热泵空调系统和车辆的制作方法

1.本公开涉及热泵空调系统技术领域，具体地，涉及一种热泵空调系统和车辆。


背景技术：

2.在现有车辆热泵空调系统的制冷工况中，压缩机排出的高温高压气态冷媒在室外换热器处向外界大气放热，放热后的冷媒经过节流阀节流降压后在室内蒸发器中吸收乘员舱的热量，从而实现乘员舱降温的效果。由于冷媒在进入蒸发器前需要通过室外换热器向外界大气放热，冷媒在室外换热器中与外界大气的热交换量会受到环境温度的影响，例如，在外界环境温度较高时，冷媒在室外换热器中对外界大气的放热量有限，从而使得车辆热泵空调系统在高温下的制冷效果和制冷效率不佳。
3.而在现有车辆热泵空调系统的制热工况中，压缩机排出的高温高压气态冷媒在室内冷凝器处向乘员舱放热，放热后的冷媒经过节流阀节流降压后在室外换热器中吸收和搬运外界大气的热量，然后再回到压缩机中。由于冷媒在回到压缩机前需要搬运外界大气的热量，冷媒在室外换热器中与外界大气的热交换量会受到环境温度的影响，例如，在外界环境温度较低时，冷媒在室外换热器中的吸热量有限，从而使得车辆热泵空调系统在低温下的制热效果和制热效率不佳。


技术实现要素：

4.本公开的目的是提供一种热泵空调系统和使用该热泵空调系统的车辆，以克服相关技术中存在的问题。
5.为了实现上述目的，本公开提供一种热泵空调系统，包括压缩机、室内冷凝器、室内蒸发器、室外换热器、第一换热器、第二换热器、第一膨胀阀、第二膨胀阀、选择性导通或截止的第一流路、选择性导通或截止的第二流路，
6.所述压缩机的出口与所述室内冷凝器的入口连接，且经由所述第一流路与所述室外换热器的入口连接，所述室内冷凝器的出口与所述第一换热器的第一冷媒入口连接，所述第一换热器的第一冷媒出口经由所述第一膨胀阀与所述室外换热器的入口连接，所述室外换热器的出口与所述第二换热器的第一冷媒入口连接，且经由所述第二流路与所述第一换热器的第二冷媒入口连接，所述第二换热器的第一冷媒出口经由所述第二膨胀阀与所述室内蒸发器的入口连接，所述室内蒸发器的出口和所述第一换热器的第二冷媒出口均与所述第二换热器的第二冷媒入口连接，所述第二换热器的第二冷媒出口与所述压缩机的入口连接。
7.可选地，所述热泵空调系统还包括第一储液干燥罐和第二储液干燥罐，所述室内冷凝器的出口与所述第一储液干燥罐的入口连接，所述第一储液干燥罐的出液口与所述第一换热器的第一冷媒入口连接，所述室外换热器的出口与所述第二储液干燥罐的入口连接，所述第二储液干燥罐的出液口与所述第二换热器的第一冷媒入口连接。
8.可选地，所述热泵空调系统还包括位于所述第二储液干燥罐下游的过冷器，所述
第二储液干燥罐的出液口经由所述过冷器与所述第二换热器的第一冷媒入口连接。
9.可选地，所述热泵空调系统还包括选择性导通或截止的第三流路，所述第一储液干燥罐的出液口还经由所述第三流路与所述第二膨胀阀的入口连接。
10.可选地，所述热泵空调系统还包括第三换热器和第三膨胀阀，所述第二换热器的第一冷媒出口还经由所述第三膨胀阀与所述第三换热器的冷媒入口连接，所述第三换热器的冷媒出口与所述第二换热器的第二冷媒入口连接，所述第三换热器的第一冷却液出口用于与车辆的电池包的入口连接，所述第三换热器的第一冷却液入口用于与所述电池包的出口连接。
11.可选地，所述第一储液干燥罐的出液口还经由所述第三流路与所述第三膨胀阀的入口连接，所述第三换热器的第二冷却液出口用于与车辆的电子器件的入口连接，所述第三换热器的第二冷却液入口用于与所述电子器件的出口连接。
12.可选地，所述热泵空调系统还包括单向阀，所述第二换热器的第一冷媒出口经由所述单向阀与所述第二膨胀阀的入口和所述第三膨胀阀的入口连接。
13.可选地，所述电子器件包括电机、充电机、电机控制器、dc-dc变换器中的至少一者。
14.可选地，所述第一流路上设置有第一截止阀，所述第二流路上设置有第二截止阀，所述第三流路上设置有第三截止阀。
15.根据本公开的另一个方面，提供一种车辆，包括上述的热泵空调系统。
16.与现有技术中从室内冷凝器的出口流出的冷媒不经历焓值降低而直接经过膨胀阀流入室外换热器中、且从室外换热器的出口流出的冷媒不经历焓值增加而流入压缩机内的技术方案相比，本技术通过设置第一换热器，且使第一换热器的第一冷媒入口与室内冷凝器连接，第二冷媒入口通过膨胀阀与室外换热器的入口连接，第二冷媒入口与室外换热器的出口连接，第二冷媒入口通过第二换热器与压缩机1的入口连接，一方面能够使得流入室外换热器内的冷媒的过冷度增加，提高冷媒在室外换热器中的蒸发量(即向外界大气吸热的吸热量)，有利于冷媒在室外换热器中吸收更多的热量，另一方面能够使得从室外换热器流出的冷媒的过热度增加，提高压缩机入口处的吸气温度和吸气压力，进而能够提高热泵空调系统在低温环境下的采暖能力，解决在环境温度较低的情况下，冷媒在室外换热器处因受到环境温度限制而吸热量不足的问题。
17.与现有技术中进入室内蒸发器之前的冷媒仅通过室外换热器向外界放热并失去焓的技术方案相比，本公开提供的热泵空调系统通过设置第二换热器，使从室外换热出口流出的冷媒与从室内蒸发器出口流出的冷媒在第二换热器中进行热量交换，使从室外换热器出口流出的冷媒进一步地散热降温，即，使得冷媒在进入室内蒸发器之前可以通过室外换热器和第二换热器进行了两次放热，解决在环境温度较高的情况下，冷媒在室外换热器处因受到环境温度影响而放热量不足的问题，这样，冷媒在进入室内蒸发器之前的失去的焓值及释放的热量更多，有利于提高进入室内蒸发器的冷媒的过冷度，且有利于室内蒸发器中流入温度更低的冷媒，从而使得热泵空调系统能够在高温环境下依然具有较好的制冷效果和制冷效率，实现乘员舱的快速冷却。换言之，通过设置第二换热器，并使从室外换热器出口流出的冷媒在第二换热器中释放热量，能够解决在高温环境下冷媒在室外换热器中放热量有限、影响制冷效果和制冷效率的问题。
