CN107351638B - 一种增强供暖效果的电动乘用客车的热泵暖风系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种增强供暖效果的电动乘用客车的热泵暖风系统，其包括：暖风加热模块，其包括若干个对称布置在车内底部两侧的暖风器；暖风热泵系统，将电动车驱动电机产生的热量吸收并转换为热介质输出所述的暖风器；系统启动时，车内顶置空调蒸发风机同时启动，暖风器从两侧向车内送风，使车内形成热空气上升至车内顶部空间、再经顶置空调蒸发风机送回至车内底部空间的热空气循环对流，以提高车内供暖效果。本发明回收驱动电机和驱动电机控制器的热量并通过车内底部两侧设置的暖风器，向车内提供有效的供暖，在不增加电力消耗的同时，大幅提高了供暖效果。

Description

一种增强供暖效果的电动乘用客车的热泵暖风系统
技术领域
本发明涉及一种电动汽车，尤其是涉及一种用于增强电动乘用客车供暖效果的热泵暖风系统。
背景技术
对于纯电动客车乘用客车，动力来源是车载动力电池，需要给整车乘客提供乘用舒适性供暖的变频空调系统提供电能。
夏天，乘客乘用需要提供舒适清凉的乘用环境，就需要用空调提供已降温的冷气。一般采用车外顶置空调机组布局结构，常规出风口布局在车内顶置两侧，回风后在车内顶置中段中间位置，按空气热力学原理，冷气从车内顶置两侧出风口均匀送风至乘客上方，均匀下沉至乘客周边后从车内顶置中段回风口回到顶置空调内经空调系统蒸发器吸热降温后再从车内顶置两侧出风口送回到车内，给车内乘客一个清凉舒适的乘用环境。
冬季，乘客乘用需要给乘客一个温暖舒适的乘用环境，按常规纯电动乘用客车顶置(变频)冷暖空调机组标准设计布局，出风、回风口布局设计与夏天时一致，顶置冷暖空调机组转换为制热模式，由于外界环境温度低，在制热模式下，通常采用热泵制热模式和PTC加热模式下单独工作或两者并行3类工作方式。
由于顶置(变频)冷暖空调机组系统结构布局上的限制，空调系统对流循环出风口和回风口均在车顶上方，制冷模式下没有问题，但冬季需要给乘客供暖时，在上述3类制热供暖工作模式下，由于对流循环出、回风口均在车顶上方，根据热空气力学原理，使得为乘客取暖的暖风只能在车内顶部空间附近循环对流，暖风送达不到乘客的周边位置。
另外，当环境温度低于2度时，一般顶置(变频)冷热空调机组所拥有的制热为热泵形式制热系统工作时，顶置(变频)空调机组热泵制热模式下工作，由于环境温度低，从环境中提取的热量很少，使得顶置(变频)空调机组外换热器表面温度低于冷凝水冷冻温度，常常使外换热器表面冷冻积存一层厚厚的冰霜，严重影响外换热器的换热效能和效率，甚至外换热器工作失效，使顶置(变频)空调机组制热效能低下，空调机组必须频繁地给外换热器除霜，所以当环境温度低于2度时，顶置空调热泵制热模式下是无法正常连续的提供车内需求的供热量，无法正常满足乘客基本取暖需求。为满足纯电动乘用客车车内乘客对客车内提供暖气加热，需要开启PTC辅助加热系统，由于PTC辅助加热系统加热功率很大，由于车载电源容量受纯电动乘用客车单位容积的限制，不可能匹配相应行驶里程的PTC辅助加热系统所需的电源容量，就会随着PTC辅助加热系统的使用，严重影响纯电动客车的行驶里程。
发明内容
本发明主要目的是提供一种用于增强电动乘用客车供暖效果的热泵暖风系统，其在不增加电力消耗的同时，提高供暖效果。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种增强供暖效果的电动乘用客车的热泵暖风系统，其包括：
暖风加热模块，其包括若干个对称布置在车内底部两侧的暖风器；
暖风热泵系统，将电动车驱动电机产生的热量吸收并转换为热介质输出所述的暖风器；系统启动时，车内顶置空调蒸发风机同时启动，暖风器从两侧向车内送风，使车内形成热空气上升至车内顶部空间、再经顶置空调蒸发风机送回至车内底部空间的热空气循环对流，以提高车内供暖效果。
