CN118182073A - 集成热管理系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种集成热管理系统，其包括：制冷剂回路，包括压缩机、冷凝器、膨胀器和蒸发器；第一冷却剂管线，包括被配置为与制冷剂回路的蒸发器交换热的第一热交换器和被配置为通过与冷却剂的热交换来调节空调空气的温度的内部热交换器；第一切换阀和第二切换阀，分别设置在第一冷却剂管线中的内部热交换器的前端和后端；第二冷却剂管线，连接到第一切换阀和第二切换阀并且包括被配置为与制冷剂回路的冷凝器交换热的第二热交换器；第三冷却剂管线，从第一冷却剂管线分支并且包括电池；以及第四冷却剂管线，从第一冷却剂管线分支并且包括PE部件。

Description

集成热管理系统

技术领域

本发明涉及一种集成热管理系统。

背景技术

近来，诸如电动车辆的环保车辆已被广泛使用，以解决内燃机车辆造成的环境问题。在现有技术的内燃机车辆的情况下，来自发动机的废热可以用于加热车内，而不需要用于单独的加热过程的能量。然而，由于电动车辆没有发动机，即热源，因此需要单独的能量来执行加热过程，从而导致燃料经济性的降低。此外，燃料经济性的降低缩短电动车辆的可行驶距离，并导致车辆频繁充电，从而引起不便。

另一方面，由于车辆是电动化的，不仅需要管理车辆内部的热，还需要管理诸如高压电池和马达的电气部件的热。即，在电动车辆的情况下，车内空间、电池和电气部件对空调有不同的需求，因此需要一种能够通过独立应对并有效和协作地管理不同需求来最大限度地节约能源的技术。因此，已经提出了一种集成的车辆热管理概念，以通过独立地管理相应的部件的热并集成整个车辆的热管理来提高热效率。

另一方面，调节电动车辆车内的空气的制冷剂循环模块通过利用电能使制冷剂循环。然而，存在现有技术中的制冷剂循环模块消耗大量电能并增大封装尺寸的问题。

因此，已经开发了一种用于使制冷剂循环模块小型化并通过制冷剂和冷却剂之间的热交换来利用冷却剂调节空调空气的温度的技术。该技术被称为二次型空调系统，并且二次型空气调节系统在冷却车内的过程中通过使用冷却剂而不是制冷剂来冷却车内。因此，需要一种解决方案来确保冷却性能。

为此，通过利用冷却剂来调节空调空气的温度的冷芯需要具有比现有技术中应用于制冷剂循环模块的冷芯的大小大10％至30％的大小。然而，当冷芯的大小增加时，存在封装的整体大小增加的问题，并且难以确保足够的冷却效率。

前述作为背景说明的内容仅旨在帮助理解本发明的实施例的背景，并不旨在表示本发明的实施例落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。

发明内容

本发明涉及一种集成热管理系统。具体实施例涉及一种能够通过使制冷剂循环模块小型化并通过制冷剂和冷却剂之间的热交换调节车内空气来提高冷却车内的性能并实现热泵的集成热管理系统。

本发明的实施例可以解决现有技术中的问题，并提供一种集成热管理系统，该系统能够通过使制冷剂循环模块小型化并通过制冷剂和冷却剂之间的热交换来调节车内空气，从而在不增加冷芯大小的情况下提高冷却车内的性能并实现热泵。

本发明的实施例提供一种集成热管理系统，该系统包括：制冷剂回路，包括压缩机、冷凝器、膨胀器和蒸发器；第一冷却剂管线，包括被配置为与制冷剂回路的蒸发器交换热的第一热交换器和被配置为通过与冷却剂热交换来调节空调空气的温度的内部热交换器；第一切换阀和第二切换阀，分别设置在第一冷却剂管线中的内部热交换器的前端和后端；第二冷却剂管线，连接到第一切换阀和第二切换阀并且包括被配置为与制冷剂回路的冷凝器交换热的第二热交换器；第三冷却剂管线，从第一冷却剂管线分支并且包括电池；以及第四冷却剂管线，从第一冷却剂管线分支并且包括PE部件。

第一冷却剂管线可以进一步包括设置在第一热交换器和第一切换阀之间的分支管以及设置在第一热交换器和第二切换阀之间的第三切换阀。

第二冷却剂管线可以进一步包括散热器和被配置为使冷却剂选择性地流向散热器的第四切换阀。

第三冷却剂管线可以连接到分支管和第三切换阀，并且第三冷却剂管线可以进一步包括第一外部热交换器、被配置为使冷却剂选择性地流向第一外部热交换器的第五切换阀以及在电池的前端选择性地连接到第一切换阀的第六切换阀。

第四冷却剂管线可以连接在分支管、第一热交换器和第三切换阀之间，并且第四冷却剂管线可以进一步包括第二外部热交换器和被配置为使冷却剂选择性地流向第二外部热交换器的第七切换阀。

第一切换阀可以是四通阀，并且具有连接到分支管的阀口、连接到第一冷却剂管线的内部热交换器的前端的阀口、连接到第二冷却剂管线的第二热交换器的后端的阀口以及连接到第三冷却剂管线的电池的前端的阀口。

第二切换阀可以是四通阀，并且具有连接到第一冷却剂管线的第三切换阀的阀口、连接到第一冷却剂管线的内部热交换器的后端的阀口、连接到第二冷却剂管线的第二热交换器的前端的阀口以及连接到第三冷却剂管线的电池的后端的阀口。

第一冷却剂管线可以进一步包括第一水泵和冷却剂加热器，第二冷却剂管线可以进一步包括第二水泵，第三冷却剂管线可以更进一步包括第三水泵，并且第四冷却剂管线可以进一步包括第四水泵。

集成热管理系统可以进一步包括控制器，该控制器被配置为根据空调模式和热管理模式控制压缩机、相应的切换阀和相应的水泵。

在冷却PE部件时，控制器可以操作第四水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂流向第四冷却剂管线中的PE部件和第二外部热交换器。

在冷却电池时，控制器可以操作第三水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂流向第三冷却剂管线中的电池和第一外部热交换器。

