本發(fā)明涉及車輛暖通空調(diào)(hvac)系統(tǒng)，更具體地，涉及一種被設(shè)計成利用制冷劑提高加熱性能和/或除濕性能從而提高電動車輛的電效率的車輛暖通空調(diào)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著對能源效率和環(huán)境問題的日益關(guān)注，需要開發(fā)可取代內(nèi)燃機(jī)車輛的環(huán)境友好型車輛。這樣的環(huán)境友好型車輛分為使用燃料電池或電力作為動力源驅(qū)動的電動車輛以及使用發(fā)動機(jī)和電池驅(qū)動的混合動力車輛。

2、電動車輛或混合動力車輛可包括用于乘客艙中的空氣調(diào)節(jié)的暖通空調(diào)(hvac)系統(tǒng)。hvac系統(tǒng)可被配置為加熱和冷卻乘客艙中的空氣以確保乘客舒適度。

3、為了保證行駛安全，電動車輛或混合動力車輛包括被設(shè)計成將電力電子系統(tǒng)的電力電子部件保持在適當(dāng)溫度的電力電子冷卻系統(tǒng)，以及被設(shè)計成將電池保持在適當(dāng)溫度的電池冷卻系統(tǒng)。電力電子冷卻系統(tǒng)可以對電力電子部件諸如電動馬達(dá)、逆變器、車載充電器(obc)、低壓dc-dc變換器(ldc)進(jìn)行冷卻，從而使電力電子部件保持在各自合適的溫度。電池冷卻系統(tǒng)可以冷卻電池，從而將電池保持在其合適的溫度。

4、在電動車輛的hvac系統(tǒng)中循環(huán)的制冷劑可通過水冷式熱交換器從在電力電子冷卻系統(tǒng)中循環(huán)的電力電子冷卻劑吸收熱量，并且被蒸發(fā)。

5、然而，在環(huán)境空氣溫度相對低(例如-20℃--5℃)的情況下，電力電子冷卻劑的溫度會相對降低，相應(yīng)地，制冷劑將無法從電力電子冷卻劑充分吸收熱量。結(jié)果，制冷劑的蒸發(fā)會減少，并且壓縮機(jī)的吸入壓力會降低到閾值壓力以下。如果壓縮機(jī)的吸入壓力低于閾值壓力，壓縮機(jī)的效率會降低，相應(yīng)地，壓縮機(jī)的rpm會降低到閾值rpm以下或者壓縮機(jī)會停止。因此，hvac系統(tǒng)的性能系數(shù)(cop)會降低。由于不能進(jìn)行利用制冷劑對乘客艙進(jìn)行的加熱，而是僅通過暖通空調(diào)系統(tǒng)的電加熱器對乘客艙進(jìn)行加熱，因此電動車輛的電效率會降低。

6、在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的hvac系統(tǒng)中，由于在環(huán)境溫度相對低的情況下制冷劑的熱吸收減少，因此制冷劑的蒸發(fā)量會不足。相應(yīng)地，由于壓縮機(jī)的rpm降低或壓縮機(jī)停止，利用制冷劑對乘客艙進(jìn)行加熱可能會無法順利執(zhí)行，并且乘客艙會由電加熱器來加熱，使得電動車輛的電效率降低。

7、當(dāng)hvac系統(tǒng)以加熱和除濕模式操作以同時執(zhí)行乘客艙的加熱和乘客艙的除濕時，hvac系統(tǒng)可以自動控制乘客艙的溫度以達(dá)到目標(biāo)溫度。當(dāng)乘客艙的溫度達(dá)到目標(biāo)溫度時，鼓風(fēng)機(jī)的rpm可相對降低，使得吹入乘客艙的空氣的流量可以相對降低。當(dāng)吹入乘客艙的空氣的流量降低時，hvac系統(tǒng)的內(nèi)部冷凝器可能無法充分地將熱釋放到空氣中，并且相應(yīng)地，內(nèi)部冷凝器中的制冷劑的冷凝可能不充分。如果制冷劑冷凝不充分，乘客艙的除濕可能無法順利執(zhí)行，使得車輛玻璃(車窗、擋風(fēng)玻璃)上會出現(xiàn)霧氣，并且壓縮機(jī)的吸入壓力可能升高至閾值壓力或更高，使得壓縮機(jī)可能強(qiáng)制停止以保護(hù)壓縮機(jī)。如果壓縮機(jī)被強(qiáng)制停止，電加熱器會運(yùn)行以加熱乘客艙，使得電動車輛的電效率會降低。

