CN112888584A - 热管理系统 - Google Patents

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金茂中
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Abstract

本发明涉及一种热管理系统，该热管理系统包括：制冷剂循环管线，其包括压缩机、水冷冷凝器、空气冷却冷凝器、第一膨胀阀、蒸发器、制冷剂热交换器和气液分离器，该气液分离器仅排放液态制冷剂，并通过使制冷剂循环来冷却室内场所；加热管线，其用于通过使经由水冷冷凝器与制冷剂进行热交换的冷却水循环来加热室内场所；以及冷却管线，其用于通过使与制冷剂进行热交换的空气或冷却水循环来冷却电池和电子部件。因此，本发明不仅可以冷却和加热车辆，而且可以有效地管理车辆中的电子部件和电池的热量，并且可以减少用于加热和冷却的组成部件的数量，由此生产低价型的冷却系统。

Description

热管理系统
技术领域
本发明涉及热管理系统，尤其涉及用于管理车辆中的电子部件和电池的热量以及冷却和加热车辆的系统。
背景技术
最近，电动汽车作为环境友好技术的实现和针对诸如汽车领域中的能量消耗之类的问题的解决方案而受到关注。
电动车辆使用在从电池或燃料电池接收电力时被致动的电动机驱动，使得碳排放和噪声低。另外，由于电动汽车使用比现有发动机更节能的电动机，因此对环境友好。
然而，由于电动汽车在电池和驱动电动机操作时会产生大量热，因此热管理很重要。另外，由于电池充电需要很长时间，因此有效地管理电池的使用时间很重要。特别地，由于用于室内空气调节的电动车辆的制冷剂压缩机也由电力驱动，因此管理电池的使用时间更为重要。另外，由于驱动电动机和逆变器比诸如电池或充电器之类的其它电子部件产生相对更多的热，因此它们必须被冷却至合适的温度，为此，需要提高热交换器的冷却性能。
[相关技术文件]
[专利文件]
KR 2014-0147365 A(2014.12.30)
发明内容
[技术问题]
本发明的目的是提供一种能够有效地管理车辆中的电子部件和电池的热量以及冷却和加热车辆的热管理系统。
本发明的另一目的是提供一种能够通过减少用于冷却操作的部件的数量而以低成本配置冷却系统的热管理系统。
[技术方案]
在一个总体方面，热管理系统包括：制冷剂循环管线200，其包括压缩机210、水冷冷凝器220、气液分离器235、空气冷却冷凝器230、第一膨胀阀240、蒸发器242、和制冷剂热交换器233，所述制冷剂热交换器233用于使流入蒸发器242的制冷剂和从蒸发器242排放的制冷剂彼此进行热交换，其中，气液分离器235安装并连接到从水冷冷凝器220到空冷冷凝器230的制冷剂流动路径中，从引入的制冷剂中分离气态制冷剂和液态制冷剂以排放液态制冷剂，并使制冷剂循环以冷却室内区域；加热管线301，其通过使经由水冷冷凝器220与制冷剂进行热交换的冷却剂循环而对室内区域进行加热；以及冷却管线302通过使与空气或制冷剂进行热交换的冷却剂循环而冷却电池350和电子部件460。
冷却管线302可包括第一连接管线302-1，其从冷却管线302的一侧分支并连接至加热管线301；以及第二连接管线302-2，其从冷却管线302的另一侧分支并连接至加热管线301。
第一连接管线302-1、第二连接管线302-2和加热管线301可以连接至第一方向阀410，并且冷却管线302和加热管线301可以彼此连接、或被第一方向阀410阻断连接。
电子部件460可以设置在第二连接管线302-2上。
冷却管线302还可以包括：第四连接管线302-4，其连接第一连接管线302-1和第二连接管线302-2；以及截止阀360安装在第四连接管路302-4上并与第一方向阀410并行设置。
冷却管线302还可以包括沿冷却剂的流动方向安装在电子部件460的前部的冷却剂温度传感器461。
制冷剂循环管线200还可以包括：第二膨胀阀251，其对从水冷冷凝器220排放的制冷剂进行节流或旁路或阻断制冷剂的流动；以及冷却器252，其使从第二膨胀阀251排放的制冷剂与冷却管线302的冷却剂进行热交换。
冷却管线302可以包括与电池350并行连接并且穿过冷却器252的第三连接管线302-3，并且第三连接管线302-3可以通过第三方向阀330与冷却管线302连接，使得冷却剂可以在第三连接管线302-3中流动，或者冷却剂的流动可以被第三方向阀330阻断。
冷却管线302可以包括用于用空气冷却冷却剂的电散热器310。
加热管线301可包括加热器芯440，加热器芯440使用通过如下过程加热的空气来加热室内区域，即，将引入室内区域的空气与经由水冷冷凝器220与制冷剂热交换的冷却剂进行热交换；以及冷却剂加热器430，其沿冷却剂的流动方向设置在加热器芯440的前部以加热冷却剂。
热管理系统还可包括：空气加热型加热器470，其被配置为与加热管线301分离，并通过直接加热引入室内区域的空气来加热室内区域。
加热管线301可包括加热器芯440，加热器芯440使用通过如下过程加热的空气来加热室内区域，即，将引入所述室内区域的空气与经由所述水冷冷凝器220与制冷剂热交换的冷却剂进行热交换，并且管理系统还可以包括：空气加热型加热器470，其被配置为与加热管线301分离，并通过直接加热引入室内区域的空气来加热室内区域。
