CN113710518A - 车辆热管理系统 - Google Patents

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李炳夏
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李镇载
金斗勋
安暻周
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Abstract

本发明涉及车辆热管理系统。本发明的目的是根据空调模式状态，以串联或并联的方式控制低压侧热交换器之间的制冷剂流，使得每个低压侧热交换器中引入的制冷剂的流速能够根据空调模式状态独立控制，并确保制冷剂根据每个的热量以最佳流速引入每个低压侧热交换器中。为了达到这个目的，本发明提供了一种车辆热管理系统，该车辆热管理系统具有热泵型制冷剂循环管线，以根据制冷剂的流动方向产生热空气或冷空气，从而冷却/加热特定空调区域。该车辆热管理系统包括：用于吸入、压缩和排出制冷剂的压缩机：用于从压缩机排出的制冷剂中释放热量的高压侧热交换器：用于引起制冷剂与车辆空间外的空气之间热交换的室外热交换器；用于对从高压侧热交换器或室外热交换器流出的制冷剂进行减压的膨胀阀：和用于将减压后的制冷剂蒸发的至少一个低压侧热交换器。室外热交换器和低压侧热交换器根据空调模式串联或并联连接。

Description

车辆热管理系统
技术领域
本发明涉及一种车辆热管理系统，并且更具体地，涉及这样一种车辆热管理系统，该车辆热管理系统能够根据空调模式状态来控制串联或并联的低压侧热交换器之间的制冷剂流，根据空调模式状态来独立地控制引入到相应低压侧热交换器中的制冷剂的流速，并且以适合于相应低压侧热交换器的最佳流速将制冷剂引入到相应低压侧热交换器中。
背景技术
环境友好型车辆的实例包括电动车辆、混合动力车辆和燃料电池车辆(以下统称为“车辆”)。
如图1所示，这样的车辆配备有用于冷却和加热空调区域的空调1。
空调1是热泵型的并且包括制冷剂循环管线3。制冷剂循环管线3包括压缩机3a、高压侧热交换器3b、热泵模式膨胀阀3c、室外热交换器3d、彼此并联安装的多个空调模式膨胀阀3e以及安装在空调模式膨胀阀3e的下游侧的低压侧热交换器3f。
该制冷剂循环管线3在空调模式下打开热泵模式膨胀阀3c，使得制冷剂可以在不经过热泵模式膨胀阀3c的情况下循环。通过该制冷剂循环，在低压侧热交换器3f中产生低温冷空气。所产生的冷空气被供应到车辆空调区域，例如乘客舱和电池5。因此，乘客舱和电池5被冷却。
在热泵模式下，通过打开热泵模式膨胀阀3c，制冷剂可以在经过热泵模式膨胀阀3c的同时循环。通过该制冷剂循环，在高压侧热交换器3b中产生高温热。所产生的热量被供应到乘客舱中以加热乘客舱。
在该传统的热管理系统中，制冷剂循环管线3的热交换器3d和3f当中的特定热交换器3d和3f彼此串联连接。这样的串联连接结构具有制冷剂压力损失增加的缺点。这导致热交换器3d和3f的冷却性能显著降低的问题。
具体而言，低压侧热交换器3f与上游侧室外热交换器3d串联连接。如此连接的低压侧热交换器3f具有如下缺点：在经过上游侧室外热交换器3d时经受压力损失的制冷剂被引入到低压侧热交换器3f中。这导致低压侧热交换器3f的冷却性能降低的问题。
此外，由于低压侧热交换器3f具有其中已经过上游侧室外热交换器3d的制冷剂被引入到低压侧热交换器3f中的结构，因此存在由于上游侧室外热交换器3d而不可避免地限制引入的制冷剂的流速的缺点。
由于该缺点，存在的问题是，制冷剂不能以适合于相应低压侧热交换器3f所具有的热容量的最佳流速被引入到相应低压侧热交换器3f中。这导致相应低压侧热交换器3f的冷却性能降低的缺点。
发明内容
技术问题
考虑到相关技术中固有的问题，本发明的一个目的是提供一种车辆热管理系统，其能够改进热交换器和制冷剂流动结构的布置结构，从而防止由于热交换器之间的串联连接结构而导致的制冷剂压力损失和热交换器的冷却性能的最终恶化。
本发明的另一目的是提供一种车辆热管理系统，其能够改进热交换器和制冷剂流动结构的布置结构，从而以适合于低压侧热交换器所具有的热容量的最佳流速将制冷剂引入到低压侧热交换器中。
本发明的另一目的是提供一种车辆热管理系统，其能够以最佳流速将制冷剂引入到低压侧热交换器中，以使热交换器能够实现最佳冷却性能并改善乘客舱冷却性能。
解决问题的手段
为了实现这些目的，提供了一种设置有热泵型制冷剂循环管线的车辆热管理系统，所述热泵型制冷剂循环管线通过根据制冷剂的流动方向产生热空气或冷空气来冷却和加热特定空调区域，所述车辆热管理系统包括：压缩机，所述压缩机被配置为吸入、压缩和排出所述制冷剂；高压侧热交换器，所述高压侧热交换器被配置为耗散从所述压缩机排出的所述制冷剂的热量；室外热交换器，所述室外热交换器被配置为允许所述制冷剂与车辆外部的空气进行热交换；膨胀阀，所述膨胀阀被配置为对从所述高压侧热交换器或所述室外热交换器流出的所述制冷剂进行减压；以及一个或多个低压侧热交换器，所述一个或多个低压侧热交换器被配置为将减压后的所述制冷剂蒸发，其中，所述室外热交换器和所述一个或多个低压侧热交换器根据空调模式串联或并联连接。
