利用中间气体再压缩的车辆热泵系统和方法
【专利摘要】提供了一种利用中间气体再压缩的车辆热泵系统。热泵系统用于在具有电池和乘客舱的车辆中使用。热泵系统可包括加热回路和冷却回路，其每个包括具有第一入口和第二入口的压缩机，和蒸气-液体分离器，蒸气-液体分离器构造为将通过第一膨胀装置供应的中间压力制冷剂分离为流动通过其中的气态制冷剂和流动通过其中的液态制冷剂。蒸气-液体分离器可构造为将气态制冷剂在第二入口处选择性地注射到压缩机中，以增加制冷剂的质量流速。这允许热泵系统在冷的环境温度下有效地操作。还提供了一种操作利用中间气体再压缩的热泵系统的方法。
【专利说明】利用中间气体再压缩的车辆热泵系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及利用中间气体再压缩的车辆热泵系统，其允许系统在冷的环境温度下有效地操作。
【背景技术】
[0002]混合电动车辆选择性地使用内燃机，作为给变速器的输入扭矩源，单独或与牵引马达(一个或多个)结合地，同时，增程式电动车辆仅在需要时使用较小的发动机，且仅仅为发电机提供动力。电池电动车辆不使用小气体发动机，且替代地利用被存储的电能或再生制动能量操作。所有三种车辆构造可仅依靠电力操作，称为电动车辆(EV)模式。
[0003]在一些上述车辆实施例中，可再充电能量存储系统(RESS)用于替换地存储和发送驱动牵引马达(一个或多个)所需的电能的大部分量。RESS可包括具有多个电池模块的电池组，每个电池模块包含多个柱形或平/扁平的电池单元。电池组在操作中产生热。有效地耗散所产生的热对于优化车辆性能是重要的。因此，热管理系统结合电池组一起使用，以使一定量的适当冷却流体循环通过I)电池组和任何相关的功率电子器件；和2)活动加热回路和冷却回路，以控制乘客舱的温度。
[0004]在一些热管理系统中，系统可独立或同时地在两个操作模式中操作，即加热模式和冷却模式。在加热模式期间，系统使用在HVAC模块内或在车辆发动机罩下的热泵冷凝器，和用作热泵蒸发器的RESS冷却器。另外，加热回路可包括车舱蒸发器，其可构造为对传送至乘客舱的空气进行冷却和除湿。在冷却模式中，系统使用在HVAC模块之外的独立AC冷凝器，和车舱蒸发器。
[0005]在这样的系统中，不是必需要求在改变操作模式时使制冷剂流反向。不需要使系统反向，限定在多个膨胀装置中的一个和压缩机之间的系统低压侧的位置在所有操作模式中保持恒定，在加热模式中减小或消除为外部热交换器除冰的需要，并允许乘客舱的不间断加热。但是，这样的基本系统设计为在EV模式中在中等环境温度时有效地操作。
【发明内容】
[0006]提供了一种利用中间气体再压缩的车辆热泵系统。热泵系统用于在具有电池和乘客舱的车辆中使用。热泵系统包括加热回路和冷却回路。加热回路构造为，当乘客舱需要加热时，使制冷剂循环通过热泵系统。冷却回路构造为，当乘客舱需要冷却时，使制冷剂循环通过热泵系统。热泵系统除了制冷剂环路之外可选地包括，冷却剂环路，冷却剂环路构造为利用第一冷凝器和冷却剂加热器芯部循环冷却剂并加热乘客舱。
[0007]加热回路和冷却回路每个包括具有第一入口和第二入口的压缩机，其被构造为压缩流动通过加热回路和冷却回路中的一个的制冷剂。加热回路和冷却回路每个还可包括蒸气-液体分离器，蒸气-液体分离器构造为将通过第一膨胀装置供应的中间压力制冷剂分离为流动通过其中的气态制冷剂和流动通过其中的液态制冷剂。
[0008]蒸气-液体分离器构造为将气态制冷剂选择性地在第二入口处注射到压缩机中，以增加制冷剂的质量流速，并相应地增加流动通过压缩机的制冷剂的压力。这允许系统在冷的环境温度下有效地操作。
