用于车辆的热泵系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于车辆的热泵系统，其可以通过利用将制冷剂和冷却剂进行热交换的一个制冷机来控制电池模块的温度；并且可以通过应用在车辆的冷却、加热或除湿模式下选择性地操作的气体注入装置来增加制冷剂的流量，从而使冷却和加热性能最大化。使冷却和加热性能最大化。使冷却和加热性能最大化。

【技术实现步骤摘要】
用于车辆的热泵系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年12月10日提交的申请号为10
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2020
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0172334的韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。


[0003]本公开涉及一种用于车辆的热泵系统。更具体地，本公开涉及一种用于车辆的热泵系统，其通过利用在制冷剂和冷却剂之间进行热交换的一个制冷机来调节电池模块的温度并且通过应用气体注入装置来提高加热性能。

技术介绍

[0004]通常，用于车辆的空调系统包括使制冷剂循环以加热或冷却车辆室内的空调装置。
[0005]这样的空调装置通过与外部温度变化无关地将车辆室内的温度保持在适当的水平来保持舒适的室内环境，使得在通过压缩机的驱动而排出的制冷剂经过冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀和蒸发器之后再次循环回到压缩机的过程期间，通过冷凝器和蒸发器进行进行热交换来对车辆室内进行加热或冷却。
[0006]即，在夏季的冷却模式下，空调装置冷凝由压缩机压缩的高温高压气态冷却剂，然后经过贮液干燥器和膨胀阀以通过在蒸发器中蒸发来降低室内的温度和湿度。
[0007]同时，近年来，随着对能量效率和环境污染的关注逐渐增加，需要开发环保车辆以基本上替代内燃发动机车辆。环保车辆通常是通过燃料电池或电力驱动的电动车辆或者通过发动机和电池驱动的混合动力车辆。
[0008]与普通车辆的空调装置不同，在环保车辆中，电动车辆或混合动力车辆不使用单独的加热器，并且应用于环保车辆的空调装置通常称为热泵系统。
[0009]另一方面，在电动车辆的情况下，氧和氢的化学反应能被转换成电能以产生驱动力。在该过程中，由于燃料电池中的化学反应产生热能，因此，为了确保燃料电池的性能，必须有效地消除产生的热量。
[0010]此外，即使在混合动力车辆中，通过利用由燃料电池或电池供应的电力驱动马达以及通过普通燃料运行的发动机共同产生驱动力，因此，只有通过有效地消除燃料电池或电池以及马达产生的热量，才能确保马达的性能。
[0011]因此，通常在混合动力车辆或电动车辆中，电池冷却系统以及冷却器和热泵系统需要单独形成单独的闭合回路，以防止马达、电气组件以及包括燃料电池的电池产生热量。
[0012]相应地，设置在车辆前部的冷却模块的尺寸和重量增加，并且在发动机室中，用于将制冷剂和冷却剂供应到热泵系统、冷却器和电池冷却系统的连接管的布局复杂。
[0013]此外，单独设置根据车辆的状态加热或冷却电池的池冷却系统以使电池发挥最佳性能，因此，应用了与各个连接管连接的多个阀，并且由于阀的频繁打开和关闭操作导致的噪声和振动被传递到车辆室内，从而导致乘坐舒适性变差。
[0014]此外，当加热车辆室内时，由于缺乏热源而导致加热性能下降，由于使用电加热器而使电力消耗量增加，并且压缩机的功耗增加。
[0015]本专利技术背景部分中包含的信息仅用于增强对本专利技术的总体背景的理解，并且不能被视为该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。