8、背景技術(shù)部分中描述的上述信息是為了幫助理解本發(fā)明構(gòu)思的背景，并且上述信息可包括不構(gòu)成本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)構(gòu)思。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題，同時完整地保持現(xiàn)有技術(shù)所實現(xiàn)的優(yōu)點。

2、本發(fā)明的一方面提供一種車輛暖通空調(diào)(hvac)系統(tǒng)，其被設(shè)計成利用制冷劑來改善加熱性能和/或除濕性能，從而提高電動車輛的電效率。

3、根據(jù)本發(fā)明的一方面，車輛hvac系統(tǒng)可包括：壓縮機(jī)；位于壓縮機(jī)的下游側(cè)的內(nèi)部冷凝器；位于內(nèi)部冷凝器的下游側(cè)的水冷式熱交換器，水冷式熱交換器被配置為在制冷劑和冷卻劑系統(tǒng)中循環(huán)的冷卻劑之間傳遞熱量；位于水冷式熱交換器的下游側(cè)的外部熱交換器，外部熱交換器被配置為在制冷劑和環(huán)境空氣之間傳遞熱量；制冷劑熱交換器，其被配置為在從水冷式熱交換器排出的制冷劑和從內(nèi)部冷凝器排出的制冷劑之間傳遞熱量；以及位于水冷式熱交換器和內(nèi)部冷凝器之間的第一控制閥，第一控制閥被配置為允許從內(nèi)部冷凝器排出的制冷劑被引導(dǎo)到水冷式熱交換器、制冷劑熱交換器和外部熱交換器中的至少一個。

4、制冷劑熱交換器可包括第一通道，從水冷式熱交換器排出的制冷劑穿過第一通道；以及第二通道，從內(nèi)部冷凝器和外部熱交換器中的至少一個排出的制冷劑穿過第二通道。

5、車輛hvac系統(tǒng)還可包括第一旁通管路，第一旁通管路被配置為允許從內(nèi)部冷凝器排出的制冷劑的至少一部分從水冷式熱交換器的上游點引導(dǎo)到外部熱交換器的下游點。第一旁通管路可流體連接到制冷劑熱交換器的第二通道。

6、車輛hvac系統(tǒng)還可包括第二旁通管路，第二旁通管路被配置為允許從內(nèi)部冷凝器排出的制冷劑的至少一部分從水冷式熱交換器的上游點引導(dǎo)到外部熱交換器的上游點。第二旁通管路可流體連接到外部熱交換器的入口。

7、第一控制閥可包括與內(nèi)部冷凝器連通的入口端口、與水冷式熱交換器連通的第一出口端口、與第一旁通管路連通的第二出口端口以及與第二旁通管路連通的第三出口端口。

8、第一出口端口的開度可基于壓縮機(jī)的排出壓力和排出溫度來調(diào)節(jié)。

9、車輛hvac系統(tǒng)還可包括第三旁通管路，第三旁通管路被配置為允許從水冷式熱交換器排出的制冷劑的至少一部分從外部熱交換器的上游點引導(dǎo)到壓縮機(jī)的上游點。第三旁通管路可流體連接到制冷劑熱交換器的第一通道的入口。

10、車輛hvac系統(tǒng)還可包括第二控制閥，第二控制閥被配置為允許從水冷式熱交換器排出的制冷劑引導(dǎo)到外部熱交換器和制冷劑熱交換器的第一通道中的至少一個。

11、第二控制閥可包括：與水冷式熱交換器連通的入口端口；與外部熱交換器連通的第一出口端口；以及與第三旁通管路連通的第二出口端口。

12、車輛hvac系統(tǒng)還可包括位于外部熱交換器和制冷劑熱交換器的第二通道之間的止回閥。止回閥可被配置為允許制冷劑從外部熱交換器流動到制冷劑熱交換器的第二通道，并且防止制冷劑從制冷劑熱交換器的第二通道回流到外部熱交換器。

13、車輛hvac系統(tǒng)還可包括：冷卻側(cè)膨脹閥，其設(shè)置在制冷劑熱交換器的第二通道的下游側(cè)；蒸發(fā)器，其設(shè)置在冷卻側(cè)膨脹閥的下游側(cè)；分配管路，其被配置為允許從制冷劑熱交換器的第二通道排出的制冷劑的至少一部分從冷卻側(cè)膨脹閥的上游點引導(dǎo)到蒸發(fā)器的下游點；以及電池冷卻器，其流體連接到分配管路并且熱連接到電池冷卻系統(tǒng)。

14、車輛hvac系統(tǒng)還可包括第三控制閥，第三控制閥被配置為允許從制冷劑熱交換器的第二通道排出的制冷劑引導(dǎo)到冷卻側(cè)膨脹閥和電池冷卻器中的至少一個。

15、第三控制閥可包括與制冷劑熱交換器的第二通道連通的入口端口、與冷卻側(cè)膨脹閥連通的第一出口端口以及與分配管路連通的第二出口端口。

16、第一出口端口的開度可基于壓縮機(jī)的排出壓力來調(diào)節(jié)。

17、第二出口端口的開度可基于壓縮機(jī)的吸入壓力來調(diào)節(jié)。

技術(shù)特征：

1.一種車輛暖通空調(diào)系統(tǒng)，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛暖通空調(diào)系統(tǒng)，其中，所述制冷劑熱交換器包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛暖通空調(diào)系統(tǒng)，還包括第一旁通管路，所述第一旁通管路被配置為允許從所述內(nèi)部冷凝器排出的制冷劑的至少一部分從所述水冷式熱交換器的上游點引導(dǎo)到所述外部熱交換器的下游點，其中，所述第一旁通管路流體連接到所述制冷劑熱交換器的所述第二通道。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輛暖通空調(diào)系統(tǒng)，還包括第二旁通管路，所述第二旁通管路被配置為允許從所述內(nèi)部冷凝器排出的制冷劑的至少一部分從所述水冷式熱交換器的上游點引導(dǎo)到所述外部熱交換器的上游點，其中，所述第二旁通管路流體連接到所述外部熱交換器的入口。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車輛暖通空調(diào)系統(tǒng)，其中，所述第一控制閥包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車輛暖通空調(diào)系統(tǒng)，其中，所述第一出口端口的開度是基于所述壓縮機(jī)的排出壓力和排出溫度來調(diào)節(jié)的。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛暖通空調(diào)系統(tǒng)，還包括第三旁通管路，所述第三旁通管路被配置為允許從所述水冷式熱交換器排出的制冷劑的至少一部分從所述外部熱交換器的上游點引導(dǎo)到所述壓縮機(jī)的上游點，其中，所述第三旁通管路流體連接到所述制冷劑熱交換器的所述第一通道的入口。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輛暖通空調(diào)系統(tǒng)，還包括第二控制閥，所述第二控制閥被配置為允許從所述水冷式熱交換器排出的制冷劑引導(dǎo)到所述外部熱交換器和所述制冷劑熱交換器的所述第一通道中的至少一個。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的車輛暖通空調(diào)系統(tǒng)，其中，所述第二控制閥包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛暖通空調(diào)系統(tǒng)，還包括位于所述外部熱交換器和所述制冷劑熱交換器的所述第二通道之間的止回閥，其中，所述止回閥被配置為允許所述制冷劑從所述外部熱交換器流動到所述制冷劑熱交換器的所述第二通道，并防止所述制冷劑從所述制冷劑熱交換器的所述第二通道回流到所述外部熱交換器。

11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛暖通空調(diào)系統(tǒng)，還包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的車輛暖通空調(diào)系統(tǒng)，還包括第三控制閥，所述第三控制閥被配置為允許從所述制冷劑熱交換器的所述第二通道排出的制冷劑引導(dǎo)到所述冷卻側(cè)膨脹閥和所述電池冷卻器中的至少一個。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輛暖通空調(diào)系統(tǒng)，其中，所述第三控制閥包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的車輛暖通空調(diào)系統(tǒng)，其中，所述第一出口端口的開度是基于所述壓縮機(jī)的排出壓力來調(diào)節(jié)的。

15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的車輛暖通空調(diào)系統(tǒng)，其中，所述第二出口端口的開度是基于所述壓縮機(jī)的吸入壓力來調(diào)節(jié)的。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種車輛暖通空調(diào)系統(tǒng)，包括：壓縮機(jī)；設(shè)置在壓縮機(jī)的下游側(cè)的內(nèi)部冷凝器；水冷式熱交換器，其設(shè)置在內(nèi)部冷凝器的下游側(cè)并且被配置為在制冷劑和冷卻劑系統(tǒng)中循環(huán)的冷卻劑之間傳遞熱量；外部熱交換器，其設(shè)置在水冷式熱交換器的下游側(cè)并且被配置為在制冷劑和環(huán)境空氣之間傳遞熱量；制冷劑熱交換器，其被配置為在從水冷式熱交換器排出的制冷劑和從內(nèi)部冷凝器排出的制冷劑之間傳遞熱量；以及第一控制閥，其位于水冷式熱交換器和內(nèi)部冷凝器之間并且被配置為允許從內(nèi)部冷凝器排出的制冷劑被引導(dǎo)到水冷式熱交換器、制冷劑熱交換器和外部熱交換器中的至少一個。

技術(shù)研發(fā)人員：金光玟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：現(xiàn)代自動車株式會社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9