CN116834496A - 热泵空调系统及其控制方法和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种热泵空调系统及其控制方法和车辆。该热泵空调系统包括制冷剂回路和水回路，水回路包括电池散热水回路、电机散热水回路和冷凝器散热水回路；制冷剂回路包括依次连接的压缩机、水冷冷凝器和电池冷却器；电池冷却器同时连接于电池散热水回路中，用于将制冷剂回路产生的冷量转移到电池散热水回路中；水冷冷凝器连接于冷凝器散热水回路中，用于将制冷剂回路产生的热量转移到冷凝器散热水回路中；冷凝器散热水回路及电机散热水回路中连接有水水换热器，在快充模式下，通过水水换热器将冷凝器散热水回路的热量转移到电机散热水回路中，此时电机不工作无散热需求，从而提升水冷冷凝器的冷凝能力，满足快充模式下大制冷量的需求。

Description

热泵空调系统及其控制方法和车辆

技术领域

本公开涉及车辆技术领域，尤其涉及一种热泵空调系统及其控制方法和车辆。

背景技术

随着国家大力倡导绿色出行，电动汽车产业日益蓬勃。动力电池作为电动汽车的核心部件之一，为电动汽车行驶提供动力能源。

三元锂电池因具有较高的能量密度，成为目前最主流的动力电池应用在电动汽车上。但是三元锂电池的工作温度范围相对比较窄，其最佳工作温度范围在20℃～30℃，电池温度太高，会影响电池使用寿命，因此需要对三元锂电池进行精确的温度控制。

目前最主要的电池冷却方式采用的是液体冷却方式，利用冷媒系统产生的冷量对电池冷却器中流动的冷却液进行冷却。然而，在电池快充的时候，电池冷却需求非常强，而电池冷却能力受制于冷媒系统冷凝器的冷凝能力不够，导致电池冷却能力不能满足电池快充散热的需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本公开提供了一种热泵空调系统及其控制方法和车辆。

本公开提供了一种热泵空调系统，包括制冷剂回路和水回路，所述水回路包括电池散热水回路、电机散热水回路和冷凝器散热水回路；

所述制冷剂回路包括依次连接的压缩机、水冷冷凝器、节流装置和电池冷却器；

所述电池冷却器同时连接于所述电池散热水回路中，用于将所述制冷剂回路产生的冷量转移到所述电池散热水回路中；

所述水冷冷凝器连接于所述冷凝器散热水回路中，用于将所述制冷剂回路产生的热量转移到所述冷凝器散热水回路中；

所述冷凝器散热水回路及所述电机散热水回路中连接有水水换热器，所述水水换热器用于将所述冷凝器散热水回路的热量转移到所述电机散热水回路中。

可选地，所述冷凝器散热水回路包括依次连接的所述水冷冷凝器、所述水水换热器和暖风芯体，所述暖风芯体用于乘员舱温度调节，所述冷凝器散热水回路中连接有第一水泵；

所述电机散热水回路包括依次连接的电机、所述水水换热器和车外散热器，所述电机散热水回路中连接有第二水泵；

所述电池散热水回路包括依次连接的电池包和所述电池冷却器，所述电池散热水回路中连接有第三水泵。

可选地，所述冷凝器散热水回路通过第一四通水阀与所述电池散热水回路交互连接，以通过所述第一四通水阀控制所述冷凝器散热水回路与所述电池散热水回路各自独立或者相互连通。

可选地，所述电机散热水回路通过三通水阀并接有余热回收水回路，以通过所述三通水阀控制电机连接于所述电机散热水回路和所述余热回收水回路中的一者；

所述电池散热水回路通过第二四通水阀与所述电机散热水回路交互连接，以通过所述第二四通水阀控制所述电机散热水回路和所述余热回收水回路中的一者与所述电池散热水回路各自独立或者相互连通。

