车辆的热泵系统的制作方法

本发明涉及车辆的热泵系统。

背景技术：

1、通常，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。

2、这种空调可以通过将车辆的内部温度保持在适当的温度而无论外部温度的变化如何来保持舒适的车内环境，并且空调配置为在通过压缩机的运行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。

3、也就是说，在空调中，在冷却模式下，由压缩机压缩的高温高压气相制冷剂通过冷凝器冷凝，然后，通过接收器干燥器和膨胀阀在蒸发器中通过蒸发来降低内部的温度和湿度。

4、同时，随着对能源效率和环境污染问题的关注日益增加，需要开发一种能够基本上替代内燃机车辆的环保车辆。环保车辆一般分为电动车辆和混合动力车辆，所述电动车辆通过作为动力源的燃料电池或电力进行驱动，所述混合动力车辆通过利用发动机和电池进行驱动。

5、在这些环保车辆之中，与一般车辆的空调不同，电动车辆或混合动力车辆不使用单独的加热器，应用于环保车辆的空调通常称为热泵系统。

6、同时，在电动车辆的情况下，通过将氧气和氢气的化学反应能转换为电能来产生驱动力。在该过程中，通过燃料电池内的化学反应产生热能，因此，有效去除产生的热量对于确保燃料电池的性能至关重要。

7、此外，混合动力车辆通过一起驱动电机(其利用燃料电池或电池供应的电力)和发动机(其利用一般燃料运行)来产生驱动力，因此，只有通过有效除由燃料电池、电池和电机产生的热量才能确保电机的性能。

8、相应地，在根据现有技术的混合动力车辆或电动车辆中，电池冷却系统应与冷却系统和热泵系统一起配置为单独的密封回路，以防止电池发热，也包括电机、电气设备和燃料电池。

9、相应地，布置在车辆前部的冷却模块的尺寸和重量增加，并且用于向发动机舱内的热泵系统、冷却系统和电池冷却系统供应制冷剂或冷却液的连接管线的布局变得复杂。

10、此外，单独设置根据车辆状态预热或冷却电池的电池冷却系统，以使电池表现出最佳性能。因此，应用多个用于连接至每个连接管线的阀，从而，还存在以下缺点：由这些阀的频繁打开和关闭引起的噪声和振动传递至车辆内部，从而降低了乘坐舒适性。

11、此外，为了在车辆的加热模式下从各种热源回收废热，必须额外地设置单独的热交换器，这增加了制造成本。

12、公开于该背景技术部分的上述信息仅用于加强对本发明的实施方案的背景的理解，因此，其可以包含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

1、本发明涉及车辆的热泵系统。具体的实施方式涉及车辆的热泵系统，其能够通过选择性地利用高温冷却液和低温冷却液来加热或冷却车辆内部，并且有效地回收来自各种热源的废热以提高加热性能。

2、本发明的实施方案致力于提供一种车辆的热泵系统，其具有这样的优点：选择性地将制冷剂的冷凝和蒸发期间从制冷剂产生的热能与冷却液进行热交换，并且通过分别利用经热交换的低温或高温冷却液来控制车辆的车内温度。

3、此外，本发明的实施方案致力于提供一种车辆的热泵系统，其具有这样的优点：通过在车辆的加热模式下选择性地利用电气设备和电池模块的废热以及外部热源来提高车辆的加热效率，并且有效地控制电池模块的温度，使得电池模块表现出最佳性能，从而增大车辆的整体续航里程。

4、本发明的示例性实施方案提供了一种车辆的热泵系统，其包括第一回路、第二回路、第三回路、第四回路、第五回路、第六回路、第七回路和集中能量模块，所述第一回路包括散热器和第一阀，所述散热器和第一阀设置在第一管线中，冷却液循环通过第一管线；所述第二回路包括第二管线、第一水泵、第二阀和第三阀，所述第二管线连接至第一阀，所述第一水泵、第二阀和第三阀设置在第二管线中，冷却液通过第一阀、第二阀、第三阀和第一水泵的操作循环通过第二管线；所述第三回路包括第三管线和电气设备，所述第三管线连接至第二阀，所述电气设备设置在第三管线中，冷却液通过第二阀的操作循环通过第三管线；所述第四回路包括第四管线、第二水泵和第四阀，所述第四管线与第二管线分开地连接至第一阀，所述第二水泵和第四阀设置在第四管线中，冷却液通过第一阀、第四阀和第二水泵的操作循环通过第四管线；所述第五回路包括第五管线和电池模块，所述第五管线连接至第四阀，所述电池模块设置在第五管线中，冷却液通过第四阀的操作循环通过第五管线；所述第六回路包括第六管线、第三水泵和冷却器，所述第六管线通过第二阀和第三阀进行连接，以冷却车辆内部，所述第三水泵和冷却器设置在第六管线中；所述第七回路包括第七管线、第四水泵和加热器，所述第七管线通过第三阀和第四阀进行连接，以加热车辆内部，所述第四水泵和加热器设置在第七管线中；所述集中能量模块包括设置在第二管线中的冷凝器、设置在在第四管线中的激冷器和设置在第六管线中的蒸发器；所述集中能量模块配置为：选择性地使在循环通过集中能量模块的内部的制冷剂的冷凝和蒸发期间产生的热能与循环通过第二管线、第四管线和第六管线的冷却液进行热交换，以向冷却器供应低温冷却液并且向加热器供应高温冷却液。

5、第三回路和第五回路可以基于第一回路、通过第二回路和第四回路并联布置，以通过第一阀、第二阀和第四阀的操作形成独立的回路。

6、第一阀可以包括：第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第五端口和第六端口，由散热器冷却的冷却液经由所述第一端口引入；冷却液经由所述第二端口排出至散热器；冷却液从第二管线经由所述第三端口引入；冷却液经由所述第四端口排出至第二管线；冷却液从第四管线经由所述第五端口引入；冷却液经由所述第六端口排出至第四管线。

7、第一水泵可以设置于第一阀的第四端口，第二水泵可以设置于第一阀的第六端口。

8、第二阀可以包括：第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第五端口和第六端口，冷却液从第三阀通过第二管线、经由所述第一端口引入；所述第二端口连接至与冷凝器连接的第二管线，并且冷却液经由所述第二端口、通过第二管线排出至冷凝器；通过了电气设备的冷却液通过第三管线、经由所述第三端口引入；冷却液经由所述第四端口、通过第三管线排出至电气设备；冷却液通过第六管线、经由所述第五端口引入；冷却液经由所述第六端口排出至第六管线。

9、第二阀的第六端口可以设置有第三水泵。

10、第三阀可以包括：第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第五端口和第六端口，冷却液从第一阀通过第二管线、经由所述第一端口引入；冷却液经由所述第二端口、通过第二管线排出至第二阀；冷却液从第二阀通过第六管线、经由所述第三端口引入；冷却液经由所述第四端口、通过第六管线排出至蒸发器；通过了加热器的冷却液通过第七管线、经由所述第五端口引入；冷却液经由所述第六端口、通过第七管线排出至第四阀。

11、第四阀可以包括：第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第五端口和第六端口，冷却液通过第四管线、经由所述第一端口引入；冷却液经由所述第二端口、通过第四管线排出至第一阀；冷却液从第三阀通过第七管线、经由所述第三端口引入；冷却液经由所述第四端口、通过第七管线排出至加热器；通过了电池模块的冷却液通过第五管线、经由所述第五端口引入；冷却液经由所述第六端口、通过第五管线排出至电池模块。

12、第四阀的第四端口可以设置有第四水泵。

13、第六回路可以包括分支管线，所述分支管线配置为：通过设置在蒸发器与冷却器之间的第六管线中的第五阀选择性地将第六管线和冷却器分离，以选择性地阻止通过了蒸发器的冷却液引入冷却器。

14、在车辆的加热模式下，第五阀可以接通分支管线并且关断连接至冷却器的一部分第六管线，以防止冷却液引入冷却器；在车辆的冷却模式或加热除湿模式下，第五阀可以关断分支管线并且接通连接至冷却器的一部分第六管线。

15、当利用冷却液冷却电气设备和电池模块时，连接至第一阀的第一端口的第一管线可以连接至与第一阀的第六端口连接的第四管线；连接至第四阀的第一端口的第四管线可以连接至与第四阀的第六端口连接的第五管线；穿过电池模块并且连接至第四阀的第五端口的第五管线可以连接至与第四阀的第二端口连接的第四管线；连接至第四阀的第二端口的第四管线可以从第一阀的第五端口经由第一阀的第四端口连接至第二管线；连接至第一阀的第四端口的第二管线可以从第三阀的第一端口经由第三阀的第二端口连接至第二阀的第一端口；连接至第二阀的第一端口的第二管线可以从第二阀的第一端口连接至与第二阀的第四端口连接的第三管线；穿过电气设备并且连接至第二阀的第三端口的第三管线可以经由第二阀的第二端口连接至第二管线；连接至第一阀的第三端口的第二管线可以连接至与第一阀的第二端口连接的第一管线；第一水泵和第二水泵可以运行，使得由散热器冷却的冷却液沿第一管线、第二管线、第三管线、第四管线和第五管线循环；第六回路、第七回路和集中能量模块的操作可以停止。

16、当在车辆的冷却模式下冷却电气设备和电池模块时，连接至第一阀的第一端口的第一管线可以连接至与第一阀的第四端口连接的第二管线；连接至第一阀的第四端口的第二管线可以经由第三阀的第一端口和第三阀的第二端口连接至第二阀的第一端口；连接至第二阀的第一端口的第二管线可以从第二阀的第一端口连接至与第二阀的第四端口连接的第三管线；穿过电气设备并且连接至第二阀的第三端口的第三管线可以经由第二阀的第二端口连接至第二管线；穿过冷凝器并且连接至第一阀的第三端口的第二管线可以连接至与第一阀的第二端口连接的第一管线；第一水泵可以运行，使得由散热器冷却的冷却液沿第一管线、第二管线和第三管线循环；在第四回路中，连接至第一阀的第六端口的第四管线可以穿过激冷器，然后从第四阀的第一端口连接至与第四阀的第六端口连接的第五管线；穿过电池模块并且连接至第四阀的第五端口的第五管线可以从第四阀的第五端口连接至与第四阀的第二端口连接的第四管线；连接至第四阀的第二端口的第四管线可以经由第一阀的第五端口和第一阀的第六端口连接至激冷器；第二水泵可以运行，使得冷却液从第四回路沿第五回路独立地循环；在第六回路中，第六管线可以经由第二阀的第五端口和第六端口以及第三阀的第三端口和第四端口来形成独立的闭合回路，使得冷却液通过第三水泵的运行沿第六管线独立地循环；第七回路的操作可以停止，制冷剂可以循环通过集中能量模块。

17、当在车辆的加热模式下回收外部热源和电气设备的废热时，连接至第一阀的第一端口的第一管线可以连接至与第一阀的第六端口连接的第四管线；穿过激冷器并且连接至第四阀的第一端口的第四管线可以从第四阀的第二端口连接至第一阀的第五端口；连接至第一阀的第五端口的第四管线可以从第一阀的第五端口连接至与第一阀的第二端口连接的第一管线；第一回路可以与第四回路连接，第二水泵可以运行，使得通过了散热器的冷却液沿第一管线和第四管线循环；连接至第一阀的第四端口的第二管线可以从第三阀的第一端口连接至与第三阀的第六端口连接的第七管线；连接至第三阀的第六端口的第七管线可以从第四阀的第三端口经由第四阀的第四端口，穿过加热器，然后连接至第三阀的第五端口；连接至第三阀的第五端口的第七管线可以连接至与第三阀的第二端口连接的第二管线；连接至第三阀的第二端口的第二管线可以从第二阀的第一端口经由第二阀的第二端口，穿过冷凝器，然后连接至第一阀的第三端口；第二回路可以与第七回路连接，第一水泵和第四水泵可以分别运行，使得冷却液沿第二管线和第七管线循环；连接至第二阀的第三端口的第三管线可以连接至与第二阀的第六端口连接的第六管线；连接至第二阀的第六端口的第六管线可以从第三阀的第三端口经由第三阀的第四端口，穿过蒸发器，然后连接至通过第五阀的操作接通的分支管线；连接至分支管线的一部分第六管线可以从第二阀的第五端口经由第二阀的第四端口连接至第三管线，而不经过冷却器；连接至第二阀的第四端口的第三管线可以穿过电气设备并且连接至第二阀的第三端口；第三回路可以与第六回路连接，第三水泵可以运行，使得冷却液沿第三管线和第六管线循环；第五回路的操作可以停止，制冷剂可以循环通过集中能量模块。

18、当在车辆的加热模式下回收电气设备和电池模块的废热时，第一回路的操作可以停止；在第四回路中，连接至第一阀的第六端口的第四管线可以穿过激冷器，然后从第四阀的第一端口连接至与第四阀的第六端口连接的第五管线；穿过电池模块并且连接至第四阀的第五端口的第五管线可以从第四阀的第五端口连接至与第四阀的第二端口连接的第四管线；连接至第四阀的第二端口的第四管线可以经由第一阀的第五端口和第一阀的第六端口连接至激冷器；第二水泵可以运行，使得冷却液从第四回路沿第五回路独立地循环；连接至第一阀的第四端口的第二管线可以从第三阀的第一端口连接至与第三阀的第六端口连接的第七管线；连接至第三阀的第六端口的第七管线可以从第四阀的第三端口经由第四阀的第四端口，穿过加热器，然后连接至第三阀的第五端口；连接至第三阀的第五端口的第七管线可以连接至与第三阀的第二端口连接的第二管线；连接至第三阀的第二端口的第二管线可以从第二阀的第一端口经由第二阀的第二端口，穿过冷凝器，然后连接至第一阀的第三端口；第二回路可以与第七回路连接，第一水泵和第四水泵可以分别运行，使得冷却液沿第二管线和第七管线循环；连接至第二阀的第三端口的第三管线可以连接至与第二阀的第六端口连接的第六管线；连接至第二阀的第六端口的第六管线可以从第三阀的第三端口经由第三阀的第四端口，穿过蒸发器，然后连接至通过第五阀的操作接通的分支管线；连接至分支管线的一部分第六管线可以从第二阀的第五端口经由第二阀的第四端口连接至第三管线，而不经过冷却器；连接至第二阀的第四端口的第三管线可以穿过电气设备并且连接至第二阀的第三端口；第三回路可以与第六回路连接，第三水泵可以运行，使得冷却液沿第三管线和第六管线循环；制冷剂可以循环通过集中能量模块。

19、当在车辆的加热除湿模式下回收外部热源时，连接至第一阀的第一端口的第一管线可以连接至与第一阀的第六端口连接的第四管线；穿过激冷器并且连接至第四阀的第一端口的第四管线可以从第四阀的第二端口连接至第一阀的第五端口；连接至第一阀的第五端口的第四管线可以从第一阀的第五端口连接至与第一阀的第二端口连接的第一管线；第一回路可以与第四回路连接，第二水泵可以运行，使得通过了散热器的冷却液沿第一管线和第四管线循环；连接至第一阀的第四端口的第二管线可以从第三阀的第一端口连接至与第三阀的第六端口连接的第七管线；连接至第三阀的第六端口的第七管线可以从第四阀的第三端口经由第四阀的第四端口，穿过加热器，然后连接至第三阀的第五端口；连接至第三阀的第五端口的第七管线可以连接至与第三阀的第二端口连接的第二管线；连接至第三阀的第二端口的第二管线可以从第二阀的第一端口经由第二阀的第二端口，穿过冷凝器，然后连接至第一阀的第三端口；第二回路可以与第七回路连接，第一水泵和第四水泵可以分别运行，使得冷却液沿第二管线和第七管线循环；在第六回路中，第六管线可以经由第二阀的第六端口、第三阀的第三端口、第三阀的第四端口和第二阀的第五端口来形成独立的闭合回路；第三水泵可以运行，使得冷却液沿第六管线依次通过蒸发器和冷却器；制冷剂可以循环通过集中能量模块。

20、当在车辆的加热模式下回收外部热源和电气设备的废热以加热电池模块时，连接至第一阀的第一端口的第一管线可以连接至与第一阀的第六端口连接的第四管线；穿过激冷器并且连接至第四阀的第一端口的第四管线可以从第四阀的第二端口连接至第一阀的第五端口；连接至第一阀的第五端口的第四管线可以从第一阀的第五端口连接至与第一阀的第二端口连接的第一管线；第一回路可以与第四回路连接，第二水泵可以运行，使得通过了散热器的冷却液沿第一管线和第四管线循环；连接至第一阀的第四端口的第二管线可以从第三阀的第一端口连接至与第三阀的第六端口连接的第七管线；连接至第三阀的第六端口的第七管线可以从第四阀的第三端口经由第四阀的第六端口连接至第五管线；穿过电池模块并且连接至第四阀的第五端口的第五管线可以从第四阀的第五端口连接至与第四阀的第四端口连接的第七管线；连接至第四阀的第四端口的第七管线可以穿过加热器，然后连接至第三阀的第五端口；连接至第三阀的第五端口的第七管线可以连接至与第三阀的第二端口连接的第二管线；连接至第三阀的第二端口的第二管线可以从第二阀的第一端口经由第二阀的第二端口，穿过冷凝器，然后连接至第一阀的第三端口；第二回路可以与第五回路和第七回路连接，第一水泵和第四水泵可以分别运行，使得冷却液沿第二管线、第五管线和第七管线循环；连接至第二阀的第三端口的第三管线可以连接至与第二阀的第六端口连接的第六管线；连接至第二阀的第六端口的第六管线可以从第三阀的第三端口经由第三阀的第四端口，穿过蒸发器，然后连接至通过第五阀的操作接通的分支管线；连接至分支管线的一部分第六管线可以从第二阀的第五端口经由第二阀的第四端口连接至第三管线，而不经过冷却器；连接至第二阀的第四端口的第三管线可以穿过电气设备并且连接至第二阀的第三端口；第三回路可以与第六回路连接，第三水泵可以运行，使得冷却液沿第三管线和第六管线循环；制冷剂可以循环通过集中能量模块。

21、当利用电气设备的废热执行车辆的加热模式时，可以使第一回路、第四回路、第五回路和第六回路停止；连接至第一阀的第四端口的第二管线可以从第三阀的第一端口连接至与第三阀的第六端口连接的第七管线；连接至第三阀的第六端口的第七管线可以从第四阀的第三端口经由第四阀的第四端口，穿过加热器，然后连接至第三阀的第五端口；连接至第三阀的第五端口的第七管线可以连接至与第三阀的第二端口连接的第二管线；连接至第三阀的第二端口的第二管线可以连接至第二阀的第一端口；连接至第二阀的第一端口的第二管线可以从第二阀的第一端口连接至与第二阀的第四端口连接的第三管线；穿过电气设备并且连接至第二阀的第三端口的第三管线可以经由第二阀的第二端口连接至第二管线；穿过冷凝器并且连接至第一阀的第三端口的第二管线可以从第一阀的第三端口经由第一阀的第四端口连接至与第三阀的第一端口连接的第二管线；第二回路可以与第七回路和第三回路连接，第一水泵和第四水泵可以分别运行，使得冷却液沿第二管线、第七管线和第三管线循环；集中能量模块的操作可以停止。

