用于车辆的气体注入式热管理系统的制作方法

1.本公开涉及一种用于车辆的气体注入式热管理系统，更具体地，涉及一种应用热交换器以与传统循环相比提高制热和制冷性能的用于车辆的气体注入式热管理技术。


背景技术：

2.近来，由于内燃发动机车辆引起的环境问题，电动车辆等已作为环保车辆广泛普及。然而，传统内燃发动机车辆由于室内可以通过发动机的废热来制热而不需要单独的制热能量，但是因为电动车辆等没有发动机和热源，所以电动车辆具有通过单独的能量执行制热，从而降低燃料效率的问题。另外，这确实带来了诸如缩短电动车辆的可行驶距离(dte)和需要频繁充电的不便。
3.另一方面，由于车辆的电动化，新增加了对诸如高压电池和马达的电气组件以及车辆室内的热管理的需求。换言之，在电动车辆中，对室内空间、电池和电气组件中的每一个的空气调节的需求不相同，需要一种能够通过独立响应并有效地协作来最大限度地节省能量的技术。因此，提出了一种车辆的集成热管理概念，以通过在针对每种配置独立执行热管理的同时集成车辆的整个热管理来提高热效率。
4.为了执行车辆的这种集成热管理，需要对复杂的冷却剂管线和组件进行集成以模块化，并且需要即使在对多个组件进行模块化时也易于制造并且在封装方面也很紧凑的模块化概念。
5.另一方面，近来，正在积极进行提高电动车辆中的热泵的效率的研究。
6.提高热泵的效率的一种方法是气体注入式热泵。气体注入式热泵是一种利用热交换器(h/x)和闪蒸罐增加在制热时循环的制冷剂的流量，从而提高车辆的制热效率的方法。
7.图1是应用了根据现有技术的热交换器的气体注入式热泵循环的回路图。
8.参照图1，应用了根据现有技术的热交换器的气体注入式热泵循环可以具有这样的循环，即从压缩机排出的制冷剂被分支以在热交换器中在已经通过膨胀阀的制冷剂和通过膨胀阀之前的制冷剂之间进行热交换，然后热交换后的制冷剂流入压缩机，从而在制热时附加地确保制冷剂的流量以增加制热热量。
9.然而，存在这样的问题，即根据现有技术的这种热泵循环可能仅在制热时使用，并且与包括热交换器的气体注入相关的组件可能在制冷时不被利用。
10.作为背景技术说明的事项是为了增强对本公开的背景的理解，不应被视为承认这些事项对应于本领域技术人员已知的现有技术。


技术实现要素：

11.提出本公开以解决上述问题，并且本公开的目的是提供一种关于用于车辆的气体注入式热管理系统的技术，该技术即使在制冷时也利用气体注入式热泵循环，从而与传统循环相比提高了制热和制冷性能。
12.为了实现目的，根据本公开的一种用于车辆的气体注入式热管理系统包括：基本
流路，依次设置有压缩机、内部冷凝器、热交换器、第一膨胀阀、外部冷凝器、第二膨胀阀和蒸发器以使制冷剂流动；热交换流路，在热交换器的上游点从基本流路分支，被设置成通过第三膨胀阀在热交换器中与基本流路进行热交换，并在压缩机上或在压缩机的上游点汇合到基本流路；第一旁通流路，在内部冷凝器的上游点和下游点之间连接到基本流路以绕过内部冷凝器；第二旁通流路，在热交换器的上游点和下游点之间连接到基本流路以绕过热交换器；以及再循环流路，在外部冷凝器的下游点从基本流路分支，并在第三膨胀阀的上游点汇合到热交换流路。
13.气体注入式热管理系统可以进一步包括：气液分离器，设置在基本流路的蒸发器和压缩机之间以将制冷剂分离成气态和液态，并且热交换流路可以分支到气液分离器和压缩机并汇合到基本流路。
14.压缩机可以是气态制冷剂被附加地注入压缩中间区域以混合制冷剂的两级压缩式压缩机，并且热交换流路可以连接到压缩机，使得制冷剂被附加地注入压缩中间区域。
15.气体注入式热管理系统可以进一步包括：第一流路阀，设置在热交换流路的分支到压缩机和压缩机的上游点的点，以调节分别流入压缩机和压缩机的上游点的制冷剂的流动与否或流量；第二流路阀，设置在从基本流路分支到第一旁通流路的点或第一旁通流路汇合到基本流路的点，以调节流入第一旁通流路的制冷剂的流动与否或流量；第三流路阀，设置在从基本流路分支到第二旁通流路的点或第二旁通流路汇合到基本流路的点，以调节流入第二旁通流路的制冷剂的流动与否或流量；以及第四流路阀，设置在再循环流路汇合到热交换流路的点，以调节流过热交换流路的制冷剂或从再循环流路流向热交换流路的制冷剂的流动与否或流量。
16.气体注入式热管理系统可以进一步包括：控制器，被配置为控制压缩机的操作，通过调节第一膨胀阀、第二膨胀阀或第三膨胀阀的开度来控制制冷剂的流动与否或膨胀与否，并通过调节第一流路阀、第二流路阀、第三流路阀或第四流路阀的开度来调节基本流路、热交换流路、第一旁通流路、第二旁通流路或再循环流路中的制冷剂的流动与否或流量。
17.在一般制热模式下，控制器可以通过调节第一流路阀、第二流路阀、第三流路阀或第四流路阀的开度以在制冷剂在基本流路中循环的同时使基本流路的制冷剂流入第二旁通流路并阻断基本流路的制冷剂流入再循环流路、第一旁通流路或热交换流路来在内部冷凝器中散热。
18.在气体注入制热模式下，控制器可以通过调节第一流路阀、第二流路阀、第三流路阀或第四流路阀的开度使得在制冷剂在基本流路中循环的同时基本流路的制冷剂通过热交换流路流入压缩机来增加流入内部冷凝器的制冷剂的流量。
19.在一般制冷模式下，控制器可以通过调节第一流路阀、第二流路阀、第三流路阀或第四流路阀的开度使得在制冷剂在基本流路中循环的同时基本流路的制冷剂流入第一旁通流路来在外部冷凝器中散热的同时在蒸发器中吸热。
20.在第一液体注入制冷模式下，控制器可以通过调节第一流路阀、第二流路阀、第三流路阀或第四流路阀的开度使得在制冷剂在基本流路中循环的同时基本流路的制冷剂流入第一旁通流路和第二旁通流路并通过再循环流路和热交换流路流入压缩机的上游点来降低流入压缩机的制冷剂的温度。
21.在第二液体注入制冷模式下，控制器可以通过调节第一流路阀、第二流路阀、第三流路阀或第四流路阀的开度使得在制冷剂在基本流路中循环的同时基本流路的制冷剂流入第一旁通流路和第二旁通流路并通过再循环流路和热交换流路流入压缩机来降低压缩机的压缩比。
22.在第一过冷制冷模式下，控制器可以通过调节第一流路阀、第二流路阀、第三流路阀或第四流路阀的开度使得在制冷剂在基本流路中循环的同时基本流路的制冷剂流入第一旁通流路并通过再循环流路和热交换流路流入压缩机来过冷制冷剂。
23.在第二过冷制冷模式下，控制器可以通过调节第一流路阀、第二流路阀、第三流路阀或第四流路阀的开度使得在制冷剂在基本流路中循环的同时基本流路的制冷剂流入第一旁通流路并通过再循环流路和热交换流路流入压缩机的上游点来过冷制冷剂。
24.根据本公开的用于车辆的气体注入式热管理系统，可以在对车辆室内制热时应用气体注入，从而提高室内制热性能。
25.另外，可以在对车辆室内制冷时应用液体注入以提高室内制冷性能，从而降低整个系统的负载。
26.另外，可以在对车辆室内制冷时确保附加的过冷度，从而提高室内制冷性能。
附图说明
27.本公开的上述和其它目的、特征和其它优点将从以下结合附图的详细描述中得到更清楚的理解，其中：
28.图1是应用了根据现有技术的热交换器的气体注入式热泵循环的回路图。
29.图2是根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系统的回路图。
30.图3和图4示出根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系统的一般制热模式的回路图和p-h线图。
31.图5和图6示出根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系统的气体注入制热模式的回路图和p-h线图。
32.图7和图8示出根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系统的一般制冷模式的回路图和p-h线图。
33.图9和图10示出根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系统的第一液体注入制冷模式的回路图和p-h线图。
34.图11和图12示出根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系统的第二液体注入制冷模式的回路图和p-h线图。
35.图13和图14示出根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系统的第一过冷制冷模式的回路图和p-h线图。
36.图15和图16示出根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系统的第二过冷制冷模式的回路图和p-h线图。
具体实施方式
37.本说明书或申请中公开的本公开的示例性实施例的具体结构或功能描述仅是为
了描述根据本公开的示例性实施例而例示，并且根据本公开的示例性实施例可以以各种形式执行，并且不应被解释为限于在本说明书或申请中描述的示例性实施例。
38.由于根据本公开的示例性实施例可以具有各种改变并且具有各种形式，因此特定示例性实施例将在附图中示出并且在本说明书或申请中进行详细描述。然而，这并不旨在将根据本公开的概念的示例性实施例限制为特定的公开形式，并且应理解为包括本公开的思想和技术范围内包括的所有改变、等同形式或替代形式。
39.诸如第一和/或第二的术语可以用于描述各种组件，但组件不应限于这些术语。这些术语仅用于将一个组件与其它组件区分开来，例如，在不脱离根据本公开的概念的范围的情况下，第一组件可以称为第二组件，类似地，第二组件也可以称为第一组件。
40.当某个组件被称为“连接”或“联接”到另一组件时，应理解为该某个组件可以直接连接或联接到另一组件，但是在这两个组件之间也可以存在其它组件。另一方面，当某个组件被称为“直接连接”或“直接联接”到另一组件时，应理解为在这两个组件之间不存在其它组件。描述组件之间的关系的其它表达，即，诸如“在
……
之间”和“直接在
……
之间”或“与
……
相邻”和“直接与
……
相邻”的表达也应以相同方式解释。
41.本说明书中使用的术语仅用于描述特定示例性实施例，并不旨在限制本公开。除非上下文中另有说明，否则单数表达也包括复数表达。应理解的是，本说明书中使用的诸如“包括”或“具有”的术语是指所实施的特征、数量、步骤、操作、组件、部件或其组合的存在，并不预先排除一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、组件、部件或其组合的存在或添加可能性。
42.除非另外定义，否则本文使用的包括技术术语或科学术语的所有术语具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。诸如在通用词典中定义的术语的术语应被解释为具有与相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且除非在本说明书中明确定义，否则将不被解释为理想或过度形式化的含义。
43.在下文中，将通过参照附图描述本公开的优选示例性实施例来详细描述本公开。在每幅图中呈现的相同附图标记表示相同的构件。
44.为了实现制冷循环的高性能，正在积极进行应用喷射器(ejector)或注入(injection)的研究。
45.应用传统喷射器的制冷循环具有通过利用喷射器的文丘里效应的压缩恢复功能使通过冷凝器冷凝的制冷剂流向气液分离器并且液态制冷剂通过膨胀阀和蒸发器循环的结构。因此，与一般制冷循环相比，能够减少压缩机的消耗动力(功)并增加制冷剂的流量。但是，应用了传统喷射器的制冷循环具有难以确保低温状态下的附加制冷剂的流量的问题。
46.应用了注入的制冷循环分为气体注入和液体注入。
47.应用了气体注入的制冷循环通过两级膨胀过程使制冷剂流向蒸发器，并且将首次膨胀的中压的气态制冷剂注入压缩机中。因此，可以增加流入外部冷凝器或内部冷凝器和压缩机的制冷剂的流量，并且通过两级压缩提高压缩效果以减少压缩机的消耗动力。特别地，可以解决寒冷地区和热带地区的制冷循环的性能下降的问题。
48.另一方面，应用了液体注入的制冷循环可以防止压缩机过热，同时通过吸收压缩机的消耗热量来附加地增加制冷剂的流量。
49.具体地，热交换器式在外部冷凝器或内部冷凝器的后端分离制冷剂的一部分，并与首次膨胀的中压的制冷剂进行热交换。因此，通过在使分离的制冷剂蒸发的同时使制冷剂二次膨胀，可以降低流入蒸发器的制冷剂的干燥度。
50.另外，在闪蒸罐式的情况下，在外部冷凝器或内部冷凝器的后端使全部制冷剂膨胀，然后将气态制冷剂和液态制冷剂分离，以使气态制冷剂和液态制冷剂分别流入压缩机和二次膨胀阀。因此，通过分离液态制冷剂以使液态制冷剂二次膨胀，可以降低流入蒸发器的制冷剂的干燥度。
51.图2是根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系统的回路图。
52.参照图2，根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系统包括：基本流路100，依次设置有压缩机110、内部冷凝器120、热交换器130、第一膨胀阀exv1、外部冷凝器140、第二膨胀阀exv2和蒸发器150以使制冷剂流动；热交换流路200，在热交换器130的上游点从基本流路100分支，被设置成通过第三膨胀阀exv3在热交换器130中与基本流路100进行热交换，并在压缩机110上或在压缩机110的上游点汇合到基本流路100；第一旁通流路300，在内部冷凝器120的上游点和下游点之间连接到基本流路100以绕过内部冷凝器120。该系统进一步包括：第二旁通流路400，在热交换器130的上游点和下游点之间连接到基本流路100以绕过热交换器130；以及再循环流路500，在外部冷凝器140的下游点从基本流路100分支，并在第三膨胀阀exv3的上游点汇合到热交换流路200。
