CN103277936B - 车用热泵换热系统 - Google Patents

Abstract

一种具有可逆循环的系统技术领域的车用热泵换热系统，包括：压缩机、第一换热器、热力膨胀阀、第二换热器和水阀，其中：第一换热器的制冷剂入口与压缩机的输出端相连，制冷剂出口与热力膨胀阀的入口相连，第二换热器的制冷剂出口与压缩机的输入端相连，制冷剂入口与热力膨胀阀的出口相连，第一换热器的进水口和出水口分别与水阀的第一入口和第一出口相连，第二换热器的进水口和出水口分别与水阀的第二入口和第二出口相连，水阀的第三入口和第三出口分别与车外换热器相连，第四入口和第四出口分别与车内换热器相连。本发明能够在车载工况下实现可靠的换向，实现制冷制热，并且结构简单紧凑。

Description

车用热泵换热系统

技术领域

本发明涉及的是一种具有可逆循环的系统技术领域的装置，具体是一种车用热泵换热系统。

背景技术

目前在汽车空调中广泛使用的空调为单冷空调，只能满足在夏季工况时的制冷要求，在冬季工况需制热时主要通过温度较高的发动机冷却液通过暖风芯体加热空气来满足车内舒适性及除霜除雾要求。传统的内燃式发动机车通过发动机车的余热来加热车内空气，并通过发动机驱动压缩机来对车内制冷。而纯电动车取消了内燃机，没有发动机余热作为热源，需要寻找其他方式给驾驶舱制热。如用采用燃油加热方式，需要消耗燃油，与电动车零排放的理念相违背。电加热方式，直接使用电池加热，效率不高，对于电动车的续航里程及行车安全有一定影响。为了解决上述问题，目前的电动车空调系统采用热泵式空调与电加热技术相结合的方式来实现制热。但常规热泵空调系统器结构复杂，造价成本高，安装程序繁琐且占用空间大，需做进一步的改进。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101324382，公开日2008-12-17，记载了一种汽车空调热泵系统，在系统中室内与室外侧热交换器之间的截流调压装置上增加了四个单向阀，所述节流调压装置包括贮液器、干燥器、视液镜和膨胀阀，所述单向阀两个为一组顺序串联，且其串联方向相同，室内与室外侧热交换器分别连接于不同组的单向阀之间；所述单向阀出气端分别与所述截流调压装置的贮液器连接，所述单向阀进气端分别与所述截流调压装置的膨胀阀连接。通过单向阀的单向流通性，改变制冷剂在系统内的流向，从而达到双向膨胀阀功能的目的，使得膨胀阀工作时更可靠更安全，并且运行在制冷与制热时，均能满足使用需求。但是，该汽车空调热泵系统结构复杂，造价成本高，安装程序繁琐且占用空间大，且四通换向阀在车载工况使用不能满足可靠换向要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种车用热泵换热系统，能够在车载工况下实现可靠的换向，实现制冷制热，并且结构简单紧凑。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：压缩机、第一换热器、热力膨胀阀、第二换热器和水阀，其中：第一换热器的制冷剂入口与压缩机的输出端相连，制冷剂出口与热力膨胀阀的入口相连，第二换热器的制冷剂出口与压缩机的输入端相连，制冷剂入口与热力膨胀阀的出口相连，第一换热器的进水口和出水口分别与水阀的第二出口和第一入口相连，第二换热器的进水口和出水口分别与水阀的第四出口和第三入口相连，水阀的第二入口和第一出口分别与车外换热器相连，第四入口和第三出口分别与车内换热器相连。

所述的水阀是指：一个两位八通阀，或是两个换向通道交叉连通的四通换向阀。

所述的水阀是指：4个两位三通阀，其中：第一两位三通阀分别连通水阀的第一入口和第一出口、第一入口和第三出口，第二两位三通阀分别连通水阀的第二出口和第二入口、第二出口和第四入口，第三两位三通阀分别连通水阀的第三入口和第三出口、第三入口和第一出口，第四两位三通阀分别连通水阀的第四出口和第二入口、第四出口和第四入口。

所述的水阀是指：8个单向阀，其中：第一单向阀连通水阀的第一入口和第一出口、第二单向阀连通第一入口和第三出口，第三单向阀连通水阀的第二出口和第二入口、第四单向阀连通第二出口和第四入口，第五单向阀连通水阀的第三入口和第三出口、第六单向阀连通第三入口第一出口，第七单向阀连通水阀的第四出口和第二入口、第八单向阀连通第四出口和第四入口。

所述的压缩机、第一换热器、热力膨胀阀、第二换热器和水阀均封装于一个箱体中。

技术效果

1、相较于常规热泵空调结构简单紧凑，模块式换热系统整体封装于一个箱体内，易于整车安装布置。

2、相较于常规热泵空调系统控制简单，常规热泵空调系统采用四通阀用及截止阀来切换制冷剂流向，通常四通阀在车载工况下不能满足其可靠性的要求，本发明采用一个水阀进行控制冷却液流向，让整个系统的可靠性增加。

3、相较于常规热泵空调系统只能对车内制冷制热，此发明制冷剂只在换热系统箱体内部循环，其实际工质为冷却液，模块式换热系统外部为4个接口，提供一对高温冷却液循环路及一对低温冷却液循环，不仅可用于车内制冷制热也可用于热管理系统，如低温冷却液循环可连接车内换热器为车内制冷，可连接电池包用于电池包冷却；高温冷却液循环可接发动机对其预热保温，接车外换热器进行散热。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为车内制冷工作原理图；

