去冰。车辆可以是乘用车，如图1中所示，或商用车(未示出)。车辆包括气候控制系统，气候控制系统包括热泵，如图2所示。气候控制系统可包括发动机，发动机是混合动力系的部件，如图3所示。外部热交换器去冰可基于图4-6的方法提供。去冰过程可以如图7的操作序列执行。

参考图1，其示出包括发动机12、电动机器14和电能存储装置11的车辆10。在一个示例中，车辆可仅经由发动机12推进、仅经由电动机器14推进、或经由发动机12与电动机器14二者推进。电动机器14可经由电能存储装置11供应电力。电能存储装置11也可经由提供功率给电动机器14的发动机12和输出电能到电能存储装置11的电动机器再充电。可替换地，电能存储装置可在车辆减速或下坡过程中通过电动机器14转换车辆动能为电能而被再充电。电能存储装置11也可通过家用充电系统或远程充电系统(如，充电站)和电气导线18由固定电网17再充电。在一个示例中，电能存储装置11是电池。可替换地，电能存储装置11可以是电容器或其它电能存储装置。

下面参考图2，其示出车辆加热系统或气候控制系统224。装置和流体通道或导管被示为实线。电气连接被示为虚线。

车辆10可包括如图3所示的传动系统或另一个合适的传动系统从而推进车辆10和/或驱动车辆部件。所示车辆10具有内燃机12，且其可选择性地耦合到电动机器(未示出)。内燃机12可燃烧汽油、柴油、乙醇、氢气、或燃料组合。

车辆10可包括乘客隔间或乘客舱220、发动机隔间222、以及气候控制系统224。乘客隔间220可以在车辆10内，且其接收一个或更多乘用人。一部分气候控制系统224可设置在乘客隔间220内。

发动机隔间222可靠近乘客隔间220设置。一个或更多动力源，如内燃机12、以及一部分气候控制系统224可在发动机隔间222内。发动机隔间222可与乘客隔间220经由舱壁226隔离。气候控制系统224可循环空气和/或控制或调节在乘客隔间220内循环的空气的温度。进一步地，内燃机12可经由气候控制系统224加热，从而减少燃料消耗和排放。气候控制系统224可包括冷却剂子系统230、热泵子系统232和通风子系统234。

冷却剂子系统230也可称为冷却剂环路，其可循环冷却剂，如乙二醇，从而冷却内燃机12。例如，当发动机运行或操作时由内燃机12产生的废热可传递到冷却剂，然后循环到散热器231从而冷却内燃机12。在至少一个示例中，冷却剂子系统230可包括冷却剂泵240、加热器芯244、以及流到冷却剂热交换器211的制冷剂，冷却剂热交换器211可由导管或通道，如管道、软管、管子等流体互连。流到冷却剂热交换器211的制冷剂将冷却剂与制冷剂隔离。冷却剂子系统230包括将热能传递到车辆10周围的环境空气的散热器231。电动车辆可省略散热器231。冷却剂泵240可通过冷却剂子系统230循环冷却剂。冷却剂泵240可由电气或非电气功率源驱动。例如，冷却剂泵240可从内燃机12接收冷却剂，并以闭合回路循环冷却剂。特别地，当气候控制系统224处于加热模式时，冷却剂可从冷却剂泵240传送到阀门250，且制冷剂到冷却剂热交换器211，然后在返回到内燃机12之前传送到加热器芯244，如图箭头线表示。当内燃机12正在输出较高水平热能时，冷却剂可在返回到内燃机12之前经由加热器芯244或旁路233从泵240流到散热器231。加热器芯热传感器237提供加热器芯温度给控制器212。PTC加热器235可设置在到冷却剂热交换器211的制冷剂上游。可替换地，PTC加热器236可设置在到冷却剂热交换器211的制冷剂下游。第二冷却剂泵241可为提供到加热器芯244的冷却剂提供原动力。加热器芯隔离阀245将冷却剂从加热器芯244引导回发动机12或到冷却剂热交换器211的制冷剂。

加热器芯244可从冷却剂传递热能到乘客隔间220中的空气。加热器芯244可设置在通风子系统234内的乘客隔间220中，并可具有任何合适的构造。例如，在一个或更多示例中，加热器芯244可具有板式翅片或管式翅片构造。

热泵子系统232可以不同模式操作，包括但不限于冷却模式和加热模式。进一步地，热泵子系统可包括可与其它制冷剂回路隔离的多个制冷剂回路。例如，热泵子系统232包括第一制冷剂回路，该第一制冷剂回路包括阀门270、膨胀阀门274、以及内部热交换器276。热泵子系统包括第二制冷剂回路，该第二制冷剂回路包括阀门270和旁通通道285。在其它变体中，热泵子系统232可包括额外制冷剂回路，该额外制冷剂回路提供额外功能。因此，热泵子系统232可包括多个制冷剂回路，制冷剂可通过该多个制冷剂回路流动。