冷却管线302还可以包括冷却剂加热器430，其被设置为靠近电池350，以加热通过电池350的冷却剂。
气液分离器235可以在制冷剂的流动方向上靠近水冷冷凝器220的后部设置，从而一体地形成，或者可以将气液分离器235设置为靠近空气冷却冷凝器230的前部，从而一体形成。
气液分离器235可以设置在空气冷却冷凝器230的内部，并且空气冷却冷凝器230的由气液分离器235划分的一部分区域可以用作冷凝区域A1，而另一区域可以用作过冷区域A2。
在温和冷却模式下，第二膨胀阀251可以关闭，使得制冷剂可以不通过冷却器252。
在最大加热模式下，制冷剂可以不在制冷剂循环管线200中循环。
在最大加热模式下，冷却剂可以不在冷却管线302中循环。
在温和加热模式下，制冷剂可以不在制冷剂循环管线200中循环。
在电池温度升高模式下，制冷剂可以不在制冷剂循环管线200中循环。
[有益效果]
本发明的热管理系统使得能够对车辆中的电子部件和电池进行有效的热管理、以及冷却和加热车辆，并且具有通过减少冷却部件的数量来配置低成本冷却系统的优点。
附图说明
图1是示出根据本发明的示例性实施方式的热管理系统的配置和最大冷却模式下的操作状态的框图。
图2是示出了根据本发明的示例性实施方式的热管理系统在温和冷却模式下的操作状态的框图。
图3是示出根据本发明的示例性实施方式的热管理系统在最大加热模式下的操作状态的框图。
图4是示出根据本发明的示例性实施方式的热管理系统在温和加热模式下的操作状态的配置图。
图5是示出根据本发明的示例性实施方式的热管理系统在电池温度升高模式(或电池加热模式)下的操作状态的配置图。
图6是示出根据本发明的示例性实施方式的热管理系统在除湿加热模式下的操作状态的框图。
图7是示出根据本发明的另一示例性实施方式的热管理系统的框图。
图8和图9是示出根据图7中的截止阀的打开和关闭的冷却剂循环管线中的冷却剂的流动的概念图。
图10和图11是示出应用根据本发明的空气加热型加热器的示例性实施方式的配置图。
图12是示出根据本发明的在其内部一体形成有气液分离器的空气冷却冷凝器的实施方式的前视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述具有上述配置的本发明的热管理系统。
图1是示出根据本发明的示例性实施方式的热管理系统的配置和在最大冷却模式下的操作状态的配置图。
参照图1，本发明的热管理系统可以包括：制冷剂循环管线200，其中，制冷剂在其中循环以冷却室内区域；以及冷却剂循环管线300，其中，冷却剂在其中循环以加热室内区域并冷却部件。另外，冷却剂循环管线300可包括用于室内加热的加热管线301和用于冷却电子部件460和电池350的冷却管线302。
制冷剂循环管线200可以包括压缩机210、水冷冷凝器220、气液分离器235、空气冷却冷凝器230、制冷剂分支部241、第一膨胀阀240、蒸发器242、制冷剂热交换器233、制冷剂接合部243、第二膨胀阀251和冷却器252。
压缩机210可以是在接收电力时驱动的电动压缩机，并且用于抽吸和压缩制冷剂并将制冷剂朝向水冷冷凝器220排放。
水冷冷凝器220用于将从压缩机210排放的制冷剂与冷却剂进行热交换，以将其冷凝成液态制冷剂，并将冷凝的制冷剂输送到气液分离器235。
气液分离器235用于通过将液态制冷剂与引入的制冷剂中的气态制冷剂分离而仅排放液态制冷剂，并且可以用于临时存储制冷剂管线中的制冷剂的压力。
空气冷却冷凝器230用作冷凝器，并且可以仅对通过气液分离器235排放的液态制冷剂进行过冷。另外，空气冷却冷凝器230可以由外部空气进行气冷。
制冷剂分支部241可将制冷剂管线在空气冷却冷凝器230的后部分支为两条制冷剂管线，使得一条制冷剂管线可连接至蒸发器242，而另一条制冷剂管线可连接至冷却器252。
第一膨胀阀240和第二膨胀阀251可用于节流或分流制冷剂或阻断制冷剂的流动。另外，第一膨胀阀240和第二膨胀阀251可以并行配置。也就是说，两条制冷剂管线可以从制冷剂分支部241分支，第一膨胀阀240可以被设置在两条分支的制冷剂管线中的一条上，而第二膨胀阀251可以被设置在另一条分支制冷剂管线上。在这种情况下，第一膨胀阀240可以设置在蒸发器242的前部，而第二膨胀阀251可以设置在冷却器252的前部。
蒸发器242可以沿制冷剂的流动方向设置在第一膨胀阀240的后部处，并且可以设置在车辆的空调装置150内，使得由空调装置的吹风机152移动的空气可以通过蒸发器242被冷却并被供应到车辆内部以用于车辆的室内冷却。
制冷剂热交换器233通过使流入蒸发器242的制冷剂和从蒸发器242排放的制冷剂彼此交换来提高冷却性能。这里，其中制冷剂流入连接有制冷剂分支部241和第一膨胀阀240的蒸发器242的入口侧制冷剂管线穿过制冷剂热交换器233，并且其中制冷剂从连接蒸发器242和制冷剂接合部243的蒸发器242排放的排放侧制冷剂管线穿过制冷剂热交换器233，并且穿过入口侧制冷剂管线和排放侧制冷剂管线的制冷剂可在制冷剂热交换器233处彼此交换热。因此，可以在流入第一膨胀阀240之前由制冷剂热交换器233进一步冷却制冷剂，并且可以进一步加热从蒸发器242排放的制冷剂，使得可以提高通过蒸发器242的冷却性能，并且同时，可以提高冷却系统的效率。
冷却器252可沿制冷剂的流动方向设置在第二膨胀阀251的后部处，并与冷却剂进行热交换以冷却或加热冷却剂。因此，第一膨胀阀240和蒸发器242形成一组，而第二膨胀阀251和冷却器252形成另一组，并且这两组在制冷剂管线上并行形成。另外，制冷剂管线可在制冷剂流动方向上在蒸发器242和冷却器252的后侧处接合以形成一条制冷剂管线。
加热管线301可以包括水冷冷凝器220、第一冷却剂泵450、冷却剂加热器430、加热器芯440和第一方向阀410。
如上所述，水冷冷凝器220可以允许制冷剂和冷却剂在穿过其中时彼此热交换。
第一冷却剂泵450是用于泵送冷却剂以使冷却剂沿着加热管线301循环的装置。第一冷却剂泵450可以沿冷却剂的流动方向设置在水冷冷凝器220的后部处并且安装在冷却剂管线上。
冷却剂加热器430是加热冷却剂的装置，并且可以在冷却剂的流动方向上连接到第一冷却剂泵450的后部和加热器芯440的前部。另外，冷却剂加热器430可以在冷却剂的温度等于或低于特定温度时操作，并且可以以诸如感应加热器、护套加热器、PTC加热器和膜加热器之类的可以使用电力产生热的各种方式形成。
加热器芯440可以设置在车辆的空调装置150中，并且由吹风机152吹送的空气可以通过加热器芯440被加热，被供应到车辆的内部并且用于室内加热。另外，加热器芯440可以沿冷却剂的流动方向设置在冷却剂加热器430的后部并且连接至冷却剂加热器430。
第一方向阀410可以安装在加热器芯440与水冷冷凝器220之间，并且可以被配置为选择性地连接加热管线301和冷却管线302(将在后面描述)，或者可以切断连接。更详细地，第一方向阀410可以安装在加热管线301上，使得两个冷却剂管线管可以连接到第一方向阀410，从冷却剂管线302的一侧分支的一条第一连接管线302-1可以被连接至第一方向阀410，并且从冷却管线302的另一侧分支的第二连接管线302-2可连接至第一方向阀410。也就是说，四条冷却剂管线连接以在第一方向阀410处汇合，并且第一方向阀410可以是用于控制连接或阻断四条冷却剂管线的状态的四通方向阀。
冷却管线302可以包括电散热器310、储罐370、第二方向阀320、第二冷却剂泵420、第一方向阀410、电子部件460、第一冷却剂接头313、第二冷却剂接头312、第三冷却剂泵340、电池350、冷却器252和第三方向阀330。
电散热器310可以是冷却与电子部件460或电池350热交换的冷却剂的散热器，并且电散热器310可以由冷却风扇311通过空气冷却来冷却。
如果冷却剂管线上的冷却剂不足，则储罐370可用于存储冷却剂并补充冷却剂。储罐370可沿冷却剂的流动方向安装在电散热器310的后部处的冷却剂管线上。
第二方向阀320可以安装在冷却管线302上，使得两个冷却剂管可以连接至第二方向阀320，并且第一方向阀410和第二方向阀320可以连接至第一连接管线301使得加热管线301和冷却管线302相连。也就是说，第二方向阀320被连接成与三个冷却剂管线汇合，并且第二方向阀320可以是三通方向阀，以控制其中三个冷却剂管线彼此连接或切断的状态。
第二冷却剂泵420是用于泵送冷却剂以使冷却剂沿着冷却管线302循环的装置。第二冷却剂泵420可以安装在第一方向阀410和第二方向阀320之间的第一连接管线302-1上，使得冷却剂可以通过第二冷却剂泵420的操作从第二方向阀320流到第一方向阀410。
第一方向阀410与其加热管线301中所述的相同。
电子部件460设置在连接第一方向阀410和第二冷却剂接头312的第二连接管线302-2上，使得电子部件460可以被冷却剂冷却。另外，电子部件460可以是驱动电动机、逆变器、车载充电器(OBC)等。
第三冷却剂泵340是用于泵送冷却剂以使冷却剂沿冷却管线302循环的装置。另外，第三冷却剂泵420可以安装在第一冷却剂接头313与电池350之间的冷却剂管线上，使得冷却剂可以从第三冷却剂泵420流动到电池350。
电池350是车辆的电源，并且可以是车辆中各种电子部件460的驱动源。另选地，电池350可以连接至燃料电池以用于存储电力或存储从外部供应的电力。另外，电池350可以设置在第三冷却剂泵420和第三方向阀330之间的冷却剂管线上。因此，电池350可以与流动的冷却剂进行热交换，从而被冷却或加热。
第一冷却剂接头313沿冷却剂的流动方向安装在第二方向阀320的后部处的冷却剂管线上，并且第一冷却剂接头313被连接以与三个冷却剂管线汇合。也就是说，第一冷却剂接头313被安装成使得两侧都连接在冷却管线302上，并且第三连接管线302-3可以连接至下侧。这里，第三连接管线302-3可以被连接以穿过冷却器252。
第二冷却剂接头312可被安装在第二连接管线302-2的后端与冷却管线302汇合处，并且被连接成使得三条冷却剂管线在第二冷却剂接头312处汇合。也就是说，第二冷却剂接头312被安装成使得两侧都连接在冷却管线302上，并且第二连接管线302-2可以连接到上侧。
该冷却器252与上述加热管线301中的冷却器252相同。
第三方向阀330安装在电池350和第二冷却剂接头312之间的冷却剂管线上，并且两条冷却剂管可以连接至第三方向阀330，并且第三连接管线302-3可以连接至第三方向阀330的上侧，使得电池350和第三连接管线302-3可以并行连接。这里，第二方向阀320可以是能够控制三条冷却剂管线彼此连接或切断的状态的三通方向阀。
空调装置150可以包括安装在一侧以吹送空气的吹风机152，并且温度控制门151可以安装在空调装置150的内部。另外，设置在空调装置中的蒸发器242和加热器芯440可以被设置和配置为：根据温度控制门151的操作，以允许从吹风机152排放的空气在仅通过蒸发器242之后流入室内，或者在穿过蒸发器242之后通过加热器芯440流入室内。
在下文中，将基于操作模式描述根据上述本发明的示例性实施方式的热管理系统的操作。
1.在最大冷却模式下
参照图1，在制冷剂循环管线200中，压缩机210操作以使高温高压制冷剂从压缩机210排放。另外，从压缩机210排放的制冷剂在水冷冷凝器220处与水进行热交换以被冷却。随后，当在水冷冷凝器220中冷却并冷凝的制冷剂穿过气液分离器235时，气态制冷剂和液态制冷剂被分离并且仅液态制冷剂被排放。所排放的液态制冷剂流入空气冷却冷凝器230，并且制冷剂在空气冷却冷凝器230处与外部空气进行热交换以被冷却。也就是说，水冷冷凝器220和空气冷却冷凝器230均用作冷凝器，并且水冷冷凝器220冷凝制冷剂，而空气冷却冷凝器230对制冷剂进行过冷。然后，冷凝的制冷剂从制冷剂分支部241分支，并且一部分制冷剂在穿过第一膨胀阀240的同时穿过制冷剂热交换器233，然后被节流，从而膨胀，然后制冷剂在穿过蒸发器242的同时，与由空调装置150的吹风机152吹出的空气进行热交换，使得随着制冷剂的蒸发空气被冷却，并且冷却的空气被供应到车辆的室内区域以进行室内制冷。另外，在蒸发器242中蒸发的制冷剂在被引入第一膨胀阀240之前与制冷剂进行热交换，同时穿过制冷剂热交换器233，然后通过制冷剂接合部243再次流入压缩机210。另外，从制冷剂分支部241分支的剩余制冷剂在穿过第二膨胀阀251的同时被节流。从而膨胀，然后，膨胀的制冷剂在穿过冷却器252的同时与冷却剂进行热交换，使得冷却剂可以在制冷剂蒸发时被冷却。另外，在冷却器252处蒸发的制冷剂可再次通过制冷剂接合部243流入压缩机210。穿过蒸发器242的制冷剂和穿过冷却器252的制冷剂在制冷剂接合部243处接合并流入压缩机210，然后，制冷剂循环，同时重复上述过程。
此外，通过第一冷却剂泵450、第二冷却剂泵420和第三冷却剂泵340的操作来使冷却剂循环管线200的冷却剂循环。另外，穿过水冷冷凝器220、电子部件460和电池350的制冷剂可以被冷却剂冷却，并且加热的冷却剂可以通过在电散热器310处的冷却风扇311的操作与外部空气进行热交换，从而被冷却。在这种情况下，可以在连接加热管线301和冷却管线302的方向上调节第一方向阀410和第二方向阀320。更详细地，在第一方向阀410中，上侧和左侧可以彼此连接以允许冷却剂流动，并且下侧和右侧可以彼此连接以允许冷却剂流动。另外，在第二方向阀320中，左侧和下侧可以彼此连接以允许冷却剂流动，而右侧可以被阻断。另外，在第三方向阀330中，上侧和右侧可以彼此连接，而左侧可以被阻断。
因此，冷却剂从电散热器310开始依次通过储罐370、第二方向阀320、第二冷却剂泵420、第一方向阀410、水冷冷凝器220、第一冷却剂泵450、冷却剂加热器430、加热器芯440、第一方向阀410、电子部件460和第二冷却剂接头312而再次流入电散热器310，并且重复该循环周期。这里，冷却剂可能不会通过第二方向阀320从第二方向阀320流动到第一冷却剂接头313，并且冷却剂可能不会通过第三方向阀330从第三方向阀330流动到第二冷却剂接头312。另外，冷却剂可从冷却器252开始依次通过第一冷却剂接头313、第三冷却剂泵340、电池350和第三方向阀330而再次流入冷却器，并且重复循环。也就是说，电池350和冷却器252形成具有单独的闭合回路的冷却管线，冷却剂通过其在第二方向阀320和第三方向阀330中循环，从而可以单独地冷却电池350。
这里，当外部空气的温度在30℃至45℃的范围内时，可以操作最大冷却模式，并且此时，压缩机210可以以最大每分钟转数(RPM)旋转。另外，当不需要冷却电池350时，第二膨胀阀251可以关闭，使得制冷剂不会流向冷却器252，并且此时，第三冷却剂泵340可以不操作。
2.在温和冷却模式下
图2是示出根据本发明的示例性实施方式的热管理系统在温和冷却模式下的操作状态的配置图。
参照图2，在制冷剂循环管线200中，压缩机210操作，以使得高温高压制冷剂从压缩机210排放。另外，从压缩机210排放的制冷剂在水冷却冷凝器220处与水进行热交换以被冷却。随后，在水冷冷凝器220中冷却的制冷剂通过气液分离器235流入空气冷却冷凝器230，并且该制冷剂在空气冷却冷凝器230中与外部空气进行热交换以被冷却。冷凝的制冷剂穿过制冷剂分支部241和制冷剂热交换器233，然后在穿过第一膨胀阀240的同时被节流，从而被膨胀，然后，膨胀的制冷剂与通过空调装置150的吹风机152吹送的空气进行热交换，同时穿过蒸发器242，使得随着制冷剂的蒸发而冷却空气，并且将冷却的空气供应到车辆的室内区域以进行室内冷却。另外，在蒸发器242中蒸发的制冷剂在被引入第一膨胀阀之前与制冷剂进行热交换，同时穿过制冷剂热交换器233，然后通过制冷剂接合部243再次流入压缩机210。此时，第二膨胀阀251被阻断，使得制冷剂不流到冷却器252中。因此，在穿过蒸发器242的制冷剂流到压缩机210中之后，制冷剂循环，同时重复上述过程。
此外，通过第一冷却剂泵450、第二冷却剂泵420和第三冷却剂泵340的操作来使冷却剂循环管线200的冷却剂循环。另外，穿过水冷冷凝器220、电子部件460和电池350的制冷剂可以被冷却剂冷却，并且加热的冷却剂可以通过在电散热器310处的冷却风扇311操作与外部空气进行热交换，从而被冷却。在这种情况下，可以在连接加热管线301和冷却管线302的方向上调节第一方向阀410和第二方向阀320。更详细地，在第一方向阀410中，上侧和左侧可以彼此连接以允许冷却剂流动，并且下侧和右侧可以彼此连接以允许冷却剂流动。另外，在三个方向上的左侧、下侧和右侧可以在第二方向阀320处连接，使得冷却剂可以流动。另外，左侧和右侧可以在第三方向阀330处连接，而上侧可以被阻断。
因此，冷却剂从电散热器310开始依次通过储罐370、第二方向阀320、第二冷却剂泵420、第一方向阀410、水冷冷凝器220、第一冷却剂泵450、冷却剂加热器430、加热器芯440、第一方向阀410、电子部件460和第二冷却剂接头312，而再次流入电散热器310，并且重复该循环周期。这里，一部分冷却剂通过第二方向阀320向右流动，从而依次流过第一冷却剂接头313、第三冷却剂泵340、电池350、第三方向阀330和第二冷却剂接头312，然后流回电散热器310，并重复该循环周期。在这种情况下，已经穿过电子部件460的冷却剂和已经穿过电池350的冷却剂可以在第二冷却剂接头312处汇合并流入电散热器310。
这里，当外部空气的温度在15℃至25℃的范围内时，可以操作温和冷却模式，并且这里，可以通过电散热器冷却电池，以使制冷剂不循环通过冷却器。因此，具有减少驱动压缩机所消耗的功率的优点。另外，由于温暖的冷却剂流过加热器芯，因此可以仅在设定温度上升时通过调节空调装置150中的温度控制门151，将温度控制为略温暖。
3.在最大加热模式下
图3是示出根据本发明的示例性实施方式的热管理系统在最大加热模式下的操作状态的配置图。
参照图3，制冷剂循环管线200不操作，因此制冷剂不循环。
此外，通过第一冷却剂泵450的操作来使冷却剂循环管线200的冷却剂循环。这里，可以不操作冷却管线302，使得冷却剂不循环，并且仅操作加热管线301以循环冷却剂，并且冷却剂可以由冷却剂加热器430加热。
这里，第一方向阀410可以在加热管线301和冷却管线302被阻断的方向上进行调节。更详细地，第一方向阀410的左侧和下侧彼此连接，使得冷却剂可以仅沿着加热管线301循环。因此，冷却剂可以依次通过第一冷却剂泵450、冷却剂加热器430、加热器芯440、第一方向阀410和水冷冷凝器220而流回第一冷却剂泵450，并且重复该循环周期。在穿过加热器芯440的同时，冷却剂与由空调装置150的吹风机152吹送的空气进行热交换以加热空气，并且加热的空气被供应到车辆的内部以进行室内加热。
4.在温和加热模式下
图4是示出根据本发明的示例性实施方式的热管理系统在温和加热模式下的操作状态的配置图。
参照图4，制冷剂循环管线200不操作，使得制冷剂不循环。
此外，通过第一冷却剂泵450和第二冷却剂泵420的操作来使冷却剂循环管线200的冷却剂循环。另外，冷却剂可被电子部件460的废热加热，并且如果必要时，可以通过操作冷却剂加热器430来加热冷却剂。在这种情况下，可以在连接加热管线301和冷却管线302的方向上调节第一方向阀410和第二方向阀320。更详细地，在第一方向阀410中，上侧和左侧可以彼此连接以允许冷却剂流动，并且下侧和右侧可以彼此连接以允许冷却剂流动。另外，在第二方向阀320中，右侧和下侧可以彼此连接以允许冷却剂流动，而左侧可以被阻断。另外，第三方向阀330的左侧和上侧可以彼此连接，而右侧可以被阻断。
因此，冷却剂从第二冷却剂泵420开始依次通过第一方向阀410、水冷冷凝器220、第一冷却剂泵450、冷却剂加热器430、加热器芯440、第一方向阀410、电子部件460、第二冷却剂接头312、第三方向阀330、冷却器252、第一冷却剂接头313和第二方向阀320而流回第二冷却剂泵420，重复该循环周期。这里，冷却剂可能不会通过第三方向阀330从第三方向阀312流动到电池350、第三冷却剂泵340和第一冷却剂接头313，并且冷却剂可能不会通过第二方向阀320从第二方向阀320通过电散热器310流动到第二冷却剂接头312。因此，当加热需求低时，冷却剂可利用来自电子部件460的废热加热并用于室内加热。另外，由于使用了来自电子部件的废热，因此可以减少冷却剂加热器的功率消耗。另外，如果需要，可以通过调节将要连接的第三方向阀330的左侧、上侧和右侧，并操作第三冷却剂泵340，利用来自电池350的废热来加热冷却剂。
5.在电池温度升高模式下
图5是示出根据本发明示例性实施方式的热管理系统的电池温度升高模式下的操作状态的配置图。
参照图5，制冷剂循环管线200不操作，使得制冷剂不循环。
此外，通过第一冷却剂泵450、第二冷却剂泵420和第三冷却剂泵340的操作来使冷却剂循环管线200的冷却剂循环。另外，冷却剂可被冷却剂加热器430和电子部件460的废热加热。在这种情况下，可在连接加热管线301和冷却管线302的方向上调节第一方向阀410和第二方向阀320。更详细地，在第一方向阀410中，上侧和左侧可以彼此连接以使冷却剂循环，并且下侧和右侧可以彼此连接以使冷却剂循环。另外，在第二方向阀320中，右侧和下侧可以连接以使冷却剂循环，而左侧可以被阻断。另外，在第三方向阀330中，所有左侧、上侧和右侧都可以彼此连接。
因此，冷却剂可以从第二冷却剂泵420开始依次通过第一方向阀410、水冷冷凝器220、第一冷却剂泵450、冷却剂加热器430、加热器芯440、第一方向阀410、电子部件460、第二冷却剂接头312、第三方向阀330、冷却器252、第一冷却剂接头313和第二方向阀320流回第二冷却剂泵420以被循环。重复该循环周期周期。这里，穿过电池350的冷却剂可以在第三方向阀330处汇合，向上流动，然后可以在第一冷却剂接头313处分支到两侧。这里，冷却剂可以不通过第二方向阀320从第二方向阀320通过电散热器310流入第二冷却剂接头312。因此，加热的冷却剂可以加热电池350，使得可以在室外温度低的冬天迅速提高电池350的初始性能。
6.在除湿加热模式下
图6是示出根据本发明的示例性实施方式的热管理系统在除湿加热模式下的操作状态的框图。
参照图6，在制冷剂循环管线200中，压缩机210操作，使得高温高压制冷剂从压缩机210排放。另外，从压缩机210排放的制冷剂在水冷冷凝器220处与冷却剂进行热交换，以被冷却。随后，当在水冷冷凝器220中冷却并冷凝的制冷剂穿过气液分离器235时，气态制冷剂和液态制冷剂被分离并且仅液态制冷剂被排放。排放的液态制冷剂流入空气冷却冷凝器230，并且制冷剂在空气冷却冷凝器230处与外部空气进行热交换以被冷却。也就是说，水冷冷凝器220和空气冷却冷凝器230均用作冷凝器，并且水冷冷凝器220冷凝制冷剂，而空气冷却冷凝器230对制冷剂进行过冷。然后，冷凝的制冷剂从制冷剂分支部241分支，并且一部分制冷剂穿过制冷剂热交换器233，然后在穿过第一膨胀阀240的同时被节流，从而膨胀，然后，制冷剂在穿过蒸发器242的同时，与由空调装置150的吹风机152吹出的空气进行热交换，使得随着制冷剂的蒸发空气被冷却，并且冷却的空气被供应到车辆的室内区域以进行室内制冷。另外，在蒸发器242中蒸发的制冷剂在被引入第一膨胀阀240之前与制冷剂进行热交换，同时穿过制冷剂热交换器233，然后通过制冷剂接合部243再次流入压缩机210。另外，从制冷剂分支部241分支的剩余制冷剂在穿过第二膨胀阀251的同时被节流，以膨胀，然后，膨胀的制冷剂在穿过冷却器252的同时与冷却剂进行热交换，使得冷却剂可以在制冷剂蒸发时被冷却。另外，在冷却器252处蒸发的制冷剂可再次通过制冷剂接合部243流入压缩机210。穿过蒸发器242的制冷剂和穿过冷却器252的制冷剂在制冷剂接合部243处接合并流入压缩机210，然后，制冷剂循环，同时重复上述过程。
此外，通过第一冷却剂泵450和第二冷却剂泵420的操作来使冷却剂循环管线200的冷却剂循环。另外，冷却剂可被水冷冷凝器220和电子部件的热加热，并且可以被冷却剂加热器430的热加热。在这种情况下，可以在连接加热管线301和冷却管线302的方向上调节第一方向阀410和第二方向阀320。更详细地，在第一方向阀410中，上侧和左侧可以彼此连接以允许冷却剂流动，并且下侧和右侧可以彼此连接以允许冷却剂流动。另外，在第二方向阀320中，右侧和下侧可以彼此连接以允许冷却剂流动，而左侧可以被阻断。另外，在第三方向阀330中，左侧和上侧可以彼此连接，而右侧可以被阻断。
因此，冷却剂从第二冷却剂泵420开始依次通过第一方向阀410、水冷冷凝器220、第一冷却剂泵450、冷却剂加热器430、加热器芯440、第一方向阀410、电子部件460、第二冷却剂接头312、第三方向阀330、冷却器252、第一冷却剂接头313和第二方向阀320流回第二冷却剂泵420以被循环。重复该循环周期。这里，冷却剂可能不会通过第三方向阀330从第三方向阀312流动到电池350、第三冷却剂泵340和第一冷却剂接头313，并且冷却剂可能不会通过第二方向阀320从第二方向阀320通过电散热器310流动到第二冷却剂接头312。这里，冷却剂加热器430可以根据需要操作，并且除湿的空气在穿过蒸发器242时，可以在穿过加热器芯440的同时被加热以用于室内加热。
图7是示出根据本发明的另一示例性实施方式的热管理系统的框图，并且图8和图9是示出根据图7中的截止阀的打开和关闭的冷却剂循环管线中的冷却剂的流动的概念图。
参照图7，冷却管线302可以进一步包括连接第一连接管线302-1和第二连接管线302-2的第四连接管线302-4。截止阀360可以安装在第四连接管线302-4上，使得截止阀360可以与第一方向阀410并行设置。
因此，在正常状态下，如图8所示，在截止阀360关闭的状态下，利用冷却水的流动对电子部件460进行冷却，并且当电子部件460的冷却需求大时，可以通过打开截止阀360使用较冷的冷却剂来冷却电子部件460。这里，可以在冷却剂的流动方向上靠近电子部件460的前部安装冷却剂温度传感器461，并且可以根据由冷却剂温度传感器461测量的冷却剂的温度通过控制截止阀360的打开和关闭来调节电子部件460的冷却。
在制冷剂循环管线200中，第一膨胀阀240和第二膨胀阀251均由电子膨胀阀形成，使得可以缓慢地打开和关闭阀，对其进行精细控制并控制冷却性能。另外，第一膨胀阀240可以由附有电子开关阀的机械热感测膨胀阀(TXV W/S阀)形成，其根据制冷剂的温度机械地调节制冷剂的流量、并且一体地包括电子开关阀，并且第二膨胀阀251可以由电子膨胀阀EXV形成。这里，附有电子开关阀的机械热感测膨胀阀(TXV W/S阀)的使用有利地导致低成本，并且不需要控制制冷剂的过热。另选地，第一膨胀阀240和第二膨胀阀251都可以由附有电子开关阀的机械热感测膨胀阀(TXV W/S阀)形成。
图10和图11是示出了应用根据本发明的空气加热型加热器的示例性实施方式的配置图。
参照图10，根据本发明的热管理系统可以进一步包括空气加热型加热器470，其被配置为与加热管线301分开并且直接加热流入室内区域的空气以加热室内区域。也就是说，空气加热型加热器470可以设置在加热器芯440附近，并且空气加热型加热器470可以由例如通过电操作以快速加热空气的PTC加热器形成。因此，可以提高室内加热的速度效率。这里，由于先前由冷却剂加热器430加热的冷却剂流入加热器芯440，因此具有相对较小的发热能力的低压PTC加热器可以用作空气加热型加热器470，因此，与高压PTC加热器相比，空气加热型加热器470可以以低成本配置。
另外，参照图11，空气加热型加热器470可以设置在加热器芯440附近，并且冷却剂加热器430可以安装在电池350附近的冷却管线302处而不是加热管线301处。因此，用可以使用空气加热型加热器来加热，并且可以单独应用冷却液加热器来加热电池，从而提高效率并单独控制电池。
图12是示出其中一体地形成有根据本发明的气液分离器的空气冷却冷凝器的示例性实施方式的前视图。
参照图12，气液分离器235可以设置在空气冷却冷凝器230内部的管230-2之间，并且可以使用空气冷却冷凝器230的由气液分离器235划分的一部分区域(右侧)作为冷凝区域A1，而另一区域(左侧)可以用作过冷区域(sub-cooled area)A2。例如，如图所示，在空气冷却冷凝器230中，可以垂直地设置一对总罐230-1，管230-2的两端连接到总罐230-1，并且鳍片230-3可以插置于管230-2之间。另外，气液分离器235可以在上下方向上设置在总罐230-1之间，气液分离器235可以在左右方向上设置在管230-2之间，并且气液体分离器235可以直接连接并联接到总罐230-1。
另选地，气液分离器235可以一体地形成并且在制冷剂的流动方向上靠近水冷冷凝器220的后部设置，或者靠近空气冷却冷凝器230的前部设置并一体地形成。另外，水冷冷凝器、空气冷却冷凝器和气液分离器可以以各种形式配置。
对于本发明所属领域的技术人员显而易见的是，上述本发明不限于上述示例性实施方式和附图，而是可以在不脱离本发明的范围和精神的情况下，进行各种替换、修改和改变。
[主要元件的详细描述]
150：空调装置，151：温度控制门
152：吹风机
200：制冷剂循环管线，210：压缩机
220：水冷冷凝器，230：空气冷却冷凝器
230-1：总罐，230-2管
230-3：鳍片
A1：冷凝区域，A2：过冷区域
231：止回阀
232：第一制冷剂旁路管线，233：制冷剂热交换器
234：第二制冷剂旁路管线，235：气液分离器
240：第一膨胀阀
240-1：三通方向阀，240-2：第一切换阀
240-3：第二切换阀，241：制冷剂分支部
242：蒸发器，243：制冷剂接合部
251：第二膨胀阀，252：冷却器
300：冷却剂循环管线，301：加热管线
302：冷却管线，302-1：第一连接管线
302-2：第二连接管线，302-3：第三连接管线
302-4：第四连接管线
310：电散热器，311：冷却风扇
312：第二冷却剂接头，313：第一冷却剂接头
320：第二方向阀，330：第三方向阀
340：第三冷却剂泵，350：电池
360：截止阀，370：储罐
410：第一方向阀，420：第二冷却剂泵
430：冷却剂加热器，440：加热器芯
450：第一冷却剂泵，460：电子部件
461：冷却液温度传感器，470：空气加热型加热器

Claims (20)

1.一种热管理系统，该热管理系统包括：
制冷剂循环管线(200)，所述制冷剂循环管线(200)包括压缩机(210)、水冷冷凝器(220)、气液分离器(235)、空气冷却冷凝器(230)、第一膨胀阀(240)、蒸发器(242)和制冷剂热交换器(233)，所述制冷剂热交换器(233)用于将流入所述蒸发器(242)的制冷剂与从所述蒸发器(242)排放的制冷剂彼此热交换，其中，所述气液分离器(235)被安装在从所述水冷冷凝器(220)到所述空气冷却冷凝器(230)的制冷剂流动路径中并且与所述制冷剂流动路径连接，从引入的制冷剂中分离气态制冷剂和液态制冷剂以排放所述液态制冷剂，并且使制冷剂循环以冷却室内区域；
加热管线(301)，所述加热管线(301)通过使经由所述水冷冷凝器(220)与所述制冷剂进行热交换的冷却剂循环来加热所述室内区域；以及
冷却管线(302)，所述冷却管线(302)通过使与空气或所述制冷剂进行热交换的冷却剂循环来冷却电池(350)和电子部件(460)。
2.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，所述冷却管线(302)包括：第一连接管线(302-1)，所述第一连接管线(302-1)从所述冷却管线(302)的一侧分支并连接至所述加热管线(301)；以及第二连接管线(302-2)，所述第二连接管线(302-2)从所述冷却管线(302)的另一侧分支并连接至所述加热管线(301)。
