CN114161904A - 一种热泵集成模块及汽车空调系统 - Google Patents

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CN114161904A CN202111471220.9A CN202111471220A CN114161904A CN 114161904 A CN114161904 A CN 114161904A CN 202111471220 A CN202111471220 A CN 202111471220A CN 114161904 A CN114161904 A CN 114161904A
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Abstract

本发明提供一种热泵集成模块及汽车空调系统，涉及汽车空调热泵技术领域，包括：至少两层基板，所述基板内部呈中空设置，并填充有制冷剂；连接件，设置在相邻两层所述基板之间，用于连接相邻两层所述基板；其中，相邻的两层所述基板分别形成制冷高温侧和制冷低温侧，且所述制冷高温侧和所述制冷低温侧之间形成隔热间隙层。本发明采用多层基板的设计，具有隔热的效果，可减少出现制冷剂串热的情况发生。

Description

一种热泵集成模块及汽车空调系统
技术领域
本发明涉及汽车空调热泵技术领域，特别是涉及一种热泵集成模块及汽车空调系统。
背景技术
目前电动汽车在向高度集成化的方向发展，汽车空调作为汽车中常用的系统装置更是如此；传统汽车空调主要核心部件分散在发动机舱和乘员舱内，部件与部件之间通过空调管路连接，占用空间较大；电动汽车空调目前使用高度集成的热泵集成模块，占用空间大大减小，但是其中制冷剂的集成板通常采用锻造、机加工以及钎焊的工艺，加工难度较大且加工成本较高；此外，目前市面上的热泵集成模块对于热泵中制冷剂的冷热转换之间无过渡区域，容易出现串热的现象。所以现有技术中的热泵集成模块存在待改进之处。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种热泵集成模块及汽车空调系统，用于解决现有技术中的热泵集成模块集成度较低，且加工成本较高的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种热泵集成模块，包括：至少两层基板，所述基板内部呈中空设置，并填充有制冷剂；连接件，设置在相邻两层所述基板之间，用于连接相邻两层所述基板；其中，相邻的两层所述基板分别形成制冷高温侧和制冷低温侧，且所述制冷高温侧和所述制冷低温侧之间形成隔热间隙层。
于本发明的一实施例中，所述基板通过压铸和机加工的方式制成。
于本发明的一实施例中，所述基板上预留有多个安装位，用于集成汽车空调系统中的各种阀体。
于本发明的一实施例中，所述基板内部通过加工形成有流道，以供制冷剂在所述基板内流通。
于本发明的一实施例中，所述基板的侧壁上开设有多个供制冷剂流入或者流出的接口，且所述接口与所述流道连通。
于本发明的一实施例中，所述接口在所述基板上开设有三个，并分别与压缩机、蒸发器或者冷凝器连通。
本发明还提供一种汽车空调系统，包括如上所述的热泵集成模块、集成在所述热泵集成模块上的多种零部件。
于本发明的一实施例中，所述汽车空调系统还包括依次与所述基板连通并形成回路的压缩机、内部冷凝器和用于对乘员舱进行制冷或制热的蒸发器。
于本发明的一实施例中，所述基板上还集成有电子膨胀阀、单向阀和截止阀等，所述电子膨胀阀、单向阀和截止阀与所述基板内的流道连通，形成制冷或制热循环。
于本发明的一实施例中，所述汽车空调系统还包括控制单元，且所述控制单元为中央处理器、单片机、嵌入式处理器中的一种。
如上所述，本发明的一种热泵集成模块及汽车空调系统，具有以下有益效果：
1、通过采用多层基板的结构设计，使得整个汽车空调系统中的制冷高温侧与制冷低温侧进行区分，并在制冷高温侧与制冷低温侧之间形成一隔热间隙层，从而可减少出现制冷剂串热的情况发生，进而起到隔热的目的。
2、基板还可以通过先铸造出基本轮廓然后通过机械加工的方式形成各个流道，一方面，使得流道内制冷剂的流向一致；另一方面，可将基板的重量降低、生产成本降低。
3、基板上经过机加工的生产工艺，可预留有多个安装位，安装位可用于集成汽车空调系统中的各种阀体；此外，基板上所预留的各安装位可根据不同的空调系统进行调整，以满足不同车型的装配需求。
附图说明
图1显示为本发明一种热泵集成模块于一实施例的轴测图；
图2显示为本发明一种热泵集成模块于一实施例中基板的结构示意图；
图3显示为本发明一种热泵集成模块于一实施例中隔热间隙层的结构示意图；
图4显示为本发明一种汽车空调系统于一实施例的系统图。
元件标号说明
100、热泵集成模块；110、基板；111、接口；112、隔热槽；120、连接件；130、隔热间隙层；140、电子膨胀阀；150、截止阀；160、单向阀；200、汽车空调系统；210、压缩机；220、内部冷凝器；230、蒸发器；240、气液分离器；250、同轴管；260、水冷冷凝器；270、Chiller。
