CN117284041A - 用于车辆的热泵*** - Google Patents

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Abstract

本申请公开了用于车辆的热泵***。实施例是该用于车辆的热泵***,该热泵***包括:第一冷却装置,该第一冷却装置包括通过第一冷却剂管线连接的第一散热器、第一水泵、以及第一阀,第二冷却装置,包括通过第二冷却剂管线连接的第二散热器和第二水泵,第三冷却装置,包括通过第二阀连接到第二冷却装置的第三冷却剂管线、设置在第三冷却剂管线上的第三水泵、以及设置在第三冷却剂管线上的电池模块、制冷器;以及气体喷入装置,被配置为选择性地使从包括在空调中的内部冷凝器供应的制冷剂膨胀并且将所膨胀的制冷剂供应至空调的热交换器,以及选择性地向压缩机供应制冷剂的一部分。

Description

用于车辆的热泵***
相关申请的交叉引用
本申请要求于2022年6月24日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2022-0077818号的优先权和权益,通过引用将其结合于此。
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的热泵***。
背景技术
通常,用于车辆的空调***包括循环制冷剂以加热或冷却车辆内部的空调单元。
空调单元将车辆内部保持在合适的温度而不管外部温度的变化以保持舒适的内部环境,空调单元被配置为在通过压缩机的驱动排出的制冷剂通过冷凝器、接收器干燥器、膨胀阀和蒸发器循环回到压缩机的过程中通过冷凝器和蒸发器的热交换来加热或冷却车辆内部。
即,在夏季在冷却模式下通过冷凝器冷凝从压缩机压缩的高温高压气相制冷剂,使制冷剂穿过接收器干燥器和膨胀阀,并且然后在蒸发器中蒸发制冷剂,空调单元降低内部的温度和湿度。
同时,最近,由于对能量效率和环境污染问题的兴趣的持续增加,已经要求开发一种能够基本上替代内燃机车辆的环保车辆,其中,该环保车辆被分类成使用燃料电池或电力作为动力源驱动的电动车辆以及使用发动机和电池驱动的混合动力车辆。
在这些环保车辆中的电动车辆或混合动力车辆中,与一般车辆的空调不同,不使用单独的加热器,并且在环保车辆中使用的空调通常被称为热泵***。
同时,电动车辆通过将氧与氢之间的化学反应能量转换成电能来产生驱动力。在该过程中,通过燃料电池中的化学反应产生热能。因此,有必要有效地去除产生的热以确保燃料电池的性能。
此外,混合动力车辆通过利用从上述燃料电池或电池供应的电力驱动电机以及通过一般燃料操作的发动机来产生驱动力。因此,从燃料电池或电池以及电机产生的热量应被有效地去除,以确保电机的性能。
因此,在根据现有技术的混合动力车辆或电动车辆中,冷却装置、热泵***和电池冷却***分别应被配置为单独的闭合回路,以防止电机、电气部件和包括燃料电池的电池的发热。
因此,设置在车辆前部的冷却模块的尺寸和重量增加,并且将制冷剂和冷却剂供应至发动机舱中的热泵***、冷却装置和电池冷却***中的每一个的连接管的布局变得复杂。
此外,由于根据车辆的状态对电池进行预热或冷却的电池冷却***被单独地设置以使得电池表现出最佳性能,因此使用了用于将各个连接管彼此连接的多个阀,并且由于这些阀的频繁打开/关闭操作而导致的噪声和振动被传递到车辆的内部,使得乘坐舒适性劣化。
此外,当加热车辆内部时,存在由于缺乏热源而加热性能降低、由于使用电加热器而增加电力消耗、增加压缩机的电力消耗等的缺点。
在该背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明的背景技术的理解,并且因此其可包括并不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明涉及一种用于车辆的热泵***,并且更具体地,涉及这样一种用于车辆的热泵***,即,该热泵***能够通过使用其中制冷剂和冷却剂彼此进行热交换的单个制冷器来控制电池模块的温度,并且通过使用外部热源和从电气部件产生的废热来提高加热性能和效率。
本发明致力于提供一种用于车辆的热泵***,该热泵***具有通过使用其中制冷剂和冷却剂彼此进行热交换以控制电池模块的温度的一个制冷器并且通过选择性地回收外部热源和从电气部件产生的废热并且将所回收的废热用于室内加热来提高加热性能和效率的优点。
此外,本发明致力于提供一种用于车辆的热泵***,该热泵***具有以下优点:通过应用选择性地在车辆的加热模式下操作的气体喷入装置增加制冷剂的流速,来最大化加热性能。
本发明的示例性实施方式提供一种用于车辆的热泵***,包括:第一冷却装置,包括由第一冷却剂管线连接的第一散热器、第一水泵、以及第一阀,并第一冷却装置使第一冷却剂在第一冷却剂管线循环以冷却设置在第一冷却剂管线上的至少一个电气设备;第二冷却装置,包括通过第二冷却剂管线连接的第二散热器和第二水泵,第二冷却装置使第二冷却剂在第二冷却剂管线循环;第三冷却装置,包括通过第二阀连接到第二冷却装置的第三冷却剂管线、第三水泵以及电池模块,第三冷却剂管线,第三水泵设置在第三冷却剂管线上,并且第三冷却装置在第三冷却剂管线选择性地循环第二冷却剂;制冷器,设置在第三冷却剂管线上,通过制冷剂连接管线连接到空调的制冷剂管线,并在通过第三冷却剂管线选择性地引入的第二冷却剂和从空调选择性地供应的制冷剂之间交换热量,以控制在第三冷却剂管线循环的第二冷却剂的温度;以及气体喷入装置,选择性地使从包括在空调中的内部冷凝器供应的制冷剂膨胀,并且将膨胀的制冷剂供应至空调的热交换器,以及选择性地将从内部冷凝器向压缩机供应的制冷剂中的一部分制冷剂供应到压缩机,以增加在制冷剂管线循环的制冷剂的流速,其中,热交换器可分别连接至第一冷却剂管线和第二冷却剂管线,使得第一冷却剂和第二冷却剂通过热交换器,并且气体喷入装置可包括:气液分离器,气液分离器将引入其中的制冷剂中的气态制冷剂和液态制冷剂分离并选择性地排放气态制冷剂和液态制冷剂;供应单元,通过制冷剂管线连接至内部冷凝器,使得引入从内部冷凝器供应的制冷剂;第一膨胀阀,设置在气液分离器与供应单元之间以选择性地使供应至供应单元的制冷剂膨胀并且将膨胀的制冷剂供应至气液分离器;第二膨胀阀,设置在气液分离器与供应单元之间,以选择性地使供应至供应单元的制冷剂膨胀,并且将膨胀的制冷剂供应至热交换器,或者将从气液分离器供应的制冷剂供应至热交换器;以及供应管线,连接气液分离器和压缩机,并且选择性地将气态制冷剂从气液分离器供应至压缩机。
空调可包括:HVAC模块,包括通过制冷剂管线连接的蒸发器,并且包括设置在其中的打开/关闭门,以根据车辆的冷却、加热和除湿模式来控制穿过蒸发器的外部空气被选择性地引入内部冷凝器中;压缩机,通过制冷剂管线连接在蒸发器和内部冷凝器之间;子冷凝器,设置在热交换器和蒸发器之间的制冷剂管线上;第三膨胀阀,设置在连接子冷凝器和蒸发器的制冷剂管线上;第四膨胀阀,设置在制冷剂连接管线上;蓄积器,设置在蒸发器和压缩机之间的制冷剂管线上并连接到制冷剂连接管线;以及除湿管线,除湿管线的一端连接到内部冷凝器和热交换器之间的制冷剂管线以及其另一端连接到蒸发器和第三膨胀阀之间的制冷剂管线,并且除湿管线包括止回阀。
热交换器可通过根据气体喷入装置的选择性操作,使制冷剂与第一冷却剂和第二冷却剂或第一冷却剂和第二冷却剂中的任一个进行热交换来另外地冷凝或蒸发在内部冷凝器中冷凝的制冷剂。
当使用与制冷剂进行热交换的第二冷却剂冷却电池模块时,第四膨胀阀可以使通过制冷剂连接管线引入的制冷剂膨胀,并且将膨胀的制冷剂引入制冷器中。
当气体喷入装置在车辆的加热模式下操作时,第一膨胀阀可使从内部冷凝器通过供应单元供应的制冷剂膨胀并将膨胀的制冷剂供应到气液分离器,第二膨胀阀可使从气液分离器供应的制冷剂膨胀并且使膨胀的制冷剂流动到制冷剂管线中,供应管线可被打开,并且气液分离器可将引入到其中的制冷剂中的气态制冷剂通过打开的供应管线供应到压缩机。
当气体喷入装置在车辆的加热模式下不操作时,第一膨胀阀的操作可停止;可阻断制冷剂向气液分离器的引入,并且第二膨胀阀可使从内部冷凝器通过供应单元供应的制冷剂膨胀并且将膨胀的制冷剂供应至热交换器。
当车辆的冷却模式或除湿模式时,气体喷入装置中的第一膨胀阀的操作可停止,第二膨胀阀可使制冷剂流动通过制冷剂管线而不使从内部冷凝器通过供应单元供应的制冷剂膨胀,并且可阻断制冷剂向气液分离器的引入。
空调还可包括制冷剂分支管线,该制冷剂分支管线通过设置在制冷剂管线上的制冷剂阀的操作将从热交换器排出的制冷剂选择性地直接引入到热交换器和子冷凝器之间的蓄积器中。
制冷剂阀可以在车辆的加热模式下打开制冷剂分支管线。
第一冷却装置可设置有第一分支管线,第一分支管线通过设置在第一散热器与第一水泵之间的第一冷却剂管线上的第一阀连接至第一散热器与第一水泵之间的第一冷却剂管线;第二冷却装置可设置有第二分支管线,第二分支管线将第二冷却剂管线和第三冷却剂管线分开,并且第三冷却装置可设置有第三分支管线,第三分支管线通过第二阀连接到第三冷却剂管线以形成独立于第二冷却装置的闭合回路。
当在车辆的冷却模式下冷却电池模块时,在第一冷却装置中,第一分支管线可通过第一阀的操作而关闭,并且通过第一散热器冷却的第一冷却剂可通过第一水泵的操作循环至电气部件,第二分支管线可关闭,并且第三分支管线可通过第二阀的操作而关闭,第二冷却剂管线和第三冷却剂管线可通过关闭的第二分支管线和第三分支管线连接,在第二冷却装置和第三冷却装置中,第二冷却剂可通过第二水泵的操作和第三水泵的操作在第二冷却剂管线和第三冷却剂管线循环,在第三冷却装置中,通过制冷器的第二冷却剂可被供应到电池模块,在空调中,制冷剂可沿制冷剂管线和制冷剂连接管线循环,同时制冷剂连接管线通过第四膨胀阀的操作打开,第三膨胀阀和第四膨胀阀可以使制冷剂膨胀,使得膨胀的制冷剂分别被供应至蒸发器和制冷器,制冷剂分支管线可以通过制冷剂阀的操作而关闭,并且在气体喷入装置中,第二膨胀阀可将从内部冷凝器供应的制冷剂供应到热交换器而不使制冷剂膨胀。
