用于车辆的热泵系统技术方案

本申请公开了用于车辆的热泵系统。实施例是该用于车辆的热泵系统，该热泵系统包括：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。以及选择性地向压缩机供应制冷剂的一部分。以及选择性地向压缩机供应制冷剂的一部分。

【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。


[0003]本专利技术涉及一种用于车辆的热泵系统。

技术介绍

[0004]通常，用于车辆的空调系统包括循环制冷剂以加热或冷却车辆内部的空调单元。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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系统。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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、热泵系统和电池冷却系统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。
[0012]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系统、冷却装置和电池冷却系统中的每一个的连接管的布局变得复杂。
[0013]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系统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。
[0014]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。
[0015]在该
技术介绍
部分中公开的上述信息仅用于增强对本专利技术的
技术介绍
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。

技术实现思路

[0016]本专利技术涉及一种用于车辆的热泵系统，并且更具体地，涉及这样一种用于车辆的热泵系统，即，该热泵系统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。
[0017]本专利技术致力于提供一种用于车辆的热泵系统，该热泵系统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。
[0018]此外，本专利技术致力于提供一种用于车辆的热泵系统，该热泵系统具有以下优点：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。
[0019]本专利技术的示例性实施方式提供一种用于车辆的热泵系统，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。
[0020]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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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：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所述的热泵系统，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所述的热泵系统，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所述的热泵系统，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所述的热泵系统，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所述的热泵系统，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所述的热泵系统，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所述的热泵系统，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所述的热泵系统，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所述的热泵系统，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所述的热泵系统，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系统，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：金载垸，安皓灿，金渊浩，朴万熙，金永准，金载然，郑淏永，
申请(专利权)人：起亚株式会社，
类型：发明
国别省市：