可选地，所述制冷剂回路还包括车外换热器、截止阀、车内蒸发器和第一电子膨胀阀，所述节流装置为第二电子膨胀阀；

所述压缩机、所述水冷冷凝器、所述车外换热器、所述截止阀、所述第一电子膨胀阀和所述车内蒸发器依次连接形成第一制冷剂回路，所述车内蒸发器用于乘员舱温度调节；

所述压缩机、所述水冷冷凝器、所述车外换热器、所述截止阀、所述第二电子膨胀阀和所述电池冷却器依次连接形成第二制冷剂回路。

可选地，所述水冷冷凝器的制冷剂出口端和所述车外换热器的制冷剂入口端之间的制冷剂管路上连接有全通电子膨胀阀。

可选地，所述水冷冷凝器的制冷剂出口端和所述截止阀的制冷剂出口端之间并接有第一制冷剂支路，所述第一制冷剂支路上设置有第一电磁阀。

可选地，所述车外换热器的制冷剂出口端和所述压缩机的回气口之间并接有第二制冷剂支路，所述第二制冷剂支路上设置有第二电磁阀。

本公开还提供了一种热泵空调系统的控制方法，用于对如上述任一实施例所述的热泵空调系统进行控制，所述控制方法包括：

根据用户指令确定热泵空调系统的工作模式，所述工作模式至少包括快充模式；

当确定的所述工作模式为快充模式时，控制制冷剂回路、电池散热水回路、电机散热水回路和冷凝器散热水回路运行；其中，所述制冷剂回路包括依次连接并运行的压缩机、水冷冷凝器、节流装置和电池冷却器。

本公开还提供了一种车辆，包括如上述任一实施例所述的热泵空调系统。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开提供的热泵空调系统，通过在冷凝器散热水回路及电机散热水回路中连接有水水换热器，在快充模式下，电池散热水回路通过水循环为电池包提供散热，电池冷却器将电池散热水回路的热量转移到制冷剂回路，水冷冷凝器将所述制冷剂回路产生的热量转移到所述冷凝器散热水回路中，再通过水水换热器将水冷冷凝器在制冷过程产生的部分热量转移到电机散热水回路中(此时电机不工作无散热需求)，进而利用闲置的电机散热水回路将水冷冷凝器产生的部分热量排出到车外空气中，从而便于提升水冷冷凝器的冷凝能力，进而满足快充模式下大制冷量的需求，实现对电池包进行快速散热的目的。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述热泵空调系统的结构示意图；

图2为本公开实施例所述热泵空调系统处于快充模式的结构示意图；

图3为本公开实施例所述热泵空调系统处于制冷模式的结构示意图；

图4为本公开实施例所述热泵空调系统处于制热模式的结构示意图；

图5为本公开实施例所述热泵空调系统处于余热回收模式的结构示意图；

图6为本公开实施例所述热泵空调系统处于单蒸除湿模式的结构示意图；

图7为本公开实施例所述热泵空调系统处于双蒸除湿模式的结构示意图。

附图标记：

1-压缩机；2-水冷冷凝器；3-车外换热器；4-车内蒸发器；5-电池冷却器；6-暖风芯体；7-气液分离器；8-车外散热器；9-水水换热器；10-全通电子膨胀阀；11-第一电磁阀；12-第二电磁阀；13-第一电子膨胀阀；14-第二电子膨胀阀；15-截止阀；16-第一水泵；17-第二水泵；18-第三水泵；19-高压水加热器；20-第一四通水阀；21-第二四通水阀；22-三通水阀；23-电池包；24-电机；25-逆变器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1至图7所示，本公开实施例提供了一种热泵空调系统，包括制冷剂回路和水回路。其中，水回路包括电池散热水回路、电机散热水回路和冷凝器散热水回路；制冷剂回路包括依次连接的压缩机1、水冷冷凝器2、节流装置和电池冷却器5；电池冷却器5同时连接于电池散热水回路中，用于将制冷剂回路产生的冷量转移到电池散热水回路中；水冷冷凝器2连接于冷凝器散热水回路中，用于将制冷剂回路产生的热量转移到冷凝器散热水回路中；冷凝器散热水回路及电机散热水回路中连接有水水换热器9，水水换热器9用于将冷凝器散热水回路的热量转移到电机散热水回路中。

本公开实施例提供的热泵空调系统，通过在冷凝器散热水回路及电机散热水回路中连接有水水换热器9，在快充模式下，如图2所示，电池散热水回路通过水循环为电池包提供散热，电池冷却器将电池散热水回路的热量转移到制冷剂回路，水冷冷凝器将所述制冷剂回路产生的热量转移到所述冷凝器散热水回路中，再通过水水换热器9将水冷冷凝器2在制冷过程产生的部分热量转移到电机散热水回路中(此时电机24不工作无散热需求)，进而利用电机散热水回路将水冷冷凝器2产生的部分热量排出到车外空气中，从而便于提升水冷冷凝器2的冷凝能力，进而满足快充模式下大制冷量的需求，实现对电池包23进行快速散热的目的；并且现有的热泵空调系统，在快充模式下电机不工作，电机散热水回路处于闲置状态，导致电机散热水回路的利用率低，而本公开提供的热泵空调系统，可以在快充模式下实现对此时闲置的电机散热水回路进行有效利用，实现制冷剂回路与水回路的协调工作，使得电机散热水回路得到充分利用。