在冷却电池时，控制器可以操作压缩机以使制冷剂在制冷剂回路中循环，并且控制器可以操作第一水泵和第二水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂通过第一冷却剂管线和第三冷却剂管线流向第一热交换器和电池，并且使冷却剂流向第二冷却剂管线中的第二热交换器和散热器。

在冷却车内时，控制器可以操作压缩机以使制冷剂在制冷剂回路中循环，并且控制器可以操作第一水泵和第二水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂流向第一冷却剂管线中的第一热交换器和内部热交换器，并使冷却剂流向第二冷却剂管线中的第二热交换器和散热器。

在冷却车内的过程中冷却PE部件时，控制器可以操作第四水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂流向第四冷却剂管线中的PE部件和第二外部热交换器。

在冷却车内的过程中冷却电池时，控制器可以操作第三水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂流向第三冷却剂管线中的电池和第一外部热交换器。

在冷却车内的过程中冷却电池时，控制器可以控制相应的切换阀，使得冷却剂通过第一冷却剂管线和第三冷却剂管线流向第一热交换器、内部热交换器和电池，并且使冷却剂流向第二冷却剂管线中的第二热交换器和散热器。

在加热车内时，控制器可以操作压缩机以使制冷剂在制冷剂回路中循环，并且控制器可以操作第一水泵、第二水泵和第三水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂通过第一冷却剂管线和第三冷却剂管线流向第一热交换器和第一外部热交换器，并使冷却剂通过第一冷却剂管线和第二冷却剂管线流向第二热交换器和内部热交换器。

在加热车内的过程中从PE部件吸收热时，控制器可以操作压缩机以使制冷剂在制冷剂回路中循环，并且控制器可以操作第二水泵和第四水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂通过第一冷却剂管线和第四冷却剂管线流向第一热交换器和PE部件，并使冷却剂通过第一冷却剂管线和第二冷却剂管线流向第二热交换器和内部热交换器。

在加热车内的过程中从电池吸收热时，控制器可以操作压缩机以使制冷剂在制冷剂回路中循环，并且控制器可以操作第一水泵和第二水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂通过第一冷却剂管线和第三冷却剂管线流向第一热交换器和电池，并使冷却剂通过第一冷却剂管线和第二冷却剂管线流向第二热交换器和内部热交换器。

在使电池的温度升高时，控制器可以操作第二水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂通过第一冷却剂管线、第二冷却剂管线和第三冷却剂管线流向内部热交换器、第二热交换器和电池，并使得冷却剂加热器操作。

集成热管理系统可以进一步包括正温度系数部(positive temperaturecoefficient，PTC)，其被配置为与内部热交换器一起调节空调空气的温度，其中在加热车内的过程中执行除湿时，控制器操作压缩机以使制冷剂在制冷剂回路中循环，并且控制器操作第一水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂流向第一冷却剂管线中的第一热交换器和内部热交换器，并使得PTC操作。

在冷却或加热车内时，控制器可以基于空调空气的温度或车内的温度来调节压缩机或每个水泵的操作量。

根据如上所述构造的集成热管理系统，制冷剂循环模块被小型化，使得在通过制冷剂和冷却剂之间的热交换调节车内的空气时，在不增加冷芯大小的情况下提高冷却车内的性能。

也就是说，已经与制冷剂回路的蒸发器交换了热的冷的冷却剂或已经与制冷剂回路的冷凝器交换了热的热的冷却剂选择性地流向用于冷却车内的内部热交换器，从而可以调节空调空气的温度并由于空调空气的温度可以仅通过单个内部热交换器来调节而简化结构。

另外，可以管理电池和PE部件的温度，并且可以实现热泵，从而确保能源效率。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的集成热管理系统的视图。

图2是根据本发明的实施例的集成热管理系统的配置图。

图3是示出在图1所示的集成热管理系统中冷却PE部件的过程的视图。

图4是示出在图1所示的集成热管理系统中冷却电池的过程的视图。

图5是示出在图1所示的集成热管理系统中冷却车内的过程的视图。

图6是示出在图1所示的集成热管理系统中在冷却车内的过程中冷却PE部件的过程的视图。

图7是示出在图1所示的集成热管理系统中在冷却车内的过程中冷却电池的过程的视图。

图8是示出在图1所示的集成热管理系统中加热车内的过程的视图。

图9是示出在图1所示的集成热管理系统中在加热车内的过程中从PE部件吸收热的过程的视图。

图10是示出在图1所示的集成热管理系统中在加热车内的过程中从电池吸收热的过程的视图。

图11是示出在图1所示的集成热管理系统中使电池的温度升高的过程的视图。

图12是示出在图1所示的集成热管理系统中在加热车内的过程中的除湿过程的视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本说明书中公开的实施例。相同或相似的构成元件被赋予相同的附图标记，并且将省略对相同或相似的构成元件的重复描述。

为了描述的方便，以下描述中用于描述构成元件的后缀“模块”、“单元”、“部分”和“部”被一起使用或者可以互换使用，但后缀本身不具有可区分的含义或功能。

在对本说明书中公开的实施例的描述中，当判断对公知相关技术的详细描述可能使本说明书中公开的实施例的主题变得不清楚时，将省略详细描述。另外，应理解的是，提供附图仅仅为了使本领域技术人员能够容易地理解本说明书中公开的实施例，并且本说明书中公开的技术思想不受附图的限制，并且包括本公开的思想和技术范围内的所有改变、等同方案和替代方案。

包括诸如“第一”、“第二”等序数的术语可以用于描述各种构成元件，但这些构成元件不受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个构成元件与另一构成元件区分开。

当一个构成元件被描述为“联接”或“连接”到另一构成元件时，应理解的是，一个构成元件可以直接联接或连接到另一构成元件，并且这些构成元件之间还可以存在中间构成元件。当一个构成元件被描述为“直接联接到”或“直接连接到”另一构成元件时，应理解的是，在这些构成元件之间不存在中间构成元件。

除非在上下文中明确描述为不同的含义，否则单数表达包括复数表达。

在本说明书中，应理解的是，术语“包括”、“包括有”、“包含”、“包含有”“含有”、“具有”、“具备”或其他变型是开放式的，并且因此具体说明特征、数量、步骤、操作、元件、部件或其组合的存在，但并不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作，元件、部件或其组合的存在或添加。

