[發明專利]用于車輛的熱泵系統

有效

• 申請號: 201110456300.7
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102692095A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 崔龍鉉;金載然;車龍雄;趙完濟;樸重夏;金在山;樸萬熙;李容
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;B60H1/32;F25B49/02
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;張小文

相關申請的交叉引用

本申請要求2011年3月23日提交的韓國專利申請No.10-2011-0025613的優先權和權益，該申請的全部內容結合于此用于通過該引用的所有目的。

技術領域

本發明涉及用于車輛的熱泵系統及其控制方法。更具體地，本發明涉及用于車輛的熱泵系統，其中將水冷冷凝器施用于電動車輛，電動機和電子設備的廢熱用于改進加熱性能和除濕性能，本發明還涉及該用于車輛的熱泵系統的控制方法。

背景技術

通常，用于車輛的空調系統包括用于加熱或冷卻車輛艙室的空調模塊。

這種空調模塊通過操作壓縮機而使熱交換介質循環經過冷凝器、貯液干燥器、膨脹閥和蒸發器。然后使熱交換介質流回到壓縮機。在此過程中，空調模塊通過在蒸發器中的熱交換而加熱車輛艙室，或者通過在加熱器中與冷卻劑進行熱交換而冷卻車輛艙室。

同時，能效和環境污染越來越受到關注，已經研究出環境友好的車輛以替代具有內燃機的車輛。這種環境友好的車輛包括使用燃料電池或電力作為動力源的電動車輛，或者由發動機和電池驅動的混合動力車輛。

環境友好車輛中的電動車輛的空調系統，與典型車輛的空調系統不同，其不使用單獨的加熱器。施加到電動車輛上的空調系統通常稱為熱泵系統。

根據熱泵系統，在夏季，在冷卻模式中，在壓縮機中壓縮的高溫/高壓氣態制冷劑在冷凝器中冷凝，然后經過貯液干燥器和膨脹閥供應到蒸發器。氣態制冷劑在蒸發器中蒸發，并降低艙室的溫度和濕度。然而，熱泵系統具有如下特征：在冬季，在加熱模式中，高溫/高壓氣態制冷劑用作加熱器介質。

亦即，在電動車輛中，高溫/高壓氣態制冷劑并不供給外部冷凝器而是通過閥供給內部冷凝器，并且在加熱模式中與空氣進行熱交換。經熱交換的空氣通過正溫度系數(PTC)加熱器。其后，空氣流動到車輛艙室中并升高車輛艙室溫度。

流動到內部冷凝器中的高溫/高壓氣態制冷劑經與空氣進行熱交換而冷凝并以液體制冷劑的狀態流出。

然而，上文所述的常規熱泵系統為空氣冷卻類型，其中制冷劑通過外部空氣冷卻，因而存在熱交換器和構成元件的結構復雜的問題。

而且，在冬季受到極低溫或低溫的外部空氣冷卻的制冷劑受到內部冷凝器的冷卻而在極低溫度條件下排放到外部冷凝器，由此在外部冷凝器的表面上形成冰，熱交換介質的熱交換效率以及加熱性能和效率惡化，在冷卻模式轉換為加熱模式的情況下，保留在蒸發器中的冷凝物增加了濕度使得水分形成在車輛玻璃的內部上。

為解決這樣的問題，壓縮機停止操作，且加熱僅在外部冷凝器的表面被除霜的除霜模式中通過PTC加熱器進行。因此，加熱性能可能嚴重惡化，加熱負荷可能由于動力消耗的增加而增加，并且當在加熱的同時行駛時會縮短里程。

此外，由于用于將液體制冷劑轉化為氣態制冷劑的熱量在液體制冷劑流動到內部冷凝器中時不足，因此壓縮效率可能惡化，當空氣溫度低時加熱性能可能嚴重惡化，當液體制冷劑流動到壓縮機中時系統可能不穩定并且壓縮機的耐久性可能會惡化。

此外，在從車輛艙室去除水分的除濕模式中，由于二通閥的頻繁開啟/閉合操作，可能會出現噪音和振動。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的各個方面提供了一種用于車輛的熱泵系統及其控制方法，所述用于車輛的熱泵系統的優點在于：施用利用冷卻劑作為熱交換介質的水冷冷凝器，并且使用由電動機和電子設備產生的廢熱以改進加熱性能和效率以及除濕性能。

本發明的各個方面提供了一種熱泵系統，該系統包括冷卻裝置和空調裝置，所述冷卻裝置設置在車輛中從而通過冷卻管線向電動機和電子設備供給冷卻劑，所述空調裝置連接到制冷劑管線以控制車輛的內部艙室的冷卻/加熱，其中，所述冷卻裝置包括：散熱器，所述散熱器設置在車輛的前面，所述冷卻劑經由水泵沿著所述冷卻管線循環通過所述散熱器，且所述散熱器通過與外部空氣進行熱交換而冷卻所述冷卻劑；冷卻風扇，所述冷卻風扇設置在所述散熱器的后面；以及水冷冷凝器，所述水冷冷凝器連接到所述冷卻管線以循環所述冷卻劑，根據每一種驅動模式選擇性地使用由所述電動機和所述電子設備產生的廢熱以改變所述冷卻劑的溫度，且所述水冷冷凝器連接到所述空調裝置的制冷劑管線從而使得流入的制冷劑與所述冷卻劑進行熱交換。

所述散熱器包括多個開啟/閉合放熱孔(louvers)，所述開啟/閉合放熱孔選擇性地接收來自前面的外部空氣。