在第一冷却装置中,由第一散热器冷却的第一冷却剂可通过第一水泵的操作被供应到热交换器,由第二散热器冷却的第二冷却剂可沿着通过第二水泵和第三水泵的操作而彼此连接的第二冷却剂管线和第三冷却剂管线顺次地经过电池模块和制冷器,然后可供应到热交换器,热交换器可通过使制冷剂与第一冷却剂和第二冷却剂中的每一个进行热交换来冷凝制冷剂。
当在车辆的加热模式中回收外部热源和从电气部件产生的废热时,可通过第一阀的操作选择性地打开或关闭第一分支管线,在第一冷却装置中,第一冷却剂可通过第一水泵的操作循环到电气部件,在第二冷却剂管线与第三冷却剂管线之间的连接通过第二阀的操作而关闭的同时,第三分支管线可关闭并且第二分支管线可打开,在第二冷却装置中,第二冷却剂可沿着第二冷却剂管线和通过第二水泵的操作打开的第二分支管线循环,在第三冷却装置中,第三水泵的操作可停止,在空调中,连接子冷凝器和蒸发器的制冷剂管线可通过第三膨胀阀的操作被关闭,制冷剂连接管线可以通过第四膨胀阀的操作而关闭,制冷剂分支管线可以通过制冷剂阀的操作而打开,在气体喷入装置中,第一膨胀阀和气液分离器的操作可以停止,第二膨胀阀可以使从内部冷凝器供应的制冷剂膨胀,并且将膨胀的制冷剂供应到通过制冷剂管线连接的热交换器,并且可通过使制冷剂与在冷却电气部件的同时温度升高的第一冷却剂以及在回收外部热源的同时温度升高的第二冷却剂进行热交换,热交换器在蒸发通过第二膨胀阀供应的制冷剂的同时回收外部热源和从电气部件产生的废热。
当在车辆的加热模式中气体喷入装置在回收外部热源和从电气部件产生的废热的同时进行操作时,第一分支管线可通过第一阀的操作选择性地打开或关闭,在第一冷却装置中,第一冷却剂可通过第一水泵的操作循环到电气部件,在第二冷却剂管线与第三冷却剂管线之间的连接通过第二阀的操作而关闭的同时,第三分支管线可关闭并且第二分支管线可打开,在第二冷却装置中,第二冷却剂可沿着第二冷却剂管线和通过第二水泵的操作打开的第二分支管线循环,在第三冷却装置中,第三水泵的操作可停止,在空调中,连接子冷凝器和蒸发器的制冷剂管线可通过第三膨胀阀的操作被关闭,制冷剂连接管线可以通过第四膨胀阀的操作而关闭,制冷剂分支管线可以通过制冷剂阀的操作而打开,在气体喷入装置中,第一膨胀阀可以使从供应单元供应的制冷剂膨胀并且将膨胀的制冷剂供应至气液分离器,气液分离器可以通过打开的供应管线将从第一膨胀阀供应的制冷剂中的气态制冷剂供应至压缩机,第二膨胀阀可另外使从气液分离器供应的制冷剂膨胀,并且将膨胀的制冷剂供应到通过制冷剂管线连接的热交换器,并且热交换器可通过使制冷剂与在冷却电气部件同时温度升高的第一冷却剂以及在回收外部热源时温度升高的第二冷却剂进行热交换,来蒸发通过第二膨胀阀供应的制冷剂时,回收外部热源和从电气部件产生的废热。
在车辆的加热和除湿模式中,第一分支管线可通过第一阀的操作而选择性地打开或关闭,在第一冷却装置中,冷却剂可通过第一水泵的操作循环至电气部件,当通过第二阀的操作关闭第二冷却剂管线与第三冷却剂管线之间的连接时,可关闭第三分支管线并且可打开第二分支管线,在第二冷却装置中,第二冷却剂可沿着第二冷却剂管线和通过第二水泵的操作打开的第二分支管线循环,第三冷却装置的操作可以停止,在空调中,通过第三膨胀阀的操作而关闭连接子冷凝器和蒸发器的制冷剂管线,制冷剂连接管线可以通过第四膨胀阀的操作而关闭,制冷剂分支管线可以通过制冷剂阀的操作而打开,连接热交换器和子冷凝器的制冷剂管线可以通过制冷剂阀的操作而关闭,在气体喷入装置中,第一膨胀阀和气液分离器的操作可以停止,第二膨胀阀可以使从内部冷凝器供应的制冷剂膨胀,并且将所膨胀的制冷剂供应到通过制冷剂管线连接的热交换器,并且热交换器可通过使制冷剂与在冷却电气部件时温度升高的第一冷却剂热交换来回收从电气部件产生的废热,同时蒸发通过第二膨胀阀供应的制冷剂,并且除湿管线可以通过止回阀的操作而打开,使得通过第二膨胀阀的操作而膨胀的制冷剂的一部分被供应到蒸发器。
当使用冷却剂冷却电气部件和电池模块时,可通过第一阀的操作关闭第一分支管线,可关闭第二分支管线,第二阀可连接第二冷却剂管线和第三冷却剂管线,并且关闭第三分支管线;通过第一水泵的操作,由第一散热器冷却的第一冷却剂可沿着第一冷却剂管线供应至电气部件,通过第二水泵和第三水泵的操作,由第二散热器冷却的第二冷却剂可沿着第二冷却剂管线和第三冷却剂管线供应至电池模块,并且空调和气体喷入装置的操作可停止。
第一膨胀阀和第四膨胀阀可以是双向电子膨胀阀,该双向电子膨胀阀在控制制冷剂的流动的同时使制冷剂选择性地膨胀并且具有一个入口和一个出口。
第二膨胀阀可以是三通电子膨胀阀,该三通电子膨胀阀在控制制冷剂的流动的同时使制冷剂选择性地膨胀并且具有两个入口和一个出口。
热交换器可以是水冷式热交换器,并且子冷凝器可以是空冷式热交换器。
电气部件可以包括功率控制装置、逆变器、车载充电器(OBC)、功率转换装置、或自主驱动控制器。
如上所述,根据本发明实施例的用于车辆的热泵***,可以通过使用一个制冷器来简化***,在该制冷器中,冷却剂和制冷剂彼此交换热,以根据车辆的模式来控制电池模块的温度。
此外,根据本发明的实施方式,通过有效地控制电池模块的温度以表现电池模块的最佳性能并且有效地管理电池模块,可以增加车辆的整个行驶距离。
此外,根据本发明的实施方式,可通过在车辆的加热模式中选择性地使用外部热源或从电气部件产生的废热来提高加热效率。
此外,根据本发明的实施方式,可以在车辆的加热模式中通过应用气体喷入装置以选择性地增加制冷剂的流速来最大化加热性能。
此外,根据本发明的示例性实施方式,可以通过简化整个***来降低制造成本、减轻重量并且提高空间利用率。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的热泵***的框图。
图2是根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的热泵***中使用冷却剂冷却电气部件和电池模块的操作状态图。
图3是根据本发明示例性实施方式的用于车辆的热泵***中在车辆冷却模式下使用制冷剂冷却电池模块的操作状态图。
图4是在根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的热泵***中根据加热模式回收外部热源和从电气部件产生的废热的操作状态图。
图5是根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的热泵***中根据加热模式和气体喷入装置的操作回收外部热源和从电气部件产生的废热的操作状态图。
图6是根据本发明示例性实施方式的用于车辆的热泵***中的除湿模式的操作状态图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图详细地描述本发明的示例性实施方式。
因为在本说明书中陈述的示例性实施方式和附图中示出的配置仅是本发明的示例性实施方式并且不代表本发明的精神。因此,应当理解的是,在提交本发明的时间点中,各种等同物和变形例可以替换本说明书中陈述的示例性实施方式和附图中示出的配置。
为了清楚地描述本发明,将省略对与本发明无关的内容的描述,并且在整个说明书中相同的参考标号表示相同的元件。
因为为了便于解释,在附图中任意地示出了各个部件的尺寸和厚度,所以本发明不限于在附图中示出的内容。此外,为了明显地表示多个部分和区域,放大了厚度。
此外,在整个说明书中,除非明确地描述为相反,否则词语“包括(comprise)”以及诸如“包含(comprises)”或“含有(comprising)”的变体将被理解为暗示包含所述元件,但不排除任何其他元件。
此外,说明书中描述的术语“~单元”、“~装置”、“~部件”、“构件”意指用于执行至少一个功能和操作的综合配置的单元。
图1是根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的热泵***的框图。
根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的热泵***可通过使用其中制冷剂和冷却剂彼此交换热的单个制冷器40来控制电池模块33的温度,并且通过使用外部热源或从电气部件15产生的废热以及气体喷入装置70来提高加热性能和效率。
在此,根据热泵***,在电动车辆中,用于冷却电气装置15的第一冷却装置10、用于冷却电池模块33的第二冷却装置20和第三冷却装置30、以及作为用于冷却和加热房间的空调装置的空调50可以互锁。
即,参照图1,热泵***包括第一冷却装置10、第二冷却装置20、第三冷却装置30、制冷器40和空调50以及气体喷入装置70。
首先,第一冷却装置10包括连接在第一冷却剂管线11上的第一散热器12、第一水泵14、第一阀V1和第一储存箱17。
第一散热器12设置在车辆的前部,并且冷却风扇13设置在其后部。因此,第一散热器12通过冷却风扇13的操作并与外部空气进行热交换来冷却第一冷却剂。
此外,电气部件15可以包括电力控制单元(EPCU)、电机、逆变器、车载充电器(OBC)、自主驱动控制器等。
电力控制单元、逆变器、电机或自主驱动控制器可以在驱动时产生热量,并且当对电池模块33充电时车载充电器可以产生热量。
以这种方式配置的电气部件15可设置在第一冷却剂管线11上并且通过水冷式冷却。
即,当在车辆的加热模式中回收从电气部件15产生的废热时,可以回收从电力控制单元、电机、逆变器、或车载充电器、或自主驱动控制器产生的热。
