CN110466309B - 车辆的冷却和加热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆的冷却和加热系统，压缩机、室内冷凝器、室外冷凝器和蒸发器连接到制冷剂循环管线，系统包括：废热冷却装置和电池冷却装置，均连接到压缩机；第一冷却剂管线，通过将废热冷却装置连接到电散热器和电气单元来循环冷却剂；第二冷却剂管线，通过将电池冷却装置连接到车辆的电池来循环冷却剂；冷却剂控制单元，连接第一冷却剂管线和第二冷却剂管线并控制在其中循环的冷却剂的流动，其中，电气单元的废热被收集，通过旁通管线收集在室外冷凝器中累积的制冷剂，在加热模式中收集电池的废热，在冷却模式中，通过使经过所述室外冷凝器的所述制冷剂在所述蒸发器和所述电池冷却装置中循环来冷却所述电池，以进行电池的热量管理。

Description

车辆的冷却和加热系统
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的冷却和加热系统，并且尤其涉及一种如下的用于车辆的冷却和加热系统：通过设置用于连接电散热器和废热冷却装置的第一冷却剂管线以及用于连接电池冷却装置和电池的远离第一冷却剂管线的第二冷却剂管线，并且通过设置用于通过连接第一冷却剂管线和第二冷却剂管线来控制冷却剂的流动的冷却剂控制单元，以通过废热冷却装置和电池冷却装置，在加热模式中收集废热冷却装置中的废热和在室外冷凝器中累积的制冷剂并收集电池的废热，并且在冷却模式中通过将经过室外冷凝器的制冷剂循环到蒸发器和压缩机来冷却电池，从而该冷却和加热系统能够进行电池的热量管理。
背景技术
用于车辆的空调装置通常包括用于冷却车辆内部的冷却系统和用于加热车辆内部的加热系统。冷却系统被构造成通过使经过蒸发器外部的空气经由与流经蒸发器内部的制冷剂进行热交换而改变为冷空气，从而冷却车辆的内部，并且加热系统被构造成通过使经过加热器芯外部的空气在冷却剂循环的加热器芯侧处经由与流经加热器芯的内部的冷却剂进行热交换而改变为热空气，从而加热车辆的内部。
同时，通过利用一个制冷剂循环来切换制冷剂的流动方向而能够选择性地进行冷却和加热的热泵系统可以通过与车辆的空调装置分离开的方式来应用，并且例如包括两个热交换器和能够切换制冷剂的流动方向的方向控制阀。因此，根据制冷剂的流动方向，能够通过方向控制阀进行冷却和加热。
已经提出了各种类型的这种用于车辆的热泵，图1示出了代表性示例。
图1所示的用于车辆的热泵系统包括用于压缩和排出制冷剂的压缩机30、用于散发从压缩机30排出的制冷剂的热量的室内热交换器32、以并行结构设置的并且用于选择性地使经过室内热交换器32的制冷剂通过的第一膨胀阀34和第一旁通阀36、用于执行与经过第一膨胀阀34或第一旁通阀36的制冷剂的热交换的室外热交换器48、用于蒸发经过室外热交换器48的制冷剂的蒸发器60、用于将经过蒸发器60的制冷剂划分为气态制冷剂和液态制冷剂的贮存器62、用于在提供到蒸发器60的制冷剂和返回到压缩机30的制冷剂之间交换热量的内部热交换器50、用于选择性地使被提供到蒸发器60的制冷剂膨胀的第二膨胀阀56以及与第二膨胀阀56并行设置的并且选择性地连接室外热交换器48的出口侧和贮存器62的入口侧的第二旁通阀58。
在图1中，附图标记10表示其中布置有室内热交换器32和蒸发器60的空调壳体，附图标记12表示用于控制冷空气和热空气的混合量的温度控制门，并且附图标记20表示设置在空调壳体的入口处的鼓风机。
根据具有上述构造的用于车辆的常规热泵系统，当加热模式被激活时，第一旁通阀36和第二膨胀阀56关闭，并且第一膨胀阀34和第二旁通阀58打开。另外，如图1所示来操作温度控制门12。因此，从压缩机30排出的制冷剂通过依次经过室内热交换器32、第一膨胀阀34、室外热交换器48、内部热交换器50的高压部52、第二旁通阀58、贮存器62和内部热交换器50的低压部54而返回到压缩机30。换句话说，室内热交换器32用作加热器，并且室外热交换器48用作蒸发器。
当冷却模式被激活时，第一旁通阀36和第二膨胀阀56打开，并且第一膨胀阀34和第二旁通阀58关闭。另外，温度控制门12关闭室内热交换器32的通道。因此，从压缩机30排出的制冷剂通过依次经过室内热交换器32、第一旁通阀36、室外热交换器48、内部热交换器50的高压部52、第二膨胀阀56、蒸发器60、贮存器62和内部热交换器50的低压部54而返回到压缩机30。此处，当处于加热模式时，通过温度控制门12关闭的室内热交换器32用作加热器。
