CN111546851A - 用于机动车辆的热泵辅助冷却剂回路热交换器除霜*** - Google Patents

用于机动车辆的热泵辅助冷却剂回路热交换器除霜*** Download PDF

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Abstract

本公开提供了“用于机动车辆的热泵辅助冷却剂回路热交换器除霜***”。一种用于机动车辆的冷却和加热***，包括：热泵；控制器；低温散热器，所述低温散热器与所述热泵热连通；乘客舱热交换器，所述乘客舱热交换器与所述热泵热连通；以及除霜***，所述除霜***包括与所述低温散热器选择性流体连通的旁路冷却剂回路。当处于加热模式时，所述控制器在检测到热泵的操作处于预定正常操作范围之外时并且在检测到环境温度低于预定温度时打开电磁阀并且启用旁路冷却剂回路中的冷却剂加热器。所述控制器在检测到热泵的操作处于预定正常操作范围内时停用冷却剂加热器。所述控制器也可在检测到热泵的操作处于预定正常操作范围内时停用并关闭电磁阀。

Description

用于机动车辆的热泵辅助冷却剂回路热交换器除霜***
技术领域
本公开总体涉及一种用于机动车辆的基于热泵的冷却和加热***。更具体地，本公开涉及一种用于冷却和加热***的热泵辅助冷却剂回路热交换器的除霜***。
背景技术
热泵可用于混合动力机动车辆或完全电池供电式电动机动车辆的冷却和加热***中，因为在缺乏由传统内燃发动机提供的热源的情况下，热泵可用于冷却和加热内部乘客舱。如本文所使用，术语“热泵”是指为在热能传递的两个方向上都具有高效率而优化的蒸气压缩制冷装置。这种热泵***采用制冷剂作为在压缩机、蒸发器、膨胀阀与冷凝器之间循环的工作流体。因为热泵的操作可以是可反向的，所以热泵可适合于在任一方向上(例如，在冷却模式下和在加热模式下)工作以向内部客舱提供冷却或加热。
在冷却模式下，热泵以与传统空气调节***相同的方式进行操作。在加热模式下，热泵比简单的电阻加热器更加有效，并且加热效率可以是使用相同电量的此类电阻加热器的三至四倍。然而，安装热泵的典型成本也高于电阻加热器的典型成本。
热泵***可包括单回路***，其中制冷剂流动通过乘客舱热交换器以及通常为传统空气调节***中使用的相同***的外部热交换器(有时称为OHX)。与传统的空气调节***不同，当处于加热模式时，热泵还使制冷剂流动。
然而，当热泵在寒冷的状况(诸如0℃)下进行操作时，外部空气中的水分可冷凝在外部热交换器上并且冻结，从而降低了外部热交换器的性能。在此类***中，热泵***的外部热交换器上的霜和冰积聚对寒冷环境温度操作期间的性能具有重大影响。为了解决此问题，单回路热泵可在短的时间段内反向(即，在冷却模式下)运行，并且由此将外部热交换器解冻。
热泵***还可包括使用常规冷却剂混合物(诸如水-乙二醇混合物)作为工作流体的一个或多个辅助冷却剂回路***。与常规热泵***不同，此类***不采用流动通过乘客舱或外部热交换器的制冷剂。相反，热泵制冷剂保持处于独立的单元中。热泵制冷剂继而从辅助回路***中的冷却剂去除热量或将热量排放到辅助回路***中的冷却剂。因此，辅助回路***中的冷却剂流动通过内部乘客舱内的乘客舱热交换器和外部热交换器，以提供所需的冷却和加热。
然而，此类***的缺点是在外部热交换器上形成冰/霜。因为仅冷却剂流动通过外部热交换器，所以在形成冰/霜的情况下，没有权宜的方法来使外部热交换器变暖。除非外部热交换器解冻，否则***性能将降低。与使用单回路***的热泵***不同，热泵不能简单地反向运行以使用制冷剂来对外部热交换器进行除霜和/或除冰。也就是说，因为冷却剂而不是制冷剂运行通过外部热交换器，因此使用辅助冷却剂回路的热泵***不具有此能力。与基于制冷剂的***不同，辅助冷却剂回路***不具有对外部热交换器进行除霜和/或除冰的能力。***性能将下降。
因此，期望一种包括热泵***的冷却和加热***，所述热泵***包括在混合动力机动车辆或电池供电式电动机动车辆中使用的在所有环境状况下进行操作并且提供对外部热交换器进行除霜/除冰的能力的一个或多个辅助冷却剂回路***。
发明内容
根据本公开的第一方面，一种用于机动车辆的冷却和加热***包括：基于制冷剂的热泵，所述基于制冷剂的热泵具有第一侧热交换器和第二侧热交换器，其中所述热泵适合于在冷却模式和加热模式下进行操作，并且控制器控制所述冷却和加热***的操作。第一辅助冷却剂回路包括低温散热器，当所述热泵处于所述冷却模式时，所述低温散热器与所述热泵的所述第一侧热交换器热连通，并且当所述热泵处于所述加热模式时，所述低温散热器与所述热泵的所述第二侧热交换器热连通。第二辅助冷却剂回路包括乘客舱热交换器，当所述热泵处于所述冷却模式时，所述乘客舱热交换器与所述热泵的所述第二侧热交换器热连通，并且当所述热泵处于所述加热模式时，所述乘客舱热交换器与所述热泵的所述第一侧热交换器热连通。除霜***包括：与所述第一辅助冷却剂回路选择性地流体连通的旁路冷却剂回路、冷却剂加热器和电磁阀。当处于所述加热模式时，所述控制器在检测到所述热泵的操作处于预定正常操作范围之外时并且在检测到环境温度低于预定温度时打开或确认打开所述旁路冷却剂回路中的所述电磁阀并且启用所述冷却剂加热器。所述控制器在检测到所述热泵的操作处于所述预定正常操作范围内时停用所述冷却剂加热器。
本公开的第一方面的实施例可包括以下特征中的任一者或其组合：
·当在所述加热模式下时，所述控制器在检测到所述热泵的操作处于所述预定正常操作范围内时关闭所述旁路冷却剂回路中的所述电磁阀。
·所述热泵包括：用于压缩制冷剂的压缩机、与所述压缩机流体连通以用于冷凝来自所述压缩机的所述制冷剂的冷凝器、设置在所述冷凝器的下游并且与所述冷凝器流体连通的膨胀阀以及设置在所述膨胀阀的下游并且与所述膨胀阀流体连通的蒸发器。
·所述热泵在所述冷却模式下使所述制冷剂在第一方向上循环，并且所述热泵在所述加热模式下使所述制冷剂在第二方向上循环。
·所述第一侧热交换器在所述冷却模式下操作为所述冷凝器并且所述第一侧热交换器在所述加热模式下操作为所述蒸发器，并且所述第二侧热交换器在所述冷却模式下操作为所述蒸发器并且所述第二侧热交换器在所述加热模式下操作为所述冷凝器。
·第一旁通阀设置在所述热泵的所述第一侧热交换器的下游，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第一辅助冷却剂回路，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第二辅助冷却剂回路。
·第二旁通阀设置在所述热泵的所述第二侧热交换器的下游，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第二辅助冷却剂回路，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第一辅助冷却剂回路。
·第三旁通阀设置在所述低温散热器的下游并且与所述低温散热器流体连通，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述热泵的所述第一侧热交换器，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述热泵的所述第二侧热交换器。
·所述机动车辆还包括电池模块，所述电池模块与所述第二辅助冷却剂回路选择性地流体连通，并且其中所述冷却和加热***还包括：
·第四旁通阀在处于所述冷却模式时设置在所述第二旁通阀和热泵的所述第二侧热交换器的下游，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述电池模块。
·所述第四旁通阀包括比例阀，所述比例阀由所述控制器控制，以用于选择性地实现在所述电池模块与所述乘客舱热交换器之间并且通过其中的每一者的冷却剂流。
·第五旁通阀设置在所述电池模块的下游并且与所述电池模块流体连通，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述热泵的所述第二侧热交换器，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述热泵的所述第一侧热交换器。
·所述乘客舱热交换器还包括冷却盘管和加热器芯体，当所述热泵处于所述冷却模式时，所述乘客舱热交换器的所述冷却盘管与所述热泵的所述第二侧热交换器热连通，并且当所述热泵处于所述加热模式时，所述乘客舱热交换器的所述加热器芯体与所述热泵的所述第一侧热交换器热连通。
·所述热泵的所述制冷剂是液态二氧化碳(行业术语为R744或R-744)并且所述第一辅助回路和所述第二辅助回路的所述冷却剂是乙二醇-水混合物。
·所述除霜***设置在所述低温散热器的上游，并且还包括冷却剂储存和加热箱，并且所述冷却剂加热器包括设置在所述冷却剂储存和加热箱内的冷却剂电阻加热元件。
根据本公开的第二方面，公开了一种用于机动车辆的冷却和加热***的低温散热器的除霜***。所述冷却和加热***包括：基于制冷剂的热泵，所述基于制冷剂的热泵具有第一侧热交换器和第二侧热交换器，其中所述热泵适合于在冷却模式和加热模式下进行操作；以及控制器，所述控制器用于控制操作并且确定所述冷却和加热***的所述操作。第一辅助冷却剂回路包括所述低温散热器，当所述热泵处于所述冷却模式时，所述低温散热器与所述热泵的所述第一侧热交换器热连通，并且当所述热泵处于所述加热模式时，所述低温散热器与所述热泵的所述第二侧热交换器热连通。第二辅助冷却剂回路包括乘客舱热交换器，当所述热泵处于所述冷却模式时，所述乘客舱热交换器与所述热泵的所述第二侧热交换器热连通，并且当所述热泵处于所述加热模式时，所述乘客舱热交换器与所述热泵的所述第一侧热交换器热连通。
所述除霜***包括：与所述第一辅助冷却剂回路选择性地流体连通并且在所述低温散热器的上游的旁路冷却剂回路、在所述旁路冷却剂回路内串联流体连通的冷却剂储存和加热箱、包括设置在所述冷却剂储存和加热箱内的冷却剂电阻加热元件的冷却剂加热器以及在所述旁路冷却剂回路内串联流体连通的并且与所述冷却剂储存和加热箱串联流体连通的电磁阀。当在所述加热模式下时，所述控制器在检测到所述热泵的操作处于预定正常操作范围之外时并且在检测到环境温度低于预定温度时打开或确认打开所述旁路冷却剂回路中的所述电磁阀并且启用所述冷却剂加热器，并且其中所述控制器在检测到所述热泵的操作处于所述预定正常操作范围内时停用所述冷却剂加热器并且关闭所述旁路冷却剂回路中的所述电磁阀。
本公开的第二方面的实施例可包括以下特征中的任一者或其组合：
·所述车辆还包括电池模块，所述电池模块与所述第二辅助冷却剂回路选择性地流体连通。第一旁通阀设置在所述热泵的所述第一侧热交换器的下游，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第一辅助冷却剂回路，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第二辅助冷却剂回路。第二旁通阀设置在所述热泵的所述第二侧热交换器的下游，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第二辅助冷却剂回路，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第一辅助冷却剂回路。第三旁通阀设置在所述低温散热器的下游并且与所述低温散热器流体连通，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述热泵的所述第一侧热交换器，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述热泵的所述第二侧热交换器。第四旁通阀在处于所述冷却模式时设置在所述第二旁通阀和热泵的所述第二侧热交换器的下游，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述电池模块。
·所述第一辅助冷却剂回路包括设置在所述热泵的所述第一侧热交换器的上游或下游的第一冷却剂循环泵，并且所述第二辅助冷却剂回路包括设置在所述热泵的所述第二侧热交换器的上游或下游的第二冷却剂循环泵。
·所述第四旁通阀包括比例阀，所述比例阀由所述控制器控制，以用于选择性地实现在所述电池模块与所述乘客舱热交换器之间并且通过其中的每一者的冷却剂流。
·在所述电池模块的上游并且与所述电池模块流体连通的控制阀在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述电池模块。
根据本公开的第三方面，一种用于机动车辆的热泵***包括：基于制冷剂的热泵，所述基于制冷剂的热泵具有第一侧热交换器和第二侧热交换器，其中所述热泵适合于在冷却模式和加热模式下进行操作；以及控制器，所述控制器用于控制所述热泵***的操作。第一辅助冷却剂回路包括低温散热器，当所述热泵处于所述冷却模式时，所述低温散热器与所述热泵的所述第一侧热交换器热连通，并且当所述热泵处于所述加热模式时，所述低温散热器与所述热泵的所述第二侧热交换器热连通。第二辅助冷却剂回路包括乘客舱热交换器，当所述热泵处于所述冷却模式时，所述乘客舱热交换器与所述热泵的所述第二侧热交换器热连通，并且当所述热泵处于所述加热模式时，所述乘客舱热交换器与所述热泵的所述第一侧热交换器热连通。
除霜***包括：与所述第一辅助冷却剂回路选择性地流体连通并且在所述低温散热器的上游的旁路冷却剂回路、在所述旁路冷却剂回路内串联流体连通的冷却剂加热器以及在所述旁路冷却剂回路内串联流体连通的并且与所述冷却剂加热器串联流体连通的电磁阀。当在所述加热模式下时，所述控制器在检测到所述热泵的操作处于预定正常操作范围之外时并且在检测到环境温度低于预定温度时打开所述旁路冷却剂回路中的所述电磁阀并且启用所述冷却剂加热器，并且其中所述控制器在检测到所述热泵的操作处于所述预定正常操作范围内时停用所述冷却剂加热器并且关闭所述旁路冷却剂回路中的所述电磁阀。
本公开的第三方面的实施例可包括以下特征中的任一者或其组合：
·所述除霜***还包括冷却剂储存和加热箱，并且所述冷却剂加热器包括设置在所述冷却剂储存和加热箱内的冷却剂加热元件。
通过研究以下说明书、权利要求和附图，本领域技术人员将理解和了解本公开的这些和其他方面、目的和特征。
附图说明
在附图中：
图1a是配备有包括本公开的除霜***的冷却和加热***的机动车辆的透视图；
图1b是在冷却模式下的本公开的冷却和加热***的热泵操作的示意图；
图1c是在加热模式下的本公开的冷却和加热***的热泵操作的示意图；
图2是配备有本公开的除霜***的机动车辆冷却和加热***的示意图；
图3是在冷却模式下的图2所示的配备有本公开的除霜***的机动车辆冷却和加热***的示意图；
图4是在加热模式下的图2所示的配备有本公开的除霜***的机动车辆冷却和加热***的示意图；
图5是在加热模式下的图2所示的配备有本公开的除霜***的机动车辆冷却和加热***的示意图，其中启用了除霜***；
图6是图2所示的本公开的除霜***的示意图；
图7是图2所示的本公开的除霜***的冷却剂箱、加热元件和电磁阀的示意图；并且
图8是图2所示的本公开的除霜***的操作的流程图。
具体实施方式
出于本文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“竖直”、“水平”及其派生词应涉及图1a中取向的概念。然而，应当理解，除非明确地指明为相反，否则所述概念可呈现各种替代取向。还应当理解，附图中所示的以及以下说明书中描述的具体装置和过程仅仅是所附权利要求中限定的创造性概念的示例性实施例。因此，除非权利要求另有明确说明，否则涉及本文所公开的实施例的具体尺寸和其他物理特性不应被视为具有限制性。
本发明所示的实施例主要存在于涉及用于机动车辆热泵的除霜***的组合中。因此，部件已经在适当的情况下通过附图中的常规符号表示，仅示出与理解本公开的实施例有关的那些具体细节，以免本公开被对受益于本文描述的本领域普通技术人员来说显而易见的细节混淆。另外，说明书和附图中相同的数字表示相同的元件。
如本文所用，术语“和/或”在用于两个或更多个的一系列项中时意指可单独采用任何一个所列出项或者可采用任何组合的两个或更多个所列出项。例如，如果组合物被描述为含有组分A、B和/或C，则组合物可含有：仅A；仅B；仅C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或者A、B和C的组合。
在本文档中，关系术语(诸如第一和第二、顶部和底部等)仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开，而不一定要求或暗示此类实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”或其任何其他变型意图涵盖非排他性包括，使得包括一系列元件的过程、方法、制品或设备不仅包括那些元件，而且可包括没有明确列出的或这种过程、方法、制品或设备所固有的其他元件。在没有更多约束的情况下，之前加“包括……一个”的元件并不排除在包括所述元件的过程、方法、制品或设备中存在另外的相同元件。
参见图1a，附图标记10总体上指示机动车辆。机动车辆10可以是轮式机动车辆、船、飞机、驾驶员控制的车辆和/或自主车辆。机动车辆10可配备有在其中限定内部乘客舱14的车身12。机动车辆10可以是混合动力机动车辆或者是完全电池供电式电动机动车辆。在本公开中，所公开的包括热泵30的冷却和加热***20在完全电池供电式电动机动车辆10的情况下是特别有利的，其中热泵30可用于冷却和加热内部乘客舱14。
再次参见图1a，冷却和加热***20的汽车热泵30可安装在发动机罩18下方的车身12的前向舱室16内。热泵30可包括集成***，所述集成***包括标准的不透流体的制冷剂封闭回路，所述标准的不透流体的制冷剂封闭回路包括：冷凝器32、蒸发器34、压缩机36和膨胀阀38，在所述封闭回路内，制冷剂(诸如液态二氧化碳或R-744)作为工作流体循环。冷却和加热***20可由控制器22控制。
在总体操作中，热泵30使用制冷剂作为中间流体，以吸收在蒸发器34中蒸发的热量。然后，当制冷剂在冷凝器32中冷凝时，热泵30释放此热量。热泵30可具有冷却模式和加热模式两者。即，如图1b和图1c所描绘的，热泵30可在任一方向上工作以根据环境情况指示以及机动车辆10的乘员期望向内部乘客舱14提供冷却或加热。众所周知，可通过使用比例阀(未示出)在夏季或冬季状况之间切换两个模式。热泵30还可采用反向阀(未示出)以使制冷剂从压缩机36通过冷凝器32和蒸发器34的流动反向。
在图1b所示的冷却模式下，第一盘管40是冷凝器32，而第二盘管42是蒸发器34。从冷凝器32(第一盘管40)流动的制冷剂将热能排放到外部空气。因此，第一盘管40将热能传递到另一种介质。然后，制冷剂流动到第二盘管42并且被允许在第二盘管42中膨胀，并且因此冷却并吸收来自设置在内部乘客舱14内的空气散热器或冷却器盘管28的热能，并重复所述循环。这是标准的制冷循环。
在图1c所示的加热模式下，所述循环是类似的，但是第一盘管40是蒸发器34，而(达到较高温度的)第二盘管42是冷凝器32。从蒸发器34(第一盘管40)流动的制冷剂从外部空气吸收热能。蒸气温度通过压缩制冷剂在回路内增加。然后，第二盘管42将此热能(包括来自压缩的能量)传递到另一种介质。制冷剂在第二盘管42中冷凝，冷却，并且因此将热量排放到内部乘客舱14，并且重复所述循环。在汽车应用的情况下，来自第二盘管42的热能用于经由另一个空气散热器或加热器芯体24加热内部乘客舱14。这是标准的制冷循环，除了将热泵30(蒸发器34)的“冷”侧定位成使其处于环境较冷的内部乘客舱14的外部。当***在寒冷的周围天气状况期间在热泵模式下进行操作时，从冷凝器32排放的热量可用于通过加热器芯体24使内部乘客舱14变暖，而寒冷的周围空气用于将热能提供到蒸发器34。
