CN218054792U - 热泵空调系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种热泵空调系统和车辆，所述热泵空调系统包括：制冷剂管路、电池冷却管路、电机冷却管路、电池冷却器、水冷换热器、外部换热器和外部散热器。电池冷却器与制冷剂管路和电池冷却管路中的每一者相连，水冷换热器与制冷剂管路和电机冷却管路中的每一者相连，外部换热器与制冷剂管路相连，外部散热器与电机冷却管路相连。本实用新型的热泵空调系统可以利用电机冷却管路对电池冷却管路中的冷却液进行散热，从而提高电池冷却管路中的冷却液的散热效率，进而可以提高电池的快充速度。

Description

热泵空调系统和车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，具体地，涉及一种热泵空调系统和车辆。

背景技术

电池放电及充电过程中会产生热量，尤其是电池进行快速充电过程中，电池因为大电流充电产生热量快速积聚，因此需要利用电池冷却管路进行散热。相关技术中，对电池进行冷却的冷却液利用制冷剂进行散热，进而对电池进行冷却。但是，电池进行快速充电过程中，电池充电速度越快，电池的温度增加速度越快。电池冷却管路中的冷却液的散热效率低，会造成电池的温度过高，进而损害电池寿命，从而无法提升电池的快充速度。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的实施例提出一种热泵空调系统，该热泵空调系统可以利用电机冷却管路对电池冷却管路中的冷却液进行散热，因此可以提高电池冷却管路中的冷却液的散热效率，进而可以提高电池的快充速度。

本实用新型的实施例提出一种具有上述热泵空调系统的车辆。

本实用新型实施例的热泵空调系统包括：

制冷剂管路、电池冷却管路和电机冷却管路；

电池冷却器，所述电池冷却器与所述制冷剂管路和所述电池冷却管路中的每一者相连；

水冷换热器，所述水冷换热器与所述制冷剂管路和所述电机冷却管路中的每一者相连；

外部换热器，所述外部换热器与所述制冷剂管路相连；以及

外部散热器，所述外部散热器与所述电机冷却管路相连。

本实用新型实施例的热泵空调系统利用电池冷却器将制冷剂管路与电池冷却管路换热，还利用外部换热器将制冷剂管路与外部空气换热，从而可以将电池冷却管路中的冷量或者热量传递到外部空气中。

此外，本实用新型实施例的热泵空调系统利用外部散热器将电机冷却管路与外部空气换热，还利用水冷换热器将电机冷却管路与制冷剂管路换热，从而可以将电机冷却管路中的冷量或者热量传递到外部空气中，还可以将电池冷却管路中冷量或者热量传递到外部空气中，从而可以提高电池冷却管路的换热效率。

由此，本实用新型实施例的热泵空调系统可以利用电机冷却管路对电池冷却管路中的冷却液进行散热，从而提高电池冷却管路中的冷却液的散热效率，进而可以提高电池的快充速度。

在一些实施例中，沿所述制冷剂管路中制冷剂的流通方向，所述水冷换热器位于所述外部换热器的上游，所述外部换热器位于所述电池冷却器的上游；沿所述电机冷却管路中冷却液的流通方向，所述水冷换热器位于所述外部散热器的上游。

在一些实施例中，所述热泵空调系统还包括至少一个蒸发器，所述制冷剂管路包括制冷剂主管路和多个制冷剂分支管路，多个所述制冷剂分支管路并联且均与所述制冷剂主管路连通，所述制冷剂主管路与所述水冷换热器和所述外部换热器中的每一者相连，所述多个制冷剂分支管路中的一者与所述电池冷却器相连，所述多个制冷剂分支管路中的其余制冷剂分支管路至少为一个且与至少一个所述蒸发器对应相连。

在一些实施例中，所述热泵空调系统还包括第一制冷剂阀、第二制冷剂阀和第三制冷剂阀，所述第二制冷剂阀至少为一个且与至少一个所述蒸发器对应，

所述第一制冷剂阀与所述制冷剂主管路相连且位于所述水冷换热器和所述外部换热器之间，所述第二制冷剂阀与所述其余制冷剂分支管路相连且位于所述蒸发器的上游，所述第三制冷剂阀与所述多个制冷剂分支管路中的所述一者相连且位于所述电池冷却器的上游。

在一些实施例中，所述第一制冷剂阀、所述第二制冷剂阀和所述第三制冷剂阀均为全通电子膨胀阀。

在一些实施例中，所述热泵空调系统还包括空调箱，所述空调箱包括内部冷凝器和所述至少一个蒸发器，沿所述制冷剂管路中制冷剂的流通方向，所述内部冷凝器位于所述水冷换热器的上游。

