CN109982877A - 车辆热泵系统 - Google Patents

车辆热泵系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109982877A
CN109982877A CN201880004501.3A CN201880004501A CN109982877A CN 109982877 A CN109982877 A CN 109982877A CN 201880004501 A CN201880004501 A CN 201880004501A CN 109982877 A CN109982877 A CN 109982877A
Authority
CN
China
Prior art keywords
refrigerant
cooling water
heat pump
pump system
water route
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880004501.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109982877B (zh
Inventor
李昇镐
李裁旻
尹曙俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hanon Systems Corp
Original Assignee
Hanon Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020170022958A external-priority patent/KR20180096353A/ko
Priority claimed from KR1020170025986A external-priority patent/KR20180099048A/ko
Application filed by Hanon Systems Corp filed Critical Hanon Systems Corp
Publication of CN109982877A publication Critical patent/CN109982877A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109982877B publication Critical patent/CN109982877B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00885—Controlling the flow of heating or cooling liquid, e.g. valves or pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B60H1/00907—Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant changes and an evaporator becomes condenser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B60H1/00914—Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant does not change and there is a bypass of the condenser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B60H1/00921—Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant does not change and there is an extra subcondenser, e.g. in an air duct
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3205—Control means therefor
    • B60H1/3213—Control means therefor for increasing the efficiency in a vehicle heat pump
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3228—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
    • B60H1/32284—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations comprising two or more secondary circuits, e.g. at evaporator and condenser side
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/323—Cooling devices using compression characterised by comprising auxiliary or multiple systems, e.g. plurality of evaporators, or by involving auxiliary cooling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/022—Compressor control arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/027—Condenser control arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/02—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B6/00—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits
    • F25B6/02—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits arranged in parallel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H2001/00307—Component temperature regulation using a liquid flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00928—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising a secondary circuit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00949—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising additional heating/cooling sources, e.g. second evaporator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/047—Water-cooled condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0401—Refrigeration circuit bypassing means for the compressor

Abstract