在所述系统中，所述室外热交换器和所述一个或多个低压侧热交换器在所述制冷剂循环管线上能彼此并联连接以彼此独立地操作，并且能彼此串联连接以彼此关联地操作。
在所述系统中，所述室外热交换器可以安装在所述制冷剂循环管线上，并且所述一个或多个低压侧热交换器可以并联安装在从所述制冷剂循环管线分支的分支制冷剂管线上，并且可以与所述制冷剂循环管线上的所述室外热交换器并联连接。
所述系统还可以包括：连接制冷剂管线，所述连接制冷剂管线被配置为将所述室外热交换器的下游侧的所述制冷剂循环管线和所述一个或多个低压侧热交换器的上游侧的所述分支制冷剂管线连接，其中，所述连接制冷剂管线可以被配置为将所述制冷剂循环管线的所述室外热交换器和所述分支制冷剂管线的所述一个或多个低压侧热交换器串联连接。
所述系统还可以包括：制冷剂流控制器，所述制冷剂流控制器被配置为根据空调模式来控制所述制冷剂循环管线的所述室外热交换器和所述分支制冷剂管线的所述一个或多个低压侧热交换器之间的串联或并联的制冷剂流。
在所述系统中，所述制冷剂流控制器可以包括：可变膨胀阀，所述可变膨胀阀分别安装在所述室外热交换器和所述一个或多个低压侧热交换器的上游侧，以允许或阻止所述制冷剂引入到所述室外热交换器和所述一个或多个低压侧热交换器中；开/关阀，所述开/关阀安装在所述分支制冷剂管线中以允许或阻止制冷剂在所述分支制冷剂管线的所述一个或多个低压侧热交换器相对于所述制冷剂循环管线的所述室外热交换器的并联结构中流动；制冷剂流控制阀，所述制冷剂流控制阀安装在所述制冷剂循环管线中以允许或阻止制冷剂在所述制冷剂循环管线的所述室外热交换器和所述分支制冷剂管线的所述一个或多个低压侧热交换器的串联结构中流动；以及控制器，所述控制器被配置为控制所述可变膨胀阀、所述开/关阀和所述制冷剂流控制阀，使得根据所述空调模式串联或并联地控制制冷剂在所述制冷剂循环管线的所述室外热交换器和所述分支制冷剂管线的所述一个或多个低压侧热交换器之间流动。
发明效果
根据本发明的车辆热管理系统，根据空调模式状态串联或并联地控制热交换器之间的制冷剂流。因此，可以根据空调模式状态独立地控制引入到相应热交换器的制冷剂的流速。
此外，由于可以独立地控制引入到相应热交换器中的制冷剂的流速，所以可以以最佳流速将制冷剂引入到相应热交换器中。
此外，由于制冷剂可以以最佳流速引入到相应热交换器中，所以可以最佳地控制相应低压侧热交换器。结果，相应低压侧热交换器可以表现出最佳的冷却性能，从而显著地改善冷却/加热性能。
附图说明
图1是示出传统的车辆热管理系统的视图。
图2是示出根据本发明第一实施方式的车辆热管理系统的视图。
图3是示意性地示出根据本发明第一实施方式的车辆热管理系统的压缩机、高压侧热交换器、膨胀阀和低压侧热交换器之间的连接关系的视图，其中示出了冷却模式和电池冷却模式下的制冷剂流。
图4是示意性地示出根据本发明第一实施方式的车辆热管理系统的压缩机、高压侧热交换器、膨胀阀和低压侧热交换器之间的连接关系的视图，其中示出了加热模式下的制冷剂流。
图5是示出根据本发明第一实施方式的车辆热管理系统的操作示例的视图，其中示出了最大空调模式下的制冷剂流。
图6是示出根据本发明第一实施方式的车辆热管理系统的操作示例的视图，其中示出了在空调模式和电池冷却模式下同时控制时的制冷剂流。
图7是示出根据本发明第一实施方式的车辆热管理系统的操作示例的视图，其中示出了用于快速电池充电的电池冷却模式下的制冷剂流。
图8是示出根据本发明第一实施方式的车辆热管理系统的操作示例的视图，其中示出了最大热泵模式下的制冷剂流。
图9是示出根据本发明第一实施方式的车辆热管理系统的操作示例的视图，其中示出了在进入热泵模式期间在热交换器除霜模式下的制冷剂流。
图10是示出根据本发明第一实施方式的车辆热管理系统的操作示例的视图，其中示出了在进入热泵模式期间在乘客舱除湿模式下的制冷剂流。
图11是示出根据本发明第一实施方式的车辆热管理系统的操作示例的视图，其中示出了在进入热泵模式期间在热交换器除霜模式和乘客舱除湿模式下同时控制时的制冷剂流。
图12是示出根据本发明第二实施方式的车辆热管理系统的视图。
图13是示出根据本发明第三实施方式的车辆热管理系统的视图。
图14是示出根据本发明第三实施方式的车辆热管理系统的操作示例的视图，其中示出了最大热泵模式下的制冷剂流。
图15是示出根据本发明第三实施方式的车辆热管理系统的操作示例的视图，其中示出了在进入热泵模式期间在热交换器除霜模式下的制冷剂流。
图16是示出根据本发明第三实施方式的车辆热管理系统的操作示例的视图，其中示出了在进入热泵模式期间在乘客舱除湿模式下的制冷剂流。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述根据本发明的车辆热管理系统的优选实施方式。
[第一实施方式]
在描述根据本发明的车辆热管理系统的特征之前，将参照图2简要描述车辆热管理系统的总体构造。
车辆热管理系统包括用于冷却和加热车辆空调区域的空调10。
空调10是热泵型的并且包括制冷剂循环管线20。
制冷剂循环管线20包括压缩机22、高压侧热交换器24、热泵模式膨胀阀25、室外热交换器26、多个空调模式膨胀阀27和28以及分别安装在空调模式膨胀阀27和28的下游侧的低压侧热交换器29和30(以下称为“第一低压侧热交换器29”和“第二低压侧热交换器30”)。
制冷剂循环管线20在空调模式下在第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30中产生低温冷空气，并将所产生的冷空气供应到车辆空调区域，例如乘客舱、电池40和电气部件模块50。
特别地，在第一低压侧热交换器29中产生的冷空气被供应到乘客舱以冷却乘客舱，并且在第二低压侧热交换器30中产生的冷空气被供应到电池40和电气部件模块50以冷却电池40和电气部件模块50。
在热泵模式下，在高压侧热交换器24中产生高温热，并且所产生的热被供应到乘客舱，从而加热乘客舱。
对此，第二低压侧热交换器30、电池40和电气部件模块50通过冷却水循环管线60以水冷的方式彼此连接。
特别地，电池40和电气部件模块50通过冷却水循环管线60相对于第二低压侧热交换器30彼此并联连接。由此连接的电池40和电气部件模块50通过经由沿着冷却水循环管线60循环的冷却水接收来自第二低压侧热交换器30的冷空气而被冷却。
随后，参照图2至图11详细描述根据本发明的车辆热管理系统的特征。
首先参照图2、图3和图4，根据本发明的车辆热管理系统具有如下结构，其中室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30根据空调10的模式状态彼此串联或并联连接。
更具体地，如图3和图4所示，车辆热管理系统具有室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30彼此物理并联连接的结构。
具体地，第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30在从制冷剂循环管线20分支的分支制冷剂管线20a上彼此并联连接。第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30彼此并联连接并且与室外热交换器26并联连接。
如图4所示，以这种方式彼此并联连接的室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30可以根据需要独立地引入从高压侧热交换器24排出的制冷剂。结果，室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30可以彼此独立地操作。
具体地，根据空调10的模式状态，室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30可以独立地从高压侧热交换器24引入制冷剂。因此，根据空调10的模式状态，彼此并联连接的室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30可以以适合于其热容量的最佳流速引入制冷剂。结果，室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30可以表现出最佳的冷却性能。
参照图2，开/关阀20a－1在第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30的上游侧安装在分支制冷剂管线20a中。
响应于所施加的控制信号来操作开/关阀20a－1。当室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30未并联连接时，开/关阀20a－1切断分支制冷剂管线20a。
具体地，根据空调10的模式状态，可能存在室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30未并联连接的情况。例如，室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30可以串联连接。在这种情况下，分支制冷剂管线20a被切断。
因此，限制了室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30之间的并联连接。
同时，室外热交换器26可以与第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30串联连接。为此，设置有连接制冷剂管线20b，用于将室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30串联连接。
连接制冷剂管线20b在室外热交换器26的下游侧从制冷剂循环管线20分支，并且连接到第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30的上游侧的分支制冷剂管线20a。如图3所示，连接制冷剂管线20b连接室外热交换器26的下游侧以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30的上游侧。
