CN107521302A - 用于车辆的热泵系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的热泵系统可以包括：电池冷却管线，所述电池冷却管线与电池模块连接并且冷却剂在所述电池冷却管线中移动；激冷器，所述激冷器通过第一连接管线与电池冷却管线连接，从而通过选择性地使引入其中的制冷剂和冷却剂交换热量来调节冷却剂的温度，并且所述激冷器通过第二连接管线与空调设备的制冷剂管线连接；电气单元设备冷却器，所述电气单元设备冷却器包括通过冷却管线连接的散热器和第一水泵，从而循环冷却剂以用于冷却电动机和电子单元，并且通过第一阀而与电池冷却管线和第一连接管线能够选择性地连接；以及旁通管线，所述旁通管线通过设置在制冷剂管线中的第二阀与第二连接管线和制冷剂管线选择性地连接。

Description

用于车辆的热泵系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年6月20日提交的韩国专利申请No.10-2016-0076562的优先权及权益，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的热泵系统。更具体地，本发明涉及这样一种用于车辆的热泵系统，其使用一个激冷器(chiller)(在所述激冷器中制冷剂和冷却剂的热量进行交换)加热或冷却电池模块并且使用电动机、电子单元和电池模块的废热改进加热效率。
背景技术
通常地，用于车辆的空调包括空调系统，所述空调系统使制冷剂循环从而对车辆内部进行加热或空气调节。
无论车外的温度变化如何，所述空调装置能够通过将车辆内部的温度维持于合适的温度从而维持舒适的车内环境，并且在由于压缩机的驱动排出的制冷剂经由冷凝器、储液干燥器(receiver drier)、膨胀阀和蒸发器再次循环至压缩机的过程中，空调装置通过蒸发器的热量交换对车辆内部进行加热或空气调节。
亦即，在夏季的空气调节模式下，空调装置通过冷凝器使通过压缩机压缩的高温高压蒸汽制冷剂冷凝并且经由储液干燥器和膨胀阀通过蒸发器中的蒸发降低车内温度和湿度。
目前，随着对能量效率和环境污染问题的兴趣的增加，需要开发可以基本上代替内燃机车辆的环境友好车辆，并且所述环境友好车辆分为使用燃料电池或电力作为电源驱动的电动车辆和使用发动机和电池驱动的混合动力车辆。
在所述环境友好车辆的电动车辆或混合动力车辆中，不同于常规车辆的空调，不使用单独的加热器并且应用于环境友好车辆的空调被称为热泵系统。
电动车辆将氧气和氢气的化学反应能量转化成电能从而产生驱动转矩，并且在该过程中，由于燃料电池内的化学反应而出现热能，并且保证燃料电池的性能的要点是有效除去产生的热。
混合动力车辆通过使用从电池或燃料电池供应的电力驱动电动机并连同用常规燃料操作的发动机来产生驱动转矩，并且当有效除去燃料电池、电池和电动机中出现的热量时，可以保证电动机的性能。
因此，在常规混合动力车辆或电动车辆中，为了避免电动机、电子单元和包括燃料电池的电池的发热，电池冷却系统连同电气单元冷却装置和热泵系统应当各自被构造成具有分离的闭合和密封回路。
因此，存在的缺点在于设置在车辆前侧的冷却模块的尺寸和重量增加，并且将制冷剂或冷却剂从发动机室的内部供应至各个热泵系统、电气单元冷却装置和电池冷却系统的连接管的布局变得复杂。
此外，为了使电池显示出最佳性能，分离地设置根据车辆状态加热或冷却电池的电池冷却装置，并且应用与每个连接管连接的多个阀，并且由于阀的频繁打开和关闭操作所造成的噪声和振动传递至车辆内部，因此缺点在于驾驶舒适性变差。
公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种用于车辆的热泵系统，所述热泵系统的优点在于能够通过使用一个激冷器(在所述激冷器中制冷剂和冷却剂的热量进行交换)加热或冷却电池模块从而简化系统。
本发明致力于进一步提供用于车辆的热泵系统，所述热泵系统的优点在于能够使用电动机、电子单元和电池模块的废热改进加热效率。
本发明的一个示例性实施方案提供了一种用于车辆的热泵系统，所述热泵系统包括：电池冷却管线，所述电池冷却管线与电池模块连接并且冷却剂在所述电池冷却管线中移动；激冷器，所述激冷器通过第一连接管线与电池冷却管线连接，从而通过选择性地使引入其中的制冷剂和冷却剂交换热量来调节冷却剂的温度，并且所述激冷器通过第二连接管线与空调装置的制冷剂管线连接；电气单元冷却装置，所述电气单元冷却装置包括通过冷却管线连接的散热器和第一水泵，从而循环冷却剂以用于冷却电动机和电子单元，并且所述电气单元冷却装置通过第一阀而与电池冷却管线和第一连接管线能够选择性地连接；以及旁通管线，所述旁通管线通过设置在制冷剂管线中的第二阀与第二连接管线和制冷剂管线选择性地连接。
