CN108773258A - 基于涡流管的电动汽车供暖系统 - Google Patents

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    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant

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Abstract

本发明公开了一种基于涡流管的电动汽车供暖系统，第一换热器的第一进气口与空气压缩机的排气口相连，第一换热器的第一排气口与第二换热器的第一进气口相连，第二换热器的第一排气口连接到涡流管的进气口a，涡流管的热端出口b通过管路连接空气压缩机的进气口，冷端出口c与车外空气相通；第一换热器的第二进气口与风机的排气口相连，第一换热器的第二排气口与车内空气相连，所述风机的进气口与车内空气相连；第二换热器的第二进气口连通车外空气，第二排气口连接到涡流管热端出口b与空气压缩机进气口之间的管路上。该系统用于解决电动车超低环境温度下无法满足供暖需求的问题。

Description

基于涡流管的电动汽车供暖系统
技术领域
本发明涉及一种电动汽车供暖系统，尤其是一种基于涡流管的电动汽车供暖系统。
背景技术
传统汽车以汽油或煤油为燃料动力，其尾气排放以及内燃机产生的噪声对城市环境的污染越来越严重，因此电动汽车逐渐受到人们的关注。当电动汽车用于寒冷以及严寒地区时，车内冬季供暖成为必需。对于纯电动汽车而言，常规的供暖方式有两种：(1)电加热；(2)电动热泵加热。对于第1种方式，电加热过程COP不会超过1.0，效率低下会使蓄电池电量消耗过多，从而导致汽车行驶里程减少；针对第2种方式，首先，电动热泵基于逆卡诺循环原理，一般以车外空气作为热源，当车外空气温度降低时，虽然车内需热量增加，但其制热量和制热效率均下降，且在较低的车外空气温度下不能正常启动，因此无法满足供暖需求；其次，电动热泵中氟利昂的使用会对臭氧层产生破坏或者会导致一定程度的温室效应；最后，电动热泵的成本较高，系统较为复杂。因此供暖技术的创新对于电动汽车而言具有重要的意义。
涡流管作为一种能量分离的装置，最早于1930年由工程师兰克提出，由于其结构简单、造价低廉、性能稳定而广受关注。经过几十年的发展，目前涡流管已经逐步应用于机械工业、石油产业等多个领域，为电动汽车供暖技术的技术创新提供了新的思路。经过文献调研发现，已有专利文献将涡流管用于汽车供暖。如专利文献CN201110192389.0公开了一种基于涡流管的太阳能热管车载热泵空调系统，包括制冷制热装置、太阳能电池板、进气装置等。进气装置与车轴相连，利用汽车的刹车或者启动时的能量来获得高压气体，但此发明并没有解决电动车低温环境下无法满足供暖需求的问题。
发明内容
为了提供一种比纯用电供暖更为高效的电动车供暖方式，本发明提供一种基于涡流管的电动汽车供暖系统，该系统使用涡流管提供热气体，并进一步利用空气压缩机提供高温气体用于电动车内空气供暖。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于涡流管的电动汽车供暖系统，包括空气压缩机、第一换热器、第二换热器和涡流管，所述第一换热器的第一进气口与空气压缩机的排气口相连，第一换热器的第一排气口与第二换热器的第一进气口相连，第二换热器的第一排气口连接到涡流管的进气口a，涡流管的热端出口b通过管路连接空气压缩机的进气口，冷端出口c与车外空气相通；第一换热器的第二进气口与风机的排气口相连，第一换热器的第二排气口与车内空气相连，所述风机的进气口与车内空气相连；第二换热器的第二进气口连通车外空气，第二换热器的第二排气口连接到涡流管热端出口b与空气压缩机进气口之间的管路上。
所述空气压缩机的排气在第一换热器内与车内空气进行换热后进入第二换热器，在第二换热器内将车外空气预热后进入涡流管，涡流管的热端出口b排出的热气体与预热后的车外空气混合后进入空气压缩机，涡流管的冷端出口排出的冷气体排入大气。车内空气在风机的作用下流经第一换热器后温度升高，被送入车内进行供暖。
优选的，所述空气压缩机为变频空气压缩机。
优选的，所述第一换热器采用翅片管换热器，其管内为空气压缩机的排气，管外为在所述风机作用下循环的车内空气。
优选的，所述涡流管内部有可以调节热气体流量和冷气体温度的涡流管控制阀。
本发明的有益效果是：
1、本发明利用涡流管和空气压缩机串联，涡流管制备热气体后，进一步利用空气压缩机制备高温气体用来给车内空气换热，可有效解决在超低环境温度下电动汽车供暖的问题。
2、因为涡流管有冷气体排放，系统中必然要引入车外空气，车外空气在第二换热器内先经过一次预热，后与涡流管热端出口排出的热气体混合进入空气压缩机，减少了系统热量损失，有效保证供暖效果。
3、引入涡流管技术，有效地利用了涡流管热端的热量，提升了系统的能效，减小了能耗。
4、比纯用电供暖更为高效，可以节省电量，从而使电动汽车获得更强的续航能力。
5、比电动热泵结构简单、成本费用低，且无氟利昂泄露风险。
附图说明
图1为本发明的系统图；
图中1.空气压缩机，2.第一换热器，3.第二换热器，4.涡流管，4a.涡流管控制阀，5.风机。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的具体实施方式作进一步说明。
基于涡流管的电动汽车供暖设备，包含空气压缩机1，第一换热器2、第二换热器3和涡流管4。第一换热器2的第一进气口与空气压缩机1的排气口相连，第一换热器2的第一排气口与第二换热器3的第一进气口相连，第二换热器3的第一排气口连接到涡流管4的进气口a，所述涡流管4的热端出口b通过管路连接空气压缩机1的进气口，冷端出口c与车外空气相通；第一换热器2的第二进气口与风机5排气口相连，第一换热器2的第二排气口与车内空气相连，所述风机5进气口与车内空气相连；第二换热器3的第二进气口连通车外空气，第二换热器3的第二排气口连接到涡流管4的热端出口b与空气压缩机1的进气口之间的管路上。
所述空气压缩机1的高温高压排气进入第一换热器2内，在第一换热器2内与车内空气进行换热后进入第二换热器3，在第二换热器3内与车外空气进行换热后进入涡流管4，涡流管4的热端出口b排出的热气体与在第二换热器3中预热后的车外空气混合后进入空气压缩机1，涡流管4的冷端出口c排出的冷气体排入大气。车内空气在风机5的作用下流经第一换热器2温度升高后，被送入车内进行供暖。
空气压缩机1为变频空气压缩机，可根据车内供暖负荷的变化调节运行频率，保证供暖效果。
第一换热器2采用翅片管换热器，管内为空气压缩机1的排气，管外为在所述风机5作用下循环的车内空气。
涡流管控制阀4a可根据车外环境温度的变化调节热气体的质量流量比例和冷气体的温度，从而实现最优的供热效率。
因为涡流管有冷气体排放，系统中必然要引入车外空气，本系统在第二换热器内先对车外空气进行预热，后与涡流管热端出口排出的热气体混合进入空气压缩机，减少了热量损失，且有效解决超低环境温度下电动汽车供暖不达标的问题。
在第一换热器中换热后的空气还有部分余热，本系统增加第二换热器，利用换热后的空气余热对车外空气进行预热，合理利用了热能。从第二换热器出来、进入涡流管的空气温度变低，从而使得涡流管4的冷端出口c排出的冷气体温度更低，进而使得从空气中获取的热量更多。由于空气压缩机的用电加上从空气中获取的热量(A、B之间存在焓差)等于向车内的供热量，系统供热量得到增加，供热效率得到提升。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于涡流管的电动汽车供暖系统，包括空气压缩机(1)、第一换热器(2)、第二换热器(3)和涡流管(4)，其特征在于：
所述第一换热器(2)的第一进气口与空气压缩机(1)的排气口相连，第一换热器(2)的第一排气口与第二换热器(3)的第一进气口相连，第二换热器(3)的第一排气口连接到涡流管(4)的进气口a，所述涡流管(4)的热端出口b通过管路连接空气压缩机(1)的进气口，冷端出口c与车外空气相通；所述第一换热器(2)的第二进气口与风机(5)排气口相连，第一换热器(2)的第二排气口与车内空气相连，所述风机(5)进气口与车内空气相连；所述第二换热器(3)的第二进气口连通车外空气，第二换热器(3)的第二排气口连接到涡流管(4)的热端出口b与空气压缩机(1)的进气口之间的管路上。
2.根据权利要求1所述的基于涡流管的电动汽车供暖设备，其特征在于，所述空气压缩机(1)为变频空气压缩机。
3.根据权利要求1所述的基于涡流管的电动汽车供暖设备，其特征在于，所述第一换热器(2)采用翅片管换热器，其管内为空气压缩机(1)的排气，管外为在所述风机(5)作用下循环的车内空气。
4.根据权利要求1所述的基于涡流管的电动汽车供暖设备，其特征在于，所述涡流管(4)内部有可以调节热气体流量和冷气体温度的涡流管控制阀(4a)。
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