[发明专利]一种热泵系统及其控制方法

权利要求书

1.一种热泵系统，包括压缩机，其特征在于，所述系统包括：

气路调控单元，设置于乘客舱，包括第一、第二室内换热器和室外换热器，制冷剂在所述压缩机的带动下，在所述气路调控单元中循环流动；

水路调控单元，设置于电池侧，包括水泵和电池水路换热器，循环水由所述水泵驱动流经所述电池水路换热器和所述电池，将热量或冷量从所述电池换热器传递给所述电池；

其中，所述压缩机的输出端分别通过若干控制开关连接所述气路调控单元和所述水路调控单元，实现对所述乘客舱和所述电池的调控模式。

2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，

所述若干控制开关包括第一至第四膨胀阀和第一至第六截止阀；

其中，所述第一内换热器的第一端通过第四膨胀阀连接所述电池水路换热器，其第二端通过第三截止阀连接室外换热器的第二端，通过第一膨胀阀与第二内换热器的第二端相连；

第二内换热器的第一端通过第二膨胀阀连接室外换热器的第一端，且第一端还通过第三膨胀阀连接电池水路换热器的第一端，第二内换热器的第二端通过第四截止阀、第六截止阀连接电池水路换热器的第二端；

室外换热器的第二端通过第二截止阀连接压缩机的第二端，室外换热器的第二端通过第五截止阀连接在第六截止阀和第四截止阀之间；

所述压缩机的第一端连接在第六截止阀和第四截止阀之间，其第二端通过第一截止阀与第一内换热器的第一端相连。

3.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，

所述气路调控单元中，通过第一至第六截止阀的开闭改变所述制冷剂的流动方向，利用第一至第四膨胀阀的节流压差，所述制冷剂在高压侧对所述气路调控单元或所述水路调控单元放热，在低压侧对所述气路调控单元或水路调控单元吸热，以实现制热或制冷。

4.根据权利要求3所述的热泵系统，其特征在于，所述调控模式进一步包括：

乘客舱调控模式和电池调控模式，其中，所述乘客舱调控模式包括乘客舱制冷、制热、除湿中任一项，所述电池调控模式包括电池制冷、制热中任一项，及乘客舱调控模式和电池调控模式之一的组合。

5.一种应用权利要求2～4中任一项所述热泵系统的控制方法，其特征在于，

步骤一，根据温度或湿度需求，获得鼓风机风量和水泵流量；

步骤二，根据目标温度和实测温度，计算获得乘客舱调控需求和电池调控需求，所述目标温度包括乘客舱目标露点温度和目标出风温度，所述实测温度包括进风温度和电池温度；

步骤三，根据所述乘客舱调控需求和电池调控需求，调节各所述截止阀和膨胀阀的通断，控制选择一种系统运行模式；

步骤四，比较所述乘客舱调控需求和电池调控需求，当乘客舱和电池调控要求为同时吸热或同时放热时，所述第二膨胀阀根据压缩机排温排压进行调控，调控所述第一、第三膨胀阀控制能量输出分配；

当乘客舱和电池调控要求为分别放热和吸热时，调控所述第二膨胀阀控制能量输出分配，所述第一、第三膨胀阀根据压缩机排温排压进行调控。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤二中，所述乘客舱调控需求包括乘客舱目标能量需求Q_cabin为：

Q_cabin＝a*(T_target-T_in)*V (1)

其中，a为标定好的固定系数，T_target为乘客舱目标出风温度或目标露点温度，T_in为进风温度，V为鼓风机风量；

所述电池调控需求包括电池目标能量需求Q_bat为：

Q_bat＝b*T_bat+c (2)

其中，b和c为固定系数，通过电池温度T_bat计算得到；

所述乘客舱目标露点温度通过外温和空气湿度查表得到。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，

所述步骤三的系统运行模式包括：乘客舱制热模式，乘客舱除湿模式，乘客舱制冷模式，电池加热模式，电池冷却模式，乘客舱-电池同时加热模式，乘客舱制热-电池冷却模式，乘客舱除湿-电池加热模式，乘客舱除湿-电池冷却模式，乘客舱制冷-电池加热模式，乘客舱制冷-电池冷却模式和利用电机余热为乘客舱加热模式；

其中，在所述乘客舱制热模式下，第一、五截止阀开，第二、三、四、六截止阀关，第一、二膨胀阀节流，第三、四膨胀阀关；

在所述乘客舱除湿模式下，第一、三、四截止阀开，第二、五、六截止阀关，第二膨胀阀节流，第一、三、四膨胀阀关；

在所述乘客舱制冷模式下，第二、四截止阀开，第一、三、五、六截止阀关，第二膨胀阀节流，第一、三、四膨胀阀关；

在所述电池加热模式下，第一、五截止阀开，第二、三、四、六截止阀关，第二、四膨胀阀节流，第三膨胀阀开，第一膨胀阀关；

在所述电池冷却模式下，第二、六截止阀开，第一、三、四、五截止阀关，第二膨胀阀节流，第三膨胀阀开，第一、四膨胀阀关；

在所述乘客舱制热-电池加热模式下，第一、五截止阀开，第二、三、四、六截止阀关，第一、二、三、四膨胀阀节流；

在所述乘客舱制热-电池冷却模式下，当乘客舱所需热量与电池所需冷量相近时，第一、六截止阀开，第二、三、四、五截止阀关，第一、三膨胀阀节流，第二、四膨胀阀关；当乘客舱所需热量大于电池所需冷量时，第一、五、六截止阀开，第二、三、四截止阀关，第一、二、三膨胀阀节流，第四膨胀阀关；当乘客舱所需热量小于电池所需冷量时，第一、二、六截止阀开，第三、四、五截止阀关，第一、二、三膨胀阀节流，第四膨胀阀关；

在所述乘客舱除湿-电池加热模式下，第一、三、四截止阀开，第二、五、六截止阀关，第二、三、四膨胀阀节流，第一膨胀阀关；

在所述乘客舱除湿-电池冷却模式下，第一、三、四、六截止阀开，第二、五截止阀关，第二、三膨胀阀节流，第一、四膨胀阀关；

在所述乘客舱制冷-电池加热模式下，当乘客舱所需冷量与电池所需热量相近时，第一、四截止阀开，第二、三、五、六截止阀关，第三、四膨胀阀节流，第一、二膨胀阀关；当乘客舱所需冷量小于电池所需热量时，第一、四、五截止阀开，第二、三、六截止阀关，第二、三、四膨胀阀节流，第一膨胀阀关；当乘客舱所需冷量大于电池所需热量时，第一、二、四截止阀开，第三、五、六截止阀关，第二、三、四膨胀阀节流，第一膨胀阀关；

在所述乘客舱制冷-电池冷却模式下，第二、四、六截止阀开，第一、三、五截止阀关，第二、三膨胀阀节流，第一膨胀阀关；

在所述利用电机余热为乘客舱加热模式下，第一、五、六截止阀开，第二、三、四截止阀关，第一、二、三膨胀阀节流，第四膨胀阀关，电池水路换热器与电机相连，系统从电机吸热。