18.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
19.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
20.图1是本公开一种实施方式提供的热泵空调系统的结构示意图；
21.图2是本公开另一种实施方式提供的热泵空调系统的结构示意图；
22.图3是本公开一种实施方式提供的热泵空调系统的结构示意图，其中，热泵空调系统处于制冷模式，图中的粗实线和箭头表示该模式下的冷媒和冷却液的流动路径和流动方向；
23.图4是本公开一种实施方式提供的热泵空调系统处于制冷模式下的冷媒压焓图；
24.图5是本公开一种实施方式提供的热泵空调系统的结构示意图，其中，热泵空调系统处于电池包冷却模式，图中的粗实线和箭头表示该模式下的冷媒和冷却液的流动路径和流动方向；
25.图6是本公开一种实施方式提供的热泵空调系统处于电池包冷却模式下的冷媒压焓图；
26.图7是本公开一种实施方式提供的热泵空调系统的结构示意图，其中，热泵空调系统处于制冷及电池包冷却模式，图中的粗实线和箭头表示该模式下的冷媒和冷却液的流动路径和流动方向；
27.图8是本公开一种实施方式提供的热泵空调系统处于制冷及电池包冷却模式下的冷媒压焓图；
28.图9是本公开一种实施方式提供的热泵空调系统的结构示意图，其中，热泵空调系统处于热泵采暖模式，图中的粗实线和箭头表示该模式下的冷媒和冷却液的流动路径和流动方向；
29.图10是本公开一种实施方式提供的热泵空调系统处于热泵采暖模式下的冷媒压焓图；
30.图11是本公开一种实施方式提供的热泵空调系统的结构示意图，其中，热泵空调系统处于余热回收模式，图中的粗实线和箭头表示该模式下的冷媒和冷却液的流动路径和流动方向；
31.图12是本公开一种实施方式提供的热泵空调系统处于余热回收模式下的冷媒压焓图；
32.图13是本公开一种实施方式提供的热泵空调系统的结构示意图，其中，热泵空调系统处于热泵含余热回收模式，图中的粗实线和箭头表示该模式下的冷媒和冷却液的流动路径和流动方向；
33.图14是本公开一种实施方式提供的热泵空调系统处于热泵含余热回收模式下的冷媒压焓图；
34.图15是本公开一种实施方式提供的热泵空调系统的结构示意图，其中，热泵空调系统处于第一除湿模式，图中的粗实线和箭头表示该模式下的冷媒和冷却液的流动路径和流动方向；
35.图16是本公开一种实施方式提供的热泵空调系统处于第一除湿模式下的冷媒压焓图；
36.图17是本公开一种实施方式提供的热泵空调系统的结构示意图，其中，热泵空调系统处于第二除湿模式，图中的粗实线和箭头表示该模式下的冷媒和冷却液的流动路径和流动方向；
37.图18是本公开一种实施方式提供的热泵空调系统处于第二除湿模式下的冷媒压焓图。
38.附图标记说明
39.1-压缩机；2-室内冷凝器；3-室内蒸发器；4-室外换热器；5-第一换热器；6-第二换热器；7-第一膨胀阀；8-第二膨胀阀；9-第一流路；10-第二流路；11-第一储液干燥罐；12-第二储液干燥罐；13-过冷器；14-第三流路；15-单向阀；16-第三换热器；17-第三膨胀阀；18-第一截止阀；19-第二截止阀；20-第三截止阀。
具体实施方式
40.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
41.在本公开中，在未作相反说明的情况下，本公开提及的“连接”可以是两个设备或装置之间的直接连接，也可以是间接连接，“选择性导通或截止的流路”指的是该流路能够实现冷媒的导通或者截断。
42.如图1至图18所示，本公开提供一种热泵空调系统，包括压缩机1、室内冷凝器2、室内蒸发器3、室外换热器4、第一换热器5、第二换热器6、第一膨胀阀7、第二膨胀阀8、选择性导通或截止的第一流路9、选择性导通或截止的第二流路10。其中，压缩机1的出口与室内冷凝器2的入口连接，且经由所第一流路9与室外换热器4的入口连接，室内冷凝器2的出口与第一换热器5的第一冷媒入口连接，第一换热器5的第一冷媒出口经由第一膨胀阀7与室外换热器4的入口连接，室外换热器4的出口与第二换热器6的第一冷媒入口连接，且经由第二流路10与第一换热器5的第二冷媒入口连接，第二换热器6的第一冷媒出口经由第二膨胀阀8与室内蒸发器3的入口连接，室内蒸发器3的出口和第一换热器5的第二冷媒出口均与第二换热器6的第二冷媒入口连接，第二换热器6的第二冷媒出口与压缩机1的入口连接。通过控制第一流路9和第二流路10的导通或截止，可以使上述热泵空调系统具有热泵采暖模式或制冷模式。
