用于车辆的注气式热管理系统的制作方法

本公开涉及一种用于车辆的注气式热管理系统，更具体地，涉及一种采用热交换器的用于车辆的注气式热管理系统，该热交换器能够通过在使用循环的制冷剂之间的热交换的加热过程期间使用压缩机消耗的能量，在初始加热过程中减少单独加热器的使用量。

背景技术：

1、近年来，为解决内燃机车辆带来的环境问题，诸如电动车辆的环保车辆得到广泛应用。就内燃机车辆而言，发动机的废热可以用于加热内部，这不需要能量以用于单独的加热过程。然而，由于电动车辆没有发动机，即热源，因此需要单独的能量来执行加热过程，这导致燃油经济性下降。进一步，燃油经济性下降使电动车辆的可行驶距离减少并且导致车辆要频繁充电，这会导致不适感。

2、另一方面，随着车辆的电动化，不仅需要管理车辆内部的热量，还需要管理诸如高压电池和马达之类的电气组件的热量。也就是说，就电动车辆而言，内部空间、电池和电气组件对于空气调节的需求不同，因此需要一种能够通过独立应对和高效协同管理不同需求来最大限度地节约能源的技术。因此，为了通过独立管理各个组件的热量并且集成整个车辆的热管理来提高热效率，已经提出了集成车辆热管理概念。

3、为了执行集成的车辆热管理，需要将复杂的冷却剂管路和组件进行集成和模块化。为此，需要能够将多个组件模块化、简单地制造组件并且实施紧凑封装的模块化概念。

4、另一方面，最近，正在积极进行研究以提高电动车辆的热泵效率。

5、提高热泵效率的方法之一是使用注气式热泵。

6、注气式热泵使用热交换器(h/x)或闪蒸罐，并且通过增加加热过程中循环的制冷剂的流量来提高车辆的加热效率。

7、作为背景进行说明的前述内容仅旨在帮助理解本公开的背景，并不意味着本公开落入本领域技术人员已知的相关技术的范围。

技术实现思路

1、本公开旨在提供一种采用热交换器的用于车辆的注气式热管理系统，该热交换器能够通过在使用循环的制冷剂之间的热交换的加热过程中使用压缩机消耗的能量，在初始加热过程中减少单独加热器的使用量。

2、本技术通过在注气式热泵系统中使用制冷剂之间的热交换，改进了压缩机消耗的能量的使用。

3、本公开将解决的技术问题不限于上述技术问题，并且本公开所属领域的技术人员根据下列描述可以清楚地理解上面没有提到的其他技术问题。

4、本公开的示例性实施例提供一种用于车辆的注气式热管理系统，该用于车辆的注气式热管理系统包括：第一制冷剂管路，压缩机、内部冷凝器和热交换器顺序设置在第一制冷剂管路中并且制冷剂流经过第一制冷剂管路；第三制冷剂管路，第二分叉点设置在所述第三制冷剂管路中并且设置在所述热交换器的基于所述制冷剂的流动方向的下游点处，第三制冷剂管路从第二分叉点分叉使得制冷剂经由第一膨胀阀和热交换器直接流向压缩机，并且在热交换器中，从内部冷凝器排出的制冷剂和从第一膨胀阀排出的制冷剂彼此进行热交换；第四制冷剂管路，第四制冷剂管路从设置在第一制冷剂管路中并且设置在内部冷凝器的基于制冷剂的流动方向的下游点的第一分叉点分叉，第四制冷剂管路汇入设置在第三制冷剂管路中并且设置在第一膨胀阀的上游点的第一接合点；以及控制单元，该控制单元控制是否操作压缩机，通过调节第一膨胀阀的开度控制是否允许制冷剂流动以及是否膨胀制冷剂。

5、第一多通阀可以设置在第一制冷剂管路中的第一分叉点处并且控制三个方向上的流动。

6、在第一加热模式下，控制单元可以允许流向第一制冷剂管路的制冷剂经由第二分叉点和第一接合点循环到第三制冷剂管路，并且控制单元可以允许从第一膨胀阀排出的制冷剂在热交换器中从内部冷凝器排出的制冷剂中吸收热量。

7、在第一加热模式下，控制单元可以操作压缩机，使得压缩后的制冷剂经过内部冷凝器并且在与车辆中的空气进行热交换时辐射热量；控制单元可以控制打开或关闭第一多通阀的操作，使得经过内部冷凝器时辐射热量的制冷剂流向热交换器并且被阻止流向第四制冷剂管路，从而制冷剂流向第三制冷剂管路，并且控制单元可以调节第一膨胀阀的开度，使得在经过内部冷凝器时辐射热量并且经过热交换器的制冷剂在经过第一膨胀阀时膨胀，然后再次被引入热交换器。

