热量管理系统

文档序号:53926 发布日期:2021-09-28 浏览:58次 >En<

阅读说明:本技术 热量管理系统 (Thermal management system ) 是由 李海准 黄仁国 于 2019-12-16 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种热量管理系统,该热量管理系统包括:制冷剂循环管线,其包括压缩机、压缩并排放制冷剂的压缩机、使用冷却水凝结经压缩的制冷剂的水冷式冷凝器、使经凝结的制冷剂膨胀的第一膨胀阀以及使用冷却水蒸发膨胀的制冷剂的水冷式蒸发器;加热管线,其包括加热器芯,加热器芯循环已经在水冷式冷凝器中交换了热的冷却水,由此产生用于加热的经调节的空气;冷却管线(305),其包括舱冷却器(520),舱冷却器(520)循环在水冷式蒸发器(242)中交换了热的冷却水,由此产生用于冷却的经调节的空气;以及冷却管线(302),其根据冷却模式/加热模式连接到加热管线(301)或与加热管线(301)断开,并冷却电池(350)和电气部件(460)。该热量管理系统除了能够对车辆进行冷却和加热之外,还能够对车辆中的电气部件和电池进行高效的热管理,并能提高热泵性能和系统效率。(The present invention relates to a thermal management system comprising: a refrigerant circulation line including a compressor, a compressor compressing and discharging a refrigerant, a water-cooled condenser condensing the compressed refrigerant using cooling water, a first expansion valve expanding the condensed refrigerant, and a water-cooled evaporator evaporating the expanded refrigerant using the cooling water; a heating line including a heater core that circulates cooling water having exchanged heat in the water-cooled condenser, thereby generating conditioned air for heating; a cooling line (305) including a cabin cooler (520), the cabin cooler (520) circulating cooling water having heat exchanged in the water-cooled evaporator (242), thereby generating conditioned air for cooling; and a cooling line (302) that is connected to the heating line (301) or disconnected from the heating line (301) according to a cooling mode/heating mode, and cools the battery (350) and the electrical component (460). The heat management system can effectively manage the heat of the electric components and the battery in the vehicle besides cooling and heating the vehicle, and can improve the performance of the heat pump and the efficiency of the system.)

热量管理系统

技术领域

本发明涉及热量管理系统,并且更具体地,涉及不仅管理车辆的冷却和加热而且还管理车辆中的电气部件和电池的热的系统。

背景技术

在汽车领域中,电动车辆因实现环了保技术且解决了能量消耗而备受关注。

电动汽车可以使用通过从电池或燃料电芯接收电力而被驱动的马达运行,因此排放更少的碳并产生更少的噪声。另外,电动车辆可以是环保的,因为车辆使用了比常规引擎有更高能效的马达。

然而,电动汽车在运行其电池和驱动马达时会产生大量的热,因此车辆的热管理很重要。另外,电池再充电花费的时间长,因此高效地管理电池使用时间会是重要的。特别地,电动车辆的被驱动以调节内部空气的制冷剂压缩机也被供应电力。因此,高效管理电池使用时间会更加重要。另外,驱动马达和逆变器可以比诸如电池或充电器这样的其它电气部件产生更多的热。因此,有必要将驱动马达冷却至适当的温度。为此目的,需要冷却驱动马达的热交换器以具有更高的冷却性能。

另外,当热量管理系统处于热泵模式时,由于制冷剂热交换器,流入压缩机中的制冷剂可以具有较低的压力,因此,热泵可能没有用作热泵或者可能具有劣化的性能和效率。

[相关技术文献]

[专利文献]

KR 2014-0147365 A(2014年12月30日)

发明内容

技术问题

本发明的目的在于提供一种热量管理系统,该热量管理系统不仅能够管理车辆的冷却和加热,而且能够高效地管理车辆中的电气部件和电池的热,并提高其热泵性能和系统效率。

技术方案

在一个总体方面,一种热量管理系统,所述热量管理系统包括:制冷剂循环管线200,其包括压缩并排放制冷剂的压缩机210、使用冷却水凝结经压缩的制冷剂的水冷式冷凝器220、使凝结的制冷剂膨胀的第一膨胀阀240以及使用所述冷却水蒸发膨胀的制冷剂的水冷式蒸发器242;加热管线301,其包括加热器芯440,所述加热器芯440通过循环通过水冷式冷凝器220进行热交换的冷却水来产生用于加热的经调节的空气;空气调节管线305,其包括舱冷却器520,所述舱冷却器520通过循环通过水冷式蒸发器242进行热交换的冷却水来产生用于冷却的经调节的空气;以及冷却管线302,其基于冷却/加热模式连接到所述加热管线301或与所述加热管线301断开,以冷却电池350和电气部件460

另外,所述空气调节管线305可以包括舱冷却器520和第四冷却水泵510,所述舱冷却器520通过使用通过允许经由水冷式蒸发器242与所述制冷剂进行热交换的冷却水与流入所述内部中的空气以彼此进行热交换而被冷却的空气来冷却内部,所述第四冷却水泵510连接在所述水冷式蒸发器242和所述舱冷却器520之间,并且所述水冷式蒸发器242、所述第四冷却水泵510和所述舱冷却器520在其上相互连接的冷却水管线可以形成闭环。

另外,所述热量管理系统还可以包括空气调节器150,所述空气调节器150包括将空气吹送到所述内部中的鼓风机152,其中,所述水冷式蒸发器242和所述第四冷却水泵510可以设置在所述空气调节器150的外部,并且所述舱冷却器520设置在所述空气调节器150的内部。

另外,所述空气调节管线305还可以包括连接在所述第四冷却水泵510和所述舱冷却器520之间的储罐530。

另外,制冷剂热交换器233可以在冷却模式下允许流入所述第一膨胀阀240中的制冷剂和从水冷式蒸发器242排放的制冷剂彼此进行热交换,而在加热模式下可以不允许流入所述第一膨胀阀240中的制冷剂和从所述水冷式蒸发器242排放的制冷剂彼此进行热交换。