在冷却模式中，热泵子系统232可循环热传递流体从而将热能从乘客隔间220内部传递到乘客隔间220外部，该热传递流体可称为制冷剂。制冷剂可在冷却模式中通过内部热交换器276。在冷却模式中，第一控制阀门271处于打开状态，因此第一膨胀阀门264被旁通，从而允许制冷剂流经内部热交换器266。第二控制阀门270从外部热交换器266引导制冷剂到第二膨胀阀门274，因而防止其流经旁通通道285。制冷剂从第二膨胀阀门274流到内部热交换器276。制冷剂离开内部热交换器276并在返回到压缩机260之前流入收集器272。制冷剂离开压缩机260并在返回到第一控制阀门271之前进入到冷却剂热交换器211的制冷剂。以该方式，外部热交换器作为冷凝器操作，且内部热交换器作为蒸发器操作。

在加热模式中，热泵子系统232可从外部热交换器266传递热能至到冷却剂热交换器211的制冷剂。到冷却剂热交换器211的制冷剂可以是到液体热交换器的气体，该液体热交换器允许热被传递到冷却剂，且冷却剂可经由加热器芯244升温乘客舱。在加热模式中，第一控制阀门271闭合以便第一膨胀阀门264膨胀从到冷却剂热交换器211和压缩机260的制冷剂流到外部热交换器266的制冷剂。第二控制阀门270引导制冷剂从外部热交换器266到旁通通道285，因而防止制冷剂流经内部热交换器276。制冷剂在流入收集器272之前流经旁通通道285。然后制冷剂在返回至到冷却剂热交换器211的制冷剂之前流到压缩机260。

在去冰模式中，阀门271被打开通向旁通膨胀阀门264，且阀门270引导制冷剂到旁通通道285中。因此，制冷剂从压缩机260流经阀门271，绕过阀门264，并到达外部热交换器266。制冷剂离开外部热交换器266并流入绕过内部热交换器276的旁通通道285。制冷剂在返回到压缩机260之前从旁通通道285移动到收集器272。由压缩机260产生的热被排出到外部热交换器266从而除去结冰。

压缩机260也可称为压缩机，其可增压并且通过热泵子系统232循环制冷剂。压缩机260可由电气或非电气功率源驱动。例如，压缩机260可操作地耦合到内燃机12或由电气驱动的马达驱动。当第一控制阀门271关闭时，压缩机260可提供高压制冷剂到第一膨胀阀门264和外部热交换器266。制冷剂压力可经由压力传感器241确定。当第一控制阀门271处于打开状态时，制冷剂可绕过膨胀阀门264。在某些示例中，油分离器可设置在压缩机260的出口处。制冷剂可经箭头297方向上的压缩机260的原动力流过热泵子系统232。在一些示例中，膨胀阀门264和阀门271可以电控膨胀阀门(EXV)取代，该电控阀门可完全打开从而减小膨胀。EXV也可至少部分关闭从而增加制冷剂膨胀。

第一膨胀装置264可设置在压缩机260和外部热交换器266之间并与它们流体连通。外部热交换器翅片265的温度可经由温度传感器239感测，并输入到控制器212。第一膨胀装置264可被提供来改变制冷剂的压力。例如，第一膨胀装置264可以是热膨胀阀门(TXV)或固定的或可变的位置阀门，所述阀门可以是或不是外部控制的。第一膨胀装置264可减小制冷剂的压力，所述制冷剂从压缩机260流经第一膨胀装置264到外部热交换器266。因此，在加热模式中，从压缩机260接收的高压制冷剂可在较低的压力下离开第一膨胀装置264并且作为液体和蒸汽混合物。

外部热交换器266可设置在乘客隔间220的外面。在冷却模式或空气调节情形下，外部热交换器266可起冷凝器的作用，并可传递热到周围环境以冷凝制冷机从蒸汽到液体。在加热模式中，外部热交换器266可以起蒸发器的作用，并且可以将来自周围环境的热传递到制冷机，因而引起制冷剂蒸发。

第二控制阀门270可设置在外部热交换器266和第二膨胀阀门274之间。第二控制阀门270和第二膨胀阀门274之间的通道允许制冷剂选择性到达内部热交换器276。在一个示例中，第二控制阀门270是三通阀门，其选择性允许制冷剂流到第二膨胀阀门274或旁通通道285。

收集器272可用作存储任何残余液体制冷剂的储存罐，因此蒸汽制冷剂而非液体制冷剂可提供给压缩机260。收集器272可包括干燥剂，其从制冷剂吸收少量水湿气。

内部热交换器276可以流体连接到第二膨胀装置274。内部热交换器276可以设置在乘客隔间220内。在冷却模式或空气调节情形中，内部热交换器276可起蒸发器的作用，并可从乘客隔间220中的空气接收热，从而蒸发制冷剂。离开内部热交换器276的制冷剂可被传送到收集器272。在加热模式中，内部热交换器276被旁通。

