CN106004323A - 一种电动汽车空调系统及应用其的电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电动汽车空调系统，包括依次连接的压缩机、车内主换热器、节流装置以及车外换热器，还包括：闪蒸器，设置在车外换热器与车内主换热器之间的连接管路上，并通过补气管路与压缩机补气口选择性连通；回热器,设置在所述压缩机与所述车内主换热器之间，用于对进入压缩机吸气口的冷媒与所述车内主换热器的出口的冷媒进行热交换。本发明采用闪蒸器对压缩机进行喷气增焓，在压缩机吸气口和车内主换热器之间设置回热器,在低温制热工况下,可以有效提高冷凝器出口过冷度,压缩机吸气过热度,从而提高系统制热能力、防止压缩机液击、提高系统可靠性。另外本发明还提供了采用上述电动汽车空调系统的电动汽车，可以有效延长续航里程。

Description

一种电动汽车空调系统及应用其的电动汽车
技术领域
本发明涉及电动车领域，特别涉及一种电动汽车空调系统及应用其的电动汽车。
背景技术
冬季低温环境下，纯电动汽车空调系统无法利用引擎冷却水等的燃烧余热制热运行，目前电动汽车冬季供暖主要采用PTC电热供暖，但是PTC电热供暖需要大量消耗电动汽车电池储备的电能，大大影响电动汽车的续航里程；而采用传统的空调系统，随着车外温度降低，空调系统制热量和制热效率迅速下降，压缩比增大，影响系统运行可靠性。
发明内容
本发明的一个目的在于：提供一种电动汽车空调系统，其能够有效提高系统制热量以及换热效率，保证电动汽车的续航里程。
本发明的另一个目的在于：提供一种电动汽车空调系统，其能够有效提高低温工况下的冷凝器出口过冷度、压缩机吸气过热度、提高系统制热能力。
本发明的再一个目的在于：提供一种电动汽车空调系统，其能够防止压缩机液击、提高系统可靠性。
本发明的又一个目的在于：提供一种电动汽车，其能够延长电动汽车的续航里程。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，提供一种电动汽车空调系统，包括依次连接的压缩机、车内主换热器、节流装置以及车外换热器，还包括：
闪蒸器，设置在所述车外换热器与所述车内主换热器之间的连接管路上，并通过补气管路与压缩机补气口选择性连通；
回热器,设置在压缩机与所述车内主换热器之间，用于对进入所述压缩机吸气口的冷媒进行热交换。
另一方面，提供一种电动汽车包括如上所述的电动车空调系统。
本发明的有益效果为：本发明采用闪蒸器对压缩机进行喷气增焓，利用压缩机中间补气提高低温环境适用性,有效提高系统制热量，使电动汽车无需采用PTC供暖，换热效率提高，延长续航里程；在压缩机吸气口和车内主换热器之间设置回热器,在低温制热工况下,可以有效提高冷凝器出口过冷度,压缩机吸气过热度,从而提高系统制热能力、防止压缩机液击、提高系统可靠性。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为实施例所述的电动汽车空调系统示意图。
图2为实施例所述的电动汽车空调系统制冷状态冷媒流向示意图
图3为实施例所述的电动汽车空调系统制热状态冷媒流向示意图
图4为实施例所述的电动汽车空调系统制热除雾、除湿状态冷媒流向示意图
图中：
100、压缩机；101、压缩机吸气口；102、压缩机排气口；103、压缩机补气口；200、车外换热器；300、车内主换热器；400、节流装置；401、第一节流元件；402、第二节流元件；500、闪蒸器；501、第一冷媒接口；502、第二冷媒接口；503、第三冷媒接口；504、补气管路；505、电磁阀；600、回热器；601、第一换热支路；602、第二换热支路；603、回热器并行支路；604、控制阀；700、车内辅助换热器；800、四通阀；900、三通阀。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上部”、“下部”、“侧部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1是本发明实施例提供的电动汽车空调系统的结构示意图，于本实施例中，本发明所述的一种电动汽车空调系统，包括依次连接的压缩机100、车内主换热器300、节流装置400以及车外换热器200，还包括闪蒸器500以及回热器600，闪蒸器500设置在车外换热器200与车内主换热器300之间的连接管路上，并通过补气管路504与压缩机补气口103选择性连通；回热器600设置在压缩机100与车内主换热器300之间，用于对进入压缩机吸气口101的冷媒与车内主换热器300的出口的冷媒进行热交换。
当室外温度很低时，车外换热器200热交换能力下降，压缩机吸气口101的回气量减少，压缩机100功率降低，不能发挥最好效果。本方案中采用闪蒸器500进行气液分离，并通过闪蒸器500向压缩机100补充冷媒气体，车内主换热器300制热的循环制冷剂量增加，实现增焓效果、提高压缩机100排气量，达到低温环境下提升制热能力的目的，有效提高系统制热量。
