CN109895593A - 用于车辆的热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于车辆的热泵系统。该系统包括：发动机冷却装置，其包括经由第一冷却液管线连接的第一散热器和第一水泵。电气设备冷却装置包括经由第二冷却液管线连接的第二散热器和第二水泵。电池模块布置于选择性与第二冷却液管线连接的电池冷却液管线。空调与电池冷却液管线连接，并且包括设置于第一连接管线的第三水泵和冷却器。加热装置通过第三阀门与第一冷却液管线连接，并且包括布置于第二连接管线的第四水泵和加热器。集中式能量CE模块向空调供应冷却液，与冷却液管线连接，以向加热装置供应高温冷却液。

Description

用于车辆的热泵系统

与相关申请的交叉引用

本申请要求2017年12月11日提交的韩国专利申请No.10-2017-0169587的优 先权和权益，该申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的热泵系统，并且更具体地，涉及这样的一种用于 车辆的热泵系统，该系统通过选择性地使用高温冷却液和低温冷却液来加热或冷 却使用发动机和电机的驱动扭矩的混合动力车辆的内部。

背景技术

通常，车辆的空调包括用于循环制冷剂以便加热或冷却车辆内部的空调系统。 无论车辆外部的温度变化如何，通过将车辆内部的温度保持在适当的或期望的温 度，空调系统保持舒适的车内环境。本系统配置为通过经由蒸发器的热交换来加 热或冷却车辆内部，同时通过驱动压缩机排放的制冷剂经过接收干燥器、膨胀阀 和蒸发器循环回压缩机。换句话说，由压缩机压缩的高温高压气态制冷剂被冷凝 器冷凝，然后车辆内部的温度和湿度通过经由接收干燥器和膨胀阀在蒸发器中进 行的蒸发而降低。

近来，随着对能源效率和环境污染问题的兴趣增加，需要开发能够替代内燃 机车辆的环保车辆。环保车辆通常分为利用燃料电池或电力作为动力源驱动的电 动车辆以及利用发动机和电池驱动的混合动力车辆。

与一般车辆的空调不同，应用于环保车辆中的诸如电动车辆或混合动力车辆 的环保车辆的空调(不利用额外的热量)通常被称为热泵系统。电动车辆将氧和 氢的化学反应能量转换成电能以产生驱动扭矩，在该过程中，通过燃料电池内的 化学反应产生热能，并且为了确保燃料电池的性能，有效地去除产生的热量是必 要的。

此外，混合动力车辆通过使用从燃料电池或电池供应的电力来驱动电机以及 使用普通燃料操作的发动机来产生驱动扭矩，并且因此，当从燃料电池、电池和 电机产生的热量被有效地去除时，电机的性能可以得到保证。相应地，根据现有 技术的混合动力车辆或电动车辆要求独立的闭合电路作为电池冷却系统(其具有 电机、电气设备和冷却装置，旨在防止包括燃料电池的电池发热)和热泵系统。

因此，布置于车辆前部的冷却模块的整体尺寸和重量增加，用于向发动机室 内的热泵系统、冷却装置和电池冷却系统供应制冷剂和冷却液的连接管的布局变 得复杂。此外，为了获得电池的最佳性能，分别提供用于根据车辆的状态加热或 冷却电池的电池冷却系统。还设置了多个用于将连接管相互连接的阀门。由于阀 门频繁的开启/关闭操作，噪声和振动会传递到车辆内部，从而导致驾乘舒适性下 降。

在本节中所公开的上述信息仅仅是为了增强对本发明背景的理解，因此可以 包含不形成本领域技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供了一种用于车辆的热泵系统，其具有以下优点：在制冷剂冷凝和 蒸发时，选择性地将从制冷剂产生的热能与冷却液进行热交换，以利用低温或高 温的热交换的冷却液来调节车辆的内部温度。

本发明的另一目的在于提供一种用于车辆的热泵系统，其利用电气设备和电 池模块的废热来提高车辆的加热效率，并且通过有效地操作电池模块来提高车辆 的行驶距离，从而呈现电池模块的最佳性能。

根据本发明示例性实施方案的用于车辆的热泵系统可以包括：发动机冷却装 置，其包括经由第一冷却液管线连接的第一散热器和第一水泵，并配置为循环发 动机中的冷却液；电气设备冷却装置，其包括经由第二冷却液管线连接的第二散 热器和第二水泵，并配置为使冷却液在第二冷却液管线中循环；电池模块，其布 置于电池冷却液管线，所述电池冷却液管线通过第一阀门选择性地与第二冷却液 管线连接；空调，其通过第二阀门与电池冷却液管线连接，其中，第一连接管线 形成为通过选择性地形成独立闭合回路而冷却车辆内部，所述空调包括布置于所 述第一连接管线的第三水泵和冷却器；加热装置，其通过第三阀门与第一冷却液 管线连接，其中，第二连接管线形成为通过选择性地形成独立闭合回路而加热车 辆内部，所述加热装置包括布置于所述第二连接管线的第四水泵和加热器；以及 集中式能量(CE)模块，其配置为向所述空调供应低温冷却液，所述集中式能量 模块与第二冷却液管线、第一连接管线和第二连接管线连接，以向所述加热装置 供应高温冷却液，并且所述集中式能量模块配置为将从内部循环的制冷剂的冷凝 和蒸发产生的热能与冷却液进行选择性地热交换。

所述电气设备冷却装置可以配置为通过利用沿着所述第二冷却液管线循环的 冷却液来冷却电气设备或冷却电池模块。所述CE模块可以包括：主热交换器，其 布置于第二散热器和电池模块之间的第二冷却液管线，并配置为蒸发或冷凝制冷 剂；膨胀阀，其通过制冷剂管线与主热交换器连接；蒸发器，其通过制冷剂管线 与膨胀阀连接，并且设置于第一连接管线以冷却沿着空调的第一连接管线循环的 冷却液；以及压缩机，其布置于蒸发器与主热交换器之间的制冷剂管线。

内部热交换器可以布置于所述蒸发器和所述压缩机之间的制冷剂管线。所述 内部热交换器可以与将所述主热交换器和所述膨胀阀连接的制冷剂管线以及将所 述蒸发器和所述压缩机连接的制冷剂管线连接。在主热交换器冷凝制冷剂时，内 部热交换器可以通过与从蒸发器排出的较低温度的制冷剂进行热交换而进一步冷 凝在主热交换器中冷凝的制冷剂，并可以将进一步冷凝的制冷剂引入膨胀阀。

所述第一阀门在第二散热器和电池模块之间选择性地连接第二冷却液管线和 电池冷却液管线，所述第二阀门可以选择性地连接电池冷却液管线和第一连接管 线，所述第三阀门可以选择性地连接第一冷却液管线和第二连接管线，以调节冷 却液的流动。所述CE模块可以进一步包括：副冷凝器，其在主热交换器和压缩机 之间，通过制冷剂管线与压缩机连接，并且可以布置于所述第二连接管线中以加 热沿着所述加热装置中的第二连接管线循环的冷却液；以及副膨胀阀，其布置于 副冷凝器与主热交换器之间的制冷剂管线。

在发动机冷却装置中，可以设置有第一分支管线，第一分支管线经由布置于 第一散热器与第一水泵之间的第一冷却液管线中的节温器与第一散热器与发动机 之间的第一冷却液管线连接；在电池冷却液管线中，可以设置有第二分支管线， 所述第二分支管线通过第一阀门将电池模块和空调连接，并且将与电气设备冷却 装置的连接关闭；在第二冷却液管线中，可以设置有第三分支管线，所述第三分 支管线分隔电池冷却液管线和第二冷却液管线，在连接电气设备的第二冷却液管 线中，可以设置有第四分支管线，所述第四分支管线通过第四阀门与第二散热器 和第二水泵之间的第二冷却液管线连接。

当在车辆的冷却模式下电池模块与电气设备一同冷却时，第二分支管线可以 通过第一阀门的操作而打开，第三分支管线可以打开，第二冷却液管线与电池冷 却液管线之间的连接可以通过打开的第二分支管线和第三分支管线而关闭；与电 池模块连接的电池冷却液管线可以通过第二阀门的操作而与第一连接管线连接； 第四分支管线可以通过第四阀门的操作而关闭；在CE模块中，制冷剂可以循环， 主热交换器可以配置为冷凝制冷剂，副冷凝器和副膨胀阀可以配置为停止操作。