然而，根据用于车辆的热泵系统，设置在空调壳体10内部的室内热交换器32用作加热器，即，在加热模式下发出热量以进行加热，而室外热交换器48设置在空调壳体10的外部，即，设置在车辆的发动机室的前方，以用作执行与外部空气的热交换的蒸发器(即，吸收热量)。
此处，当外部空气温度下降到零度以下或者在室外热交换器48中出现霜累积时，室外热交换器48几乎不吸收热量，因而热泵系统中的制冷剂的温度和压力降低，因此，随着排出到车辆中的空气的温度降低，加热性能劣化。
在这方面，在KR 10-1342931中，在室外热交换器发生霜累积期间执行除霜模式，使得制冷剂绕过室外交换器并且通过供热装置来收集车辆电气装置的废热，从而不仅在室外热交换器发生霜累积期间而且也在室外温度低于零度时继续加热。
而且，在常规热泵系统中，制冷剂绕过室外热交换器并且根据室外热交换器的霜累积或室外温度状况仅使用车辆电气装置的废热作为热源，并且此时，加热性能会由于从车辆电气装置收集到的废热不足而劣化。
另外，常规热泵系统仅执行冷却和加热模式，并且不具有车辆电池的热交换功能，并因此需要包括用于电池冷却的独立装置。
发明内容
本发明提供了一种用于车辆的冷却和加热系统，其通过设置用于连接电散热器和废热冷却装置的第一冷却剂管线以及用于连接电池冷却装置和电池的远离第一冷却剂管线的第二冷却剂管线，并且通过将第一冷却剂管线和第二冷却剂管线连接到冷却剂控制单元，以在加热模式中通过废热冷却装置利用电气单元的废热、在室外冷凝器中累积的制冷剂和电池的废热，由此改进加热性能，并且在冷却模式中通过电池冷却装置来冷却电池，从而进行电池的热量管理。
其它方面将在如下的说明中部分地阐述，并且将部分地由说明书清楚地表达，或者能够通过所示实施例的实施而获知。
根据一个或多个实施例，提出了一种用于车辆的冷却和加热系统，其中，压缩机、室内冷凝器、室外冷凝器和蒸发器连接到其中循环有制冷剂的制冷剂循环管线，所述冷却和加热系统包括：废热冷却装置，其在所述制冷剂循环管线中经由第一旁通管线连接到所述压缩机；电池冷却装置，其在所述制冷剂循环管线中经由第二旁通管线连接到所述压缩机；第一冷却剂管线，其通过将所述废热冷却装置连接到电散热器和被布置成相邻于所述室外冷凝器的电气单元来循环冷却剂；第二冷却剂管线，其与所述第一冷却剂管线间隔开，并且通过将所述电池冷却装置连接到所述车辆的电池来循环所述冷却剂；以及冷却剂控制单元，其用于连接所述第一冷却剂管线和所述第二冷却剂管线，并且控制在所述第一冷却剂管线和所述第二冷却剂管线中循环的所述冷却剂的流动，其中，所述电气单元的废热被收集，在所述室外冷凝器中累积的制冷剂通过第三旁通管线来收集，并且，在加热模式中收集所述电池的废热，并在冷却模式中，通过使经过所述室外冷凝器的所述制冷剂在所述蒸发器和所述电池冷却装置中循环来冷却所述电池，从而能够进行所述电池的热量管理。
冷却剂控制单元可以包括：连接管线，其用于连接所述第一冷却剂管线和所述第二冷却剂管线，以并行地连接所述电散热器、所述废热冷却装置和所述电池冷却装置；和控制阀，其设置在用于将所述冷却剂循环至所述废热冷却装置的所述第一冷却剂管线和用于将所述冷却剂循环到所述电池冷却装置的所述第二冷却剂管线处，以控制所述冷却剂的流动。
连接管线可以并行地连接用于连接所述电散热器和所述废热冷却装置的所述第一冷却剂管线以及用于连接所述电池冷却装置和所述电池的所述第二冷却剂管线。
控制阀可以包括：第一方向切换阀，其设置于在所述第一冷却剂管线和所述连接管线之间的在所述废热冷却装置的入口侧的分支点处；第二方向切换阀，其设置于连接到所述第一冷却剂管线的所述连接管线在所述废热冷却装置的出口侧的分支点处；和第三方向切换阀，其设置于所述第二冷却剂管线在连接到所述连接管线的所述电池冷却装置的出口侧的分支点处。
在所述第一冷却剂管线处可设置有用于储存所述冷却剂的储存箱，在所述连接管线处可设置有用于循环所述冷却剂的第一泵，并且在所述第二冷却剂管线处可设置有用于循环所述冷却剂的第二泵。
在所述储存箱处可设置有连接到所述第二冷却剂管线的旁通管线，并且所述第一冷却剂管线和所述第二冷却剂管线可通过所述旁通管线来连接，使得基于所述储存箱的从所述第一冷却剂管线溢出的所述冷却剂流向所述第二冷却剂管线，并且从所述第二冷却剂管线溢出的所述冷却剂流向所述第一冷却剂管线。在所述第二冷却剂管线处还可设置有用于加热循环到所述电池的所述冷却剂的加热单元。
在连接到所述废热冷却装置的所述第一旁通管线处可设置有用于调节被提供到所述废热冷却装置的所述制冷剂的流速的第一电磁阀，并且在连接到所述电池冷却装置的所述第二旁通管线处可设置有用于调节被提供到所述电池冷却装置的所述制冷剂的流速的第二电磁阀。
在所述制冷剂循环管线的所述蒸发器的前端可设置有用于根据所述蒸发器的出口处的所述制冷剂的温度而使所述制冷剂膨胀的温敏膨胀阀，其中，所述温敏膨胀阀可包括用于打开或关闭连接到所述蒸发器的所述制冷剂循环管线的第一螺线管阀。
在所述制冷剂循环管线上可设置有内部热交换器，所述内部热交换器在经过所述室外冷凝器而被提供到所述蒸发器的所述制冷剂和经过所述蒸发器而被提供到所述压缩机的所述制冷剂之间交换热量。
相邻于所述室内冷凝器可设置有用于提供不充足的热源的PTC加热器，并且，相邻于所述压缩机可设置有贮存器，所述贮存器用于将被提供到所述压缩机的所述制冷剂划分为液态制冷剂和气态制冷剂，并且向所述压缩机仅提供所述气态制冷剂。
所述第一旁通管线可从所述室内冷凝器和所述室外冷凝器之间的所述制冷剂循环管线分支并且连接到所述废热冷却装置，使得经由所述室内冷凝器的所述制冷剂绕开所述室外冷凝器，并且，在所述室外冷凝器的入口侧的前端的所述制冷剂循环管线上可设置有第二螺线管阀，所述第二螺线管阀用于打开或关闭连接到所述室外冷凝器的所述制冷剂循环管线。
在所述第三旁通管线上可设置有用于打开或关闭所述第三旁通管线的第三螺线管阀，使得从所述制冷剂循环管线选择性地提供被提供到所述压缩机的所述制冷剂。
在所述冷却模式中，设置在所述蒸发器的前端的所述第一螺线管阀和设置于所述制冷剂循环管线上所述室外冷凝器的前端的所述第二螺线管阀可打开，并且设置在所述第一旁通管线处的第一电磁阀、设置在所述第二旁通管线处的所述第二电磁阀和设置在所述第三旁通管线处的所述第三螺线管阀可关闭。
在所述冷却模式期间内的电池冷却模式中，设置在所述蒸发器的前端的所述第一螺线管阀和设置于所述制冷剂循环管线上所述室外冷凝器的前端的所述第二螺线管阀可打开，设置在所述第一旁通管线处的所述第一电磁阀和设置在所述第三旁通管线处的所述第三螺线管阀可关闭，并且设置在所述第二旁通管线处的所述第二电磁阀可打开。
在所述加热模式中，设置在所述蒸发器的前端的所述第一螺线管阀和设置于所述制冷剂循环管线上所述室外冷凝器的前端的所述第二螺线管阀可关闭，设置在所述第一旁通管线处的所述第一电磁阀和设置在所述第三旁通管线处的所述第三螺线管阀可打开，并且设置在所述第二旁通管线处的所述第二电磁阀可关闭。
在所述加热模式期间内的除湿模式中，设置在所述蒸发器的前端的所述第一螺线管阀和设置于所述制冷剂循环管线上所述室外冷凝器的前端的所述第二螺线管阀可打开，设置在所述第一旁通管线处的所述第一电磁阀可打开，并且设置在所述第二旁通管线处的所述第二电磁阀和设置在所述第三旁通管线处的所述第三螺线管阀可关闭。
在所述加热模式期间内的电池冷却模式中，设置于所述制冷剂循环管线上所述蒸发器的前端的所述第一螺线管阀可关闭，设置在所述室外冷凝器的前端的所述第二螺线管阀可打开，设置在所述第一旁通管线的所述第一电磁阀和设置在所述第二旁通管线处的所述第二电磁阀可打开，并且设置在所述第三旁通管线处的所述第三螺线管阀可关闭。
附图说明
结合附图，通过如下的对实施例的说明，这些和/或其它方面将变得明白并且更容易理解，其中：
图1是用于车辆的常规热泵系统的构造图；
图2是根据本发明的实施例的用于车辆的冷却和加热系统的构造图；
图3是示出根据本发明在用于车辆的冷却和加热系统的冷却模式下制冷剂循环的状态的图；
图4是示出根据本发明在用于车辆的冷却和加热系统的冷却模式中的电池冷却模式下制冷剂循环的状态的图；
图5是示出根据本发明在用于车辆的冷却和加热系统的加热模式下制冷剂循环的状态的图；
图6是示出根据本发明在用于车辆的冷却和加热系统处于加热模式时在除湿模式下制冷剂循环的状态的图；以及
图7是示出根据本发明在用于车辆的冷却和加热系统处于加热模式时在电池冷却模式下制冷剂循环的状态的图。
具体实施方式
在下文中，将参照示出了本发明的示例性实施例的附图更全面地描述本发明。基于发明人可以适当地定义术语的概念以用最佳方式来描述本发明的原则，本文使用的术语或词语不必按照其通常的或词典的定义来解释，但必须按照与本发明的方面相对应的含义或概念来解释。
参照图2到图7，根据本发明的实施例的用于车辆的冷却和加热系统1可以包括压缩机110、室内冷凝器120、室外冷凝器130、蒸发器140、废热冷却装置150、电池冷却装置160、第一冷却剂管线W1、第二冷却剂管线W2和冷却剂控制单元170，并且还可以包括具有第一螺线管阀181的膨胀阀180、内部热交换器190、PTC加热器200、贮存器210、第二螺线管阀220和第三螺线管阀230。
参照图2，根据本发明的冷却和加热系统1可以应用于电动车辆或混合动力车辆，并且压缩机110、室内冷凝器120、室外冷凝器130和蒸发器140可以连接到其中循环有制冷剂的制冷剂循环管线R。
绕过室外冷凝器130和蒸发器140的第一旁通管线R1以及绕过蒸发器140的第二旁通管线R2和第三旁通管线R3设置在制冷剂循环管线R上。废热冷却装置150设置在第一旁通管线R1处，电池冷却装置160设置在第二旁通管线R2处，并且第三旁通管线R3使制冷剂循环管线R和压缩机110彼此连接。
设置在制冷剂循环管线R上的压缩机110在接收到来自引擎、马达等的驱动力之后被驱动，以便吸入并压缩制冷剂，然后排出高温和高压的气体状态的制冷剂。
压缩机110在冷却模式中吸入和压缩从蒸发器140排出的制冷剂并将制冷剂提供到室内冷凝器120，并且在加热模式中吸入和压缩从室外冷凝器130排出且经过第三旁通管线R3的制冷剂并将制冷剂提供到室内冷凝器120。
另外，在加热模式期间内的除湿模式中，从第一旁通管线R1上的废热冷却装置150排出的制冷剂以及在循环经过制冷剂循环管线R之后从蒸发器140排出的制冷剂被吸入和压缩，并且被提供到室内冷凝器120中。
室内冷凝器120设置在空调壳体C内部，并且还在压缩机110的出口侧连接到制冷剂循环管线R，从而在从压缩机110排出的制冷剂和在空调壳体C内部流动的空气之间交换热量。
蒸发器140设置在空调壳体C内部，并且在压缩机110入口侧连接到制冷剂循环管线R，从而在流到压缩机110的制冷剂和在空调壳体C内部流动的空气之间交换热量。
室内冷凝器120在冷却模式和加热模式中用作冷凝器，并且蒸发器140在冷却模式中用作蒸发器，在加热模式中由于未提供制冷剂而停用，并且在除湿模式中由于部分地提供制冷剂而用作蒸发器。
室内冷凝器120和蒸发器140被布置成在空调壳体C内以一定间隔彼此分离开，其中，蒸发器140和室内冷凝器120从空气流动方向的上游起顺序地设置在空调壳体C中。
温度控制门D设置在空调壳体C内部，其中，温度控制门D设置在蒸发器140和室内冷凝器120之间，从而控制绕过室内冷凝器120的空气的量和通过室内冷凝器120的空气的量。
温度控制门D控制绕过和经过室内冷凝器120的空气的量，从而控制从空调壳体C排出的空气的温度。
参照图3，在冷却模式中，当温度控制门D完全关闭室内冷凝器120的前通道时，经过蒸发器140的冷空气绕过室内冷凝器120并且被提供至车辆中，由此执行最大冷却。
参照图5，在加热模式中，当绕过室内冷凝器120的通道通过温度控制门D完全关闭时，所有的空气经过用作冷凝器的室内冷凝器120而被转换成热空气，并且该热空气被提供到车辆中，由此执行最大加热。
废热冷却装置150设置在第一旁通管线R1上，并且电池冷却装置160设置在第二旁通管线R2上。废热冷却装置150在流经第一旁通管线R1的制冷剂和循环经过后文所述的第一冷却剂管线W1的冷却剂之间交换热量，并且电池冷却装置160在流经第二旁路管线R2的制冷剂和循环经过后文所述的第二冷却剂管线W2的冷却剂之间交换热量。
在图3所示的冷却模式中，制冷剂不经过第一旁通管线R1和第二旁通管线R2，但在图4所示的冷却模式期间内的电池冷却模式中，制冷剂经过第二旁通管线R2，并且此时，电池冷却装置160通过在第二旁通管线R2的制冷剂和第二冷却剂管线W2的冷却剂之间交换热量来冷却冷却剂，由此冷却电池B，因此能够进行电池B的热量管理。
参照图5，在加热模式中，制冷剂经过第一旁通管线R1，并且此时，废热冷却装置150在第一旁通管线R1的制冷剂和在第一冷却剂管线W1、第二冷却剂管线W2中循环的冷却剂之间交换热量，因而不仅利用废热冷却装置150的废热还利用电池B的废热，因此改进了加热性能。
这样，即使在制冷剂绕过室外冷凝器130的模式中，室外冷凝器130也能够根据霜累积的状况或者室外温度来利用废热冷却装置150的废热和电池B的废热，并因此能够减少由于热源不足而导致的室内排放温度的变化。
电散热器132、电气单元和废热冷却装置150通过第一冷却剂管线W1连接，电池冷却装置160和车辆的电池B通过第二冷却剂管线W2连接，并且第一冷却剂管线W1和第二冷却剂管线W2通过冷却剂控制单元170连接。
用于储存冷却剂的储存箱RT可以设置在第一冷却剂管线W1处，用于循环冷却剂的第二泵P2可以设置在第二冷却剂管线W2处，用于循环冷却剂的第一泵P1可以设置在冷却剂控制单元170的连接管线172处，并且连接到第二冷却剂管线W2的旁通管线173可以设置在储存箱RT处。第一冷却剂管线W1和第二冷却剂管线W2通过旁通管线173连接，并且基于储存箱RT，从第一冷却剂管线W1溢出的冷却剂流向第二冷却剂管线W2并且从第二冷却剂管线W2溢出的冷却剂流向第一冷却剂管线W1。
废热冷却装置150、电散热器132和储存箱RT可以在冷却剂流动方向上顺序地连接在第一冷却剂管线W1中，第二泵P2、电池B和电池冷却装置160可以在冷却剂流动方向上顺序地连接在第二冷却剂管线W2中，并且用于加热在电池B中循环的冷却剂的加热单元H可以设置在第二冷却剂管线W2上。
当在第二冷却剂管线W2上设有加热单元H时，在需要提高电池B的温度的状况下，例如，当室外温度低(例如，低于0度)时，通过加热单元H来加热在电池B中循环的冷却剂，并光学地保持电池B的温度，从而提高电池B的效率。电加热器可以用作加热单元H，并且加热单元H可以设置于在电池B的入口侧的第二冷却剂管线W2处。电气单元包括发动机、充电器、反相器和电源控制单元(EPCU)并且设置在后文所述的连接管线172处。
冷却剂控制单元170控制在第一冷却剂管线W1和第二冷却剂管线W2中循环的冷却剂的流动，并且包括连接管线172和控制阀174a、174b、174c。通过连接第一冷却剂管线W1和第二冷却剂管线W2，在加热模式中通过废热冷却装置150来收集电气单元和电池B的废热以及在室外冷凝器130中累积的制冷剂，并且，在冷却模式中，电池B通过电池冷却装置160来冷却，从而能够进行电池B的热量管理。用于使冷却剂循环的第一泵P1可以设置在连接管线172处。第一泵P1不限于设置在连接管线172处，也可以设置在第一冷却剂管线W1处。
冷却剂控制单元170并行地连接第一冷却剂管线W1和第二冷却剂管线W2。冷却剂控制单元170的连接管线172并行地连接室外冷凝器130、废热冷却装置150和电池冷却装置160，并且控制阀174设置在第一冷却剂管线W1和第二冷却剂管线W2处，以便控制冷却剂的流动。
连接管线172包括用于连接连接到储存箱RT的第一冷却剂管线W1和连接到电池B的入口侧的第二冷却剂管线W2的管线，以及用于连接连接到电散热器132的入口侧的第一冷却剂管线W1和连接到电池冷却装置160的出口侧的第二冷却剂管线W2的管线，其中，第一冷却剂管线W1和第二冷却剂管线W2并行地连接。
控制阀174包括第一方向切换阀174a、第二方向切换阀174b和第三方向切换阀174c，第一方向切换阀174a设置于在废热冷却装置150的入口侧第一冷却剂管线W1和连接管线172之间的分支点处，第二方向切换阀174b设置于在电池冷却装置160的入口侧的连接到第二冷却剂管线W2的连接管线172的分支点处，第三方向切换阀174c设置于在连接到连接管线172的电池冷却装置160的出口侧的第二冷却剂管线W2的分支点处。第一方向切换阀174a到第三方向切换阀174c可以是三通阀。
在用于连接制冷剂循环管线R和废热冷却装置150的第一旁通管线R1上设置有用于控制被提供到废热冷却装置150的制冷剂的流速的第一电磁阀EEV1，并且在用于连接制冷剂循环管线R和电池冷却装置160的第二旁通管线R2上设置有用于控制被提供到电池冷却装置160的制冷剂的流速的第二电磁阀EEV2。
参照图3和图4，在冷却模式中以及在冷却模式期间内的电池冷却模式中，第一电磁阀EEV1关闭第一旁通管线R1，而第二电磁阀EEV2在冷却模式中关闭第二旁通管线R2并且在冷却模式期间内的电池冷却模式中打开第二旁通管线R2。
参照图2，在制冷剂循环管线R上设置有膨胀阀180。膨胀阀180是设置在蒸发器140的前端处的温敏阀，使得制冷剂在蒸发器140的出口处根据制冷剂的温度而膨胀，并且膨胀阀180可以包括用于打开或关闭连接到蒸发器140的制冷剂循环管线R的第一螺线管阀181。
内部热交换器190设置在制冷剂循环管线R上，并且用于在经过室外冷凝器130而被提供到蒸发器140的制冷剂和经过蒸发器140而被提供到压缩机110的制冷剂之间交换热量。
在空调壳体C内部设置有PTC加热器200，并且PTC加热器200被设置成相邻于室内冷凝器120，从而向室内冷凝器120提供不充足的热源，并且PTC加热器200可以根据需要而设置或移除。
贮存器210被设置成相邻于压缩机110，将被提供到压缩机110的制冷剂划分成液态制冷剂和气态制冷剂，并且向压缩机110仅提供气态制冷剂。
在室外冷凝器130的入口侧的前端处，在制冷剂循环管线R上可设置有第二螺线管阀220，第二螺线管阀220用于打开或关闭连接到室外冷凝器130的制冷剂循环管线R，并且在第三旁通管线R3处可设置有第三螺线管阀230，第三螺线管阀230用于打开或关闭第三旁通管线R3，以使制冷剂选择性地从制冷剂循环管线R提供到压缩机110。
如图4、6和7所示，通过第一螺线管阀181、第二螺线管阀220、第三螺线管阀230、第一方向切换阀174a、第二方向切换阀174b和第三方向切换阀174c的控制，可以对流向制冷剂循环管线R、第一旁通管线R1、第二旁通管线R2和第三旁通管线R3的制冷剂流以及第一冷却剂管线W1和第二冷却剂管线W2之间的冷却剂流进行各种控制。
在图4的冷却模式期间内的电池冷却模式中，冷却剂控制单元170被控制为使得在电散热器132中被冷却的冷却剂通过经由连接管线172循环经过第二冷却剂管线W2来冷却电池B，并且在电池冷却装置160中被冷却的冷却剂也通过经由第二冷却剂管线W2循环到电池B来冷却电池B。
换句话说，通过将在第一冷却剂管线W1的电散热器132中被冷却的冷却剂和在第二冷却剂管线W2的电池冷却装置160中被冷却的冷却剂循环到电池B来冷却电池B，并且此时，制冷剂和冷却剂不朝向废热冷却装置150循环。
在图6的加热模式期间内的除湿模式中，参照冷却剂的流动，冷却剂控制单元170可以被控制为使得在第一冷却剂管线W1的电气单元中被加热的冷却剂在第二冷却剂管线W2的电池B中循环，制冷剂不循环到电池冷却装置160，并且冷却剂不循环到电散热器132。
在图7的加热模式期间内的电池冷却模式中，冷却剂控制单元170可以被控制为使得在第一冷却剂管线W1的电气单元中被加热的冷却剂和在第二冷却剂管线W2的电池B中被加热的冷却剂循环到第二冷却剂管线W2的电池B，制冷剂循环到电池冷却装置160，并且冷却剂不循环到电散热器132。
将参照图3到图7来说明根据本发明的用于车辆的冷却和加热系统1的操作。
在图3的冷却模式中，制冷剂流通过循环经过压缩机110、室内冷凝器120、室外冷凝器130、蒸发器140、然后回到压缩机110来冷却车辆内部。参照冷却模式中的冷却剂的流动，冷却剂控制单元170被控制成使得在第一冷却剂管线W1的电散热器132中被冷却的冷却剂循环到第二冷却剂管线W2的电池冷却装置160。
在图4的冷却模式期间内的电池冷却模式中，制冷剂流通过循环经过压缩机110和室内冷凝器120来冷却车辆内部，其中，制冷剂的一部分经由第一旁通管线R1循环经过废热冷却装置150和压缩机110，并且制冷剂的剩余部分经由第二旁通管线R2循环经过室外冷凝器130、电池冷却装置160和压缩机110。参照冷却模式期间内的电池冷却模式中的冷却剂的流动，冷却剂控制单元170被控制为使得在电散热器132中被冷却的冷却剂通过经由连接管线172循环到第二冷却剂管线W2来冷却电池B，并且在电池冷却装置160中被冷却的冷却剂也通过循环经过第二冷却剂管线W2的电池B来冷却电池B。
在图5的加热模式中，当制冷剂循环经过压缩机110和室内冷凝器120，进而经由第一旁通管线R1循环经过废热冷却装置150和压缩机110，并且在室外冷凝器130中累积的制冷剂经由第三旁通管线R3循环到压缩机110时，车辆的内部被加热。参照加热模式中的冷却剂的流动，冷却剂控制单元170被控制为使得在第一冷却剂管线W1的电气单元中被加热的冷却剂循环到第二冷却剂管线W2的电池冷却装置160，并且使得在第二冷却剂管线W2的电池B中加热的冷却剂循环至电池冷却装置160。
在图6的加热模式期间内的除湿模式中，参照冷却剂的流动，当制冷剂循环经过压缩机110和室内冷凝器120时，车辆内部被除湿，其中，制冷剂的一部分经由第一旁通管线R1循环经过废热冷却装置150和压缩机110，并且制冷剂的剩余部分经由室外冷凝器130和蒸发器140循环经过压缩机110。在加热模式期间内的除湿模式中，参照冷却剂的流动，冷却剂控制单元170被控制为使得在第一冷却剂管线W1的电气单元中被加热的冷却剂循环到第二冷却剂管线W2的电池B，并且制冷剂不循环到电池冷却装置160，冷却剂不循环到电散热器132。
在图7的加热模式期间内的电池冷却模式中，参照制冷剂的流动，当制冷剂循环经过压缩机110和室内冷凝器120时，车辆内部被加热，其中，制冷剂的一部分经由第一旁通管线R1循环经过废热冷却装置150和压缩机110，并且制冷剂的剩余部分经过室外冷凝器130和第二旁通管线R2经由电池冷却装置160循环经过压缩机110。在加热模式期间内的电池冷却模式中，参照冷却剂的流动，冷却剂控制单元170可以被控制为使得在第一冷却剂管线W1的电气单元中被加热的冷却剂循环到第二冷却剂管线W2的电池冷却装置160，在第二冷却剂管线W2的电池B中被加热的冷却剂循环到电池冷却装置160，并且冷却剂不循环到电散热器132。
因此，通过设置用于连接电散热器132和废热冷却装置150的第一冷却剂管线W1以及与第一冷却剂管线W1间隔开的并用于连接电池冷却装置160和电池B的第二冷却剂管线W2，并且通过将第一冷却剂管线W1和第二冷却剂管线W2连接到冷却剂控制单元170，由于在加热模式中能够利用电气单元的废热、在室外冷凝器130中累积的制冷剂和电池B的废热而可以改进加热性能，并且由于在冷却模式中通过电池冷却装置160来冷却电池B而能够进行电池B的热量管理。
另外，因为不仅电气单元通过电散热器132来冷却，电池B也通过电散热器132来冷却，所以不需要用于电池冷却的单独的电散热器，因而降低了生产成本。另外，由于电池B不仅通过电散热器132、电池冷却装置160和加热单元H来冷却，还通过电散热器132、电池冷却装置160和加热单元H来加热，因而电池B的温度被光学地保持，从而改进了电池B的效率。
在根据本发明的用于车辆的冷却和加热系统中，通过设置用于连接电散热器和废热冷却装置的第一冷却剂管线以及与第一冷却剂管线间隔开并用于连接电池冷却装置和电池的第二冷却剂管线，并且通过将第一冷却剂管线和第二冷却剂管线连接到冷却剂控制单元，由于在加热模式中能够利用电气单元的废热、室外冷凝器中累积的制冷剂和电池的废热，所以能够改进加热性能，并且由于在冷却模式中通过电池冷却装置来冷却电池而能够进行电池的热量管理。
另外，因为不仅电气单元通过电散热器来冷却，电池也通过电散热器来冷却，所以不需要用于电池冷却的单独的电散热器，因而降低了生产成本。另外，由于电池不仅通过电散热器、电池冷却装置和加热单元来冷却，还通过电散热器、电池冷却装置和加热单元来加热，因而电池的温度被光学地保持，从而改进了电池的效率。
尽管已经参照附图说明了一个以上的实施例，但本领域的普通技术人员将理解，在不脱离如权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节方面做出各种改变。
相关申请的交叉参考
本申请要求于2018年5月11日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0054099号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

Claims (18)

1.一种用于车辆的冷却和加热系统，其中，压缩机、室内冷凝器、室外冷凝器和蒸发器连接到其中循环有制冷剂的制冷剂循环管线，所述冷却和加热系统包括：
废热冷却装置，其在所述制冷剂循环管线中经由第一旁通管线连接到所述压缩机；
电池冷却装置，其在所述制冷剂循环管线中经由第二旁通管线连接到所述压缩机；
第一冷却剂管线，其通过将所述废热冷却装置连接到电散热器和被布置成相邻于所述室外冷凝器的电气单元来循环冷却剂；
第二冷却剂管线，其与所述第一冷却剂管线间隔开，并且通过将所述电池冷却装置连接到所述车辆的电池来循环所述冷却剂；以及
冷却剂控制单元，其用于连接所述第一冷却剂管线和所述第二冷却剂管线，并且控制在所述第一冷却剂管线和所述第二冷却剂管线中循环的所述冷却剂的流动，
其中，所述电气单元的废热被收集，在所述室外冷凝器中累积的制冷剂通过第三旁通管线来收集，并且，在加热模式中收集所述电池的废热，并在冷却模式中，通过使经过所述室外冷凝器的所述制冷剂在所述蒸发器和所述电池冷却装置中循环来冷却所述电池，从而能够进行所述电池的热量管理。
2.根据权利要求1所述的冷却和加热系统，其中，所述冷却剂控制单元包括：
连接管线，其用于连接所述第一冷却剂管线和所述第二冷却剂管线，以并行地连接所述电散热器、所述废热冷却装置和所述电池冷却装置；和
控制阀，其设置在用于将所述冷却剂循环至所述废热冷却装置的所述第一冷却剂管线和用于将所述冷却剂循环到所述电池冷却装置的所述第二冷却剂管线处，以控制所述冷却剂的流动。
3.根据权利要求2所述的冷却和加热系统，其中，所述连接管线并行地连接用于连接所述电散热器和所述废热冷却装置的所述第一冷却剂管线以及用于连接所述电池冷却装置和所述电池的所述第二冷却剂管线。
4.根据权利要求3所述的冷却和加热系统，其中，所述控制阀包括：
第一方向切换阀，其设置于在所述第一冷却剂管线和所述连接管线之间的在所述废热冷却装置的入口侧的分支点处；
第二方向切换阀，其设置于连接到所述第一冷却剂管线的所述连接管线在所述废热冷却装置的出口侧的分支点处；和
第三方向切换阀，其设置于所述第二冷却剂管线在连接到所述连接管线的所述电池冷却装置的出口侧的分支点处。
5.根据权利要求2所述的冷却和加热系统，其中，在所述第一冷却剂管线处设置有用于储存所述冷却剂的储存箱，在所述连接管线处设置有用于循环所述冷却剂的第一泵，并且在所述第二冷却剂管线处设置有用于循环所述冷却剂的第二泵。
6.根据权利要求5所述的冷却和加热系统，其中，在所述储存箱处设置有连接到所述第二冷却剂管线的旁通管线，并且所述第一冷却剂管线和所述第二冷却剂管线通过所述旁通管线来连接，使得基于所述储存箱的从所述第一冷却剂管线溢出的所述冷却剂流向所述第二冷却剂管线，并且从所述第二冷却剂管线溢出的所述冷却剂流向所述第一冷却剂管线。
7.根据权利要求5所述的冷却和加热系统，其中，在所述第二冷却剂管线处还设置有用于加热循环到所述电池的所述冷却剂的加热单元。
8.根据权利要求1所述的冷却和加热系统，其中，在连接到所述废热冷却装置的所述第一旁通管线处设置有用于调节被提供到所述废热冷却装置的所述制冷剂的流速的第一电磁阀，并且
在连接到所述电池冷却装置的所述第二旁通管线处设置有用于调节被提供到所述电池冷却装置的所述制冷剂的流速的第二电磁阀。
9.根据权利要求8所述的冷却和加热系统，其中，在所述制冷剂循环管线的所述蒸发器的前端设置有用于根据所述蒸发器的出口处的所述制冷剂的温度而使所述制冷剂膨胀的温敏膨胀阀，
其中，所述温敏膨胀阀包括用于打开或关闭连接到所述蒸发器的所述制冷剂循环管线的第一螺线管阀。
10.根据权利要求9所述的冷却和加热系统，其中，在所述制冷剂循环管线上设置有内部热交换器，所述内部热交换器在经过所述室外冷凝器而被提供到所述蒸发器的所述制冷剂和经过所述蒸发器而被提供到所述压缩机的所述制冷剂之间交换热量。
11.根据权利要求10所述的冷却和加热系统，其中，相邻于所述室内冷凝器设置有用于提供不充足的热源的PTC加热器，并且，
相邻于所述压缩机设置有贮存器，所述贮存器用于将被提供到所述压缩机的所述制冷剂划分为液态制冷剂和气态制冷剂，并且向所述压缩机仅提供所述气态制冷剂。
12.根据权利要求11所述的冷却和加热系统，其中，所述第一旁通管线从所述室内冷凝器和所述室外冷凝器之间的所述制冷剂循环管线分支并且连接到所述废热冷却装置，使得经由所述室内冷凝器的所述制冷剂绕开所述室外冷凝器，并且，
在所述室外冷凝器的入口侧的前端的所述制冷剂循环管线上设置有第二螺线管阀，所述第二螺线管阀用于打开或关闭连接到所述室外冷凝器的所述制冷剂循环管线。
13.根据权利要求12所述的冷却和加热系统，其中，在所述第三旁通管线上设置有用于打开或关闭所述第三旁通管线的第三螺线管阀，使得从所述制冷剂循环管线选择性地提供被提供到所述压缩机的所述制冷剂。
14.根据权利要求13所述的冷却和加热系统，其中，在所述冷却模式中，设置在所述蒸发器的前端的所述第一螺线管阀和设置于所述制冷剂循环管线上所述室外冷凝器的前端的所述第二螺线管阀打开，并且设置在所述第一旁通管线处的第一电磁阀、设置在所述第二旁通管线处的所述第二电磁阀和设置在所述第三旁通管线处的所述第三螺线管阀关闭。
15.根据权利要求13所述的冷却和加热系统，其中，在所述冷却模式期间内的电池冷却模式中，设置在所述蒸发器的前端的所述第一螺线管阀和设置于所述制冷剂循环管线上所述室外冷凝器的前端的所述第二螺线管阀打开，设置在所述第一旁通管线处的所述第一电磁阀和设置在所述第三旁通管线处的所述第三螺线管阀关闭，并且设置在所述第二旁通管线处的所述第二电磁阀打开。
16.根据权利要求13所述的冷却和加热系统，其中，在所述加热模式中，设置在所述蒸发器的前端的所述第一螺线管阀和设置于所述制冷剂循环管线上所述室外冷凝器的前端的所述第二螺线管阀关闭，设置在所述第一旁通管线处的所述第一电磁阀和设置在所述第三旁通管线处的所述第三螺线管阀打开，并且设置在所述第二旁通管线处的所述第二电磁阀关闭。
17.根据权利要求13所述的冷却和加热系统，其中，在所述加热模式期间内的除湿模式中，设置在所述蒸发器的前端的所述第一螺线管阀和设置于所述制冷剂循环管线上所述室外冷凝器的前端的所述第二螺线管阀打开，设置在所述第一旁通管线处的所述第一电磁阀打开，并且设置在所述第二旁通管线处的所述第二电磁阀和设置在所述第三旁通管线处的所述第三螺线管阀关闭。
18.根据权利要求13所述的冷却和加热系统，其中，在所述加热模式期间内的电池冷却模式中，设置于所述制冷剂循环管线上所述蒸发器的前端的所述第一螺线管阀关闭，设置在所述室外冷凝器的前端的所述第二螺线管阀打开，设置在所述第一旁通管线的所述第一电磁阀和设置在所述第二旁通管线处的所述第二电磁阀打开，并且设置在所述第三旁通管线处的所述第三螺线管阀关闭。
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