因此，室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30可以串联连接。结果，已经过室外热交换器26的制冷剂可被引入到第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30中。
参照图2，在室外热交换器26的下游侧的制冷剂循环管线20中，安装有制冷剂流控制阀20c，用于根据需要将已经过室外热交换器26的制冷剂引入到连接制冷剂管线20b中。
制冷剂流控制阀20c是安装在制冷剂循环管线20中的连接制冷剂管线20b的分支点的下游侧的螺线管型开/关阀。以此方式安装的制冷剂流控制阀20c在响应于所施加的控制信号而操作的同时，打开和关闭连接制冷剂管线20b的分支点的下游侧的制冷剂循环管线20。
因此，已经过室外热交换器26的制冷剂朝向压缩机22或朝向第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30循环。因此，如果需要，室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30可以串联连接。
同时，如图2所示，空调10还包括内部热交换器70，当室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30串联连接时，该内部热交换器70允许从室外热交换器26供应到第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30的高温制冷剂与从第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30供应到压缩机22的低温制冷剂彼此进行热交换。
内部热交换器70具有双管结构并且包括第一内部流动路径70a和第二内部流动路径70b，从室外热交换器26供应到第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30的高温制冷剂通过第一内部流动路径70a，从第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30供应到压缩机22的低温制冷剂通过第二内部流动路径70b。
第一内部流动路径70a和第二内部流动路径70b被形成为彼此对应，并且被配置为允许从室外热交换器26供应到第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30的高温制冷剂与从第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30供应到压缩机22的低温制冷剂彼此进行热交换。
因此，当室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30串联连接时，从室外热交换器26引入到第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30中的制冷剂的温度进一步降低。因此，可以提高第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30的冷却效率。
再次参照图2，根据本发明的车辆热管理系统还包括制冷剂流控制器，该制冷剂流控制器控制制冷剂循环管线20中的制冷剂串联地经过室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30，或者并联地经过室外热交换器26、第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30。
制冷剂流控制器包括分别安装在室外热交换器26及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30的上游侧的可变膨胀阀25、27和28、安装在热交换器26的下游侧的制冷剂循环管线20中的制冷剂流控制阀20c、以及安装在第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30的上游侧的分支制冷剂管线20a中的开/关阀20a－1。
可变膨胀阀25、27和28具有节流通道25a、27a和28a，根据所施加的电压的大小可变地调节节流通道25a、27a和28a的开度。可变膨胀阀25、27和28使引入到其下游侧的相应热交换器26、29和30中的制冷剂减压和膨胀，并且阻止和允许将制冷剂引入到相应的热交换器26、29和30中。因此，可变膨胀阀25、27和28控制制冷剂流向室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30。