如上所述，在寒冷天气操作下并且在加热模式下，需要对单回路空气源热泵的外部热交换器单元或第一盘管40进行间歇性地除霜和/或除冰。在典型的单回路热泵30的情况下，热泵30的反向操作可用于致使第一盘管40上的霜和/或冰由于相对温暖的制冷剂而融化。
然而，除了具有上文描述的制冷剂回路的热泵30之外，本公开的冷却和加热***还包括第一辅助流体回路50和第二辅助流体回路52。第一辅助流体回路50和第二辅助流体回路52可被配置为两个单独的辅助流体回路，每个使用50％乙二醇-水混合物与热泵30的制冷剂回路交换能量。第一辅助回路50和第二辅助回路52中的每一个可以是封闭回路***。由第一马达56致动的第一冷却剂循环泵54使冷却剂在第一辅助流体回路50内循环，并且由第二马达60致动的第二冷却剂循环泵58使冷却剂在第二辅助流体回路52内循环。
在本公开的冷却和加热***20中，基于制冷剂的热泵30设置有与第一盘管40热耦接的第一侧热交换器44和与第二盘管42热耦接的第二侧热交换器46并且适合于在冷却模式或加热模式下进行操作。第一冷却剂循环泵54可设置在热泵30的第一侧热交换器44的上游(如图所示)或下游，并且第二冷却剂循环泵58可设置在热泵30的第二侧热交换器46的上游(如图所示)或下游。
如上所述，热泵30包括：用于压缩制冷剂的压缩机36、与压缩机36流体连通以用于冷凝来自压缩机36的制冷剂的冷凝器32、设置在冷凝器32的下游并且与冷凝器32流体连通的膨胀阀38以及设置在膨胀阀38的下游并且与膨胀阀38流体连通的蒸发器34。热泵30在冷却模式下使制冷剂在第一方向上循环，并且在加热模式下使制冷剂在第二方向上循环。因此，热泵30的第一侧热交换器44在冷却模式下操作为冷凝器32，并且在加热模式下操作为蒸发器34，而热泵30的第二侧热交换器46在冷却模式下操作为蒸发器34，并且在加热模式下操作为冷凝器32。
包括热泵30的冷却和加热***20的操作由控制器22控制。如图1a和图2所示，控制器与暴露于周围空气的外部温度传感器62和暴露于内部乘客舱14内的空气温度的内部温度传感器64信号通信。控制器22还与第一辅助冷却剂回路52的第一马达56和第二辅助冷却剂回路52的第二马达60以及热泵30和其中的部件进行信号通信。因此，控制器22可通过参考预定工况来确定冷却和加热***的操作效率，所述预定工况与针对环境空气和内部乘客舱14的温度范围映射的第一马达56、第二马达60和热泵30中的每一个的正常工况范围对应。另外，控制器22与设置在可再充电电池模块26中的温度传感器66信号通信，如图2所示并且在下文进一步讨论。
如图2至图5所示，第一辅助冷却剂回路50包括低温散热器70，有时称为外部热交换器或OHX。低温散热器70可安装在发动机罩18下方的车身12的前向舱室中，并且被设置成使得环境空气流可穿过低温散热器70，如图1a所示。当热泵30处于冷却模式时，低温散热器70与热泵30的第一侧热交换器44热连通，如图3所示。当热泵30处于加热模式时，低温散热器70与热泵30的第二侧热交换器46热连通，如图4和图5所示。
同样如图2至图5所示，第二辅助冷却剂回路52包括乘客舱热交换器80。乘客舱热交换器80可设置在内部乘客舱14内，作为其加热、通风和冷却***的一部分。当热泵30处于冷却模式时，乘客舱热交换器80与热泵30的第二侧热交换器46热连通，如图3所示。相反，当热泵30处于加热模式时，乘客舱热交换器80与热泵30的第一侧热交换器44热连通，如图4和图5所示。
乘客舱热交换器80可包括冷却盘管28和加热器芯体24，通过所述冷却盘管28和加热器芯体24，气流通过鼓风机被引导到气室(未示出)中，以用于分布在内部乘客舱14内。如图3所示，当热泵30处于冷却模式时，乘客舱热交换器80的冷却盘管28与热泵30的第二侧热交换器46热连通，并且当热泵30处于加热模式时，乘客舱热交换器80的加热器芯体24与热泵30的第一侧热交换器44热连通。
冷却和加热***20还包括第一旁通阀90，所述第一旁通阀90设置在热泵30的第一侧热交换器44的下游，以用于在处于冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到第一辅助冷却剂回路50，并且在处于加热模式时将冷却剂流选择性地引导到第二辅助冷却剂回路52。第二旁通阀92设置在热泵30的第二侧热交换器46的下游，以用于在处于冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到第二辅助冷却剂回路52，并且在处于加热模式时将冷却剂流选择性地引导到第一辅助冷却剂回路50。第一旁通阀90和第二旁通阀92中的每一个可包括比例阀，所述比例阀由控制器22控制，以用于分别选择性地实现在第一辅助冷却剂回路50与低温散热器70之间并且通过其中的每一者的冷却剂流和在第二辅助冷却剂回路52与乘客舱热交换器80之间并且通过其中的每一者的冷却剂流。
冷却和加热***20还可包括第三旁通阀98，所述第三旁通阀98设置在低温散热器70的下游并且与低温散热器70流体连通，以用于在处于冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到热泵30的第一侧热交换器44，如图3所示，并且在处于加热模式时将冷却剂流选择性地引导到热泵30的第二侧热交换器46，如图4和图5所示。第三旁通阀98可包括三通电磁阀，所述三通电磁阀由控制器22控制，以用于分别选择性地实现在热泵30的第一侧热交换器44与第二侧热交换器46之间并且通过两者的冷却剂流。
机动车辆还可包括用于储存电能并且向机动车辆10的电驱动马达(未示出)供应电能的可充再电电池模块26。这种电池模块26通常生成热量，特别是在(在混合动力机动车辆的情况下)通过内燃发动机充电或通过混合动力机动车辆或完全电池供电式电动机动车辆共有的再生制动***充电期间。在温暖或炎热的环境空气工况期间，可能有利的是，向电池模块26提供冷却以提高其保持充电的能力并且另外延长其使用寿命。在凉爽或寒冷的环境空气工况期间，可能有利的是，收集通过电池模块26生成的热能，再次以便冷却电池模块26并且延长其使用寿命。从电池模块26收集的热能还可有用地增加在加热模式期间递送到内部乘客舱14的热能。