需要说明的是，在水回路中流动的不限于为水，也可以为其它具有良好蓄冷或蓄热能力的冷却液；水水换热器9也就是具有两组冷却液进出口的换热器，其中一组冷却液进出口用于与冷凝器散热水回路连接，另一组冷却液进出口用于与电机散热水回路连接；水冷冷凝器2也就是具有一组制冷剂进出口和一组冷却液进出口的冷凝器，其中制冷剂进出口用于与制冷剂回路连接，冷却液进出口用于与冷凝器散热水回路连接；电池冷却器5也就是具有一组制冷剂进出口和一组冷却液进出口的冷却器，其中制冷剂进出口用于与制冷剂回路连接，冷却液进出口用于与电池散热水回路连接。

在一些实施例中，如图1所示，冷凝器散热水回路包括依次连接的水冷冷凝器2、水水换热器9和暖风芯体6，暖风芯体6用于乘员舱温度调节，冷凝器散热水回路中连接有第一水泵16。应当理解的是，该冷凝器散热水回路不仅可用于在快充模式下将水冷冷凝器2产生的部分热量转移到电机散热水回路中，还可用于在制热模式下通过水冷冷凝器2产生的热量对冷凝器散热水回路中流动的冷却液进行加热，进而通过被加热的暖风芯体6对乘员舱进行加热，实现间接式热泵功能。采用上述设置，实现冷凝器散热水回路的双重作用，功能集成度更高，结构更加简化。

进一步地，如图1所示，为了实现对乘员舱的良好加热功能，还可以在冷凝器散热水回路中连接高压水加热器19，以利用高压水加热器19对冷凝器散热水回路中流动的冷却液进行辅助加热。在具体实施中，冷凝器散热水回路可包括依次连接的水冷冷凝器2、第一水泵16、水水换热器9、高压水加热器19和暖风芯体6。当然，第一水泵16和高压水加热器19的设置位置不限于上述限定。

在一些实施例中，如图1所示，电机散热水回路包括依次连接的电机24、水水换热器9和车外散热器8，电机散热水回路中连接有第二水泵17，以利用车外散热器8将电机散热水回路的热量排出至车外空气中。应当理解的是，该电机散热水回路不仅用于对电机24进行散热，将电机24的热量通过车外散热器8排出至车外空气中，还可以在电机24不工作不需要散热时，通过水水换热器9将水冷冷凝器2的部分转移到电机散热水回路中，再利用车外散热器8将热量排出至车外空气中。进一步地，电机散热水回路中还可以包括逆变器25，也就是说，除了电机24之外，也可以利用电机散热水回路对逆变器25进行散热。在具体实施中，电机散热水回路可包括依次连接的第二水泵17、逆变器25、电机24、水水换热器9和车外散热器8。当然，各部件的相对设置位置不限于上述限定。

在一些实施例中，如图1所示，电池散热水回路包括依次连接的电池包23和电池冷却器5，电池散热水回路中连接有第三水泵18，以利用电池冷却器5在制冷过程产生的冷量带走电池散热水回路中的热量，实现对电池包23进行散热的目的。在具体实施中，电池散热水回路可包括依次连接的第三水泵18、电池包23和电池冷却器5。当然，各部件的相对设置位置不限于上述限定。

在一些实施例中，如图1所示，冷凝器散热水回路通过第一四通水阀20与电池散热水回路交互连接，以通过第一四通水阀20控制冷凝器散热水回路与电池散热水回路各自独立或者相互连通。例如，在制冷模式下(如图3所示)和快充模式下(如图2所示)，可以通过第一四通水阀20控制冷凝器散热水回路与电池散热水回路各自独立；在制热模式下(如图4所示)，可以通过第一四通水阀20控制冷凝器散热水回路与电池散热水回路相互连通，以利用冷凝器散热水回路对电池包23进行加热，确保电池包23处于最佳的工作温度范围内。

