CN203964454U - 一种纯电动汽车热泵空调系统及纯电动汽车 - Google Patents

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Abstract

为解决现有技术中热泵空调系统由制冷剂换向延时、换向不到位而引起的制冷或制热延迟、甚至无法进行制冷或制热,导致舒适性差的问题,本实用新型实施例提供了一种纯电动汽车热泵空调系统及纯电动汽车。一种纯电动汽车热泵空调系统,包括电动压缩机、气液分离器、内部第一换热器、外部第一换热器、系统间换热器、第一膨胀阀、外部第二换热器、第二膨胀阀、电动水泵、内部第二换热器、若干接在上述设备间的阀门。其实现了汽车空调系统制冷剂制冷、冷却液二次制热的功能,有效地避免了制冷或制热延时,甚至无法进行制冷或制热的情况出现,同时,采用该种方案,其采暖能效更高,舒适性好,简单易实施。

Description

一种纯电动汽车热泵空调系统及纯电动汽车
技术领域
[0001] 本实用新型涉及汽车上空调系统,尤其指用于无发动机余热系统的纯电动汽车空调热泵系统。
背景技术
[0002] 传统燃油汽车上均设有空调系统,一般在夏季时进行制冷,在冬季时则利用温度较高的发动机冷却水进行制热。
[0003] 但电动汽车无法利用该发动机冷却水,因此,目前常见的纯电动车上的空调体统采用热泵空调系统。
[0004] 比如有专利公开了一种热泵空调系统。其包括:压缩机、四通阀、第一单向阀、内部冷凝器、F型热力膨胀阀、第二单向阀、外部冷凝器、第一截止阀、第二截止阀、H型热力膨胀阀、内部蒸发器、气液分离器。压缩机出口与四通阀进口相连,四通阀两个出口分别与第一单向阀进口和内部冷凝器进口相连,第一单向阀出口与外部冷凝器的进气口相连,内部冷凝器的出口与F型热力膨胀阀进口相连,F型热力膨胀阀出口与第二单向阀进口相连,第二单向阀出口与外部冷凝器进口相连,外部冷凝器出口分别于第一截止阀和第二截止阀进口相连,第一截止阀出口和内部蒸发器出口与气液分离器进口相连。
[0005] 采用上述结构,可以通过关闭第二单向阀和第一截止阀、及切换四通阀的出口来选择制冷循环实现制冷,并通过关闭第一单向阀和第二截止阀、及切换四通阀的出口来选择制热循环实现制热。各类汽车热泵空调系统中使用,但该系统中采用的零部件四通换向阀在汽车上运行时性能不稳定,在工作时存在换向延迟、换向不到位导致制冷剂在空调系统中内漏串流等问题,一旦四通换向阀失效,汽车热泵空调系统将无法实现制冷、制热等功倉泛。
实用新型内容
[0006] 为解决现有技术中热泵空调系统由制冷剂换向延时、换向不到位而引起的制冷或制热延迟、甚至无法进行制冷或制热,导致空调舒适性差的问题,本实用新型实施例提供了一种纯电动汽车热泵空调系统及纯电动汽车。
[0007] 本实用新型实施例一方面提供了一种纯电动汽车热泵空调系统,包括电动压缩机、气液分离器、内部第一换热器、外部第一换热器、系统间换热器、第一膨胀阀、外部第二换热器、第二膨胀阀、电动水泵、内部第二换热器、若干接在上述设备间的阀门;
[0008] 其中,电动压缩机、气液分离器、内部第一换热器、外部第一换热器、第一膨胀阀、外部第二换热器、第二膨胀阀、系统间换热器形成制冷剂单向循环系统;
[0009] 所述电动压缩机的出口通过阀门分别连接至所述外部第一换热器的入口、系统间换热器的制冷剂入口;所述电动压缩机的入口连接至所述气液分离器的出口;
[0010] 所述外部第一换热器的出口通过第一膨胀阀连接至所述内部第一换热器的入口,所述内部第一换热器的出口通过阀门连接至所述气液分离器的入口;
[0011] 所述系统间换热器的制冷剂出口通过第二膨胀阀连接至所述外部第二换热器的入口,所述外部第二换热器的出口通过阀门连接至所述气液分离器的入口;
