CN114083960A - 汽车热管理空调系统和新能源汽车 - Google Patents

汽车热管理空调系统和新能源汽车 Download PDF

Info

Publication number
CN114083960A
CN114083960A CN202111494146.2A CN202111494146A CN114083960A CN 114083960 A CN114083960 A CN 114083960A CN 202111494146 A CN202111494146 A CN 202111494146A CN 114083960 A CN114083960 A CN 114083960A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipeline
heat exchanger
control valve
thermal management
conditioning system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111494146.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114083960B (zh
Inventor
黄泽清
梁祥飞
皇甫启捷
徐璐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Original Assignee
Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai filed Critical Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority to CN202111494146.2A priority Critical patent/CN114083960B/zh
Publication of CN114083960A publication Critical patent/CN114083960A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114083960B publication Critical patent/CN114083960B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • B60H1/3204Cooling devices using compression
    • B60H1/3227Cooling devices using compression characterised by the arrangement or the type of heat exchanger, e.g. condenser, evaporator
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00278HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • B60H1/00392Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell for electric vehicles having only electric drive means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • B60H1/3204Cooling devices using compression
    • B60H1/3223Cooling devices using compression characterised by the arrangement or type of the compressor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/02Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H2001/00307Component temperature regulation using a liquid flow
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

本申请提供一种汽车热管理空调系统和新能源汽车。该汽车热管理空调系统包括制冷剂循环和冷却液循环(30),制冷剂循环包括分馏装置(7)和储液器(8),制冷剂循环内的制冷剂为非共沸制冷剂,分馏装置(7)的底部设置有换热盘管,冷却液循环(30)与换热盘管连接,冷却液循环(30)内的冷却液在换热盘管内与分馏装置(7)底部的制冷剂换热,冷却液循环(30)和制冷剂循环通过第四换热器(4)换热连接,分馏装置(7)用于调节非共沸制冷剂中的高沸点工质,储液器(8)用于调节非共沸制冷剂中的低沸点工质。根据本申请的汽车热管理空调系统,能够提高系统的变工况适应能力,在兼顾系统能效的同时,有效提高系统的制热量,改善新能源汽车的冬季续航能力。