22、当加热电气设备和电池模块时，可以使第一回路、第六回路和第七回路停止；连接至第一阀的第四端口的第二管线可以从第三阀的第一端口经由第三阀的第二端口连接至第二阀的第一端口；连接至第二阀的第一端口的第二管线可以从第二阀的第一端口连接至与第二阀的第四端口连接的第三管线；穿过电气设备并且连接至第二阀的第三端口的第三管线可以经由第二阀的第二端口连接至第二管线；连接至第二阀的第二端口的第二管线可以从第一阀的第三端口连接至与第一阀的第六端口连接的第四管线；第四管线可以从第四阀的第一端口连接至与第四阀的第六端口连接的第五管线；穿过电池模块并且连接至第四阀的第五端口的第五管线可以从第四阀的第五端口连接至与第四阀的第二端口连接的第四管线；连接至第四阀的第二端口的第四管线可以从第一阀的第五端口经由第一阀的第四端口连接至第二管线；第二回路可以与第三回路、第四回路和第五回路连接，第一水泵和第二水泵可以分别运行，使得冷却液沿第二回路、第三回路、第四回路和第五回路循环；集中能量模块的操作可以停止。

23、集中能量模块可以包括：压缩机、冷凝器、第一膨胀阀、蒸发器、气液分离器、制冷剂连接管线、第二膨胀阀和激冷器，所述压缩机连接至制冷剂管线，并且压缩制冷剂；所述冷凝器通过制冷剂管线连接至压缩机，并且通过执行循环通过第二管线的冷却液与制冷剂之间的热交换使制冷剂冷凝；所述第一膨胀阀通过制冷剂管线连接至冷凝器，并且使制冷剂膨胀；所述蒸发器通过制冷剂管线连接至第一膨胀阀，并且通过执行循环通过第六管线的冷却液与制冷剂之间的热交换使制冷剂蒸发；所述气液分离器设置在蒸发器与压缩机之间的制冷剂管线中；所述制冷剂连接管线的第一端连接至与冷凝器连接的制冷剂管线，以选择性地引入从冷凝器排出的制冷剂，所述制冷剂连接管线的另一端连接至气液分离器，以将制冷剂与从蒸发器排出的制冷剂一起引入压缩机；所述第二膨胀阀设置在制冷剂连接管线中，以选择性地将从冷凝器排出的制冷剂引入制冷剂连接管线，并且选择性地使引入制冷剂连接管线的制冷剂膨胀；所述激冷器设置在制冷剂连接管线中，使得通过了第二膨胀阀的制冷剂引入激冷器，并且执行循环通过第四管线的冷却液与制冷剂之间的热交换。

24、根据本发明的实施方案，第一阀可以整体安装至储液罐。

25、此外，可以选择性地将制冷剂的冷凝和蒸发期间从制冷剂产生的热能与冷却液进行热交换，并且通过分别利用经热交换的低温或高温冷却液来控制车辆的车内温度。因此，可以使系统简化，并且使制冷剂循环通过的连接管线的布局简化。

26、此外，通过各个管线来并联布置电气设备和电池模块，使得冷却液独立地循环通过电气设备和电池模块，可以独立地冷却电气设备和电池模块，并且可以在车辆的加热模式下同时回收电气设备和电池模块的废热，或者可以选择性的仅回收电气设备和电池模块的任一者的废热。因此，可以提高车辆的整体适销性。

27、此外，可以通过在车辆的加热模式下选择性地利用电气设备和电池模块的废热以及外部热源来提高车辆的加热效率，并且有效地控制电池模块的温度，使得电池模块表现出最佳性能，从而增大车辆的整体续航里程。

28、此外，通过封装通过制冷剂的冷凝和蒸发产生热能的集中能量模块(ce模块)，并且通过利用高性能的制冷剂，与传统空调相比，可以减小尺寸和重量，并且可以防止噪声、振动和操作不稳定的发生。

29、此外，可以通过整个系统的简化来降低制造成本并减小重量，并且可以通过使组件最小化来提高空间利用率。