[0012] 所述系统间换热器、所述电动水泵和所述内部第二换热器形成冷却液单向循环系统;
[0013] 所述系统间换热器的冷却液出口通过阀门连接至所述电动水泵的入口,所述电动水泵的出口连接至所述内部第二换热器的入口,所述内部第二换热器的出口通过阀门连接至所述系统间换热器冷却液入口。
[0014] 采用本实用新型实施例提供的纯电动汽车热泵空调系统,其采用两套单向循环系统,即冷却液单向循环系统和制冷剂单向循环系统;其制冷功能由制冷剂单向循环系统实现,制热采暖功能通过系统间换热器由制冷剂和冷却液进行一次换热,再由冷却液与车内进行二次换热实现,因此在不改变制冷剂循环方向及空调箱体内部换热器结构设计的前提下实现了汽车空调系统制冷剂制冷、冷却液二次制热的功能,由于上述系统均为单向循环系统,无需采用四通阀等换向部件进行换向,因此不存在换向延时或换向不到位的问题。有效地避免了制冷或制热延时,甚至无法进行制冷或制热的情况出现,同时,采用该种方案,其采暖能效更高,舒适性好,简单易实施。
[0015] 优选地,接在所述系统间换热器的冷却液出口和所述电动水泵的入口之间的阀门为第一电动三通阀;
[0016] 接在所述内部第二换热器的出口和所述系统间换热器冷却液入口之间的阀门为第二电动二通阀;
[0017] 还包括一 PTC液体电加热器,所述PTC液体电加热器的出口连接至所述第一电动三通阀;所述PTC液体电加热器的入口连接至所述第二电动三通阀。采用上述方案,由于在内部第二换热器旁设置了 PTC液体电加热器作为辅助采暖设备,具备辅助采暖的功能,其采暖能效进一步提高。还可防止室外侧换热器除霜过程中为车内提供辅助供暖,使舒适性更好。
[0018] 在所述电动压缩机的出口和所述外部第二换热器的入口之间还设有一除霜管道;所述除霜管道上设有一阀门。采用该种方式,当车外环境温度较低,导致外部第二换热器(该外部第二换热器为室外侧换热器)结霜的问题可以得到有效解决,其直接在电动压缩机的出口安装除霜管道,电动压缩机出来的高温高压的气体制冷剂对已结霜的外部第二换热器进行热气融霜。
[0019] 优选地,除上述第一膨胀阀、第二膨胀阀、第一电动三通阀及第二电动三通阀外,其余的阀门均为电磁阀。
[0020] 优选地,所述系统间换热器为冷凝板换热器。
[0021] 优选地,所述外部第一换热器为冷凝器,所述外部第二换热器为蒸发器,所述内部第一换热器为蒸发器,所述第二内部换热器为暖风芯体。
[0022] 优选地,所述外部第二换热器布置在纯电动汽车上的电机冷却系统中的散热器附近。采用该种设计,在低温制热工况时,可吸收电机冷却系统中的余热,提高外部第二换热器的换热量,进而提高热泵空调系统的制热能效比,增加车内空调的舒适性。
[0023] 优选地,还包括一空调箱体,所述内部第一换热器、内部第二换热器安装在空调箱体内。
[0024] 优选地,所述系统间换热器布置在所述电动压缩机和所述空调箱体附近。采用该种方案,可有效提升单向冷却液循环系统的采暖效率,从而提升空调系统能效比。
[0025] 本实用新型实施例第二方面提供了一种纯电动汽车,包括上述的纯电动汽车热泵空调系统。
[0026] 采用本实用新型实施例提供的纯电动汽车,其上安装有纯电动汽车热泵空调系统,该热泵空调系统采用两套单向循环系统,即冷却液单向循环系统和制冷剂单向循环系统;其制冷功能由制冷剂单向循环系统实现,制热采暖功能通过系统间换热器由制冷剂和冷却液进行一次换热,再由冷却液与车内进行二次换热实现,因此在不改变制冷剂循环方向及空调箱体内部换热器结构设计的前提下实现了汽车空调系统制冷剂制冷、冷却液二次制热的功能,由于上述系统均为单向循环系统,无需采用四通阀等换向部件进行换向,因此不存在换向延时或换向不到位的问题。有效地避免了制冷或制热延时,甚至无法进行制冷或制热的情况出现,同时,采用该种方案,其采暖能效更高,舒适性好,简单易实施。