公开一种使用水冷式冷凝器的车辆热泵系统，其中加热部件与散热部件分离，能够独立地仅使用发动机的废热作为热源，并且额外地使高温冷却剂回路分离来减少回路的长度。车辆热泵系统包括：第一冷却剂线路，将车辆驱动部件连接到冷却器以使冷却剂循环；第二冷却剂线路，将设置在空调壳体中并用于加热车辆内部的加热器芯连接到水冷式冷凝器以使冷却剂循环；以及阀，设置在第一冷却剂线路与第二冷却剂线路之间。此处，当阀以第一方式布置时，第一冷却剂线路和第二冷却剂线路单独地操作，并且当阀以第二方式布置时，第一冷却剂线路和第二冷却剂线路串联连接。

Description

车辆热泵系统
技术领域
本公开涉及一种车用热泵系统，更具体地，涉及一种能够使用一个制冷剂循环通过改变制冷剂的流动方向来选择性地执行冷却和加热的车用热泵系统。
背景技术
通常，车用空调包括用于冷却车辆的内部的冷却系统以及用于加热车辆的内部的加热系统。冷却系统通过在空气与来自蒸发器侧的在蒸发器内部流动的制冷剂之间进行热交换以将经过蒸发器外部的空气转换为冷空气而冷却车辆的内部。加热系统通过在空气与来自加热器芯侧的在加热器芯内部流动的冷却水之间进行热交换以将经过冷却水循环的加热器芯的外部的空气转换为暖空气而加热车辆的内部。
同时，公开了一种与车用空调不同的能够使用一个制冷剂循环通过改变制冷剂的流动方向来选择性地执行冷却和加热的热泵系统。例如，所述热泵系统包括：两个热交换器，即安装在空调壳体内部以与吹到车辆的内部的空气进行热交换的室内热交换器，以及安装在空调壳体外部以进行热交换的室外热交换器；以及换向阀，用于改变制冷剂的流动方向。因此，当通过换向阀根据制冷剂的流动方向在冷却模式下操作热泵系统时，室内热交换器用作用于冷却的热交换器，并且当在加热模式下操作热泵系统时室内热交换器还用作用于加热的热交换器。
同时，由发动机(内燃机)和电动机操作的混合动力车辆使用发动机的废热(冷却水)作为用于内部加热的加热热源。也就是说，混合动力车辆能够以与传统车辆相同的方式使用空调，但是即使发动机关闭(在通过电动机操作时)，也使用发动机的冷却水的余热作为加热热源。在通过电动机操作车辆的情况下，如果室外温度低(即在大约零度以下)，则即使混合动力车辆能够通过电动机操作，也由于强制操作发动机以确保加热热源而使燃料效率劣化。
第10-2014-0126846号韩国专利公开(于2014年11月3日公布)公开了一种使用蒸发器在空调壳体中以空调模式和以热泵模式共同地用于冷却和加热的车用热泵系统。图1示出传统的车用热泵系统的空调模式，并且图2示出传统热泵系统的热泵模式。
如图1和图2中所示，传统的车用热泵系统优选地应用于混合动力车辆，并且包括压缩机100、蒸发器110、室外热交换器130、膨胀装置120、冷却器140、第一制冷剂循环线路R1和第二制冷剂循环线路R2。
在空调模式下，以从压缩机100排出的制冷剂循环通过室外热交换器130、膨胀装置120、蒸发器110和压缩机100的方式形成第一制冷剂循环线路R1。在热泵模式下，以从压缩机100排出的制冷剂循环通过蒸发器110、膨胀装置120、冷却器140和压缩机100的方式形成第二制冷剂循环线路R2。
第一制冷剂循环线路R1和第二制冷剂循环线路R2形成为共同使用局部部分。也就是说，第一制冷剂循环线路R1的局部部分和第二制冷剂循环线路R2的局部部分被集成并且共同地使用。第一制冷剂循环线路R1和第二制冷剂循环线路R2的公共部分a和b是连接压缩机100的部分a和连接蒸发器110和膨胀装置120的部分b。室外热交换器130设置在第一制冷剂循环线路R1中，并且冷却器140设置在第二制冷剂循环线路R2中。
压缩机100吸入并压缩制冷剂，然后以高温高压的气态排出压缩的制冷剂。蒸发器110安装在空调壳体150内部，并且在制冷剂与在空调壳体150中流动的空气之间进行热交换。蒸发器110在空调模式下用作用于冷却的蒸发器110，并且在热泵模式下用作用于加热的冷凝器。
室外热交换器130安装在空调壳体150的外部以在室外空气与制冷剂之间进行热交换。膨胀装置120布置在蒸发器110与室外热交换器130之间以使制冷剂膨胀。通过冷却水循环线路W与车辆发动机161连接的加热器芯160设置在空调壳体150内部。用于使发动机161的冷却水朝向加热器芯160循环的水泵162设置在冷却水循环线路W中。
用于调节绕过加热器芯160的空气量和经过加热器芯160的空气量的温度调节门151设置在蒸发器110与加热器芯160之间。在空调模式下关闭的并且在热泵模式下打开的开关阀183设置在位于冷却器140的入口侧的第二制冷剂循环线路R2中。用于将引入压缩机100的制冷剂分成液相制冷剂和气相制冷剂并且仅供应气相制冷剂的储存器170设置在压缩机100的入口侧。
用于改变从压缩机100排出的制冷剂的流动方向使得制冷剂根据空调模式或热泵模式流向第一制冷剂循环线路R1或第二制冷剂循环线路R2的第一换向阀181设置在第一制冷剂循环线路R1和第二制冷剂循环线路R2从压缩机100的出口侧分叉的点处。
此外，用于改变制冷剂的流动方向使得在空调模式下从蒸发器110排出的制冷剂沿着第一制冷剂循环线路R1流向压缩机100，并且使得在热泵模式下从压缩机100排出并且在第二制冷剂循环线路R2中流动的制冷剂流向蒸发器110的三通阀结构的第二换向阀182设置在第一循环线路R1和第二循环线路R2从蒸发器110的一侧分叉的点处，该点连接压缩机100连接到的部分a与蒸发器110和膨胀装置120连接到的部分b。
参照图1，在发动机的关闭状态下，在空调模式下，制冷剂通过第一换向阀181、第二换向阀182和开关阀183的控制沿第一制冷剂循环线路R1循环。在发动机的关闭状态下，水泵162停止使得冷却水不朝向加热器芯160和冷却器140循环。在最大冷却模式下，操作空调壳体150中的温度调节门151以关闭经过加热器芯160的通道，使得通过鼓风机吹入空调壳体150的空气在穿过蒸发器110的同时被冷却，然后绕过加热器芯160并且被供应到车辆的内部以冷却车辆的内部。
在压缩机100中被压缩之后排出的高温高压的气相制冷剂通过第一换向阀181被供应到室外热交换器130。供应到室外热交换器130的制冷剂通过与室外空气进行热交换而被冷凝，因此气相制冷剂转化为液相制冷剂。接着，穿过室外热交换器130的制冷剂在穿过膨胀装置120时减压并膨胀变为低温低压的液相制冷剂，然后被引入蒸发器110中。引入蒸发器110的制冷剂通过与通过鼓风机吹入空调壳体150的空气进行热交换而蒸发，同时通过由制冷剂的蒸发潜热的吸热来冷却空气，然后冷却的空气被供应到车辆的内部以冷却内部。此后，从蒸发器110排出的制冷剂通过第二换向阀182被引入压缩机100中，并且重复以上循环。
参照图2，在发动机关闭状态下的热泵模式下，制冷剂通过第一换向阀181、第二换向阀182和开关阀183的控制沿第二制冷剂循环线路R2循环。在发动机的关闭状态下，冷却水不朝向加热器芯160和冷却器140循环，但是如果操作水泵162则冷却水可循环到加热器芯160和冷却器140。此外，在发动机161的关闭状态下，发动机161的冷却水的余热被用作加热热源。在最大加热模式下，操作空调壳体150中的温度调节门151以关闭绕过加热器芯160的通道，使得吹入空调壳体150的空气在穿过蒸发器110时被转换为用于加热的暖空气，然后供应到车辆的内部以加热车辆的内部。
在压缩机100中压缩之后排出的高温高压的气相制冷剂通过第一换向阀181和第二换向阀182被供应到蒸发器110。供应到蒸发器110的高温高压的气相制冷剂通过与在空调壳体150中流动的空气进行热交换而冷凝，同时加热空气。如上所述，加热的空气被供应到车辆的内部以加热车辆的内部。接着，穿过蒸发器110的制冷剂在穿过膨胀装置120时减压并膨胀变为低温低压的液相制冷剂，然后被引入冷却器140中。被引入冷却器140中的制冷剂通过与发动机161的冷却水(发动机废热)进行热交换而蒸发。此后，从蒸发器110排出的制冷剂被引入压缩机100中，并且重复以上循环。
传统的车用热泵系统通过回收发动机的冷却水热源提供内部加热效果，并且通过从蒸发器辐射制冷剂热而用作用于加热的热。另外，传统的热泵系统通过冷却器回收发动机的废热以用作制冷剂蒸发能量。同时，作为发热部件的加热器芯和作为吸热部件的冷却器形成在一个回路中。
在传统的车用热泵系统的情况下，如果操作热泵，则冷却水的温度快速变化，并且穿过蒸发器的暖空气根据冷却水的温度加热在加热器芯中流动的冷却水。此外，传统的车用热泵系统具有另一缺点，即传统的车用热泵系统由于需要附加的用于高压的蒸发器而需要附加的制造管理并且使制造费用增加。
此外，传统的车用热泵系统具有若干缺点，即因为由于高温冷却水线路的回路很长而导致冷却水软管的热损失，所以存在大量的能量损失，并且难以实现确保足够的流速，并且由于压头增加而导致加热性能劣化。
此外，传统的车用热泵系统具有另一缺点，即传统的车用热泵系统不能在约0℃至10℃的加热循环中执行除湿。也就是说，由于传统的车用热泵系统必须在操作冷却循环的同时使用高电压PTC加热器执行加热，因此空调的功耗增加。
发明内容
技术问题
因此，本发明是鉴于现有技术中存在的上述问题而作出的，并且本发明目的在于提供一种车用热泵系统，其通过使用水冷式冷凝器将热泵系统中的发热部件与吸热部件分离而独立地仅使用发动机的废热作为热源，并且通过使高温冷却水回路分离来减小回路的长度的。
本发明的另一个目的在于提供一种车用热泵系统，其使用水暖式冷凝器通过制冷剂热加热冷却水，同时使低温低压的制冷剂流向室内换热器以执行除湿。
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，所述热泵系统包括：压缩机，用于压缩和排出制冷剂；蒸发器，设置在空调壳体内以在空气与制冷剂之间进行热交换；室外热交换器，安装在空调壳体外部以在室外空气与制冷剂之间进行热交换；加热器芯，设置在空调壳体内部以在空气与冷却水之间进行热交换；第一膨胀装置，设置在蒸发器与室外热交换器之间以使制冷剂膨胀；冷却器，用于在车辆的废热与制冷剂之间进行热交换；第一冷却水线路，作为通过将车辆的发动机与冷却器连接而使冷却水循环的通道；第二冷却水线路，连接到第一冷却水线路以选择性地经过或绕过第一冷却水线路，并且使加热器芯循环；水冷式冷凝器，在冷却水的流动方向上设置在加热器芯的上游侧的第二冷却水线路中，并且在从压缩机排出的制冷剂与在第二冷却水线路中流动的冷却水之间进行热交换；第一制冷剂循环线路，以在冷却模式下从压缩机排出的制冷剂循环通过室外热交换器、第一膨胀装置、蒸发器和压缩机的方式连接制冷剂线路；以及第二制冷剂循环线路，以在用于加热的热泵模式下从压缩机排出的制冷剂循环通过水冷式冷凝器、冷却器和压缩机的方式连接制冷剂线路。
此外，设置四通阀以将第一冷却水线路与第二冷却水线路彼此连接，并且穿过加热器芯的冷却水根据四通阀的操作经过或绕过冷却器和发动机。
此外，在第二制冷剂循环线路中，第二膨胀装置设置在水冷式冷凝器与冷却器之间。
另外，在用于加热的冷却水模式下，压缩机停止，并且第二冷却水线路连接到第一冷却水线路使得冷却水循环通过水冷式冷凝器、加热器芯、冷却器、发动机和水冷式冷凝器。
另外，在用于加热的热泵模式下，从压缩机排出的制冷剂循环通过水冷式冷凝器、冷却器和压缩机，并且第二冷却水线路绕过第一冷却水线路使得冷却水循环通过水冷式冷凝器、加热器芯和水冷式冷凝器，其中第一冷却水线路的冷却水相对于第二冷却水线路独立地循环通过发动机、冷却器和发动机。
此外，热泵系统还包括冷却水温度传感器，以用于感测冷却水的温度，其中如果感测到的冷却水温度低于参考温度，则执行用于加热的热泵模式，并且如果感测到的冷却水温度高于参考温度，则执行用于加热的冷却水模式。
此外，加热装置设置在第二冷却水线路中以加热冷却水。
另外，用于使冷却水循环的第一水泵设置在第一冷却水线路中，并且用于使冷却水循环的第二水泵设置在第二冷却水线路中。
另外，第一换向阀设置在第一制冷剂循环线路和第二制冷剂循环线路从压缩机的出口侧分叉的点处。第一换向阀改变制冷剂的流动方向使得从压缩机排出的制冷剂根据冷却模式或加热模式流向第一制冷剂循环线路或第二制冷剂循环线路。
此外，第三冷却水线路在水冷式冷凝器的上游侧从第二冷却水线路分支，并且在加热器芯的下游侧连接到第二冷却水线路。
此外，热泵系统还包括：第二换向阀，在水冷式冷凝器的上游侧设置在第二冷却水线路与第三冷却水线路之间的连接点处；以及第三换向阀，在加热器芯的下游侧设置在第二冷却水线路与第三冷却水线路之间的连接点处。
另外，如果冷却水的温度低于参考温度，则穿过加热器芯的冷却水通过第三换向阀穿过第三冷却水线路，并且通过第二换向阀循环通过水冷式冷凝器和加热器芯。
另外，如果冷却水的温度高于参考温度，则穿过发动机的冷却水在通过第二换向阀绕过第三冷却水线路之后穿过水冷式冷凝器和加热器芯，然后，通过第三换向阀循环通过冷却器和发动机。
此外，热泵系统还包括：压缩机，用于压缩和排出制冷剂；室内热交换器，设置在空调壳体中以在空气与制冷剂之间进行热交换；室外热交换器，安装在空调壳体外部以在室外空气与制冷剂之间进行热交换；第一膨胀装置，设置在室内热交换器与室外热交换器之间以使制冷剂膨胀；第一制冷剂循环线路，连接制冷剂线路使得从压缩机排出的制冷剂循环通过室外热交换器、第一膨胀装置、室内热交换器和压缩机；以及第二制冷剂循环线路，连接制冷剂线路使得从压缩机排出的制冷剂循环通过水冷式冷凝器、冷却器和压缩机，其中第二制冷剂循环线路的制冷剂的一部分分支到第一制冷剂循环线路。
此外，热泵系统还包括：第二膨胀装置，设置在水冷式冷凝器与冷却器之间的第二制冷剂循环线路中以使制冷剂膨胀；以及制冷剂分支线路，在第二膨胀装置的下游侧从第二制冷剂循环线路分支，并且使流向冷却器的制冷剂的至少一部分选择性地流向室内热交换器。
另外，制冷剂分支线路将第二膨胀装置与压缩机之间的制冷剂线路连接到室内热交换器的前端。
此外，制冷剂分支线路在第二膨胀装置与冷却器之间分支，并且连接到第一膨胀装置与室内热交换器之间的第一制冷剂循环线路。
此外，制冷剂分支线路从第二制冷剂循环线路在向上方向上连接。
另外，在除湿模式下，从压缩机排出并且在穿过水冷式冷凝器和第二膨胀装置之后流到冷却器的制冷剂的一部分选择性地流到制冷剂分支线路并且穿过室内热交换器。
有益效果
如上所述，根据本发明的实施例的车用热泵系统能够共同用于电动车辆和内燃机车辆，并且能够通过将作为发热部件的加热器芯与作为吸热部件的冷却器分离来独立地仅使用发动机的废热作为热源，并且稳定地控制冷却水。
此外，车用热泵系统能够减少能量损失并且将流动的冷却水的量增加相同功率，从而提高加热性能。
此外，由于在加热模式期间在没有操作高电压PTC和压缩机的情况下低压部件的制冷剂被分向冷却器和室内热交换器，因此根据本发明的车用热泵系统能够减少空气调节功率消耗。另外，由于制冷剂分支线路在作为加热线路的第二制冷剂循环线路上方分支以使得制冷剂分支方向总是形成在上部，因此根据本发明的车用热泵系统能够防止在制冷剂线路中循环的油聚集在分支线路中。
附图说明
图1是示出传统的车用热泵系统的空调模式的视图。
图2是示出传统的车用热泵系统的热泵模式的视图。
图3是示出根据本发明的第一优选实施例的车用热泵系统的视图。
图4是示出根据本发明的第一优选实施例的车用热泵系统的冷却模式的视图。
图5是示出根据本发明的第一优选实施例的车用热泵系统的热泵模式的视图。
图6是示出根据本发明的第一优选实施例的车辆的热泵系统的用于加热的冷却水模式的视图。
图7是示出根据本发明的第二优选实施例的车用热泵系统的视图。
图8是示出根据本发明的第二优选实施例的车用热泵系统的用于加热的热泵模式的视图。
图9是示出根据本发明的第二优选实施例的车用热泵系统的用于加热的冷却水模式的视图。
图10是示出根据本发明的第三优选实施例的车用热泵系统的视图。
图11是示出根据本发明的第三优选实施例的车用热泵系统的制冷剂分支线路的放大截面图。
图12是示出根据本发明的第三优选实施例的车用热泵系统的用于加热的冷却模式的视图。
图13是示出根据本发明的第三优选实施例的车用热泵系统的用于加热的热泵模式的视图。
图14是示出根据本发明的第三优选实施例的车用热泵系统的用于加热的热泵模式和除湿模式的视图。
具体实施方式
现在将参照附图详细参考本发明的优选实施例。
图3是示出根据本发明的第一优选实施例的车用热泵系统的视图。