根据空调10的模式状态，可变膨胀阀25、27和28与制冷剂流控制阀20c和开/关阀20a－1协作来控制制冷剂朝向室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30流动。因此，根据空调10的模式状态，可变膨胀阀25、27和28串联或并联地控制室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30之间的制冷剂流。
具体地，在需要乘客舱中的最大冷却的最大空调模式下，如图5所示，可变膨胀阀25、27和28、制冷剂流控制阀20c和开/关阀20a－1控制制冷剂循环管线20中的制冷剂流，以串联连接室外热交换器26和第一低压侧热交换器29。
因此，在最大空调模式下，室外热交换器26和第一低压侧热交换器29能够彼此物理地连接。
因此，制冷剂循环管线20中的制冷剂能够依次经过室外热交换器26和第一低压侧热交换器29，由此能够从第一低压侧热交换器29产生冷空气。结果，乘客舱可被冷却到最大程度。
另外，当同时进入空调模式和电池冷却模式时，如图6所示，控制制冷剂循环管线20中的制冷剂流，以串联连接室外热交换器26和第一低压侧热交换器29，并串联连接室外热交换器26和第二低压侧热交换器30。
因此，当同时进入空调模式和电池冷却模式时，可以物理地连接室外热交换器26和第一低压侧热交换器29，并且可以物理地连接室外热交换器26和第二低压侧热交换器30。
因此，当同时进入空调模式和电池冷却模式时，制冷剂循环管线20中的制冷剂可经过室外热交换器26，然后可经过第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30。
结果，可以从第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30产生冷空气。因此，可以冷却乘客舱、电池40和电气部件模块50。
另外，在用于电池40的快速充电的电池冷却模式下，如图7所示，控制制冷剂循环管线20中的制冷剂流以串联连接室外热交换器26和第二低压侧热交换器30。
因此，在电池冷却模式下，室外热交换器26和第二低压侧热交换器30可以彼此物理地连接。
因此，在电池冷却模式下，制冷剂循环管线20中的制冷剂可以依次经过室外热交换器26和第二低压侧热交换器30，由此可以从第二低压侧热交换器30产生冷空气。结果，可以冷却电池40。
此外，在需要乘客舱中的最大制热的最大热泵模式下，如图8所示，控制制冷剂循环管线20中的制冷剂流以并联连接室外热交换器26和第二低压侧热交换器30。
因此，在最大热泵模式下，室外热交换器26和第二低压侧热交换器30在物理上彼此独立，使得制冷剂循环管线20中的制冷剂可以独立地引入到室外热交换器26和第二低压侧热交换器30中。因此，室外热交换器26和第二低压侧热交换器30可以彼此独立地操作。
结果，在最大热泵模式下，在高压侧热交换器24中有效地产生高温热，并且在第二低压侧热交换器30中有效地产生低温冷空气。
因此，高压侧热交换器24和第二低压侧热交换器30可以根据它们的热容量被最佳地控制，由此高压侧热交换器24和第二低压侧热交换器30可以有效地加热和冷却乘客舱和电池40，同时表现出最佳的冷却/加热性能。
当在进入热泵模式的同时执行用于去除室外热交换器26的结冰的除霜模式时，如图9所示，控制制冷剂循环管线20中的制冷剂流，以阻止制冷剂引入到室外热交换器26中，并允许制冷剂引入到第二低压侧热交换器30中。
因此，当在进入热泵模式的同时执行用于去除室外热交换器26的结冰的除霜模式时，制冷剂循环管线20中的制冷剂可仅独立地引入到第二低压侧热交换器30中。这使得可以仅独立地操作第二低压侧热交换器30。
结果，当在进入热泵模式的同时执行用于去除室外热交换器26的结冰的除霜模式时，去除室外热交换器26的结冰，并且第二低压侧热交换器30的冷空气被供应到电池40和电气部件模块50以冷却它们。
当在进入热泵模式的同时执行乘客舱除湿模式时，如图10所示，控制制冷剂循环管线20中的制冷剂流，以将室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30并联连接。
因此，当在进入热泵模式的同时执行乘客舱除湿模式时，室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30在物理上都是独立的，使得制冷剂循环管线20中的制冷剂可以被独立地引入到室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30中。因此，室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30可以彼此独立地操作。
结果，当在进入热泵模式的同时执行乘客舱除湿模式时，在高温热交换器24中有效地产生高温热以有效地加热乘客舱。因此，在第一低压侧热交换器29中有效地产生低温冷空气，以有效地去除乘客舱中的湿气。此外，在第二低压侧热交换器30中有效地产生低温冷空气以有效地冷却电池40和电气部件模块50。
此外，当在进入热泵模式的同时执行室外热交换器26的除霜模式和乘客舱除湿模式时，如图11所示，控制制冷剂循环管线20中的制冷剂流，以阻止制冷剂引入到室外热交换器26中，并且并联连接第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30。
因此，当在进入热泵模式的同时执行室外热交换器26的除霜模式和乘客舱除湿模式时，制冷剂循环管线20中的制冷剂可仅独立地引入到第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30中。这允许第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30彼此独立地操作。
结果，当在进入热泵模式的同时执行室外热交换器26的除霜模式和乘客舱除湿模式时，室外热交换器26的结冰被去除，并且在第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30中产生的冷空气被供应到乘客舱、电池40和电气部件模块50，从而对乘客舱除湿并冷却电池40和电气部件模块50。
再次参照图2，根据本发明的车辆热管理系统还包括控制器80，该控制器80被配置为通过根据空调10的模式状态控制可变膨胀阀25、27和28、制冷剂流控制阀20c和开/关阀20a－1来控制制冷剂循环管线20中的制冷剂流。
控制器80配备有微处理器。根据空调10的模式状态，控制器80控制可变膨胀阀25、27和28、制冷剂流控制阀20c和开/关阀20a－1，以控制制冷剂循环管线20中的制冷剂流。因此，根据空调10的模式状态，控制器80将室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30串联或并联连接。
具体地，如图5至图11所示，根据空调10的模式状态，控制器80将室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30串联或并联连接。
因此，根据空调10的模式状态，室外热交换器26可以与第一低压侧热交换器29相关联地操作，或者室外热交换器26可以与第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30相关联地操作，或者室外热交换器26可以与第二低压侧热交换器30相关联地操作，或者室外热交换器26可以独立于第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30中的至少一者操作。
因此，根据空调10的模式状态，制冷剂可以以最佳流速被引入到热交换器26、29和30中的每一者中。因此，可以最佳地控制相应的热交换器26、29和30。
[第二实施方式]
图12是示出根据本发明第二实施方式的车辆热管理系统的视图。
根据第二实施方式的车辆热管理系统具有与根据第一实施方式的车辆热管理系统相同的主要构造。
如在第一实施方式中那样，根据空调10的模式状态，室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30串联或并联连接，由此室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30彼此关联地或彼此独立地操作。
然而，在根据第二实施方式的车辆热管理系统中，控制器80根据冷却/加热负载和过热程度可变地控制可变膨胀阀25、27和28的开度。
具体而言，在热泵模式下，根据从环境空气传感器82输入的环境空气温度来控制室外热交换器26的上游侧的膨胀阀25的开度。例如，与从环境空气传感器82输入的环境空气温度成比例地控制膨胀阀25的开度。
另外，在空调模式下，分别根据安装在第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30的下游侧的相应PT传感器84和86的制冷剂温度和压力值来控制第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30的上游侧的膨胀阀27和28的开度。例如，与PT传感器84和86的制冷剂温度和压力值成比例地控制相应膨胀阀27和28的开度。
[第三实施方式]
图13至图16示出了根据本发明第三实施方式的车辆热管理系统及其操作示例。
首先参照图13，根据第三实施方式的车辆热管理系统具有与根据第一实施方式的车辆热管理系统相同的主要构造。
如在第一实施方式中那样，根据空调10的模式状态，室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30串联或并联连接，由此室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30彼此关联地或彼此独立地操作。
然而，在根据第三实施方式的车辆热管理系统中，在空调10的高压侧热交换器24中产生的热量以水冷的方式转移至安装在乘客舱内的加热器芯102。
具体地，根据第三实施方式的车辆热管理系统包括加热器芯侧冷却水循环管线100。
加热器芯侧冷却水循环管线100被配置为以水冷的方式连接制冷剂循环管线20的高压侧热交换器24和安装在乘客舱内的加热器芯102。该加热器芯侧冷却水循环管线包括：PTC加热器104，其利用施加的电流加热冷却水；以及水泵106，其使冷却水在高压侧热交换器24、PTC加热器104以及加热器芯102之间循环。
如图14至图16所示，在热泵模式下，加热器芯侧冷却水循环管线100通过冷却水接收在制冷剂循环管线20的高压侧热交换器24中产生的热。
然后，已接收制冷剂热量的高温冷却水循环通过加热器芯102。因此，加热器芯10将冷却水的热量辐射到乘客舱内，从而加热乘客舱。
即，在图14所示的最大热泵模式、图15所示的进入热泵模式期间的用于去除室外热交换器26的结冰的除霜模式以及图16所示的进入热泵模式期间的乘客舱除湿模式下，加热器芯侧冷却水循环管线100通过冷却水接收从高压侧热交换器24产生的热。
然后，已接收制冷剂热量的高温冷却水循环通过加热器芯102以加热乘客舱。
根据具有这种构造的本发明的车辆热管理系统，根据空调10的模式状态，串联或并联地控制室外热交换器26以及第一低压侧热交换器29和第二低压侧热交换器30之间的制冷剂流。因此，可以根据空调10的模式状态独立地控制引入到相应热交换器26、29和30中的制冷剂的流速。
此外，由于可以独立地控制引入到相应热交换器26、29和30中的制冷剂的流速，所以可以以最佳流速将制冷剂引入到相应热交换器26、29和30中。
此外，由于制冷剂可以以最佳流速被引入到相应热交换器26、29和30中，所以可以最佳地控制相应低压侧热交换器29和30。结果，相应低压侧热交换器29和30显著改善了空调的冷却/加热性能，同时表现出最佳的冷却/加热性能。
虽然上面已经描述了本发明的优选实施方式，但是本发明不限于上述实施方式。在不脱离权利要求中限定的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改和改变。

Claims (22)

1.一种设置有热泵型制冷剂循环管线的车辆热管理系统，所述热泵型制冷剂循环管线通过根据制冷剂的流动方向产生热空气或冷空气来冷却和加热特定空调区域，所述车辆热管理系统包括：
压缩机，所述压缩机被配置为吸入、压缩和排出所述制冷剂；
高压侧热交换器，所述高压侧热交换器被配置为耗散从所述压缩机排出的所述制冷剂的热量；
室外热交换器，所述室外热交换器被配置为允许所述制冷剂与车辆外部的空气进行热交换；
膨胀阀，所述膨胀阀被配置为对从所述高压侧热交换器或所述室外热交换器流出的所述制冷剂进行减压；以及
一个或多个低压侧热交换器，所述一个或多个低压侧热交换器被配置为将减压后的所述制冷剂蒸发，
其中，所述室外热交换器和所述一个或多个低压侧热交换器根据空调模式串联或并联连接。
2.根据权利要求1所述的车辆热管理系统，其中，所述室外热交换器和所述一个或多个低压侧热交换器在所述制冷剂循环管线上能彼此并联连接以彼此独立地操作，并且能彼此串联连接以彼此关联地操作。
3.根据权利要求2所述的车辆热管理系统，其中，所述室外热交换器安装在所述制冷剂循环管线上，并且所述一个或多个低压侧热交换器并联安装在从所述制冷剂循环管线分支的分支制冷剂管线上，并且与所述制冷剂循环管线上的所述室外热交换器并联连接。
4.根据权利要求3所述的车辆热管理系统，所述车辆热管理系统还包括：
连接制冷剂管线，所述连接制冷剂管线被配置为将所述室外热交换器的下游侧的所述制冷剂循环管线和所述一个或多个低压侧热交换器的上游侧的所述分支制冷剂管线连接，
其中，所述连接制冷剂管线被配置为将所述制冷剂循环管线的所述室外热交换器和所述分支制冷剂管线的所述一个或多个低压侧热交换器串联连接。
5.根据权利要求4所述的车辆热管理系统，所述车辆热管理系统还包括：
制冷剂流控制器，所述制冷剂流控制器被配置为根据空调模式来控制所述制冷剂循环管线的所述室外热交换器和所述分支制冷剂管线的所述一个或多个低压侧热交换器之间的串联或并联的制冷剂流。
6.根据权利要求5所述的车辆热管理系统，其中，所述制冷剂流控制器包括：
可变膨胀阀，所述可变膨胀阀分别安装在所述室外热交换器和所述一个或多个低压侧热交换器的上游侧，以允许或阻止所述制冷剂引入到所述室外热交换器和所述一个或多个低压侧热交换器中；
开/关阀，所述开/关阀安装在所述分支制冷剂管线中以允许或阻止制冷剂在所述分支制冷剂管线的所述一个或多个低压侧热交换器相对于所述制冷剂循环管线的所述室外热交换器的并联结构中流动；
制冷剂流控制阀，所述制冷剂流控制阀安装在所述制冷剂循环管线中以允许或阻止制冷剂在所述制冷剂循环管线的所述室外热交换器和所述分支制冷剂管线的所述一个或多个低压侧热交换器的串联结构中流动；以及
控制器，所述控制器被配置为控制所述可变膨胀阀、所述开/关阀和所述制冷剂流控制阀，使得根据所述空调模式串联或并联地控制制冷剂在所述制冷剂循环管线的所述室外热交换器和所述分支制冷剂管线的所述一个或多个低压侧热交换器之间流动。
7.根据权利要求6所述的车辆热管理系统，其中，所述制冷剂循环管线的所述室外热交换器安装在发动机室侧，并且所述分支制冷剂管线的所述一个或多个低压侧热交换器中的一个低压侧热交换器用于冷却乘客舱，而另一个低压侧热交换器用于冷却电池。
