CN111959226A - 除霜装置、车辆 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种除霜装置、车辆，包括太阳能集热部和化霜通道，所述太阳能集热部设置在所述化霜通道上，所述化霜通道的至少一部分设置在换热器上，所述化霜通道内通有换热介质，所述太阳能集热部能够加热所述换热介质，以使所述换热介质对所述换热器进行化霜。本申请提供一种除霜装置、车辆能够利用太阳能对换热器进行化霜，减少动力电池的消耗，保证了续航里程，同时能有效防止能源浪费。

Description

除霜装置、车辆
技术领域
本申请属于车辆技术领域，具体涉及一种除霜装置、车辆。
背景技术
新能源电动客车解决了燃油汽车的环保问题和化石燃料依赖问题，但是由于新能源客车在冬季没有发动机余热可以利用，所以采用了热泵型空调系统进行制热。但是热泵系统在冬季低温高湿的室外环境下制热运行时，车外换热器容易出现结霜现象，霜层的不断加厚使得车载空调系统制热能力不断衰减。现有电动客车通过将制热模式切换成制冷模式实现化霜，化霜时需要消耗大量电能，导致续航里程缩短，同时造成了能源浪费。
发明内容
因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种除霜装置、车辆，能够利用太阳能对换热器进行化霜，减少动力电池的消耗，保证了续航里程，同时能有效防止能源浪费。
为了解决上述问题，本申请提供了一种除霜装置，包括太阳能集热部和化霜通道，所述太阳能集热部设置在所述化霜通道上，所述化霜通道的至少一部分设置在换热器上，所述化霜通道内通有换热介质，所述太阳能集热部能够加热所述换热介质，以使所述换热介质对所述换热器进行化霜。
优选地，所述化霜通道上还设置有动力泵，所述动力泵带动所述换热介质在所述化霜通道内循环流动。
优选地，所述换热器包括制冷剂通道，所述化霜通道设置在所述制冷剂通道上。
优选地，所述化霜通道套设在所述制冷剂通道上，所述换热介质在所述化霜通道内的流动方向与制冷剂在所述制冷剂通道内的流动方向相反。
优选地，所述化霜通道上还设置有第一阀门和第二阀门，所述第一阀门设置在所述换热器沿所述换热介质流动方向的上游侧，所述第二阀门设置在所述换热器沿所述换热介质流动方向的下游侧。
优选地，所述化霜通道包括总路、第一支路和第二支路，所述总路包括进入口和排出口，所述第一支路的第一端与所述进入口连通，所述第一支路的第二端与所述排出口连通，所述第二支路的第一端与所述进入口连通，所述第一支路的第二端与所述排出口连通；
所述换热器设置在所述第一支路上，所述总路上设置有储能箱，所述换热介质能够储存在所述储能箱内，所述第二支路上设置有第三阀门。
优选地，所述除霜装置的运行模式包括储能模式和化霜模式；
当太阳辐射强度大于第一强度阈值时，所述除霜装置进入储能模式，所述换热介质沿所述总路和所述第二支路循环流动；
当所述除霜装置处于化霜模式时，所述换热介质沿所述总路和所述第一支路循环流动。
优选地，所述总路上还设置有过滤器。
本申请的另一方面，提供了一种车辆，包括如上述的化霜装置。
优选地，所述车辆包括动力电池，所述化霜通道包括总路和第三支路，所述总路包括进入口和排出口，所述第三支路的第一端与所述进入口连通，所述第三支路的第二端与所述排出口连通，所述第三支路的至少一部分设置在所述动力电池上。
优选地，所述第三支路上设置有第四阀门和第五阀门，所述第四阀门设置在所述动力电池沿所述换热介质流动方向的上游侧，所述第五阀门设置在所述动力电池沿所述换热介质流动方向的下游侧。
优选地，所述除霜装置的运行模式包括电池加热模式，当所述动力电池的温度低于第一温度阈值时，所述除霜装置进入电池加热模式时，所述换热介质沿所述总路和所述第三支路循环流动。
有益效果
