CN106379133A - 一种热泵型双蓄能电动汽车空调储能装置 - Google Patents

一种热泵型双蓄能电动汽车空调储能装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热泵型双蓄能电动汽车空调储能装置，该装置安装在电动汽车内，包括压缩机、四通阀、冷凝器、膨胀阀、蓄能器、汽液分离器、循环泵和蒸发器；所述压缩机连接外部直流电源或电动汽车电源，由外部直流电源或电动汽车电源驱动；所述循环泵连接电动汽车电源。本发明不消耗车载蓄电池本身容量，利用电动汽车充电过程实现同步蓄能，大幅度降低制造成本，或者提高电动汽车的续航距离。热泵制热加热蓄热，有效提高系统的COP值，降低了能耗。通过四通阀转换实现制冷或制热功能的切换，载冷剂通过循环泵循环实现蓄冷蓄热双蓄和释放能量，采用不同模式运行满足汽车制冷制热和除湿等需求。

Description

一种热泵型双蓄能电动汽车空调储能装置
技术领域：
本发明涉及热泵型电动汽车空调领域，具体涉及一种热泵型双蓄能电动汽车空调储能装置。
背景技术：
目前，全球气候变暖、大气污染以及能源成本高涨等问题日趋严峻，汽车作为环境污染和能源消耗的主要来源之一，其节能减排问题受到了越来越广泛的重视，各国政府和汽车企业均将节能环保当作未来汽车技术发展的指导方向，这样节能环保的电动汽车也就应运而生。
随着电动汽车的发展，电动汽车空调的研究开发提出了新的课题与挑战。汽车空调的功能就是把车厢内的温度、湿度、空气清洁度及空气流动性保持在使人感觉舒适的状态。在各种气候环境条件下，电动汽车车厢内应保持舒适状态，以提供舒适的驾驶和乘坐环境。另外，拥有一套节能高效的空调系统对电动汽车开拓市场也起到至关重要的作用。因此，在开发研制电动汽车同时,必然也要对其配套的空调系统进行开发与研制。
对于目前传统燃油汽车空调系统，制冷主要采用发动机驱动的蒸汽压缩式制冷系统进行降温，而制热主要采用燃油发动机产生的余热。而对于电动汽车中的纯电动汽车以及燃料电池汽车来说，没有发动机作为空调压缩机的动力源，也不能提供作为汽车空调冬天制热用的热源，因此无法直接采用传统汽车空调系统的解决方案；对于混合动力车型来说，发动机的控制方式多样，故空调压缩机也不能采用发动机直接驱动的方案。对于电动汽车来说，车上拥有高压直流电源，因此，采用电动热泵型空调系统，压缩机采用电机直接驱动，成为电动汽车可行的解决方案。
但以上解决方案也存在一些问题：1、汽车在行驶过程中开启空调系统会增加蓄电池的耗电量，缩短了电动汽车原有的续航距离；2、电动汽车空调开启影响了汽车的动力性能；3、冬天汽车空调取暖还需增加PTC加热设备；4、如需满足使用要求需增加电池的数量。
发明内容：
本发明的目的是提供一种热泵型具有蓄冷蓄热双蓄能电动汽车空调储能装置，不消耗车载蓄电池本身容量，利用电动汽车充电过程实现同步蓄能，大幅度降低制造成本，或者提高电动汽车的续航距离；采用不同模式运行满足汽车制冷制热和除湿等需求，热泵制热加热蓄热，有效提高系统的COP值，降低了能耗。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种热泵型双蓄能电动汽车空调储能装置，该装置安装在电动汽车内，包括压缩机、四通阀、冷凝器、膨胀阀、蓄能器、汽液分离器、循环泵和蒸发器；所述压缩机连接外部直流电源或电动汽车电源，由外部直流电源或电动汽车电源驱动；所述循环泵连接电动汽车电源；所述蓄能器壁设有中间夹层，为高度绝热真空保温层，蓄能器内设有蓄能盘管、放能盘管和双蓄能介质，所述蓄能盘管和放能盘管互相缠绕，通过双蓄能介质进行能量传递；所述冷凝器上设有轴流风扇用来散热；所述蒸发器设有离心风机用来散热；所述压缩机出口连通四通阀的第一阀口，四通阀的第二阀口连通冷凝器，冷凝器经膨胀阀连通蓄能器的蓄能盘管，蓄能盘管跟四通阀第四阀口连通，四通阀的第三阀口经汽液分离器跟压缩机进口连通，形成制冷剂循环回路；蓄能器的放能盘管依次跟循环泵和蒸发器连通，形成载冷剂循环回路。
特别地，所述蓄能盘管为并列的若干个盘管；所述放能盘管为并列的若干个盘管，两者交替排列。
特别低，所述双蓄能介质为水。
所述热泵型双蓄能电动汽车空调储能装置，通过四通阀转换实现制冷或制热功能的切换，载冷剂通过循环泵循环实现蓄冷蓄热双蓄和释放能量。
所述热泵型双蓄能电动汽车空调储能装置有以下几种运行模式：蓄冷模式、蓄热模式、释冷供冷模式、释热供热模式，制冷直供模式，制热直供模式。
所述热泵型双蓄能电动汽车空调储能装置安装在电动汽车内，利用电动汽车充电过程中，启动制冷或制热系统，将汽车空调运行所需的冷量或热量储存在蓄能器中，在汽车行驶时再将冷量或者热量释放出来。
在汽车需要用冷时，在电动汽车充电时，热泵型双蓄能电动汽车空调储能装置启动蓄冷模式，由外部直流电源启动压缩机，将冷量通过双蓄能介质储存在蓄能器中，以双蓄能介质水为蓄冷介质，冷量以冰的形式储存于蓄能器中，汽车用冷时启用释冷供冷模式，当蓄冷量不够时，启用制冷直供模式，以保证车内空调的有效运行。
在汽车需要用热时，同样利用电动汽车充电时间，热泵型双蓄能电动汽车空调储能装置启动蓄热模式，将热量储存在蓄能器中双蓄能介质进行蓄热，汽车用热时启用释热供热模式，当蓄热量不够时，启用制热直供模式，以保证车内空调的有效运行。
