CN104197578A - 一种用于电动汽车的热泵式空调 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动汽车的热泵式空调，其特征在于包括：压缩机（1）通过第一四通阀（2）连接车室外换热器（3）和车室内换热器（4），车室外换热器通过第一膨胀阀（5）和第一单向阀（6）连接第二四通阀（7），第二四通阀通过第二膨胀阀（14）和第二单向阀（13）连接车室内换热器（4）、通过干燥过滤器（8）、第三膨胀阀（9）和电磁阀（10）连接闪蒸器（12），闪蒸器通过第四单向阀（19）连接压缩机。本发明的优点：本装置结构简单，成本低，且通过四通换向阀和单向阀组合来控制制冷剂在系统内的流向和各管路的通断，实现双向膨胀阀的目的，使得膨胀阀工作安全可靠，且所采用的部件通用性好，便于维护修理。

Description

一种用于电动汽车的热泵式空调

技术领域

[0001 ] 本发明涉及一种空调，特别涉及一种用于电动汽车的热泵式空调。

背景技术

[0002] 随着社会的进步和科学技术的不断发展，人们越来越关注乘车环境的舒适性，为此，人们研究开发了汽车空调通风系统。但目前的汽车空调通风系统一般都仅限于炎热的夏天制冷通风，冬天采用温度较高的发动机冷却水加热空气来满足车室内的舒适性要求。传统的内燃机式汽车通过发动机余热来加热车室内空气，同时直接使用发动机动力直接驱动空调压缩机夏天制冷。而电动汽车由于不存在发动机，因此就不能利用发动机余热来给车室内空气提供热量。电动汽车的电池系统主要的任务是驱动汽车，增加汽车的行车里程，因此，电动汽车的空调系统的能耗对每充电一次的行车里程影响重大。故电动汽车空调系统需要在消耗最小的情况下，经济高效地为车室内提供一个舒适的乘车环境，经过广泛检索，尚未发现较为理想的技术方案。

发明内容

[0003] 本发明的目的是为了解决现阶段电动汽车的空调耗能较大的缺点，而提出的一种用于电动汽车的热泵式空调。

[0004] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案:

一种用于电动汽车的热泵式空调，其特征在于包括:

a、压缩机通过管道连接第一四通阀，所述第一四通阀通过管道分别与车室外换热器、车室内换热器相连，所述车室外换热器通过第一复合管道连接第二四通阀，所述第二四通阀通过第二复合管道连接车室内换热器，所述第二四通阀又通过第三复合管道和单管道连接闪蒸器，所述闪蒸器通过管道连接压缩机；

b、所述第一复合管道、第二复合管道和第三复合管道均由两个支管道组成，在第一复合管道的两个支管道上分别连接第一膨胀阀和第一单向阀，在第二复合管道上两个支管道上分别连接第二膨胀阀和第二单向阀，所述第三复合管道的总管道上连接一个干燥过滤器、在第三复合管道的两个支管道上分别连接第三膨胀阀和电磁阀，在所述连接闪蒸器和压缩机的管道上设有第四单向阀，所述第一单向阀和第二单向阀分别由所述车室外换热器和车室内换热器向所述第二四通阀单向导通，所述第四单向阀由所述闪蒸器向压缩机单向导通。

[0005] 在上述技术方案的基础上，可以有以下进一步的技术方案:

所述压缩机通过管道连接车室外换热器，在该管道上设有一个除霜电磁阀。

[0006] 所述车室内换热器包括并列设置的第一车室内换热器和第二车室内换热器，在连接所述第二车室内换热器的管道上还连接一个第五单向阀，所述第五单向阀由第二车室内换热器向所述第二四通阀单向导通。

[0007] 所述第一四通阀和所述第二四通阀均为微型伺服电机驱动四通阀。

[0008] 所述压缩机为变容积式带有补气孔的电动涡旋压缩机。

[0009] 所述车室外换热器为大翅片间距、高性能平行流换热器。

[0010] 所述第一车室内换热器和第二车室内换热器均为平行流换热器，其中第一车室内换热器为制冷循环和供热循环均工作的换热器，第二车室内换热器只是供热循环为满足换热面积的需求而增加的辅助换热器。

[0011] 热泵空调采用变容积式带有补气孔的电动涡旋压缩机和闪蒸器，能够在任何天气条件下，为车室内提供较好的舒适乘车环境，因此，该热泵空调具有更好的舒适性和经济性。

[0012] 本发明的优点在于:本装置取消了储气罐、液视镜等构件，使装置整体简单，成本低，本装置通过四通换向阀和单向阀组合来控制制冷剂在系统内的流向和各路的通断，实现双向膨胀阀的目的，使得膨胀阀工作安全可靠，且本装置所采用的部件通用性好，获取容易，便于维护修理。

附图说明

[0013] 图1是本发明的基本结构示意图；

图2是本装置的制冷循环示意图；

图3是本装置的制热循环示意图。

具体实施方式

[0014] 如图1所示，本发明提供的一种用于电动汽车的热泵式空调，其特征在于包括: a、压缩机1，所述压缩机I为现有技术，它采用变容积式带有补气孔的电动涡旋压缩机。所述压缩机I通过管道连接第一四通阀2的D管，所述第一四通阀2的S管又通过管道节会压缩机1，第一四通阀2的C管和E管分别通过管道连接车室外换热器3、车室内换热器4，所述车室外换热器3通过第一复合管道15连接第二四通阀7的D管，所述第二四通阀7的S管通过第二复合管道16连接车室内换热器4，第二四通阀7的C管通过第三复合管道17连接闪蒸器12，第二四通阀7的E管通过单管道18也连接闪蒸器12，所述闪蒸器12通过管道连接压缩机I。所述第一四通阀2和所述第二四通阀7均为微型伺服电机驱动四通阀。

[0015] b、所述第一复合管道15、第二复合管道16和第三复合管道17均由两个支管道组成。在第一复合管道15的两个支管道上分别连接第一膨胀阀5和第一单向阀6 ;在第二复合管道16上两个支管道上分别连接第二膨胀阀14和第二单向阀13 ;所述第三复合管道17的总管道上连接一个干燥过滤器8，在第三复合管道17的两个支管道上分别连接第三膨胀阀9和电磁阀10。在所述连接闪蒸器12和压缩机I的管道上设有第四单向阀19，所述第一单向阀6和第二单向阀13分别由所述车室外换热器3和车室内换热器4向所述第二四通阀7单向导通，所述第四单向阀19由所述闪蒸器12向压缩机I单向导通。所述车室外换热器3连接第一复合管道15的一侧还通过管道连接压缩机I，在该管道上连接一个除霜电磁阀11。

[0016] C、车室外换热器3为现有技术，它采用大翅片间距、高性能平行流换热器。所述车室内换热器4包括并列设置的第一车室内换热器4a和第二车室内换热器4b,所述第一车室内换热器4a和第二车室内换热器4b均为平行流换热器，在连接所述第二车室内换热器4b的管道上还连接一个第五单向阀20，所述第五单向阀20由第二车室内换热器4b向所述第二四通阀7单向导通。

[0017] 工作原理

制冷循环:结合图2所示，在制冷时，先把除霜电磁阀11、第二单向阀13和第五单向阀20关闭。制冷循环的具体工作过程为:压缩机I消耗一定的电能将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂，高温高压的气态制冷剂从D管进入第一四通阀2后，从第一四通阀2的C管进入车室外换热器3将热量释放到车室外的空气中，气态制冷剂发生相变而冷凝成液态。液态制冷剂流经第一单向阀6并在第一膨胀阀5时降压降温，降温后的液态和少量气态的制冷剂从D管进入第二四通阀7后，从第二四通阀7的C管依次经过干燥过滤器8、第三膨胀阀9和电磁阀10进入闪蒸器12。闪蒸器12中的气体制冷剂通过第四单向阀19经由压缩机的补气孔进入压缩机I ;闪蒸器12中液体制冷剂从单管道18的E管流回第二四通阀7，然后经过第二膨胀阀14进入第一车室内换热器4a吸收室内空气的热量，制冷剂发生相变而蒸发成气态，气态制冷剂又通过管道通E管进入第一四通阀2后，从第一四通阀2的S管流回进入压缩机1，完成制冷循环，然后再重复以上循环过程，实现降低车室内温度和提高舒适性的目的。

[0018] 制热循环:结合图3所示，制热时，先把第一单向阀6关闭，再把除霜电磁阀11设定为常闭状态，只有在需要除霜时才将除霜电磁阀11打开，完成除霜后立即关闭。第一四通阀2和第二四通阀7在相应微型伺服电机的驱动下，使得制冷剂在其内部的流向发生转换，车室内换热器4变成了冷凝器，车室外换热器3变成了蒸发器。制热循环的具体工作过程为:压缩机I消耗一定的电能将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂，高温高压的气态制冷剂从D管进入第一四通阀2后，从第一四通阀2的E管进入第一车室内换热器4a和第二车室内换热器4b，将热量释放到车室内空气中，气态制冷剂发生相变而冷凝成液态，液态制冷剂依次经过第五单向阀20和第二单向阀13，并在流经第二膨胀阀14时，制冷剂降压降温，之后从S管进入第二四通阀7后，再从第二四通阀7的C管依次经过干燥过滤器8、第三膨胀阀9和电磁阀10进入闪蒸器12。闪蒸器12中的气体制冷剂通过第四单向阀19经由压缩机的补气孔进入压缩机I ;闪蒸器12中液体制冷剂从单管道18的E管流回第二四通阀7后，再经过第二四通阀7的D管从第一膨胀阀5进入车室外换热器3吸收车室外空气的热量，液体制冷剂发生相变蒸发成气态，低温低压的气态制冷剂从C管进入第一四通阀2，之后从第一四通阀2的S管进入压缩机1，完成供热循环，然后再重复以上循环过程，实现降升高室内温度和提高舒适性的目的。

[0019] 本装置的除霜原理:所述车室外换热器3为蒸发器，在冬季热泵运行工况下，会出现结霜现象，霜层会堵塞了车室外换热器3的换热翅片的间距，阻碍了室外空气掠过换热器翅片的流动，从而影响车室外换热器3内部制冷剂与室外空气之间的热量交换，所以当翅片外霜层凝结到一定厚度时，热泵循环系统必须进行除霜工况运行。根据流体流动的最短路循环原理，除霜运行工况时，车室外换热器3和车室内换热器4的风机停止运行，除霜电磁打开，压缩机I排出的高温气体流经除霜电磁后，进入车室外换热器3，融化车室外换热器3翅片的霜层，再由压缩机I的吸气管道进入到压缩机的吸气腔，直至车室外换热器3的翅片霜层全部融化，除霜运行模式结束，热泵循环模式开始。

Claims (4)

1.一种用于电动汽车的热泵式空调，其特征在于包括: a、压缩机(I)通过管道连接第一四通阀(2)，所述第一四通阀(2)通过管道分别与车室外换热器(3)、车室内换热器(4)相连，所述车室外换热器(3)通过第一复合管道(15)连接第二四通阀(7)，所述第二四通阀(7)通过第二复合管道(16)连接车室内换热器(4)，所述第二四通阀(7)又通过第三复合管道(17)和单管道(18)连接闪蒸器(12)，所述闪蒸器(12)通过管道连接压缩机(I)； b、所述第一复合管道(15)、第二复合管道(16)和第三复合管道(17)均由两个支管道组成，在第一复合管道(15)的两个支管道上分别连接第一膨胀阀(5)和第一单向阀(6)，在第二复合管道(16)上两个支管道上分别连接第二膨胀阀(14)和第二单向阀(13)，所述第三复合管道(17)的总管道上连接一个干燥过滤器(8)、在第三复合管道(17)的两个支管道上分别连接第三膨胀阀(9)和电磁阀(10)，在所述连接闪蒸器(12)和压缩机(I)的管道上设有第四单向阀(19)，所述第一单向阀(6)和第二单向阀(13)分别由所述车室外换热器(3)和车室内换热器(4)向所述第二四通阀(7)单向导通，所述第四单向阀(19)由所述闪蒸器(12)向压缩机(I)单向导通。

2.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的热泵式空调，其特征在于:所述压缩机(I)通过管道连接车室外换热器(3 )，在该管道上设有一个除霜电磁阀(11)。

3.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的热泵式空调，其特征在于:所述车室内换热器(4)包括并列设置的第一车室内换热器(4a)和第二车室内换热器(4b)，在连接所述第二车室内换热器(4b)的管道上还连接一个第五单向阀(20)，所述第五单向阀(20)由第二车室内换热器(4b)向所述第二四通阀(7)单向导通。

4.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的热泵式空调，其特征在于:所述第一四通阀(2)和所述第二四通阀(7)均为微型伺服电机驱动四通阀。