空调装置可以包括：加热通风和空调(HVAC)模块，所述加热通风和空调(HVAC)模块通过制冷剂管线连接并且其中具有打开/关闭门，所述打开/关闭门根据车辆的空气调节模式、加热模式和加热/除湿模式进行调节，从而将穿过蒸发器的外部空气选择性地引入内部冷凝器；压缩机，所述压缩机通过制冷剂管线连接在蒸发器和内部冷凝器之间；储集器，所述储集器设置在压缩机和蒸发器之间的制冷剂管线中；外部冷凝器，所述外部冷凝器通过制冷剂管线与内部冷凝器连接并且设置在车辆的前侧；第一膨胀阀，所述第一膨胀阀设置在连接外部冷凝器和蒸发器的制冷剂管线中；除湿管线，所述除湿管线具有与内部冷凝器和外部冷凝器之间的制冷剂管线连接的一端，具有与蒸发器和第一膨胀阀之间的制冷剂管线连接的另一端，并且具有第三阀；除霜管线，所述除霜管线通过设置在内部冷凝器和外部冷凝器之间的制冷剂管线中的第四阀与外部冷凝器和第一膨胀阀之间的制冷剂管线连接；以及第二膨胀阀，所述第二膨胀阀设置在第二连接管线中。
电池冷却管线可以包括：第五阀，所述第五阀在散热器和激冷器之间连接电池冷却管线和将电动机和电子单元连接的冷却管线；和第六阀，所述第六阀在电池模块和散热器之间连接电池冷却管线和将电动机和电子单元连接的冷却管线。
当在车辆的空气调节模式下冷却电池模块时，可以通过第二阀、第三阀和第四阀的操作关闭旁通管线、除湿管线和除霜管线，并且激冷器可以与蒸发器和外部冷凝器并联联接。
当在车辆的空气调节模式不操作时使用制冷剂冷却电池模块时，可以通过第二阀、第三阀和第四阀的操作关闭旁通管线、除湿管线和除霜管线，并且可以停止第一膨胀阀的操作，并且第二膨胀阀可以进行操作。
当在车辆的加热模式下回收电池模块、电动机和电子单元的废热时，可以通过第一阀和第二阀的操作打开第一连接管线和第二连接管线和旁通管线，并且可以通过第三阀和第四阀的操作关闭除湿管线和除霜管线，并且可以停止第一膨胀阀和第二膨胀阀的操作。
连接电动机和电子单元的冷却管线可以通过第一阀、第五阀和第六阀的操作而与第一连接管线能够选择性地连接。
当在车辆的加热和除湿模式下回收电动机和电子单元的废热时，可以通过第一阀和第二阀的操作打开第一连接管线和旁通管线，电池冷却管线和将电动机和电子单元连接的冷却管线可以通过第一阀、第五阀和第六阀的操作而与第一连接管线连接，可以通过第三阀的操作打开除湿管线，并且可以通过第四阀的操作关闭除霜管线，并且可以停止第一膨胀阀和第二膨胀阀的操作。
当在车辆的加热和除霜模式下回收电池模块、电动机和电子单元的废热时，可以通过第一阀、第二阀和第三阀的操作打开第一连接管线、旁通管线和除霜管线，可以通过第三阀和第四阀的操作关闭与外部冷凝器连接的制冷剂管线和除湿管线，并且电池冷却管线和将电动机和电子单元连接的冷却管线可以通过第一阀、第五阀和第六阀的操作而与第一连接管线连接，并且可以停止第一膨胀阀和第二膨胀阀的操作。
在冷却管线中，可以在散热器和第五阀之间设置储液罐。
第一阀、第二阀、第四阀、第五阀和第六阀可以是能够分配流速的三通阀。
当使用车辆的空气调节模式或制冷剂冷却电池模块时，第二膨胀阀可以进行操作，使通过第二连接管线引入的制冷剂膨胀，并且将制冷剂引入激冷器。
可以在内部冷凝器和第四阀之间的制冷剂管线中设置孔口。
孔口可以选择性地打开和关闭制冷剂管线或者可以选择性地使穿过制冷剂管线的制冷剂膨胀。
除湿管线可以与第四阀和孔口之间的制冷剂管线连接。
在车辆的加热和除湿模式下可以通过第三阀的操作打开除湿管线。
可以在激冷器和电池模块之间的电池冷却管线中设置第二水泵。
电子单元可以包括电力控制单元(EPCU)和车载充电器(OBC)，所述电力控制单元(EPCU)设置在电动机和第一水泵之间的冷却管线上，所述车载充电器(OBC)设置在电动机和散热器之间的冷却管线上。
可以在第一阀和激冷器之间的第一连接管线中设置第七阀，并且可以在电池模块和激冷器之间的电池冷却管线中设置加热器。
在加热电池模块时可以打开加热器，从而加热在电池冷却管线中循环的冷却剂，并且将冷却剂引入电池模块。
在车辆的加热模式或车辆的加热和除霜模式下可以选择性地打开加热器，从而加热在电池冷却管线中循环的冷却剂。
如上所述，在根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中，在电动车辆或混合动力车辆中，通过根据车辆模式使用一个激冷器(在所述激冷器中制冷剂和冷却剂的热量进行交换)加热或冷却电池模块，可以简化系统。
此外，由于电池模块被有效加热和冷却以对应于车辆模式，因此电池模块可以展示出最佳的性能，并且通过电池模块的有效管理，可以增加车辆的整个行驶距离。
此外，通过选择性地使用电动机、电子单元和电池模块的废热，可以改进加热效率。
此外，通过简化整个系统，可以降低生产成本，可以减轻重量，并且可以改进空间利用。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为显示根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的热泵系统的构造的方框图。
图2为显示在根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中在根据车辆的空气调节模式冷却电池模块时的操作状态的方框图。
图3为显示在根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中在车辆的空气调节模式停止的状态下使用制冷剂冷却电池模块时的操作状态的方框图。