Description

汽车热管理空调系统和新能源汽车
技术领域
本申请涉及新能源汽车技术领域,具体涉及一种汽车热管理空调系统和新能源汽车。
背景技术
近年来,国内新能源汽车蓬勃发展,对于汽车热管理技术有了更高的要求。而作为集成式热管理重要组成部分的汽车空调系统,目前主要应用的是单冷空调加PTC加热系统、蒸汽压缩式热泵系统、喷射补气式热泵系统以及余热回收式热泵系统。
但上述的汽车热管理空调系统仍然存在低温制热量不足的问题,往往还是需要PTC加热模块补足,进而大大的增加了电能消耗,不利于新能源汽车的冬季续航。
发明内容
因此,本申请要解决的技术问题在于提供一种汽车热管理空调系统和新能源汽车,能够提高系统的变工况适应能力,在兼顾系统能效的同时,有效提高系统的制热量,改善新能源汽车的冬季续航能力。
为了解决上述问题,本申请提供一种汽车热管理空调系统,包括制冷剂循环和冷却液循环,制冷剂循环包括分馏装置和储液器,制冷剂循环内的制冷剂为非共沸制冷剂,分馏装置的底部设置有换热盘管,冷却液循环包括电池热管理系统和/或电机热管理系统,冷却液循环与换热盘管连接,冷却液循环内的冷却液在换热盘管内与分馏装置底部的制冷剂换热,冷却液循环和制冷剂循环通过第四换热器换热连接,分馏装置用于调节非共沸制冷剂中的高沸点工质,储液器用于调节非共沸制冷剂中的低沸点工质。
优选地,汽车热管理空调系统还包括压缩机、第一换热器、第二换热器和第三换热器,第一换热器和第二换热器位于乘员舱内,第一换热器和第三换热器并联设置,第一换热器和第三换热器所在的并联管路一端连接在压缩机的排气口,另一端连接至汇管点A,汇管点A的另一侧并联有第一换热管路、第二换热管路和第三换热管路,第一换热管路上设置有第二换热器,第四换热器位于第二换热管路上,第一换热管路和第二换热管路的并联管路的另一端通过回气管路与压缩机的吸气口连接。
优选地,分馏装置还包括第一入口、第二入口、第一出口和第二出口,第一入口位于分馏装置的中部,第二入口和第一出口位于分馏装置的上部,第二出口位于分馏装置的底部,压缩机的排气口通过管路连接至第一入口,该管路上设置有第六控制阀,第二换热管路通过第一旁通管路与第二入口连接,第一旁通管路上设置有第八控制阀和第三节流装置,第三换热器靠近压缩机一端的管路通过第二旁通管路与第一出口连接,第二旁通管路上设置有第七控制阀,汇管点A与第二换热器之间的第一换热管路通过第三旁通管路连接至第二出口,第三旁通管路上设置有第九控制阀。
优选地,第三换热器远离压缩机一端的管路与第四换热器远离压缩机一端的管路之间通过第四旁通管路连接,第四旁通管路上设置有第十控制阀、第十一控制阀和储液器,第十控制阀设置在储液器与第三换热器所在管路相连接的管路上,第十一控制阀设置在储液器与第二换热管路连接的管路上。
优选地,非共沸制冷剂包括至少两种组元。
优选地,非共沸制冷剂包括HC类、HFC类、HFO类制冷剂中的至少两种。
优选地,非共沸制冷剂中至少一种组元的单位容积制热量高于其他组元中最小的单位容积制热量的1.25倍以上,非共沸制冷剂中至少一种组元的常压沸点与其他组元的常压沸点之间的差值大于或等于3℃。
优选地,冷却液循环内的冷却液为乙二醇水溶液。
优选地,冷却液循环包括循环泵,电池热管理系统和电机热管理系统并联后,与循环泵串联。
优选地,第三换热器所在的管路上设置有第三控制阀,第二旁通管路连接在第三控制阀与第三换热器之间的管路上;和/或,第三换热器所在的管路上设置有第四控制阀,第四旁通管路连接在第四控制阀与第三换热器之间的管路上。
优选地,第一换热器所在的管路上设置有第一控制阀;和/或,第二换热器与汇管点A连接的管路上设置有第一节流装置和第二控制阀,第二控制阀位于第一节流装置靠近汇管点A的一侧,第三旁通管路连接在第二控制阀与第一节流装置之间的管路上。
优选地,第四换热器连接至汇管点A的管路上沿着靠近汇管点A的方向上依次设置有第二节流装置和第五控制阀,第四旁通管路连接在第二节流装置和第五控制阀之间的管路上。
优选地,第一换热器和第二换热器均为风冷换热器。
优选地,第一换热器和第二换热器位于同一风道内,沿着气流流动方向,第二换热器位于第一换热器的前侧。
根据本申请的另一方面,提供了一种新能源汽车,包括汽车热管理空调系统,该汽车热管理空调系统为上述的汽车热管理空调系统。
本申请提供的汽车热管理空调系统,包括制冷剂循环和冷却液循环,制冷剂循环包括分馏装置和储液器,制冷剂循环内的制冷剂为非共沸制冷剂,分馏装置的底部设置有换热盘管,冷却液循环包括电池热管理系统和/或电机热管理系统,冷却液循环与换热盘管连接,冷却液循环内的冷却液在换热盘管内与分馏装置底部的制冷剂换热,冷却液循环和制冷剂循环通过第四换热器换热连接,分馏装置用于调节非共沸制冷剂中的高沸点工质,储液器用于调节非共沸制冷剂中的低沸点工质。该汽车热管理空调系统利用分馏装置调节非共沸制冷剂中的高沸点工质,利用储液器调节非共沸制冷剂中的低沸点工质,能够根据汽车热管理空调系统所处的工作模式,控制不同工作模式下的循环工质配比,提高系统的变工况适应能力,保障了各个模式的高效运行,尤其是在冬季低温环境下,通过将系统的循环工质调节为单位容积制热量大的配比,可以做到兼顾系统能效的同时,有效地提高系统的制热量,改善新能源汽车的冬季续航能力。
附图说明
图1为本申请一个实施例的汽车热管理空调系统的结构原理图;
图2为本申请一个实施例的汽车热管理空调系统的制冷模式运行图;
图3为本申请一个实施例的汽车热管理空调系统的制热模式运行图;
图4为本申请一个实施例的汽车热管理空调系统冬季低环温运行前的混合制冷剂调节过程图;
图5为本申请一个实施例的汽车热管理空调系统的混合制冷剂调节过程图。
附图标记表示为:
1、压缩机;20、乘员舱;21、第一换热器;22、第二换热器;3、第三换热器;4、第四换热器;5、电池热管理系统;6、电机热管理系统;7、分馏装置;8、储液器;91、第一节流装置;92、第二节流装置;93、第三节流装置;101、第一控制阀;102、第二控制阀;103、第三控制阀;104、第四控制阀;105、第五控制阀;106、第六控制阀;107、第七控制阀;108、第八控制阀;109、第九控制阀;110、第十控制阀;111、第十一控制阀;11、循环泵;30、冷却液循环。
具体实施方式
结合参见图1至图5所示,根据本申请的实施例,汽车热管理空调系统包括制冷剂循环和冷却液循环30,制冷剂循环包括分馏装置7和储液器8,制冷剂循环内的制冷剂为非共沸制冷剂,分馏装置7的底部设置有换热盘管,冷却液循环30包括电池热管理系统5和/或电机热管理系统6,冷却液循环30与换热盘管连接,冷却液循环30内的冷却液在换热盘管内与分馏装置7底部的制冷剂换热,冷却液循环30和制冷剂循环通过第四换热器4换热连接,分馏装置7用于调节非共沸制冷剂中的高沸点工质,储液器8用于调节非共沸制冷剂中的低沸点工质。
该汽车热管理空调系统利用分馏装置7调节非共沸制冷剂中的高沸点工质,利用储液器8调节非共沸制冷剂中的低沸点工质,能够根据汽车热管理空调系统所处的工作模式,控制不同工作模式下的循环工质配比,提高系统的变工况适应能力,保障了各个模式的高效运行,尤其是在冬季低温环境下,通过将系统的循环工质调节为单位容积制热量大的配比,可以做到兼顾系统能效的同时,有效地提高系统的制热量,改善新能源汽车的冬季续航能力。
分馏装置7的作用是对混合工质进行分离,原理是利用不同组元间的沸点差异,沸点低的组元先蒸发富集于气体中,沸点高的组元则富集于液体中,从而实现一定程度的组元分离。
汽车热管理空调系统还包括压缩机1、第一换热器21、第二换热器22和第三换热器3,第一换热器21和第二换热器22位于乘员舱20内,第一换热器21和第三换热器3并联设置,第一换热器21和第三换热器3所在的并联管路一端连接在压缩机1的排气口,另一端连接至汇管点A,汇管点A的另一侧并联有第一换热管路、第二换热管路和第三换热管路,第一换热管路上设置有第二换热器22,第四换热器4位于第二换热管路上,第一换热管路和第二换热管路的并联管路的另一端通过回气管路与压缩机1的吸气口连接。
该汽车热管理空调系统能够实现多种功能:包括乘员舱20的供冷、供热还有制热模式下的除湿运行,结合非共沸制冷剂的特性,通过合理的系统布置,充分发挥了非共沸制冷剂出色的换热效果,保障了不同运行模式下的高能效表现。
在本实施例中,压缩机1所在的制冷剂循环系统中的制冷剂采用非共沸制冷剂,能够利用非共沸制冷剂的特性使系统能够更好的适应环境工况的变化,维持各模式下较高的能效水平。电池热管理系统5和电机热管理系统6所在的循环管路为冷却液循环30,冷却液循环30中所采用冷却液可以为水,优选地为乙二醇水溶液。
第四换热器4为三工质换热器,可实现冷却液与循环工质的逆流热交换,循环工质与车外环境的近逆流热交换。
分馏装置7还包括第一入口、第二入口、第一出口和第二出口,第一入口位于分馏装置7的中部,第二入口和第一出口位于分馏装置7的上部,第二出口位于分馏装置7的底部,压缩机1的排气口通过管路连接至第一入口,该管路上设置有第六控制阀106,第二换热管路通过第一旁通管路与第二入口连接,第一旁通管路上设置有第八控制阀108和第三节流装置93,第三换热器3靠近压缩机1一端的管路通过第二旁通管路与第一出口连接,第二旁通管路上设置有第七控制阀107,汇管点A与第二换热器22之间的第一换热管路通过第三旁通管路连接至第二出口,第三旁通管路上设置有第九控制阀109。
第三换热器3远离压缩机1一端的管路与第四换热器4远离压缩机1一端的管路之间通过第四旁通管路连接,第四旁通管路上设置有第十控制阀110、第十一控制阀111和储液器8,第十控制阀110设置在储液器8与第三换热器3所在管路相连接的管路上,第十一控制阀111设置在储液器8与第二换热管路连接的管路上。
非共沸制冷剂包括至少两种组元。
非共沸制冷剂包括自然工质、HC类、HFC类、HFO类制冷剂中的至少两种。
非共沸制冷剂中至少一种组元的单位容积制热量要明显高于其他组元中最小的单位容积制热量,一般而言,需要高于组元中最小单位容积制热量的1.25倍以上,进一步的,环境温度为-15℃时,要高出1.73倍以上;更进一步的,环境温度为-25℃时要高出2.11倍以上。优选的该高单位容积制热量的组元为CO2或R32或R152a;非共沸制冷剂中至少一种组元的常压沸点与其他组元的常压沸点之间的差值大于或等于3℃。
冷却液循环30包括循环泵11,电池热管理系统5和电机热管理系统6并联后,与循环泵11串联。
第三换热器3所在的管路上设置有第三控制阀103,第二旁通管路连接在第三控制阀103与第三换热器3之间的管路上。
第三换热器3所在的管路上设置有第四控制阀104,第四旁通管路连接在第四控制阀104与第三换热器3之间的管路上。
第一换热器21所在的管路上设置有第一控制阀101。
第二换热器22与汇管点A连接的管路上设置有第一节流装置91和第二控制阀102,第二控制阀102位于第一节流装置91靠近汇管点A的一侧,第三旁通管路连接在第二控制阀102与第一节流装置91之间的管路上。
第四换热器4连接至汇管点A的管路上沿着靠近汇管点A的方向上依次设置有第二节流装置92和第五控制阀105,第四旁通管路连接在第二节流装置92和第五控制阀105之间的管路上。
第一换热器21和第二换热器22均为风冷换热器。
第一换热器21和第二换热器22位于同一风道内,沿着气流流动方向,第二换热器22位于第一换热器21的前侧。
第一换热器21和第二换热器22均为风冷换热器,通过风机实现循环工质与乘员舱20内环境的近逆流热交换。第一换热器21和第二换热器22处于同一风道内,并且按照接触风的前后顺序,第二换热器22位于第一换热器21之前。
第三换热器3为风冷换热器,通过风机实现循环工质与和车外环境的近逆流热交换。
