本發(fā)明涉及一種用于車輛的熱泵系統(tǒng)，更具體涉及以下這種用于車輛的熱泵系統(tǒng)，其能夠改善車輛內部的冷卻和加熱性能。

背景技術：

1、通常，用于車輛的空調系統(tǒng)包括使制冷劑循環(huán)的空調單元，以加熱或冷卻車輛內部。

2、空調單元用于將車輛內部保持在適宜的溫度，而與外部溫度變化無關。該空調單元被配置成通過在使從壓縮機排出的制冷劑經過冷凝器、儲液干燥器、膨脹閥和蒸發(fā)器，然后循環(huán)回到壓縮機的過程中，通過利用冷凝器和蒸發(fā)器進行熱交換，來加熱或冷卻車輛內部。

3、換句話說，空調單元通過冷凝器冷凝從壓縮機壓縮的高溫高壓氣相制冷劑，使制冷劑通過儲液干燥器和膨脹閥，然后在冷卻模式下蒸發(fā)蒸發(fā)器中的制冷劑，來降低車輛內部的溫度和濕度。

4、換句話說，隨著對能源效率和環(huán)境污染的持續(xù)關注，期望開發(fā)一種能夠基本上替代內燃機車輛的環(huán)保型車輛。環(huán)保型車輛分為使用燃料電池或電力作為動力源驅動的電動車輛和使用發(fā)動機和電池驅動的混合動力車輛。

5、在這些環(huán)保型車輛中的電動車輛或混合動力車輛中，不像普通車輛的空調器那樣使用單獨的加熱器。此外，在環(huán)保型車輛中使用的空調器通常被稱為熱泵系統(tǒng)。

6、由燃料電池的電源驅動的電動車輛通過將氧和氫之間的化學反應能量轉換成電能來產生驅動力。在這個過程中，熱能是由燃料電池中的化學反應產生的。因此，希望通過有效去除所產生的熱量來確保燃料電池的性能。

7、此外，混合動力車輛通過使用從上述燃料電池或蓄電池供應的電力來驅動電機以及由普通燃料運行的發(fā)動機來產生驅動力。因此，從燃料電池或蓄電池和電機產生的熱量應該被有效去除，以確保電機的性能。

8、因此，在根據(jù)相關現(xiàn)有技術的混合動力車輛或電動車輛中，冷卻裝置、熱泵系統(tǒng)和電池冷卻系統(tǒng)應分別配置為單獨的閉合回路，以防止電機、電氣部件和包括燃料電池的電池發(fā)熱。

9、因此，設置在車輛前部的冷卻模塊的尺寸和重量增加，并且將制冷劑和冷卻劑供應到發(fā)動機艙內的熱泵系統(tǒng)、冷卻裝置和電池冷卻系統(tǒng)中的每一個的連接管的布局變得復雜。

10、此外，由于用于根據(jù)車輛狀態(tài)來加熱或冷卻電池的電池冷卻系統(tǒng)被單獨提供以獲得電池的最佳性能，因此采用多個用于使連接管選擇性互連的閥。因此，由于閥的頻繁開關操作而產生的噪音和振動可能會被引入到車輛內部，從而降低乘坐舒適性。

11、此外，當加熱車輛內部時，由于缺少熱源，加熱性能可能會劣化，并且由于使用電加熱器，電力消耗會增加，壓縮機的電力消耗也會增加。

12、在背景技術部分公開的上述信息僅僅是為了增強對本發(fā)明背景的理解。因此，背景部分可能包含不構成本領域普通技術人員已知的現(xiàn)有技術的信息。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種用于車輛的熱泵系統(tǒng)，其能夠通過采用注氣裝置增加制冷劑的流量來改善冷卻和加熱性能，其中該注氣裝置被配置成選擇性地在為車輛內部空氣調節(jié)而選擇的至少一種模式下工作。

2、一種用于車輛的熱泵系統(tǒng)，包括：壓縮機，被配置成壓縮制冷劑；暖通空調(hvac)模塊，包括內部冷凝器和蒸發(fā)器；熱交換器，經由制冷劑管線連接到壓縮機；第一膨脹閥，設置在熱交換器與蒸發(fā)器之間的制冷劑管線上。該熱泵系統(tǒng)還包括：注氣裝置，連接到內部冷凝器或熱交換器，并被配置成選擇性地使從內部冷凝器供應的制冷劑或者從熱交換器供應的制冷劑膨脹和流動，以選擇性地將所供應的制冷劑中的一部分制冷劑供應到壓縮機，并增加在制冷劑管線中循環(huán)的制冷劑的流量。該熱泵系統(tǒng)還包括：第一閥，設置在壓縮機與熱交換器之間的制冷劑管線上；第一連接管線，其第一端連接到第一閥，第二端連接到內部冷凝器；以及第二連接管線，其第一端連接到內部冷凝器，第二端連接到注氣裝置。根據(jù)用于車輛內部的溫度調節(jié)的至少一種模式來控制制冷劑的流動。

3、用于車輛的熱泵系統(tǒng)還包括：第二閥，設置在熱交換器與第一膨脹閥之間的制冷劑管線上；第三連接管線，其第一端連接到第二閥，第二端連接到第二連接管線。該熱泵系統(tǒng)還包括：第四連接管線，其第一端連接到第二閥，第二端連接到壓縮機與蒸發(fā)器之間的制冷劑管線。

4、注氣裝置包括：氣液分離器，被配置成將所供應的制冷劑中的氣態(tài)制冷劑和液態(tài)制冷劑分離并選擇性地排放；第二膨脹閥，連接到第二連接管線的第二端；第一管線，其第一端連接到內部冷凝器與第二膨脹閥之間的第二連接管線，第二端連接到氣液分離器。該注氣裝置還包括：第三膨脹閥，設置在第一管線上；第二管線，其第一端連接到第二膨脹閥，第二端連接到氣液分離器；以及供應管線，其第一端連接到氣液分離器，第二端連接到壓縮機。

5、在冷卻或加熱車輛內部的狀態(tài)下，當?shù)谌蛎涢y膨脹并供應制冷劑時，氣液分離器運行，并經由供應管線將所供應的制冷劑中的氣態(tài)制冷劑供應到壓縮機，以增加在制冷劑管線中循環(huán)的制冷劑的流量。

6、注氣裝置還包括第三管線，其第一端連接到第二膨脹閥，第二端連接到第一閥與熱交換器之間的制冷劑管線。

7、熱泵系統(tǒng)，還包括：第五連接管線，其第一端連接到氣液分離器與第二膨脹閥之間的第二管線，第二端連接到第一膨脹閥與蒸發(fā)器之間的制冷劑管線。該熱泵系統(tǒng)還包括：以及第四膨脹閥，設置在第五連接管線上。

8、至少一種模式包括：第一模式，用于對車輛內部進行冷卻，其中氣液分離器運行；第二模式，用于對車輛內部進行加熱，其中氣液分離器運行；第三模式，用于對車輛內部進行加熱和除濕，其中氣液分離器運行；第四模式，用于對車輛內部進行冷卻，其中氣液分離器不運行；以及第五模式，用于對車輛內部進行加熱，其中氣液分離器不運行。

9、在第一模式下：第一膨脹閥停止運行；第一連接管線通過第一閥的運行而關閉；第二連接管線的與內部冷凝器連接的部分關閉；第二連接管線的與第三連接管線的第二端連接且與第一管線連接的部分打開；第三連接管線通過第二閥的運行而打開；第四連接管線通過第二閥的運行而關閉；第五連接管線通過第四膨脹閥的運行而打開；連接第二閥和第一膨脹閥的制冷劑管線關閉；第二膨脹閥停止運行；第一管線通過第三膨脹閥的運行而打開；第二管線的連接氣液分離器與第五連接管線的第一端的部分打開；第三管線通過第二膨脹閥的運行而關閉；供應管線打開；并且氣液分離器經由所打開的供應管線將所供應的制冷劑中的氣態(tài)制冷劑供應到壓縮機，并將液態(tài)制冷劑排放到與第二管線連接的第五連接管線。

10、第三膨脹閥被配置成使經由第三連接管線、第二連接管線的一部分和第一管線從熱交換器供應的制冷劑膨脹，并將膨脹后的制冷劑供應到氣液分離器。第四膨脹閥被配置成使經由第二管線的一部分和第五連接管線從氣液分離器供應的制冷劑膨脹，并將膨脹后的制冷劑供應到蒸發(fā)器。

11、在第二模式下：第一膨脹閥停止運行；連接第一閥和第三管線的第二端的制冷劑管線通過第一閥的運行而關閉；第一連接管線通過第一閥的運行而打開；第二連接管線打開；第三連接管線通過第二閥的運行而關閉；第四連接管線通過第二閥的運行而打開；第五連接管線通過第四膨脹閥的運行而關閉；將第二閥連接到第四連接管線的第二端的制冷劑管線關閉；第一管線通過第三膨脹閥的運行而打開；第二管線通過第二膨脹閥的運行而打開；第二連接管線通過第二膨脹閥的運行而不連接到第二管線；供應管線打開；第三管線通過第二膨脹閥的運行而打開；并且氣液分離器經由所打開的供應管線將所供應的制冷劑中的氣態(tài)制冷劑供應到壓縮機，并經由第二管線將液態(tài)制冷劑排放到第二膨脹閥。

12、第二膨脹閥被配置成使經由第二管線從氣液分離器排放的制冷劑膨脹，并將膨脹后的制冷劑排放到第三管線。第三膨脹閥被配置成使經由第二連接管線和第一管線從內部冷凝器供應的制冷劑膨脹，并將膨脹后的制冷劑供應到氣液分離器；并且第四膨脹閥停止運行。

13、在第三模式下：第一膨脹閥停止運行；連接第一閥和第三管線的第二端的制冷劑管線通過第一閥的運行而關閉；第一連接管線通過第一閥的運行而打開；第二連接管線打開；第三連接管線通過第二閥的運行而關閉；第四連接管線通過第二閥的運行而打開；第五連接管線通過第四膨脹閥的運行而打開；將第二閥連接到第五連接管線的第二端的制冷劑管線關閉；第一管線通過第三膨脹閥的運行而打開；第二管線通過第二膨脹閥的運行而打開；第二連接管線通過第二膨脹閥的運行而不連接到第二管線；供應管線打開；第三管線通過第二膨脹閥的運行而打開；經由第二管線從氣液分離器排放的制冷劑中的一部分制冷劑經由第五連接管線流動；并且氣液分離器經由所打開的供應管線將所供應的制冷劑中的氣態(tài)制冷劑供應到壓縮機，并將液態(tài)制冷劑排放到第二管線。

14、第二膨脹閥被配置成使經由第二管線從氣液分離器排放的制冷劑中的剩余制冷劑膨脹，并將膨脹后的制冷劑排放到第三管線。第三膨脹閥被配置成使經由第二連接管線和第一管線從內部冷凝器供應的制冷劑膨脹，并將膨脹后的制冷劑供應到氣液分離器。第四膨脹閥被配置成使經由第二管線和第五連接管線從氣液分離器供應的制冷劑膨脹，并將膨脹后的制冷劑供應到蒸發(fā)器。

15、在第四模式下：制冷劑管線通過第一膨脹閥的運行而打開，使得壓縮機、熱交換器和蒸發(fā)器可經由制冷劑管線相互連接；第一連接管線通過第一閥的運行而關閉；第二連接管線關閉；第三連接管線和第四連接管線通過第二閥的運行而關閉；第五連接管線通過第四膨脹閥的運行而關閉；第一管線通過第三膨脹閥的運行而關閉；第二管線通過第二膨脹閥的運行而關閉；供應管線關閉；并且第三管線通過第二膨脹閥的運行而關閉。

16、第一膨脹閥被配置成使從熱交換器供應的制冷劑膨脹，并將膨脹后的制冷劑供應到蒸發(fā)器；并且第二膨脹閥、第三膨脹閥和第四膨脹閥停止運行。

17、在第五模式下：第一膨脹閥停止運行；連接第一閥和第三管線的第二端的制冷劑管線通過第一閥的運行而關閉；第一連接管線通過第一閥的運行而打開；第二連接管線打開；第三連接管線通過第二閥的運行而關閉；第四連接管線通過第二閥的運行而打開；第五連接管線通過第四膨脹閥的運行而關閉；將第二閥連接到第四連接管線的第二端的制冷劑管線關閉；第一管線通過第三膨脹閥的運行而關閉；第二管線通過第二膨脹閥的運行而關閉；供應管線關閉；第三管線通過第二膨脹閥的運行而打開；并且第二連接管線通過第二膨脹閥的運行而連接到第三管線。

18、第二膨脹閥被配置成使經由第二連接管線從內部冷凝器供應的制冷劑膨脹，并將膨脹后的制冷劑排放到第三管線。第三膨脹閥和第四膨脹閥停止運行。

19、熱交換器被配置成使在第一模式和第四模式下供應的制冷劑冷凝。

20、熱交換器被配置成使在第二模式、第三模式和第五模式下供應的制冷劑蒸發(fā)。

21、第一膨脹閥、第三膨脹閥和第四膨脹閥是在至少一種模式下選擇性運行的雙向膨脹閥，并且被配置成在控制制冷劑流動的同時選擇性地使所供應的制冷劑膨脹。

22、如上所述，根據(jù)實施例的用于車輛的熱泵系統(tǒng)，通過采用注氣裝置，可改善冷卻和加熱性能，該注氣裝置被配置成選擇性地在為車輛內部空調而選擇的至少一種模式下工作。

23、此外，根據(jù)本發(fā)明，通過使用注氣裝置可使系統(tǒng)的性能最大化，同時使所需的部件最少。因此，該系統(tǒng)可被精簡和簡化。

24、此外，根據(jù)實施例，可以通過簡化整個系統(tǒng)來降低制造成本和重量，從而改善空間利用率。