CN114889405A - 热泵空调系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种热泵空调系统及车辆，该热泵空调系统包括压缩机、室外冷凝器、第一膨胀阀、补热模块及空调箱，空调箱包括室内换热器，压缩机的制冷剂出口可选择性地与室外冷凝器的制冷剂入口和第一膨胀阀的制冷剂入口相连，并且，室外冷凝器的制冷剂出口与第一膨胀阀的制冷剂入口相连，第一膨胀阀的制冷剂出口与室内换热器的制冷剂入口相连，室内换热器的制冷剂出口用于与压缩机的制冷剂入口相连，补热模块被配置为在工作时能够提升进入压缩机的制冷剂的温度。该热泵空调系统有利于解决空调箱尺寸大、结构复杂的问题。
Description
技术领域
本公开涉及热管理技术领域，具体地，涉及一种热泵空调系统及车辆。
背景技术
目前新能源车尤其是纯电动汽车发展迅速，空调系统对于新能源汽车尤其是纯电动汽车十分重要。空调系统通常包括空调箱，利用空调箱对车辆的驾乘舱进行加热或制冷。但是，在相关技术中，空调箱内设置通常设置有多个换热器，例如室内蒸发器、室内冷凝器等，导致空调箱的尺寸较大且结构较为复杂。
发明内容
本公开的目的是提供一种热泵空调系统及车辆，该热泵空调系统有利于解决空调箱尺寸大、结构复杂的问题。
为了实现上述目的，本公开提供一种热泵空调系统，包括压缩机、室外冷凝器、第一膨胀阀、补热模块及空调箱；
所述空调箱包括室内换热器；
所述压缩机的制冷剂出口可选择性地与所述室外冷凝器的制冷剂入口和所述第一膨胀阀的制冷剂入口相连，并且，所述室外冷凝器的制冷剂出口与所述第一膨胀阀的制冷剂入口相连，所述第一膨胀阀的制冷剂出口与所述室内换热器的制冷剂入口相连，所述室内换热器的制冷剂出口用于与压缩机的制冷剂入口相连；
所述补热模块被配置为在工作时能够提升进入所述压缩机的制冷剂的温度。
可选地，所述空调箱为单换热器空调箱。
可选地，所述补热模块包括旁通阀和旁通流路；
所述旁通流路的制冷剂入口与所述压缩机的制冷剂出口相连，所述旁通流路的制冷剂出口与所述压缩机的制冷剂入口相连；
其中，所述旁通阀设置在所述旁通流路上。
可选地，所述热泵空调系统还包括第二膨胀阀，所述第二膨胀阀的制冷剂入口与所述室内换热器的制冷剂出口相连，所述第二膨胀阀的制冷剂出口用于与所述压缩机的制冷剂入口相连。
可选地，所述空调箱还包括箱体和鼓风机，所述室内换热器和所述鼓风机设置在所述箱体内，所述箱体上设置有出风口，所述鼓风机用于将所述室内换热器产生的热量经由所述出风口送至车辆的驾乘舱内；
所述出风口包括吹面出风口、除霜吹风口及吹脚出风口。
可选地，所述热泵空调系统还包括第一开关阀和第二开关阀；
所述第一开关阀的制冷剂入口与所述压缩机的制冷剂出口相连，所述第一开关阀的制冷剂出口与所述第一膨胀阀的制冷剂入口相连；
所述第二开关阀的制冷剂入口与所述压缩机的制冷剂出口相连，所述第二开关阀的制冷剂出口与所述室外冷凝器的制冷剂入口相连。
可选地，所述热泵空调系统还包括单向阀；
所述室外冷凝器的制冷剂出口通过第一管路段与所述第一膨胀阀的制冷剂入口相连，所述第一开关阀的制冷剂出口通过第二管路段连接于所述第一管路段上的第一点；
所述单向阀设置在第一管路段上，并且所述单向阀位于所述室外冷凝器与所述第一点之间，所述单向阀的制冷剂入口与所述室外冷凝器的制冷剂出口相连。
可选地，所述热泵空调系统还包括第三膨胀阀和电池换热器，所述电池换热器包括第一电池换热器；
所述第三膨胀阀的制冷剂入口与所述第一开关阀的制冷剂出口相连，所述第三膨胀阀的制冷剂出口与所述第一电池换热器的制冷剂入口相连，所述第一电池换热器的制冷剂出口用于与所述压缩机的制冷剂入口相连。
可选地，所述热泵空调系统还包括第四膨胀阀，所述电池换热器还包括第二电池换热器；
所述第四膨胀阀的制冷剂入口与所述第一开关阀的制冷剂出口相连，所述第四膨胀阀的制冷剂出口与所述第二电池换热器的制冷剂入口相连，所述第二电池换热器的制冷剂出口用于与所述压缩机的制冷剂入口相连。
可选地，所述电池换热器为直冷直热式换热器。
可选地，所述热泵空调系统还包括第五膨胀阀，
所述第五膨胀阀的制冷剂入口与所述第一电池换热器的制冷剂出口和/或所述第二电池换热器的制冷剂出口相连，所述第五膨胀阀的制冷剂出口用于与所述压缩机的制冷剂入口相连。
可选地，所述热泵空调系统还包括气液分离器；
所述气液分离器具有第一制冷剂入口和第二制冷剂入口，所述补热模块的制冷剂出口与所述第一制冷剂入口相连，所述第五膨胀阀的制冷剂出口和所述室内换热器的制冷剂出口通过共用管路与所述第二制冷剂入口相连，所述气液分离器的制冷剂出口与所述压缩机的制冷剂入口相连。
可选地，所述热泵空调系统还包括温度传感器，所述温度传感器用于检测车辆的驾乘舱内的温度，并且所述温度传感器用于与座椅的加热器和/或方向盘的加热器电连接，以使所述座椅的加热器和/或所述方向盘的加热器能够根据所述温度传感器的检测结果，开启、关闭或调整加热档位。