此外，所述蒸发器可以配置为通过第二阀门的操作与低温蒸发的制冷剂进行 热交换来冷却从电池冷却液管线循环进入第一连接管线的冷却液，穿过蒸发器的 低温冷却液可以通过第三水泵的操作沿着第一连接管线供应到冷却器，穿过冷却 器的低温冷却液可以通过第二阀门的操作沿着与第一连接管线连接的电池冷却液 管线供应到电池模块以冷却电池模块。在所述电气设备冷却装置中，打开的第三 分支管线可以连接至第二冷却液管线，从而形成独立的闭合回路，在第二散热器 中冷却的冷却液可以在通过第二水泵的操作进行循环的同时冷却电气设备。

当利用所述发动机冷却装置执行车辆的加热模式时，第一分支管线可以通过 节温器的操作而打开，第一冷却液管线和第二连接管线可以通过第三阀门的操作 而彼此连接，连接节温器和第一散热器的第一冷却液管线可以关闭；在穿过发动 机时温度升高的冷却液可以通过第三阀门供应到第二连接管线，同时沿着第一冷 却液管线和第一分支管线循环；在加热装置中，通过第四水泵的操作，沿着第二 连接管线循环的高温冷却液可以从第一冷却液管线供应到加热器；在CE模块中制 冷剂的循环可以停止。

当利用所述电气设备冷却装置执行车辆的加热模式时，在电气设备冷却装置 中，第二分支管线可以通过第一阀门的操作而关闭，第三分支管线可以打开，当 第四分支管线通过第四阀门的操作而打开时，连接电气设备和第二散热器的第二 冷却液管线可以关闭；第二连接管线可以通过第三阀门的操作而形成独立的闭合 回路，通过加热装置中的第四水泵的操作，冷却液可以沿着第二连接管线循环， 制冷剂可以循环，膨胀阀和蒸发器可以配置为停止操作，副膨胀阀可以配置为操 作以使穿过副冷凝器的制冷剂膨胀并可以配置为将膨胀的制冷剂供应到CE模块 中的主热交换器。

此外，从所述电气设备产生的废热可以增加沿着第二冷却液管线循环的冷却 液的温度，温度升高的冷却液可以在增加穿过主热交换器的制冷剂的温度的同时 被回收，沿着第二连接管线循环的冷却液可以被供应到加热器，同时通过与从副 冷凝器中的压缩机供应的高温制冷剂进行热交换而被加热。

当利用所述发动机冷却装置和所述电气设备冷却装置执行车辆的加热模式 时，第一分支管线可以通过节温器的操作而打开，第一冷却液管线和第二连接管 线可以通过第三阀门的操作而彼此连接，连接节温器和第一散热器的第一冷却液 管线可以关闭；在电气设备冷却装置中，第二分支管线可以通过第一阀门的操作 而关闭，第三分支管线可以打开，当第四分支管线通过第四阀门的操作而打开时， 连接电气设备和第二散热器的第二冷却液管线可以关闭；在穿过发动机时温度升 高的冷却液可以通过第三阀门供应到第二连接管线，同时沿着第一冷却液管线和 第一分支管线循环；在加热装置中，通过第四水泵的操作，沿着第二连接管线循 环的高温冷却液可以从第一冷却液管线供应到加热器；在CE模块中，制冷剂循环， 膨胀阀和蒸发器可以配置为停止操作，副膨胀阀可以配置为操作以使穿过副冷凝 器的制冷剂膨胀并可以配置为将膨胀的制冷剂供应到主热交换器。

此外，从所述发动机和所述电气设备产生的废热可以增加沿着第一冷却液管 线、第二冷却液管线和第三冷却液管线循环的冷却液的温度，沿着第二冷却液管 线循环的温度升高的冷却液可以在增加穿过主热交换器的制冷剂的温度的同时被 回收，从第一冷却液管线沿着第二连接管线循环的高温冷却液可以通过与从副冷 凝器中的压缩机供应的高温制冷剂进行热交换而被进一步加热，然后被供应到加 热装置中的加热器。

在车辆的除湿模式中，第一分支管线可以通过节温器的操作而打开，第一冷 却液管线和第二连接管线可以通过第三阀门的操作而彼此连接，连接节温器和第 一散热器的第一冷却液管线可以关闭；第三分支管线可以打开，连接电气设备和 第二散热器的第二冷却液管线可以关闭，同时第四分支管线通过第四阀门的操作 而打开；在穿过发动机时温度升高的冷却液可以通过第三阀门供应到第二连接管 线，同时沿着第一冷却液管线和第一分支管线循环；通过加热装置中的第四水泵 的操作，从第一冷却液管线沿着第二连接管线循环的高温冷却液可以被供应到加 热器；第一连接管线可以通过空调中第二阀门的操作而形成独立的闭合回路；在 CE模块中，制冷剂可以循环，主热交换器可以配置为冷凝制冷剂，副冷凝器和副 膨胀阀可以配置为停止操作。

所述蒸发器可以配置为通过第二阀门的操作，通过与低温蒸发的制冷剂进行 热交换而冷却循环至第一连接管线的冷却液，穿过蒸发器的低温冷却液可以通过 第三水泵的操作沿着第一连接管线被供应到冷却器。

此外，与第四分支管线连接的储液罐可以布置在第二散热器与主热交换器之 间。主热交换器、副冷凝器和蒸发器可以是其中引入冷却液的水冷却热交换器。 在CE模块中循环的制冷剂可以是R152-a、R744或R290制冷剂。电气设备可以 包括电机、电力控制单元(EPCU)或车载充电器(OBC)，电机和EPCU在行驶 的同时产生热量，而OBC可以在对电池模块充电时产生热量。加热装置可以进一 步包括布置于第二连接管线处的内部加热器。

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，通过 在冷凝和蒸发制冷剂时对从制冷剂产生的能量与冷却液进行选择性地热交换，可 以简化系统并且可以简化冷却液在其中循环的连接管的布局，从而利用低温或高 温的经热交换的冷却液来调节车辆的内部温度。

此外，本发明可以利用电气设备和电池模块的废热来提高车辆的加热效率， 并且可以通过对电池模块进行有效的温度控制来增加车辆的行驶距离，以获得电 池模块的最佳性能。此外，本发明可以通过封装集中式能量模块(CE模块)来减 小整体尺寸和重量，所述集中式能量模块(CE模块)用于通过制冷剂的冷凝和蒸 发来产生热能。

此外，通过利用CE模块中的高性能的R152-a、R744或R290制冷剂，与根 据相关技术的空调相比，本发明可以防止产生噪声、振动和操作不稳定性。此外， 本发明通过将副冷凝器和内部热交换器一起配置以增加CE模块中的制冷剂的冷 凝量，可以增加制冷剂的过冷却(sub-cooling)以提高冷却性能和效率。此外，本 发明可以降低制造成本和重量，并且可以通过简化整个系统来提高空间利用率。

附图说明

结合附图，通过接下来的详细描述，本发明的上述和其他目标、特征和其他 优点将变得更加清楚，其中：

图1是根据本发明示例性实施方案的用于车辆的热泵系统的框图；

图2是在根据本发明示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中，在车辆的冷 却模式下用于冷却电气设备和电池模块的操作的状态图；

图3是在根据本发明示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中，利用发动机 冷却装置来执行车辆的加热模式的操作的状态图；

图4是在根据本发明示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中，利用电气设 备冷却装置来执行车辆的加热模式的操作的状态图；

图5是在根据本发明示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中，利用发动机 冷却装置和电气设备冷却装置来执行车辆的加热模式的操作的状态图；

图6是在根据本发明示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中，根据车辆的 除湿模式的操作状态图。

附图标记说明

1：热泵系统

10：发动机冷却装置

11：第一冷却液管线

12：发动机

13：第一散热器

14：冷却风扇

15：第一水泵

16：节温器

17：第一分支管线

20：电器设备冷却装置

21：第二冷却液管线

22：第二散热器

24：第二水泵

26：电气设备

28：储液罐

30：电池模块

31：电池冷却液管线

32、34、36：第二分支管线、第三分支管线和第四分支管线

40：CE模块

41：制冷剂管线

42：主热交换器

43：副冷凝器

44：内部热交换器

45：膨胀阀

46：蒸发器

47：蓄电池

48：压缩机

49：副膨胀阀

50：空调

52：第一连接管线

54：冷却器

56：第三水泵

60：加热装置

62：第二连接管线

64：加热器

66：第四水泵

68：内部加热器

V1、V2、V3、V4：第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门。

具体实施方式

应当理解的是，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语 通常包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、大货车、各种 商用车辆的乘用车辆，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等，并且包括混合动 力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料 车辆(例如，源于非化石能源的燃料)。正如本文所提到的，混合动力车辆是具有 两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

尽管示例性实施方案描述为使用多个单元来执行示例性过程，但是可以理解， 示例性过程也可以由一个或多个模块执行。此外，可以理解术语“控制器/控制单 元”指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器配置为存储模块，并且处理器具 体地配置为执行所述模块以进行下面进一步描述的一个或更多个过程。

在本文中使用的术语只用于描述具体实施方案的目的，并非旨在用于限制本 发明。如本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在同样包括复数 形式，除非上下文明确表示不包括复数形式。还将进一步理解当在本明书中使用 术语“包括”和/或“包括有”时，指明了存在所述特征、数值、步骤、操作、元 件和/或部件，但是不排除存在或加入一种或多种其他的特征、数值、步骤、操作、 元件、部件和/或其群组。正如本文所使用的，术语“和/或”包括一种或更多种相 关列举项的任何和所有组合。

除非特别声明或从上下文明显指出，在本文中所使用的术语“大约”理解为 在本领域的正常容许范围之内，例如在平均值的2个标准差范围之内。“大约”可 以被理解为在所述数值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、 0.5％、0.1％、0.05％或0.01％的范围之内。除非上下文另有说明，术语“大约”修 饰在本文中提供的所有数值。

在下文中，将参照附图来详细描述本发明的示例性实施方案。虽然已经参考 多个说明性示例性实施方案描述了示例性实施方案，但应该理解，本领域技术人 员可以设计出落入本发明的原理的精神和范围内的许多其他修改和实施方案。

附图和说明在本质上应被视为说明性的，而不是限制性的，在整个说明书中， 相同的附图标记指示相同的元件。由于附图所示的各个结构的尺寸和厚度是为了 更好的理解和容易描述而任意指定的，所以本发明不限于所示附图，并且为清楚 起见，夸大了层、膜、面板、区域等的厚度。此外，本说明书中所述的术语，如 “……单元”、“……装置”、“……部件”和“……构件”是指执行至少一种功能 或操作的集合结构的单位。

图1是根据本发明示例性实施方案的用于车辆的热泵系统的框图。根据本发 明示例性实施方案的用于车辆的热泵系统1将在冷凝和蒸发时的制冷剂产生的热 能选择性地与冷却液进行交换，以利用低温或高温冷却液来执行车辆的冷却模式 或加热模式。这种热泵系统1可以应用于使用发动机12和电机的驱动力的混合动 力车辆。

参照图1，热泵系统1可以包括发动机冷却装置10、电气设备冷却装置20、 电池模块30、集中式能量(CE)模块40、空调50和加热装置60。首先，发动机 冷却装置10可以包括第一散热器13和第一水泵15，第一散热器13和第一水泵 15通过第一冷却液管线11连接，并且发动机冷却装置10配置为使冷却液循环到 第一冷却液管线11以冷却发动机12。第一散热器13可以布置于车辆的前部，冷 却风扇14可以布置于第一散热器13的后部，从而通过冷却风扇14的运行以及与 外部空气的热交换来冷却冷却液。

具体地，第一分支管线17可以布置在发动机冷却装置10中。第一分支管线 17可以经由布置在第一散热器13与第一水泵15之间的第一冷却液管线11中的节 温器16来与第一散热器13与发动机12之间的第一冷却液管线11连接。当冷却 液的温度通过吸收从发动机12产生的废热来增加时，第一分支管线17可以通过 节温器16的操作而选择性地打开。具体地，通过节温器16的操作可以关闭与第 一散热器13连接的第一冷却液管线11。

在本示例性实施方案中，电气设备冷却装置20可以包括第二散热器22和第 二水泵24，第二散热器22和第二水泵24通过第二冷却液管线21彼此连接，并且 电气设备冷却装置20可以配置为使冷却液循环到第二冷却液管线21以冷却电气 设备26。具体地，电气设备26可以包括电力控制单元(EPCU)、车载充电器(OBC) 和电机，电力控制单元(EPCU)包括电机。

EPCU可以配置为在行驶期间产生热量，而OBC可以配置为在电池模块30 被充电时产生热量。相应地，当在车辆的加热模式下回收电气设备26的废热时， 从EPCU产生的热量可以被回收，而当电池模块30被充电时，从OBC产生的热 量可以被回收。第二散热器22可以设置在第一散热器13的前方，并且可以配置 为通过冷却风扇14的操作和与外部空气的热交换来冷却冷却液。

电气设备冷却装置20可以配置为通过第二水泵24的操作使在第二散热器22 中冷却的冷却液沿着第二冷却液管线21循环，从而在电气设备26过热之前冷却 该设备。电池模块30可以布置在电池冷却液管线31中，所述电池冷却液管线31 通过第一阀门V1能够选择性地连接至第二冷却液管线21。具体地，第一阀门V1 可以将第二冷却液管线21与电池冷却液管线31选择性地连接，所述第二冷却液 管线21与电气设备26连接，所述电池冷却液管线31在第二散热器22与电池模 块30之间。

电池模块30可以配置为向电气设备26供电，并且可以为水冷却型，从而电 池模块30可以由沿着冷却液管线31流动的冷却液进行冷却。也就是说，电池模 块30可以根据第一阀门V1的操作经由电池冷却液管线31选择性地与电气设备 26连接，并且可以由沿着电池冷却液管线31循环的冷却液进行冷却。

在本示例性实施方案中，空调50可以经由第二阀门V2选择性地与电池冷却 液管线31连接。在这样的空调50中，第一连接管线52设置为通过形成选择性独 立的闭合回路来冷却车辆的内部。此外，空调50可以包括设置在第一连接管线52 中的冷却器54和第三水泵56。

空调50可以配置为利用低温冷却液来冷却冷却器54，低温冷却液通过第三水 泵56的操作沿着第一连接管线52循环并由CE模块40冷却。具体地，冷却器54 可以布置于安装在车辆内的HVAC模块(未示出)。相应地，从HVAC模块供应到 车辆内部的空气可以在穿过冷却器54的同时通过与低温冷却液的热交换而被冷 却。

在本示例性实施方案中，加热器的加热装置60可以经由第三阀门V3选择性 地与第一冷却液管线11连接。在这种加热装置60中，第二连接管线62可以形成 为通过形成选择性独立的闭合回路来加热车辆的内部。此外，加热装置60可以包 括加热器64和第四水泵66，加热器64布置在第二连接管线62中。具体地，加热 装置60可以进一步包括布置在第二连接管线62中的内部加热器68。当通过第二 连接管线62循环的冷却液的温度小于车辆内部的温度时，内部加热器68可以选 择性地操作为增加冷却液的温度。内部加热器68可以是配置为基于电力供应而操 作的电加热器。

加热装置60可以配置为通过第四水泵66的操作而沿着第二连接管线62循环， 并且可以配置为利用由CE模块40加热的高温冷却液来加热加热器64。具体地， 加热器64可以布置于安装在车辆内的HVAC模块(未示出)。相应地，从HVAC 模块供应到车辆内部的空气在通过加热器64的同时可以通过与高温冷却液进行热 交换而被加热。冷却器54和加热器64可以是配置为根据引入其中的冷却液的温 度而冷却或加热的水冷型。

同时，第二阀门V2可以将电池冷却液管线31和在电池模块30和冷却器54 之间的第一连接管线52进行选择性地连接。此外，第三阀门V3可以选择性地将 第一冷却液管线11和在发动机12和加热器64之间第二连接管线62进行连接。 第一阀门V1、第二阀门V2和第三阀门V3可以配置为调节冷却液的流动方向。同 时，额外的水泵(未示出)可以布置于电池冷却液管线31以使冷却液沿着电池冷 却液管线31循环。具体地，第二阀门V2和第三阀门V3可以设置为四通阀。此 外，第一水泵15、第二水泵24、第三水泵56和第四水泵66可以是电动水泵。

在本示例性实施方案中，集中式能量(CE)模块40可以连接到第二冷却液管 线21以及第一连接管线52和第二连接管线62，以分别向空调50供应低温冷却液 并向加热装置60供应高温冷却液。CE模块40可以配置为在由制冷剂(制冷剂在 CE模块40中循环)的冷凝和蒸发产生的热能与冷却液之间进行选择性的热交换， 并可以将热交换后的低温或高温冷却液供应到空调50和加热装置60。

具体地，制冷剂可以是高性能的R152-a、R744或R290制冷剂。也就是说， 低温冷却液可以通过第一连接管线52供应到冷却器54，而高温冷却液可以通过第 二连接管线62供应到加热器64。CE模块40可以包括主热交换器42、膨胀阀45、 蒸发器46和压缩机48。首先，主散热器42可以布置于第二散热器22与电池模块 30之间的第二冷却液管线21。主热交换器42可以配置为冷凝或蒸发制冷剂。

相应地，主热交换器42可以配置为通过与冷却液进行热交换而使制冷剂冷凝 或蒸发，并且制冷剂的冷凝或蒸发产生的热能可以供应给冷却液，以增加或降低 冷却液的温度。膨胀阀45可以通过制冷剂管线41与主热交换器42连接。膨胀阀 45可以通过接收穿过主热交换器42的制冷剂而膨胀。膨胀阀46可以形成为机械 式或电子式。

此外，蒸发器46可以通过制冷剂管线41而与膨胀阀45连接，并且可以布置 在第一连接管线52中以冷却沿者空调50中的第一连接管线52循环的冷却液。蒸 发器46可以配置为通过与冷却液进行热交换来蒸发引入蒸发器46中的制冷剂， 并且由制冷剂的蒸发产生的低温热能可以供应给冷却液，以降低冷却液的温度。 此外，压缩机48可以布置于蒸发器46与主热交换器42之间的制冷剂管线41。压 缩机41可以配置为压缩以气态从蒸发器46排出的制冷剂。

此外，储液器47和内部热交换器44可以顺序地布置于蒸发器46和压缩机48 之间的制冷剂管线41。连接主热交换器42和膨胀阀45的制冷剂管线41与连接储 液器47和压缩机48的制冷剂管线41可以分别连接到内部热交换器44。在主热交 换器42冷凝制冷剂时，内部热交换器44可以配置为通过与从蒸发器46排出的低 温制冷剂进行热交换而进一步冷凝由主热交换器42冷凝的制冷剂，然后进一步冷 凝的制冷剂可以被引入膨胀阀45。

储液器47可以布置于内部热交换器44和压缩机48之间的制冷剂管线41。储 液器47可以配置为仅将气体状态的制冷剂供应到压缩机48，从而提高压缩机48 的效率和耐久性。相应地，从蒸发器46排出的制冷剂可以在通过内部热交换器44 的同时与从主热交换器42供应的制冷剂进行热交换，之后供应到压缩机48。从主 热交换器42排出的经冷凝的制冷剂和从蒸发器46排出的低温的制冷剂可以分别 被引入内部热交换器44。相应地，内部热交换器44可以配置为进一步在低温的制 冷剂和经冷凝的制冷剂之间交换热量，以进一步降低制冷剂的温度并增加冷凝量。 如上所述，由于内部热交换器44可以配置为进一步冷凝已经在主热交换器42中 冷凝的制冷剂，因此可以增加制冷剂的过冷却，并且可以相应地提高作为相对于 压缩机的功耗的冷却性能系数的性能系数。

此外，CE模块40可以进一步包括副冷凝器43和副膨胀阀49。首先，副冷凝 器43可以通过制冷剂管线41与压缩机48连接，副冷凝器43位于主热交换器42 和压缩机48之间，并且副冷凝器43可以布置于第二连接管线62以加热在加热装 置60中的冷却液，该冷却液沿着第二连接管线62循环。此外，副膨胀阀49可以 布置于副冷凝器43与主热交换器42之间的制冷剂管线41。

当主热交换器42冷凝制冷剂时，副冷凝器43可以配置为初步冷凝从压缩机 48排出的制冷剂。相应地，主热交换器42可以配置为进一步冷凝在副冷凝器43 中冷凝的制冷剂，从而增加了制冷剂的冷凝量。具体地，副膨胀阀49可以将制冷 剂传递到主热交换器42，而不会使制冷剂膨胀。当主热交换器42蒸发制冷剂时， 副膨胀阀49可以使从副冷凝器43排出的制冷剂膨胀，然后将经膨胀的制冷剂供 应到主热交换器42。

此外，在本示例性实施方案中，内部热交换器44中经蒸发的低温制冷剂与经 冷凝的制冷剂彼此交换热量，但是本发明并不限于此。从内部热交换器44排出的 制冷剂中的一部分可以被旁通，然后被冷却，而从内部热交换器44引入的其余制 冷剂可以通过同时利用经冷却的制冷剂和从蒸发器46排出的低温制冷剂来冷却， 从而增加制冷剂的过冷却。这些主热交换器42、副冷凝器43和蒸发器46可以是 引入冷却液的水冷型热交换器。

当膨胀阀45为电子阀时，制冷剂可以顺序地通过副冷凝器43、主热交换器 42和内部热交换器44，然后可以被引入到蒸发器46中。从蒸发器46排出的制冷 剂可以在穿过内部热交换器44之后排放到压缩机48。具体地，配置为测量制冷剂 的温度和压力的传感器可以单独地设置于连接内部热交换器44和压缩机48的制 冷剂管线41，并且该传感器可以配置为通过测量制冷剂的过热来调节膨胀阀45的 膨胀量。

在本示例性实施方案中，第二分支管线32可以布置于电池冷却液管线31，以 通过第一阀门V1将电池模块30与空调50连接，以及将与电气设备冷却装置20 的连接关闭。第一阀门V1可以选择性地连接第二冷却液管线21和电池冷却液管 线31，或者选择性地连接电池冷却液管线31和第二分支管线32，从而控制冷却 液的流动。也就是说，当利用在第二散热器22中冷却的冷却液来冷却电池模块30 时，第一阀门V1可以将连接到第二散热器22的第二冷却液管线21与电池冷却液 管线31进行连接，并且关闭第二分支管线32。

此外，当利用在经由空调50循环的同时与制冷剂进行热交换的冷却液来冷却 电池模块30时，第一阀门V1可以打开第二分支管线32，并且可以关闭第二冷却 液管线21与电池冷却液管线31之间的连接。具体地，第二阀门V2可以配置为选 择性地操作以将电池冷却液管线31与第一连接管线52连接。相应地，与蒸发器 46中的制冷剂进行热交换的低温的冷却液可以通过由第一阀门V1打开的第二分 支管线32、由第二阀门V2连接的第一连接管线52和电池冷却液管线31引入到 电池模块30中，从而有效地冷却电池模块30。

在本示例性实施方案中，第二冷却液管线21可以包括分隔电池冷却液管线31 和第二冷却液管线21的第三分支管线34。第三分支管线34可以选择性地连接到 第二冷却液管线21，并且因此电气设备冷却装置20可以通过第二冷却液管线21 而形成独立的闭合回路。具体地，单独的阀门可以布置在第三分支管线34与第二 冷却液管线21和电池冷却液管线31交叉的点处，或者在第三分支管线34上。该 单独的阀门可以包括三通阀或二通阀。

此外，可以在连接电气设备26和第二散热器22的第二冷却液管线21处布置 第四分支管线36，第四分支管线36通过第四阀门V4与第二散热器22和第二水 泵24之间的第二冷却液管线21连接。当冷却液的温度通过吸收从电气设备26产 生的废热而增加时，第四分支管线36可以通过第四阀门V4的操作而选择性地打 开。具体地，与第二散热器22连接的第二冷却液管线21可以通过操作第四阀门 V4而关闭。

此外，与第四分支管线36连接的储液罐28可以布置在第二散热器22与主热 交换器42之间。储液罐28可以配置为储存从第二散热器22引入的经冷却的冷却 液。具体地，第一阀门V1和第四阀门V4可以是配置为用于调节流量的三通阀。 此外，虽然本示例性实施方案描述了在第三分支管线34中不包括阀门，但是本发 明不限于此。在必要时，该阀门适用于选择性地打开第三分支管线34。也就是说， 第三分支管线34可以配置为调节通过第二冷却液管线21、电池冷却液管线31以 及第二分支管线32和第四分支管线36的操作而循环的冷却液的流量，根据车辆 的各种模式(例如，加热、冷却、除湿)，第二水泵24和第三水泵56选择性地彼 此连接，从而调节第三分支管线34的打开。

以下，将参考图2至图6来描述如上配置的根据本发明示例性实施方案的用 于车辆的热泵系统1的每种模式下的操作。下面描述的操作可以由控制器执行。

首先，参照图2描述在车辆的冷却模式下冷却电池模块30和电气设备26的 操作。图2是示出在根据本发明示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中，在车 辆的冷却模式下冷却电气设备和电池模块的操作的操作状态图。参照图2，电气设 备冷却装置20运行以冷却电气设备26。CE模块40的每个组成元件操作以冷却车 辆的内部，并且制冷剂沿着制冷剂管线41循环。此外，可以停止发动机冷却装置 10的操作。

具体地，第二分支管线32可以通过第一阀门V1的操作而打开。此外，第三 分支管线34被打开。此外，第二冷却液管线21与电池冷却液管线31的连接可以 通过打开的第二分支管线32和第三分支管线34以及第一阀门V1的操作而关闭。 与电池模块30连接的电池冷却液管线21可以通过第二阀门V2的操作而与第一连 接管线52连接。在加热装置60中，第四水泵66可以配置为停止操作，并且因此， 冷却液的流动在第二连接管线62中停止。

CE模块40的主热交换器42可以配置为利用沿着第二冷却液管线21引入的 冷却液来冷凝制冷剂。此外，随着加热装置60的操作停止，副冷凝器43和副膨 胀阀49停止操作。第四分支管线36可以通过第四阀门V4的操作而关闭。同时， 第四阀门V4可以打开连接电气设备26和第二散热器22的第二冷却液管线21。 相应地，在第二散热器22中冷却的冷却液可以通过第二水泵24的操作而沿着第 二冷却液管线21循环，第二冷却液管线21与打开的第三分支管线34连接。

换句话说，在电气设备冷却装置20中，打开的第三分支管线34可以与第二 冷却液管线21连接以允许形成独立的闭合回路。这样，在第二散热器22中冷却 的冷却液可以在通过第二水泵24的操作而循环的同时冷却电气设备26。电池冷却 液管线31中的冷却液可以通过第三水泵56的操作而沿着电池冷却液管线31、第 二分支管线32和第一连接管线52循环。也就是说，沿着电池冷却液管线31循环 的冷却液可以通过第二阀门V2和第三水泵56的操作被引入到第一连接管线52。 相应地，冷却液可以沿着电池冷却液管线31和第一连接管线52循环。

此外，内部热交换器44可以配置为通过将制冷剂与从蒸发器46排出的低温 制冷剂进行热交换而进一步冷凝从主热交换器42冷凝的制冷剂，以通过增加冷凝 器46的过冷却来进一步增加冷凝量，从而增加制冷剂的冷凝量。此外，蒸发器46 通过第二阀门V2的操作将通过第一连接管线52从电池冷却液管线31循环的冷却 液与在内部蒸发的低温制冷剂进行热交换。

已通过蒸发器46的低温冷却液可以通过第三水泵56的操作经由第一连接管 线52供应到冷却器54。换句话说，在CE模块40中通过制冷剂管线41循环的制 冷剂可以与已经通过主热交换器42的冷却液进行热交换，从而被初步冷凝。然后， 在内部热交换器44中，从主热交换器42排出的制冷剂可以与来自蒸发器46的低 温制冷剂进一步进行热交换，从而进一步增加冷凝量。

具有增加的冷凝量的制冷剂可以通过膨胀阀45膨胀，并可以通过蒸发器46 蒸发。具体地，从蒸发器46蒸发的制冷剂冷却通过第一连接管线52引入的冷却 液。在依次通过主热交换器42和内部热交换器44时冷凝量增加的制冷剂可以膨 胀，然后供应到蒸发器46，从而制冷剂可以在较低温度下蒸发。在本示例性实施 方案中，内部热交换器44配置为进一步冷凝制冷剂，使得制冷剂的过冷却变得更 有利。此外，由于进行了过冷却的制冷剂在蒸发器46中可以以较低的温度蒸发， 所以可以进一步减少在蒸发器46中进行热交换的冷却液的温度，从而提高了空气 调节的性能和效率。

同时，在蒸发器46蒸发的制冷剂可以冷却通过第一连接管线52引入的冷却 液。相应地，冷却液可以在通过蒸发器46时在低温下被冷却，然后可以通过第一 连接管线52被供应到冷却器54。此外，引入到HVAC模块(图中未示出)中的 外部空气可以在与引入到冷却器54中的低温冷却液进行热交换的同时被冷却。之 后，经冷却的外部空气可以直接引入车辆内，从而冷却车辆的内部。同时，已经 通过冷却器54的低温冷却液在沿着通过第二阀门V2的操作连接的电池冷却液管 线31流动的同时，可以被引入电池模块30。相应地，电池模块30可以被通过电 池冷却液管线31供应的低温冷却液有效地冷却。

将参考图3描述利用发动机冷却装置10执行车辆的加热模式的操作。图3是 示出在根据本发明示例性实施方案的车辆的热泵系统中，利用发动机空气调节装 置执行的车辆的加热模式的操作状态图。参照图3，停止电气设备冷却装置20中 的第二水泵24的操作。相应地，电子设备冷却装置20中的冷却液的循环停止。 此外，CE模块40停止操作，从而制冷剂的循环停止。

具体地，第一分支管线17可以通过节温器16的操作而打开。第二连接管线 62可以通过第三阀门V3的操作而与第一冷却液管线11连接。此外，当节温器16 打开第一分支管线17时，连接节温器16和第一散热器13的第一冷却液管线11 可以关闭。在空调50中，第三水泵56可以配置为停止操作，并且因此，冷却液 的流动在第一连接管线52中停止。相应地，在冷却发动机12的同时温度升高的 冷却液可以在沿着第一冷却液管线11和第一分支管线17循环的同时通过第三阀 门V3供应到第二连接管线62。

然后沿着第二连接管线62循环的高温冷却液可以通过加热装置60中的第四 水泵66的操作从第一冷却液管线11供应。相应地，引入到HVAC模块(未示出) 的外部空气可以在穿过引入了高温冷却液的加热器64的同时被加热，然后可以在 处于高温状态的同时被引入到车辆中，从而加热车辆的内部。

而且，当冷却液的温度低于设定温度时，布置于第二连接管线62的内部加热 器68可以开始操作以增加供应到加热器64的冷却液的温度。换句话说，当利用 发动机冷却装置10执行车辆的加热模式时，根据本示例性实施方案的热泵系统1 利用从发动机12产生的废热来提高供应到加热器64的冷却液的温度，从而提高 加热效率。

现在将参照图4来描述当利用电气设备冷却装置20执行车辆的加热模式时的 操作。图4是示出在根据本发明示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中，利用 电气设备冷却装置执行的车辆的加热模式的操作状态图。参照图4，在发动机冷却 装置10中第一水泵15停止运行。相应地，发动机冷却装置10中的冷却液的循环 停止。CE模块40的每个组成元件操作以加热车辆的内部，并且制冷剂沿着制冷 剂管线41循环。

具体地，第二分支管线32可以通过操作第一阀门V1而关闭，并且第三分支 管线34打开。相应地，第二冷却液管线21与电池冷却液管线31之间的连接可以 被关闭。此外，第四分支管线36可以通过电气设备冷却装置20中的第四阀门V4 的操作而打开。此外，第四阀门V4可以关闭连接电气设备26和第二散热器21的 第二冷却液管线21。然后，可以在冷却电气设备26的同时增加在未穿过第二散热 器22的状态下在第二冷却液管线21中循环的冷却液的温度。

第三阀门V3可以关闭第一冷却液管线11与第二连接管线62之间的连接，以 允许第二连接管线62形成独立的闭合回路。通过加热装置60中的第四水泵66的 操作，冷却液可以沿着第二连接管线62循环。在空调50中，第三水泵56的操作 可以停止，并且因此，冷却液的流动在第一连接管线52中停止。相应地，随着空 调50的操作停止，膨胀阀45和蒸发器46的操作停止。

此外，通过将加热装置60中沿着第二连接管线62循环的冷却液与从压缩机 48供应到副冷凝器43的高温制冷剂进行热交换，该冷却液的温度可以增加。穿过 副冷凝器43的高温冷却液可以通过第四水泵66的操作而沿着第二连接管线62被 供应到加热器64。具体地，从电气设备26产生的废热使沿着第二冷却液管线21 循环的冷却液的温度增加。

温度升高的冷却液通过第二水泵24的操作而穿过主热交换器42，从而可以被 回收，同时使从主热交换器42排出的制冷剂的温度增加。通过副膨胀阀49的操 作在穿过副冷凝器43的同时被冷凝的制冷剂可以以膨胀状态供应到主热交换器 42。换句话说，主热交换器42可以配置为蒸发制冷剂。相应地，在穿过主热交换 器42的同时温度升高的制冷剂可以沿着制冷剂管线41穿过内部热交换器44和膨 胀阀45，从而可以被引入压缩机48。具体地，膨胀阀45可以配置为将制冷剂供 应到压缩机48而不使制冷剂膨胀。换句话说，温度升高的制冷剂可以被引入到压 缩机48中，并且可以在压缩机48中以更高的温度和更高的压力被压缩，然后可 以被引入到副冷凝器43中。

此外，经由第二连接管线62循环的冷却液可以穿过副冷凝器43以与高温制 冷剂进行热交换，从而向加热器64供应温度升高的冷却液。相应地，引入到HVAC 模块(未示出)中的外部空气可以在穿过引入了高温冷却液的加热器64的同时被 加热，并且温度升高的外部空气可以被引入到车辆中，从而加热车辆的内部。也 就是说，根据本示例性实施方案的热泵系统1可以在车辆的加热模式下利用从电 气设备26产生的废热来升高制冷剂的温度，从而减少压缩机48的功耗，并提高 加热效率。

尽管在图4中未示出，当通过回收电池模块30的废热以及从电气设备26产 生的废热来执行车辆的加热模式时，第二冷却液管线21和电池冷却液管线31可 以通过第一阀门V1和第二阀门V2彼此连接，第二分支管线32可以关闭。此外， 由于第二冷却液管线21和电池冷却液管线31可以彼此连接，所以第三分支管线 34也可以关闭。

然后，通过第二水泵24的操作，在冷却液沿着第二冷却液管线21、第四分支 管线36和电池冷却液管线31循环的同时，可以回收从电气设备26和电池模块30 产生的废热，因此冷却液的温度升高。温度升高的冷却液可以在穿过内部热交换 器44的同时通过与制冷剂进行热交换来增加制冷剂的温度。

以下，将参照图5来描述利用发动机冷却装置10和电气设备冷却装置20来 执行车辆的加热模式。图5是示出在根据本发明示例性实施方案的用于车辆的热 泵系统中，利用发动机冷却装置和电气设备冷却装置执行的车辆的加热模式的操 作状态图。参照图5，第一分支管线17可以通过节温器16的操作而打开。第二连 接管线62可以通过第三阀门V3的操作而连接到第一冷却液管线11。

此外，节温器17可以处于打开状态，连接节温器16和第一散热器13的第一 冷却液管线11可以关闭。第二分支管线32可以通过第一阀门V1的操作而关闭， 并且第三分支管线34可以打开。相应地，第二冷却液管线21与电池冷却液管线 31之间的连接可以被关闭。此外，第四分支管线36可以通过电气设备冷却装置 20中的第四阀门V4的操作而打开。此外，第四阀门V4可以关闭连接电气设备 26和第二散热器22的第二冷却液管线21。相应地，分别在第一冷却液管线11和 第二冷却液管线21中循环的冷却液的温度可以增加，同时分别地不穿过第一散热 器13和第二散热器22而持续地冷却发动机12和电气设备26。

在冷却发动机12的同时温度升高的冷却液可以在沿着第一冷却液管线11和 第一分支管线17循环的同时通过第三阀门V3供应到第二连接管线62。然后，通 过第四水泵66的操作，沿着第二连接管线62循环的高温冷却液可以从第一冷却 液管线11供应到加热器64。CE模块40的每个组成元件操作以加热车辆的内部， 并且制冷剂沿制冷剂管线41循环。

此外，在空调50中，第三水泵56可以配置为停止操作，并且因此，冷却液 的流动在第一连接管线52中停止。相应地，随着空调50的操作停止，膨胀阀45 和蒸发器46的操作停止。因此，通过加热装置60中的第三阀门V3的操作，从第 一冷却液管线11供应到第二连接管线62的高温冷却液的温度可以通过与从压缩 机48供应到副冷凝器43的高温制冷剂进行热交换而进一步增加。

穿过副冷凝器43的高温冷却液可以通过第四水泵66的操作而沿着第二连接 管线62供应到加热器64。也就是说，从发动机12产生的废热使沿着第一冷却液 管线11循环的冷却液的温度增加。此外，从电气设备26产生的废热使沿着第二 冷却液管线21循环的冷却液的温度升高。

通过第二水泵24的操作，在通过主热交换器42的同时，在第二冷却液管线 21中温度升高的冷却液可以被回收，同时升高从主热交换器42排出的制冷剂的温 度。具体地，在穿过副冷凝器43的同时被冷凝的制冷剂可以通过副膨胀阀49的 操作以膨胀的状态供应到主热交换器42。换句话说，主热交换器42可以配置为蒸 发制冷剂。相应地，在穿过主热交换器42的同时温度升高的制冷剂可以沿着制冷 剂管线41穿过内部热交换器44和膨胀阀45，从而可以被引入到压缩机48中。具 体地，膨胀阀45可以配置为将制冷剂供应到压缩机48而不使制冷剂膨胀。

换句话说，温度升高的制冷剂可以被引入到压缩机48中，并且可以在压缩机 48中以更高的温度和更高的压力被压缩，然后可以被引入到副冷凝器43中。同时， 沿着第二连接管线62循环的冷却液的温度可以通过在穿过副冷凝器43的同时与 高温制冷剂进行热交换而进一步增加，然后温度进一步增加的冷却液可以供应到 加热器64。

相应地，引入到HVAC模块(未示出)中的外部空气可以在穿过引入了高温 冷却液的加热器64的同时被加热，并且温度升高的外部空气可以被引入到车辆中， 从而可以加热车辆的内部。根据本示例性实施方案的热泵系统1可以在车辆的加 热模式下利用从电气设备26和发动机12产生的废热来升高制冷剂的温度，从而 减少压缩机48的功耗，并提高加热效率。当供应到加热器64的冷却液的温度低 于设定温度时，布置于第二连接管线62的内部加热器68可以操作以增加冷却液 的温度。

在本示例性实施方案中，将参照图6来描述在车辆的除湿模式下的操作。图6 是示出在根据本发明示例性实施方案的用于车辆的热泵系统中的车辆的除湿模式 的操作状态图。参照图6，在车辆的除湿模式下，发动机冷却装置10和电气设备 冷却装置20分别通过第一水泵15和第二水泵24的操作而分别操作。

此外，CE模块40的每个组成元件操作以冷却车辆的内部，并且制冷剂沿着 制冷剂管线41循环。具体地，第一分支管线17可以通过节温器16的操作而打开。 第二连接管线62可以通过第三阀门V3的操作而与第一冷却液管线11连接。此外， 在第一分支管线17处于打开状态的同时，连接节温器16和第一散热器13的第一 冷却液管线11可以关闭。

此外，第二分支管线32可以通过第一阀门V1的操作而关闭，并且第三分支 管线34可以打开。相应地，第二冷却液管线21与电池冷却液管线31之间的连接 可以关闭。此外，第四分支管线36可以通过电气设备冷却装置20中的第四阀门 V4的操作而打开。此外，第四阀门V4可以关闭连接电气设备26和第二散热器 21的第二冷却液管线21。相应地，在第一冷却液管线11和第二冷却液管线21中 循环的冷却液可以在不穿过第一散热器13和第二散热器22的情况下持续地冷却 发动机12和电气设备26，并且因此冷却液的温度可以升高。

在冷却发动机12的同时温度升高的冷却液可以沿着第一冷却液管线11和第 一分支管线17循环，以通过第三阀门V3供应到第二连接管线62。然后，通过第 四水泵66的操作，沿着第二连接管线62循环的高温冷却液可以从第一冷却液管 线11供应到加热器64。具体地，在空调50中，第一连接管线52可以通过第二阀 门V2的操作而形成独立的闭合回路。相应地，在空调50中，冷却液可以通过第 三水泵56的操作而沿着第一连接管线52循环。换言之，第二冷却液管线31和第 一连接管线52可以通过第一阀门V1和第二阀门V2的操作而分别形成独立的闭 合回路。

此外，CE模块40的主热交换器42可以配置为利用沿着第一冷却液管线11 流动的冷却液来冷凝制冷剂。同时，副冷凝器43可以配置为通过第四阀门V4的 操作，通过与从压缩机48排出的高温制冷剂进行热交换来增加从电池冷却液管线 21沿着第二连接管线62循环的冷却液的温度。同时，副冷凝器43可以配置为通 过与冷却液进行热交换而初步冷凝制冷剂，然后将经冷凝的制冷剂供应到主热交 换器42。此外，副膨胀阀49可以配置为将制冷剂供应到主热交换器42而不会使 制冷剂膨胀。

主热交换器42可以配置为通过将穿过副冷凝器43的经冷凝的制冷剂与沿着 冷却液管线11循环的冷却液进行热交换而使该经冷凝的制冷剂进一步冷凝，从而 增加制冷剂的冷凝量。此外，内部热交换器44可以配置为通过将制冷剂与从蒸发 器46排出的低温制冷剂进行热交换而进一步冷凝从主热交换器42冷凝的制冷剂， 以通过增加制冷剂的过冷却来进一步增加冷凝量，从而增加制冷剂的冷凝量。

此外，蒸发器46可以配置为通过第二阀门V2的操作和第三水泵56的操作来 使沿着第一连接管线52循环的冷却液与在蒸发器46中蒸发的低温制冷剂进行热 交换。已通过蒸发器46的低温冷却液可以通过第三水泵56的操作沿着第一连接 管线52供应到冷却器54。也就是说，在CE模块40中沿着制冷剂管线41循环的 制冷剂可以通过与穿过副冷凝器43的第二连接管线62的冷却液进行热交换而冷 凝。接着，经冷凝的制冷剂可以通过与穿过主热交换器42的第二冷却液管线21 的冷却液进行热交换而进一步冷凝。

此外，内部热交换器44可以配置为，将从主热交换器42排出的中温的制冷 剂与从蒸发器47排出的低温制冷剂进一步进行冷凝，从而通过增加制冷剂的过冷 却来增加冷凝量。具有增加的冷凝量的制冷剂可以通过膨胀阀45膨胀，并可以通 过蒸发器46蒸发。具体地，从蒸发器46蒸发的制冷剂可以冷却通过第一连接管 线52引入的冷却液。在依次穿过主热交换器42和内部热交换器44的同时冷凝量 增加的制冷剂可以膨胀，然后供应到蒸发器46，从而在较低温度下蒸发制冷剂。 换句话说，在本示例性实施方案中，内部热交换器44可以配置为进一步地冷凝制 冷剂，使得制冷剂的过冷却形成变得有利。

此外，在蒸发器46中蒸发的制冷剂冷却通过第一连接管线52引入的冷却液。 相应地，冷却液可以在穿过蒸发器46时在低温下被冷却，然后可以通过第一连接 管线52供应到冷却器54。此外，在加热装置60中沿着第二连接管线62循环的冷 却液可以与从副冷凝器43中的压缩机48供应的高温制冷剂进行热交换，从而升 高冷却液的温度。

穿过副冷凝器43的高温冷却液可以通过第四水泵66的操作而沿着第二连接 管线62供应到加热器64。在这个状态下，HVAC模块(未示出)的开门可以打开 以使外部空气穿过冷却器54和加热器64两者。相应地，引入到HVAC模块中的 外部空气可以穿过引入了低温冷却液的冷却器54和引入了高温冷却液的加热器64 来进行除湿，而除湿后的外部空气可以被引入车辆中以对车辆的内部进行除湿。

如上所述，通过在冷凝和蒸发制冷剂时对从制冷剂产生的热能与冷却液进行 选择性地热交换，可以简化根据本发明示例性实施方案的用于车辆的热泵系统1， 并且可以简化冷却液在其中循环的连接管的布局，从而利用经热交换的低温或高 温的冷却液来调节车辆的内部温度。

此外，通过利用发动机12的废热和电气设备26的废热，可以提高车辆的加 热效率，并且电池模块30可以有效地调节温度以实现电池模块30的最佳性能， 从而增加车辆的行驶距离。此外，根据本发明的示例性实施方案，通过制冷剂的 冷凝和蒸发来产生热能的CE模块40可以被封装以减小其尺寸和重量。

此外，与根据相关技术的空调相比，由于在CE模块40中使用了高性能的 R152-a、R744或R290制冷剂，所以可以防止产生噪声、振动和操作不稳定性。 此外，通过将副冷凝器43和内部热交换器44一起配置以增加CE模块40中的制 冷剂的冷凝量，可以增加制冷剂的过冷却以提高冷却性能和效率。此外，本发明 可以降低制造成本和重量，并且可以通过简化整个系统来提高空间利用率。

尽管结合目前被视为示例性的实施方案描述了本发明，但是应该理解的是， 本发明并不限于公开的示例性实施方案，而是相反地，意图涵盖所附权利要求的 精神和范围内所包括的各种修改和等效配置。

Claims (20)

1.一种用于车辆的热泵系统，其包括：

发动机冷却装置，其包括经由第一冷却液管线连接的第一散热器和第一水泵，其中，所述发动机冷却装置配置为使冷却液在发动机中循环；

电气设备冷却装置，其包括经由第二冷却液管线连接的第二散热器和第二水泵，其中，所述电气设备冷却装置配置为使冷却液在第二冷却液管线中循环；

电池模块，其布置于电池冷却液管线，所述电池冷却液管线通过第一阀门选择性地与第二冷却液管线连接；

空调，其通过第二阀门与电池冷却液管线连接，其中，第一连接管线形成为通过选择性地形成独立的闭合回路来冷却车辆的内部，所述空调包括布置于所述第一连接管线的第三水泵和冷却器；

加热装置，其通过第三阀门与第一冷却液管线连接，其中，第二连接管线形成为通过选择性地形成独立的闭合回路来加热车辆内部，所述加热装置包括布置于所述第二连接管线的第四水泵和加热器；

集中式能量模块，其配置为向所述空调供应低温冷却液，所述集中式能量模块与第二冷却液管线、第一连接管线和第二连接管线连接，以向所述加热装置供应高温冷却液，并且集中式能量模块将从内部循环的制冷剂的冷凝和蒸发产生的热能与冷却液进行选择性地热交换。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的热泵系统，其中，所述电气设备冷却装置配置为利用沿着所述第二冷却液管线循环的冷却液来冷却电气设备或冷却电池模块。

3.根据权利要求1所述的用于车辆的热泵系统，其中所述集中式能量模块包括：

主热交换器，其布置于第二散热器和电池模块之间的第二冷却液管线，并且配置为蒸发或冷凝制冷剂；

膨胀阀，其经由制冷剂管线与主热交换器连接；

蒸发器，其经由制冷剂管线与膨胀阀连接，并且布置于第一连接管线以冷却沿着空调中的第一连接管线循环的冷却液；

压缩机，其布置于蒸发器与主热交换器之间的制冷剂管线。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的热泵系统，其中，内部热交换器布置于所述蒸发器和所述压缩机之间的制冷剂管线。

5.根据权利要求4所述的用于车辆的热泵系统，其中，所述内部热交换器与连接主热交换器和膨胀阀的制冷剂管线以及连接蒸发器和压缩机的制冷剂管线连接，并且当主热交换器冷凝制冷剂时，内部热交换器通过与从蒸发器排出的低温制冷剂进行热交换而进一步冷凝在主热交换器中冷凝的制冷剂，并将进一步冷凝的制冷剂引入膨胀阀。

6.根据权利要求3所述的用于车辆的热泵系统，其中，所述第一阀门在第二散热器和电池模块之间选择性地连接第二冷却液管线和电池冷却液管线，所述第二阀门选择性地连接电池冷却液管线和第一连接管线，所述第三阀门选择性地连接第一冷却液管线和第二连接管线以控制冷却液的流动。

7.根据权利要求3所述的用于车辆的热泵系统，其中，所述集中式能量模块进一步包括：

副冷凝器，其在主热交换器和压缩机之间，通过制冷剂管线与压缩机连接，并且副冷凝器布置于所述第二连接管线以加热所述加热装置中沿着第二连接管线循环的冷却液；

副膨胀阀，其布置于副冷凝器与主热交换器之间的制冷剂管线。

8.根据权利要求7所述的用于车辆的热泵系统，其进一步包括：

第一分支管线，其设置于发动机冷却装置，并经由布置于第一散热器和第一水泵之间的第一冷却液管线的节温器与第一散热器和发动机之间的第一冷却液管线连接，

第二分支管线，其设置于电池冷却液管线，所述第二分支管线通过第一阀门将电池模块和空调连接，并且将与电气设备冷却装置的连接关闭，

第三分支管线，其设置于第二冷却液管线，并且将电池冷却液管线和第二冷却液管线分开；

第四分支管线，其布置于连接电气设备的第二冷却液管线，其中，所述第四分支管线经由第四阀门与第二散热器和第二水泵之间的第二冷却液管线连接。

9.根据权利要求8所述的用于车辆的热泵系统，其中，当在车辆的冷却模式下冷却电池模块和电气设备时，

第二分支管线通过第一阀门的操作而打开，第三分支管线打开，第二冷却液管线与电池冷却液管线之间的连接通过打开的第二分支管线和第三分支管线而关闭，

与电池模块连接的电池冷却液管线通过第二阀门的操作而与第一连接管线连接，

第四分支管线通过第四阀门的操作而关闭，

在集中式能量模块中，制冷剂循环，主热交换器冷凝制冷剂，副冷凝器和副膨胀阀停止操作。

10.根据权利要求9所述的用于车辆的热泵系统，其中，所述蒸发器通过第二阀门的操作与低温蒸发的制冷剂进行热交换来冷却从电池冷却液管线循环进入第一连接管线的冷却液，穿过蒸发器的低温冷却液通过第三水泵的操作沿着第一连接管线供应到冷却器，穿过冷却器的低温冷却液通过第二阀门的操作沿着与第一连接管线连接的电池冷却液管线供应到电池模块以冷却电池模块。

11.根据权利要求9所述的用于车辆的热泵系统，其中，在所述电气设备冷却装置中，打开的第三分支管线连接至第二冷却液管线以形成独立的闭合回路，在第二散热器中冷却的冷却液在通过第二水泵的操作进行循环的同时冷却电气设备。

12.根据权利要求8所述的用于车辆的热泵系统，其中，当利用所述发动机冷却装置执行车辆的加热模式时，

第一分支管线通过节温器的操作而打开，第一冷却液管线和第二连接管线通过第三阀门的操作而连接，连接节温器和第一散热器的第一冷却液管线关闭，

在穿过发动机时温度升高的冷却液通过第三阀门供应到第二连接管线，同时沿着第一冷却液管线和第一分支管线循环，

在加热装置中，沿着第二连接管线循环的高温冷却液通过第四水泵的操作而从第一冷却液管线供应到加热器，

在集中式能量模块中制冷剂的循环停止。

13.根据权利要求8所述的用于车辆的热泵系统，其中，当利用所述电气设备冷却装置执行车辆的加热模式时，

第二分支管线通过第一阀门的操作而关闭，第三分支管线打开，

在电气设备冷却装置中，连接电气设备和第二散热器的第二冷却液管线在第四分支管线通过第四阀门的操作而打开的状态下关闭，

第二连接管线通过第三阀门的操作而形成独立的闭合回路，

在加热装置中，冷却液通过第四水泵的操作而沿着第二连接管线循环，

在集中式能量模块中，制冷剂循环，膨胀阀和蒸发器停止操作，副膨胀阀操作以使穿过副冷凝器的制冷剂膨胀并将膨胀的制冷剂供应到主热交换器。

14.根据权利要求13所述的用于车辆的热泵系统，其中，从所述电气设备产生的废热增加沿着第二冷却液管线循环的冷却液的温度，温度升高的冷却液在增加穿过主热交换器的制冷剂的温度的同时被回收，沿着第二连接管线循环的冷却液被供应到加热器，同时通过与从副冷凝器中的压缩机供应的高温制冷剂进行热交换而被加热。

15.根据权利要求8所述的用于车辆的热泵系统，其中，当利用所述发动机冷却装置和所述电气设备冷却装置执行车辆的加热模式时，

第一分支管线通过节温器的操作而打开，第一冷却液管线和第二连接管线通过第三阀门的操作而连接，连接节温器和第一散热器的第一冷却液管线关闭，

在电气设备冷却装置中，第二分支管线通过第一阀门的操作而关闭，第三分支管线打开，当第四分支管线通过第四阀门的操作而打开时，连接电气设备和第二散热器的第二冷却液管线关闭，

在穿过发动机时温度升高的冷却液通过第三阀门而供应到第二连接管线，同时沿着第一冷却液管线和第一分支管线循环，

在加热装置中，沿着第二连接管线循环的高温冷却液通过第四水泵的操作而从第一冷却液管线供应到加热器，

在集中式能量模块中，制冷剂循环，膨胀阀和蒸发器停止操作，副膨胀阀操作以使穿过副冷凝器的制冷剂膨胀并将膨胀的制冷剂供应到主热交换器。

16.根据权利要求15所述的用于车辆的热泵系统，其中，从所述发动机和所述电气设备产生的废热使沿着第一冷却液管线、第二冷却液管线和第三冷却液管线循环的冷却液的温度升高，沿着第二冷却液管线循环的温度升高的冷却液在升高穿过主热交换器的制冷剂的温度的同时被回收，从第一冷却液管线沿着第二连接管线循环的高温冷却液通过与从副冷凝器中的压缩机供应的高温制冷剂进行热交换而被进一步加热，然后被供应到加热装置中的加热器。

17.根据权利要求8所述的用于车辆的热泵系统，其中，在车辆的除湿模式中，

第一分支管线通过节温器的操作而打开，第一冷却液管线和第二连接管线通过第三阀门的操作而连接，连接节温器和第一散热器的第一冷却液管线关闭，

第三分支管线打开，连接电气设备和第二散热器的第二冷却液管线关闭，同时第四分支管线通过第四阀门的操作而打开，

在穿过发动机时温度升高的冷却液通过第三阀门供应到第二连接管线，同时沿着第一冷却液管线和第一分支管线循环，

在加热装置中，从第一冷却液管线沿着第二连接管线循环的高温冷却液通过第四水泵的操作而供应到加热器，

在空调中，第一连接管线通过第二阀门的操作而形成独立的闭合回路，

在集中式能量模块中，制冷剂循环，主热交换器冷凝制冷剂，副冷凝器和副膨胀阀停止操作。

18.根据权利要求17所述的用于车辆的热泵系统，其中，所述蒸发器通过第二阀门的操作，通过与低温蒸发的制冷剂进行热交换而冷却循环至第一连接管线的冷却液，穿过蒸发器的低温冷却液通过第三水泵的操作而沿着第一连接管线被供应到冷却器。

19.根据权利要求1所述的用于车辆的热泵系统，其中，以集中式能量模式循环的冷却液是R152-a、R744或R290制冷剂。

20.根据权利要求1所述的用于车辆的热泵系统，其中，所述加热装置进一步包括布置于所述第二连接管线的内部加热器。