同时，在压缩机吸气口101与车内主换热器300之间设置回热器600，使压缩机100吸入的冷媒可选择性的与车内主换热器300中排出的冷媒进行热交换，在低温制热工况下可以有效提高车内主换热器300出口冷媒的过冷度以及压缩机吸气口101冷媒的过热度，从而提高系统制热能力、防止压缩机100液击。
综上，本发明通过在电动汽车空调系统中同时采用了闪蒸器500以及回热器600，能够提高系统制热量，达到在低温环境下提高制热能力的目的，能够取代PTC电热供暖，减少对电动汽车的电能消耗，延长电动汽车续航里程。
回热器600具有与压缩机吸气口101连接的第一换热支路601以及与车内主换热器300的出口连接的第二换热支路602，进入压缩机吸气口101的冷媒通过回热器600与车内主换热器300的出口排出的冷媒进行热交换。
图2为本发明实施例所述的电动汽车空调系统制冷状态冷媒流向示意图，如图2所示，在制冷情况下，冷媒的运行过程为：压缩机100排出的高温高压气态制冷剂直接流入车外换热器200(此时车外换热器作为冷凝器)进行冷凝换热，然后通过节流装置400节流降温为中间压力的液态制冷剂进入闪蒸器500，在闪蒸器500中上层气态制冷剂被吸入压缩机100，下层液态制冷剂从闪蒸器500流出后通过节流装置400节流降压，进入车内主换热器300(此时车内主换热器作为蒸发器)进行蒸发吸热，吸热后的冷媒气体流入压缩机100，完成制冷循环，在制冷循环中回热器600不参与换热工作，即冷媒在回热器600中不进行热交换。
图3为本发明实施例所述的电动汽车空调系统制热状态冷媒流向示意图，如图3所示，在制热情况下，冷媒的运行过程为：压缩机100排气直接流入车内主换热器300放热冷凝，由车内主换热器300排出的冷媒在回热器600中与压缩机吸气口101处冷媒进行换热，提高冷媒过冷度，之后经过第二节流元件402节流降压后流入闪蒸器500，在闪蒸器500中下层液态冷媒经第一节流元件401继续节流降压后流入车外换热器200(此时车外换热器作为蒸发器)吸热蒸发，之后流经回热器600作为上述制热情况中所述的压缩机吸气口101处冷媒与车内主换热器300排出的冷媒在回热器600中进行换热。
具体的，于本发明示例中，闪蒸器500包括与车外换热器200连接的第一冷媒接口501、与车内主换热器300连接的第二冷媒接口502以及与补气管路504连接的第三冷媒接口503，补气管路504上设置有电磁阀505，通过电磁阀505的开合控制补气管路504的通断，即通过电磁阀505控制闪蒸器500与压缩机100连通。
在压缩机100需要补气的情况下开启电磁阀505，当闪蒸器500中冷媒状态符合压缩机100补气要求时对压缩机100进行补气，当压缩机100不需要补气时可将电磁阀505关闭，使冷媒在车内主换热器300与车外换热器200之间流动时不对压缩机100进行补气。
优选的，闪蒸器500包括一本体，第一冷媒接口501以及第二冷媒接口502设置在闪蒸器500的本体的底部，第三冷媒接口503设置在闪蒸器500的顶部，补气管路504由第三冷媒接口503伸入闪蒸器500内部并向闪蒸器500的底部延伸。补气管路504伸入闪蒸器500内部的距离根据压缩机100以及闪蒸器500的具体工作参数以及尺寸参数而定，本实施例中补气管路504伸入闪蒸器500内部的距离为闪蒸器500内部高度的1/3。
节流装置400包括设置在闪蒸器500与所述车外换热器200之间的连接管路上的第一节流元件401以及设置在闪蒸器500与车内主换热器300之间的第二节流元件402。在闪蒸器500的两端分别设置第一节流元件401以及第二节流元件402可以使冷媒在制冷循环以及制热循环过程中进入闪蒸器500以前均进行节流降压提高过冷度。
本发明所述的方案中第一节流元件401可以是电子膨胀阀或节流毛细管；第二节流元件402可以是电子膨胀阀或节流毛细管。具体到本实施例中，第一节流元件401采用电子膨胀阀，第二节流元件402采用节流毛细管。
为了对回热器600进行控制，本发明的电动汽车空调系统还包括回热器并行支路603，回热器并行支路603设置在车内主换热器300与闪蒸器500之间且与第二换热支路602相并联，回热器并行支路603上设置有控制阀604，通过控制阀604的开启或闭合选择性控制回热器并行支路603的导通或阻断，当控制阀604开启时，冷媒直接从回热器并行支路603流过而不流入回热器600。优选的，控制阀604为仅能够在制冷情况下使冷媒由闪蒸器500向所述车内主换热器300方向流动的单向阀，同时为了更好的保证控制阀604开启时第二换热支路602中没有冷媒流通，本实施例中在第二换热支路602中设置有换热控制阀(图中未示出)，当换热控制阀开启时将第二换热支路602阻断，其中冷媒无法流通。
如图1、2、3所示，为了实现上述制冷以及制热过程的控制，在本实施例中的压缩机排气口102处设置有四通阀800，四通阀800具有与压缩机排气口102连接的第一阀门开口、与回热器600的第一换热支路601连接的第二阀门开口、与车内主换热器300连接的第三阀门开口以及与车外换热器200连接的第四阀门开口，通过四通阀800选择性控制压缩机100向车外换热器200或车内主换热器300提供高压冷媒。
在制冷时，通过四通阀800控制压缩机排气口102与车外换热器200连接，压缩机吸气口101与车内主换热器300连接。
在制热时，同样通过四通阀800控制压缩机排气口102与车内主换热器300连接，压缩机吸气口101与车外换热器200连接。
另外，本实施例中为了提高电动汽车空调系统的除雾、除湿性能，还在该系统中设置车内辅助换热器700，如图4所示为本发明实施例所述的电动汽车空调系统制热除雾、除湿状态冷媒流向示意图，车内辅助换热器700并联在车外换热器200与四通阀800之间的管路上，通过三通阀900选择性与车外换热器200连通。车内主换热器300设置在靠近空调系统出风口的位置，车内辅助换热器700设置在靠近空调系统进风口的位置。
需要指出的是，本发明所述的“靠近”意在说明车内主换热器300相对于车内辅助换热器700距离空调系统的出风口更近，并不涉及车内主换热器300与空调系统的出风口的具体参数限制；同理，车内辅助换热器700所述的“靠近”也仅用于描述车内辅助换热器700相对于车内主换热器300更接近空调系统的进风口，并不限制具体距离。
电动汽车空调系统可在制热状态下进行除雾、除湿工作，其具体工作过程为：系统在运行制热模式时通过三通阀900切断压缩机排气口102与车外换热器200的连接，导通车外换热器200和车内辅助换热器700的连接，经车外换热器200蒸发吸热的冷媒继续流经车内辅助换热器700进行换热，在车内辅助换热器700处，由进风口进入的空气受该换热器作用实现降温除湿，此时车内主换热器300进行正常的制热工作，而经过除湿的干燥空气经车内主换热器300加热后吹入车内空间，在制热的同时实现除雾。
本实施例中还提供一种电动汽车，其通过采用如上所述的电动汽车空调系统，能够取代PTC电热供暖，减少对电动汽车的电能消耗，延长电动汽车续航里程。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车空调系统，包括依次连接的压缩机、车内主换热器、节流装置以及车外换热器，其特征在于,还包括：
闪蒸器，设置在所述车外换热器与所述车内主换热器之间的连接管路上，并通过补气管路与压缩机补气口选择性连通；
回热器,设置在所述压缩机与所述车内主换热器之间，用于对进入压缩机吸气口的冷媒与所述车内主换热器的出口的冷媒进行热交换。
2.根据权利要求1所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述回热器具有与所述压缩机吸气口连接的第一换热支路以及与所述车内主换热器的出口连接的第二换热支路，进入所述压缩机吸气口的冷媒通过所述回热器选择性与所述车内主换热器的出口排出的冷媒进行热交换。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述闪蒸器包括与所述车外换热器连接的第一冷媒接口、与所述车内主换热器连接的第二冷媒接口以及与所述补气管路连接的第三冷媒接口，所述补气管路上设置有电磁阀，通过所述电磁阀控制所述闪蒸器选择性与所述压缩机连通。
4.根据权利要求3所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述第一冷媒接口以及所述第二冷媒接口设置在所述闪蒸器的底部，所述第三冷媒接口设置在所述闪蒸器的顶部，所述补气管路由所述第三冷媒接口伸入所述闪蒸器内部并向所述闪蒸器的底部延伸。
5.根据权利要求1所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述节流装置包括设置在所述闪蒸器与所述车外换热器之间的连接管路上的第一节流元件以及设置在所述闪蒸器与所述车内主换热器之间的第二节流元件。
6.根据权利要求2所述的电动汽车空调系统，其特征在于，还包括回热器并行支路，所述回热器并行支路设置在所述车内主换热器与所述闪蒸器之间，且与所述第二换热支路相并联，所述回热器并行支路上设置有控制阀。
7.根据权利要求1所述的电动汽车空调系统，其特征在于，压缩机排气口处设置有四通阀，所述四通阀具有与所述压缩机排气口连接的第一阀门开口、与所述回热器的所述第一换热支路连接的第二阀门开口、与所述车内主换热器连接的第三阀门开口以及与所述车外换热器连接的第四阀门开口，通过所述四通阀选择性控制所述压缩机向所述车外换热器或所述车内主换热器提供高压冷媒。
8.根据权利要求7所述的电动汽车空调系统，其特征在于，还包括车内辅助换热器，所述车内辅助换热器并联在所述车外换热器与所四通阀之间的管路上，通过三通阀选择性与所述车外换热器连通。
9.根据权利要求8所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述车内主换热器设置在靠近空调系统出风口的位置，所述车内辅助换热器设置在靠近空调系统进风口的位置。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的电动车空调系统。
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