根据本公开的另一方面，提供一种车辆，包括上述的热泵空调系统。
在本公开提供的热泵空调系统中，通过室外冷凝器与室内换热器的配合使用，可以实现对驾乘舱的制冷，通过室内换热器与补热模块的配合使用，可以实现对驾乘舱的制热。因此，对于空调箱，允许可以设置尽量少的换热器，例如，可以设置一个换热器，即设置上述的室内换热器，相较于相关技术中设置多个换热器的技术方案，本公开提供的空调箱可以更加小型化，以降低成本和节约布置空间，从而有利于增大车内空间及提升驾乘人员乘坐的舒适性，同时也利于简化空调箱的结构。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施例部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施例一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开一种实施例提供的热泵空调系统的结构示意图，其中，用虚线示出了室内换热器和鼓风机；
图2是本公开一种实施例提供的热泵空调系统的结构示意图，其中，用虚线示出了室内换热器和鼓风机，并且，还示出了车辆的车轮、方向盘、座椅等结构。
附图标记说明
1-压缩机；2-室外冷凝器；3-第一膨胀阀；4-补热模块；41-旁通阀；42-旁通流路；5-空调箱；51-室内换热器；52-箱体；53-吹面出风口；54-除霜出风口；55-吹脚出风口；56-鼓风机；6-第二膨胀阀；7-第三膨胀阀；8-第一电池换热器；9-第二电池换热器；10-第四膨胀阀；11-第五膨胀阀；12-气液分离器；13-湿度传感器；14-单向阀；15-第一管路段；16-第二管路段；17-第一开关阀；18-第二开关阀；20-电池；100-车辆；110-第一座椅；120-第二座椅；130-第三座椅；140-第四座椅；150-车轮；160-方向盘。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，所使用的术语“第一、第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1和图2所示，本公开提供了热泵空调系统及具有该热泵空调系统的车辆100。该热泵空调系统包括压缩机1、室外冷凝器2、第一膨胀阀3、补热模块4及空调箱5，空调箱5包括室内换热器51，压缩机1的制冷剂出口可选择性地与室外冷凝器2的制冷剂入口和第一膨胀阀3的制冷剂入口相连（例如通过管路相连）。即，压缩机1的制冷剂出口能够选择单独与室外冷凝器2的制冷剂入口相连，或选择单独与第一膨胀阀3的制冷剂入口相连，或者，在需要时可以选择与两者的制冷剂入口均相连。并且，室外冷凝器2的制冷剂出口与第一膨胀阀3的制冷剂入口相连，第一膨胀阀3的制冷剂出口与室内换热器51的制冷剂入口相连，室内换热器51的制冷剂出口用于与压缩机1的制冷剂入口相连，补热模块4被配置为在工作时能够提升进入压缩机1的制冷剂的温度。
利用本公开提供的热泵空调系统，可以实现对室内（如车辆100的驾乘舱）的制热和制冷。例如，当需要给驾乘舱制冷时，可以使压缩机1的制冷剂出口与室外冷凝器2的制冷剂入口相连、室外冷凝器2的制冷剂出口与第一膨胀阀3的制冷剂入口相连、第一膨胀阀3的制冷剂出口与室内换热器51的制冷剂入口相连，并可将室内换热器51的制冷剂出口经过气液分离后与压缩机1的制冷剂入口相连，使制冷剂依次流经压缩机1、室外冷凝器2、第一膨胀阀3及室内换热器51，并回到压缩机1。从压缩机1的制冷剂出口流出的高温高压制冷剂在室外冷凝器2中放热，并在第一膨胀阀3的节流降压下变为低温低压制冷剂，低温低压制冷剂在室内换热器51内蒸发吸气，可实现对车辆驾乘舱的制冷，可以降低驾乘舱的温度。此时，室内换热器51用作室内蒸发器。
当需要给驾乘舱制热时，可以使压缩机1的制冷剂出口与第一膨胀阀3的制冷剂入口相连、第一膨胀阀3的制冷剂出口与室内换热器51的制冷剂入口相连，并可将室内换热器51的制冷剂出口经过气液分离后与压缩机1的制冷剂入口相连，使制冷剂依次流经压缩机1、第一膨胀阀3及室内换热器51，并回到压缩机1。此时，第一膨胀阀3可以全开，可以不对制冷剂进行节流降压。如此，高温高压的制冷剂进入室内换热器51，并在室内换热器51内冷凝放热，实现对驾乘舱的制热。由于热泵空调系统设置有补热模块4，可以采用补热模块4对从室内换热器51的制冷剂出口流出的制冷剂进行加热，即，在该模式下，虽然制冷剂没有从外界环境吸热，但是可以吸收了补热模块4提供的热量，使得热泵空调系统能够顺利实现对驾乘舱的加热。在该模式下，室内换热器51用作冷凝器。
基于此，在本公开提供的热泵空调系统中，通过室外冷凝器2与室内换热器51的配合使用，可以实现对驾乘舱的制冷，通过室内换热器51与补热模块4的配合使用，可以实现对驾乘舱的制热。因此，对于空调箱5，允许可以设置尽量少的换热器，例如，可以设置一个换热器，即设置上述的室内换热器51，相较于相关技术中设置多个换热器的技术方案，本公开提供的空调箱5可以更加小型化，以降低成本和节约布置空间，从而有利于增大车内空间及提升驾乘人员乘坐的舒适性，同时也利于简化空调箱5的结构。
换言之，在本公开中，空调箱5可以构造为单换热器空调箱5，即，该空调箱5内可以仅设置有一个换热器。
本公开对空调箱5的具体结构不作限定，其可以具有常规空调箱5的各种风道。另外，如图1和图2所示，该空调箱5还可以包括箱体52和鼓风机56，室内换热器51和鼓风机56设置在箱体52内，箱体52上设置有出风口，鼓风机56用于将室内换热器51产生的热量经由出风口送至车辆的驾乘舱内，出风口可以包括吹面出风口53、除霜出风口54及吹脚出风口55。由于在本公开中，空调箱5内部可以仅设置一个换热器，因此，鼓风机56的数量也可以为一个，如此，有利于简化空调箱5的结构、降低成本及减小空调箱5的尺寸及占用空间。
在本公开中，车辆100可以是混合动力车辆、纯电动车辆等，本公开对此不作限定。
另外，本公开的热泵空调系统除了应用在车辆100上，还可以应用在其他任意适合采用上述热泵空调系统的设备上，本公开对此不作限定，例如，上述的热泵空调系统还可以应用于家用空调。
可选地，如图1和图2所示，在本公开的一种实施例中，补热模块4包括旁通阀41和旁通流路42，旁通流路42的制冷剂入口与压缩机1的制冷剂出口相连，旁通流路42的制冷剂出口与压缩机1的制冷剂入口相连，旁通阀41设置在旁通流路42上。
在本公开提供的热泵空调系统中，由于在压缩机1的制冷剂入口与制冷剂出口之间设置了旁通流路42。当需要给驾乘舱制热，可以打开旁通阀41，并使压缩机1的制冷剂出口分别与旁通阀41和第一膨胀阀3的制冷剂入口连通，使一部分制冷剂流经压缩机1、第一膨胀阀3、室内换热器51，并回到压缩机1，另一部分制冷剂通过旁通阀41，并与从室内换热器51的制冷剂出口流出的部分制冷剂均回到压缩机1。由于旁通阀41流回压缩机1的制冷剂的温度较高，与经由室内换热器51的制冷剂出口流回压缩机1的低温制冷剂混合，整体上提高了回到压缩机1的制冷剂的温度。如此，基于热旁通效果，可以提高进入压缩机1的制冷剂入口的制冷剂温度，提升制冷剂密度从而提升质量流量，使得压缩机1可以运行到更高的转速，增加了热泵空调系统的制热量，进而使得热泵空调系统在外界环境温度较低时，也能正常工作，即，能够拓展热泵空调系统的工作温度区间，有利于使驾乘舱的制热满足要求。
可以理解的是，在本公开的其他实施例中，补热模块4可以是其他结构，例如，该补热模块4还可以包括下文的直冷直热式的电池换热器。或者，该补热模块还可以包括车辆上的直冷直热式的发动机换热器。
本公开对旁通阀41的具体类型不作限定，可选地，旁通阀41可以为膨胀阀，如此，旁通阀41可以对流经自身的制冷剂的起到一定的节流、降温减压的作用，可以避免制冷剂压力及温度过高对压缩机1可能造成的损坏。可以理解的是，在本公开的其他实施例中，旁通阀41还可以为开关阀等，本公开对此不作限定。
可选地，如图1和图2所示，在本公开的一种实施例中，热泵空调系统还包括第二膨胀阀6，第二膨胀阀6的制冷剂入口与室内换热器51的制冷剂出口相连，第二膨胀阀6的制冷剂出口用于与压缩机1的制冷剂入口相连。通过设置第二膨胀阀6，当不需制冷剂经由室内换热器51回到压缩机1时，可以通过关闭第二膨胀阀6以截断该流路，例如，参见图1，当需要使从第一膨胀阀3的制冷剂出口流出的制冷剂经由电池换热器回到压缩机1的制冷剂入口时，可以关闭第二膨胀阀6，即，此时起到开关阀的作用。另外，通过设置第二膨胀阀6，可以在室内换热器51用作室内冷凝器时根据室内换热器51的过冷度调节开度，从而调节室内换热器51的冷凝器放热效果。
可选地，如图1和图2所示，在本公开的一种实施例中，热泵空调系统还包括第一开关阀17和第二开关阀18，第一开关阀17的制冷剂入口与压缩机1的制冷剂出口相连，第一开关阀17的制冷剂出口与第一膨胀阀3的制冷剂入口相连，第二开关阀18的制冷剂入口与压缩机1的制冷剂出口相连，第二开关阀18的制冷剂出口与室外冷凝器2的制冷剂入口相连。通过设置第一开关阀17和第二开关阀18，可以实现压缩机1的制冷剂入口与室外冷凝器2的制冷剂入口与第一膨胀阀3的制冷剂入口的可选择相连。
可以理解的是，在本公开的其他实施例中，压缩机1的制冷剂入口还可以通过一个三通阀与外冷凝器2的制冷剂入口、第一膨胀阀3的制冷剂入口相连。
可选地，如图1和图2所示，在本公开的一种实施例中，热泵空调系统还包括单向阀14，室外冷凝器2的制冷剂出口通过第一管路段15与第一膨胀阀3的制冷剂入口相连，第一开关阀17的制冷剂出口通过第二管路段16连接于第一管路段15上的第一点，单向阀14位于第一管路段15上，并且单向阀14位于室外冷凝器2与第一点之间，单向阀14的制冷剂入口与室外冷凝器2的制冷剂出口相连，单向阀14的制冷剂出口与第一膨胀阀3的制冷剂入口相连。如果不设置单向阀14，从第一开关阀17的制冷剂出口流出的制冷剂进入室外冷凝器2后，可能导致积液，从而导致系统中制冷剂的缺少，引发控制偏差。通过设置单向阀14，则可以有效避免该问题。
可选地，如图1和图2所示，在本公开中的一种实施例中，热泵空调系统还包括第三膨胀阀7和电池换热器，电池换热器可以包括第一电池换热器8，第三膨胀阀7的制冷剂入口与第一开关阀17的制冷剂出口相连，第三膨胀阀7的制冷剂出口与第一电池换热器8的制冷剂入口相连，第一电池换热器8的制冷剂出口用于与压缩机1的制冷剂入口相连。可选地，如图1所示，第三膨胀阀7的制冷剂入口还可以与室外冷凝器2或单向阀14的制冷剂出口相连。
可以理解的是，这里的“电池换热器”指代的是用于与电池20（如车辆100的动力电池）进行换热的换热器。该换热器同时设置在热泵空调系统和电池热管理系统中。
通过设置电池换热器，可以利用热泵空调系统对电池20进行加热或冷却，即向电池20传递热量或吸收电池20的热量，吸收的电池热量可以用作驾乘舱的制热，有利于提升热泵空调系统的能量利用率，可以起到了节能作用。如此，在该实施例中，电池换热器也可以相当于或属于补热模块4。
通过设置第三膨胀阀7，当无需与电池20换热时，可以使第三膨胀阀7处于关闭状态，如此，可以使得制冷剂尽可能多的流经室内换热器51，以满足对驾乘舱的需求，例如满足对驾乘舱的制冷需求。同时避免了对电池20造成影响。当需要给电池20降温时，第三膨胀阀7可以对流经其自身的制冷剂进行节流降压，以得到低温低压的制冷剂，以便低温低压的制冷剂在第一电池换热器8中蒸发吸热。
可选地，如图1和图2所示，在本公开的一种实施例中，热泵空调系统还包括第四膨胀阀10，电池换热器还包括第二电池换热器9，第四膨胀阀10的制冷剂入口与第一开关阀17的制冷剂出口相连，第四膨胀阀10的制冷剂出口与第二电池换热器9的制冷剂入口相连，第二电池换热器9的制冷剂出口用于与压缩机1的制冷剂入口相连。可选地，如图1所示，第四膨胀阀10的制冷剂入口还可以与室外冷凝器2或单向阀14的制冷剂出口相连。
通过设置第四膨胀阀10，当无需与电池20换热时，可以使第四膨胀阀10处于关闭状态，如此，可以使得制冷剂尽可能多的流经室内换热器51，以满足对驾乘舱的需求，例如满足对驾乘舱的制冷需求。同时避免了对电池20造成影响。当需要给电池20降温时，第四膨胀阀10可以对流经其自身的制冷剂进行节流降压，以得到低温低压的制冷剂，以便低温低压的制冷剂在第二电池换热器9中蒸发吸热。
如图1和图2所示，第一电池换热器8和第二电池换热器9并联设置，两者可以择一使用，也可以同时使用。同时使用时，相当于增大了与电池20的换热面积，有利于提升换热效果。
可以理解的是，在本公开图1和图2示出的实施例中，电池换热器的数量为两个，即第一电池换热器8和第二电池换热器9，在本公开的其他实施例，电池换热器的数量可以任意的适当的数量，具体可以根据电池20的电量来确认电池20电池换热器的数量、制冷剂的直冷直热特性来限定。例如，如果电池20容量＜50kWh，可以采用一个直冷直热式换热器，电池20容量＜80kWh，可以采用两个直冷直热式换热器，电池20容量＜120kWh，可以采用三个直冷直热式换热器。以单个直冷直热式换热器为基础，每增加一个直冷直热式换热器，可以对应增加一个膨胀阀。
在本公开中，电池换热器（第一电池换热器8、第二电池换热器9）可以是直接接触式换热器，即直冷直热式换热器，换言之，第一电池换热器8、第二电池换热器9可以作用电池20的一部分，例如，第一电池换热器8和第二电池换热器9安装在电池箱的底板，以对电池20中的电芯组进行直接换热或冷却。此外，电池换热器也可以是间接式换热器。此时，电池换热器可以具有第一通道和第二通道，第一通道可用于供热泵空调系统的制冷剂通过，第二通道可用于供电池所在的冷却液通过，热泵空调系统与电池热管理系统通过第一通道内的制冷剂与第二通道内的冷却液进行换热。
可选地，电池换热器为直冷直热式换热器，即，第一电池换热器8可以为直冷直热式换热器，第二电池换热器9可以为直冷直热式换热器。直冷直热式换热器的换热效率高，能量利用率更高。
可选地，如图1和图2所示，在本公开的一种实施例中，热泵空调系统还包括第五膨胀阀11，第五膨胀阀11的制冷剂入口与第一电池换热器8的制冷剂出口和/或第二电池换热器9的制冷剂出口相连，第五膨胀阀11的制冷剂出口用于与压缩机1的制冷剂入口相连。在本实施例中，通过调节第五膨胀阀11的开口，可以调节制冷剂在第一电池换热器8和/或第二电池换热器9中的流量，从而调节对电池20的制冷效果，第五膨胀阀11的开度具体可以根据电池20包的温度来调节。