在一些实施例中，所述热泵空调系统还包括电池包、加热器和第一水泵，所述电池包、所述加热器和所述第一水泵均与所述电池冷却管路相连，所述第一水泵和所述加热器位于所述电池包和所述电池冷却器之间，且所述加热器与所述第一水泵的出口连通，

所述电池冷却管路包括电池冷却主管路、第一电池冷却分支管路和第二电池冷却分支管路，

所述电池冷却主管路与所述电池冷却器、所述加热器和所述第一水泵中的每一者相连，所述第一电池冷却分支管路与所述电池包相连，所述第一电池冷却分支管路与所述第二电池冷却分支管路并联，

所述第一电池冷却分支管路的一端、所述第二电池冷却分支管路的一端以及所述电池冷却主管路的一端相连，所述第一电池冷却分支管路的另一端、所述第二电池冷却分支管路的另一端以及所述电池冷却主管路的另一端分别与所述第一三通水阀的三个阀口连通。

在一些实施例中，所述热泵空调系统还包括电机和第二水泵，所述电机和所述第二水泵均与所述电机冷却管路相连，所述电机位于所述水冷换热器的上游且与所述第二水泵的出口连通，

所述电机冷却管路包括电机冷却主管路、第一电机冷却分支管路和第二电机冷却分支管路，

所述电机冷却主管路与所述水冷换热器和所述外部散热器均相连，所述第一电机冷却分支管路与所述电机和所述第二水泵相连，所述第一电机冷却分支管路与所述第二电机冷却分支管路并联，

所述第一电机冷却分支管路的一端、所述第二电机冷却分支管路的一端以及所述电机冷却主管路的一端相连，所述第一电机冷却分支管路的另一端、所述第二电机冷却分支管路的另一端以及所述电机冷却主管路的另一端分别与所述第二三通水阀的三个阀口连通。

在一些实施例中，所述热泵空调系统还包括四通水阀，

所述电池冷却主管路包括第一主管路段和第二主管路段，所述第一主管路段与所述电池冷却器、所述加热器、所述第一水泵中的每一者相连，所述第一主管路段的一端与所述所述第一电池冷却分支管路的所述一端以及所述第二电池冷却分支管路的所述一端相连，所述第二主管路段的一端与所述第一三通水阀的一个阀口连通；

所述第一电机冷却分支管路包括第一分管路段和第二分管路段，所述第一分管路段与所述电机和所述第二水泵相连，所述第一分管路段的一端与所述第二电机冷却分支管路的所述一端以及所述电机冷却主管路的所述一端相连，所述第二分管路段的一端与所述第二三通水阀的一个阀口连通；

所述第一主管路段的另一端、所述第二主管路段的另一端、所述第一分管路段的另一端、以及所述第二分管路段的另一端分别与所述四通水阀的四个阀口连通。

本实用新型实施例的车辆，包括上述任一实施例所述的热泵空调系统。

附图说明

图1是本实用新型实施例的热泵空调系统的结构示意图。

图2是本实用新型实施例的热泵空调系统在制冷模式时的结构示意图。

图3是本实用新型实施例的热泵空调系统在夏季制冷超级快充模式时的结构示意图。

图4是本实用新型实施例的热泵空调系统在冬季采暖模式时的结构示意图。

图5是本实用新型实施例的热泵空调系统在冬季采暖和余热回收模式时的结构示意图。

图6是本实用新型实施例的热泵空调系统在除湿模式时的结构示意图之一。

图7是本实用新型实施例的热泵空调系统在除湿模式时的结构示意图之二。

图8是本实用新型实施例的热泵空调系统在化霜模式时的结构示意图之一。

图9是本实用新型实施例的热泵空调系统在化霜模式时的结构示意图之二。

附图标记：

压缩机1；内部冷凝器2；外部换热器3；第一蒸发器4；电池冷却器5；第二蒸发器6；气液分离器7；外部散热器8；水冷换热器9；第一制冷剂阀10；第二制冷剂阀A11；第二制冷剂阀B12；第三制冷剂阀13；第一水泵14；第一三通水阀15；四通水阀16；电池17；第二三通水阀18；第二水泵19；逆变器20；电机21；加热器22。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述本实用新型实施例的热泵空调系统。

如图1-图3所示，本实用新型实施例的热泵空调系统包括：制冷剂管路、电池冷却管路、电机冷却管路、电池冷却器5、水冷换热器9、外部换热器3和外部散热器8。

电池冷却器5与制冷剂管路和电池冷却管路中的每一者相连，水冷换热器9与制冷剂管路和电机冷却管路中的每一者相连，外部换热器3与制冷剂管路相连，外部散热器8与电机冷却管路相连。

如图1所示，沿制冷剂管路中制冷剂的流通方向，水冷换热器9位于外部换热器3的上游，外部换热器3位于电池冷却器5的上游；沿电机冷却管路中冷却液的流通方向，水冷换热器9位于外部散热器8的上游。

