CN108168139A - 一种补气式电动汽车热泵空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种补气式电动汽车热泵空调系统，包括：制冷主回路，其包括依次连通的压缩机、车内冷凝器、第一三通阀、车外换热器、第二三通阀、干燥器、经济器、第一电子膨胀阀、第三三通阀和车内蒸发器；制热主回路，其包括依次连通的压缩机、车内冷凝器、第一三通阀、干燥器、经济器、第一电子膨胀阀、第三三通阀、车外换热器、第三三通阀和车内蒸发器；补气支路，依次连通干燥器出口、第二电子膨胀阀、经济器、压缩机；经济器分为节流室与换热室，且分别连通在所述补气支路与制冷主回路中，且所述节流室与换热室中液体流动方向相反。本发明在制冷和制热模式下都可以进行补气，达到提升热泵空调系统低温制热性能和高温制冷性能的效果。

Description

一种补气式电动汽车热泵空调系统

技术领域

本发明涉及汽车空气调节技术领域，更具体地，涉及一种使用三通阀作为制冷剂切换阀的，利用经济器进行补气的，使用补气式涡旋压缩机的具备制冷补气与制热补气功能的热泵式汽车空调。

背景技术

电动汽车产业近年来飞速发展，电动汽车空调系统的问题也愈发受到重视。由于电动汽车不能使用发动机余热进行采暖，其空调系统多使用热泵式空调系统。但是在低温制热和高温制冷的情况下，普通的热泵式空调系统往往效率较低，性能不足。因此需要针对于这个问题进行解决。

现有的技术中，用以解决热泵空调系统低温制热和高温制冷性能较差的方式主要有两种：复叠式和补气式。对于电动汽车热泵空调系统而言，补气式是解决这个问题一种行之有效的方法。

随着补气式热泵系统的发展，经济器在其中得到了重大的应用。采用经济器不仅可以实现对于压缩机的补气，还能够提高冷凝器出口处制冷剂的过冷度，增大系统的制热量，对于系统的效率有很大的提升。

补气式热泵空调系统较为复杂，以往人们多采用四通换向阀进行设计。然而四通换向阀的加工技术尚不十分成熟，其多用于家用电器等工作环境较好，震动较小的领域。在电动汽车中使用四通换向阀的热泵系统会存在一定的隐患。

发明内容

本发明为解决目前的不足之处，通过增设使用经济器的补气回路，在制冷和制热模式下都可以进行补气，达到提升热泵空调系统低温制热性能和高温制冷性能的效果。

本发明提供的技术方案为：

一种补气式电动汽车热泵空调系统，包括：

制冷主回路，其包括依次连通的压缩机、车内冷凝器、第一三通阀、车外换热器、第二三通阀、干燥器、经济器、第一电子膨胀阀、第三三通阀和车内蒸发器；

制热主回路，其包括依次连通的压缩机、车内冷凝器、第一三通阀、干燥器、经济器、第一电子膨胀阀、第三三通阀、车外换热器、第三三通阀和车内蒸发器；

补气支路，依次连通干燥器出口、第二电子膨胀阀、经济器、压缩机；

经济器分为节流室与换热室，且分别连通在所述补气支路与制冷主回路中，且所述节流室与换热室中液体流动方向相反；

当处于补气制冷模式时，切换第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀，使所述制冷主回路和补气支路处于连通状态，所述制热主回路处于关闭状态；

当处于补气制热模式时，切换第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀，使所述制热主回路和补气支路处于连通状态，所述制冷主回路处于关闭状态。

优选的是，还包括：

第一电磁截止阀，串联在压缩机与车内冷凝器之间。

优选的是，还包括：

当处于制冷模式时，切换第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀，使所述制冷主回路处于连通状态，制热主回路和补气支路处于关闭状态。

优选的是，

当处于制热模式时，切换第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀，所述制热主回路处于连通状态，制冷主回路和补气支路处于关闭状态。

优选的是，还包括：

气液分离器，串联在压缩机的入口。

优选的是，

当处于除霜模式时，压缩机依次连通车内冷凝器、车外换热器和车内蒸发器。

优选的是，还包括：

风机，设置在所述车内蒸发器旁。

优选的是，还包括：

第一风门，设置在车内冷凝器旁，控制其工作状态，在所述制热模式和补气制热模式时处于工作状态，其余状态不工作，在所述制冷模式、除霜模式和补气制冷模式时不工作。

优选的是，还包括：

第二风门，设置在车内蒸发器旁，控制其工作状态，在所述制冷模式、除霜模式和补气制冷模式时处于工作状态，在所述制热模式和补气制热模式时不工作。

优选的是，还包括：

所述压缩机采用补气增焓式涡旋压缩机。

本发明所述的有益效果：本发明提供的补气式电动汽车热泵空调系统，除了具备常规系统所具有的制冷，制热性能外，还兼具有除霜的功能。同时具有补气循环回路，具有优秀的高温制冷和低温制热性能。此外，不同于以往的补气系统采用四通换向阀，本发明实用稳定性较好，加工技术较为成熟的三通阀作为制冷剂流路的调节阀，是系统具备了更好的稳定性。同时本系统采用补气增焓式涡旋压缩机，提升功率，降低噪声。

附图说明

图1为本发明的一种补气式电动汽车热泵空调系统总体结构示意图。

图2为本发明所述的夏季车内制冷工作状态示意图。

图3为本发明所述的冬季车内制热工作状态示意图。

图4为本发明所述的除霜模式工作状态示意图。

图5为本发明所述的补气制冷工作状态示意图。

图6为本发明所述的补气制热工作状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

制冷主回路，其包括依次连通的压缩机01、车内冷凝器03、第一三通阀 04、车外换热器05、第二三通阀06、干燥器11、经济器13、第一电子膨胀阀14、第三三通阀10和车内蒸发器07；

制热主回路，其包括依次连通的压缩机01、车内冷凝器03、第一三通阀 04、干燥器11、经济器13、第一电子膨胀阀14、第三三通阀10、车外换热器05、第三三通阀10和车内蒸发器07；

补气支路，依次连通干燥器11出口、第二电子膨胀阀12、经济器13、压缩机01；

第一电磁截止阀，串联在压缩机与车内冷凝器之间。气液分离器09，串联在压缩机01的入口。风机08，设置在车内蒸发器07旁。

当处于补气制冷模式时，切换第一三通阀04、第二三通阀06和第三三通阀10，使所述制冷主回路和补气支路处于连通状态，所述制热主回路处于关闭状态；

当处于补气制热模式时，切换第一三通阀04、第二三通阀06和第三三通阀10，使所述制热主回路和补气支路处于连通状态，所述制冷主回路处于关闭状态。

当处于制冷模式时，切换第一三通阀04、第二三通阀06和第三三通阀 10，使所述制冷主回路处于连通状态，制热主回路和补气支路处于关闭状态。

当处于制热模式时，切换第一三通阀04、第二三通阀06和第三三通阀 10，所述制热主回路处于连通状态，制冷主回路和补气支路处于关闭状态。

第一风门16，设置在车内冷凝器旁03，控制其工作状态，在所述制热模式和补气制热模式时处于工作状态，其余状态不工作，在所述制冷模式、除霜模式和补气制冷模式时不工作。

第二风门15，设置在车内蒸发器07旁，控制其工作状态，在所述制冷模式、除霜模式和补气制冷模式时处于工作状态，在所述制热模式和补气制热模式时不工作。压缩机01采用补气增焓式涡旋压缩机。

本发明通过三通阀的切换能够实现多种工作模式，以满足不同的需求，工作模式如下：

夏季车内制冷模式：如图2所示，经压缩机01压缩后的高温高压制冷剂经过电磁截止阀02进入车内冷凝器03中，此时车内冷凝器处风门16处于关闭状态，车内冷凝器03不工作。制冷剂后流经第一三通阀04的端口a，并从端口b流出。随后制冷剂流经车外换热器05，此时车外换热器05充当冷凝器。从车外换热器05出来后，制冷剂流经第二三通阀06，由端口a进入，并从端口b流出。随后制冷剂流经干燥器11进入经济器13，随后流经第一电子膨胀阀14变成低温低压制冷剂，随后流经第三三通阀10，从端口a流入，并从端口b流出。随后流经车内蒸发器07，此时风门15处于开启状态，最后制冷剂流经气液分离器09并流回压缩机01，实现制冷循环。

冬季车内制热工作模式：如图3所示，经压缩机01压缩后的高温高压制冷剂经过电磁截止阀02进入车内冷凝器03中，此时风门16处于开启状态。后流经第一三通阀04，从端口a进入并从端口c流出。随后进入干燥器11，经济器13。随后流经第一电子膨胀阀14变成低温低压制冷剂，随后流经第三三通阀10，由端口a进入并从端口c流出。随后流经车外换热器05，车外换热器05此时充当蒸发器。随后制冷剂流经第二三通阀06，由端口a进入并从端口c流出，随后制冷剂流经车内蒸发器07，风门15此时处于关闭状态，车内蒸发器07不进行换热。随后制冷剂顺次流经气液分离器09和压缩机01，实现制热循环。

除霜模式，如图4所示，经压缩机01压缩后的高温高压制冷剂经过电磁截止阀02进入车内冷凝器03中，此时风门16处于关闭状态，车内冷凝器 03不换热。后流经第一三通阀04，从端口a流入，并从端口b流出。随后制冷剂流入车外换热器05。从车外换热器05流出后，制冷剂流经第二三通阀 06，从端口a流入并从端口c流出。随后制冷剂流经车内蒸发器07，风门15 此时处于关闭状态，车内蒸发器07不工作。随后制冷剂流经气液分离器09 并最终流回压缩机01，实现除霜循环。

补气制冷模式，如图5所示，经压缩机01压缩后的高温高压制冷剂经过电磁截止阀02进入车内冷凝器03中，此时风门16处于关闭状态，车内冷凝器03不工作。随后制冷剂流经第一三通阀04，由端口a流入，并由端口b 流出。随后制冷剂进入车外换热器05，此时车外换热器05作为冷凝器工作。随后制冷剂流经第二三通阀06，由端口a进入并由端口b流出，随后制冷剂流经干燥器11，随后制冷剂进行分流，主循环回路制冷剂随后流经经济器13，并与流入经济器13的补气循环回路制冷剂进行换热，以增大过冷度。然后流入第一电子膨胀阀14变成低温低压制冷剂。制冷剂随后流经第三三通阀10，由端口a流入，并由端口b流出。随后主循环回路制冷剂流经车内蒸发器07，风门15此时处于开启状态。随后主循环回路制冷剂流经气液分离器09，并最终流回压缩机01。而补气循环回路制冷剂在分流后流经第二电子膨胀阀12 进行节流，并变为中温中压制冷剂，随后补气循环回路制冷剂进入经济器13 并与主循环回路制冷剂进行换热。随后补气循环回路制冷剂流回压缩机01，对压缩机进行补气。从而完成整个补气制冷循环。

补气制热模式，如图6所示，经压缩机01压缩后的高温高压制冷剂经过电磁截止阀02进入车内冷凝器03中，此时风门16处于开启状态。后流经第一三通阀04，从端口a进入并从端口c流出，随后制冷剂流经干燥器11，随后制冷剂流经随后制冷剂进行分流。其中主循环回路制冷剂流经经济器13并与流入经济器13的补气循环回路制冷剂进行换热，以增大过冷度。然后流入第一电子膨胀阀14变成低温低压制冷剂。主循环回路制冷剂随后流经第三三通阀10，由端口a流入并由端口c流出，随后流经车外换热器05，车外换热器此时充当蒸发器。随后主循环回路制冷剂流经第二三通阀06，并由a端进入由c端流出。流出后进入车内蒸发器07，风门15此时处于关闭状态，车内蒸发器07不换热。随后主循环回路制冷剂流经气液分离器09并最终流回压缩机01。而补气循环回路制冷剂在分流后流经第二电子膨胀阀12进行节流，并变为中温中压制冷剂，随后补气循环回路制冷剂进入经济器13并与主循环回路制冷剂进行换热。随后补气循环回路制冷剂流回压缩机01，对压缩机进行补气。从而完成整个补气制冷循环。

压缩机01采用补气式涡旋压缩机，通过在涡旋压缩机静涡旋盘上开设补气孔，可以作为在补气式电动汽车热泵空调系统中使用的补气式涡旋压缩机。可以起到提升功率，降低噪声等效果。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种补气式电动汽车热泵空调系统，其特征在于，包括：

制冷主回路，其包括依次连通的压缩机、车内冷凝器、第一三通阀、车外换热器、第二三通阀、干燥器、经济器、第一电子膨胀阀、第三三通阀和车内蒸发器；

制热主回路，其包括依次连通的压缩机、车内冷凝器、第一三通阀、干燥器、经济器、第一电子膨胀阀、第三三通阀、车外换热器、第三三通阀和车内蒸发器；

补气支路，依次连通干燥器出口、第二电子膨胀阀、经济器、压缩机；

经济器分为节流室与换热室，且分别连通在所述补气支路与制冷主回路中，且所述节流室与换热室中液体流动方向相反；

当处于补气制冷模式时，切换第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀，使所述制冷主回路和补气支路处于连通状态，所述制热主回路处于关闭状态；

当处于补气制热模式时，切换第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀，使所述制热主回路和补气支路处于连通状态，所述制冷主回路处于关闭状态。

2.根据权利要求1所述的补气式电动汽车热泵空调系统，其特征在于，还包括

第一电磁截止阀，串联在压缩机与车内冷凝器之间。

3.根据权利要求1所述的补气式电动汽车热泵空调系统，其特征在于，还包括：

当处于制冷模式时，切换第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀，使所述制冷主回路处于连通状态，制热主回路和补气支路处于关闭状态。

4.根据权利要求1所述的补气式电动汽车热泵空调系统，其特征在于，

当处于制热模式时，切换第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀，所述制热主回路处于连通状态，制冷主回路和补气支路处于关闭状态。

5.根据权利要求1所述的补气式电动汽车热泵空调系统，其特征在于，还包括：

气液分离器，串联在压缩机的入口。

6.根据权利要求1所述的补气式电动汽车热泵空调系统，其特征在于，

当处于除霜模式时，压缩机依次连通车内冷凝器、车外换热器和车内蒸发器。

7.根据权利要求1所述的补气式电动汽车热泵空调系统，其特征在于，还包括：

风机，设置在所述车内蒸发器旁。

8.根据权利要求1所述的补气式电动汽车热泵空调系统，其特征在于，还包括：

第一风门，设置在车内冷凝器旁，控制其工作状态，在所述制热模式和补气制热模式时处于工作状态，其余状态不工作，在所述制冷模式、除霜模式和补气制冷模式时不工作。

9.根据权利要求1所述的补气式电动汽车热泵空调系统，其特征在于，还包括：

第二风门，设置在车内蒸发器旁，控制其工作状态，在所述制冷模式、除霜模式和补气制冷模式时处于工作状态，在所述制热模式和补气制热模式时不工作。

10.根据权利要求1所述的补气式电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述压缩机采用补气增焓式涡旋压缩机。