CN113237249B - 一种热泵系统、热泵系统的节能控制方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热泵系统、热泵系统的节能控制方法及车辆，以解决车辆热泵系统无法满足节能环保求的问题。热泵系统包括：主制冷剂回路，其上安装有压缩机、内部冷凝器、第一电磁阀、外部冷凝器、第一节流装置、蒸发器；第一制冷剂管路，其上设置有第二电磁阀；第二制冷剂管路，其上设置有换热装置和第二节流装置；第三制冷剂管路，其上设置有第三电磁阀；第一冷却液管路，其上安装有第一抽吸装置、冷却液加热装置和三通比例阀；第二冷却液管路，其上安装有暖风芯体；电池冷却管路，其上安装有第二抽吸装置、动力电池和四通阀；电驱管路，其上设置有电动汽车车载充电机、第三抽吸装置、高压电控模块、驱动电机冷却装置、散热器和第三冷却液管路。

Description

一种热泵系统、热泵系统的节能控制方法及车辆

技术领域

本发明涉及车辆空调设备领域，具体涉及一种热泵系统、热泵系统的节能控制方法及车辆。

背景技术

随着新能源汽车的逐渐普及，新能源车的节能和续航成为各大主机厂和相关零部件供应商急需解决的关键技术。而空调作为新能源车上的用电大户，节能也成为空调系统不可逃避的一项攻关项。因热泵空调在低温采暖的电耗相比传统电加热方案(PTC风加热或PTC水加热)低一半以下，节能显著。近几年热泵空调开始成为各大主机厂在新能源车主推的空调节能手段。其中，热泵空调节能不仅体现在系统方案的设计，也与热泵系统的控制息息相关，更好的控制能将整车热管理得到更合理的利用，能更大程度的发挥热泵的节能效果。

常规热泵空调系统比较单一，热泵空调系统与整车其他产热零部件未关联在一起，热泵采暖仅通过外部冷凝器蒸发吸收车外空气热量来提升空调节能效果，系统硬件不支持废热回收，一定程度限制了热泵节能控制手段的发挥。

虽然也有带废热回收的热泵系统设计，但其节能控制比较单一，无法利用导航里程和行车状态计算整车产热零部件的废热，以及废热回收精度的控制；此外，驱动电机和动力电池的废热回收无充分考虑对电池放性能的影响，从而导致整车产生的废热得不到充分利用；

另外，现有常规热泵一般只能满足-10℃的采暖需求，在空调主机里面加高压或低压风加热PTC时，很难兼顾冬天电池加热的需求。

发明内容

鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种热泵系统、热泵系统的节能控制方法及车辆，以改善现有车辆热泵系统无法满足节能环保求，且节能控制方法单一的问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种热泵系统，包括：主制冷剂回路、第一制冷剂管路、第二制冷剂管路、第三制冷剂管路、第一冷却液管路、第二冷却液管路、电池冷却管路、电驱管路。

所述主制冷剂回路上安装有压缩机、内部冷凝器、第一电磁阀、外部冷凝器、第一节流装置、蒸发器；

所述第一制冷剂管路与所述第一节流装置、所述蒸发器并联设置，其上设置有第二电磁阀；

所述第二制冷剂管路与所述第一节流装置、所述蒸发器并联设置，其上设置有换热装置和第二节流装置；

所述第三制冷剂管路与所述外部冷凝器、所述第一电磁阀并联设置且其上设置有第三电磁阀；

所述第一冷却液管路其两端分别与所述换热装置对应的冷却液进口和冷却液出口相连通，其上安装有第一抽吸装置、冷却液加热装置和三通比例阀；

所述第二冷却液管路通过所述三通比例阀与所述第一抽吸装置和所述冷却液加热装置并行连接于所述第一冷却液管路，其上安装有暖风芯体；

所述电池冷却管路其两端分别与所述换热装置另一对应的冷却液进口和冷却液出口相连通，其上安装有第二抽吸装置、动力电池和四通阀；

所述电驱管路两端分别连通在所述四通阀的相应端口上，且其上设置有电动汽车车载充电机、第三抽吸装置、高压电控模块、驱动电机冷却装置和散热器，以及与所述散热器并联设置的第三冷却液管路。

在本发明热泵系统一示例中，所述主制冷剂回路上还安装有单向截止阀，所述单向截止阀安装在所述外部冷凝器与所述第一节流装置之间。

在本发明热泵系统一示例中，所述主制冷剂回路上还安装有第一气液分离器，所述第一气液分离器安装在所述蒸发器与所述压缩机之间。

在本发明热泵系统一示例中，所述热泵系统还包括排气管路，所述第一冷却液管路上还安装有第二气液分离器，所述排气管路上安装有膨胀壶，所述排气管路的一端与连接在所述高压电控模块与所述驱动电机冷却装置之间的所述电驱管路相连接，另一端与所述第二气液分离器相连接。

在本发明热泵系统一示例中，所述排气管路还包括第一排气支路；所述第一排气支路的一端连接在所述膨胀壶与所述第二气液分离器之间的排气器管路上，所述第一排气支路的另一端连接在所述电动汽车车载充电机与所述第三抽吸装置之间的所述电驱管路上。

在本发明热泵系统一示例中，所述排气管路还包括第二排气支路；所述第二排气支路的一端连接在所述膨胀壶与所述驱动电机冷却装置之间的排气器管路上，所述第二排气支路的另一端连接在所述换热装置与所述动力电池之间的所述电池冷却管路上。

在本发明热泵系统一示例中，所述暖风芯体设置在所述内部冷凝器背离所述蒸发器的一侧。

在本发明热泵系统一示例中，所述蒸发器背离所述内部冷凝器的一侧设置有鼓风机。

本发明还提供一种车辆，所述车辆安装有上述任一项所述的热泵系统。

本发明还提供一种热泵系统的节能控制方法，包括如下过程：

当采暖需要的制热量小于等于压缩机允许的最低工作转速下通过外部冷凝器吸热模式下的制热量时，根据制热量需求进入压缩机低转速过蒸发器和内部冷凝器的混风模式进行供热；

当采暖需要的制热量大于压缩机允许的最低工作转速下通过外部冷凝器吸热模式下的制热量，且电池可回收的废热不大于零时，热泵采暖进入外部冷凝器蒸发吸收车外空气热量的采暖模式，控制冷却水路为大循环，利用低温的动力电池回收电驱管路的热量；

当采暖需要的制热量大于压缩机允许的最低工作转速下通过外部冷凝器吸热模式下的制热量、电池可回收的废热大于零且大于当前车外温度在热泵采暖过外部冷凝器吸热能产生的制热量、当前车外温度在热泵采暖过外部冷凝器吸热能产生的制热量大于电机可产生的废热时，热泵采暖进入动力电池废热回收采暖模式，电驱管路控制在电驱蓄热模式；

当采暖需要的制热量大于压缩机允许的最低工作转速下通过外部冷凝器吸热模式下的制热量、电池可回收的废热大于零且大于当前车外温度在热泵采暖过外部冷凝器吸热能产生的制热量、且电池可回收的废热小于等于电机可产生的废热时，控制热泵采暖进入电驱电池废热回收采暖模式；

当空调进入到电驱蓄热模式或电驱电池废热回收采暖模式后，根据多媒体导航系统反馈的剩余里程和总线上的车速信息，计算影响动力电池放电功率和续航的电池温度，在到该温度后退出热泵电池废热回收模式，进行电驱废热电池加热控制。电驱管路

在本发明节能控制方法一示例中，空调控制器根据设定温度、车内温度、车外温度估算出采暖需要的制热量。

在本发明节能控制方法一示例中，空调控制器根据VCU在总线发送的电驱功率以及电机效率估算出电机可产生的废热。

在本发明节能控制方法一示例中，空调控制器根据BMS反馈的动力电池温度、整车电量、以及动力电池不同温度不同电量限功率的特性，再结合导航信息估算出不影响整车正常行驶下电池可回收的废热。

本发明还提供一种车辆，所述车辆采用上述节能控制方法进行控制。

综上所述，本发明热泵系统和节能控制方法中，动力电池在低温环境充当整车产热模块的废热回收站和空调废热回收的中转机构，可灵活有效的对整车产热零部件进行废热的回收。并且可以有效的结合整车导航，在保证整车动力不受影响的基础上灵活进入和退出废热的回收控制，在整车低温充电电池产热过高时，可控制行车产热零部件进行热量的反向回收，平衡电池充电产生的废热，在开空调后再对经过电池中转的废热进行回收。并且本发明热泵系统的第一冷却液管路中安装有冷却液加热装置，能解决低温热泵采暖能力不足，且可兼顾电池加热的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明热泵系统一实施例的结构示意图；