也就是说，制冷剂管路中的制冷剂先流经水冷换热器9，再流经外部换热器3，最后流经电池冷却器5。电机冷却管路中的冷却液先流经水冷换热器9，再流经外部散热器8。

具体而言，制冷剂管路中的制冷剂与水冷换热器9、外部换热器3和电池冷却器5依次换热，从而与电池冷却管路中的冷却液换热。电机冷却管路中的冷却液通过水冷换热器9与冷剂管路中的制冷剂换热，从而可以将制冷剂中的部分冷量或者热量传递到电机冷却管路中的冷却液，再利用外部散热器8传递到外部空气中。

本实用新型实施例的热泵空调系统利用电池冷却器5将制冷剂管路与电池冷却管路换热，还利用外部换热器3将制冷剂管路与外部空气换热，从而可以将电池冷却管路中的冷量或者热量传递到外部空气中。

此外，本实用新型实施例的热泵空调系统利用外部散热器8将电机冷却管路与外部空气换热，还利用水冷换热器9将电机冷却管路与制冷剂管路换热，从而可以将电机冷却管路中的冷量或者热量传递到外部空气中，还可以将电池冷却管路中冷量或者热量传递到外部空气中，从而可以提高电池冷却管路的换热效率。

具体地，电池冷却管路需要快速散热时，外部换热器3、水冷换热器9均为冷凝器。因此，本实用新型实施例的热泵空调系统可以将电池冷却管路中的热量利用外部换热器3、水冷换热器9和外部散热器8传递到外部空气中。

由此，本实用新型实施例的热泵空调系统可以利用电机冷却管路对电池冷却管路中的冷却液进行散热，从而提高电池冷却管路中的冷却液的散热效率，进而可以提高电池的快充速度。

可以理解的是，本实用新型实施例的热泵空调系统还包括压缩机1、气液分离器7和空调箱，空调箱包括内部冷凝器2。车辆的空调箱为HVAC(Heating Ventilation and AirConditioning)，用于向车内通入暖风、冷风以及调节车内空气湿度。

压缩机1、气液分离器7和内部冷凝器2均与制冷剂管路相连，内部冷凝器2位于压缩机1和水冷换热器9之间，且内部冷凝器2与压缩机1的出口连通，气液分离器7与制冷剂管路相连，且位于压缩机1和电池冷却器5之间。

压缩机1用于将流经气液分离器7的低温低压饱和气液制冷剂加工成高温高压制冷剂气体，内部冷凝器2用于向车辆空调箱供热，具体内部冷凝器2是否向车辆空调箱散热由车辆空调箱内的温度风门开度决定。即，车辆空调箱内的温度风门打开时，内部冷凝器2向车辆空调箱散热，车辆空调箱内的温度风门关闭时，内部冷凝器2不向车辆空调箱散热。

在一些实施例中，如图2所示，本实用新型实施例的热泵空调系统还包括至少一个蒸发器，制冷剂管路包括制冷剂主管路和多个制冷剂分支管路，多个制冷剂分支管路并联且均与制冷剂主管路连通，制冷剂主管路与水冷换热器9和外部换热器3中的每一者相连，多个制冷剂分支管路中的一者与电池冷却器5相连，多个制冷剂分支管路中的其余部分与至少一个蒸发器对应相连。

可以理解的是，制冷剂分支管路和蒸发器可以对车内空气进行冷却除湿，其中，空气流经蒸发器再进入车辆空调箱。因此，本实用新型实施例的热泵空调系统可以对乘员舱进行制冷除湿。

此外，内部冷凝器2可以对流经蒸发器的空气进行加热，避免车辆空调箱出口风的温度过低，从而提高舒适性。

具体地，制冷剂管路包括制冷剂主管路和三个制冷剂分支管路，蒸发器对应为两个，且分别为第一蒸发器4和第二蒸发器6。压缩机1、气液分离器7和内部冷凝器2与制冷剂主管路相连，电池冷却器5与一个制冷剂分支管路相连，第一蒸发器4和第二蒸发器6分别与另外两个制冷剂分支管路相连。

在一些实施例中，如图1所示，本实用新型实施例的热泵空调系统还包括第一制冷剂阀10、第二制冷剂阀和第三制冷剂阀13，第二制冷剂阀至少为一个且与至少一个蒸发器对应。

第一制冷剂阀10与制冷剂主管路相连且位于水冷换热器9和外部换热器3之间，第二制冷剂阀与多个制冷剂分支管路中的其余部分相连且位于蒸发器的上游，第三制冷剂阀13与多个制冷剂分支管路中的一者相连且位于电池冷却器5的上游。