在一些实施例中，如图1所示，电机散热水回路通过三通水阀22并接有余热回收水回路，以通过三通水阀22控制电机24连接于电机散热水回路和余热回收水回路中的一者。例如，在制冷模式下(如图3所示)和快充模式下(如图2所示)，可以通过三通水阀22控制电机24连接于电机散热水回路；在余热回收模式下(如图5所示)，可以通过三通水阀22控制电机24连接于余热回收水回路。在具体实施中，电机散热水回路与余热回收水回路可共用一段水管路，在共用的水管路上设置有电机24、逆变器25和第二水泵17，在电机散热水回路与余热回收水回路非共用的一段水管路上设置有水水换热器9和车外散热器8，在余热回收水管路与电机散热水回路非共用的一段水管路上未设置其它部件，如此通过三通水阀22的阀口切换，控制电机24连接于电机散热水回路和余热回收水回路中的一者。

进一步地，如图1所示，电池散热水回路通过第二四通水阀21与电机散热水回路交互连接，以通过第二四通水阀21控制电机散热水回路和余热回收水回路中的一者与电池散热水回路各自独立或者相互连通。例如，在制冷模式下(如图3所示)和快充模式下(如图2所示)，可以通过第二四通水阀21控制电机散热水回路与电池散热水回路各自独立；在制热模式下(如图4所示)，可以通过第二四通水阀21控制余热回收水回路与电池散热水回路各自独立；在余热回收模式下(如图5所示)，可以通过第二四通水阀21控制余热回收水回路与电池散热水回路相互连通。在具体实施中，电机散热水回路与余热回收水回路可共用一段水管路，该第二四通水阀21可设置在两者共用的水管路上，具体地，可以在共用的水管路上依次设置有第二水泵17、第二四通水阀21、逆变器25和电机24。

上述实施例中，通过第一四通水阀20、第二四通水阀21以及三通水阀22的设置，可以实现在热泵空调系统处于不同工作模式下水回路的切换，从而满足不同工作模式对于水回路的需求。

在一些实施例中，如图1所示，制冷剂回路除了包括上述的压缩机1、水冷冷凝器2和电池冷却器5以外，还包括车外换热器3、截止阀15、车内蒸发器4、第一电子膨胀阀13和第二电子膨胀阀14等，其中，第二电子膨胀阀14可以作为上述实施例中所述的节流装置。具体地，压缩机1、水冷冷凝器2、车外换热器3、截止阀15、第一电子膨胀阀13和车内蒸发器4依次连接形成第一制冷剂回路，车内蒸发器4用于乘员舱温度调节，如此形成的第一制冷剂回路可用于为乘员舱进行制冷降温；压缩机1、水冷冷凝器2、车外换热器3、截止阀15、第二电子膨胀阀14和电池冷却器5依次连接形成第二制冷剂回路，如此形成的第二制冷剂回路可用于对电池包23进行散热。

在具体实施例中，在截止阀15的制冷剂出口端分成两个制冷剂支路，其中一个制冷剂支路上连接有第一电子膨胀阀13和车内蒸发器4，另一制冷剂支路上连接有第二电子膨胀阀14和电池冷却器5，两个制冷剂支路中的制冷剂在分别经由车内蒸发器4和电池冷却器5后汇合，然后经压缩机1的回气口返回压缩机1。进一步地，可以在压缩机1的回气口端连接气液分离器7，也即制冷剂先经气液分离器7进行分离，再返回至压缩机1中。

进一步地，如图1所示，水冷冷凝器2的制冷剂出口端和车外换热器3的制冷剂入口端之间的制冷剂管路上连接有全通电子膨胀阀10，水冷冷凝器2的制冷剂出口端和截止阀15的制冷剂出口端之间并接有第一制冷剂支路，第一制冷剂支路上设置有第一电磁阀11；其中，全通电子膨胀阀10用于制冷模式的全通、以及制热模式的节流机构和流量调节机构；第一电磁阀11用于切换不同的换热模式。通过该设置，在不需要经车外换热器3进行换热时，使得经由水冷冷凝器2的制冷剂直接经第一制冷剂支路流至第一电子膨胀阀13及室内蒸发器中，和/或，直接经第二制冷剂支路流至第二电子膨胀阀14及电池冷却器5中(如图7所示的双蒸除湿模式)。

进一步地，如图1所示，车外换热器3的制冷剂出口端和压缩机1的回气口之间并接有第二制冷剂支路，第二制冷剂支路上设置有第二电磁阀12，第二电磁阀12用于切换不同的换热模式。通过上述设置，以在制热模式下(如图4所示)和余热回收模式下(如图5所示)，控制第二电磁阀12打开，使得经由水冷冷凝器2的部分制冷剂或全部制冷剂可以经全通电子膨胀阀10(作为节流装置)和车外换热器3后，经由第二制冷剂支路返回至压缩机1中，使得车外换热器3作为蒸发器吸收车外空气热量。