图4为显示在根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中根据车辆的加热模式回收电子单元和电池模块中的废热时的操作状态的方框图。
图5为显示在根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中根据车辆的加热和除湿模式回收电子单元和电池模块中的废热时的操作状态的方框图。
图6为显示在根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中根据车辆的加热和除霜模式回收电子单元和电池模块中的废热时的操作状态的方框图。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。
本说明书中描述的实施方案和附图中显示的构造仅为本发明的示例性实施方案并且不完全代表本发明的范围和精神，因此应当理解，在本发明的申请之时可以存在能够代替示例性实施方案的各种等效形式和示例性变体形式。
附图和说明书应当被认为本质上是说明性的而非限制性的。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
此外在附图中，每个元件的尺寸和厚度任意绘示从而更好地理解和容易描述，本发明不限于此，并且为了清楚起见夸大了若干部分和区域的厚度。
此外，在整个说明书中，除非明确地相反描述，术语“包括(comprise)”和变体形式例如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”应被理解为暗示包含所述元件但是不排除任何其它元件。
此外，说明书中描述的术语“……单元”、“……装置”、“……单元”和“……构件”意指用于执行至少一种功能和操作的单元。
图1为显示根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的热泵系统的构造的方框图。
根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的热泵系统100加热或冷却安装在车辆中的电池模块B或者选择性地使用在电池模块B或电动机15和电子单元16中产生的废热，从而改进加热效率。
如图1所示，所述热泵系统100与空调装置20和电气单元冷却装置10连锁，所述空调装置20是对车辆内部进行空气调节或加热的空调，所述电气单元冷却装置10用于冷却混合动力车辆或电动车辆中的电动机15和电子单元16。
在此，电气单元冷却装置10包括散热器12和第一水泵14，所述第一水泵14与冷却管线11连接并且循环冷却剂从而冷却电动机15和电子单元16。
电子单元16可以包括电力控制单元(Electric Power Control Unit，EPCU)17和车载充电器(On Board Charger，OBC)18，所述电力控制单元(EPCU)17在冷却管线11上设置在电动机15和第一水泵14之间，所述车载充电器(OBC)18在冷却管线11上设置在电动机15和散热器12之间。
散热器12设置在车辆的前侧，并且在其后侧设置冷却风扇13从而通过冷却风扇13的操作并与外部空气进行热量交换而使冷却剂冷却。
具有上述构造的电气单元冷却装置10通过第一水泵14的操作使在散热器12中冷却的冷却剂沿着冷却管线11循环，因此冷却电动机15和电子单元16从而避免过热。
空调装置20包括通过制冷剂管线21连接的加热通风和空调(HVAC)模块22、压缩机31、储集器(accumulator)33、外部冷凝器35和第一膨胀阀37。
首先，HVAC模块22通过制冷剂管线21连接并且其中具有打开/关闭门29，所述打开/关闭门29根据车辆的空气调节模式、加热模式和加热/除湿模式进行调节从而将已经穿过蒸发器27的外部空气选择性地引入内部冷凝器23和内部加热器25。
亦即，在车辆的加热模式下，打开/关闭门29打开从而将已经穿过蒸发器27的外部空气引入内部冷凝器23和内部加热器25。相反，在车辆的空气调节模式下，为了将在穿过蒸发器27的同时冷却的外部空气立即引入车辆，打开/关闭门29关闭内部冷凝器23和内部加热器25的一侧。
压缩机31通过制冷剂管线21连接在蒸发器27和内部冷凝器23之间。所述压缩机31压缩蒸汽状态的制冷剂。
储集器33在制冷剂管线21中设置在压缩机31和蒸发器27之间。所述储集器33仅将蒸汽状态的制冷剂供应至压缩机31，因此改进压缩机31的效率和耐久性。
在本示例性实施方案中，外部冷凝器35通过制冷剂管线21与内部冷凝器23连接。所述外部冷凝器35设置在电场散热器12的前侧从而使引入其中的制冷剂的热量与外部空气的热量交换。
第一膨胀阀37设置在连接外部冷凝器35和蒸发器27的制冷剂管线21中。第一膨胀阀37接收已经穿过外部冷凝器35的制冷剂并且使其膨胀。
在此，根据本示例性实施方案的热泵系统100包括电池冷却管线101、激冷器110和旁通管线115。
首先，电池冷却管线101与电池模块B连接，并且冷却剂移动。电池模块B将电力供应至电动机15和电子单元16。所述电池模块B可以形成为通过冷却剂进行冷却的水冷却类型。