可以理解的是，第一制冷剂阀10、第二制冷剂阀和第三制冷剂阀13可以调节开度，从而可以分别调节外部换热器3、蒸发器、电池冷却器5的工作状态。

可选地，第一制冷剂阀10、第二制冷剂阀和第三制冷剂阀13均为全通电子膨胀阀。

即，第一制冷剂阀10、第二制冷剂阀和第三制冷剂阀13具有全开状态、节流状态和关闭状态，从而可以对应外部换热器3、蒸发器、电池冷却器5的不同工作状态。

其中，第二制冷剂阀对应为两个且分别为与第二制冷剂阀A11和第二制冷剂阀B12，第二制冷剂阀A11与第一蒸发器4对应，第二制冷剂阀B12与第二蒸发器6对应。

在一些实施例中，如图1所示，本实用新型实施例的热泵空调系统还包括电池17、加热器22和第一水泵14，电池17、加热器22和第一水泵14均与电池冷却管路相连，第一水泵14和加热器22位于电池17和电池冷却器5之间，且加热器22与第一水泵14的出口连通。

可以理解的是，第一水泵14可以使电池冷却管路中的冷却液循环，从而可以利用加热器22以加热冷却液，当然，也可以利用电池冷却器5对冷却液散热，从而实现对电池17的加热和冷却。

需要说明的是，本实用新型实施例的热泵空调系统根据工作状态以及气候调节可以实现对电池17的加热或冷却。

在一些实施例中，如图1所示，本实用新型实施例的热泵空调系统还包括第一三通水阀15。电池冷却管路包括电池冷却主管路、第一电池冷却分支管路和第二电池冷却分支管路，电池冷却主管路与电池冷却器5、加热器22、第一水泵14中的每一者相连，第一电池冷却分支管路与电池17相连，第一电池冷却分支管路与第二电池冷却分支管路并联。

第一电池冷却分支管路的一端、第二电池冷却分支管路的一端以及电池冷却主管路的一端相连，第一电池冷却分支管路的另一端、第二电池冷却分支管路的另一端以及电池冷却主管路的另一端分别与第一三通水阀15的三个阀口连通。

可以理解的是，第一三通水阀15可以根据三个阀口的开闭调节电池冷却管路的流通状态。通常情况下，第一三通水阀15的A口常闭且与第二电池冷却分支管路相连，第一三通水阀15的B口常开且与第一电池冷却分支管路相连，第一三通水阀15的C口常开且与电池冷却主管路相连。

具体地，第一三通水阀15的A口关闭且B口和C口打开时，电池冷却主管路和第一电池冷却分支管路形成流通通路，第二电池冷却分支管路断开。第一三通水阀15的A口和C口打开且B口关闭时，电池冷却主管路和第二电池冷却分支管路形成流通通路，第一电池冷却分支管路断开。第一三通水阀15的C口关闭且A口和B口打开时，第一电池冷却分支管路和第二电池冷却分支管路形成流通通路，电池冷却主管路断开。

在一些实施例中，如图1所示，本实用新型实施例的热泵空调系统还包括电机21和第二水泵19，电机21和第二水泵19均与电机冷却管路相连，电机21位于水冷换热器9的上游且与第二水泵19的出口连通。

可以理解的是，第二水泵19可以使电机冷却管路中的冷却液循环，从而可以利用外部散热器8对冷却液散热，从而实现对电机21的冷却。此外，电机冷却管路中的冷却液还可以利用水冷换热器9与制冷剂管路中的制冷剂进行换热。

在一些实施例中，如图1所示，本实用新型实施例的热泵空调系统还包括第二三通水阀18。电机冷却管路包括电机冷却主管路、第一电机冷却分支管路和第二电机冷却分支管路，电机冷却主管路与水冷换热器9和外部散热器8均相连，第一电机冷却分支管路与电机21和第二水泵19相连，第一电机冷却分支管路与第二电机冷却分支管路并联。

第一电机冷却分支管路的一端、第二电机冷却分支管路的一端以及电机冷却主管路的一端相连，第一电机冷却分支管路的另一端、第二电机冷却分支管路的另一端以及电机冷却主管路的另一端分别与第二三通水阀18的三个阀口连通。

可以理解的是，第二三通水阀18可以根据三个阀口的开闭调节电机冷却管路的流通状态。其中，第二三通水阀18的A口常开且与第一电机冷却分支管路相连，第二三通水阀18的B口常开且与电机冷却主管路相连，第二三通水阀18的C口常闭且与第二电机冷却分支管路相连。

具体地，第二三通水阀18的A口和B口打开且C口关闭时，电机冷却主管路与第一电机冷却分支管路形成流通通路，第二电机冷却分支管路断开。第二三通水阀18的B口和C口打开且A口关闭时，电机冷却主管路与第二电机冷却分支管路形成流通通路，第一电机冷却分支管路断开。第二三通水阀18的A口和C口打开且B口关闭时，第一电机冷却分支管路与第二电机冷却分支管路形成流通通路，电机冷却主管路断开。