需要说明的是，车外换热器3用于与外部环境热交换，既可作冷凝器也可作蒸发器，车外换热器3通常设于车辆前端，以充分利用外部环境温度；具体地，车外换热器3可以为微通道平行流换热器，扁管可以为竖直布置，接口可以为上进上出，流程分布为偶数，可以为2流程、4流程、6流程。当然，车外换热器3的具体结构不限于上述限定，可以根据实际情况合理设置。所述全通电子膨胀阀10用于制冷模式的全通与制热模式的节流机构和流量调节机构。

需要说明的是，第一电子膨胀阀13与第二电子膨胀阀14作为节流机构与调节流量的装置，除此之外，第一电子膨胀阀13和第二电子膨胀阀14还具有开关作用，也即第一电子膨胀阀13关闭时其所在的制冷剂支路断开，第二电子膨胀阀14关闭时其所在的制冷剂支路断开；截止阀15作为制冷剂唯一流向的装置，也可以称为单向阀。

进一步地，车外换热器3处设有冷却风扇(未示出)，用于为车外换热器3提供气流，以提升车外换热器3的换热效率；车内蒸发器4和暖风芯体6可置于空调箱内，并可在空调箱内设有温度风门，用于乘员舱的温度调节。

本公开上述实施例提供的热泵空调系统，可以实现多种不同的工作模式，热泵空调系统的工作模式可包括制冷模式、制热模式、快充模式、余热回收模式、单蒸除湿模式和双蒸除湿模式中的至少一种。优选地，该热泵空调系统包括上述全部的工作模式。

本公开实施例还提供了一种热泵空调系统的控制方法，用于对如上述任一实施例的热泵空调系统进行控制，该控制方法包括：获取用户指令，根据用户指令确定热泵空调系统的工作模式；根据确定的工作模式对热泵空调系统进行控制。

当确定的工作模式为快充模式时，控制制冷剂回路、电池散热水回路、电机散热水回路和冷凝器散热水回路运行；其中，制冷剂回路包括依次连接并运行的压缩机1、水冷冷凝器2、节流装置和电池冷却器5。

在该实施例中，制冷剂回路运行时，水冷冷凝器2为冷凝器，电池冷却器5为蒸发器，压缩机1排出的高温高压制冷剂气体进入水冷冷凝器2进行冷凝，释放热量，然后经节流装置节流后进入电池冷却器5进行蒸发，吸收热量；由于电池冷却器5同时连接于电池散热水回路中，电池散热水回路运行时，通过电池冷凝器5吸收电池散热水回路中的热量，实现对电池包23进行冷却降温；由于水冷冷凝器2连接于冷凝器散热水回路中，冷凝器散热水回路运行时，水冷冷凝器2释放的热量传导至冷凝器散热水回路中；同时由于冷凝器散热水回路及电机散热水回路中连接有水水换热器9，电机散热水回路运行时，通过水水换热器9将冷凝器散热水回路的热量传导至电机散热水回路中，然后通过电机散热水回路将热量带出热泵空调系统，从而实现对水冷冷凝器2进行冷却降温，提升了水冷冷凝器2的冷凝能力，从而提升了制冷剂回路的制冷能力，从而满足快充模式下大制冷量的需求，实现对电池包23进行快速散热的目的；并且可以在快充模式下实现对此时闲置的电机散热水回路(此时电机24不工作无散热需求)进行有效利用，实现制冷剂回路与水回路的协调工作。

具体地，在快充模式下，如图2所示，该快充模式用于通过水水换热器9将水冷冷凝器2的部分散热量通过电机24水侧的车外散热器8来排放，解决车外换热器3由于尺寸限制因素散热量不足的问题。具体地，在制冷剂回路中，控制压缩机1运行，控制第一电磁阀11及第二电磁阀12关闭，使压缩机1、水冷冷凝器2、全通电子膨胀阀10、车外换热器3、截止阀15、第二电子膨胀阀14和电池冷却器5依次连接形成制冷剂回路。压缩机1排出的高温高压制冷剂气体进入水冷冷凝器2，然后经由全通电子膨胀阀10进入车外换热器3，从车外换热器3出来的制冷剂经截止阀15流出后，经第二电子膨胀阀14节流进入电池冷却器5提供电池冷却的冷量，从电池冷却器5出来的制冷剂经气液分离器7出来后返回压缩机1。在水回路中，控制第一水泵16、第二水泵17及第三水泵18运行，使得冷凝器散热水回路处于开启状态，并控制第一四通水阀20A与B连接，C与D连接；第二四通水阀21A与B连接，C与D连接；三通水阀22A与B连接。通过控制第一四通水阀20使冷凝器散热水回路与电池散热水回路各自独立，通过控制三通水阀22使电机24连接于电机散热水回路中，通过控制第二四通水阀21使电机散热水回路与电池散热水回路各自独立。