[0009]还提供了一种操作热泵系统的方法。该方法包括步骤:用第一流动控制阀和第一膨胀装置的一个将中间压力制冷剂提供至蒸气-液体分离器；用蒸气-液体分离器将中间压力制冷剂分离为气体制冷剂和液体制冷剂；用控制器评估在压缩机内的制冷剂的压力；和当进入压缩机的制冷剂压力达到最小临界值时，将来自蒸气-液体分离器的气体制冷剂注射到压缩机中，以增加进入压缩机的制冷剂的质量流速。
[0010]本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施如所附的权利要求中定义的本发明的一些最佳模式和其它实施例的以下详细描述连同附图时显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是车辆热泵系统的第一实施例的第一构造的示意图；
[0012]图2是车辆热泵系统的第一实施例的第二构造的示意图；
[0013]图3是车辆热泵系统的第二实施例的第一构造的示意图；
[0014]图4是车辆热泵系统的第二实施例的第二构造的示意图；
[0015]图5是详细显示操作利用中间气体再压缩的热泵系统所需的步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0016]以下描述和附图参考示例实施例，且本身只是说明性的，且不意图限制本发明、其应用或用途。贯穿附图，一些部件通过标准化或基本符号示出。这些符号仅是展示性和说明性的，且不以任何方式限制所示的任何特定构造、所示不同构造之间的组合、或权利要求。部件的所有描述是可扩充的，且部件的任何例子不是排他的。
[0017]参考附图，其中，相同的附图标记在几幅图中对应于相同或相似的部件，提供了一种热泵系统100、200，用于在具有乘客舱122和电池115的车辆中使用。热泵系统100构造为控制乘客舱122和电池115的温度。热泵系统100、200可利用中间气体再压缩，以增加循环穿过其中的制冷剂的质量流速，以允许系统在冷的环境温度中操作。热泵系统100、200在此被描述，且相对于各种构造和操作模式显示在图1-4中。
[0018]热泵系统100、200可以两种模式中的一种操作:冷却模式和加热模式。热泵系统100、200可还同时以冷却模式和加热模式操作。当以相应加热模式和冷却模式中的每种操作时，热泵系统100、200使制冷剂循环通过制冷剂环路167。制冷剂可以是R_134a、R-1234yf、R-744、R_152a等中的一种。在加热模式中，制冷剂可沿加热回路125引导通过多个部件，以使车辆乘客舱122加热和除湿和/或冷却车辆电池115。在冷却模式中，制冷剂可沿冷却回路124引导通过多个部件，以使车辆乘客舱122冷却和除湿和/或冷却车辆电池115。
[0019]参考图1，热泵系统100的制冷剂环路167可具有加热回路125和冷却回路124，该加热回路在加热模式中使制冷剂循环，该冷却回路在冷却模式中使制冷剂循环。
[0020]加热回路125可构造为在加热模式中使制冷剂循环通过热泵系统100，以便加热乘客舱122和冷却电池115。冷却回路124可构造为使制冷剂循环通过热泵系统100，以便使乘客舱122冷却和除湿以及冷却车辆电池115。[0021]加热回路125可独立地包括压缩机102、第一冷凝器111a。冷却回路可独立地包括压缩机102和第二冷凝器103。加热回路125和冷却回路124的每个可还包括:第一流动控制阀120 ;接收器干燥器105 ;第一膨胀装置150 ;蒸气-液体分离器152 ;第二膨胀装置108 ;第三膨胀装置107 ；RESS冷却器110 ;车舱蒸发器113 ;和至少一个控制模块123。
[0022]压缩机102可通过电马达(未示出)驱动，所述电马达可以是单速度或可变速度类型。压缩机102可还是通过带驱动的泵，该带连接至发动机曲轴(未示出)。压缩机102可具有第一入口 126、第二入口 155和出口 127，且可构造为在第一入口 126和第二入口 155的每个处接收制冷剂气体。压缩机102将制冷剂气体加压为高压状态。压缩机102还构造为，在出口 127处，将被压缩制冷剂气体在加热模式期间沿加热回路125排出到第一冷凝器111a，和在冷却模式期间沿冷却回路124排出到第二冷凝器103。
[0023]加热回路125可还包括第一冷凝器111a，该第一冷凝器可构造为从压缩机102接收制冷剂，还构造为冷却和冷凝制冷剂。如在图1和2中示出的，第一冷凝器Illa可以是制冷剂-空气热泵冷凝器，其定位在HVAC模块121中。第一冷凝器11 Ia可构造为，在流动通过第一冷凝器Illa的制冷剂和跨过第一冷凝器Illa流动的空气之间进行热交换，以加热乘客舱122。第一冷凝器还可以是制冷剂-冷却剂热交换器111c，定位在车辆发动机罩160中，如图3和4所示并在下面详细所述的。第一冷凝器Illa可构造为将冷却的液体制冷剂排放至第一流动控制阀120。
[0024]冷却回路124可还包括第二冷凝器103，该第二冷凝器构造为从压缩机102接收制冷剂，且进一步构造为在加压制冷剂气体流动通过第二冷凝器103时将其冷却和冷凝到加压制冷剂气体被冷却和冷凝到其重新变为液体状态的程度。第二冷凝器103可以是制冷剂-空气热交换器，且可构造为在流动通过第二冷凝器103的制冷剂和环境空气之间进行热交换。第二冷凝器103可构造为将冷却的液体制冷剂排放至第一流动控制阀120。
[0025]第一流动控制阀120可以是三通双位阀。第一流动控制阀120可构造为在加热模式中占据第一位置，在第一位置中，第一控制阀120从第一冷凝器Illa接收制冷剂，且阻挡来自第二冷凝器103的流。第一流动控制阀120可构造为在冷却模式中占据第二位置，在第二位置中，第一控制阀120从第二冷凝器103接收制冷剂，且阻挡来自第一冷凝器Illa的流。第一流动控制阀120可还构造为，当占据第一位置和第二位置中的一个时，将制冷剂排放至接收器干燥器105。
[0026]接收器干燥器105可构造为从第一流动控制阀120接收高压液体制冷剂。接收器干燥器105可包括多种干燥剂(未示出)，以从制冷剂吸引和移除湿气。接收器干燥器105可还构造为，将高压制冷剂液体排放到第一膨胀装置150。
[0027]第一膨胀装置150可允许高压液体制冷剂冷却和膨胀，在制冷剂离开第一膨胀装置150时减小制冷剂的压力。第一膨胀装置150可还构造为，通过蒸气-液体分离器入口151控制和选择性地分配中间压力制冷剂至蒸气-液体分离器152。中间压力制冷剂可由液态制冷剂和气态制冷剂构成。
[0028]蒸气-液体分离器152可具有入口 151、第一出口 153和第二出口 154。蒸气-液体分离器152可以是蓄积器等。蒸气-液体分离器152可还与在此关于图2所述的接收器干燥器105组合为一个结构。蒸气-液体分离器152构造为，将从第一膨胀装置150接收的中间压力制冷剂分离为气体制冷剂和液体制冷剂。[0029]蒸气-液体分离器152还构造为从第一出口 153传送气体制冷剂。蒸气-液体分离器152可还构造为通过气体注射管线162注射气体制冷剂，并在第二入口 155处进入压缩机102。在环境温度下降时，进入压缩机102的制冷剂的质量流速相应地减小并降低热泵系统100的加热能力。通过在第二入口 155处将制冷剂气体注入压缩机102中，通过其的流速与在第一入口 126处吸入到压缩机102中的制冷剂的质量流速结合，允许压缩机102内的制冷剂压力增加，并允许系统100在大约_20°C低的环境温度下操作。此外，将制冷剂气体注入压缩机102中可沿气体注射管线162通过第二流动控制阀114控制，该第二流动控制阀可取决于通过压缩机增加质量流速的需要而完全关闭或完全打开。
[0030]蒸气-液体分离器152可还将液体制冷剂通过第二出口 154排出。液体制冷剂可选择地从蒸气-液体分离器分配在加热回路125和冷却回路124 二者中，经由第三控制阀106到第二膨胀装置108和第三膨胀装置107中的一个或两个。
[0031]如果不需要乘客舱的除湿，所有液体制冷剂将被选择性地分配到第二膨胀装置108，且第三膨胀阀106将被完全关闭。
[0032]第二膨胀装置108可允许高压液体制冷剂膨胀，减小系统100中的压力。第二膨胀装置108可以明显降低的压力引导并选择性地分配制冷剂至RESS冷却器110。第二膨胀装置108可以是温度调节或热膨胀阀，且可构造为，当制冷剂进入RESS冷却器110(用作蒸发器)时，保持恒定蒸发器过热状态。第二膨胀装置108可监测离开RESS冷却器110的制冷剂的温度，诸如利用传感器或测温元件，且可通过让更多或更少的制冷剂进入RESS冷却器110而改善热交换性能。
[0033]RESS冷却器110可定位在HVAC模块121之外。RESS冷却器110可用作热泵蒸发器，其可包括线圈(未示出)等，以将来自电池115的热散发至被冷却的制冷剂。RESS冷却器110可引导制冷剂回到压缩机102。
[0034]如果需要乘客舱122的除湿，第三流动控制阀106可局部或全部地打开，允许从蒸气-液体分离器152排出的制冷剂的一些或全部分配到第三膨胀装置107。第三膨胀装置107可以明显降低的压力引导并选择性地分配制冷剂至车舱蒸发器113。第三膨胀装置107可以是温度调节或热膨胀阀，且可构造为，当制冷剂进入车舱蒸发器时，保持恒定蒸发器过热状态。第三膨胀装置107可监测离开车舱蒸发器113的制冷剂的温度，诸如利用传感器或测温元件，且可通过让更多或更少的制冷剂进入车舱蒸发器113而改善热交换性能。
[0035]车舱蒸发器113可定位在HVAC模块121内。车舱蒸发器113可包括线圈(未示出)。车舱蒸发器113可构造为使流动跨过线圈(未示出)并进入乘客舱122的空气冷却和除湿。车舱蒸发器113可还包括风扇(未示出)，以将空气在浸有制冷剂的线圈上方引导，且有助于将空气引导进入乘客舱122。车舱蒸发器113可还构造为将制冷剂引导回到压缩机102。
[0036]参考图2，热泵系统100的第一实施例的第二构造被显示。在第二构造中，加热回路和冷却回路保持相同，除了第一膨胀装置150重新定位在第一流动控制阀120的上游。此夕卜，接收器干燥器105和蒸气-液体分离器152 (如图1和3所示)组合为组合接收器干燥器蒸气-液体分离器部件170 (如图2和4所示)，其能够将湿气从制冷剂移除和将从第一膨胀装置150接收的中间压力制冷剂分离为气体制冷剂和液体制冷剂。
[0037]因此，如图2所示，第一膨胀装置150可允许高压液体制冷剂冷却和膨胀，在制冷剂离开第一膨胀装置150时减小制冷剂的压力。第一膨胀装置150可还构造为，控制和选择性地分配中间压力制冷剂至第一流动控制阀120。中间压力制冷剂可由液态制冷剂和气态制冷剂构成。
[0038]第一流动控制阀120可以是三通双位阀。第一流动控制阀120可构造为在加热模式中占据第一位置，在第一位置中，第一控制阀120从第一冷凝器Illa接收制冷剂，且阻挡来自第二冷凝器103的流。第一流动控制阀120可构造为在冷却模式中占据第二位置，在第二位置中，第一控制阀120从第二冷凝器103接收制冷剂，且阻挡来自第一冷凝器Illa的流。第一流动控制阀120可还构造为，当占据第一位置和第二位置中的一个时，将制冷剂排放至组合接收器干燥器蒸气-液体分离器部件170。
[0039]如图2所示，组合接收器干燥器和蒸气-液体分离器170可具有入口 151、第一出口 153和第二出口 154。组合接收器干燥器和蒸气-液体分离器170可构造为，将湿气从制冷剂移除，并将从第一膨胀装置150接收的中间压力制冷剂分离为气体制冷剂和液体制冷剂。
[0040]组合接收器干燥器和蒸气-液体分离器170可将气体制冷剂从第一出口 153排放，且还构造为通过气体注入管线162注入气体制冷剂，并在第二入口 155处进入压缩机102。
[0041]组合接收器干燥器和蒸气-液体分离器170可还将液体制冷剂通过第二出口 154排出。液体制冷剂可选择地从组合接收器干燥器和蒸气-液体分离器170分配在加热回路125和冷却回路124 二者中，经由第三控制阀106到第二膨胀装置108和第三膨胀装置107中的一个或两个。
[0042]参考图3，热泵系统200的第二实施例的第一构造被显示。热泵系统200的第二实施例的制冷剂环路167内的冷却回路124等同于关于图1和2所述的系统的冷却回路。
[0043]热泵系统200的第二示例实施例的制冷剂环路167的加热回路125可大体包含与关于图1和图2在以上描述的第一实施例相同的结构。但是，加热回路125将包括冷却剂环路169以及制冷剂环路167。另外，第一冷凝器Illc可以是制冷剂-冷却剂热交换器，而不是制冷剂-空气热交换器111a。此外，在第二示例实施例中，第一冷凝器Illc可定位在车辆发动机罩160中，而不是在HVAC模块121内。
[0044]第一冷凝器Illc可包括制冷剂腔室140和冷却剂腔室137。制冷剂腔室140可包括制冷剂入口 146和制冷剂出口 148，允许制冷剂环路167内的制冷剂通过其。冷却剂腔室137可包括冷却剂入口 138和冷却剂出口 139，允许冷却剂环路169内的冷却剂通过其。
[0045]第二示例实施例的加热回路125内的制冷剂环路167可包括压缩机102、第一冷凝器Illc的制冷剂腔室140、第一流动控制阀120、接收器干燥器105、第一膨胀装置150和蒸气-液体分离器152。
[0046]第一冷凝器Illc可构造为，在制冷剂入口 146处接收加压制冷剂气体，且可在加压气体流动通过制冷剂腔室140至加压制冷剂气体被冷却和冷凝到其重新回到液态的程度时从加压气体抽取热量。在制冷剂流动通过制冷剂腔室140时从制冷剂抽取的热量可被传递至在加热回路125内的冷却剂环路169内循环的冷却剂。
[0047]制冷剂回路167可将制冷剂从制冷剂腔室140的出口循环到第一流动控制阀120。第一流动控制阀120可构造为在加热模式中占据第一位置，在第一位置中，第一控制阀120从第一冷凝器Illc接收制冷剂，且阻挡来自第二冷凝器103的流。制冷剂环路167可将制冷剂从第一流动控制阀120循环到接收器干燥器105，接收器干燥器可从制冷剂吸引并移
除湿气。
[0048]制冷剂环路167可将制冷剂从接收器干燥器105循环到第一膨胀装置150，第一膨胀装置可构造为允许制冷剂冷却和膨胀。第一膨胀装置150可将中间压力制冷剂排放至蒸气-液体分离器152。
[0049]蒸气-液体分离器152可被构造为，将从第一膨胀装置150接收的中间压力制冷剂分离为气体制冷剂和液体制冷剂。蒸气-液体分离器152可将气体制冷剂从第一出口153排出。蒸气-液体分离器152可还构造为通过气体注入管线162注入气体制冷剂，并在第二入口 155处进入压缩机102。将制冷剂气体注入压缩机102中可通过沿气体注入管线162的第二流动控制阀114控制，其可取决于增加流动通过压缩机102的制冷剂的质量流速的需要而完全关闭或完全打开。
[0050]蒸气-液体分离器152可还将液体制冷剂通过第二出口 154排出。液体制冷剂可选择地从蒸气-液体分离器152经由第三控制阀106分配到第二膨胀装置108和第三膨胀装置107中的一个或两个。
[0051]如果不需要乘客舱的除湿，所有液体制冷剂将被选择性地分配到第二膨胀装置108，且第三控制阀106将被完全关闭。
[0052]第二膨胀装置108可允许高压液体制冷剂膨胀，减小系统200中的压力。第二膨胀装置108可以明显降低的压力引导并选择性地分配制冷剂至RESS冷却器110。第二膨胀装置108可以是温度调节或热膨胀阀，且可构造为，当制冷剂进入RESS冷却器110(用作蒸发器)时，保持恒定蒸发器过热状态。第二膨胀装置108可监测离开RESS冷却器110的制冷剂的温度，诸如利用传感器或测温元件，且可通过让更多或更少的制冷剂进入RESS冷却器110而改善热交换性能。
[0053]RESS冷却器110可定位在HVAC模块121之外。RESS冷却器110可用作热泵蒸发器，所述热泵蒸发器可包括线圈(未示出)等，以将来自电池115的热散发至被冷却的制冷齐U。RESS冷却器110可引导制冷剂回到压缩机102。
[0054]如果需要乘客舱122的除湿，第三流动控制阀106可局部或全部地打开，允许从蒸气-液体分离器152排出的一些或全部制冷剂分配到第三膨胀装置107。第三膨胀装置107可以明显降低的压力引导并选择性地分配制冷剂至车舱蒸发器113。第三膨胀装置107可以是温度调节或热膨胀阀，且可构造为，当制冷剂进入车舱蒸发器时，保持恒定蒸发器过热状态。第三膨胀装置107可监测离开车舱蒸发器113的制冷剂的温度，诸如利用传感器或测温元件，且可通过让更多或更少的制冷剂进入车舱蒸发器113而改善热交换性能。
[0055]车舱蒸发器113可定位在HVAC模块121内。车舱蒸发器113可包括线圈(未示出)。车舱蒸发器113可构造为使流动跨过线圈(未示出)并进入乘客舱122的空气冷却和除湿。车舱蒸发器113可还包括风扇(未示出)，以将空气在浸有制冷剂的线圈上方引导，且有助于将空气引导进入乘客舱122。车舱蒸发器113可还构造为将制冷剂引导回到压缩机102。
[0056]加热回路125的冷却剂环路169可包括冷却剂加热器芯部112和第一冷凝器Illc的冷却剂腔室137。第一冷凝器Illc的冷却剂腔室137可具有入口 138和出口 139。流动通过冷却剂腔室137的温暖冷却剂可从冷却剂出口 139排出并被引导通过冷却剂加热器芯部112。冷却剂加热器芯部112可容纳在HVAC模块121中。冷却剂加热器芯部112可调节和温暖被乘客舱122接收的空气。冷却剂加热器芯部112可在冷却剂腔室入口 138处将冷却剂排放回到第一冷凝器111c。
[0057]参考图4，热泵系统200的第二实施例的第二构造被显示。在第二构造中，加热回路和冷却回路与图3中保持相同，除了第一膨胀装置150重新定位在第一流动控制阀120的上游。此外，接收器干燥器105和蒸气-液体分离器152组合为组合接收器干燥器和蒸气-液体分离器170部件，该部件能够将湿气从制冷剂移除和将从第一膨胀装置150接收的中间压力制冷剂分离为气体制冷剂和液体制冷剂。
[0058]因此，第一膨胀装置150可允许高压液体制冷剂冷却和膨胀，在制冷剂离开第一膨胀装置150时减小制冷剂的压力。第一膨胀装置150可还构造为，控制和选择性地分配中间压力制冷剂至第一流动控制阀120。中间压力制冷剂可由液态制冷剂和气态制冷剂构成。
[0059]第一流动控制阀120可以是三通双位阀。第一流动控制阀120可构造为在加热模式中占据第一位置，在第一位置中，第一控制阀120从第一冷凝器Illc接收制冷剂，且阻挡来自第二冷凝器103的流。第一流动控制阀120可构造为在冷却模式中占据第二位置，在第二位置中，第一控制阀120从第二冷凝器103接收制冷剂，且阻挡来自第一冷凝器Illc的流。第一流动控制阀120可还构造为，当占据第一位置和第二位置中的一个时，将制冷剂排放至组合接收器干燥器和蒸气-液体分离器部件170。
[0060]组合接收器干燥器和蒸气-液体分离器170可具有入口 151、第一出口 153和第二出口 154。组合接收器干燥器和蒸气-液体分离器170可构造为，将湿气从制冷剂移除，并将从第一膨胀装置150接收的中间压力制冷剂分离为气体制冷剂和液体制冷剂。
[0061]组合接收器干燥器和蒸气-液体分离器170可将气体制冷剂从第一出口 153排放，且还构造为通过气体注入管线162注入气体制冷剂，并在第二入口 155处进入压缩机102。
[0062]组合接收器干燥器和蒸气-液体分离器部件170可还将液体制冷剂通过第二出口154排出。液体制冷剂可选择地从接收器干燥器105经由第三控制阀106分配到第二膨胀装置108和第三膨胀装置107中的一个或两个。
[0063]如在图1-4中示出的，各加热回路125和冷却回路124的每个可包括至少一个控制模块123，控制模块可与至少一个电连接件136电连接，且可构造为在各种操作模式中监测和控制热泵系统100、200。所述至少一个控制模块123可构造为与可驱动压缩机102的马达(未示出)通信。所述至少一个控制模块123可还被构造为，通过所述至少一个电连接件136与第一、第二和第三膨胀装置150、108、107 ;第一、第二和第三流动控制阀120、114、106;以及其他子系统通信。
[0064]参考图5，与图1-4所示的示例系统100、200的结构一起，本方法(在图5中的流程图中示出在300)可有利地用于操作利用中间气体再压缩的热泵系统100、200。
[0065]在步骤301处，第一膨胀装置150将中间压力制冷剂提供至蒸气-液体分离器152。
[0066]在步骤302处,蒸气-液体分离器152将中间压力制冷剂分离为要从第一出口 153排出的气体制冷剂和要从第二出口 154排出的液体制冷剂，并使其循环通过加热回路125和冷却回路124的一个的其余部分。
[0067]在步骤303处，通过所述至少一个电连接件136，控制器123评估在第二入口 155处从气体注入管线162进入压缩机102的制冷剂的压力。
[0068]在步骤304处，如果步骤303的评估产生在最小临界值以上的压力，其可范围在大约OkPaG至大约150kPaG，沿气体注入管线162布置的第二流动控制阀114将保持完全关闭。如果步骤303的评估产生在最小临界值以下的压力，其可范围在大约OkPaG至大约150kPaG，则沿气体注入管线162的第二流动控制阀114将保持完全打开位置，由此允许气体制冷剂从蒸气-液体分离器152注入压缩机102中，以增加流动通过压缩机102的制冷剂的质量流速。
[0069]详细描述和附图或视图支持和描述本发明，但是本发明的范围仅由权利要求限定。尽管已详细描述了用于执行要求保护的发明的最佳模式和其他实施例，存在各种替换涉及和实施例，用于实践限定在所附权利要求中的本发明。
【权利要求】
1.一种热泵系统，用于在具有电池和乘客舱的车辆中使用，热泵系统包括: 加热回路，构造为在第一操作模式中使制冷剂循环，以加热乘客舱并冷却电池； 冷却回路，构造为在第二操作模式中使制冷剂循环，以调节被乘客舱接收的空气并冷却电池； 压缩机，具有第一入口和第二入口，被并入到加热回路和冷却回路中的每一个中，所述压缩机构造为压缩制冷剂； 蒸气-液体分离器，在加热回路和冷却回路中的每一个中，所述蒸气-液体分离器构造为将流动通过其中的气态制冷剂和流动通过其中的液态制冷剂分离； 第一膨胀装置，在加热回路和冷却回路中的每一个中，在蒸气-液体分离器上游，所述第一膨胀装置构造为为蒸气-液体分离器提供气态制冷剂和液态制冷剂； 并且其中，蒸气-液体分离器构造为将气态制冷 剂在第二入口处传送并注入压缩机中，以增加进入压缩机的制冷剂的质量流速。
2.如权利要求1所述的热泵系统，其中，加热回路还包括: 压缩机，构造为在第一入口和第二入口处接收制冷剂，且还构造为压缩制冷剂；和 第一冷凝器，构造为从压缩机接收制冷剂，并还构造为冷却和冷凝制冷剂。
3.如权利要求2所述的热泵系统，其中，第一冷凝器是制冷剂-空气冷凝器，所述制冷剂-空气冷凝器与流动通过第一冷凝器的制冷剂和跨过第一冷凝器流动的空气处于热交换关系。
4.如权利要求2所述的热泵冷凝器，其中，第一冷凝器是制冷剂-冷却剂冷凝器，其具有制冷剂腔室和冷却剂腔室，所述制冷剂-冷却剂冷凝器与流动通过制冷剂腔室的制冷剂和流动通过冷却剂腔室的冷却剂处于热交换关系，所述制冷剂-冷却剂热交换器构造为从压缩机接收制冷剂。
5.如权利要求4所述的热泵系统，还包括冷却剂环路，所述冷却剂环路包括制冷剂-冷却剂第一冷凝器和冷却剂加热器芯部，其与流动通过冷却剂加热器芯部的冷却剂和跨过冷却剂加热器芯部流动至乘客舱的空气处于热交换关系，所述冷却剂加热器芯部还构造为从制冷剂-冷却剂第一冷凝器接收冷却剂。
6.如权利要求5所述的热泵系统，其中，在冷却剂环路内循环的冷却剂从制冷剂-冷却剂第一冷凝器引导到冷却剂加热器芯部并回到制冷剂-冷却剂第一冷凝器。
7.一种操作热泵系统的方法，包括步骤: 用第一流动控制阀和第一膨胀装置的一个将中间压力制冷剂提供至蒸气-液体分离器； 用蒸气-液体分离器将中间压力制冷剂分离为气体制冷剂和液体制冷剂；和 用控制器评估进入压缩机的制冷剂的压力。
8.如权利要求7所述的方法，还包括步骤: 当进入压缩机的制冷剂压力达到最小临界值时，将来自蒸气-液体分离器的气体制冷剂注入压缩机中，以增加进入压缩机的制冷剂的质量流速。
9.如权利要求8所述的方法，其中，最小临界值的范围为大约OkPaG至大约150kPaG。
10.如权利要求7所述的方法，还包括步骤: 用第二流动控制阀计量气态制冷剂到压缩机中的注入，第二控制阀被控制器通过至少一个电连接件 控制 。
【文档编号】B60H1/00GK103968600SQ201410037454
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2013年1月25日
【发明者】B.M.斯泰尔斯, M.D.内梅施, H.E.尤斯蒂斯, M.S.万克赫德 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司