通风子系统234可循环车辆10的乘客隔间220内的空气。通风子系统234可具有外壳290、鼓风机292和温度门294。

外壳290可接收通风子系统234的部件。在图2中，示出外壳290以便内部部件是可见的，而非隐藏，这是为了清晰起见。此外，通过外壳290和内部部件的气流由箭头线277表示。外壳290可以被至少部分地定位在乘客隔间220中。例如，外壳290或其中的部分可设置在车辆10的仪表面板下面。外壳290可具有空气吸入部分200，该空气吸入部分200可接收来自车辆10外面的空气和/或来自乘客隔间220内的空气。例如，空气吸入部分200可经由位于任何合适位置，如靠近通风帽(cowl)、轮井(wheel well)、或其它车体面板的吸入通道、导管、或开口接收来自车辆10外面的环境空气。空气吸入部分200也可接收仅来自乘客隔间220内的空气，或不仅接收来自乘客隔间220内的预定量(如75％)的空气，并通过通风子系统234将该空气再循环(如再循环模式)。可提供一个或更多门或百叶窗从而允许或阻止空气再循环。

鼓风机292可设置在外壳290内。鼓风机292也可称为鼓风扇，其可靠近空气吸入部分200设置，并可被配置为可通过通风子系统234循环空气的离心式风扇。

温度门294可设置在内部热交换器276和加热器芯244之间。在所示例子中，温度门294设置在内部热交换器276下游和加热器芯244的上游。温度门294可阻挡或允许气流通过加热器芯244，从而帮助控制乘客隔间220内空气的温度。例如，在加热模式中，温度门294可允许气流通过加热器芯244，以便热可从冷却剂传递到流经加热器芯244的空气。该加热的空气然后可被提供给气室以便于分布到位于乘客隔间220内的导管和通风孔或出口。温度门294可在多个位置之间移动从而提供具有所需温度的空气。在图2中，所示温度门294处于全加热位置(full heat position)，其中气流被直接引导通过加热器芯244。

控制器212包括图4-6中方法的可执行指令，从而操作图2中所示系统的阀门、风扇、和泵或压缩机。控制器212包括输入201和输出202从而与图2中系统的装置相互作用。控制器212也包括用于执行图4-6中方法的中央处理单元205和非短暂性存储器206。

应该指出，在某些示例系统中，可不存在发动机12和加热器芯244。在这类系统中，内部热交换器276可在加热模式中作为冷凝器操作，且外部热交换器266可作为蒸发器操作。因此，在图6的方法中和图4的方框图中，内部热交换器276可取代加热器芯244。

下面参考图3，其示出车辆10中的车辆传动系统300的方框图。传动系统300可由发动机12驱动。发动机12可以利用包括起动器301的发动机起动系统起动或经电动机器或传动系统集成起动起动机发电机(DISG)14起动。进一步，发动机12可经扭矩致动器309，如燃料喷射器、节气门、凸轮轴等产生或调节扭矩。

发动机输出扭矩可被传输到传动系统断开离合器304。传动系统断开离合器选择性耦合和去耦合传动系统300。传动系统断开离合器304可电气或液压致动。所示传动系统断开离合器304的下游侧机械耦合到DISG输入轴303。

DISG 14可被操作从而提供扭矩到传动系统300或转换传动系统扭矩为要存储在电能存储装置11内的电能。DISG 14的功率输出大于起动器301。进一步地，DISG 14直接驱动传动系统300或直接被传动系统300驱动。没有皮带、齿轮、或链条耦合DISG 14到传动系统300。而是，DISG 14以与传动系统300相同的速率旋转，并可经由轴336机械耦合到变速器308。电能存储装置11可以是电池、电容器、或电感器。DISG 14的下游侧机械耦合到变速器308。

自动变速器308包括用于调节变速器齿轮比的齿轮离合器(如，档位1-6)。齿轮离合器333可被选择性地啮合从而推进车辆10。来自自动变速器308的扭矩输出可进而中继到车轮316从而经输出轴334推进车辆。输出轴334将来自变速器308的扭矩输送到车轮316。自动变速器308可传递输入驱动扭矩到车轮316。

进一步地，通过啮合车轮摩擦制动器318，摩擦力可被施加到车轮316。在一个示例中，车轮摩擦制动器318可响应于驾驶员将他的脚压在制动踏板(未示出)上而被接合。在另一些示例中，控制器212或链接到控制器212的控制器可应用接合车轮摩擦制动器。以相同方式，通过响应于驾驶员将他的脚从制动踏板释放而分离车轮摩擦制动器318，可减小对车轮316的摩擦力。进一步地，作为自动发动机停止过程的一部分，车辆制动器可经由控制器212施加摩擦力到车轮316。

