CN105650780B - 一种汽车电动热泵空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车电动热泵空调系统，其包括：具有连通部的电动压缩机，连通部包括排气口、吸气口以及补气口；与排气口相连通以形成第一段行程通道的室内换热装置；与室内换热装置的出口端相连通以形成第二段行程通道的储液干燥装置；与储液干燥装置的出口端相连通以形成第三段行程通道的中间换热装置；与中间换热装置的第一出口端相连通以形成第四段行程通道的室外换热装置；其中，中间换热装置的第二出口端与补气口相连通以形成补气通道；排气口与室内换热装置的出口端和/或排气口与室外换热装置的出口端均设置有监测压差变化，并根据压差的大小以控制补气量的压力监测装置。该系统具有补气量可准确调控的优点。

Description

一种汽车电动热泵空调系统

技术领域

本发明涉及汽车空调系统技术领域，尤其涉及一种汽车电动热泵空调系统。

背景技术

目前，电动热泵空调系统给主要用于给汽车的升温和降温，这给汽车内的驾驶人员和乘客带来了舒适性。

现有技术中的电动热泵空调系统主要包括：电动变频式压缩机、车外空气换热器、车内空气换热器、混气节流阀、混气控制阀、储液干燥器、气液分离器等。其中，车外空气换热器主要用于制冷，降低汽车内的温度，而车外空气换热器主要用于升温，提高汽车内的温度。其中，该电动变频式压缩机的吸气口处留有补气口，补气以气液混合状态为主。该电动热泵空调系统仅通过混气节流阀和混气控制阀前后冷媒的压力差来实现补气量的控制。

现有技术中的电动热泵空调系统存在无法根据热泵空调系统的需要来准确控制补气量的大小的问题。

发明内容

针对上述问题，根据本发明提出了一种汽车电动热泵空调系统，其包括：具有连通部的电动压缩机，所述连通部包括排气口、吸气口以及补气口；与所述排气口相连通以形成第一段行程通道的室内换热装置；与所述室内换热装置的出口端相连通以形成第二段行程通道的储液干燥装置；与所述储液干燥装置的出口端相连通以形成第三段行程通道的中间换热装置；与所述中间换热装置的第一出口端相连通以形成第四段行程通道的室外换热装置；其中，所述中间换热装置的第二出口端与所述补气口相连通以形成补气通道；所述排气口与所述室内换热装置的出口端和/或所述排气口与所述室外换热装置的出口端均设置有监测压差变化，并根据压差的大小以控制补气量的压力监测装置。该压力监测装置在制热模式下，通过监测排气口处的压力与室外换热装置的出口处的压力的差值的大小来调节第一节流装置的开度，进而达到准确控制补气量的大小的目的。若此时监测到的差值较大，则需将第一节流装置的开度调小，从而减少流经该第一节流装置的气体流量，来达到满足补气量的需求，若此时监测到的差值较小，则需将第一节流装置的开度调大，从而增加流经该第一节流装置的气体流量，来达到满足补气量的需求。在制冷模式下，若监测到的压力差值大，则说明在制冷模式的情况下，补气量充足，因而需要调小该第二节流装置的开度，满足平衡补气量的需求。若监测到的压力差值小，则说明在制冷模式的情况下，出现了补气量不足的情况，因而需要调大该第二节流装置的开度，从而来满足补气量的需求，使得补气过程准确可控。此外，也有效的防止了使得制冷剂发生过压缩的情况。

较佳的，所述中间换热装置包括第一进口端、第一出口端、第二进口端以及第二出口端，所述第一出口端和所述第二进口端形成第六段行程通道，所述第六段行程通道上设置有第二节流装置。

较佳的，所述压力监测装置通过监测所述排气口的压力与所述室内换热装置的出口端或所述室外换热装置的出口端的压力之差以调节所述第二节流装置的开度。该第一节流装置能够将流经该节流装置中的制冷剂进行节流及降压，从而使得该制冷剂在室内换热装置中发生汽化，由液态变成气态。

