CN109910546B - 一种电动汽车热泵空调系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种电动汽车热泵空调系统及其使用方法，本发明增添一个可与外部换热器和内部蒸发器实现并联与串联两种形式的外部过冷器，使得系统运行在除霜模式时，具有逆循环除霜和高压热气除霜两种细分功能，可分别实现逆循环快速除霜和除霜循环完全在外部进行而不会向乘员舱吹冷风的高压热气除霜；系统运行在除湿模式时，具有单蒸发器除湿和双蒸发器除湿两种细分功能，可分别实现低温外界下单蒸发器快速除湿和更低外界环境温度下双蒸发器高效且相对低能耗的除湿。
Description
技术领域
本发明涉及汽车空调技术领域，尤其涉及一种电动汽车热泵空调系统及其使用方法。
背景技术
汽车空调系统对于维持乘员舱舒适性以及保证行车安全，如除雾、除霜等，具有重要意义。随着国家政策的提出及环保监管力度的加大，新能源汽车高速发展。同时，热泵空调系统也被广泛地应用于新能源汽车。
在低温高湿的冬季环境下，热泵空调系统容易出现车外换热器结霜、车内挡风玻璃结雾的问题，极大程度上影响空调系统的运行性能、乘员舱内舒适性以及行车安全。
发明内容
本发明的目的在于提出一种电动汽车热泵空调系统及其使用方法，可实现快速除霜和除雾，同时该系统设计考虑到空调系统耗电量大，影响汽车续航里程，以及除霜、除雾过程使乘员舱舒适性下降的问题，本发明根据不同工况，提出了多种运行模式。
为达到上述目的，本发明提出一种电动汽车热泵空调系统，包括压缩机、外部换热器、外部过冷器、内部蒸发器、内部冷凝器和气液分离器；所述压缩机的输出端与所述外部换热器的第一端口和内部冷凝器的输入端相连通；
所述压缩机的输入端与所述气液分离器的输出端相连通；
所述气液分离器的输入端与所述外部过冷器、所述内部蒸发器的输出端和所述外部换热器的第一端口相连通；
所述外部换热器的第二端口、外部过冷器的输入端、内部蒸发器的输入端和所述内部冷凝器的输出端之间相互连通。
优选的，所述压缩机输出端和所述内部冷凝器输入端之间设有第一电磁阀；所述内部冷凝器的输入端设有第九电磁阀。
优选的，所述压缩机输出端和所述外部换热器的第一端口之间设有第二电磁阀；
所述外部换热器的第一端口与所述气液分离器的输入端之间设有第三电磁阀；
所述外部换热器的第二端口延伸出两条并联的第一管路和第二管路；所述第一管路上设有第五电磁阀和第一单向阀；所述第二管路上设有第一电子膨胀阀和第六电磁阀。
优选的，所述外部过冷器的输出端与所述气液分离器的输入端之间设有第四电磁阀；
所述外部过冷器的输入端设有第二电子膨胀阀和第七电磁阀。
优选的，所述内部蒸发器的输入端设有第三电子膨胀阀和第八电磁阀；所述内部蒸发器的输出端设有第二单向阀。
优选的，还包括PTC加热器，所述的PTC加热器与汽车上的电路系统相连接，用于在外界环境温度过低而导致的热泵工况制热效率过低，等制热量下热泵工况能耗同PTC加热电耗相当时辅助使用。
优选的，还包括外部电子风扇和内部电子风扇，所述外部电子风扇和内部电子风扇与汽车上的电路系统相连接，所述外部电子风扇的启动与转速调节由工况决定，所述内部电子风扇由乘员舱内空调系统出风口风速设定决定。
本发明还提出一种电动汽车热泵空调系统的使用方法，包括以下模式：
制冷模式和逆循环除霜模式为：对于制冷剂循环，制冷剂从压缩机流出进入外部换热器冷却后，节流后进入内部蒸发器，然后经过气液分离器，最终流入压缩机的输入端，完成循环；
制热模式为：对于制冷剂循环，制冷剂从压缩机流出后进入内部冷凝器冷却后，节流后进入外部换热器进行蒸发，然后经过气液分离器，最终流入压缩机的输入端，完成循环；
高压热气除霜模式模式为：对于制冷剂循环，制冷剂从压缩机进入外部换热器冷却后，节流后进入外部过冷器，然后经过气液分离器，最终流入压缩机的输入端，完成循环；
单蒸发器除湿模式为：对于制冷剂循环，制冷剂从压缩机进入内部冷凝器冷却后，节流后进入内部蒸发器，然后进入气液分离器，最终流入压缩机的输入端，完成循环；
双蒸发器除湿模式：对于制冷剂循环，制冷剂从压缩机进入内部冷凝器冷却后，分成两路：一路通节流后，进入内部蒸发器，另一路节流后，进入外部过冷器，两路汇总后进入气液分离器，最终流入压缩机输入端，完成循环。
与现有技术相比，本发明的优势之处在于：本发明增添一个可与外部换热器和内部蒸发器实现并联与串联两种形式的外部过冷器，使得系统运行在除霜模式时，具有逆循环除霜和高压热气除霜两种细分功能，可分别实现逆循环快速除霜和除霜循环完全在外部进行而不会向乘员舱吹冷风的高压热气除霜；系统运行在除湿模式时，具有单蒸发器除湿和双蒸发器除湿两种细分功能，可分别实现低温外界下单蒸发器快速除湿和更低外界环境温度下双蒸发器高效且相对低能耗的除湿。
附图说明
图1为本发明一实施例电动汽车热泵空调系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例中电动汽车热泵空调系统中制冷机制下的制冷剂流动路径示意图，其中实线部分表示流动路径；
图3是发明一实施例中电动汽车热泵空调系统中制热机制下的制冷剂流动路径示意图，其中实线部分表示流动路径；
图4是发明一实施例中电动汽车热泵空调系统中逆循环除霜机制下的制冷剂流动路径示意图，其中实线部分表示流动路径；
图5是发明一实施例中电动汽车热泵空调系统中高压热气除霜机制下的制冷剂流动路径示意图，其中实线部分表示流动路径；
图6是发明一实施例中电动汽车热泵空调系统中单蒸发器除湿机制下的制冷剂流动路径示意图，其中实线部分表示流动路径；
图7是发明一实施例中电动汽车热泵空调系统中双蒸发器除湿机制下的制冷剂流动路径示意图，其中实线部分表示流动路径。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案作进一步地说明。
如图1所示，本发明提出一种电动汽车热泵空调系统，包括压缩机1、外部换热器2、外部过冷器3、内部蒸发器4、内部冷凝器5、PTC加热器6和气液分离器7；所述压缩机1的输出端与所述外部换热器2的第一端口和内部冷凝器5的输入端相连通；
所述压缩机1的输入端与所述气液分离器7的输出端相连通；
所述气液分离器7的输入端与所述外部过冷器3、所述内部蒸发器4的输出端和所述外部换热器2的第一端口相连通；
所述外部换热器2的第二端口、外部过冷器3的输入端、内部蒸发器4的输入端和所述内部冷凝器5的输出端之间相互连通。
在本实施例中，所述压缩机1输出端和所述内部冷凝器5输入端之间设有第一电磁阀；所述内部冷凝器5的输入端设有第九电磁阀。
在本实施例中，所述压缩机1输出端和所述外部换热器2的第一端口之间设有第二电磁阀；
所述外部换热器2的第一端口与所述气液分离器7的输入端之间设有第三电磁阀；
所述外部换热器2的第二端口延伸出两条并联的第一管路和第二管路；所述第一管路上设有第五电磁阀和第一单向阀；所述第二管路上设有第一电子膨胀阀和第六电磁阀。
在本实施例中，所述外部过冷器3的输出端与所述气液分离器7的输入端之间设有第四电磁阀；
所述外部过冷器3的输入端设有第二电子膨胀阀和第七电磁阀。
在本实施例中，所述内部蒸发器4的输入端设有第三电子膨胀阀和第八电磁阀；所述内部蒸发器4的输出端设有第二单向阀。
在本实施例中，还包括PTC加热器6，所述的PTC加热器6与汽车上的电路系统相连接，用于在外界环境温度过低而导致的热泵工况制热效率过低，等制热量下热泵工况能耗同PTC加热电耗相当时辅助使用。
在本实施例中，还包括外部电子风扇11a和内部电子风扇11b，所述外部电子风扇11a和内部电子风扇11b与汽车上的电路系统相连接，所述外部电子风扇11a的启动与转速调节由工况决定，所述内部电子风扇11b由乘员舱内空调系统出风口风速设定决定。
本发明还提出一种电动汽车热泵空调系统的使用方法，包括以下模式：