可选地，如图1和图2所示，在本公开的一种实施例中，热泵空调系统还包括气液分离器12，气液分离器12具有第一制冷剂入口和第二制冷剂入口，补热模块4的制冷剂出口与第一制冷剂入口相连，例如，旁通阀41的制冷剂出口与第一制冷剂入口相连，第五膨胀阀11的制冷剂出口与室内换热器51的制冷剂出口通过共用管路与第二制冷剂入口相连，气液分离器12的制冷剂出口与压缩机1的制冷剂入口相连。在本实施例中，气液分离器12可以同时对流经第二膨胀阀6、补热模块4（如旁通阀41）、第五膨胀阀11的制冷剂进行气液分离，起到了节约气液分离器的数量的作用。
可以理解的是，在本公开的其他实施例中，第二膨胀阀6、补热模块4（如旁通阀41）、第五膨胀阀11的制冷剂可以采用单独的气液分离器12。
可选地，如图1和图2所示，在本公开的一种实施例中，热泵空调系统还包括温度传感器（未图示），温度传感器用于检测车辆的驾乘舱内的温度，温度传感器用于座椅的加热器和/或方向盘160的加热器电连接，以使座椅的加热器和/或方向盘160的加热器能够根据温度传感器的检测结果开启、关闭或调整加热档位。即，在本公开中，热泵空调系统可以与座椅的加热器、方向盘160的加热器联动，通过座椅的加热器和方向盘160的加热器提供热量。
当在春秋季节，特别是在中低温环境中进行驾乘舱除湿时，可以利用室内换热器51进行蒸发吸热，此时，如果温度传感器检测到的驾乘舱内的温度较低时，可以开启座椅的加热器、方向盘160的加热器，在对座椅和方向盘160升温的同时，提升驾乘舱的温度以对驾乘舱进行除湿，有利于提升车辆100乘坐的舒适性。
具体地，座椅的加热强度可以根据车内温度来进行调节，例如，在驾乘舱内的温度低于18℃后，座椅的加热器启动到最高档位，在驾乘舱内的温度高于18℃并且低于20℃后，座椅的加热器打开到中间档位。在驾乘舱内温度高于20℃且低于24℃后，座椅的加热器打开到最低档位，如果驾乘舱内的温度高于24℃，可以不打开座椅的加热器。方向盘160的加热器在驾乘舱内的温度低于16℃时启动加热，在温度高于18℃时关闭。其中，座椅的加热器和方向盘160的加热器均可以设置有动手开关，以便客户自主打开或关闭。
当在冬季低温进行驾乘舱除霜时，可以利用室内换热器51进行冷凝放热，此时，如果温度传感器检测到的驾乘舱内的温度较低时，可以开启座椅的加热器、方向盘160的加热器，在对座椅和方向盘160升温的同时，提升驾乘舱的温度以对驾乘舱进行除霜，有利于提升车辆100乘坐的舒适性。在该过程中，座椅的加热器及方向盘160的加热器向驾乘舱内补充热量，有利于弥补热泵空调系统无法从室外环境吸收热量的缺陷。
具体地，座椅的加热强度可以根据车内温度来进行调节，例如，在驾乘舱内的温度低于16℃后，座椅的加热器启动到最高档位，在驾乘舱内的温度高于16℃并且低于18℃后，座椅的加热器打开到中间档位。在驾乘舱内温度高于18℃且低于22℃后，座椅的加热器打开到最低档位，如果驾乘舱内的温度高于22℃，可以不打开座椅的加热器。方向盘160的加热器在驾乘舱内的温度低于16℃时启动加热，在温度高于18℃时关闭。
可选地，热泵空调系统还包括湿度传感器13，湿度传感器13用于检测车辆驾乘舱内湿度，如此，便于准确判定驾乘舱的湿度，以便利用热泵空调系统进行除湿或除霜。
在本公开中，座椅加热器的数量及位置可以根据车辆100内的座椅而定，例如，参见图2，车辆100的座椅可以包括第一座椅110、第二座椅120、第三座椅130及第四座椅140，其中，第一座椅110和第二座椅120可以为前排座椅，第三座椅130和第四座椅140可以为后排座椅。本公开对上述几个座椅中每个座椅上的座椅的加热器的数量及位置不作限定。
根据本公开的另一方面，提供一种车辆100，该车辆100包括上述的热泵空调系统。
下面将结合附图1和图2，以车辆100为例，具体介绍本公开实施例的热泵空调系统具有的几种典型工作模式的工作过程。
具体介绍热泵空调系统的以下几种典型的工作模式：驾乘舱单独制冷模式、驾乘舱制冷和电池冷却双开模式、电池单独冷却模式、驾乘舱单独制热模式、驾乘舱制热和电池加热双开模式、电池单独加热模式、除霜模式及除湿模式。
第一、驾乘舱单独制冷模式
在驾乘舱需要单独降温时，可以进行该模式。以图1和图2示出的热泵空调系统为例，在该模式下制冷剂的流动过程为：
制冷剂被压缩机1压缩后，经过第二开关阀18进入室外冷凝器2中进行冷凝，经过冷凝后的制冷剂进入到第一膨胀阀3进行节流降压，使得低温低压的液态制冷剂在室内换热器51中进行蒸发吸热，实现对驾乘舱的制冷，之后制冷剂经由第二膨胀阀6和气液分离器12，回到压缩机1的制冷剂入口，完成循环。
在该模式下，旁通阀41关闭，第一开关阀17、第三膨胀阀7、第四膨胀阀10及第五膨胀阀11均关闭，第二开关阀18、第一膨胀阀3及第二膨胀阀6打开，其中，第二膨胀阀6全开，第一膨胀阀3的开度可以根据室外冷凝器2的过冷度来调节。压缩机1转速可以根据室内换热器51的出风温度来进行转速调节。