控制器可以包括被配置为与另一控制单元或传感器通信以控制相应功能的通信装置，被配置为存储操作系统、逻辑指令和输入/输出信息的存储器，以及被配置为执行控制相应功能所需的判断、计算、决策等的一个或多个处理器。

在下文中，将参照附图描述根据本发明的示例性实施例的集成热管理系统。

图1是示出根据本发明的实施例的集成热管理系统的视图，图2是根据本发明的实施例的集成热管理系统的配置图。

另一方面，图3是示出在图1所示的集成热管理系统中冷却PE部件的过程的视图，图4是示出在图1所示的集成热管理系统中冷却电池的过程的视图，图5是示出在图1所示的集成热管理系统中的冷却车内的过程的视图，图6是示出在图1所示的集成热管理系统中在冷却车内的过程中冷却PE部件的过程的视图，图7是示出在图1所示的集成热管理系统中在冷却车内的过程中冷却电池的过程的视图，图8是示出在图1所示的集成热管理系统中加热车内的过程的视图，图9是示出在图1所示的集成热管理系统中在加热车内的过程中从PE部件吸收热量的过程的视图，图10是示出在图1所示的集成热管理系统中在加热车内的过程中从电池吸收热量的过程的视图，图11是示出在图1所示的集成热管理系统中使电池的温度升高的过程的视图，并且图12是示出在图1中所示的集成热管理系统中在加热车内的过程中的除湿过程的视图。

如图1和图2所示，根据本发明的实施例的集成热管理系统包括：制冷剂回路10，其包括压缩机11、冷凝器12、膨胀器13和蒸发器14；第一冷却剂管线20，其包括被配置为与制冷剂回路10的蒸发器14交换热的第一热交换器21以及被配置为通过与冷却剂交换热来调节空调空气的温度的内部热交换器22；第一切换阀23和第二切换阀24，设置在第一冷却剂管线中并分别设置在内部热交换器22的前端和后端；第二冷却剂管线30，连接到第一切换阀23和第二切换阀24并且包括被配置为与制冷剂回路10的冷凝器12交换热的第二热交换器31；第三冷却剂管线40，从第一冷却剂管线20分支并且包括电池41；以及第四冷却剂管线50，从第一冷却剂管线20分支并且包括PE部件51。

根据本发明的实施例，通过在制冷剂回路10中循环的制冷剂与在第一冷却剂管线20和第二冷却剂管线30中循环的冷却剂之间的热交换来调节冷却剂的温度，并且被冷却或加热的冷却剂流到内部热交换器22，从而通过冷却剂和空气之间的热交换产生冷却空气或加热空气。

在现有技术中，用于冷却车内的冷芯和用于加热车内的热芯被逐一设置。在加热车内的过程中，设置单独的PTC加热器，使得容易确保用于加热的热源。然而，在冷却车内的过程中，仅通过冷芯不能执行用于冷却的充分的热交换。因此，如果冷芯的面积增大，则存在封装大小增大的问题，并且仅通过增加面积难以确保充分的冷却性能。

因此，根据本发明的实施例，设置制冷剂循环的制冷剂回路10，并且设置与制冷剂回路10中的制冷剂交换热的多个冷却剂管线。因此，通过制冷剂和冷却剂之间的热交换产生的冷的或热的冷却剂被提供到内部热交换器22，使得由内部热交换器22产生用于冷却的空调空气或用于加热的空调空气。

根据本发明的实施例的冷却剂管线包括第一冷却剂管线20、第二冷却剂管线30、第三冷却剂管线40和第四冷却剂管线50。

在这种情况下，第一冷却剂管线20进一步包括第一水泵27和冷却剂加热器28。第二冷却剂管线30进一步包括第二水泵34。第三冷却剂管线40进一步包括第三水泵45。第四冷却剂管线50进一步包括第四水泵54。也就是说，水泵分别设置在冷却剂管线中，使得冷却剂通过相应的水泵的操作在相应的冷却剂管线中循环。

另外，冷却剂加热器28可以设置在第一冷却剂管线中的内部热交换器22的前端。冷却剂加热器28可以选择性地操作以通过内部热交换器22执行加热过程或者使电池41的温度升高，从而使冷却剂的温度升高。

第一热交换器21和内部热交换器22设置在第一冷却剂管线20中。第一热交换器21通过与制冷剂回路10的蒸发器14交换热来冷却冷却剂。内部热交换器22设置在空调外壳中，并与车内提供的空气交换热。因此，当在第一热交换器21中通过冷却剂和制冷剂之间的热交换而被冷却的冷却剂流到内部热交换器22时，空调空气被内部热交换器21冷却，使得可以将用于冷却的空调空气提供到车内。

特别地，第一切换阀23和第二切换阀24分别设置在第一冷却剂管线20中的内部热交换器22的前端和后端。第一切换阀23和第二切换阀24各自具有多个出口，使得另一冷却剂管线可以通过第一切换阀23和第二切换阀24连接到第一冷却剂管线20。此外，可以通过改变多个冷却剂管线中的冷却剂的流动来实现热泵以及内部热交换器22的冷却和加热过程。

也就是说，第二冷却剂管线30连接到第一切换阀23和第二切换阀24，并且包括被配置为与制冷剂回路10的冷凝器12交换热的第二热交换器31。因此，在通过打开或关闭第一切换阀23和第二切换阀24的操作而使在第二热交换器31中通过冷却剂和制冷剂之间的热交换而被加热的冷却剂流到内部热交换器22的情况下，空调空气被内部热交换器22加热，使得可以将用于加热的空调空气提供到车内。

如上所述，根据本发明的实施例，通过打开或关闭第一切换阀23和第二切换阀24的控制操作，在第一冷却剂管线20中循环的冷却剂或在第二冷却剂管线30中循环的冷却剂选择性地流到内部热交换器22，从而使得可以通过利用单个内部热交换器22来冷却或加热空调空气。