压缩机1的排气口分成三路,一路经第一控制阀101连接至第一换热器21的一端,另一路经第三控制阀103连接至第三换热器3的一端,剩下一路经第六控制阀106连接至分馏装置7的第一入口;第三换热器3的另一端经第四控制阀104连接至汇管点A,第一换热器21的另一端也连接至汇管点A,两者呈并联布置,且均在汇管点A的同一侧;汇管点A的另一侧分有三路,一路经第二控制阀102和第一节流装置91连接至第二换热器22的一端,一路经第八控制阀108和第三节流装置93连接至分馏装置7的第二入口,另一路经第五控制阀105和第二节流装置92连接至第四换热器4的制冷剂侧入口;分馏装置7的第一出口经第七控制阀107连接至第三控制阀103和第三换热器3之间,分馏装置7的第二出口经第九控制阀109连接至第一节流装置91与第二控制阀102之间;储液器8经第十控制阀110连接至第三换热器3和第四控制阀104之间,经第十一控制阀111连接至第二节流装置92和第五控制阀105之间;第二换热器的另一端与第四换热器的制冷剂侧出口共同连接至压缩机1的吸气口。
循环泵11的出口分为两路,一路连接至电机热管理系统6的入口,另一路连接至电池热管理系统5的冷却液侧入口;电池热管理系统5的出口与电机热管理系统6的出口共同连接至分馏装置7底层的换热盘管入口,盘管浸没于分馏装置7底部的制冷剂液体内,盘管的出口连接至第四换热器4的冷却液入口;第四换热器4的冷却液出口连接至循环泵11的入口,依次构成冷却液循环30。
当汽车热管理空调系统处于常规制冷模式时,其运行过程如图2所示,第二控制阀102、第三控制阀103和第四控制阀104开启,第五控制阀选择性开启,其他控制阀全部关闭。压缩机1排出的高温高压工质进入到第三换热器3中放热冷凝,流出时已冷凝为具有一定过冷度的液相工质。过冷工质经第一节流装置91的节流后进入到第二换热器22中吸热蒸发至具有一定的过热度。第五控制阀105视冷却液循环的负荷情况选择性开启,开启时,冷凝器出口的一部分过冷工质经过第二节流装置92的节流后,进入到第四换热器4中吸热蒸发至具有一定的过热度。从第二换热器22和/或第四换热器4流出的气态工质进入到压缩机1内压缩至高温高压气体,以此构成制冷剂循环。
循环泵11开启,冷却液分别经过电池热管理系统5和电机热管理系统6带走热量,然后进入到第四换热器4;第四换热器4优选的为风冷散热器,通过抽吸车外环境的空气对冷却液循环30进行散热。当风冷散热不满足负荷时,第五控制阀105开启,第四换热器4同时作为循环中的次级蒸发器,通过制冷剂的蒸发吸热为冷却液循环30提供冷量。第二节流装置92用于优化调节第四换热器4的换热效果。
在此运行模式下,第三换热器3作为循环中的冷凝器,负责向车外环境散热。第二换热器22作为循环中的主蒸发器,负责为乘员舱20提供冷量。第二节流装置92用于优化调节第二换热器22的换热效果。
当汽车热管理空调系统处于常规制热模式时,其运行过程如图3所示,第一控制阀101和第五控制阀105开启,其他控制阀全部关闭。压缩机1排出的高温高压工质进入到第一换热器21中放热冷凝,流出时已冷凝为具有一定过冷度的液相工质。过冷工质经第二节流装置92节流后进入到第四换热器4吸热蒸发至具有一定的过热度,之后进入到压缩机内压缩至高温高压气体,以此构成制冷剂循环。
循环泵11开启,冷却液分别经过电池热管理系统5和电机热管理系统6带走热量,然后进入到第四换热器4;优选的,第四换热器4同时作为循环中的蒸发器,通过制冷剂的蒸发吸热为冷却液循环30提供冷量。第二节流装置92用于优化调节第四换热器4的换热效果。当第四换热器4作为蒸发器不满足负荷时,风机开启,第四换热器4同时作为风冷散热器引入车外环境的空气作为系统循环的冷源以满足负荷要求。
在此运行模式下,第一换热器21作为循环中的冷凝器,负责向乘员舱20提供热量。第一节流装置91用于调节储液器8入口工质的压力和干度,同时也用于优化调节第一换热器21的换热效果。
当汽车热管理空调系统处于冬季低环温运行前的混合制冷剂调节过程时,其运行过程如图4所示,冬季较低的环境温度下,为保障充足的制热量,此时需要将循环的制冷剂调节为高单位容积制热量的配比。如前文所述,作为本申请优选的实施例,存储于储液器8内的低沸点工质为单位容积制热量高的组元。此时,第二控制阀102、第三控制阀103、第四控制阀104、第五控制阀105和第九控制阀109关闭,其他控制阀全部开启。
压缩机1排出的高温高压气体分成两部分,一部分排气进入到分馏装置7的第一入口,沿着塔板逐级上升并放热冷凝。这部分排气中的大部分高沸点组分优先冷凝汇入各级塔板中的下流液体,最终储存于分馏装置7的底部。剩下的气体从顶部的第一出口排出;另一部分排气进入到第一换热器21放热冷凝,出口的液体经第三节流装置的节流后进入到分馏装置7的第二入口,沿着塔板逐级向下流,其中的大部分低沸点工质优先蒸发从顶部的第一出口排出。
从分馏装置7第一出口排出的气体工质进入到第三换热器中充分的放热冷凝,冷凝后的工质流入储液器8中。储液器8中储存的低沸点工质流出经第二节流装置节流后进入到第四换热器4吸热蒸发至具有一定的过热度,之后进入到压缩机内压缩至高温高压气体,以此构成制冷剂循环。
循环泵11开启,冷却液分别经过电池热管理系统5和电机热管理系统6带走热量,之后汇合并经过分馏装置7中的换热盘管换热以平衡分馏装置7内部的压力,最后进入到第四换热器4中;优选的,第四换热器4同时作为循环中的蒸发器,通过制冷剂的蒸发吸热为冷却液循环30提供冷量。第二节流装置92用于优化调节第四换热器4的换热效果。当第四换热器4作为蒸发器不满足负荷时,风机开启,第四换热器4同时作为风冷散热器引入车外环境的空气作为系统循环的冷源以满足负荷要求。
通过上文所描述的运行过程,系统循环工质中的低沸点组分增加,即所含单位容积制热量高的工质增加,系统的制热量大大增加,能够满足制热负荷后即可切换至常规的制热模式。
当汽车热管理空调系统处于冬季低环温运行前的混合制冷剂调节过程时,其运行过程如图5所示。常规模式的制冷剂循环组分配比以保障系统的高效运行为主,因此,相应的循环中的低沸点组分需要减少。此时,第二控制阀102、第三控制阀103、第四控制阀104、第五控制阀105和第十一控制阀111关闭,其他控制阀全部开启。
压缩机1排出的高温高压气体分成两部分,一部分排气进入到分馏装置7的第一入口,沿着塔板逐级上升并放热冷凝。这部分排气中的大部分高沸点组分优先冷凝汇入各级塔板中的下流液体,最终储存于分馏装置7的底部。剩下的气体从顶部的第一出口排出;另一部分排气进入到第一换热器21放热冷凝,出口的液体经第三节流装置的节流后进入到分馏装置7的第二入口,沿着塔板逐级向下流,其中的大部分低沸点工质优先蒸发从顶部的第一出口排出。
从分馏装置7第一出口排出的气体工质主要是低沸点工质,经过第三换热器充分的放热冷凝,冷凝后的工质流入储液器8中储存。分馏装置7底部储存的高沸点工质流出经第一节流装置节流后进入到第四换热器4吸热蒸发至具有一定的过热度,之后进入到压缩机内压缩至高温高压气体,以此构成制冷剂循环。
循环泵11开启,冷却液分别经过电池热管理系统5和电机热管理系统6带走热量,之后汇合并经过分馏装置7中的换热盘管换热以平衡分馏装置7内部的压力,最后进入到第四换热器4中;优选地,风机开启,第四换热器4作为风冷散热器引入车外环境的空气对冷却液循环30散热。
通过上文所描述的运行过程,系统循环工质中的低沸点组分减少,即所含单位容积制热量高的工质减少,系统的性能提高,运行一段时间后即可切换至常规的运行模式。
根据本申请的实施例,新能源汽车包括汽车热管理空调系统,该汽车热管理空调系统为上述的汽车热管理空调系统。
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 (15)

1.一种汽车热管理空调系统,其特征在于,包括制冷剂循环和冷却液循环(30),所述制冷剂循环包括分馏装置(7)和储液器(8),所述制冷剂循环内的制冷剂为非共沸制冷剂,所述分馏装置(7)的底部设置有换热盘管,所述冷却液循环(30)包括电池热管理系统(5)和/或电机热管理系统(6),所述冷却液循环(30)与所述换热盘管连接,所述冷却液循环(30)内的冷却液在所述换热盘管内与所述分馏装置(7)底部的制冷剂换热,所述冷却液循环(30)和所述制冷剂循环通过第四换热器(4)换热连接,所述分馏装置(7)用于调节非共沸制冷剂中的高沸点工质,所述储液器(8)用于调节非共沸制冷剂中的低沸点工质。
2.根据权利要求1所述的汽车热管理空调系统,其特征在于,所述汽车热管理空调系统还包括压缩机(1)、第一换热器(21)、第二换热器(22)和第三换热器(3),所述第一换热器(21)和所述第二换热器(22)位于乘员舱(20)内,所述第一换热器(21)和所述第三换热器(3)并联设置,所述第一换热器(21)和所述第三换热器(3)所在的并联管路一端连接在所述压缩机(1)的排气口,另一端连接至汇管点A,所述汇管点A的另一侧并联有第一换热管路、第二换热管路和第三换热管路,所述第一换热管路上设置有第二换热器(22),所述第四换热器(4)位于所述第二换热管路上,所述第一换热管路和所述第二换热管路的并联管路的另一端通过回气管路与所述压缩机(1)的吸气口连接。
3.根据权利要求2所述的汽车热管理空调系统,其特征在于,所述分馏装置(7)还包括第一入口、第二入口、第一出口和第二出口,所述第一入口位于所述分馏装置(7)的中部,所述第二入口和所述第一出口位于所述分馏装置(7)的上部,所述第二出口位于所述分馏装置(7)的底部,所述压缩机(1)的排气口通过管路连接至所述第一入口,该管路上设置有第六控制阀(106),所述第二换热管路通过第一旁通管路与所述第二入口连接,所述第一旁通管路上设置有第八控制阀(108)和第三节流装置(93),所述第三换热器(3)靠近压缩机(1)一端的管路通过第二旁通管路与所述第一出口连接,所述第二旁通管路上设置有第七控制阀(107),所述汇管点A与所述第二换热器(22)之间的第一换热管路通过第三旁通管路连接至所述第二出口,所述第三旁通管路上设置有第九控制阀(109)。
4.根据权利要求3所述的汽车热管理空调系统,其特征在于,所述第三换热器(3)远离压缩机(1)一端的管路与所述第四换热器(4)远离压缩机(1)一端的管路之间通过第四旁通管路连接,所述第四旁通管路上设置有第十控制阀(110)、第十一控制阀(111)和所述储液器(8),所述第十控制阀(110)设置在所述储液器(8)与所述第三换热器(3)所在管路相连接的管路上,所述第十一控制阀(111)设置在所述储液器(8)与所述第二换热管路连接的管路上。
5.根据权利要求1所述的汽车热管理空调系统,其特征在于,所述非共沸制冷剂包括至少两种组元。
6.根据权利要求5所述的汽车热管理空调系统,其特征在于,所述非共沸制冷剂包括HC类、HFC类、HFO类制冷剂中的至少两种。
7.根据权利要求5所述的汽车热管理空调系统,其特征在于,所述非共沸制冷剂中至少一种组元的单位容积制热量高于其他组元中最小的单位容积制热量的1.25倍以上,所述非共沸制冷剂中至少一种组元的常压沸点与其他组元的常压沸点之间的差值大于或等于3℃。
8.根据权利要求1所述的汽车热管理空调系统,其特征在于,所述冷却液循环(30)内的冷却液为乙二醇水溶液。
9.根据权利要求1所述的汽车热管理空调系统,其特征在于,所述冷却液循环(30)包括循环泵(11),所述电池热管理系统(5)和所述电机热管理系统(6)并联后,与所述循环泵(11)串联。
10.根据权利要求4所述的汽车热管理空调系统,其特征在于,所述第三换热器(3)所在的管路上设置有第三控制阀(103),所述第二旁通管路连接在所述第三控制阀(103)与所述第三换热器(3)之间的管路上;和/或,所述第三换热器(3)所在的管路上设置有第四控制阀(104),所述第四旁通管路连接在所述第四控制阀(104)与所述第三换热器(3)之间的管路上。
11.根据权利要求3所述的汽车热管理空调系统,其特征在于,所述第一换热器(21)所在的管路上设置有第一控制阀(101);和/或,所述第二换热器(22)与汇管点A连接的管路上设置有第一节流装置(91)和第二控制阀(102),所述第二控制阀(102)位于所述第一节流装置(91)靠近汇管点A的一侧,所述第三旁通管路连接在所述第二控制阀(102)与所述第一节流装置(91)之间的管路上。
12.根据权利要求4所述的汽车热管理空调系统,其特征在于,所述第四换热器(4)连接至汇管点A的管路上沿着靠近汇管点A的方向上依次设置有第二节流装置(92)和第五控制阀(105),所述第四旁通管路连接在所述第二节流装置(92)和所述第五控制阀(105)之间的管路上。
13.根据权利要求2所述的汽车热管理空调系统,其特征在于,所述第一换热器(21)和所述第二换热器(22)均为风冷换热器。
14.根据权利要求13所述的汽车热管理空调系统,其特征在于,所述第一换热器(21)和所述第二换热器(22)位于同一风道内,沿着气流流动方向,所述第二换热器(22)位于所述第一换热器(21)的前侧。
15.一种新能源汽车,包括汽车热管理空调系统,其特征在于,所述汽车热管理空调系统为权利要求1至14中任一项所述的汽车热管理空调系统。
CN202111494146.2A 2021-12-08 2021-12-08 汽车热管理空调系统和新能源汽车 Active CN114083960B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111494146.2A CN114083960B (zh) 2021-12-08 2021-12-08 汽车热管理空调系统和新能源汽车

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111494146.2A CN114083960B (zh) 2021-12-08 2021-12-08 汽车热管理空调系统和新能源汽车

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114083960A true CN114083960A (zh) 2022-02-25
CN114083960B CN114083960B (zh) 2023-06-30

Family

ID=80306959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111494146.2A Active CN114083960B (zh) 2021-12-08 2021-12-08 汽车热管理空调系统和新能源汽车

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114083960B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019182124A (ja) * 2018-04-06 2019-10-24 株式会社デンソー 車両用熱管理システム
CN111351246A (zh) * 2020-04-13 2020-06-30 江苏中关村科技产业园节能环保研究有限公司 非共沸制冷剂自复叠热泵空调系统
CN113650478A (zh) * 2021-09-23 2021-11-16 珠海格力电器股份有限公司 汽车热管理空调系统和新能源汽车

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019182124A (ja) * 2018-04-06 2019-10-24 株式会社デンソー 車両用熱管理システム
CN111351246A (zh) * 2020-04-13 2020-06-30 江苏中关村科技产业园节能环保研究有限公司 非共沸制冷剂自复叠热泵空调系统
CN113650478A (zh) * 2021-09-23 2021-11-16 珠海格力电器股份有限公司 汽车热管理空调系统和新能源汽车

Also Published As

Publication number Publication date
CN114083960B (zh) 2023-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10814692B2 (en) Multiple circuit heat pump system for vehicle
US11318816B2 (en) Heat pump system for vehicle
CN106985632B (zh) 一种多联式多功能的热泵型电动空调系统及其工作方法
US11760162B2 (en) Thermal management system
CN112428768B (zh) 热管理系统
EP2990740B1 (en) Air conditioning system
US9440512B2 (en) Air conditioning system for vehicle
KR101448790B1 (ko) 차량용 히트펌프 시스템
US11325443B2 (en) Heat pump system for vehicle
WO2011087001A1 (ja) 車両用空調システム
US11338646B2 (en) Device for distributing the coolant in an air-conditioning system of a motor vehicle
CN113173050B (zh) 热管理系统
CN111152622B (zh) 汽车空调系统
CN212950033U (zh) 热管理系统
CN115675013A (zh) 新能源电动汽车多工况整车热管理系统及方法
CN113173049B (zh) 热管理系统
CN110356283B (zh) 一种车用动力电池的热管理系统
US20240010046A1 (en) Heat Pump System for Vehicle
CN107791781B (zh) 汽车空调系统
CN113650478A (zh) 汽车热管理空调系统和新能源汽车
CN114083960B (zh) 汽车热管理空调系统和新能源汽车
CN216268562U (zh) 汽车热管理空调系统和新能源汽车
CN112428776A (zh) 汽车热泵空调系统及具有其的汽车
CN112172449A (zh) 一种热泵汽车空调系统及工作方法
CN111854215A (zh) 热泵系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant