CN112776557A - 用于车辆的系统及操作车辆的热泵系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于车辆的系统及操作车辆的热泵系统的方法。一种车辆的系统，包括冷却设备，该冷却设备包括通过冷却剂管线连接的散热器、第一水泵，第一阀和储液箱，该冷却设备被配置成使冷却剂在冷却剂管线中进行循环以冷却至少一个电气组件；电池冷却设备，包括通过第二阀连接到冷却剂管线的电池冷却剂管线，以及通过电池冷却剂管线连接的第二水泵和电池模块；加热设备，包括通过第三阀连接到冷却剂管线的加热管线；设置在加热管线上的第三水泵；以及加热器；空调，包括连接到加热管线的冷凝器；以及设置在第二阀和电池模块之间的电池冷却剂管线中的冷却器。

Description

用于车辆的系统及操作车辆的热泵系统的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年11月4日于韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-013969号的优先权，该申请通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及一种车辆的热泵系统。

背景技术

通常，车辆的空调系统包括将制冷剂循环以加热或冷却车辆内部的空调。

该空调(其能够通过将车辆的室内温度维持在适当的温度而不受室外温度变化的影响来维持新鲜的室内条件)被配置成在驱动压缩机排出的制冷剂通过冷凝器、接收器干燥器、膨胀阀和蒸发器再次循环到压缩机的过程中，通过冷凝器和蒸发器的热交换来加热或冷却车辆内部。

也就是说，在空调中，压缩机压缩的高温高压气态制冷剂被冷凝器冷凝，然后由蒸发器通过接收器干燥器和膨胀阀蒸发，在夏季制冷模式下降低室内温度和湿度。

最近，随着人们对能源效率和环境污染的关注逐渐增加，需要开发一种能够基本上替代具有内燃机的车辆的环保型车辆，该环保型车辆通常分为以燃料电池或电力为动力源的电动汽车和以发动机和电池为动力源的混合动力汽车。

与使用空调的普通车辆不同，在电动车辆和环保型车辆的混合动力车辆中，不使用单独的加热器，应用于环保型车辆的空调通常被称为热泵系统。

对于使用燃料电池的电动车辆，氧气和氢气的化学反应能被转换成电能以产生驱动力，在此过程中，燃料电池中的化学反应产生热能，因此，为了确保燃料电池的性能，需要有效地去除产生的热量。

即使在混合动力车辆中，驱动力也是通过使用燃料电池或蓄电池提供的电力以及使用普通燃料驱动的发动机来驱动电动机产生的，因此，只有通过有效地去除燃料电池或蓄电池以及电动机产生的热量才能确保电动机的性能。

因此，在现有技术的混合动力车辆或电动车辆中，电池冷却系统、冷却组件和热泵系统应被配置成具有各自独立的电路，以防止电动机、电气设备和包括燃料电池的电池发热。

因此，增加了布置在车辆前部的冷却模块的尺寸和重量，并且在发动机舱中向热泵系统、冷却设备和电池冷却系统供给制冷剂或冷却剂的连接管的布置变得复杂。

此外，由于单独提供了用于根据车辆状态加热和冷却电池的电池冷却系统以使电池能够输出最佳性能，因此采用了用于连接管的多个阀，由于频繁打开和关闭操作引起的噪声和振动可能会传递到车辆内部，乘坐的舒适性可能会降低。

本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，因此可能包含本领域普通技术人员已知的不构成现有技术的信息。

发明内容

本发明的实施方式提供了一种车辆的热泵系统，其通过使用在制冷剂和冷却剂之间进行热交换的冷却器来调节电池模块的温度，并且通过使用从电气组件产生的废热提高加热效率。

本发明的一个示例性实施方式提供了一种车辆的热泵系统，该热泵系统包括冷却设备，该冷却设备被配置成包括通过冷却剂管线连接的散热器、第一水泵、第一阀和储液箱，并且使冷却剂在冷却剂管线中进行循环以使冷却剂管线中的至少一个电器组件冷却；电池冷却设备，被配置成包括通过第二阀连接到冷却剂管线的电池冷却剂管线；以及通过电池冷却剂管线连接以使冷却剂在电池模块中进行循环的第二水泵和电池模块；加热设备，包括通过第三阀连接到冷却剂管线以使用冷却剂加热车辆内部的加热管线；以及设置在加热管线上的第三水泵；加热器；以及设置在第二阀和电池模块之间的电池冷却剂管线中的冷却器，冷却器通过制冷剂连接管线连接到空调的制冷剂管线，并且被配置成通过在电池冷却剂管线循环的冷却剂和从空调选择性地供给的制冷剂之间进行热交换来调节冷却剂的温度，其中，包括在空调中的冷凝器连接到加热管线，以使循环通过加热设备的冷却剂通过。

冷却设备可以设置有第一分支管线，第一分支管线的第一端可以连接到第一阀，第一分支管线的第二端可以连接到散热器与第一水泵之间的冷却剂管线，并且加热器可以设置在空调中包括的暖通空调(HVAC)模块的内部。

当电池模块被加热时，第一分支管线可以在连接到散热器的冷却剂管线通过第一阀的操作关闭的状态下打开，冷却剂管线和电池冷却剂管线可以通过第二阀的操作连接，冷却剂可以通过第一水泵和第二水泵的操作沿着冷却剂管线和电池冷却剂管线循环，在加热设备中，冷却剂管线和加热管线可以通过第三阀的操作连接，在冷却设备中，温度随着电气组件的废热而升高的冷却剂通过第三水泵的操作在加热管线中进行循环，从加热管线引入冷却剂管线的高温冷却剂可以通过第一分支管线和冷却剂管线流入电池冷却剂管线，并被供给到电池模块。

该空调可以包括暖通空调(HVAC)模块，该模块被配置成包括蒸发器，该蒸发器通过制冷剂管线连接到其上；以及开关门，该开关门被配置成根据车辆的冷却模式、加热模式以及加热除湿模式来控制外部空气通过蒸发器以被选择性地引入加热器中；冷凝器，与加热管线连接以使冷却剂在其中进行循环以在冷却剂和通过制冷剂管线供给的制冷剂之间进行热交换；通过制冷剂管线连接在蒸发器和冷凝器之间的压缩机；设置在冷凝器和蒸发器之间的制冷剂管线上的热交换器；在位于热交换器和蒸发器之间的制冷剂管线中设置的第一膨胀阀；在制冷剂连接管线中设置的第二膨胀阀；在蒸发器和压缩机之间的制冷剂管线中设置并连接到制冷剂连接管线的蓄积器；以及在冷凝器和热交换器之间的制冷剂管线中设置的第三膨胀阀。

根据第三膨胀阀的选择性操作，热交换器还可以通过与外部空气的热交换来冷凝或蒸发冷凝器中冷凝的制冷剂。

当通过制冷剂冷却电池模块时，第二膨胀阀可以将通过制冷剂连接管线引入的制冷剂膨胀，以流向冷却器。

第三膨胀阀可以在车辆的加热模式和加热除湿模式下选择性地使引入热交换器的制冷剂膨胀。

制冷剂连接管线的第一端可以连接到热交换器和第一膨胀阀之间的制冷剂管线，制冷剂连接管线的第二端可以连接到蓄积器。

该HVAC模块可以还包括设置在蒸发器的相对侧的空气加热器，加热器插在其间，以选择性地加热通过加热器的外部空气。

当供给到加热器的冷却剂的温度低于内部加热的目标温度时，可以操作空气加热器以升高通过加热器的外部空气的温度。

当电池模块在车辆冷却模式下被冷却时，冷却剂可通过冷却设备中的第一水泵的操作循环通过冷却剂管线，第一分支管线可通过第一阀的操作关闭，冷却剂管线和电池冷却剂管线可通过第二阀的操作分别形成独立的闭合回路，在电池冷却设备中，通过冷却器的冷却剂可通过第二水泵的操作沿着电池冷却剂管线供给到电池模块，在加热设备中，可以通过第三阀的操作连接冷却剂管线和加热管线以使空调中的冷却设备供给冷却剂，在可以通过第二膨胀阀的操作打开制冷剂连接管线的状态下，制冷剂沿着制冷剂管线和制冷剂连接管线循环，第一膨胀阀和第二膨胀阀可以使制冷剂膨胀，使得膨胀的制冷剂分别被供给到蒸发器和冷却器，并且第三膨胀阀可以将从冷凝器供给的制冷剂流入热交换器。

加热设备可通过第三水泵的操作将从冷却设备供给的冷却剂供给到冷凝器，冷凝器可通过与冷却剂的热交换将制冷剂冷凝，热交换器还可以通过与外部空气的热交换来冷凝从冷凝器引入的制冷剂。

当在车辆的加热模式下回收外部热源、电气组件和电池模块的废热时，可以通过第一阀的操作打开第一分支管线，在冷却设备中，基于第一分支管线，可以关闭冷却剂管线的连接到散热器的一部分，并且通过第一水泵的操作，通过电气组件的冷却剂可以沿着打开的第一分支管线和冷却剂管线循环而不经过散热器，在电池冷却设备中，可以通过第二阀的操作连接冷却剂管线和电池冷却剂管线，并且可以通过第二水泵的操作将通过电池模块的冷却剂供给到冷却器，可以通过第三阀的操作使冷却剂管线和加热管线形成独立的闭合回路，在加热设备中，冷却剂可以通过第三水泵的操作沿着加热管线循环，在空调中，连接冷凝器和蒸发器的制冷剂管线可以通过第一膨胀阀的操作关闭，制冷剂连接管线可以通过第二膨胀阀的操作打开，第二膨胀阀可以使供给到制冷剂连接管线的制冷剂膨胀以供给到冷却器，第三膨胀阀可以膨胀从冷凝器供给到热交换器的制冷剂。