53.根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系统是利用热交换器130式气体注入的制冷循环，更具体地，在室内制热时利用气体注入并在室内制冷时利用液体注入，从而提高制热和制冷性能并增加热管理系统的利用率。
54.具体地，基本流路100可以是一般制冷循环的制冷剂回路。被压缩机110压缩成高温/高压的制冷剂流向内部冷凝器120以对室内制热，并且已经通过内部冷凝器120的制冷剂通过热交换器130依次流向第一膨胀阀exv1和外部冷凝器140以吸热。另外，在通过第二膨胀阀exv2的同时二次膨胀的制冷剂可以在蒸发器150中吸热，因此在被蒸发成气态的状态下再次循环回到压缩机110。
55.外部冷凝器140可以暴露于车辆的外部，内部冷凝器120和蒸发器150可以位于车辆的空调管线内部。
56.热交换流路200可以在热交换器130的上游点从基本流路100分支并延伸以在压缩机110上或在压缩机110的上游点汇合到基本流路100，第三膨胀阀exv3和热交换器130可以设置在热交换器130的上游点和压缩机110或压缩机110的上游点之间。
57.热交换器130可以是将基本流路100和热交换流路200设置成可彼此进行热交换的装置，并且可以是用于在其内部的制冷剂在各自的流路中流动而不彼此混合的同时活跃彼此的热交换的装置。
58.第一旁通流路300在内部冷凝器120的上游点和下游点之间连接到基本流路100以绕过内部冷凝器120，并且是在不是车辆室内制热模式的情况下绕过内部冷凝器120的流路。第一旁通流路300可以连接到基本流路100并通过三通阀分支或汇合。
59.第二旁通流路400在热交换器130的上游点和热交换器130的下游点之间连接到基本流路100以绕过热交换器130，并且可以在车辆室内制冷时绕过热交换器130以使从压缩
机110排出的高温/高压制冷剂在外部冷凝器140中散热。
60.特别地，第二旁通流路400可以在从基本流路100分支到热交换流路200的点的下游点分支并且在第一膨胀阀exvl的上游点汇合。
61.再循环流路500可以在外部冷凝器140的下游点从基本流路100分支并且汇合到热交换流路200。特别地，再循环流路500可以在第三膨胀阀exv3的上游点通过三通阀汇合，以选择性地使从基本流路100的热交换器130的上游点流动的制冷剂和从基本流路100的外部冷凝器140的下游点流过再循环流路500的制冷剂流向第三膨胀阀exv3和热交换器130。
62.因此，根据本公开的用于车辆的气体注入式热管理系统，可以将气体注入应用于车辆室内的制热，并且可以利用热交换器130等配置在室内制冷时应用液体注入。
63.根据本公开的用于车辆的气体注入式热管理系统可以进一步包括：气液分离器160，设置在基本流路100的蒸发器150和压缩机110之间以将制冷剂分离成气态和液态，并且热交换流路200可以分支到气液分离器160和压缩机110并汇合到基本流路100。
64.气液分离器160可以将在蒸发器150中吸热之后排出的制冷剂分离成气态和液态，并且仅将气态制冷剂供应到压缩机110。另外，热交换流路200可以在通过热交换器130的同时分支成两个分支，其中一个分支可以连接到位于压缩机110的上游点的气液分离器160并且另一分支可以连接到压缩机110并汇合到基本流路100。
65.压缩机110是气态制冷剂被附加地注入压缩中间区域以混合制冷剂的两级压缩式压缩机110，并且热交换流路200可以连接到压缩机110，使得制冷剂被附加地注入压缩中间区域。
66.压缩机110是与引入制冷剂的入口分开地形成有将中压的气态制冷剂注入压缩中间区域的注入口以混合制冷剂的两级压缩式压缩机110。
67.换言之，当流过热交换流路200的制冷剂流入压缩机110的上游点时，基本流路100和热交换流路200中的制冷剂可以混合以流入压缩机110的入口，并且当制冷剂通过热交换流路200直接流入压缩机110时，制冷剂可以通过注入口附加地注入压缩中间区域。
68.根据本公开的用于车辆的气体注入式热管理系统可以进一步包括：第一流路阀210，设置在热交换流路200的分支到压缩机110和压缩机110的上游点的点，以调节分别流入压缩机110和压缩机110的上游点的制冷剂的流动与否或流量；第二流路阀310，设置在从基本流路100分支到第一旁通流路300的点或第一旁通流路300汇合到基本流路100的点，以调节流入第一旁通流路300的制冷剂的流动与否或流量；第三流路阀410，设置在从基本流路100分支到第二旁通流路400的点或第二旁通流路400汇合到基本流路100的点，以调节流入第二旁通流路400的制冷剂的流动与否或流量；以及第四流路阀510，设置在再循环流路500汇合到热交换流路200的点，以调节流过热交换流路200的制冷剂或从再循环流路500流入热交换流路200的制冷剂的流动与否或流量。
69.第一流路阀210、第二流路阀310、第三流路阀410和第四流路阀510可以是三通阀。第一流路阀210可以调节流入热交换流路200的制冷剂分支到压缩机110的上游点和压缩机110的制冷剂的流动与否或流量，并且第二流路阀310和第三流路阀410可以调节分别从基本流路100分支到第一旁通流路300和第二旁通流路400的制冷剂的流动与否或流量。另外，第四流路阀510可以调节从基本流路100流过热交换流路200的制冷剂和从再循环流路500流入热交换流路200的制冷剂的流动与否或流量。
70.根据本公开的用于车辆的气体注入式热管理系统可以进一步包括：控制器600，被配置为控制压缩机110的操作，通过调节第一膨胀阀exv1、第二膨胀阀exv2或第三膨胀阀exv3的开度来控制制冷剂的流动与否或膨胀与否，并通过调节第一流路阀210、第二流路阀310、第三流路阀410或第四流路阀510的开度来调节基本流路100、热交换流路200、第一旁通流路300、第二旁通流路400或再循环流路500中的制冷剂的流动与否或流量。
71.根据本公开的示例性实施例的控制器600可以通过被配置为存储与被配置为控制车辆的各种组件的操作的算法或再现算法的软件命令相关的数据的非易失性存储器(未示出)和被配置为利用存储在相应存储器中的数据执行下述操作的处理器(未示出)来实现。此处，存储器和处理器可以实现为单独的芯片。或者，存储器和处理器可以实现为彼此集成的单个芯片。处理器可以采用一个或多个处理器的形式。
72.控制器600可以通过调节第一膨胀阀exv1、第二膨胀阀exv2和第三膨胀阀exv3的开度来控制使得第一膨胀阀exv1、第二膨胀阀exv2和第三膨胀阀exv3使制冷剂流动、使制冷剂膨胀或阻断制冷剂。
73.另外，控制器600可以通过调节第一流路阀210、第二流路阀310、第三流路阀410和第四流路阀510的开度来控制使得第一流路阀210、第二流路阀310、第三流路阀410和第四流路阀510使制冷剂从基本流路100流向热交换流路200、第一旁通流路300、第二旁通流路400和再循环流路500，或者调节从基本流路100流向热交换流路200、第一旁通流路300、第二旁通流路400和再循环流路500的制冷剂的流量，或者阻断制冷剂从基本流路100流向热交换流路200、第一旁通流路300、第二旁通流路400和再循环流路500。
74.图3和图4示出根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系统的一般制热模式的回路图和p-h线图。
75.进一步参照图3和图4，在一般制热模式下，控制器600可以通过调节第一流路阀210、第二流路阀310、第三流路阀410或第四流路阀510的开度以在制冷剂在基本流路100中循环的同时使基本流路100的制冷剂流入第二旁通流路400并阻断基本流路100的制冷剂流入再循环流路500、第一旁通流路300或热交换流路200来在内部冷凝器120中散热。
76.在一般制热模式下，可以利用从压缩机110排出的高温/高压制冷剂通过内部冷凝器120向室内供应制热热量，并且在内部冷凝器120冷凝的制冷剂可以通过第一膨胀阀exv1在外部冷凝器140中从外部空气吸热。已经通过外部冷凝器140的气态制冷剂可以通过第二膨胀阀exv2和蒸发器150流入压缩机110。
77.因此，可以在制热时利用外部空气的热源提高室内制热效率并节省ptc加热器的消耗能量。
78.图5和图6示出根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系统的气体注入制热模式的回路图和p-h线图。
79.进一步参照图5和图6，在气体注入制热模式下，控制器600可以通过调节第一流路阀210、第二流路阀310、第三流路阀410或第四流路阀510的开度使得在制冷剂在基本流路中循环的同时基本流路100的制冷剂通过热交换流路200流入压缩机110来增加流入内部冷凝器120的制冷剂的流量。
80.在气体注入制热模式下，控制器600可以利用热交换器130增加流入内部冷凝器120的制冷剂的流量。
81.具体地，在气体注入制热模式下，可以利用从压缩机110排出的高温/高压制冷剂通过内部冷凝器120向室内供应制热热量，并且在内部冷凝器120冷凝的制冷剂的一部分可以通过基本流路100直接流入热交换器130，其余部分可以分支到热交换流路200以在通过第三膨胀阀exv3膨胀的状态下流入热交换器130。
82.因此，通过基本流路100流入热交换器130的制冷剂可以在冷却状态下流入第一膨胀阀exvl和外部冷凝器140，使得通过热交换从外部空气吸热来确保过冷。另外，通过热交换流路200流入热交换器130的制冷剂可以通过热交换被加热并流入压缩机110的压缩中间区域。
83.图7和图8示出根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系统的一般制冷模式的回路图和p-h线图。
84.进一步参照图7和图8，在一般制冷模式下，控制器600可以通过调节第一流路阀210、第二流路阀310、第三流路阀410或第四流路阀510的开度使得在制冷剂在基本流路100中循环的同时基本流路100的制冷剂流入第一旁通流路300来在外部冷凝器140中散热的同时在蒸发器150中吸热。
85.具体地，在一般制冷模式下，从压缩机110排出的高温/高压制冷剂可以流入第一旁通流路300以绕过内部冷凝器120并流入第二旁通流路400以绕过热交换器130，然后在外部冷凝器140中冷凝以向外部空气散热。已经通过外部冷凝器140的制冷剂可以在通过第二膨胀阀exv2膨胀的状态下流入蒸发器150以从车辆室内的空气吸热，然后流入压缩机110的入口。
86.图9和图10示出根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系统的第一液体注入制冷模式的回路图和p-h线图。
87.进一步参照图9和图10，在第一液体注入制冷模式下，控制器600可以通过调节第一流路阀210、第二流路阀310、第三流路阀410或第四流路阀510的开度使得在制冷剂在基本流路100中循环的同时基本流路100的制冷剂流入第一旁通流路300和第二旁通流路400并通过再循环流路500和热交换流路200流入压缩机110的上游点来降低流入压缩机110的制冷剂的温度。
88.具体地，在第一液体注入制冷模式下，从压缩机110排出的高温/高压制冷剂可以流入第一旁通流路300以绕过内部冷凝器120并流入第二旁通流路400以绕过热交换器130，然后在通过第一膨胀阀exv1和外部冷凝器140的同时向外部空气散热。已经通过外部冷凝器140的制冷剂的一部分可以在流入再循环流路500的同时通过热交换流路200流入第三膨胀阀exv3和热交换器130，其余部分可以通过基本流路100流入第二膨胀阀exv2和蒸发器150以从车辆室内的空气吸热，然后流入压缩机110的入口。
89.另外，控制器600可以控制第四流路阀510，使得已经通过外部冷凝器140的基本流路100的制冷剂流入再循环流路500和热交换流路200，从而已经通过外部冷凝器140的制冷剂的一部分可以通过再循环流路500流入第三膨胀阀exv3以被膨胀。通过第三膨胀阀exv3膨胀的制冷剂可以通过热交换器130流入气液分离器160。因此，已经通过第三膨胀阀exv3和热交换器130的气态制冷剂可以以低温状态被供应到气液分离器，并且可以在与基本流路100的制冷剂混合的状态下流入压缩机110的入口，从而降低流入压缩机110的制冷剂的温度。
90.因此，在第一液体注入制冷模式下，当外部空气处于酷暑条件时，以低温状态供应气态制冷剂，从而降低流入压缩机110的制冷剂的温度以降低压缩比，使得可以降低整个系统的负载。
91.图11和图12示出根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系统的第二液体注入制冷模式的回路图和p-h线图。
92.进一步参照图11和图12，在第二液体注入制冷模式下，控制器600可以通过调节第一流路阀210、第二流路阀310、第三流路阀410或第四流路阀510的开度使得在制冷剂在基本流路100中循环的同时基本流路100的制冷剂流入第一旁通流路300和第二旁通流路400并通过再循环流路500和热交换流路200流入压缩机110来降低压缩机110的压缩比。
93.具体地，在第二液体注入制冷模式下，从压缩机110排出的高温/高压制冷剂可以流入第一旁通流路300以绕过内部冷凝器120并流入第二旁通流路400以绕过热交换器130，然后通过第一膨胀阀exv1和外部冷凝器140向外部空气散热。已经通过外部冷凝器140的制冷剂可以在通过第二膨胀阀exv2膨胀的状态下流入蒸发器150以从车辆室内的空气吸热，然后流入压缩机110的入口。
94.另外，控制器600可以控制第四流路阀510，使得已经通过外部冷凝器140的基本流路100的制冷剂流入再循环流路500和热交换流路200，从而已经通过外部冷凝器140的制冷剂的一部分可以通过再循环流路500流入第三膨胀阀exv3以被膨胀。通过第三膨胀阀exv3膨胀的制冷剂可以通过热交换流路200通过热交换器130直接流入压缩机110。因此，已经通过第三膨胀阀exv3和热交换器130的气态制冷剂可以以低温状态直接流入压缩机110的压缩中间区域，从而降低压缩机110的压缩比。
95.因此，在第二液体注入制冷模式下，当外部空气处于酷暑条件时，气态制冷剂可以以低温状态直接供应到压缩机110以降低压缩机110的压缩比，从而降低整个系统的负载。
96.图13和图14示出根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系统的第一过冷制冷模式的回路图和p-h线图。
97.进一步参照图13和图14，在第一过冷制冷模式下，控制器600可以通过调节第一流路阀210、第二流路阀310、第三流路阀410或第四流路阀510的开度使得在制冷剂在基本流路100中循环的同时基本流路100的制冷剂流入第一旁通流路300并通过再循环流路500和热交换流路200流入压缩机110来过冷制冷剂。
98.具体地，在第一过冷制冷模式下，从压缩机110排出的高温/高压制冷剂可以流入第一旁通流路300以绕过内部冷凝器120并且在通过基本流路100在热交换器130中与热交换流路200进行热交换的同时被冷凝，然后在通过第一膨胀阀exv1和外部冷凝器140被二次冷凝的同时向外部空气散热。
99.已经通过外部冷凝器140的基本流路100的制冷剂的一部分可以分支到再循环流路500以流入热交换流路200。流入热交换流路200的少量制冷剂可以在通过第三膨胀阀exv3的同时变成低温状态的气态，并且在通过热交换器130的同时冷却基本流路100的制冷剂之后直接流入压缩机110。
100.因此，可以通过流入再循环流路500和热交换流路200的少量制冷剂附加地冷却已经通过压缩机110的基本流路100的制冷剂以确保过冷度，从而提高制冷能力。
101.图15和图16示出根据本公开的示例性实施例的用于车辆的气体注入式热管理系
统的第二过冷制冷模式的回路图和p-h线图。
102.进一步参照图15和图16，在第二过冷制冷模式下，控制器600可以通过调节第一流路阀210、第二流路阀310、第三流路阀410或第四流路阀510的开度使得在制冷剂在基本流路100中循环的同时基本流路100的制冷剂流入第一旁通流路300并通过再循环流路500和热交换流路200流入压缩机110的上游点来过冷制冷剂。
103.具体地，在第二过冷制冷模式下，从压缩机110排出的高温/高压制冷剂可以流入第一旁通流路300以绕过内部冷凝器120并且在通过基本流路100在热交换器130中与热交换流路200进行热交换的同时被冷凝，然后在通过第一膨胀阀exv1和外部冷凝器140被二次冷凝的同时向外部空气散热。
104.已经通过外部冷凝器140的基本流路100的制冷剂的一部分可以分支到再循环流路500以流入热交换流路200。流入热交换流路200的少量制冷剂可以在通过第三膨胀阀exv3的同时变成低温状态的气态，并且在通过热交换器130的同时冷却基本流路100的制冷剂之后流入位于压缩机的上游点的气液分离器160。
105.因此，可以通过流入再循环流路500和热交换流路200的少量制冷剂附加地冷却已经通过压缩机110的基本流路100的制冷剂以确保过冷度，从而提高制冷能力。
106.尽管示出和描述了本公开的具体示例性实施例，但是对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在不脱离由所附权利要求书提供的本公开的技术思想的情况下对本公开进行各种改进和改变。

技术特征：
1.一种用于车辆的气体注入式热管理系统，包括：基本流路，依次设置有压缩机、内部冷凝器、热交换器、第一膨胀阀、外部冷凝器、第二膨胀阀和蒸发器以使制冷剂流动；热交换流路，在所述热交换器的上游点从所述基本流路分支，被设置成通过第三膨胀阀在所述热交换器中与所述基本流路进行热交换，并在所述压缩机上或在所述压缩机的上游点汇合到所述基本流路；第一旁通流路，在所述内部冷凝器的上游点和下游点之间连接到所述基本流路以绕过所述内部冷凝器；第二旁通流路，在所述热交换器的上游点和下游点之间连接到所述基本流路以绕过所述热交换器；以及再循环流路，在所述外部冷凝器的下游点从所述基本流路分支，并在所述第三膨胀阀的上游点汇合到所述热交换流路。2.根据权利要求1所述的气体注入式热管理系统，进一步包括：气液分离器，设置在所述基本流路的所述蒸发器和所述压缩机之间以将制冷剂分离成气态和液态，其中，所述热交换流路分支到所述气液分离器和所述压缩机并汇合到所述基本流路。3.根据权利要求1所述的气体注入式热管理系统，其中，所述压缩机是气态制冷剂被附加地注入压缩中间区域以混合制冷剂的两级压缩式压缩机，并且所述热交换流路连接到所述压缩机，使得制冷剂被附加地注入所述压缩中间区域。4.根据权利要求1所述的气体注入式热管理系统，进一步包括：第一流路阀，设置在所述热交换流路的分支到所述压缩机和所述压缩机的上游点的点，以调节分别流入所述压缩机和所述压缩机的上游点的制冷剂的流动与否或流量；第二流路阀，设置在从所述基本流路分支到所述第一旁通流路的点或所述第一旁通流路汇合到所述基本流路的点，以调节流入所述第一旁通流路的制冷剂的流动与否或流量；第三流路阀，设置在从所述基本流路分支到所述第二旁通流路的点或所述第二旁通流路汇合到所述基本流路的点，以调节流入所述第二旁通流路的制冷剂的流动与否或流量；以及第四流路阀，设置在所述再循环流路汇合到所述热交换流路的点，以调节流过所述热交换流路的制冷剂或从所述再循环流路流向所述热交换流路的制冷剂的流动与否或流量。5.根据权利要求4所述的气体注入式热管理系统，进一步包括：控制器，控制所述压缩机的操作，通过调节所述第一膨胀阀、所述第二膨胀阀或所述第三膨胀阀的开度来控制制冷剂的流动与否或膨胀与否，并通过调节所述第一流路阀、所述第二流路阀、所述第三流路阀或所述第四流路阀的开度来调节所述基本流路、所述热交换流路、所述第一旁通流路、所述第二旁通流路或所述再循环流路中的制冷剂的流动与否或流量。6.根据权利要求5所述的气体注入式热管理系统，其中，在一般制热模式下，所述控制器通过调节所述第一流路阀、所述第二流路阀、所述第三流路阀或所述第四流路阀的开度以在制冷剂在所述基本流路中循环的同时使所述基本流
路的制冷剂流入所述第二旁通流路并阻断所述基本流路的制冷剂流入所述再循环流路、所述第一旁通流路或所述热交换流路来在所述内部冷凝器中散热。7.根据权利要求5所述的气体注入式热管理系统，其中，在气体注入制热模式下，所述控制器通过调节所述第一流路阀、所述第二流路阀、所述第三流路阀或所述第四流路阀的开度使得在制冷剂在所述基本流路中循环的同时所述基本流路的制冷剂通过所述热交换流路流入所述压缩机来增加流入所述内部冷凝器的制冷剂的流量。8.根据权利要求5所述的气体注入式热管理系统，其中，在一般制冷模式下，所述控制器通过调节所述第一流路阀、所述第二流路阀、所述第三流路阀或所述第四流路阀的开度使得在制冷剂在所述基本流路中循环的同时所述基本流路的制冷剂流入所述第一旁通流路来在所述外部冷凝器中散热的同时在所述蒸发器中吸热。9.根据权利要求5所述的气体注入式热管理系统，其中，在第一液体注入制冷模式下，所述控制器通过调节所述第一流路阀、所述第二流路阀、所述第三流路阀或所述第四流路阀的开度使得在制冷剂在所述基本流路中循环的同时所述基本流路的制冷剂流入所述第一旁通流路和所述第二旁通流路并通过所述再循环流路和所述热交换流路流入所述压缩机的上游点来降低流入所述压缩机的制冷剂的温度。10.根据权利要求5所述的气体注入式热管理系统，其中，在第二液体注入制冷模式下，所述控制器通过调节所述第一流路阀、所述第二流路阀、所述第三流路阀或所述第四流路阀的开度使得在制冷剂在所述基本流路中循环的同时所述基本流路的制冷剂流入所述第一旁通流路和所述第二旁通流路并通过所述再循环流路和所述热交换流路流入所述压缩机来降低所述压缩机的压缩比。11.根据权利要求5所述的气体注入式热管理系统，其中，在第一过冷制冷模式下，所述控制器通过调节所述第一流路阀、所述第二流路阀、所述第三流路阀或所述第四流路阀的开度使得在制冷剂在所述基本流路中循环的同时所述基本流路的制冷剂流入所述第一旁通流路并通过所述再循环流路和所述热交换流路流入所述压缩机来过冷制冷剂。12.根据权利要求5所述的气体注入式热管理系统，其中，在第二过冷制冷模式下，所述控制器通过调节所述第一流路阀、所述第二流路阀、所述第三流路阀或所述第四流路阀的开度使得在制冷剂在所述基本流路中循环的同时所述基本流路的制冷剂流入所述第一旁通流路并通过所述再循环流路和所述热交换流路流入所述压缩机的上游点来过冷制冷剂。

技术总结
本公开提供一种用于车辆的气体注入式热管理系统，该气体注入式热管理系统包括：基本流路，依次设置有压缩机、内部冷凝器、热交换器、第一膨胀阀、外部冷凝器、第二膨胀阀和蒸发器；热交换流路，在热交换器的上游点从基本流路分支，被设置成通过第三膨胀阀在热交换器中与基本流路进行热交换，并在压缩机上或在压缩机的上游点汇合到基本流路；第一旁通流路，连接到基本流路；第二旁通流路，连接到基本流路；以及再循环流路，在外部冷凝器的下游点从基本流路分支，并在第三膨胀阀的上游点汇合到热交换流路。换流路。换流路。


技术研发人员：金钟元
受保护的技术使用者：起亚株式会社
技术研发日：2022.10.13
技术公布日：2023/7/3