本发明的实施例中所提供的一种除霜装置、车辆，能够利用太阳能对换热器进行化霜，减少动力电池的消耗，保证了续航里程，同时能有效防止能源浪费。
附图说明
图1为本申请实施例的系统原理图。
图2为本申请实施例的冷剂通道和化霜通道的结构示意图。
附图标记表示为：
1、气液分离器；2、车内换热器；3、四通换向阀；4、压缩机；5、换热器；6、板式换热器；7、主路电子膨胀阀；8、支路电子膨胀阀；9、储能箱； 10、太阳能集热部；11、过滤器；12、动力泵；13、第一阀门；14、第二阀门；15、第三阀门；16、第四阀门；17、第五阀门；18、化霜通道；19、制冷剂通道。
具体实施方式
结合参见图1所示，根据本申请的实施例，一种除霜装置，包括太阳能集热部10和化霜通道18，太阳能集热部10设置在化霜通道18上，化霜通道18 的至少一部分设置在换热器5上，化霜通道18内通有换热介质，太阳能集热部10能够加热换热介质，以使换热介质对换热器5进行化霜。通过设置太阳能集热部10和化霜通道18，将太阳能集热部10与车辆的热泵空调系统进行耦合，主要用于冬季低温工况下对换热器5进行融霜。通过利用太阳能对换热器 5进行化霜，减少动力电池的消耗，保证了续航里程，同时能有效防止能源浪费。
进一步的，太阳能集热部10为槽式太阳能集热器，聚光集热效率高，聚光比可达25～30倍，相较于车载光伏发电，太阳能利用效率高，安装方便。
进一步的，太阳能集热部10设置在车顶上。
进一步的，化霜通道18包括管体和管体内的中空部分。
进一步的，换热介质为防冻液。
进一步的，换热器5为车外换热器。
进一步的，太阳能集热部10用于加热换热介质，加热后的换热介质流动到化热器时，对换热器5进行加热，实现化霜。
进一步的，车辆还包括热泵系统，用于对车内供热。热泵系统采用补气增焓循环方式，当热泵系统单独制热运行时，从压缩机4出来高温高压气态制冷剂，经过四通换向阀3，进入车内换热器2中冷凝放热，达到加热车内空气的目的，此时高温高压的液态制冷剂经过板式换热器6冷却后分为主路和中间补气支路，中间补气支路的液态制冷剂通过支路电子膨胀阀8节流降压至中温中压的气液混合状态，并在板式换热器6吸收主路高温高压制冷剂的热量蒸发为气态，然后进入压缩机4进行增焓补气，同时经过板式换热器6过冷的主路制冷剂由主路电子膨胀阀7节流后，进入换热器5，再次经过四通换向阀3进入气液分离器1，吸入压缩机4完成一个制热循环。
化霜通道18上还设置有动力泵12，动力泵12带动换热介质在化霜通道 18内循环流动。通过设置动力泵12，实现换热介质在化霜通道18内的流动。
进一步的，动力泵12为水泵。
换热器5包括制冷剂通道19，化霜通道18设置在制冷剂通道19上，霜主要集中出现在制冷剂通道19上，通过将化霜通道18设置在制冷剂通道19上，能够准确的将制冷剂通道19上霜除去。
化霜通道18套设在制冷剂通道19上，换热介质在化霜通道18内的流动方向与制冷剂在制冷剂通道19内的流动方向相反，能够实现对换热器5最佳的除霜效果。
进一步的，如图2所示，化霜通道18套设在制冷剂通道19的周向方向的外侧。制冷剂在制冷剂通道19内流动，换热介质在制冷剂通道19的外壁与化霜通道18的内壁之间的空间流动。
进一步的，化霜通道18的通道壁以及制冷剂通道19的外壁与化霜通道18 的内壁之间的空间即为化霜通道18在换热器5上的一段。
进一步的，化霜通道18套设在制冷剂通道19上的一段的周向外壁上设置有散热翅片。
进一步的，制冷剂通道19和位于其上的化霜通道18成s形设置。
化霜通道18上还设置有第一阀门13和第二阀门14，第一阀门13设置在换热器5沿换热介质流动方向的上游侧，第二阀门14设置在换热器5沿换热介质流动方向的下游侧。通过设置第一阀门13和第二阀门14，能够实现换热介质在化霜通道18位于换热器5上的一段的通断，进而实现对换热器5化霜操作的启停可控。
