CN108725135A - 混合动力电动汽车吸收-压缩式复合空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种混合动力电动汽车吸收‑压缩式复合空调系统，包括吸收制冷系统，吸收制冷系统包括依次连接的发生器、气液分离器、单向阀Ⅰ、冷凝器、节流阀、蒸发器、低压油分离器、吸收器、溶液泵，溶液泵连接发生器，溶液泵和发生器之间设置有溶液换热器；发生器连接汽车动力系统，吸收制冷系统还连接压缩制冷系统。本发明根据汽车动力系统不同的运行方式，对吸收制冷系统和压缩制冷系统进行转换控制，吸收式制冷机的加入，调节了汽车部分冷负荷，减少电动压缩空调所需提供的制冷量，降低汽车空调系统的用电量，解决由于空调系统运行消耗电能，缩短汽车续航里程的问题。
Description
技术领域
本发明涉及混合动力汽车的空调技术领域，具体是一种混合动力电动汽车吸收-压缩式复合空调系统。
背景技术
为解决纯电动汽车续航里程短的问题，在传统电动汽车上增设微型燃气轮机的混合动力电动汽车得到快速发展。空调作为汽车的重要附件，不仅要满足汽车制冷与采暖的舒适性需求，还要对汽车风窗进行除雾和除霜以保证汽车安全行驶，是汽车不可或缺的辅助设备。常规的混合动力汽车以发动机为动力源驱动空调压缩机运行，并利用其余热采暖和除霜，电动压缩机制冷和PTC的电制热会消耗大量的电能，缩短汽车的续航里程。不同于混合动力汽车，混合动力电动汽车以微型燃气轮机为汽车的辅助动力源，运行中产生的高温烟气可用于驱动吸收式热泵完成空气调节。在燃气轮机工作时产生高温烟气，这部分余热可用于驱动吸收式热泵运行进行空气调节，然而，汽车的负荷需求特性和汽车运行特性不一致，燃气轮机作为汽车的辅助动力源并不是一直工作，故单独采用吸收式热泵不能满足汽车负荷调节的及时需求。同时，由于汽车空间有限，空调系统不能占据过多的空间。因此，根据混合动力电动汽车运行特性，充分利用余热源，降低空调系统用电量，开发出适用于混合动力电动汽车新型、高效、紧凑的空调系统具有现实意义。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种混合动力电动汽车吸收-压缩式复合空调系统。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种混合动力电动汽车吸收-压缩式复合空调系统，包括吸收制冷系统，吸收制冷系统包括依次连接的发生器、气液分离器、单向阀Ⅰ、冷凝器、节流阀、蒸发器、低压油分离器、吸收器、溶液泵，溶液泵连接发生器，溶液泵和发生器之间设置有溶液换热器；发生器连接汽车动力系统，吸收制冷系统还连接压缩制冷系统。
其中，压缩制冷系统包括与低压油分离器连接的电动压缩机，电动压缩机连接高压油分离器，高压油分离器连接单向阀Ⅱ，单向阀Ⅱ的出口连接冷凝器。
其中，汽车动力系统包括控制器，控制器连接动力电池和电机，电机连接微型燃气轮机。
其中，微型燃气轮机包括燃烧室，燃烧室连接回热器和涡轮，涡轮连接压气机和电机，压气机连接回热器。
其中，发生器和回热器之间设置阀门Ⅱ。
其中，发生器和回热器之间设置还设置有用于供暖的采暖系统。
其中，采暖系统包括PTC电加热器、换热器和风机，PTC电加热器连接发生器和回热器，并在PTC电加热器和回热器之间设置阀门Ⅰ。
有益效果：本发明具有以下有益效果：
1、根据汽车动力系统不同的运行方式，对吸收制冷系统和压缩制冷系统进行转换控制，吸收式制冷机的加入，调节了汽车部分冷负荷，减少电动压缩空调所需提供的制冷量，降低汽车空调系统的用电量，解决由于空调系统运行消耗电能，缩短汽车续航里程的问题。
2、将从微型燃气轮机出来的余热用于驱动吸收式制冷机和加热空气，有效地提高了余热利用效率，实现余热的充分利用，节约能源提高系统综合能效。
3、采用风冷冷凝器，相对于传统吸收式制冷机，由于没有冷却塔，减小了空调系统占用体积，在汽车有限空间内实现空调系统的紧凑布置。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明制冷模式时的系统结构示意图；
图3为本发明采暖系统结构示意图。
图中，1-燃烧室；2-回热器；3-压气机；4-涡轮；5-电机；6-控制器；7-动力电池；8-发生器；9-气液分离器；10-冷凝器；11-节流阀；12-蒸发器；13-吸收器；14-溶液换热器；15-溶液泵；16-低压油分离器；17-高压油分离器；18-电动压缩机；19-单向阀Ⅰ；20-单向阀Ⅱ；21-PTC电加热器；22-换热器；23-风机；24-阀门Ⅰ；25-阀门Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的一种混合动力电动汽车吸收-压缩式复合空调系统，包括汽车动力系统、空调系统和采暖系统。
汽车动力系统：包括动力电池7、控制器6、微型燃气轮机和电机5，微型燃气轮机包括燃烧室1、回热器2、压气机3和涡轮4，回热器2烟气出口分两路分别连接发生器8和换热器22，涡轮4和电机5同轴相连，电机5、动力电池7和电动压缩机18电力连接控制器6，通过控制器6控制电机5、动力电池7和电动压缩机18的启动运行。
空调系统：包括吸收制冷系统和压缩制冷系统。
吸收制冷系统发生器8的制冷剂蒸汽和溶液气液两相流出口和气液分离器9相连，气液分离器9的制冷剂蒸汽出口通过单向阀Ⅰ19和冷凝器10相连，冷凝器10出液口通过节流阀11连接蒸发器12，蒸发器12出气口设置低压油分离器16，低压油分离器16出气口连接吸收器13，从气液分离器9出液口出来的溶液通过溶液换热器14降温后进入吸收器13吸收从低压油分离器16出来的制冷剂气体，再通过溶液泵15泵送至发生器12。
压缩式制冷系统电动压缩机18出口设置高压油分离器17和单向阀Ⅱ20，单向阀Ⅱ20连接冷凝器10，冷凝器10出液口通过节流阀11连接到蒸发器12，蒸发器12通过低压油分离器16接入到电动压缩机18。
混合动力电动汽车吸收-压缩式复合空调系统控制策略，为动力系统、空调系统和采暖系统耦合控制。
根据汽车动力传动系统的连接关系，混合动力系统可为串联式、并联式或混联式，动力电池7作为主驱动力，微型燃气轮机作为辅助动力，当微型燃气轮机工作时，从回热器2出来的烟气进入发生器8，驱动吸收制冷系统制冷；当微型燃气轮机停止工作时，动力电池7的直流电经逆变器后为空调电动压缩机18的电机供电，带动压缩机运行，压缩制冷系统工作，实现压缩式制冷。控制器6将收集到的动力电池7的电量信号以及温度控制信号进行处理后，动态控制电池能量的输出。
采暖系统：如图3所示，回热器2烟气出口通过阀门Ⅰ24连接到换热器22，换热器22内表面布置PTC电加热器21，外设增压风机23，换热器22烟气出口和发生器8烟气出口汇合，排出烟气。通过PTC电加热器21或从回热器2出来的高温烟气加热空气供暖。当微型燃气轮机工作时，产生高温烟气进入换热器22加热空气，由风机23加压送入车内供暖；当微型燃气轮机停止工作或怠速工况下烟气排放不佳，余热源不足的情况下，启动PTC电加热器21辅助加热。
具体地，当动力系统为串联式混合动力系统，驱动汽车运行的动力输出只有动力电池7，微型燃气轮机只在动力电池7电量不足需要充电时启动。当电池电量充足时，采用电动压缩机18制冷，PTC电加热器21采暖；当动力电池7电量消耗到一定程度时，微型燃气轮机启动为其充电，采用吸收制冷系统制冷，压缩制冷系统根据冷负荷情况作为补充，采暖采用烟气余热加热，PTC电加热作为补充。
当动力系统为并联式混合动力系统，动力电池7和微型燃气轮机都可作为汽车的动力输出，汽车运行工况包括纯电动、微型燃气轮机驱动、混合驱动、制动等动力模式。纯电动和制动模式，只有动力电池7输出动力，采用压缩制冷系统，采暖采用PTC电加热；微型燃气轮机驱动和混合驱动模式，微型燃气轮机启动，制冷主要采用吸收制冷系统制冷，电动压缩制冷根据冷负荷情况作为补充，采暖主要采用烟气余热加热，PTC电加热作为补充。
当动力系统为混联式混合动力系统，此时汽车同时具备串联和并联动力系统特点，运行模式包括以上两种混合动力系统的所有运行模式，因此制冷和采暖系统的运行控制和以上两种形式运行一致。
如图2所示，本发明制冷模式如下：
1)单独吸收制冷：微型燃气轮机运行，阀门Ⅱ25、单向阀Ⅰ19开启，阀门Ⅰ24、单向阀Ⅱ20关闭，发生器8、冷凝器10、节流阀11、蒸发器12、低压油分离器16、吸收器13、溶液泵15和溶液换热器14工作；
2)单独压缩制冷：阀门Ⅰ24、阀门Ⅱ25、单向阀Ⅰ19关闭，单向阀Ⅱ20开启，动力电池7通过控制器6控制电动压缩机18运行，高压油分离器17、冷凝器10、节流阀11、蒸发器12和低压油分离器16工作；
3)吸收-压缩复合式制冷：阀门Ⅱ25、单向阀Ⅰ19、单向阀Ⅱ20开启，阀门Ⅰ24关闭，烟气驱动吸收式制冷机工作，动力电池为压缩式制冷机提供电力。
如图3所示，本发明采暖模式如下：
1)单独烟气加热：微型燃气轮机工作，阀门Ⅱ25关闭，阀门Ⅰ24开启，风机23运行；
2)单独PTC加热：阀门Ⅱ25、阀门Ⅰ24关闭，风机23运行，PTC电加热器21工作；
3)PTC-余热共同加热：微型燃气轮机、PTC电加热器21工作，阀门Ⅱ25关闭，阀门Ⅰ24开启，风机23运行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种混合动力电动汽车吸收-压缩式复合空调系统，其特征在于：包括吸收制冷系统，吸收制冷系统包括依次连接的发生器(8)、气液分离器(9)、单向阀Ⅰ(19)、冷凝器(10)、节流阀(11)、蒸发器(12)、低压油分离器(16)、吸收器(13)、溶液泵(15)，溶液泵(15)连接发生器(8)，溶液泵(15)和发生器(8)之间设置有溶液换热器(14)；发生器(8)连接汽车动力系统，吸收制冷系统还连接压缩制冷系统。
2.根据权利要求1所述的混合动力电动汽车吸收-压缩式复合空调系统，其特征在于：压缩制冷系统包括与低压油分离器(16)连接的电动压缩机(18)，电动压缩机(18)连接高压油分离器(17)，高压油分离器(17)连接单向阀Ⅱ(20)，单向阀Ⅱ(20)的出口连接冷凝器(10)。
3.根据权利要求1所述的混合动力电动汽车吸收-压缩式复合空调系统，其特征在于：汽车动力系统包括控制器(6)，控制器(6)连接动力电池(7)和电机(5)，电机(5)连接微型燃气轮机。
4.根据权利要求3所述的混合动力电动汽车吸收-压缩式复合空调系统，其特征在于：微型燃气轮机包括燃烧室(1)，燃烧室(1)连接回热器(2)和涡轮(4)，涡轮(4)连接压气机(3)和电机(5)，压气机(3)连接回热器(2)。
5.根据权利要求4所述的混合动力电动汽车吸收-压缩式复合空调系统，其特征在于：发生器(8)和回热器(2)之间设置阀门Ⅱ(25)。
6.根据权利要求4所述的混合动力电动汽车吸收-压缩式复合空调系统，其特征在于：发生器(8)和回热器(2)之间设置还设置有用于供暖的采暖系统。
7.根据权利要求6所述的混合动力电动汽车吸收-压缩式复合空调系统，其特征在于：采暖系统包括PTC电加热器(21)、换热器(22)和风机(23)，PTC电加热器(21)连接发生器(8)和回热器(2)，并在PTC电加热器(21)和回热器(2)之间设置阀门Ⅰ(24)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20181102 |