在一些实施例中，如图1所示，本实用新型实施例的热泵空调系统还包括四通水阀16。电池冷却主管路包括第一主管路段和第二主管路段，第一主管路段与电池冷却器5、加热器22、第一水泵14中的每一者相连，第一主管路段的一端与第一电池冷却分支管路的一端以及第二电池冷却分支管路的一端相连(即第一主管路段的一端形成电池冷却主管路的一端)，第二主管路段的一端与第一三通水阀15的一个阀口连通(即第二主管路段的一端形成电池冷却主管路的另一端)。

第一电机冷却分支管路包括第一分管路段和第二分管路段，第一分管路段与电机21和第二水泵19相连，第一分管路段的一端与第二电机冷却分支管路的一端以及电机冷却主管路的一端相连(即第一分管路段的一端形成第一电机冷却分支管路的一端)，第二分管路段的一端与第二三通水阀18的一个阀口连通(即第二分管路段的一端形成第一电机冷却分支管路的另一端)。

第一主管路段的另一端、第二主管路段的另一端、第一分管路段的另一端、以及第二分管路段的另一端分别与四通水阀16的四个阀口连通。

可以理解的是，四通水阀16的四个阀口均打开，四通水阀16的A口与电池冷却主管路的第二主管路段相连，四通水阀16的B口与电池冷却主管路的第一主管路段相连，四通水阀16的C口与第一电机冷却分支管路的第二分管路段相连，四通水阀16的D口与第一电机冷却分支管路的第一分管路段相连。

此外，四通水阀16的四个阀口的连通关系可以调节，从而调节电池冷却管路和电机冷却管路之间的连通关系。具体地，A口与B口连通、C口和D口连通，或者，A口与D口连通、B口和C口连通。

其中，A口与B口连通且C口和D口连通时，电池冷却管路和电机冷却管路为两个独立的管路，没有连通关系。A口与D口连通且B口和C口连通时，电池冷却管路和电机冷却管路串联，即冷却液在电池冷却管路和电机冷却管路中循环。

因此，本实用新型实施例的热泵空调系统可以根据车辆的工作状态和气候条件调节制冷剂管路、电池冷却管路和、电机冷却管路、电池冷却器5、水冷换热器9、外部换热器3和外部散热器8的工作状态。

也就是说，本实用新型实施例的热泵空调系统可以为多种模式，以对应车辆的工作状态和气候调节。

下面参考附图描述本实用新型实施例的热泵空调系统的多种模式。

在此需要说明的是，图2-图9中，制冷剂管路的实线部分中的制冷剂是流通的，制冷剂管路的虚线部分中的制冷剂是不流通的；电池冷却管路的实线部分中的冷却液是流通的，电池冷却管路的虚线部分中的冷却液是不流通的；电机冷却管路的实线部分中的冷却液是流通的，电机冷却管路的虚线部分中的冷却液是不流通的。

如图2所示，本实用新型实施例的热泵空调系统为制冷模式。

在一些实施例中，第一水泵14和第二水泵19均工作，第一三通水阀15的A口关闭，第一三通水阀15的B口和C口打开，第二三通水阀18的A口和B口打开，第二三通水阀18的C口关闭。四通水阀16的A口与B口连通、C口和D口连通。

压缩机1排出的高温高压制冷剂气体进入内部冷凝器2，内部冷凝器2向空调箱中的空气散热，给空调箱的温区调节提供热源，是否向空调箱散热由空调箱内的温度风门的开度决定，风门开度大小实现对出风温度调节。

内部冷凝器2出来的制冷剂经第一制冷剂阀10全开进入外部换热器3，此时外部换热器3作为冷凝器，外部换热器3出来的制冷剂分成三路，第一路经第二制冷剂阀A11节流后进入第一蒸发器4，第二路经第二制冷剂阀B12节流后进入第二蒸发器6，这两路用于乘员舱冷却，第三路经第三制冷剂阀13节流进入电池冷却器5提供电池冷却的冷量，从第一蒸发器4、第二蒸发器6以及电池冷却器5出来的制冷剂汇合后经气液分离器7出来后返回电动压缩机1。

在电池冷却管路中，第一水泵14开启，冷却液经过水泵升压，进入加热器22，此时加热器22不工作，只作为一个通道，从加热器22流出的冷却液进入电池冷却器5，热量被制冷剂吸收，变成低温的冷却液，低温的冷却液进入电池17，吸收电池17的热量变成高温的冷却液，此时电池17被冷却。高温的冷却液进入第一三通水阀15，从B口进，C口出，进而进入四通水阀16，从A口进，B口出，最后进入第一水泵14，完成循环。

