一种热泵空调系统及汽车的制作方法

本发明涉及汽车技术领域，具体而言，涉及一种热泵空调系统及汽车。

背景技术：

现有的汽车用热泵空调系统是将供热通风与空气调节hvac(heatingventilationandairconditioning)中的暖风芯体更换为室内冷凝器，并且还需要在系统中设置airptc(加热器)，以在环境温度为较低时，通过将airptc(加热器)作为加热热源，使得该热泵空调系统能够进行工作。

由此，这样的技术方案，使得热泵空调系统中需要设置airptc，从而导致系统的成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种热泵空调系统及汽车，该热泵空调系统能够在满足低温环境使用要求的前提下，有效降低制造以及使用的成本。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种热泵空调系统，热泵空调系统包括热泵空调回路、电池冷却器、电池冷却液回路及控制器；

热泵空调回路包括室内冷凝器，并具备室内冷凝器工作的制热状态；

电池冷却器同时设置在热泵空调回路与电池冷却液回路上；

控制器用于当热泵空调回路处于制热状态时，控制电池冷却器将电池冷却液回路中的热量传递至热泵空调回路中。

在可选的实施方式中，电池冷却液回路中设置有电池包及水暖加热器；

电池冷却器用于将电池冷却液回路中水暖加热器工作产生的热量或电池包中的热量传递至热泵空调回路中。

在可选的实施方式中，热泵空调系统还包括四通阀及电机冷却液回路；

四通阀的其中两个端口设置在电池冷却液回路中，四通阀的其余两个端口设置在电机冷却液回路中；以使得电机冷却液回路具备与电池冷却液回路串联的状态，以及与电池冷却液回路阻断的状态；

当电机冷却液回路与电池冷却液回路串联时，电机中的热量传递至电池冷却液回路中，并且电池冷却器用于将电池冷却液回路中的电机中的热量及电池包中的热量传递至热泵空调回路中，或将水暖加热器工作产生的热量传递至热泵空调回路中。

在可选的实施方式中，热泵空调系统还包括与电机并联的散热支路，散热支路中设置有低温散热器；

散热支路具备与电机冷却液回路连通的状态，以及与电机冷却液回路断开的状态。

在可选的实施方式中，散热支路与电机冷却液回路的连接处设置有三通阀，以通过三通阀切换述散热支路与电机冷却液回路的状态。

在可选的实施方式中，电池冷却液回路与电机冷却液回路中分别设置有第一温度传感器及第二温度传感器。

在可选的实施方式中，热泵空调回路中设置有压缩机、室外换热器以及气液分离器；

当热泵空调系统处于制热状态时，冷媒依次流经压缩机、室内冷凝器、室外换热器以及气液分离器；并且电池冷却器与室外换热器并联。

在可选的实施方式中，热泵空调回路包括蒸发器，并具备蒸发器工作的制冷状态；

电池冷却器与蒸发器并联；

当热泵空调回路处于制冷状态时，冷媒依次流经压缩机、室外换热器、蒸发器以及气液分离器。

在可选的实施方式中，热泵空调系统还包括节流阀，节流阀设置在连通电池冷却器的冷媒入口端与热泵空调回路的管路上。

第二方面，本发明实施例提供一种汽车，汽车包括如前述实施方式中任意一项的热泵空调系统。

本发明实施例的有益效果是：

该热泵空调系统能够通过控制器控制电池冷却器的工作状态，从而对热泵空调回路与电池冷却液回路间的热交换过程进行控制，尤其是能够在热泵空调回路处于制热状态时，通过控制电池冷却器的状态，使得电池冷却液回路中的热量交换至热泵空调回路中，以在环境温度较低的情况下，通过将电池冷却液回路中的热量交换至热泵空调回路中，以满足热泵空调回路的热需求。由此，通过前述的将电池冷却液回路中的热量交换至热泵空调回路中的热交换方式，能够在热泵空调回路中没有设置加热器的情况下，满足热泵空调回路在制热状态下的热量需求，进而能够减少热泵空调回路中的结构数量，在降低了成本的同时，通过热量的交换，实现了余热的回收利用，进而能够避免能源的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中热泵空调系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中热泵空调回路的结构示意图；

图3为本发明实施例中电池冷却液回路的结构示意图；

图4为本发明实施例中电池冷却液回路与电机冷却液回路的连接示意图；

图5为本发明实施例中热泵空调回路的结构示意图；

图6为本发明实施例中热泵空调回路处于制热状态时的状态图；

图7为本发明实施例中热泵空调回路处于制热状态时与电池冷却液回路换热的状态图；

图8为本发明实施例中热泵空调回路处于制热状态时与电池冷却液回路换热的状态图；

图9为本发明实施例中热泵空调回路处于制热状态时与电池冷却液回路及电机冷却液回路换热的状态图；

图10为本发明实施例中热泵空调回路处于制冷状态时的状态图。

图标:100-热泵空调系统；110-热泵空调回路；120-电池冷却液回路；130-电池冷却器；150-电机冷却液回路；160-散热支路；111-室内冷凝器；112-压缩机；113-室外换热器；114-气液分离器；115-蒸发器；116-主回路；117-第一支路；118-第二支路；119-第三支路；121-电池包；122-水暖加热器；141-四通阀；142-第一温度传感器；143-第二温度传感器；144-第三温度传感器；145-第四温度传感器；146-第一通断阀；147-第二通断阀；148-第三通断阀；149-第四通断阀；161-低温散热器；162-三通阀；171-节流阀；172-第一压力传感器；173-第二压力传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1-图5，图1-图5示出了本发明实施例中热泵空调系统的结构。

本实施例提供一种热泵空调系统100，热泵空调系统100包括热泵空调回路110、电池冷却液回路120、电池冷却器130及控制器；

热泵空调回路110包括室内冷凝器111，并具备室内冷凝器111工作的制热状态；

请参照图2及图3，电池冷却器130同时设置在热泵空调回路110与电池冷却液回路120上；

控制器用于当热泵空调回路110处于制热状态时，控制电池冷却器130将电池冷却液回路120中的热量传递至热泵空调回路110中。

该热泵空调系统100的工作原理是：

该热泵空调系统100采用的是将电池冷却液回路120中的热量交换至热泵空调回路110中的热交换方式，以在热泵空调回路110中没有设置加热器的情况下，满足热泵空调回路110在制热状态下的热量需求，进而能够减少热泵空调回路110中的结构数量，在降低了成本的同时，通过热量的交换，实现了余热的回收利用，进而能够避免能源的浪费。具体的，该热泵空调系统100是通过控制器控制电池冷却器130的工作状态，从而对热泵空调回路110与电池冷却液回路120间的热交换过程进行控制，尤其是能够在热泵空调回路110处于制热状态时，通过控制电池冷却器130的状态，使得电池冷却液回路120中的热量交换至热泵空调回路110中，以在环境温度较低的情况下，通过将电池冷却液回路120中的热量交换至热泵空调回路110中，以满足热泵空调回路110的热需求。

请参照图1-图3，图3示出了本发明实施例中电池冷却液回路的结构。

在本实施例中，在设置电池冷却液回路120时，电池冷却液回路120中设置有电池包121及水暖加热器122；由此，在将电池冷却液回路120中的热量交换至热泵空调回路110中时，电池冷却器130可以用于将电池冷却液回路120中水暖加热器122工作产生的热量或电池包121中的热量传递至热泵空调回路110中。

在交换的过程中，当通过电池冷却器130将电池冷却液回路120中的电池包121中的热量传递至热泵空调回路110中时，需要满足电池包121中存在余热；而当通过电池冷却器130将电池冷却液回路120中的暖加热器工作产生的热量传递至热泵空调回路110中时，需要满足电池包121中不存在余热或是电池包121中的余热交换至热泵空调回路110后，其热量并不能满足制热状态下的热泵空调回路110的热量需求，由此，通过水暖加热器122工作产生热量，并起到向热泵空调回路110供热的作用。

请参照图1-图4，图4示出了本发明实施例中电池冷却液回路与电机冷却液回路的连接方式。

进一步地，在本实施例中，热泵空调系统100还包括四通阀141及电机冷却液回路150；四通阀141的其中两个端口设置在电池冷却液回路120中，四通阀141的其余两个端口设置在电机冷却液回路150中；以通过四通阀141的四个端口间的导通状态使得电机冷却液回路150具备与电池冷却液回路120串联的状态，以及与电池冷却液回路120阻断的状态。

请参照图6-图9，并结合图4，图6-图9为本发明实施例中热泵空调回路处于制热状态时的状态图。

并且当电机冷却液回路150与电池冷却液回路120串联时，电机中的热量可以传递至电池冷却液回路120中；此时，电池冷却液回路120中便存在电池包121余热、电机余热以及水暖加热器122的工作热量，此时，电池冷却器130便可用于将电池冷却液回路120中的电机中的热量及电池包121中的热量传递至热泵空调回路110中，或将水暖加热器122工作产生的热量传递至热泵空调回路110中。

进一步地，在本实施例中，热泵空调系统100还包括与电机并联的散热支路160，散热支路160中设置有低温散热器161，以用于散发电机工作产生的热量；另外，散热支路160具备与电机冷却液回路150连通的状态，以及与电机冷却液回路150断开的状态。由此，在电机冷却液回路150与电池冷却液回路120断开时，散热支路160与电机冷却液回路150连通，此时电机冷却液回路150中的热量便在进入至散热支路160后，经低温散热器161散发到外界；同理，在电机冷却液回路150与电池冷却液回路120连通时，散热支路160与电机冷却液回路150断开，此时电机冷却液回路150中的热量便进入至电池冷却液回路120中。

请参照图5，图5示出了本发明实施例中热泵空调回路的结构。

为对散热支路160与电机冷却液回路150的导通状态进行切换，故在本实施例中，散热支路160与电机冷却液回路150的连接处设置有三通阀162，以通过三通阀162切换述散热支路160与电机冷却液回路150的状态。另外，在本发明的实施例中，还可以在散热支路160上设置通断阀，并且在电机冷却液回路150与散热支路160并联的分段上设置通断阀，以通过两个通断阀的通断状态的切换，对散热支路160的导通状态进行切换。

进一步地，从上述内容中可以看出，在通过电池冷却器130对电池冷却液回路120与热泵空调回路110间进行热交换，以及电池冷却液回路120与电机冷却液回路150间进行热交换时，均需要对电池冷却液回路120与电机冷却液回路150中的冷却液的温度进行监测，以便于对热泵空调回路110、电池冷却液回路120以及电机冷却液回路150间的热交换状态，以及电池冷却液回路120中的水暖加热器122的工作状态进行控制，故电池冷却液回路120与电机冷却液回路150中分别设置有第一温度传感器142及第二温度传感器143。

在本实施例中，热泵空调回路110中设置有压缩机112、室外换热器113以及气液分离器114；而当热泵空调系统100处于制热状态时，冷媒依次流经压缩机112、室内冷凝器111、室外换热器113以及气液分离器114；并且电池冷却器130与室外换热器113并联。另外，热泵空调回路110包括蒸发器115，并具备蒸发器115工作的制冷状态；电池冷却器130与蒸发器115并联；当热泵空调回路110处于制冷状态时，冷媒依次流经压缩机112、室外换热器113、蒸发器115以及气液分离器114。

在可选的实施方式中，热泵空调系统100还包括节流阀171，节流阀171设置在连通电池冷却器130的冷媒入口端与热泵空调回路110的管路上，并与控制器电连接，以对电池冷却器130中的流量进行控制，从而对电池冷却器130中的工作状态进行调整。