图3为车内制热工作原理图；

图4为实施例1采用四通换向阀的水阀原理图；

图5为实施例1采用两位三通水阀的水阀原理图；

图6为实施例1采用单向阀的水阀原理图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：压缩机1、第一换热器2、热力膨胀阀3、第二换热器4和水阀5，其中：第一换热器2的制冷剂入口与压缩机1的输出端相连，制冷剂出口与热力膨胀阀3的入口相连，第二换热器4的制冷剂出口与压缩机1的输入端相连，制冷剂入口与热力膨胀阀3的出口相连。

所述的第一换热器2的进水口和出水口分别与水阀5的第二出口52和第一入口51相连，第二换热器4的进水口和出水口分别与水阀5的第四出口54和第三入口53相连，水阀5的第二入口52’和第一出口51’分别与车外换热器6相连，第四入口54’和第三出口53’分别与车内换热器7相连。

本实施例所述的水阀5为两个换向通道交叉连通的四通换向阀。

水阀5也可以是一个两位八通阀，或4个两位三通阀，或8个单向阀，实现所述的切换功能。

如图5所示，当采用4个两位三通阀时，第一两位三通阀分别连通水阀5的第一入口51和第一出口51’、第三出口53’，第二两位三通阀分别连通水阀5的第二出口52和第二入口52’、第四入口54’，第三两位三通阀分别连通水阀5的第三入口53和第三出口53’、第一出口51’，第四两位三通阀分别连通水阀5的第四出口54和第二入口52’、第四入口54’。

如图6所示，当采用8个单向阀时，第一单向阀连通水阀5的第一入口51和第一出口51’、第二单向阀连通第一入口51和第三出口53’，第三单向阀连通水阀5的第二出口52和第二入口52’、第四单向阀连通第二出口52和第四入口54’，第五单向阀连通水阀5的第三入口53和第三出口53’、第六单向阀连通第三入口53第一出口51’，第七单向阀连通水阀5的第四出口54和第二入口52’、第八单向阀连通第四出口54和第四入口54’。

所述的压缩机1、第一换热器2、热力膨胀阀3、第二换热器4和水阀5均封装于一个箱体中。

如图2所示，车用热泵换热系统为车内制冷时，水阀5处于状态1，此时阀内流道51与51'相连，52与52'相连，53与53'相连，54与54'相连，使得第一换热器2通过水阀5与车外换热器6相连，第二换热器4通过水阀5与车内换热器7相连。压缩机1产生的高温高压的气态制冷剂进入第一换热器2，高温高压的气态制冷剂经第一换热器2冷凝放热后，高温高压的气态制冷剂变成高压液体，经过热力膨胀阀3时，制冷剂降压，经第二换热器4时吸收热量，本身发生相变蒸发成气态，低温低压的气态制冷剂再被压缩机1压缩成高温高压的气态制冷剂。第一换热器2中制冷剂冷凝放热而产生的高温冷却液由接口51、51'流入车外换热器进行热交换，而后交换后的常温冷却液通过接口52、52'流回第一换热器2；第二换热器4中制冷剂蒸发吸热而产生的低温冷却液由接口53、53’流入车内换热器进行热交换，通过风机把通过车内换热器的空气送入车内而实现制冷，而后热交换后的常温冷却液通过接口54、54'流回第二换热器4。

如图3所示，车用热泵换热系统为车内制热时，水阀5处于状态2，此时阀内流道51与53'相连，52与54'相连，53与51'相连，54与52'相连。阀在状态2时，模块式换热系统内制冷剂循环不变，第一换热器2通过水阀5与车内换热器7相连，第二换热器4通过水阀5与车外换热器6相连，工作原理类似于制冷模式，此时高温冷却液流入车内换热器，通过风机把通过车内换热器的空气送入车内而实现制热。

Claims (4)

1.一种车用热泵换热系统，其特征在于，包括：压缩机、第一换热器、热力膨胀阀、第二换热器和水阀，其中：第一换热器的制冷剂入口与压缩机的输出端相连，制冷剂出口与热力膨胀阀的入口相连，第二换热器的制冷剂出口与压缩机的输入端相连，制冷剂入口与热力膨胀阀的出口相连，第一换热器的进水口和出水口分别与水阀的第一入口和第一出口相连，第二换热器的进水口和出水口分别与水阀的第二入口和第二出口相连，水阀的第三入口和第三出口分别与车外换热器相连，第四入口和第四出口分别与车内换热器相连；所述的水阀是指：一个两位八通阀，或是两个换向通道交叉连通的四通换向阀。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的压缩机、第一换热器、热力膨胀阀、第二换热器和水阀均封装于一个箱体中。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征是，所述的水阀是指：四个两位三通阀，其中：第一两位三通阀分别连通水阀的第一入口和第一出口、第一入口和第三出口，第二两位三通阀分别连通水阀的第二出口和第二入口、第二出口和第四入口，第三两位三通阀分别连通水阀的第三入口和第三出口、第三入口和第一出口，第四两位三通阀分别连通水阀的第四出口和第二入口、第四出口和第四入口。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征是，所述的水阀是指：八个单向阀，其中：第一单向阀连通水阀的第一入口和第一出口、第二单向阀连通第一入口和第三出口，第三单向阀连通水阀的第二出口和第二入口、第四单向阀连通第二出口和第四入口，第五单向阀连通水阀的第三入口和第三出口、第六单向阀连通第三入口第一出口，第七单向阀连通水阀的第四出口和第二入口、第八单向阀连通第四出口和第四入口。