3.根据权利要求2所述的热管理系统，其中，所述第一连接管线(302-1)、所述第二连接管线(302-2)和所述加热管线(301)被连接至第一方向阀(410)，并且所述冷却管线(302)和所述加热管线(301)彼此连接或被所述第一方向阀(410)阻断连接。
4.根据权利要求3所述的热管理系统，其中，所述电子部件(460)设置在所述第二连接管线(302-2)上。
5.根据权利要求4所述的热管理系统，其中，所述冷却管线(302)还包括：第四连接管线(302-4)，所述第四连接管线(302-4)连接所述第一连接管线(302-1)和所述第二连接管线(302-2)；以及截止阀(360)，所述截止阀(360)安装在所述第四连接管线(302-4)上并且与所述第一方向阀(410)并行设置。
6.根据权利要求5所述的热管理系统，其中，所述冷却管线(302)还包括冷却剂温度传感器(461)，所述冷却剂温度传感器(461)沿冷却剂的流动方向安装在所述电子部件(460)的前部。
7.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，所述制冷剂循环管线(200)还包括：第二膨胀阀(251)，所述第二膨胀阀(251)对从所述水冷冷凝器(220)排放的制冷剂进行节流或旁路或阻断所述制冷剂的流动；以及冷却器(252)，所述冷却器(252)使从所述第二膨胀阀(251)排放的制冷剂与所述冷却管线(302)的冷却剂进行热交换。
8.根据权利要求7所述的热管理系统，其中，所述冷却管线(302)包括与所述电池(350)并行连接并穿过所述冷却器(252)的第三连接管线(302-3)，并且所述第三连接管线(302-3)通过第三方向阀(330)连接至所述冷却管线(302)，使得冷却剂在所述第三连接管线(302-3)中流动或所述冷却剂的流动被所述第三方向阀(330)阻断。
9.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，所述冷却管线(302)包括用于用空气冷却所述冷却剂的电散热器(310)。
10.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，所述加热管线(301)包括：加热器芯(440)，所述加热器芯(440)使用通过如下过程加热的空气来加热室内区域，即，将引入所述室内区域的空气与经由所述水冷冷凝器(220)与制冷剂热交换的冷却剂进行热交换；以及冷却剂加热器(430)，所述冷却剂加热器(430)沿所述冷却剂的流动方向设置在所述加热器芯(440)的前部以加热所述冷却剂。
11.根据权利要求10所述的热管理系统，该热管理系统还包括：
空气加热型加热器(470)，所述空气加热型加热器(470)被配置为与所述加热管线(301)分离，并且通过直接加热引入所述室内区域的空气来加热室内区域。
12.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，所述加热管线(301)包括加热器芯(440)，所述加热器芯(440)使用通过如下过程加热的空气来加热室内区域，即，将引入所述室内区域的空气与经由所述水冷冷凝器(220)与制冷剂热交换的冷却剂进行热交换，并且
该热管理系统还包括：
空气加热型加热器(470)，所述空气加热型加热器(470)被配置为与所述加热管线(301)分离，并且通过直接加热引入所述室内区域的空气来加热室内区域。
13.根据权利要求12所述的热管理系统，其中，所述冷却管线(302)还包括冷却剂加热器(430)，所述冷却剂加热器(430)被设置为靠近所述电池(350)以加热穿过所述电池(350)的冷却剂。
14.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，所述气液分离器(235)被设置为在所述制冷剂的流动方向上靠近所述水冷冷凝器(220)的后部而一体地形成，或者所述气液分离器(235)被设置为靠近所述空气冷却冷凝器(230)的前部而一体地形成。
15.根据权利要求14所述的热管理系统，其中，所述气液分离器(235)被设置在所述空气冷却冷凝器(230)的内部，并且所述空气冷却冷凝器(230)的由所述气液分离器(235)划分的一部分区域被用作冷凝区域(A1)，而另一区域用作过冷区域(A2)。
16.根据权利要求7所述的热管理系统，其中，在温和冷却模式下，所述第二膨胀阀(251)关闭，使得制冷剂不穿过所述冷却器(252)。
17.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，在最大加热模式下，制冷剂不在所述制冷剂循环管线(200)中循环。
18.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，在最大加热模式下，冷却剂不在所述冷却管线(302)中循环。
19.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，在温和加热模式下，制冷剂不在所述制冷剂循环管线(200)中循环。
20.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，在电池温度升高模式下，制冷剂不在所述制冷剂循环管线(200)中循环。
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