CN111591108A - 结合电池冷却器与电机余热的汽车热泵采暖系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结合电池冷却器与电机余热的汽车热泵采暖系统及方法，属于汽车空调技术领域，包括压缩机、水冷冷凝器、外置冷凝器、电池冷却器和气液分离器，压缩机分别与水冷冷凝器和气液分离器连接，水冷冷凝器与外置冷凝器之间设有并列布置的第一截止阀和第一电子膨胀阀，外置冷凝器通过第四截止阀与气液分离器连接，外置冷凝器还通过依次设置的第三截止阀、第一热力膨胀阀和电池冷却器与气液分离器连接，水冷冷凝器还通过第五截止阀连接于第三截止阀与第一热力膨胀阀之间。本发明采用电池冷却器并利用电机余热，能够提高热泵采暖性能和用于外置冷凝器的化霜，并减少零部件，使系统更简单、布局更加紧凑，还简化了控制流程，降低了成本。

Description

结合电池冷却器与电机余热的汽车热泵采暖系统及方法

技术领域

本发明属于汽车空调技术领域，具体涉及一种结合电池冷却器与电机余热的汽车热泵采暖系统及方法，适用于电动汽车及混合动力汽车等的热泵空调系统。

背景技术

现有电动及混合动力汽车热泵空调的电池冷却器主要作用是：当电池需要降温时，电池冷却器当作蒸发器给电池降温。然而，在冬天使用热泵采暖时，如果需要利用电机等余热用于蒸发，提高热泵采暖性能或用于外置冷凝器化霜，则需要增加如余热回收器、电子膨胀阀等部件，即：当热泵空调系统运行热泵采暖循环时，其冷媒循环先经过压缩机压缩，再进入水冷冷凝器冷凝后分成两路，一路经过第一电子膨胀后进入外置冷凝器蒸发再经第四截止阀流经气液分离器并回到压缩机，另一路则经过第二电子膨胀后，进入余热回收器蒸发再经第四截止阀流经气液分离器并回到压缩机；当热泵空调系统运行热泵采暖循环并对外置冷凝器结霜后需要化霜时，其冷媒循环先经过压缩机压缩，再进入水冷冷凝器冷凝后进入外置冷凝器继续冷凝，高温冷媒放热实现外置冷凝器化霜，冷媒再经过第三截止阀和第一热力膨胀后流入电池冷却器蒸发再流入气液分离器并回到压缩机，此时由于电池冷却此时无余热利用，蒸发时造成电池水路温度降低，降低电池活性，且电池包的水开启循环，水流经电池包和电池冷却器。由此可见，常规热泵空调系统采用热泵采暖利用余热时，其缺点是零部件增多，系统比较复杂，降低电池活性，造成成本较高，运行效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种结合电池冷却器与电机余热的汽车热泵采暖系统及方法，以是在冬天使用热泵采暖循环时，采用电池冷却器充当余热回收器，并利用电机余热进行蒸发，能够提高热泵采暖性能和用于外置冷凝器的化霜，减少零部件，降低成本，使系统更简单。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供一种结合电池冷却器与电机余热的汽车热泵采暖系统，包括压缩机、水冷冷凝器、外置冷凝器、电池冷却器和气液分离器，压缩机分别与水冷冷凝器和气液分离器连接，水冷冷凝器与外置冷凝器之间设有并列布置的第一截止阀和第一电子膨胀阀，外置冷凝器通过第四截止阀与气液分离器连接，所述外置冷凝器还通过依次设置的第三截止阀、第一热力膨胀阀和电池冷却器与气液分离器连接，其特征在于，所述水冷冷凝器还通过第五截止阀连接于第三截止阀与第一热力膨胀阀之间。

进一步，还包括循环连接电池冷却器和驱动电机的电机余热水路。

本发明基于上述的结合电池冷却器与电机余热的汽车热泵采暖系统的热泵采暖方法，是利用电池冷却器参与热泵采暖循环中的冷媒循环。

优选的，包括如下步骤：关闭第一截止阀、第三截止阀，开启第一电子膨胀阀、第四截止阀、第五截止阀、第一热力膨胀阀，由压缩机压缩的冷媒经水冷冷凝器冷凝后，一路依次通过第一电子膨胀阀、外置冷凝器、第四截止阀和气液分离器再流回压缩机，另一路依次通过第五截止阀、第一热力膨胀阀、电池冷却器和气液分离器再流回压缩机。

本发明基于上述的结合电池冷却器与电机余热的汽车热泵采暖系统的热泵采暖方法，是利用驱动电机的余热与电池冷却器换热。

优选的，包括如下步骤：关闭第一电子膨胀阀、第四截止阀、第五截止阀，开启第一截止阀、第三截止阀、第一热力膨胀阀及电机余热水路，由压缩机压缩的冷媒依次经水冷冷凝器冷凝、外置冷凝器继续冷凝、第一热力膨胀阀膨胀、电池冷却器蒸发、气液分离器分离后流回压缩机，由驱动电机加热的电机余热水路中的水进入电池冷却器换热后再流向驱动电机，且电机余热水路中的水不流入电池包。

本发明的优点在于：本发明在冬天使用热泵采暖循环时，采用电池冷却器充当余热回收器，并利用电机余热进行蒸发，能够提高热泵采暖性能和用于外置冷凝器的化霜，并减少零部件，使系统更简单、布局更加紧凑，还简化了控制流程，降低了成本，并有助于保障电池活性。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明中的热泵采暖循环流程图。