另一方面，第三冷却剂管线40包括电池41并且从第一冷却剂管线20分支。第三冷却剂管线40连接到第一冷却剂管线20，使得冷却剂的流动方向根据第一切换阀23和第二切换阀24是打开还是关闭而改变。因此，根据打开或关闭第一切换阀23和第二切换阀24的控制操作，在第三冷却剂管线40中循环的冷却剂可以由第一冷却剂管线20或第二冷却剂管线30共享，从而调节冷却剂的温度。

另外，第四冷却剂管线50包括PE部件51并且从第一冷却剂管线20分支。第四冷却剂管线50连接到第一冷却剂管线20，使得冷却剂的流动方向根据第一切换阀23和第二切换阀24是打开还是关闭而改变。因此，根据打开或关闭第一切换阀23和第二切换阀24的控制操作，在第四冷却剂管线50中循环的冷却剂可以由第一冷却剂管线20或第二冷却剂管线30共享，从而调节冷却剂的温度。

因此，根据本发明的实施例，调节打开或关闭第一切换阀23和第二切换阀24的操作，使得在多个冷却剂管线中循环的冷却剂可以由多个冷却剂管线共享或在多个冷却剂管线中独立地循环，从而不仅可以管理电池41和PE部件51的温度，还可以实现热泵。

另一方面，第一冷却剂管线20可以进一步包括设置在第一热交换器21和第一切换阀23之间的分支管25以及设置在第一热交换器21和第二切换阀24之间的第三切换阀26。

如可以在图1看到，分支管25设置在第一冷却剂管线20中，使得第三冷却剂管线40和第四冷却剂管线50可以通过分支管25连接到第一冷却剂管线。分支管25可以设置在第一热交换器21的前端和第一切换阀23之间，使得可以根据第一切换阀23是打开还是关闭来切换在相应的冷却剂管线中循环的冷却剂的流动。

另外，第三切换阀26设置在第一冷却剂管线20中。第三切换阀26设置在第一冷却剂管线20中的第一热交换器21的后端和内部热交换器22的后端。第三冷却剂管线40和第四冷却剂管线50可以连接到第三切换阀26。根据第三切换阀26是打开还是关闭，冷却剂可以选择性地循环通过电池41或PE部件51。

另一方面，第二冷却剂管线30可以进一步包括散热器32和被配置为使冷却剂选择性地流动到散热器32的第四切换阀33。因此，在第二冷却剂管线30中的冷却剂的情况下，根据是打开还是关闭第四切换阀33的操作，已经通过第二热交换器31的冷却剂可以流动到内部热交换器22或者通过散热器32与外部空气交换热。

另一方面，第三冷却剂管线40可以连接到分支管25和第三切换阀26，并且进一步包括第一外部热交换器42、被配置为使冷却剂选择性地流动到第一外部热交换器42的第五切换阀43以及在电池41的前端选择性地连接到第一切换阀23的第六切换阀44。

第五切换阀43和第六切换阀44使循环通过电池41的冷却剂选择性地与第一热交换器21或第一外部热交换器42交换热。另外，第六切换阀44可以选择性地连接到第一切换阀23，使得第六切换阀44可以与第一切换阀23关联操作，以使第二冷却剂管线30中的冷却剂选择性地流动到电池41。因此，通过第一热交换器21与制冷剂交换了热的冷却剂或者通过第一外部热交换器42与外部空气交换了热的冷却剂可以被供应到电池41并被冷却。可选地，已经通过第二热交换器31与制冷剂交换了热的冷却剂可以被供应到电池41并被加热。

另一方面，第四冷却剂管线50可以连接在分支管25、第一热交换器21和第三切换阀26之间，并且可以进一步包括第二外部热交换器52和被配置为使冷却剂选择性地流动到第二外部交换器52的第七切换阀53。因此，在第四冷却剂管线50中的冷却剂的情况下，根据打开或关闭第七切换阀53的操作，已经通过PE部件51的冷却剂可以由第一热交换器21冷却，或者通过第二外部热交换器52与外部空气交换热来冷却。

如上所述，根据本发明的实施例，冷却剂可以由多个冷却剂管线共享，或者通过分支管25和多个切换阀独立地循环，从而使得可以调节制冷剂和冷却剂的温度并实现热泵。

第一切换阀23可以是四通阀，并且包括连接到分支管25的阀口、连接到第一冷却剂管线20中的内部热交换器22的前端的阀口、连接到第二冷却剂管线30的第二热交换器31的后端的阀口以及连接到第三冷却剂管线40的电池41的前端的阀口。

另外，第二切换阀24可以是四通阀，并且包括连接到第一冷却剂管线20的第三切换阀26的阀口、连接到第一冷却剂管线20的内部热交换器22的后端的阀口、连接到第二冷却剂管线30的第二热交换器31的前端的阀口以及连接到第三冷却剂管线40的电池41的后端的阀口。

如上所述，多个冷却剂管线连接到第一切换阀23和第二切换阀24，并且在相应的冷却剂管线中循环的冷却剂的流动方向根据第一切换阀23或第二切换阀24是打开还是关闭而改变。因此，可以通过利用单个内部热交换器22来冷却或加热车内，并实现诸如冷却电池41和PE部件51的功能、使电池41的温度升高的功能、热泵等的多种功能。

根据本发明的实施例的集成热管理系统可以通过使制冷剂和冷却剂循环来实现包括冷却和加热车内以及热泵的功能的多种功能。

也就是说，根据本发明的实施例的集成热管理系统进一步包括控制器100，其被配置为根据空调模式和热管理模式控制压缩机11、相应的切换阀和相应的水泵。控制器100可以接收关于是冷却还是加热车内、电池41的温度、PE部件51的温度等的信息。控制器100基于是否冷却车内、是否加热车内、是否调节电池41和PE部件51的温度以及是否调节制冷剂和冷却剂的温度来控制压缩机11、相应的切换阀和相应的水泵。

具体地，如图3所示，在冷却PE部件51时，控制器100可以操作第四水泵54并控制相应的切换阀，使得冷却剂流动到第四冷却剂管线50中的PE部件51和第二外部热交换器52。

也就是说，在通过与外部空气的热交换来冷却PE部件51时，控制器100控制第七切换阀53，使得冷却剂通过第四水泵54的操作在第四冷却剂管线50中循环，并且已经冷却了PE部件51的冷却剂流动到第二外部热交换器52。因此，当已经通过第二外部热交换器52与外部空气交换了热的冷却剂循环时，PE部件51可以被冷却。

另一方面，在冷却电池41时，控制器100可以操作第三水泵45并控制相应的切换阀，使得冷却剂流动到第三冷却剂管线40中的电池41和第一外部热交换器42。

也就是说，在通过与外部空气的热交换冷却电池41时，控制器100控制第三切换阀26、第五切换阀43和第六切换阀44，使得冷却剂通过第三水泵45的操作在第三冷却剂管线40中循环，并且使得已经冷却了电池41的冷却剂流动到第一外部热交换器42。因此，随着已经通过第一外部热交换器42与外部空气交换了热的冷却剂循环，电池41可以被冷却。

另一方面，如图4所示，在冷却电池41时，控制器100可以操作压缩机11以使制冷剂在制冷剂回路10中循环，并且控制器100可以操作第一水泵和第二水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂通过第一冷却剂管线20和第三冷却剂管线40流动到第一热交换器21和电池41，并且使得冷却剂流动到第二冷却剂管线30中的第二热交换器31和散热器32。

也就是说，在通过使制冷剂在制冷剂回路10中循环来冷却电池41时，控制器100操作压缩机11以使制冷剂在制冷剂回路10中循环。

另外，第一冷却剂管线20中的冷却剂通过第一水泵27的操作循环，并且控制器100控制第一切换阀23、第三切换阀26、第五切换阀43和第六切换阀44，使得已经冷却了电池41的冷却剂循环通过第一热交换器21。因此，随着已经通过第一热交换器21与制冷剂交换了热而被冷却的冷却剂循环，电池41可以被冷却。

另外，第二冷却剂管线30中的冷却剂通过第二水泵34的操作循环，并且控制器100控制第二切换阀24，使得已经与第二热交换器31交换了热的冷却剂循环通过散热器32。因此，由散热器32冷却的冷却剂通过第二热交换器31与制冷剂交换热，使得可以调节制冷剂的温度。

可以基于电池41和PE部件51的温度同时或独立地执行根据对电池41和PE部件51的温度的调节而执行的控制操作。

另一方面，如图5所示，在冷却车内时，控制器100可以操作压缩机11以使制冷剂在制冷剂回路10中循环，并且控制器100可以操作第一水泵和第二水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂流动到第一冷却剂管线20中的第一热交换器21和内部热交换器22，并且使得冷却剂流动到第二冷却剂管线30中的第二热交换器31和散热器32。

也就是说，在冷却车内时，控制器100操作压缩机11以使制冷剂在制冷剂回路10中循环。

另外，第一冷却剂管线20中的冷却剂通过第一水泵27的操作循环，并且控制器100控制第一切换阀23、第二切换阀24、第三切换阀26和第五切换阀43，使得已经通过第一热交换器21与制冷剂交换热而被冷却的冷却剂循环通过内部热交换器22。因此，内部热交换器22可以与随着冷的冷却剂流动而被提供到车内的空气交换热，并且内部热交换器22可以将用于冷却的空调空气提供到车内。

另外，第二冷却剂管线30中的冷却剂通过第二水泵34的操作循环，并且控制器100控制第二切换阀24，使得已经与第二热交换器31交换了热的冷却剂循环通过散热器32。因此，由散热器32冷却的冷却剂通过第二热交换器31与制冷剂交换热，使得可以调节制冷剂的温度。

另一方面，如图6所示，在冷却车内的过程中冷却PE部件51时，控制器100可以操作第四水泵54并控制相应的切换阀，使得冷却剂流动到第四冷却剂管线50中的PE部件51和第二外部热交换器52。

另外，在冷却车内的过程中冷却电池41时，控制器100可以操作第三水泵45并控制相应的切换阀，使得冷却剂流动到第三冷却剂管线40中的电池41和第一外部热交换器42。

也就是说，在冷却车内的过程中通过利用外部空气来冷却PE部件51或电池41时，与冷却车内的过程相关的控制操作一样，控制器100操作压缩机11以使制冷剂在制冷剂回路10中循环，并且控制器100控制相应的水泵和相应的切换阀，使得已经通过第一冷却剂管线20中的第一热交换器21与制冷剂交换热而被冷却的冷却剂循环通过内部热交换器22，并且使得已经通过第二冷却剂管线30中的第二热交换器31交换了热的制冷剂循环通过散热器32。因此，内部热交换器22可以冷却待提供到车内的空气，并将用于冷却的空调空气提供到车内，从而管理制冷剂的温度。

在这种情况下，第四冷却剂管线50中的冷却剂循环通过PE部件51和第二外部热交换器52，使得PE部件51可以被已经通过第二外部热交换器52与外部空气交换了热的冷却剂冷却。

另外，第三冷却剂管线40中的冷却剂循环通过电池41和第一外部热交换器42，使得电池41可以被已经通过第一外部热交换器42与外部空气交换了热的冷却剂冷却。

如上所述，根据本发明的实施例，在冷却车内的过程中，外部空气不仅可以用于管理制冷剂的温度，还可以用于冷却电池41和PE部件51。

另一方面，如图7所示，在冷却车内的过程中冷却电池41时，控制器100可以控制相应的切换阀，使得冷却剂通过第一冷却剂管线20和第三冷却剂管线40流动到第一热交换器21、内部热交换器22以及电池41，并且使得冷却剂流动到第二冷却剂管线30中的第二热交换器31和散热器32。

也就是说，在冷却车内的过程中通过与制冷剂回路10中的制冷剂交换热来冷却电池41时，与冷却车内的过程相关的控制操作一样，控制器100操作压缩机11以使制冷剂在制冷剂回路10内循环，并且控制器100控制相应的水泵和相应的切换阀，使得已经通过第一冷却剂管线20中的第一热交换器21与制冷剂交换热而被冷却的冷却剂循环通过内部热交换器22，并且使得已经通过第二冷却剂管线30中的第二热交换器31进行了热交换的制冷剂循环通过散热器32。因此，内部热交换器22可以冷却待提供到车内的空气，并将用于冷却的空调空气提供到车内，从而管理制冷剂的温度。

