CN113085484B - 一种空调热泵系统及具有其的电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种空调热泵系统及具有其的电动汽车；空调热泵系统包括：换热回路，具有首尾依次相连的室内换热器、膨胀阀、室外换热器、补热换热器以及压缩机；电储热装置，具有相变金属以及用于加热相变金属的电加热棒，电加热棒与电池模组电连接；电储热装置通过第一换热管路与补热换热器连通，第一换热管路为补热换热器供热。本发明的电储热装置通过补热换热器为换热回路供热，换热回路为电动汽车的车厢提供热能；相变金属的储能密度远高于锂电池模组的储能密度，一定重量或体积的电储热装置比相同重量或体积的电池模组储存的能量多，并且价格相对于电池模组来说更便宜；节省了电池模组的能量，进而提升了电动汽车的续航能力。

Description

一种空调热泵系统及具有其的电动汽车

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种空调热泵系统及具有其的电动汽车。

背景技术

随着社会的发展进步，环保节能的电动汽车已成为未来汽车行业的重要发展方向。其中，动力电池是为电动汽车提供动力的核心部件，动力电池的温度会影响电池的性能，冬季续航里程严重缩短是电动汽车的最大痛点之一。

目前，电动汽车上普遍使用的PTC(热敏电阻)制热使电动汽车的冬季续航里程减少一半左右。电动汽车续航里程减少的原因之一是低温下锂离子电池的性能下降，另一个主要原因是车厢加热所消耗的能量非常大，甚至超过了驱动电机所消耗的能量。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的通过热敏电阻对电动汽车制热，电池模组在冬季的航里程骤减的缺陷，从而提供一种空调热泵系统及具有其的电动汽车。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种空调热泵系统包括：

换热回路，具有首尾依次相连的室内换热器、膨胀阀、室外换热器、补热换热器以及压缩机；

电储热装置，具有相变金属以及用于加热所述相变金属的电加热棒；所述电储热装置通过第一换热管路与所述补热换热器连通，所述第一换热管路为所述补热换热器供热。

作为优选方案，电动汽车的电池模组通过第二换热管路与所述换热回路换热连通，并与所述室内换热器并联。

作为优选方案，还包括：

第三换热管路，连通在所述电储热装置与电动汽车的电池模组之间，用于为所述电池模组供热。

作为优选方案，所述第一换热管路上设有补热控制器，所述补热控制器用于控制所述电储热装置的放热功率。

作为优选方案，所述第一换热管路上设有启闭阀。

作为优选方案，所述电储热装置包括：

储热罐，内部套设有保温罐，所述相变金属容纳在所述保温罐内；所述相变金属内插设有热管，所述热管的部分伸出所述储热罐；

导热盘管，缠绕在所述保温罐的外壁上，所述导热盘管的两端分别穿出所述储热罐；

储热换热器，具有适于通入换热介质的换热腔，所述换热腔具有与外界连通的进口和出口；所述储热换热器具有部分伸出所述换热腔的导热柱，所述导热柱与所述热管间隔相对；

导热阀板，可抽拉地接触抵接在所述热管与所述导热柱之间。

一种电动汽车，具有上述方案中任一项所述的空调热泵系统。

作为优选方案，所述电储热装置可拆卸地安装在电动汽车。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的空调热泵系统，电储热装置为补热换热器供热，补热换热器为换热回路供热，换热回路为电动汽车的车厢提供热能；停车期间利用外界的电源为电储热装置供电，相变金属的储能密度远高于锂电池模组的储能密度，一定重量或体积的电储热装置比相同重量或体积的电池模组储存的能量多，并且价格相对于电池模组来说更便宜；通过电储热装置为车厢供热，节省了电池模组的能量，进而提升了电动汽车的续航能力。

2.本发明提供的空调热泵系统，换热回路为电池模组加热保温，避免电池模组因温度低、而导致性能下降。

3.本发明提供的空调热泵系统，第三换热管路能够为电池模组单独供热，进而保证了电池模组的性能。

4.本发明提供的空调热泵系统，补热控制器的设置，能够精确控制电储热装置的放热功率，保证换热回路在设计温度范围内。

5.本发明提供的电动汽车，在不需要供热的季节，将电储热装置拆除，能够降低车辆的整体重量，实现节能降耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为电储热装置的结构示意图。