在该快充模式下，可以利用水水换热器9将水冷冷凝器2的部分散热量通过电机散热水回路中的车外散热器8排出至车外空气中，这样在大倍率快充导致电池包23发热量超过10kW时，电池冷却器5的制冷量能超过10kW,并且通过车外换热器3和散热器将吸收的热量和压缩机1产生的热量有效排出，从而满足快充散热需求；并且将水水换热器9串联至水冷冷凝器2的水回路中，可减少一个三通水阀22和一个车外散热器8，降低成本。

在制冷模式下，如图3所示，该制冷模式用于满足乘员舱的冷却与电池包23的冷却需求。具体地，在制冷剂回路中，控制压缩机1运行，并控制第一电磁阀11和第二电磁阀12关闭，使压缩机1、水冷冷凝器2、全通电子膨胀阀10、车外换热器3、截止阀15、第一电子膨胀阀13和车内蒸发器4依次连接形成第一制冷剂回路，并使压缩机1、水冷冷凝器2、全通电子膨胀阀10、车外换热器3、截止阀15、第二电子膨胀阀14和电池冷却器5依次连接形成第二制冷剂回路。压缩机1排出的高温高压制冷剂气体进入水冷冷凝器2，然后经全通电子膨胀阀10后进入车外换热器3，从车外换热器3出来的制冷剂经截止阀15流出后分成两路，一路经第一电子膨胀阀13节流后进入车内蒸发器4用于乘员舱冷却，另一路经第二电子膨胀阀14节流进入电池冷却器5提供电池冷却的冷量，从车内蒸发器4与电池冷却器5出来的制冷剂汇合后经气液分离器7出来后返回压缩机1。在水回路中，关闭第一水泵16使得冷却液不流经水冷冷凝器2，冷凝器散热水回路关闭，控制第三水泵18运行，并控制第一四通水阀20A与B连接，C与D连接；第二四通水阀21A与B连接，C与D连接；三通水阀22A与B连接；通过控制第一四通水阀20使冷凝器散热水回路与电池散热水回路各自独立，通过控制三通水阀22使电机24连接于电机散热水回路中，通过控制第二四通水阀21使电机散热水回路与电池散热水回路各自独立。

在制热模式下，也即间接式热泵，如图4所示，该制热模式用于通过水冷冷凝器2加热冷却液，从而通过暖风芯体6加热乘员舱，车外换热器3作为蒸发器吸收车外空气热量。具体地，在制冷剂回路中，控制压缩机1运行，并控制第一电磁阀11关闭，第二电磁阀12打开，使压缩机1、水冷冷凝器2、全通电子膨胀阀10、车外换热器3、第二电磁阀12依次连接形成制冷剂回路。压缩机1排出的高温高压制冷剂气体进入水冷冷凝器2，然后经由全通电子膨胀阀10(用于节流)进入车外换热器3，从车外换热器3出来的制冷剂经第二电磁阀12后，经气液分离器7出来后返回压缩机1。在水回路中，控制第一水泵16及第三水泵18运行，暖风芯体6开启，使得冷凝器散热水回路处于开启状态，并控制第一四通水阀20A与D连接，C与B连接；第二四通水阀21A与B连接，C与D连接；三通水阀22B与C连接。通过控制第一四通水阀20使冷凝器散热水回路与电池散热水回路相互连通，通过控制三通水阀22使电机24连接于余热回收水回路中，通过控制第二四通水阀21使余热回收水回路与电池散热水回路各自独立。

在该制热模式下，可以利用水冷冷凝器2加热冷却液，同时可以利用被加热的冷却液，通过电池冷却器5对电池包23进行加热，从而确保电池包23在最佳的工作范围内；当不需要对电池包23加热时，可以将第一四通水阀20A与B连接，C与D连接。