另外，控制器100控制第三切换阀26、第五切换阀43和第六切换阀44，使得已经通过第一热交换器21与制冷剂交换了热而被冷却的冷却剂的一部分流动到电池41，并且电池41也被冷却。

因此，通过利用已经通过第一热交换器21与制冷剂回路10中的制冷剂交换了热的冷的冷却剂，可以同时执行冷却车内和冷却电池41的过程。

基于控制器100的判定，可以针对每种情况选择在冷却车内的过程中通过利用外部空气来控制冷却PE部件51和电池41的过程以及通过利用已经与第一热交换器21交换了热的冷却剂来冷却电池41的过程的优化方法。

另一方面，如图8所示，在加热车内时，控制器100可以操作压缩机11以使制冷剂在制冷剂回路10中循环，并且控制器100可以操作第一水泵、第二水泵和第三水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂通过第一冷却剂管线20和第三冷却剂管线40流动到第一热交换器21和第一外部热交换器42，并使得冷却剂通过第一冷却剂管线20和第二冷却剂管线30流动到第二热交换器31和内部热交换器22。

也就是说，在加热车内时，控制器100操作压缩机11以使制冷剂在制冷剂回路10中循环。

另外，操作第二水泵34，并且控制器100控制第一切换阀23、第二切换阀24和第四切换阀33，使得已经通过第二热交换器31与制冷剂交换热而被加热的冷却剂循环通过内部热交换器22。因此，内部热交换器22可以与随着热的冷却剂流动而被提供到车内的空气交换热，并且内部热交换器22可以将用于加热的空调空气提供到车内。

另外，操作第一水泵27和第三水泵45，并且控制器100控制第三切换阀26和第五切换阀43，使得已经与第一热交换器21中的蒸发器14交换了热的冷却剂循环通过第一外部热交换器42。因此，通过第一外部热交换器42吸收了热的冷却剂可以通过第一热交换器21与制冷剂交换热，使得可以调节制冷剂的温度。

另一方面，如图9所示，在加热车内的过程中从PE部件51吸收热时，控制器100操作压缩机11以使制冷剂在制冷剂回路10中循环，并且控制器100操作第二水泵和第四水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂通过第一冷却剂管线20和第四冷却剂管线50流动到第一热交换器21和PE部件51，并且使得冷却剂通过第一冷却剂管线20和第二冷却剂管线30流动到第二热交换器31和内部热交换器22。

也就是说，在加热车内的过程中，在利用具有通过冷却PE部件51而升高的温度的冷却剂来执行热泵操作时，控制器100操作压缩机11以使制冷剂在制冷剂回路10中循环，并且控制器100操作第二水泵34并控制第一切换阀23、第二切换阀24和第四切换阀33，使得已经通过第二热交换器31与制冷剂交换了热的冷却剂流动到内部热交换器22。因此，可以通过内部热交换器22将用于加热的空调空气提供到车内。

在这种情况下，控制器100操作第四水泵54，并控制第三切换阀26、第五切换阀43和第七切换阀53，使得第四冷却剂管线50中的冷却剂循环通过PE部件51和第一热交换器21。因此，通过冷却PE部件51而吸收了热的冷却剂可以通过第一热交换器21与制冷剂交换热，使得可以调节制冷剂的温度。

另一方面，如图10所示，在加热车内的过程中从电池41吸收热时，控制器100操作压缩机11以使制冷剂在制冷剂回路10中循环，并且控制器100操作第一水泵和第二水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂通过第一冷却剂管线20和第三冷却剂管线40流动到第一热交换器21和电池41，并且使得冷却剂通过第一冷却剂管线20和第二冷却剂管线30流动到第二热交换器31和内部热交换器22。

也就是说，在加热车内的过程中，在通过利用具有通过冷却电池41而升高的温度的冷却剂来执行热泵操作时，控制器100操作压缩机11以使制冷剂在制冷剂回路10中循环，并且控制器100操作第二水泵34并控制第一切换阀23、第二切换阀24和第四切换阀33，使得已经通过第二热交换器31与制冷剂交换了热的冷却剂流动到内部热交换器22，从而通过内部热交换器22将用于加热的空调空气提供到车内。

在这种情况下，控制器100操作第一水泵27并控制第三切换阀26、第五切换阀43和第六切换阀44，使得冷却剂通过第一冷却剂管线20和第三冷却剂管线40循环通过电池41和第一热交换器21。因此，通过冷却电池41而吸收了热的冷却剂可以通过第一热交换器21与制冷剂交换热，使得可以调节制冷剂回路10中的制冷剂的温度。

如上所述，根据本发明的实施例，在加热车内的过程中，可以通过从外部空气吸收热来调节制冷剂回路10中的制冷剂的温度，或者可以通过吸收PE部件51和电池41中产生的热来调节制冷剂回路10中的制冷剂的温度。因此，可以通过有效地管理制冷剂和冷却剂来提高能源效率。

另一方面，如图11所示，在使电池41的温度升高时，控制器100操作第二水泵34并控制相应的切换阀，使得冷却剂通过第一冷却剂管线20、第二冷却剂管线30和第三冷却剂管线40流动到内部热交换器22、第二热交换器31和电池41，并使得冷却剂加热器28操作。

也就是说，在使电池41的温度升高时，控制器100操作第二水泵34和冷却剂加热器28。另外，控制器100使冷却剂通过第一冷却剂管线20、第二冷却剂管线30和第三冷却剂管线40流动到冷却剂加热器28、内部热交换器22和电池41，使得可以将具有由冷却剂加热器28升高的温度的冷却剂供应到电池41，并且可以使电池41的温度升高。

另外，当需要使电池41的温度升高时，由于外部空气的温度较低，也可以执行加热车内的过程。因此，控制器100可以通过使制冷剂在制冷剂回路10中循环来通过第二热交换器31加热冷却剂，从而补充仅由冷却剂加热器28不充足地提供的热源。

