CN109720165A - 车辆用热泵*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆用热泵***及其控制方法，本发明的提供一种如下的车辆用热泵***的控制方法：可以配备设置于冷却水循环线的冷却水温度传感器和设置于所述室外热交换器的出口侧的制冷剂温度传感器以及感测车辆外部的空气温度的外部空气温度传感器，从而在控制部比较上述的温度传感器，进而掌握冷却水的热源的条件，并据此而判断室外热交换器的旁通。

Description

车辆用热泵***
技术领域
本发明涉及一种车辆用热泵***及其控制方法，具体而言，涉及一种预先防止在室外热交换器发生的制冷剂的压力损失，并仅回收冷却水的热源，从而能够实现稳定的热泵运作的车辆用热泵***及其控制方法。
背景技术
车辆用空调装置通常构成为包括用于对车辆的室内进行制冷的制冷***和用于对车辆的室内进行供暖的供暖***。所述制冷***够成为：在制冷剂循环的蒸发器侧使经由蒸发器的外部的空气与在蒸发器内部流动的制冷剂进行热交换，从而更换为冷空气，进而对车辆室内进行制冷；所述供暖***构成为：在冷却水循环的加热器芯侧使经由加热器芯的外部的空气与在加热器芯内部流动的冷却水进行热交换，从而更换为暖空气，进而对车辆室内进行供暖。
另外，与如上所述的车辆用空调装置不同的，采用利用一个制冷循环而转换制冷剂的流动方向，从而能够选择性地执行制冷和供暖的热泵***，例如，配备两个热交换器(即，设置于空调外壳内部而用于与向室内吹送的空气进行热交换的室内热交换器以及用于在空调外壳外部进行热交换的室外热交换器)以及用于转换制冷剂的流动方向的方向调节阀门。因此，在通过借助方向调节阀门的制冷剂的流动方向而运行制冷模式的情况下，所述室内热交换器将会执行制冷用热交换器的作用，并且在运行供暖模式的情况下，所述室内热交换器会执行供暖用热交换器的作用。
作为这种车辆用***，提出了多样的种类，而其代表性的例图示于图1。
如图1所示的车辆用热泵***构成为包括：压缩机30，压缩制冷剂并排除；室内热交换器32，用于使从所述压缩机30排除的制冷剂放热；第一膨胀阀门34和第一旁通阀门36，设置成并联结构而使通过所述室内热交换器32的制冷剂选择性地通过；室外热交换器48，使通过所述第一膨胀阀门34或者第一旁通阀门36的制冷剂在室外进行热交换；蒸发器60，使通过所述室外热交换器48的制冷剂蒸发；储液器(Accumulator)62，使通过所述蒸发器60的制冷剂分离为气态和液态的制冷剂；内部热交换器50，使向所述蒸发器60供应的制冷剂和返回到压缩机30的制冷剂热交换；第二膨胀阀门56，使向所述蒸发器60供应的制冷剂选择性地膨胀；以及，第二旁通阀门58，与所述第二膨胀阀门56并联地设置，从而将所述室外热交换器48的出口侧和所述储液器62的入口侧选择性地连接。
在图1中，附图标号10表示内置有所述室内热交换器32和蒸发器60的空调外壳；附图标号12表示用于调节冷空气和暖空气的混合量的温度调节门；附图标号20表示设置于所述空调外壳的入口的送风机。
根据如上所述地构成的现有的车辆用热泵***，在运行热泵模式(供暖模式)的情况下，第一旁通阀门36和第二旁通阀门56关闭，并且第一膨胀阀门34和第二膨胀阀门58开放。并且，温度调节门12的动作如图1所示。因此，从压缩机30排出的制冷剂依次经过室内热交换器32、第一膨胀阀门34、室外热交换器48、内部热交换器50的高压部52、第二旁通阀门58、储液器62以及所述内部热交换器50的低压部54之后返回到压缩机30。即，所示室内热交换器32起到供暖器的作用，所示室外热交换器48起到蒸发器的作用。
在运行空调模式(制冷模式)的情况下，第一旁通阀门36和第二旁通阀门56开放，第一膨胀阀门34和第二膨胀阀门58关闭。并且，温度调节门12封闭室内热交换器32通路。因此，从压缩机30排出的制冷剂依次经过室内热交换器32、第一旁通阀门36、室外热交换器48、内部热交换器50的高压部52、第二膨胀阀门56、蒸发器60、储液器62和所述内部热交换器50的低压部54而返回到压缩机30。即，所述蒸发器60起到蒸发器的作用，被所述温度调节门12封闭的所述室内热交换器32与在热泵模式一样起到供暖器的作用。
然而，对所述现有的车辆用热泵***而言，在热泵模式(供暖模式)下，设置于所述空调外壳10的内部的室内热交换器32起到供暖器的作用而执行供暖，并且所述室外热交换器48设置于空调外壳10的外部，即，车辆的引擎室前方侧而执行与外部空气进行热交换的蒸发器的作用，然而，此时，在向所述室外热交换器48流入的制冷剂的温度高于外部空气的温度的情况下，换言之，在外部空气的温度低于制冷剂的温度的情况下，显然无法从外部空气吸收热量(吸热)，并且还会发生所述室外热交换器48结霜等室外热交换器48的热交换效率的降低，因此还存在热泵***的供暖性能和效率降低的问题。
为了解决如上所述的问题，若参照图2而对本发明的申请人在先申请的公开专利第10-2012-0103054号车辆用热泵***进行简要的说明则如下。所述车辆用热泵***包括：压缩机70，设置于制冷剂循环线91上，从而将制冷剂压缩而排出；室内热交换器71，设置于空调外壳80的内部，并且与所述压缩机70的出口侧制冷剂循环线91连接，从而使在所述空调外壳80内流动的空气和从所述压缩机70排出的制冷剂进行热交换；蒸发器75，设置于所述空调外壳80的内部，并且与所述压缩机70的入口侧制冷剂循环线91连接，从而使在所述空调外壳80内流动的空气和供应至所述压缩机70的制冷剂进行热交换；室外热交换器73，设置于所述空调外壳80的外部，从而使在所述制冷剂循环线91循环的制冷剂与室外空气进行热交换；第一膨胀单元72，设置于所述室外热交换器73的入口侧制冷剂循环线91上，从而根据空调模式或者热泵模式而将供应至所述室外热交换器73的制冷剂选择性地膨胀；第二膨胀单元74，设置于所述蒸发器75的入口侧制冷剂循环线91上，从而使供应至所述蒸发器75的制冷剂膨胀；第一旁通线92，设置成将所述第二膨胀单元74的入口侧制冷剂循环线91和所述蒸发器75的出口侧制冷剂循环线连接，从而使循环制冷剂旁路通过所述第二膨胀单元74和蒸发器75；第一方向转换阀门90，设置于所述第一旁通线92和所述制冷剂循环线91的分叉点，从而根据空调模式或者热泵模式而转换制冷剂流动方向，以使通过所述室外热交换器73的制冷剂向所述第一旁通线92或者所述第二膨胀单元74流动。
并且，在热泵模式下，为了进行车辆室内的除湿，设置有将所述第一旁通线92和所述蒸发器75的入口侧的制冷剂循环线91连接，以使在所述第一旁通线92流动的制冷剂中的一部分向所述蒸发器75侧流动的除湿线94，并且在所述除湿线94上设置有开闭阀门94a。并且，设置有第二旁通线92，以使通过所述第一膨胀单元72的制冷剂绕流。
因此，在室外温度为零下的情况或者在所述室外热交换器73结霜的条件下，制冷剂通过所述第二旁通线93而旁路通过室外热交换器73，因此既能够最小化低温的室外空气的影响，又能够通过热供应单元76而回收电气装置的废热，进而能够提高热泵***的灵活的运行以及供暖性能。
并且，在热泵模式下，如果需要车辆室内的除湿，则开放所述除湿线94的开闭阀门94a，从而在所述第一膨胀单元72膨胀的制冷剂经由所述室外热交换器73而向所述第一旁通线92流动，此时，向所述第一旁通线92流动的制冷剂的一部分被分叉到所述除湿线94，从而被供应至所述蒸发器75侧，进而能够实现车辆室内的除湿。
然而，现有的车辆用热泵***的室外温度为零下，或者简单使用单纯地在室外热交换器73的一侧比较制冷剂温度和室外温度，从而使制冷剂旁路通过室外热交换器73的简单的方法，因此无法满足热泵***的多样的情况，因此会发生故障或性能降低等问题。
发明内容
因此，为了解决如上所述的问题，本发明的目的在于提供一种如下的车辆用热泵***的控制方法：可以配备设置于冷却水循环线的冷却水温度传感器和设置于所述室外热交换器的出口侧的制冷剂温度传感器以及感测车辆外部的空气温度的外部空气温度传感器，从而在控制部比较上述的温度传感器，进而掌握冷却水的热源的条件，并据此而判断室外热交换器的旁通。
为了实现如上所述的目的，提供一种车辆用热泵***，包括：压缩机，设置于制冷剂循环线上并将制冷剂压缩而排出；室内热交换器，设置于空调外壳的内部并将所述空调外壳内的空气和从所述压缩机排出的空气进行热交换；蒸发器，设置于所述空调外壳的内部并将所述空调外壳内的空气和供应至所述压缩机的制冷剂进行热交换；室外热交换器，设置于所述空调外壳的外部并使在所述制冷剂循环线循环的制冷剂与外部空气进行热交换；第一膨胀单元，设置于所述室内热交换器和室外热交换器之间的制冷剂循环线上并使制冷剂膨胀；第二膨胀单元，设置于所述蒸发器的入口侧制冷剂循环线上并使制冷剂膨胀；第一旁通线，设置成将所述第二膨胀单元的入口侧制冷剂循环线和所述蒸发器的出口侧制冷剂循环线连接并使制冷剂旁路通过所述第二膨胀单元和蒸发器；第二旁通线，设置成将所述第一膨胀单元的出口侧制冷剂循环线和所述室外热交换器的出口侧制冷剂循环线连接并使制冷剂旁路通过所述室外热交换器；冷却水温度传感器，设置于冷却水循环线；制冷剂温度传感器，设置于所述室外热交换器的出口侧；外部空气温度传感器，感测车辆外部的空气温度；以及控制部，将通过冷却水温度传感器、制冷剂温度传感器以及外部空气温度传感器感测的温度值进行比较，并判断是否使制冷剂通过第一旁通线而旁路通过所述室外热交换器旁路通过。
并且，所述控制部可进行控制使得：在将冷却水温度值和外部空气温度值进行比较，并判断为冷却水温度值与外部空气温度值之差小于第一预设温度时，以现有的逻辑运行。
并且，所述控制部可进行控制使得：在将冷却水温度值和外部空气温度值进行比较并判断为冷却水温度值与外部空气温度值之差大于或等于第一预设温度的情况下，判断制冷剂温度值与外部空气温度值之差是否小于第二预设温度，并且如果判断为小于第二预设温度，则以现有的逻辑运行，而如果判断为大于或等于第二预设温度，则控制第二方向转换阀门而旁路通过所述室外热交换器。
并且，所述控制部可进行控制使得：在将冷却水温度值和外部空气温度值进行比较并判断为冷却水温度值与外部空气温度值之差大于或等于第一预设温度的情况下，判断制冷剂温度值与外部空气温度值之差是否小于第二预设温度，如果判断为小于第二预设温度，则以现有的逻辑运行，而如果判断为高大于或等于第二预设温度，则控制第二方向转换阀门而旁路通过所述室外热交换器，之后，如果判断为冷却水温度值与外部空气温度值之差小于第三预设温度，则保持旁路通过所述室外热交换器，而如果判断为冷却水温度值与外部空气温度值之差大于或等于所述第三预设温度，则以现有的逻辑运行。
为了实现如上所述的目的，本发明提供一种车辆用热泵***的控制方法，其中，所述车辆用热泵***包括：压缩机，设置于制冷剂循环线上并将制冷剂压缩而排出；室内热交换器，设置于空调外壳的内部并而将所述空调外壳内的空气和从所述压缩机排出的空气进行热交换；蒸发器，设置于所述空调外壳的内部并将所述空调外壳内的空气和供应至所述压缩机的制冷剂进行热交换；室外热交换器，设置于所述空调外壳的外部并使在所述制冷剂循环线循环的制冷剂与外部空气进行热交换；第一膨胀单元，设置于所述室内热交换器和室外热交换器之间的制冷剂循环线上并使制冷剂膨胀；第二膨胀单元，设置于所述蒸发器的入口侧制冷剂循环线上并使制冷剂膨胀；第一旁通线，设置成将所述第二膨胀单元的入口侧制冷剂循环线和所述蒸发器的出口侧制冷剂循环线连接并使制冷剂旁路通过所述第二膨胀单元和蒸发器；第二旁通线，设置成将所述第一膨胀单元的出口侧制冷剂循环线和所述室外热交换器的出口侧制冷剂循环线连接并使制冷剂旁路通过所述室外热交换器；冷却水温度传感器，设置于冷却水循环线并测量冷却水温度值；制冷剂温度传感器，设置于所述室外热交换器的出口侧并测量制冷剂温度值；外部空气温度传感器，感测车辆外部的空气温度而测量外部温度值，其中，所述车辆用热泵***的控制方法包括如下的步骤：步骤1，将所述冷却水温度值和所述外部空气温度值进行比较，从而如果判断为在所述冷却水温度值与所述外部空气温度值之差小于第一预设温度，则以现有的逻辑运行；步骤2，如果判断为制冷剂温度值与外部空气温度值之差小于第二预设温度，则以现有的逻辑运行；步骤3，如果在所述步骤2中，判断为制冷剂温度值与外部空气温度值之差大于或等于第二预设温度，则旁路通过室外热交换器；以及步骤4，如果判断为冷却水温度值与外部空气温度值之差小于第三预设温度，则保持旁路通过所述室外热交换器的步骤3，如果判断为冷却水温度值与外部空气温度值之差大于或等于第三预设温度，则以现有的逻辑运行。
并且，所述冷却水循环线可以包括：热供应单元，与所述制冷剂循环线连接，并使制冷剂和冷却水进行热交换。
并且，所述冷却水循环线还可以包括：电子装置和电池，所述热供应单元将电气装置或者电池的废热与在所述第一旁通线流动的制冷剂进行热交换。
并且，在所述冷却水循环线中可以配备有冷却水加热器，该冷却水加热器在车辆的启动初期作为辅助热源而运行所述冷却水加热器，从而对电池进行加热，或者在制冷剂的回收热量不足的情况下补充回收热量。
根据如上所述的本发明的车辆用热泵***以及其控制方法，具有能够预先防止在室外热交换器发生的制冷剂的压力损失，并且仅回收冷却水的热源，进而能够实现稳定的热泵运作的效果。
并且，还具有如下效果：在冷却水的热源的能量减少的情况下，重新返回到同时使用借助室外热交换器的空气热源和冷却水热源的最大供暖模式，从而能够根据热泵运行条件而选择性地使用最合适的条件。
并且，由于可以根据冷却水热源的能量而选择性地使用借助室外热交换器的空气热源使用与否，因此能够对应于多样的情况而执行供暖。即，可以通过室外温度、冷却水温度和制冷剂温度而判断借助所述室外热交换器的空气热源的使用条件或未使用条件。
并且，还具有如下效果：在除了室外温度为零下或者在室外热交换器结霜的情况之外的情况下，也能够根据需要而确定基于室外热交换器的空气的热源的使用与否，因此能够实现有效的管理。
附图说明
图1是示出现有的车辆用热泵***的构成图。
图2使示出现有的车辆用热泵***的构成图。
图3使示出根据本发明的车辆用热泵***的构成图。
图4使示出根据本发明的车辆用热泵***的控制方法的流程图。
符号说明
100：压缩机 110：室内热交换器
115：冷却水加热器 120：第一膨胀单元
122：双向阀 130：室外热交换器
140：第二膨胀单元 160：蒸发器
180：热供应单元 191：第一方向转换阀门
192：第二方向转换阀门 200：电气装置
210：电池 300：控制部
S：冷却水循环线 R：制冷剂循环线
R1：旁通线 R2：辅助旁通线
A1'：冷却水温度值 A3'：外部空气温度值
A2'：制冷剂温度值
具体实施方式
为了充分理解本发明，参照附图对本发明的优选实施例进行说明。本发明的实施例可以变形为多种形态，并且不应将本发明的范围解释为局限于下文中详细说明的实施例。本实施例为了给在本领域中具有平均知识水平的人更完整地说明本发明而提供。因此，附图中的要素的形状等为了明确的说明而可以夸大表示。应当注意的是，存在着在各个附图中，相同的部件使用同一个参照标号来表示的情形。并且，将判断为可能会对本发明的主旨带来不必要的混乱的公知功能和构成的详细的描述省略。
以下，参照附图对本发明进行详细的说明。
图3使示出根据本发明的车辆用热泵***的构成图。
首先，如图3所示，根据本发明的车辆用热泵***构成为：在制冷剂循环线R上按续地连接压缩机100、室内热交换器110、第一膨胀单元120、室外热交换器130、第二膨胀单元140和蒸发器160，其适合应用在电动汽车或者混合动力汽车。
并且在所述制冷剂循环线R上并列设置有：旁通线R1，旁路通过所述第二膨胀单元140和蒸发器160；辅助旁通线R2，旁路通过所述室外热交换器130；除湿线R3，位于第一膨胀单元120的后侧，从而设置成使制冷剂直接流向蒸发器160，并且在所述旁通线R1的分叉点设置有第二方向转换阀门192，并且在所述除湿线R3的分叉点设置有双向阀122。
因此，在空调模式下，从所述压缩机100排出的制冷剂按续地循环室外热交换器130、第二膨胀单元140、蒸发器160和压缩机100，此时，所述室内热交换器110执行冷凝器的作用，所述蒸发器160执行蒸发器的作用。在此情况下，所述室外热交换器130可以起到与所述室内热交换器110相同的冷凝器的作用。
并且，在热泵模式下，从所述压缩机100排出的制冷剂按续地循环室内热交换器110、第一膨胀单元120、室外热交换器130、旁通线R1和压缩机100，此时，所述室内热交换器110执行冷凝器的作用，并且所述室外热交换器130执行蒸发器的作用，而且不会向所述第二膨胀单元140和蒸发器160供应制冷剂。
另外，在热泵模式下，在对车辆室内进行除湿时，通过所述制冷剂循环线R的制冷剂的一部分通过除湿线R3而被供应至蒸发器160，因此会执行车辆室内的除湿。
如上所述，对本发明的热泵***而言，空调模式和热泵模式下的制冷剂的循环方向相同，因此能够共同使用制冷剂循环线R，并且能够防止在没有制冷剂的流动时发生的制冷剂停滞现象，并能够简化制冷剂循环线R。
在此情况下，设置于所述制冷剂循环线R上的压缩机100从引擎(内燃机管)或者马达等接收动力而驱动，并吸入和压缩制冷剂，之后以高温高压的气体状态排出。
所述压缩机100在空调模式下吸入和压缩从所述蒸发器160侧排出的制冷剂并向室内热交换器110侧供应，以及在热泵模式下，吸入和压缩从所述室外热交换器130排出而通过旁通线R1的制冷剂，并将其供应至室内热交换器110侧。
并且，在热泵模式中的除湿模式下，由于通过所述旁通线R1和除湿线R3而同时向蒸发器160供应制冷剂，所以，在此情况下，所述压缩机100吸入并压缩通过所述旁通线R1和蒸发器160之后合流的制冷剂，并将其供应至室内热交换器110侧。
所述室内热交换器110设置于空调外壳150的内部，并与所述压缩机100的出口侧制冷剂循环线R连接，从而使在所述空调外壳150内流动的空气和从所述压缩机100排出的制冷剂热交换。
并且，所述蒸发器160设置于空调外壳150内部，并且与所述压缩机100的入口侧制冷剂循环线R连接，从而使在所述空调外壳150内流动的空气和向所述压缩机100流动的制冷剂进行热交换。
所述室内热交换器110在空调模式和热泵模式下均起到冷凝器的作用，而且对所述蒸发器160而言，在空调模式下起到蒸发器的作用；在热泵模式下，由于没有制冷剂的供应，因此停止运行；在除湿模式下，由于供应一部分制冷剂，因此起到蒸发器的作用。
并且，所述室内热交换器110和蒸发器160在所述空调外壳150的内部以预定间距隔开而设置，并且从所述空调外壳150内的空气流动方向的上游侧按续地设置所述蒸发器160和室内热交换器110。
因此，在所述蒸发器160起到蒸发器作用的空调模式下，从所述第二膨胀单元140排出的低温低压的制冷剂被供应至所述蒸发器160，此时，通过送风机(blower，未示出)而在空调外壳150的内部流动的空气在通过所述蒸发器160的过程中与蒸发器160内部的低温低压的制冷剂进行热交换，从而被转换为冷风，之后被排出到车辆室内，从而对车辆室内进行制冷。
在所述室内热交换器110起到冷凝器的作用的热泵模式下，从所述压缩机100排出的高温高压的制冷剂被供应至所述室内热交换器110，此时，通过送风机而在空调外壳150的内部流动的空气在通过所述室内热交换器110的过程中与蒸发器160内部的高温高压的制冷剂进行热交换，从而被转换为暖风，之后被排出到车辆室内，从而对车辆室内进行供暖。另外，所述蒸发器160的大小形成为大于所述室内热交换器110的大小。
在所述空调外壳150的内部，在所述蒸发器160和所述室内热交换器110之间设置有用于调节旁路通过所述室内热交换器110的空气的量和通过所述室内热交换器110的空气的量的温度调节门151。
所述温度调节门151调节旁路通过所述室内热交换器110的空气的量和通过室内热交换器110的空气的量，从而适当地调节从空调外壳150排出的空气的量，此时，在空调模式下，如果通过所述温度调节门151完全地封闭所述室内热交换器110的前方侧通路，则通过蒸发器160的冷风旁路通过室内热交换器110而被供应至车辆室内，因此会执行最高程度的制冷；在热泵模式下，如果通过所述温度调节门151完全地封闭旁路通过所述室内热交换器110的通路，从而所有的空气通过起到冷凝器作用的室内热交换器110而转换为暖风，并且该暖风被供应至车辆室内，因此会执行供暖。
另外，所述室外热交换器130设置于所述空调外壳150的外部，同时与所述制冷剂循环线R连接，从而可以使在所述制冷剂循环线R循环的制冷剂与外部空气进行热交换。