电池冷却设备可以还包括第二分支管线，第二分支管线的第一端可以连接到设置在第二水泵和电池模块之间的第四阀，并且第二分支管线的第二端可以连接到连接电池模块和冷却器的电池冷却剂管线。

当在车辆的加热模式下回收外部热源和电气组件的废热时，可以通过第一阀的操作打开第一分支管线，在冷却设备中，基于第一分支管线，可以关闭冷却剂管线的连接到散热器的一部分，并且通过第一水泵的操作，通过电气组件的冷却剂可以沿着打开的第一分支管线和冷却剂管线循环而不经过散热器，可以通过第二阀的操作来连接冷却剂管线和电池冷却剂管线，在通过第四阀的操作打开第二分支管线的状态下，可以关闭基于第二分支管线连接到电池模块的电池冷却剂管线，冷却剂可以通过第二水泵的操作沿着电池冷却剂管线和第二分支管线循环，通过电气组件的冷却剂可以通过第一水泵和第二水泵的操作被供给到冷却器，冷却剂管线和加热管线可以通过第三阀的操作形成独立的闭合回路，冷却剂可以通过第三水泵的运行沿着加热管线循环，在空调中，可通过第一膨胀阀的操作而关闭连接冷凝器和蒸发器的制冷剂管线，可通过第二膨胀阀的操作而打开制冷剂连接管线，第二膨胀阀可将供给到制冷剂连接管线的制冷剂膨胀以供给到冷却器，第三膨胀阀可以使从冷凝器供给的制冷剂膨胀以供给到热交换器。

在车辆的加热和除湿模式下，第一分支管线可以通过第一阀的操作打开，在冷却设备中，基于第一分支管线，连接到散热器的冷却剂管线的一部分可以关闭，通过电气组件的冷却剂可以沿着打开的第一分支管线和冷却剂管线循环，而无需通过第一水泵的操作穿过散热器，冷却剂管线和电池冷却剂管线可以通过第二阀的操作连接，通过电池模块的冷却剂可以通过第二水泵的操作供给到冷却器，从冷却器排出的冷却剂可以通过第二阀流入连接到电池冷却剂管线的冷却剂管线，冷却剂管线和加热管线可以通过第三阀的操作形成独立的闭合回路，在加热设备中，冷却剂可以通过第三水泵的操作沿着加热管线循环，在空调中，制冷剂可以分别通过第一膨胀阀和第二膨胀阀的操作沿着打开的制冷剂管线和制冷剂连接管线循环，并且第一膨胀阀和第二膨胀阀可以使制冷剂膨胀，使得膨胀的制冷剂分别供给蒸发器和冷却器。

当车辆内部的温度较低时，第三膨胀阀可以将冷凝器供给的制冷剂膨胀以引入到热交换器，当车辆内部的温度较高时，从冷凝器供给的制冷剂可以在没有膨胀状态的情况下被引入到热交换器。

当使用冷却剂冷却电气组件和电池模块时，通过第一阀的操作可以关闭第一分支管线，通过第一水泵的操作可以将冷却在散热器中并存储在储液箱中的冷却剂供给到电气组件，存储在储液箱中的冷却剂可以被供给到电池模块，同时通过第二阀的操作通过连接至冷却剂管线的电池冷却剂管线循环。

当在不操作空调的情况下使用电气设备在车辆的加热模式下的废热时，可以通过第一阀的操作打开第一分支管线，在冷却设备中，基于第一分支管线，可以关闭连接到散热器的冷却剂管线，电池冷却剂管线可以通过第二阀的操作不连接到冷却剂管线，电池冷却设备和空调可能被停止，在通过第一水泵的操作而通过电气组件时，温度升高的冷却剂可以沿着通过第三阀连接的加热管线被供给到加热器而不经过散热器，并且从加热器排出的冷却剂可以沿着加热管线、第三阀、冷却剂管线以及第一分支管线循环。

当电气组件过热时，第一阀可打开连接到散热器的冷却剂管线以允许一些流经电气组件的冷却剂流入第一分支管线以及剩余的冷却剂流入散热器。

如上所述，根据本发明的示例性实施方式的车辆的热泵系统，可以根据车辆的模式，通过使用一个用于在冷却剂和制冷剂之间进行热交换的冷却器来调节电池模块的温度，并且可以使用冷却剂来加热车辆内部，从而简化整个系统。

根据本发明的实施方式，还可以通过从电气组件回收废热并将其用于内部加热来提高加热效率。

此外，根据本发明的实施方式，能够通过有效地控制电池模块的温度来优化电池模块的性能，并且通过电池模块的有效管理来增加车辆的总行驶距离。

此外，根据本发明的实施方式，应用于加热设备的冷却剂加热器可用于加热电池模块或辅助车辆内部加热，从而降低成本和重量。

另外，根据本发明的示例性实施方式，在车辆的加热模式下选择性地使用外部空气的热量和电气组件的废热以及电池模块，从而提高加热效率。

此外，本发明的示例性实施方式可以通过使用冷凝器和热交换器增加制冷剂的冷凝或蒸发性能来改善压缩机的冷却性能并降低功耗。

此外，通过简化整个系统，可以降低生产成本和重量，提高空间利用。

附图说明

图1示出了根据本发明的示例性实施方式的车辆的热泵系统的框图。

图2示出了在根据本发明的示例性实施方式的车辆的热泵系统中使用冷却剂来冷却电气组件和电池模块的操作状态图。

图3示出了在根据本发明的示例性实施方式的车辆的热泵系统中通过在车辆的冷却模式下使用制冷剂来冷却电池模块的操作状态图。

图4示出了在根据本发明的示例性实施方式的车辆的热泵系统中根据加热模式对外部热量、电气组件和电池模块的废热进行回收的操作状态图。

图5示出了在根据本发明的示例性实施方式的车辆的热泵系统中根据加热模式对外部热量和电气组件的废热进行回收的操作状态图。

图6示出了在根据本发明的示例性实施方式的车辆的热泵系统中的加热和除湿模式的操作状态图。

图7示出了在根据本发明的示例性实施方式的车辆的热泵系统中在车辆的加热模式下回收及冷却电气组件的废热的操作状态图。

图8示出了在根据本发明的示例性实施方式的车辆的热泵系统中用于加热电池模块的操作状态图。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本发明的示例性实施方式。

本说明书中公开的示例性实施方式和附图中描述的配置仅仅是本发明的优选实施方式，并不包括本发明的整个范围。因此，应当理解，在应用本说明书时可能存在各种等效物和变化。

为了阐明本发明的实施方式，将省略与描述不相关的部分，并且在整个说明书中使用相同的附图标记来表示相同的元件或等效物。

此外，各元件的尺寸和厚度在附图中任意示出，但本发明不必限于此，并且在附图中，为清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。

此外，除非有明确的相反描述，否则词语“包括”和诸如“包括”或“包含”的变体将被理解为包括所述要素，而不排除任何其他要素。

此外，本说明书中描述的每一术语，诸如“…单元”，“…表示”，“…部分”和“…成员”，均表示执行至少一个功能或操作的综合元件的单元。

图1示出了根据本发明的示例性实施方式的车辆的热泵系统的框图。

根据本发明的示例性实施方式的车辆的热泵系统可以通过使用冷却器30(其中制冷剂和冷却剂进行热交换)来调节电池模块24的温度，并且利用电气组件15和电池模块24的废热，从而提高加热效率。

这里，在电动车辆的热泵系统中，用于冷却电气组件15的冷却设备10、用于冷却电池模块24的电池冷却设备20、用于使用冷却剂加热内部的加热设备40以及用于冷却内部的空调设备50可能是相互互连的。

也就是说，参照图1，热泵系统包括冷却设备10、电池冷却设备20、冷却器30和加热设备40。

首先，冷却设备10包括连接到冷却剂管线11的散热器12、第一水泵14、第一阀V1和储液箱17。

第一散热器12被设置在车辆的前部，并且冷却风扇13被设置在第一散热器12的后部，以通过与周围空气的热交换(例如，通过冷却风扇13的操作)来冷却冷却剂。

此外，电气组件15可以包括电力控制单元(EPCU)、电动机、逆变器或车载充电器(OBC)。

如上所述配置的电气组件15可以设置在冷却剂管线11中，以水冷的方式进行冷却。

因此，当在车辆的加热模式下回收电气组件15的废热时，可以回收从EPCU、电动机、逆变器或OBC产生的热量。

此外，在散热器12和第一水泵14之间的冷却剂管线11中设置有储液箱17。第一储存罐17可以存储在散热器12冷却的冷却剂。

冷却设备10可以通过第一水泵14的操作使冷却剂在冷却剂管线11中进行循环，使得冷却剂被供给到设置在冷却剂管线11中的电气组件15。

这里，冷却设备10可以设置有第一分支管线16。第一分支管线16的第一端可以连接到第一阀V1，并且第一分支管线16的第二端可以连接到散热器12与第一水泵14之间的冷却剂管线11。

因此，当在车辆的加热模式下通过第一阀V1的操作打开第一分支管线16时，第一分支管线15再次将经过电气组件15的冷却剂循环到电气组件15而不经过散热器12，由此提高冷却剂的温度。

在这种情况下，如果执行车辆的加热模式，则在连接到第一分支管线16的冷却剂管线11和电气组件15彼此连接的状态下，第一阀V1可以关闭连接到散热器12的冷却剂管线11，从而阻止冷却剂流入散热器12。

电池冷却设备20包括通过第二阀V2连接到冷却剂管线11的电池冷却剂管线21和连接到电池冷却剂管线21的第二水泵22，以及电池模块24。

电池冷却设备20可以通过第二水泵22的操作选择性地使冷却剂在电池模块24中进行循环。

同时，电池模块24可以形成为向电气组件15供电的水冷式，并且通过沿着电池冷却剂管线21流动的冷却剂来冷却。

在本示例性实施方式中，冷却器30设置在第二阀V2与电池模块24之间的电池冷却剂管线21中。

冷却器30通过制冷剂连接管线61连接到空调50的制冷剂管线51。也就是说，冷却器30可以是冷却剂流入其中的水冷式热交换器。

因此，冷却器30可以通过在电池冷却剂管线21中进行循环的冷却剂和从空调50选择性地供给的制冷剂之间进行热交换来调节冷却剂的温度。

此外，加热设备40可以包括：通过第三阀V3连接到冷却剂管线11的加热管线41，以及设置在加热管线41中的第三水泵42和加热器52a，以便供给具有以下特征的冷却剂：在其通过电气组件15时温度升高。

加热器52a可以设置在空调50中包括的HVAC模块52内。

在此，可以在第三水泵42和加热器52a之间的加热管线41中设置用于选择性地加热在加热管线41中进行循环的冷却剂的冷却剂加热器43。

当在车辆的加热模式下供给到加热器52a的冷却剂的温度低于目标温度时，冷却剂加热器43被开启，以加热在加热管线41中进行循环的冷却剂，由此使温度升高的冷却剂流入加热器52a。

冷却剂加热器43可以是根据电源操作的电加热器。

另一方面，在本示例性实施方式中，描述了在加热管线41中设置冷却剂加热器43，但不限于此，可以使用空气加热器45来代替冷却剂加热器43从而提高流入车辆内部的外部空气的温度。

在HVAC模块52内的空气加热器45可以朝向车辆内部设置在加热器52a的后部，以选择性地加热通过加热器52a的外部空气。

也就是说，加热设备40可以应用于冷却剂加热器43和空气加热器45中的一个。

如上所述配置的加热设备40，在车辆的加热模式下将从冷却设备10引入的高温冷却剂供给到加热管线41，或者通过操作第三水泵42将通过加热管线41循环而温度升高的冷却剂供给到加热器52a，从而加热车辆内部。

在此，第一、第二和第三水泵14、22和42可以是电动水泵。

另一方面，在本示例性实施方式中，电池冷却设备20还包括设置在第二水泵22与电池模块24之间的第四阀V4和第二分支管线26。

第二分支管线26的第一端连接到第四阀V4。第二分支管线26的第二端可以连接到连接电池模块24和冷却器30的电池冷却剂管线21。

当没有回收电池模块24的废热以维持电池模块24的温度时，可以通过第四阀V4的操作选择性地打开第二分支管线26，使得不将冷却剂供给到电池模块24。

因此，当第二分支管线26打开时，第四阀V4可以关闭连接到电池模块24的电池冷却剂管线21。

然后，在电池冷却设备20中，冷却剂可以通过第二水泵22的操作而沿着打开的电池冷却剂管线21和打开的第二分支管线26进行循环，而不经过电池模块24。

在本示例性实施方式中，空调50包括通过制冷剂管线51连接的暖通空调(HVAC)模块52、冷凝器53、热交换器54、第一膨胀阀55、蒸发器56和压缩机59。

首先，HVAC模块52包括通过制冷剂管线51与之连接的蒸发器56和用于控制通过蒸发器56的外部空气的开关门52b，该外部空气根据车辆的冷却、加热以及加热和除湿模式被选择性地引入加热器52a。

也就是说，在车辆的供暖模式下，打开/关闭门52b，以将通过蒸发器56的外部空气引入加热器52a。相反，在车辆的冷却模式下，开闭门52b关闭加热器52a，使得在通过蒸发器56时冷却的外部空气直接流入车辆。

这里，当在加热设备40中未设置冷却剂加热器43时，可以将在HVAC模块52中设置的空气加热器45设置在蒸发器56的相对侧，加热器52a位于两者之间。

当供给到加热器52a的冷却剂温度低于内部加热的目标温度时，可以操作空气加热器45以提高通过加热器52a的外部空气的温度。

另一方面，当未在加热管线41中设置冷却剂加热器43时，空气加热器45可以设置在HVAC模块52内部。

也就是说，在根据本发明的实施方式的热泵系统中，可以仅应用冷却剂加热器43和空气加热器45中的一个。

在本示例性实施方式中，冷凝器53与制冷剂管线51连接以允许制冷剂从中通过，并且冷凝器53与加热管线41连接以允许循环通过加热设备40的冷却剂从中通过。

冷凝器53可以通过与经由加热管线41供给的冷却剂进行热交换来冷凝制冷剂。换句话说，冷凝器53可以是冷却剂流入其中的水冷式热交换器。

如上所述配置的冷凝器53可以在从压缩机59供给的制冷剂和从加热设备40供给的冷却剂之间进行热交换以冷凝制冷剂。

在本示例性实施方式中，热交换器54可以设置在冷凝器53与蒸发器56之间的制冷剂管线51中。

第一膨胀阀55设置在热交换器54与蒸发器56之间的制冷剂管线51中。第一膨胀阀55接受通过热交换器54的制冷剂以使其膨胀。

蓄积器57设置在蒸发器56与压缩机59之间的制冷剂管线51中，并连接至制冷剂连接管线61。

这样的蓄积器57通过仅向压缩机59供给气态制冷剂来提高压缩机59的效率和耐久性。

在本示例性实施方式中，制冷剂连接管线61的第一端连接到热交换器54和第一膨胀阀55之间的制冷剂管线51。制冷剂连接管线61的第二端可以连接至蓄积器57。

这里，蓄积器57可以将通过制冷剂连接管线61供给的制冷剂的气体制冷剂供给到压缩机59。

另一方面，制冷剂连接管线61设置有第二膨胀阀63，冷凝器53和热交换器54之间的制冷剂管线51可以设置有第三膨胀阀65。

当使用制冷剂冷却电池模块24时，第二膨胀阀63可以将通过制冷剂连接管线61引入的制冷剂膨胀以流入冷却器30。

在此，当在车辆的加热模式和加热除湿模式下回收电气组件15或电池模块26的废热时，操作第二膨胀阀63。

第二膨胀阀63可以选择性地膨胀通过制冷剂连接管线61引入的制冷剂，以流入冷却器30。

也就是说，第二膨胀阀63在使制冷剂的温度降低的同时，使从热交换器54排出并流入冷却器30的制冷剂膨胀，由此进一步降低制冷剂的温度。

因此，通过使具有较低温度的冷却剂流过冷却器30，可以更有效地冷却电池模块24。

第三膨胀阀65可以选择性地使以车辆的加热模式和加热除湿模式引入热交换器54的冷却剂膨胀。

这里，根据第三膨胀阀65的选择性操作，热交换器54可以通过与外部空气进行热交换来进一步冷凝或蒸发从冷凝器53冷凝的制冷剂。

换言之，热交换器54被设置在散热器12的前部，以使已经引入其中的冷却剂与外部空气相互热交换。

同时，当热交换器54冷凝制冷剂时，热交换器54可以通过进一步冷凝在冷凝器53处冷凝的制冷剂来增加制冷剂的再冷却，从而提高COP(性能系数)，其是冷却能力对压缩机所需功率的系数。

压缩机59通过蒸发器56和冷凝器53之间的制冷剂管线51连接。该压缩机59可以对气态的制冷剂进行压缩，并将压缩后的制冷剂供给到冷凝器53。

第一、第二和第三膨胀阀55、63和65可以是电子膨胀阀，在控制制冷剂流动通过制冷剂管线51或制冷剂连接管线61的同时，选择性地膨胀制冷剂。

同样，第一阀V1可以是分配流量的三通阀，第二阀V2和第三阀V3可以是四通阀。

以下，参照图2至图8详细说明根据本发明的示例性实施方式的车辆的热泵系统的操作和动作。

首先，参照图2描述当使用冷却剂冷却电气组件15和电池模块24时根据本发明的示例性实施方式的车辆的热泵系统的操作。

图2示出了根据本发明的示例性实施方式的用于在车辆的热泵系统中使用冷却剂来冷却电气组件和电池模块的操作状态图。

参照图2，第一分支管线16通过第一阀V1的操作而关闭。

此外，电池冷却剂管线21通过第二阀V2的操作连接到冷却剂管线11。

因此，在电池冷却设备20中，冷却剂管线11和电池冷却剂管线21通过第二阀V2的操作连接，并且可以使从冷却设备10供给的冷却剂循环。

在这种状态下，在冷却设备10中，操作第一水泵14以冷却电气组件15。此外，在电池冷却设备20中，操作第二水泵22以冷却电池模块24。

因此，通过第一水泵14和第二水泵22的操作，在散热器12中冷却并存储在储液箱17中的冷却剂在通过电池模块24之后被供给到电气组件15。

也就是说，存储在储液箱17中的冷却剂首先被供给到电池模块24，同时通过第二阀V2的操作通过连接到冷却剂管线11的电池冷却剂管线21进行循环。

然后，已通过电池模块24的冷却剂通过电气组件15，然后再次流入散热器12。

也就是说，通过第一水泵14和第二水泵22的操作，在散热器12中冷却并存储在储液箱17中的冷却剂分别循环通过冷却剂管线11和电池冷却剂管线21，以有效地冷却电气组件15和电池模块24。

因为车辆的冷却模式未被启动，因此空调50不工作。

另一方面，尽管在本示例性实施方式中已经描述了电气组件15和电池模块24都被冷却，但本发明不限于此，并且当电气组件15和电池模块24中的一个被单独冷却时，第一水泵14和第二水泵22以及第二阀V2可以被选择性地操作。

将参照图3描述在车辆的冷却模式下冷却电池模块24的情况的操作。

图3示出了在根据本发明的示例性实施方式的车辆的热泵系统中的车辆的冷却模式下使用制冷剂来冷却电池模块的操作状态图。

参照图3，在冷却设备10中，冷却剂通过第一水泵14的操作在冷却剂管线11中进行循环。因此，由散热器12冷却的冷却剂循环至电气组件15。

在此，第一分支管线16通过第一阀V1的操作而关闭。

在加热设备40中，冷却剂管线11和加热管线41通过第三阀V3的操作连接，使得从冷却设备11供给的冷却剂循环。

因此，通过第一水泵14和第三水泵42的操作可以将由散热器12冷却的冷却剂供给到冷凝器53。

冷却剂管线11和电池冷却剂管线21通过第二阀V2的操作分别形成独立的闭合回路。

因此，在电池冷却设备20中，通过第二水泵22的操作，通过冷却器30的冷却剂可以沿着电池冷却剂管线21供给到电池模块24。

在此，在电池冷却设备20中，第二分支线26通过第四阀V4的操作而关闭。

在电池冷却设备20中，可以在冷却剂通过第二水泵22的操作沿着电池冷却剂管线21循环的同时，将冷却剂供给到电池模块24和冷却器30。

也就是说，电池冷却设备20可以形成闭合回路，其中通过第二阀V2的操作，冷却剂沿着电池冷却剂管线21独立循环。

在空调50中，每个组成元件工作以冷却车辆内部。因此，制冷剂沿着制冷剂管线51循环。

在此，通过第一膨胀阀55的操作而打开连接热交换器54和蒸发器56的制冷剂管线51。通过第二膨胀阀63的操作而打开制冷剂连接管线61。

然后，通过热交换器54的制冷剂可以沿着制冷剂管线51和制冷剂连接管线61循环。

在此，第一膨胀阀55和第二膨胀阀63可以使制冷剂膨胀，使得膨胀的制冷剂分别被供给到蒸发器56和冷却器40。第三膨胀阀65可以使从冷凝器53供给的制冷剂流入热交换器54而不膨胀。

同时，加热设备40通过第三水泵42的操作将从冷却设备10供给的冷却剂供给到冷凝器53。

因此，冷凝器53使用沿着加热管线41流动的冷却剂来冷凝冷却剂。此外，热交换器54还可以通过第三膨胀阀65的操作，通过与外部空气的热交换来冷凝从冷凝器53引入的制冷剂。

通过第二水泵22的操作，已经通过冷却器30的冷却剂沿着电池冷却剂管线21循环，从而冷却电池模块24。

通过冷却器30的冷却剂通过与供给到冷却器30的膨胀制冷剂进行热交换进行冷却。在冷却器30中冷却的冷却剂被供给到电池模块24。因此，电池模块24由冷却的冷却剂冷却。

也就是说，第二膨胀阀63通过副冷凝器54膨胀部分冷却剂，以将膨胀的制冷剂供给到冷却器30，并打开制冷剂连接管线61。

因此，从热交换器54排出的制冷剂通过第二膨胀阀63的操作而膨胀以进入低温低压状态，并流入连接到制冷剂连接管线61的冷却器30。

然后，被引入冷却器30的制冷剂与冷却剂进行热交换，然后在通过蓄积器57之后通过制冷剂连接管线61流入压缩机59。

换言之，随着冷却电池模块24而温度升高的冷却剂通过在冷却器30内部与低温低压制冷剂的热交换进行冷却。被冷却的冷却剂沿着电池冷却剂管线21再次供给到电池模块24。

也就是说，在电池冷却设备20中进行循环的冷却剂可以在重复上述操作的同时有效地冷却电池模块24。

同时，从热交换器54排出的剩余冷却剂流过制冷剂管线51以冷却车辆内部，并依次流经第一膨胀阀55、蒸发器56、压缩机59和冷凝器53。

在此，被引入到HVAC模块52的外部空气在通过蒸发器56的同时被引入到蒸发器56的低温制冷剂冷却。

此时，开闭门52b减少了一部分通过加热器52a的冷却的外部空气，而不经过加热器52a。因此，冷却的外部空气可以被直接引入车辆的内部，从而冷却车辆的内部。

另一方面，在蒸发器56中，冷凝量增加的制冷剂在依次通过冷凝器53和热交换器54的同时被膨胀和供给，从而使具有更低温度的制冷剂蒸发。

也就是说，在本示例性实施方式中，冷凝器53使制冷剂冷凝，热交换器54进一步使制冷剂冷凝，从而有利于制冷剂的过冷形成。

随着具有较低的温度的过冷的制冷剂在蒸发器56中蒸发，在蒸发器56处被热交换的冷却剂的温度可以进一步降低，从而提高冷却性能和效率。

在重复上述过程的同时，制冷剂可以在冷却模式下冷却车辆内部，并且在通过冷却器30的同时通过热交换冷却冷却剂。

由冷却器30冷却的低温冷却剂流入电池模块24。因此，可以通过供给的低温冷却剂有效地冷却电池模块24。

在本示例性实施方式中，参考图4描述了在车辆的加热模式下回收外部热源、电气组件15和电池模块24的废热的情况的操作。

图4示出了根据本发明的示例性实施方式的车辆的热泵系统中根据加热模式的外部热量、电气组件和电池模块的废热回收的操作状态图。

参照图4，在车辆的初始起动怠速(IDLE)状态下或在电气组件15的废热不足的初始驱动状态下，热泵系统可以从外部空气吸收外部热量，以及电气组件15和电池模块24的废热。

首先，在冷却设备10中，操作第一水泵14以使冷却剂循环。

这里，第一分支管线16通过第一阀V1的操作被打开。

同时，在冷却设备10中，基于第一分支管线16，连接到散热器12的冷却剂管线11的一部分和连接散热器12和储液箱17的冷却剂管线11的一部分通过第一阀V1的操作被关闭。

在这种状态下，通过第一水泵14的操作，经过电气组件15的冷却剂可以沿着打开的第一分支管线16和冷却剂管线11循环，而不经过散热器12。

同时，在电池冷却设备20中，冷却剂管线11和电池冷却剂管线21通过第二阀V2的操作连接。

在此，第二分支管线26通过第四阀V4的操作被关闭。

因此，通过电气组件15的冷却剂流入电池冷却剂管线21。从冷却剂管线11流到电池冷却剂管线21的冷却剂在通过电池模块24之后通过第二水泵22的操作沿着电池冷却剂管线21供给到冷却器30。

也就是说，经过电气组件15和电池模块24的冷却剂可以沿着冷却剂管线11、第一分支管线16和电池冷却剂管线21持续循环，而不经过散热器12。

因此，冷却剂的温度通过从电气组件15和电池模块24吸收废热而升高。

可以将温度升高的冷却剂供给到设置在电池冷却剂管线21处的冷却器30。也就是说，由电气组件15和电池模块24产生的废热使分别通过冷却剂管线11和电池冷却剂管线21循环的冷却剂的温度升高。

在加热设备40中，冷却剂通过第三水泵42的操作沿着加热管线41循环。

冷却剂管线11和加热管线41可以通过第三阀V3的操作形成独立的闭合回路。

因此，通过第三水泵42的操作，通过加热管线41循环的冷却剂可以在通过加热器52a之后被供给到冷凝器53。

在此，当沿加热管线41循环的冷却剂的温度低于目标温度时，操作冷却剂加热器43以便加热在加热管线41中进行循环的冷却剂。

另一方面，当使用空气加热器45而不是冷却剂加热器43时，当通过加热器52a的外部空气的温度低于目标温度时，操作空气加热器45，并且可以加热引入到车辆内部的外部空气。

在空调50中，各组成元件工作以加热车辆内部。因此，制冷剂沿着制冷剂管线51循环。

这里，连接冷凝器53和蒸发器56的制冷剂管线51通过第一膨胀阀55的操作被关闭。

制冷剂连接管线61通过第二膨胀阀63的操作被打开。

这里，第二膨胀阀63可以通过将从热交换器54供给到制冷剂连接管线61的制冷剂膨胀而将制冷剂供给到冷却器30。

第三膨胀阀65也可以通过将从冷凝器53供给的制冷剂膨胀而将制冷剂供给到热交换器54。

因此，热交换器54在通过与外部空气的热交换而使膨胀的制冷剂蒸发的同时回收外部热量。

通过操作第一水泵14和第二水泵22升高供给到冷却器30的制冷剂的温度同时流过冷却器30来回收冷却剂，该冷却剂吸收电气组件15和电池模块24的废热并且其温度升高。

也就是说，冷却器30通过制冷剂连接管线61接收从热交换器54供给并通过第二膨胀阀63的操作而膨胀的制冷剂，并且通过与冷却剂的热交换而蒸发所供给的制冷剂(该冷却剂的温度在其分别通过电气组件15和电池模块24时升高)，从而回收电气组件15和电池模块24的废热。

接着，通过冷却器30的制冷剂沿着制冷剂连接管线61供给到蓄积器57。

供给到蓄积器57的制冷剂被分离成气体和液体。在由气体和液体分离的制冷剂中，气体制冷剂被供给到压缩机59。

在高温高压下从压缩机59压缩的制冷剂流入冷凝器53。

在此，供给到冷凝器53的制冷剂可以通过与加在热管线41中进行循环的冷却剂进行热交换来提高制冷剂的温度。温度升高的冷却剂被供给到加热器52a。

同时，打开/关闭52b，以使得引入到HVAC模块52中并通过蒸发器56的外部空气通过加热器52a。

因此，从外部引入的外部空气在通过未被供给制冷剂的蒸发器56时以未冷却的温度状态流入内部。引入的外部空气在通过加热器52a的同时被转变为高温状态，以引入车辆内部，从而实现车辆内部的加热。

也就是说，根据本示例性实施方式的热泵系统在车辆的初始起动怠速状态(IDLE)或在初始启动状态下需要冷却时，从热交换器54吸收外部热量，并通过使用电气组件15和电池模块24的废热使制冷剂的温度升高，从而降低压缩机59的功耗并提高冷却效率。

在本示例性实施方式中，参照图5描述的在车辆的加热模式下回收外部热源的废热和电气组件15的情况下的操作。

图5示出了根据本发明示例性实施方式的车辆的热泵系统中的根据加热模式的外部热量和电气组件的废热回收的操作状态图。

参照图5，在车辆的初始起动怠速状态(IDLE)或在电气组件15的废热不足的初始驱动状态下，热泵系统可以从外部空气中吸收外部热量以及电气组件15的废热。

首先，在冷却设备10中，操作第一水泵14以使冷却剂循环。

这里，第一分支管线16通过第一阀V1的操作被打开。

同时，在冷却设备10中，基于第一分支管线16，连接到散热器12的冷却剂管线11的一部分和连接散热器12和储液箱17的冷却剂管线11的一部分通过第一阀V1的操作被关闭。

在这种状态下，通过电气组件15的冷却剂可以通过第一水泵14的操作沿着打开的第一分支管线16和冷却剂管线11供给到冷却器30，而不经过散热器12。

同时，在电池冷却设备20中，冷却剂管线11和电池冷却剂管线21通过第二阀V2的操作被连接。

因此，通过电气组件15的冷却剂流入电池冷却剂管线21。

这里，第二分支管线26通过第四阀V4的操作被打开。在这种状态下，基于第二分支管线26，连接到电池模块24的电池冷却剂管线21被关闭。

因此，连接到冷却器30的电池冷却剂管线21通过第二分支管线26被打开。

因此，通过第二水泵22的操作，温度在通过电气组件15时升高的冷却剂沿着电池冷却剂管线21和第二分支管线26循环，并且可以被供给到冷却器30。

也就是说，通过电气组件15的冷却剂可以沿着冷却剂管线11、电池冷却剂管线21以及第二分支管线26持续循环，而不经过散热器12。因此，冷却剂的温度通过吸收来自电气组件15的废热而升高。

可以将温度升高的冷却剂供给到设置在电池冷却剂管线21处的冷却器30。也就是说，由电气组件15产生的废热使在冷却剂管线11和电池冷却剂管线21中进行循环的冷却剂的温度分别升高。

在加热设备40中，冷却剂通过第三水泵42的操作沿加热管线41循环。

冷却剂管线11和加热管线41可以通过第三阀V3的操作形成独立的闭合回路。

因此，通过加热管线41循环的冷却剂可以通过第三水泵42的操作在通过加热器52a之后被供给到冷凝器53。

这里，当沿加热管线41循环的冷却剂温度低于目标温度时，操作冷却剂加热器43，使得在加热管线41中进行循环的冷却剂可以被加热。

另一方面，当应用空气加热器45而不是冷却剂加热器43时，当通过加热器52a的外部空气的温度低于目标温度时，空气加热器45操作，并且可以加热引入到车辆内部的外部空气。

在空调50中，各组成元件工作以加热车辆内部。因此，制冷剂沿着制冷剂管线51循环。

这里，连接冷凝器53和蒸发器56的制冷剂管线51通过第一膨胀阀55的操作被关闭。

制冷剂连接管线61通过第二膨胀阀63的操作被打开。

这里，第二膨胀阀63可以通过将从热交换器54供给到制冷剂连接管线61的制冷剂膨胀而将制冷剂供给到冷却器30。

第三膨胀阀65也可以通过使从冷凝器53供给的制冷剂膨胀而向热交换器54供给制冷剂。

因此，热交换器54在通过与外部空气的热交换而使膨胀的制冷剂蒸发的同时回收外部热量。

吸收电气组件15的废热并且温度升高的冷却剂，通过提高供给到冷却器30的制冷剂的温度，同时通过第一水泵14和第二水泵22的操作在通过冷却器30时被升高温度来回收。

也就是说，冷却器30接收从热交换器54供给的制冷剂，并通过第二膨胀阀63的操作在通过制冷剂连接管线61时膨胀，通过与温度升高的冷却剂进行热交换而使供给的制冷剂蒸发，同时通过电气组件15，从而回收电气组件15和电池模块24的废热。

接着，通过冷却器30的制冷剂沿着制冷剂连接管线61供给到蓄积器57。

供给到蓄积器57的制冷剂被分离成气体和液体。在由气体和液体分离的制冷剂中，气体制冷剂被供给到压缩机59。

在高温高压下从压缩机59压缩的制冷剂流入冷凝器53。

这里，供给到冷凝器53的制冷剂可以通过与通过加热管线41循环的冷却剂进行热交换来提高冷却剂的温度。温度升高的冷却剂被供给到加热器52a。

同时，打开/关闭52b，使得引入HVAC模块52并通过蒸发器56的外部空气通过加热器52a。

因此，从外部引入的外部空气在通过没有被供给制冷剂的蒸发器56时以未冷却的温度状态流入内部。引入的外部空气在通过加热器52a进入车内时转变为高温状态，从而实现车辆内部的加热。

也就是说，根据本示例性实施方式的热泵系统在车辆的初始起动怠速状态(IDLE)或在初始启动状态下需要冷却时，从热交换器54吸收外部热量，并用于通过使用电气组件15的废热提高制冷剂的温度，从而降低压缩机59的功耗，提高冷却效率。

在本示例性实施方式中，参照图6描述了根据车辆的加热/除湿模式回收电气组件15的废热的情况的操作。

图6示出了根据本发明的示例性实施方式的车辆的热泵系统中的加热和除湿模式的操作状态图。

参照图6，热泵系统可以回收车辆的加热和除湿模式下的电气组件15和电池模块24的废热，以使用内部加热。

这里，当车辆内部温度较低时，热泵系统可以回收外部热量以及电气组件15和电池模块24的废热。然而，当车辆内部的温度较高时，可仅回收电气组件15和电池模块24的废热以车辆的内部加热。

首先，在冷却设备10中，操作第一水泵14以使冷却剂循环。

这里，通过操作第一阀V1打开第一分支管线16。

同时，在冷却设备10中，基于第一分支管线16，连接到散热器12的冷却剂管线11的一部分和连接散热器12和储液箱17的冷却剂管线11的一部分通过第一阀V1的操作被关闭。

在这种状态下，通过第一水泵14的操作，经过电气组件15的冷却剂可以沿着打开的第一分支管线16和冷却剂管线11供给到冷却器30，而不经过散热器12。

同时，在电池冷却设备20中，冷却剂管线11和电池冷却剂管线21通过第二阀V2的操作被连接。

这里，第二分支管线26通过第四阀V4的操作被关闭。

因此，通过电气组件15的冷却剂流入电池冷却剂管线21。

从冷却剂管线11流到电池冷却剂管线21的冷却剂可以通过第二水泵22的操作在通过电池模块24之后，沿着电池冷却剂管线21供给到冷却器30。

也就是说，经过电气组件15和电池模块24的冷却剂可以沿着冷却剂管线11、第一分支管线16和电池冷却剂管线21持续循环，而不经过散热器12。

因此，冷却剂的温度通过从电气组件15和电池模块24吸收废热而升高。

可以将温度升高的冷却剂供给到设置在电池冷却剂管线21处的冷却器30。

也就是说，由电气组件15和电池模块24产生的废热分别提高了通过冷却剂管线11和电池冷却剂管线21循环的冷却剂的温度。

在加热设备40中，冷却剂通过第三水泵42的操作沿着加热管线41循环。

冷却剂管线11和加热管线41可以通过第三阀V3的操作形成独立的闭合回路。

因此，通过第三水泵42的操作，在通过加热器52a之后，通过加热管线41循环的冷却剂可以被供给到冷凝器53。

这里，当沿着加热管线41循环的冷却剂的温度低于目标温度时，操作冷却剂加热器43，使得在加热管线41中进行循环的冷却剂可以被加热。

另一方面，当应用空气加热器45而不是冷却剂加热器43时，当通过加热器52a的外部空气的温度低于目标温度时，操作空气加热器45，并且可以加热引入到车辆内部的外部空气。

在空调50中，各组成元件工作以加热车辆内部。因此，制冷剂沿着制冷剂管线51循环。

这里，连接冷凝器53和蒸发器56的制冷剂管线51通过第一膨胀阀55的操作被打开。

制冷剂连接管线61通过第二膨胀阀63的操作被打开。

这里，第一膨胀阀55和第二膨胀阀63可以膨胀从热交换器54供给到制冷剂连接管线61和制冷剂管线51的制冷剂，使得膨胀的制冷剂被供给到蒸发器56和冷却器30。

此外，当车辆内部温度较低时，第三膨胀阀65可以使从冷凝器53供给的制冷剂膨胀以引入到热交换器54。

因此，热交换器54在通过与外部空气的热交换而使膨胀的制冷剂蒸发的同时回收外部热量。

相反，当车辆内部的温度较高时，第三膨胀阀65可以使从冷凝器53供给的制冷剂流入热交换器54而不会膨胀。

因此，热交换器54可以通过与外部空气的热交换来冷凝制冷剂。

此外，通过吸收电气组件15的废热而使温度升高的冷却剂在通过第一水泵14的操作而通过冷却器30的同时，在提高供给到冷却器30的制冷剂的温度的同时被回收。

也就是说，冷却器30通过制冷剂连接管线61接收从热交换器54供给并通过第二膨胀阀63的操作而膨胀的制冷剂，并且通过与经过电气组件15和电池模块24的时候温度升高的冷却剂进行热交换而使供给的制冷剂蒸发，从而回收电气组件15和电池模块24的废热。

接着，通过冷却器30的制冷剂沿着制冷剂连接管线61供给到蓄积器57。

供给到蓄积器57的制冷剂被分离成气体和液体。在由气体和液体分离的制冷剂中，气体制冷剂被供给到压缩机59。

从压缩机59以高温高压压缩的制冷剂流入冷凝器53。

这里，供给到冷凝器53的制冷剂可以通过与经由加热管线41循环的冷却剂进行热交换来提高冷却剂的温度。温度升高的冷却剂被供给到加热器52a。

另一方面，通过第一膨胀阀55的操作供给到蒸发器56的膨胀的制冷剂与通过蒸发器56的外部空气交换热量，然后沿着制冷剂管线51通过蓄积器57供给到压缩机59。

也就是说，通过蒸发器56的制冷剂可以与通过制冷剂连接管线61引入蓄积器57的制冷剂一起供给到压缩机59。

然后将由压缩机59压缩的高温高压制冷剂引入冷凝器53。

在此，打开/关闭门52b，以使引入到HVAC模块52并通过蒸发器56的外部空气通过加热器52a。

也就是说，引入到HVAC模块52的外部空气在通过蒸发器56的同时被引入蒸发器56的低温状态的制冷剂除湿。接下来，外部空气在通过加热器52a并流入车辆内部时转换成高温状态，从而对车辆内部进行加热和除湿。

也就是说，根据本示例性实施方式的热泵系统在车辆的加热和除湿模式下，根据车辆的内部温度选择性地吸收外部热量以及在电气组件15和电池模块24产生的废热，以提高制冷剂的温度，从而减少了压缩机59的功耗并提高了加热效率。

在本示例性实施方式中，参照图7描述了在不操作空调50的情况下以车辆的加热模式使用电气设备15的废热的情况下的操作。

图7示出了根据本发明示例性实施方式的车辆的热泵系统中以车辆的加热模式回收和冷却电气组件的废热的操作状态图。

参照图7，热管理系统可以回收电气组件15的废热并将其用于加热车辆内部。

首先，在冷却设备10中，操作第一水泵14以使冷却剂循环。在这种情况下，空调50被停止。

这里，通过操作第一阀V1打开第一分支管线16。

同时，在冷却设备10中，基于第一分支管线16，通过第一阀V1的操作关闭连接到散热器12的冷却剂管线11的一部分。

在这种状态下，通过第一水泵14的操作，通过电气组件15的冷却剂可以沿着打开的第一分支管线16和冷却剂管线11供给到冷却器30，而不经过散热器12。

同时，在电池冷却设备20中，电池冷却剂管线21通过第二阀V2的操作不连接到冷却剂管线11。

因此，电池冷却设备20被停止。

在这种状态下，通过第一水泵14的操作而通过电气组件15的同时温度升高的冷却剂沿着通过第三阀V3连接的加热管线41被供给到加热器52a，而不经过散热器12。

这里，通过第三水泵42的操作，引入加热管线41中的冷却剂经过加热器52a。此时，当沿加热管线41循环的冷却剂的温度低于目标温度时，操作冷却剂加热器43，以使在加热管线41中进行循环的冷却剂被加热。

另一方面，当应用空气加热器45代替冷却剂加热器43时，可以根据通过加热器52a的外部空气的温度来选择性地操作空气加热器45。

特别地，当通过加热器52a的外部空气的温度低于目标温度时，可以操作空气加热器45，从而加热流入车辆内部的外部空气。

当完成了与高温冷却剂的热交换，同时经过加热器52a的外部空气的温度低于设定温度或目标加热温度时，操作空气加热器45。

因此，当空气加热器45被操作时，外部空气可以在通过空气加热器45的同时被加热，以在温度升高的状态下被引入到车辆内部。

在本示例性实施方式中，从加热器52a排出的冷却剂经由加热管线41和第三阀V3被引入冷却剂管线11中。然后，冷却剂再次沿着第一分支管线16和冷却剂管线11供给到电气组件15。

也就是说，经过电气组件15的冷却剂可以沿着冷却剂管线11、加热管线41和第一分支管线16持续循环而不经过散热器12。冷却剂的温度通过吸收电气组件15的废热而升高。

温度已经升高的冷却剂通过第三阀V3的操作被引入连接到冷却剂管线11的加热管线41中。然后，将引入加热管线41的高温制冷剂供给到加热器52a。

在此，打开和关闭门52b，使得流入HVAC模块52的外部空气通过加热器52a。

因此，从外部引入的外部空气在室温状态下流动，在经过未供给制冷剂的蒸发器56时外部空气不会被冷却。所引入的外部空气可以在通过加热器52a的同时转换成高温状态并流入车辆，从而加热车辆内部。

换言之，根据本发明的实施方式，可以在重复上述过程的同时回收在电气组件15中产生的废热，并且将该废热用于内部加热，由此减少功耗并提高整体加热效率。

另一方面，在通过使用冷却剂来回收电气组件15的废热来加热车辆内部的过程中，当电气组件15过热时，连接到散热器12的冷却剂管线11的一部分和连接散热器12和储液箱16的冷却剂管线11的一部分通过第一阀V1的操作被打开。

在此，第一分支管线16可以保持打开状态。

因此，未供给到加热器52a的剩余冷却剂通过散热器12冷却。

已经被完全冷却的冷却剂可以在通过电气组件15的同时回收废热，并且同时可以与通过第一分支管线16引入储液箱16的冷却剂一起有效地冷却电气组件15。

具体地，当电气组件15过热时，第一阀V1可以打开连接到散热器12的冷却剂管线11，以允许通过电气组件15的一些冷却剂流入第一分支管线16并且剩余的冷却剂流入散热器12。

由此，在散热器12中冷却的一些冷却剂可以被供给到电气组件15，从而防止电气组件15过热。

因此，根据本发明的实施方式，能够回收在电气组件15中产生的废热，并将该废热用于内部加热，从而降低功耗并提高整体加热效率。

同时，根据本发明的实施方式，一些冷却剂可以通过能够分配待冷却的冷却剂流量的第一阀V1的操作被引入散热器12，然后被供给到电气组件15，从而有效地冷却电气组件15并确保电气组件15的冷却性能。

将参照图8描述加热电池模块24的情况的操作。

图8示出了根据本发明的示例性实施方式的用于加热车辆的热泵系统中的电池模块的操作状态图。

参照图8，热泵系统可以通过回收电气组件15的废热而加热电池模块26。

首先，在通过第一阀V1的操作关闭连接到散热器12的冷却剂管线11的状态下，在冷却设备10打开第一分支管线16。在此，空调50停止。

同时，在电池冷却设备20中，冷却剂管线11和电池冷却剂管线21通过第二阀V2的操作而连接。

这里，第二分支管线26通过第四阀V4的操作被关闭。

因此，通过电气组件15的冷却剂流入电池冷却剂管线21。从冷却剂管线11引入电池冷却剂管线21的冷却剂可以通过第二水泵22的操作通过电池模块24。

经过电池模块24的冷却剂可以流入通过第二阀V2连接的冷却剂管线11中。

同时，在加热设备40中，冷却剂管线11和加热管线41通过第三阀V3的操作连接。

在这种状态下，在通过第一水泵14的操作而经过电气组件15的同时温度升高的冷却剂在不经过散热器12的情况下，流向通过第三阀V3连接的加热管线41。

也就是说，通过冷却设备11中的电气组件15的废热而温度升高的冷却剂可以通过第三水泵V3的操作循环通过加热管线41。

在此，当沿加热管线41循环的冷却剂的温度低于目标温度时，操作冷却剂加热器43工作以加热冷却剂。然后，在加热管线41中进行循环的冷却剂在通过冷却剂加热器43时温度升高。

因此，在通过冷却剂加热器43时温度升高的冷却剂从加热管线41经由第三阀V3流入冷却剂管线11。

然后，冷却剂通过第一分支管线16和冷却剂管线11流经储液箱17，并且可以供给到通过电池冷却剂管线21连接的电池模块24。

因此，高温的冷却剂可能会升高电池模块24的温度。

因此，根据本发明的实施方式，可以在重复上述过程的同时快速提高电池模块24的温度，从而有效地管理电池模块24的温度。

因此，如果应用如上所述的根据本发明的示例性实施方式的车辆的热泵系统，则可以根据车辆的模式，通过使用用于在冷却剂和制冷剂之间进行热交换的冷却器30来调节电池模块24的温度，并且可以通过使用冷却剂来加热车辆内部，从而简化整个系统。

根据本发明的实施方式，还可以通过从电气组件15回收废热并将其用于内部加热来提高加热效率。

此外，根据本发明的实施方式，能够通过有效地控制电池模块24的温度来优化电池模块24的性能，并且通过有效管理电池模块24来增加车辆的总行驶距离。

此外，本发明的实施方式可以使用应用于加热设备40的冷却剂加热器43来加热电池模块24或帮助车辆的内部加热，从而降低成本和重量。

此外，本发明的实施方式在车辆的加热模式中选择性地使用电气组件15和电池模块24的外部热量和废热，从而提高加热效率。

本发明的实施方式还通过使用冷凝器53和热交换器54来改善制冷剂的冷凝或蒸发性能，从而改善冷却性能并降低压缩机59的功耗。

此外，本发明的实施方式可以通过简化整个系统来降低生产成本和重量并提高空间利用。

虽然本发明已经结合目前被认为是实际的示例性实施方式进行了描述，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施方式。相反，本发明旨在涵盖包括所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (20)

1.一种用于车辆的系统，所述系统包括：

冷却设备，所述冷却设备包括通过冷却剂管线连接的散热器、第一水泵、第一阀和储液箱，所述冷却设备被配置成使冷却剂在所述冷却剂管线中进行循环以冷却沿所述冷却剂管线设置的至少一个电气组件；

电池冷却设备，包括电池冷却剂管线、第二水泵和电池模块，所述电池冷却剂管线通过第二阀连接到所述冷却剂管线，所述第二水泵和所述电池模块通过所述电池冷却剂管线连接并且被配置成使所述冷却剂在所述电池模块中进行循环；

加热设备，包括加热管线、第三水泵以及加热器，所述加热管线通过第三阀连接到所述冷却剂管线并被配置成通过使用所述冷却剂来加热车辆内部，所述第三水泵设置在所述加热管线上；

空调，包括冷凝器，所述冷凝器连接到所述加热管线并且被配置成使循环通过所述加热设备的所述冷却剂通过；以及

冷却器，设置在所述第二阀和所述电池模块之间的所述电池冷却剂管线中，所述冷却器通过制冷剂连接管线连接到所述空调的制冷剂管线，并且所述冷却器被配置成通过在所述电池冷却剂管线中进行循环的所述冷却剂和从所述空调选择性供给的制冷剂之间进行热交换来调节所述冷却剂的温度。

2.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述冷却设备具有第一分支管线；

所述第一分支管线的第一端连接到所述第一阀，所述第一分支管线的第二端连接到所述散热器和所述第一水泵之间的所述冷却剂管线；并且

所述加热器被设置在包括在所述空调中的暖通空调模块的内部。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述电池模块被配置成被加热，并且其中，当所述电池模块被加热时：

所述第一阀被配置成在连接到所述散热器的所述冷却剂管线被关闭的状态下操作以打开所述第一分支管线；

所述第二阀被配置成操作以连接所述冷却剂管线和所述电池冷却剂管线；

所述第一水泵和所述第二水泵被配置成操作以使所述冷却剂沿着所述冷却剂管线和所述电池冷却剂管线进行循环；

在所述加热设备中，所述第三阀被配置成操作以连接所述冷却剂管线和所述加热管线；

在所述冷却设备中，所述第三水泵被配置成操作以使所述冷却剂随着所述电气组件的废热温度升高而通过所述加热管线进行循环；以及

所述系统被配置成使得从所述加热管线引入所述冷却剂管线的高温冷却剂通过所述第一分支管线和所述冷却剂管线流入所述电池冷却剂管线，并被供给到所述电池模块。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述空调包括：

暖通空调模块，其中，所述暖通空调模块包括蒸发器和开关门，所述蒸发器通过所述制冷剂管线连接，所述开关门被配置成根据所述车辆的冷却模式、加热模式以及加热除湿模式来控制外部空气通过所述蒸发器以被选择性地引入所述加热器中；

冷凝器，其中，所述冷凝器与所述加热管线连接并被配置成使所述冷却剂在其中进行循环，以在所述冷却剂和通过所述制冷剂管线供给的制冷剂之间进行热交换；

压缩机，通过所述制冷剂管线连接在所述蒸发器和所述冷凝器之间；

热交换器，设置在所述冷凝器和所述蒸发器之间的所述制冷剂管线上；

第一膨胀阀，设置在所述热交换器和所述蒸发器之间的所述制冷剂管线中；

第二膨胀阀，设置在所述制冷剂连接管线中；

蓄积器，设置在所述蒸发器和所述压缩机之间的所述制冷剂管线中并连接到所述制冷剂连接管线；以及

第三膨胀阀，设置在所述冷凝器与所述热交换器之间的所述制冷剂管线中。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述热交换器被配置成根据所述第三膨胀阀的选择性操作，通过与所述外部空气的热交换来另外冷凝或蒸发所述冷凝器中冷凝的所述制冷剂。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述第二膨胀阀被配置成当通过所述制冷剂冷却所述电池模块时，使通过所述制冷剂连接管线被引入的制冷剂膨胀以流向所述冷却器。

7.根据权利要求4所述的系统，其中，所述第三膨胀阀被配置成在所述车辆的所述加热模式下和所述加热除湿模式下选择性地使待引入到所述热交换器的制冷剂膨胀。

8.根据权利要求4所述的系统，其中：

所述制冷剂连接管线的第一端连接到所述热交换器和所述第一膨胀阀之间的所述制冷剂管线；并且

所述制冷剂连接管线的第二端连接到所述蓄积器。

9.根据权利要求4所述的系统，其中，所述暖通空调模块还包括设置在所述蒸发器的相对侧的空气加热器，所述加热器介于所述蒸发器和所述空气加热器之间，并且所述加热器被配置成选择性地加热通过所述加热器的外部空气。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，当供给到所述加热器的所述冷却剂的温度低于用于内部加热的目标温度时，所述空气加热器被配置成操作以升高通过所述加热器的所述外部空气的温度。

11.根据权利要求4所述的系统，其中，所述电池模块被配置成在所述车辆的冷却模式下被冷却，其中，当所述电池模块在所述冷却模式下被冷却时：

所述冷却设备中的所述第一水泵被配置成操作以使所述冷却剂通过所述冷却剂管线进行循环；

所述第一阀被配置成操作以关闭所述第一分支管线；

所述第二阀被配置成操作以在所述冷却剂管线和所述电池冷却剂管线中形成独立的闭合回路；

在所述电池冷却设备中，所述第二水泵被配置成操作以将通过所述冷却器的所述冷却剂沿着所述电池冷却剂管线供给到所述电池模块；

在所述加热设备中，所述第三阀被配置成操作以连接所述冷却剂管线和所述加热管线，使得从所述冷却设备供给所述冷却剂；

在所述空调中，所述第二膨胀阀被配置成操作以打开所述制冷剂连接管线，并且所述制冷剂被配置成沿着所述制冷剂管线和所述制冷剂连接管线进行循环；

所述第一膨胀阀和所述第二膨胀阀被配置成使所述制冷剂膨胀，使得膨胀的制冷剂分别被供给到所述蒸发器和所述冷却器；并且

所述第三膨胀阀被配置成使从所述冷凝器供给的所述制冷剂流入所述热交换器。

12.根据权利要求11所述的系统，其中：

所述加热设备被配置成通过所述第三水泵的操作将从所述冷却设备供给的所述冷却剂供给到所述冷凝器；并且

所述冷凝器被配置成通过与所述冷却剂的热交换来冷凝所述制冷剂，并且所述热交换器被配置成通过与外部空气的热交换来另外冷凝从所述冷凝器引入的制冷剂。

13.根据权利要求4所述的系统，其中，所述系统被配置成在所述车辆的加热模式下回收外部热源、所述电气组件以及所述电池模块的废热，并且其中，当回收所述废热时：

所述第一阀被配置成操作以打开所述第一分支管线；

在所述冷却设备中，基于所述第一分支管线，所述冷却剂管线的连接到所述散热器的一部分被关闭，并且所述第一水泵被配置成操作以使通过所述电气组件的所述冷却剂沿着打开的所述第一分支管线和所述冷却剂管线进行循环，而不经过所述散热器；

在所述电池冷却设备中，所述第二阀被配置成操作以连接所述冷却剂管线和所述电池冷却剂管线，并且所述第二水泵被配置成操作以将通过所述电池模块的所述冷却剂供给到所述冷却器；

所述第三阀被配置成操作以在所述冷却剂管线和所述加热管线中形成独立的闭合回路；

在所述加热设备中，所述第三水泵被配置成操作以使所述冷却剂沿着所述加热管线进行循环；

在所述空调中，所述第一膨胀阀被配置成操作以关闭连接所述冷凝器和所述蒸发器的所述制冷剂管线；

所述第二膨胀阀被配置成操作以打开所述制冷剂连接管线；

所述第二膨胀阀被配置成将供给到所述制冷剂连接管线的所述制冷剂膨胀以供给到所述冷却器；并且

所述第三膨胀阀被配置成使从所述冷凝器供应的所述制冷剂膨胀以供给到所述热交换器。

14.根据权利要求4所述的系统，其中，所述电池冷却设备还包括第二分支管线，所述第二分支管线的第一端连接到设置在所述第二水泵和所述电池模块之间的第四阀，并且所述第二分支管线的第二端连接到所述电池冷却剂管线，所述电池冷却剂管线连接所述电池模块和所述冷却器。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述系统被配置成在所述车辆的加热模式下回收外部热源和所述电气组件的废热，并且其中，当回收所述废热时：

所述第一阀被配置成打开所述第一分支管线；

在所述冷却设备中，基于所述第一分支管线，所述冷却剂管线的连接到所述散热器的一部分被关闭，并且所述第一水泵被配置成操作以使通过所述电气组件的所述冷却剂沿着打开的所述第一分支管线和所述冷却剂管线进行循环，而不经过所述散热器；

在所述电池冷却设备中，所述第二阀被配置成操作以连接所述冷却剂管线和所述电池冷却剂管线，所述第四阀被配置成操作以打开所述第二分支管线，所述电池冷却剂管线基于所述第二分支管线被打开而连接到所述电池模块，所述第二水泵被配置成操作以使所述冷却剂沿着所述电池冷却剂管线和所述第二分支管线进行循环；

所述第一水泵和所述第二水泵被配置成将通过所述电气组件的所述冷却剂供给到所述冷却器；

所述第三阀被配置成操作以在所述冷却剂管线和所述加热管线中形成独立的闭合回路；

在所述加热设备中，所述第三水泵被配置成操作以使所述冷却剂沿着所述加热管线进行循环；

在所述空调中，所述第一膨胀阀被配置成操作以关闭连接所述冷凝器和所述蒸发器的所述制冷剂管线；

所述第二膨胀阀被配置成操作以打开所述制冷剂连接管线；

所述第二膨胀阀被配置成将供给到所述制冷剂连接管线的所述制冷剂膨胀以供给到所述冷却器；并且

所述第三膨胀阀被配置成使从所述冷凝器供给的所述制冷剂膨胀以供给到所述热交换器。

16.根据权利要求4所述的系统，其中，在所述车辆的加热除湿模式下：

所述第一阀被配置成操作以打开所述第一分支管线；

在所述冷却设备中，基于所述第一分支管线，所述冷却剂管线的连接到所述散热器的一部分被关闭，并且所述第一水泵被配置成操作以使通过所述电气组件的所述冷却剂沿着打开的所述第一分支管线和所述冷却剂管线进行循环，而不经过所述散热器；

在所述电池冷却设备中，所述第二阀被配置成操作以连接所述冷却剂管线和所述电池冷却剂管线，并且所述第二水泵被配置成操作以将通过所述电池模块的所述冷却剂供应到所述冷却器；

从所述冷却器排出的所述冷却剂被配置成通过所述第二阀流入连接到所述电池冷却剂管线的所述冷却剂管线；

所述第三阀被配置成操作以在所述冷却剂管线和所述加热管线中形成独立的闭合回路；

在所述加热设备中，所述第三水泵被配置成操作以使所述冷却剂沿着所述加热管线进行循环；

在所述空调中，所述第一膨胀阀和所述第二膨胀阀被配置成使所述制冷剂分别沿着所述制冷剂管线和所述制冷剂连接管线进行循环；并且

所述第一膨胀阀和所述第二膨胀阀被配置成使所述制冷剂膨胀，使得膨胀的制冷剂被分别供给到所述蒸发器和所述冷却器。

17.根据权利要求16所述的系统，其中：

所述第三膨胀阀被配置成在所述车辆内部的温度较低时使从所述冷凝器供给的所述制冷剂膨胀，以引入所述热交换器；并且

当所述车辆内部的温度较高时，从所述冷凝器供应的所述制冷剂被配置成在没有被膨胀状态的情况下引入到所述热交换器。

18.一种操作车辆的热泵系统的方法，其中，所述车辆包括：

冷却设备，包括通过冷却剂管线连接的散热器、第一水泵、第一阀和储液箱，所述冷却设备具有第一分支管线，所述第一分支管线的第一端连接到所述第一阀，且所述第一分支管线的第二端连接到所述散热器和所述第一水泵之间的所述冷却剂管线，其中，所述冷却设备被配置成使所述冷却剂在所述冷却剂管线中进行循环以冷却沿着所述冷却剂管线设置的至少一个电气组件；

电池冷却设备，包括电池冷却剂管线、第二水泵和电池模块，所述电池冷却剂管线通过第二阀连接到所述冷却剂管线，所述第二水泵和所述电池模块通过所述电池冷却剂管线连接并且被配置成使所述冷却剂在所述电池模块中进行循环；

加热设备，包括：加热管线、第三水泵以及加热器，所述加热管线通过第三阀连接到所述冷却剂管线并被配置成通过使用所述冷却剂来加热车辆内部，所述第三水泵设置在所述加热管线上；

空调，包括冷凝器，所述冷凝器连接到所述加热管线并被配置成使循环通过所述加热设备的所述冷却剂通过，其中，所述加热器设置在所述空调中包括的暖通空调模块的内部；以及

冷却器，设置在所述第二阀和所述电池模块之间的所述电池冷却剂管线中，所述冷却器通过制冷剂连接管线连接到所述空调的制冷剂管线，并且所述冷却器被配置成通过在所述电池冷却剂管线中进行循环的所述冷却剂和从所述空调选择性供给的制冷剂之间进行热交换来调节所述冷却剂的温度；

其中，所述方法包括使用所述冷却剂来冷却所述电气组件和所述电池模块，所述方法包括：

操作所述第一阀以关闭所述第一分支管线；

操作所述第一水泵以将在所述散热器中冷却并且存储在所述储液箱中的所述冷却剂供给到所述电气组件；并且

操作所述第二阀以将存储在所述储液箱中的所述冷却剂供给到所述电池模块，同时所述冷却剂循环通过连接到所述冷却剂管线的所述电池冷却剂管线进行循环。

19.一种操作车辆的热泵系统的方法，其中，所述车辆包括：

冷却设备，包括通过冷却剂管线连接的散热器、第一水泵、第一阀和储液箱，所述冷却设备具有第一分支管线，所述第一分支管线的第一端连接到所述第一阀，且所述第一分支管线的第二端连接到所述散热器和所述第一水泵之间的所述冷却剂管线，其中，所述冷却设备被配置成使所述冷却剂在所述冷却剂管线中进行循环以冷却沿着所述冷却剂管线设置的至少一个电气组件；

电池冷却设备，包括：电池冷却剂管线、第二水泵和电池模块，所述电池冷却剂管线通过第二阀连接到所述冷却剂管线，所述第二水泵和所述电池模块通过所述电池冷却剂管线连接并且被配置成使所述冷却剂在所述电池模块中进行循环；

加热设备，包括加热管线、第三水泵以及加热器，所述加热管线通过第三阀连接到所述冷却剂管线并被配置成通过使用所述冷却剂来加热车辆内部，所述第三水泵设置在所述加热管线上；

空调，包括冷凝器，所述冷凝器连接到所述加热管线并被配置成使循环通过所述加热设备的所述冷却剂通过，其中，所述加热器设置在所述空调中包括的暖通空调模块的内部；以及

冷却器，设置在所述第二阀和所述电池模块之间的所述电池冷却剂管线中，所述冷却器通过制冷剂连接管线连接到所述空调的制冷剂管线，并且所述冷却器被配置成通过在所述电池冷却剂管线中进行循环的所述冷却剂和从所述空调选择性供给的制冷剂之间进行热交换来调节所述冷却剂的温度；

其中，所述方法在不操作所述空调的情况下，使用在所述车辆的加热模式下的所述电气组件的废热，所述方法包括：

操作所述第一阀以打开所述第一分支管线，其中，在所述冷却设备中，基于所述第一分支管线，连接到所述散热器的所述冷却剂管线被关闭；

操作所述第二阀以使得所述电池冷却剂管线不连接到所述冷却剂管线；

停止所述电池冷却设备和所述空调；

操作所述第一水泵以将在通过所述电气组件时温度升高的冷却剂沿着通过所述第三阀连接的所述加热管线供给到所述加热器，而不经过所述散热器；以及

使从所述加热器排出的所述冷却剂沿着所述加热管线、所述第三阀、所述冷却剂管线和所述第一分支管线进行循环。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，当所述电气组件过热时，所述第一阀打开连接到所述散热器的所述冷却剂管线，以允许流经所述电气组件的一些冷却剂流入所述第一分支管线，而剩余的冷却剂流入所述散热器。

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