另一方面，如图12所示，在加热车内的过程中执行除湿时，控制器100可以操作压缩机11以使制冷剂在制冷剂回路10中循环，并且控制器100可以操作第一水泵27并控制相应的切换阀，使得冷却剂流动到第一冷却剂管线20中的第一热交换器21和内部热交换器22，并且PTC操作。

在空调外壳中设置PTC以在加热车内时为空调空气补充热源。

在同时执行加热车内的过程和使车内除湿的过程时，控制器100操作压缩机11以使制冷剂在制冷剂回路10中循环，并且控制器100操作第一水泵27并控制第一切换阀23、第二切换阀24、第三切换阀26以及第五切换阀43，使得冷却剂流动到第一冷却剂管线20中的第一热交换器21和内部热交换器22。因此，内部热交换器22通过吸收热来干燥车内的空气。同时，控制器100操作PTC以加热提供到车内的空调空气，使得用于加热的空调空气以升高的温度被提供到车内。

同时，控制器100可以控制相应的水泵和相应的切换阀，使得第二冷却剂管线30中的冷却剂循环通过第二热交换器31和散热器32以调节制冷剂回路10中的制冷剂的温度，或者使得冷却剂通过第一冷却剂管线20、第二冷却剂管线30和第三冷却剂管线40循环通过第二热交换器31和电池41以使电池41的温度升高并调节制冷剂的温度。

如上所述，根据本发明的实施例，可以同时实施加热车内的过程和使车内除湿的过程。

另一方面，控制器100可以基于空调空气的温度或在冷却或加热车内时车内的温度来调节压缩机11或每个水泵的操作量。

例如，在快速冷却车内的过程中或在快速加热车内的过程中需要待向车内提供空调空气的过量的热量的情况下，控制器100使压缩机11的操作量最大化。因此，在冷却车内的过程的情况下，蒸发器14和第一热交换器21之间的热交换量增加，使得流动到内部热交换器22的冷却剂的温度可以快速降低。在加热车内的过程的情况下，冷凝器12和第二热交换器31之间的热交换量增加，使得流动到内部热交换器22的冷却剂的温度可以快速升高。

另外，每个水泵的操作量增加，使得冷却剂的流量可以增加，并且内部热交换器22中冷却剂和空调空气之间的热交换可以加速。

如上所述，在冷却或加热车内时，当车内的温度达到目标温度时，压缩机11和每个水泵的操作量缓慢减少，以保持车内的温度。

根据如上所述构造的集成热管理系统，制冷剂循环模块被小型化，使得在通过制冷剂和冷却剂之间的热交换调节车内的空气时，在不增加冷芯的大小的情况下提高冷却车内的性能。

也就是说，已经与制冷剂回路10的蒸发器14交换了热的冷的冷却剂或已经与制冷剂回路10的冷凝器12交换了热的热的冷却剂选择性地流动到冷却车内的内部热交换器22，从而使得可以调节空调空气的温度并由于可以仅由单个内部热交换器22调节空调空气的温度而简化结构。

另外，可以管理电池41和PE部件51的温度，并且可以实现热泵，从而确保能源效率。

虽然示出和描述了本发明的具体实施例，但对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离所附权利要求书中定义的本发明的技术思想的情况下，可以对本发明的实施例进行各种修改和改变。

Claims (22)

1.一种集成热管理系统，包括：

制冷剂回路，包括压缩机、冷凝器、膨胀器和蒸发器；

第一冷却剂管线，包括与所述制冷剂回路的蒸发器交换热的第一热交换器和通过与冷却剂热交换来调节空调空气的温度的内部热交换器；

第一切换阀和第二切换阀，分别设置在所述第一冷却剂管线中的内部热交换器的前端和后端；

第二冷却剂管线，连接到所述第一切换阀和所述第二切换阀并且包括与所述制冷剂回路的冷凝器交换热的第二热交换器；

第三冷却剂管线，从所述第一冷却剂管线分支并且包括电池；以及

第四冷却剂管线，从所述第一冷却剂管线分支并且包括PE部件。

2.根据权利要求1所述的集成热管理系统，其中，所述第一冷却剂管线进一步包括：

分支管，设置在所述第一热交换器和所述第一切换阀之间；以及

第三切换阀，设置在所述第一热交换器和所述第二切换阀之间。

3.根据权利要求2所述的集成热管理系统，其中，所述第二冷却剂管线进一步包括：

散热器；以及

第四切换阀，使所述冷却剂选择性地流动到所述散热器。

4.根据权利要求3所述的集成热管理系统，其中：

所述第三冷却剂管线连接到所述分支管和所述第三切换阀；并且

所述第三冷却剂管线进一步包括：

第一外部热交换器；

第五切换阀，使所述冷却剂选择性地流动到所述第一外部热交换器；以及

第六切换阀，在所述电池的前端选择性地连接到所述第一切换阀。

5.根据权利要求4所述的集成热管理系统，其中，所述第一切换阀包括四通阀并且具有连接到所述分支管的第一阀口、连接到所述第一冷却剂管线的内部热交换器的前端的第二阀口、连接到所述第二冷却剂管线的第二热交换器的后端的第三阀口以及连接到所述第三冷却剂管线的电池的前端的第四阀口。

6.根据权利要求4所述的集成热管理系统，其中：

所述第四冷却剂管线连接在所述分支管、所述第一热交换器和所述第三切换阀之间；并且

所述第四冷却剂管线进一步包括：

第二外部热交换器；以及

第七切换阀，使所述冷却剂选择性地流动到所述第二外部热交换器。

7.根据权利要求6所述的集成热管理系统，其中，所述第二切换阀包括四通阀并且具有连接到所述第一冷却剂管线的第三切换阀的第一阀口、连接到所述第一冷却剂管线的内部热交换器的后端的第二阀口、连接到所述第二冷却剂管线的第二热交换器的前端的第三阀口以及连接到所述第三冷却剂管线的电池的后端的第四阀口。