较佳的，所述室外换热装置的出口端与所述吸气口相连通以形成第五段行程通道。

较佳的，所述第一段行程通道与所述第五段行程通道相交接的部位设置有四通换向阀。

较佳的，所述四通换向阀包括第一出口端、第二出口端、第三出口端以及第四出口端，其中，所述第一出口端与所述室内换热装置的出口端相连通，所述第二出口端与所述室外换热装置的出口端相连通，所述第三出口端与所述排气口相连通，所述第四出口端与所述吸气口相连通。该四通换向阀的设置，使得在制冷模式和制热模式下进行通道的灵活切换，方便控制制冷剂在通道中的走向。

较佳的，所述第二段行程通道上串接有第一单向阀，所述第四段行程通道上分别串接有第二单向阀和第一节流装置。

较佳的，所述第一节流装置为第一电子膨胀阀，所述第二节流装置为第二电子膨胀阀。

较佳的，在制冷模式下，所述室外换热装置的出口端与所述储液干燥装置的进口端相连通以形成第七段行程通道，所述第七段行程通道上串接有第三单向阀。

较佳的，在制冷模式下，所述中间换热装置的第一出口端与所述室内换热装置的进口端相连通以形成第八段行程通道，所述第八段行程通道上串接有第四单向阀。

根据本发明，所述汽车电动热泵空调系统具有能量损失少、补气量可准确调控的优点以及还具有避免在该系统进行制冷的过程中产生过压缩的现象的优点。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。在图中：

图1为本发明汽车电动热泵空调系统的总体结构示意图。

图2为本发明汽车电动热泵空调系统的制热原理结构示意图。

图3为本发明汽车电动热泵空调系统的制冷原理结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例描绘。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1，其为本发明汽车电动热泵空调系统的总体结构示意图。如图所示，所述电动热泵空调系统包括电动压缩机1、室内换热装置2、储液干燥装置3、中间换热装置4、室外换热装置5以及压力监测装置6。在一个优选的实施例中，该中间换热装置4包括第一进口端41、第一出口端42、第二进口端43以及第二出口端44。

在本申请的实施例中，电动压缩机1作为该电动热泵空调系统的动力源。该电动压缩机1具有连通部，该连通部包括排气口111、吸气口112以及补气口113。

该电动压缩机1的排气口111与室内换热装置2的入口端相连通，从而形成第一段行程通道12。该室内换热装置2的出口端与储液干燥装置3的入口端相连通，从而形成第二段行程通道13。该储液干燥装置3的出口端与中间换热装置4的第一进口端41相连通，从而形成第三段行程通道14。该中间换热装置4的第一出口端42与室外换热装置5的入口端相连通，从而形成第四段行程通道15。该室外换热装置5的出口端与电动压缩机1的吸气口112相连通，从而形成第五段行程通道16。由此，该第一段行程通道12、第二段行程通道13、第三段行程通道14、第四段行程通道15以及第五段行程通道16共同构成了该汽车电动热泵空调系统的制热回路。

在一个优选的实施例中，在制冷模式下，室外换热装置5的出口端(为制热模式下的进口端)与储液干燥装置3的进口端相连通，从而形成第七段行程通道19。其中，该第七段行程通道19上串接有第三单向阀191。同样，该中间换热装置4的第一出口端42与室内换热装置2的进口端(为制热模式下的出口端)相连通，从而形成第八段行程通道20。其中，该第八段行程通道20上串接有第四单向阀201。在本申请的实施例中，该制热模式下的第五段行程通道16、第七段行程通道19、第三段行程通道14、第八段行程通道20以及第一段行程通道12共同构成了该汽车电动热泵空调系统的制冷回路。其中，制热模式下的第二段行程通道13属于制冷模式下的第八段行程通道20的组成部分。由于本发明中的所述汽车电动热泵空调系统的制热和制冷的过程均为可逆过程，即在制冷模式和制热模式下仅是由于制冷剂的走向不同，故在制冷和制热的过程中可大部分采用相同的通道。因而，无需分别单独建立制冷回路和制热回路，不仅节省了管材，节约了额外的经济成本，同时，也大大地提高了该汽车电动热泵空调系统中的管路的利用率。

在一个优选的实施例中，该中间换热装置4的第一出口端42和第二进口端43相连通，从而形成第六段行程通道17。在该第六段行程通道17上设置有第二节流装置7，该第二节流装置7能够将流经该第二节流装置7中的制冷剂进行节流及降压，从而使得该制冷剂在室内换热装置2中发生汽化，由液态变成气态。由于汽化的过程需要吸收汽车室内的热量，从而达到了降温、制冷的目的。此外，由于该第二节流装置7可使得流经其内部的制冷剂沿着正逆两个方向流动，这样不仅避免了原来的只沿着一个方向流动的缺点，并且也使得该第二节流装置7能够在制热模式或制冷模式的情况下快速且灵活地进行切换，提高了所述汽车电动热泵空调系统的工作效率。在本申请的实施例中，该第二节流装置7为第二电子膨胀阀。

在本申请的实施例中，该中间换热装置4的第二出口端44与补气口113相连通，从而形成补气通道18。该补气通道18在制冷模式和制热模式下的流向均由中间换热装置4的第二出口端44流出，并沿着该补气通道18流经电动压缩机1的补气口113后而流进该电动压缩机1中，从而完成补气过程。

在本申请的实施例中，排气口111与室内换热装置2的出口端和/或排气口111与室外换热装置5的出口端均设置有压力监测装置6。该压力监测装置6在制热模式下，通过监测排气口111处的压力与室外换热装置5的出口处的压力的差值的大小来调节第二节流装置7的开度，进而达到准确控制补气量的大小的目的。若此时监测到的压力的差值较大，则需将第二节流装置7的开度调小，从而减少流经该第二节流装置7的气体流量，来达到满足补气量的需求。若此时监测到的压力的差值较小，则需将第二节流装置7的开度调大，从而增加流经该第二节流装置7的气体流量，来达到满足补气量的需求。

在制冷模式下，通过监测排气口111处的压力与室内换热装置2的出口端的压力的差值的大小，来调节第二节流装置7的开度。从而，来防止制冷剂发生过压缩的现象。其具体的调节过程与制热模式的调节过程相同。此外，该补气量不仅与监测的压力差值的大小有关，还与当时的压力的大小、当时的温度高低以及所述汽车电动热泵空调系统的工作工况有关。

在本申请的实施例中，由于在电动压缩机的排气口111、室内换热装置2的出口端以及室外换热装置5的出口端均设置有压力监测装置6，因此，能够控制在室内换热装置2的出口端以及室外换热装置5的出口端均具有一定的过热度，这样使得流经的气体具有一定的热度，防止已经被汽化的制冷剂因带有液体进入到电动压缩机1中，而对该电动压缩机1中的液机产生较大的冲击。

在一个优选的实施例中，第一段行程通道12与第五段行程通道16相交接的部位设置有四通换向阀(见图2)。该四通换向阀9的设置，使得在制冷模式和制热模式下进行通道的灵活切换，方便控制制冷剂在通道中的走向。该四通换向阀9包括第一出口端91、第二出口端92、第三出口端93以及第四出口端94。该第一出口端91与室内换热装置2的出口端相连通，以便在制热或制冷时，使得该制冷剂以具有一定过热度的气态进入该电动压缩机1中，减少了对该电动压缩机1的冲击，达到了节省功率和减少能量耗损的目的。该第二出口端92与室外换热装置5相连通，该第三出口端93与排气口111相连通。

在一个优选的实施例中，第二段行程通道13上串接有第一单向阀131(见图2)。该第一单向阀131起到单向导通，反向截止的作用。该单向阀131控制该汽车电动热泵空调系统的制冷模式和制热模式的切换(图中黑色三角箭头的指向为导通方向)。该第四段行程通道15上依次串接有第二单向阀151和第一节流装置152。其中，该第二单向阀151起到的作用与第一单向阀131起到的作用相同，为避免赘述，此处不再详述。在本申请的实施例中，该第一节流装置152为第一电子膨胀阀。

请参阅图2，其为本发明汽车电动热泵空调系统的制热原理结构示意图。如图所示，在制热模式时，第三单向阀191(见图3)和第四单向阀201(见图3)关闭，第一单向阀131和第二单向阀151打开。制冷剂将按照图中箭头所示的方向进行流动。当汽车室内的温度降低或者由于天气严寒而使得汽车室内的温度过低时，则需要使得该汽车电动热泵空调系统开启制热模式。该制冷剂在电动压缩机1的压缩作用下，变成高温高压的气态制冷剂，该气态制冷剂从该电动压缩机1的排气口111流出，并沿着第一段行程通道12流经四通换向阀9，然后流进该室内换热装置2的内部。该高温高压的气态制冷剂在室内换热装置2中发生液化，并向周围的空气中散发热量，而变成高压的液态制冷剂。其中，位于第一段行程通道12上并接近该电动压缩机1的排气口111处设置有压力监测装置6，通过该压力监测装置6来时刻监测此处的压力值。高温高压的气态制冷剂和高压的液态制冷剂是本领域技术人员所熟知的，在此不作详述。

该高压的液态制冷剂的流向(沿着图中所示的箭头方向)为，流经第二段行程通道13(见图1)并流进该储液干燥装置3中，然后从该储液干燥装置3中流出并流经第三段行程通道14(见图1)而流进中间换热装置4(见图1)中，然后再沿着第四段行程通道15(见图1)流经第二节流装置7(见图1)。通过该第二节流装置7对该高压的液态制冷剂进行节流及降温，从而使得该高压的液态制冷剂变成液态制冷剂。在该液态制冷剂流进室外换热装置5中后，发生汽化反应，从而由液态转变为气态。此过程需要吸收室外换热装置5中的热量，从而使得室内的温度升高，达到了制热的目的。其中，在该第五段行程通道16(见图1)上并靠近室外换热装置5的出口端设置有压力监测装置6。

在制热的过程中，由于往往会出现补气量不足的情况，通过该压力监测装置6监测电动压缩机1的排气口111处的压力与室外换热装置5的出口端的压力之差的变化，并根据该压力差值的大小进行调节补气量。若监测到的压力差值大，则说明在制热模式的情况下，补气量充足，因而需要调小该第一节流装置152(见图1)的开度，满足平衡补气量的需求。若监测到的压力差值小，则说明在制热模式的情况下，出现了补气量不足的情况，因而需要调大该第一节流装置152的开度，从而来满足补气量的需求，使得补气过程根据该汽车电动热泵空调系统的需要准确可控。

在本申请的实施例中，补气通道18中的气体流向(沿着图中箭头所示方向)：从储液干燥装置3的出口端流出，沿着第三段行程通道14(见图1)从中间换热装置4的第一进口端41(见图1)流入，并从其第一出口端42(见图1)流出，并沿着第六段行程通道17流经第二进口端43(见图1)，而流进该中间换热装置4中，再从该中间换热装置4的第二出口端44(见图1)流出，并沿着补气通道18，而流经电动压缩机1的补气口113而流进该电动压缩机1的吸气腔。由此可见，在补气过程中，补气通道18中一直存有气态，并且在经过中间换热装置4后，变成有一定过热度的气体而流进该电动压缩机1的吸气腔，这样就有效地避免了因以气液混合的方式进入电动压缩机1的吸气腔中而对其产生较大的冲击，进而，延长了该电动压缩机1的使用寿命。

请参阅图3，其为本发明汽车电动热泵空调系统的制冷原理结构示意图。如图所示，在制冷模式时，第一单向阀131(见图1)和第二单向阀151(见图1)关闭，第三单向阀191和第四单向阀201打开。制冷剂的流动方向见图中箭头所示方向。若汽车室内的温度过高或者由于室外温度过高，而将热度传递到室内时，则需要降温处理，即该汽车电动热泵空调系统需要开启制冷模式。该制冷剂在电动压缩机1的压缩作用下，变成高温高压的气态制冷剂。该气态制冷剂从该电动压缩机1的排气口111流出，并沿着第五段行程通道16(见图1)流经四通换向阀9，然后流进该室外换热装置5的内部。该高温高压的气态制冷剂在室外换热装置5中发生液化，并向周围的空气中散发热量，而变成高压的液态制冷剂。其中，位于第一段行程通道12上并接近该电动压缩机1的排气口111设置有压力监测装置6，通过该压力监测装置6来时刻监测此处的压力值。

该高压的液态制冷剂的流向(沿着图中所示的箭头方向)为，沿着第七段行程通道19并流经第三单向阀191而流进该储液干燥装置3中。从该储液干燥装置3中流出，并流经第三段行程通道14(见图1)而流进中间换热装置4中。然后，再沿着第八段行程通道20依次流经第二节流装置7(见图1)和第四单向阀201。

在流经该第二节流装置7的过程中，通过该第二节流装置7对该高压的液态制冷剂进行节流及降温，从而使得该高压的液态制冷剂变成液态制冷剂。在该液态制冷剂流进室内换热装置2中后，发生汽化反应，从而由液态转变为气态。此过程需要吸收室内换热装置2中的热量，从而使得室内的温度降低，达到了制冷的目的。其中，在该第一段行程通道12上并靠近室内换热装置2的出口端设置有压力监测装置6。在制冷的过程中，由于往往会出现制冷剂被过压缩的情况，通过该压力监测装置6监测电动压缩机1的排气口111处的压力与室外换热装置5的出口端的压力之差的变化，并根据该压力差值的大小进行调节补气量。若监测到的压力差值大，则说明在制冷模式的情况下，补气量充足，因而需要调小该第一节流装置152的开度，满足平衡补气量的需求。若监测到的压力差值小，则说明在制冷模式的情况下，出现了补气量不足的情况，因而需要调大该第一节流装置152的开度，从而来满足补气量的需求，使得补气过程准确可控。此外，也有效的防止了使得制冷剂发生过压缩的情况。

在本申请的实施例中，补气通道18中的气体流向(沿着图中箭头所示方向)与在制冷模式下的补气通道18中的气体流向相同，为避免赘述，此处不再详述。本发明汽化和液化过程均在该汽车电动热泵空调系统的通道中进行，因而能量损失较小。

综上所述，该汽车电动热泵空调系统具有能量损失少、补气量可准确调控的优点以及还具有避免在该系统进行制冷的过程中产生过压缩的现象的优点。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种汽车电动热泵空调系统，其包括：

具有连通部的电动压缩机，所述连通部包括排气口、吸气口以及补气口；

与所述排气口相连通以形成第一段行程通道的室内换热装置；

与所述室内换热装置的出口端相连通以形成第二段行程通道的储液干燥装置；

与所述储液干燥装置的出口端相连通以形成第三段行程通道的中间换热装置；

与所述中间换热装置的第一出口端相连通以形成第四段行程通道的室外换热装置；

其中，所述中间换热装置的第二出口端与所述补气口相连通以形成补气通道；其特征在于，

所述排气口与所述室内换热装置的出口端和/或所述排气口与所述室外换热装置的出口端均设置有监测压差变化，并根据压差的大小以控制补气量的压力监测装置。

2.根据权利要求1所述的汽车电动热泵空调系统，其特征在于，所述中间换热装置包括第一进口端、第一出口端、第二进口端以及第二出口端，所述第一出口端和所述第二进口端形成第六段行程通道，所述第六段行程通道上设置有第二节流装置。

3.根据权利要求2所述的汽车电动热泵空调系统，其特征在于，所述压力监测装置通过监测所述排气口的压力与所述室内换热装置的出口端或所述室外换热装置的出口端的压力之差以调节所述第二节流装置的开度。

4.根据权利要求2所述的汽车电动热泵空调系统，其特征在于，所述室外换热装置的出口端与所述吸气口相连通以形成第五段行程通道。

5.根据权利要求4所述的汽车电动热泵空调系统，其特征在于，所述第一段行程通道与所述第五段行程通道相交接的部位设置有四通换向阀。

6.根据权利要求5所述的汽车电动热泵空调系统，其特征在于，所述四通换向阀包括第一出口端、第二出口端、第三出口端以及第四出口端，其中，所述第一出口端与所述室内换热装置的出口端相连通，所述第二出口端与所述室外换热装置的出口端相连通，所述第三出口端与所述排气口相连通，所述第四出口端与所述吸气口相连通。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的汽车电动热泵空调系统，其特征在于，所述第二段行程通道上串接有第一单向阀，所述第四段行程通道上依次串接有第二单向阀和第一节流装置。

8.根据权利要求7所述的汽车电动热泵空调系统，其特征在于，所述第一节流装置为第一电子膨胀阀，所述第二节流装置为第二电子膨胀阀。

9.根据权利要求7所述的汽车电动热泵空调系统，其特征在于，在制冷模式下，所述室外换热装置的出口端与所述储液干燥装置的进口端相连通以形成第七段行程通道，所述第七段行程通道上串接有第三单向阀。

10.根据权利要求9所述的汽车电动热泵空调系统，其特征在于，在制冷模式下，所述中间换热装置的第一出口端与所述室内换热装置的进口端相连通以形成第八段行程通道，所述第八段行程通道上串接有第四单向阀。