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它优点与功效。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。需说明的是，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。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
请参阅图1、图2和图3，本发明提供一种热泵集成模块，包括至少两层基板110和连接件120。其中，基板110内部呈中空设置，并填充有制冷剂；连接件120设置在相邻两层基板110之间，用于连接相邻的两层基板110；此外，相邻的两层基板110分别形成制冷高温侧和制冷低温侧，且制冷高温侧和制冷低温侧之间形成隔热间隙层130，用于减少相邻两层基板110之间出现串热的情况。
进一步的，在本发明的一些实施例中，基板110可为三层、四层、五层、六层等多种情况，本发明中对于基板110的层数并不做过多的限定；对于基板110的具体层数，可根据本发明中热泵集成模块100运用场景进行选择，从而可适配不同的汽车空调系统200。
请参阅图1、图2和图3，在本实施例中，基板110和连接件120通过压铸和机加工的方式制成，通过将热泵集成模块100一体压铸成形的制造方式，可省略常规加工方式中的钎焊工艺，从而可大大的降低生产成本，减少加工时间，提升生产效率。此外，基板110上经过机加工的生产工艺，可预留有多个安装位(图中未标示)，安装位可用于集成汽车空调系统200中的各种阀体；需要说明的是，基板110上所预留的各安装位可根据不同的汽车空调系统200进行调整，以满足不同车型的装配需求。
请参阅图1、图2和图3，在本实施例中，基板110内部通过机加工形成有流道，以供制冷剂流通；需要说明的是，在本发明中，制冷剂包括HCFC、HFC、HC、HFO类的任意一种或一种以上的混合物；基板110的侧壁上还开设有多个供制冷剂流入或者流出的接口111，且接口111与流道连通，在本实施例中，接口111在一个基板上开设有三个，且该三个接口111分别与压缩机、蒸发器和冷凝器连通。
请参阅图1、图2和图3，在本实施例中，其中一个基板110的中间位置呈镂空设置，从而形成一个隔热槽112，需要说明的是，该基板110为整个热泵集成模块100的制冷高温侧，进而便于该基板110的散热，提升制冷性能。此外，基板110内部的流道为一循环流道，流道内制冷剂的流向一致，从压缩机的高压侧流入，从压缩机的低压侧流出，实现制冷或者制热循环。该种流道的设置还可对基板110的结构进行简化，可将基板110的重量降低、生产成本降低。
请参阅图4，本发明还提供一种汽车空调系统，包括如上所述的热泵集成模块100、压缩机210、内部冷凝器220、蒸发器230和空调箱内循环风门(图中未标示)等。空调箱内循环风门用于切换导入来自车厢内的内部空气或外部空气中的任一种；压缩机210与基板110上的接口111连通，起到调节气温的作用；蒸发器230与基板110的接口111连通，用于转变制冷剂的物质形态；内部冷凝器220与基板110上的接口111连通，用于将蒸汽或者气体转化为液体。
请参阅图4，在本实施例中，热泵集成模块100上还设有多种阀体，需要说明的是，多种阀体为电子膨胀阀140、截止阀150和单向阀160等。电子膨胀阀140在本实施例中设置有两个，并可对制冷剂起到节流降压的作用；截止阀150在本实施例中设置有两个，在基板110的流道中起到制冷剂通断的作用；单向阀160在本实施例中设置有两个，并起到单向流通，反向截止的作用。
请参阅图4，在本实施例中，汽车空调系统200还包括气液分离器240、同轴管250、水冷冷凝器260和Chiller(电池冷却器)270。同轴管250用于连通蒸发器230、压缩机210与内部冷凝器220之间的制冷剂，同轴管250既可以是空调管路也可以是热交换器，需要说明的是，同轴管250包括一低压管和一高压管，其中低压管中流动的是5～10度的低温、低压制冷剂，高压管中流动的是70～80度的高温、高压制冷剂，高压管向低压管传递热量，实现汽车空调系统200中的二次换热，从而提升换热效率。气液分离器240安装在蒸发器之后、压缩机210之前，并通过管路连通，气液分离器240将来自于蒸发器230的气液混合物在气液分离器240内分离，气体直接由气液分离器240的上部的出口管进入压缩机210，分离出来的液体积存于气液分离器240的底部，其中的液体制冷剂受热气化后再进入气液分离器240的出口管，不能液化的润滑油从回油孔流入出口管再进入压缩机210。Chiller(电池冷却器)270是纯电动或者混动汽车电池热管理的一个关键部件，主要起到引入汽车空调系统200中的制冷剂的作用，在电子膨胀阀140中将制冷剂节流后蒸发，使得制冷剂吸收电池冷却回路中的冷却液的热量，此过程制冷剂通过热交换将电池冷却回路中的冷却液的热量带走，进而起到给电池降温的作用。此外，水冷冷凝器260连通在压缩机210和内部冷凝器220之间，水冷冷凝器260可将制冷剂放出的热量通过冷却水带走。冷却水可以是一次性使用，也可以循环使用，需要说明的是，水冷冷凝器260按其不同的结构型式又可分为板式换热器、立式壳管式、卧式壳管式和套管式等多种，在本实施例中，水冷冷凝器260为板式换热器等间壁式换热器，本发明中的水冷冷凝器260可根据实际使用或者装配需求进行适应性的调整。
请参阅图4，在本实施例中，压缩机210是在汽车空调系统200中起压缩驱动制冷剂的作用，压缩机把制冷剂从低压区抽取来经压缩后送到高压区冷却凝结，通过内部冷凝器220上的散热片散发出热量到空气中，制冷剂也从气态变成液态，压力升高。制冷剂再从高压区流向低压区，通过毛细管喷射到蒸发器230中，压力骤降，液态制冷剂立即变成气液两相态，通过内部冷凝器220上的散热片吸收空气中大量的热量。这样，机器不断工作，就不断地把低压区一端的热量吸收到制冷剂中再送到高压区散发到空气中，起到调节气温的作用。
请参阅图4，在本实施例中，高压的液态制冷剂通过电子膨胀阀140进入蒸发器230，由于电子膨胀阀140的雾化作用，使液态的制冷剂变成雾状，雾状的制冷剂在低压条件下转变为气态；在转变的过程中会吸热，所以此时蒸发器230处于低温状态，鼓风机内的空气通过后，可使得空气温度降低，达到了制冷的目的。
请参阅图4，在本实施例中，汽车空调系统还包括控制单元，且控制单元为中央处理器、单片机、嵌入式处理器中的一种。
在整个循环过程中，压缩机210起着压缩和输送制冷剂蒸气，并造成蒸发器230中的低压力和冷凝器中的高压力的作用，是整个系统的心脏；电子膨胀阀140对制冷剂起节流降压作用并调节进入蒸发器230的制冷剂流量；蒸发器230是输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器230中吸收被冷却物体的热量，从而达到制取冷量的目的；冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器230中吸取的热量连压缩机210消耗的功转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走。
综上所述，本发明通过采用多层基板110的结构设计，使得整个汽车空调系统200中的制冷高温侧与制冷低温侧进行区分，并在制冷高温侧与制冷低温侧之间形成一隔热间隙层130，从而可减少出现制冷剂串热的情况发生，进而起到隔热的目的。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种热泵集成模块，其特征在于，包括：
至少两层基板，所述基板内部呈中空设置，并填充有制冷剂；
连接件，设置在相邻两层所述基板之间，用于连接相邻两层所述基板；
其中，相邻的两层所述基板分别形成制冷高温侧和制冷低温侧，且所述制冷高温侧和所述制冷低温侧之间形成隔热间隙层。
2.根据权利要求1所述的热泵集成模块，其特征在于：所述基板通过压铸和机加工的方式制成。
3.根据权利要求1所述的热泵集成模块，其特征在于：所述基板上预留有多个安装位，用于集成汽车空调系统中的各种阀体。
4.根据权利要求1所述的热泵集成模块，其特征在于：所述基板内部通过加工形成有流道，以供制冷剂在所述基板内流通。
5.根据权利要求4所述的热泵集成模块，其特征在于：所述基板的侧壁上开设有多个供制冷剂流入或者流出的接口，且所述接口与所述流道连通。
6.根据权利要求5所述的热泵集成模块，其特征在于：所述接口在所述基板上开设有三个，并分别与压缩机、蒸发器或者冷凝器连通。
7.一种汽车空调系统，其特征在于：包括如权利要求1～6中任一项所述的热泵集成模块、集成在所述热泵集成模块上的多种零部件。
8.根据权利要求7所述的汽车空调系统，其特征在于：所述汽车空调系统还包括依次与所述基板连通并形成回路的压缩机、内部冷凝器和用于对乘员舱进行制冷或制热的蒸发器。
9.根据权利要求7所述的汽车空调系统，其特征在于：所述基板上还集成有电子膨胀阀、单向阀和截止阀等，所述电子膨胀阀、单向阀和截止阀与所述基板内的流道连通，形成制冷或制热循环。
10.根据权利要求7所述的汽车空调系统，其特征在于：所述汽车空调系统还包括控制单元，且所述控制单元为中央处理器、单片机、嵌入式处理器中的一种。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023227274A1 (de) * 2022-05-23 2023-11-30 HELLA GmbH & Co. KGaA Kältemittelsystem, verteilmodul und thermomanagementsystem für ein elektrofahrzeug

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