图2为本发明中的热泵采暖循环下的外置冷却器化霜流程图。

附图标记：压缩机1、水冷冷凝器2、第一截止阀3、第一电子膨胀阀4、外置冷凝器5、驱动电机6、第五截止阀7、第三截止阀8、第一热力膨胀阀9、电池冷却器10、第四截止阀11、气液分离器12、空调箱总成13、电池包14。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1所示，本实施例中的一种结合电池冷却器与电机余热的汽车热泵采暖系统，包括压缩机1、水冷冷凝器2、外置冷凝器3、电池冷却器10和气液分离器12，压缩机1分别与水冷冷凝器2和气液分离器12连接，水冷冷凝器2与外置冷凝器5之间设有并列布置的第一截止阀3(SV-1)和第一电子膨胀阀4(EXV-1)，外置冷凝器5通过第四截止阀11(SV-4)与气液分离器12连接，外置冷凝器5还通过依次设置的第三截止阀8(SV-3)、第一热力膨胀阀9(TXV-1)和电池冷却器10与气液分离器12连接，水冷冷凝器2还通过第五截止阀7(SV-5)连接于第三截止阀8与第一热力膨胀阀9之间。

具体的，本实施例采用电池冷却器充当余热回收器的热泵空调系统，当热泵空调系统运行热泵采暖循环时，关闭第一截止阀3、第三截止阀8，并开启第一电子膨胀阀4、第四截止阀11、第五截止阀7、第一热力膨胀阀9，其冷媒循环过程为：冷媒经过压缩机1压缩，再进入水冷冷凝器2冷凝后分成两路，一路经过第一电子膨胀阀4膨胀后，进入外置冷凝器5蒸发，并经过第四截止阀11后，流经气液分离器12而回到压缩机1，另一路冷媒则经过第五截止阀7，在第一热力膨胀阀9膨胀后，进入电池冷却器10进行蒸发，然后流经气液分离器12而回到压缩机1；其水路循环过程为：水通过水冷冷凝器2加热后，由电加热器HVH、三通TPI-V1流入空调箱总成13的暖风芯体，并通过与其风侧换热后，回到水冷冷凝器2。

如图2所示，在本实施例中还包括循环连接电池冷却器10和驱动电机6的电机余热水路。这样，利用驱动电机的余热与电池冷却器换热，确保电池冷却器蒸发时不会造成电池水路温度降低，以保障电池活性。

具体的，当热泵空调系统运行热泵采暖循环时，外置冷凝器5结霜后需要化霜时，关闭第一电子膨胀阀4、第四截止阀11、第五截止阀7，开启第一截止阀3、第三截止阀8、第一热力膨胀阀9及电机余热水路，其冷媒循环过程为：冷媒经过压缩机1压缩，进入水冷冷凝器2冷凝，再经过第一截止阀3后，进入外置冷凝器5继续冷凝，此时高温冷媒放热实现外置冷凝器5化霜，而冷媒继续经过第三截止阀8，在第一热力膨胀阀9膨胀后，流入电池冷却器10蒸发后流入气液分离器12并回到压缩机1，此时电池冷却利用电机余热水路进行蒸发，蒸发时不会造成电池水路温度降低，保障了电池活性,即：水路循环过程，一路为水通过水冷冷凝器2加热后，由电加热器HVH、三通TPI-V1流入空调箱总成13的暖风芯体，并通过与其风侧换热后回到水冷冷凝器2，另外一路则利用电机余热水路开启循环，水经过驱动电机6加热后由三通TPI-V2进入电池冷却器10换热后，再由三通TPI-V3回到驱动电机6，此时水路不会流入电池包14，不会造成电池温度降低。

上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.结合电池冷却器与电机余热的汽车热泵采暖系统，其特征在于，包括压缩机(1)、水冷冷凝器(2)、外置冷凝器(5)、电池冷却器(10)和气液分离器(12)，所述压缩机分别与水冷冷凝器和气液分离器连接，所述水冷冷凝器与外置冷凝器之间设有并列布置的第一截止阀(3)和第一电子膨胀阀(4)，所述外置冷凝器通过第四截止阀(11)与气液分离器连接，所述外置冷凝器还通过依次设置的第三截止阀(8)、第一热力膨胀阀(9)和电池冷却器(10)与气液分离器连接，所述水冷冷凝器还通过第五截止阀(7)连接于第三截止阀与第一热力膨胀阀之间。

2.根据权利要1所述的结合电池冷却器与电机余热的汽车热泵采暖系统，其特征在于，还包括循环连接电池冷却器和驱动电机(6)的电机余热水路。

3.基于权利要求1所述的结合电池冷却器与电机余热的汽车热泵采暖系统的热泵采暖方法，其特征在于，利用电池冷却器参与热泵采暖循环中的冷媒循环。

4.根据权利要3所述的热泵采暖方法，其特征在于，包括：关闭第一截止阀、第三截止阀，开启第一电子膨胀阀、第四截止阀、第五截止阀、第一热力膨胀阀，由压缩机压缩的冷媒经水冷冷凝器冷凝后，一路依次通过第一电子膨胀阀、外置冷凝器、第四截止阀和气液分离器再流回压缩机，另一路依次通过第五截止阀、第一热力膨胀阀、电池冷却器和气液分离器再流回压缩机。

5.基于权利要求2所述的结合电池冷却器与电机余热的汽车热泵采暖系统的热泵采暖方法，其特征在于，利用驱动电机的余热与电池冷却器换热。

6.根据权利要5所述的热泵采暖方法，其特征在于，包括：关闭第一电子膨胀阀、第四截止阀、第五截止阀，开启第一截止阀、第三截止阀、第一热力膨胀阀及电机余热水路，由压缩机压缩的冷媒依次经水冷冷凝器冷凝、外置冷凝器继续冷凝、第一热力膨胀阀膨胀、电池冷却器蒸发、气液分离器分离后流回压缩机，由驱动电机加热的电机余热水路中的水进入电池冷却器换热后再流向驱动电机，且电机余热水路中的水不流入电池包。

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