车辆的热泵系统技术方案

本发明专利技术涉及车辆的热泵系统。车辆的热泵系统可以通过使用在制冷剂和冷却液之间进行热交换的一个激冷器来调节电池模块的温度，并且通过使用由电气组件和电池模块产生的废热来提高加热效率，而且通过应用在车辆的加热模式或加热/除湿模式下运行的气体注入单元来增加制冷剂的流量，从而降低压缩机的功耗并且使加热性能最大化。热性能最大化。热性能最大化。

【技术实现步骤摘要】
车辆的热泵系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年9月2日提交的韩国专利申请No.10-2019-0107881的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。


[0003]本专利技术涉及一种车辆的热泵系统。更具体地，本专利技术涉及这样一种车辆的热泵系统，其通过使用在制冷剂和冷却液之间进行热交换的一个激冷器(chiller)来调节电池模块的温度并且通过使用由电气组件产生的废热来提高加热效率。

技术介绍

[0004]通常，车辆的空调装置包括用来循环制冷剂以加热或冷却车辆内部的空调系统。
[0005]这样的空调装置通过将车辆的内部温度维持在适度水平来维持舒适的室内环境，而不管外部温度如何变化，在通过压缩机的驱动而排出的制冷剂在经过冷凝器、储液干燥器、膨胀阀和蒸发器之后循环回压缩机的过程中，使得车辆内部通过冷凝器和蒸发器的热交换而被加热或冷却。
[0006]也就是说，空调系统在夏天的制冷模式下冷凝由压缩机压缩后的高温高压的气态制冷剂，以通过储液干燥器和膨胀阀在蒸发器中通过蒸发来降低车辆内部的温度和湿度。
[0007]同时，近年来，由于对能量效率和环境污染的关注日益增加，需要研发配置为基本替代内燃机车辆的环保车辆。环保车辆通常是由电力驱动的燃料电池车辆或电动车辆，或者由发动机和电池驱动的混合动力车辆。
[0008]在环保车辆中，与普通车辆的空调装置不同，电动车辆或混合动力车辆不使用单独的加热器，并且将应用于环保车辆的空调装置称为热泵系统。
[0009]另一方面，在电动车辆的情况下，将氧气和氢气的化学反应的能量转化成电能以产生驱动力。在该过程中，由于热能是由燃料电池中的化学反应产生的，因而有效地去除所产生的热量对于确保燃料电池的性能是必要的。
[0010]此外，即使在混合动力车辆中，电机通过使用电力来驱动以产生驱动力，所述电力由燃料电池或电池以及利用普通燃料运转的发动机供应，因此，只有通过有效地去除由燃料电池或电池以及电机产生的热量才可以确保电机的性能。
[0011]因此，在混合动力车辆或电动车辆中，电池冷却系统、冷却器和热泵系统需要分别形成单独的密封回路，以防止电机和电气组件中热量的产生，电池包括燃料电池。
[0012]因此，安装在车辆的前部的冷却模块的尺寸和重量会增加，并且在发动机室内，将制冷剂和冷却液供应至热泵系统、冷却器和电池冷却系统的连接管的布局会比较复杂。
[0013]此外，电池冷却系统要单独设置，所述电池冷却系统根据车辆的状态来加热或冷却电池以使电池显示最佳性能，结果，采用了用于与各个连接管连接的多个阀，由于阀的频繁开/关操作而引起的噪声和振动转移到了车辆内部，从而降低了乘坐舒适性。
[0014]此外，当加热车辆内部时，存在以下缺点：加热性能由于热源的缺乏而下降，电力
消耗由于使用电加热器而增加，并且压缩机的功耗增加。
[0015]公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增强对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0016]本专利技术的各个方面致力于提供一种车辆的热泵系统，其通过使用在制冷剂和冷却液之间进行热交换的一个激冷器来调节电池模块的温度，并且通过使用由电气组件和电池模块产生的废热来提高加热效率。
[0017]本专利技术的各个方面致力于提供一种车辆的热泵系统，其通过应用在车辆的加热模式或加热/除湿模式下运行的气体注入单元来增加制冷剂的流量，从而降低压缩机的消耗并且使加热性能最大化。
[0018]本专利技术的各个方面致力于提供一种车辆的热泵系统，其包括：冷却装置、电池冷却装置、加热装置、激冷器以及气体注入单元，所述冷却装置配置为包括通过冷却液管线连接的散热器、第一水泵、第一阀以及储液罐，并且配置为使冷却液在冷却液管线中循环以冷却设置在冷却液管线中的至少一个电气组件；所述电池冷却装置配置为包括通过第二阀连接至储液罐的电池冷却液管线，以及通过所述电池冷却液管线连接的第二水泵和电池模块，以使冷却液循环通过电池模块；所述加热装置包括通过第三阀连接至冷却液管线的加热管线，以通过使用冷却液加热车辆内部，所述加热装置还包括安装在所述加热管线上的第三水泵以及加热器；所述激冷器设置在通过第二阀连接至电池冷却液管线的分支管线中，并且通过制冷剂连接管线连接至空调装置的制冷剂管线，以通过在选择性地引入到连接管线和分支管线的冷却液与由空调装置选择性地供应的制冷剂之间进行热交换来调节冷却液的温度，所述连接管线通过第一阀连接冷却液管线和分支管线；所述气体注入单元设置在空调装置中并且使通过冷凝器的制冷剂中的一部分制冷剂旁通至压缩机，从而增加循环通过制冷剂管线的制冷剂的流量，所述冷凝器连接至加热管线使得循环通过加热装置的冷却液通过所述冷凝器。
[0019]连接管线的第一端部可以通过第一阀连接至冷却液管线，连接管线的第二端部可以连接于第二阀和激冷器之间的分支管线；加热器可以设置在包含于空调装置中的加热、通风和空调(HVAC)模块内。
[0020]在加热电池模块时，通过第一阀的操作，在连接至散热器的冷却液管线关断的状态下，连接管线可以接通；分支管线可以通过第二阀的操作而接通；基于分支管线，连接至储液罐的一部分电池冷却液管线可以关断，冷却液可以通过第二水泵的运行沿着电池冷却液管线和分支管线循环；在加热装置中，冷却液管线和加热管线可以通过第三阀的操作而连接；在冷却装置中，利用电气组件的废热而温度升高的冷却液可以通过第三水泵的运行循环通过加热管线；从加热管线和冷却液管线引入的高温冷却液可以通过连接管线从冷却液管线流入分支管线，并且可以供应至通过电池冷却液管线和分支管线连接的电池模块。
[0021]空调装置可以包括：加热、通风和空调(HVAC)模块、冷凝器、压缩机、热交换器、第一膨胀阀、第二膨胀阀、储液器以及第三膨胀阀，所述加热、通风和空调(HVAC)模块配置为包括蒸发器和开关门，所述蒸发器通过制冷剂管线与其连接，所述开关门配置为根据车辆的制冷、加热和加热/除湿模式控制通过蒸发器的外部空气被选择性地引入加热器；所述冷
凝器连接至加热管线以使冷却液循环通过所述冷凝器，以在冷却液和通过制冷剂管线供应的制冷剂之间进行热交换；所述压缩机通过制冷剂管线连接在蒸发器和冷凝器之间；所述热交换器在制冷剂管线上设置于冷凝器和蒸发器之间；所述第一膨胀阀在制冷剂管线上设置于热交换器和蒸发器之间；所述第二膨胀阀设置在制冷剂连接管线上；所述储液器在制冷剂管线上设置于蒸发器和压缩机之间，并且连接至制冷剂连接管线；所述第三膨胀阀在制冷剂管线上设置于冷凝器和热交换器之间。
[0022]热交换器可以根据第三膨胀阀的选择性操作通过与外部空气的热交换额外地冷凝或蒸发在冷凝器中冷凝的制冷剂。
[0023]当通过使用与制冷剂进行热交换的冷却液冷却电池模块时，第二膨胀阀可以使通过制冷剂连接管线流入的制冷剂膨胀以流入激冷器。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆的热泵系统，所述系统包括：冷却装置，其包括通过冷却液管线连接的散热器、第一水泵、第一阀以及储液罐，并且配置为使冷却液在冷却液管线中循环以冷却安装在冷却液管线中的至少一个电气组件；电池冷却装置，其包括通过第二阀连接至储液罐的电池冷却液管线，以及通过所述电池冷却液管线连接的第二水泵和电池模块，以使冷却液循环通过电池模块；加热装置，其包括通过第三阀连接至冷却液管线的加热管线，以通过使用冷却液加热车辆内部，所述加热装置还包括安装在所述加热管线上的第三水泵以及加热器；激冷器，其安装在通过第二阀连接至电池冷却液管线的分支管线中，并且通过制冷剂连接管线连接至空调装置的制冷剂管线，以通过在选择性地引入到连接管线和分支管线的冷却液与由空调装置选择性地供应的制冷剂之间进行热交换来调节冷却液的温度，所述连接管线通过第一阀连接冷却液管线和分支管线；以及气体注入单元，其安装在空调装置中并且使通过冷凝器的制冷剂中的一部分制冷剂旁通至压缩机，从而增加循环通过制冷剂管线的制冷剂的流量，所述冷凝器连接至加热管线并使得循环通过加热装置的冷却液通过所述冷凝器。2.根据权利要求1所述的车辆的热泵系统，其中，所述连接管线的第一端部通过第一阀连接至冷却液管线，所述连接管线的第二端部连接于第二阀和激冷器之间；所述加热器安装在包含于空调装置中的加热、通风和空调模块内。3.根据权利要求2所述的车辆的热泵系统，其中，在加热电池模块时：通过第一阀的操作，在连接至散热器的冷却液管线关断的状态下，连接管线接通；分支管线通过第二阀的操作而接通；基于分支管线，连接至储液罐的一部分电池冷却液管线关断；冷却液通过第二水泵的运行沿着电池冷却液管线和分支管线循环；在加热装置中，冷却液管线和加热管线通过第三阀的操作而连接；在冷却装置中，利用至少一个电气组件的废热而温度升高的冷却液通过第三水泵的运行循环通过加热管线；从加热管线和冷却液管线引入的加热的冷却液通过连接管线从冷却液管线流入分支管线，并且供应至通过电池冷却液管线和分支管线连接的电池模块。4.根据权利要求1所述的车辆的热泵系统，其中，所述空调装置包括：加热、通风和空调模块，其包括蒸发器和门，所述蒸发器连接至制冷剂管线，所述门配置为根据车辆的制冷、加热和加热/除湿模式控制通过蒸发器的外部空气被选择性地引入加热器；冷凝器，其连接至加热管线以使冷却液循环通过所述冷凝器，以在冷却液和通过制冷剂管线供应的制冷剂之间进行热交换；压缩机，其通过制冷剂管线连接在蒸发器和冷凝器之间；第一热交换器，其在制冷剂管线上安装于冷凝器和蒸发器之间；第一膨胀阀，其在制冷剂管线上安装于第一热交换器和蒸发器之间；第二膨胀阀，其安装在制冷剂连接管线上；储液器，其在制冷剂管线上安装于蒸发器和压缩机之间，并且连接至制冷剂连接管线；
以及第三膨胀阀，其在制冷剂管线上安装于冷凝器和热交换器之间。5.根据权利要求4所述的车辆的热泵系统，其中，所述第一热交换器根据第三膨胀阀的选择性操作通过与外部空气的热交换冷凝或蒸发在冷凝器中冷凝的制冷剂。6.根据权利要求4所述的车辆的热泵系统，其中，在通过与制冷剂进行热交换的冷却液冷却电池模块时，所述第二膨胀阀使通过制冷剂连接管线流入的制冷剂膨胀以流入激冷器。7.根据权利要求4所述的车辆的热泵系统，其中，在车辆的加热模式和加热/除湿模式下，所述第三膨胀阀使流入第一热交换器的制冷剂选择性地膨胀。8.根据权利要求4所述的车辆的热泵系统，其中，所述气体注入单元包括：第二热交换器，其在制冷剂管线上安装于冷凝器和热交换器之间；旁通管线，其第一端部连接至冷凝器和第二热交换器之间的制冷剂管线，第二端部穿过第二热交换器连接至压缩机；以及第四膨胀阀，其在旁通管线上安装于第二热交换器的前部。9.根据权利要求8所述的车辆的热泵系统，其中，在车辆的加热模式或加热/除湿模式下，所述第四膨胀阀使通过冷凝器流入旁通管线的制冷剂膨胀。10.根据权利要求4所述的车辆的热泵系统，其中，所述气体注入单元包括：闪蒸罐，其在制冷剂管线上安装于冷凝器和第一热交换器之间，并且将通过冷凝器的制冷剂分为气态制冷剂和液态制冷剂以选择性地排出；旁通管线，其连接闪蒸罐和压缩机，并且将来自闪蒸罐的气态制冷剂选择性地供应至压缩机；旁通阀，其安装在旁通管线上；以及第四膨胀阀，其在制冷剂管线上安装于冷凝器和闪蒸罐之间。11.根据权利要求10所述的车辆的热泵系统，其中，在车辆的加热模式或加热/除湿模式下，所述第四膨胀阀使通过冷凝器流入旁通管线的制冷剂膨胀。12.根据权利要求4所述的车辆的热泵系统，其中，所述加热、通风和空调模块进一步包括空气加热器以选择性地加热通过加热器的外部空气，所述空气加热器安装在蒸发器的侧部，所述加热器介于所述空气加热器和所述蒸发器之间；当供应至加热器的冷却液的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：金载然，赵完济，
申请(专利权)人：起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：