另外,所述冷却管线302可以包括从所述冷却管线302的一侧分支并连接到所述加热管线301的第一连接管线302-1以及从所述冷却管线302的另一侧分支并连接到所述加热管线301的第二连接管线302-2。

另外,所述第一连接管线302-1、所述第二连接管线302-2和所述加热管线301可以连接到第一方向切换阀410,并且所述冷却管线302和所述加热管线301可以通过所述第一方向切换阀410彼此连接或断开。

另外,所述电气部件460可以设置在所述第二连接管线302-2上。

另外,所述冷却管线302还可以包括将所述第一连接管线302-1和所述第二连接管线302-2彼此连接的第四连接管线302-4以及安装在所述第四连接管线302-4上并与所述第一方向切换阀410并联设置的截流阀360。

另外,所述冷却管线302还可以包括冷却水温度传感器461,所述冷却水温度传感器461在所述冷却水的流动方向上安装在所述电气部件460的前方。

另外,所述制冷剂循环管线200还可以包括第二膨胀阀251、冷却器252以及制冷剂热交换器233,所述第二膨胀阀251分配在所述制冷剂的流动方向上在所述水冷式冷凝器220后方分支的制冷剂,所述制冷剂热交换器233使流入所述第一膨胀阀240中的制冷剂和从所述水冷式蒸发器242排放的制冷剂能够彼此热交换,所述制冷剂热交换器233与所述冷却器252并联连接。

另外,所述制冷剂热交换器233可以与所述水冷式蒸发器242串联连接。

另外,所述冷却管线302可以包括与所述电池350并联连接并经过所述冷却器252的第三连接管线302-3,所述第三连接管线302-3通过第三方向切换阀330与所述冷却管线302连接,并且所述冷却水通过所述第三方向切换阀330流入所述第三连接管线302-3中或者被阻止流入所述第三连接管线302-3中。

另外,所述制冷剂循环管线200还可以包括设置并连接在所述水冷式蒸发器242和所述压缩机210之间的蓄能器260。

另外,所述冷却管线302可以包括使用空气冷却所述冷却水的电散热器310。

另外,所述加热管线301可以包括加热器芯440和冷却水加热器430,所述加热器芯440使用通过允许经由所述水冷式冷凝器220与所述制冷剂进行热交换的冷却水与流入所述内部中的空气彼此进行热交换而被加热的空气来加热所述内部,并且所述冷却水加热器430在所述冷却水的流动方向上设置在所述加热器芯440的前方并加热所述冷却水。

另外,所述加热管线301可以包括加热器芯440,所述加热器芯440使用通过允许经由所述水冷式冷凝器220与所述制冷剂进行热交换的冷却水与流入所述内部中的空气彼此进行热交换而被加热的空气来加热所述内部,并且所述热量管理系统还可以包括与所述加热管线分开形成并通过直接加热流入所述内部中的空气来加热所述内部的空气加热式加热器470。

另外,在温和冷却模式下,所述第二膨胀阀251可以被阻塞以不允许所述制冷剂经过所述冷却器252。

另外,在电池加热模式下,所述制冷剂可以不通过所述制冷剂循环管线200循环,并且所述冷却水可以不通过所述空气调节管线305循环。

另外,在温和加热模式下,所述制冷剂可以不通过所述制冷剂循环管线200循环,并且所述冷却水可以不通过所述空气调节管线305循环。

有益效果

如以上阐述的,本发明可以提供不仅管理车辆的冷却和加热而且高效地管理车辆中的电气部件和电池的热的热量管理系统。

另外,使用冷却水的冷却管线可以被应用于冷却车辆内部,并且制冷剂在其中循环的制冷剂循环管线因此可以设置在车辆外部,而不是车辆内部。因此,制冷剂管道可以具有较短的长度,因此减少了制冷剂的填充量,并且制冷剂循环管线的部件可以被模块化。

另外,可以使用高效的天然制冷剂作为在制冷剂循环管线中使用的制冷剂,由此提高了热量管理系统的效率。

附图说明

图1是示出了根据本发明的示例性实施方式的热量管理系统的框图。

图2是示出了根据本发明的示例性实施方式的热量管理系统在最大冷却模式下操作的状态的框图。

图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的热量管理系统在温和冷却模式下操作的状态的框图。

图4是示出了根据本发明的示例性实施方式的热量管理系统在最大加热模式下操作的状态的框图。

图5是示出了根据本发明的示例性实施方式的热量管理系统在温和加热模式下操作的状态的框图。

图6是示出了根据本发明的示例性实施方式的热量管理系统在电池加热模式下操作的状态的框图。

图7是示出了根据本发明的示例性实施方式的热量管理系统在除湿和加热模式下操作的状态的框图。

图8是示出了根据本发明的另一示例性实施方式的热量管理系统在除湿和加热模式下操作的状态的框图。

图9是示出了根据本发明的另一示例性实施方式的热量管理系统的框图。

图10至图12是各自示出了根据本发明的又一示例性实施方式的热量管理系统的框图。

具体实施方式

下文中,将参考附图详细地描述具有上述配置的本发明的热量管理系统。

图1是示出了根据本发明的示例性实施方式的热量管理系统的框图。

参照图1,本发明的热量管理系统可以大致包括制冷剂循环管线200、使用与制冷剂循环管线200中的制冷剂进行热交换的冷却水冷却车辆内部的空气调节管线305以及加热内部并通过使冷却水通过其循环来冷却部件的冷却水循环管线300。另外,冷却水循环管线300可以包括用于加热内部的加热管线301以及用于冷却电气部件460和电池350的冷却管线302。

制冷剂循环管线200可以包括压缩机210、水冷式冷凝器220、制冷剂支路241、第一膨胀阀240、水冷式蒸发器242、制冷剂热交换器233、蓄能器260、第二膨胀阀251和冷却器252。