控制器212可以被编程以接收来自发动机12的输入并因此控制发动机的扭矩输出和/或变矩器、变速器、DISG、离合器、和/或制动器的操作。作为一个示例，通过控制节气门开度和/或阀门正时、涡轮增压或机械增压发动机的阀门升程和升压，发动机扭矩输出可通过调节火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时、和/或空气充气的组合控制。在柴油发动机的情形中，控制器212可通过控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和空气充气的组合控制发动机扭矩输出。在所有情形中，发动机控制可逐缸执行从而控制发动机扭矩输出。控制器212也可通过调节流入DISG或流出DISG绕组的电流，控制来自DISG的扭矩输出和电能生成，如本领域已知的。控制器212也可包括用于存储图4-6中描述的方法的可执行指令的非暂时性存储器。

当满足怠速-停止状况时，控制器212可通过切断燃料和到发动机的火花而起动发动机关闭。然而，在某些示例中，发动机可继续旋转。相反，当满足再起动状况时，和/或车辆操作员想发动车辆时，控制器212可通过恢复汽缸中的燃烧再激活发动机。经由DISG 14或起动器301，可通过旋转发动机来起动发动机。

图1-3中的系统提供车辆系统，其包括：包含内部热交换器和外部热交换器的热泵；以及包含存储在非暂时性存储器中的可执行指令的控制器，该可执行指令用于响应于在外部热交换器处的结冰在冷却模式中操作热泵。车辆系统进一步包括发动机和热交换器，该热交换器在冷却剂回路和制冷剂回路之间提供热连通，且其中，在冷却模式中外部热交换器作为冷凝器操作，并且其中，内部热交换器作为蒸发器操作。车辆系统进一步包括额外的指令，从而响应进入冷却模式激活发动机。车辆系统进一步包括额外的指令，用于进一步响应热泵操作的车辆被电气耦合到固定电网，在冷却模式中激活热泵。车辆系统也包括在冷却模式中，热从乘客舱传递到外部热交换器。车辆系统进一步包括用于在热泵以冷却模式操作时，加热乘客舱的额外指令。乘客舱可经由PTC加热器或冷却剂在其中流动的加热器芯加热。

现在参考图4-6，其示出为外部热交换器去冰的方法。图4-6的方法400可存储在控制器(如图2的控制器212)的非暂时性存储器中。方法400可包括在控制器内的指令，以及被控制器在物理工作中采取的动作，如改变阀门或泵的操作状态。方法400也可提供模拟操作序列，如图7所示。

在402处，方法400确定外部热交换器(EHX)翅片温度。外部热交换器温度可经由温度传感器确定。温度传感器输出可被引导到控制器输入。在确定外部热交换器翅片温度后，方法400进入404。

在404处，方法400判断外部热交换器结冰是否存在。在一个示例中，如果环境湿度大于阈值，且环境温度低于阈值，则方法400可确定结冰存在。进一步地，在某些示例中，当外部热交换器翅片温度低于阈值且内部热交换器翅片温度低于阈值温度以指示低热泵效率时，方法400可确定外部热交换器结冰存在。如果方法400判断外部热交换器结冰存在，则答案为“是”，且方法400进入405。否则，答案是“否”，且方法400退出。

在406处，方法400判断热泵操作的车辆是否电气耦合到固定电网。在一个示例中，当基于在电气连接器感测的电压，对控制器的输入的值为一时，方法400判断车辆电气耦合到固定电网，所述电气连接器接收来自固定电网的输入。如果方法400判断车辆电气耦合到固定电网，则答案为“是”，且方法400进入430。否则，答案为“否”，且方法400进入407。

在407处，方法400判断是否车辆包括发动机。在一个示例中，存储在存储器中值为一的位指示车辆包括发动机。如果位具有值零，则车辆不包括发动机。对于全电动车辆，该位具有值零。对于混合动力车辆，该位具有值一。如果方法400判断车辆包括发动机，则答案为“是”，且方法400进入408。否则，答案是“否”，且方法400进入图5中的430。

在408处，方法400判断是否乘客舱加热被要求。乘客舱加热可经由控制器或车辆乘客输入被要求。在一个示例中，如果请求乘客舱加热，则对控制器的输入可采用值一。在另一些示例中，乘客舱加热可以通过使存储器中的位具有值一而被指示。当没有请求乘客舱加热时，则控制器输入或存储器中的位可具有值零。如果方法400判断请求乘客舱加热，则答案为“是”，且方法400进入410。否则，答案为“否”，且方法400进入409。

在409处，方法400以去冰模式操作热泵达阈值量时间，或直到达到所需的外部热交换器翅片温度。方法400保持时间计数，因为热泵开始以去冰模式操作，且热交换器翅片温度通过温度传感器监控。通过以去冰模式操作，热泵可从外部热交换器除去冰，而无需传送制冷剂到内部热交换器。因此，可避免由于以冷却模式操作热泵而导致乘客舱冷却。在热泵以去冰模式操作超过阈值量时间后，或如果外部热交换器翅片温度大于阈值温度，方法400退出。

在410处，方法400判断发动机冷却剂温度(ECT)是否大于阈值。在一个示例中，阈值可以是所需乘客舱温度的值。方法400经由发动机温度传感器确定发动机冷却剂温度。如果方法400判断发动机冷却剂温度大于阈值温度，则答案为“是”，且方法400进入412。否则，答案为“否”，且方法400进入420。

在412处，方法400操作加热器芯隔离阀门(HCIV)。特别地，加热器芯隔离阀门245被操作，以便冷却剂可从发动机流入加热器芯244。当HCIV关闭时，从发动机12到加热器芯244的冷却剂流动被停止。当HCIV打开时，冷却剂从加热器芯244流到HCIV 245，然后流到泵240。当HCIV打开时，冷却剂从加热器芯244流到制冷剂、到冷却剂热交换器211，且然后流到泵241，并到达加热器芯244。当HCIV关闭时，冷却剂从加热器芯244流到HCIV 245，然后在进入泵240之前流到发动机12。通过打开HCIV，发动机冷却剂可提升加热器芯244的温度，从而供应热到乘客舱220。在HCIV打开后，方法400进入414。

在414处，方法400以冷却模式操作车辆热泵。在冷却模式期间，外部热交换器266被操作为冷凝器，且内部热交换器276被操作为蒸发器。阀门262和270在冷却模式期间被命令为关闭。膨胀阀门274至少部分打开从而提供压力降，且阀门264完全打开从而提供少量压力降或不提供压力降。通过操作外部热交换器266作为冷凝器，当热泵子系统232以冷却模式操作时，外部热交换器翅片升温从而为外部热交换器266去冰。相比热泵子系统232以去冰模式操作时，外部热交换器266的加热速率可增加，因为来自乘客舱220的热，以及由压缩机260提供的热被输送到外部热交换器266。在车辆热泵开始以冷却模式操作从而为外部热交换器去冰后，方法400进入416。

在416处，方法400判断是否外部热交换器去冰完成。在一个示例中，当翅片温度达到阈值温度达预定量时间时，方法400判断外部热交换器去冰完成。如果方法400判断外部热交换器去冰完成，则答案为“是”，且方法400退出。否则，答案为“否”，且方法400返回到410。

在420处，方法400以去冰模式操作热泵。具体地，方法400以更大的开口量或阀门271打开来操作膨胀装置264，以便提供膨胀装置264两端的小压力降。此外，膨胀装置274通过操作阀门270被旁通，以便制冷剂从外部热交换器266流经阀门270，并在返回收集器272之前进入旁通通道285。没有制冷剂流经膨胀阀门274或内部热交换器276。制冷剂离开收集器272并在进入到冷却剂热交换器211的制冷剂之前进入压缩机260。方法400在进入去冰模式之后进入422。

在422处，方法400判断是否热泵已经以去冰模式操作比阈值量时间更长的时间。在一个示例中，阈值量时间可以是小于压缩机恶化开始所用时间量的时间量。如果方法400判断热泵已经以去冰模式操作超过阈值量时间，则答案为“是”，且方法400进入426。否则，答案为“否”，且方法400进入424。

在426处，方法400起动发动机，或如果发动机在操作，则继续操作发动机。发动机被操作或继续操作，以便热可经发动机和加热器芯244供应到乘客舱。进一步地，热可从发动机12和冷却剂子系统230经由到冷却剂热交换器242的制冷剂被传递到热泵子系统232。从冷却剂子系统230传递的热能可用来进一步增加外部热交换器266的温度。在发动机被激活或继续操作后，方法400返回到410。

在424处，方法400判断外部热交换器去冰是否完成。如果方法400判断外部热交换器去冰完成，则答案为“是”，且方法400退出。否则，答案为“否”，且方法400返回到410。

在430处，方法400判断是否请求加热乘客舱。如果400判断乘客舱加热被请求，则答案为“是”，且方法400进入440。否则，答案为“否”，且方法400进入432。

在432处，方法400判断热泵是否已经以去冰模式操作超过阈值量时间。当热泵进入去冰模式时，方法400开始计数时间量，热泵以去冰模式操作。如果方法400判断热泵已经以去冰模式操作超过预定量的时间，则答案为“是”，且方法400进入438。否则，答案为“否”，且方法400进入434。

在434处，方法400以去冰模式操作热泵。通过以去冰模式操作热泵，制冷剂没有输送到内部热交换器，因此可降低乘客舱冷却的可能性。此外，方法400开始计数自热泵进入去冰模式以来的时间量。在进入去冰模式后，方法400进入436。

在436处，方法400判断外部热交换器去冰是否完成。在一个示例中，当翅片温度达到阈值温度达预定量时间时，方法400判断外部热交换器去冰完成。如果方法400判断外部热交换器去冰完成，则答案为“是”，且方法400退出。否则，答案为“否”，且方法400返回到430。

在438处，方法400以冷却模式操作热泵。热泵以冷却模式操作，从而与热泵以去冰模式操作相比，增加被引导到外部热交换器266的热能量。制冷剂被供应到冷却模式的内部热交换器，但热泵可在冷却模式中操作较短时间，从而为外部热交换器去冰。在热泵进入冷却模式后，方法400进入436。

在440处，如果存在PTC加热器，则方法400激活正温度系数(PTC)电气加热器。进一步地，如果存在PTC加热器，则电气操作的泵和乘客舱风扇可被激活。通过激活PTC加热器，乘客舱温度可保持在所需温度，即使当热泵以冷却模式操作时。在PTC加热器被激活后，方法400进入442。

在442处，方法400以冷却模式操作热泵。在车辆耦合到电网时，热泵可以冷却模式操作，从而增加供应到外部热交换器266的热能量，因而与热泵以去冰模式操作相比，减小为外部热交换器去冰所需的时间量。然而，因为PTC加热器在440处被激活，乘客舱温度可经由PTC加热器被保持或增加，即使热泵以冷却模式操作。换句话说，PTC加热器可提供给乘客舱的热能比提供给内部热交换器的热能更多。在热泵开始以冷却模式操作从而为外部热交换器266去冰后，方法400进入436。

在450处，方法400判断是否请求乘客舱加热。如果方法400判断请求乘客舱加热，则答案为“是”，且方法400进入452。否则，答案为“否”，且方法400进入454。

在452处，方法400以去冰模式操作热泵达预定的阈值量时间或直到达到所需的外部热交换器翅片温度。方法400以去冰模式操作热泵从而保存能量，同时为外部热交换器266去冰。进一步地，在去冰模式中，制冷剂没有循环通过内部热交换器276，因此冷却乘客舱220的可能性较低。在热泵以去冰模式操作达预定量时间或直到外部热交换器翅片温度达到预定阈值温度时，方法400退出。

在454处，方法400判断是否热泵已经以去冰模式操作超过阈值量时间。方法400跟踪或记录热泵已经以某个模式操作的时间。如果方法400判断热泵已经以去冰模式操作超过阈值量的时间，则答案为“是”，且方法400进入460。否则，答案为“否”，且方法400进入456。

在456处，方法400以去冰模式操作热泵。方法400可以去冰模式操作，无需在内部热交换器中循环冷却剂达一定时间，而不会降低乘客舱温度。在热泵开始以去冰模式操作后，方法400进入458。

在458处，方法400判断外部热交换器去冰是否完成。如果方法400判断外部热交换器去冰完成，则答案为“是”，且方法400退出。否则，答案为“否”，且方法400返回到450。

在460处，方法400激活正温度系数(PTC)电气加热器。PTC加热器可被提供在全电动车辆或混合动力车辆中。进一步地，当PTC加热器被激活时，电气操作的泵和客舱风扇可被激活。通过激活PTC加热器，乘客舱温度可以被保持在所需温度处，即使在热泵以冷却模式操作时。在PTC加热器被激活后，方法400进入462。

在462处，方法400以冷却模式操作热泵。热泵可以冷却模式操作，从而与热泵以去冰模式操作相比，增加供应到外部热泵的热能。因此，与热泵以去冰模式操作相比，可减少为外部热交换器去冰所需的时间量。在热泵开始以冷却模式操作从而为外部热交换器266去冰后，方法400进入458。

因此，方法400可以去冰模式或冷却模式操作热泵，从而为外部热交换器去冰。当外部热交换器去冰更广泛时，热泵可以冷却模式操作从而为外部热交换器去冰。与热泵以去冰模式操作相比，以冷却模式操作热泵增加传递到外部热交换器的热能量，因为当热泵以冷却模式操作时，来自乘客舱传递的热能可传递到外部热交换器。

下面参考图7，其示出根据图4-6的方法操作车辆热泵的模拟序列。该序列可由诸如图1-3所示的系统执行。竖直标记T0-T7表示序列中感兴趣的时间点。所有绘图的时序一起对准。

从图7顶部的第一绘图是发动机操作状态随时间变化的绘图。当迹线处于靠近竖直轴线箭头附近的水平时，发动机正在燃烧空气-燃料混合物。当迹线处于水平轴线附近的低水平时，发动机不在燃烧空气-燃料混合物。水平轴线表示时间，且时间在水平轴线箭头方向上增加。

从图7顶部的第二绘图是发动机冷却剂温度(如发动机温度)随时间变化的绘图。竖直轴线表示发动机冷却剂温度，而发动机冷却剂温度在竖直轴线箭头方向上增加。水平轴线表示时间，且时间在水平轴线箭头方向上增加。水平线702表示阈值发动机冷却剂温度，在该温度以上，热泵可以冷却模式操作从而为外部热交换器去冰。在发动机温度小于线702的水平，对于包括发动机的车辆，热泵可仅以去冰模式操作。

从图7顶部的第三绘图是乘客舱加热请求随时间变化的绘图。当迹线处于竖直轴线箭头附近的较高水平时，乘客舱加热请求被确认。当迹线处于水平轴线附近的较低水平时，乘客舱加热请求未被确认。水平轴线表示时间，且时间从绘图左侧到绘图右侧增加。

从图7顶部的第四绘图是热泵操作状态随时间变化的绘图。竖直轴线表示热泵操作状态。当迹线处于竖直轴线箭头附近的较高水平时，热泵被激活。当迹线处于水平轴线附近的较低水平时，热泵被停用。水平轴线表示时间，且时间从绘图左侧到绘图右侧增加。

从图7顶部的第五绘图是热泵操作模式随时间变化的绘图。热泵操作模式是沿垂直轴线指示的。在该示例中，热泵可以如由沿竖直轴线列出的需要各模式的字母指示的加热模式(H)、去冰模式(D)、或冷却模式(C)操作。当迹线处于沿竖直轴线的字母H指示的水平时，热泵处于加热模式。当迹线处于由沿竖直轴线的字母D指示的水平时，热泵处于去冰模式。当迹线处于由沿竖直轴线的字母C指示的水平时，热泵处于冷却模式。水平轴线表示时间，且时间从绘图左侧到绘图右侧增加。

从图7顶部的第六绘图是热泵结冰状态随时间变化的绘图。竖直轴线表示热泵结冰状态。当迹线处于竖直轴线箭头附近的较高水平时，热泵被确定处于结冰状态。当迹线处于水平轴线附近的较低水平时，热泵被确定未处于结冰状态。竖直轴线表示时间，且时间从绘图左侧到绘图右侧增加。

在时间T0处，发动机不燃烧空气-燃料混合物，且热泵关闭。响应于乘客舱加热请求未被确认，热泵关闭或未激活。热泵未处于结冰状况，且发动机冷却剂温度处于低于702的值。

在时间T1处，乘客舱加热请求改变状态从而指示乘客舱加热被请求。车辆乘客或控制器可请求乘客舱加热。响应于乘客舱加热请求，热泵以加热模式被激活。热泵未处于结冰状态，且发动机关闭并在低于702的温度。

在时间T2处，热泵结冰由热泵结冰状态指示，且在热泵被激活时过渡到较高水平。热泵结冰可基于环境湿度和外部热交换器翅片温度小于阈值温度确定。响应热泵结冰状态和发动机冷却剂温度小于702，热泵进入去冰模式。乘客舱加热请求保持确认和发动机保持停用。乘客舱加热请求保持确认。

在时间T3处，热泵已经以去冰模式操作超过阈值量时间。因此，发动机起动从而增加发动机冷却剂温度，因此可保持乘客舱温度，同时热泵以冷却模式操作，从而增加外部热交换器的升温。热泵不立即进入冷却模式，因而允许运行的发动机加热发动机冷却剂，以便升温通过内部热交换器的乘客舱空气。在发动机被激活后，发动机冷却剂温度开始增加，且乘客舱加热请求保持确认。响应外部热交换器翅片温度小于阈值温度，热泵也保持在结冰状态。

在时间T3和时间T4，响应热泵处于去冰模式达长于阈值，热泵进入冷却模式。在该示例中，进入冷却模式被延迟，从而允许发动机加热发动机冷却剂的时间，但在其它示例中，热泵可立即进入冷却模式。发动机冷却剂温度增加且其它状况保持不变。

在时间T4处，热泵结冰状态过渡到低水平从而指示不再有外部热交换器结冰。当外部热交换器翅片温度达到阈值温度时，可确定外部热交换器结冰不再存在。热泵退出冷却模式，且响应乘客舱加热请求和无外部热交换器结冰，再进入加热模式。发动机保持操作且发动机冷却剂温度高于阈值温度702。热泵也保持在活跃状态。

在时间T5处，响应于低驾驶员命令扭矩(未示出)和较高电池荷电状态(未示出)，发动机被停止。发动机冷却剂温度高于水平702，且乘客舱加热请求保持确认。进一步地，热泵保持激活，且热泵以加热模式操作，如热泵模式指示。热泵结冰未被指示。

在时间T6处，热泵结冰由热泵结冰状态指示。响应于热泵结冰和发动机冷却剂温度高于水平702，热泵模式过渡到冷却模式。因为发动机冷却剂温度高于水平702，所以发动机冷却剂可用于加热乘客舱，即使热泵以冷却模式操作。通过以冷却模式操作热泵，相比热泵以去冰模式操作，有额外的热能可提供给外部热交换器。以该方式，外部热交换器去冰时间可减少。热泵保持激活，且发动机保持停用。

在时间T7处，热泵被去冰，如热泵结冰状态过渡到较低水平指示。响应于无热泵结冰和乘客舱加热请求，热泵模式从冷却模式过渡到加热模式。进一步地，热泵保持激活，且发动机冷却剂温度高于水平702。

以该方式，响应于热泵外部热交换器结冰和发动机冷却剂温度，热泵操作模式可进入去冰模式或冷却模式。当发动机冷却剂温度高于水平702时，通过进入冷却模式，外部热交换器去冰速率可增加，同时保持乘客舱温度。具体地，随着在内部热交换器的热能减少，供应到乘客舱的热能可在加热器芯增加以保持乘客舱温度。相似地，随着热能在内部热交换器减少，供应到乘客舱的热能可在PTC加热器增加以保持乘客舱温度。

如本领域技术人员理解的那样，图4-6所述的方法可表示任何数目的处理策略中的一个或更多，如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程、等等。进一步，这里所述的方法可以是物理世界中控制器采取的动作和控制器内指令的组合。这里公开的控制方法和程序可在非暂时性存储器存储为可执行指令，并可由包括控制器的控制系统结合不同传感器、致动器、和其它引起硬件执行。类似地，所示的不同步骤或功能可以所示序列、并行执行，或在某些情形中省略。相似地，处理顺序不是实现这里所述目的、特征、和优点所必须的，而是为了例示和描述提供的。虽然没有明确示出，本领域技术人员将认识到根据使用的特定策略，一个或更多所示步骤或功能可重复执行。进一步，所述动作、操作、方法、和/或功能可以图形表示要编程到发动机控制系统中计算机可读存储介质的非暂时性存储器的代码。

因此，图4-6的方法提供操作车辆热泵的方法，其包括：接收车辆热泵传感器数据到控制器；通过控制器判断外部热交换器结冰的存在或不存在；以及响应于判断外部热交换器结冰的存在，通过控制器以冷却模式操作车辆热泵。该方法包括：其中车辆热泵包括制冷剂回路和冷却剂回路。该方法包括：其中冷却剂回路供应冷却剂到乘客舱中的加热器芯，以及其中制冷剂回路供应制冷剂到乘客舱中的热交换器，冷却剂回路与制冷剂回路隔离。

在某些示例中，该方法进一步包括：响应于判断外部热交换器结冰的存在，以去冰模式操作车辆热泵。该方法包括：其中在响应于外部热交换器结冰的存在而以冷却模式操作车辆热泵之前，车辆热泵以去冰模式操作。该方法还包括：其中在以冷却模式操作车辆热泵之前，车辆热泵以去冰模式操作达预定量的时间。该方法包括：内部热交换器(如乘客舱内部)以冷却模式操作为蒸发器，且其中外部热交换器(如，乘客舱外面)以冷却模式操作为冷凝器。该方法包括：响应于车辆热泵操作的车辆被电气耦合到固定电网，经由控制器热泵以冷却模式操作。

图4-6的方法也提供操作车辆热泵的方法，其包括：接收车辆热泵传感器数据到控制器；经由控制器判断制冷剂回路中的外部热交换器结冰的存在或不存在；以及激活冷却剂回路中的加热装置，和响应于判断外部热交换器结冰的存在，经由控制器以冷却模式操作车辆热泵。该方法包括：其中加热装置是正温度系数(PTC)加热器。该方法包括：其中加热装置是发动机。

在某些示例中，该方法包括：其中在响应于判断外部热交换器结冰的存在车辆热泵以去冰模式操作后，加热装置被激活。该方法还包括：其中在加热装置被激活之前，去冰模式活跃达预定量时间。该方法还包括：其中外部热交换器结冰的存在基于外部热交换器翅片的温度。

本说明书至此结束。本领域技术人员阅读本说明书可不偏离本说明书的精神和保护范围想到许多变化和修改。例如，以天然气、汽油、柴油、或可替换燃料操作的I3、I4、I5、V6、V8、V10、以及V12发动机可有利地使用本说明书。

Claims (10)

1.一种车辆系统，其包括：

热泵，其包括内部热交换器和外部热交换器；以及

控制器，其包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，用于响应于所述外部热交换器处的结冰，以冷却模式操作所述热泵。

2.根据权利要求1所述的车辆系统，进一步包括发动机和在冷却剂回路和制冷剂回路之间提供热连通的热交换器。

3.根据权利要求2所述的车辆系统，进一步包括响应于进入所述冷却模式，激活所述发动机的额外指令。

4.根据权利要求1所述的车辆系统，进一步包括用于进一步响应所述热泵在其中操作的车辆被电气耦合到固定电网，以所述冷却模式激活热泵的额外指令。

5.根据权利要求4所述的车辆系统，其中在所述冷却模式中，热从乘客舱传递到所述外部热交换器。

6.根据权利要求5所述的车辆系统，进一步包括用于在所述热泵以所述冷却模式操作时加热乘客舱的额外指令。

7.一种操作车辆热泵的方法，其包括：

接收车辆热泵传感器数据到控制器；

经由所述控制器判断外部热交换器结冰的存在或不存在；并且

响应于判断所述外部热交换器结冰的存在，以冷却模式操作所述车辆热泵。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述车辆热泵包括制冷剂回路和冷却剂回路。

9.一种操作车辆热泵的方法，其包括：

接收车辆热泵传感器数据到控制器；

经由所述控制器判断制冷剂回路中的外部热交换器结冰的存在或不存在；并且

响应于判断所述外部热交换器结冰的存在，经由所述控制器激活冷却剂回路中的加热装置并以冷却模式操作所述车辆热泵。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述加热装置是正温度系数加热器，即PTC加热器。