在此，所述室外热交换器130设置于车辆引擎室的前方侧，从而使在内部流动的制冷剂与外部空气进行热交换。所述室外热交换器130在空调模式下起到与所述室内热交换器110相同的冷凝器作用，在此，在室外热交换器110的内部流动的高温的制冷剂与外部空气进行热交换，从而进行冷凝。在热泵模式下，执行与所述室内热交换器110相反的蒸发器的作用，此时，在室外热交换气130的内部流动的低温的制冷剂与外部空气热交换，从而被蒸发。
并且，所述第一膨胀单元120设置于所述室内热交换器110和室外热交换器130之间的制冷剂循环线R上，从而根据空调模式或者热泵模式而使供应至所述室外热交换器130的制冷剂选择性地膨胀。
通过所述室外热交换器130的制冷剂向所述第二膨胀单元140和制冷剂160侧流动，但是在热泵模式下，通过所述室外热交换器130的制冷剂通过所述旁通线R1而直接流向压缩器100，从而能够将所述第二膨胀单元140和蒸发器160旁通。
在此，根据空调模式或者热泵模式而转换制冷剂的流动方向的作用通过第一方向转换阀门191来实现。
所述第一方向转换阀门191设置于所述旁通线R1和所述制冷剂循环线R的分叉点，从而以使通过所述室外热交换器130的制冷剂根据空调模式或者热泵模式而流向所述旁通线R1或者所述第二膨胀单元140的方式转换制冷剂流动方向。
此时，第一方向转换阀门191在空调模式下，以使从所述压缩机100排出而通过室内热交换器110和室外热交换器130的制冷剂流向所述第二膨胀单元140和蒸发器160侧的方式转换方向；在热泵模式下，以使从所述压缩机100排出而通过室内热交换器110和室外热交换器130的制冷剂流向所述旁通线R1的方式转换方向。
另外，所述第一方向转换阀门191设置于所述旁通线R1的入口侧分叉点，并且优选使用三通阀。除了所述第一方向转换阀门191以外，第二方向转换阀门192也优选使用三通阀。
并且，在所述旁通线R1上设置有向沿着旁通线R1流动的制冷剂供应热的热供应单元180。
所述热供应单元180连接于制冷剂循环线R和冷却水循环线S连接，从而使制冷剂和冷却水进行热交换。在此情况下，在所述冷却水循环线S连接有电气装置200和电池210，从而可以从所述热供应单元180向在所述旁通线R1流动的制冷剂供应电气装置200和电池210的废热。因此，在热泵模式下，从车辆电气装置200和电池210的废热回收热源，从而能够提高供暖性能。另外，作为上述车辆电气装置200，代表性地有马达和逆变器(inverter)等。
另外，在所述压缩机100的入口侧制冷剂循环线R上设置有储液器。所述储液器在向所述压缩机100供应的制冷剂中分离液态制冷剂和气态制冷剂，从而仅将气态制冷剂供应至压缩机100。
另外，在所述冷却水循环线S上可以设置有用于使电池210升温的冷却水加热器115。即，在车辆的启动初期，作为辅助热源而运行所述冷却水加热器115，从而可以使电池210加热，并且在制冷剂的回收热量不足的情况下也可以运行所述冷却水加热器115。作为上述冷却水加热器115，优选地使用PTC加热器。
并且，所述旁通线R1被设置成连接所述第二膨胀单元140的入口侧制冷剂循环线R和所述蒸发器160的出口侧制冷剂循环线R，从而使在制冷剂循环线R循环的制冷剂选择性地旁路通过所述第二膨胀单元140和蒸发器160。
如图所示，所示旁通线R1与所述第二膨胀单元140和蒸发器160并联地布置，即，所述旁通线R1的入口侧与将所述室外热交换器130和第二膨胀单元140连接的制冷剂循环线R连接，出口侧与将所述蒸发器160和压缩机100连接的制冷剂循环线R连接。
并且，设置有以使在所述制冷剂循环线R循环的制冷剂选择性地向所述辅助旁通线R2流动的方式转换制冷剂的流动方向的第二方向转换阀门192，所述第二方向转换阀门192设置于所述辅助旁通线R2和所述制冷剂循环线R的分叉点，从而以使制冷剂向所述室外热交换器130或者辅助旁通线R2流动的方式转换制冷剂的流动方向。
此时，在所述室外热交换器130结霜或者室外温度小于0℃的情况下，由于所述室外热交换器130无法顺利地从外部空气吸热，因此所述第二方向转换阀门192使在所述制冷剂循环线R循环的制冷剂旁路通过所述室外热交换器130。
另外，不一定将0℃作为所述室外温度的标准，还可以仅在所述外部空气和在所述室外热交换器130流动的制冷剂之间的热交换效率高的情况下使制冷剂通过室外热交换器130，而在热交换效率不理想的情况下使制冷剂旁路通过室外热交换器130，从而能够提高***的供暖性能和效率。
另外，在所述室外热交换器130发生结霜时，如果制冷剂流动至所述辅助旁通线R2而旁路通过室外热交换器130，则能够使结霜延迟或者解除结霜。
并且，在制冷剂循环线R上设置有使在所述制冷剂循环线R循环的制冷剂的一部分供应至所述蒸发器160侧的除湿线R3，从而在热泵模式下执行车辆室内的除湿。
此时，为了进行车辆室内的除湿，需要向所述蒸发器160侧供应低温的制冷剂，因此上述除湿线R3连接到在所述制冷剂循环线R中低温制冷剂所循环的区间。
更详细地说明，所述除湿线R3被设置成使通过所述第一膨胀单元120的低温制冷剂的一部分供应至所述蒸发器160侧。即，所述除湿线R3被设置成连接所述第一膨胀单元120的出口侧的制冷剂循环线R和所述蒸发器160的入口侧制冷剂循环线R。
从附图中可以看出，所述除湿线R3的入口连接于所述第一膨胀单元120和所述室外热交换器130之间的制冷剂循环线R，从而使通过所述第一膨胀单元120之后流入到所述室外热交换器130之前的制冷剂的一部分向所述除湿线R3流动，并被供应至所述蒸发器160侧。
即，在车辆室内的除湿模式下，在使制冷剂通过所述第一膨胀单元120之后，将流入到所述室外热交换器130之前的制冷剂的一部分通过所述除湿线R3而供应至蒸发器160侧。
另外，在根据本发明的车辆用热泵***中，在冷却水循环线S上布置有电气装置200和电池210，从而在供暖模式下，作为制冷剂的回收热源，除了电气装置200的废热以外还采用电池210的废热。在此情况下，不同于现有的电动汽车，在配备有电池热管理***的电动车辆中，根据充电条件和行驶条件，冷却水温度形成为较高。其原因在于，在电池210的充电状态下能够通过冷却水加热器115任意地提高冷却水的温度，据此，在车辆用热泵***中可以大幅度增加制冷剂的回收热量。所述冷却水加热器115为了实现电池210的升温而配备，冷却水加热器115具有如下的功能：提高冷却水的温度，并且借助电池冷却器使冷却水和电池210进行热交换，从而使电池210的温度提高到正常运行的温度。
另外，如果冷却水的温度高，则从室外热交换器130吸热的空气热源的能量减少，或者由于制冷剂在无法吸入空气热源的条件下通过室外机，因此与在室外热交换器130吸热而成为增益的程度相比，由于压力损失而形成损失的程度更增加，因此发生了***性能降低的情形。因此会形成室外热交换器130无法吸入空气侧的能量的条件，或者反而会形成向空气侧释放制冷剂的能量的条件。
并且，在热泵***中，当制冷剂的回收热源能量大幅度增加时，热泵***的高压侧压力和低压侧压力均会上升，在此情况下，经常能够发现如下的现象：如果随着向车辆用热泵***导入电池热管理***而导致冷却水的热源能量增加到特定条件以上，在低压侧流动的制冷剂的温度也会同时升高，因此制冷剂的温度变得与外部空气温度类似，或者制冷剂的温度进一步升高，从而几乎不会形成室外热交换器130侧的热交换，进而成为发生制冷剂的压力损失的通路。
为了解决上述的问题，本发明的车辆用热泵***及其控制方法中，提供一种配备有设置于冷却水循环线S的冷却水温度传感器、设置于所述室外热交换器130的出口侧的制冷剂温度传感器以及感测车辆外部的空气温度的外部空气温度传感器，并且能够在控制部比较如上所述的温度传感器的感测值而掌握冷却水的热源的条件，并据此而判断室外热交换器130的旁通的车辆用热泵***及其控制方法。即，本发明的特征在于如下的构成：通过进一步配备在发生除了现有的逻辑以外的特定状况的情况下旁路通过所述室外热交换器130的室外机绕流模式，从而能够提高空调的效率。
在此，现有的逻辑表示以往在车辆用热泵***中执行的方法，即仅在室外温度为零下，或者室外热交换器130结霜的情况下借助第二方向转换阀门192而使制冷剂旁路通过室外热交换器130的方法。
图4是示出根据本发明的车辆用热泵***的控制方法的流程图。
如图3和图4所示，本发明包括设置于冷却水循环线S的冷却水温度传感器A1、设置于室外热交换器130的出口侧的制冷剂温度传感器A2以及用于感测车辆外部的空气温度的外部空气温度传感器A3，并且各个感测到的温度值A1'、A2'、A3'被发送到控制部300。
在所述控制部300中，将冷却水温度值A1'和外部空气温度值A3'进行比较，并且如果判断为冷却水温度值A1'相比于外部空气温度值A3'而大于或等于预设温度C1，则执行下一个比较步骤S200，而如果判断为小于预设温度C1，则运行为现有的逻辑(S100)。
即，其原因在于，由于根据本发明的冷却水循环线S中流动的冷却水能够回收电气装置废热和电池的热源，因此在冷却水温度值A1'高至预设温度C1以上的情况下，由于水热源的热量充足，因此可能不利于空气热源的回收。在此情况下，所述预设温度C1优选被设定为9度至11度。其意味着对一般的车辆而言，电气装置废热和电池的热源平均能够与设定的温度C1对应地加热冷却水温度。
在此情况下，如果控制部300判断为制冷剂温度值A2'相比于外部空气温度值A3'而言大于或等于预设温度C2，则控制第二方向转换阀门192而进行下一步骤S300的室外热交换器130的旁通。并且，如果所述控制部300判断为制冷剂温度值A2'与外部空气温度值A3'之差小于预设温度C2，则控制为执行现有的逻辑(S200)。
即，在水热源过量的条件下，在制冷剂通过室外热交换器130侧的情况下会起到不是热交换器作用而是单纯通路作用的概率会变高，并且据此而可能会起到作为产生单纯的压力损失的通路的负面作用。在此情况下，预设温度(C2)优选被设定为2℃至4℃。
在此情况下，控制部300使第二方向转换阀门192进行转换调节，以使制冷剂旁路通过室外热交换器130，并执行下一个步骤S400。
之后，如果控制部300判断为冷却水温度值A1'相比于外部空气温度值A3'而言小于预设温度C3，则保持旁通所述室外热交换器130的S300步骤，如果判断为大于或等于设定的所述温度C3，则运行现有的逻辑(S400)。
同样地，在此情况下，预设温度C3优选被设定为4℃至6℃。
因此，根据基于本发明的车辆用热泵***及其控制方法，具有如下的效果：能够事先防止从室外热交换器130发生的制冷剂的压力损失，并仅回收冷却水的热源，从而能够实现稳定的热泵运行。
并且，具有如下的效果：在冷却水的热源的能量减少的情况下，能够重新返回到同时使用借助室外热交换器130的空气热源和冷却水热源的最大供暖模式，从而根据热泵运行条件而选择性地使用最适合的条件。
并且，根据冷却水热源的能量，可以选择性地使用借助室外热交换器130的空气热源使用与否，从而能够对应于多样的状况而执行供暖。即，能够利用借助所述温度传感器的室外温度、冷却水温度和制冷剂温度来判断借助室外热交换器130的空气热源的使用条件或者未使用条件。
并且，以往在室外温度为零下或者室外热交换器130结霜的情况下，通过第二方向转换阀门192而旁路通过室外热交换器130，但是在室外温度不是零下或者室外热交换器130没有结霜的情况下，也能够确定空气的热源的使用与否，因此能够实现有效的管理。
在此情况下，为了感测电池的表面温度，还可以额外地应用配备于电池的一侧的温度传感器。即，还可以利用冷却水温度值A1'、制冷剂温度值A2'、外部空气温度值A3'和电池温度来判断借助室外热交换器130的空气热源使用与否。
以上说明的本发明的车辆用热泵***及其控制方法的实施例仅仅为示例性的，只要是本发明所属的技术领域中具有基本知识的人，则可以理解能够从此而实现多样的变形和等同的其他实施例。因此，将理解本发明并不仅仅局限于在上述详细的说明中提到的形态。因此，本发明的真正的技术保护范围应当根据所附权利要求书的技术思想来确定。并且，将理解的是，本发明包括由所附权利要求范围来定义的本发明的主旨和范围内的所有的变形物、等同物以及替代物。

Claims (15)

1.一种车辆用热泵***，其特征在于包括：
压缩机(100)，设置于制冷剂循环线(R)上并将制冷剂压缩而排出；
室内热交换器(110)，设置于空调外壳(150)的内部并将所述空调外壳(150)内的空气和从所述压缩机(100)排出的空气进行热交换；
蒸发器(160)，设置于所述空调外壳(150)的内部并将所述空调外壳(150)内的空气和供应至所述压缩机(100)的制冷剂进行热交换；
室外热交换器(130)，设置于所述空调外壳(150)的外部并使在所述制冷剂循环线(R)循环的制冷剂与外部空气进行热交换；
第一膨胀单元(120)，设置于所述室内热交换器(110)和室外热交换器(130)之间的制冷剂循环线(R)上并使制冷剂膨胀；
第二膨胀单元(140)，设置于所述蒸发器(160)的入口侧制冷剂循环线(R)上并使制冷剂膨胀；
第一旁通线(R1)，设置成将所述第二膨胀单元(140)的入口侧制冷剂循环线(R)和所述蒸发器(160)的出口侧制冷剂循环线(R)连接并使制冷剂旁路通过所述第二膨胀单元(140)和蒸发器(160)；
第二旁通线(R2)，设置成将所述第一膨胀单元(120)的出口侧制冷剂循环线(R)和所述室外热交换器(130)的出口侧制冷剂循环线(R)连接并使制冷剂旁路通过所述室外热交换器(130)；
冷却水温度传感器(A1)，设置于冷却水循环线(S)；
制冷剂温度传感器(A2)，设置于所述室外热交换器(130)的出口侧；
外部空气温度传感器(A3)，感测车辆外部的空气温度；以及
控制部(300)，将通过冷却水温度传感器(A1)、制冷剂温度传感器(A2)以及外部空气温度传感器(A3)感测的温度值进行比较，并判断是否使制冷剂通过第一旁通线(R1)而旁路通过所述室外热交换器(130)旁路通过。
2.如权利要求1所述的车辆用热泵***，其中，所述控制部(300)进行控制使得：
在将冷却水温度值(A1')和外部空气温度值(A3')进行比较并判断为冷却水温度值(A1')与外部空气温度值(A3')之差小于第一预设温度(C1)时，控制为以现有的逻辑运行。
3.如权利要求2所述的车辆用热泵***，其中，
所述第一预设温度(C1)被设定为9℃至11℃。
4.如权利要求2所述的车辆用热泵***，其中，所述控制部(300)进行控制使得：
在将冷却水温度值(A1')和外部空气温度值(A3')进行比较并判断为冷却水温度值(A1')与外部空气温度值(A3')之差大于或等于第一预设温度(C1)的情况下，判断制冷剂温度值(A2')与外部空气温度值(A3')的差是否小于第二预设温度(C2)，并且如果判断为小于第二预设温度(C2)，则以现有的逻辑运行，而如果判断为大于或等于第二预设温度(C2)，则控制第二方向转换阀门(192)而旁路通过所述室外热交换器(130)。
5.如权利要求4所述的车辆用热泵***，其中，
所述第二预设温度(C2)被设定为2℃至4℃。
6.如权利要求2所述的车辆用热泵***，其中，所述控制部(300)进行控制使得：
在将冷却水温度值(A1')和外部空气温度值(A3')进行比较并判断为冷却水温度值(A1')与外部空气温度值(A3')之差大于或等于第一预设温度(C1)的情况下，判断制冷剂温度值(A2')与外部空气温度值(A3')之差是否小于第二预设温度(C2)，
如果判断为小于第二预设温度(C2)，则以现有的逻辑运行，而如果判断为高大于或等于第二预设温度(C2)，则控制第二方向转换阀门(192)而旁路通过所述室外热交换器(130)，之后，如果判断为冷却水温度值(A1')与外部空气温度值(A3')之差小于第三预设温度(C3)，则保持旁路通过所述室外热交换器(130)，而如果判断为冷却水温度值(A1')与外部空气温度值(A3')之差大于或等于所述第三预设温度(C3)，则以现有的逻辑运行。
7.如权利要求6所述的车辆用热泵***，其中，
所述第三预设温度(C3)被设定为4℃至6℃。
8.如权利要求1所述的车辆用热泵***，其中，
所述冷却水循环线(S)包括：热供应单元(180)，与所述制冷剂循环线(R)连接并使制冷剂和冷却水进行热交换。
9.如权利要求8所述的车辆用热泵***，其中，所述冷却水循环线(S)还包括：电气装置(200)和电池(210)，
所述热供应单元(180)将电气装置(200)或者电池(210)的废热与在所述第一旁通线(R1)流动的制冷剂进行热交换。
10.如权利要求9所述的车辆用热泵***，其中，在所述冷却水循环线(S)中配备有冷却水加热器(115)，该冷却水加热器(115)在车辆的启动初期作为辅助热源而运行所述冷却水加热器(115)，从而对电池(210)进行加热，或者在制冷剂的回收热量不足的情况下补充回收热量。
11.一种车辆用热泵***的控制方法，其中，所述车辆用热泵***包括：
压缩机(100)，设置于制冷剂循环线(R)上并将制冷剂压缩而排出；
室内热交换器(110)，设置于空调外壳(150)的内部并而将所述空调外壳(150)内的空气和从所述压缩机(100)排出的空气进行热交换；
蒸发器(160)，设置于所述空调外壳(150)的内部并将所述空调外壳(150)内的空气和供应至所述压缩机(100)的制冷剂进行热交换；
室外热交换器(130)，设置于所述空调外壳(150)的外部并使在所述制冷剂循环线(R)循环的制冷剂与外部空气进行热交换；
第一膨胀单元(120)，设置于所述室内热交换器(110)和室外热交换器(130)之间的制冷剂循环线(R)上并使制冷剂膨胀；
第二膨胀单元(140)，设置于所述蒸发器(160)的入口侧制冷剂循环线(R)上并使制冷剂膨胀；
第一旁通线(R1)，设置成将所述第二膨胀单元(140)的入口侧制冷剂循环线(R)和所述蒸发器(160)的出口侧制冷剂循环线(R)连接并使制冷剂旁路通过所述第二膨胀单元(140)和蒸发器(160)；
第二旁通线(R2)，设置成将所述第一膨胀单元(120)的出口侧制冷剂循环线(R)和所述室外热交换器(130)的出口侧制冷剂循环线(R)连接并使制冷剂旁路通过所述室外热交换器(130)；
冷却水温度传感器(A1)，设置于冷却水循环线(S)并测量冷却水温度值(A1')；
制冷剂温度传感器(A2)，设置于所述室外热交换器(130)的出口侧并测量制冷剂温度值(A2')；
外部空气温度传感器(A3)，感测车辆外部的空气温度而测量外部温度值(A3')，
其中，所述车辆用热泵***的控制方法包括如下的步骤：
步骤1，将所述冷却水温度值(A1')和所述外部空气温度值(A3')进行比较，从而如果判断为在所述冷却水温度值(A1')与所述外部空气温度值(A3')之差小于第一预设温度(C1)，则以现有的逻辑运行；
步骤2，如果判断为制冷剂温度值(A2')与外部空气温度值(A3')之差小于第二预设温度(C2)，则以现有的逻辑运行；
步骤3，如果在所述步骤2中，判断为制冷剂温度值(A2')与外部空气温度值(A3')之差大于或等于第二预设温度(C2)，则旁路通过室外热交换器(130)；以及
步骤4，如果判断为冷却水温度值(A1')与外部空气温度值(A3')之差小于第三预设温度(C3)，则保持旁路通过所述室外热交换器(130)的步骤3，如果判断为冷却水温度值(A1')与外部空气温度值(A3')之差大于或等于第三预设温度(C3)，则以现有的逻辑运行。
12.如权利要求11所述的车辆用热泵***的控制方法，其中，
所述第一预设温度(C1)被设定为9℃至11℃，
所述第二预设温度(C2)被设定为2℃至4℃，
并且所述第三预设温度(C3)被设定为4℃至6℃。
13.如权利要求12所述的车辆用热泵***的控制方法，其中，所述冷却水循环线(S)包括：
热供应单元(180)，与所述制冷剂循环线(R)连接，从而使制冷剂和冷却水进行热交换。
14.如权利要求13所述的车辆用热泵***的控制方法，其中，所述冷却水循环线(S)还包括：电子装置(200)和电池，
所述热供应单元(180)将电气装置(200)或者电池(210)的废热与在所述第一旁通线(R1)流动的制冷剂进行热交换。
15.如权利要求14所述的车辆用热泵***的控制方法，其中，
在所述冷却水循环线(S)中配备有冷却水加热器(115)，该冷却水加热器(115)在车辆的启动初期作为辅助热源而运行所述冷却水加热器(115)，从而对电池(210)进行加热，或者在制冷剂的回收热量不足的情况下补充回收热量。
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