附图说明
[0027] 图1是本实用新型具体实施方式中提供的纯电动汽车热泵空调系统整体原理图;
[0028] 图2是本实用新型具体实施方式中提供的纯电动汽车热泵空调系统高温制冷工作过程示意图;
[0029] 图3是本实用新型具体实施方式中提供的纯电动汽车热泵空调系统低温制热工作过程示意图;
[0030] 图4是本实用新型具体实施方式中提供的纯电动汽车热泵空调系统单独运行PTC液体电加热工作过程示意图;
[0031] 图5是本实用新型具体实施方式中提供的纯电动汽车热泵空调系统春秋季节同时制冷制热工作过程示意图;
[0032] 图6是本实用新型具体实施方式中提供的纯电动汽车热泵空调系统室外侧换热器融霜工作过程示意图。
[0033] 其中,1、电动压缩机;2、第一电磁阀;3、外部第一换热器;4、第一膨胀阀;5、内部第一换热器;6、第二电磁阀;7、气液分离器;8、第三电磁阀;9、电动水泵;10、第四电磁阀;
11、系统间换热器;12、第二膨胀阀;13、外部第二换热器;14、第五电磁阀;15、PTC液体电加热器;16、内部第二换热器;17、第一电动三通阀;18、第二电动三通阀;19、空调箱体。
具体实施方式
[0034] 为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
[0035] 实施例1
[0036] 本例将对纯电动汽车热泵空调系统进行具体说明。如图1所示,包括电动压缩机
1、气液分离器7、内部第一换热器5、外部第一换热器3、系统间换热器11、第一膨胀阀4、外部第二换热器13、第二膨胀阀12、电动水泵9、内部第二换热器16、若干接在上述设备间的阀门;
[0037] 其中,电动压缩机1、气液分离器7、内部第一换热器5、外部第一换热器3、第一膨胀阀4、外部第二换热器13、第二膨胀阀12、系统间换热器11形成制冷剂单向循环系统;
[0038] 所述电动压缩机I的出口通过阀门分别连接至所述外部第一换热器3的入口、系统间换热器11的制冷剂入口 ;所述电动压缩机I的入口连接至所述气液分离器7的出口;
[0039] 所述外部第一换热器3的出口通过第一膨胀阀4连接至所述内部第一换热器5的入口,所述内部第一换热器5的出口通过阀门连接至所述气液分离器7的入口 ;
[0040] 所述系统间换热器11的制冷剂出口通过第二膨胀阀12连接至所述外部第二换热器13的入口,所述外部第二换热器13的出口通过阀门连接至所述气液分离器7的入口;
[0041] 所述系统间换热器11、所述电动水泵9和所述内部第二换热器16形成冷却液单向循环系统;
[0042] 所述系统间换热器11的冷却液出口通过阀门连接至所述电动水泵9的入口,所述电动水泵9的出口连接至所述内部第二换热器16的入口,所述内部第二换热器16的出口通过阀门连接至所述系统间换热器11冷却液入口。电动压缩机I为本领域技术人员所公知,电动压缩机I由制冷剂压缩结构和电动机部分组成,目前一般把电动机的结构与压缩的结构融为一体,从原理上讲就是一个由电动机带动的压缩机,工作目的是把低温低压的气态制冷剂压缩为高温高压的气态、液态或气液混合的制冷剂。其可以完全摆脱发动机的束缚,独立工作,同时其耗电量也较大。
[0043] 气液分离器7为本领域技术人员所公知,其安装在电动压缩机I的出入口用于气液分离,比如本例中安装在电动压缩机I的出口,将经过内部第一换热器5、外部第二换热器13后的制冷剂回来后的制冷剂进行气液分离。其也可以起到防止电动压缩机I被液击的辅助保护。
[0044] 外部第一换热器3将从电动压缩机I中出来的高温高压的制冷剂中的热量与外界进行热交换,其制冷剂的热量通过外部第一换热器3散发出来,制冷剂放出的热量被环境空气吸收,而制冷剂本身发生相变而冷凝呈高温高压的液态。故一般该外部第一换热器3为冷凝器。
[0045] 第一膨胀阀4和第二膨胀阀12为本领域技术人员所公知,膨胀阀的主要作用是使制冷剂降压降温。其一方面将冷凝器冷凝后的高温高压液态制冷剂节流降压,成为容易蒸发的低温低压的汽液混合物;另外膨胀阀能自动调节进入后续蒸发器的制冷剂流量,以适应制冷负荷不断变化的需要。且可保持一定过热度、防止液击和异常过热,膨胀阀通过流量的调节使蒸发器具有一定的过热度,保证蒸发器总容积的有效利用,避免液态制冷剂进入压缩机引起液击;同时又能控制过热度在一定范围,防止异常过热现象的发生。其可采用热力膨胀阀,优选采用电子膨胀阀。电子膨胀阀是按照预设程序调节蒸发器供液量,因属于电子式调节模式,故称为电子膨胀阀,具有热力膨胀阀无法比拟的优良特性,比如适用温度低,过热度设定值可调,可起到节能的作用等。电子膨胀阀的驱动方式是控制器通过对传感器采集得到的参数进行计算,向驱动板发出调节指令,由驱动板向电子膨胀阀输出电信号,驱动电子膨胀阀的动作。电子膨胀阀从全闭到全开状态其用时仅需几秒钟,反应和动作速度快,不存在静态过热度现象,且开闭特性和速度均可人为设定,尤其适合于工况波动剧烈的热泵机组的使用。
[0046] 外部第二换热器13用来将经第二膨胀阀12后的低温低压的液态制冷剂与外部环境进行热交换,吸收外部环境的热量,将低温低压的制冷剂升温为低温低压的气态制冷剂。故该外部第二换热器13 —般为蒸发器。
[0047] 系统间换热器11为一热交换器,其是制冷剂单向循环系统和冷却液单向循环系统的热交换器件。该系统间换热器11内设有两套独立的管道,分别为制冷剂管道和冷却液管道,各自单独的单向流动,然后进行热交换。其制冷剂管道设有制冷剂入口和制冷剂出口 ;其冷却液管道设有冷却液入口和冷却液出口 ;其可以将制冷剂单向循环系统中经电动压缩机I压缩后的高温高压的制冷剂中的热量传递给冷却液单向循环系统。具体地,制冷剂流过该系统间换热器11热交换后,由高温高压的气态制冷剂降温为中温高压的液态制冷剂。而在电动泵的作用下,冷却液流过该系统间换热器11进行热交换后,冷却液升温为高温冷却液,为后续内部第二换热器16提供热量。所述系统间换热器11优选为冷凝板换热器。
[0048] 内部第一换热器5用来将经外部第一换热器3和第一膨胀阀4后降温降压的制冷剂吸收电动车室内空气中的热量,使车室内的温度降低,而制冷剂本身发生相变而蒸发成气态。然而送入气液分离器7中进行气液分离。故内部第一换热器5—般为蒸发器。
[0049] 电动水泵9用来提供冷却液流动的动力,其将从系统间换热器11输送过来的高温高压的冷却液输送给所述内部第二换热器16。
[0050] 所述内部第二换热器16用来将高温的冷却液与电动车室内的空气进行热交换,将热量传递给电动车室内的空气,起到制热采暖的作用。优选地,所述内部第二换热器16为暖风芯体。
[0051] 同时,可理解的是,各部件之间可通过管道进行联通。此为本领域人员公知的手段,后续不再对每条管道做具体解释。当然,有的管道上需要设置阀门,有的管道无需设置阀门。除前续提及需要安装的各种普通或特定的阀门外,根据需要,可以再其上增加额外的阀门。后续提及的各部件之间出口与入口的连接,指直接连接或者通过管道进行连接。
[0052] 本实施例上述提供的纯电动汽车热泵空调系统,其采用两套单向循环系统,即冷却液单向循环系统和制冷剂单向循环系统;其制冷功能由制冷剂单向循环系统实现,制热采暖功能通过系统间换热器11由制冷剂和冷却液进行一次换热,再由冷却液与车内进行二次换热实现,因此在不改变制冷剂循环方向及空调箱体内部换热器结构设计的前提下实现了汽车空调系统制冷剂制冷、冷却液二次制热的功能,由于上述系统均为单向循环系统,无需采用四通阀等换向部件进行换向,因此不存在换向延时或换向不到位的问题。有效地避免了制冷或制热延时,甚至无法进行制冷或制热的情况出现,同时,采用该种方案,其采暖能效更高,舒适性好,简单易实施。
[0053] 作为一种优选的实施方式,如图1所示,接在所述系统间换热器11的冷却液出口和所述电动水泵9的入口之间的阀门为第一电动三通阀17 ;
[0054] 接在所述内部第二换热器16的出口和所述系统间换热器11冷却液入口之间的阀门为第二电动三通阀18 ;
[0055] 还包括一PTC液体电加热器15,所述PTC液体电加热器15的出口连接至所述第一电动三通阀17 ;所述PTC液体电加热器15的入口连接至所述第二电动三通阀18。
[0056] 具体的,如图1所不,该所述系统间换热器11的冷却液出口和所述第一电动三通阀17的a 口连接,所述电动水泵9的入口与所述第一电动三通阀17的b 口连接,所述PTC液体电加热器15的出口与所述第一电动三通阀17的c 口连接。内部第二换热器16的出口与所述第二电动三通阀18的f 口连接,系统间换热器11的冷却液入口与所述第二电动三通阀18的d 口连接,所述PTC液体电加热器15的入口与所述第二电动三通阀18的e 口连接。
[0057] PTC液体电加热器15为本领域技术人员所公知,其采用PTC (中文全称:正温度系数热敏,英文全称:Positive Temperature Coefficient)电阻作为发热器件,然后将该发热器件与冷却液进行热交换,然后将加热后的冷却液输送给所述内部第二换热器16进行米暖。
[0058] 采用上述方案,由于在内部第二换热器16旁设置了 PTC液体电加热器15作为辅助采暖设备,具备辅助采暖的功能,其采暖能效进一步提高。还可防止室外侧换热器除霜过程中为车内提供辅助供暖,使舒适性更好。
[0059] 作为一种优选的实施方式,如图1所示,在所述电动压缩机I的出口和所述外部第二换热器13的入口之间还设有一除霜管道;所述除霜管道上设有一阀门。采用该种方式,当车外环境温度较低,导致外部第二换热器13 (该换热器为室外侧换热器)结霜的问题可以得到有效解决,其直接在电动压缩机I的出口安装除霜管道,电动压缩机I出来的高温高压的气体制冷剂对已结霜的外部第二换热器13进行热气融霜。
[0060] 除上述第一膨胀阀4、第二膨胀阀12、第一电动三通阀17及第二电动三通阀18夕卜,其余的阀门均为电磁阀。具体的,请参见图1,所述电动压缩机I的出口通过第一电磁阀2连接至所述外部第一换热器3的入口 ;电动压缩机I的出口通过第四电磁阀10连接至系统间换热器11的制冷剂入口 ;所述内部第一换热器5的出口通过第二电磁阀6连接至所述气液分离器7的入口 ;所述外部第二换热器13的出口通过第三电磁阀8连接至所述气液分离器7的入口 ;所述除霜管道上设置的阀门为第五电磁阀14,即该第五电磁阀14接在所述电动压缩机I的出口和外部第二换热器13的进口之间。
[0061] 现有技术中,除采用背景技术中描述的该热泵空调系统外,也有采用汽车空调制冷系统组合PTC风冷供热采暖的组合方式来实现整车空调制冷制热功能。现有汽车空调制冷系统组合PTC供热采暖的组合方式也可以在纯电动车空调系统中使用,但PTC消耗的是整车的电功率,PTC的能源利用率小于1,为了满足整车采暖、除霜、除雾的要求,PTC的功率要求很大,与此同时消耗整车的电功率也很大,故在使用PTC制热时,浪费了较多的整车电量,严重影响了整车的续航里程数。
[0062] 而采用上述提供的制冷剂单向循环系统、冷却液单向循环系统,以及在内部第二换热器16旁设置PTC电加热组件作为辅助加热旁路,此种方式可以极大的提高能效。远高于采用汽车空调制冷系统组合PTC风冷供热采暖的组合方式。
[0063] 作为一种优选的实时方式,所述外部第二换热器13布置在纯电动汽车上的电机冷却系统中的散热器附近。采用该种设计,在低温制热工况时,可吸收电机冷却系统中的余热,提高外部第二换热器13的换热量,进而提高热泵空调系统的制热能效比,增加车内空调的舒适性。
[0064] 一般还包括一空调箱体19,如图1所示,所述内部第一换热器5、内部第二换热器16安装在空调箱体19内。当然还可以在其内设置鼓风机等。
[0065] 作为优选的方式,所述系统间换热器11布置在所述电动压缩机I和所述空调箱体19附近。采用该种方案,可有效提升单向冷却液循环系统的采暖效率,从而提升空调系统能效比。
[0066] 下面对本实用新型的各种工况下的工作过程进行具体说明。
[0067] 1、高温制冷工况
[0068] 如图2所示,当纯电动汽车在夏天等外界环境为高温的情况下使用时,需要采用热泵空调系统进行制冷,其具体的工作过程如下:
[0069] 电控控制:第一电磁阀2、第二电磁阀6打开,第三电磁阀8、第四电磁阀10、第五电磁阀14关闭;电动水泵9关闭。
[0070] 制冷剂单向循环系统:如图2中箭头所示,从电动压缩机I排出的高温高压气态制冷剂经过第一电磁阀2进入外部第一换热器3降温为中温高压的液态制冷剂,经第一电子膨胀阀4的节流降温为低温低压的液态制冷剂,然后进入内部第一换热器5与车内空气进行热交换升温为低温低压的气态制冷剂,最后经过第二电磁阀6进入气液分离器7流回电动压缩机1,由此完成高温制冷工况下空调系统的制冷剂单向循环,实现高温状态下制冷的目标。
[0071] 2、低温制热工况
[0072] 如图3所示,当纯电动汽车在冬天等外界环境为低温的情况下使用时,需要采用热泵空调系统进行采暖制热,其具体的工作过程如下:
[0073] 电控控制:第三电磁阀8、第四电磁阀10打开,第一电磁阀2、第二电磁阀6、第五电磁阀14关闭;电动水泵9启动,第一电动三通阀17的c 口、第二电动三通阀18的e 口关闭。
[0074] 制冷剂单向循环系统:按图3中箭头方向所示,从电动压缩机I排出的高温高压气态制冷剂经过第四电磁阀10进入系统间换热器11与冷却液进行充分热交换降温为中温高压的液态制冷剂,经第二电子膨胀阀12的节流降温为低温低压的液态制冷剂,再进入外部第二换热器13与车外空气进行热交换升温为低温低压的气态制冷剂,最后经过第三电磁阀8进入气液分离器7流回电动压缩机I,由此完成低温制热工况空调系统的制冷剂单向循环。
[0075] 冷却液循环系统:按图3中箭头方向所示,在电动水泵9的作用下,冷却液流经系统间换热器11与高温高压的气态制冷剂换热后升温为高温冷却液,流经内部第二换热器16与车内空气进行热交换降温,再流回系统间换热器11进行换热升温,由此完成低温制热工况空调系统的冷却液循环。如此,通过上述的两次换热过程,实现了在低温环境下制热采暖的目的。
[0076] 3、PTC液体电加热器单独制热工况
[0077] 如图4所示,当在某些外界环境为低温的状态下使用时,也可以单独采用PTC液体电加热器15进行制热,其具体工作过程如下:
[0078] 电控控制:电动水泵9启动,第一电动三通阀17的a 口、第二电动三通阀18的d口关闭;其余电磁阀均关闭。
[0079] 冷却液循环系统:在电动水泵9的作用下,冷却液流经PTC液体电加热器15升温为高温冷却液,流经内部第二换热器16与车内空气进行热交换降温,再流回PTC液体电加热器15进行换热升温,由此完成低温制热工况空调系统的冷却液循环。如此,可以实现采用PTC液体电加热器15进行单独加热。
[0080] 4、春秋季节同时制冷制热工况
[0081] 如图5所示,当纯电动汽车在春秋季节使用时,需要采用热泵空调系统进行同时制冷制热,其具体的工作过程如下:
[0082] 电控控制:第一电磁阀2、第二电磁阀6、第三电磁阀8、第四电磁阀10打开;第五电磁阀14关闭,电动水泵9启动,第一电动三通阀17的c 口、第二电动三通阀18的e 口关闭。
[0083] 制冷剂单向循环系统:如图5中箭头方向所示,从电动压缩机I排出的高温高压气态制冷剂一部分经过第一电磁阀2进入外部第一换热器3降温为中温高压的液态制冷剂,经第一电子膨胀阀4的节流降温为低温低压的液态制冷剂,然后进入内部第一换热器5与车内空气进行热交换升温为低温低压的气态制冷剂。此时,将纯电动汽车车室内的空气温度降低,实现其制冷功能。
[0084] 另一部分经过第四电磁阀10进入系统间换热器11与冷却液进行充分热交换降温为中温高压的液态制冷剂,经第二电子膨胀阀12的节流降温为低温低压的液态制冷剂,再进入外部第二换热器13与车外空气进行热交换升温为低温低压的气态制冷剂;最后两部分低温低压的气态制冷剂分别经过第二电磁阀6和第三电磁阀8汇流后一并进入气液分离器7流回电动压缩机1,由此完成春秋季节同时制冷制热工况空调系统的制冷剂单向循环。
[0085] 冷却液循环系统:如图5中箭头方向所示,在电动水泵9的作用下,冷却液流经系统间换热器11与高温高压的气态制冷剂换热后升温为高温冷却液,流经内部第二换热器16与车内空气进行热交换降温,再流回系统间换热器11进行换热升温,由此完成春秋季节同时制冷制热工况空调系统的冷却液循环。将纯电动汽车车室内的温度升高,实现其制热功能。
[0086] 5、室外侧换热器融霜工况
[0087] 如图6所示,当纯电动汽车在低温状态下,外部第二换热器13结霜需要进行除霜时,其具体的工作过程如下:
[0088] 电控控制:第三电磁阀8、第五电磁阀14打开;电动水泵9启动;第一电动三通阀17的a 口、第二电动三通阀18的d 口关闭;第一电磁阀2、第二电磁阀6、第四电磁阀10关闭。
[0089] 制冷剂单向循环系统:从电动压缩机I排出的高温高压气态制冷剂经过第五电磁阀14进入表面已结霜的外部第二换热器13进行热气融霜,然后中温中压气态制冷剂经过第三电磁阀8进入气液分离器7流回电动压缩机I,由此形成循环达到低温环境下室外侧换热器融霜的效果。同时,在该工况下,由于采用了 PTC液体电加热器15进行制热,因此,可以防止在除霜过程中,无制热采暖过程的现象,增加舒适性。
[0090] 综上所述,采用本例公开的纯电动汽车热泵空调系统,通过制冷剂单向循环制冷系统、冷却液单向循环系统、及PTC液体电加热器15,在实现基本的制冷、制热功能的同时,还具备制冷剂加热除霜以及PTC液体电加热器15辅助采暖的功能。即不改变制冷剂循环方向及箱体内部换热器结构设计的前提下实现了汽车空调系统制冷剂制冷、冷却液制热、PTC液体电加热器15辅助采暖、室外侧换热器除霜等功能。在室外侧换热器除霜过程中,可利用PTC液体电加热器15采暖来弥补车内供暖需求。本例提供的汽车空调系统,解决了无发动机余热循环系统的汽车空调系统采暖能效低、室外侧换热器除霜难等问题,避免了常见汽车热泵空调系统由制冷剂换向而引起的制冷或制热延时,甚至无法进行制冷或制热的情况出现,同时,采用该种方案,其采暖能效更高,舒适性好,简单易实施。
[0091] 实施例2
[0092] 本例提供了一种纯电动汽车,包括上述实施例1公开的纯电动汽车热泵空调系统。
[0093] 因本例并未对纯电动汽车的其他系统或部件做出改进,而仅对该纯电动汽车热泵空调系统做了创新,而实施例1中已经对热泵空调系统进行了具体描述,因此,不再赘述。
[0094]同样地,采用本例提供的纯电动汽车,其上安装有纯电动汽车热泵空调系统,该热泵空调系统采用两套单向循环系统,即冷却液单向循环系统和制冷剂单向循环系统;其制冷功能由制冷剂单向循环系统实现,制热采暖功能通过系统间换热器11由制冷剂和冷却液进行一次换热,再由冷却液与车内进行二次换热实现,因此在不改变制冷剂循环方向及空调箱体内部换热器结构设计的前提下实现了汽车空调系统制冷剂制冷、冷却液二次制热的功能,由于上述系统均为单向循环系统,无需采用四通阀等换向部件进行换向,因此不存在换向延时或换向不到位的问题。有效地避免了制冷或制热延时,甚至无法进行制冷或制热的情况出现,同时,采用该种方案,其采暖能效更高,汽车乘坐的舒适性好,简单易实施。
[0095] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纯电动汽车热泵空调系统,其特征在于,包括电动压缩机、气液分离器、内部第一换热器、外部第一换热器、系统间换热器、第一膨胀阀、外部第二换热器、第二膨胀阀、电动水泵、内部第二换热器、若干接在上述设备间的阀门; 其中,电动压缩机、气液分离器、内部第一换热器、外部第一换热器、第一膨胀阀、外部第二换热器、第二膨胀阀、系统间换热器形成制冷剂单向循环系统; 所述电动压缩机的出口通过阀门分别连接至所述外部第一换热器的入口、系统间换热器的制冷剂入口 ;所述电动压缩机的入口连接至所述气液分离器的出口 ; 所述外部第一换热器的出口通过第一膨胀阀连接至所述内部第一换热器的入口,所述内部第一换热器的出口通过阀门连接至所述气液分离器的入口; 所述系统间换热器的制冷剂出口通过第二膨胀阀连接至所述外部第二换热器的入口,所述外部第二换热器的出口通过阀门连接至所述气液分离器的入口; 所述系统间换热器、所述电动水泵和所述内部第二换热器形成冷却液单向循环系统; 所述系统间换热器的冷却液出口通过阀门连接至所述电动水泵的入口,所述电动水泵的出口连接至所述内部第二换热器的入口,所述内部第二换热器的出口通过阀门连接至所述系统间换热器冷却液入口。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车热泵空调系统,其特征在于,接在所述系统间换热器的冷却液出口和所述电动水泵的入口之间的阀门为第一电动三通阀; 接在所述内部第二换热器的出口和所述系统间换热器冷却液入口之间的阀门为第二电动三通阀; 所述系统还包括一 PTC液体电加热器,所述PTC液体电加热器的出口连接至所述第一电动三通阀;所述PTC液体电加热器的入口连接至所述第二电动三通阀。
3.根据权利要求1或2所述的纯电动汽车热泵空调系统,其特征在于,在所述电动压缩机的出口和所述外部第二换热器的入口之间还设有一除霜管道;所述除霜管道上设有一阀门。
4.根据权利要求3所述的纯电动汽车热泵空调系统,其特征在于,除上述第一膨胀阀、第二膨胀阀、第一电动三通阀及第二电动三通阀外,其余的阀门均为电磁阀。
5.根据权利要求4所述的纯电动汽车热泵空调系统,其特征在于,所述系统间换热器为冷凝板换热器。
6.根据权利要求4所述的纯电动汽车热泵空调系统,其特征在于,所述外部第一换热器为冷凝器,所述外部第二换热器为蒸发器,所述内部第一换热器为蒸发器,所述第二内部换热器为暖风芯体。
7.根据权利要求4所述的纯电动汽车热泵空调系统,其特征在于,所述外部第二换热器布置在纯电动汽车上的电机冷却系统中的散热器附近。
8.根据权利要求4所述的纯电动汽车热泵空调系统,其特征在于,所述系统还包括一空调箱体,所述内部第一换热器、内部第二换热器安装在空调箱体内。
9.根据权利要求8所述的纯电动汽车热泵空调系统,其特征在于,所述系统间换热器布置在所述电动压缩机和所述空调箱体附近。
10.一种纯电动汽车,其特征在于,包括如权利要求1-9中任意一项所述的纯电动汽车热泵空调系统。
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