8、第一加热模式可以是cop＝1的状态，在该状态下，在第一制冷剂管路中流动的制冷剂和在第三制冷剂管路中流动的制冷剂彼此进行热交换，并且在第一制冷剂管路和第三制冷剂管路中流动的制冷剂不利用单独的冷却剂进行热交换。

9、注气式热管理系统可以进一步包括第二制冷剂管路，在该第二制冷剂管路中顺序设置有第二膨胀阀和蒸发器并且制冷剂从第一制冷剂管路流出且经由第二膨胀阀和蒸发器循环到压缩机，并且通过调节第二膨胀阀的开度控制单元控制是否允许制冷剂流动以及是否膨胀制冷剂。

10、在第二加热模式下，控制单元可以允许流向第一制冷剂管路的制冷剂的一部分循环到第二制冷剂管路，并且允许制冷剂的剩余部分循环到第三制冷剂管路，使得在第二制冷剂管路中流动的制冷剂在蒸发器中吸收车辆中循环的空气的热量，并且从第一膨胀阀排出的制冷剂在热交换器中从内部冷凝器排出的制冷剂中吸收热量。

11、在第二加热模式下，控制单元可以操作压缩机使得压缩后的制冷剂经过内部冷凝器并且在与车辆中的空气进行热交换时辐射热量，控制单元可以控制打开或关闭第一多通阀的操作，使得在经过内部冷凝器时辐射热量的制冷剂流向热交换器并且被阻止流向第四制冷剂管路，从而制冷剂流向第三制冷剂管路，控制单元可以调节第一膨胀阀的开度，使得在经过内部冷凝器时辐射热量并且通过热交换器的制冷剂的一部分在经过第一膨胀阀时膨胀，然后再次被引入热交换器；并且控制单元可以调节第二膨胀阀的开度，使得经过热交换器的制冷剂的剩余部分在通过第二膨胀阀时膨胀，然后经过蒸发器。

12、第二加热模式可以是cop＝1的状态，在该状态下，在第一制冷剂管路中流动的制冷剂和在第三制冷剂管路中流动的制冷剂彼此进行热交换，并且在第一制冷剂管路、第二制冷剂管路和第三制冷剂管路中流动的制冷剂不利用单独的冷却剂进行热交换，并且第二加热模式可以是经过蒸发器的制冷剂与在车辆中循环的空气进行热交换的状态。

13、在常规加热模式下，控制单元可以允许通过第一制冷剂管路从内部冷凝器排出的制冷剂在热交换器中不进行热交换的情况下流经第四制冷剂管路，流向第二制冷剂管路和第三制冷剂管路，然后再次循环到第一制冷剂管路。

14、在常规加热模式下，控制单元可以操作压缩机，使得压缩后的制冷剂经过内部冷凝器并且在与车辆中的空气进行热交换时辐射热量；控制单元可以控制第一多通阀，使得在经过内部冷凝器时辐射热量的制冷剂流向第四制冷剂管路，控制单元可以完全打开第一膨胀阀使得流向第四制冷剂管路的制冷剂的一部分在经过第一膨胀阀时不膨胀的情况下流向第三制冷剂管路，或者调节第一膨胀阀的开度使得制冷剂在经过第一膨胀阀时膨胀，然后被引入第三制冷剂管路，并且控制单元可以调节第二膨胀阀的开度，使得流向第四制冷剂管路的制冷剂的一部分在经过第二膨胀阀时膨胀，然后经过蒸发器。

15、本公开的另一示例性实施例提供一种用于车辆的注气式热管理系统，该注气式热管理系统包括：第一制冷剂管路，压缩机、内部冷凝器和热交换器顺序设置在第一制冷剂管路中并且制冷剂在第一制冷剂管路流动；第二制冷剂管路，第二膨胀阀和蒸发器顺序设置在第二制冷剂管路中使得制冷剂从第一制冷剂管路流出并且经由第二膨胀阀和蒸发器循环到压缩机；第三制冷剂管路，第一分叉点设置在第一制冷剂管路中并且设置在内部冷凝器的基于制冷剂的流动方向的下游点处，第三制冷剂管路从第一分叉点分叉使得制冷剂经由第一膨胀阀和热交换器流向压缩机，并且在热交换器中，从内部冷凝器排出的制冷剂和从第一膨胀阀排出的制冷剂彼此进行热交换；以及控制单元，控制压缩机是否操作，并且通过调节第一膨胀阀的开度和第二膨胀阀的开度控制是否允许制冷剂流动以及是否膨胀制冷剂。

16、热吸收器可以进一步设置在第三制冷剂管路中并且设置在热交换器的下游点处，并且允许从内部冷凝器排出的制冷剂和在第三制冷剂管路中流动的制冷剂彼此进行热交换，第三分叉点可以设置在第一制冷剂管路中并且设置在第一分叉点和内部冷凝器的基于制冷剂的流动方向的下游点之间，第二接合点可以设置在第三分叉点和第一分叉点之间，第五制冷剂管路可以进一步被设置为从第三分叉点分叉，经过热吸收器，然后汇入第二接合点，并且第二多通阀可以设置在第三分叉点并且控制三个方向上的流量。

17、热交换器可以执行热交换使得从第一膨胀阀排出的制冷剂从内部冷凝器排出的制冷剂中吸收热量。

18、蒸发器可以执行热交换使得在第二制冷剂管路中流动的制冷剂吸收在车辆中循环的空气的热量。

19、在第一加热模式下，控制单元可以允许流向第一制冷剂管路的制冷剂经过第五制冷剂管路然后再次循环到第三制冷剂管路，并且控制单元可以防止制冷剂流向热交换器和第二制冷剂管路，使得从第一膨胀阀排出的制冷剂在热吸收器中从内部冷凝器排出的制冷剂中吸收热量。

20、在第一加热模式下，控制单元可以操作压缩机使得压缩后的制冷剂经过内部冷凝器并且在与车辆中的空气进行热交换时辐射热量；控制单元可以完全关闭第二膨胀阀使得在经过内部冷凝器时辐射热量的制冷剂流向热吸收器并且被阻止流向热交换器和第二制冷剂管路；控制单元可以控制第二多通阀的打开或关闭操作使得制冷剂流向第五制冷剂管路，并且控制单元可以调节第一膨胀阀的开度使得在经过内部冷凝器时辐射热量的制冷剂在热吸收器中与经过第一膨胀阀时膨胀的制冷剂进行热交换。

21、第一加热模式可以是cop＝1的状态，在该状态下，在第五制冷剂管路中流动的制冷剂和在第三制冷剂管路中流动的制冷剂彼此进行热交换，并且在第五制冷剂管路和第三制冷剂管路中流动的制冷剂不利用单独的冷却剂进行热交换。

22、在第二加热模式下，控制单元可以允许流向第一制冷剂管路的制冷剂流向第五制冷剂管路，允许制冷剂的一部分循环到第二制冷剂管路，并且允许制冷剂的剩余部分循环到第三制冷剂管路，使得在第二制冷剂管路中流动的制冷剂在蒸发器中从在车辆中循环的空气中吸收热量，从第一膨胀阀排出的制冷剂在热吸收器中从内部冷凝器排出的制冷剂中吸收热量，从第一膨胀阀排出的制冷剂在热交换器中从通过第五制冷剂管路经过热吸收器的制冷剂中吸收热量。

23、在第二加热模式下，控制单元可以操作压缩机使得压缩后的制冷剂通过内部冷凝器并且在与车辆中的空气进行热交换时辐射热量；并且控制单元可以控制第二多通阀并且调节第一膨胀阀的开度和第二膨胀阀的开度，使得在经过内部冷凝器时辐射热量的制冷剂流向热吸收器，制冷剂的一部分经过热交换器然后流向第二制冷剂管路，并且制冷剂的剩余部分流向第三制冷剂管路。

24、第二加热模式可以是cop＝1的状态，在该状态下，在第五制冷剂管路中流动的制冷剂和在第三制冷剂管路中流动的制冷剂彼此进行热交换，并且在第一制冷剂管路、第二制冷剂管路、第三制冷剂管路和第五制冷剂管路中流动的制冷剂不利用单独的冷却剂进行热交换，并且第二加热模式可以是经过蒸发器的制冷剂与在车辆中循环的空气进行热交换的状态。

25、在常规加热模式下，控制单元可以允许通过第一制冷剂管路从内部冷凝器排出的制冷剂在热吸收器中不进行热交换的情况下流向第二制冷剂管路和第三制冷剂管路，然后再次循环到第一制冷剂管路；控制单元可以操作压缩机使得压缩后的制冷剂通过内部冷凝器并且在与车辆中的空气进行热交换时辐射热量；并且控制单元可以控制第二多通阀并且调节第一膨胀阀的开度和第二膨胀阀的开度，使得在经过内部冷凝器时辐射热量的制冷剂被阻止流向第五制冷剂管路，制冷剂的一部分通过热交换器然后流向第二制冷剂管路，并且制冷剂的剩余部分流向第三制冷剂管路。

26、根据本公开的实施例，内部冷凝器的下游点的制冷剂与闪蒸罐的下游点的制冷剂之间的热交换提高了被引入压缩机的制冷剂的温度，这可以提高压缩机的运行效率。

27、另外，热吸收器被设置为执行制冷剂之间的热交换，以在加热过程中利用压缩机消耗的能量，从而可以在制冷剂和单独的冷却剂之间不进行热交换的情况下实施cop＝1状态下的加热模式。

28、因此，即使在初始加热过程中，也可以通过减少单独的加热器的使用量或不使用加热器来执行加热过程，这样可以节省能量并且消除对加热器的配置。