车辆热泵系统技术方案

公开一种使用水冷式冷凝器的车辆热泵系统，其中加热部件与散热部件分离，能够独立地仅使用发动机的废热作为热源，并且额外地使高温冷却剂回路分离来减少回路的长度。车辆热泵系统包括：第一冷却剂线路，将车辆驱动部件连接到冷却器以使冷却剂循环；第二冷却剂线路，将设置在空调壳体中并用于加热车辆内部的加热器芯连接到水冷式冷凝器以使冷却剂循环；以及阀，设置在第一冷却剂线路与第二冷却剂线路之间。此处，当阀以第一方式布置时，第一冷却剂线路和第二冷却剂线路单独地操作，并且当阀以第二方式布置时，第一冷却剂线路和第二冷却剂线路串联连接。

Vehicle heat pump system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】车辆热泵系统
本公开涉及一种车用热泵系统，更具体地，涉及一种能够使用一个制冷剂循环通过改变制冷剂的流动方向来选择性地执行冷却和加热的车用热泵系统。
技术介绍
通常，车用空调包括用于冷却车辆的内部的冷却系统以及用于加热车辆的内部的加热系统。冷却系统通过在空气与来自蒸发器侧的在蒸发器内部流动的制冷剂之间进行热交换以将经过蒸发器外部的空气转换为冷空气而冷却车辆的内部。加热系统通过在空气与来自加热器芯侧的在加热器芯内部流动的冷却水之间进行热交换以将经过冷却水循环的加热器芯的外部的空气转换为暖空气而加热车辆的内部。同时，公开了一种与车用空调不同的能够使用一个制冷剂循环通过改变制冷剂的流动方向来选择性地执行冷却和加热的热泵系统。例如，所述热泵系统包括：两个热交换器，即安装在空调壳体内部以与吹到车辆的内部的空气进行热交换的室内热交换器，以及安装在空调壳体外部以进行热交换的室外热交换器；以及换向阀，用于改变制冷剂的流动方向。因此，当通过换向阀根据制冷剂的流动方向在冷却模式下操作热泵系统时，室内热交换器用作用于冷却的热交换器，并且当在加热模式下操作热泵系统时室内热交换器还用作用于加热的热交换器。同时，由发动机(内燃机)和电动机操作的混合动力车辆使用发动机的废热(冷却水)作为用于内部加热的加热热源。也就是说，混合动力车辆能够以与传统车辆相同的方式使用空调，但是即使发动机关闭(在通过电动机操作时)，也使用发动机的冷却水的余热作为加热热源。在通过电动机操作车辆的情况下，如果室外温度低(即在大约零度以下)，则即使混合动力车辆能够通过电动机操作，也由于强制操作发动机以确保加热热源而使燃料效率劣化。第10-2014-0126846号韩国专利公开(于2014年11月3日公布)公开了一种使用蒸发器在空调壳体中以空调模式和以热泵模式共同地用于冷却和加热的车用热泵系统。图1示出传统的车用热泵系统的空调模式，并且图2示出传统热泵系统的热泵模式。如图1和图2中所示，传统的车用热泵系统优选地应用于混合动力车辆，并且包括压缩机100、蒸发器110、室外热交换器130、膨胀装置120、冷却器140、第一制冷剂循环线路R1和第二制冷剂循环线路R2。在空调模式下，以从压缩机100排出的制冷剂循环通过室外热交换器130、膨胀装置120、蒸发器110和压缩机100的方式形成第一制冷剂循环线路R1。在热泵模式下，以从压缩机100排出的制冷剂循环通过蒸发器110、膨胀装置120、冷却器140和压缩机100的方式形成第二制冷剂循环线路R2。第一制冷剂循环线路R1和第二制冷剂循环线路R2形成为共同使用局部部分。也就是说，第一制冷剂循环线路R1的局部部分和第二制冷剂循环线路R2的局部部分被集成并且共同地使用。第一制冷剂循环线路R1和第二制冷剂循环线路R2的公共部分a和b是连接压缩机100的部分a和连接蒸发器110和膨胀装置120的部分b。室外热交换器130设置在第一制冷剂循环线路R1中，并且冷却器140设置在第二制冷剂循环线路R2中。压缩机100吸入并压缩制冷剂，然后以高温高压的气态排出压缩的制冷剂。蒸发器110安装在空调壳体150内部，并且在制冷剂与在空调壳体150中流动的空气之间进行热交换。蒸发器110在空调模式下用作用于冷却的蒸发器110，并且在热泵模式下用作用于加热的冷凝器。室外热交换器130安装在空调壳体150的外部以在室外空气与制冷剂之间进行热交换。膨胀装置120布置在蒸发器110与室外热交换器130之间以使制冷剂膨胀。通过冷却水循环线路W与车辆发动机161连接的加热器芯160设置在空调壳体150内部。