压缩机210可以是通过接收电力而被驱动的电动压缩机,可以吸入并压缩制冷剂,然后可以将制冷剂朝向水冷式冷凝器220排放。

水冷式冷凝器220可以使从压缩机210排放的制冷剂能够与冷却水进行热交换,将制冷剂凝结为液体制冷剂,并将液体制冷剂朝向水冷式蒸发器242或冷却器252传送。

制冷剂支路241可以在制冷剂的流动方向上形成在水冷式冷凝器220的后方,并且可以从制冷剂支路241分支出两条管线,其中一条管线可以连接到水冷式蒸发器242,而另一条管线可以连接到冷却器252。

第一膨胀阀240和第二膨胀阀251可以用于使制冷剂节流,或允许或阻止制冷剂的流动。另外,第一膨胀阀240和第二膨胀阀251可以彼此并联地设置。也就是说,可以从制冷剂支路241分支出两条制冷剂管线,其中第一膨胀阀240可以设置在两个分支制冷剂管线中的一个上,第二膨胀阀251可以设置在另一条制冷剂管线上。这里,第一膨胀阀240可以设置在水冷式蒸发器242的前方,第二膨胀阀251可以设置在冷却器252的前方。

水冷式蒸发器242可以在制冷剂的流动方向上设置在第一膨胀阀240的后方,并且可以在制冷剂通过其时与冷却水进行热交换。另外,水冷式蒸发器242可以设置在车辆的空气调节器150的外部。

制冷剂热交换器233可以用于通过使流入第一膨胀阀240中的制冷剂和从水冷式蒸发器242排放的制冷剂能够彼此热交换来改善冷却性能。这里,制冷剂支路241和第一膨胀阀240通过其彼此连接并且制冷剂通过其流入水冷式蒸发器242中的制冷剂入口管线可以经过制冷剂热交换器233,水冷式蒸发器242和蓄能器260通过其彼此连接并且制冷剂通过其从水冷式蒸发器242被排放的制冷剂出口管线可以经过制冷剂热交换器233,并且经过制冷剂入口管线的制冷剂和经过制冷剂出口管线的制冷剂可以彼此进行热交换。因此,制冷剂可以在流入第一膨胀阀240中之前通过制冷剂热交换器233被进一步冷却。因此,可以通过水冷式蒸发器242来提高冷却系统的冷却性能,同时提高冷却系统的效率。特别地,制冷剂热交换器233可以与冷却器252并联连接。也就是说,制冷剂热交换器233可以与水冷式蒸发器242相邻地设置,而不是在制冷剂管线上串联设置在水冷式冷凝器220和冷却器252之间。因此,制冷剂热交换器233和水冷式蒸发器242可以串联设置并彼此连接。如果制冷剂热交换器233串联设置在水冷式冷凝器220和冷却器252之间,则这种设置可以允许低压的一部分上有压力下降,并在加热模式下降低加热性能。相反,如果制冷剂热交换器233与其并联连接,则可以提高加热性能以及冷却性能。原因在于,在加热模式下制冷剂流动时,水冷式冷凝器220和冷却器252之间没有制冷剂热交换器233。

冷却器252可以在制冷剂的流动方向上设置在第二膨胀阀251的后方,并且与冷却水进行热交换,以使冷却水冷却。因此,第一膨胀阀240和水冷式蒸发器242可以形成一对,而第二膨胀阀251和冷却器252可以形成另一对。这两对可以在制冷剂管线上彼此并联地布置。另外,在制冷剂的流动方向上分别在水冷式蒸发器242和冷却器252后方的制冷剂管线可以汇合成单条制冷剂管线。

另外,蓄能器260可以将制冷剂之中的液体制冷剂和气体制冷剂彼此分开,并且可以仅将气体制冷剂供应到压缩机210。这里,蓄能器260可以设置在水冷式蒸发器242和冷却器252后方的相应制冷剂管线汇合在一起并连接在它们之间的点处。蓄能器260可以在制冷剂的流动方向上设置在压缩机210的前方。

空气调节管线305可以包括水冷式蒸发器242、舱冷却器520、储罐530和第四冷却水泵510。这里,水冷式蒸发器242、舱冷却器520、储罐530和第四冷却水泵510在其上相互连接的冷却水管线可以形成闭环。

在水冷式蒸发器242处,如上所述,制冷剂和冷却水可以在经过其的同时彼此进行热交换。

舱冷却器520可以用作风冷蒸发器,并且冷却水(所述冷却水通过与经过水冷式蒸发器242的制冷剂进行热交换而被冷却)可以经过舱冷却器520。另外,舱冷却器520可以设置在空气调节器150的内部,并且在空气调节器的鼓风机152的作用下流动的空气可以在经过舱冷却器520的同时被冷却,用于冷却的经调节的空气可以被供应到车辆内部,以用于冷却车辆内部。

储罐530可以储存冷却水并补充冷却水管线上的不足的冷却水。

第四冷却水泵510可以用于抽吸冷却水,使得冷却水通过空气调节管线305循环。另外,第四冷却水泵510可以在水冷式蒸发器242和储罐530之间被安装在冷却水管线上,并且可以通过操作第四冷却水泵510来循环冷却水。

这里,储罐530和第四冷却水泵510可以设置在空气调节器150的外部。

因此,在本发明的热量管理系统中,使用冷却水的冷却管线可以被应用于冷却车辆内部,并且制冷剂通过其循环的制冷剂循环管线因此可以设置在车辆外部,而不是在车辆内部。因此,制冷剂管道可以具有较短的长度,因此减少了制冷剂的填充量,并且制冷剂循环管线的部件可以被模块化。另外,可以使用高效的天然制冷剂作为在制冷剂循环管线中使用的制冷剂,由此提高了热量管理系统的效率。

加热管线301可以包括水冷式冷凝器220、第一冷却水泵450、冷却水加热器430、加热器芯440和第一方向切换阀410。

在水冷式蒸发器220处,如上所述,制冷剂和冷却水可以在经过其的同时彼此进行热交换。

第一冷却水泵450可以是抽吸冷却水使得冷却水通过加热管线301循环的装置,并且第一冷却水泵450可以在冷却水的流动方向上设置在水冷式冷凝器220的后方并安装在冷却水管线上。

冷却水加热器430可以是加热冷却水的装置,并且可以在冷却水的流动方向上设置在第一冷却水泵450的后方以及加热器芯440的前方,并且连接在它们之间。另外,冷却水加热器430可以在冷却水的温度低于预定温度时工作,并且可以按可以使用电力产生热的诸如感应加热器、种子加热器、正温度系数(PTC)加热器、膜加热器等之类的各种形式实现。

加热器芯440可以设置在车辆的空气调节器150内,并且由鼓风机152吹送的空气可以在经过加热器芯440的同时被加热,并且用于加热的经调节空气可以被供应到车辆内部以被用于加热车辆内部。另外,加热器芯440可以在冷却水的流动方向上设置在冷却水加热器430的后方,并与其连接。

第一方向切换阀410可以安装在加热器芯440和水冷式冷凝器220之间,并且可以被配置为选择性连接到加热管线301和冷却管线302或与加热管线301和冷却管线302断开,以下对此进行描述。更详细地,第一方向切换阀410可以安装在加热管线301上,并且两个冷却水管线管道可以连接到第一方向切换阀410,从冷却管线302的一侧分支出的一条管线(即,第一连接管线302-1)可以连接到第一方向切换阀410,而从冷却管线302的另一侧分支出的另一条管线(即,第二连接管线302-2)可以连接到第一方向切换阀410。也就是说,四条冷却水管线可以相互连接并且在第一方向切换阀410中彼此相交。第一方向切换阀410可以是四向切换阀,其可以控制四条冷却水管线相互连接或断开的状态。

冷却管线302可包括电散热器310、储罐370、第二方向切换阀320、第二冷却水泵420、第一方向切换阀410、电气部件460以及第一冷却水接头313、第二冷却水接头312、第三冷却水泵340、电池350、冷却器252和第三方向切换阀330。

电散热器310可以是冷却与电气部件460或电池350热交换的冷却水的散热器,并且电散热器310可以是使用冷却风扇311的风冷式。

储罐370可以储存冷却水并补充冷却水管线上的不足的冷却水,并且储罐370可以在冷却水的流动方向上在冷却水管线上安装在第二冷却水泵420和第三冷却水泵340前方。

第二方向切换阀320可以安装在冷却管线302上,并且两个冷却水管道可以连接到第二方向切换阀320。第一方向切换阀410和第二方向切换阀320可以连接到第一连接管线302-1,使得加热管线301和冷却管线302彼此连接。也就是说,三条冷却水管线可以相互连接并且在第二方向切换阀320中彼此相交。第二方向切换阀320可以是三向切换阀,其可以控制三条冷却水管线相互连接或断开的状态。

第二冷却水泵420可以用于抽吸冷却水,使得冷却水通过冷却管线302循环。另外,第二冷却水泵420可以在第一连接管线302-1上安装在第一方向切换阀410和第二方向切换阀320之间,并且第二冷却水泵420可以进行操作,以使冷却水能够从第二方向切换阀320流向第一方向切换阀410。

第一方向阀410与以上加热管线301中描述的第一方向切换阀相同。

电气部件460可以设置在将第一方向切换阀410与第二冷却水接头312彼此连接的第二连接管线302-2上,并且电气部件460可以被冷却水冷却。另外,电气部件460可以是驱动马达、逆变器、板上充电器(OBC)等。

第三冷却水泵340可以用于抽吸冷却水,使得冷却水通过冷却管线302循环。另外,第三冷却水泵340可以在冷却水管线上安装在第一冷却水接头313和电池350之间,并且冷却水可以从第三冷却水泵340流向电池350。

电池350是车辆的电力源,并且可以是车辆中各种电气部件460的驱动源。另选地,电池350可以连接到燃料电芯,以用于储存电力或储存从外部供应的电力。另外,电池350可以在冷却水管线上设置在第三冷却水泵340和第三方向切换阀330之间。因此,电池350可以通过与流动的冷却水进行热交换而被冷却或加热。

第一冷却水接头313可以在冷却水的流动方向上在冷却水管线上被安装在第二方向切换阀320后方,并与其连接,使得三条冷却水管线彼此相交。也就是说,第一冷却水接头313可以被安装为使得其两侧在冷却管线302上彼此连接,并且第三连接管线302-3可以连接到其下侧。这里,第三连接管线302-3可以连接到第一冷却水接头313以经过冷却器252。

第二冷却水接头312可以安装在第二连接管线302-2的后端与冷却管线302的相交点处,并与其连接,使得三条冷却水管线在第二冷却水接头312处彼此相交。也就是说,第二冷却水接头312可以被安装为使得其两侧在冷却管线302上彼此连接,并且第二连接管线302-2可以连接到第二冷却水接头312的上侧。

冷却器252与以上制冷剂循环管线200中描述的冷却器相同。

第三方向切换阀330可以在冷却水管线上安装在电池350和第二冷却水接头312之间,两个冷却水管道可以连接到第三方向切换阀330,第三连接管线302-3可以连接到第三方向切换阀330的上侧,使得电池350和第三连接管线302-3彼此并联连接。这里,第二方向切换阀320可以是三向切换阀,其可以控制三条冷却水管线相互连接或断开的状态。

另外,用于吹送空气的鼓风机152可以安装在空气调节器150的一侧,并且温度控制门151可以安装在空气调节器150的内部。此外,设置在空气调节器中的水冷式蒸发器242和加热器芯440可以按基于温度控制门151的操作而从鼓风机152排放的空气在仅经过水冷式蒸发器242之后流入内部,或者空气经过水冷式蒸发器242然后经过加热器芯440流入内部中的方式设置和配置。