进一步地，请参照图5，基于上述内容，本实施例中的热泵空调回路110包括主回路116以及多个支路。

其中，压缩机112、室内冷凝器111、室外换热器113以及气液分离器114依次设置在主回路116内；

蒸发器115设置在第一支路117上，第一支路117的两端均与主回路116连通。第一支路117的一端与主回路116上的连接处位于室内冷凝器111与室外换热器113之间，另一端与主回路116上的连接处位于气液分离器114与室外换热器113之间，并且为在热泵空调回路110处于制冷状态时，冷媒可以依次流经压缩机112、室外换热器113、蒸发器115以及气液分离器114，故热泵空调回路110还包括第二支路118，第二支路118的两端均与主回路116连通，并且第二支路118的一端与主回路116上的连接处位于压缩机112与室内冷凝器111之间，另一端与主回路116上的连接处位于气液分离器114与室外散热器之间。

其外，热泵空调回路110还包括第三支路119，电池冷却器130中的冷媒入口及冷媒出口均设置在第三支路119上，并且第三支路119的一端与主回路116的连接处位于室内冷凝器111与室外换热器113之间，而第三支路119的另一端与气液分离器114连通；由于本实施例中设置有第一支路117，故第三支路119用于与气液分离器114连通的一端与第一支路117连通，且相对位于气液分离器114及蒸发器115之间。

进一步地，需要说明的是，在本实施例中，节流阀171设置在连通电池冷却器130的冷媒入口端与热泵空调回路110的管路上，即节流阀171设置在第三支路119上；另外，由于该热泵空调系统100具备多种工作状态，故需要对上述内容中的主回路116、第一支路117及第二支路118的通断状态进行控制，故在主回路116、第一支路117及第二支路118上均设置有通断阀；

具体的，主回路116上设置有第一通断阀146及第二通断阀147，第一通断阀146位于气液分离器114与室外换热器113之间，第二通断阀147位于室内冷凝器111与室外换热器113之间，以对蒸发器115与室外换热器113以及室外换热器113与气液分离器114的导通状态进行调整；第一支路117上设置有第三通断阀148，以在热泵空调回路110处于制热状态时，断开第一支路117；第二支路118上设置有第四通断阀149；由此，通过上述的通断阀的设置，能够对主回路116、第一支路117及第二支路118的通断状态进行调整，同时配合节流阀171、三通阀162以及四通阀141导通状态的调整，从而实现该热泵空调系统100多种工作状态间的切换。

另外，在主回路116及第三支路119上分别设置有第三温度传感器144及第四温度传感器145，以对主回路116及第三支路119上的冷媒温度进行检测；同时，主回路116上靠近压缩机112的冷媒出口处以及靠近气液分离器114的冷媒入口处分别设置第一压力传感器172及第二压力传感器173，以对冷媒的压力进行检测。

需要说明的是，在本实施例中，控制器与电池冷却器130电连接的同时，还与上述的热泵空调回路110、电池冷却液回路120以及电机冷却液回路150中各个结构以及通断阀电连接，以对各个结构的工作状态进行监测和控制，同时对各个回路的导通状态进行控制。

综上，基于上述的内容，该热泵空调系统100包括以下工作状态：

制热状态：

请参照图7，图7示出了本发明实施例中热泵空调回路处于制热状态时与电池冷却液回路换热的状态；

当热泵空调回路110处于制热状态，并用于对驾驶舱进行加热时，主回路116上的第一通断阀146及第二通断阀147均打开，使得主回路116处于导通状态；此时，压缩机112将高温高压的制冷剂排出，进入室内冷凝器111换热后为车内提供热空气，然后进入室外换热器113从环境吸收热量，再流入气液分离器114，随后进入压缩机112进入下一个循环；

若环境温度较低时，热泵空调回路110中的热量不能够满足加热需求，此时，第三支路119上的节流阀171打开，使得第三支路119与主回路116导通，并且控制器依据电池冷却液回路120及电机冷却液回路150上的第一温度传感器142及第二温度传感器143采集的温度数据，对电池冷却液回路120及电机冷却液回路150的导通状况以及水暖加热器122的工作状态进行控制；

具体的，请参照图8及图9，图8及图9示出了本发明实施例中热泵空调回路处于制热状态时与电池冷却液回路换热的状态图，图中箭头方向即为冷媒或冷却液的流动方向；

当电池包121中存在余热时，第三支路119上的节流阀171打开，使得第三支路119与主回路116导通，四通阀141断开；此时，由室内冷凝器111换热后排出的部分冷媒经由主回路116的室外换热器113及气液分离器114回到压缩机112中；其余部分冷媒进入第三支路119中，并在电池冷却器130中与电池冷却液回路120中冷却液进行热交换，冷媒在换热后回到主回路116中，并在经气液分离器114回到压缩机112中；

当电池包121及电机中均存在余热时，第三支路119上的节流阀171打开，使得第三支路119与主回路116导通；四通阀141打开，电池冷却液回路120及电机冷却液回路150串联，电机冷却液回路150中的热量传递至电池冷却液回路120中的冷却液中；此时，由室内冷凝器111换热后排出的部分冷媒经由主回路116的室外换热器113及气液分离器114回到压缩机112中；其余部分冷媒进入第三支路119中，并在电池冷却器130中与电池冷却液回路120中冷却液进行热交换，冷媒在换热后回到主回路116中，并在经气液分离器114回到压缩机112中；

当电池包121及电机中均不存在余热时，此时水暖加热器122工作产生热量；第三支路119上的节流阀171打开，使得第三支路119与主回路116导通，四通阀141断开；此时，由室内冷凝器111换热后排出的部分冷媒经由主回路116的室外换热器113及气液分离器114回到压缩机112中；其余部分冷媒进入第三支路119中，并在电池冷却器130中与电池冷却液回路120中冷却液进行热交换，并通过冷却液将水暖加热器122中产生的热量传递至第三支路119中的冷媒中，冷媒在换热后回到主回路116中，并在经气液分离器114回到压缩机112中。

制冷状态：

请参照图10，图10示出了本发明实施例中热泵空调回路处于制冷状态时的状态，图中箭头方向即为冷媒的流动方向；

当热泵空调回路110处于制冷状态时，其可以对驾驶舱及电池包121制冷；

此时，主回路116上的第一通断阀146及第二通断阀147断开，第一支路117上的第三通断阀148打开，第三支路119上的节流阀171打开，第二支路118上的第四通断阀149打开；此时第一支路117、第二支路118及第三支路119均与主回路116导通；

此时，压缩机112将高温高压的冷媒排出，随后冷媒进入室外换热器113放出热量形成高温高压冷媒，经过降温的部分冷媒进入第一支路117，节流后的低温低压冷媒进入蒸发器115，换热后给驾驶舱内的空气降温；其余部分冷媒进入第三支路119，节流后进入电池冷却器130，冷媒与冷却液换热后给电池包121降温；

第一支路117中及第三支路119中经过换热后的冷媒一起汇入气液分离器114(以确保进入压缩机112的冷媒为气体状态)，最后回到压缩机112，并进入下一个循环。

综上，该热泵空调系统100采用的是将电池冷却液回路120中的热量交换至热泵空调回路110中的热交换方式，以在热泵空调回路110中没有设置加热器的情况下，满足热泵空调回路110在制热状态下的热量需求，进而能够减少热泵空调回路110中的加热器结构，以降低热泵空调系统100的制造成本；同时，通过对电池包121以及电机中的余热的回收利用，进而能够提高能源的利用率，并避免能源的浪费。

基于上述的热泵空调系统100，本发明实施例提供一种汽车，汽车包括如前述实施方式中任意一项的热泵空调系统100。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。