在该模式下，热量循环过程为驾乘舱降温循环过程，热量通过空调箱5内的室内换热器51从驾乘舱内移动到室外冷凝器2中，消耗了压缩机1的功。
第二、驾乘舱制冷和电池冷却双开模式
在驾乘舱需要降温，且电池20也需要降温时，可以进行该模式。以图1和图2示出的热泵空调系统为例，在该模式下制冷剂的流动过程为：
制冷剂被压缩机1压缩后，经过第二开关阀18进入室外冷凝器2中进行冷凝，经过冷凝后的制冷剂分为两部分，一部分进入到第一膨胀阀3进行节流降压，使得该部分低温低压的液态制冷剂在室内换热器51中进行蒸发吸热，实现对驾乘舱的制冷，之后，该部分的制冷剂经由第二膨胀阀6和气液分离器12，回到压缩机1的制冷剂入口。另一部分制冷剂可以经由第三膨胀阀7节流降压后进入第一电池换热器8、经由第四膨胀阀10节流降压后进入第二电池换热器9，以在第一电池换热器8和第二电池换热器9内蒸发吸热，实现对电池20的冷却。之后从第一电池换热器8和第二电池换热器9流出的制冷剂可以依次经由第五膨胀阀11和气液分离器12，回到压缩机1。
在该模式下，旁通阀41关闭，第一开关阀17关闭，第二开关阀18、第一膨胀阀3、第二膨胀阀6、第三膨胀阀7、第四膨胀阀10及第五膨胀阀11均打开，其中，第二膨胀阀6和第五膨胀阀11全开，第一膨胀阀3的开度可以根据室外冷凝器2的过冷度来调节。此时，如果电池20的降温需求不高，可选地，第三膨胀阀7和第四膨胀阀10可以保持固定的开度。压缩机1转速可以根据室内换热器51的出风温度或电池20内部的温度来进行转速调节。
在该模式下，热量循环过程为驾乘舱降温和电池20冷却循环过程，热量通过空调箱5内的室内换热器51从驾乘舱内，通过第一电池换热器和第二电池换热器从电池20中移动到室外冷凝器2中，消耗了压缩机1的功。
第三、电池单独冷却模式
在电池20需要单独降温时，可以进行该模式。以图1和图2示出的热泵空调系统为例，在该模式下制冷剂的流动过程为：
制冷剂被压缩机1压缩后，经过第二开关阀18进入室外冷凝器2中进行冷凝，经过冷凝后的制冷剂可以经由第三膨胀阀7节流降压后进入第一电池换热器8、经由第四膨胀阀10节流降压后进入第二电池换热器9，以在第一电池换热器8和第二电池换热器9内蒸发吸热，实现对电池20的冷却，之后从第一电池换热器8和第二电池换热器9流出的制冷剂可以依次经由第五膨胀阀11和气液分离器12，回到压缩机1。
在该模式下，旁通阀41关闭，第一开关阀17、第一膨胀阀3及第二膨胀阀6均关闭，第二开关阀18、第三膨胀阀7、第四膨胀阀10及第五膨胀阀11均打开，其中，第三膨胀阀7的开度和第四膨胀阀10的开度可以根据室外冷凝器2的过冷度来调节。第五膨胀阀11可以根据电池20内部的温度差来进行调节，压缩机1转速可以根据电池20内部的温度来进行转速调节。
在该模式下，热量循环过程为电池20冷却循环过程，热量通过第一电池换热器8和第二电池换热器9从电池20中移动到室外冷凝器2中，消耗了压缩机1的功。
第四、驾乘舱单独制热模式
在驾乘舱需要单独制热时候，可以进行该模式。以图1和图2示出的热泵空调系统为例，在该模式下制冷剂的流动过程为：
制冷剂被压缩机1压缩后分为两部分，一部分高温高压的制冷剂经过第一开关阀17和第一膨胀阀3进入室内换热器51，高温高压的液态制冷剂在室内换热器51中进行冷凝放热，实现对驾乘舱的制热，之后制冷剂经由第二膨胀阀6进入气液分离器12；另一部分高温高压的制冷剂可以通过旁通阀41进入到气液分离器12，与从第二膨胀阀6流出的制冷剂混合后回到压缩机1的制冷剂入口，完成循环。通过上文论述可知，此时由于热气旁通的效果，可以拓宽热泵空调系统的工作温度区间，提升制热效果。
在该模式下，旁通阀41打开，第二开关阀18、第三膨胀阀7、第四膨胀阀10及第五膨胀阀11均关闭，第一开关阀17、第一膨胀阀3及第二膨胀阀6打开，其中，第一膨胀阀3全开，第二膨胀阀6的开度可以根据室内换热器51的过冷度来调节。压缩机1转速可以根据室内换热器51的出风温度来进行转速调节。
在该模式下，热量循环过程为驾乘舱制热循环过程，热量通过从室内换热器51将热量传递到驾乘舱内，消耗了压缩机1的功。但是未从外界环境吸收热量，此时使用的是压缩机1的热气旁通功能。即，此时，补热模块4包括旁通流路42和旁通阀41。
第五、驾乘舱制热和电池加热双开模式
在驾乘舱需要制热，且电池20需要加热时，可以进行该模式。以图1和图2示出的热泵空调系统为例，在该模式下制冷剂的流动过程为：