图2为热控组的结构示意图。

图3为本发明中提供的空调热泵系统的示意图。

附图标记说明：

1、电储热装置；2、储热罐；3、保温罐；4、相变金属；5、热管；6、导热盘管；7、储热换热器；8、导热柱；9、热控组件；10、电加热棒；11、第三换热管路；12、启闭阀；13、驱动件；14、导热阀板；15、第一隔热环；16、第一导热块；17、第二导热块；18、第二隔热环；19、第三隔热环；20、阀杆；21、隔热块；22、室内换热器；23、膨胀阀；24、室外换热器；25、补热换热器；26、压缩机；27、第一换热管路；28、补热控制器；29、第二换热管路；30、电池模组。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供的空调热泵系统，包括：换热回路以及电储热装置1。

如图1所示，电储热装置1包括：储热罐2、保温罐3、相变金属4、热管5、导热盘管6、储热换热器7、导热柱8以及热控组件9。所述储热罐2为柱形结构，内部具有密封的储热腔；所述储热罐2的内部嵌套有顶端开口的保温罐3，所述保温罐3的开口端与所述储热罐2的顶盖抵接封堵；所述储热罐2的顶盖采用隔热材料，所述保温罐3的内外侧壁上均涂覆有隔热涂层以及耐腐蚀涂层；所述保温罐3的外壁与所述储热罐2的内壁之间形成夹层，导热盘管6缠绕在所述保温罐3的外壁上、并与所述储热罐2的内壁接触抵接，所述导热盘管6的两端分别穿出所述储热罐2。

如图1所示，所述相变金属4容纳在所述保温罐3内，所述相变金属4与所述储热罐2的顶盖之间具有间隔空间，所述间隔空间内填充有惰性气体，所述惰性气体防止相变金属4出现氧化现象。所述相变金属4的周向上均布地内插设有电加热棒10，所述电加热棒10的部分伸出所述储热罐2的顶盖，所述电加热棒10用于对所述相变金属4加热。所述相变金属4的中心处插设有热管5，所述热管5的部分伸出所述储热罐2的顶盖，所述热管5用于将所述相变金属4释放的热量经所述热控组件9传递给所述储热换热器7。

如图1所示，所储热换热器7位于所述储热罐2的正上方，所述热控组件9位于所述储热换热器7与所述储热罐2之间。所述储热换热器7包括：换热壳体、翅片板以及导热柱8；所述换热壳体具有与外界连通的进口和出口，所述翅片板位于所述换热壳体内部；所述导热柱8与所述翅片板连接，所述导热柱8的部分朝下伸出所述换热壳体。

如图1、图2所示，所述热控组件9包括：驱动件13、导热阀板14、第一隔热环15、第一导热块16以及第二导热块17，所述第一导热块16以及第二导热块17均为高导热耐磨材料；所述驱动件13连接在所述储热罐2的顶盖上，所述驱动件13具有滑动伸缩的阀杆20，所述导热阀板14通过隔热块21连接在所述阀杆20上；所述第一隔热环15的上端面通过第二隔热环18与所述换热壳体抵接，所述第一隔热环15的下端面通过第三隔热环19与所述储热罐2的顶盖抵接；所述第一导热块16套设在所述导热柱8上，所述第一导热块16的部分朝下穿过所述第二隔热环18、伸入所述第一隔热环15内；所述第二导热块17套设在所述热管5上，所述第二导热块17的部分朝上穿过所述第三隔热环19、伸入所述第一隔热环15内，所述第一导热块16与所述第二导热块17之间具有上下间隔的隔热空间；所述第一隔热环15的外壁上开设有弧形的导向口，所述导热阀板14能够滑动伸入所述导向口内；所述导热阀板14的上端面能够与所述第一导热块16接触抵接，所述导热阀板14的下端面能够与所述第二导热块17接触抵接；通过驱动件13驱动所述导热阀板14的伸入量，来调节所述导热阀板14与所述第一导热块16、第二导热块17之间的接触面积，进而实现放热功率的调节。

