用于车辆的热泵系统的制作方法

用于车辆的热泵系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年8月13日提交的申请号为10-2020-0101744的韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部内容通过该引用并入本文以用于所有目的。
技术领域
3.本发明涉及一种用于车辆的热泵系统。更具体地，本发明涉及一种用于车辆的热泵系统，该热泵系统通过利用执行制冷剂和冷却剂之间的热交换的一个制冷机(chiller)来调节电池模块的温度并且通过利用电气部件产生的废热来提高加热效率。


背景技术：

4.通常，用于车辆的空调系统包括用于使冷却剂循环以加热或冷却车辆室内的空调装置。
5.这样的空调装置通过与外部温度变化无关地将车辆室内的温度保持在适当的水平来保持舒适的室内环境，从而在通过压缩机的驱动而排出的制冷剂经过冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀和蒸发器之后循环回到压缩机的过程中，通过冷凝器和蒸发器进行的热交换来加热或冷却车辆室内。
6.即，空调装置被配置为在夏季的冷却模式下由压缩机压缩的高温高压气态制冷剂通过冷凝器冷凝之后，经过贮液干燥器和膨胀阀并通过蒸发器中的蒸发来降低车辆室内的温度和湿度。
7.同时，近年来，随着对能源效率和环境污染的关注不断增加，需要开发能够基本上替代内燃发动机车辆的环保车辆。环保车辆通常是由燃料电池或电力驱动的电动车辆或者由发动机和电池驱动的混合动力车辆。
8.在环保车辆中，与普通车辆的空调装置不同，电动车辆或混合动力车辆不使用单独的加热器，并且应用于环保车辆的空调装置通常被称为热泵系统。
9.另一方面，在电动车辆的情况下，氧和氢的化学反应能被转换成电能以产生驱动力。在该过程中，由于燃料电池中的化学反应产生热能，因此有效地除去产生的热对于确保燃料电池的性能至关重要。
10.此外，即使在混合动力车辆中，通过利用从燃料电池或电池供应的电力驱动马达并通过普通燃料操作发动机来产生驱动力，因此，只有有效地除去燃料电池或电池和马达产生的热，才能确保马达的性能。
11.因此，通常在混合动力车辆或电动车辆中，电池冷却系统需要与冷却器和热泵系统一起单独地形成有单独的闭合回路，以防止在马达和电气部件以及包括燃料电池的电池中产生热。
12.因此，设置在车辆前部的冷却模块的尺寸和重量增加，并且在发动机室中将制冷剂和冷却剂供应到热泵系统、冷却器和电池冷却系统的连接管的布置复杂。
13.此外，单独地提供根据车辆状态加热或冷却电池以使电池表现最佳性能的电池冷
却系统，因此，采用了用于与各个连接管连接的多个阀，并且由于阀的频繁开关操作而产生的噪音和振动被传递到车辆室内，从而降低了乘坐舒适性。
14.本背景技术部分中公开的信息仅用于增强对本发明的总体背景的理解，并且不能被视为对该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。


技术实现要素：

15.本发明的各个方面旨在提供一种用于车辆的热泵系统，该热泵系统通过利用执行制冷剂和冷却剂之间的热交换的一个制冷机来调节电池模块的温度并且通过利用电气部件产生的废热来提高加热效率。
16.本发明的各个方面旨在提供一种用于车辆的热泵系统，该热泵系统包括：冷却装置，被配置为包括通过冷却剂管线连接的第一散热器、第一水泵、第一阀和第二阀，使冷却剂在冷却剂管线中循环以冷却设置在冷却剂管线上的至少一个电气部件；电池冷却装置，被配置为包括连接到第一阀的电池冷却剂管线以及通过电池冷却剂管线连接的第二散热器、第二水泵和电池模块，使冷却剂循环通过电池模块；制冷机，连接到第一连接管线和第二连接管线，第一连接管线连接到第二散热器和电池模块之间的电池冷却剂管线，第二连接管线连接到第一阀，并且制冷机通过制冷剂连接管线连接到空调装置的制冷剂管线，并通过执行被引入到制冷机中的冷却剂和从空调装置的制冷剂管线选择性地供应的制冷剂之间的热交换来调节冷却剂的温度；加热装置，包括加热管线以及第三水泵和加热器，加热管线通过第二阀连接到冷却剂管线以通过利用冷却剂来加热车辆室内，第三水泵和加热器设置在加热管线上；以及第三连接管线，第三连接管线的第一端部连接到制冷机，第三连接管线的第二端部连接到第二阀，从而通过第二阀的操作将经过电气部件或加热装置的冷却剂选择性地供应到制冷机。
17.空调装置可以包括：蒸发器，连接到制冷剂管线；冷凝器，设置在第二阀和加热器之间的加热管线上以使得循环通过加热装置的冷却剂经过冷凝器，冷凝器连接到制冷剂管线，并且冷凝器被配置为冷却剂在冷凝器中循环，以执行冷却剂和通过制冷剂管线供应的制冷剂之间的热交换；压缩机，通过制冷剂管线连接在蒸发器和冷凝器之间；热交换器，设置在冷凝器和蒸发器之间的制冷剂管线上；第一膨胀阀，设置在热交换器和蒸发器之间的制冷剂管线上；第二膨胀阀，设置在制冷剂连接管线上；储液器，设置在蒸发器和压缩机之间的制冷剂管线上并连接到制冷剂连接管线；以及第三膨胀阀，设置在冷凝器和热交换器之间的制冷剂管线上。
18.根据第三膨胀阀的选择性操作，热交换器可以通过与外部空气的热交换来附加地冷凝或蒸发在冷凝器中冷凝的制冷剂。
19.当通过利用制冷剂来冷却电池模块时，第二膨胀阀可以使通过制冷剂连接管线引入的制冷剂膨胀并流入制冷机，并且在车辆的加热模式和低温除湿模式下，第三膨胀阀可以选择性地使被引入到热交换器中的制冷剂膨胀。
20.制冷剂连接管线的第一端部可以连接到热交换器和第一膨胀阀之间的制冷剂管线，并且制冷剂连接管线的第二端部可以连接到储液器。
21.制冷机和冷凝器中的每一个可以是水冷式热交换器，并且热交换器可以是空冷式热交换器。
22.加热装置可以进一步包括空气加热器，该空气加热器设置在蒸发器的相对侧，加热器插置在空气加热器和蒸发器之间，以选择性地加热经过加热器的外部空气。
23.当供应到加热器的冷却剂的温度低于车辆室内加热的目标温度时，空气加热器可以操作以升高经过加热器的外部空气的温度。
24.当在车辆的冷却模式下冷却电池模块时，在冷却装置中，通过第一水泵的操作，冷却剂可以在冷却剂管线中循环；第一连接管线可以打开，并且通过第一阀的操作，第二连接管线可以打开；通过第二阀的操作，第三连接管线可以关闭；通过第一阀的操作，电池冷却剂管线的连接到第二散热器的部分可以关闭；在电池冷却装置中，通过第二水泵的操作，沿着第一连接管线和第二连接管线经过制冷机的冷却剂可以沿着电池冷却剂管线的打开部分被供应到电池模块；在加热装置中，通过第二阀的操作，冷却剂管线和加热管线可以连接，从而从冷却装置供应冷却剂；在空调装置中，在制冷剂连接管线可以通过第二膨胀阀的操作而打开的状态下，制冷剂可以沿着制冷剂管线和制冷剂连接管线循环；第一膨胀阀和第二膨胀阀可以使制冷剂膨胀，从而将膨胀的制冷剂分别供应到蒸发器和制冷机；并且第三膨胀阀可以使从冷凝器供应的制冷剂流入热交换器。
25.通过第三水泵的操作，加热装置可以将从冷却装置供应的冷却剂供应到冷凝器，冷凝器可以通过与冷却剂的热交换来冷凝制冷剂，并且热交换器可以通过与外部空气的热交换来附加地冷凝从冷凝器引入的制冷剂。
26.当在车辆的加热模式下回收外部热源和电气部件的废热时，第一连接管线可以关闭，并且通过第一阀的操作，第二连接管线可以打开；通过第二阀的操作，第三连接管线可以打开；在冷却装置中，通过第一阀和第二阀的操作，连接到第一散热器的冷却剂管线可以关闭；通过第一水泵的操作，经过电气部件的冷却剂可以在沿着第二连接管线和第三连接管线经过制冷机之后，沿着冷却剂管线的打开部分循环而不经过第一散热器；电池冷却装置可以被停用；通过第二阀的操作，冷却装置和加热装置可以分别形成独立的闭合回路；在加热装置中，通过第三水泵的操作，冷却剂可以沿着加热管线循环；在空调装置中，通过第一膨胀阀的操作，连接冷凝器和蒸发器的制冷剂管线可以关闭；通过第二膨胀阀的操作，制冷剂连接管线可以打开；第二膨胀阀可以使供应到制冷剂连接管线的制冷剂膨胀并可以将膨胀的制冷剂供应到制冷机；并且第三膨胀阀可以使从冷凝器供应的制冷剂膨胀并供应到热交换器。
27.当在车辆的加热模式下回收外部热源和电池模块的废热时，冷却装置可以被停用；第一连接管线可以打开，并且通过第一阀的操作，第二连接管线可以打开；通过第二阀的操作，第三连接管线可以关闭；在电池冷却装置中，通过第一阀的操作，电池冷却剂管线的连接到第二散热器的部分可以关闭；通过第二水泵的操作，经过电池模块的冷却剂可以在沿着第一连接管线和第二连接管线经过制冷机之后，沿着电池冷却剂管线的打开部分循环而不经过第二散热器；在加热装置中，通过第三水泵的操作，冷却剂可以沿着加热管线循环；在空调装置中，通过第一膨胀阀的操作，连接冷凝器和蒸发器的制冷剂管线可以关闭；通过第二膨胀阀的操作，制冷剂连接管线可以打开；第二膨胀阀可以使供应到制冷剂连接管线的制冷剂膨胀并可以将膨胀的制冷剂供应到制冷机；并且第三膨胀阀可以使从冷凝器供应的制冷剂膨胀并供应到热交换器。
28.当执行车辆的低温除湿模式时，第一连接管线可以关闭，并且通过第一阀的操作，
第二连接管线可以打开；通过第二阀的操作，第三连接管线可以打开；在冷却装置中，通过第一阀和第二阀的操作，连接到第一散热器的冷却剂管线可以关闭；通过第一水泵的操作，经过电气部件的冷却剂可以在沿着第二连接管线和第三连接管线经过制冷机之后，沿着冷却剂管线的打开部分循环而不经过第一散热器；电池冷却装置可以被停用；通过第二阀的操作，冷却装置和加热装置可以分别形成独立的闭合回路；在加热装置中，通过第三水泵的操作，冷却剂可以沿着加热管线循环；在空调装置中，制冷剂可以沿着分别通过第一膨胀阀和第二膨胀阀的操作而打开的制冷剂管线和制冷剂连接管线循环；第一膨胀阀和第二膨胀阀可以使制冷剂膨胀，从而将膨胀的制冷剂分别供应到蒸发器和制冷机；并且第三膨胀阀可以使从冷凝器供应的制冷剂膨胀并供应到热交换器。
29.当加热电池模块时，第一连接管线可以打开，并且通过第一阀的操作，第二连接管线可以打开；通过第二阀的操作，第三连接管线可以关闭；冷却装置和加热装置可以被停用；并且在电池冷却装置中，通过第二水泵的操作，冷却剂可以沿着电池冷却剂管线的连接到电池模块的部分以及打开的第一连接管线和第二连接管线循环。
30.当通过利用冷却剂来冷却电气部件和电池模块时，第一连接管线可以关闭，并且通过第一阀的操作，第二连接管线可以关闭；通过第二阀的操作，第三连接管线可以关闭；通过第一阀的操作，冷却装置和电池冷却装置可以分别形成独立的闭合回路；通过第一水泵的操作，在第一散热器中冷却的冷却剂可以沿着冷却剂管线从第一阀供应到电气部件；并且通过第二水泵的操作，在第二散热器中冷却的冷却剂可以沿着电池冷却剂管线从第一阀供应到电池模块。
31.当在车辆的加热模式下在未操作空调装置的情况下利用电气部件的废热时，第一连接管线可以关闭；通过第一阀的操作，第二连接管线可以打开；通过第二阀的操作，第三连接管线可以打开；在冷却装置中，通过第一阀和第二阀的操作，连接到第一散热器的冷却剂管线可以关闭；在加热装置中，通过第二阀的操作，加热管线可以连接到冷却剂管线；在通过第一水泵的操作而经过电气部件的同时温度升高的冷却剂可以被供应到连接到打开的冷却剂管线的加热管线而不经过第一散热器；通过第三水泵的操作，被引入到加热管线中的冷却剂可以被供应到加热器；从加热器排出的冷却剂可以沿着打开的第三连接管线从第二阀被引入到制冷机；从制冷机排出的冷却剂可以沿着打开的第二连接管线被引入到第一阀中；并且再次被引入到第一阀中的冷却剂可以沿着打开的冷却剂管线被供应到电气部件。
32.第一连接管线的第一端部可以连接到第二散热器和电池模块之间的电池冷却剂管线，第一连接管线的第二端部可以通过第三连接管线连接到制冷机。
33.第二连接管线的第一端部可以连接到第一阀，第二连接管线的第二端部可以连接到制冷机。
34.在除了第一连接管线和第三连接管线同时关闭的模式之外的其它模式下，第一连接管线可以与第三连接管线的打开或关闭操作相反地打开或关闭。
35.第一阀和第二阀可以是五通阀。
36.电气部件可以包括电力控制单元(epcu)或马达或逆变器或车载充电器(obc)或电力转换器或自动驾驶控制器。
37.电池冷却装置可以进一步包括第一冷却剂加热器，第一冷却剂加热器设置在电池
模块和第二散热器之间的电池冷却剂管线上。
38.当加热电池模块时，第一冷却剂加热器可以操作以加热沿着电池冷却剂管线供应到电池模块的冷却剂。
39.在第三水泵和加热器之间的加热管线上可以设置有第二冷却剂加热器。
40.当供应到加热器的冷却剂的温度低于目标温度时，第二冷却剂加热器可以操作以加热沿着加热管线供应到加热器的冷却剂。
41.在第一散热器和第一阀之间的冷却剂管线上可以设置有第一储液罐，并且在第二散热器和第一阀之间的电池冷却剂管线上可以设置有第二储液罐。
42.如上所述，根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统，可以通过利用执行冷却剂和制冷剂之间的热交换的一个制冷机，根据车辆的模式来调节电池模块的温度，并且可以通过利用冷却剂来加热车辆室内，从而简化整个系统。
43.根据本发明的各个示例性实施例，还可以通过回收来自电气部件的废热和来自电池模块的废热并将废热用于车辆室内加热来提高加热效率。
44.此外，根据本发明的各个示例性实施例，可以通过有效地控制电池模块的温度来优化电池模块的性能，并通过电池模块的有效管理来增加车辆的总行驶距离。
45.此外，根据本发明的各个示例性实施例，可以利用应用于加热装置的冷却剂加热器或空气加热器来加热电池模块或辅助车辆室内加热，从而降低成本和重量。
46.此外，根据本发明的各个示例性实施例，在车辆的加热模式下选择性地利用外部空气的热以及电气部件和电池模块的废热，从而提高加热效率。
47.此外，根据本发明的各个示例性实施例，可以通过利用冷凝器和热交换器来提高制冷剂的冷凝或蒸发性能，从而改善冷却性能并降低压缩机的电力消耗。
48.此外，根据本发明的各个示例性实施例，可以通过简化整个系统来降低制造成本并减少重量，并且可以提高空间利用率。
49.本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点在并入本文中的附图和具体实施方式中将是显而易见的或将被更详细地阐述，附图和具体实施方式一起用于解释本发明的某些原理。
附图说明
50.图1示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统的框图。
51.图2示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统中通过利用冷却剂来冷却电气部件和电池模块的操作状态图。
52.图3示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统中在车辆的冷却模式下通过利用制冷剂来冷却电池模块的操作状态图。
53.图4示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统中根据加热模式的外部热和电气部件的废热回收的操作状态图。
54.图5示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统中根据加热模式的外部热和电池模块的废热回收的操作状态图。
55.图6示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统中利用电气部件的废热来执行加热模式的操作状态图。
56.图7示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统中根据低温除湿模式的操作状态图。
57.图8示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统中加热电池模块的操作状态图。
58.可以理解的是，附图不一定按比例绘制，而是呈现了示出本发明的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。如本文所包括的例如包括特定尺寸、方向、位置和形状的本发明的特定设计特征将由特定的预期应用和使用环境来部分地确定。
59.在附图中，附图标记在附图中的若干图中始终指代本发明的相同或等同部分。
具体实施方式
60.现在将详细参考本发明的各个实施例，这些实施例的示例在附图中示出并且在下面描述。尽管将结合本发明的示例性实施例描述本发明，但是将理解的是，本说明书并不旨在将本发明限制于那些示例性实施例。另一方面，本发明旨在不仅涵盖本发明的示例性实施例，而且涵盖可以包括在如所附权利要求书所限定的本发明的思想和范围内的各种替代形式、修改形式、等同形式和其它实施例。
61.下文将参照附图详细描述本发明的各个示例性实施例。
62.本发明的示例性实施例和附图中示出的配置仅是本发明的最优选的示例性实施例，而不限制本发明的思想和范围。因此，可以理解的是，在提交本技术时，可能存在被配置为代替本发明的最优选的示例性实施例的各种等同形式和修改形式。
63.为了阐明本发明，将省略与说明无关的部分，并且在整个说明书中，相同元件或等同物由相同的附图标记表示。
64.在附图中任意地示出了每个元件的尺寸和厚度，但是本发明不必限于此，并且在附图中，为了清楚起见，放大层、膜、板、区域等的厚度。
65.在示例性实施例和所附的权利要求书中，除非相反地明确描述，否则词语“包括”或者诸如“包含”或“包含有”的变体将被理解为暗示包括所述元件，但不排除任何其它元件。
66.此外，本文使用的术语
“……
单元”、
“……
机构”、
“……
部”、
“……
构件”等是指执行至少一个或多个功能或操作的包容性部件的单元。
67.图1示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统的框图。
68.根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统可以通过利用使制冷剂和冷却剂进行热交换的一个制冷机30来调节电池模块24的温度，并且可以回收电气部件15和电池模块24产生的废热以使用废热对车辆室内加热。
69.这样的热泵系统可以应用于电动车辆。
70.参照图1，热泵系统可以包括冷却装置10、电池冷却装置20、制冷机30和加热装置40。
71.首先，冷却装置10包括连接到冷却剂管线11的第一散热器12、第一水泵14、第一阀v1、第二阀v2和第一储液罐16。
72.第一散热器12设置在车辆前部，并且冷却风扇13设置在第一散热器12后方，从而通过冷却风扇13的操作以及与外部空气的热交换来冷却冷却剂。
73.此外，电气部件15可以包括电力控制单元(epcu)或马达或逆变器或车载充电器(obc)或电力转换器或自动驾驶控制器。
74.如上所述配置的电气部件15可以设置在冷却剂管线11中以用水冷方式冷却。
75.因此，当在车辆的加热模式下回收电气部件15的废热时，epcu或马达或逆变器或obc或电力转换器或自动驾驶控制器产生的热可以被回收。
76.另外，第一储液罐16设置在第一散热器12和第一阀v1之间的冷却剂管线11上。在第一散热器12中冷却的冷却剂可以被储存在第一储液罐16中。
77.该冷却装置10可以通过第一水泵14的操作使冷却剂在冷却剂管线11中循环，使得冷却剂被供应到设置在冷却剂管线11上的电气部件15。
78.在本发明的示例性实施例中，电池冷却装置20包括连接到第一阀v1的电池冷却剂管线21以及连接到电池冷却剂管线21的第二散热器22、第二水泵23和电池模块24。
79.电池冷却装置20可以通过第二水泵23的操作选择性地使冷却剂循环通过电池模块24。
80.在此，第一水泵14和第二水泵23可以是电动水泵。
81.同时，电池冷却装置20可以进一步包括第一冷却剂加热器26，该第一冷却剂加热器26设置在电池模块24和第二散热器22之间的电池冷却剂管线21上。
82.当需要升高电池模块24的温度时，第一冷却剂加热器26开启以加热在电池冷却剂管线21中循环的冷却剂，从而可以将温度升高的冷却剂供应到电池模块24。
83.第一冷却剂加热器26可以是根据电力供应而操作的电加热器。
84.即，当供应到电池模块24的冷却剂的温度低于目标温度时，第一冷却剂加热器26操作，从而可以加热在电池冷却剂管线21中循环的冷却剂。
85.因此，在经过第一冷却剂加热器26的同时温度升高的冷却剂可以被供应到电池模块24，以升高电池模块24的温度。
86.即，当升高电池模块24的温度时，第一冷却剂加热器26可以选择性地操作。
87.同时，第二储液罐27设置在第二散热器22和第一阀v1之间的电池冷却剂管线21上。在第二散热器22中冷却的冷却剂可以储存在第二储液罐27中。
88.在本发明的示例性实施例中，制冷机30连接到第一连接管线32和第二连接管线34，第一连接管线32连接到第二散热器22和电池模块24之间的电池冷却剂管线21，第二连接管线34连接到第一阀v1。
89.制冷机30通过制冷剂连接管线61连接到空调装置50的制冷剂管线51。
90.因此，制冷机30可以通过执行被引入到制冷机30中的冷却剂和从空调装置50选择性地供应的制冷剂之间的热交换来调节冷却剂的温度。即，制冷机30可以是冷却剂流入到其内部的水冷式热交换器。
91.同时，热泵系统可以进一步包括第三连接管线36。
92.第三连接管线36的第一端部连接到制冷机30。此外，第三连接管线36的第二端部连接到第二阀v2。
93.通过第二阀v2的操作，第三连接管线36可以将经过电气部件15的冷却剂或经过加热装置40的冷却剂选择性地供应到制冷机30。
94.同时，第一连接管线32的第一端部连接到第二散热器22和电池模块24之间的电池
冷却剂管线21。此外，第一连接管线32的第二端部可以通过第三连接管线36连接到制冷机30。
95.第二连接管线34的第一端部连接到第一阀v1。第二连接管线34的第二端部连接到制冷机30。
96.在此，在车辆的冷却模式、加热模式和除湿模式下，除了用于利用冷却剂冷却电气部件15和电池模块24的模式之外，第一连接管线32可以与第三连接管线36的打开或关闭操作相反地打开或关闭。
97.即，当第一连接管线32打开时，第三连接管线36关闭。另一方面，当第三连接管线36打开时，第一连接管线32可以保持关闭状态。
98.第一连接管线32可以选择性地打开，使得经过电池模块24的冷却剂通过制冷机30循环通过电池冷却剂管线21而不经过第二散热器22。
99.因此，制冷机30可以通过执行通过第一连接管线32选择性地供应的冷却剂和从空调装置50选择性地供应的制冷剂之间的热交换来调节冷却剂的温度。
100.加热装置40可以包括加热管线41以及第三水泵42和加热器43，加热管线41通过第二阀v2选择性地连接到冷却剂管线11以通过利用冷却剂来加热车辆室内，第三水泵42和加热器43设置在加热管线41上。
101.当在没有空调装置50的操作的情况下加热车辆室内时，通过第二阀v2的操作，加热装置40可以连接连接到电气部件15的冷却剂管线11和加热管线41，使得经过电气部件15的高温冷却剂被供应到加热管线41。
102.因此，高温冷却剂可以沿着加热管线41被供应到加热器43。
103.即，如上所述配置的加热装置40在车辆的加热模式下将从冷却装置10引入的高温冷却剂供应到加热管线41，或者通过第三水泵42的操作将在循环通过加热管线41的同时温度升高的冷却剂供应到加热器43，从而加热车辆室内。
104.在此，第三水泵42可以是电动水泵。
105.同时，加热器43可以设置在空调装置50中包括的暖通空调(hvac)模块内部。
106.在此，可以在第三水泵42和加热器43之间的加热管线41上设置选择性地加热在加热管线41中循环的冷却剂的第二冷却剂加热器45。
107.当在车辆的加热模式下供应到加热器43的冷却剂的温度低于目标温度时，第二冷却剂加热器45开启(on)操作以加热在加热管线41中循环的冷却剂，从而使温度升高的冷却剂流入加热器43。
108.第二冷却剂加热器45可以是根据电力供应而操作的电加热器。
109.另一方面，在本发明的示例性实施例中，描述了第二冷却剂加热器45设置在加热管线41上，然而，不限于此，可以应用用于升高流入车辆室内的外部空气的温度的空气加热器47来代替第二冷却剂加热器45。
110.空气加热器47可以设置在hvac模块内部朝向车辆室内的加热器43后方，以选择性地加热经过加热器43的外部空气。
111.即，第二冷却剂加热器45和空气加热器47中的任何一个可以应用于加热装置40。
112.如上所述配置的加热装置40在车辆的加热模式下通过第三水泵42的操作将从冷却装置10引入到加热管线41的高温冷却剂或者在循环通过加热管线41的同时温度升高的
冷却剂供应到加热器43，从而加热车辆室内。
113.在本发明的示例性实施例中，空调装置50包括通过制冷剂管线51连接的hvac模块、冷凝器53、热交换器54、第一膨胀阀55、蒸发器56、储液器57和压缩机59。
114.首先，未示出的hvac模块包括：蒸发器56，通过制冷剂管线51与hvac模块连接；以及开闭门，根据车辆的冷却模式、加热模式以及加热除湿模式来控制经过蒸发器56的外部空气被选择性地引入到加热器43中。
115.即，在车辆的加热模式下，开闭门打开以允许经过蒸发器56的外部空气被引入到加热器43中。相反，在车辆的冷却模式下，开闭门关闭加热器43，使得在经过蒸发器56的同时被冷却的外部空气直接流入车辆内部。
116.在此，当在加热装置40中未设置第二冷却剂加热器45时，可以将设置在hvac模块中的空气加热器47设置在蒸发器56的相对侧，加热器43插置在空气加热器47和蒸发器56之间。
117.当供应到加热器43的冷却剂的温度低于车辆室内加热的目标温度时，空气加热器47可以操作以升高流入加热器43中的外部空气的温度。
118.另一方面，当加热管线41上未设置第二冷却剂加热器45时，空气加热器47可以设置在hvac模块内部。
119.即，在根据本发明的各个示例性实施例的热泵系统中，可以仅应用第二冷却剂加热器45和空气加热器47中的一个。
120.在本发明的示例性实施例中，冷凝器53连接到制冷剂管线51，以允许制冷剂经过冷凝器53。冷凝器53设置在第二阀v2和加热器43之间的加热管线41上以使得在加热装置40中循环的冷却剂经过冷凝器53。
121.冷凝器53可以通过与在加热管线41中循环的冷却剂的热交换来冷凝制冷剂。即，冷凝器53可以是冷却剂流入到其内部的水冷式热交换器。
122.如上所述配置的冷凝器53可以执行从压缩机59供应的制冷剂和从加热装置40供应的冷却剂之间的热交换以冷凝制冷剂。
123.在本发明的示例性实施例中，热交换器54可以设置在冷凝器53和蒸发器56之间的制冷剂管线51上。
124.第一膨胀阀55设置在热交换器54和蒸发器56之间的制冷剂管线51上。第一膨胀阀55接收经过热交换器54的制冷剂以使制冷剂膨胀。
125.储液器57设置在蒸发器56和压缩机59之间的制冷剂管线51上并连接到制冷剂连接管线61。
126.这样的储液器57通过仅向压缩机59供应气态制冷剂来提高压缩机59的效率和耐用性。
127.在本发明的示例性实施例中，制冷剂连接管线61的第一端部连接到热交换器54和第一膨胀阀55之间的制冷剂管线51。制冷剂连接管线61的第二端部可以连接到储液器57。
128.在此，储液器57可以将通过制冷剂连接管线61供应的制冷剂中的气态制冷剂供应到压缩机59。
129.另一方面，制冷剂连接管线61设置有第二膨胀阀63，并且冷凝器53和热交换器54之间的制冷剂管线51可以设置有第三膨胀阀65。
130.当利用制冷剂冷却电池模块24时，第二膨胀阀63可以使通过制冷剂连接管线61流入的制冷剂膨胀并流入制冷机30。
131.在此，在车辆的加热模式以及加热除湿模式下，当回收电气部件15或电池模块24的废热时，第二膨胀阀63操作。
132.第二膨胀阀63可以选择性地使通过制冷剂连接管线61引入的制冷剂膨胀并流入制冷机30。
133.即，第二膨胀阀63可以在通过使从热交换器54排出的制冷剂膨胀而使制冷剂的温度降低的状态下，将制冷剂引入制冷机30中，从而进一步降低经过制冷机30内部的冷却剂的温度。
134.因此，在经过制冷机30的同时温度降低的冷却剂被引入到电池模块24中，从而电池模块24被更有效地冷却。
135.第三膨胀阀65可以在车辆的加热模式和低温除湿模式下选择性地使流入热交换器54中的制冷剂膨胀。
136.在此，根据第三膨胀阀65的选择性操作，热交换器54可以通过与外部空气的热交换来进一步冷凝或蒸发在冷凝器53中冷凝的制冷剂。
137.换言之，热交换器54设置在第一散热器12前方，以使流入热交换器54中的制冷剂与外部空气相互热交换。热交换器54可以是通过利用外部空气来冷凝制冷剂的空冷式热交换器。
138.同时，当热交换器54冷凝制冷剂时，热交换器54可以进一步冷凝在冷凝器53中冷凝的制冷剂以增加制冷剂的再冷却(sub cooling)，从而提高作为制冷量相对于压缩机所需功率的系数的性能系数(coefficient of performance，cop)。
139.压缩机59通过制冷剂管线51连接在蒸发器56和冷凝器53之间。该压缩机59可以压缩气态制冷剂并将压缩的制冷剂供应到冷凝器53。
140.第一膨胀阀55、第二膨胀阀63和第三膨胀阀65可以是电子膨胀阀，在控制制冷剂流过制冷剂管线51或制冷剂连接管线61的同时选择性地使制冷剂膨胀。
141.此外，第一阀v1和第二阀v2可以是五通阀。
142.在下文中，将参照图2至图8详细描述如上所述配置的根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统的操作和功能。
143.首先，将参照图2描述根据本发明的示例性实施例的用于车辆的热泵系统中利用第一散热器12和第二散热器22来冷却电气部件15和电池模块24的情况的操作。
144.图2示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统中通过利用冷却剂来冷却电气部件和电池模块的操作状态图。
145.参照图2，第一连接管线32关闭，并且通过第一阀v1的操作，第二连接管线34关闭。
146.通过第二阀v2的操作，第三连接管线36关闭。
147.在此，通过第一阀v1的操作，冷却装置10和电池冷却装置20可以形成独立的闭合回路，每种冷却剂单独地循环通过独立的闭合回路。
148.在该状态下，在冷却装置10中，第一水泵14操作以冷却电气部件15。
149.因此，通过第一阀v1和第一水泵14的操作，在第一散热器12中冷却并储存在第一储液罐16中的冷却剂在循环通过冷却剂管线11的同时被供应到电气部件15。
150.在电池冷却装置20中，第二水泵23操作以冷却电池模块24。
151.因此，通过第一阀v1和第二水泵23的操作，在第二散热器22中冷却并储存在第二储液罐27中的冷却剂在循环通过电池冷却剂管线21的同时被供应到电池模块24。
152.即，在第一散热器12和第二散热器22中冷却并储存在第一储液罐16和第二储液罐27中的每种冷却剂分别通过第一水泵14和第二水泵23的操作而循环通过冷却剂管线11和电池冷却剂管线21的同时冷却电气部件15和电池模块24，从而可以有效地冷却电气部件15和电池模块24。
153.因为车辆的冷却模式未操作，所以空调装置50未操作。
154.另一方面，尽管在本发明的示例性实施例中描述了电气部件15和电池模块24两者被在第一散热器12和第二散热器22中冷却的冷却剂冷却，但是本发明不限于此，并且当电气部件15和电池模块24中的一个被单独地冷却时，第一水泵14和第二水泵23以及第一阀v1可以选择性地操作。
155.将参照图3描述在车辆的冷却模式下利用制冷剂来冷却电池模块24的情况的操作。
156.图3示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统中在车辆的冷却模式下通过利用制冷剂来冷却电池模块的操作状态图。
157.参照图3，在冷却装置10中，通过第一水泵14的操作，冷却剂在冷却剂管线11中循环。
158.在此，第一连接管线32打开。通过第一阀v1的操作，第二连接管线34打开。
159.此外，通过第二阀v2的操作，第三连接管线36关闭。通过第一阀v1的操作，电池冷却剂管线21的连接到第二散热器22的部分关闭。
160.在电池冷却装置20中，第二水泵23操作以冷却电池模块24。
161.因此，在电池冷却装置20中，通过第二水泵23的操作，沿着打开的第一连接管线32和第二连接管线34经过制冷机30的冷却剂沿着电池冷却剂管线21的打开部分被供应到电池模块24。
162.在此，通过第一阀v1的操作，冷却装置10和电池冷却装置20可以形成独立的闭合回路，每种冷却剂单独地循环通过独立的闭合回路。
163.即，通过第一阀v1的操作，电池冷却装置20不连接到冷却剂管线11。
164.在该状态下，电池冷却装置20可以形成闭合回路，通过第二水泵23的操作，冷却剂通过该闭合回路在打开的第一连接管线32和第二连接管线34以及打开的电池冷却剂管线21中独立地循环。
165.即，通过第一阀v1的操作，冷却剂管线11和电池冷却剂管线21分别形成独立的闭合回路。
166.因此，在电池冷却装置20中，通过第二水泵23的操作，经过制冷机30的冷却剂可以沿着第一连接管线32和第二连接管线34以及电池冷却剂管线21被供应到电池模块24。
167.被引入到电池冷却剂管线21中的冷却剂经过电池模块24，然后沿着第一连接管线32被引入到制冷机30中。
168.即，经过电池模块24的冷却剂从制冷机30沿着打开的第二连接管线34被引入到第一阀v1。此后，通过第二水泵23的操作，冷却剂可以在沿着打开的电池冷却剂管线21流动的
同时被供应到电池模块24。
169.同时，在加热装置40中，通过第二阀v2的操作，加热管线41连接到冷却剂管线11。
170.在该状态下，通过第三水泵42的操作，从冷却装置10供应的冷却剂在加热管线41中循环。
171.因此，通过第一水泵14和第三水泵42的操作，在第一散热器12中冷却的冷却剂可以在经过电气部件15之后被供应到冷凝器53。
172.在空调装置50中，每个组成元件操作以冷却车辆室内。因此，制冷剂沿着制冷剂管线51循环。
173.在此，通过第一膨胀阀55的操作，连接热交换器54和蒸发器56的制冷剂管线51打开。通过第二膨胀阀63的操作，制冷剂连接管线61打开。
174.因此，经过热交换器54的制冷剂可以沿着制冷剂管线51和制冷剂连接管线61循环。
175.在此，第一膨胀阀55和第二膨胀阀63可以使制冷剂膨胀，使得膨胀的制冷剂分别被供应到蒸发器56和制冷机30。第三膨胀阀65可以使从冷凝器53供应的制冷剂在不膨胀的情况下流入热交换器54。
176.同时，通过第三水泵42的操作，加热装置40将从冷却装置10供应的冷却剂供应到冷凝器53。
177.冷凝器53通过利用沿着加热管线41流动的冷却剂来冷凝制冷剂。而且，通过第三膨胀阀65的操作，热交换器54可以通过与外部空气的热交换来进一步冷凝从冷凝器53引入的制冷剂。
178.同时，经过制冷机30的冷却剂沿着打开的第二连接管线34被引入到第一阀v1中。
179.此后，通过第二水泵23的操作，冷却剂在打开的电池冷却剂管线21中循环，以冷却电池模块24。
180.经过制冷机30的冷却剂通过与供应到制冷机30的膨胀的制冷剂的热交换而被冷却。在制冷机30中冷却的冷却剂被供应到电池模块24。因此，电池模块24通过冷却的冷却剂被冷却。
181.即，第二膨胀阀63使通过热交换器54的制冷剂中的一些制冷剂膨胀，并打开制冷剂连接管线61，以将膨胀的制冷剂供应到制冷机30。
182.因此，从热交换器54排出的制冷剂通过第二膨胀阀63的操作膨胀而进入低温低压状态，并流入连接到制冷剂连接管线61的制冷机30中。
183.此后，流入制冷机30中的制冷剂与冷却剂进行热交换，然后在通过制冷剂连接管线61经过储液器57之后被引入到压缩机59中。
184.换言之，因冷却电池模块24而温度升高的冷却剂通过与制冷机30内部的低温低压制冷剂的热交换而被冷却。冷却的冷却剂通过打开的第二连接管线34和电池冷却剂管线21再次被供应到电池模块24。
185.即，在重复上述操作的同时，冷却剂可以有效地冷却电池模块24。
186.另一方面，从热交换器54排出的剩余制冷剂流过制冷剂管线51以冷却车辆室内，并依次经过第一膨胀阀55、蒸发器56、压缩机59和冷凝器53。
187.在此，流入hvac模块中的外部空气在经过蒸发器56的同时被流入蒸发器56中的低
温制冷剂冷却。
188.在当前情况下，开闭门关闭加热器43的冷却的外部空气经过的部分，使得外部空气不经过加热器43。
189.因此，冷却的外部空气直接流入车辆室内，以冷却车辆室内。
190.另一方面，在顺序地经过冷凝器53和热交换器54的同时冷凝量增大的制冷剂可以膨胀并被供应到蒸发器56，从而使制冷剂以更低的温度蒸发。
191.因此，在本发明的示例性实施例中，冷凝器53冷凝制冷剂，并且热交换器54进一步冷凝制冷剂，这在形成制冷剂的再冷却方面是有利的。
192.此外，由于再冷却的制冷剂可以在蒸发器56中以更低的温度蒸发，因此可以进一步降低经过蒸发器56的外部空气的温度，从而提高冷却性能和效率。
193.在车辆的冷却模式下，在重复上述过程的同时，制冷剂可以冷却车辆室内，并且同时可以在经过制冷机30的同时通过热交换冷却冷却剂。
194.在制冷机30中冷却的低温冷却剂被引入到电池模块24中。因此，电池模块24可以被从制冷机30供应的低温冷却剂有效地冷却。
195.在本发明的示例性实施例中，参照图4描述在车辆的加热模式下回收外部热源和电气部件15的废热的情况的操作。
196.图4示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统中根据加热模式的外部热和电气部件的废热回收的操作状态图。
197.参照图4，热泵系统可以在电气部件15的废热不足的车辆的初始启动怠速状态(idle)或初始行驶状态期间吸收来自外部空气的外部热以及电气部件15的废热。
198.首先，在冷却装置10中，第一水泵14操作以使冷却剂循环。
199.在此，第一连接管线32关闭，并且通过第一阀vl的操作，第二连接管线34打开。
200.通过第二阀v2的操作，第三连接管线36打开。
201.此外，在冷却装置10中，通过第一阀vl和第二阀v2的操作，连接到第一散热器12的冷却剂管线11关闭。
202.在该状态下，通过第一水泵14的操作，经过电气部件15的冷却剂可以在沿着第二连接管线34和第三连接管线36经过制冷机30之后，沿着冷却剂管线11的打开部分循环而不经过第一散热器12。
203.即，通过第二阀v2的操作，经过电气部件15的冷却剂沿着打开的第三连接管线36被供应到制冷机。
204.通过第一阀v1的操作，经过制冷机30的冷却剂沿着打开的第二连接管线34被引入到第一阀v1中。此后，冷却剂通过第一阀v1在连接到电气部件15的冷却剂管线11中循环。
205.同时，在电池冷却装置20中，第二水泵23被停用。
206.因此，经过电气部件15的冷却剂沿着打开的冷却剂管线11以及打开的第二连接管线34和第三连接管线36连续循环而不经过第一散热器12，并吸收来自电气部件15的废热，从而温度升高。
207.温度升高的冷却剂可以被供应到制冷机30。因此，电气部件15产生的废热升高供应到制冷机30的冷却剂的温度。
208.即，在重复执行这种操作的同时，冷却剂吸收来自电气部件15的废热并且可以升
高温度。
209.同时，在加热装置40中，通过第三水泵42的操作，冷却剂沿着加热管线41循环。
210.通过第二阀v2的操作，冷却剂管线11和加热管线41可以分别形成独立的闭合回路。
211.因此，通过第三水泵42的操作，循环通过加热管线41的冷却剂可以在经过加热器43之后被供应到冷凝器53。
212.在此，当沿着加热管线41循环的冷却剂的温度低于目标温度时，第二冷却剂加热器45操作，从而可以加热在加热管线41中循环的冷却剂。
213.另一方面，当应用空气加热器47代替第二冷却剂加热器45时，在经过加热器43的外部空气的温度低于目标温度时，空气加热器47操作，并且引入到车辆室内的外部空气可以被加热。
214.在空调装置50中，每个组成元件操作以加热车辆室内。因此，制冷剂沿着制冷剂管线51循环。
215.在此，通过第一膨胀阀55的操作，连接冷凝器53和蒸发器56的制冷剂管线51关闭。
216.通过第二膨胀阀63的操作，制冷剂连接管线61打开。
217.在此，第二膨胀阀63可以使从热交换器54供应到制冷剂连接管线61的制冷剂膨胀并将制冷剂供应到制冷机30。
218.第三膨胀阀65还可以使从冷凝器53供应的制冷剂膨胀并将制冷剂供应到热交换器54。
219.因此，热交换器54在通过与外部空气的热交换而蒸发膨胀的制冷剂的同时回收外部热。
220.吸收电气部件15的废热而温度升高的冷却剂通过第一水泵14的操作经过制冷机30的同时使供应到制冷机30的制冷剂的温度升高来回收。
221.即，制冷机30通过制冷剂连接管线61接收从热交换器54供应并通过第二膨胀阀63的操作膨胀的制冷剂，并且通过与在经过电气部件15的同时温度升高的冷却剂的热交换而蒸发供应的制冷剂，从而回收电气部件15的废热。
222.此后，经过制冷机30的制冷剂沿着制冷剂连接管线61被供应到储液器57。
223.供应到储液器57的制冷剂被分离成气体和液体。在被分离成气体和液体的制冷剂中，气态制冷剂被供应到压缩机59。
224.压缩机59压缩的高温高压的制冷剂流入冷凝器53。
225.在此，供应到冷凝器53的制冷剂可以通过与循环通过加热管线41的冷却剂进行热交换来升高冷却剂的温度。温度升高的冷却剂被供应到加热器43。
226.同时，开闭门打开，使得引入到hvac模块中并经过蒸发器56的外部空气经过加热器43。
227.因此，当从外部流入的外部空气经过未被供应有制冷剂的蒸发器56时，从外部流入的外部空气以未冷却的温度状态流入内部。引入的外部空气在经过加热器43的同时被转换成高温状态并被引入到车辆室内，从而实现车辆室内的加热。
228.即，根据本发明的示例性实施例的热泵系统在车辆的初始启动怠速状态(idle)中或在初始行驶状态期间需要加热时在热交换器54吸收外部热，并用于通过利用电气部件15
的废热来升高制冷剂的温度，从而减少压缩机59的电力消耗并提高冷却效率。
229.在本发明的示例性实施例中，参照图5描述在车辆的加热模式下回收外部热源和电池模块24的废热的情况的操作。
230.图5示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统中根据加热模式的外部热和电池模块的废热回收的操作状态图。
231.参照图5，热泵系统可以在电气部件15的废热不足的车辆的初始启动怠速状态(idle)或初始行驶状态期间吸收来自外部空气的外部热以及电池模块24的废热。
232.首先，冷却装置10被停用。
233.在此，第一连接管线32打开，并且通过第一阀v1的操作，第二连接管线34打开。
234.此外，通过第二阀v2的操作，第三连接管线36关闭。
235.在电池冷却装置20中，通过第一阀v1的操作，电池冷却剂管线21的连接到第二散热器22的部分关闭。
236.在该状态下，第二水泵23操作以使冷却剂循环通过电池冷却剂管线21的打开部分以及第一连接管线32和第二连接管线34。
237.因此，通过第二水泵23的操作，从第一阀v1经过电池模块24的冷却剂可以在沿着打开的第一连接管线32和第二连接管线34经过制冷机30之后，沿着电池冷却剂管线21的打开部分循环而不经过第二散热器22。
238.即，经过制冷机30的冷却剂沿着第二连接管线34被引入到第一阀v1中。此后，冷却剂通过第一阀v1被引入到连接到第二水泵23的电池冷却剂管线21中。
239.通过第二水泵23的操作，经过电池模块24的冷却剂可以在电池冷却剂管线21的打开部分以及第一连接管线32和第二连接管线34中循环。
240.因此，沿着电池冷却剂管线21循环的冷却剂吸收来自电池模块24的废热，并可以升高温度。
241.温度升高的冷却剂可以被供应到连接到第一连接管线32和第二连接管线34的制冷机30。即，电池模块24产生的废热使供应到制冷机30的冷却剂的温度升高。
242.同时，在加热装置40中，通过第三水泵42的操作，冷却剂沿着加热管线41循环。
243.在此，通过第二阀v2的操作，加热管线41不连接到冷却剂管线11。
244.因此，通过第三水泵42的操作，循环通过加热管线41的冷却剂可以在经过加热器43之后被供应到冷凝器53。
245.在此，当沿着加热管线41循环的冷却剂的温度低于目标温度时，第二冷却剂加热器45操作，从而可以加热在加热管线41中循环的冷却剂。
246.另一方面，当应用空气加热器47代替第二冷却剂加热器45时，在经过加热器43的外部空气的温度低于目标温度时，空气加热器47操作，并且引入到车辆室内的外部空气可以被加热。
247.在空调装置50中，每个组成元件操作以加热车辆室内。因此，制冷剂沿着制冷剂管线51循环。
248.在此，通过第一膨胀阀55的操作，连接冷凝器53和蒸发器56的制冷剂管线51关闭。
249.通过第二膨胀阀63的操作，制冷剂连接管线61打开。
250.在此，第二膨胀阀63可以使从热交换器54供应到制冷剂连接管线61的制冷剂膨胀
并将制冷剂供应到制冷机30。
251.第三膨胀阀65也可以使从冷凝器53供应的制冷剂膨胀并将制冷剂供应到热交换器54。
252.因此，热交换器54在通过与外部空气的热交换而蒸发膨胀的制冷剂的同时回收外部热。
253.吸收电池模块24的废热而温度升高的冷却剂通过第二水泵23的操作经过制冷机30的同时使供应到制冷机30的制冷剂的温度升高来回收。
254.即，制冷机30通过制冷剂连接管线61接收从热交换器54供应并通过第二膨胀阀63的操作膨胀的制冷剂，并且通过与在经过电池模块24的同时温度升高的冷却剂的热交换而蒸发供应的制冷剂，从而回收电池模块24的废热。
255.此后，经过制冷机30的制冷剂沿着制冷剂连接管线61被供应到储液器57。
256.供应到储液器57的制冷剂被分离成气体和液体。在被分离成气体和液体的制冷剂中，气态制冷剂被供应到压缩机59。
257.压缩机59压缩的高温高压的制冷剂流入冷凝器53。
258.在此，供应到冷凝器53的制冷剂可以通过与循环通过加热管线41的冷却剂进行热交换来提高冷却剂的温度。温度升高的冷却剂被供应到加热器43。
259.同时，开闭门打开，使得引入到hvac模块中并经过蒸发器56的外部空气经过加热器43。
260.因此，当从外部流入的外部空气经过未被供应有制冷剂的蒸发器56时，从外部流入的外部空气以未冷却的温度状态流入内部。引入的外部空气在经过加热器43的同时被转换成高温状态并被引入到车辆室内，从而实现车辆室内的加热。
261.即，根据本发明的示例性实施例的热泵系统在车辆的初始启动怠速状态(idle)中或在初始行驶状态期间需要加热时在热交换器54吸收外部热，并用于通过利用电池模块24的废热来升高制冷剂的温度，从而减少压缩机59的电力消耗并提高冷却效率。
262.在本发明的示例性实施例中，将参照图6描述在车辆的加热模式下在未操作空调装置50的情况下利用电气部件15的废热的情况的操作。
263.图6示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统中利用电气部件的废热来执行加热模式的操作状态图。
264.参照图6，热泵系统可以在未操作空调装置50的情况下，通过利用来自电气部件15的废热来执行车辆室内加热。
265.首先，在冷却装置10中，第一水泵14操作以使冷却剂循环。在当前情况下，空调装置50被停用。
266.在此，第一连接管线32关闭，并且通过第一阀vl的操作，第二连接管线34打开。
267.通过第二阀v2的操作，第三连接管线36打开。
268.此外，在冷却装置10中，通过第一阀v1和第二阀v2的操作，连接到第一散热器12的冷却剂管线11关闭。
269.在该状态下，通过第一水泵14的操作，经过电气部件15的冷却剂可以在沿着第二连接管线34和第三连接管线36经过制冷机30之后，沿着冷却剂管线11的打开部分循环而不经过第一散热器12。
270.同时，在电池冷却装置20中，第二水泵23被停用。
271.即，连接第二水泵23和电池模块24的电池冷却剂管线21关闭，并且电池冷却装置20的操作停止。
272.因此，经过电气部件15的冷却剂沿着打开的冷却剂管线11以及打开的第二连接管线34和第三连接管线36连续循环而不经过第一散热器12，并吸收来自电气部件15的废热，从而温度升高。
273.在重复执行这种操作的同时，冷却剂吸收来自电气部件15的废热并且可以升高温度。
274.在加热装置40中，通过第二阀v2的操作，加热管线41连接到冷却剂管线11。
275.在该状态下，在通过第一水泵14的操作而经过电气部件15的同时温度升高的冷却剂被供应到连接到打开的冷却剂管线11的加热管线41而不经过第一散热器12。
276.通过第三水泵42的操作，引入到加热管线41中的冷却剂可以被供应到加热器43。
277.从加热器43排出的冷却剂沿着通过第二阀v2的操作而打开的第三连接管线36被引入到制冷机30中。
278.引入到制冷机30中的冷却剂沿着打开的第二连接管线34被引入到第一阀v1中。引入到第一阀v1中的冷却剂沿着打开的冷却剂管线11被供应到电气部件15。
279.即，经过电气部件15的冷却剂沿着打开的冷却剂管线11、加热管线41以及第二连接管线34和第三连接管线36连续循环而不经过第一散热器12，并吸收来自电气部件15的废热，从而温度升高。
280.温度升高的冷却剂被引入到连接到冷却剂管线11的加热管线41中而不经过第一散热器12。
281.通过第三水泵42的操作，引入到加热管线41中的冷却剂可以经过加热器43。
282.在此，当沿着加热管线41循环的冷却剂的温度低于目标温度时，第二冷却剂加热器45操作，从而可以加热在加热管线41中循环的冷却剂。
283.另一方面，当应用空气加热器47代替第二冷却剂加热器45时，在经过加热器43的外部空气的温度低于目标温度时，空气加热器47操作，并且引入到车辆室内的外部空气可以被加热。
284.即，当经过加热器43的外部空气的温度低于目标温度时，空气加热器47可以操作，从而加热流入车辆室内的外部空气。
285.当在经过加热器43的同时完成与高温冷却剂的热交换的外部空气的温度低于预定温度或目标加热温度时，空气加热器47操作。
286.当空气加热器47操作时，外部空气可以在经过空气加热器47的同时被加热，从而在温度升高的状态下被引入到车辆室内。
287.同时，供应到加热器43的高温冷却剂与外部空气进行热交换，然后通过第二阀v2被引入到连接到加热管线41的第三连接管线36。
288.此后，冷却剂在经过制冷机30之后，沿着打开的第二连接管线34被引入到第一阀v1中，并且冷却剂可以在重复执行上述过程的同时循环。
289.同时，开闭门打开，使得流入hvac模块中的外部空气经过加热器43。
290.因此，当从外部流入的外部空气经过未被供应有制冷剂的蒸发器56时，从外部流
入的外部空气以未冷却的温度状态流入内部。引入的外部空气在经过加热器43的同时被转换成高温状态并被引入到车辆室内，从而实现车辆室内的加热。
291.换言之，根据本发明的各个示例性实施例，可以在重复上述过程的同时回收电气部件15中产生的废热，并将该废热用于室内加热，从而降低电力消耗并提高整体加热效率。
292.同时，当电气部件15过热时，通过第一阀v1和第二阀v2的操作，连接到第一散热器12的冷却剂管线11打开，并且第三连接管线36关闭。
293.因此，在通过第一水泵14的操作而经过电气部件15的同时温度升高的冷却剂被供应到连接到打开的冷却剂管线11的加热管线41。
294.通过第三水泵42的操作，引入到加热管线41中的冷却剂可以被供应到加热器43。
295.从加热器43排出的冷却剂通过第二阀v2被引入到连接到加热管线41的冷却剂管线11中。
296.此后，引入到冷却剂管线11中的冷却剂在经过第一散热器12的同时被冷却，并且通过第一水泵14的操作而沿着冷却剂管线11再次被引入到电气部件15中。
297.即，经过电气部件15的冷却剂吸收来自电气部件15的废热，从而冷却剂的温度升高，并通过连接到冷却剂管线11的加热管线41被供应到加热器43。
298.通过该操作，通过吸收电气部件15的废热而温度升高的冷却剂循环通过加热装置40。此后，冷却剂在通过第一水泵14的操作而经过第一散热器12的同时被冷却。
299.已经完全冷却的冷却剂可以在经过电气部件15的同时回收废热，并且同时可以有效地冷却电气部件15。
300.因此，在第一散热器12中冷却的冷却剂可以被供应到电气部件15，从而防止电气部件15过热。
301.在本发明的示例性实施例中，将参照图7描述本发明的示例性实施例中的根据车辆的低温除湿模式的操作。
302.图7示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统中根据低温除湿模式的操作状态图。
303.在此，低温除湿模式是当在车辆的加热模式下车辆室内需要除湿时操作的模式。
304.参照图7，当电气部件15的废热足够时，热泵系统可以回收电气部件15的废热并将电气部件15的废热用于车辆室内加热。
305.首先，在冷却装置10中，第一水泵14操作以使冷却剂循环。
306.在此，第一连接管线32关闭，并且通过第一阀vl的操作，第二连接管线34打开。
307.通过第二阀v2的操作，第三连接管线36打开。
308.此外，在冷却装置10中，通过第一阀vl和第二阀v2的操作，连接到第一散热器12的冷却剂管线11关闭。
309.在该状态下，通过第一水泵14的操作，经过电气部件15的冷却剂可以在沿着第二连接管线34和第三连接管线36经过制冷机30之后，沿着冷却剂管线11的打开部分循环而不经过第一散热器12。
310.即，通过第二阀v2的操作，经过电气部件15的冷却剂沿着打开的第三连接管线36被供应到制冷机。
311.通过第一阀v1的操作，经过制冷机30的冷却剂沿着打开的第二连接管线34被引入
到第一阀v1中。此后，冷却剂通过第一阀v1在连接到电气部件15的冷却剂管线11中循环。
312.同时，在电池冷却装置20中，第二水泵23被停用。
313.因此，经过电气部件15的冷却剂沿着打开的冷却剂管线11和打开的第二连接管线34和第三连接管线36连续循环而不经过第一散热器12，并吸收来自电气部件15的废热，从而温度升高。
314.温度升高的冷却剂可以被供应到制冷机30。因此，电气部件15产生的废热使供应到制冷机30的冷却剂的温度升高。
315.即，在重复执行这种操作的同时，冷却剂吸收来自电气部件15的废热并且可以升高温度。
316.同时，在加热装置40中，通过第三水泵42的操作，冷却剂沿着加热管线41循环。
317.通过第二阀v2的操作，冷却剂管线11和加热管线41可以分别形成独立的闭合回路。
318.因此，通过第三水泵42的操作，循环通过加热管线41的冷却剂可以在经过加热器43之后被供应到冷凝器53。
319.在此，当沿着加热管线41循环的冷却剂的温度低于目标温度时，第二冷却剂加热器45操作，使得可以加热在加热管线41中循环的冷却剂。
320.另一方面，当应用空气加热器47代替第二冷却剂加热器45时，在经过加热器43的外部空气的温度低于目标温度时，空气加热器47操作，并且引入到车辆室内的外部空气可以被加热。
321.同时，在空调装置50中，每个构成元件操作以对车辆室内进行加热和除湿。因此，制冷剂沿着制冷剂管线51循环。
322.在此，通过第一膨胀阀55的操作，连接冷凝器53和蒸发器56的制冷剂管线51打开。
323.通过第二膨胀阀63的操作，制冷剂连接管线61打开。
324.在此，第一膨胀阀55和第二膨胀阀63可以使从热交换器54供应到制冷剂连接管线61和制冷剂管线51的制冷剂膨胀，使得膨胀的制冷剂分别被供应到蒸发器56和制冷机30。
325.第三膨胀阀65也可以使从冷凝器53供应的制冷剂膨胀并将制冷剂供应到热交换器54。
326.因此，热交换器54在通过与外部空气的热交换而蒸发膨胀的制冷剂的同时回收外部热。
327.吸收电气部件15的废热而温度升高的冷却剂通过第一水泵14的操作经过制冷机30的同时使供应到制冷机30的制冷剂的温度升高来回收。
328.即，制冷机30通过制冷剂连接管线61接收从热交换器54供应并通过第二膨胀阀63的操作膨胀的制冷剂，并且通过与在经过电气部件15的同时温度升高的冷却剂的热交换而蒸发供应的制冷剂，从而回收电气部件15的废热。
329.此后，经过制冷机30的制冷剂沿着制冷剂连接管线61被供应到储液器57。
330.被供应到储液器57的制冷剂被分离成气体和液体。在被分离成气体和液体的制冷剂中，气态制冷剂被供应到压缩机59。
331.压缩机59压缩的高温高压的制冷剂流入冷凝器53。
332.在此，被供应到冷凝器53的制冷剂可以通过与循环通过加热管线41的冷却剂进行
热交换来升高冷却剂的温度。温度升高的冷却剂被供应到加热器43。
333.另一方面，通过第一膨胀阀55的操作被供应到蒸发器56的膨胀的制冷剂在与经过蒸发器56的外部空气进行热交换之后，沿着制冷剂管线51经由储液器57被供应到压缩机59。
334.即，经过蒸发器56的制冷剂可以与通过制冷剂连接管线61被引入到储液器57中的制冷剂一起被供应到压缩机59。
335.然后，压缩机59压缩的高温高压的制冷剂被引入到冷凝器53中。
336.在此，开闭门打开，使得引入到hvac模块中并经过蒸发器56的外部空气经过加热器43。
337.即，引入到hvac模块中的外部空气在经过蒸发器56的同时被引入到蒸发器56中的低温状态的制冷剂除湿。接下来，外部空气在经过加热器43的同时被转换成高温状态并被引入到车辆室内，从而对车辆室内进行加热和除湿。
338.即，根据本发明的示例性实施例的热泵系统在车辆的低温除湿模式下，根据车辆的内部温度，选择性地吸收外部热以及电气部件15产生的废热，以用于升高制冷剂的温度，从而减少压缩机59的电力消耗并提高加热效率。
339.在本发明的示例性实施例中，将参照图8描述加热电池模块24的情况的操作。
340.图8示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统中加热电池模块的操作状态图。
341.参照图8，冷却装置10、加热装置40和空调装置50被停用。
342.在此，第一连接管线32打开，并且通过第一阀v1的操作，第二连接管线34打开。
343.通过第二阀v2的操作，第三连接管线36关闭。
344.在电池冷却装置20中，通过第一阀v1的操作，电池冷却剂管线21的连接到第二散热器22的部分关闭。
345.在该状态下，第二水泵23操作以使冷却剂循环通过电池冷却剂管线21的打开部分以及第一连接管线32和第二连接管线34。
346.因此，通过第二水泵23的操作，从第一阀v1经过电池模块24的冷却剂可以在沿着打开的第一连接管线32和第二连接管线34经过制冷机30之后，沿着电池冷却剂管线21的打开部分循环而不经过第二散热器22。
347.即，经过制冷机30的冷却剂沿着第二连接管线34被引入到第一阀v1中。此后，冷却剂通过第一阀v1被引入到连接到第二水泵23的电池冷却剂管线21中。
348.通过第二水泵23的操作，经过电池模块24的冷却剂可以在电池冷却剂管线21的打开部分以及第一连接管线32和第二连接管线34中循环。
349.在此，第一冷却剂加热器26操作以加热沿着打开的电池冷却剂管线21以及第一连接管线32和第二连接管线34供应到电池模块24的冷却剂。
350.因此，在电池冷却剂管线21以及第一连接管线32和第二连接管线34中循环的冷却剂在经过第一冷却剂加热器26的同时温度升高。在经过第一冷却剂加热器26的同时温度升高的冷却剂可以被供应到电池模块24，以升高电池模块24的温度。
351.因此，根据本发明的各个示例性实施例，在重复上述过程的同时，可以迅速升高电池模块24的温度，从而有效地管理电池模块24的温度。
352.因此，如果应用如上所述的根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热泵系统，则可以通过利用执行冷却剂和制冷剂之间的热交换的一个制冷机30，根据车辆的模式来调节电池模块24的温度，并且可以通过利用冷却剂来加热车辆室内，从而简化整个系统。
353.根据本发明的各个示例性实施例，还可以通过回收电气部件15的废热和电池模块24的废热并将废热用于车辆室内加热来提高加热效率。
354.此外，根据本发明的各个示例性实施例，可以通过有效地控制电池模块24的温度来优化电池模块24的性能，并通过电池模块24的有效管理来增加车辆的总行驶距离。
355.此外，本发明可以利用应用于加热装置40的第二冷却剂加热器45或空气加热器47来加热电池模块24或辅助车辆室内加热，从而降低成本和重量。
356.此外，本发明在车辆的加热模式下选择性地利用外部热以及电气部件15和电池模块24的废热，从而提高加热效率。
357.本发明还通过利用冷凝器53和热交换器54来提高制冷剂的冷凝或蒸发性能，从而改善冷却性能并降低压缩机59的电力消耗。
358.此外，可以简化整个系统以降低制造成本和重量，并提高空间利用率。
359.在本发明的各个示例性实施例中，控制器连接到热泵系统的元件中的至少一个，以控制元件的操作。
360.此外，诸如“控制器”、“控制单元”、“控制设备”或“控制模块”等的关于控制装置的术语是指包括存储器和处理器的硬件设备，该处理器被配置为执行被解释为算法结构的一个或多个步骤。存储器存储算法步骤，并且处理器执行算法步骤以执行根据本发明的各个示例性实施例的方法的一个或多个过程。根据本发明的示例性实施例的控制器可以通过非易失性存储器和处理器实施，其中非易失性存储器被配置为存储与用于控制车辆的各个部件的操作的算法或用于执行算法的软件命令有关的数据，处理器被配置为利用存储在存储器中的数据来执行以上描述的操作。存储器和处理器可以是单独的芯片。可选地，存储器和处理器可以集成在单个芯片中。处理器可以被实现为一个或多个处理器。处理器可以包括各种逻辑电路和运算电路，可以根据从存储器提供的程序来处理数据，并且可以根据处理结果来生成控制信号。
361.控制装置可以是通过预定程序操作的至少一个微处理器，该预定程序可以包括用于实施本发明的前述各个示例性实施例中包括的方法的一系列命令。
362.前述发明也可以实现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可以存储计算机系统后续可以读取的数据的任何数据存储设备。计算机可读记录介质的示例包括硬盘驱动器(hdd)、固态磁盘(ssd)、硅磁盘驱动器(sdd)、只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘、光学数据存储设备等以及载波实施方式(例如，通过互联网传输)。
363.在本发明的各个示例性实施例中，上述每个操作可以由控制器执行，并且控制器可以由多个控制器或集成的单个控制器配置。
364.为了方便解释和所附权利要求书中的准确限定，参照在图中示出的示例性实施例的特征的位置，利用术语“上部的”、“下部的”、“内部的”、“外部的”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“后面”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“之内”、“之外”、“向前”和“向后”来描述这些特征。将进一步理解的是，术语“连接”或其派生词既指直接连
接又指间接连接。
365.为了说明和描述的目的，提供了本发明的特定示例性实施例的前述描述。这些描述并非旨在穷举本发明或将本发明限制为所公开的精确形式，并且显然，根据以上教导，许多修改和变型是可能的。选择并描述示例性实施例以解释本发明的某些原理及其实际应用，以使本领域技术人员能够实施和利用本发明的各个示例性实施例及其各种替代形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同内容来限定。