在此，在电池冷却管线101中，第二水泵103可以设置在激冷器110和电池模块B之间。第二水泵103进行操作从而使冷却剂通过电池冷却管线101循环。
第一水泵14和第二水泵103可以是电动型水泵。
激冷器110通过第一连接管线111与电池冷却管线101连接并且通过第二连接管线113与制冷剂管线21连接。所述激冷器110通过引入其中的制冷剂和冷却剂的选择性热量交换来调节冷却剂的温度。
在此，空调装置20可以通过第一阀V1与电池冷却管线101和第一连接管线111选择性地连接。
第一阀V1选择性地联通冷却管线11和电池冷却管线101或者控制移动通过冷却管线11和电池冷却管线101的冷却剂的移动流。
在本示例性实施方案中，旁通路线115通过设置在制冷剂管线21中的第二阀V2选择性地连接第二连接管线113和制冷剂管线21。
在本示例性实施方案中，空调装置20进一步包括除湿管线41、除霜管线43和第二膨胀阀45。
首先，除湿管线41的一端与内部冷凝器23和外部冷凝器35之间的制冷剂管线21连接。除湿管线41的另一端与蒸发器27和第一膨胀阀37之间的制冷剂管线21连接。在所述除湿管线41中，设置第三阀V3。
亦即，在车辆的加热和除湿模式下，可以通过第三阀V3的操作打开除湿管线41。
除霜管线43通过第四阀V4与外部冷凝器35和第一膨胀阀37之间的制冷剂管线21连接，所述第四阀V4在制冷剂管线21中设置在内部冷凝器23和外部冷凝器35之间。
在此，可以在制冷剂管线21中在内部冷凝器23和第四阀V4之间设置孔口39。
孔口39执行使从内部冷凝器23排出的制冷剂膨胀的功能。
此外，孔口39可以执行阀的功能，其根据空气调节模式、加热模式和加热/除湿模式选择性地循环制冷剂而无膨胀。
亦即，孔口39可以选择性地打开和关闭制冷剂管线21或者可以选择性地使穿过制冷剂管线21的制冷剂膨胀。
在此，除湿管线41可以与第三阀V3和孔口39之间的制冷剂管线21连接。
在车辆的加热和除湿模式下，可以通过第三阀V3的操作选择性地打开所述除湿管线41。
第二膨胀阀45在第二连接管线113中设置在冷凝器35和激冷器110之间。
当在空气调节模式下操作车辆时或者当使用制冷剂冷却电池模块B时，第二膨胀阀45操作。所述第二膨胀阀45使制冷剂膨胀从而将通过第二连接管线113引入的制冷剂以低温状态引入激冷器110。
亦即，第二膨胀阀45使从冷凝器35排出的经冷凝的制冷剂膨胀并且将温度降低状态的制冷剂引入激冷器110，因此进一步降低穿过激冷器110内部的冷却剂的水温。
因此，在穿过激冷器110的同时水温降低的冷却剂被引入电池模块B，因此更有效地冷却电池模块B。
此外，在电池冷却管线101中，进一步设置第五阀V5和第六阀V6。
第五阀V5在散热器12和激冷器110之间连接电池冷却管线101以及将电动机15和电子单元16连接的冷却管线11。
第六阀V6在电池模块B和散热器12之间连接电池冷却管线101以及将电动机15和电子单元16连接的冷却管线11。
亦即，连接电动机15和电子单元16的冷却管线11可以通过第一阀V1、第五阀V5和第六阀V6的操作而与第一连接管线111能够选择性地连接。
此外，在散热器12和第五阀V5之间的冷却管线11中可以设置储液罐19。
储液罐19可以储存从散热器12引入并且完成冷却的冷却剂。
在本示例性实施方案中，第一水泵14在冷却管线11上设置在第五阀V5和电力控制装置17之间，但是本发明不限于此，并且第一水泵14可以在冷却管线11上设置在第五阀V5和储液罐19之间。
当第一水泵14设置在储液罐19和第五阀V5之间时，在连同第二水泵103的操作使用冷却剂冷却电池模块B时，第一水泵14可以增加循环至电池模块B的冷却剂的流速。
在本示例性实施方案中，第一阀V1、第二阀V2、第四阀V4、第五阀V5和第六阀V6可以是能够分配流速的三通阀。
在第一阀V1和激冷器110之间的第一连接管线111中可以设置第七阀V7。
第七阀V7执行避免冷却剂从激冷器110朝向第一阀V1反向流动的功能。
此外，在电池模块B和激冷器110之间的电池冷却管线101中可以设置加热器105。
在此，加热器105在加热电池模块B时选择性地开启从而加热在电池冷却管线101中循环的冷却剂，从而将冷却剂引入电池模块B。
此外，加热器105在车辆的加热模式或加热和除霜模式下选择性地开启从而加热在电池冷却管线101中循环的冷却剂。
下文将参考图2至6详细描述根据本发明的示例性实施方案的具有上述构造的基于用于车辆的热泵系统100的每个模式的操作。
首先，将参考图2描述根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的热泵系统100根据车辆的空气调节模式冷却电池模块时的操作。
图2为显示在根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中在根据车辆的空气调节模式冷却电池模块时的操作状态的方框图。
参考图2，在车辆的空气调节模式下，当冷却电池模块B时，在电气单元冷却装置10中，根据冷却要求以及电动机15和电子单元16的冷却剂温度，通过第五阀V5和第六阀V6的操作打开冷却管线11。