8.一种集成热管理系统，包括：

制冷剂回路，包括压缩机、冷凝器、膨胀器和蒸发器；

第一冷却剂管线，包括：

第一热交换器，与所述制冷剂回路的蒸发器交换热；

内部热交换器，通过与冷却剂的热交换来调节空调空气的温度；

分支管，设置在所述第一热交换器和第一切换阀之间；

第三切换阀，设置在所述第一热交换器和第二切换阀之间；

第一水泵；以及

冷却剂加热器；

所述第一切换阀和所述第二切换阀，分别设置在所述第一冷却剂管线中的内部热交换器的前端和后端；

第二冷却剂管线，连接到所述第一切换阀和所述第二切换阀并且包括：

第二热交换器，与所述制冷剂回路的冷凝器交换热；

散热器；

第四切换阀，使冷却剂选择性地流动到所述散热器；以及

第二水泵；

第三冷却剂管线，从所述第一冷却剂管线分支并连接到所述分支管和所述第三切换阀，所述第三冷却剂管线包括：

电池；

第一外部热交换器；

第五切换阀，使冷却剂选择性地流动到所述第一外部热交换器；

第六切换阀，在所述电池的前端选择性地连接到所述第一切换阀；以及

第三水泵；以及

第四冷却剂管线，从所述第一冷却剂管线分支并连接在所述分支管、所述第一热交换器和所述第三切换阀之间，所述第四冷却剂管线包括：

PE部件；

第二外部热交换器；

第七切换阀，使冷却剂选择性地流动到所述第二外部热交换器；以及

第四水泵。

9.根据权利要求8所述的集成热管理系统，进一步包括控制器，所述控制器根据空调模式和热管理模式控制所述压缩机、相应的切换阀和相应的水泵。

10.根据权利要求9所述的集成热管理系统，其中，在冷却所述PE部件时，所述控制器操作所述第四水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂流动到所述第四冷却剂管线中的PE部件和第二外部热交换器。

11.根据权利要求9所述的集成热管理系统，其中，在冷却所述电池时，所述控制器操作所述第三水泵并控制相应的切换阀，使得所述冷却剂流动到所述第三冷却剂管线中的电池和第一外部热交换器。

12.根据权利要求9所述的集成热管理系统，其中，在冷却所述电池时，所述控制器操作所述压缩机以使制冷剂在所述制冷剂回路中循环，并且操作所述第一水泵和所述第二水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂通过所述第一冷却剂管线和所述第三冷却剂管线流动到所述第一热交换器和所述电池，并使得冷却剂流动到所述第二冷却剂管线中的第二热交换器和散热器。

13.根据权利要求9所述的集成热管理系统，其中在冷却车内时，所述控制器操作所述压缩机以使制冷剂在所述制冷剂回路中循环，并且操作所述第一水泵和所述第二水泵并控制相应的切换阀，使得所述冷却剂流动到所述第一冷却剂管线中的第一热交换器和内部热交换器，并使得冷却剂流动到所述第二冷却剂管线中的第二热交换器和散热器。

14.根据权利要求13所述的集成热管理系统，其中，在冷却车内时冷却所述PE部件时，所述控制器操作所述第四水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂流动到所述第四冷却剂管线中的PE部件和第二外部热交换器。

15.根据权利要求13所述的集成热管理系统，其中，在冷却车内时冷却所述电池时，所述控制器操作所述第三水泵并控制相应的切换阀，使得冷却剂流动到所述第三冷却剂管线中的电池和第一外部热交换器。

16.根据权利要求13所述的集成热管理系统，其中，在冷却车内时冷却所述电池时，所述控制器控制相应的切换阀，使得冷却剂通过所述第一冷却剂管线和所述第三冷却剂管线流动到所述第一热交换器、所述内部热交换器和所述电池，并使得冷却剂流动到所述第二冷却剂管线中的第二热交换器和散热器。

17.根据权利要求9所述的集成热管理系统，其中，在加热车内时，所述控制器操作所述压缩机以使制冷剂在所述制冷剂回路中循环，并操作所述第一水泵、所述第二水泵和所述第三水泵，并控制相应的切换阀，使得所述冷却剂通过所述第一冷却剂管线和所述第三冷却剂管线流动到所述第一热交换器和所述第一外部热交换器，并使得所述冷却剂通过所述第一冷却剂管线和所述第二冷却剂管线流动到所述第二热交换器和所述内部热交换器。

18.根据权利要求9所述的集成热管理系统，其中，在加热车内的过程中从所述PE部件吸收热时，所述控制器操作所述压缩机以使制冷剂在所述制冷剂回路中循环，并且操作所述第二水泵和所述第四水泵并控制相应的切换阀，使得所述冷却剂通过所述第一冷却剂管线和所述第四冷却剂管线流动到所述第一热交换器和所述PE部件，并使得所述冷却剂通过所述第一冷却剂管线和所述第二冷却剂管线流动到所述第二热交换器和所述内部热交换器。

19.根据权利要求9所述的集成热管理系统，其中，在加热车内的过程中从所述电池吸收热时，所述控制器操作所述压缩机以使制冷剂在所述制冷剂回路中循环，并且操作所述第一水泵和所述第二水泵并控制相应的切换阀，使得所述冷却剂通过所述第一冷却剂管线和所述第三冷却剂管线流动到所述第一热交换器和所述电池，并使得所述冷却剂通过所述第一冷却剂管线和所述第二冷却剂管线流动到所述第二热交换器和所述内部热交换器。

20.根据权利要求9所述的集成热管理系统，其中，在使所述电池的温度升高时，所述控制器操作所述第二水泵并控制相应的切换阀，使得所述冷却剂通过所述第一冷却剂管线、所述第二冷却剂管线和所述第三冷却剂管线流动到所述内部热交换器、所述第二热交换器和所述电池，并使得所述冷却剂加热器操作。

21.根据权利要求9所述的集成热管理系统，进一步包括PTC，所述PTC与所述内部热交换器一起调节空调空气的温度，其中，在加热车内的过程中执行除湿时，所述控制器操作所述压缩机以使制冷剂在所述制冷剂回路中循环，并且操作所述第一水泵并控制相应的切换阀，使得所述冷却剂流动到所述第一冷却剂管线中的第一热交换器和内部热交换器，并使得所述PTC操作。

22.根据权利要求9所述的集成热管理系统，其中，在冷却或加热车内时，所述控制器基于空调空气的温度或所述车内的温度调节所述压缩机或每个所述水泵的操作量。