如图3所示，所述换热回路具有首尾依次相连的室内换热器22、膨胀阀23、室外换热器24、补热换热器25以及压缩机26，其中，所述室内换热器22为冷凝器，所述室外换热器24为蒸发器，所述补热换热器25为板式换热器。所述电储热装置1上的储热换热器7通过第一换热管路27所述补热换热器25，在停车期间利用外界的电源为电加热棒10供电，所述电加热棒10对所述相变金属4加热，通过所述第一换热管路27将所述相变金属4的热量传递给所述补热换热器25，所述补热换热器25为换热回路持续提供热量；所述第一换热管路27上设有补热控制器28，所述补热控制器28与热控组件9的驱动件13信号连接，用于控制所述导热阀板14与所述第一导热块16、第二导热块17之间的接触面积，进而实现换热回路的温度调节。在制热过程中，换热介质经过室外换热器24时蒸发汽化、吸收外界环境中的低温热能，再经所述压缩机26增压增温后，最后经过所述室内换热器22时换热介质冷凝放热；所述电储热装置1通过所述补热换热器25对换热回路上的换热介质加热，使所述电储热装置1的热量通过换热介质传递到电动汽车车厢内。

如图3所示，所述电池模组30通过第二换热管路29与所述换热回路换热连通，并与所述室内换热器22并联，所述第二换热管路29对为电池模组30加热保温；所述导热盘管6通过第三换热管路11与所述电池模组30换热连通，所述第三换热管路11为所述电池模组30加热保温。

如图3所示，所述第一换热管路27上设有启闭阀12，所述启闭阀12用于控制所述补热换热器25与所述电储热装置1的开启与关断；当所述换热回路在制冷过程中，断开所述第一换热管路27与补热换热器25之间的连通。所述电储热装置1可拆卸地安装在电动汽车，在不需要供热的季节，能够将所述电储热装置1拆除，进而降低车辆的整体重量，实现节能降耗。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种空调热泵系统，其特征在于，包括：

换热回路，具有首尾依次相连的室内换热器（22）、膨胀阀（23）、室外换热器（24）、补热换热器（25）以及压缩机（26）；

电储热装置（1），具有相变金属（4）以及用于加热所述相变金属（4）的电加热棒（10）；所述电储热装置（1）通过第一换热管路（27）与所述补热换热器（25）连通，所述第一换热管路（27）为所述补热换热器（25）供热；

所述电储热装置（1）包括：

储热罐（2），内部套设有保温罐（3），所述相变金属（4）容纳在所述保温罐（3）内；所述相变金属（4）内插设有热管（5），所述热管（5）的一端伸出所述储热罐（2）；

导热盘管（6），缠绕在所述保温罐（3）的外壁上，所述导热盘管（6）的两端分别穿出所述储热罐（2）；

储热换热器（7），具有适于通入换热介质的换热腔，所述换热腔具有与外界连通的进口和出口；所述储热换热器（7）具有一端伸出所述换热腔的导热柱（8），所述导热柱（8）与所述热管（5）间隔相对；

导热阀板（14），所述导热阀板（14）的上端面能够与第一导热块（16）接触抵接，所述导热阀板（14）的下端面能够与第二导热块（17）接触抵接；

驱动件（13）具有滑动伸缩的阀杆（20），所述导热阀板（14）通过隔热块（21）连接在所述阀杆（20）上；

通过驱动件（13）驱动所述导热阀板（14）的伸入量，来调节所述导热阀板（14）与所述第一导热块（16）、第二导热块（17）之间的接触面积，进而实现放热功率的调节。

2.根据权利要求1所述的空调热泵系统，其特征在于，电动汽车的电池模组（30）通过第二换热管路（29）与所述换热回路换热连通，并与所述室内换热器（22）并联。

3.根据权利要求1所述的空调热泵系统，其特征在于，还包括：

第三换热管路（11），连通在所述电储热装置（1）与电动汽车的电池模组（30）之间，用于为所述电池模组（30）供热。

4.根据权利要求1所述的空调热泵系统，其特征在于，所述第一换热管路（27）上设有补热控制器（28），所述补热控制器（28）用于控制所述电储热装置（1）的放热功率。

5.根据权利要求1所述的空调热泵系统，其特征在于，所述第一换热管路（27）上设有启闭阀（12）。

6.一种电动汽车，其特征在于，具有权利要求1-5中任一项所述的空调热泵系统。

7.根据权利要求6所述的电动汽车，其特征在于，所述电储热装置（1）可拆卸地安装在电动汽车。