图2为本发明热泵系统一实施例中热泵系统进入混风模式的工作管路图；

图3为本发明热泵系统一实施例中动力电池回收电驱管路的热量时的工作管路图；

图4为本发明热泵系统一实施例中热泵系统进入动力电池废热回收采暖模式、电驱管路控制在电驱蓄热模式的工作管路图；

图5为本发明热泵系统一实施例中热泵系统进入电驱电池废热回收采暖模式工作管路图；

图6为车辆控制系统与热泵系统之间的控制关系图。

元件标号说明

1、散热器；2、第二三通比例阀；3、冷凝器；4、散热风扇；5、单向截止阀；6、第一电磁阀；7、驱动电机冷却装置；8、高压电控模块；9、第二电磁阀；10、第三电磁阀； 11、第一气液分离器；12、第三抽吸装置；13、第一三通比例阀；14、冷却液加热装置； 15、第一抽吸装置；16、第二气液分离器；17、膨胀壶；18、电动汽车车载充电机；19、压缩机；20、暖风芯体；21、内部冷凝器；22、第一节流装置；23、鼓风机；24、蒸发器；25、换热装置；26、第二节流装置；27、动力电池；28、第二抽吸装置；29、四通阀；30、三通管；100、主制冷剂回路；200、第一制冷剂管路；300、第二制冷剂管路；400、第三制冷剂管路；500、第一冷却液管路；600、第二冷却液管路；700、电池冷却管路；800、电驱管路；810、第三冷却液管路；900、排气管路；910、第一排气支路；920、第二排气支路。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。

请参阅图1，图1为本发明热泵系统一实施例的结构示意图。本发明提供一种热泵系统，以改善现有车辆热泵系统无法满足节能环保求，且节能控制方法单一的问题。该热泵系统和节能控制方法中，动力电池27在低温环境充当整车产热模块的废热回收站和空调废热回收的中转机构，在保证整车动力不受影响的基础上灵活进入和退出废热的回收控制，在整车低温充电电池产热过高时，可控制行车产热零部件进行热量的反向回收，平衡电池充电产生的废热，在开空调后再对经过电池中转的废热进行回收，另外本发明热泵系统的第一冷却液管路 500中安装有冷却液加热装置14，能解决低温热泵采暖能力不足，且可兼顾电池加热的需求。

请具体参见图1，本发明提供一种用于车辆的热泵系统，包括：主制冷剂回路100、第一制冷剂管路200、第二制冷剂管路300、第三制冷剂管路400、第一冷却液管路500、第二冷却液管路600、电池冷却管路700、电驱管路800。

请具体参见图1，所述主制冷剂回路100上依次安装有压缩机19、内部冷凝器21、第一电磁阀6、外部冷凝器3、第一节流装置22、蒸发器24；在该主制冷剂回路100中，所述压缩机19的制冷剂出口与所述内部冷凝器21的制冷剂进口相连。所述内部冷凝器21的制冷剂出口与所述外部冷凝器3的制冷剂进口相连，且所述内部冷凝器21靠近所述蒸发器24设置。所述第一电磁阀6安装在所述内部冷凝器21与所述外部冷凝器3之间的连通管道上，所述外部冷凝器3的制冷剂出口与所述第一节流装置22的制冷剂进口相连通。所述第一节流装置 22的制冷剂出口与所述蒸发器24的制冷剂进口相连。所述蒸发器24的制冷剂出口与所述压缩机19的制冷剂进口相连，由此组成一闭环的主制冷剂回路100。在本发明热泵系统一实施例中，考虑过外部冷凝器3的热泵采暖除湿功能，所述主制冷剂回路100上还安装有单向截止阀5，所述单向截止阀5安装在所述外部冷凝器3与所述第一节流装置22之间。在本发明热泵系统另外一实施例中，为防止压缩出现液击现象，所述主制冷剂回路100上还安装有第一气液分离器11，所述第一气液分离器11安装在所述蒸发器24与所述压缩机19之间的主制冷回路上。在该主制冷剂回路100中，压缩机19从蒸发器24中抽气，将制冷剂压缩成高温高压的蒸汽，并为整个制冷剂回路提供动力。冷凝器3为将高温高压的制冷剂进行降温，热泵采暖作为蒸发器，让系统气液两相的制冷剂在冷凝器3中蒸发，吸收车外空气的热量。第一节流装置22将液态高压制冷剂进行节流降压，让制冷剂变成低压气液两相介质在蒸发器里面蒸发，，同时调节蒸发器24的供流量。蒸发器24使制冷剂气化吸热，吸收空气中的热量，同时空气中的水分遇冷凝结成小水滴，因此达到除湿降温的效果，实现制冷的目的。

请具体参见图1，所述第一制冷剂管路200与所述第一节流装置22、所述蒸发器24并联设置，所述第一制冷剂管路200的一端连接在所述外部冷凝器3与所述单向截止阀5之间的连通管路上，所述第一制冷剂管路200的另一端连接在所述第一气液分离器11的进气口上。所述第一制冷剂管路200上设置有第二电磁阀9，第二电磁阀9用于控制第一制冷剂管路200 的通断。

请具体参见图1，所述第二制冷剂管路300与所述第一节流装置22、所述蒸发器24并联设置，所述第二制冷剂管路300的一端连接在所述第一节流装置22与所述单向截止阀5之间的连通管路上，所述第二制冷剂管路300的另一端连接在所述蒸发器24与所述第一气液分离器11之间的连通管路上；所述第二制冷剂管路300上安装有换热装置25和第二节流装置26，所述换热装置25包括但不限于板式换热器，其中，所述第二节流装置26的制冷剂进口连接在所述第一节流装置22与所述第一电磁阀6之间的主制冷剂连通回路上，所述第二节流装置 26的制冷剂出口与所述换热装置25的制冷剂进口相连通，所述换热装置25的制冷剂出口连接在所述蒸发器24与所述第一气液分离器11之前的主制冷剂连通回路上。

请具体参见图1，所述第三制冷剂管路400与所述外部冷凝器3、所述第一电磁阀6并联设置，所述第三制冷剂管路400的一端连接在所述第一节流装置22与所述单向截止阀5之间的连通管路上，所述第三制冷剂管路400的另一端连接在所述内部冷凝器21与所述第一电磁阀6之间的连通管路上；所述第三制冷剂管路400上设置有第三电磁阀10；第三电磁阀10用于控制第三制冷剂管路400的通断。需要说明的是，在上述各个制冷剂回路或管路中，其流动的介质均为制冷剂。

请具体参见图1，所述第一冷却液管路500的一端与所述换热装置25第一冷却液进口相连通，所述第一冷却液管路500的另一端和所述换热装置25的第一冷却液出口相连通(第一冷却液进口和第一冷却液出口为相对应的同一冷却液管路)，所述第一冷却液管路500上依次安装有第一抽吸装置15、冷却液加热装置14和第一三通比例阀13，这样形成一闭环的冷却液回路。所述第一抽吸装置15可以为一切能为冷却液在第一冷却液管路500内循环流动提供动力的装置，在本实施例中，所述冷却液为水，所述第一抽吸装置15为电动水泵，所述冷却液加热装置14为高压水加热PTC。

请具体参见图1，所述第二冷却液管路600通过所述第一三通比例阀13与所述第一抽吸装置15和所述冷却液加热装置14并行连接于所述第一冷却液管路500，其中，所述第二冷却液管路600的一端连通在所述第一三通比例阀13的端口上，所述第二冷却液管路600的另一端连通在所述第一抽吸装置15与所述换热装置25之间的第一冷却液管路500上，所述第二冷却液管路600上安装有暖风芯体20。所述暖风芯体20靠近设置在所述内部冷凝器21背离所述蒸发器24的一侧。所述蒸发器24背离所述内部冷凝器21的一侧设置有鼓风机23。暖风芯体20、内部冷凝器21之间，内部冷凝器21和蒸发器24之间存在调节温度的混合风门(未示出)，全制冷时，风门调到全冷位置，风经过蒸发器直接出来，不经过内部冷凝器和暖风芯体；有混热风需求时，调节混合风门位置，部分或过蒸发器的风再经过内部冷凝器和暖风芯体进行加热，从而实现采暖。

请具体参见图1，所述电池冷却管路700的一端与所述换热装置25第二冷却液进口相连通，所述电池冷却管路700的另一端和所述换热装置25的第二冷却液出口相连通(第二冷却液进口和第二冷却液出口为相对应的同一冷却液管路)所述电池冷却管路700上依次安装有四通阀29、第二抽吸装置28和动力电池27。所述第二抽吸装置28可以为一切能为冷却液在电池冷却管路700内循环流动提供动力的装置，在本实施例中，所述冷却液为水，所述第二抽吸装置28为电动水泵。所述动力电池27内设置有换热回路，所述换热回路的冷却液进口和出口串接在所述电池冷却管路700上，所述四通阀29上设置有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述四通阀29的第一端口和第二端口连接在所述第三冷却液管路700上。

请具体参见图1，所述电驱管路800的一端连通在所述四通阀29的第三端口上，所述电驱管路800的另一端连通在所述四通阀29的第四端口上。所述电驱管路800上依次设置有电动汽车车载充电机18(DC/DC&OBC)、第三抽吸装置12、高压电控模块8、驱动电机冷却装置7和散热器1，所述电驱管路800上设置有第三冷却液管路810，所述第三冷却液管路810与所述散热器1并联设置，并可通过阀门调节流量。在本发明一实施例中，所述电驱管路800上安装有第二三通比例阀2，所述第三冷却液管路810的一端与所述第二三通比例阀2的端口相连通，所述第三冷却液管路810的另一端与所述散热器1另一侧的三通管30相连接。可以通过第二三通比例阀2来控制第三冷却液管路810内的冷却液流量。所述第三抽吸装置12可以为一切能为冷却液在电驱管路800中循环流动提供动力的装置，在本实施例中，所述冷却液为水，所述第三抽吸装置12为电动水泵。

请具体参见图1，本发明 中的节流装置可以为能够控制制冷剂循环流量，使制冷剂在蒸发器24或换热装置内保持一定蒸发压力，发挥最大制冷量的一切合适的结构，例如毛细管、电子膨胀阀、热力膨胀阀或阀芯等，在本发明 一实施例中，所述第一节流装置22和所述第二节流装置26为电子膨胀阀。

请具体参见图1，在本发明热泵系统一实施例中，所述热泵系统还包括散热风扇4，所述散热风扇4的吹风口或吸风口朝向所述外部冷凝器3。通过散热风扇4可以提高外部冷凝器 3的散热效率，外部冷凝器3的类型可以为多种，包括但不限于电子风扇。所述散热器1靠近设置在所述外部冷凝器3背离所述散热风扇4的一侧。

请具体参见图1，在本发明热泵系统一实施例中，所述第一电磁阀6、第二电磁阀9、第三电磁阀10、单向截止阀5和第一气液分离器11及其之间的连通管路集成安装在一个模块上，简化了空调系统，同时降低了成本。在本发明一实施例中，所述第一电磁阀6为电磁电子膨胀阀，空调制冷时控制第一电磁阀6为大开度不节流位置，相当于大孔径的电磁阀，热泵采暖时，控制第一电磁阀6为小开度，起到节流效果，此时第一电磁阀6的作用相当于电子膨胀阀，简化了空调系统，同时降低了成本。

请具体参见图1，在本发明热泵系统一实施例中，所述热泵系统还包括排气管路900，所述第一冷却液管路500上还安装有第二气液分离器16，所述第二气液分离器16安装在所述第一抽吸装置15和所述换热装置25之间的第一冷却液管路500上，所述排气管路900上安装有膨胀壶17，所述排气管路900的一端与连接在所述高压电控模块8与所述驱动电机冷却装置7之间的所述电驱管路800相连接，另一端与所述第二气液分离器16相连接。在本发明热泵系统一实施例中，所述排气管路900还包括第一排气支路910；所述第一排气支路910的一端连接在所述膨胀壶17与所述第二气液分离器16之间的排气管路900上，所述第一排气支路910的另一端连接在所述电动汽车车载充电机18与所述第三抽吸装置12之间的所述电驱管路800上。在本发明热泵系统一实施例中，所述排气管路还包括第二排气支路920；所述第二排气支路920的一端连接在所述膨胀壶17与所述驱动电机冷却装置7之间的排气器管路上，所述第二排气支路的另一端连接在所述换热装置与所述动力电池27之间的所述电池冷却管路700上(详见图中①，即膨胀壶17位置处①于第二节流装置26处①通过第二排气支路920相连通)。

在本发明一实施例中，还提供一种车辆，所述车辆包括空调系统、导航系统、动力电池 27、驱动电机，所述车辆的空调系统中安装有上述任一项所述的热泵系统。该车辆的动力电池27在低温环境充当整车产热模块的废热回收站和空调废热回收的中转机构，可灵活有效的对整车产热零部件进行废热的回收。并且可以有效的结合整车导航，在保证整车动力不受影响的基础上灵活进入和退出废热的回收控制，在整车低温充电电池产热过高时，可控制行车产热零部件进行热量的反向回收，平衡电池充电产生的废热，在开空调后再对经过电池中转的废热进行回收。

本发明还提供一种热泵系统的节能控制方法，包括如下过程：

当采暖需要的制热量Q₁小于等于压缩机19允许的最低工作转速下通过外部冷凝器3吸热模式下的制热量Q₄时(即Q₁≤Q₄时)，根据制热量需求进入压缩机19低转速过蒸发器24 和内部冷凝器21的混风模式进行供热。请参见图2，图2为本发明热泵系统一实施例中热泵系统进入混风模式的工作管路图。在该模式下制冷剂的行进线路为压缩机19→内部冷凝器21 →第一电磁阀6→外部冷凝器3→单向截止阀5→第一节流装置22→蒸发器24→第一气液分离器11→压缩机19，从而构成一制冷剂循环回路。冷却液的工作管路中电池冷却管路700和电驱管路800通过四通阀29串联，冷却液的行进线路为第二抽吸装置28→动力电池27→换热装置25→四通阀29→电动汽车车载充电机18→第三抽吸装置12→高压电控模块8→驱动电机冷却装置7→第二三通比例阀2→第三冷却液管路810→三通管30→四通阀29→第二抽吸装置28，从而构成一大水路循环。

当采暖需要的制热量Q₁大于压缩机19允许的最低工作转速下通过外部冷凝器3吸热模式下的制热量Q₄，且电池可回收的废热Q₃不大于零时(即Q₁＞Q₄&Q₃≤0时)，热泵采暖进入外部冷凝器3蒸发吸收车外空气热量的采暖模式，控制冷却水路为大循环，利用低温的动力电池27回收电驱管路800的热量。请参见图3，图3为本发明热泵系统一实施例中动力电池27回收电驱管路800的热量时的工作管路图。在该模式下制冷剂的行进线路为压缩机 19→内部冷凝器21→第一电磁阀6→外部冷凝器3→第二电磁阀9→第一气液分离器11→压缩机19。冷却液的工作管路中电池冷却管路700和电驱管路800通过四通阀29串联，冷却液的行进线路为第二抽吸装置28→动力电池27→换热装置25→四通阀29→电动汽车车载充电机18→第三抽吸装置12→高压电控模块8→驱动电机冷却装置7→第二三通比例阀2→第三冷却液管路810→三通管30→四通阀29→第二抽吸装置28，从而构成一大水路循环。此过程中动力电池27的温度较低，通过动力电池27回收电驱管路800的热量。

当采暖需要的制热量Q₁大于压缩机19允许的最低工作转速下通过外部冷凝器3吸热模式下的制热量Q₄、电池可回收的废热Q₃大于零且大于当前车外温度在热泵采暖过外部冷凝器3吸热能产生的制热量Q₅、当前车外温度在热泵采暖过外部冷凝器3吸热能产生的制热量 Q₅大于电机可产生的废热Q₂时(即Q₁＞Q₄&Q₃＞0&Q₃＞Q₅&Q₅＞Q₂时)，热泵采暖进入动力电池27废热回收采暖模式，电驱管路800控制在电驱蓄热模式。请参见图4，图4为本发明热泵系统一实施例中热泵系统进入动力电池27废热回收采暖模式、电驱管路800控制在电驱蓄热模式的工作管路图。在该模式下制冷剂的行进线路为压缩机19→内部冷凝器21→第三电磁阀10→第二节流装置26→换热装置25→第一气液分离器11→压缩机19。冷却液的工作管路中电池冷却管路700和电驱管路800通过四通阀29并联，各自循环流动，在电池冷却管路700中冷却液的行进线路为第二抽吸装置28→动力电池27→换热装置25→四通阀29→第二抽吸装置28。在电驱管路800中冷却液的行进线路为第三抽吸装置12→高压电控模块8→驱动电机冷却装置7→第二三通比例阀2→第三冷却液管路810→三通管30→四通阀29→电动汽车车载充电机18→第三抽吸装置12。

当采暖需要的制热量Q₁大于压缩机19允许的最低工作转速下通过外部冷凝器3吸热模式下的制热量Q₄、电池可回收的废热Q₃大于零且大于当前车外温度在热泵采暖过外部冷凝器3吸热能产生的制热量Q₅、且电池可回收的废热Q₃小于等于电机可产生的废热Q₂时(即 Q₁＞Q₄&Q₃＞0&Q₃＞Q₅&Q₃≤Q₂)，控制热泵采暖进入电驱电池废热回收采暖模式。请参见图5，图5为本发明热泵系统一实施例中热泵系统进入电驱电池废热回收采暖模式工作管路图。在该模式下制冷剂的行进线路为压缩机19→内部冷凝器21→第三电磁阀10→第二节流装置26→换热装置24→第一气液分离器11→压缩机19。冷却液的工作管路中电池冷却管路700和电驱管路800通过四通阀29串联，冷却液的行进线路为第二抽吸装置28→动力电池27→换热装置25→四通阀29→电动汽车车载充电机18→第三抽吸装置12→高压电控模块 8→驱动电机冷却装置7→第二三通比例阀2→第三冷却液管路810→三通管30→四通阀29→第二抽吸装置28，从而构成一大水路循环。

当空调进入到电驱蓄热模式或电驱电池废热回收采暖模式后，根据多媒体导航系统反馈的剩余里程和总线上的车速信息，计算影响动力电池27放电功率和续航的电池温度，在到该电池温度后退出热泵电池废热回收模式，进行电驱废热电池加热控制，如图3所示，在该模式下制冷剂的行进线路为压缩机19→内部冷凝器21→第一电磁阀6→外部冷凝器3→第二电磁阀9→第一气液分离器11→压缩机19。冷却液的工作管路中电池冷却管路700和电驱管路 800通过四通阀29串联，冷却液的行进线路为第二抽吸装置28→动力电池27→换热装置25 →四通阀29→电动汽车车载充电机18→第三抽吸装置12→高压电控模块8→驱动电机冷却装置7→第二三通比例阀2→第三冷却液管路810→三通管30→四通阀29→第二抽吸装置28，从而构成一大水路循环。此过程中动力电池27的温度较低，通过动力电池27回收电驱管路 800的热量，对动力电池27进行加热。

其中，在本发节能控制方法一实施例中，空调控制器根据设定温度、车内温度、车外温度估算出采暖需要的制热量。在一定工况下，在车外温度、车内温度、目标车内温度等确定之后(可通过车辆自身的温度传感器采集)，通过热力学计算公式计算出需要的制热量Q₁。请参阅图6，图6为车辆控制系统与热泵系统之间的控制关系图。在本发明节能控制方法一实施例中，空调控制器根据VCU(Vehicle Control Unit整车控制器)在CAN(ControllerArea Network控制器局域网络)总线发送的电机消耗功率P1以及电机效率a通过公式Q₂＝P₁*(1- a)估算出电机可产生的废热Q₂。在本发明节能控制方法一实施例中，空调控制器根据BMS (Battery Management System电池管理系统)反馈的动力电池27温度、整车电量、以及动力电池27不同温度不同电量限功率的特性，再结合导航信息，最终通过Q₃＝c₂m₂△t₂估算出不影响整车正常行驶下电池可回收的废热Q₃，在公式Q₃＝c₂m₂△t₂中，c₂为电池冷却管路700冷却介质的比热容，m₂为电池冷却管路700冷却介质的质量流量，△t₂为当前冷却液温度和可回收到冷却液温度的差值。在本发明节能控制方法一实施例中，根据压缩机19允许最低转速时的功率P₂和过外冷空调制热效率b₁，利用公式Q₄＝P₂*b₁计算出压缩机19允许的最低工作转速下通过外部冷凝器3吸热模式下的制热量Q₄。在本发明节能控制方法一实施例中，根据压缩机19工作功率P₃和过外部冷凝器3制冷的效率b₂，利用公式Q₅＝P₃*b₂计算出当前车外温度在热泵采暖过外部冷凝器3吸热能产生的制热量Q5。

本发明还提供一种车辆，所述车辆采用上述节能控制方法进行节能控制。

综上所述，本发明热泵系统和节能控制方法中，动力电池在低温环境充当整车产热模块的废热回收站和空调废热回收的中转机构，可灵活有效的对整车产热零部件进行废热的回收。并且可以有效的结合整车导航，在保证整车动力不受影响的基础上灵活进入和退出废热的回收控制，在整车低温充电电池产热过高时，可控制行车产热零部件进行热量的反向回收，平衡电池充电产生的废热，在开空调后再对经过电池中转进入回收。并且本发明热泵系统的第一冷却液管路中安装有冷却液加热装置，能解决低温热泵采暖能力不足，且可兼顾电池加热的需求。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种热泵系统，其特征在于，包括：

主制冷剂回路，其上安装有压缩机、内部冷凝器、第一电磁阀、外部冷凝器、第一节流装置、蒸发器；

第一制冷剂管路，与所述第一节流装置、所述蒸发器并联设置，其上设置有第二电磁阀；

第二制冷剂管路，与所述第一节流装置、所述蒸发器并联设置，其上设置有换热装置和第二节流装置；

第三制冷剂管路，与所述外部冷凝器、所述第一电磁阀并联设置且其上设置有第三电磁阀；

第一冷却液管路，其两端分别与所述换热装置对应的冷却液进口和冷却液出口相连通，其上安装有第一抽吸装置、冷却液加热装置和三通比例阀；

第二冷却液管路，通过所述三通比例阀与所述第一抽吸装置和所述冷却液加热装置并行连接于所述第一冷却液管路，其上安装有暖风芯体；

电池冷却管路，其两端分别与所述换热装置另一对应的冷却液进口和冷却液出口相连通，其上安装有第二抽吸装置、动力电池和四通阀；

电驱管路，两端分别连通在所述四通阀的相应端口上，且其上设置有电动汽车车载充电机、第三抽吸装置、高压电控模块、驱动电机冷却装置和散热器，以及与所述散热器并联设置的第三冷却液管路；

其中，当采暖需要的制热量小于等于压缩机允许的最低工作转速下通过外部冷凝器吸热模式下的制热量时，根据制热量需求进入压缩机低转速过蒸发器和内部冷凝器的混风模式进行供热；

当采暖需要的制热量大于压缩机允许的最低工作转速下通过外部冷凝器吸热模式下的制热量，且电池可回收的废热不大于零时，热泵采暖进入外部冷凝器蒸发吸收车外空气热量的采暖模式，控制冷却水路为大循环，利用低温的动力电池回收电驱管路的热量；

当采暖需要的制热量大于压缩机允许的最低工作转速下通过外部冷凝器吸热模式下的制热量、电池可回收的废热大于零且大于当前车外温度在热泵采暖过外部冷凝器吸热能产生的制热量、当前车外温度在热泵采暖过外部冷凝器吸热能产生的制热量大于电机可产生的废热时，热泵采暖进入动力电池废热回收采暖模式，电驱管路控制在电驱蓄热模式；

当采暖需要的制热量大于压缩机允许的最低工作转速下通过外部冷凝器吸热模式下的制热量、电池可回收的废热大于零且大于当前车外温度在热泵采暖过外部冷凝器吸热能产生的制热量、且电池可回收的废热小于等于电机可产生的废热时，控制热泵采暖进入电驱电池废热回收采暖模式；

当空调进入到电驱蓄热模式或电驱电池废热回收采暖模式后，根据多媒体导航系统反馈的剩余里程和总线上的车速信息，计算影响动力电池放电功率和续航的电池温度，在到该温度后退出热泵电池废热回收模式，进行电驱废热电池加热控制。

2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述主制冷剂回路上还安装有单向截止阀，所述单向截止阀安装在所述外部冷凝器与所述第一节流装置之间。

3.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述主制冷剂回路上还安装有第一气液分离器，所述第一气液分离器安装在所述蒸发器与所述压缩机之间。

4.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统还包括排气管路，所述第一冷却液管路上还安装有第二气液分离器，所述排气管路上安装有膨胀壶，所述排气管路的一端与连接在所述高压电控模块与所述驱动电机冷却装置之间的所述电驱管路相连接，另一端与所述第二气液分离器相连接。

5.根据权利要求4所述的热泵系统，其特征在于，所述排气管路还包括第一排气支路；所述第一排气支路的一端连接在所述膨胀壶与所述第二气液分离器之间的排气器管路上，所述第一排气支路的另一端连接在所述电动汽车车载充电机与所述第三抽吸装置之间的所述电驱管路上。

6.根据权利要求4所述的热泵系统，其特征在于，所述排气管路还包括第二排气支路；所述第二排气支路的一端连接在所述膨胀壶与所述驱动电机冷却装置之间的排气器管路上，所述第二排气支路的另一端连接在所述换热装置与所述动力电池之间的所述电池冷却管路上。

7.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述暖风芯体设置在所述内部冷凝器背离所述蒸发器的一侧。

8.一种热泵系统的节能控制方法，其特征在于，包括如下过程：

当采暖需要的制热量小于等于压缩机允许的最低工作转速下通过外部冷凝器吸热模式下的制热量时，根据制热量需求进入压缩机低转速过蒸发器和内部冷凝器的混风模式进行供热；

当采暖需要的制热量大于压缩机允许的最低工作转速下通过外部冷凝器吸热模式下的制热量，且电池可回收的废热不大于零时，热泵采暖进入外部冷凝器蒸发吸收车外空气热量的采暖模式，控制冷却水路为大循环，利用低温的动力电池回收电驱管路的热量；

当采暖需要的制热量大于压缩机允许的最低工作转速下通过外部冷凝器吸热模式下的制热量、电池可回收的废热大于零且大于当前车外温度在热泵采暖过外部冷凝器吸热能产生的制热量、当前车外温度在热泵采暖过外部冷凝器吸热能产生的制热量大于电机可产生的废热时，热泵采暖进入动力电池废热回收采暖模式，电驱管路控制在电驱蓄热模式；

当采暖需要的制热量大于压缩机允许的最低工作转速下通过外部冷凝器吸热模式下的制热量、电池可回收的废热大于零且大于当前车外温度在热泵采暖过外部冷凝器吸热能产生的制热量、且电池可回收的废热小于等于电机可产生的废热时，控制热泵采暖进入电驱电池废热回收采暖模式；

当空调进入到电驱蓄热模式或电驱电池废热回收采暖模式后，根据多媒体导航系统反馈的剩余里程和总线上的车速信息，计算影响动力电池放电功率和续航的电池温度，在到该温度后退出热泵电池废热回收模式，进行电驱废热电池加热控制。

9.一种车辆，其特征在于，所述车辆安装有权利要求1至7中任一项所述的热泵系统。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆采用权利要求8中所述的节能控制方法进行控制。

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