因此,本发明的热量管理系统不仅可以管理车辆的冷却和加热,而且可以高效地管理车辆中的电气部件和电池的热。另外,在热泵模式下,制冷剂的压力下降可以被最小化以增加流入压缩机中的制冷剂的压力,由此改善其热泵性能和系统效率。

下文中,说明书描述了根据上述本发明的示例性实施方式的热量管理系统基于其操作模式的操作。

1.在最大冷却模式下

图2是示出了根据本发明的示例性实施方式的热量管理系统在最大冷却模式下操作的状态的框图。

参照图2,压缩机210可以在制冷剂循环管线200上操作,并且可以从压缩机210排放高温、高压制冷剂。另外,从压缩机210排放的制冷剂可以通过与水冷式冷凝器220中的冷却水进行热交换而被冷却。接下来,在水冷式冷凝器220中被冷却和凝结的制冷剂可以从制冷剂支路241分支,制冷剂的一部分可以经过制冷剂热交换器233,然后在经过第一膨胀阀240的同时被节流,使得制冷剂可以膨胀。然后,膨胀的制冷剂可以在经过水冷式蒸发器242的同时与空气调节管线305的冷却水进行热交换,并且空气调节管线305的冷却水可以被制冷剂冷却。另外,在水冷式蒸发器242中蒸发的制冷剂可以在经过制冷剂热交换器233的同时在流入第一膨胀阀240之前与制冷剂进行热交换,经过蓄能器260,然后流回压缩机210。另外,从制冷剂支路241分支的制冷剂的另一部分可以在经过第二膨胀阀251的同时被节流,使得制冷剂可以膨胀。然后,膨胀的制冷剂可以在经过冷却器252的同时与冷却水进行热交换,并且冷却水可以随着制冷剂的蒸发而被冷却。另外,从冷却器252蒸发的制冷剂可以经过蓄能器260并流回压缩机210中。以这种方式,经过水冷式蒸发器242的制冷剂和经过冷却器252的制冷剂可以在蓄能器260处汇合在一起,流入压缩机210中。然后,制冷剂可以通过重复如上所述的过程进行循环。

另外,在空气调节管线305中,冷却水可以通过第四冷却水泵510的操作进行循环。另外,在冷却水经过舱冷却器520时,空气可以通过与空气调节器150的鼓风机152吹送的空气进行热交换而被冷却,并且经冷却的空气可以被供应到车辆内部,以冷却内部。

此外,冷却水循环管线200的冷却水可以通过第一冷却水泵450、第二冷却水泵420和第三冷却水泵340的操作进行循环。另外,经过水冷式冷凝器220、电气部件460和电池350的制冷剂可以被冷却水冷却,并且经加热的冷却水可以通过电散热器310中的冷却风扇311的操作与外部空气进行热交换而被冷却。这里,第一方向切换阀410和第二方向切换阀320可以在加热管线301和冷却管线302彼此连接的方向上被调节。更详细地,第一方向切换阀410的上侧和左侧可以彼此连接以使冷却水循环,并且第一方向切换阀410的下侧和右侧可以彼此连接以使冷却水循环。另外,第二方向切换阀320的左侧和下侧可以彼此连接以使冷却水循环,并且第二方向切换阀320的右侧可以与其断开。另外,第三方向切换阀330的上侧和右侧可以彼此连接,并且第三方向切换阀330的左侧可以与其断开。

因此,冷却水可以通过顺序地经过电散热器310、储罐370、第二方向切换阀320、第二冷却水泵420、第一方向切换阀410、水冷式冷凝器220、第一冷却水泵450、冷却水加热器430、加热器芯440、第一方向切换阀410、电气部件460和第二冷却水接头312然后流回电散热器310中来重复其循环周期。这里,冷却水不能通过第二方向切换阀320从第二方向切换阀320流向第一冷却水接头313,并且冷却水不能通过第三方向切换阀330从第三方向切换阀330流向第二冷却水接头312。另外,冷却水可以通过顺序地经过冷却器252、第一冷却水接头313、第三冷却水泵340、电池350、第三方向切换阀330然后流回冷却器252中来重复其循环周期。也就是说,电池350可以被单独冷却。原因在于,用于电池350和冷却器252的冷却管线可以形成为单独的闭环,冷却水通过该闭环利用第二方向切换阀320和第三方向切换阀330进行循环。

这里,当外部空气的温度在30摄氏度至45摄氏度的范围内时,最大冷却模式可以操作,并且压缩机210在这里可以以最大旋转速度旋转。另外,当电池350不必被冷却时,第二膨胀阀251可以被阻塞并且制冷剂可以不流向冷却器252,并且第三冷却水泵340可以不进行操作。

2.在温和冷却模式下

图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的热量管理系统在温和冷却模式下操作的状态的框图。

参照图3,压缩机210可以在制冷剂循环管线200上操作,并且可以从压缩机210排放高温、高压制冷剂。另外,从压缩机210排放的制冷剂可以通过与水冷式冷凝器220中的冷却水进行热交换而被冷却。接下来,在水冷式冷凝器220中被冷却和凝结的制冷剂可以经过制冷剂支路241,经过制冷剂热交换器233,然后可以在经过第一膨胀阀240的同时被节流,使得制冷剂可以膨胀。然后,膨胀的制冷剂可以在经过水冷式蒸发器242的同时与空气调节管线305的冷却水进行热交换,并且空气调节管线305的冷却水可以被制冷剂冷却。另外,在水冷式蒸发器242中蒸发的制冷剂可以在经过制冷剂热交换器233的同时在流入第一膨胀阀240之前与制冷剂进行热交换,经过蓄能器260,然后流入压缩机210中。这里,第二膨胀阀251可以被阻塞,并且制冷剂可以不流过冷却器252。以这种方式,经过水冷式蒸发器242的制冷剂可以经过蓄能器260,流入压缩机210中。然后,制冷剂可以通过重复如上所述的过程进行循环。

另外,在空气调节管线305中,冷却水可以通过第四冷却水泵510的操作进行循环。另外,在冷却水经过舱冷却器520时,空气可以通过与空气调节器150的鼓风机152吹送的空气进行热交换而被冷却,并且经冷却的空气可以被供应到车辆内部,以冷却内部。

此外,冷却水循环管线200的冷却水可以通过第一冷却水泵450、第二冷却水泵420和第三冷却水泵340的操作进行循环。另外,经过水冷式冷凝器220、电气部件460和电池350的制冷剂可以被冷却水冷却,并且经加热的冷却水可以通过电散热器310中的冷却风扇311的操作与外部空气进行热交换而被冷却。这里,第一方向切换阀410和第二方向切换阀320可以在加热管线301和冷却管线302彼此连接的方向上被调节。更详细地,第一方向切换阀410的上侧和左侧可以彼此连接以使冷却水循环,并且第一方向切换阀410的下侧和右侧可以彼此连接以使冷却水循环。另外,第二方向切换阀320的左侧、下侧和右侧可以全部相互连接,以使冷却水循环。另外,第三方向切换阀330的左侧和右侧可以彼此连接,并且第三方向切换阀330的上侧可以与其断开。

因此,冷却水可以通过顺序地经过电散热器310、储罐370、第二方向切换阀320、第二冷却水泵420、第一方向切换阀410、水冷式冷凝器220、第一冷却水泵450、冷却水加热器430、加热器芯440、第一方向切换阀410、电气部件460和第二冷却水接头312然后流回电散热器310中来重复其循环周期。这里,冷却水的一部分可以通过第二方向切换阀320在右方向上流动,并通过顺序地经过第一冷却水接头313、第三冷却水泵340、电池350、第三方向切换阀330和第二冷却水接头312然后流回电散热器310中来重复其循环周期。这里,经过电气部件460的冷却水和经过电池350的冷却水可以在第二冷却水接头312处汇合在一起,流入电散热器310中。

这里,当外部空气的温度在15摄氏度至25摄氏度的范围内时,可以操作温和冷却模式,并且这里可以通过电散热器冷却电池,使得制冷剂可以不朝向冷却器循环。因此,可以降低驱动压缩机时消耗的功率。

3.在最大加热模式下

图4是示出了根据本发明的示例性实施方式的热量管理系统在最大加热模式下操作的状态的框图。

参照图4,压缩机210可以在制冷剂循环管线200上操作,并且可以从压缩机210排放高温、高压制冷剂。另外,从压缩机210排放的制冷剂可以通过与水冷式冷凝器220中的冷却水进行热交换而被冷却。接下来,在水冷式冷凝器220中冷却的制冷剂可以经过制冷剂支路241,然后可以在经过第二膨胀阀251的同时被节流,使得制冷剂可以膨胀。然后,膨胀的制冷剂可以流入冷却器252中,制冷剂和冷却水可以在冷却器252中彼此热交换,因此冷却水可以被冷却并且制冷剂可以被加热。接下来,经过冷却器252的制冷剂可以经过蓄能器260并流回压缩机210中。这里,第一膨胀阀240可以被阻塞,并且制冷剂可以不朝向水冷式蒸发器242流动。然后,制冷剂可以通过重复如上所述的过程进行循环。

另外,第四冷却水泵510可以不在空气调节管线305上操作,因此冷却水可以不流过空气调节管线305。

另外,冷却水循环管线200的冷却水可以通过第一冷却水泵450和第二冷却水泵420和的操作进行循环。另外,冷却水可以在经过水冷式冷凝器220的同时被加热,可以被冷却水加热器430加热,可以因来自电气部件460的废热被加热,并且可以在经过冷却器252的同时被冷却。这里,第一方向切换阀410和第二方向切换阀320可以在加热管线301和冷却管线302彼此断开的方向上被调节。更详细地,第一方向切换阀410的上侧和右侧可以彼此连接以使冷却水循环,并且第一方向切换阀410的下侧和左侧可以彼此连接以使冷却水循环。另外,第二方向切换阀320的右侧和下侧可以彼此连接以使冷却水循环,并且第二方向切换阀320的左侧可以与其断开。另外,第三方向切换阀330的上侧和左侧可以彼此连接,并且第三方向切换阀330的右侧可以与其断开。

因此,加热管线301上的冷却水可以通过顺序地经过第一冷却水泵450、冷却水加热器430、加热器芯440、第一方向切换阀410和水冷式冷凝器220然后流回第一冷却水泵450中来重复其循环周期。这里,在冷却水经过加热器芯440时,空气可以通过与空气调节器150的鼓风机152吹送的空气进行热交换而被加热,并且经加热的空气可以被供应到车辆内部,以加热内部。另外,与加热管线301断开的冷却管线302上的冷却水可以通过顺序地经过第二冷却水泵420、第一方向切换阀410、电气部件460、第二冷却水接头312、第三方向切换阀330、冷却器252、第一冷却水接头313和第二方向切换阀320然后流回第二冷却水泵420中来重复其循环周期。这里,冷却水不能通过第二方向切换阀320从第二方向切换阀320经过电散热器310流向第二冷却水接头312,并且冷却水不能通过第三方向切换阀330从第三方向切换阀330经过电池350和第三冷却水泵340流向第一冷却水接头313。

这里,当外部空气的温度在-20摄氏度至-5摄氏度的范围内时,可以操作最大加热模式,并且还可以通过控制第三方向切换阀330和第三冷却水泵340来冷却电池350。

4.在温和加热模式下

图5是示出了根据本发明的示例性实施方式的热量管理系统在温和加热模式下操作的状态的框图。

参照图5,制冷剂循环管线200不操作,因此制冷剂不通过其循环。

另外,第四冷却水泵510不在空气调节管线305上操作,因此冷却水不流过空气调节管线305。

此外,冷却水循环管线200的冷却水可以通过第一冷却水泵450和第二冷却水泵420和的操作进行循环。另外,冷却水可以仅因来自电气部件460的废热被加热。这里,第一方向切换阀410和第二方向切换阀320可以在加热管线301和冷却管线302彼此连接的方向上被调节。更详细地,第一方向切换阀410的上侧和左侧可以彼此连接以使冷却水循环,并且第一方向切换阀410的下侧和右侧可以彼此连接以使冷却水循环。另外,第二方向切换阀320的右侧和下侧可以彼此连接以使冷却水循环,并且第二方向切换阀320的左侧可以与其断开。另外,第三方向切换阀330的左侧和上侧可以彼此连接,并且第三方向切换阀330的右侧可以与其断开。

因此,冷却水可以通过顺序地经过第二冷却水泵420、第一方向切换阀410、水冷式冷凝器220、第一冷却水泵450、冷却水加热器430、加热器芯440、第一方向切换阀410、电气部件460、第二冷却水接头312、第三方向切换阀330、冷却器252、第一冷却水接头313和第二方向切换阀320然后流回第二冷却水泵420中来重复其循环周期。这里,冷却水不能通过第三方向切换阀330从第三方向切换阀312经过电池350和第三冷却水泵340流向第一冷却水接头313,并且冷却水不能通过第二方向切换阀320从第二方向切换阀320经过电散热器310流向第二冷却水接头312。因此,当加热需求低时,冷却水可以仅使用来自电气部件460的废热而被加热并被用于加热内部。

这里,当外部空气的温度在5摄氏度至15摄氏度的范围内时,可以操作温和加热模式。

5.在电池加热模式下

图6是示出了根据本发明的示例性实施方式的热量管理系统在电池加热模式下操作的状态的框图。

参照图6,制冷剂循环管线200不操作,因此制冷剂不通过其循环。

另外,第四冷却水泵510可以不在空气调节管线305上操作,因此冷却水可以不流过空气调节管线305。

此外,冷却水循环管线200的冷却水可以通过第一冷却水泵450、第二冷却水泵420和第三冷却水泵340的操作进行循环。另外,冷却水可以因来自冷却水加热器430和电气部件460的废热被加热。这里,第一方向切换阀410和第二方向切换阀320可以在加热管线301和冷却管线302彼此连接的方向上被调节。更详细地,第一方向切换阀410的上侧和左侧可以彼此连接以使冷却水循环,并且第一方向切换阀410的下侧和右侧可以彼此连接以使冷却水循环。另外,第二方向切换阀320的右侧和下侧可以彼此连接以使冷却水循环,并且第二方向切换阀320的左侧可以与其断开。另外,第三方向切换阀330的上侧、右侧和左侧可以全部相互连接。

因此,冷却水可以通过顺序地经过第二冷却水泵420、第一方向切换阀410、水冷式冷凝器220、第一冷却水泵450、冷却水加热器430、加热器芯440、第一方向切换阀410、电气部件460、第二冷却水接头312、第三方向切换阀330、冷却器252、第一冷却水接头313和第二方向切换阀320然后流回第二冷却水泵420中来重复其循环周期。这里,经过电池350的冷却水可以在第三方向切换阀330处汇合在一起并向上流动,然后可以在第一冷却水接头313处在两侧分支。这里,冷却水不能通过第二方向切换阀320从第二方向切换阀320经过电散热器310流向第二冷却水接头312。因此,经加热的冷却水可以加热电池350,并且在外部温度低的冬季,能快速改善电池350的初始性能。

这里,当外部空气的温度在-20摄氏度至-5摄氏度的范围内时,可以操作电池加热模式。

7.在除湿和加热模式下

图7是示出了根据本发明的另一示例性实施方式的热量管理系统在除湿和加热模式下操作的状态的框图。

参照图7,压缩机210可以在制冷剂循环管线200上操作,并且可以从压缩机210排放高温、高压制冷剂。另外,从压缩机210排放的制冷剂可以通过与水冷式冷凝器220中的冷却水进行热交换而被冷却。接下来,在水冷式冷凝器220中被冷却和凝结的制冷剂可以从制冷剂支路241分支,经过制冷剂热交换器233,然后可以在经过第一膨胀阀240的同时被节流,使得制冷剂可以膨胀。然后,膨胀的制冷剂可以在经过水冷式蒸发器242的同时与空气调节管线305的冷却水进行热交换,并且空气调节管线305的冷却水可以被制冷剂冷却。另外,经过水冷式蒸发器242的制冷剂可以经过制冷剂热交换器233,经过蓄能器260,然后流回压缩机210。另外,从制冷剂支路241分支的制冷剂的另一部分可以在经过第二膨胀阀251的同时被节流,使得制冷剂可以膨胀。然后,膨胀的制冷剂可以在经过冷却器252的同时与冷却水进行热交换,因此冷却水可以被冷却并且制冷剂可以被加热。接下来,制冷剂可以经过冷却器252并在蓄能器260处汇合在一起,流入压缩机210中。然后,制冷剂可以通过重复如上所述的过程进行循环。

另外,在空气调节管线305中,冷却水可以通过第四冷却水泵510的操作进行循环。另外,在冷却水经过舱冷却器520的同时与空气调节器150的鼓风机152吹送的空气进行热交换时,空气可以被除湿。

此外,冷却水循环管线200的冷却水可以通过第一冷却水泵450和第二冷却水泵420的操作进行循环。另外,冷却水可以通过在经过水冷式冷凝器220的同时与制冷剂进行热交换而被加热,并且可以在经过冷却水加热器430的同时被进一步加热,以用于加热内部。这里,第一方向切换阀410和第二方向切换阀320可以在加热管线301和冷却管线302彼此断开的方向上被调节。更详细地,第一方向切换阀410的上侧和右侧可以彼此连接以使冷却水循环,并且第一方向切换阀410的下侧和左侧可以彼此连接以使冷却水循环。另外,第二方向切换阀320的右侧和下侧可以彼此连接以使冷却水循环,并且第二方向切换阀320的左侧可以与其断开。另外,第三方向切换阀330的左侧和上侧可以彼此连接,并且第三方向切换阀330的右侧可以与其断开。

因此,加热管线301上的冷却水可以通过顺序地经过第一冷却水泵450、冷却水加热器430、加热器芯440、第一方向切换阀410和水冷式冷凝器220然后流回第一冷却水泵450中来重复其循环周期。另外,与加热管线301断开的冷却管线302上的冷却水可以通过顺序地经过第二冷却水泵420、第一方向切换阀410、电气部件460、第二冷却水接头312、第三方向切换阀330、冷却器252、第一冷却水接头313和第二方向切换阀320然后流回第二冷却水泵420中来重复其循环周期。这里,冷却水不能通过第三方向切换阀330从第三方向切换阀312经过电池350和第三冷却水泵340流向第一冷却水接头313,并且冷却水不能通过第二方向切换阀320从第二方向切换阀320经过电散热器310流向第二冷却水接头312。这里,在经过水冷式蒸发器242的同时被除湿的空气可以在经过加热器芯440的同时被加热,然后可以被供应到内部,以被用于加热内部。

这里,当外部空气的温度在5摄氏度至15摄氏度的范围内时,可以操作除湿和加热模式。

图8是示出了根据本发明的另一示例性实施方式的热量管理系统在除湿和加热模式下操作的状态的框图。

参照图8,来自电池350的废热可以进一步用作在除湿和加热空气时加热内部的热源。也就是说,图7示出了第三方向切换阀330的左侧和上侧彼此连接,并且右侧与其断开。然而,图8示出了第三方向切换阀330的左侧、上侧和右侧都相互连接,并且第三冷却水泵340进行操作以使冷却水能够经过电池350。因此,经过电气部件460的冷却水和经过电池350的冷却水可以在第三方向切换阀330处汇合在一起,沿着第三连接管线302-3向上流动,经过冷却器252,然后在第一冷却水接头313处分支。然后,冷却水的一部分可以流向第二方向切换阀320,而冷却水的另一部分可以流向第三冷却水泵340。这样,冷却水可能重复其循环周期。

图9是示出了根据本发明的另一示例性实施方式的热量管理系统的框图。

参照图9,可以在冷却管线302上进一步形成将第一连接管线302-1和第二连接管线302-2彼此连接的第四连接管线302-4,并且可以在第四连接管线302-4上安装截流阀360,使得截流阀360可与第一方向切换阀410并联地设置。

因此,在截流阀360被关断的状态下,可以使用冷却水的流动来正常地冷却电气部件460,并且当对电气部件460的冷却需求高时,可以通过打开截流阀360来使用较冷的冷却水来冷却电气部件460。

另外,冷却水温度传感器可以在冷却水的流动方向上与电气部件460的前方相邻地安装,并且可以通过基于由冷却水温度传感器测得的冷却水的温度控制截流阀360的打开和关闭来控制电气部件460的冷却。

图10至图12是各自示出了根据本发明的又一示例性实施方式的热量管理系统的框图。

参照图10,根据本发明的热量管理系统还可以包括与加热管线301分开形成并通过直接加热流入内部中的空气来加热内部的空气加热式加热器470。也就是说,空气加热式加热器470可以与加热器芯440相邻地设置,并且空气加热式加热器470例如可以在通过电进行操作的PTC加热器中实现,使得空气可以被快速加热。因此,可以迅速增加加热内部的效果。这里,经冷却水加热器430预热的冷却水可以流入加热器芯440中。因此,空气加热式加热器470可以使用具有较小加热能力的低压PTC加热器,并且以比高压PTC加热器更低的价格实现。

另选地,参照图11,当空气加热式加热器470与加热器芯440相邻地设置时,冷却水加热器430可以安装在与电池350相邻的冷却管线302上,而不是安装在加热管线301上。因此,可以使用空气加热式加热器来加热内部,并且可以使用单独的冷却水加热器来加热电池,由此提高效率并使得电池能够被单独控制。

另外,参照图12,水冷式冷凝器220还可以包括气液分离器235。例如,气液分离器235可以在经过水冷式冷凝器220的制冷剂的流动路径的中间连接到水冷式冷凝器220。以这种方式,在制冷剂经过气液分离器235之前的水冷式冷凝器220的区域可以成为凝结区域,并且在制冷剂经过气液分离器235之前的水冷式冷凝器220的区域可以成为低温冷却区域。因此,在液体制冷剂与气体制冷剂混合在一起的状态下制冷剂经过气液分离器235的同时,制冷剂可以在水冷式冷凝器220的凝结区域中凝结,气体制冷剂与液体制冷剂可以彼此分离。然后,只有液体制冷剂可以流入水冷式冷凝器220的低温冷却区域中,并且制冷剂可以在低温冷却区域中被过度冷却。因此,可以使水冷式冷凝器的性能最大化。

本发明不限于以上提到的示例性实施方式,并且可以被不同地应用。另外,可在不脱离权利要求书中要求保护的本发明主旨的情况下,由本发明所属领域的技术人员对本发明进行各种修改。

[对附图标记的描述]

150:空气调节器 151:温度控制门

152:鼓风机

200:制冷剂循环管线 210:压缩机

220:水冷式冷凝器 233:制冷剂热交换器

235:气液分离器

240:第一膨胀阀 241:制冷剂支路

242:水冷式蒸发器 251:第二膨胀阀

252:冷却器 260:蓄能器

300:冷却水循环管线 301:加热管线

302:冷却管线 302-1:第一连接管线

302-2:第二连接管线 302-3:第三连接管线

305:冷却管线

310:电散热器 311:冷却风扇

312:第二冷却水接头 313:第一冷却水接头

320:第二方向切换阀 330:第三方向切换阀

340:第三冷却水泵 350:电池

360:截流阀 370:储罐

410:第一方向切换阀 420:第二冷却水泵

430:冷却水加热器 440:加热器芯

450:第一冷却水泵 460:电气部件

470:空气加热式加热器 510:第四冷却水泵

520:舱冷却器 530:储罐。

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