根据本发明的第一优选实施例的车用热泵系统包括：第一冷却水线路704，用于通过将车辆驱动部件与冷却器740彼此连接来使冷却水循环；第二冷却水线路，设置在空调壳体750中，用于通过将用于加热车辆的内部的加热器芯760与水冷式冷凝器800彼此连接来使冷却水循环；以及阀，设置在第一冷却水线路704与第二冷却水线路之间。
如果阀以第一方式布置，则第一冷却水线路704和第二冷却水线路独立地操作，但是如果阀以第二方式布置，则第一冷却水线路704和第二冷却水线路串联连接。此外，车用热泵系统具有制冷剂线路，该制冷剂线路包括压缩机700、室外热交换器730、第一膨胀装置720和蒸发器710以便对车辆的内部进行空气调节。第一冷却水线路704的冷却器740和第二冷却水线路的水冷式冷凝器800与制冷剂线路进行热交换。在这种情况下，冷却器740在引入之前与制冷剂进行热交换，并且水冷式冷凝器800与从压缩机700排出的制冷剂进行热交换。
更详细地，如图3中所示，根据本发明的第一优选实施例的车用热泵系统应用于混合动力车辆，并且包括压缩机700、蒸发器710、室外热交换器730、加热器芯760、第一膨胀装置720、冷却器740、第一冷却水线路704、第二冷却水线路、水冷式冷凝器800、第一制冷剂线路701和第二制冷剂线路702。
压缩机700吸入并压缩制冷剂，然后以高温高压的气态排出压缩的制冷剂。蒸发器710设置在空调壳体750内部以在制冷剂与在空调壳体750内部流动的空气之间进行热交换。室外热交换器730设置在空调壳体750外部以在室外空气与制冷剂之间进行热交换。加热器芯760设置在空调壳体750内部以在冷却水与在空调壳体750内部流动的空气之间进行热交换。第一膨胀装置720布置在蒸发器710与室外热交换器730之间以使制冷剂膨胀。
在空调壳体750内部的蒸发器710与加热器芯760之间，设置有温度调节门751以调节绕过加热器芯的空气量和经过加热器芯760的空气量。冷却器740在车辆的废热与制冷剂之间进行热交换。用于将引入压缩机700的制冷剂分成液相制冷剂和气相制冷剂并且仅供应气相制冷剂的储存器770设置在压缩机700的入口侧。
第一冷却水线路704是用于通过将车辆的发动机761与冷却器740彼此连接来使冷却水循环的通道。
为了便于描述，第二冷却水线路具有附图标记703和705，但是为单条线路。即，第二冷却水线路被分为四通阀706的上游侧线路703和下游侧线路705。第二冷却水线路703和705连接到第一冷却水线路704，选择性地经过或者绕过第一冷却水线路704，并且循环通过加热器芯760。
水冷式冷凝器800在冷却水的流动方向上设置在加热器芯760的上游侧的第二冷却水线路中。水冷式冷凝器800在从压缩机700排出的制冷剂与在第二冷却水线路中流动的冷却水之间进行热交换。
在冷却模式下，第一制冷剂线路701以这样的方式连接制冷剂线路：从压缩机700排出的制冷剂循环通过室外热交换器730、第一膨胀装置720、蒸发器710和压缩机700。在用于加热的热泵模式下，第二制冷剂循环线路702以这样的方式连接制冷剂线路：从压缩机700排出的制冷剂循环通过水冷式冷凝器800、冷却器740和压缩机700。
第一换向阀781设置在第一制冷剂循环线路701和第二制冷剂循环线路702从压缩机700的出口侧分叉的点处。第一换向阀781改变制冷剂的流动方向使得从压缩机700排出的制冷剂根据冷却模式或加热模式流向第一制冷剂循环线路701或第二制冷剂循环线路702。第一换向阀781优选地是三通阀。
四通阀706设置在第一冷却水线路704与第二冷却水线路703和705之间的连接点处。四通阀706使第一冷却水线路704与第二冷却水线路703和705彼此连接，并且穿过加热器芯760的冷却水根据四通阀706的操作经过或绕过冷却器740和发动机761。优选地，第二室外热交换器735通过另一冷却水线路736连接到发动机761。
此外，在第二制冷剂循环线路702中，第二膨胀装置721设置在水冷式冷凝器800与冷却器740之间。在这种情况下，优选地，第一膨胀装置720是机械地或电子地操作的膨胀阀，并且第二膨胀装置721是单向孔。
此外，用于加热冷却水的加热装置810设置在第二冷却水线路703和705中。加热装置810可以是PTC加热器，并且优选地设置在水冷式冷凝器800与加热器芯760之间。另外，用于使冷却水循环的第一水泵707设置在第一冷却水线路704中，并且用于使冷却水循环的第二水泵708设置在第二冷却水线路中。
在用于加热的冷却水模式下，压缩机700停止，并且第二冷却水线路连接到第一冷却水线路704使得冷却水循环通过水冷式冷凝器800、加热器芯760、冷却器740、发动机761和水冷式冷凝器800。
在用于加热的热泵模式下，从压缩机700排出的制冷剂循环通过水冷式冷凝器800、冷却器740和压缩机700，并且第二冷却水线路绕过第一冷却水线路704使得冷却水循环通过水冷式冷凝器800、加热器芯760和水冷式冷凝器800。第一冷却水线路704的冷却水相对于第二冷却水线路独立地循环通过发动机761、冷却器740和发动机761。
同时，车用热泵系统包括用于感测冷却水的温度的冷却水温度传感器。如果感测到的冷却水的温度低于参考温度，则车用热泵系统的控制单元执行热泵模式，并且如果感测到的冷却水的温度高于参考温度，则执行冷却水模式。
图4是示出根据本发明的第一优选实施例的车用热泵系统的冷却模式的视图。
参照图4，在冷却模式下，制冷剂通过第一换向阀781的控制沿第一制冷剂循环线路701循环。在最大冷却模式下，操作空调壳体750中的温度调节门751以关闭穿过加热器芯760的通道，使得通过鼓风机吹入空调壳体750中的空气在穿过蒸发器710之后被冷却，绕过加热器芯760，然后被供应到车辆的内部以冷却车辆的内部。
在压缩机700中被压缩之后排出的高温高压的气相制冷剂通过第一换向阀781被供应到室外热交换器730。供应到室外热交换器730的制冷剂通过与室外空气进行热交换而冷凝，并且气相制冷剂变为液相制冷剂。接着，穿过室外热交换器730的制冷剂在穿过第一膨胀装置720的同时减压并膨胀，以变为低温低压的液相制冷剂，然后被引入蒸发器710。
引入蒸发器710的制冷剂通过与通过鼓风机吹入空调壳体750的空气进行热交换而蒸发，同时通过制冷剂的蒸发潜热的吸热来冷却空气，然后，冷却的空气被供应到车辆的内部以冷却内部。此后，从蒸发器710排出的制冷剂通过储存器770被引入压缩机700，并且重复以上循环。
在这种情况下，穿过发动机761的冷却水穿过水冷式冷凝器800、加热装置810和加热器芯760，然后在通过四通阀706穿过冷却器740之后循环通过发动机761。
图5是示出根据本发明的第一优选实施例的车用热泵系统的热泵模式的视图。
参照图5，当由于冷却水的相对低的温度而执行用于加热的热泵模式时，制冷剂通过第一换向阀781的控制沿第二制冷剂循环线路702循环。在最大加热模式下，操作空调壳体750中的温度调节门751以关闭绕过加热器芯760的通道，使得通过鼓风机吹入空调壳体750的空气在经过加热器芯760的同时变为暖空气，然后，被供应到车辆的内部以加热车辆的内部。
在压缩机700中被压缩之后排出的高温高压的气相制冷剂在通过第一换向阀781穿过水冷式冷凝器800的同时加热穿过水冷式冷凝器800的冷却水。在水冷式冷凝器800中冷凝的制冷剂在穿过第二膨胀装置721的同时膨胀，在穿过冷却器740的同时回收发动机的废热，然后循环到压缩机700。
在这种情况下，在水冷式冷凝器800中加热的冷却水在穿过加热器芯760之后通过与空气进行热交换来执行室内加热。也就是说，穿过水冷式冷凝器800的冷却水在沿第二冷却水线路703和705穿过加热器芯760之后，通过四通阀706绕过冷却器740和发动机761，然后循环到水冷式冷凝器800。同时，在第一冷却水线路704中流动的冷却水通过发动机761、冷却器740和发动机761循环。第二冷却水线路的加热器芯760用作发热部件，并且第一冷却水线路的冷却器740用作吸热部件。
图6是示出根据本发明的第一优选实施例的车用热泵系统的用于加热的冷却水模式的视图。
参照图6，当由于冷却水的相对高的温度而执行用于加热的冷却水模式时，压缩机700停止。在这种情况下，穿过发动机761的冷却水穿过水冷式冷凝器800、加热装置810和加热器芯760，通过四通阀706穿过冷却器740，然后循环通过发动机761。
通过以上结构，当车用热泵系统应用于混合动力车辆时，热泵系统能够与内燃机共同使用，并且能够通过将作为发热部件的加热器芯与作为吸热部件的冷却器分离而仅使用发动机的废热独立地作为热源。另外，车用热泵系统能够通过PTC加热器(加热装置)稳定地控制冷却水。
也就是说，由于传统的车辆热泵系统使用发动机的废热作为用于加热的热并且作为用于热泵低温部件的热源来操作热泵，因此冷却水的温度迅速改变，穿过蒸发器的暖空气根据冷却水的温度加热流过加热器芯的冷却水。此外，由于需要用于高压的蒸发器来通过蒸发器加热，因此在制造中需要附加的管理。
根据本发明的第一优选实施例的热泵系统能够通过使用四通阀将用于加热的冷却水回路(第一冷却水线路)与用于热泵热源的冷却水回路(第二冷却水线路)分离来有效地利用发动机的废热。热泵系统能够通过水冷式冷凝器和PTC加热器(加热装置)稳定地控制冷却水的温度，并且由于共同使用现有内燃机的蒸发器和加热器芯，因此能够在没有附加的管理的情况下共同使用空调。
同时，图7是示出根据本发明的第二优选实施例的车用热泵系统的视图，图8是示出根据本发明的第二优选实施例的车用热泵系统的用于加热的热泵模式的视图，并且图9是示出根据本发明的第二优选实施例的车用热泵系统的用于加热的冷却水模式的视图。
参照图7至图9，与第一优选实施例相比，根据本发明的第二优选实施例的车用热泵系统还包括第三冷却水线路850、第二换向阀820和第三换向阀830。在该实施例中，将省略对与第一优选实施例相同的部件的描述。
第三冷却水线路850在水冷式冷凝器800的上游侧从第二冷却水线路分支，并且在加热器芯760的下游侧连接到第二冷却水线路。第二换向阀820在水冷式冷凝器800的上游侧设置在第二冷却水线路与第三冷却水线路850之间的连接点处。第三换向阀830在加热器芯760的下游侧设置在第二冷却水线路与第三冷却水线路850之间的连接点处。优选地，第二换向阀820和第三换向阀830是三通阀。在第一冷却水线路704中，设置有用于使冷却水循环的第一水泵707，并且在第三冷却水线路850中，设置有用于使冷却水循环的第二水泵840。
如果冷却水的温度低于参考温度，则执行用于加热的热泵模式。如图8中所示，在热泵模式下，制冷剂的流动和第一冷却水线路中冷却水的流动与第一优选实施例相同。现在，将描述第二冷却水线路的流动。穿过加热器芯760的冷却水通过第三换向阀830穿过第三冷却水线路850，并且通过第二换向阀820循环通过水冷式冷凝器800和加热器芯760。
此外，如果冷却水的温度高于参考温度，则执行用于加热的冷却水模式。如图9中所示，在冷却水模式下，制冷剂和冷却水的流动与第一优选实施例相同。也就是说，穿过发动机761的冷却水在通过第二换向阀820绕过第三冷却水线路850之后穿过水冷式冷凝器800和加热器芯760，然后通过第三换向阀830循环通过冷却器740和发动机761。
如上所述，由于通过另外包括第三冷却水线路和两个三通阀(即，第二换向阀和第三换向阀)具有两个冷却水回路，因此根据第二优选实施例的热泵系统具有仅经过水冷式冷凝器800和加热装置810的附加回路。另外，形成仅通过冷却器和发动机的附加回路。
通过以上结构，当使用冷却水热源操作热泵系统时，分离高温冷却水回路以减小回路的整体长度。因此，热泵系统能够减少能量损失并且使流动的冷却水的量增加相同的功率，从而提高加热性能。
综上所述，在传统的具有水暖式冷凝器的热泵系统的情况下，当使用发动机的废热操作热泵系统时，由于当使用发动机热时高温冷却水回路必须循环到所用的冷却水回路，因此存在大量的能量损失并且形成高压头。因此，难以体现高流速。根据本发明的第二优选实施例的热泵系统通过附加形成仅经过水冷式冷凝器、PTC加热器(加热装置)和加热器芯的高温冷却水回路来使能量损失最小化，并且由于形成短的冷却水线路，因此通过减小压头来增加流量。
图10是示出根据本发明的第三优选实施例的车用热泵系统的视图。根据本发明的第三优选实施例的热泵系统应用于混合动力车辆，并且包括压缩机700、室内热交换器710、室外热交换器730、加热器芯760、第一膨胀装置720、冷却器740、第一冷却水线路704、第二冷却水线路、水冷式冷凝器800、第一制冷剂循环线路701和第二制冷剂循环线路702。
根据本发明第三优选实施例的热泵系统包括室内热交换器710，其与第一优选实施例的蒸发器710相同，并且还包括制冷剂分支线路910和制冷剂流量控制阀920。在该实施例中，将省略对与第一优选实施例和第二优选实施例相同的部件的描述。
制冷剂分支线路910在第二膨胀装置721的下游侧从第二制冷剂循环线路702分支，并且使流向冷却器740的至少一部分制冷剂选择性地流向室内热交换器710。
制冷剂流量控制阀920选择性地控制流向制冷剂分支线路910的制冷剂的量。制冷剂流量控制阀920可以是双向阀或三通阀，并且可设置在制冷剂分支线路910上。
制冷剂分支线路910使第二膨胀装置721与压缩机700之间的制冷剂线路与室内热交换器710的前端连接。更详细地，制冷剂分支线路910在第二膨胀装置721与冷却器740之间分支，并且连接到第一膨胀装置720与室内热交换器710之间的第一制冷剂循环线路701。在经过水冷式冷凝器800之后在第二制冷剂循环线路702中流动的制冷剂在穿过第二膨胀装置721后流向冷却器740，并且通过制冷剂流量控制阀920的打开和关闭动作使制冷剂的一部分不流到冷却器740，而是与第一膨胀装置720的下游侧相汇并且流向室内热交换器710。
在第二制冷剂循环线路702中流动的制冷剂在穿过第二膨胀装置721的同时膨胀为低压制冷剂。膨胀为低压的制冷剂在通过制冷剂分支线路910经过室内热交换器710的同时与空调壳体750中的空气进行热交换以使空气中的水分冷凝在室内热交换器710的表面上。因此，排放到车辆内部的空气调节后的空气提供除湿效果。
膨胀为低压的制冷剂在经过第二膨胀装置721的同时流向冷却器740。在这种情况下，制冷剂流量控制阀920设置在制冷剂分支线路910中，使得制冷剂始终流向冷却器740并且流向冷却器740的制冷剂中只有一部分通过制冷剂分支线路910流向室内热交换器710。
也就是说，经过第二膨胀装置721的制冷剂确定地流向冷却器740，而不一定通过制冷剂分支线路910流向室内热交换器710。如果热泵系统不是处于除湿模式，则制冷剂流量控制阀920完全关闭以便控制所有制冷剂只流向冷却器740。
图11是示出根据本发明的第三优选实施例的车用热泵系统的制冷剂分支线路的放大截面图。参照图11，制冷剂分支线路910从第二制冷剂循环线路702连接在向上方向。在这种情况下，向上方向是高度方向。因此，如果热泵系统不是处于除湿模式，则能够防止油集中到除湿线路。
图12是示出根据本发明的第三优选实施例的车用热泵系统的用于加热的冷却模式的视图。
参照图12，在冷却模式下，制冷剂通过换向阀781的控制沿第一制冷剂循环线路701循环。在最大冷却模式下，操作空调壳体750中的温度调节门751以关闭穿过加热器芯760的通道，使得通过鼓风机吹入空调壳体750的空气在穿过室内热交换器710的同时被冷却，绕过加热器芯760，并且被供应到车辆的内部以冷却车辆的内部。
在压缩机700中被压缩之后排出的高温高压的气相制冷剂通过换向阀781被供应到室外热交换器730。供应到室外热交换器730的制冷剂通过与室外空气进行热交换而冷凝，并且变为液相制冷剂。接着，穿过室外热交换器730的制冷剂在穿过第一膨胀装置720的同时减压并膨胀，成为低温低压的液相制冷剂，然后被引入室内热交换器710。
引入室内热交换器710的制冷剂通过与通过鼓风机吹入空调壳体750的空气进行热交换而蒸发，同时，通过制冷剂的蒸发潜热的吸热来冷却空气，然后，冷却的空气被供应到车辆的内部以冷却内部。此后，从蒸发器710排出的制冷剂通过储存器770被引入压缩机700，并且重复上述循环。
在这种情况下，通过发动机761的冷却水穿过水冷式冷凝器800、加热装置810和加热器芯760，然后在通过四通阀706穿过冷却器740之后循环通过发动机761。
图13是示出根据本发明的第三优选实施例的车用热泵系统的用于加热的热泵模式的视图。
参照图13，当由于冷却水的相对低的温度而执行用于加热的热泵模式时，制冷剂通过第一换向阀781的控制沿第二制冷剂循环线路702循环。在最大加热模式下，操作空调壳体750中的温度调节门751以关闭绕过加热器芯760的通道，使得通过鼓风机吹入空调壳体750的空气在经过加热器芯760的同时变为暖空气，然后，被供应到车辆的内部以加热车辆的内部。
在压缩机700中被压缩之后排出的高温高压的气相制冷剂在通过第一换向阀781通过水冷式冷凝器800的同时加热穿过水冷式冷凝器800的冷却水。在水冷式冷凝器800中冷凝的制冷剂在穿过第二膨胀装置721的同时膨胀，在经过冷却器740的同时回收发动机的废热，然后循环到压缩机700。
在这种情况下，在水冷式冷凝器800中加热的冷却水通过在穿过加热器芯760之后与空气进行热交换来执行室内加热。也就是说，穿过水冷式冷凝器800的冷却水在沿第二冷却水线路703和705穿过加热器芯760之后通过四通阀706绕过冷却器740和发动机761，然后循环到水冷式冷凝器800。同时，在第一冷却水线路704中流动的冷却水循环通过发动机761、冷却器740和发动机761。第二冷却水线路的加热器芯760用作发热部件，并且第一冷却水线路的冷却器740用作吸热部件。
图14是示出根据本发明的第三优选实施例的车用热泵系统的用于加热的热泵模式和除湿模式的视图。
参照图14，制冷剂通过换向阀781的控制沿第二制冷剂循环线路702循环。在最大加热模式下，操作空调壳体750中的温度调节门751以关闭绕过加热器芯760的通道，使得通过鼓风机吹入空调壳体750的空气在经过加热器芯760的同时变为暖空气，然后被供应到车辆的内部以加热车辆的内部。
在压缩机700中被压缩之后排出的高温高压的气相制冷剂在通过第一换向阀781穿过水冷式冷凝器800的同时加热穿过水冷式冷凝器800的冷却水。在水冷式冷凝器800中冷凝的制冷剂在穿过第二膨胀装置721的同时膨胀，在经过冷却器740的同时回收发动机的废热，然后循环到压缩机700。
在这种情况下，流向冷却器740的制冷剂的一部分通过制冷剂流量控制阀920的操作选择性地流入制冷剂分支线路910，与第一膨胀装置720和室内热交换器710之间的第一制冷剂循环线路701相汇，然后，流向室内热交换器710。膨胀为低压的制冷剂在穿过室内热交换器710的同时与空调壳体750中的空气进行热交换以使空气中的水分冷凝在室内热交换器710的表面上以执行除湿。
根据本发明的第三优选实施例的车用热泵系统通过由水冷式冷凝器加热冷却水来执行加热动作，同时，通过使低温低压的制冷剂流向室内热交换器来执行除湿动作。因此，根据本发明的车用热泵系统即使在加热模式期间在没有操作高电压PTC和冷却循环(压缩机的操作)的情况下也能够通过将低压部件的制冷剂分向冷却器和室内热交换器来减少空调功率消耗。
此外，制冷剂分支线路在作为加热线路的第二制冷剂循环线路上方分支，使得总是在上部形成制冷剂分支方向，从而防止在制冷剂线路中循环的油聚集在分支线路中。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可作出各种修改和等同。因此，应该理解，本发明的技术和保护范围应该由以下权利要求限定的技术构思限定。

Claims (23)

1.一种车用热泵系统，包括：
第一冷却水线路(704)，用于通过将车辆驱动部件与冷却器(740)彼此连接来使冷却水循环；
第二冷却水线路(703，705)，设置在空调壳体(750)中，用于通过将用于加热车辆的内部的加热器芯(760)与水冷式冷凝器(800)彼此连接来使冷却水循环；以及
阀(706)，设置在第一冷却水线路(704)与第二冷却水线路(703，705)之间，
其中，如果阀(706)以第一方式布置，则第一冷却水线路(704)和第二冷却水线路(703，705)独立地操作，并且
其中，如果阀(706)以第二方式布置，则第一冷却水线路(704)和第二冷却水线路(703，705)串联连接。
2.如权利要求1所述的车用热泵系统，其中，形成有包括压缩机(700)、室外热交换器(730)、第一膨胀装置(720)和蒸发器(710)以便对车辆的内部进行空气调节的制冷剂线路，并且
其中，第一冷却水线路(704)的冷却器(740)和第二冷却水线路(703，705)的水冷式冷凝器(800)与所述制冷剂线路进行热交换。
3.如权利要求2所述的车用热泵系统，其中，冷却器(740)在制冷剂被引入压缩机(700)之前与制冷剂进行热交换。
4.如权利要求2所述的车用热泵系统，其中，水冷式冷凝器(800)与从压缩机(700)排出的制冷剂进行热交换。
5.如权利要求1所述的车用热泵系统，其中，水冷式冷凝器(800)在冷却水的流动方向上设置在加热器芯(760)的上游侧的第二冷却水线路(703，705)中，并且在从压缩机(700)排出的制冷剂与在第二冷却水线路(703，705)中流动的冷却水之间进行热交换，
其中，水冷式冷凝器(800)包括：第一制冷剂线路(701)，以在冷却模式下从压缩机(700)排出的制冷剂循环通过室外热交换器(730)、第一膨胀装置(720)、蒸发器(710)和压缩机(700)的方式连接所述制冷剂线路；以及第二制冷剂循环线路(702)，以在用于加热的热泵模式下从压缩机(700)排出的制冷剂循环通过水冷式冷凝器(800)、冷却器(740)和压缩机(700)的方式连接所述制冷剂线路。
6.如权利要求1所述的车用热泵系统，其中，四通阀(706)设置为将第一冷却水线路(704)与所述第二冷却水线路(703，705)彼此连接，并且穿过加热器芯(760)的冷却水根据四通阀(706)的操作经过或绕过冷却器(740)和发动机(761)。
7.如权利要求5所述的车用热泵系统，其中，在第二制冷剂循环线路(702)中，第二膨胀装置(721)设置在水冷式冷凝器(800)与冷却器(740)之间。
8.如权利要求1所述的车用热泵系统，其中，在用于加热的冷却水模式下，压缩机(700)停止，并且第二冷却水线路(703，705)连接到第一冷却水线路(704)使得冷却水循环通过水冷式冷凝器(800)、加热器芯(760)、冷却器(740)、发动机(761)和水冷式冷凝器(800)。
9.如权利要求8所述的车用热泵系统，其中，在用于加热的热泵模式下，从压缩机(700)排出的制冷剂循环通过水冷式冷凝器(800)、冷却器(740)和压缩机(700)，并且第二冷却水线路(703，705)绕过第一冷却水线路(704)使得冷却水循环通过水冷式冷凝器(800)、加热器芯(760)和水冷式冷凝器(800)，并且其中第一冷却水线路(704)的冷却水相对于第二冷却水线路(703，705)独立地循环通过发动机(761)、冷却器(740)和发动机(761)。
10.如权利要求9所述的车用热泵系统，还包括：
冷却水温度传感器，用于感测冷却水的温度，
其中，如果感测到的冷却水的温度低于参考温度，则执行用于加热的热泵模式，并且如果感测到的冷却水的温度高于参考温度，则执行用于加热的冷却水模式。
11.如权利要求1所述的车用热泵系统，还包括：
加热装置(810)，设置在第二冷却水线路(703，705)中以加热冷却水。
12.如权利要求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(707)设置在第一冷却水线路(704)中，并且用于使冷却水循环的第二水泵(708)设置在第二冷却水线路(703，705)中。
13.如权利要求5所述的车用热泵系统，还包括：
第一换向阀(781)，设置在第一制冷剂线路(701)和第二制冷剂循环线路(702)从压缩机(700)的出口侧分叉的点处，其中第一换向阀(781)改变制冷剂的流动方向使得从压缩机(700)排出的制冷剂根据冷却模式或加热模式流向第一制冷剂循环线路(701)或第二制冷剂循环线路(702)。
14.如权利要求1所述的车用热泵系统，还包括：
第三冷却水线路(850)，在水冷式冷凝器(800)的上游侧从第二冷却水线路(703，705)分支并且在加热器芯(760)的下游侧连接到第二冷却水线路(703，705)。
15.如权利要求14所述的车用热泵系统，还包括：
第二换向阀(820)，在水冷式冷凝器(800)的上游侧设置在第二冷却水线路(703，705)与第三冷却水线路(850)之间的连接点处；以及
第三换向阀(830)，在加热器芯(760)下游侧设置在第二冷却水线路(703，705)与第三冷却水线路(850)之间的连接点处。
16.如权利要求15所述的车用热泵系统，其中，如果冷却水的温度低于参考温度，则穿过加热器芯(760)的冷却水通过第三换向阀(830)穿过第三冷却水线路(850)，并且通过第二换向阀(820)循环通过水冷式冷凝器(800)和加热器芯(760)。
17.如权利要求15所述的车用热泵系统，其中，如果冷却水的温度高于参考温度，则穿过发动机(761)的冷却水在通过第二换向阀(820)绕过第三冷却水线路(850)之后穿过水冷式冷凝器(800)和加热器芯(760)，然后通过第三换向阀(830)循环通过冷却器(740)和发动机(761)。
18.如权利要求1所述的车用热泵系统，还包括：
压缩机(700)，用于压缩和排出制冷剂；
室内热交换器(710)，设置在空调壳体(750)中以在空气与制冷剂之间进行热交换；
室外热交换器(730)，安装在空调壳体(750)的外部以在室外空气与制冷剂之间进行热交换；
第一膨胀装置(720)，设置在室内热交换器(710)与室外热交换器(730)之间以使制冷剂膨胀；
第一制冷剂循环线路(701)，连接制冷剂线路使得从压缩机(700)排出的制冷剂循环通过室外热交换器(730)、第一膨胀装置(720)、室内热交换器(710)和压缩机(700)；以及
第二制冷剂循环线路(702)，连接制冷剂线路使得从压缩机(700)排出的制冷剂循环通过水冷式冷凝器(800)、冷却器(740)和压缩机(700)，
其中，第二制冷剂循环线路(702)的一部分制冷剂分支到第一制冷剂循环线路(701)。
19.如权利要求18所述的车用热泵系统，还包括：
第二膨胀装置(721)，设置在水冷式冷凝器(800)与冷却器(740)之间的第二制冷剂循环线路(702)中，以使制冷剂膨胀；以及
制冷剂分支线路(910)，在第二膨胀装置(721)的下游侧从第二制冷剂循环线路(702)分支，并且使流向冷却器(740)的制冷剂的至少一部分选择性地流向室内热交换器(710)。
20.如权利要求19所述的车用热泵系统，其中，制冷剂分支线路(910)将第二膨胀装置(721)与压缩机(700)之间的制冷剂线路连接到室内热交换器(710)的前端。
21.如权利要求19所述的车用热泵系统，其中，制冷剂分支线路(910)在第二膨胀装置(721)与冷却器(740)之间分支，并且连接到第一膨胀装置(720)与室内热交换器(710)之间的第一制冷剂循环线路(701)。
22.如权利要求19所述的车用热泵系统，其中，制冷剂分支线路(910)从第二制冷剂循环线路(702)在向上方向上连接。
23.如权利要求19所述的车用热泵系统，其中，在除湿模式下，从压缩机(700)排出并在穿过水冷式冷凝器(800)和第二膨胀装置(721)之后流到冷却器(740)的制冷剂的一部分选择性地流到制冷剂分支线路(910)并且穿过室内热交换器(710)。
CN201880004501.3A 2017-02-21 2018-02-20 车辆热泵系统 Active CN109982877B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170022958A KR20180096353A (ko) 2017-02-21 2017-02-21 차량용 히트펌프 시스템
KR10-2017-0022958 2017-02-21
KR1020170025986A KR20180099048A (ko) 2017-02-28 2017-02-28 차량용 공조 시스템
KR10-2017-0025986 2017-02-28
PCT/KR2018/002038 WO2018155871A1 (ko) 2017-02-21 2018-02-20 차량용 히트펌프 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109982877A true CN109982877A (zh) 2019-07-05
CN109982877B CN109982877B (zh) 2022-07-05

Family

ID=63252804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880004501.3A Active CN109982877B (zh) 2017-02-21 2018-02-20 车辆热泵系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10926606B2 (zh)
CN (1) CN109982877B (zh)
WO (1) WO2018155871A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114364553A (zh) * 2019-11-14 2022-04-15 宝马股份公司 用于机动车辆的热管理的方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10507706B2 (en) * 2017-12-11 2019-12-17 GM Global Technology Operations LLC Method for controlling coolant flow and cooling of a heater core of a vehicle to extend an engine auto-stop period
CN112406494B (zh) * 2019-08-23 2022-08-09 华为技术有限公司 用于汽车的热管理系统以及基于该系统的热管理方法
CN111347838B (zh) * 2020-03-11 2021-08-24 合肥丰蓝电器有限公司 一种余热回收空气处理装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1174519A (zh) * 1995-01-20 1998-02-25 恩格尔哈德公司 车辆发动机舱内用于净化环境空气的设备
US20040011068A1 (en) * 2002-03-15 2004-01-22 Calsonic Kansei Corporation Vehicle air conditioning apparatus
CN1755302A (zh) * 2004-10-01 2006-04-05 三星电子株式会社 冷冻循环系统及空调机
CN101055137A (zh) * 2006-04-11 2007-10-17 何君 一种以内燃机废气能量驱动为主的混合制冷空调系统
US8187063B2 (en) * 2009-03-31 2012-05-29 Honda Motor Co., Ltd. Evaporator frost prevention control logic for front and rear integrated HVAC system
CN102914099A (zh) * 2011-08-05 2013-02-06 威斯通全球技术公司 制冷剂回路
CN103867355A (zh) * 2012-12-07 2014-06-18 现代自动车株式会社 用于lpi车辆的回流燃料冷却系统
CN104515323A (zh) * 2013-09-27 2015-04-15 现代自动车株式会社 用于车辆的热泵系统

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4616484A (en) * 1984-11-30 1986-10-14 Kysor Industrial Corporation Vehicle refrigerant heating and cooling system
US8336319B2 (en) * 2010-06-04 2012-12-25 Tesla Motors, Inc. Thermal management system with dual mode coolant loops
KR101235039B1 (ko) 2010-09-06 2013-02-21 한라공조주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
US8806882B2 (en) * 2011-02-25 2014-08-19 Alliance for Substainable Energy, LLC Parallel integrated thermal management
KR101342931B1 (ko) * 2011-03-09 2013-12-18 한라비스테온공조 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
KR101283592B1 (ko) 2011-09-06 2013-07-05 기아자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템 및 그 제어방법
JP6304578B2 (ja) * 2013-03-06 2018-04-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 車両用空調装置
KR101715723B1 (ko) 2013-04-23 2017-03-14 한온시스템 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
JP6241663B2 (ja) * 2014-04-25 2017-12-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 車両用空調装置
KR102182343B1 (ko) 2015-01-12 2020-11-25 한온시스템 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
KR102170463B1 (ko) 2015-03-16 2020-10-29 한온시스템 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
DE102015212726B4 (de) * 2015-07-08 2017-10-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wärmesystem für ein Fahrzeug und Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeugs
JP6551374B2 (ja) * 2016-01-29 2019-07-31 株式会社デンソー 車両用熱管理装置
KR101846911B1 (ko) * 2016-10-31 2018-05-28 현대자동차 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
KR101846924B1 (ko) * 2016-11-01 2018-05-24 현대자동차 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1174519A (zh) * 1995-01-20 1998-02-25 恩格尔哈德公司 车辆发动机舱内用于净化环境空气的设备
US20040011068A1 (en) * 2002-03-15 2004-01-22 Calsonic Kansei Corporation Vehicle air conditioning apparatus
CN1755302A (zh) * 2004-10-01 2006-04-05 三星电子株式会社 冷冻循环系统及空调机
CN101055137A (zh) * 2006-04-11 2007-10-17 何君 一种以内燃机废气能量驱动为主的混合制冷空调系统
US8187063B2 (en) * 2009-03-31 2012-05-29 Honda Motor Co., Ltd. Evaporator frost prevention control logic for front and rear integrated HVAC system
CN102914099A (zh) * 2011-08-05 2013-02-06 威斯通全球技术公司 制冷剂回路
CN103867355A (zh) * 2012-12-07 2014-06-18 现代自动车株式会社 用于lpi车辆的回流燃料冷却系统
CN104515323A (zh) * 2013-09-27 2015-04-15 现代自动车株式会社 用于车辆的热泵系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114364553A (zh) * 2019-11-14 2022-04-15 宝马股份公司 用于机动车辆的热管理的方法
CN114364553B (zh) * 2019-11-14 2023-04-14 宝马股份公司 用于机动车辆的热管理的方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018155871A1 (ko) 2018-08-30
CN109982877B (zh) 2022-07-05
US20190210427A1 (en) 2019-07-11
US10926606B2 (en) 2021-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106061777B (zh) 用于车辆的热泵系统
KR102552112B1 (ko) 차량용 히트 펌프 시스템
JP6323489B2 (ja) ヒートポンプシステム
KR102170463B1 (ko) 차량용 히트 펌프 시스템
CN104837658B (zh) 用于车辆的热泵系统
US20190359030A1 (en) Heat pump system for vehicle
CN109982877A (zh) 车辆热泵系统
KR101669826B1 (ko) 차량용 히트 펌프 시스템
CN102235777A (zh) 热泵式热水供给装置
CN102679477A (zh) 车用热泵系统
KR101511508B1 (ko) 차량용 히트 펌프 시스템
KR101474808B1 (ko) 차량용 히트 펌프 시스템
CN104344466B (zh) 空气调节器
CN106608157A (zh) 一种空调系统和空调控制方法
CN106004329B (zh) 一种新能源汽车超低温热泵空调系统及控制方法
CN108790672A (zh) 车辆用空调装置
CN108602414A (zh) 车用空调系统及其控制方法
CN105517823A (zh) 车辆用空调装置及其结构单元
KR101544877B1 (ko) 차량용 히트 펌프 시스템
KR101941026B1 (ko) 차량용 히트 펌프 시스템
KR102603497B1 (ko) 차량용 공조장치
JP2004224109A (ja) ヒートポンプ装置
KR101510116B1 (ko) 차량용 히트 펌프 시스템
CN207859887U (zh) 喷气增焓热泵空调系统和包括该热泵空调系统的电动车
JP2000146319A (ja) ヒートポンプ式空気調和装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant