用于车辆的热泵系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于车辆的热泵系统及其控制方法。一种用于控制热泵系统的方法，所述热泵系统设置有空调装置，所述空调装置连接到控制器并包括通过制冷剂管线和旁路管线彼此连接的多个阀和多个膨胀阀、压缩机、存蓄器、蒸发器、外部冷凝器、内部冷凝器和HVAC模块，所述HVAC模块具有PTC加热器和门，所述门根据驾驶员的选择处于加热模式、冷却模式、除湿模式、除湿/除霜模式或极低温度除湿/除霜模式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。更具体地，本专利技术涉及，其改进了车辆的加热性能和除湿性能并通过控制制冷剂的流动而防止外部冷凝器的结霜，并且通过最小化正温度系数(PTC)加热器的动力消耗而增加里程。
技术介绍
通常，用于车辆的空调系统包括加热或冷却车辆舱室的空调模块。这种空调模块通过操作压缩机而使热交换介质循环经过冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀和蒸发器。其后，使热交换介质流回到压缩机。在此过程中，空调模块通过在蒸发器中进行热交换而加热车辆舱室，或者通过在加热器中与冷却剂进行热交换而冷却车辆舱室。同时，能效和环境污染越来越受到关注，已经研究出环境友好的车辆以替代具有内燃机的车辆。这种环境友好的车辆包括使用燃料电池或电力作为动力源的电动车辆，或者由发动机和电池驱动的混合动力车辆。环境友好车辆中的电动车辆的空调系统，与典型车辆的空调系统不同，其不使用单独的加热器。施加到电动车辆上的空调系统通常称为热泵系统。根据热泵系统，在夏季，在冷却模式中，在压缩机中压缩的高温/高压气态制冷剂在冷凝器中冷凝，然后经过贮液干燥器和膨胀阀供应到蒸发器。气态制冷剂在蒸发器中蒸发，并降低舱室的温度和湿度。然而，热泵系统具有如下特征在冬季，在加热模式中，高温/高压气态制冷剂用作加热器介质。亦即，在电动车辆中，高温/高压气态制冷剂并不供应到外部冷凝器而是通过阀供应到内部冷凝器，并且在加热模式中与空气进行热交换。经热交换的空气通过正温度系数(PTC)加热器。其后，空气流动到车辆舱室中并升高车辆舱室温度。流动到内部冷凝器中的高温/高压气态制冷剂经与空气进行热交换而冷凝并以液体制冷剂的状态流出。根据常规热泵系统，在冬季，极低温或低温的空气与制冷剂在内部冷凝器中进行热交换，极低温度的制冷剂从内部冷凝器流动到外部冷凝器。由于外部冷凝器的表面受到冻结，热交换效率和加热性能以及热交换介质的效率可能恶化。此外，在由冷却模式转换为加热模式的情况下，由于冷凝水保持在蒸发器的外部而导致湿度变高，因此水分冷凝在车窗上，且除湿性能会恶化。为解决这样的问题，压缩机停止操作，且加热仅在外部冷凝器的表面被除霜的除霜模式中通过PTC加热器进行。因此，加热性能可能严重恶化，热负荷可能由于动力消耗的增加而增加，并且在加热时行驶的里程可能缩短。此外，由于将液体制冷剂转化为气态制冷剂的热量在液体制冷剂流动到内部冷凝器中时不足，因此压缩效率可能恶化，当空气温度低时加热性能可能严重恶化，且当液体制冷剂流动到压缩机中时系统可能不稳定并且压缩机的耐久性可能会恶化。此外，在从车辆舱室去除水分的除湿模式中，由于二通阀的频繁开启/闭合操作，可能会出现噪音和振动。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般背 景技术的理解，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
本专利技术的各个方面提供，其优点在于改进了加热性能和除湿性能，并且通过控制制冷剂的流动而防止外部冷凝器的结霜。此外，本专利技术致力于提供，其还具有如下优点通过降低车辆的正温度系数(PTC)加热器的动力消耗增加了具有相同动力的车辆的里程。根据本专利技术的各个方面的用于车辆的热泵系统包括空调装置，所述空调装置用于通过使用循环经过制冷剂管线的制冷剂而冷却或加热车辆舱室。本专利技术的各个方面提供空调装置，所述空调装置包括外部冷凝器，所述外部冷凝器设置在车辆的发动机舱室中，通过与空气进行热交换而冷凝制冷剂，并在所述外部冷凝器的后面设置有冷却风扇；HVAC模块，所述HVAC模块与所述外部冷凝器流体连通，并且所述HVAC模块设置有蒸发器和门，所述门适合于使得经过所述蒸发器的空气根据加热、冷却或除湿模式流动到或不流动到内部冷凝器和PTC加热器中；压缩机，所述压缩机通过制冷剂管线连接到所述蒸发器并适合于压缩气态制冷剂；存蓄器，所述存蓄器设置在所述压缩机和所述蒸发器之间的所述制冷剂管线上并适合于将所述气态制冷剂供给到所述压缩机；第一阀，所述第一阀适合于根据车辆的模式将从所述压缩机流出的所述制冷剂选择性地供给到所述内部冷凝器或所述外部冷凝器；第一膨胀阀，所述第一膨胀阀适合于接收经过所述内部冷凝器的所述制冷剂并使所述制冷剂膨胀；第二阀，所述第二阀适合于将在所述第一膨胀阀处膨胀并经过所述外部冷凝器的制冷剂选择性地供给到蒸发器或所述存蓄器；第二膨胀阀，所述第二膨胀阀设置在所述蒸发器和所述第二阀之间，并适合于使经过所述第二阀的所述制冷剂膨胀；旁路管线，所述旁路管线通过所述第二阀的操作使得经过所述内部冷凝器的所述制冷剂流动进入所述蒸发器或所述存蓄器而不经过所述外部冷凝器；以及第三阀，所述第三阀设置在所述旁路管线中并适合于将所述制冷剂选择性地供给到与所述第二阀连接的所述制冷剂管线。压力传感器可以安装在连接所述压缩器和所述第一阀的所述制冷剂管线上。 所述第一阀和第二阀中的每一个可以为三通阀。所述空调装置可以连接到控制器并通过所述控制器的控制信号进行操作。所公开的本专利技术的各个方面提供用于控制热泵系统的方法，所述热泵系统设置有空调装置，所述空调装置连接到控制器并包括通过制冷剂管线和旁路管线彼此连接的多个阀和多个膨胀阀、压缩机、存蓄器、蒸发器、外部冷凝器、内部冷凝器和HVAC模块，所述HVAC模块具有PTC加热器和门，所述门根据驾驶员的选择处于加热模式、冷却模式、除湿模式、除湿/除霜模式或极低温度除湿/除霜模式。在所述加热模式中，将温度在所述外部冷凝器中通过与空气进行热交换而升高的制冷剂在经过所述存蓄器和所述压缩机而压缩为高温/高压的气态制冷剂之后可供给到所述HVAC模块的所述内部冷凝器；经过所述内部冷凝器的所述制冷剂可通过所述膨胀阀膨胀并可供给到所述外部冷凝器；并且经过所述HVAC模块的所述蒸发器的空气的温度可通过所述内部冷凝器和所述PTC加热器的选择性操作而升高，由此车辆舱室得以升温。在所述冷却模式中，在所述外部冷凝器中通过操作所述冷却风扇并与空气进行热交换而冷却的低温制冷剂可在通过另一膨胀阀膨胀之后供给到所述蒸发器；将在所述蒸发器中通过与空气进行热交换而蒸发的所述制冷剂可在所述存蓄器和所述压缩机中受到压缩之后供给到所述外部冷凝器；并且可使得在所述蒸发器中通过与所述制冷剂进行热交换而冷却的空气直接流入车辆舱室而不流入所述内部冷凝器，由此车辆舱室得以冷却。在所述除湿模式中，可使得在所述外部冷凝器中通过与空气进行热交换而冷却的低温制冷剂在另一膨胀阀中膨胀，并将膨胀的制冷剂可供给到所述蒸发器；可将在所述蒸 发器中通过与空气进行热交换而蒸发的所述制冷剂在经过所述存蓄器和所述压缩机受到压缩之后供给到所述内部冷凝器；经过所述内部冷凝器的所述制冷剂可在所述膨胀阀中膨胀之后供给到所述外部冷凝器并进行循环；并且可将在经过所述HVAC模块的所述蒸发器的过程中冷却的空气在经过所述内部冷凝器和所述PTC加热器之后供给到车辆舱室，由此车辆舱室得以除湿。在所述除湿模式中，控制器可通过控制膨胀阀的开口而控制制冷剂的膨胀量。在所述除湿/除霜模式中，可使得在所述外部冷凝器中通过与空气进行热交换而冷却的低温制冷剂在另一膨胀阀中膨胀，并将膨胀的制冷剂可供给到所述蒸发器；可将在所述蒸发器中通过与空气进行热交换而蒸发的所述制冷剂在经过所述存蓄器和所述压缩机而受到压缩之后分别供给到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆的热泵系统，其具有空调装置，用于通过利用循环经过制冷剂管线的制冷剂而冷却或加热车辆舱室，其中所述空调装置包括：外部冷凝器，所述外部冷凝器设置在车辆的发动机舱室中，通过与空气进行热交换而冷凝制冷剂，并在所述外部冷凝器的后面设置有冷却风扇；加热、通风和空调模块，所述加热、通风和空调模块与所述外部冷凝器流体连通，并且所述加热、通风和空调模块设置有蒸发器和门，所述门使得经过所述蒸发器的空气根据加热、冷却或除湿模式选择性地流动到内部冷凝器和正温度系数加热器中；压缩机，所述压缩机通过制冷剂管线连接到所述蒸发器，并适合于压缩气态制冷剂；存蓄器，所述存蓄器设置在所述压缩机和所述蒸发器之间的所述制冷剂管线上，并适合于将所述气态制冷剂供给到所述压缩机；第一阀，所述第一阀根据车辆的模式将从所述压缩机流出的所述制冷剂选择性地供给到所述内部冷凝器或所述外部冷凝器；第一膨胀阀，所述第一膨胀阀接收经过所述内部冷凝器的所述制冷剂，并适合于使所述制冷剂膨胀；第二阀，所述第二阀将在所述第一膨胀阀处膨胀的并经过所述外部冷凝器的所述制冷剂选择性地供给到所述蒸发器或所述存蓄器；第二膨胀阀，所述第二膨胀阀设置在所述蒸发器和所述第二阀之间，并适合于使经过所述第二阀的所述制冷剂膨胀；旁路管线，所述旁路管线通过所述第二阀的操作使得经过所述内部冷凝器的所述制冷剂流动进入所述蒸发器或所述存蓄器而不经过所述外部冷凝器；以及第三阀，所述第三阀设置在所述旁路管线上并适于将所述制冷剂选择性地供给到与所述第二阀连接的所述制冷剂管线。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：崔龙铉，金载然，车龙雄，赵完济，朴重夏，金在山，朴万熙，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：