[发明专利]用于机动车辆的热泵辅助冷却剂回路热交换器除霜系统

说明书

本公开提供了“用于机动车辆的热泵辅助冷却剂回路热交换器除霜系统”。一种用于机动车辆的冷却和加热系统，包括：热泵；控制器；低温散热器，所述低温散热器与所述热泵热连通；乘客舱热交换器，所述乘客舱热交换器与所述热泵热连通；以及除霜系统，所述除霜系统包括与所述低温散热器选择性流体连通的旁路冷却剂回路。当处于加热模式时，所述控制器在检测到热泵的操作处于预定正常操作范围之外时并且在检测到环境温度低于预定温度时打开电磁阀并且启用旁路冷却剂回路中的冷却剂加热器。所述控制器在检测到热泵的操作处于预定正常操作范围内时停用冷却剂加热器。所述控制器也可在检测到热泵的操作处于预定正常操作范围内时停用并关闭电磁阀。

技术领域

本公开总体涉及一种用于机动车辆的基于热泵的冷却和加热系统。更具体地，本公开涉及一种用于冷却和加热系统的热泵辅助冷却剂回路热交换器的除霜系统。

背景技术

热泵可用于混合动力机动车辆或完全电池供电式电动机动车辆的冷却和加热系统中，因为在缺乏由传统内燃发动机提供的热源的情况下，热泵可用于冷却和加热内部乘客舱。如本文所使用，术语“热泵”是指为在热能传递的两个方向上都具有高效率而优化的蒸气压缩制冷装置。这种热泵系统采用制冷剂作为在压缩机、蒸发器、膨胀阀与冷凝器之间循环的工作流体。因为热泵的操作可以是可反向的，所以热泵可适合于在任一方向上(例如，在冷却模式下和在加热模式下)工作以向内部客舱提供冷却或加热。

在冷却模式下，热泵以与传统空气调节系统相同的方式进行操作。在加热模式下，热泵比简单的电阻加热器更加有效，并且加热效率可以是使用相同电量的此类电阻加热器的三至四倍。然而，安装热泵的典型成本也高于电阻加热器的典型成本。

热泵系统可包括单回路系统，其中制冷剂流动通过乘客舱热交换器以及通常为传统空气调节系统中使用的相同系统的外部热交换器(有时称为OHX)。与传统的空气调节系统不同，当处于加热模式时，热泵还使制冷剂流动。

然而，当热泵在寒冷的状况(诸如0℃)下进行操作时，外部空气中的水分可冷凝在外部热交换器上并且冻结，从而降低了外部热交换器的性能。在此类系统中，热泵系统的外部热交换器上的霜和冰积聚对寒冷环境温度操作期间的性能具有重大影响。为了解决此问题，单回路热泵可在短的时间段内反向(即，在冷却模式下)运行，并且由此将外部热交换器解冻。

热泵系统还可包括使用常规冷却剂混合物(诸如水-乙二醇混合物)作为工作流体的一个或多个辅助冷却剂回路系统。与常规热泵系统不同，此类系统不采用流动通过乘客舱或外部热交换器的制冷剂。相反，热泵制冷剂保持处于独立的单元中。热泵制冷剂继而从辅助回路系统中的冷却剂去除热量或将热量排放到辅助回路系统中的冷却剂。因此，辅助回路系统中的冷却剂流动通过内部乘客舱内的乘客舱热交换器和外部热交换器，以提供所需的冷却和加热。

然而，此类系统的缺点是在外部热交换器上形成冰/霜。因为仅冷却剂流动通过外部热交换器，所以在形成冰/霜的情况下，没有权宜的方法来使外部热交换器变暖。除非外部热交换器解冻，否则系统性能将降低。与使用单回路系统的热泵系统不同，热泵不能简单地反向运行以使用制冷剂来对外部热交换器进行除霜和/或除冰。也就是说，因为冷却剂而不是制冷剂运行通过外部热交换器，因此使用辅助冷却剂回路的热泵系统不具有此能力。与基于制冷剂的系统不同，辅助冷却剂回路系统不具有对外部热交换器进行除霜和/或除冰的能力。系统性能将下降。

因此，期望一种包括热泵系统的冷却和加热系统，所述热泵系统包括在混合动力机动车辆或电池供电式电动机动车辆中使用的在所有环境状况下进行操作并且提供对外部热交换器进行除霜/除冰的能力的一个或多个辅助冷却剂回路系统。

发明内容