技术实现思路

[0016]本专利技术的各方面旨在提供一种用于车辆的热泵系统，其可以通过利用将制冷剂和冷却剂进行热交换的一个制冷机来控制电池模块的温度以简化系统。
[0017]此外，本专利技术的各方面旨在提供一种用于车辆的热泵系统，其可以通过应用在车辆的冷却、加热或除湿模式下选择性地操作的气体注入装置来增加制冷剂的流量，从而可以使冷却和加热性能最大化。
[0018]本专利技术的各方面旨在提供一种用于车辆的热泵系统，包括：空调装置，通过制冷剂管线使制冷剂循环；冷却剂循环装置，通过冷却剂管线使冷却剂循环；制冷机，通过冷却剂管线连接到冷却剂循环装置，通过连接到制冷剂管线的一部分的制冷剂连接管线连接到制冷剂管线，并且通过将选择性地从冷却剂循环装置流入的冷却剂与从空调装置供应的制冷剂进行热交换来控制选择性地流入的冷却剂的温度；以及气体注入装置，设置在空调装置中，并且通过将经过连接到制冷剂管线的内部冷凝器的制冷剂中的一部分制冷剂旁通到压缩机来增加在制冷剂管线中循环的制冷剂的流量，其中，设置在空调装置中的热交换器通过冷却剂管线连接到冷却剂循环装置，使得从冷却剂循环装置供应冷却剂，并且热泵系统进一步包括第一分支管线，基于制冷剂的流动方向，该第一分支管线在热交换器的后端部通过第一制冷剂阀连接到制冷剂管线。
[0019]空调装置可以包括：暖通空调(HVAC)模块，包括通过制冷剂管线连接的蒸发器以及被构造成根据车辆的冷却、加热和除湿模式选择性地使经过蒸发器的外部空气流入内部冷凝器的开闭门；热交换器，连接到制冷剂管线和冷却剂管线，并将通过制冷剂管线供应的制冷剂与通过冷却剂管线从冷却剂循环装置供应的冷却剂进行热交换；压缩机，通过制冷剂管线连接在蒸发器和热交换器之间；副冷凝器，设置在热交换器和蒸发器之间的制冷剂管线中；第一膨胀阀，设置在连接副冷凝器和蒸发器的制冷剂管线中；第二膨胀阀，设置在制冷剂连接管线中；以及储液器，设置在蒸发器和压缩机之间的制冷剂管线中。
[0020]第二膨胀阀可以根据车辆的冷却、加热和除湿模式中的车辆的模式选择性地使经过副冷凝器的制冷剂膨胀并使膨胀的制冷剂流入制冷剂连接管线。
[0021]制冷剂连接管线的第一端部可以连接到副冷凝器和第一膨胀阀之间的制冷剂管线；制冷剂连接管线的第二端部可以连接到储液器和蒸发器之间的制冷剂管线；第一分支管线的第一端部可以通过热交换器和副冷凝器之间的第一制冷剂阀连接到制冷剂管线；并且第一分支管线的第二端部可以连接到储液器。
[0022]气体注入装置可以包括：气液分离器，设置在内部冷凝器和热交换器之间的制冷剂管线中，并将经过内部冷凝器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出；供应管线，连接气液分离器和压缩机，并将气态制冷剂从气液分离器选择性地供应到压缩机；控制阀，设置在供应管线中；第三膨胀阀，设置在内部冷凝器和气液分离器之间的制冷剂管线中；以及第四膨胀阀，设置在气液分离器和热交换器之间的制冷剂管线中。
[0023]热泵系统可以进一步包括：第二分支管线，第一端部连接到设置在内部冷凝器和压缩机之间的制冷剂管线中的第二制冷剂阀，第二端部连接到第四膨胀阀和热交换器之间的制冷剂管线；第三分支管线，第一端部连接到设置在副冷凝器和第一膨胀阀之间的制冷剂管线中的第三制冷剂阀，第二端部连接到内部冷凝器和第三膨胀阀之间的制冷剂管线；以及第四分支管线，第一端部连接到气液分离器和第四膨胀阀之间的制冷剂管线，第二端部连接到第三制冷剂阀和第一膨胀阀之间的制冷剂管线，并具有止回阀。
[0024]当在车辆的冷却模式下冷却电池模块并且气体注入装置操作时，冷却剂循环装置可以通过连接到热交换器和制冷机的冷却剂管线将冷却剂供应到热交换器和制冷机；在空调装置中，制冷剂连接管线可以通过第二膨胀阀的操作而打开；连接到第一膨胀阀的制冷剂管线可以通过第三制冷剂阀的操作而关闭；连接内部冷凝器和压缩机的制冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于车辆的热泵系统，包括：空调装置，通过制冷剂管线使制冷剂循环；冷却剂循环装置，通过冷却剂管线使冷却剂循环；制冷机，通过所述冷却剂管线连接到所述冷却剂循环装置，通过连接到所述制冷剂管线的一部分的制冷剂连接管线连接到所述制冷剂管线，并且通过将选择性地从所述冷却剂循环装置流入的冷却剂与从所述空调装置供应的制冷剂进行热交换来控制选择性地流入的所述冷却剂的温度；以及气体注入装置，设置在所述空调装置中，并且通过将经过连接到所述制冷剂管线的内部冷凝器的制冷剂中的一部分制冷剂旁通到压缩机来增加在所述制冷剂管线中循环的所述制冷剂的流量，其中，设置在所述空调装置中的热交换器通过所述冷却剂管线连接到所述冷却剂循环装置，使得从所述冷却剂循环装置供应所述冷却剂，并且其中，所述热泵系统进一步包括第一分支管线，基于所述制冷剂的流动方向，所述第一分支管线在所述热交换器的后端部通过第一制冷剂阀连接到所述制冷剂管线。2.根据权利要求1所述的用于车辆的热泵系统，其中，所述空调装置包括：暖通空调即HVAC模块，包括通过所述制冷剂管线连接的蒸发器以及根据所述车辆的冷却、加热和除湿模式选择性地使经过所述蒸发器的外部空气流入所述内部冷凝器的开闭门；所述热交换器，连接到所述制冷剂管线和所述冷却剂管线，并将通过所述制冷剂管线供应的制冷剂与通过所述冷却剂管线从所述冷却剂循环装置供应的冷却剂进行热交换；压缩机，通过所述制冷剂管线连接在所述蒸发器和所述热交换器之间；副冷凝器，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中；第一膨胀阀，设置在连接所述副冷凝器和所述蒸发器的所述制冷剂管线中；第二膨胀阀，设置在所述制冷剂连接管线中；以及储液器，设置在所述蒸发器和所述压缩机之间的所述制冷剂管线中。3.根据权利要求2所述的用于车辆的热泵系统，其中，所述第二膨胀阀根据所述车辆的冷却、加热和除湿模式中的所述车辆的模式选择性地使经过所述副冷凝器的制冷剂膨胀并使膨胀的所述制冷剂流入所述制冷剂连接管线。4.根据权利要求2所述的用于车辆的热泵系统，其中，所述制冷剂连接管线的第一端部连接到所述副冷凝器和所述第一膨胀阀之间的所述制冷剂管线；所述制冷剂连接管线的第二端部连接到所述储液器和所述蒸发器之间的所述制冷剂管线；所述第一分支管线的第一端部通过第一制冷剂阀连接到所述热交换器和所述副冷凝器之间的所述制冷剂管线；并且所述第一分支管线的第二端部连接到所述储液器。5.根据权利要求4所述的用于车辆的热泵系统，其中，所述气体注入装置包括：
气液分离器，设置在所述内部冷凝器和所述热交换器之间的所述制冷剂管线中，并将经过所述内部冷凝器的所述制冷剂中的气态制冷剂和液态制冷剂分离并选择性地排出；供应管线，连接所述气液分离器和所述压缩机，并将所述气态制冷剂从所述气液分离器选择性地供应到所述压缩机；控制阀，设置在所述供应管线中；第三膨胀阀，设置在所述内部冷凝器和所述气液分离器之间的所述制冷剂管线中；以及第四膨胀阀，设置在所述气液分离器和所述热交换器之间的所述制冷剂管线中。6.根据权利要求5所述的用于车辆的热泵系统，进一步包括：第二分支管线，第一端部连接到设置在所述内部冷凝器和所述压缩机之间的所述制冷剂管线中的第二制冷剂阀，第二端部连接到所述第四膨胀阀和所述热交换器之间的所述制冷剂管线；第三分支管线，第一端部连接到设置在所述副冷凝器和所述第一膨胀阀之间的所述制冷剂管线中的第三制冷剂阀，第二端部连接到所述内部冷凝器和所述第三膨胀阀之间的所述制冷剂管线；以及第四分支管线，第一端部连接到所述气液分离器和所述第四膨胀阀之间的所述制冷剂管线，第二端部连接到所述第三制冷剂阀和所述第一膨胀阀之间的所述制冷剂管线，并且在所述第四分支管线中具有止回阀。7.根据权利要求6所述的用于车辆的热泵系统，其中，当在所述车辆的冷却模式下冷却电池模块并且所述气体注入装置操作时，所述冷却剂循环装置通过连接到所述热交换器和所述制冷机的所述冷却剂管线将冷却剂供应到所述热交换器和所述制冷机；在所述空调装置中，所述制冷剂连接管线通过所述第二膨胀阀的操作而打开；连接到所述第一膨胀阀的所述制冷剂管线通过所述第三制冷剂阀的操作而关闭；连接所述内部冷凝器和所述压缩机的所述制冷剂管线通过所述第二制冷剂阀的操作而关闭；所述制冷剂沿打开的所述制冷剂管线和所述制冷剂连接管线循环；所述第一膨胀阀和所述第二膨胀阀使制冷剂膨胀，使得膨胀的制冷剂分别被供应到所述蒸发器和所述制冷机；所述第一分支管线关闭；所述第二分支管线、所述第三分支管线和所述第四分支管线打开；连接所述热交换器和所述副冷凝器的所述制冷剂管线通过所述第一制冷剂阀的操作而打开；所述热交换器通过与所述冷却剂进行热交换来冷凝所述制冷剂；所述副冷凝器通过与外部空气进行热交换来进一步冷凝所述制冷剂；在所述气体注入装置中，所述供应管线打开；所述第三膨胀阀使通过所述第三分支管线供应的所述制冷剂膨胀并将其供应到所述气液分离器；并且
所述第四膨胀阀不操作。8.根据权利要求6所述的用于车辆的热泵系统，其中，当在所述车辆的冷却模式下冷却电池模块并且所述气体注入装置不操作时，所述冷却剂循环装置通过连接到所述热交换器和所述制冷机的所述冷却剂管线将冷却剂供应到所述热交换器和所述制冷机；在所述空调装置中，所述制冷剂连接管线通...

【专利技术属性】
技术研发人员：金载垸，金载然，金渊浩，
申请(专利权)人：起亚株式会社，
类型：发明
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