同时,第一储存箱17设置在第一散热器12与电气部件15之间的第一冷却剂管线11上。通过第一散热器12冷却的第一冷却剂可储存在第一储存箱17中。
以这种方式配置的第一冷却装置10使第一冷却剂在第一冷却剂管线11循环,使得第一冷却剂被供应给设置在第一冷却剂管线11上的电气部件15。
即,第一冷却装置10通过第一水泵14的操作使由第一散热器12冷却的第一冷却剂沿着第一冷却剂管线11循环,并且因此,冷却电气部件15以使得电气部件15不过热。
在本示例性实施方式中,第二冷却装置20可包括连接至第二冷却剂管线21的第二散热器22和第二水泵24。
第二冷却装置20可通过第二水泵24的操作使由第二散热器22冷却的第二冷却剂在第二冷却剂管线21循环。
这里,第二散热器22可布置在第一散热器12的前面,并可通过冷却风扇13的操作和与外部空气的热交换来冷却第二冷却剂。
同时,在本示例性实施例中,将第二散热器22布置在第一散热器12的前面作为实例进行描述,但是本示例性实施例不限于此,并且第一散热器12和第二散热器22可以布置在相同管线上或者可以一体地构造。
此外,第二储存箱27设置在第二散热器22与第二水泵24之间的第二冷却剂管线21上。由第二散热器22冷却的第二冷却剂可储存在第二储存箱27中。
以这种方式配置的第二冷却装置20可通过第二水泵24的操作循环第二冷却剂。
在本示例性实施例中,第三冷却装置30包括选择性地连接到第二冷却剂管线21的第三冷却剂管线31和第二阀V2、以及设置在第三冷却剂管线31上的第三水泵32和电池模块33。
第三冷却装置30可通过第三水泵32的操作使第二冷却剂循环至电池模块33。
这里,第二阀V2可选择性地连接在第二散热器22与电池模块33之间的第二冷却剂管线21和第三冷却剂管线31。
更详细地,第二阀V2基于第二冷却剂的流动方向选择性地连接第二冷却剂管线21和在电池模块33与设置在第三冷却剂管线31上的第二散热器22之间的第三冷却剂管线31。
在此,电池模块33向电气部件15供给电力,形成由沿着第三冷却剂管线31流动的第二冷却剂冷却电池模块33的水冷式。
即,根据第二阀V2的操作,电池模块33通过第二冷却装置20选择性地连接至第三冷却剂管线31。另外,第二冷却剂可通过设置在第三冷却剂管线31上的第三水泵32的操作循环到电池模块33中。
第三水泵32设置在第三冷却剂管线31上。第三水泵32可运行以使第二冷却剂在第三冷却剂管线31循环。
这里,第一水泵14、第二水泵24和第三水泵32可以是电动水泵。
同时,第一冷却装置10可包括第一分支管线18,第一分支管线18通过第一阀V1连接至位于第一散热器12与第一水泵14之间的第一冷却剂管线11,第一阀V1设置在第一散热器12与第一水泵14之间的第一冷却剂管线11上。
更详细地,第一阀V1设置在电气部件15和第一散热器12之间的第一冷却剂管线11上。
第一分支管线18的一端可通过第一阀V1连接至第一冷却剂管线11,并且第一分支管线18的另一端可连接至第一储存箱17。
当冷却剂的温度通过吸收从电气部件15产生的废热而增加时,第一分支管线18通过第一阀V1的操作选择性地打开。在这种情况下,连接至第一散热器12的第一冷却剂管线11通过第一阀V1的操作而关闭。
即,当第一分支管线18回收从电气部件15产生的废热时,穿过电气部件15的冷却剂可通过第一阀V1的操作被选择性地打开,以在没有穿过第一散热器12的情况下被供应回电气部件15。
在本示例性实施方式中,在第三冷却剂管线31上设置制冷器40,可以选择性地使第二冷却剂在其中循环。
制冷器40通过空调50的制冷剂管线51和通过制冷剂连接管线61连接。即,制冷器40也可以是引入第二冷却剂的水冷式热交换器。
因而,制冷器40可以将通过第三冷却剂管线31选择性地引入的第二冷却剂与从空调50选择性地供应的制冷剂进行热交换,以控制第二冷却剂的温度。
另一方面,第二冷却装置20设置有将第二冷却剂管线21和第三冷却剂管线31分开的第二分支管线29。
第二分支管线29可选择性地连接到第二冷却剂管线21,使得第二冷却装置20通过第二冷却剂管线21形成独立的闭合回路。
另一方面,也可以在第二分支管线29与第二冷却剂管线21连接的位置或者第二分支管线29上设置独立的阀。这样的阀可以是三通阀或双向阀。
此外,第三分支管线37被设置在第三冷却装置30中,第三分支管线37通过第二阀V2连接到第三冷却剂管线31以形成独立于第二冷却装置20的闭合回路。
当第三分支管线37回收从电池模块33产生的废热或者增加电池模块33的温度时,穿过电池模块33的第二冷却剂可通过第二阀V2的操作选择性地打开和关闭,以在不经过第二散热器22的情况下被供应回电池模块33。
即,第二阀V2设置在第二冷却剂管线21与第三冷却剂管线31之间,并且可选择性地连接第二冷却剂管线21与第三冷却剂管线31。
另一方面,第二阀V2可阻断第二冷却剂管线21与第三冷却剂管线31之间的连接,并打开第三分支管线37。
当第三分支管线37打开时,第三冷却装置30可与第二冷却装置20分离以形成独立的闭合回路。
在此,第一阀V1和第二阀V2可以通过第一分支管线18和第二分支管线37的打开/关闭控制来控制第一冷却装置10、第二冷却装置20和第三冷却装置30中的第一冷却剂和第二冷却剂的流动。
首先,当第一阀V1使用由第一散热器12冷却的第一冷却剂冷却电气部件15时,第一阀V1可以打开连接至第一散热器12的第一冷却剂管线11并且关闭第一分支管线18。
然后,由第一散热器12冷却的第一冷却剂可沿着通过第一阀V1的操作连接的第一冷却剂管线11循环,以冷却电气部件15。
另一方面,当第一阀V1回收从电气部件15产生的废热时,第一阀V1可以关闭连接至第一散热器12的第一冷却剂管线11并且打开第一分支管线18。
然后,在第一冷却装置10中循环的第一冷却剂的温度可在第一冷却剂沿着打开的第一冷却剂管线11和第一分支管线18穿过电气部件15而不穿过第一散热器12时增加。
此外,第二阀V2可以选择性地连接第二冷却剂管线21和第三冷却剂管线31,或者选择性地连接第三冷却剂管线31和第三分支管线37,以控制冷却剂的流动。
即,当第二阀V2使用由第二散热器22冷却的第二冷却剂冷却电池模块33时,第二阀V2可以连接第二冷却剂管线21和连接至第二散热器22的第三冷却剂管线31并且关闭第三分支管线37。
然后,由第二散热器22冷却的第二冷却剂可在沿着通过第二阀V2的操作连接的第二冷却剂管线21和第三冷却剂管线31流动的同时冷却电池模块33。
此外,在通过第二冷却剂与制冷器40中的制冷剂进行热交换冷却电池模块33的同时,第二阀V2可以打开第三分支管线37,并且关闭第二冷却剂管线21和第三冷却剂管线31之间的连接。
因而,完成了与制冷器40中的制冷剂的热交换的低温第二冷却剂通过由第二阀V2打开的第二分支管线37被引入电池模块33,因此可以有效地冷却电池模块33。
另一方面,当电池模块33的温度升高时,通过第二阀V2的操作可防止沿着第三冷却剂管线31循环的第二冷却剂引入第二散热器22中,因此还可快速地升高电池模块33的温度。
在此,第三冷却装置30可进一步包括冷却剂加热器35,该冷却剂加热器设置在第三水泵32与电池模块33之间的第三冷却剂管线31上。
当需要使电池模块33的温度升高时,冷却剂加热器35选择性地启动,以加热在第三冷却剂管线31上循环的第二冷却剂,从而将温度升高的冷却剂引入电池模块33中。
冷却剂加热器35可以是根据电力的供应而操作的电加热器。
即,当供应至电池模块33的第二冷却剂的温度低于目标温度时,冷却剂加热器35可以运行以加热在第三冷却剂管线31循环的第二冷却剂。
因而,能够将在经过冷却剂加热器35时温度上升的第二冷却剂供给电池模块33,从而能够使电池模块33的温度上升。
因此,冷却剂加热器35可以选择性地运行,即使在电池模块33的温度增加时。
同时,在本示例性实施方式中,将阀没有配置在第二分支管线29中作为实例进行描述,但是本示例性实施方式不限于此,并且在必要时可以将阀应用于选择性打开第二分支管线29。
即,由于可以控制通过第二冷却剂管线21、第三冷却剂管线31和第三分支管线37的操作以及通过第二水泵24和第三水泵32的操作而循环的冷却剂的流速,可以在没有应用阀的情况下实现第二分支管线29的打开/关闭控制,第二冷却剂管线21、第三冷却剂管线31和第三分支管线37根据车辆的相应模式(加热、冷却和除湿)而被选择性地连接。
在本示例性实施例中,空调50包括通过制冷剂管线51连接的加热、通风和空气调节(HVAC)模块52、热交换器53、子冷凝器54、第三膨胀阀55、蒸发器56、蓄积器57、压缩机59、第四膨胀阀63和除湿管线80。
首先,HVAC模块52包括通过制冷剂管线51连接的蒸发器56和打开/关闭门52b,打开/关闭门52b用于根据车辆的冷却、加热和加热/除湿模式控制经过蒸发器56的外部空气被选择性地引入到内部冷凝器52a中。
也就是说,在车辆的加热模式中,打开/关闭门52b被打开以使得穿过蒸发器56的外部空气被引入到内部冷凝器52a中。另一方面,在车辆的冷却模式中,打开/关闭门52b关闭内部冷凝器52a侧,使得在流过蒸发器56时被冷却的外部空气被直接引入车辆内部。
在本示例性实施例中,热交换器53连接到制冷剂通过的制冷剂管线51。此外,热交换器53可分别连接至第一冷却剂管线11和第二冷却剂管线21,以使第一冷却剂和第二冷却剂中的每一个循环通过第一冷却装置10和第二冷却装置20。
根据车辆的加热、冷却和除湿模式,热交换器53可通过使制冷剂与根据气体喷入装置70的选择性操作通过第一冷却剂管线11和第二冷却剂管线21供应的第一冷却剂和第二冷却剂或者第一冷却剂和第二冷却剂中的任一个进行热交换,来另外冷凝或蒸发在内部冷凝器52a中冷凝的制冷剂。
即,热交换器53可以是引入第一冷却剂和第二冷却剂的水冷式热交换器。