通过上述技术方案，本发明回收驱动电机和驱动电机控制器的热量并通过车内底部两侧设置的暖风器，向车内提供有效的供暖，在不增加电力消耗的同时，大幅提高了供暖效果。本发明不仅解决了纯电动客车冬季供暖、节能和行驶续航里程相互制约的问题，也给乘客带来满意舒适的乘车环境。
附图说明
附图1是本发明的一种原理示意图。
附图2是暖风热泵模块的一种结构示意图。
附图3是本发明安装在车体的一种结构示意图。
附图4是暖风循环示意图。
其中：1、直流变频压缩机；2、汽液分离器；3、热端循环水泵；4、热端板式一体式热交换器；5、冷端板式一体式热交换器；6、电子膨胀阀；7、视液镜；8、干燥过滤器；9、热泵控制系统；10、机架；11、连接管路；21、热端膨胀水箱；22、暖风器；23、PTC辅助加热系统；31、电动车驱动电机；32、冷端循环水泵；33、散热器；34、冷端膨胀水箱；35、散热风机。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本发明一种增强供暖效果的电动乘用客车的热泵暖风系统，如附图1、附图2、附图3、附图4所示，其包括：
暖风加热模块，其包括若干个对称布置在车内底部两侧的暖风器22；
暖风热泵系统，将电动车驱动电机31产生的热量吸收并转换为热介质输出所述的暖风器22；
系统启动时，车内顶置空调蒸发风机同时启动，暖风器22从两侧向车内送风，使车内形成热空气上升至车内顶部空间、再经顶置空调蒸发风机送回至车内底部空间的热空气循环对流，以提高车内供暖效果。
暖风热泵系统包括：
冷端板式一体式热交换器5，，其热源侧进口连接电动车驱动电机31的电动机冷却系统的介质输出口，热源侧出口连接电动机冷却系统的散热器33的入口，散热器33的出口连接电动机冷却系统的介质入口；
热端板式一体式热交换器4其加热侧进口连接冷端板式一体式热交换器5被加热侧的出口，并在连接管路上设置干燥过滤器8；其加热侧出口连接冷端板式一体式热交换器5被加热侧的进口，并在连接管路上设置直流变频压缩机1和气液分离器2；
其中，所述暖风器22介质入口连接热端板式一体式热交换器4被加热侧的出口；介质出口连接热端板式一体式热交换器4被加热侧的入口，并在连接管路上设置热端膨胀水箱21。
暖风热泵系统为模块化结构，该模块化结构包括平置的直流变频压缩机1，直流变频压缩机1的上方设置气液分离器2、侧部并列设置冷端板式一体式热交换器5和热端板式一体式热交换器4，冷端板式一体式热交换器5与直流变频压缩机1之间设置电子膨胀阀6和干燥过滤器8。暖风热泵系统采用这种模块化结构，结构紧凑，减小车内空间的占用；尤其是，回路短，部件之间流通距离小，减少热量损失，具有较高的热转化效率。
本发明的原理如下：纯电动乘用客车开始行驶时，先开启驱动电机和驱动电机控制器的冷却回路冷端循环水泵34，散热风机35工作，冷却系统内的液体开始循环流动，驱动电机和驱动电机控制器开始工作，当驱动电机温度或驱动电机控制器冷却系统管路内液体温度大于40度时，开启热泵暖风系统，冷端循环水泵32、直流变频压缩机1开始运转工作。由于驱动电机和驱动电机控制器冷却系统、循环液体、散热管33和热泵暖风系统吸收(回收)热量的板式交换器5采用串联连接的方式，驱动电机和驱动电机控制器冷却系统需要散热的液体经过热泵暖风系统的冷端板式一体式热交换器5和热泵系统内介质发生全热交换，热泵暖风系统冷端板式一体式热交换器内介质经电子膨胀阀6节流蒸发气化，介质气化吸热使冷端板式一体式热交换器内温度减低，对流经该冷端板式一体式热交换器内的驱动电机和驱动电机控制器需散热的循环液体降温，达到了热泵暖风系统冷端板式一体式热交换器5内介质需要加热和驱动电机和驱动电机冷却系统内循环液体需要降温的工作要求。热泵暖风系统需要得到了系统需求的热量，驱动电机和驱动电机控制器冷却系统循环回路需要散热而释放的热量，相互制约平衡。
热泵暖风系统冷端板式一体式热交换器5内已吸热的气态介质(R134A)经热泵暖风系统直流变频压缩机1压缩成高温高压的介质气体，经热端板式一体式热交换器4，与车内暖风供暖系统内循环液体全热交换，车内暖风供暖系统内循环液体温度升高，当车内暖风供暖系统内循环液体温度大于25度时，开启车内暖风供暖器风机，向车内供暖。按照逆卡诺循环原理工作，热泵暖风系统冷端板式一体式热交换器5输入的热量(功率)大，专用热泵暖风系统工作直流变频压缩机1所需的驱动功率就小，就能低功耗、高效能的提升输出车内取暖所需的热(功率)量，在与其匹配的控制系统的控制下，使热泵系统运行在高效节能的最佳的工作状态，很好解决了纯电动客车冬季供暖、节能和行驶续航里程相互制约的问题，也给乘客带来满意舒适的乘车环境。
热泵供暖控制系统：该控制系统负责热泵暖风系统的正常运行。控制系统输入接口有温度采集传感器、液位开关、高低压开关等；控制输出接口有控制热泵系统逆卡诺循环回路的电子膨胀阀的驱动接口、控制暖风系统循环水泵的驱动接口、控制暖风系统循环风机的驱动接口等。
控制系统实时采集暖风热泵系统外围各输入点的数据参数，根据所采集的数据参数，经分析判断后实时控制相关所需要执行驱动的外围零部件，使热泵暖风系统在低耗高效的工况下高效的工作运行，为了更好的管理运行车载空调系统，该专用热泵暖风系统管理有车载变频空调系统控制集成统一管理，当开启热泵暖风系统给车内环境送风供暖时，也同时自动开启顶置空调蒸发风机，上有顶置变频空调机组蒸发风机运行在最小风速下向车内下方送风，下有侧置暖风系统向车内送风，热空气上升至车内顶部空间，再经顶置空调蒸发风机送回至车内空间，使车内整个车内环境都参与有效的热空气的对流循环，保证了车内温度舒适均匀，空气对流布局如图4所示。

Claims (2)

1.一种增强供暖效果的电动乘用客车的热泵暖风系统，其特征在于包括：
暖风加热模块，其包括若干个对称布置在车内底部两侧的暖风器(22)；
暖风热泵系统，将电动车驱动电机(31)产生的热量吸收并转换为热介质输出所述的暖风器(22)；
热泵供暖控制系统：该控制系统负责热泵暖风系统的正常运行；控制系统输入接口有温度采集传感器、液位开关、高低压开关；控制输出接口有控制热泵系统逆卡诺循环回路的电子膨胀阀的驱动接口、控制暖风系统循环水泵的驱动接口、控制暖风系统循环风机的驱动接口；
系统启动时，车内顶置空调蒸发风机同时启动，暖风器(22)从两侧向车内送风，使车内形成热空气上升至车内顶部空间、再经顶置空调蒸发风机送回至车内底部空间的热空气循环对流，以提高车内供暖效果；所述暖风热泵系统为模块化结构，该模块化结构包括平置的直流变频压缩机(1)，直流变频压缩机(1)的上方设置气液分离器(2)、侧部并列设置冷端板式一体式热交换器(5)和热端板式一体式热交换器(4)，冷端板式一体式热交换器(5)与直流变频压缩机(1)之间设置电子膨胀阀(6)和干燥过滤器(8)；驱动电机和驱动电机控制器冷却系统需要散热的液体经过热泵暖风系统的冷端板式一体式热交换器(5)和热泵暖风系统内介质发生全热交换，热泵暖风系统的冷端板式一体式热交换器内介质经电子膨胀阀(6)节流蒸发气化，介质气化吸热使冷端板式一体式热交换器内温度减低，对流经该冷端板式一体式热交换器内的驱动电机和驱动电机控制器需散热的循环液体降温。
2.根据权利要求1所述的一种增强供暖效果的电动乘用客车的热泵暖风系统，其特征在于：所述暖风热泵系统包括：
冷端板式一体式热交换器(5)，其热源侧进口连接电动车电动机冷却系统的介质输出口，热源侧出口连接电动机冷却系统的散热器(33)的入口，散热器(33)的出口连接电动机冷却系统的介质入口；
热端板式一体式热交换器(4)，其加热侧进口连接冷端板式一体式热交换器(5)被加热侧的出口，并在连接管路上设置电子膨胀阀(6)和干燥过滤器(8)；其加热侧出口连接冷端板式一体式热交换器(5)被加热侧的进口，并在连接管路上设置直流变频压缩机(1)和气液分离器(2)；
其中，所述暖风器(22)介质入口连接热端板式一体式热交换器(4)被加热侧的出口；介质出口连接热端板式一体式热交换器(4)被加热侧的入口，并在连接管路上设置热端膨胀水箱(21)。
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