进一步的，对换热器5进行化霜操作时，第一阀门13和第二阀门14同时打开，加热后的换热介质进入霜通道位于换热器5上的一段内，实现对化热器的化霜。不对换热器5进行化霜操作时，第一阀门13和第二阀门14同时关闭，换热介质不能进入霜通道位于换热器5上的一段内。
化霜通道18包括总路、第一支路和第二支路，总路包括进入口和排出口，第一支路的第一端与进入口连通，第一支路的第二端与排出口连通，第二支路的第一端与进入口连通，第一支路的第二端与排出口连通；
换热器5设置在第一支路上，总路上设置有储能箱9，换热介质能够储存在储能箱9内，第二支路上设置有第三阀门15。通过设置第二支路，并在总路上设置储能箱9，在不对换热器5进行化霜操作时，通过开启第三阀门15，实现换热介质在总路和第二支路中循环流动，实现热量储存在储能箱9中，避免能源浪费，同时也能实现热量收集和储存，能够快速的对换热器5进行化霜。
进一步的，第一支路和第二支路并联设置在总路上。
进一步的，动力泵12和太阳能集热部10设置在总路上。
进一步的，通过第一阀门13和第二阀门14，控制换热介质是否进入第一支路内。通过设置第三阀门15，控制换热介质是否进入第二支路内。
进一步的，储能箱9为能够储存加热后的换热介质的箱子。
进一步的，储能箱9的箱壁具有保温功能。
除霜装置的运行模式包括储能模式和化霜模式；
当太阳辐射强度大于第一强度阈值时，除霜装置进入储能模式，换热介质沿总路和第二支路循环流动；
当除霜装置处于化霜模式时，换热介质沿总路和第一支路循环流动。
进一步的，第一强度阈值为800W/m2，即太阳辐射强度>800W/m2时，除霜装置进入储能模式，第三阀门15打开，此时第一阀门13和第二阀门14处于关闭状态，太阳能集热部10吸收太阳能光能并转换为热能，用于提升换热介质的温度，并且在动力泵12的作用下，进入储能箱9进行储能。
进一步的，太阳辐射强度＜800W/m2时，，除霜装置退出储能模式，第三阀门15关闭。
进一步的，一部分换热介质储存在储能箱9内。
进一步的，除霜装置与车辆的热泵系统耦合，随着热泵运行时间的增加以及蒸发温度的降低，除霜装置进入化霜模式，第一阀门13和第二阀门14打开，此时第三阀门15处于关闭状态，加热后的换热介质进入第一支路内，对换热器5进行化霜操作。
进一步的，本实施例中，除霜装置进入或退出化霜模式由热泵系统的运行状态决定。
总路上还设置有过滤器11，用于过滤化霜通道18内的杂质。
本实施例的另一方面，提供了一种车辆，包括如上述的化霜装置。
车辆包括动力电池，化霜通道18包括总路和第三支路，总路包括进入口和排出口，第三支路的第一端与进入口连通，第三支路的第二端与排出口连通，第三支路的至少一部分设置在动力电池上。
由于动力电池的固有特性，在低温环境下其实际充放电性能远远低于常温下的充放电性能。通过设置第三支路，并使第三支路的至少一部分设置在动力电池上，能够实现加热动力电池。尤其是在冬季低温工况下，电动客车启动前，能够对动力电池进行预热，提高动力电池功率特性。
进一步的，动力电池外表面会自带液体通道，液体通道与第三支路相通，换热介质可以在动力电池表面与电池进行热交换。
第三支路上设置有第四阀门16和第五阀门17，第四阀门16设置在动力电池沿换热介质流动方向的上游侧，第五阀门17设置在动力电池沿换热介质流动方向的下游侧。通过设置第四阀门16和第五阀门17，实现控制换热介质在第三支路上的通断。
除霜装置的运行模式包括电池加热模式，当动力电池的温度低于第一温度阈值时，除霜装置进入电池加热模式时，换热介质沿总路和第三支路循环流动。
进一步的，第一温度阈值根据动力电池本身要求以及外部环境实际温度设定。
进一步的，动力电池上设置有温度传感器，用于检测动力电池温度。
进一步的，除霜装置混入电池加热模式时，第四阀门16和第五阀门17打开，此时，第一阀门13、第二阀门14和第三阀门15关闭，加热后的换热介质进入第三支路内，对动力电池进行加热。
本发明的实施例中所提供的一种除霜装置、车辆，能够利用太阳能对换热器5进行化霜，减少动力电池的消耗，保证了续航里程，同时能有效防止能源浪费。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (12)

1.一种除霜装置，其特征在于，包括太阳能集热部(10)和化霜通道(18)，所述太阳能集热部(10)设置在所述化霜通道(18)上，所述化霜通道(18)的至少一部分设置在换热器(5)上，所述化霜通道(18)内通有换热介质，所述太阳能集热部(10)能够加热所述换热介质，以使所述换热介质对所述换热器(5)进行化霜。
2.根据权利要求1所述的除霜装置，其特征在于，所述化霜通道(18)上还设置有动力泵(12)，所述动力泵(12)带动所述换热介质在所述化霜通道(18)内循环流动。
3.根据权利要求1所述的除霜装置，其特征在于，所述换热器(5)包括制冷剂通道(19)，所述化霜通道(18)设置在所述制冷剂通道(19)上。
4.根据权利要求3所述的除霜装置，其特征在于，所述化霜通道(18)套设在所述制冷剂通道(19)上，所述换热介质在所述化霜通道(18)内的流动方向与制冷剂在所述制冷剂通道(19)内的流动方向相反。
5.根据权利要求1所述的除霜装置，其特征在于，所述化霜通道(18)上还设置有第一阀门(13)和第二阀门(14)，所述第一阀门(13)设置在所述换热器(5)沿所述换热介质流动方向的上游侧，所述第二阀门(14)设置在所述换热器(5)沿所述换热介质流动方向的下游侧。
6.根据权利要求1所述的除霜装置，其特征在于，所述化霜通道(18)包括总路、第一支路和第二支路，所述总路包括进入口和排出口，所述第一支路的第一端与所述进入口连通，所述第一支路的第二端与所述排出口连通，所述第二支路的第一端与所述进入口连通，所述第一支路的第二端与所述排出口连通；
所述换热器(5)设置在所述第一支路上，所述总路上设置有储能箱(9)，所述换热介质能够储存在所述储能箱(9)内，所述第二支路上设置有第三阀门(15)。
7.根据权利要求6所述的除霜装置，其特征在于，所述除霜装置的运行模式包括储能模式和化霜模式；
当太阳辐射强度大于第一强度阈值时，所述除霜装置进入储能模式，所述换热介质沿所述总路和所述第二支路循环流动；
当所述除霜装置处于化霜模式时，所述换热介质沿所述总路和所述第一支路循环流动。
8.根据权利要求6所述的除霜装置，其特征在于，所述总路上还设置有过滤器(11)。
9.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的化霜装置。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述车辆包括动力电池，所述化霜通道(18)包括总路和第三支路，所述总路包括进入口和排出口，所述第三支路的第一端与所述进入口连通，所述第三支路的第二端与所述排出口连通，所述第三支路的至少一部分设置在所述动力电池上。
11.根据权利要求10所述的车辆，其特征在于，所述第三支路上设置有第四阀门(16)和第五阀门(17)，所述第四阀门(16)设置在所述动力电池沿所述换热介质流动方向的上游侧，所述第五阀门(17)设置在所述动力电池沿所述换热介质流动方向的下游侧。
12.根据权利要求10所述的车辆，其特征在于，所述除霜装置的运行模式包括电池加热模式，当所述动力电池的温度低于第一温度阈值时，所述除霜装置进入电池加热模式时，所述换热介质沿所述总路和所述第三支路循环流动。
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