在本示例性实施例中,子冷凝器54可以设置在热交换器53和蒸发器56之间的制冷剂管线51上。
这里,子冷凝器54可通过使制冷剂与外部空气进行热交换来另外冷凝在热交换器53中冷凝的制冷剂。即,子冷凝器54设置在第二散热器12的前面,以在被引入其中的制冷剂与外部空气之间交换热量。
即,子冷凝器54可以是使用外部空气来冷凝制冷剂的空冷式热交换器。
这样,当热交换器53冷凝制冷剂时,子冷凝器54可以另外冷凝在热交换器53中冷凝的制冷剂以增加制冷剂的过冷却,因此可以提高性能系数(COP),该性能系数是与压缩机所需的功率相比冷却能力的系数。
第三膨胀阀55设置在子冷凝器54和蒸发器56之间的制冷剂管线51上。第三膨胀阀55接收经过子冷凝器54的制冷剂并且选择性地使制冷剂膨胀。
蓄积器57设置在蒸发器56和压缩机59之间的制冷剂管线51上,并且连接到制冷剂连接管线61。
蓄积器57仅将气态制冷剂供应到压缩机59,以提高压缩机59的效率和耐久性。
在本示例性实施例中,制冷剂连接管线61的一端连接到子冷凝器54和第三膨胀阀55之间的制冷剂管线51。制冷剂连接管线61的另一端可连接到与蓄积器57连接的制冷剂管线51。
这里,蓄积器57可将通过制冷剂连接管线61供应的制冷剂中的气态制冷剂供应到压缩机59。
同时,第四膨胀阀63可以设置在制冷剂连接管线61上。
当使用第二冷却剂与制冷剂的热交换来冷却电池模块33时,第四膨胀阀63可以使通过制冷剂连接管线61引入的制冷剂膨胀,并且将膨胀的制冷剂引入制冷器40中。
也就是说,第四膨胀阀63可以使从子冷凝器54排出的制冷剂膨胀,并且在温度降低的同时将膨胀的制冷剂引入制冷器40,从而进一步降低通过制冷器40的内部的冷却剂的水温。
因而,通过制冷器40时水温降低的第二冷却剂被导入电池模块33,因此,能够更有效地冷却电池模块122。
压缩机59通过制冷剂管线51连接在内部冷凝器52a和热交换器53之间。压缩机59可以压缩气态制冷剂并且将压缩的制冷剂供应到热交换器53。
同时,空调50还可包括制冷剂分支管线65,从热交换器53排出的制冷剂通过制冷剂阀64的操作而经过该制冷剂分支管线65以被选择性地直接引入到蓄积器57中,制冷剂阀64设置在热交换器53和子冷凝器54之间的制冷剂管线51上。
制冷剂分支管线65的一端连接到制冷剂阀64。制冷剂分支管线65的另一端可连接到蓄积器57。
这里,制冷剂阀64可在车辆的加热模式下打开制冷剂分支管线65,并关闭连接到子冷凝器54的制冷剂管线51。
另一方面,制冷剂阀64可以在车辆的冷却模式下关闭制冷剂分支管线65并且打开连接到子冷凝器54的制冷剂管线51。
在本示例性实施例中,除湿管线80的一端连接到内部冷凝器52a和热交换器53之间的制冷剂管线51。
除湿管线80的另一端连接到蒸发器56和第三膨胀阀55之间的制冷剂管线11。在此,除湿管线80可以设置有止回阀81。
即,除湿管线80可以在车辆的除湿模式中通过止回阀81的操作而打开。
根据本示例性实施方式的热泵***可进一步包括气体喷入装置70。
气体喷入装置70设置在空调50中。气体喷入装置70可以选择性地使从内部冷凝器52a供应的制冷剂膨胀并且将膨胀的制冷剂供应至热交换器53。
此外,气体喷入装置70选择性地将从内部冷凝器52a供给的制冷剂的一部分供给至压缩机59,以增加在制冷剂管线51循环的制冷剂的流速。
以这种方式配置的气体喷入装置70可选择性地在车辆的加热模式下运行。
在此,气体喷入装置70包括气液分离器71、供应单元72、第一膨胀阀73、第二膨胀阀74和供应管线75。
首先,气液分离器71可以在引入其中的制冷剂中分离气态制冷剂和液态制冷剂,并且选择性地排出分离的气态制冷剂和液态制冷剂。
供应单元72可通过制冷剂管线51连接内部冷凝器52a,使得从内部冷凝器52a供应的制冷剂被引入。
在本示例性实施方式中,第一膨胀阀73可设置在气液分离器71与供应单元72之间,以选择性地使供应至供应单元72的制冷剂膨胀并且将膨胀的制冷剂供应至气液分离器71。
第二膨胀阀74可选择性地使供应到供应单元72的制冷剂膨胀并将膨胀的制冷剂供应到热交换器53,或者可设置在气液分离器71和供应单元72之间以将从气液分离器71供应的制冷剂供应到热交换器53。
在此,第二膨胀阀74可以是三通电子膨胀阀,该三通电子膨胀阀在控制制冷剂的流动的同时使制冷剂选择性地膨胀并且具有两个入口和一个出口。
供应管线75连接气液分离器71和压缩机59。当制冷剂被供应到气液分离器71时,供应管线75可以选择性地将气态制冷剂从气液分离器71供应到压缩机59。
即,供应管线75可连接气液分离器71和压缩机59,使得在气液分离器71中分离的气态制冷剂被选择性地引入到压缩机59中。
同时,当气体喷入装置70在车辆的加热模式下运行时,第一膨胀阀73可以使从内部冷凝器52a通过供应单元72供应的制冷剂膨胀并且将膨胀的制冷剂供应到气液分离器71。
此时,供应管线75打开。此外,气液分离器71可以通过打开的供应管线75将引入其中的制冷剂中的气态制冷剂供应至压缩机59。
此外,第二膨胀阀74可以使从气液分离器71供应的制冷剂膨胀并且使膨胀的制冷剂流入制冷剂管线51。
另一方面,当气体喷入装置70在车辆的加热模式下不运行时,第一膨胀阀73的操作停止。
因此,可阻止制冷剂引入气液分离器71。
此外,第二膨胀阀74可以使从内部冷凝器52a通过供应单元72供应的制冷剂膨胀并且将膨胀的制冷剂供应至热交换器53。
而且,当车辆处于冷却模式或除湿模式时,气体喷入装置70中的第一膨胀阀73的操作可以停止。
因此,可阻止制冷剂引入气液分离器71。
此外,第二膨胀阀74可以使从内部冷凝器52a供应的制冷剂流动通过供应单元72和通过制冷剂管线51,同时使制冷剂膨胀。
这里,热交换器53可通过根据第二膨胀阀74的选择性操作使从内部冷凝器52a供应的制冷剂或从气液分离器71排出的制冷剂与外部空气热交换来另外冷凝或蒸发制冷剂。
当热交换器53冷凝制冷剂时,热交换器53可另外冷凝在内部冷凝器52a中冷凝的制冷剂以增加制冷剂的过冷却,因此可提高性能系数(COP),性能系数是与压缩机所需的功率相比的冷却能力的系数。
也就是说,在车辆的冷却模式中,通过内部冷凝器52a的制冷剂可通过第二膨胀阀74的操作被直接供应到热交换器53而不经过气液分离器71。
通过该操作,在车辆的冷却模式下沿着制冷剂管线51循环的制冷剂的压力可减小,并且可改善车辆内部的冷却性能。
同时,在本示例性实施例中,第一膨胀阀73和第四膨胀阀63可以是双向电子膨胀阀,该双向电子膨胀阀在控制经过制冷剂管线51或制冷剂连接管线61的制冷剂的流动的同时选择性地使制冷剂膨胀并且具有一个入口和一个出口。
此外,第一阀V1和第二阀V2以及制冷剂阀64可以是能够分配流量的三通阀。
在下文中,将参考图2至图6详细地描述根据本发明的示例性实施方式的被配置为如上所述的用于车辆的热泵***的操作和动作。
在下文中,在根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的热泵***中,将参考图2描述使用冷却剂冷却电气部件15和电池模块33的操作。
图2是根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的热泵***中使用冷却剂冷却电气部件和电池模块的操作状态图。
参考图2,通过第一阀V1的操作,关闭第一分支管线18。
第二阀V2连接第二冷却剂管线21和第三冷却剂管线31,并关闭第三分支管线37。第二分支管线29是关闭的。
在这种状态下,在第一冷却装置10中,第一水泵14运行以冷却电气部件15。因此,通过第一散热器12冷却并且储存在第一储存箱17中的第一冷却剂被供应至电气部件15。
因此,可以有效地冷却电气部件15。
在第二冷却装置20和第三冷却装置30中,第二水泵24和第三水泵32运行以冷却电池模块33。
然后,通过第二水泵24和第三水泵32的操作在沿第二冷却剂管线21和第三冷却剂管线31循环的同时,由第二散热器22冷却并且储存在第二储存箱27中的第二冷却剂被供应至电池模块33。
已经冷却电池模块33的第二冷却剂沿着第三冷却剂管线31和第二冷却剂管线21被引入回到第二散热器22中。
即,由于通过第二散热器22冷却的低温第二冷却剂仅冷却电池模块33,所以可以有效地冷却电池模块33。
以这样的方式,通过第一散热器12和第二散热器22冷却并分别储存在第一储存箱17和第二储存箱27中的第一冷却剂和第二冷却剂分别冷却电气部件15和电池模块33,同时通过第一水泵14、第二水泵24和第三水泵32的操作在第一冷却剂管线11、第二冷却剂管线21和第三冷却剂管线31循环,因此可以有效地冷却电气部件15和电池模块33。
这里,空调50和气体喷入装置70不运行。
另一方面,本示例实施方式说明了通过分别由第一散热器12及第二散热器22冷却的第一冷却剂及第二冷却剂来冷却电气部件15及电池模块33的情况,但并不限于此。
即,当分别冷却电气部件15和电池模块33中的任一个时,第一水泵14或者第二水泵24和第三水泵32可以选择性地运行。
将参考图3描述在车辆的冷却模式下冷却电池模块33的操作。
图3是根据本发明示例性实施方式的用于车辆的热泵***中在车辆冷却模式下使用制冷剂冷却电池模块的操作状态图。
参照图3,在第一冷却装置10中,第一水泵14运行以冷却电气部件15和热交换器53。因而,由第一散热器12冷却的第一冷却剂循环到电气部件15和热交换器53。
在此,通过第一阀V1的运行,第一分支管线18关闭。
即,在第一冷却装置10中,通过第一水泵14的操作可将通过第一散热器12冷却的第一冷却剂供应至电气部件15和热交换器53。
在第二冷却装置20中,第二水泵24运行以将第二冷却剂供应到热交换器53。
另一方面,第二分支管线29关闭。另外,第三分支管线37通过第二阀V2的操作而关闭。
因此,第二冷却剂管线21通过关闭的第二分支管线29和第三分支管线37以及第二阀V2的操作连接到第三冷却剂管线31。
因此,在第二冷却装置20和第三冷却装置30中,通过第二水泵24和第三水泵32的操作,第二冷却剂沿着第二冷却剂管线21和第三冷却剂管线31循环。
因此,通过第二散热器22冷却的第二冷却剂通过第二水泵24和第三水泵32的操作在第二冷却剂管线21和第三冷却剂管线31循环以冷却热交换器53。
即,通过第二散热器22冷却的第二冷却剂可通过第二水泵24和第三水泵32的操作被供应至电池模块33和热交换器53。
在此,通过制冷器40的第二冷却剂可沿着第三冷却剂管线31和第二冷却剂管线21通过热交换器53和第二散热器22,然后可被供应回电池模块33。
在空调50中,每个部件操作以冷却车辆内部。因此,制冷剂沿着制冷剂管线51循环。
这里,制冷剂分支管线65通过制冷剂阀64的操作而关闭。而且,制冷剂阀64可以打开连接到子冷凝器54的制冷剂管线51,使得热交换器53连接到子冷凝器54。
连接子冷凝器54和蒸发器56的制冷剂管线51通过第三膨胀阀55的操作而打开。制冷剂连接管线61通过第四膨胀阀63的操作而打开。
然后,穿过子冷凝器54的制冷剂可沿制冷剂管线51和制冷剂连接管线61循环。
这里,第三膨胀阀55和第四膨胀阀63可以使制冷剂膨胀,使得膨胀的制冷剂分别被供应到蒸发器56和制冷器40。
子冷凝器54可通过使制冷剂与外部空气进行热交换来另外冷凝从热交换器53引入的制冷剂。
此外,热交换器53使用沿着第一冷却剂管线11和第二冷却剂管线21流动的第一冷却剂和第二冷却剂来冷凝制冷剂。
同时,通过制冷器40的第二冷却剂通过与供应到制冷器40的膨胀的制冷剂进行热交换而被冷却。
被制冷器40冷却的第二冷却剂依次通过热交换器53和第二散热器22,然后被供应到电池模块33。因而,通过冷却后的第二冷却剂有效地冷却电池模块33。
即,制冷剂连接管线61打开,第四膨胀阀63使通过子冷凝器54的制冷剂的一部分膨胀,以将膨胀的制冷剂供给制冷器40,。
因而,从子冷凝器54排出的制冷剂的一部分通过第二膨胀阀63的操作膨胀而变成低温低压状态,并且被引入连接到制冷剂连接管线61的制冷器40中。
然后,引入制冷器40中的制冷剂与第二冷却剂交换热量,通过制冷剂连接管线61而经过蓄积器57,然后被引入压缩机59。
在冷却电池模块33的同时温度上升的第二冷却剂通过与制冷器40中的低温低压制冷剂进行热交换而被冷却。
冷却的第二冷却剂沿着第三冷却剂管线31和第二冷却剂管线21经过热交换器53和第二散热器22,并且然后被供应回电池模块33。
即,第二冷却剂能够在反复进行上述动作的同时高效地冷却电池模块33。
同时,从子冷凝器54排出的剩余制冷剂流过制冷剂管线51以冷却车辆内部,并依次经过第三膨胀阀55、蒸发器56、蓄积器57、压缩机59、内部冷凝器52a和热交换器53。
这里,引入到HVAC模块52中的外部空气在通过蒸发器56时被制冷剂冷却,该制冷剂引入蒸发器56中并且处于低温状态。
在这种情况下,打开/关闭门52b关闭通过内部冷凝器52a的部分,以使得被冷却的外部空气不通过内部冷凝器52a。因此,被冷却的外部空气被直接引入车辆内部,从而使得可以冷却车辆内部。
同时,具有增加的冷凝量的制冷剂在依次通过内部冷凝器52a、热交换器53和子冷凝器54的同时被膨胀并被供应到蒸发器56,从而将制冷剂蒸发到较低的温度。
也就是说,在本示例性实施例中,内部冷凝器52a通过使制冷剂与外部空气热交换来首次冷凝制冷剂,并且热交换器53通过使制冷剂与第一冷却剂和第二冷却剂热交换来二次冷凝制冷剂,然后,子冷凝器54通过使制冷剂与外部空气热交换来另外冷凝制冷剂,因此有利于形成制冷剂的过冷却。
当具有过冷却的制冷剂在蒸发器56中蒸发至较低的温度时,穿过蒸发器56的外部空气的温度可进一步降低,从而改善冷却性能和效率。
同时,在气体喷入装置70中,第二膨胀阀74可以将从内部冷凝器52a供应的制冷剂供应至热交换器53,而不使制冷剂膨胀。
在重复执行上述过程的同时,制冷剂可以在冷却模式下冷却车辆内部并且同时通过制冷器40以通过热交换冷却第二冷却剂。
由制冷器40冷却的低温冷却剂被引入到电池模块33中。因此,可通过供应的低温冷却剂有效地冷却电池模块33。
在本示例性实施方式中,将参考图4描述在车辆的加热模式中回收外部热源和从电气部件15产生的废热的操作。
图4是在根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的热泵***中根据加热模式回收外部热源和从电气部件产生的废热的操作状态图。
参照图4,热泵***可吸收来自外部空气的外部热源以及从电气部件15产生的废热。
首先,在冷却装置10中,第一水泵14运行以使第一冷却剂循环。
在此,可以通过第一阀V1的操作选择性地打开或关闭第一分支管线18。
即,当由电气部件15产生的热量小时,第一阀V1打开第一分支管线18并且关闭连接电气部件15和第一散热器12的第一冷却剂管线11。
因此,穿过电气部件15的第一冷却剂继续沿着第一冷却剂管线11循环而不穿过第一散热器12,并且从电气部件15回收废热,因此第一冷却剂的温度增加。
温度上升的第一冷却剂被供给到热交换器53。在这种情况下,热交换器53可从温度升高的冷却剂中回收从电气部件15产生的废热。
另一方面,当电气部件15过热时,第一阀V1关闭第一分支管线18并打开连接电气部件15和第一散热器12的第一冷却剂管线11。
因此,穿过电气部件15的第一冷却剂沿着第一冷却剂管线11循环并且通过第一散热器12冷却。由第一散热器12冷却的第一冷却剂冷却过热的电气部件15,从而防止电气部件15过热太久。
另一方面,在第二冷却装置20中,第二水泵24运行以将第二冷却剂供应到热交换器53。
在此,第二分支管线29打开。同时,第三分支管线37关闭,而第二冷却剂管线21和第三冷却剂管线31通过第二阀V2的操作而不连接。
即,在第二冷却装置20中,打开的第二分支管线29可连接到第二冷却剂管线21,并且可形成冷却剂循环通过的闭合回路,该闭合回路独立于第三冷却装置30。
另一方面,在第三冷却装置30中,运转停止的第三水泵32不循环第二冷却剂。
因此,经过第二散热器22的第二冷却剂可通过第二水泵24的操作沿着第二冷却剂管线21和第二分支管线29循环。
在此,经过第二冷却剂管线21的第二冷却剂在通过第二散热器22的同时分别吸收外部热源,因此第二冷却剂的温度增加。温度上升的第二制冷剂被供给到热交换器53。
即,在第一冷却装置10和第二冷却装置20中,通过第一水泵14和第二水泵24的操作,通过外部热源以及从电气部件15产生的废热而温度升高的第一冷却剂和第二冷却剂通过热交换器53。
在这种情况下,热交换器53可在使供应的第一冷却剂和第二冷却剂与制冷剂进行热交换的同时回收外部热源和从电气部件15产生的废热。
同时,在空调50中,每个部件操作以加热车辆内部。因此,制冷剂沿着制冷剂管线51循环。
这里,连接子冷凝器54和蒸发器56的制冷剂管线51通过第三膨胀阀55的操作而关闭。制冷剂连接管线61通过第四膨胀阀63的操作而关闭。
也就是说,连接子冷凝器54和蒸发器56的制冷剂管线51和连接到制冷器40的制冷剂连接管线61通过第三膨胀阀55和第四膨胀阀63的操作而关闭。
制冷剂分支管线65可通过制冷剂阀64的操作而打开。此外,连接热交换器53和子冷凝器54的制冷剂管线51可以通过制冷剂阀64的操作而关闭。
在该情况下,在气体喷入装置70中,第一膨胀阀73和气液分离器71的动作停止。
此外,第二膨胀阀74可以使从内部冷凝器52a通过供应单元72供应的制冷剂膨胀并且将膨胀的制冷剂供应至热交换器53。
因此,热交换器53可通过使制冷剂与在冷却电气部件15时温度升高的第一冷却剂和在回收外部热源时温度升高的第二冷却剂进行热交换,在蒸发通过第二膨胀阀74时膨胀的制冷剂的同时,回收外部热源和从电气部件15产生的废热。
经过热交换器53的制冷剂沿着通过制冷剂阀64的操作而打开的制冷剂分支管线65被供应到蓄积器57。
供应到蓄积器57的制冷剂被分离成气体和液体。在被分离为气体和液体的制冷剂中,气态制冷剂被供给到压缩机59。
从压缩机59压缩成高温高压状态的制冷剂被导入内部冷凝器52a。
这里,供应到内部冷凝器52a的制冷剂可增加引入到HVAC模块52中的外部空气的温度。
打开/关闭门52b被打开,使得被引入HVAC模块52并经过蒸发器56的外部空气经过内部冷凝器52a。
因此,从外部引入的外部空气在通过未被供应制冷剂的蒸发器56时以未被冷却的室温状态下被引入。引入的外部空气在通过内部冷凝器52a的同时改变为高温状态,然后被引入车辆内部,使得可以实现车辆内部的加热。
在本示例性实施方式中,将参考图5描述在车辆的加热模式中在回收外部热源和从电气部件15产生的废热的同时气体喷入装置70操作时的操作。
图5是根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的热泵***中的根据加热模式回收外部热源和从电气部件产生的废热以及气体喷入装置的操作的操作状态图。
参考图5,热泵***可吸收来自外部空气的外部热源以及从电气部件15产生的废热。
首先,在冷却装置10中,第一水泵14运行以使第一冷却剂循环。
在此,可以通过第一阀V1的操作选择性地打开或关闭第一分支管线18。
即,当由电气部件15产生的热量小时,第一阀V1打开第一分支管线18并且关闭连接电气部件15和第一散热器12的第一冷却剂管线11。
因此,穿过电气部件15的第一冷却剂继续沿着第一冷却剂管线11循环而不穿过第一散热器12并且从电气部件15回收废热,因此第一冷却剂的温度增加。
温度上升的第一冷却剂被供给到热交换器53。在这种情况下,热交换器53可从温度升高的冷却剂中回收从电气部件15产生的废热。
另一方面,当电气部件15过热时,第一阀V1关闭第一分支管线18并打开连接电气部件15和第一散热器12的第一冷却剂管线11。
因此,穿过电气部件15的第一冷却剂沿着第一冷却剂管线11循环并且通过第一散热器12冷却。由第一散热器12冷却的第一冷却剂冷却过热的电气部件15,从而防止电气部件15过热太久。
同时,在第二冷却装置20中,第二水泵24操作以将第二冷却剂供应到热交换器53。
在此,第二分支管线29打开。同时,第三分支管线37关闭,而第二冷却剂管线21和第三冷却剂管线31通过第二阀V2的操作而不连接。
即,在第二冷却装置20中,打开的第二分支管线29可连接到第二冷却剂管线21,并且可形成冷却剂循环通过的闭合回路,该闭合回路独立于第三冷却装置30。
另一方面,在第三冷却装置30中,运转停止的第三水泵32不循环第二冷却剂。
因此,通过第二散热器22的第二冷却剂可通过第二水泵24的操作沿着第二冷却剂管线21和第二分支管线29循环。
在此,经过第二冷却剂管线21的第二冷却剂在通过第二散热器22的同时分别吸收外部热源,因此第二冷却剂的温度增加。温度上升的第二制冷剂被供给到热交换器53。
即,在第一冷却装置10和第二冷却装置20中,通过第一水泵14和第二水泵24的操作,温度通过外部热源和从电气部件15产生的废热而升高的第一冷却剂和第二冷却剂经过热交换器53。
在这种情况下,热交换器53可在使供应的第一冷却剂和第二冷却剂与制冷剂进行热交换的同时回收外部热源和从电气部件15产生的废热。
另一方面,在空调50中,每个部件操作以加热车辆内部。因此,制冷剂沿着制冷剂管线51循环。
这里,连接子冷凝器54和蒸发器56的制冷剂管线51通过第三膨胀阀55的操作而关闭。制冷剂连接管线61通过第四膨胀阀63的操作而关闭。
也就是说,连接子冷凝器54和蒸发器56的制冷剂管线51和连接到制冷器40的制冷剂连接管线61通过第三膨胀阀55和第四膨胀阀63的操作而关闭。
制冷剂分支管线65可通过制冷剂阀64的操作而打开。此外,连接热交换器53和子冷凝器54的制冷剂管线51可以通过制冷剂阀64的操作而关闭。
这里,在气体喷入装置70中,第一膨胀阀73可以使从内部冷凝器52a通过供应单元72供应的制冷剂膨胀并且将膨胀的制冷剂供应至气液分离器71。
气液分离器71可以通过打开的供应管线75将从第一膨胀阀73供应的制冷剂中的气态制冷剂供应到压缩机59。
此外,第二膨胀阀74可另外使从气液分离器71供应的制冷剂膨胀,并且将膨胀的制冷剂供应至通过制冷剂管线51连接的热交换器53。
因此,热交换器53可通过使制冷剂与在冷却电气部件15时温度升高的第一冷却剂和在回收外部热源时温度升高的第二冷却剂进行热交换,在蒸发经过第二膨胀阀74时膨胀的制冷剂的同时,回收外部热源和从电气部件15产生的废热。
经过热交换器53的制冷剂沿着通过制冷剂阀64的操作而打开的制冷剂分支管线65被供应到蓄积器57。
供应到蓄积器57的制冷剂被分离成气体和液体。在被分离为气体和液体的制冷剂中,气态制冷剂被供给到压缩机59。
从压缩机59压缩成高温高压状态的制冷剂被引入内部冷凝器52a。
这里,供应到内部冷凝器52a的制冷剂可增加引入到HVAC模块52中的外部空气的温度。
打开/关闭门52b被打开,使得被引入HVAC模块52并经过蒸发器56的外部空气经过内部冷凝器52a。
因此,从外部引入的外部空气在经过未被供应制冷剂的蒸发器56时在不被冷却的室温状态下被引入。引入的外部空气在经过内部冷凝器52a的同时改变为高温状态,然后被引入车辆内部,使得可以实现车辆内部的加热。
另一方面,在供应到气液分离器71的制冷剂中,气态制冷剂通过打开的供应管线75供应到压缩机59。
即,气体喷入装置70可以通过供应管线75将在穿过气液分离器71时分离的气态制冷剂引入回到压缩机59中,从而增加在制冷剂管线51循环的制冷剂的流速。
储存在气液分离器71中的液态制冷剂沿着通过第四膨胀阀74的操作而打开的制冷剂管线51被引入到热交换器53中。
在这种情况下,第四膨胀阀74可以使从气液分离器71供应的制冷剂膨胀。
即,在气体喷入装置70中,气液分离器71可以通过供应管线75将气态制冷剂供应到压缩机59,并且将液态制冷剂供应到第四膨胀阀74。
之后,制冷剂在经过第四膨胀阀74的同时被膨胀,并且可以通过在热交换器53中与冷却剂热交换而蒸发。
制冷剂可在热交换器53中在回收经过电气部件15而温度升高的第一冷却剂时平稳地回收废热以及从温度升高的第二冷却剂平稳地回收外部热源,从而提高加热性能和效率。
即,当在初始启动怠速(IDLE)状态下或者在车辆的初始驱动状态下需要加热时,根据本示例性实施方式的热泵***可从第二冷却装置20吸收外部热源,并且使用电气部件15的废热来增加制冷剂的温度,从而减少压缩机59的功耗并且提高加热效率。
此外,本发明可提高加热效率和性能,同时使单独的电加热器的使用最小化。
此外,气体喷入装置70可以增加在制冷剂管线51循环的制冷剂的流速,从而使加热性能最大化。
同时,在本示例性实施方式中,描述了一起回收从电气部件15产生的废热作为实例,但是本示例性实施方式不限于此,并且可以选择性地回收从电池模块33产生的废热。
即,当回收从电池模块33产生的废热时,第三冷却装置30可以运行,并且制冷剂连接管线61可以通过第四膨胀阀63的操作打开,使得制冷剂被供应到制冷器40。
在本示例性实施例中,将参考图6描述车辆的除湿模式中的操作。
图6是根据本发明示例性实施方式的用于车辆的热泵***中的除湿模式的操作状态图。
参考图6,热泵***可以在加热车辆的内部的同时执行除湿模式。
首先,在冷却装置10中,第一水泵14运行以使第一冷却剂循环。
在此,可以通过第一阀V1的操作选择性地打开或关闭第一分支管线18。
即,当由电气部件15产生的热量小时,第一阀V1打开第一分支管线18并且关闭连接电气部件15和第一散热器12的第一冷却剂管线11。
因此,穿过电气部件15的第一冷却剂继续沿着第一冷却剂管线11循环而不穿过第一散热器12并且从电气部件15回收废热,因此第一冷却剂的温度增加。
温度上升的第一制冷剂被供给到热交换器53。在这种情况下,热交换器53可从温度升高的冷却剂中回收从电气部件15产生的废热。
另一方面,当电气部件15过热时,第一阀V1关闭第一分支管线18并打开连接电气部件15和第一散热器12的第一冷却剂管线11。
因此,穿过电气部件15的第一冷却剂沿着第一冷却剂管线11循环并且由第一散热器12冷却。由第一散热器12冷却的第一冷却剂冷却过热的电气部件15,从而防止电气部件15过热太久。
同时,在第二冷却装置20中,第二水泵24操作以将第二冷却剂供应到热交换器53。
在此,第二分支管线29打开。同时,第三分支管线37关闭,而第二冷却剂管线21和第三冷却剂管线31通过第二阀V2的操作不连接。
即,在第二冷却装置20中,打开的第二分支管线29可连接到第二冷却剂管线21,并且可形成冷却剂循环通过的闭合回路,该闭合回路独立于第三冷却装置30。
另一方面,在第三冷却装置30中,运转停止的第三水泵32不循环第二冷却剂。
因此,通过第二散热器22的第二冷却剂可通过第二水泵24的操作沿着第二冷却剂管线21和第二分支管线29循环。
在此,通过第二冷却剂管线21的第二冷却剂在通过第二散热器22的同时分别吸收外部热源,因此第二冷却剂的温度增加。温度上升的第二冷却剂被供给到热交换器53。
即,在第一冷却装置10和第二冷却装置20中,通过第一水泵14和第二水泵24的操作,温度由于从电气部件15产生的废热以及外部热源而升高的第一冷却剂和第二冷却剂经过热交换器53。
在这种情况下,热交换器53可在使供应的第一冷却剂和第二冷却剂与制冷剂进行热交换的同时回收外部热源和从电气部件15产生的废热。
同时,在空调50中,每个部件操作以加热车辆内部。因此,制冷剂沿着制冷剂管线51循环。
这里,连接子冷凝器54和蒸发器56的制冷剂管线51通过第三膨胀阀55的操作而关闭。制冷剂连接管线61通过第四膨胀阀63的操作而关闭。
也就是说,连接子冷凝器54和蒸发器56的制冷剂管线51和连接到制冷器40的制冷剂连接管线61通过第三膨胀阀55和第四膨胀阀63的操作而关闭。
制冷剂分支管线65可通过制冷剂阀64的操作而打开。此外,连接热交换器53和子冷凝器54的制冷剂管线51可以通过制冷剂阀64的操作而关闭。
在该情况下,在气体喷入装置70中,第一膨胀阀73和气液分离器71的运行停止。
此外,第二膨胀阀74可以使从内部冷凝器52a通过供应单元72供应的制冷剂膨胀并且将膨胀的制冷剂供应至热交换器53。
因此,热交换器53可通过使制冷剂与在冷却电气部件15时温度升高的第一冷却剂以及在回收外部热源时温度升高的第二冷却剂进行热交换,在蒸发在通过第二膨胀阀74时膨胀的制冷剂的同时,回收外部热源和从电气部件15产生的废热。
在此,除湿管线80通过止回阀81的操作而打开,使得通过第二膨胀阀74的操作而膨胀的制冷剂的一部分被供应至蒸发器56。
因此,由第二膨胀阀74膨胀的制冷剂的一部分可以通过打开的除湿管线80引入蒸发器56中。
在热交换器53中蒸发的制冷剂沿着通过制冷剂阀64的操作而打开的制冷剂分支管线65被供应至蓄积器57。
供应到蓄积器57的制冷剂被分离成气体和液体。在被分离为气体和液体的制冷剂中,气态制冷剂被供给到压缩机59。
从压缩机59压缩成高温高压状态的制冷剂被引入内部冷凝器52a。
这里,供应到内部冷凝器52a的制冷剂可增加引入到HVAC模块52中的外部空气的温度。
打开/关闭门52b被打开,使得被引入HVAC模块52并经过蒸发器56的外部空气经过内部冷凝器52a。
也就是说,引入HVAC模块52中的外部空气在经过蒸发器56时被引入到蒸发器56中并且处于低温状态的制冷剂被除湿。之后,外部空气在通过内部冷凝器52a的同时变为高温状态并被引入到车辆内部,从而对车辆内部进行加热和除湿。