同时，通过第一阀V1的操作打开第一连接管线111从而连接电池模块B和激冷器110。
在此，通过第五阀V5和第六阀V6的操作而不连接冷却管线11和电池冷却管线101。
因此，在电气单元冷却装置10和电池模块B中，冷却剂移动至各个闭合回路。
亦即，为了通过第一水泵14的操作冷却电动机15和电子单元16，在散热器12中冷却的冷却剂循环于冷却管线11中。
为了通过第二水泵103的操作冷却电池模块B，穿过激冷器110的冷却剂循环于电池冷却管线101中。
循环于电池冷却管线101中的冷却剂通过与激冷器110中的制冷剂进行热量交换而冷却并且被供应至电池模块B。因此，电池模块B通过冷却的冷却剂而冷却。
为了对车辆内部进行空气调节，空调装置20使制冷剂沿着制冷剂管线21循环从而对内部进行空气调节。
在此，通过第二阀V2、第三阀V3和第四阀V4的操作关闭旁通路线115、除湿路线41和除霜路线43。
因此，激冷器110可以与蒸发器27和外部冷凝器35并联联接。
从外部冷凝器35排出的一些制冷剂通过第二膨胀阀45的操作而膨胀从而处于低温和低压状态，并且引入与第二连接管线113连接的激冷器110。
之后，引入激冷器110的制冷剂与冷却剂交换热量，并且通过第二连接管线113引入储集器33。
亦即，在冷却电池模块B的同时温度升高的冷却剂通过与激冷器110内的低温和低压的制冷剂交换热量而冷却。经冷却的冷却剂通过电池冷却管线101再次供应至电池模块B。
亦即，当重复上述操作时，冷却剂可以有效冷却电池B。
为了对车辆内部进行空气调节，从外部冷凝器35排出的剩余的制冷剂通过制冷剂管线21移动并且依次穿过第一膨胀阀37、蒸发器27、储集器33、压缩机31和内部冷凝器23。
在此，引入HVAC模块22的外部空气在穿过蒸发器27的同时通过引入蒸发器27的低温状态的制冷剂而冷却。
在该情况下，打开/关闭门29关闭与内部冷凝器23联通的部分，使得冷却的外部空气不穿过内部冷凝器23和内部加热器25。因此，经冷却的外部空气直接引入车辆，因此对车辆内部进行空气调节。
之后，制冷剂穿过孔口39，引入外部冷凝器35并且在穿过外部冷凝器35的同时通过与外部空气交换热量而冷凝。
在该情况下，孔口39可以以阀的形式操作。
亦即，当重复上述过程时，制冷剂在车辆的空气调节模式下对内部进行空气调节并且同时在穿过激冷器110的同时通过热量交换使冷却剂冷却。
在本示例性实施方案中，将参考图3描述在车辆的空气调节模式停止的状态下使用制冷剂冷却电池模块时的操作。
图3为显示在根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中在车辆的空气调节模式停止的状态下使用制冷剂冷却电池组模块时的操作状态的方框图。
参考图3，当使用制冷剂冷却电池模块B时，停止空调装置20的第一膨胀阀37的操作从而避免制冷剂引入蒸发器27。
因此，制冷剂从压缩机31引入外部冷凝器35从而通过与外部空气交换热量而冷凝。之后，制冷剂从外部冷凝器35中排出，从而沿着制冷剂管线21引入第二连接管线113。
引入第二连接管线113的制冷剂通过第二膨胀阀45的操作而膨胀，从而变成低温和低压状态并且引入激冷器110。
引入激冷器110的制冷剂与冷却剂交换热量，并且通过第二连接管线113引入储集器33。
亦即，在冷却电池模块B的同时温度升高的冷却剂通过与激冷器110内的低温和低压的制冷剂交换热量而冷却。冷却的冷却剂通过电池冷却管线101再次供应至电池模块B。
因此，当重复上述操作时，冷却剂可以有效冷却电池B。
已经穿过激冷器110的制冷剂穿过储集器33并且再次依次穿过压缩机31和内部冷凝器23。
之后，制冷剂穿过孔口39，引入外部冷凝器35并且在穿过外部冷凝器35的同时通过与外部空气交换热量而冷凝。
在该情况下，孔口39可以以阀的形式操作。
在此，通过第二阀V2、第三阀V3和第四阀V4的操作关闭旁通路线115、除湿路线41和除霜路线43。
在电气单元冷却装置10中，根据冷却要求和电动机15和电子单元16的冷却剂温度，通过第五阀V5和第六阀V6的操作打开冷却管线11。
同时，通过第一阀V1的操作打开第一连接管线111，从而连接电池模块B和激冷器110。
在此，通过第五阀V5和第六阀V6的操作而不连接冷却管线11和电池冷却管线101。
因此，在电气单元冷却装置10和电池模块B中，冷却剂独立地通过各个闭合回路移动。
亦即，为了通过第一水泵14的操作冷却电动机15和电子单元16，在散热器12中冷却的冷却剂循环于冷却管线11中。
然而，循环于电池冷却管线101中的冷却剂通过与激冷器110中的制冷剂进行热量交换而冷却并且被供应至电池模块B。因此，电池模块B通过与制冷剂交换热量冷却的冷却剂进行冷却。
亦即，通过与激冷器110中的制冷剂交换热量而冷却的冷却剂通过第二水泵103的操作引入电池模块B。因此，经冷却的冷却剂可以有效地冷却电池模块B。
在图2和图3中，电气单元冷却装置10进行操作，但是本发明不限于此，并且当不需要冷却电动机15和电子单元16时，可以停止冷却剂至冷却管线11的循环。
在本示例性实施方案中，将参考图4描述根据车辆的加热模式回收电子单元和电池模块中的废热时的操作。
图4为显示在根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中根据车辆的加热模式回收电子单元和电池模块中的废热时的操作状态的方框图。
参考图4，当在车辆的加热模式下回收电池模块B、电动机15和电子单元16的废热时，通过第一阀V1和第二阀V2的操作打开第一连接管线111、第二连接管线113和旁通管线115。
通过第三阀V3和第四阀V4的操作关闭除湿管线41和除霜管线43。
在该情况下，第五阀V5和第六阀V6关闭冷却管线11的连接使得电动机15和电子单元16不与散热器12连接。
同时，第五阀V5和第六阀V6使穿过电动机15和电子单元16的冷却管线11与电池冷却管线101联通。
因此，由于电动机15和电子单元16中产生的废热和电池模块B中产生的废热而温度升高的冷却剂通过第一水泵14和第二水泵103的操作而引入第一连接管线111，从而穿过激冷器110。
在此，停止第一膨胀阀37和第二膨胀阀45的操作。
因此，从外部冷凝器35排出的制冷剂引入通过第二阀V2的操作打开的旁通管线115。之后，制冷剂通过第二连接管线113引入激冷器110并且与激冷器110中的温度升高的冷却剂交换热量。
亦即，电动机15、电子单元16和电池模块B中产生的废热使激冷器110中的制冷剂的温度升高。
温度升高的制冷剂通过穿过储集器33引入压缩机31，并且通过压缩机31压缩成高温和高压状态，从而引入内部冷凝器23。
在此，打开/关闭门29打开使得引入HVAC模块22并且穿过蒸发器27的外部空气穿过内部冷凝器23。
因此，当从外部引入的外部空气穿过未供应制冷剂的蒸发器27时，外部空气以未冷却的室温状态引入。引入的外部空气在穿过内部冷凝器23的同时转变成高温状态，穿过选择性操作的内部加热器25，并且引入车辆内部，因此加热车辆内部。
之后，制冷剂在穿过孔口39的同时以膨胀状态引入外部冷凝器35，并且在穿过外部冷凝器35的同时通过与外部空气交换热量而冷凝。
在该情况下，孔口39可以以膨胀阀的形式操作。
加热器105根据需要选择性地操作，从而加热电池冷却管线101中循环的冷却剂。因此，穿过激冷器110的制冷剂的温度迅速升高。
亦即，根据本示例性实施方案的热泵系统100在车辆的加热模式下使用电动机15、电子单元16和电池模块B中产生的废热从而升高制冷剂的温度，因此降低压缩机31的能量消耗并且改进加热效率。
在本示例性实施方案中，将参考图5描述根据车辆的加热和除湿模式回收电子单元和电池模块中的废热时的操作。
图5为显示在根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中根据车辆的加热和除湿模式回收电子单元和电池模块中的废热时的操作状态的方框图。
参考图5，在车辆的加热和除湿模式下，当回收电池模块B、电动机15和电子单元16的废热时，通过第一阀V1和第二阀V2的操作打开第一连接管线111、第二连接管线113和旁通管线115。
第五阀V5和第六阀V6关闭冷却管线11的连接使得电动机15和电子单元16不与散热器12连接。
同时，电池冷却管线101和穿过电动机15和电子单元16的冷却管线11通过第一阀V1、第五阀V5和第六阀和V6的操作与第一连接管线111连接。
因此，由于电动机15和电子单元16中产生的废热和电池模块B中产生的废热而温度增加的冷却剂通过第一水泵14和第二水泵103的操作引入第一连接管线111，从而穿过激冷器110。
在此，通过第三阀V3的操作打开除湿管线41，使得将要引入外部冷凝器35的一部分制冷剂循环。
通过第四阀V4的操作关闭除霜管线43，并且停止第一膨胀阀37和第二膨胀阀45的操作。
因此，从外部冷凝器35排出的制冷剂引入通过第二阀V2的操作打开的旁通管线115。之后，制冷剂通过第二连接管线113引入激冷器110并且与激冷器110中的温度增加的冷却剂交换热量。
亦即，电动机15、电子单元16和电池模块B中产生的废热使激冷器110中的制冷剂的温度升高。
温度升高的制冷剂穿过储集器33，引入压缩机31并且通过压缩机31压缩成高温和高压状态从而引入内部冷凝器23。
通过第二阀V2的操作关闭连接第一膨胀阀37和蒸发器27的制冷剂管线21。然而，在穿过孔口39的同时膨胀的一部分制冷剂通过打开的除湿管线41引入蒸发器27。
在所述状态下，打开/关闭门29打开，使得引入HVAC模块22并且穿过蒸发器27的外部空气穿过内部冷凝器23。
亦即，引入HVAC模块22的外部空气在穿过蒸发器27的同时通过引入蒸发器27的低温状态的制冷剂而除湿。之后，外部空气在穿过内部冷凝器23的同时转变成高温状态，并且通过穿过选择性操作的内部加热器25引入车辆内部，因此对车辆内部进行加热/除湿。
之后，制冷剂在穿过孔口39的同时以膨胀状态引入外部冷凝器35并且在穿过外部冷凝器35的同时通过与外部空气交换热量而冷凝。
在该情况下，孔口39可以以膨胀阀的形式操作。
亦即，根据本示例性实施方案的热泵系统100在车辆的加热和除湿模式下使用电动机15、电子单元16和电池模块B中产生的废热，从而升高制冷剂的温度，因此降低压缩机31的能量消耗并且改进加热效率。
此外，通过除湿管线41将在穿过孔口39的同时膨胀的一部分制冷剂引入蒸发器27，可以进行车内除湿而无需操作第一膨胀阀37。
在本示例性实施方案中，将参考图6描述根据车辆的加热和除霜模式回收电子单元和电池模块中的废热时的操作。
图6为显示在根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中根据车辆的加热和除霜模式回收电子单元和电池模块中的废热时的操作状态的方框图。
在此，当外部冷凝器35中出现霜时，除霜模式进行操作。
参考图6，在车辆的加热和除霜模式下，当回收电池模块B、电动机15和电子单元16的废热时，通过第一阀V1、第二阀V2和第三阀V3的操作打开第一连接管线111、旁通管线115和除霜管线43。
通过第三阀V3和第四阀V4的操作关闭与外部冷凝器35连接的制冷剂管线21和除湿管线41。
第五阀V5和第六阀V6关闭冷却管线11的连接，使得电动机15和电子单元16不与散热器12连接。
同时，电池冷却管线101以及穿过电动机15和电子单元16的冷却管线11通过第一阀V1、第五阀V5和第六阀V6的操作与第一连接管线111连接。
因此，由于电动机15和电子单元16中产生的废热和电池模块B中产生的废热而温度增加的冷却剂通过第一水泵14和第二水泵103的操作引入第一连接管线111，从而穿过激冷器110。
在此，除霜管线43停止将制冷剂引入至出现霜的外部冷凝器35，并且通过旁通管线115和第二连接管线113而将制冷剂引入激冷器110，因此在除霜的同时避免外部冷凝器35中的霜增加。
在该情况下，停止第一膨胀阀37和第二膨胀阀45的操作。
因此，穿过孔口39的制冷剂引入通过第二阀V2的操作打开的旁通管线115，而不穿过外部冷凝器35。之后，制冷剂通过第二连接管线113引入激冷器110，并且与激冷器110中的温度增加的冷却剂交换热量。
亦即，电动机15、电子单元16和电池模块B中产生的废热使激冷器110中的制冷剂的温度升高。
温度升高的制冷剂通过穿过储集器33引入压缩机31，并且通过压缩机31而压缩成高温和高压状态并引入内部冷凝器23。
通过第二阀V2的操作关闭连接第一膨胀阀37和蒸发器27的制冷剂管线21。
在所述状态下，打开/关闭门29打开，使得引入HVAC模块22并且穿过蒸发器27的外部空气穿过内部冷凝器23。
因此，当从外部引入的外部空气穿过未供应制冷剂的蒸发器27时，外部空气以未冷却的室温状态引入。引入的外部空气在穿过内部冷凝器23的同时转变成高温状态，并且在穿过选择性操作的内部加热器25的同时引入车辆内部，因此加热车辆内部。
之后，制冷剂在穿过孔口39的同时膨胀并且循环的同时再次引入除霜管线43。
在该情况下，孔口39可以以膨胀阀的形式操作。
加热器105根据需要选择性地操作从而加热电池冷却管线101中循环的冷却剂。因此，穿过激冷器110的制冷剂的温度迅速增加。
亦即，根据本示例性实施方案的热泵系统100在车辆的加热和除霜模式下使用电动机15、电子单元16和电池模块B中产生的废热，从而升高制冷剂的温度，因此降低压缩机31的能量消耗并且改进加热效率。
此外，当外部冷凝器35中出现霜时，通过阻止制冷剂通过除霜管线43流入，外部冷凝器35可以更迅速地除霜。
在本示例性实施方案中，在车辆的加热模式下，完全回收了电动机15、电子单元16和电池模块B的废热，但是本发明不限于此，并且在加热模式下，可以选择性地回收电动机15和电子单元16中产生的废热和电池模块B中产生的废热。
因此，当应用根据本发明的示例性实施方案的具有上述构造的用于车辆的热泵系统100时，在电动车辆或混合动力车辆中，通过根据车辆模式使用一个激冷器110(在所述激冷器中制冷剂和冷却剂的热量进行交换)加热或冷却电池模块B，可以简化系统。
此外，由于电池模块B被有效加热和冷却以对应于车辆模式，因此电池模块B可以展示出最佳的性能，并且通过电池模块B的有效管理，可以增加车辆的整个行驶距离。
此外，通过选择性地使用电动机15、电子单元16和电池模块B的废热，可以改进加热效率。
此外，通过简化整个系统，可以降低生产成本，可以减轻重量，并且可以改进空间利用。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“高”、“低”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“内”、“外”、“向前”和“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (20)

1.一种用于车辆的热泵系统，所述热泵系统包括：
电池冷却管线，其与电池模块连接并且冷却剂在所述电池冷却管线中移动；
激冷器，其通过第一连接管线与电池冷却管线连接，从而通过选择性地使引入其中的制冷剂和冷却剂交换热量来调节冷却剂的温度，并且所述激冷器通过第二连接管线与空调设备的制冷剂管线连接；
冷却器，其包括通过冷却管线连接的散热器和第一水泵，从而循环冷却剂以用于冷却电动机和电子单元，并且所述冷却器通过第一阀而与电池冷却管线和第一连接管线能够选择性地连接；以及
旁通管线，其通过设置在制冷剂管线中的第二阀与第二连接管线和制冷剂管线选择性地连接。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的热泵系统，其中，空调设备包括：
加热通风和空调模块，其通过制冷剂管线连接并且其中具有打开/关闭门，所述打开/关闭门根据车辆的空气调节模式、加热模式和加热/除湿模式进行调节，从而将穿过蒸发器的外部空气选择性地引入内部冷凝器；
压缩机，其通过制冷剂管线连接在蒸发器和内部冷凝器之间；
储集器，其设置在压缩机和蒸发器之间的制冷剂管线中；
外部冷凝器，其通过制冷剂管线与内部冷凝器连接并且设置在车辆的前侧；
第一膨胀阀，其设置在连接外部冷凝器和蒸发器的制冷剂管线中；
除湿管线，其具有第一端、第二端和第三阀，所述第一端与内部冷凝器和外部冷凝器之间的制冷剂管线连接，并且所述第二端与蒸发器和第一膨胀阀之间的制冷剂管线连接；
除霜管线，其通过设置在内部冷凝器和外部冷凝器之间的制冷剂管线中的第四阀与外部冷凝器和第一膨胀阀之间的制冷剂管线连接；以及
第二膨胀阀，其设置在第二连接管线中。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的热泵系统，其中，电池冷却管线包括：
第五阀，其在散热器和激冷器之间连接电池冷却管线以及将电动机和电子单元连接的冷却管线；以及
第六阀，其在电池模块和散热器之间连接电池冷却管线以及将电动机和电子单元连接的冷却管线。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的热泵系统，其中，当在车辆的空气调节模式下冷却电池模块时，通过第二阀、第三阀和第四阀的操作关闭旁通管线、除湿管线和除霜管线，并且
激冷器与蒸发器和外部冷凝器并联联接。
5.根据权利要求3所述的用于车辆的热泵系统，其中，当在车辆的空气调节模式不操作时使用制冷剂冷却电池模块时，通过第二阀、第三阀和第四阀的操作关闭旁通管线、除湿管线和除霜管线，并且
停止第一膨胀阀的操作，并且第二膨胀阀进行操作。
6.根据权利要求3所述的用于车辆的热泵系统，其中，当在车辆的加热模式下回收电池模块、电动机和电子单元的废热时，通过第一阀和第二阀的操作打开第一连接管线、第二连接管线和旁通管线，
通过第三阀和第四阀的操作关闭除湿管线和除霜管线，并且
停止第一膨胀阀和第二膨胀阀的操作。
7.根据权利要求6所述的用于车辆的热泵系统，其中，连接电动机和电子单元的冷却管线通过第一阀、第五阀和第六阀的操作而与第一连接管线能够选择性地连接。
8.根据权利要求3所述的用于车辆的热泵系统，其中，当在车辆的加热和除湿模式下回收电动机和电子单元的废热时，通过第一阀和第二阀的操作打开第一连接管线和旁通管线，
电池冷却管线和将电动机和电子单元连接的冷却管线通过第一阀、第五阀和第六阀的操作而与第一连接管线连接，
通过第三阀的操作打开除湿管线，并且通过第四阀的操作关闭除霜管线，
停止第一膨胀阀和第二膨胀阀的操作。
9.根据权利要求3所述的用于车辆的热泵系统，其中，当在车辆的加热和除霜模式下回收电池模块、电动机和电子单元的废热时，通过第一阀、第二阀和第三阀的操作打开第一连接管线、旁通管线和除霜管线，
通过第三阀和第四阀的操作关闭与外部冷凝器连接的制冷剂管线和除湿管线，
电池冷却管线和将电动机和电子单元连接的冷却管线通过第一阀、第五阀和第六阀的操作而与第一连接管线连接，并且
停止第一膨胀阀和第二膨胀阀的操作。
10.根据权利要求3所述的用于车辆的热泵系统，其中，在冷却管线中，在散热器和第五阀之间设置储液罐。
11.根据权利要求3所述的用于车辆的热泵系统，其中，第一阀、第二阀、第四阀、第五阀和第六阀是能够分配流速的三通阀。
12.根据权利要求2所述的用于车辆的热泵系统，其中，当使用车辆的空气调节模式或制冷剂冷却电池模块时，第二膨胀阀进行操作，使通过第二连接管线引入的制冷剂膨胀，并且将制冷剂引入激冷器。
13.根据权利要求2所述的用于车辆的热泵系统，其中，在内部冷凝器和第四阀之间的制冷剂管线中设置孔口。
14.根据权利要求13所述的用于车辆的热泵系统，其中，孔口选择性地打开和关闭制冷剂管线或者选择性地使穿过制冷剂管线的制冷剂膨胀。
15.根据权利要求13所述的用于车辆的热泵系统，其中，除湿管线与第四阀和孔口之间的制冷剂管线连接。
16.根据权利要求2所述的用于车辆的热泵系统，其中，在车辆的加热和除湿模式下通过第三阀的操作打开除湿管线。
17.根据权利要求1所述的用于车辆的热泵系统，其中，在激冷器和电池模块之间的电池冷却管线中设置第二水泵。
18.根据权利要求1所述的用于车辆的热泵系统，其中，在第一阀和激冷器之间的第一连接管线中设置第七阀，并且
在电池模块和激冷器之间的电池冷却管线中设置加热器。
19.根据权利要求18所述的用于车辆的热泵系统，其中，在加热电池模块时打开加热器，从而加热在电池冷却管线中循环的冷却剂，并且将冷却剂引入电池模块。
20.根据权利要求18所述的用于车辆的热泵系统，其中，在车辆的加热模式或车辆的加热和除霜模式下选择性地打开加热器，从而加热在电池冷却管线中循环的冷却剂。
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