在电机冷却管路中，第二水泵19开启，冷却液从逆变器20和电机21吸收热量升温，进而通过水冷换热器9，进一步从水冷换热器9吸收热量，吸收热量升温的冷却水经过外部散热器8，将热量散到空气中。即，电机冷却管路可以辅助制冷剂和电池冷却管路中的冷却液散热。

在另一些实施例中，在常温15℃至25℃环境工况下，本实用新型实施例的热泵空调系统可以利用自然风对电池17进行冷却。

具体地，四通水阀16的A口与D口连通、B口和C口连通。第三制冷剂阀13关闭，或者压缩机1不工作，即制冷剂管路中的制冷剂停止流动。此时，电机冷却管路和电池冷却管路串联，且电机冷却管路和电池冷却管路中的冷却液通过外部散热器88散热。

在又一些实施例中，在春秋季节15℃至25℃环境工况下，乘员舱内实现制冷除湿模式，消除舱内的湿度。利用空调箱的温度风门的开度大小(控制空调箱内流经内部冷凝器2的风量)实现对舱内出风温度的温度调节。首先空气经过第一蒸发器4(4)进行冷却除湿，在经过温度风门开口后经过内部冷凝器2(2)加热空气，达到制冷除湿的目的(如果仅仅利用第一蒸发器4(4)除湿，导致空调箱的出口风温度太低，舒适性变差。

如图3所示，本实用新型实施例的热泵空调系统为夏季制冷超级快充模式。

可以理解的是，在夏季快充时，电池17释放大量热量。在本实施例中，第一水泵14和第二水泵19均工作，第一三通水阀15的A口关闭，第一三通水阀15的B口和C口打开，第二三通水阀18的A口和B口打开，第二三通水阀18的C口关闭。四通水阀16的A口与B口连通、C口和D口连通。

第二制冷剂阀关闭，第一制冷剂阀10和第三制冷剂阀13打开，电池冷却器5将制冷剂中的冷量全部用于电池冷却器5，从而提高电池冷却管路中的冷却液的散热效率。

此外，本实用新型实施例的热泵空调系统可以将制冷剂的部分热量通过水冷换热器9传递给电机冷却管路中的冷却液，从而利用电机冷却管路对电池冷却管路中的冷却液进行散热，从而提高电池冷却管路中的冷却液的散热效率，进而可以提高电池的快充速度。

如图4所示，本实用新型实施例的热泵空调系统为冬季采暖模式。

在本实施例中，第一水泵14和第二水泵19均停止工作，第二制冷剂阀关闭，第一制冷剂阀10和第三制冷剂阀13打开。其中，电池冷却器5、外部散热器8和水冷换热器9仅作为流通通道。

制冷剂在压缩机1中被压缩成高温高压的蒸汽，高温高压的制冷剂蒸汽向提供乘客舱热源的内部冷凝器2散热变成高温高压的制冷剂液体，这部分热量用来加热进入乘员舱的空气，同时被加热的高温空气通过风道输入到乘员舱中，达到乘员舱采暖的需求。

高温高压的制冷剂液体经过水冷换热器9后经过第一制冷剂阀10节流后变成低压低温的制冷剂液体。该低压低温的制冷剂液体经过外部换热器3，吸收空气中的热量，变成低温低压的饱和气液制冷剂，此时第三全通电子制冷剂阀全开，低温低压的饱和气液制冷剂进入电池冷却器5，此时电池冷却器5只是作为一个通道，不进行任何热传递，从电池冷却器5出来的制冷剂通过气液分离器7后，回到压缩机1完成循环。

在本实施例中，对应的环境温度为-10℃至15℃范围。此时，电池冷却管路和电机冷却管路中的冷却液不流动。利用外部换热器3从环境空气吸收热量，电池17在对外放电产生的热量积累在电池冷却管路的冷却液中，电机21输出动力过程中产生的热量积累在电机冷却管路的冷却液中。

如图5所示，本实用新型实施例的热泵空调系统为冬季采暖和余热回收模式。

在本实施例中，第一水泵14和第二水泵19均工作，第二制冷剂阀关闭，第一制冷剂阀10和第三制冷剂阀13打开，其中，外部散热器8和水冷换热器9仅作为流通通道。第一三通水阀15的A口关闭，第一三通水阀15的B口和C口打开，第二三通水阀18的A口和C口打开，第二三通水阀18的B口关闭。四通水阀16的A口与D口连通、B口和C口连通，电池冷却管路和电机冷却管路串联。

制冷剂在压缩机1中被压缩成高温高压的蒸汽，高温高压的制冷剂蒸汽向提供乘客舱热源的内部冷凝器2散热变成高温高压的制冷剂液体，这部分热量用来加热进入乘员舱的空气，同时被加热的高温空气通过风道输入到乘员舱中，达到乘员舱采暖的需求。

高温高压的制冷剂液体经过水冷换热器9后经过第一制冷剂阀10节流后变成低压低温的制冷剂液体。该低压低温的制冷剂液体经过外部换热器3，吸收空气中的热量，变成低温低压的饱和气液制冷剂，此时第三全通电子制冷剂阀全开，低温低压的饱和气液制冷剂进入电池冷却器5，此时电池冷却器5可以为换热器，电池冷却管路和电机冷却管路中冷却液的热量传递给制冷剂，从电池冷却器5出来的制冷剂变成干度接近于1的饱和状态制冷剂，该饱和状态制冷剂通过气液分离器7后，回到压缩机1完成循环。

在极低环境温度工况下(环境温度在-30℃至-10℃范围内)，如果热量仍旧不能满足乘员热需求，开启加热器22对水路进行加热，补充制冷剂吸收的热量。

如图6所示，本实用新型实施例的热泵空调系统为除湿模式。

在本实施例中，第一水泵14和第二水泵19均停止工作，第一制冷剂阀10打开，第二制冷剂阀A11和第二制冷剂阀B12中的至少一者打开，第三制冷剂阀13关闭。其中，外部散热器8和水冷换热器9仅作为流通通道。

本实用新型实施例的热泵空调系统用于春秋季除湿加热，内部冷凝器2作为冷凝器，外部换热器3和第一蒸发器4同时作为蒸发器，通过第一蒸发器4对空气除湿降温，然后通过内部冷凝器2加热。

如图7所示，本实用新型实施例的热泵空调系统为除湿模式。

在本实施例中，第一水泵14工作，第二水泵19停止工作，第一制冷剂阀10打开，第二制冷剂阀A11和第二制冷剂阀B12中的至少一者打开，第三制冷剂阀13打开。第一三通水阀15的A口关闭，第一三通水阀15的B口和C口打开。四通水阀16的A口与B口连通、C口和D口连通。其中，外部散热器8和水冷换热器9仅作为流通通道。

本实用新型实施例的热泵空调系统用于春秋季除湿加热，内部冷凝器2作为冷凝器，外部换热器3、第一蒸发器4以及电池冷却器5同时作为蒸发器。通过第一蒸发器4对空气除湿降温，然后通过内部冷凝器2加热，从而提高舒适度。电池冷却器5可以对电池冷却管路中的冷却液降温，进而对电池17进行降温。

如图8和图9所示，本实用新型实施例的热泵空调系统为化霜模式。

在一些实施例中，如图8所示，第一水泵14和第二水泵19均工作，第一制冷剂阀10打开，第二制冷剂阀关闭，第三制冷剂阀13打开。第一三通水阀15的A口关闭，第一三通水阀15的B口和C口打开，第二三通水阀18的B口关闭，第二三通水阀18的A口和C口打开。四通水阀16的A口与D口连通、B口和C口连通，电池冷却管路和电机冷却管路串联。其中，外部散热器8和水冷换热器9仅作为流通通道。

在高湿天气冬季采暖工况(-5℃至5℃)下，本实用新型实施例的热泵空调系统运行一段时间后，外部换热器3作为蒸发器，其上面生成一层霜，严重阻碍外部换热器3从空气中吸收热量。此时第一制冷剂阀10全开，外部换热器3作为冷凝器，利用其内部高温高压制冷剂对其外表面的霜进行加热，实现化霜。第三制冷剂阀13节流，将电池冷却器5作为蒸发器。

制冷剂吸收电池冷却管路和电机冷却管路中的冷却液的热量，并且可以利用电池17和电机21产生的热量。

在另一些实施例中，如图9所示，第一水泵14工作，第二水泵19停止工作，第一制冷剂阀10打开，第二制冷剂阀关闭，第三制冷剂阀13打开。第一三通水阀15的B口关闭，第一三通水阀15的A口和C口打开。四通水阀16的A口与B口连通、C口和D口连通。

也就是说，电机冷却管路中的冷却液不流动且不参与热量交换，制冷剂吸收电池冷却管路的冷却液的热量。

当然，第一三通水阀15的状态也可以调节为：第一三通水阀15的A口关闭，第一三通水阀15的B口和C口打开，从而可以利用电池17产生的热量。

本实用新型实施例的车辆，包括上述任一实施例的热泵空调系统。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种热泵空调系统，其特征在于，包括：

制冷剂管路、电池冷却管路和电机冷却管路；

电池冷却器，所述电池冷却器与所述制冷剂管路和所述电池冷却管路中的每一者相连；

水冷换热器，所述水冷换热器与所述制冷剂管路和所述电机冷却管路中的每一者相连；

外部换热器，所述外部换热器与所述制冷剂管路相连；以及

外部散热器，所述外部散热器与所述电机冷却管路相连。

2.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，沿所述制冷剂管路中制冷剂的流通方向，所述水冷换热器位于所述外部换热器的上游，所述外部换热器位于所述电池冷却器的上游；

沿所述电机冷却管路中冷却液的流通方向，所述水冷换热器位于所述外部散热器的上游。

3.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至少一个蒸发器，所述制冷剂管路包括制冷剂主管路和多个制冷剂分支管路，多个所述制冷剂分支管路并联且均与所述制冷剂主管路连通，所述制冷剂主管路与所述水冷换热器和所述外部换热器中的每一者相连，所述多个制冷剂分支管路中的一者与所述电池冷却器相连，所述多个制冷剂分支管路中的其余制冷剂分支管路至少为一个且与至少一个所述蒸发器对应相连。

4.根据权利要求3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制冷剂阀、第二制冷剂阀和第三制冷剂阀，所述第二制冷剂阀至少为一个且与至少一个所述蒸发器对应，

所述第一制冷剂阀与所述制冷剂主管路相连且位于所述水冷换热器和所述外部换热器之间，所述第二制冷剂阀与所述其余制冷剂分支管路相连且位于所述蒸发器的上游，所述第三制冷剂阀与所述多个制冷剂分支管路中的所述一者相连且位于所述电池冷却器的上游。

5.根据权利要求4所述的热泵空调系统，其特征在于，所述第一制冷剂阀、所述第二制冷剂阀和所述第三制冷剂阀均为全通电子膨胀阀。

6.根据权利要求3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空调箱，所述空调箱包括内部冷凝器和所述至少一个蒸发器，沿所述制冷剂管路中制冷剂的流通方向，所述内部冷凝器位于所述水冷换热器的上游。

7.根据权利要求1-6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电池包、加热器和第一水泵，所述电池包、所述加热器和所述第一水泵均与所述电池冷却管路相连，所述第一水泵和所述加热器位于所述电池包和所述电池冷却器之间，且所述加热器与所述第一水泵的出口连通，

所述热泵空调系统还包括第一三通水阀，

所述电池冷却管路包括电池冷却主管路、第一电池冷却分支管路和第二电池冷却分支管路，

所述电池冷却主管路与所述电池冷却器、所述加热器和所述第一水泵中的每一者相连，所述第一电池冷却分支管路与所述电池包相连，所述第一电池冷却分支管路与所述第二电池冷却分支管路并联，

所述第一电池冷却分支管路的一端、所述第二电池冷却分支管路的一端以及所述电池冷却主管路的一端相连，所述第一电池冷却分支管路的另一端、所述第二电池冷却分支管路的另一端以及所述电池冷却主管路的另一端分别与所述第一三通水阀的三个阀口连通。

8.根据权利要求7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电机和第二水泵，所述电机和所述第二水泵均与所述电机冷却管路相连，所述电机位于所述水冷换热器的上游且与所述第二水泵的出口连通，

所述热泵空调系统还包括第二三通水阀，

所述电机冷却管路包括电机冷却主管路、第一电机冷却分支管路和第二电机冷却分支管路，

所述电机冷却主管路与所述水冷换热器和所述外部散热器均相连，所述第一电机冷却分支管路与所述电机和所述第二水泵相连，所述第一电机冷却分支管路与所述第二电机冷却分支管路并联，

所述第一电机冷却分支管路的一端、所述第二电机冷却分支管路的一端以及所述电机冷却主管路的一端相连，所述第一电机冷却分支管路的另一端、所述第二电机冷却分支管路的另一端以及所述电机冷却主管路的另一端分别与所述第二三通水阀的三个阀口连通。

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四通水阀，

所述电池冷却主管路包括第一主管路段和第二主管路段，所述第一主管路段与所述电池冷却器、所述加热器、所述第一水泵中的每一者相连，所述第一主管路段的一端与所述第一电池冷却分支管路的所述一端以及所述第二电池冷却分支管路的所述一端相连，所述第二主管路段的一端与所述第一三通水阀的一个阀口连通；

所述第一电机冷却分支管路包括第一分管路段和第二分管路段，所述第一分管路段与所述电机和所述第二水泵相连，所述第一分管路段的一端与所述第二电机冷却分支管路的所述一端以及所述电机冷却主管路的所述一端相连，所述第二分管路段的一端与所述第二三通水阀的一个阀口连通；

所述第一主管路段的另一端、所述第二主管路段的另一端、所述第一分管路段的另一端、以及所述第二分管路段的另一端分别与所述四通水阀的四个阀口连通。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的热泵空调系统。

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