同时,以这种方式配置的气体喷入装置70可以选择性地在车辆的除湿模式下操作。
首先,当气体喷入装置70不工作时,第二膨胀阀74可以使从内部冷凝器52a通过供应单元72供应的制冷剂膨胀并且将膨胀的制冷剂供应至热交换器53。
因而,热交换器53可通过使制冷剂与第一冷却剂和第二冷却剂热交换来使制冷剂蒸发。
另一方面,当气体喷入装置70工作时,第一膨胀阀73使从内部冷凝器52a通过供应单元72供应的制冷剂膨胀,并且将膨胀的制冷剂供应到气液分离器71。
在供应到气液分离器71的制冷剂中,气态制冷剂通过打开的供应管线75供应到压缩机59。
即,气体喷入装置70可以通过供应管线75将在穿过气液分离器71时分离的气态制冷剂引入回到压缩机59中,从而增加在制冷剂管线51循环的制冷剂的流速。
储存在气液分离器71中的液态制冷剂沿着通过第二膨胀阀74的操作打开的制冷剂管线51被引入到热交换器53中。
在这种情况下,第四膨胀阀74使从气液分离器71供应的制冷剂膨胀。
因而,热交换器53可通过使制冷剂与第一冷却剂或第二冷却剂热交换来使制冷剂蒸发。
即,在气体喷入装置70中,气液分离器71可以通过供应管线75将气态制冷剂供应到压缩机59,并且将液态制冷剂供应到第二膨胀阀74。
之后,制冷剂在经过第四膨胀阀74的同时可膨胀,并且可以通过在热交换器53中与第一冷却剂或第二冷却剂热交换而蒸发。
在经过第二膨胀阀74时膨胀的制冷剂的一部分沿着打开的除湿管线80被供应到蒸发器56。
因此,引入到HVAC模块52中的外部空气在经过蒸发器56时被引入到蒸发器56中并且处于低温状态的制冷剂被除湿。之后,外部空气在通过内部冷凝器52a的同时变为高温状态并被引入到车辆内部,由此平稳地加热和除湿车辆内部。
因此,如上所述,根据本发明实施例的用于车辆的热泵***,可以通过使用一个制冷器来简化整个***,在该制冷器中,冷却剂和制冷剂彼此交换热,以根据车辆的模式来控制电池模块33的温度。
此外,根据本发明的实施方式,通过有效地调节电池模块33的温度以展现电池模块33的最佳性能,并且有效地管理电池模块33以增加车辆的整个行驶距离,可以增加车辆的整个行驶距离。
此外,根据本发明的实施方式,可通过在车辆的加热模式中选择性地使用外部热源或从电气部件15产生的废热来提高加热效率。
此外,根据本发明的实施例,可通过在加热模式中应用气体喷入装置70以选择性地增加制冷剂的流速来最大化加热性能。
此外,根据本发明的示例性实施方式,可以通过简化整个***来降低制造成本、减轻重量并且提高空间利用率。
虽然在上文中已经参考示例性实施方式和附图描述了本公开,但是本公开不限于此,而是在不背离权利要求中限定的本公开的精神和范围的情况下,本公开所属领域的技术人员可以进行各种修改和改变。
<符号的描述>
10、20、30:第一冷却装置、第二冷却装置和第三冷却装置
11、21、31:第一冷却剂管线、第二冷却剂管线和第三冷却剂管线
12、22:第一散热器和第二散热器
13:冷却风扇
14、24、32:第一水泵、第二水泵和第三水泵
15:电气部件
17、27:第一储存箱和第二储存箱
18、29、37:第一分支管线、第二分支管线以及第三分支管线
33:电池模块
35:冷却剂加热器
50:空调
51:制冷剂管线
52:HVAC模块
53:热交换器
54:子冷凝器
55、63:第三膨胀阀和第四膨胀阀
56:蒸发器
57:蓄积器
59:压缩机
61:制冷剂连接管线
64:制冷剂阀
65:制冷剂分支管线
70:气体喷入装置
71:气液分离器
72:供应单元
73、74:第一膨胀阀和第二膨胀阀
75:供应管线
80:除湿管线
81:止回阀
V1、V2:第一阀和第二阀

Claims (20)

1.一种用于车辆的热泵***,包括:
第一冷却装置,包括第一散热器、第一水泵和第一阀,所述第一散热器、所述第一水泵和所述第一阀通过第一冷却剂管线连接并且所述第一冷却装置被配置为使第一冷却剂在所述第一冷却剂管线循环以冷却设置在所述第一冷却剂管线上的至少一个电子装置;
第二冷却装置,包括通过第二冷却剂管线连接的第二散热器和第二水泵,并且所述第二冷却装置被配置为使第二冷却剂在所述第二冷却剂管线循环;
第三冷却装置,包括通过第二阀连接到第二冷却装置的第三冷却剂管线、设置在所述第三冷却剂管线上的第三水泵、以及电池模块,并且所述第三冷却装置被配置为选择性地在所述第三冷却剂管线循环所述第二冷却剂;
制冷器,设置在所述第三冷却剂管线上,通过制冷剂连接管线连接到空调的制冷剂管线,并且被配置为在通过所述第三冷却剂管线选择性地引入的所述第二冷却剂和从所述空调选择性地供应的制冷剂之间交换热量,以控制在所述第三冷却剂管线循环的所述第二冷却剂的温度;以及
气体喷入装置,被配置为选择性地膨胀从包括在所述空调中的内部冷凝器供应的制冷剂,并且将膨胀的制冷剂供应至所述空调的热交换器,以及选择性地将从所述内部冷凝器供应的所述制冷剂中的一部分供应到压缩机,以增加在所述制冷剂管线上循环的所述制冷剂的流速,其中,所述热交换器分别连接至所述第一冷却剂管线和所述第二冷却剂管线,使得所述第一冷却剂和所述第二冷却剂通过所述热交换器,以及
所述气体喷入装置包括:
气液分离器,分离引入其中的所述制冷剂中的气态制冷剂和液态制冷剂并选择性地排出所述气态制冷剂和所述液态制冷剂;
供应单元,通过所述制冷剂管线连接至所述内部冷凝器,使得引入从所述内部冷凝器供应的所述制冷剂;
第一膨胀阀,在所述气液分离器与所述供应单元之间,所述
第一膨胀阀构造成使供应至所述供应单元的所述制冷剂选择性地膨胀并将膨胀的制冷剂供应至所述气液分离器;
第二膨胀阀,位于所述气液分离器与所述供应单元之间,所述第二膨胀阀构造成使供应至所述供应单元的所述制冷剂选择性地膨胀并且将膨胀的所述制冷剂供应至所述热交换器或者将从所述气液分离器供应的所述制冷剂供应至所述热交换器;以及
供应管线,连接所述气液分离器和所述压缩机,并构造为选择性地将所述气态制冷剂从所述气液分离器供应至所述压缩机。
2.根据权利要求1所述的热泵***,其中,所述空调包括:
HVAC模块,包括通过所述制冷剂管线连接的蒸发器,并且包括设置在其中的打开/关闭门,所述打开/关闭门根据车辆的冷却、加热和除湿模式来控制穿过蒸发器的外部空气被选择性地引入所述内部冷凝器中;
压缩机,通过所述制冷剂管线连接在所述蒸发器和所述内部冷凝器之间;
子冷凝器,设置在所述热交换器和所述蒸发器之间的制冷剂管线上;
第三膨胀阀,设置在连接所述子冷凝器和所述蒸发器的所述制冷剂管线上;
第四膨胀阀,设置在所述制冷剂连接管线上;
蓄积器,设置在所述蒸发器和所述压缩机之间的所述制冷剂管线上并连接至所述制冷剂连接管线;以及
除湿管线,所述除湿管线的一端连接至所述内部冷凝器与所述热交换器之间的所述制冷剂管线以及另一端连接至所述蒸发器与所述第三膨胀阀之间的所述制冷剂管线,并且所述除湿管线包括止回阀。
3.根据权利要求2所述的热泵***,其中,所述热交换器根据所述气体喷入装置的选择性操作通过使在所述内部冷凝器中冷凝的所述制冷剂与所述第一冷却剂和所述第二冷却剂或者所述第一冷却剂和所述第二冷却剂中的任一个进行热交换而另外地冷凝或蒸发在所述内部冷凝器中冷凝的所述制冷剂。
4.根据权利要求2所述的热泵***,其中,当使用与所述制冷剂进行热交换的所述第二冷却剂冷却所述电池模块时,所述第四膨胀阀使通过所述制冷剂连接管线引入的所述制冷剂膨胀,并且将膨胀的所述制冷剂引入所述制冷器。
5.根据权利要求2所述的热泵***,其中:
当所述气体喷入装置在所述车辆的加热模式下工作时,
所述第一膨胀阀使从所述内部冷凝器通过所述供应单元供应的制冷剂膨胀并且将所膨胀的制冷剂供应至所述气液分离器,
所述第二膨胀阀使从所述气液分离器供应的制冷剂膨胀,并且使膨胀的制冷剂流入所述制冷剂管线,
所述供应管线打开,并且
所述气液分离器通过打开的所述供应管线将引入到其中的制冷剂中的所述气态制冷剂供应至所述压缩机。
6.根据权利要求2所述的热泵***,其中:
当所述气体喷入装置在所述车辆的加热模式下不工作时,
所述第一膨胀阀的操作停止;
阻止所述制冷剂引入所述气液分离器,以及
所述第二膨胀阀使从所述内部冷凝器通过所述供应单元供应的所述制冷剂膨胀,并且将膨胀的制冷剂供应至所述热交换器。
7.根据权利要求2所述的热泵***,其中:
当在所述车辆的冷却模式或除湿模式时,
在所述气体喷入装置中的所述第一膨胀阀的操作停止,
所述第二膨胀阀使所述制冷剂流过所述制冷剂管线而不使从所述内部冷凝器通过所述供应单元供应的所述制冷剂膨胀,并且阻止所述制冷剂引入所述气液分离器。
8.根据权利要求2所述的热泵***,其中,所述空调还包括:
制冷剂分支管线,所述制冷剂分支管线通过设置在所述制冷剂管线上的制冷剂阀的操作将从所述热交换器排出的所述制冷剂选择性地直接引入所述热交换器与所述子冷凝器之间的所述蓄积器中,其中,所述制冷剂阀在所述车辆的加热模式下打开所述制冷剂分支管线。
9.根据权利要求8所述的热泵***,其中:
所述第一冷却装置设置有第一分支管线,所述第一分支管线通过设置在所述第一散热器与所述第一水泵之间的所述第一冷却剂管线上的所述第一阀连接至所述第一散热器与所述第一水泵之间的所述第一冷却剂管线,
所述第二冷却装置设置有第二分支管线,所述第二分支管线将所述第二冷却剂管线和所述第三冷却剂管线分开,并且
所述第三冷却装置设置有第三分支管线,所述第三分支管线通过第二阀连接到所述第三冷却剂管线以形成独立于所述第二冷却装置的闭合回路。
10.根据权利要求2所述的热泵***,其中:
所述第一膨胀阀和所述第四膨胀阀是双向电子膨胀阀,所述双向电子膨胀阀在控制所述制冷剂的流动的同时选择性地使所述制冷剂膨胀并且具有一个入口和一个出口。
11.根据权利要求2所述的热泵***,其中:
所述第二膨胀阀是三通电子膨胀阀,所述三通电子膨胀阀在控制所述制冷剂的流动的同时选择性地使所述制冷剂膨胀并且具有两个入口和一个出口。
12.一种用于车辆的热泵***,包括:
第一冷却装置,包括第一散热器、第一水泵和第一阀,所述第一散热器、所述第一水泵和所述第一阀通过第一冷却剂管线连接,并且所述第一冷却装置被配置为使第一冷却剂在所述第一冷却剂管线循环以冷却设置在所述第一冷却剂管线上的至少一个电气部件;
第二冷却装置,包括通过第二冷却剂管线连接的第二散热器和第二水泵,并且所述第二冷却装置构造成使第二冷却剂在所述第二冷却剂管线循环;
第三冷却装置,包括通过第二阀连接到所述第二冷却装置的第三冷却剂管线、设置在所述第三冷却剂管线上的第三水泵、以及电池模块,并且第三冷却装置被配置为在所述第三冷却剂管线选择性地循环所述第二冷却剂,所述第一冷却装置具有第一分支管线,所述第一分支管线通过设置在所述第一散热器与所述第一水泵之间的所述第一冷却剂管线上的所述第一阀连接至所述第一散热器与所述第一水泵之间的所述第一冷却剂管线,所述第二冷却装置具有第二分支管线,所述第二分支管线将所述第二冷却剂管线和所述第三冷却剂管线分开,且所述第三冷却装置具有第三分支管线,所述第三分支管线通过所述第二阀连接到所述第三冷却剂管线以形成独立于所述第二冷却装置的闭合回路;
制冷器,设置在所述第三冷却剂管线上,通过制冷剂连接管线连接到空调的制冷剂管线,并且被配置为在通过所述第三冷却剂管线选择性地引入的所述第二冷却剂和从所述空调选择性地供应的制冷剂之间交换热量,以控制在所述第三冷却剂管线循环的所述第二冷却剂的温度;
气体喷入装置,构造成使从包括在所述空调中的内部冷凝器供应的制冷剂选择性地膨胀,并将膨胀的制冷剂供应到所述空调的热交换器,并将从所述内部冷凝器供应的所述制冷剂中的一部分制冷剂选择性地供应到压缩机,其中,所述热交换器分别连接到所述第一冷却剂管线和所述第二冷却剂管线,使得所述第一冷却剂和所述第二冷却剂通过所述热交换器,所述气体喷入装置包括:
气液分离器,分离引入其中的所述制冷剂中的气态制冷剂和液态制冷剂,并选择性地排出所述气态制冷剂和所述液态制冷剂;以及
供应单元,通过所述制冷剂管线连接至所述内部冷凝器,使得引入从所述内部冷凝器供应的所述制冷剂;
HVAC模块,包括通过制冷剂管线连接的蒸发器,并且包括设置在其中的打开/关闭门,所述打开/关闭门根据所述车辆的冷却、加热和除湿模式来控制穿过所述蒸发器的外部空气被选择性地引入所述内部冷凝器中;
压缩机,通过所述制冷剂管线连接在所述蒸发器和所述内部冷凝器之间;
子冷凝器,设置在所述热交换器和所述蒸发器之间的所述制冷剂管线上;
蓄积器,设置在所述蒸发器和所述压缩机之间的所述制冷剂管线上并连接至所述制冷剂连接管线;以及
制冷剂分支管线,构造为通过设置在所述制冷剂管线上的制冷剂阀的操作而将从所述热交换器排出的所述制冷剂选择性地直接引入所述热交换器和所述子冷凝器之间的所述蓄积器中,其中所述制冷剂阀在所述车辆的加热模式下打开所述制冷剂分支管线。
13.根据权利要求12所述的热泵***,其中,所述热泵***构造成:
当在所述车辆的冷却模式冷却所述电池模块时,
在所述第一冷却装置中,通过所述第一阀的操作关闭所述第一分支管线,并且通过所述第一水泵的操作使由所述第一散热器冷却的所述第一冷却剂循环至所述电气部件,
通过所述第二阀的操作,所述第二分支管线关闭,并且所述第三分支管线关闭,
由于所述第二分支管线和所述第三分支管线关闭,所述第二冷却剂管线和所述第三冷却剂管线连接,
在所述第二冷却装置和所述第三冷却装置中,所述第二冷却剂通过所述第二水泵的操作和所述第三水泵的操作在所述第二冷却剂管线和所述第三冷却剂管线循环,
在所述第三冷却装置中,将通过所述制冷器的所述第二冷却剂提供给所述电池模块,
在所述空调中,当所述制冷剂连接管线打开时,所述制冷剂沿着所述制冷剂管线和所述制冷剂连接管线循环,
膨胀的制冷剂分别被供应到所述蒸发器和所述制冷器,
所述制冷剂分支管线通过所述制冷剂阀的操作而关闭,以及在所述气体喷入装置中,所述制冷剂从所述内部冷凝器被供应至所述热交换器,而不使所述制冷剂膨胀。
14.根据权利要求12所述的热泵***,其中,所述热泵***被构造成:
在所述第一冷却装置中,通过所述第一水泵的操作将由所述第一散热器冷却的所述第一冷却剂供应至所述热交换器,
由所述第二散热器冷却的所述第二冷却剂沿着通过所述第二水泵和所述第三水泵的操作而彼此连接的所述第二冷却剂管线和所述第三冷却剂管线依次通过所述电池模块和所述制冷器,然后被供应至所述热交换器,并且
所述热交换器通过使所述制冷剂与所述第一冷却剂和所述第二冷却剂中的每一个热交换来冷凝所述制冷剂。
15.根据权利要求12所述的热泵***,其中,所述热泵***被构造成:
当在所述车辆的加热模式中回收外部热源和从所述电气部件产生的废热时,
通过所述第一阀的操作选择性地打开或关闭所述第一分支管线,在所述第一冷却装置中,所述第一冷却剂通过所述第一水泵的操作而循环至所述电气部件,
当通过所述第二阀的操作关闭所述第二冷却剂管线与所述第三冷却剂管线之间的连接时,所述第三分支管线关闭并且所述第二分支管线打开,
在所述第二冷却装置中,所述第二冷却剂沿着所述第二冷却剂管线和通过所述第二水泵的操作而打开的所述第二分支管线循环,
在所述第三冷却装置中,所述第三水泵的运行停止,
在所述空调中,连接所述子冷凝器和所述蒸发器的所述制冷剂管线被关闭,
所述制冷剂连接管线是关闭的,
所述制冷剂分支管线通过所述制冷剂阀的操作而打开,
在所述气体喷入装置中,停止所述气液分离器的操作,
使来自所述内部冷凝器的所述制冷剂膨胀,并且将膨胀的制冷剂供应至通过所述制冷剂管线连接的所述热交换器,以及
在蒸发通过与冷却所述电气部件时温度升高的所述第一冷却剂和回收所述外部热源时温度升高的所述第二冷却剂进行热交换而供应的制冷剂时,所述热交换器回收所述外部热源和从所述电气部件产生的废热。
16.根据权利要求12所述的热泵***,其中,所述热泵***被构造成:
当所述气体喷入装置在所述车辆的加热模式下在回收外部热源和从所述电气部件产生的废热时运行时,
通过所述第一阀的所述操作选择性地打开或关闭所述第一分支管线,
在所述第一冷却装置中,所述第一冷却剂通过所述第一水泵的操作而循环至所述电气部件,
当通过所述第二阀的操作关闭所述第二冷却剂管线与所述第三冷却剂管线之间的连接时,所述第三分支管线关闭并且所述第二分支管线打开,
在所述第二冷却装置中,所述第二冷却剂通过所述第二水泵的操作沿着所述第二冷却剂管线和打开的所述第二分支管线循环,
在所述第三冷却装置中,所述第三水泵的运行停止,
在所述空调中,连接所述子冷凝器和所述蒸发器的所述制冷剂管线被关闭,
所述制冷剂连接管线是关闭的,
所述制冷剂分支管线通过所述制冷剂阀的操作而打开,
在所述气体喷入装置中,来自所述供应单元的制冷剂被膨胀并且将膨胀的制冷剂供应至所述气液分离器,
所述气液分离器通过打开的供应管线将所述制冷剂中的所述气态制冷剂供应至所述压缩机,
另外使从上述气液分离器供应的制冷剂膨胀,并且将膨胀的制冷剂供应至通过所述制冷剂管线连接的所述热交换器,以及
所述热交换器在通过使所述制冷剂与冷却所述电气部件时升温的所述第一冷却剂以及在回收所述外部热源时升温的所述第二冷却剂进行热交换来蒸发所述制冷剂时,回收所述外部热源和从所述电气部件产生的废热。
17.根据权利要求12所述的热泵***,其中,所述热泵***被构造成:
在所述车辆的加热和除湿模式中,
通过所述第一阀的操作选择性地打开或关闭所述第一分支管线,在所述第一冷却装置中,所述第一冷却剂通过所述第一水泵的操作循环至所述电气部件,
当通过所述第二阀的操作关闭所述第二冷却剂管线与所述第三冷却剂管线之间的连接时,所述第三分支管线关闭并且所述第二分支管线打开,
在所述第二冷却装置中,所述第二冷却剂沿着所述第二冷却剂管线和通过所述第二水泵的操作打开的所述第二分支管线循环,
所述第三冷却装置的运行停止,
在上述空调中,连接所述子冷凝器和所述蒸发器的所述制冷剂管线被关闭,
所述制冷剂连接管线是关闭的,
所述制冷剂分支管线通过所述制冷剂阀的操作而打开,
连接所述热交换器和所述子冷凝器的所述制冷剂管线通过所述制冷剂阀的操作而关闭,
在所述气体喷入装置中,所述气液分离器的运行停止,
使从所述内部冷凝器供应的所述制冷剂膨胀,并且将膨胀的制冷剂供应至通过所述制冷剂管线连接的所述热交换器,以及
所述热交换器通过使所述制冷剂与冷却所述电气部件时温度升高的所述第一冷却剂进行热交换而蒸发所述制冷剂时回收从所述电气部件产生的废热,并且
除湿管线被打开,使得膨胀的制冷剂的一部分被供应至所述蒸发器。
18.根据权利要求12所述的热泵***,其中,所述热泵***被构造成:
当使用所述第一冷却剂和所述第二冷却剂冷却所述电气部件和所述电池模块时,
所述第一分支管线通过所述第一阀的操作而关闭,
所述第二分支管线是关闭的,
所述第二阀连接所述第二冷却剂管线和所述第三冷却剂管线,并关闭所述第三分支管线;
通过所述第一水泵的操作将由所述第一散热器冷却的所述第一冷却剂沿着所述第一冷却剂管线供应至所述电气部件,
通过所述第二水泵和所述第三水泵的操作,由所述第二散热器冷却的所述第二冷却剂沿着所述第二冷却剂管线和所述第三冷却剂管线被供应至所述电池模块,并且
停止所述空调和所述气体喷入装置的操作。
19.根据权利要求12所述的热泵***,其中,所述热交换器是水冷式热交换器,并且所述子冷凝器是空冷式热交换器。
20.根据权利要求12所述的热泵***,其中,所述电气部件包括电力控制装置、逆变器、车载充电器(OBC)、电力转换装置或自主驱动控制器。
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