制冷剂被压缩机1压缩后分为三部分，第一部分高温高压的制冷剂经过第一开关阀17和第一膨胀阀3进入室内换热器51，并在室内换热器51中进行冷凝放热，实现对驾乘舱的制热，之后制冷剂经由第二膨胀阀6进入气液分离器12；第二部分高温高压的制冷剂可以通过旁通阀41进入到气液分离器12；第三部分高温高压的制冷剂可以经由第三膨胀阀7后进入第一电池换热器8、经由第四膨胀阀10后进入第二电池换热器9，以在第一电池换热器8和第二电池换热器9内冷凝器放热，实现对电池20的加热。之后从第一电池换热器8和第二电池换热器9流出的第三部分制冷剂可以经由第五膨胀阀11进入气液分离器12，上述的三部分制冷剂在气液分离器12中混合后回到压缩机1的制冷剂入口。通过上文论述可知，此时由于热气旁通的效果，可以拓宽热泵空调系统的工作温度区间，提升制热效果。
在该模式下，旁通阀41打开，第二开关阀18关闭，第一开关阀17、第一膨胀阀3、第二膨胀阀6、第三膨胀阀7、第四膨胀阀10及第五膨胀阀11均打开，其中，第一膨胀阀3和第二膨胀阀6可以全开，第三膨胀阀7和第四膨胀阀10可以保持固定的开度。第五膨胀阀11根据电池20内部的温度来调节，压缩机1转速可以根据室内换热器51的出风温度或电池20内部的温度来进行转速调节。
在该模式下，热循环过程为驾乘舱制热和电池20加热循环过程，热量通过室内换热器51将热量传递到驾乘舱内，通过第一电池换热器和第二电池换热器传递至电池20中，消耗了压缩机1的功。但是未从外吸收热量，此时使用的是压缩机1的热气旁通功能。
第六、电池单独加热模式
在电池20需要单独制热时候，可以进行该模式。以图1和图2示出的热泵空调系统为例，在该模式下制冷剂的流动过程为：
制冷剂被压缩机1压缩后分为两部分，一部分高温高压的制冷剂可以经由第三膨胀阀7后进入第一电池换热器8、经由第四膨胀阀10后进入第二电池换热器9，以在第一电池换热器8和第二电池换热器9内冷凝器放热，实现对电池20的加热。之后从第一电池换热器8和第二电池换热器9流出的第三部分制冷剂可以经由第五膨胀阀11进入气液分离器12。另一部分高温高压的制冷剂可以通过旁通阀41进入到气液分离器12，上述的两部分制冷剂在气液分离器12中混合后回到压缩机1的制冷剂入口。通过上文论述可知，此时由于热气旁通的效果，可以拓宽热泵空调系统的工作温度区间，提升制热效果。
在该模式下，旁通阀41打开，第一膨胀阀3、第二膨胀阀6及第二开关阀18均关闭，第一开关阀17、第三膨胀阀7、第四膨胀阀10及第五膨胀阀11均打开，其中，第三膨胀阀7、第四膨胀阀10和第五膨胀阀11的开度可以根据电池20温度进行调节。压缩机1转速可以根据电池20内部的温度来进行转速调节。
在该模式下，热循环过程为电池20加热循环过程，热量通过第一电池换热器和第二电池换热器传递至电池20中，消耗了压缩机1的功。但是未从外吸收热量，此时使用的是压缩机1的热气旁通功能。
第七、除霜模式
一般在冬季，在湿度传感器13检测到驾乘舱内的湿度存在结露风险后，可以进行该模式，进行该模式时，热泵空调系统可以进行上述的驾乘舱单独制热模式或驾乘舱制热和电池加热双开模式。此时，可以时驾乘舱内的出风口，例如上文的除霜出风口54、吹脚出风口55及吹面出风口53吹向玻璃。与此同时，座椅加热器和/或方向盘160加热器启动，座椅加热根据车上人员数量启动相应的座椅加热器加热，座椅的加热强度根据车内温度来进行调节。
第八、除湿模式
一般在春秋季节，在湿度传感器13检测到驾乘舱内的湿度存在结露风险后，可以进行该模式，进行该模式时，热泵空调系统可以进行上述的驾乘舱单独制冷模式或驾乘舱制冷和电池冷却双开模式。此时可以时驾乘舱内的出风口，例如上文的除霜出风口54、吹脚出风口55及吹面出风口53吹向玻璃。与此同时，座椅加热器和/或方向盘160加热器启动，座椅加热根据车上人员数量启动相应的座椅加热器加热，座椅的加热强度根据车内温度来进行调节。
可以理解的是，在本公开中，除了上述的典型模式，基于本公开提供热泵空调系统的具体结构，该热泵空调系统还可以具有任意适当的热管理模式，例如，该热泵空调系统还可以包括驾乘舱制热和电池冷却双开模式。本公开对此不再限定。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施例，但是，本公开并不限于上述实施例中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施例中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施例之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (14)
1.一种热泵空调系统，其特征在于，包括压缩机、室外冷凝器、第一膨胀阀、补热模块及空调箱；
所述空调箱包括室内换热器；
所述压缩机的制冷剂出口可选择性地与所述室外冷凝器的制冷剂入口和所述第一膨胀阀的制冷剂入口相连，并且，所述室外冷凝器的制冷剂出口与所述第一膨胀阀的制冷剂入口相连，所述第一膨胀阀的制冷剂出口与所述室内换热器的制冷剂入口相连，所述室内换热器的制冷剂出口用于与压缩机的制冷剂入口相连；
所述补热模块被配置为在工作时能够提升进入所述压缩机的制冷剂的温度。
2.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述空调箱为单换热器空调箱。
3.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述补热模块包括旁通阀和旁通流路；
所述旁通流路的制冷剂入口与所述压缩机的制冷剂出口相连，所述旁通流路的制冷剂出口与所述压缩机的制冷剂入口相连；
其中，所述旁通阀设置在所述旁通流路上。
4.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统还包括第二膨胀阀，所述第二膨胀阀的制冷剂入口与所述室内换热器的制冷剂出口相连，所述第二膨胀阀的制冷剂出口用于与所述压缩机的制冷剂入口相连。
5.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述空调箱还包括箱体和鼓风机，所述室内换热器和所述鼓风机设置在所述箱体内，所述箱体上设置有出风口，所述鼓风机用于将所述室内换热器产生的热量经由所述出风口送至车辆的驾乘舱内；
所述出风口包括吹面出风口、除霜出风口及吹脚出风口。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统还包括第一开关阀和第二开关阀；
所述第一开关阀的制冷剂入口与所述压缩机的制冷剂出口相连，所述第一开关阀的制冷剂出口与所述第一膨胀阀的制冷剂入口相连；
所述第二开关阀的制冷剂入口与所述压缩机的制冷剂出口相连，所述第二开关阀的制冷剂出口与所述室外冷凝器的制冷剂入口相连。
7.根据权利要求6所述的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统还包括单向阀；
所述室外冷凝器的制冷剂出口通过第一管路段与所述第一膨胀阀的制冷剂入口相连，所述第一开关阀的制冷剂出口通过第二管路段连接于所述第一管路段上的第一点；
所述单向阀设置在第一管路段上，并且所述单向阀位于所述室外冷凝器与所述第一点之间，所述单向阀的制冷剂入口与所述室外冷凝器的制冷剂出口相连。
8.根据权利要求6所述的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统还包括第三膨胀阀和电池换热器，所述电池换热器包括第一电池换热器；
所述第三膨胀阀的制冷剂入口与所述第一开关阀的制冷剂出口相连，所述第三膨胀阀的制冷剂出口与所述第一电池换热器的制冷剂入口相连，所述第一电池换热器的制冷剂出口用于与所述压缩机的制冷剂入口相连。
9.根据权利要求8所述的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统还包括第四膨胀阀，所述电池换热器还包括第二电池换热器；
所述第四膨胀阀的制冷剂入口与所述第一开关阀的制冷剂出口相连，所述第四膨胀阀的制冷剂出口与所述第二电池换热器的制冷剂入口相连，所述第二电池换热器的制冷剂出口用于与所述压缩机的制冷剂入口相连。
10.根据权利要求8所述的热泵空调系统，其特征在于，所述电池换热器为直冷直热式换热器。
11.根据权利要求9所述的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统还包括第五膨胀阀，
所述第五膨胀阀的制冷剂入口与所述第一电池换热器的制冷剂出口和/或所述第二电池换热器的制冷剂出口相连，所述第五膨胀阀的制冷剂出口用于与所述压缩机的制冷剂入口相连。
12.根据权利要求11所述的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统还包括气液分离器；
所述气液分离器具有第一制冷剂入口和第二制冷剂入口，所述补热模块的制冷剂出口与所述第一制冷剂入口相连，所述第五膨胀阀的制冷剂出口和所述室内换热器的制冷剂出口通过共用管路与所述第二制冷剂入口相连，所述气液分离器的制冷剂出口与所述压缩机的制冷剂入口相连。
13.根据权利要求1-5中任一项所述的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统还包括温度传感器，所述温度传感器用于检测车辆的驾乘舱内的温度，并且所述温度传感器用于与座椅的加热器和/或方向盘的加热器电连接，以使所述座椅的加热器和/或所述方向盘的加热器能够根据所述温度传感器的检测结果，开启、关闭或调整加热档位。
14.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-13中任意一项所述的热泵空调系统。
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