因此，冷却和加热***20的第二辅助冷却剂回路52可被放置成与电池模块26选择性地流体连通，如可通过设置在可再充电电池模块26中的温度传感器66向控制器22指示。为此，冷却和加热***20可包括第四旁通阀94，所述第四旁通阀94设置在第二旁通阀92和热泵30的第二侧热交换器46的下游，以用于在处于冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到电池模块26，如图3最佳所示。第四旁通阀94可包括比例阀，所述比例阀由控制器22控制，以用于选择性地实现在电池模块26与乘客舱热交换器80之间并且通过其中的每一者的冷却剂流。冷却和加热***20还可包括控制阀96，所述控制阀96在电池模块26的上游并且与电池模块26流体连通，以用于在处于加热模式时将冷却剂流选择性地引导到电池模块26，如图4和图5所示。
最后，冷却和加热***20还可包括第五旁通阀100，所述第五旁通阀100设置在电池模块26的下游并且与电池模块26流体连通，以用于在处于冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到热泵30的第二侧热交换器46，如图3所示，并且在处于加热模式时将冷却剂流选择性地引导到热泵30的第一侧热交换器44，如图4和图5所示。
在冷却模式下的操作中，其中需要在内部乘客舱14内进行冷却，致动热泵30的压缩机36，并且热泵30的制冷剂回路内部的制冷剂开始在第一冷却方向上流动。用于第一冷却剂循环泵54的第一马达56被致动以使冷却剂在第一辅助流体回路50内循环，并且用于第二冷却剂循环泵58的第二马达60被致动以使冷却剂在第二辅助流体回路52内循环。
因此，用作冷凝器的热泵30的第一侧热交换器44中的制冷剂被放置成通过第一旁通阀90和第三旁通阀98的致动与第一辅助冷却剂回路50和设置在机动车辆10的内部乘客舱14的外部并且暴露于环境空气的低温散热器70热连通，如图3所示。用作蒸发器34的热泵30的第二侧热交换器46中的制冷剂被类似地放置成通过第二旁通阀92的致动与第二辅助冷却剂回路52和设置在内部乘客舱14中的乘客舱热交换器80热连通，如图3所示。因此，来自内部客舱14的热能被输送到热泵30的第二侧热交换器46，因此被输送到热泵30的第一侧热交换器44，并且最终被输送到暴露于环境空气的低温散热器70。在电池模块26可能需要冷却的情况下，第四旁通阀94和第五旁通阀100可打开以允许通过第二辅助冷却剂回路52的冷却剂流的一部分流动通过电池模块26以及设置在内部乘客舱14中的乘客舱热交换器80。
在加热模式下的操作中，其中需要在内部乘客舱14内进行加热，致动热泵30，并且热泵30的制冷剂回路内部的制冷剂开始在第二冷却方向上流动。用于第一冷却剂循环泵54的第一马达56再次被致动以使冷却剂在第一辅助流体回路50内循环，并且用于第二冷却剂循环泵58的第二马达60再次被致动以使冷却剂在第二辅助流体回路52内循环。
因此，现用作蒸发器34的热泵的第一侧热交换器44中的制冷剂被放置成通过第一旁通阀90的致动与第二辅助冷却剂回路52和设置在内部乘客舱14中的乘客舱热交换器80热连通，如图4和图5所示。现用作冷凝器32的热泵30的第二侧热交换器46中的制冷剂被类似地放置成通过第二旁通阀92和第三旁通阀98的致动与第一辅助冷却剂回路50和设置在机动车辆10的内部乘客舱14的外部并且暴露于环境空气的低温散热器70热连通，如图4和图5所示。因此，来自外部环境空气的热能被输送到热泵30的第二侧热交换器46，因此被输送到热泵30的第一侧热交换器44，并且最终被输送到设置在内部乘客舱内14中的乘客舱热交换器80。在控制器确定电池模块26可以可用于提供另外的加热的情况下，控制阀96和第五旁通阀100可被打开以允许冷却剂流通过电池模块26并且流动到热泵30的第一侧热交换器44，其中电池模块26的热能可有用地增加提供到热泵30的第一侧热交换器44并且最终递送到设置在内部乘客舱14中的乘客舱热交换器80的热能。
如上所述，低温散热器70设置在机动车辆10的内部乘客舱14的外部。当通过第二旁通阀92和第三旁通阀98的致动而在加热模式下进行操作时，也如图4和图5所示，热泵30必定在寒冷的状况下进行操作。当环境温度达到诸如0℃的寒冷温度时，外部空气中的水分可冷凝在低温散热器70上并且冻结或导致结冰，从而降低低温散热器70的性能。如上所述，在寒冷的环境温度操作期间，第一辅助冷却剂回路50的低温散热器70上的霜和冰的积聚可对性能具有重大影响。然而，与常规的单回路热泵不同，简单地反向操作热泵30的制冷剂回路将不会有效地致使第一辅助冷却剂回路50的低温散热器70上的霜和/或冰融化。
为了解决此问题，本公开的冷却和加热***设置有用于低温散热器70的除霜***102。除霜***102包括旁路冷却剂回路104，所述旁路冷却剂回路104与低温散热器70的上游的第一辅助冷却剂回路50选择性地流体连通，如图2至图5、图6和图7所示。除霜***102还包括：在旁路冷却剂回路104内串联流体连通的冷却剂储存和加热箱106、冷却剂加热器108和电磁阀110。冷却剂储存和加热箱106具有入口112和出口114，其中电磁阀110可设置在冷却剂储存和加热箱106的出口114的下游(如图6最佳所示)，以控制通过冷却剂储存和加热箱106的冷却剂流。冷却剂加热器108被设置为靠近冷却剂储存和加热箱106，并且可包括延伸到冷却剂储存和加热箱106中以便向包含在其中的冷却剂提供热能的冷却剂电阻加热元件116。
因此，如图8所示的控制策略的流程图中所描绘的，当处于加热模式时并且在检测到热泵30的操作处于预定正常操作范围之外时并且在检测到环境温度低于预定温度(例如，0℃)时，控制器22启用冷却剂加热器108，并且打开或确认打开旁路冷却剂回路104中的电磁阀110。相反，在检测到热泵30的重建操作处于预定正常操作范围内时，控制器22可然后停用冷却剂加热器108以便节能。然后，控制器22还可在检测到热泵30的操作处于预定正常操作范围内时关闭旁通冷却剂回路104中的电磁阀110。
因此，如果冷却和加热***20的控制器22检测到低温散热器70可能被霜和/或冰覆盖，则控制器22启用冷却剂储存和加热箱106中的冷却剂加热器108(作为加热源)并且打开电磁阀110，以实现通过冷却剂储存和加热箱106的冷却剂流。然后，相对温暖的冷却剂直接流动到并且通过低温散热器70，从而移除任何积聚的霜和/或冰，并且改进加热模式下的冷却和加热***20的性能。仅在需要将低温散热器70解冻并使冷却和加热***20的性能保持在其峰值时，才操作冷却剂加热器108以使流动到并且通过低温散热器70的冷却剂变暖。
本领域技术人员以及制造或使用本文公开的概念的人员将想到本公开的修改。因此，应当理解，附图中示出的和上文描述的实施例仅用于说明性目的，而不意图限制本公开的范围，本公开的范围由根据包括等同原则的专利法原理解释的以下权利要求限定。
本领域普通技术人员将理解，本公开的构造和其他部件不限于任何具体材料。除非本文另有描述，否则本文所公开的本公开的其他示例性实施例可由多种材料形成。
出于本公开的目的，术语“耦接”或“可操作地耦接”(以其所有形式，耦接(couple)、耦接(coupling)、耦接(coupled)等)总体上意指两个部件(电气的或机械的)彼此直接地或间接地连结。这种连结在本质上可以是固定的，或者在本质上可以是可移动的。这种连结可通过两个部件(电气的或机械的)与任何另外的中间构件实现，所述另外的中间构件彼此或与所述两个部件一体形成为单个完整主体。除非另有说明，否则这种连结在本质上可以是永久的，或者在本质上可以是可移动的或可释放的。
出于本公开的目的，术语“连接”或“可操作地连接”(以其所有形式，连接(connect)、连接(connecting)、连接(connected)等)总体上意指一个部件相对于另一个部件起作用，即使存在位于第一部件与第二部件之间的其他部件也是如此，并且术语“可操作”限定部件之间的功能关系。
同样重要的是，应注意，如示例性实施例中所示的本公开的元件的构造和布置仅仅是说明性的。虽然本公开中仅详细描述了本创新的几个实施例，但是审阅本公开的本领域的技术人员将容易地了解，在不实质上脱离所叙述的主题的新颖教义和优点的情况下，除非另有描述，可进行许多修改(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料使用、颜色、取向等的变化)。例如，示出为一体形成的元件可由多个零件构成，或者示出为多个零件的元件可以一体形成，接口的操作可以颠倒或以其他方式变化，***的结构和/或构件或连接器或其他元件的长度或宽度可以变化，元件之间提供的调整位置的性质或数量可以变化。应当注意，***的元件和/或组件可由多种材料中的任何一种构造，所述材料以多种颜色、纹理和组合中的任何一种来提供足够的强度或耐久性。因此，所有此类修改意图包括在本创新的范围内。在不脱离本创新的精神的情况下，可在期望的和其他示例性实施例的设计、操作位置和布置中做出其他替换、修改、改变和省略。
应当理解，任何描述的过程或所描述的过程内的步骤可与其他公开的过程或步骤组合以形成本公开的范围内的结构。本文公开的示例性结构和过程是出于说明性目的，而不应当解释为限制性的。
还应当理解，在不脱离本发明的概念的情况下，可对前述结构和方法做出变化和修改，并且进一步应当理解，除非随附权利要求以其语言另有明确说明，此类概念意图由这些权利要求涵盖。
根据本发明，提供了一种用于机动车辆的冷却和加热***，所述冷却和加热***具有：基于制冷剂的热泵，所述基于制冷剂的热泵具有第一侧热交换器和第二侧热交换器，其中所述热泵适合于在冷却模式和加热模式下进行操作；控制器，所述控制器用于控制所述冷却和加热***的操作；包括低温散热器的第一辅助冷却剂回路，当所述热泵处于所述冷却模式时，所述低温散热器与所述热泵的所述第一侧热交换器热连通，并且当所述热泵处于所述加热模式时，所述低温散热器与所述热泵的所述第二侧热交换器热连通；包括乘客舱热交换器的第二辅助冷却剂回路，当所述热泵处于所述冷却模式时，所述乘客舱热交换器与所述热泵的所述第二侧热交换器热连通，并且当所述热泵处于所述加热模式时，所述乘客舱热交换器与所述热泵的所述第一侧热交换器热连通；以及除霜***，所述除霜***包括与所述第一辅助冷却剂回路选择性地流体连通的旁路冷却剂回路、冷却剂加热器和电磁阀；其中，在所述加热模式下，所述控制器在检测到所述热泵的操作处于预定正常操作范围之外时并且在检测到环境温度低于预定温度时打开或确认打开所述旁路冷却剂回路中的所述电磁阀并且启用所述冷却剂加热器，并且其中所述控制器在检测到所述热泵的操作处于所述预定正常操作范围内时停用所述冷却剂加热器。
根据一个实施例，在所述加热模式下，所述控制器在检测到所述热泵的操作处于所述预定正常操作范围内时关闭所述旁路冷却剂回路中的所述电磁阀。
根据一个实施例，所述热泵包括：用于压缩制冷剂的压缩机；与所述压缩机流体连通以用于冷凝来自所述压缩机的所述制冷剂的冷凝器；设置在所述冷凝器的下游并且与所述冷凝器流体连通的膨胀阀以及设置在膨胀阀的下游并且与膨胀阀流体连通的蒸发器；其中所述热泵在所述冷却模式下使所述制冷剂在第一方向上循环，并且所述热泵在所述加热模式下使所述制冷剂在第二方向上循环。
根据一个实施例，所述第一侧热交换器在所述冷却模式下操作为所述冷凝器并且所述第一侧热交换器在所述加热模式下操作为所述蒸发器；并且所述第二侧热交换器在所述冷却模式下操作为所述蒸发器并且所述第二侧热交换器在所述加热模式下操作为所述冷凝器。
根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于：第一旁通阀，所述第一旁通阀设置在所述热泵的所述第一侧热交换器的下游，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第一辅助冷却剂回路，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第二辅助冷却剂回路。
根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于：第二旁通阀，所述第二旁通阀设置在所述热泵的所述第二侧热交换器的下游，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第二辅助冷却剂回路，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第一辅助冷却剂回路。
根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于：第三旁通阀，所述第三旁通阀设置在所述低温散热器的下游并且与所述低温散热器流体连通，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述热泵的所述第一侧热交换器，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述热泵的所述第二侧热交换器。
根据一个实施例，所述机动车辆还包括电池模块，所述电池模块与所述第二辅助冷却剂回路选择性地流体连通，并且其中所述冷却和加热***还包括：第四旁通阀，所述第四旁通阀在处于所述冷却模式时设置在所述第二旁通阀和热泵的所述第二侧热交换器的下游，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述电池模块。
根据一个实施例，所述第四旁通阀包括比例阀，所述比例阀由所述控制器控制，以用于选择性地实现在所述电池模块与所述乘客舱热交换器之间并且通过其中的每一者的冷却剂流。
根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于：第五旁通阀，所述第五旁通阀设置在所述电池模块的下游并且与所述电池模块流体连通，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述热泵的所述第二侧热交换器，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述热泵的所述第一侧热交换器。
根据一个实施例，所述乘客舱热交换器还包括冷却盘管和加热器芯体，当所述热泵处于所述冷却模式时，所述乘客舱热交换器的所述冷却盘管与所述热泵的所述第二侧热交换器热连通，并且当所述热泵处于所述加热模式时，所述乘客舱热交换器的所述加热器芯体与所述热泵的所述第一侧热交换器热连通。
根据一个实施例，所述热泵包括包含液态二氧化碳(行业术语为R744或R-744)的制冷剂并且所述第一辅助回路和所述第二辅助回路包括乙二醇-水混合物冷却剂。
根据一个实施例，所述除霜***设置在所述低温散热器的上游，并且还包括冷却剂储存和加热箱，并且所述冷却剂加热器包括设置在所述冷却剂储存和加热箱内的冷却剂电阻加热元件。
根据本发明，提供了一种用于机动车辆的冷却和加热***的低温散热器的除霜***，所述冷却和加热***具有：基于制冷剂的热泵，所述基于制冷剂的热泵具有第一侧热交换器和第二侧热交换器，其中所述热泵适合于在冷却模式和加热模式下进行操作；控制器，所述控制器用于控制操作并且确定所述冷却和加热***的所述操作；包括低温散热器的第一辅助冷却剂回路，当所述热泵处于所述冷却模式时，所述低温散热器与所述热泵的所述第一侧热交换器热连通，并且当所述热泵处于所述加热模式时，所述低温散热器与所述热泵的所述第二侧热交换器热连通；以及包括乘客舱热交换器的第二辅助冷却剂回路，当所述热泵处于所述冷却模式时，所述乘客舱热交换器与所述热泵的所述第二侧热交换器热连通，并且当所述热泵处于所述加热模式时，所述乘客舱热交换器与所述热泵的所述第一侧热交换器热连通；其中所述除霜***包括：与所述第一辅助冷却剂回路选择性地流体连通并且在所述低温散热器的上游的旁路冷却剂回路、在所述旁路冷却剂回路内串联流体连通的冷却剂储存和加热箱、包括设置在所述冷却剂储存和加热箱内的冷却剂电阻加热元件的冷却剂加热器以及在所述旁路冷却剂回路内串联流体连通的并且与所述冷却剂储存和加热箱串联流体连通的电磁阀；其中，在所述加热模式下，所述控制器在检测到所述热泵的操作处于预定正常操作范围之外时并且在检测到环境温度低于预定温度时打开或确认打开所述旁路冷却剂回路中的所述电磁阀并且启用所述冷却剂加热器，并且其中所述控制器在检测到所述热泵的操作处于所述预定正常操作范围内时停用所述冷却剂加热器并且关闭所述旁路冷却剂回路中的所述电磁阀。
根据一个实施例，所述第一辅助冷却剂回路包括设置在所述热泵的所述第一侧热交换器的上游或下游的第一冷却剂循环泵，并且所述第二辅助冷却剂回路包括设置在所述热泵的所述第二侧热交换器的上游或下游的第二冷却剂循环泵。
根据一个实施例，所述车辆还包括电池模块，所述电池模块与所述第二辅助冷却剂回路选择性地流体连通，并且其中所述冷却和加热***还包括：第一旁通阀，所述第一旁通阀设置在所述热泵的所述第一侧热交换器的下游，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第一辅助冷却剂回路，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第二辅助冷却剂回路；第二旁通阀，所述第二旁通阀设置在所述热泵的所述第二侧热交换器的下游，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第二辅助冷却剂回路，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第一辅助冷却剂回路；第三旁通阀，所述第三旁通阀设置在所述低温散热器的下游并且与所述低温散热器流体连通，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述热泵的所述第一侧热交换器，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述热泵的所述第二侧热交换器；以及第四旁通阀，所述第四旁通阀在处于所述冷却模式时设置在所述第二旁通阀和热泵的所述第二侧热交换器的下游，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述电池模块。
根据一个实施例，所述第四旁通阀包括比例阀，所述比例阀由所述控制器控制，以用于选择性地实现在所述电池模块与所述乘客舱热交换器之间并且通过其中的每一者的冷却剂流。
根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于：控制阀，所述控制阀在所述电池模块的上游并且与所述电池模块流体连通，以用于在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述电池模块。
根据本发明，提供了一种用于机动车辆的热泵***，所述热泵***具有：基于制冷剂的热泵，所述基于制冷剂的热泵具有第一侧热交换器和第二侧热交换器，其中所述热泵适合于在冷却模式和加热模式下进行操作；控制器，所述控制器用于控制所述热泵***的操作；包括低温散热器的第一辅助冷却剂回路，当所述热泵处于所述冷却模式时，所述低温散热器与所述热泵的所述第一侧热交换器热连通，并且当所述热泵处于所述加热模式时，所述低温散热器与所述热泵的所述第二侧热交换器热连通；包括乘客舱热交换器的第二辅助冷却剂回路，当所述热泵处于所述冷却模式时，所述乘客舱热交换器与所述热泵的所述第二侧热交换器热连通，并且当所述热泵处于所述加热模式时，所述乘客舱热交换器与所述热泵的所述第一侧热交换器热连通；以及除霜***，所述除霜***包括与所述第一辅助冷却剂回路选择性地流体连通并且在所述低温散热器的上游的旁路冷却剂回路、在所述旁路冷却剂回路内串联流体连通的冷却剂加热器以及在所述旁路冷却剂回路内串联流体连通的并且与所述冷却剂加热器串联流体连通的电磁阀；其中，在所述加热模式下，所述控制器在检测到所述热泵的操作处于预定正常操作范围之外时并且在检测到环境温度低于预定温度时打开所述旁路冷却剂回路中的所述电磁阀并且启用所述冷却剂加热器，并且其中所述控制器在检测到所述热泵的操作处于所述预定正常操作范围内时停用所述冷却剂加热器并且关闭所述旁路冷却剂回路中的所述电磁阀。
根据一个实施例，所述除霜***还包括冷却剂储存和加热箱，并且所述冷却剂加热器包括设置在所述冷却剂储存和加热箱内的冷却剂加热元件。

Claims (15)

1.一种用于机动车辆的冷却和加热***，其包括：
基于制冷剂的热泵，所述基于制冷剂的热泵具有第一侧热交换器和第二侧热交换器，其中所述热泵适合于在冷却模式和加热模式下进行操作；
控制器，所述控制器用于控制所述冷却和加热***的操作；
包括低温散热器的第一辅助冷却剂回路，当所述热泵处于所述冷却模式时，所述低温散热器与所述热泵的所述第一侧热交换器热连通，并且当所述热泵处于所述加热模式时，所述低温散热器与所述热泵的所述第二侧热交换器热连通；
包括乘客舱热交换器的第二辅助冷却剂回路，当所述热泵处于所述冷却模式时，所述乘客舱热交换器与所述热泵的所述第二侧热交换器热连通，并且当所述热泵处于所述加热模式时，所述乘客舱热交换器与所述热泵的所述第一侧热交换器热连通；以及
除霜***，所述除霜***包括：与所述第一辅助冷却剂回路选择性地流体连通的旁路冷却剂回路、冷却剂加热器和电磁阀；
其中，在所述加热模式下，所述控制器在检测到所述热泵的操作处于预定正常操作范围之外时并且在检测到环境温度低于预定温度时打开或确认打开所述旁路冷却剂回路中的所述电磁阀并且启用所述冷却剂加热器，并且其中所述控制器在检测到所述热泵的操作处于所述预定正常操作范围内时停用所述冷却剂加热器。
2.如权利要求1所述的冷却和加热***，其中在所述加热模式下，所述控制器在检测到所述热泵的操作处于所述预定正常操作范围内时关闭所述旁路冷却剂回路中的所述电磁阀。
3.如权利要求1所述的冷却和加热***，所述热泵包括：
压缩机，所述压缩机用于压缩制冷剂；
冷凝器，所述冷凝器与所述压缩机流体连通以用于冷凝来自所述压缩机的所述制冷剂；
膨胀阀，所述膨胀阀设置在所述冷凝器的下游并且与所述冷凝器流体连通；以及
蒸发器，所述蒸发器设置在膨胀阀的下游并且与所述膨胀阀流体连通；
其中所述热泵在所述冷却模式下使所述制冷剂在第一方向上循环，并且所述热泵在所述加热模式下使所述制冷剂在第二方向上循环。
4.如权利要求3所述的冷却和加热***，其中所述第一侧热交换器在所述冷却模式下操作为所述冷凝器，并且所述第一侧热交换器在所述加热模式下操作为所述蒸发器；并且
所述第二侧热交换器在所述冷却模式下操作为所述蒸发器，并且所述第二侧热交换器在所述加热模式下操作为所述冷凝器。
5.如权利要求4所述的冷却和加热***，其还包括：
第一旁通阀，所述第一旁通阀设置在所述热泵的所述第一侧热交换器的下游，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第一辅助冷却剂回路，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第二辅助冷却剂回路。
6.如权利要求5所述的冷却和加热***，其还包括：
第二旁通阀，所述第二旁通阀设置在所述热泵的所述第二侧热交换器的下游，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第二辅助冷却剂回路，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述第一辅助冷却剂回路。
7.如权利要求6所述的冷却和加热***，其还包括：
第三旁通阀，所述第三旁通阀设置在所述低温散热器的下游并且与所述低温散热器流体连通，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述热泵的所述第一侧热交换器，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述热泵的所述第二侧热交换器。
8.如权利要求7所述的冷却和加热***，其中所述机动车辆还包括电池模块，所述电池模块与所述第二辅助冷却剂回路选择性地流体连通，并且其中所述冷却和加热***还包括：
第四旁通阀，所述第四旁通阀在处于所述冷却模式时设置在所述第二旁通阀和热泵的所述第二侧热交换器的下游，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述电池模块。
9.如权利要求8所述的冷却和加热***，其中所述第四旁通阀包括比例阀，所述比例阀由所述控制器控制，以用于选择性地实现在所述电池模块与所述乘客舱热交换器之间并且通过其中的每一者的冷却剂流。
10.如权利要求7所述的冷却和加热***，其还包括第五旁通阀，所述第五旁通阀设置在所述电池模块的下游并且与所述电池模块流体连通，以用于在处于所述冷却模式时将冷却剂流选择性地引导到所述热泵的所述第二侧热交换器，并且在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述热泵的所述第一侧热交换器。
11.如权利要求7所述的冷却和加热***，其中所述乘客舱热交换器还包括冷却盘管和加热器芯体，当所述热泵处于所述冷却模式时，所述乘客舱热交换器的所述冷却盘管与所述热泵的所述第二侧热交换器热连通，并且当所述热泵处于所述加热模式时，所述乘客舱热交换器的所述加热器芯体与所述热泵的所述第一侧热交换器热连通。
12.如权利要求8所述的冷却和加热***，其还包括控制阀，所述控制阀在电池模块的上游并且与所述电池模块流体连通，以用于在处于所述加热模式时将冷却剂流选择性地引导到所述电池模块。
13.如权利要求1所述的冷却和加热***，其中所述第一辅助冷却剂回路包括设置在所述热泵的所述第一侧热交换器的上游或下游的第一冷却剂循环泵，并且所述第二辅助冷却剂回路包括设置在所述热泵的所述第二侧热交换器的上游或下游的第二冷却剂循环泵。
14.如权利要求1所述的冷却和加热***，其中所述除霜***设置在所述低温散热器的上游。
15.如权利要求1-14中任一项所述的冷却和加热***，其中所述除霜***还包括冷却剂储存和加热箱，并且所述冷却剂加热器包括设置在所述冷却剂储存和加热箱内的冷却剂加热元件。
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