8.根据权利要求7所述的车辆热管理系统，其中，所述控制器被配置为，在最大空调模式下，控制所述可变膨胀阀、所述开/关阀和所述制冷剂流控制阀，以允许制冷剂在所述室外热交换器和用于冷却所述乘客舱的低压侧热交换器的串联结构中流动。
9.根据权利要求8所述的车辆热管理系统，其中，所述控制器被配置为，当同时进入空调模式和电池冷却模式时，控制所述可变膨胀阀、所述开/关阀和所述制冷剂流控制阀，以允许制冷剂在所述室外热交换器和用于冷却所述乘客舱的低压侧热交换器的串联结构中流动，并且允许制冷剂在所述室外热交换器和用于冷却所述电池的低压侧热交换器的串联结构中流动。
10.根据权利要求9所述的车辆热管理系统，其中，所述控制器被配置为，在用于快速冷却所述电池的电池冷却模式下，控制所述可变膨胀阀、所述开/关阀和所述制冷剂流控制阀，以允许制冷剂在所述室外热交换器和用于冷却所述电池的低压侧热交换器的串联结构中流动。
11.根据权利要求10所述的车辆热管理系统，其中，所述控制器被配置为，在最大热泵模式下，控制所述可变膨胀阀、所述开/关阀和所述制冷剂流控制阀，以允许制冷剂在所述室外热交换器和用于冷却所述电池的低压侧热交换器的串联结构中流动。
12.根据权利要求11所述的车辆热管理系统，其中，所述控制器被配置为，当在进入热泵模式期间执行用于去除所述室外热交换器的结冰的除霜模式时，控制所述可变膨胀阀、所述开/关阀和所述制冷剂流控制阀，以阻止所述制冷剂引入到所述室外热交换器中，并且允许独立的制冷剂流经用于冷却所述电池的低压侧热交换器。
13.根据权利要求12所述的车辆热管理系统，其中，所述控制器被配置为，当在进入所述热泵模式期间执行乘客舱除湿模式时，控制所述可变膨胀阀、所述开/关阀和所述制冷剂流控制阀，以允许制冷剂在所述室外热交换器、用于冷却所述乘客舱的低压侧热交换器和用于冷却所述电池的低压侧热交换器的并联结构中流动。
14.根据权利要求13所述的车辆热管理系统，其中，所述控制器被配置为，当在进入所述热泵模式期间同时执行用于去除所述室外热交换器的结冰的除霜模式和所述乘客舱除湿模式时，控制所述可变膨胀阀、所述开/关阀和所述制冷剂流控制阀，以阻止所述制冷剂引入到所述室外热交换器中，并且允许制冷剂在用于冷却所述乘客舱的低压侧热交换器和用于冷却所述电池的低压侧热交换器的并联结构中流动。
15.根据权利要求14所述的车辆热管理系统，其中，所述控制器被配置为根据冷却/加热负载和过热程度来可变地控制所述可变膨胀阀。
16.根据权利要求15所述的车辆热管理系统，其中，所述控制器被配置为根据从环境空气传感器输入的环境空气温度来控制所述室外热交换器的上游侧的膨胀阀的开度，并且根据安装在用于冷却所述乘客舱和所述电池的低压侧热交换器的下游侧的PT传感器的制冷剂温度和压力值来控制用于冷却所述乘客舱和所述电池的低压侧热交换器的上游侧的膨胀阀的开度。
17.根据权利要求7至16中的任一项所述的车辆热管理系统，所述车辆热管理系统还包括：
内部热交换器，所述内部热交换器被配置为当成组的所述室外热交换器和用于冷却所述乘客舱的低压侧热交换器以及成组的所述室外热交换器和用于冷却所述电池的低压侧热交换器中的至少一者串联连接时，允许从所述室外热交换器供应到用于冷却所述乘客舱和所述电池的低压侧热交换器的高温制冷剂与从用于冷却所述乘客舱和所述电池的低压侧热交换器转移的供应至所述压缩机的低温制冷剂进行热交换。
18.根据权利要求7至16中的任一项所述的车辆热管理系统，其中，用于冷却所述电池的低压侧热交换器用于冷却电气部件模块，并且所述电池和所述电气部件模块通过冷却水循环管线以水冷的方式连接到用于冷却所述电池的低压侧热交换器，使得所述电池和所述电气部件模块通过经由沿着所述冷却水循环管线循环的冷却水从用于冷却所述电池的低压侧热交换器接收热能而被冷却。
19.根据权利要求18所述的车辆热管理系统，其中，所述电池和所述电气部件模块安装在所述冷却水循环管线上，使得所述电池和所述电气部件模块相对于用于冷却所述电池的低压侧热交换器彼此并联连接。
20.根据权利要求1至16中的任一项所述的车辆热管理系统，所述车辆热管理系统还包括：
加热器芯侧冷却水循环管线，所述加热器芯侧冷却水循环管线被配置为通过将在所述制冷剂循环管线中产生的所述制冷剂的热量以水冷的方式转移至安装在所述乘客舱中的加热器芯来加热所述乘客舱。
21.根据权利要求20所述的车辆热管理系统，其中，所述加热器芯侧冷却水循环管线被配置为使所述冷却水在所述制冷剂循环管线的所述高压侧热交换器和所述加热器芯之间循环，使得从所述高压侧热交换器耗散的所述制冷剂循环管线中的所述制冷剂的热量被转移至引入到所述加热器芯中的所述冷却水。
22.根据权利要求21所述的车辆热管理系统，其中，所述加热器芯侧冷却水循环管线还包括PTC加热器和水泵，所述PTC加热器由施加的电流操作以加热循环至所述加热器芯的所述冷却水，所述水泵被配置为使所述冷却水在所述制冷剂循环管线的水冷式热交换器、所述加热器芯和所述PTC加热器之间强制循环。
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