制冷模式和逆循环除霜模式为：如图2和图4所示，第一电磁阀8a关闭，第二电磁阀8b开启，第三电磁阀8c关闭，第四电磁阀8d关闭，第五电磁阀8e开启，第六电磁阀8f关闭，第七电磁阀8g关闭，第八电磁阀8h开启，第九电磁阀8i关闭；对于制冷剂循环，制冷剂从压缩机1流出进入外部换热器2冷却后，通过第一单向阀10a进入第三电子膨胀阀9c，节流后进入内部蒸发器4，然后经过气液分离器7，最终流入压缩机1吸气口，完成循环。
制热模式为：如图3所示，在制热模式下，第一电磁阀8a开启，第二电磁阀8b关闭，第三电磁阀8c开启，第四电磁阀8d关闭，第五电磁阀8e关闭，第六电磁阀8f开启，第七电磁阀8g关闭，第八电磁阀8h关闭，第九电磁阀8i开启；对于制冷剂循环，制冷剂从压缩机1流出后进入内部冷凝器5冷却后，通过第一电子膨胀阀9a节流后进入外部换热器2进行蒸发，然后经过气液分离器7，最终流入压缩机1吸气口，完成循环。
高压热气除霜模式为：如图5所示，在高压热气除霜模式下，第一电磁阀8a关闭，第二电磁阀8b开启，第三电磁阀8c关闭，第四电磁阀8d开启，第五电磁阀8e开启，第六电磁阀8f关闭，第七电磁阀8g开启，第八电磁阀8h关闭，第九电磁阀8i关闭；对于制冷剂循环，制冷剂从压缩机1进入外部换热器2冷却后，通过第一单向阀10a进入第二电子膨胀阀9b，节流后进入外部过冷器3，然后经过气液分离器7，最终流入压缩机1吸气口，完成循环。
单蒸发器除湿模式为：如图6所示，在单蒸发器除湿模式下，第一电磁阀8a开启，第二电磁阀8b关闭，第三电磁阀8c关闭，第四电磁阀8d关闭，第五电磁阀8e关闭，第六电磁阀8f关闭，第七电磁阀8g关闭，第八电磁阀8h开启，第九电磁阀8i开启；对于制冷剂循环，制冷剂从压缩机1进入内部冷凝器5冷却后，通过第三电子膨胀阀9c节流后进入内部蒸发器4，然后通过第二单向阀10b进入气液分离器7，最终流入压缩机1吸气口，完成循环；
双蒸发器除湿模式：第一电磁阀8a开启，第二电磁阀8b关闭，第三电磁阀8c关闭，第四电磁阀8d开启，第五电磁阀8e关闭，第六电磁阀8f关闭，第七电磁阀8g开启，第八电磁阀8h开启，第九电磁阀8i开启；对于制冷剂循环，制冷剂从压缩机1进入内部冷凝器5冷却后，分成两路：一路通过第三电子膨胀阀9c节流后，进入内部蒸发器4，然后通过第二单向阀10b，另一路通过第二电子膨胀阀9b节流后，进入外部过冷器3，两路汇总后进入气液分离器7，最终流入压缩机1吸气口，完成循环。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种电动汽车热泵空调系统的使用方法，包括以下模式：
制冷模式和逆循环除霜模式为：对于制冷剂循环，制冷剂从压缩机流出进入外部换热器冷却后，节流后进入内部蒸发器，然后经过气液分离器，最终流入压缩机的输入端，完成循环；
制热模式为：对于制冷剂循环，制冷剂从压缩机流出后进入内部冷凝器冷却后，节流后进入外部换热器进行蒸发，然后经过气液分离器，最终流入压缩机的输入端，完成循环；
高压热气除霜模式为：对于制冷剂循环，制冷剂从压缩机进入外部换热器冷却后，节流后进入外部过冷器，然后经过气液分离器，最终流入压缩机的输入端，完成循环；
单蒸发器除湿模式为：对于制冷剂循环，制冷剂从压缩机进入内部冷凝器冷却后，节流后进入内部蒸发器，然后进入气液分离器，最终流入压缩机的输入端，完成循环；
双蒸发器除湿模式：对于制冷剂循环，制冷剂从压缩机进入内部冷凝器冷却后，分成两路：一路通节流后，进入内部蒸发器，另一路节流后，进入外部过冷器，两路汇总后进入气液分离器，最终流入压缩机输入端，完成循环；
所述电动汽车热泵空调系统包括压缩机、外部换热器、外部过冷器、内部蒸发器、内部冷凝器和气液分离器；所述压缩机的输出端与所述外部换热器的第一端口和内部冷凝器的输入端相连通；
所述压缩机的输入端与所述气液分离器的输出端相连通；
所述气液分离器的输入端与所述外部过冷器、所述内部蒸发器的输出端和所述外部换热器的第一端口相连通；
所述外部换热器的第二端口、外部过冷器的输入端、内部蒸发器的输入端和所述内部冷凝器的输出端之间相互连通。
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