43.在热泵采暖模式下，如图9所示，第一流路9截止，第二流路10导通，压缩机1、室内冷凝器2、第一换热器5的第一冷媒入口、第一换热器5的第一冷媒出口、第一膨胀阀7、室外换热器4、第一换热器5的第二冷媒入口、第一换热器5的第二冷媒出口、第二换热器6依次串联成一个冷媒回路。压缩机1出口排出的高温高压的气态冷媒流入室内冷凝器2，并在室内冷凝器2中向乘员舱放热，从而提高乘员舱的温度，实现乘员舱的采暖。从室内冷凝器2的出口流出的放热后的焓值降低的冷媒从第一换热器5的第一冷媒入口流入第一换热器5中，并向从第一换热器5的第二冷媒入口流入第一换热器5中的冷媒放热并失去焓(如图10中的箭头500a所示)，从第一换热器5的第一冷媒出口流出的冷媒在第一膨胀阀7中被节流降压变为低温低压的气液两相冷媒，该低温低压的气液两相冷媒在室外换热器4中吸收外界大气
的热量并获得焓，室外换热器4出口流出的冷媒经由第二流路10流入第一换热器5中，并在第一换热器5中吸收从室内冷凝器2的出口流入第一换热器5的冷媒所释放的热量，再次获得焓(如图10中的箭头500b所示)，最后，从第一换热器5的第二冷媒出口流出的冷媒回到压缩机1中。这里，第二换热器6的第二冷媒入口没有冷媒流入，冷媒在第二换热器6中不进行热量交换，第二换热器6用作通流流道使用。
44.与现有技术中从室内冷凝器的出口流出的冷媒不经历焓值降低而直接经过膨胀阀流入室外换热器中、且从室外换热器的出口流出的冷媒不经历焓值增加而流入压缩机内的技术方案相比，本技术通过设置第一换热器5，且使第一换热器5的第一冷媒入口与室内冷凝器2连接，第二冷媒入口通过膨胀阀与室外换热器4的入口连接，第二冷媒入口与室外换热器4的出口连接，第二冷媒入口通过第二换热器6与压缩机1的入口连接，一方面能够使得流入室外换热器4内的冷媒的过冷度增加，提高冷媒在室外换热器4中的蒸发量(即向外界大气吸热的吸热量)，有利于冷媒在室外换热器4中吸收更多的热量，另一方面能够使得从室外换热器4流出的冷媒的过热度增加，提高压缩机1入口处的吸气温度和吸气压力，进而能够提高热泵空调系统在低温环境下的采暖能力，解决在环境温度较低的情况下，冷媒在室外换热器4处因受到环境温度限制而吸热量不足的问题。
45.而在制冷模式下，如图3所示，第一流路9导通，第二流路10截止，压缩机1、室外换热器4、第二换热器6的第一冷媒入口、第二换热器6的第一冷媒出口、第二膨胀阀8、室内蒸发器3、第二换热器6的第二冷媒入口、第二换热器6的第二冷媒出口依次串联成一个冷媒回路。压缩机1出口排出的高温高压的气态冷媒流入室外换热器4中，并在室外换热器4中向外界大气散热，冷媒在室外换热器4中失去焓，即冷媒焓值降低(如图4中的箭头400所示)，室外换热器4的出口流出的冷媒通过第二换热器6的第一冷媒入口流入第二换热器6中，并在第二换热器6中向从第二换热器6的第二冷媒入口流入的冷媒放热，从室外换热器4的出口流入第二换热器6中的冷媒再次失去焓，焓值进一步降低(如图4中的箭头600a所示)，从第二换热器6的第一冷媒出口流出的失焓后的冷媒经过第一膨胀阀7节流降压后变为低温低压的气液两相冷媒，该低温低压的气液两相冷媒在室内蒸发器3中吸收乘员舱内的空气的热量，降低乘员舱内的温度，实现乘员舱制冷。从室内蒸发器3出口流出的吸热后的冷媒流入第二换热器6，并在第二换热器6中获得从室外换热器4的出口流入第二换热器6中的冷媒所失去的焓，第二换热器6的第二冷媒出口流出的冷媒最终回到压缩机1中。
46.与现有技术中进入室内蒸发器之前的冷媒仅通过室外换热器向外界放热并失去焓的技术方案相比，本公开提供的热泵空调系统通过设置第二换热器6，使从室外换热器4出口流出的冷媒与从室内蒸发器3出口流出的冷媒在第二换热器6中进行热量交换，使从室外换热器4出口流出的冷媒进一步地散热降温，即，使得冷媒在进入室内蒸发器3之前可以通过室外换热器4和第二换热器6进行了两次放热，解决在环境温度较高的情况下，冷媒在室外换热器4处因受到环境温度影响而放热量不足的问题，这样，冷媒在进入室内蒸发器3之前的失去的焓值及释放的热量更多，有利于提高进入室内蒸发器3的冷媒的过冷度，且有利于室内蒸发器3中流入温度更低的冷媒，从而使得热泵空调系统能够在高温环境下依然具有较好的制冷效果和制冷效率，实现乘员舱的快速冷却。换言之，通过设置第二换热器6，并使从室外换热器4出口流出的冷媒在第二换热器6中释放热量，能够解决在高温环境下冷媒在室外换热器4中放热量有限、影响制冷效果和制冷效率的问题。
47.此外，在冷媒回到压缩机1之前，需要尽可能地保证气态冷媒流入压缩机1中，因为一旦液态冷媒流入压缩机1内则会导致压缩机1出现液击的情况，影响压缩机1的使用寿命。在现有技术中，为了尽可能地保证气态冷媒流入压缩机，在压缩机的入口处通常设置有气液分离装置，这样，回到压缩机的冷媒会先经过气液分离装置进行气液分离后，再回到压缩机。然而，由于气液分离装置无法做到将气态冷媒和液态冷媒完全分离，气液分离装置分离出来的气态冷媒中还是会携带少量液态冷媒。因此，在现有技术中，为解决上述问题，通常会对压缩机入口处的冷媒进行过热度控制，使压缩入口处的冷媒的过热度为0，即，使压缩机入口处的冷媒位于冷媒饱和蒸汽线上(参照图4中所示的饱和蒸汽线)，进而使冷媒相变为纯气态冷媒，从而避免气液分离装置分离出的气态冷媒中携带的少量液态冷媒对压缩机造成液击。但是，冷媒的过热度控制通常需要通过复杂的计算后来控制膨胀阀、压缩机等部件，使得热泵空调系统的控制非常复杂。
48.然而在本技术中，对于热泵采暖模式而言，冷媒在回到压缩机1之前能够在第一换热器5中吸热并获得焓，这能够使得冷媒穿过饱和蒸汽线(如图10的箭头500b所示)，从而使冷媒位于过热蒸汽区，即冷媒处于纯气态；对于制冷模式而言，冷媒在回到压缩机1之前能够在第二换热器6中吸热并获得焓，这能够使冷媒穿过饱和蒸汽线(如图4的箭头600b所示)，从而使冷媒位于过热蒸汽区，即冷媒处于纯气态。这样，对于热泵采暖模式和制冷模式而言，无需进行复杂的过热度控制，也能够使得进入压缩机1的冷媒为纯气态冷媒，避免压缩机1出现液击的情况，降低了热泵空调系统的控制复杂度。
49.可以理解的是，在下文中提到的电池包冷却模式、制冷及电池包冷却模式、热泵含余热回收模式、第一除湿模式中，冷媒在回到压缩机1之前均在第一换热器5和第二换热器6中的至少一者内获得了焓并穿过饱和蒸汽线位于过热蒸汽区，因此对于电池包冷却模式、制冷及电池包冷却模式、热泵含余热回收模式、第一除湿模式而言，也无需进行复杂的过热度控制。
50.为进一步地增大在热泵采暖模式从室内冷凝器2的出口流出的冷媒的过冷度，即增大进入室外换热器4的冷媒的过冷度，从而进一步提升本公开提供的热泵空调系统在低温环境下的采暖效果和采暖效率，在本公开提供的一种实施方式中，热泵空调系统还包括第一储液干燥罐11，室内冷凝器2的出口与第一储液干燥罐11的入口连接，第一储液干燥罐11的出液口与第一换热器5的第一冷媒入口连接。第一储液干燥罐11能够使得从室内冷凝器2出口流出的气液两相混合态冷媒中的液态冷媒流入第一换热器5中，从而提高进入第一换热器5的冷媒的过冷度，提高冷媒在第一换热器5中的放热量，进而使进入室外换热器4的冷媒的温度能够更低，使冷媒能够吸收更多外界大气的热量，即，从室外搬运更多的热量到热泵空调系统中。
51.为进一步地增大在制冷模式下从室外换热器4的出口流出的冷媒的过冷度，即增大进入室内蒸发器3的冷媒的过冷度、以及在高温环境下的制冷效果和制冷效率，在本公开提供的一种实施方式中，热泵空调系统还包括第二储液干燥罐12，室外换热器4的出口与第二储液干燥罐12的入口连接，第二储液干燥罐12的出液口与第二换热器6的第一冷媒入口连接。第二储液干燥罐12能够使得从室外换热器4的出口流出的气液两相混合态冷媒中的液态冷媒流入第二换热器6中，从而提高进入第二换热器6的冷媒的过冷度，提高冷媒在第二换热器6中的放热量，进而使进入室内蒸发器3的冷媒的温度能够更低，使冷媒能够吸收
更多乘员舱的热量，实现乘员舱的快速冷却。
52.可选地，热泵空调系统还可以包括位于第二储液干燥罐12下游的过冷器13，第二储液干燥罐12的出液口经由过冷器13与第二换热器6的第一冷媒入口连接。这里，过冷器13可以进一步地冷却从第二储液干燥罐12的出液口流出的液态冷媒，从而进一步地提高进入第二换热器6的冷媒的过冷度。
53.为了使本公开提供的热泵空调系统能够具有更多的工作模式，以满足用户的不同需求，可选地，热泵空调系统还可以包括选择性导通或截止的第三流路14，第一储液干燥罐11的出液口还经由第三流路14与第二膨胀阀8的入口连接。这样，通过控制第三流路14的导通能够使从室内冷凝器2出口流出的冷媒依次流经第一储液干燥罐11、第二膨胀阀8流入室内蒸发器3中，在第三流路14导通的情况下，通过控制第一流路9和第二流路10的导通或截止，能够使本公开提供的热泵空调系统具有第一除湿模式和第二除湿模式。
54.具体地，在第一除湿模式，如图15所示，第一流路9截止、第二流路10导通、第三流路14导通，压缩机1、室内冷凝器2、第一储液干燥罐11、第一换热器5的第一冷媒入口、第一换热器5的第一冷媒出口、第一膨胀阀7、室外换热器4、第一换热器5的第二冷媒入口、第一换热器5的第二冷媒出口、第二换热器6的第二冷媒入口、第二换热器6的第二冷媒出口依次串联成一个冷媒回路，压缩机1、室内冷凝器2、第一储液干燥罐11、第二膨胀阀8、室内蒸发器3、第二换热器6的第二冷媒入口、第二换热器6的第二冷媒出口依次串联成另一个冷媒回路。在第一除湿模式，压缩机1出口排出的高温高压的气态冷媒进入室内冷凝器2中，并在室内冷凝器2中向乘员舱放热，从室内冷凝器2的出口流出的气液两相混合冷媒在第一储液干燥罐11中被分离成气态和液态，液态冷媒从第一储液干燥罐11的出液口流出并分成两股，一股冷媒经过第二膨胀阀8节流降压后流入室内蒸发器3，乘员舱内的温度较高的湿空气在遇到温度较低的室内蒸发器3时，在室内蒸发器3的表面冷凝成水珠，形成冷凝水，从而可以降低乘员舱内的空气湿度；另一股冷媒流入第一换热器5并在第一换热器5中放热失焓，然后经过第一膨胀阀7节流降压后流入室外换热器4中，在室外换热器4中吸收外界的热量，从室外换热器4出口流出的冷媒进入第一换热器5并在第一换热器5中吸热得到焓，从第一换热器5的第二冷媒出口和从室内蒸发器3的出口流出的冷媒汇流后流回压缩机1中。由于室内蒸发器3和室内冷凝器2同时工作，在对乘员舱除湿的同时还能平衡乘员舱内的温度。
55.在第二除湿模式，如图17所示，第一流路9截止、第二流路10截止、第三流路14导通，压缩机1、室内冷凝器2、第一储液干燥罐11、第二膨胀阀8、室内蒸发器3、第二换热器6的第二冷媒入口、第二换热器6的第二冷媒出口依次串联成一个冷媒回路。在该模式下，从第一储液干燥罐11的出液口流出的冷媒全部经由第二膨胀阀8节流降压后流出室内蒸发器3中。
56.第一除湿模式和第二除湿模式的区别在于，从第一储液干燥罐11的出液口流出的冷媒是否部分地依次经过第一换热器5、第一膨胀阀7流入室外换热器4中，并在室外换热器4中吸收外界大气的热量，从而搬运外界环境中的热量。由于在第一除湿模式中，从第一储液干燥罐11的出液口流出的冷媒会分成两股，一股冷媒依次经过第一换热器5、第一膨胀阀7流入室外换热器4搬运外界环境中的热量，而在第二除湿模式中，从第一储液干燥罐11的出液口流出的冷媒不流入室外换热器4，而是全部流入室内蒸发器3，不搬运外界环境中的热量，因此，第一除湿模式能够应用的环境温度可以比第二除湿模式能够应用的环境温度
低，例如，第一除湿模式可以应用于环境温度为5℃-10℃的情况，第二除湿模式可以应用于环境温度为10℃-15℃的情况。通过设置第一除湿模式和第二除湿模式可以使热泵空调系统根据不同的环境温度运行不同的除湿模式，从而尽可能地降低外界环境温度对除湿效果的影响。
57.在电动车技术领域，车辆厂商在设计电动车时，追求不断缩短电池包的充电时间，而电池包充电时间的缩短意味着电池包在充电时放热量更大，电池包温度更高，电池包需要被快速地冷却，才能在缩短电池包充电时间的同时，将电池包的温度适中保持在其适宜的工作温度范围内。
58.为了满足电池包在快充时需要被快速冷却的需求，热泵空调系统还可以包括第三换热器16和第三膨胀阀17，第二换热器6的第一冷媒出口还经由第三膨胀阀17与第三换热器16的冷媒入口连接，第三换热器16的冷媒出口与第二换热器6的第二冷媒入口连接，第三换热器16的第一冷却液出口用于与车辆的电池包的入口连接，第三换热器16的第一冷却液入口用于与电池包的出口连接。
59.在电池包冷却模式，如图5所示，第一流路9导通，第二流路10截止，压缩机1、室外换热器4、第二储液干燥罐12、第二换热器6的第一冷媒入口、第二换热器6的第一冷媒出口、第三膨胀阀17、第三换热器16、第二换热器6的第二冷媒入口、第二换热器6的第二冷媒出口依次串联成一个冷媒回路。从室外换热器4出口流出的气液两相混合冷媒在第二储液干燥罐12中被分成气态和液态，液态冷媒流入第二换热器6中并在第二换热器6中放热失去焓，从第二换热器6的第一冷媒出口流出的冷媒经过第三膨胀阀17节流降压后进入第三换热器16中，并吸收第三换热器16内的冷却液的热量，使第三换热器16的第一冷却液出口能够流出低温冷却液，该低温冷却液用于吸收电池包的热量，实现利用热泵空调系统的冷量为电池包冷却的目的。由于在电池包冷却模式，第二储液干燥罐12和第二换热器6均能够提高流入第三换热器16中的冷媒的过冷度，使第三换热器16中的冷媒能够吸收更多的热量，从而能够实现电池包的快速冷却。
60.上述电池包冷却模式可以与制冷模式同时运行，从而使本公开提供的热泵空调系统可以具有制冷及电池包冷却模式的混联模式。如图7所示，在制冷及电池包冷却模式下，从第二换热器6的第一冷媒出口流出的冷媒被分成两股，一股经过第二膨胀阀8节流降压后流入室内蒸发器3，吸收乘员舱的热量；另一股经过第三膨胀阀17节流降压后流入第三换热器16，吸收从电池包处吸热后的高温冷却液的热量，从而同时实现电池包的冷却和乘员舱制冷。
61.在室外环境温度较低的情况下，冷媒在室外换热器4处能够吸收的热量有限，从而容易影响冷媒在室内冷凝器2处的放热效果，影响乘员舱的采暖能力，为使热泵空调系统能够在不通过室外换热器4搬运外界的热量的情况下，同样可以实现乘员舱采暖功能，在本公开提供的一种实施方式中，第一储液干燥罐11的出液口还经由第三流路14与第三膨胀阀17的入口连接，第三换热器16的第二冷却液出口用于与车辆的电子器件的入口连接，第三换热器16的第二冷却液入口用于与所述电子器件的出口连接。
62.这样，热泵空调系统可以具有余热回收模式，如图11所示，在余热回收模式下，第一流路9截止、第二流路10截止、第三流路14导通，压缩机1、室内冷凝器2、第一储液干燥罐11、第三膨胀阀17、第三换热器16、第二换热器6的第二冷媒入口、第二换热器6的第二冷媒
出口依次串联成一个冷媒回路。在该模式下，压缩机1出口排出的高温高压的气态冷媒流入室内冷凝器2，在室内冷凝器2处向乘员舱放热实现乘员舱的采暖，从室内冷凝器2出口流出的冷媒流入第一储液干燥罐11中，液态冷媒从第一储液干燥罐11的出液口流出并经过第三膨胀阀17节流降压后流入第三换热器16，并在第三换热器16内吸收从电子器件处吸热后的高温冷却液的热量，在第三换热器16中冷媒的焓值增加，从第三换热器16的冷媒出口流出的冷媒最终回到压缩机1中。在该模式下。冷媒通过第三换热器16将电子器件工作时散发的热量搬运到热泵空调系统中，从而在实现电子器件冷却的同时，利用电子器件的热量实现乘员舱的制热。
63.此外，热泵空调系统还可以具有热泵含余热回收模式，在该模式下，如图13所示，第一流路9截止、第二流路10导通、第三流路14导通，从第一储液干燥罐11的出液口流出的冷媒分成两股，一股经过第三膨胀阀17节流降压后流入第三换热器16中，吸收电子器件的热量，另一股依次经过第一换热器5、第一膨胀阀7后进入室外换热器4中，吸收外界大气的热量。也就是说，在热泵含余热回收模式，冷媒通过第三换热器16和室外换热器4分别将电子器件工作时散发的热量和外界环境中的热量搬运到热泵空调系统。
64.这里，需要说明的是，上述电子器件指的是需要使用电力进行工作，并在工作过程中产生热量的器件，例如，电子器件可以包括电机、充电机、电机控制器、dc-dc变换器中的至少一者。当热泵空调系统用于电动车时，在电池包处于充电状态，充电机、dc-dc变换器等会因处于工作状态而散发热量，即，充电机、dc-dc变换器等有散热需求，此时若乘员舱有采暖需求，则可以使热泵空调系统处于余热回收模式或热泵含余热回收模式，从而在实现充电机、dc-dc变换器等的散热需求的同时，将充电机、dc-dc变换器等的热量回收到热泵空调系统中，提高热泵空调系统的采暖能力。当电动车处于行驶状态时，电机将电池包的电能转化为机械能驱动车辆行驶，电机等会散发热量，若此时乘员舱有采暖需求，则可以使热泵空调系统处于余热回收模式或热泵含余热回收模式，从而在实现电机散热冷却的同时，将电机的热量回收到热泵空调系统中。
65.可选地，热泵空调系统还包括单向阀15，第二换热器6的第一冷媒出口经由单向阀15与第二膨胀阀8的入口和第三膨胀阀17的入口连接。如图11和图17所示，通过设置单向阀15可以避免在上述余热回收模式以及第二除湿模式下，第三换热器16和室内蒸发器3中的冷媒倒流到第二换热器6中。
66.可选地，在上文中提到的第一换热器5和第二换热器6可以是板式换热器，也可以是同轴管，第三换热器16可以使板式换热器也可以是管式换热器，本公开对第一换热器5、第二换热器6以及第三换热器16的具体类型不做限定。
67.此外，为实现第一流路9、第二流路10以及第三流路14的选择性导通或截止，在本公开提供的一种实施方式中，第一流路9上可以设置有第一截止阀18，第二流路10上可以设置有第二截止阀19，第三流路14上可以设置有第三截止阀20。在其他实施方式中，第一流路9上也可以设置有第一开关阀，第二流路10上可以设置有第二开关阀，第三流路14上可以设置有第三开关阀。
68.下面将以图1中的实施例为例，结合图3到图18来描述本公开提供的热泵空调系统的主要工作模式下的循环过程及原理。其他实施方式(例如，图2)下的系统的循环过成及原理与图1是相似的，在此不再一一赘述。
69.模式一：制冷模式。在该模式下，如图3所示，第一截止阀18开启，第二截止阀19关闭，第三截止阀20关闭，第一膨胀阀7关闭，第二膨胀阀8开启，第三膨胀阀17关闭。如图3和图4所示，进入压缩机1的冷媒为纯气态冷媒，压缩机1对该气态冷媒进行压缩，以使压缩机1的出口排出高温高压的气态冷媒(如图4中的箭头100所示)，该高温高压的气态冷媒进入室外换热器4中，并在室外换热器4中向外界大气放热失去焓(如图4中的箭头400所示)，从室外换热器4出口流出的气液两相混合冷媒流入第二储液干燥罐12中，液态冷媒(如图4中的点120所示)从第二储液干燥罐12的出液口流出并流入第二换热器6中，并在第二换热器6中继续放热失去焓(如图4中的箭头600a所示)，第二换热器6的第一冷媒出口流出液态冷媒，该液态冷媒在第二膨胀阀8中等焓压力下降并穿过饱和液体线(如图4中的箭头800所示)，第二膨胀阀8的出口流出低温低压的气液两相冷媒，该低温低压的气液两相冷媒在室内蒸发器3中吸收乘员舱的热量并获得焓(如图4中的箭头300所示)，以降低乘员舱的温度，实现乘员舱的制冷。从室内蒸发器3的出口流出的气液两相混合态冷媒流入第二换热器6中，在第二换热器6中吸热，获得从第二储液干燥罐12的出液口流出的冷媒在第二换热器6中失去的焓(如图4中的箭头600b所示)，从而使从室内蒸发器3流出的气液两相冷媒相变为气态冷媒，即，使从第二换热器6的第二冷媒出口流出的冷媒位于过热蒸汽区，该从第二换热器6的第二冷媒出口流出的纯气态冷媒最终回到压缩机1中。
70.模式二：电池包冷却模式。在该模式下，如图5所示，第一截止阀18开启，第二截止阀19关闭，第三截止阀20关闭，第一膨胀阀7关闭，第二膨胀阀8关闭，第三膨胀阀17开启。如图5和图6所示，进入压缩机1的冷媒为纯气态冷媒，压缩机1对该气态冷媒进行压缩，以使压缩机1的出口排出高温高压的气态冷媒(如图6中的箭头100所示)，该高温高压的气态冷媒进入室外换热器4中，并在室外换热器4中向外界大气放热失去焓(如图6中的箭头400所示)，从室外换热器4出口流出的气液两相混合冷媒流入第二储液干燥罐12中，液态冷媒(如图6中的点120所示)从第二储液干燥罐12的出液口流出并流入第二换热器6中，并在第二换热器6中继续放热失去焓(如图6中的箭头600a所示)，第二换热器6的第一冷媒出口流出液态冷媒，该液态冷媒在第三膨胀阀17中等焓压力下降并穿过饱和液体线(如图6中的箭头170所示)，第三膨胀阀17的出口流出低温低压的气液两相冷媒，该低温低压的气液两相冷媒在第三换热器16中吸收冷却液的热量并获得焓(如图6中的箭头160所示)，以使第三换热器16的第一冷却液出口流出低温冷却液，该低温冷却液能够吸收电池包的热量，实现电池包的冷却。从第三换热器16的冷媒出口流出的气液两相混合态冷媒流入第二换热器6中，在第二换热器6中吸热，获得从第二储液干燥罐12的出液口流出的冷媒在第二换热器6中失去的焓(如图6中的箭头600b所示)，从而使从第三换热器16的冷媒出口流出的气液两相冷媒相变为气态冷媒，即，使从第二换热器6的第二冷媒出口流出的冷媒位于过热蒸汽区，该从第二换热器6的第二冷媒出口流出的纯气态冷媒最终回到压缩机1中。
71.模式三：制冷及电池包冷却模式。在该模式下，如图7所示，第一截止阀18开启，第二截止阀19关闭，第三截止阀20关闭，第一膨胀阀7关闭，第二膨胀阀8开启，第三膨胀阀17开启。如图7和图8所示，进入压缩机1的冷媒为纯气态冷媒，压缩机1对该气态冷媒进行压缩，以使压缩机1的出口排出高温高压的气态冷媒(如图8中的箭头100所示)，该高温高压的气态冷媒进入室外换热器4中，并在室外换热器4中向外界大气放热失去焓(如图8中的箭头400所示)，从室外换热器4出口流出的气液两相混合冷媒流入第二储液干燥罐12中，液态冷
媒(如图8中的点120所示)从第二储液干燥罐12流出并流入第二换热器6中，并在第二换热器6中继续放热失去焓(如图8中的箭头600a所示)，第二换热器6的第一冷媒出口流出液态冷媒，该液态冷媒被分成两股，一股在第二膨胀阀8中等焓压力下降并穿过饱和液体线(如图8中的箭头800所示)，第二膨胀阀8的出口流出低温低压的气液两相冷媒，该低温低压的气液两相冷媒在室内蒸发器3中吸收乘员舱的热量并获得焓(如图8中的箭头300所示)，以降低乘员舱的温度，实现乘员舱的制冷；另一股在第三膨胀阀17中等焓压力下降并穿过饱和液体线(如图8中的箭头170所示)，第三膨胀阀17的出口流出低温低压的气液两相冷媒，该低温低压的气液两相冷媒在第三换热器16中吸收冷却液的热量并获得焓(如图8中的箭头160所示)，以使第三换热器16的第一冷却液出口流出低温冷却液，该低温冷却液能够吸收电池包的热量，实现电池包的冷却。从室内蒸发器3的出口流出的气液两相混合冷媒和从第三换热器16的冷媒出口流出的气液两相混合冷媒汇流后流入第二换热器6中，在第二换热器6中吸热，获得从第二储液干燥罐12的出液口流出的冷媒在第二换热器6中失去的焓(如图8中的箭头600b所示)，从而使从第三换热器16的冷媒出口流出的气液两相冷媒相变为气态冷媒，即，使从第二换热器6的第二冷媒出口流出的冷媒位于过热蒸汽区，该从第二换热器6的第二冷媒出口流出的纯气态冷媒最终回到压缩机1中。
72.模式四：热泵采暖模式。在该模式下，如图9所示，第一截止阀18关闭，第二截止阀19开启，第三截止阀20关闭，第一膨胀阀7开启，第二膨胀阀8关闭，第三膨胀阀17关闭。如图9和图10所示，进入压缩机1的冷媒为气态冷媒，压缩机1对气态冷媒进行压缩，以使压缩机1的出口排出高温高压的气态冷媒(如图10中的箭头100所示)，该高温高压的气态冷媒流入室内冷凝器2中，并在室内冷凝器2中向乘员舱放热失去焓(如图10中的箭头200所示)，以提高乘员舱的温度，实现乘员舱的采暖。从室内冷凝器2的出口流出的放热后的气液两相混合冷媒流入第一储液干燥罐11中，液态冷媒(如图10中的点110)从第二储液干燥罐12流出并流入第一换热器5，并在第一换热器5中放热失去焓(如图10中的箭头500a所示)，第一换热器5的第一冷媒出口流出液态冷媒，该液态冷媒在第一膨胀阀7中等焓压力下降并穿过饱和液体线(如图10中的箭头700所示)，第一膨胀阀7的出口流出低温低压的气液两相混合态冷媒，该低温低压的气液两相混合态冷媒在室外换热器4中吸收外界大气的热量并获得焓(如图10中的箭头400所示)，从室外换热器4的出口流出的气液两相冷媒在第一换热器5内继续吸热，获得从第一储液干燥罐11流入第一换热器5中的冷媒失去的焓(如图10中的箭头500b所示)，从而使从室外换热器4的出口流出的气液两相冷媒相变为气态冷媒，即，使从第一换热器5的第二冷媒出口流出的冷媒位于过热蒸汽区，该气态冷媒经过第二换热器6后回到压缩机1中。这里，第二换热器6的第一冷媒入口没有冷媒流入，即，冷媒在第二换热器6中不发生热量交换，第二换热器6用作通流流道使用。
73.模式五：余热回收模式。在该模式下，如图11所示，第一截止阀18关闭，第二截止阀19关闭，第三截止阀20开启，第一膨胀阀7关闭，第二膨胀阀8关闭，第三膨胀阀17开启。如图11和图12所示，进入压缩机1的冷媒为气态冷媒，压缩机1对气态冷媒进行压缩，以使压缩机1的出口排出高温高压的气态冷媒(如图12中的箭头100所示)，该高温高压的气态冷媒流入室内冷凝器2中，并在室内冷凝器2中向乘员舱放热失去焓(如图12中的箭头200所示)，以提高乘员舱的温度，实现乘员舱的采暖。从室内冷凝器2的出口流出的放热后的气液两相混合冷媒流入第一储液干燥罐11，液态冷媒(如图12中的点110)从第二储液干燥罐12流出，该液
态冷媒在第三膨胀阀17中等焓压力下降并穿过饱和液体线(如图12中的箭头170所示)，第三膨胀阀17的出口流出低温低压的气液两相冷媒，该低温低压的气液两相冷媒在第三换热器16中吸收从电子器件处吸热后的高温冷却液的热量并获得焓(如图12中的箭头160所示)，实现将电子器件的热量回收到热泵空调系统中。从第三换热器16的冷媒出口流出的冷媒经由第二换热器6回到压缩机1中。这里，第二换热器6的第一冷媒入口没有冷媒流入，即，从第三换热器16的冷媒出口流出的冷媒在第二换热器6中不进行热量交换。
74.模式六：热泵含余热回收模式。在该模式下，如图13所示，第一截止阀18关闭，第二截止阀19开启，第三截止阀20开启，第一膨胀阀7开启，第二膨胀阀8关闭，第三膨胀阀17开启。如图13和图14所示，进入压缩机1的冷媒为气态冷媒，压缩机1对气态冷媒进行压缩，以使压缩机1的出口排出高温高压的气态冷媒(如图14中的箭头100所示)，该高温高压的气态冷媒流入室内冷凝器2中，并在室内冷凝器2中向乘员舱放热失去焓(如图14中的箭头200所示)，以提高乘员舱的温度，实现乘员舱的采暖。从室内冷凝器2的出口流出的放热后的气液两相混合冷媒流入第一储液干燥罐11，第一储液干燥罐11的出液口流出液态冷媒(如图14中的点110)，该液态冷媒被分为两股，一股在第三膨胀阀17中等焓压力下降并穿过饱和液体线(如图14中的箭头170所示)，第三膨胀阀17的出口流出低温低压的气液两相冷媒，该低温低压的气液两相冷媒在第三换热器16中吸收从电子器件处吸热后的高温冷却液的热量并获得焓(如图14中的箭头160所示)，实现将电子器件的热量回收到热泵空调系统中；另一股流入第一换热器5，并在第一换热器5中放热失去焓(如图14中的箭头500a所示)，第一换热器5的第一冷媒出口流出液态冷媒，该液态冷媒在第一膨胀阀7中等焓压力下降并穿过饱和液体线(如图14中的箭头700所示)，第一膨胀阀7的出口流出低温低压的气液两相混合态冷媒，该低温低压的气液两相混合态冷媒在室外换热器4中吸收外界大气的热量并获得焓(如图14中的箭头400所示)，从室外换热器4的出口流出的气液两相冷媒在第一换热器5内继续吸热，获得从第一储液干燥罐11流入第一换热器5中的冷媒失去的焓(如图14中的箭头500b所示)。从第一换热器5的第二冷媒出口流出的冷媒与从第三换热器16的冷媒出口流出的冷媒汇流后经由第二换热器6回到压缩机1中。这里，第二换热器6的第一冷媒入口没有冷媒流入，即，从第一换热器5的第二冷媒出口流出的冷媒和从第三换热器16的冷媒出口流出的冷媒在第二换热器6中不进行热量交换。
75.模式七：第一除湿模式。在该模式下，如图15所示，第一截止阀18关闭，第二截止阀19开启，第三截止阀20开启，第一膨胀阀7开启，第二膨胀阀8开启，第三膨胀阀17关闭。如图15和图16所示，进入压缩机1的冷媒为气态冷媒，压缩机1对气态冷媒进行压缩，以使压缩机1的出口排出高温高压的气态冷媒(如图16中的箭头100所示)，该高温高压的气态冷媒流入室内冷凝器2中，并在室内冷凝器2中向乘员舱放热失去焓(如图16中的箭头200所示)。从室内冷凝器2的出口流出的放热后的气液两相混合冷媒流入第一储液干燥罐11，第一储液干燥罐11流出液态冷媒(如图16中的点110)，该液态冷媒被分为两股，一股在第二膨胀阀8中等焓压力下降并穿过饱和液体线(如图16中的箭头800所示)，第二膨胀阀8的出口流出低温低压的气液两相冷媒，该低温低压的气液两相冷媒在室内蒸发器3中吸收乘员舱的热量并获得焓(如图16中的箭头300所示)，乘员舱内的温度较高的湿空气遇到温度较低的室内蒸发器3，湿空气中的小液滴在室内蒸发器3的表面冷凝并形成冷凝水，从而实现乘员舱的除湿；从第一储液干燥罐11的出液口流出的另一股流入第一换热器5，并在第一换热器5中放
热失去焓(如图16中的箭头500a所示)，第一换热器5的第一冷媒出口流出液态冷媒，该液态冷媒在第一膨胀阀7中等焓压力下降并穿过饱和液体线(如图16中的箭头700所示)，第一膨胀阀7的出口流出低温低压的气液两相混合态冷媒，该低温低压的气液两相混合态冷媒在室外换热器4中吸收外界大气的热量并获得焓(如图16中的箭头400所示)，从室外换热器4的出口流出的气液两相冷媒在第一换热器5内继续吸热，获得从第一储液干燥罐11流入第一换热器5中的冷媒失去的焓(如图16中的箭头500b所示)。从第一换热器5的第二冷媒出口流出的冷媒与从室内蒸发器3的冷媒出口流出的冷媒汇流后经由第二换热器6回到压缩机1中。这里，第二换热器6的第一冷媒入口没有冷媒流入，即，从第一换热器5的第二冷媒出口流出的冷媒和从室内蒸发器3的出口流出的冷媒在第二换热器6中不进行热量交换。
76.模式八：第二除湿模式。在该模式下，如图17所示，第一截止阀18关闭，第二截止阀19关闭，第三截止阀20开启，第一膨胀阀7关闭，第二膨胀阀8关闭，第三膨胀阀17开启。如图17和图18所示，进入压缩机1的冷媒为气态冷媒，压缩机1对气态冷媒进行压缩，以使压缩机1的出口排出高温高压的气态冷媒(如图18中的箭头100所示)，该高温高压的气态冷媒流入室内冷凝器2中，并在室内冷凝器2中向乘员舱放热失去焓(如图18中的箭头200所示)。从室内冷凝器2的出口流出的放热后的气液两相混合冷媒流入第一储液干燥罐11，第一储液干燥罐11的出液口流出液态冷媒(如图18中的点110)，该液态冷媒在第二膨胀阀8中等焓压力下降并穿过饱和液体线(如图18中的箭头800所示)，第二膨胀阀8的出口流出低温低压的气液两相冷媒，该低温低压的气液两相冷媒在室内蒸发器3中吸收乘员舱的热量并获得焓(如图18中的箭头300所示)，乘员舱内的温度较高的湿空气遇到温度较低的室内蒸发器3，湿空气中的小液滴在室内蒸发器3的表面冷凝并形成冷凝水，从而实现乘员舱的除湿。从室内蒸发器3的出口流出的冷媒经由第二换热器6回到压缩机1中。这里，第二换热器6的第一冷媒入口没有冷媒流入，即，从室内蒸发器3的出口流出的冷媒在第二换热器6中不进行热量交换。
77.需要说明的是，上述模式为本公开提供车辆热管理系统的主要工作模式，对于本公开未提及的工作模式，但能够通过本公开提供的车辆热管理系统能够实现的工作模式也属于本公开的保护范围。
78.根据本公开的另一个方面，还提供一种车辆，包括上述的热泵空调系统。
79.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
80.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
81.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。