所述系统加热为热加热方式，直接对双蓄能介质进行加热，实现快速高效蓄热。
本发明的有益效果如下：
1、本发明为热泵型冷热双蓄能电动汽车空调储能装置，不消耗车载蓄电池本身容量，利用电动汽车充电过程实现同步蓄能，大幅度降低制造成本，或者提高电动汽车的续航距离。
2、热泵制热加热蓄热，有效提高系统的COP值，降低了能耗。
3、本发明通过四通阀转换实现制冷或制热功能的切换，载冷剂通过循环泵循环实现蓄冷蓄热双蓄和释放能量，采用不同模式运行满足汽车制冷制热和除湿等需求。
附图说明：
图1是本发明装置的结构示意图；
其中，1、压缩机，2、四通阀，3、汽液分离器，4、膨胀阀，5、冷凝器，6、轴流风扇，7、制冷剂管路，8、蓄能器，9、蓄能盘管，10、载冷剂管路，11、循环泵，12、蒸发器，13、离心风机，14、放能盘管。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
如图1所示的一种热泵型双蓄能电动汽车空调储能装置，该装置安装在电动汽车内，包括压缩机1、四通阀2、冷凝器5、膨胀阀4、蓄能器8、汽液分离器3、循环泵11和蒸发器12；所述压缩机1分别连接外部直流电源或电动汽车电源，由外部直流电源或电动汽车电源驱动，所述循环泵11连接电动汽车电源，由电动汽车电源驱动；所述蓄能器8壁设有中间夹层，为高度绝热真空保温层，蓄能器8内设有蓄能盘管9、放能盘管14和双蓄能介质，所述蓄能盘管9和放能盘管14分别为并列的若干个盘管，两者交替排列，通过双蓄能介质进行能量传递；所述双蓄能介质具有蓄冷蓄热性能；所述冷凝器5上设有轴流风扇6用来散热；所述蒸发器12设有离心风机13用来散热；所述压缩机1出口经制冷剂管路7连通四通阀2的第一阀口，四通阀2的第二阀口连通冷凝器5，冷凝器5经膨胀阀4连通蓄能器8的蓄能盘管9，蓄能盘管9跟四通阀2第四阀口连通，四通阀2的第三阀口经汽液分离器3跟压缩机1进口连通，形成制冷剂循环回路；蓄能器8的放能盘管14经载冷剂管路10依次跟循环泵和蒸发器连通，形成载冷剂循环回路。
所述热泵型双蓄能电动汽车空调储能装置，通过四通阀转换实现制冷或制热功能的切换。所述热泵型双蓄能电动汽车空调储能装置有以下几种运行模式：蓄冷模式、蓄热模式、释冷供冷模式、释热供热模式，制冷直供模式，制热直供模式。
在蓄冷模式下，电动汽车充电时由外部电源供电，外部直流电源启动压缩机1，制冷剂循环工作，低温低压气态制冷剂经过压缩机1变成高温高压气态制冷剂，经四通阀2进入冷凝器5，经轴流风扇6散热冷凝为液态制冷剂，经膨胀阀4节流，经制冷剂管路7进入蓄能器8内蓄能盘管9，经能量交换冷能存储于蓄能器8中双蓄能介质内，从蓄能盘管9出来的气液态制冷剂从四通阀4的第四阀口进入，四通阀4的第三阀口出来，经汽液分离器3分离得到的低温低压气态制冷剂回到压缩机，完成蓄冷循环。
释冷供冷模式下，电动汽车电源启动循环泵11，载冷剂循环工作，载冷剂经循环泵11，进入蒸发器12，经离心风机13散热，经载冷剂管路10，回放能盘管14，完成释冷循环。
在蓄热模式下，电动汽车充电时由外部电源供电，外部直流电源启动压缩机1，制热剂循环工作，低温低压气态制冷剂依次经过压缩机1变成高温高压气态制冷剂，经四通阀2，进入蓄能器8中蓄能盘管9，对双蓄能介质进行加热，把热量存储于蓄能器8中双蓄能介质内，从蓄能盘管9出来的低温低压液态制冷剂经膨胀阀4节流，经制冷剂管路7进入冷凝器5，在冷凝器5中吸改热量，经四通阀2和汽液分离器3回压缩机，完成蓄热循环。
释热供热模式下，电动汽车电源启动循环泵11，载冷剂循环工作，载冷剂经循环泵11，进入蒸发器12，经离心风机13散热，流经载冷剂管路10，回放能盘管14，完成释热循环。
当蓄冷量不够时，启用制冷直供模式，此时由电动汽车电源供电，启动压缩机1，制冷剂循环工作，低温低压气态制冷剂经过压缩机1变成高温高压气态制冷剂，经四通阀2进入冷凝器5，经轴流风扇6散热冷凝为液态制冷剂，经膨胀阀4节流，经制冷剂管路7进入蓄能器8内蓄能盘管9，经能量交换冷能存储于蓄能器8中双蓄能介质内，从蓄能盘管9出来的气液态制冷剂从四通阀4的第四阀口进入，四通阀4的第三阀口出来，经汽液分离器3分离得到的低温低压气态制冷剂回到压缩机，完成蓄冷循环，同时，电动汽车电源启动循环泵11，载冷剂循环工作，载冷剂经循环泵11，进入蒸发器12，经离心风机13散热，经载冷剂管路10，回放能盘管14，完成释冷循环。
当蓄热量不够时，启用制热直供模式，此时由电动汽车电源供电，启动压缩机1，制热剂循环工作，低温低压气态制冷剂依次经过压缩机1变成高温高压气态制冷剂，经四通阀2，进入蓄能器8中蓄能盘管9，对双蓄能介质进行加热，把热量存储于蓄能器8中双蓄能介质内，从蓄能盘管9出来的低温低压液态制冷剂经膨胀阀4节流，经制冷剂管路7进入冷凝器5，在冷凝器5中吸改热量，经四通阀2和汽液分离器3回压缩机，完成蓄热循环。同时，电动汽车电源启动循环泵11，载冷剂循环工作，载冷剂经循环泵11，进入蒸发器12，经离心风机13散热，流经载冷剂管路10，回放能盘管14，完成释热循环。

Claims (2)

1.一种热泵型双蓄能电动汽车空调储能装置，其特征在于，该装置安装在电动汽车内，包括压缩机、四通阀、冷凝器、膨胀阀、蓄能器、汽液分离器、循环泵和蒸发器；所述压缩机连接外部直流电源或电动汽车电源，由外部直流电源或电动汽车电源驱动；所述循环泵连接电动汽车电源；所述蓄能器壁设有中间夹层，为高度绝热真空保温层，蓄能器内设有蓄能盘管、放能盘管和双蓄能介质，所述蓄能盘管和放能盘管互相缠绕，通过双蓄能介质进行能量传递；所述冷凝器上设有轴流风扇用来散热；所述蒸发器设有离心风机用来散热；所述压缩机出口连通四通阀的第一阀口，四通阀的第二阀口连通冷凝器，冷凝器经膨胀阀连通蓄能器的蓄能盘管，蓄能盘管跟四通阀第四阀口连通，四通阀的第三阀口经汽液分离器跟压缩机进口连通，形成制冷剂循环回路；蓄能器的放能盘管依次跟循环泵和蒸发器连通，形成载冷剂循环回路。
2.根据权利要求1所述的热泵型双蓄能电动汽车空调储能装置，其特征在于，所述蓄能盘管为并列的若干个盘管；所述放能盘管为并列的若干个盘管，两者交替排列。
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