[发明专利]车辆空调装置及其控制方法

说明书

本发明涉及一种水加热式热泵的车辆空调装置及其控制方法。本发明的目的是将车辆空调装置构造成能够尽可能地提高空气冷却式热交换器的热交换效率，由此提高热泵的“空调效率”和“热泵效率”，并相应地提高热泵的加热和冷却性能，由此增加车辆室内的加热/冷却性能。为了实现该目的，本发明提供了一种车辆空调装置及其控制方法，所述车辆空调装置包括：压缩机；水冷却式热交换器；热泵模式膨胀阀；空气冷却式热交换器；空调模式膨胀阀；蒸发器；以及热泵侧制冷剂循环管线，该热泵侧制冷剂循环管线在空调模式下从所述蒸发器产生冷空气，并在热泵模式下从所述水冷却式热交换器中产生热，其中所述空气冷却式热交换器在所述空调模式和所述热泵模式下使得在内部制冷剂与环境空气之间进行热交换，该车辆空调装置进一步包括热交换空气切换部，该热交换空气切换部根据所述空调模式或所述热泵模式切换与所述空气冷却式热交换器进行热交换的不同类型空气。

技术领域

本发明涉及车辆空调系统和用于控制车辆空调系统的方法，更具体地说，涉及：一种车辆空调系统，该车辆空调系统被构造成使空气冷却式热交换器的热交换效率最大化，并且能够增强热泵的空调效率和热泵效率，因此提高热泵的加热/冷却性能以提高乘客舱的加热/冷却性能；以及用于控制车辆空调系统的方法。

背景技术

近年来，已经开发了各种用于有效冷却和加热乘客舱的空调系统。特别地，正在开发用于有效地冷却和加热诸如电动车辆、混合动力车辆，燃料电池车辆之类的环境友好型电动车辆的乘客舱的各种空调系统。作为这种空调系统的示例，已知一种水加热式热泵空调系统。

如图1中所示，该水加热式热泵空调系统包括热泵侧制冷剂循环管线10和加热器芯侧制冷剂循环管线20。

热泵侧制冷剂循环管线10包括压缩机12、水冷却式热交换器14、热泵模式膨胀阀15、空气冷却式热交换器16、彼此并联安装的多个空调模式膨胀阀17、安装在空调模式膨胀阀17的下游侧的蒸发器18以及安装在空调模式膨胀阀17的下游侧的多个冷却器19。

在用于冷却目的的空调模式下，热泵侧制冷剂循环管线10允许热泵模式膨胀阀15断开，使得制冷剂能在不经过热泵模式膨胀阀15的情况下循环。由于制冷剂循环，在蒸发器18和冷却器19中产生具有低温度的冷能。由此产生的冷能传递到乘客舱、电池(未示出)和电气部件(未示出)，从而冷却乘客舱、电池和电气部件。

在用于加热目的的热泵模式下，将热泵模式膨胀阀15开启，使得制冷剂能经过热泵模式膨胀阀15并循环通过热泵模式膨胀阀15。由于制冷剂循环，在水冷却式热交换器14中产生具有高温度的热，并且该热被传递到加热器芯侧冷却水循环管线20。因此，具有高温度的热通过加热器芯侧冷却水循环管线20的加热器芯24辐射到乘客舱中，从而加热乘客舱。

在这方面，空气冷却式热交换器16在空调模式下用作冷凝器，而在热泵模式下用作蒸发器。在空调模式下，用作冷凝器的空气冷却式热交换器16侧的热在与由冷却风扇16a吸入的空气进行热交换的同时被辐射出。在热泵模式下，用作蒸发器的空气冷却式热交换器16侧的冷能在与由冷却风扇16a吸入的空气进行热交换的同时被辐射出。

加热器芯侧冷却水循环管线20包括：内部流动路径22，其形成在热泵侧制冷剂循环管线10的水冷却式热交换器14中；加热器芯24，其安装在乘客舱内；以及水泵25，其用于使冷却水在加热器芯24和水冷却式热交换器14的内部流动路径22之间循环。

在热泵模式下，加热器芯侧冷却水循环管线20使冷却水在热泵侧制冷剂循环管线10的水冷却式热交换器14和加热器芯24之间循环，从而将在热泵侧制冷剂循环管线10的水冷却式热交换器14中产生的热传递到加热器芯24。因此，传递到加热器芯24的具有高温度的热被辐射到乘客舱中以加热乘客舱。

在空调模式下，加热器芯侧冷却水循环管线20将水冷却式热交换器14中产生的热传递到散热器27。因此，在水冷却式热交换器14中产生的热由散热器27辐射。