用于使发动机161的冷却水朝向加热器芯160循环的水泵162设置在冷却水循环线路W中。用于调节绕过加热器芯160的空气量和经过加热器芯160的空气量的温度调节门151设置在蒸发器110与加热器芯160之间。在空调模式下关闭的并且在热泵模式下打开的开关阀183设置在位于冷却器140的入口侧的第二制冷剂循环线路R2中。用于将引入压缩机100的制冷剂分成液相制冷剂和气相制冷剂并且仅供应气相制冷剂的储存器170设置在压缩机100的入口侧。用于改变从压缩机100排出的制冷剂的流动方向使得制冷剂根据空调模式或热泵模式流向第一制冷剂循环线路R1或第二制冷剂循环线路R2的第一换向阀181设置在第一制冷剂循环线路R1和第二制冷剂循环线路R2从压缩机100的出口侧分叉的点处。此外，用于改变制冷剂的流动方向使得在空调模式下从蒸发器110排出的制冷剂沿着第一制冷剂循环线路R1流向压缩机100，并且使得在热泵模式下从压缩机100排出并且在第二制冷剂循环线路R2中流动的制冷剂流向蒸发器110的三通阀结构的第二换向阀182设置在第一循环线路R1和第二循环线路R2从蒸发器110的一侧分叉的点处，该点连接压缩机100连接到的部分a与蒸发器110和膨胀装置120连接到的部分b。参照图1，在发动机的关闭状态下，在空调模式下，制冷剂通过第一换向阀181、第二换向阀182和开关阀183的控制沿第一制冷剂循环线路R1循环。在发动机的关闭状态下，水泵162停止使得冷却水不朝向加热器芯160和冷却器140循环。在最大冷却模式下，操作空调壳体150中的温度调节门151以关闭经过加热器芯160的通道，使得通过鼓风机吹入空调壳体150的空气在穿过蒸发器110的同时被冷却，然后绕过加热器芯160并且被供应到车辆的内部以冷却车辆的内部。在压缩机100中被压缩之后排出的高温高压的气相制冷剂通过第一换向阀181被供应到室外热交换器130。供应到室外热交换器130的制冷剂通过与室外空气进行热交换而被冷凝，因此气相制冷剂转化为液相制冷剂。接着，穿过室外热交换器130的制冷剂在穿过膨胀装置120时减压并膨胀变为低温低压的液相制冷剂，然后被引入蒸发器110中。引入蒸发器110的制冷剂通过与通过鼓风机吹入空调壳体150的空气进行热交换而蒸发，同时通过由制冷剂的蒸发潜热的吸热来冷却空气，然后冷却的空气被供应到车辆的内部以冷却内部。此后，从蒸发器110排出的制冷剂通过第二换向阀182被引入压缩机100中，并且重复以上循环。参照图2，在发动机关闭状态下的热泵模式下，制冷剂通过第一换向阀181、第二换向阀182和开关阀183的控制沿第二制冷剂循环线路R2循环。在发动机的关闭状态下，冷却水不朝向加热器芯160和冷却器140循环，但是如果操作水泵162则冷却水可循环到加热器芯160和冷却器140。此外，在发动机161的关闭状态下，发动机161的冷却水的余热被用作加热热源。在最大加热模式下，操作空调壳体150中的温度调节门151以关闭绕过加热器芯160的通道，使得吹入空调壳体150的空气在穿过蒸发器110时被转换为用于加热的暖空气，然后供应到车辆的内部以加热车辆的内部。在压缩机100中压缩之后排出的高温高压的气相制冷剂通过第一换向阀181和第二换向阀182被供应到蒸发器110。供应到蒸发器110的高温高压的气相制冷剂通过与在空调壳体150中流动的空气进行热交换而冷凝，同时加热空气。如上所述，加热的空气被供应到车辆的内部以加热车辆的内部。接着，穿过蒸发器110的制冷剂在穿过膨胀装置120时减压并膨胀变为低温低压的液相制冷剂，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车用热泵系统，包括：第一冷却水线路(704)，用于通过将车辆驱动部件与冷却器(740)彼此连接来使冷却水循环；第二冷却水线路(703，705)，设置在空调壳体(750)中，用于通过将用于加热车辆的内部的加热器芯(760)与水冷式冷凝器(800)彼此连接来使冷却水循环；以及阀(706)，设置在第一冷却水线路(704)与第二冷却水线路(703，705)之间，其中，如果阀(706)以第一方式布置，则第一冷却水线路(704)和第二冷却水线路(703，705)独立地操作，并且其中，如果阀(706)以第二方式布置，则第一冷却水线路(704)和第二冷却水线路(703，705)串联连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.21 KR 10-2017-0022958;2017.02.28 KR 10-2011.一种车用热泵系统，包括：第一冷却水线路(704)，用于通过将车辆驱动部件与冷却器(740)彼此连接来使冷却水循环；第二冷却水线路(703，705)，设置在空调壳体(750)中，用于通过将用于加热车辆的内部的加热器芯(760)与水冷式冷凝器(800)彼此连接来使冷却水循环；以及阀(706)，设置在第一冷却水线路(704)与第二冷却水线路(703，705)之间，其中，如果阀(706)以第一方式布置，则第一冷却水线路(704)和第二冷却水线路(703，705)独立地操作，并且其中，如果阀(706)以第二方式布置，则第一冷却水线路(704)和第二冷却水线路(703，705)串联连接。2.如权利要求1所述的车用热泵系统，其中，形成有包括压缩机(700)、室外热交换器(730)、第一膨胀装置(720)和蒸发器(710)以便对车辆的内部进行空气调节的制冷剂线路，并且其中，第一冷却水线路(704)的冷却器(740)和第二冷却水线路(703，705)的水冷式冷凝器(800)与所述制冷剂线路进行热交换。3.如权利要求2所述的车用热泵系统，其中，冷却器(740)在制冷剂被引入压缩机(700)之前与制冷剂进行热交换。4.如权利要求2所述的车用热泵系统，其中，水冷式冷凝器(800)与从压缩机(700)排出的制冷剂进行热交换。5.如权利要求1所述的车用热泵系统，其中，水冷式冷凝器(800)在冷却水的流动方向上设置在加热器芯(760)的上游侧的第二冷却水线路(703，705)中，并且在从压缩机(700)排出的制冷剂与在第二冷却水线路(703，705)中流动的冷却水之间进行热交换，其中，水冷式冷凝器(800)包括：第一制冷剂线路(701)，以在冷却模式下从压缩机(700)排出的制冷剂循环通过室外热交换器(730)、第一膨胀装置(720)、蒸发器(710)和压缩机(700)的方式连接所述制冷剂线路；以及第二制冷剂循环线路(702)，以在用于加热的热泵模式下从压缩机(700)排出的制冷剂循环通过水冷式冷凝器(800)、冷却器(740)和压缩机(700)的方式连接所述制冷剂线路。6.如权利要求1所述的车用热泵系统，其中，四通阀(706)设置为将第一冷却水线路(704)与所述第二冷却水线路(703，705)彼此连接，并且穿过加热器芯(760)的冷却水根据四通阀(706)的操作经过或绕过冷却器(740)和发动机(761)。7.如权利要求5所述的车用热泵系统，其中，在第二制冷剂循环线路(702)中，第二膨胀装置(721)设置在水冷式冷凝器(800)与冷却器(740)之间。8.如权利要求1所述的车用热泵系统，其中，在用于加热的冷却水模式下，压缩机(700)停止，并且第二冷却水线路(703，705)连接到第一冷却水线路(704)使得冷却水循环通过水冷式冷凝器(800)、加热器芯(760)、冷却器(740)、发动机(761)和水冷式冷凝器(800)。9.如权利要求8所述的车用热泵系统，其中，在用于加热的热泵模式下，从压缩机(700)排出的制冷剂循环通过水冷式冷凝器(800)、冷却器(740)和压缩机(700)，并且第二冷却水线路(703，705)绕过第一冷却水线路(704)使得冷却水循环通过水冷式冷凝器(800)、加热器芯(760)和水冷式冷凝器(800)，并且其中第一冷却水线路(704)的冷却水相对于第二冷却水线路(703，705)独立地循环通过发动机(761)、冷却器(740)和发动机(761)。10.如权利要求9所述的车用热泵系统，还包括：冷却水温度传感器，用于感测冷却水的温度，其中，如果感测到的冷却水的温度低于参考温度，则执行用于加热的热泵模式，并且如果感测到的冷却水的温度高于参考温度，则执行用于加热的冷却水模式。11.如权利要求1所述的车用热泵系统，还包括：加热装置(810)，设置在第二冷却水线路(703，705)中以加...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昇镐，李裁旻，尹曙俊，
申请(专利权)人：翰昂汽车零部件有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR