CN108698469B - 车用热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车用热泵系统，更具体地，涉及这样一种车用热泵系统，其包括：第一冷却水管线，连接室外换热器(电散热器)和电气部件；第二冷却水管线，连接冷却器和电池；以及冷却水控制装置，用于通过连接所述第一冷却水管线和所述第二冷却水管线来控制冷却水的流动。因此，在加热模式下，通过冷却器既可以利用电气部件的废热又可以利用电池的废热，从而改善加热性能，并且在冷却模式下冷却电池，使得电池的热交换成为可能。

Description

车用热泵系统
技术领域
本发明涉及一种车用热泵系统，更具体地，涉及这样一种车用热泵系统，其包括：第一冷却水管线，将室外换热器(电散热器)和电气部件彼此连接；第二冷却水管线，将冷却器和电池彼此连接；以及冷却水控制装置，将第一冷却水管线和第二冷却水管线彼此连接，以控制冷却水的流动，从而在加热模式下通过冷却器既利用电气部件的废热又利用电池的废热，并且在冷却模式下冷却电池以使得电池的热交换成为可能。
背景技术
车用空调包括用于冷却车辆的内部的冷却系统和用于加热车辆的内部的加热系统。冷却系统通过从蒸发器侧在蒸发器外部流过的空气和在蒸发器内部流动的制冷剂之间进行换热，将所述空气转换成冷空气以冷却车辆的内部。加热系统通过从加热器芯侧在冷却水循环的加热器芯外部流过的空气和在加热器芯内部流动的冷却水之间进行换热，将所述空气转换为热空气以加热车辆的内部。
与此同时，与车用空调不同，公开一种热泵系统，该热泵系统能够通过利用一个制冷剂循环改变制冷剂的流动方向来选择性地执行冷却或加热。例如，热泵系统包括两个换热器(即，安装在空调壳体内部以与吹向车辆内部的空气进行换热的室内换热器和安装在空调壳体外部以进行热交换的室外换热器)和用于改变制冷剂的流动方向的换向阀。因此，当热泵系统根据由换向阀调节的制冷剂的流动方向以冷却模式运行时，室内换热器作为用于冷却的换热器，并且当热泵系统以加热模式运行时，室内换热器还作为用于加热的换热器。
存在各种类型的车用热泵系统，图1示出了代表性的热泵系统中的一个。
如图1所示的车用热泵系统包括：压缩机30，用于压缩并排出制冷剂；室内换热器32，用于散发从压缩机30排出的制冷剂的热；第一膨胀阀34和第一旁通阀36，二者以并联结构安装而使流过室内换热器32的制冷剂选择性地流过；室外换热器48，用于在室外空气和流过第一膨胀阀34或第一旁通阀36的制冷剂之间进行换热；蒸发器60，用于使流过室外换热器48的制冷剂蒸发；蓄能器62，用于将流过蒸发器60的制冷剂分成气相制冷剂和液相制冷剂；内部换热器50，用于在供应到蒸发器60的制冷剂和返回到压缩机30的制冷剂之间进行换热；第二膨胀阀56，用于选择性地使供应到蒸发器60的制冷剂膨胀；以及第二旁通阀58，与第二膨胀阀56并联安装，用于选择性地连接室外换热器48的出口侧和蓄能器62的入口侧。
在图1中，标号10表示其中构建有室内换热器32和蒸发器60的空调壳体，标号12表示用于调节冷空气和热空气的混合量的温度调节门，标号20表示安装在空调壳体的入口处的鼓风机。
根据具有上述结构的车用热泵系统，在加热模式(热泵模式)下，关闭第一旁通阀36和第二膨胀阀56，并打开第一膨胀阀34和第二旁通阀58。此外，温度调节门12如图1所示运转。因此，从压缩机30排出的制冷剂依次流过室内换热器32、第一膨胀阀34、室外换热器48、内部换热器50的高压部52、第二旁通阀58、蓄能器62以及内部换热器50的低压部54，然后返回到压缩机30。也就是说，室内换热器32用作加热器，室外换热器48用作蒸发器。
在冷却模式下，打开第一旁通阀36和第二膨胀阀56，关闭第一膨胀阀34和第二旁通阀58。此外，温度调节门12关闭室内换热器32的通路。因此，从压缩机30排出的制冷剂依次通过室内换热器32、第一旁通阀36、室外换热器48、内部换热器50的高压部52、第二膨胀阀56、蒸发器60、蓄能器62以及内部换热器50的低压部54，然后返回到压缩机30。在这种情况下，由温度调节门12关闭的室内换热器32以与加热模式相同的方式用作加热器。
然而，在车用热泵系统的加热模式下，安装在空调壳体10内部的室内换热器32用作加热器(即，散热以实现加热)，并且室外换热器48安装在空调壳体10的外部(即，在车辆的发动机舱的前部)以作为用于与室外空气进行换热的蒸发器(即，吸热)。在这种情况下，如果室外温度低于0℃或室外换热器48上结霜，则室外换热器48几乎无法吸热，并且由于系统内部的制冷剂的温度和压力降低，所以排向车辆内部的空气的温度下降并且加热性能恶化。
为解决以上问题，由与本发明相同的申请人提交的题为“车用热泵系统(heatpump system for vehicle)”的第1342931号韩国专利执行除霜模式，使得当室外换热器上结霜时，制冷剂绕过室外换热器并通过供热装置(冷却器)回收车辆的电气部件的废热，从而不仅能在室外换热器上结霜时继续加热，也能在室外温度低于0℃时继续加热。
然而，传统热泵系统具有一些缺点，如：当根据室外换热器的结霜或室外温度的条件，制冷剂绕过室外换热器并利用车辆电气部件的废热时，由于废热回收量不足，所以加热性能恶化；为维持室内温度，必须额外地运行PTC加热器。
此外，传统的热泵系统还具有其他缺点：传统的热泵系统仅执行加热模式和冷却模式；传统的热泵系统不具有车辆电池的热交换功能，也就是说，必须使用用于冷却电池的附加装置。
发明内容
技术问题
因此，鉴于在现有技术中出现的上述问题而做出本发明，本发明的目的在于提供一种车用热泵系统，其包括：第一冷却水管线，将室外换热器(电散热器)和电气部件彼此连接；第二冷却水管线，将冷却器和电池彼此连接；以及冷却水控制装置，将第一冷却水管线和第二冷却水管线彼此连接以控制冷却水的流动，因此，在加热模式下通过冷却器来利用电气部件的废热和电池的废热，并且在冷却模式下冷却电池以使电池的热交换成为可能。
技术方案
为了实现以上目的，根据本发明，提供一种车用热泵系统，在所述热泵系统中，压缩机、室外换热器、膨胀装置以及蒸发器连接到制冷剂循环管线上，并且所述热泵系统包括：冷却器，通过第一旁通管线并联地连接到制冷剂循环管线；第一冷却水管线，连接室外换热器和车用电气部件，以使冷却水循环；第二冷却水管线，连接冷却器和车用电池，以使冷却水循环；以及冷却水调节装置，将第一冷却水管线和第二冷却水管线彼此连接，以调节冷却水在第一冷却水管线和第二冷却水管线之间的流动，其中，通过冷却器，在加热模式下回收电气部件的废热或电池的废热，并且在冷却模式下冷却电池，以使得电池的热管理成为可能。
有益效果
如上所述，根据本发明的实施例的车用热泵系统包括：第一冷却水管线，将室外换热器(电散热器)和电气部件彼此连接；第二冷却水管线，将冷却器和电池连接彼此连接；以及冷却水控制装置，将第一冷却水管线和第二冷却水管线彼此连接，以控制冷却水的流动，因此，在加热模式下通过冷却器来回收电气部件的废热和电池的废热，并且在冷却模式下冷却电池以使得电池的热交换成为可能。
此外，由于电散热器既可以冷却电气部件又可以冷却电池，所以根据本发明的实施例的车用热泵系统可利用用于冷却现有的电气部件的电散热器而无需安装额外的用于冷却电池的散热器，从而降低制造成本。
此外，因为根据本发明的实施例的车用热泵系统可利用电散热器、冷却器和加热装置来冷却和加热电池，所以所述车用热泵系统可维持电池的最佳温度以提高电池的效率。
附图说明
图1是传统车用热泵系统的构造图。
图2是根据本发明的优选实施例的车用热泵系统的构造图。
图3是示出其中在根据本发明的优选实施例的车用热泵系统的冷却模式下利用冷却器冷却电池的状态的构造图。
图4是示出其中在根据本发明的优选实施例的车用热泵系统的冷却模式下利用电散热器冷却电池的状态的构造图。
图5是示出其中在根据本发明的优选实施例的车用热泵系统的加热模式下回收电气部件和电池的废热的状态的构造图。
图6是示出其中在根据本发明的优选实施例的车用热泵系统的加热模式下回收电气部件的废热的状态的构造图。
图7是示出其中在根据本发明的优选实施例的车用热泵系统的加热模式下回收电池的废热的状态的构造图。
图8是根据本发明的优选实施例的车用热泵系统的冷却器和膨胀阀的透视图。
图9是从图8中的冷却器侧观察的膨胀阀的透视图。
具体实施方式
现在将参照附图详细地介绍本发明的优选实施例。
根据本发明优选实施例的车用热泵系统优选地应用于电动车辆或混合动力车辆，并且在所述热泵系统中，压缩机100、室内换热器110、室外换热器130、膨胀装置和蒸发器160被连接到制冷剂循环管线R。
所述膨胀装置包括：第一膨胀装置120，安装在室内换热器110和室外换热器130之间的制冷剂循环管线R上；以及第二膨胀装置140，安装在室外换热器130和蒸发器160之间的制冷剂循环管线R上。
此外，在制冷剂循环管线R上，绕过第二膨胀装置140和蒸发器160的第一旁通管线R1以及绕过室外换热器130的第二旁通管线R2并联地连接并安装，冷却器180安装在第一旁通管线R1上。
因此，在冷却模式下，如图3所示，控制制冷剂的流动，使得从压缩机100排出的制冷剂依次循环通过室内换热器110、第一膨胀装置120(非膨胀状态)、室外换热器130、第二膨胀装置140(膨胀状态)、蒸发器160以及压缩机100。在这种情况下，室内换热器110和室外换热器130用作冷凝器，蒸发器160用作蒸发器。
在加热模式(热泵模式)下，如图5所示，控制制冷剂的流动，使得从压缩机100排出的制冷剂循环通过室内换热器110、第一膨胀装置120(膨胀状态)、室外换热器130、第一旁通管线R1上的冷却器180以及压缩机100。在这种情况下，室内换热器110用作冷凝器，室外换热器130用作蒸发器，并且制冷剂不向第二膨胀装置140以及蒸发器160供应。
与此同时，在加热模式下，当对车辆的内部进行除湿时，为了对车辆内部进行除湿，通过除湿管线R3(将在之后描述)将循环通过制冷剂循环管线R的制冷剂中的一些供应到蒸发器160。
在下文中，将会详细描述所述热泵系统的部件。
首先，安装在制冷剂循环管线R上的压缩机100在接收来自发动机(内燃发动机)或马达的驱动力以进行运转的同时吸入并压缩制冷剂，然后排出高温高压的气相制冷剂。
在冷却模式下，压缩机100吸入并压缩从蒸发器160排出的制冷剂并将其供应到室内换热器110，在加热模式下，压缩机100吸入并压缩从室外换热器130排出并流过第一旁通管线R1的制冷剂并将其供应到室内换热器110。
此外，在加热模式的除湿模式下，因为同时通过第一旁通管线R1和除湿管线R3(将在之后描述)将制冷剂供应到蒸发器160。在这种情况下，压缩机100吸入并压缩在流过第一旁通管线R1和蒸发器160之后汇合的制冷剂，然后将所述制冷剂供应到室内换热器110。
室内换热器110安装在空调壳体150内部并与压缩机100的出口侧的制冷剂循环管线R连接，以在在空调壳体150内部流动的空气和从压缩机100排出的制冷剂之间进行换热。
此外，蒸发器160安装在空调壳体150内部并与压缩机100的入口侧的制冷剂循环管线R连接，以在在空调壳体150内部流动的空气和流向压缩机100的制冷剂之间进行换热。
室内换热器110在冷却模式和加热模式下都用作冷凝器。
蒸发器160在冷却模式下用作蒸发器，在加热模式下由于不被供应制冷剂而停用，在除湿模式下由于被供应制冷剂中的一些而用作蒸发器。
此外，室内换热器110和蒸发器160安装在空调壳体150内部以彼此间隔开预定间隔，并且在这种情况下，蒸发器160和室内换热器110从空调壳体150内部的空气流动方向的上游侧依次安装。
因此，在蒸发器160用作蒸发器的冷却模式下，如图3所示，从第二膨胀装置140排出的低温低压的制冷剂被供应到蒸发器160，并且在这种情况下，通过鼓风机(未示出)在空调壳体150内部流动的空气与蒸发器160内部的低温低压的制冷剂进行换热从而被转换成冷空气，然后被排放到车辆的内部以冷却车辆的内部。
在室内换热器110用作冷凝器的加热模式下，如图5所示，从压缩机100排出的高温高压的制冷剂被供应到室内换热器110，并且在这种情况下，通过鼓风机(未示出)在空调壳体150内部流动的空气与室内换热器110内部的高温高压的制冷剂进行换热从而被转换成热空气，然后被排放到车辆的内部以加热车辆的内部。
此外，用于调节绕过室内换热器110的空气的量以及流过室内换热器110的空气的量的温度调节门151在空调壳体150内部安装在蒸发器160和室内换热器110之间。
温度调节门151调节绕过室内换热器110的空气的量以及流过室内换热器110的空气的量，从而适当地控制从空调壳体150排出的空气的温度。
在这种情况下，在冷却模式下，如图3所示，当温度调节门151完全关闭室内换热器110的前侧通路时，流过蒸发器160的冷空气绕过室内换热器110并被供应到车辆的内部，以最大限度执行冷却。在加热模式下，如图5所示，当温度调节门151完全关闭绕过室内换热器110的通路时，所有的空气在流过用作冷凝器的室内换热器110的同时变成热空气，并且所述热空气被供应到车辆的内部，以最大限度执行加热。
此外，室外换热器130安装在空调壳体150外部并与制冷剂循环管线R连接，并且室外换热器130包括：电散热器131，用于在制冷剂循环管线R的制冷剂和第一冷却水管线W1(将在后面描述)的冷却水之间进行换热；空冷式换热器132，用于在空气和制冷剂循环管线R的制冷剂之间进行换热。
这里，室外换热器130的电散热器131和空冷式换热器132安装在车辆的发动机舱的前侧，并且在从鼓风扇133吹出的空气的流动方向上以直线型排列。
因此，制冷剂、冷却水以及空气通过电散热器131彼此换热，并且制冷剂和空气通过空冷式换热器132彼此换热。
室外换热器130在冷却模式下用作冷凝器(类似于室内换热器110)，在加热模式下用作蒸发器(与室内换热器110不同)。
此外，第一膨胀装置120安装在室内换热器110与室外换热器130之间的制冷剂循环管线R上，并且根据冷却模式或加热模式选择性地使供应到室外换热器130的制冷剂膨胀。
第一膨胀装置120是集成有孔的开关阀，即，在开关阀打开时使制冷剂以非膨胀的状态流动，而在开关阀关闭时通过设置在所述开关阀上的孔使制冷剂以膨胀的状态流动。
因为集成有孔的开关阀是已知的，所以将省略对集成有孔的开关阀的详细描述。
此外，第一旁通管线R1从室外换热器130的出口侧的制冷剂循环管线R分支，并被连接以与蒸发器160的出口侧的制冷剂循环管线R汇合，使得流过室外换热器130的制冷剂绕过蒸发器160。
当然，流过室外换热器130的制冷剂在流向第一旁通管线R1时绕过第二膨胀装置140和蒸发器160.
如图所示，第一旁通管线R1与第二膨胀装置140和蒸发器160并联安装，也就是说，第一旁通管线R1的入口侧与连接室外换热器130和第二膨胀装置140的制冷剂循环管线R连接，并且第一旁通管线R1的出口侧与连接蒸发器160和压缩机100的制冷剂循环管线R连接。
因此，在冷却模式下，流过室外换热器130的制冷剂朝向第二膨胀装置140和蒸发器160流动，但是在加热模式下，所述制冷剂通过第一旁通管线R1直接朝向压缩机100流动并绕过第二膨胀装置140和蒸发器160。
这里，根据冷却模式和加热模式改变制冷剂的流动方向是通过第一制冷剂换向阀191实现的。
当然，为了根据冷却模式和加热模式控制在热泵系统中循环的制冷剂的流动，控制单元(未示出)控制包括第一制冷剂换向阀191、第二制冷剂换向阀192(将在后面描述)、开关阀195、第一膨胀装置120以及第二膨胀装置140在内的部件。
此外，第二旁通管线R2并联安装在制冷剂循环管线R上，使得流过第一膨胀装置120的制冷剂绕过室外换热器130。也就是说，第二旁通管线R2连接室外换热器130的入口侧的制冷剂循环管线R和室外换热器130的出口侧的制冷剂循环管线R以并联于室外换热器130安装，使得在制冷剂循环管线R中循环的制冷剂绕过室外换热器130。
此外，用于改变制冷剂的流动方向的第二制冷剂换向阀192被安装为，使得在制冷剂循环管线R中循环的制冷剂选择性地向第二旁通管线R2流动。第二制冷剂换向阀192安装在第二旁通管线R2与制冷剂循环管线R之间的分支点处以改变制冷剂的流动方向，使得制冷剂流向室外换热器130或流向第二旁通管线R2。
此外，为了对车辆内部进行除湿，用于朝向蒸发器160供应在制冷剂循环管线R中循环的制冷剂中的一些的除湿管线R3安装在制冷剂循环管线R上。
除湿管线R3被安装为向蒸发器160供应流过第一膨胀装置120的低温低压的制冷剂中的一些。
也就是说，除湿管线R3被安装为将第一膨胀装置120的出口侧的制冷剂循环管线R与蒸发器160的入口侧的制冷剂循环管线R连接。
如图所示，除湿管线R3的入口连接到第一膨胀装置120与室外换热器130之间的制冷剂循环管线R上，使得在流过第一膨胀装置120之后且在流入室外换热器130之前的制冷剂中的一些流至除湿管线R3，随后被供应至蒸发器160。
换句话说，在加热模式的除湿模式下，流过压缩机100、室内换热器110以及第一膨胀装置120的制冷剂被分为两部分，使得制冷剂中的一些朝向室外换热器130循环，而剩下的制冷剂通过除湿循环管线R3朝向蒸发器160循环，并且被分开的制冷剂在压缩机100的入口侧汇合。
此外，打开和关闭除湿管线R3的开关阀195被安装在除湿管线R3上，使得流过第一膨胀装置120的制冷剂中的一些仅在除湿模式下才可以流至除湿管线R3。
开关阀195仅在除湿模式下打开除湿管线R3，而在非除湿模式下关闭除湿管线R3。
除湿管线R3的出口连接蒸发器160的入口侧的制冷剂循环管线R，使得流过除湿管线R3的制冷剂直接流入蒸发器160。
此外，冷却器180通过第一旁通管线R1并联地连接到制冷剂循环管线R。
冷却器180安装在第一旁通管线R1上，以在流过第一旁通管线R1的制冷剂和循环通过电池207的冷却水之间进行换热。
冷却器180包括：冷却水换热部分，与第二冷却水管线W2(将在后面描述)连接；以及制冷剂换热部分，与第一旁通管线R1连接。
因此，在冷却模式下，制冷剂不流至第一旁通管线R1，但是在冷却模式下冷却电池207时，制冷剂流至第一旁通管线R1。在这种情况下，冷却器180在第一旁通管线R1的制冷剂和第二冷却水管线W2的冷却水之间进行换热以对冷却水进行冷却，所以这使得管理电池207的热成为可能。
在加热模式下，制冷剂流至第一旁通管线R1，并且在这种情况下，冷却器180在第一旁通管线R1的制冷剂和循环通过电池207的冷却水之间进行换热，以利用电气部件202的废热和电池207的废热，从而提高加热性能。
如上所述，由于即使在根据室外换热器130的结霜或室外温度的条件而制冷剂绕过室外换热器130的模式下，也可以通过冷却器180使用电气部件202的废热和电池207的废热，这可使得由缺乏热源所导致的室内排放温度的改变最小化，因此电加热器115的使用频率减小，能量消耗减小，以及电动车辆或混合动力车辆的行驶里程增加。
此外，用于通过室外换热器130和车辆的电气部件202的连接来使冷却水循环的第一冷却水管线W1被安装，并且用于通过冷却器180和车辆电池207的连接来使冷却水循环的第二冷却水管线W2被安装。
此外，用于使冷却水循环的第一水泵201以及用于储存冷却水的蓄水箱203安装在第一冷却水管线W1上，用于使冷却水循环的第二水泵205安装在第二冷却水管线W2上。
也就是说，第一水泵201、电气部件202、室外换热器130的电散热器131以及蓄水箱203在冷却水的流动方向上依次连接在第一冷却水管线W1上，并且第二水泵205、电池207以及冷却器180在冷却水的流动方向上依次连接在第二冷却水管线W2上。
此外，用于加热循环至电池207的冷却水的加热装置206安装在第二冷却水管线W2上。
也就是说，当在室外温度低的情况下(即，在室外温度低于0℃的情况下)需要使电池207温度升高时，加热装置206加热循环至电池207的冷却水，从而通过优化电池207的温度来提高电池207的效率。
优选地，加热装置206是电加热器，电气部件202是马达、逆变器或其他。
与此同时，加热装置206优选地安装在电池207的入口侧的第二冷却水管线W2上。
此外，用于调节冷却水的流动的冷却水调节装置200安装在第一冷却水管线W1和第二冷却水管线W2之间，并将第一冷却水管线W1和第二冷却水管线W2彼此连接，从而在加热模式下通过冷却器180回收电气部件202的废热或电池207的废热并且在冷却模式下冷却电池207。因此，由于冷却水调节装置200，使得管理电池207的热成为可能。
冷却水调节装置200包括：连接管线210，将第一冷却水管线W1和第二冷却水管线W2并联连接，从而将室外换热器130、电气部件202、冷却器180和电池207并联布置；以及阀，安装在第一冷却水管线W1以及第二冷却水管线W2与连接管线210的分支点处，以调节冷却水的流动。
更详细地，连接管线210包括：用于将蓄水箱203和第一水泵201之间的第一冷却水管线W1与冷却器180和第二水泵205之间的第二冷却水管线W2进行连接的管线；用于将电气部件202和电散热器131之间的第一冷却水管线W1与电池207和冷却器180之间的第二冷却水管线W2进行连接的管线，并且第一冷却水管线W1和第二冷却水管线W2并联连接。
所述阀包括：第一冷却水换向阀211和第二冷却水换向阀212，分别安装在第一冷却水管线W1与电气部件202的入口侧的连接管线210之间的分支点处以及第一冷却水管线W1与电气部件202的出口侧的连接管线210之间的分支点处；第三冷却水换向阀213，安装在第二冷却水管线W2与冷却器180的入口侧的连接管线210之间的分支点处。
第一冷却水换向阀211、第二冷却水换向阀212和第三冷却水换向阀213是三通阀，并且第一制冷剂换向阀191和第二制冷剂换向阀192也是三通阀。
因此，如图3至图7所示，在第一冷却水管线W1和第二冷却水管线W2之间的冷却水的流动可通过所述阀的控制以各种方式调节。
图3和图4示出在冷却模式下冷却电池时的状态。首先，在图3中，控制冷却水调节装置200，使得在室外换热器130的电散热器131中被冷却的冷却水朝向第一冷却水管线W1上的电气部件202循环，并且使得在冷却器180中被冷却的冷却水朝向第二冷却水管线W2上的电池207循环。
也就是说，因为第一冷却水管线W1和第二冷却水管线W2独立地循环冷却水，所以通过在电散热器131中被冷却并循环的冷却水对电气部件202进行冷却，并且通过在冷却器180中被冷却并循环的冷却水对电池207进行冷却。
在这种情况下，制冷剂被控制为朝向冷却器180循环。
如图3所示，在室外温度高的情况下，因为在电散热器131中被冷却的冷却水的温度不满足冷却电池207所需的温度条件，所以独立地运行第一冷却水管线W1和第二冷却水管线W2，以利用冷却器180冷却电池207。
在图4中，控制冷却水调节装置200，使得在室外换热器130中被冷却的冷却水循环通过第一冷却水管线W1上的电气部件202和第二冷却水管线W2上的电池207。
也就是说，当由于室外温度不高而在电散热器131中被冷却的冷却水的温度满足冷却电池207所需的温度条件时，在电散热器131中被冷却的冷却水循环至电气部件202和电池207，以冷却电气部件202和电池207。
在这种情况下，冷却水不朝向冷却器180循环。
图5至图7示出了在加热模式下回收废热的状态。首先，在图5中，控制冷却水调节装置200，使得在电气部件202中被加热的冷却水和在电池207中被加热的冷却水朝向第二冷却水管线W2上的冷却器180循环。
图5示出了由于所有的电气部件202以及电池207都产热充分而电气部件202的废热和电池207的废热全部被利用的状态。
在图6中，控制冷却水调节装置200，使得只有在电气部件202中被加热的冷却水朝向第二冷却水管线W2上的冷却器循环。
图6示出了由于电气部件202产热充分但电池207产热不充分而只有电气部件202的废热被利用的状态。
在图7中，控制冷却水调节装置200，使得只有在电池207中被加热的冷却水朝向第二冷却水管线W2上的冷却器180循环。
图7示出了由于电池207产热充分但电气部件202产热不充分而只有电池207的废热被利用的状态。
与此同时，在需要电池207温度升高的情况下，运行加热装置206，以提高电池207的温度并向热泵系统供热。
此外，用于使制冷剂膨胀的膨胀通道186以及具有绕过膨胀通道186的旁通通道187的膨胀阀185安装在冷却器180的入口侧的第一旁通管线R1上，以选择性地使流至冷却器180的制冷剂膨胀。
如图8所示，旁通阀185组合到冷却器180的一侧，并且包括用于打开和关闭膨胀通道186的电磁阀189。
如图8所示，膨胀通道186的入口以及旁通通道187的入口在膨胀阀185处分开，但是膨胀通道186的出口以及旁通通道187的出口接合成一个出口(参照图9)。
此外，电磁阀189选择性地打开和关闭膨胀通道186，即，视情况调节膨胀通道186的打开程度，并且在这种情况下，即使在膨胀通道186被打开的情况下，也可以通过电磁阀189来打开或关闭膨胀通道186。
与此同时，由于绕过膨胀装置186，所以在旁通通道187中流动的制冷剂以非膨胀状态流至冷却器180。
此外，从冷却器180排出的制冷剂所流过的制冷剂通路188形成于膨胀阀185处。
由于膨胀通道186的出口和旁通通道187的出口被形成为一个出口，所以膨胀阀185与冷却器180的制冷剂入口(未示出)连接，并且制冷剂通路188与冷却器180的制冷剂出口(未示出)连接。
另外，冷却器180包括冷却水入口181和冷却水出口182，第二冷却水管线W2连接到冷却水入口181和冷却水出口182。
此外，辅助旁通管线R4被形成为将在第一旁通管线R1分支之前的制冷剂循环管线R与膨胀阀185的旁通通道187彼此连接。
第一制冷剂换向阀191安装在制冷剂循环管线R与辅助旁通管线R4之间的分支点处。
在冷却模式下第一制冷剂换向阀191关闭辅助旁通管线R4，使得从室外换热器130排出的制冷剂朝向第二膨胀装置140和蒸发器160流动，并且在加热模式下第一制冷剂换向阀191打开辅助旁通管线R4，使得从室外换热器130排出的制冷剂朝向冷却器180流动。
当然，在冷却模式下，如果需要对电池207进行冷却，则电磁阀189打开膨胀阀185的膨胀通道186，使得从室外换热器130排出的制冷剂中的一些被膨胀并且流向冷却器180。
如上所述，因为通过电磁阀189可以打开和关闭膨胀通道186并具有旁通通道187的膨胀阀185安装在冷却器180的入口侧，所以，在冷却模式下制冷剂中的一些可被供应到冷却器180以冷却电池207，并且在加热模式下通过旁通通道187绕过膨胀通道186的制冷剂可被供应到冷却器180以回收废热。
此外，蓄能器170安装在压缩机100的入口侧的制冷剂循环管线R上。
蓄能器170被形成为将供应到压缩机100的制冷剂分为气相制冷剂和液相制冷剂并且仅将气相制冷剂供应到压缩机100。
此外，为了提高加热性能，电加热器115还安装在空调壳体150的内部，以邻接在室内换热器110的下游侧。
也就是说，电加热器115在车辆初始启动时作为辅助热源运行以提高加热性能，并且在用于加热的热源短缺时也可以运行。
优选地，电加热器115是PTC加热器。
与此同时，与膨胀阀185一样，第二膨胀装置140包括能够打开和关闭膨胀通道的电磁阀以及旁通通道。在这种情况下，除湿管线R3通过第二膨胀装置140的旁通通道与蒸发器160连接。
在下文中，将描述根据本发明的优选实施例的车用热泵系统的操作。
A、在冷却模式下利用冷却器冷却电池时(图3)
在冷却模式下，制冷剂依次循环通过压缩机100、室内换热器110、第一膨胀装置120(非膨胀状态)、室外换热器130、第二膨胀装置140(膨胀状态)、蒸发器160和压缩机100，以冷却车辆的内部。
在这种情况下，当利用冷却器180冷却电池207时，电磁阀189打开安装在第一旁通管线R1上的膨胀阀185的膨胀通道186，并且第一制冷剂换向阀191关闭辅助旁通管线R4。
因此，流过室外换热器130的制冷剂中的一些流至第一旁通管线R1并且在旁通阀185处膨胀，然后通过冷却器180循环至压缩机100。
如图3所示，关于冷却水的流动，冷却水调节装置200关闭连接管线210，使得第一冷却水管线W1和第二冷却水管线W2被独立地构造。
因此，在第一冷却水管线W1中，冷却水依次循环通过第一水泵201、电气部件202、室外换热器130的电散热器131、蓄水箱203以及第一水泵201，使得通过在电散热器131中与制冷剂和空气进行换热而被冷却的冷却水冷却电气部件202。
在第二冷却水管线W2中，冷却水依次循环通过第二水泵205、加热装置206(未运行)、电池207、冷却器180和第二水泵205，使得通过在冷却器180中与制冷剂进行换热而被冷却的冷却水冷却电池207。
如上所述，在室外空气的温度高的情况下，当在电散热器131中被冷却的冷却水的温度不满足冷却电池207所要求的温度时，利用冷却器180冷却电池207。
B、在冷却模式下利用电散热器冷却电池时(图4)
在冷却模式下，制冷剂依次循环通过压缩机100、室内换热器110、第一膨胀装置120(非膨胀状态)、室外换热器130、第二膨胀装置140(膨胀状态)、蒸发器160和压缩机100，以冷却车辆的内部。
在这种情况下，当利用电散热器131冷却电池207时，电磁阀189关闭安装在第一旁通管线R1上的膨胀阀185的膨胀通道186，并且第一制冷剂换向阀191关闭辅助旁通管线R4。
如图4所示，关于冷却水的流动，连接管线210被冷却水调节装置200打开并且第二冷却水管线W2的与冷却器180连接的部分被关闭，使得电池207并联地连接到第一冷却水管线W1。
因此，在第一冷却水管线W1中，冷却水依次循环通过第一水泵201、电气部件202、室外换热器130的电散热器131、蓄水箱203以及第一水泵201，使得通过在电散热器131中与制冷剂和空气进行换热而被冷却的冷却水冷却电气部件202。
在这种情况下，流过第一冷却水管线W1上的蓄水箱203的冷却水中的一些通过连接管线210和第二冷却水管线W1依次循环通过第二水泵205、加热装置206(未运行)、电池207，以利用在电散热器131中被冷却的冷却水冷却电池207。
如上所述，在室外空气的温度不高的情况下，当在电散热器131中被冷却的冷却水的温度满足冷却电池207所要求的温度时，利用电散热器131冷却电池207。
C、在加热模式下回收电气部件202的废热和电池207的废热时(图5)
在加热模式下，制冷剂依次循环通过压缩机100、室内换热器110、第一膨胀装置120(膨胀状态)、室外换热器130、第一旁通管线R1、冷却器180和压缩机100，以加热车辆的内部。
在这种情况下，电磁阀189关闭安装在第一旁通管线R1上的膨胀阀185的膨胀通道186，并且第一制冷剂换向阀191打开辅助旁通管线R4。
如图5所示，关于冷却水的流动，连接管线210被冷却水调节装置200打开并且第一冷却水管线W1的与电散热器131和蓄水箱203连接的部分被关闭，使得电气部件202并联地连接到第二冷却水管线W2。
因此，在第二冷却水管线W2中，冷却水依次循环通过第二水泵205、加热装置206(未运行)、电池207、冷却器180和第二水泵205，使得在电池207中被加热的冷却水与冷却器180中的制冷剂进行换热，以回收电池207的废热。
在这种情况下，流过第一冷却水管线W1上的第一水泵201和电气部件202的冷却水循环至冷却器180，使得在电气部件202中被加热的冷却水与冷却器180中的制冷剂进行换热，以回收电气部件202的废热。
也就是说，流过第二冷却水管线W2上的第二水泵205和电池207的冷却水与流过第一冷却水管线W1上的第一水泵201和电气部件202的冷却水在沿彼此相反的方向流动的同时汇合在一起，然后流过冷却器180以回收电气部件202的废热和电池207的废热。
如上所述，当所有的电气部件202和电池207产热充分时，回收电气部件202的废热和电池207的废热。
D、在加热模式下回收电气部件202的废热时(图6)
在加热模式下，制冷剂依次循环通过压缩机100、室内换热器110、第一膨胀装置120(膨胀状态)、室外换热器130、第一旁通管线R1、冷却器180和压缩机100，以加热车辆的内部。
在这种情况下，电磁阀189关闭安装在第一旁通管线R1上的膨胀阀185的膨胀通道186，并且第一制冷剂换向阀191打开辅助旁通管线R4。
如图6所示，关于冷却水的流动，连接管线210被冷却水调节装置200打开并且第二冷却水管线W2的与第二水泵205、加热装置206和电池207连接的部分被关闭，使得第一水泵201、电气部件202和冷却器180串联连接。
因此，在冷却水依次循环通过第一水泵201、电气部件202、冷却器180和第一水泵201的同时，在电气部件202中被加热的冷却水与冷却器180中的制冷剂进行换热，以仅回收电气部件202的废热。
如上所述，当因为电气部件202产热充分而电池207产热不充分所以只使用电气部件202的废热时，回收电气部件202的废热。
E、在加热模式下回收电池207的废热时(图7)
在加热模式下，制冷剂依次循环通过压缩机100、室内换热器110、第一膨胀装置120(膨胀状态)、室外换热器130、第一旁通管线R1、冷却器180和压缩机100，以加热车辆的内部。
在这种情况下，电磁阀189关闭安装在第一旁通管线R1上的膨胀阀185的膨胀通道186，并且第一制冷剂换向阀191打开辅助旁通管线R4。
如图7所示，关于冷却水的流动，连接管线210被冷却水调节装置200关闭，并且由于第一水泵201停用所以第一冷却水管线W1也被关闭，使得冷却水只循环至第二冷却水管线W2。
因此，冷却水依次循环通过第二水泵205、加热装置206(未运行)、电池207、冷却器180和第二水泵205，使得在电池207中被加热的冷却水与冷却器180中的制冷剂进行换热，以回收电池207的废热。
如上所述，当因为电池207产热充分而电气部件202产热不充分所以只使用电池207的废热时，回收电池207的废热
此外，在要求电池207温度升高的情况下，运行加热装置206，以提高电池207的温度并向热泵系统供热。

Claims (21)

1.一种车用热泵系统，在所述车用热泵系统中，压缩机(100)、室外换热器(130)、膨胀装置以及蒸发器(160)连接到制冷剂循环管线(R)，并且所述车用热泵系统包括：
冷却器(180)，通过第一旁通管线(R1)并联地连接到制冷剂循环管线(R)；
第一冷却水管线(W1)，连接室外换热器(130)和车用电气部件(202)，以使冷却水循环；
第二冷却水管线(W2)，连接冷却器(180)和车用电池(207)，以使冷却水循环；以及
冷却水调节装置(200)，将第一冷却水管线(W1)和第二冷却水管线(W2)彼此连接，以调节冷却水在第一冷却水管线(W1)和第二冷却水管线(W2)之间的流动，
其中，冷却水调节装置(200)包括：
连接管线(210)，将第一冷却水管线(W1)和第二冷却水管线(W2)并联地连接，以将室外换热器(130)、电气部件(202)、冷却器(180)以及电池(207)并联地布置；以及
阀，安装在第一冷却水管线(W1)与连接管线(210)之间的分支点处以及第二冷却水管线(W2)与连接管线(210)之间的分支点处，以调节冷却水的流动，
通过冷却器(180)，在加热模式下回收电气部件(202)的废热或电池(207)的废热，并且在冷却模式下冷却电池(207)，以使得对电池(207)的热管理成为可能。
2.根据权利要求1所述的车用热泵系统，其中，连接管线(210)将电气部件(202)的入口侧和出口侧的第一冷却水管线(W1)与冷却器(180)的入口侧和出口侧的第二冷却水管线(W2)并联连接。
3.根据权利要求2所述的车用热泵系统，其中，所述阀包括：
第一冷却水换向阀(211)和第二冷却水换向阀(212)，分别安装在电气部件(202)的入口侧的第一冷却水管线(W1)与连接管线(210)之间的分支点处以及电气部件(202)的出口侧的第一冷却水管线(W1)与连接管线(210)之间的分支点处；以及
第三冷却水换向阀(213)，安装在冷却器(180)的入口侧的第二冷却水管线(W2)与连接管线(210)之间的分支点处。
4.根据权利要求1所述的车用热泵系统，其中，室外换热器(130)包括：
电散热器(131)，在制冷剂循环管线(R)的制冷剂和第一冷却水管线(W1)的冷却水之间进行换热；以及
空冷式换热器(132)，在制冷剂循环管线(R)的制冷剂和空气之间进行换热。
5.根据权利要求4所述的车用热泵系统，其中，电散热器(131)和空冷式换热器(132)在从鼓风扇(133)吹出的空气的流动方向上以直线型排列。
6.根据权利要求1所述的车用热泵系统，其中，用于使冷却水循环的第一水泵(201)和用于储存冷却水的蓄水箱(203)安装在第一冷却水管线(W1)上，并且
其中，用于使冷却水循环的第二水泵(205)安装在第二冷却水管线(W2)上。
7.根据权利要求1所述的车用热泵系统，其中，用于加热循环至电池(207)的冷却水的加热装置(206)安装在第二冷却水管线(W2)上。
8.根据权利要求1所述的车用热泵系统，其中，室内换热器(110)设置在压缩机(100)和室外换热器(130)之间。
9.根据权利要求1所述的车用热泵系统，其中，当在冷却模式下冷却电池(207)时，控制冷却水调节装置(200)，使得在室外换热器(130)中被冷却的冷却水朝向第一冷却水管线(W1)上的电气部件(202)循环，并且使得在冷却器(180)中被冷却的冷却水朝向第二冷却水管线(W2)上的电池(207)循环。
10.一种车用热泵系统，在所述车用热泵系统中，压缩机(100)、室外换热器(130)、膨胀装置以及蒸发器(160)连接到制冷剂循环管线(R)，并且所述车用热泵系统包括：
冷却器(180)，通过第一旁通管线(R1)并联地连接到制冷剂循环管线(R)；
第一冷却水管线(W1)，连接室外换热器(130)和车用电气部件(202)，以使冷却水循环；
第二冷却水管线(W2)，连接冷却器(180)和车用电池(207)，以使冷却水循环；以及
冷却水调节装置(200)，将第一冷却水管线(W1)和第二冷却水管线(W2)彼此连接，以调节冷却水在第一冷却水管线(W1)和第二冷却水管线(W2)之间的流动，
其中，通过冷却器(180)，在加热模式下回收电气部件(202)的废热或电池(207)的废热，并且在冷却模式下冷却电池(207)，以使得对电池(207)的热管理成为可能，
用于使制冷剂膨胀的膨胀通道(186)以及具有绕过膨胀通道(186)的旁通通道(187)的膨胀阀(185)安装在冷却器(180)的入口侧的第一旁通管线(R1)上，以选择性地使流至冷却器(180)的制冷剂膨胀。
11.根据权利要求10所述的车用热泵系统，其中，膨胀阀(185)还包括用于打开和关闭膨胀通道(186)的电磁阀(189)。
12.根据权利要求10所述的车用热泵系统，其中，膨胀阀(185)组合到冷却器(180)的一侧。
13.根据权利要求10所述的车用热泵系统，其中，第一旁通管线(R1)从室外换热器(130)的出口侧的制冷剂循环管线(R)分支并且与蒸发器(160)的出口侧的制冷剂循环管线(R)汇合，使得流过室外换热器(130)的制冷剂绕过所述蒸发器，
其中，辅助旁通管线(R4)被安装为将膨胀阀(185)的旁通通道(187)与在第一旁通管线(R1)分支之前的制冷剂循环管线(R)进行连接，并且
其中，第一制冷剂换向阀(191)安装在制冷剂循环管线(R)与辅助旁通管线(R4)之间的分支点处。
14.根据权利要求13所述的车用热泵系统，其中，当在冷却模式下冷却电池(207)时，控制冷却水调节装置(200)使得在室外换热器(130)中被冷却的冷却水朝向第一冷却水管线(W1)上的电气部件(202)循环以及在冷却器(180)中被冷却的冷却水朝向第二冷却水管线(W2)上的电池(207)循环，控制膨胀阀(185)以使制冷剂膨胀，并且控制第一制冷剂换向阀(191)以关闭辅助旁通管线(R4)，从而利用冷却器冷却电池(207)。
15.根据权利要求13所述的车用热泵系统，其中，当在冷却模式下冷却电池(207)时，控制冷却水调节装置(200)使得在室外换热器(130)中被冷却的冷却水朝向第一冷却水管线(W1)上的电气部件(202)和第二冷却水管线(W2)上的电池(207)循环，控制膨胀阀(185)以关闭膨胀通道(186)，并且控制第一制冷剂换向阀(191)以关闭辅助旁通管线(R4)，从而利用室外换热器(130)冷却电池(207)。
16.根据权利要求13所述的车用热泵系统，其中，当在加热模式下回收废热时，控制冷却水调节装置(200)使得在电气部件(202)中被加热的冷却水和在电池(207)中被加热的冷却水朝向第二冷却水管线(W2)上的冷却器(180)循环，控制膨胀阀(185)以关闭膨胀通道(186)，并且控制第一制冷剂换向阀(191)以打开辅助旁通管线(R4)，从而利用电气部件(202)和电池(207)回收废热。
17.根据权利要求13所述的车用热泵系统，其中，当在加热模式下回收废热时，控制冷却水调节装置(200)使得仅有在电气部件(202)中被加热的冷却水朝向第二冷却水管线(W2)上的冷却器(180)循环，控制膨胀阀(185)以关闭膨胀通道(186)，并且控制第一制冷剂换向阀(191)以打开辅助旁通管线(R4)，从而利用电气部件(202)回收废热。
18.根据权利要求13所述的车用热泵系统，其中，当在加热模式下回收废热时，控制冷却水调节装置(200)使得仅有在电池(207)中被加热的冷却水朝向第二冷却水管线(W2)上的冷却器(180)循环，控制膨胀阀(185)以关闭膨胀通道(186)，并且控制第一制冷剂换向阀(191)以打开辅助旁通管线(R4)，从而利用电池(207)回收废热。
19.一种车用热泵系统，在所述车用热泵系统中，压缩机(100)、室外换热器(130)、膨胀装置以及蒸发器(160)连接到制冷剂循环管线(R)，并且所述车用热泵系统包括：
冷却器(180)，通过第一旁通管线(R1)并联地连接到制冷剂循环管线(R)；
第一冷却水管线(W1)，连接室外换热器(130)和车用电气部件(202)，以使冷却水循环；
第二冷却水管线(W2)，连接冷却器(180)和车用电池(207)，以使冷却水循环；以及
冷却水调节装置(200)，将第一冷却水管线(W1)和第二冷却水管线(W2)彼此连接，以调节冷却水在第一冷却水管线(W1)和第二冷却水管线(W2)之间的流动，
其中，通过冷却器(180)，在加热模式下回收电气部件(202)的废热或电池(207)的废热，并且在冷却模式下冷却电池(207)，以使得对电池(207)的热管理成为可能，
当在冷却模式下冷却电池(207)时，控制冷却水调节装置(200)使得在室外换热器(130)中被冷却的冷却水朝向第一冷却水管线(W1)上的电气部件(202)以及第二冷却水管线(W2)上的电池(207)循环。
20.一种车用热泵系统，在所述车用热泵系统中，压缩机(100)、室外换热器(130)、膨胀装置以及蒸发器(160)连接到制冷剂循环管线(R)，并且所述车用热泵系统包括：
冷却器(180)，通过第一旁通管线(R1)并联地连接到制冷剂循环管线(R)；
第一冷却水管线(W1)，连接室外换热器(130)和车用电气部件(202)，以使冷却水循环；
第二冷却水管线(W2)，连接冷却器(180)和车用电池(207)，以使冷却水循环；以及
冷却水调节装置(200)，将第一冷却水管线(W1)和第二冷却水管线(W2)彼此连接，以调节冷却水在第一冷却水管线(W1)和第二冷却水管线(W2)之间的流动，
其中，通过冷却器(180)，在加热模式下回收电气部件(202)的废热或电池(207)的废热，并且在冷却模式下冷却电池(207)，以使得对电池(207)的热管理成为可能，
当在加热模式下回收废热时，控制冷却水调节装置(200)使得在电气部件(202)中被加热的冷却水和在电池(207)中被加热的冷却水朝向第二冷却水管线(W2)上的冷却器(180)循环。
21.一种车用热泵系统，在所述车用热泵系统中，压缩机(100)、室外换热器(130)、膨胀装置以及蒸发器(160)连接到制冷剂循环管线(R)，并且所述车用热泵系统包括：
冷却器(180)，通过第一旁通管线(R1)并联地连接到制冷剂循环管线(R)；
第一冷却水管线(W1)，连接室外换热器(130)和车用电气部件(202)，以使冷却水循环；
第二冷却水管线(W2)，连接冷却器(180)和车用电池(207)，以使冷却水循环；以及
冷却水调节装置(200)，将第一冷却水管线(W1)和第二冷却水管线(W2)彼此连接，以调节冷却水在第一冷却水管线(W1)和第二冷却水管线(W2)之间的流动，
其中，通过冷却器(180)，在加热模式下回收电气部件(202)的废热或电池(207)的废热，并且在冷却模式下冷却电池(207)，以使得对电池(207)的热管理成为可能，
当在加热模式下回收废热时，控制冷却水调节装置(200)使得仅有在电气部件(202)中被加热的冷却水朝向第二冷却水管线(W2)上的冷却器(180)循环。
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