在余热回收模式下，如图5所示，该余热回收模式是制热模式的补充，用来提升低温下制热量。具体地，在制冷剂回路中，控制压缩机1运行，并控制第一电磁阀11和第二电磁阀12打开，使压缩机1、水冷冷凝器2、全通电子膨胀阀10、车外换热器3、第二电磁阀12依次连接形成第一制冷剂回路，并使压缩机1、水冷冷凝器2、第一电磁阀11、第二电子膨胀阀14和电池冷却器5依次连接形成第二制冷剂回路。压缩机1排出的高温高压制冷剂气体进入水冷冷凝器2，从水冷冷凝器2出来的制冷剂，一路通过车外换热器3继续作为蒸发器吸收车外空气热量，另外一路通过电池冷却器5吸收电池包23、电机24、逆变器25热量，同时又避免电池冷却器5出水的低温水直接进入电池，而是先经过电机24和逆变器25加热。在水路中，控制第一水泵16、第二水泵17及第三水泵18运行，暖风芯体6开启，使得冷凝器散热水回路处于开启状态，并控制第一四通水阀20A与B连接，C与D连接；第二四通水阀21A与D连接，C与B连接；三通水阀22B与C连接。通过控制第一四通水阀20使冷凝器散热水回路与电池散热水回路相互连通，通过控制三通水阀22使电机24连接于余热回收水回路中，通过控制第二四通水阀21使余热回收水回路与电池散热水回路相互连通。

在单蒸除湿模式下，如图6所示，该单蒸除湿模式主要用于春秋季除湿加热，水冷冷凝器2和车外换热器3同时作为冷凝器，通过车内蒸发器4对空气除湿降温，然后通过暖风芯体6对空气加热。当电池包23需要冷却，即进入双蒸除湿模式，如图7所示，车内蒸发器4除湿，电池冷却器5对电池包23进行降温。

具体地，在单蒸除湿模式下，如图6所示，在制冷剂回路中，控制压缩机1运行，控制第一电磁阀11和第二电磁阀12关闭，使压缩机1、水冷冷凝器2、全通电子膨胀阀10、车外换热器3、截止阀15、第一电子膨胀阀13和车内蒸发器4依次连接形成制冷剂回路。压缩机1排出的高温高压制冷剂气体进入水冷冷凝器2，然后经由全通电子膨胀阀10进入车外换热器3，从车外换热器3出来的制冷剂经截止阀15流出后，经第一电子膨胀阀13节流进入车内蒸发器4对空气除湿降温，从车内蒸发器4出来的制冷剂经气液分离器7出来后返回压缩机1。在水回路中，控制第一水泵16运行，暖风芯体6开启，使得冷凝器散热水回路处于开启状态，并控制第一四通水阀20A与B连接，C与D连接；第二四通水阀21A与B连接，C与D连接；三通水阀22A与B连接。通过控制第一四通水阀20使冷凝器散热水回路与电池散热水回路各自独立，通过控制三通水阀22使电机24连接于电机散热水回路中，通过控制第二四通水阀21使电机散热水回路与电池散热水回路各自独立。

在双蒸除湿模式下，如图7所示，在制冷剂回路中，控制压缩机1运行，并控制第一电磁阀11打开，第二电磁阀12关闭，使压缩机1、水冷冷凝器2、第一电磁阀11、第一电子膨胀阀13和车内蒸发器4依次连接形成第一制冷剂回路，并使压缩机1、水冷冷凝器2、第一电磁阀11、第二电子膨胀阀14和电池冷却器5依次连接形成第二制冷剂回路。压缩机1排出的高温高压制冷剂气体进入水冷冷凝器2，从水冷冷凝器2出来的制冷剂经由第一电磁阀11后，一路经第一电子膨胀阀13节流后进入车内蒸发器4用于乘员舱冷却，另一路经第二电子膨胀阀14节流进入电池冷却器5提供电池冷却的冷量，从车内蒸发器4与电池冷却器5出来的制冷剂汇合后经气液分离器7出来后返回压缩机1。在水路中，控制第一水泵16及第三水泵18运行，暖风芯体6开启，使得冷凝器散热水回路处于开启状态，并控制第一四通水阀20A与B连接，C与D连接；第二四通水阀21A与B连接，C与D连接；三通水阀22A与B连接。通过控制第一四通水阀20使冷凝器散热水回路与电池散热水回路各自独立，通过控制三通水阀22使电机24连接于电机散热水回路中，通过控制第二四通水阀21使电机散热水回路与电池散热水回路各自独立。

当然，本公开实施例提供的热泵空调系统的工作模式不限于上述限定，还可以根据需要对热泵空调系统中设置的电磁阀、通水阀进行控制，从而实现更多工作模式。

本公开实施例还提供了一种车辆，包括如上述任一实施例的热泵空调系统，因而具有上述任一实施例的热泵空调系统的有益效果，在此不再赘述。

综上所述，本公开提供的热泵空调系统，解决了超级快充模式下制冷量需求大而车外换热器散热不足的问题，有效提高电池冷却器的制冷量；能够有效回收电机余热，提高低温制热量，从而提升冬天续航里程；满足了乘员舱的冷却、加热、除湿与电池冷却需求；车辆快充时，电机散热水回路的车外散热器处于闲置状态，而电池冷却需要很大散热能力，本公开通过设置水水换热器，有效利用电机散热水回路对水冷冷凝器进行散热，在提升制冷剂系统的冷却能力的同时，对此时闲置的电机散热水回路进行有效利用，解决了两个系统不匹配协调的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种热泵空调系统，其特征在于，包括制冷剂回路和水回路，所述水回路包括电池散热水回路、电机散热水回路和冷凝器散热水回路；

所述制冷剂回路包括依次连接的压缩机、水冷冷凝器、节流装置和电池冷却器；

所述电池冷却器同时连接于所述电池散热水回路中，用于将所述制冷剂回路产生的冷量转移到所述电池散热水回路中；

所述水冷冷凝器连接于所述冷凝器散热水回路中，用于将所述制冷剂回路产生的热量转移到所述冷凝器散热水回路中；

所述冷凝器散热水回路及所述电机散热水回路中连接有水水换热器，所述水水换热器用于将所述冷凝器散热水回路的热量转移到所述电机散热水回路中。

2.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述冷凝器散热水回路包括依次连接的所述水冷冷凝器、所述水水换热器和暖风芯体，所述暖风芯体用于乘员舱温度调节，所述冷凝器散热水回路中连接有第一水泵；

所述电机散热水回路包括依次连接的电机、所述水水换热器和车外散热器，所述电机散热水回路中连接有第二水泵；

所述电池散热水回路包括依次连接的电池包和所述电池冷却器，所述电池散热水回路中连接有第三水泵。

3.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述冷凝器散热水回路通过第一四通水阀与所述电池散热水回路交互连接，以通过所述第一四通水阀控制所述冷凝器散热水回路与所述电池散热水回路各自独立或者相互连通。

4.根据权利要求3所述的热泵空调系统，其特征在于，所述电机散热水回路通过三通水阀并接有余热回收水回路，以通过所述三通水阀控制电机连接于所述电机散热水回路和所述余热回收水回路中的一者；

所述电池散热水回路通过第二四通水阀与所述电机散热水回路交互连接，以通过所述第二四通水阀控制所述电机散热水回路和所述余热回收水回路中的一者与所述电池散热水回路各自独立或者相互连通。

5.根据权利要求1至4任一项所述的热泵空调系统，其特征在于，所述制冷剂回路还包括车外换热器、截止阀、车内蒸发器和第一电子膨胀阀，所述节流装置为第二电子膨胀阀；

所述压缩机、所述水冷冷凝器、所述车外换热器、所述截止阀、所述第一电子膨胀阀和所述车内蒸发器依次连接形成第一制冷剂回路，所述车内蒸发器用于乘员舱温度调节；

所述压缩机、所述水冷冷凝器、所述车外换热器、所述截止阀、所述第二电子膨胀阀和所述电池冷却器依次连接形成第二制冷剂回路。

6.根据权利要求5所述的热泵空调系统，其特征在于，所述水冷冷凝器的制冷剂出口端和所述车外换热器的制冷剂入口端之间的制冷剂管路上连接有全通电子膨胀阀。

7.根据权利要求6所述的热泵空调系统，其特征在于，所述水冷冷凝器的制冷剂出口端和所述截止阀的制冷剂出口端之间并接有第一制冷剂支路，所述第一制冷剂支路上设置有第一电磁阀。

8.根据权利要求7所述的热泵空调系统，其特征在于，所述车外换热器的制冷剂出口端和所述压缩机的回气口之间并接有第二制冷剂支路，所述第二制冷剂支路上设置有第二电磁阀。

9.一种热泵空调系统的控制方法，其特征在于，用于对如权要求1至8任一项所述的热泵空调系统进行控制，所述控制方法包括：

根据用户指令确定热泵空调系统的工作模式，所述工作模式至少包括快充模式；

当确定的所述工作模式为快充模式时，控制制冷剂回路、电池散热水回路、电机散热水回路和冷凝器散热水回路运行。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的热泵空调系统。