CN105691147A - 一种纯电动汽车热泵空调系统 - Google Patents

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李延锋
石静
程勋
刘恒
孙孟宇
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Abstract

本<b>发明</b>属于电动汽车空调技术领域，公开了一种纯电动汽车热泵空调系统。其主要技术方案由串联连接的车内换热器和驾驶室室内、外机构构成。其中室外机构包括：电池组和压缩机控制器控制的涡旋压缩机；压缩机的排、吸气口分别与四通换向阀入口和气液分离器出口连接；四通换向阀的其余三口分别与车室内、外换热器出口及气液分离器入口相连；车外换热器与第一干燥器连接；第一、第二干燥器之间通过三通阀分别连接第一膨胀阀、第一和第二单向阀、第二膨胀阀；电机与车外换热器之间连接有换热风道，并在其两风口处设置有风口转换控制机构。该系统充分利用了电机余热，提高了室外换热器蒸发温度，解决了热泵空调系统在低温环境下制热效率低的问题。

Description

一种纯电动汽车热泵空调系统
技术领域
本发明属于电动汽车空调技术领域，即涉及一种纯电动汽车热泵空调系统。
背景技术
随着能源的日渐枯竭和环境的不断恶化，环保低耗的电动汽车越来越受到各国的重视。与传统的燃油汽车相比，电动汽车也需要一个舒适的乘坐环境，而电动汽车结构和传统汽车有很大的区别，传统燃油汽车利用发动机带动蒸汽压缩机制冷，利用发动机冷却水循环加热空气制热，而纯电动汽车采用蓄电池作为唯一动力源，没有发动机为空调压缩机提供动力，也没有发动机冷却水提供热源，这就为电动汽车空调系统提出挑战。
目前国内大多数电动汽车空调系统在传统内燃机汽车上做适当改进，采用电动压缩机制冷，采用高效PTC元件加热空气制热，这种建立在纯消耗电能基础上的制热方式，其制热效率极低，严重缩短了电动汽车的续航里程。
如图1为现有的一种电动汽车热泵空调系统，其包括压缩机101、四通换向阀103、车室外换热器风扇104、车室外换热器105、第一三通阀106、第一单向阀107、第一膨胀阀108、第二单向阀109、第二三通阀110、第三三通阀111、第三单向阀112、第二膨胀阀113、第四单向阀114、第四三通阀115、车室内换热器116、车室内换热器风扇117、车室内温度传感器118、控制系统119、气液分离器120、车室外温度传感器121、变频电机122。该系统能同时实现制冷和制热，但在低温环境尤其是在零下10度环境下热泵制热效率极低，甚至达不到制热效果。
发明内容
本发明的目的就是提供一种能够将电机的热能充分有效利用的纯电动汽车热泵空调系统。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种纯电动汽车热泵空调系统，由设置于驾驶室的室内机构和室外机构构成；其特征在于：
所述的驾驶室室内机构包括：串联连接的车内换热器和第二干燥器；
所述的驾驶室室外机构包括：通过电池组和压缩机控制器控制的涡旋压缩机；构成该压缩机的排气口和吸气口分别与四通换向阀的入口和气液分离器的出口连接；所述四通换向阀的其余三口分别与所述车室内换热器的出口、车室外换热器的出口及气液分离器的入口相连；所述车外换热器与第一干燥器连接；所述的第一、第二两个干燥器之间通过三通阀分别连接第一膨胀阀、第一单向阀和第二单向阀、第二膨胀阀；电机与所述车外换热器之间连接有设置有第一、第二风口的电机换热风道，在所述的第一风口处设置有将电机余热吸入到所述车外换热器处的风扇，在所述第一、第二风口处设置有风口转换控制机构；在所述车外换热器和车内换热器的出口处固定有控制所述第一、二膨胀阀的感温包。
构成上述纯电动汽车热泵空调系统的结构中，
——所述的风道控制机构由轴固定的挡板构成；
——所述的涡旋压缩机为电动涡旋压缩机；
——所述车室外换热器最好使用平行流换热器；
——所述的车室内换热器最好使用管翅式换热器；
——所述的膨胀阀采用内平衡式单尾阀。
本发明所提供的纯电动汽车热泵空调系统与现有技术相比具有以下优点：该纯电动汽车热泵空调系统，充分利用了电机余热，提高了室外换热器蒸发温度，有效解决了热泵空调系统在低温环境下制热效率低的问题；本系统结构紧凑，成本低，性能可靠的特点。
附图说明
图1为现有技术电动汽车热泵空调系统的结构图；
图2为本发明的电动汽车热泵空调系统及在制冷模式下工质的流动方向示意图；
图3为上述装置在制热模式下工质的流动方向示意图；
图4为电机换热风道的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的纯电动汽车热泵空调系统的结构和使用原理做进一步详细说明。
如图2所示为本发明提供的纯电动汽车热泵空调系统的结构示意图。其结构包括：由电池组3连接压缩机控制器2，该控制器连接涡旋压缩机1；压缩机的排气口连接四通换向阀的入口121，压缩机的吸气口连接气液分离器15的出口151；四通换向阀的其余三口123、122、124分别与车室内换热器11的出口、车室外换热器4的出口及气液分离器15的入口152相连；车外换热器4与第一干燥器5连接，车内换热器11与第二干燥器10连接；上述两个干燥器之间通过三通阀分别连接第一膨胀阀7、第一单向阀6和第二单向阀9第二膨胀阀8；电机14与车外换热器4之间连接电机换热风道13，风道内置有风扇16和风道控制机构17，可以实现将电机余热吸入到车外换热器处；在上述车外换热器和车内换热器的出口处分别固定有控制第一、二膨胀阀的感温包41、42。
构成上述纯电动汽车热泵空调系统的结构中，涡旋压缩机为电动涡旋压缩机，车室外换热器最好使用平行流换热器，车室内换热器最好使用管翅式换热器，膨胀阀采用内平衡式单尾阀。
其工作原理为：
当系统处于制冷模式时如图2所示，四通阀12不通电，低温低压的气态工质经压缩机1压缩后变成高温高压气态工质，流经四通阀12到室外换热器4，高温高压的气态工质经室外换热器与外界空气对流换热后变成中温中压的液体，流经第一干燥器5过滤杂质和水分，再流经第一单向阀6后经过第二膨胀阀8节流降压，工质的温度和压力进一步降低，变成雾状后经过第二干燥器干燥10后进入室内换热器11，工质在室内换热器11中蒸发吸热，从而降低车室内的温度，此时工质经室内换热器11出口变成低温低压的气体，最终经过四通换向阀12、气液分离器15进入压缩机1中，完成制冷循环。
当系统处于制热模式时如图3所示，四通阀12通电，其工质的流动方向如图4所示：压缩机1排出的高温高压气态工质经过四通阀12进入室内换热器11，工质将携带的热量传递给车室内的空气，从而实现取暖的功能，接着工质经过第二干燥器10、第二单向阀9，然后通过第一膨胀阀7的节流降压后经过第一干燥器5进入室外换热器4，在室外换热器4中蒸发吸热，将环境中的热量带入系统中，最后在压缩机1的抽吸作用下，工质经四通阀12和气液分离器15回到压缩机中，完成制热循环。
上述两种模式下，固定于上述车外换热器和车内换热器的出口处的感温包41、42分别控制第一、二膨胀阀7、8的大小膨胀。
当系统处于制冷模式时，室外换热器4作为冷凝器向周围环境放热，需要冷风使换热器4冷却，此时向下拨动连杆132到图4所示位置，风道挡板131将第一风口134挡住，在风扇作用下空气从第二风口135进入室外换热器4进行热交换。
当系统处于制热模式时，环境温度较低的时候，室外换热器4很难从环境吸收热量，导致系统制热效率下降，此时向下拨动第二连杆133将第二风口135挡住，在风扇作用下电机余热从第一风口进入室外换热器4使其周围空气温度提高，从而提高了热泵空调的制热效率。

Claims (6)

1.一种纯电动汽车热泵空调系统，由设置于驾驶室的室内机构和室外机构构成；其特征在于：
所述的驾驶室室内机构包括：串联连接的车内换热器和第二干燥器；
所述的驾驶室室外机构包括：通过电池组和压缩机控制器控制的涡旋压缩机；构成该压缩机的排气口和吸气口分别与四通换向阀的入口和气液分离器的出口连接；所述四通换向阀的其余三口分别与所述车室内换热器的出口、车室外换热器的出口及气液分离器的入口相连；所述车外换热器与第一干燥器连接；所述的第一、第二两个干燥器之间通过三通阀分别连接第一膨胀阀、第一单向阀和第二单向阀、第二膨胀阀；电机与所述车外换热器之间连接有设置有第一、第二风口的电机换热风道，在所述的第一风口处设置有将电机余热吸入到所述车外换热器处的风扇，在所述第一、第二风口处设置有风口转换控制机构；在所述车外换热器和车内换热器的出气口处固定有控制所述第一、二膨胀阀的感温包。
2.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车热泵空调系统，其特征在于：所述的风道控制机构由轴固定的挡板构成。
3.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车热泵空调系统，其特征在于：所述的涡旋压缩机为电动涡旋压缩机。
4.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车热泵空调系统，其特征在于：所述车室外换热器最好使用平行流换热器。
5.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车热泵空调系统，其特征在于：所述的车室内换热器最好使用管翅式换热器。
6.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车热泵空调系统，其特征在于：所述的膨胀阀采用内平衡式单尾阀。
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