[发明专利]用于车辆的热泵系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的热泵系统及其控制方法，更具体地讲，涉及一种用于车辆的热泵系统及控制该热泵系统的方法，如果在热泵模式下室外温度和外部热交换器的出口侧的制冷剂温度之间的差值处于结霜确定温度以上，则所述用于车辆的热泵系统及控制该热泵系统的方法确定在外部热交换器上开始结霜，并执行除霜控制。

背景技术

通常，用于车辆的空调包括用于冷却车辆的内部的冷却系统和用于加热车辆的内部的加热系统。在制冷剂循环的蒸发器侧，冷却系统通过使经过蒸发器外部的空气与在蒸发器内部流动的制冷剂进行热交换而使空气变成冷空气，从而冷却车辆的内部。在冷却水循环的加热器芯侧，加热系统通过使经过加热器芯外部的空气与在加热器芯内部流动的冷却水进行热交换而使空气变成暖空气，从而加热车辆的内部。

同时，与用于车辆的空调不同，已经应用了这样的热泵系统，该热泵系统可通过使用一个制冷剂循环改变制冷剂的流动方向而选择性地执行冷却和加热。例如，所述热泵系统包括：两个热交换器，一个热交换器为安装在空调壳体的内部用于与吹入到车辆内部的空气进行热交换的内部热交换器，另一个热交换器为用于在空调壳体的外部进行热交换的外部热交换器；以及方向可调节阀，用于改变制冷剂的流动方向。因此，根据借助方向可调节阀的制冷剂的流动方向，当运行冷却模式时，内部热交换器用作用于冷却的热交换器，当运行加热模式时，内部热交换器用作用于加热的热交换器。

已经提出了各种各样的用于车辆的热泵系统，图1示出了用于车辆的热泵系统的代表性示例。

如图1所示，用于车辆的热泵系统包括：压缩机30，用于压缩并排放制冷剂；高压侧热交换器32，用于辐射从压缩机30排放的制冷剂的热；第一膨胀阀34和第一旁通阀36，并联安装，用于使经过高压侧热交换器32的制冷剂选择性地通过；外部热交换器48，用于使经过第一膨胀阀34或第一旁通阀36的制冷剂在室外进行热交换；低压侧热交换器60，用于使经过外部热交换器48的制冷剂蒸发；储罐62，用于将经过低压侧热交换器60的制冷剂分成气相制冷剂和液相制冷剂；内部热交换器50，用于使供应到低压侧热交换器60的制冷剂与返回到压缩机30的制冷剂进行热交换；第二膨胀阀56，用于使供应到低压侧热交换器60的制冷剂选择性地膨胀；第二旁通阀58，与第二膨胀阀56并联安装，用于将外部热交换器48的出口侧与储罐62的入口侧选择性地连接。

在图1中，标号10指示内置高压侧热交换器32和低压侧热交换器60的空调壳体，标号12指示用于控制冷空气和暖空气的混合量的温度可调节门，标号20指示安装在空调壳体的入口处的鼓风机。

根据具有上述结构的热泵系统，当运行热泵模式（加热模式）时，第一旁通阀36和第二膨胀阀56关闭，并且第一膨胀阀34和第二旁通阀58打开。此外，温度可调节门12如图1所示那样操作。因此，从压缩机30排放的制冷剂按顺序经过高压侧热交换器32、第一膨胀阀34、外部热交换器48、内部热交换器50的高压侧52、第二旁通阀58、储罐62和内部热交换器50的低压侧54，然后返回到压缩机30。即，高压侧热交换器32用作加热器，并且外部热交换器48用作蒸发器。

当运行空调模式（冷却模式）时，第一旁通阀36和第二膨胀阀56打开，并且第一膨胀阀34和第二旁通阀58关闭。此外，温度可调节门12关闭高压侧热交换器32的通道。因此，从压缩机30排放的制冷剂按顺序经过高压侧热交换器32、第一旁通阀36、外部热交换器48、内部热交换器50的高压侧52、第二膨胀阀56、低压侧热交换器60、储罐62和内部热交换器50的低压侧54，然后返回到压缩机30。即，低压侧热交换器60用作蒸发器，且与热泵模式相同的是，通过温度可调节门12被关闭的高压侧热交换器32用作加热器。

然而，在热泵模式（加热模式）下，传统的用于车辆的热泵系统执行加热，这是因为高压侧热交换器32用作加热器，并且外部热交换器48安装在空调壳体10的外部，即，外部热交换器48安装在车辆的发动机舱的前侧，并用作与室外空气进行热交换的蒸发器。

在这种情况下，在被引入到外部热交换器48中的制冷剂与室外空气进行热交换的同时，所述制冷剂的温度降低到冰点以下，导致在外部热交换器48的表面上开始结霜。

如果由于外部热交换器48不能吸收热而导致外部热交换器48的表面上的结霜不断扩大，则系统内部的制冷剂的温度和压力降低，因此，由于排放到车辆内部的空气的温度降低而导致加热性能显著降低，并且系统的稳定性也因液态制冷剂引入到压缩机中而降低。

发明内容