CN206579445U - 热泵空调系统及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本公开涉及了一种热泵空调系统及电动汽车。热泵空调系统包括压缩机、室内冷凝器、室内蒸发器、室外换热器、第一膨胀阀、第二膨胀阀、第一换向阀和第二换向阀，压缩机与室内冷凝器的入口连通，室内冷凝器的出口与第一换向阀的第一阀口连通，其第二阀口与室外换热器的入口连通，其第三阀口经由第一膨胀阀与室外换热器的入口连通，室外换热器的出口与第二换向阀的第一阀口连通，其第二阀口与压缩机的入口连通，其第三阀口经由第二膨胀阀与室内蒸发器的入口连通，室内蒸发器与压缩机的入口连通。由此，可以达到提高采暖能效，满足除霜除雾法规要求，便于安装，减少整个热泵空调系统的制冷剂充注量，便于压缩机回油等效果。

Description

热泵空调系统及电动汽车

技术领域

本公开涉及汽车空调系统，具体地，涉及一种热泵空调系统，还涉及一种设置有该热泵空调系统的电动汽车。

背景技术

电动汽车没有传统汽车用来采暖的发动机余热，无法提供采暖热源。因此，电动汽车的空调系统必须自身具有供暖的功能，即采用热泵型空调系统和/或电加热供热。

公开号为CN102788397A的实用新型专利公开了一种电动汽车热泵空调系统。该热泵空调系统虽然可以在各类电动汽车中使用，但是该系统使用两个室外换热器(一个室外冷凝器和一个室外蒸发器)，导致汽车前端模块风阻较大，系统结构较复杂，影响采暖效果。

另外，该热泵空调系统中有时需要控制制冷剂节流降压或者只通过不节流，而现有的电子膨胀阀只能控制制冷剂节流或者不通过。为满足热泵系统的这种需求，现有技术要用到电子膨胀阀和电磁开关阀并联的结构。这种结构需要用到两个三通接头、六根管路，结构比较复杂，不便于安装。当电磁阀关闭，使用电子膨胀阀时，电子膨胀阀进口为中温高压的液态制冷剂，电子膨胀阀出口为低温低压的液态制冷剂，由于管路是连通的，所以电磁阀的进出口也分别跟电子膨胀阀进出口的制冷剂状态一致，电磁阀进出口的制冷剂压力温度不一样，容易对电磁阀的内部结构造成损坏。另外，由于管路比较多，会提高整个热泵空调系统的制冷剂充注量，提高成本。热泵空调系统在低温下工作时，压缩机回油会比较困难，这种复杂的结构还会不利于热泵空调系统的回油。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种热泵空调系统及电动汽车，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，根据本公开的第一方面，提供一种热泵空调系统，包括压缩机、室内冷凝器、室内蒸发器、室外换热器、第一膨胀阀、第二膨胀阀、第一换向阀和第二换向阀，所述第一换向阀和第二换向阀均具有第一阀口、第二阀口和第三阀口，该第一阀口可选择地与所述第二阀口或第三阀口连通，所述压缩机的出口与所述室内冷凝器的入口连通，所述室内冷凝器的出口与所述第一换向阀的第一阀口连通，所述第一换向阀的第二阀口与所述室外换热器的入口连通，所述第一换向阀的第三阀口经由所述第一膨胀阀与所述室外换热器的入口连通，或者，所述压缩机的出口与所述第一换向阀的第一阀口连通，所述第一换向阀的第二阀口与所述室外换热器的入口连通，所述第一换向阀的第三阀口与所述室内冷凝器的入口连通，该室内冷凝器的出口通过所述第一膨胀阀与所述室外换热器的入口连通，所述室外换热器的出口与所述第二换向阀的第一阀口连通，所述第二换向阀的第二阀口与所述压缩机的入口连通，所述第二换向阀的第三阀口经由所述第二膨胀阀与所述室内蒸发器的入口连通，所述室内蒸发器的出口与所述压缩机的入口连通。

可选地，所述室内蒸发器的出口经由单向阀与所述压缩机的入口连通。

可选地，所述热泵空调系统应用于电动汽车，所述第二换向阀的第二阀口与所述压缩机的入口之间还设置有板式换热器，该板式换热器同时设置在所述电动汽车的电机冷却系统中。

可选地，所述电机冷却系统包括与所述板式换热器串联以形成回路的电机、电机散热器和水泵。

可选地，所述系统还包括气液分离器，所述室内蒸发器的出口和所述第二换向阀的第二阀口分别与所述气液分离器的入口连通，所述气液分离器的出口与所述压缩机的入口连通。

可选地，所述系统还包括PTC加热器，该PTC加热器用于加热流经所述室内冷凝器的风。

可选地，所述PTC加热器设置在所述室内冷凝器的迎风侧或背风侧。

根据本公开的第二方面，提供一种电动汽车，包括根据本公开的第一方面提供的所述热泵空调系统。

本公开提供的热泵空调系统，在不改变制冷剂循环方向的情况下即可实现汽车空调系统制冷和制热、室外侧换热器除霜功能，且能满足同时制冷采暖的需求。在室外换热器旁通除霜过程中，仍能满足车内采暖需求。此外，由于本公开的热泵空调系统仅采用一个室外换热器，因此能够减小汽车前端模块的风阻，解决了无发动机余热循环系统的纯电动车或混合动力车使用纯电动模式的汽车热泵空调系统采暖能效低、无法满足除霜除雾法规要求、安装复杂等问题，达到降低能耗、简化系统结构，方便管路布置的效果。此外，通过在热泵空调系统中安装第一换向阀、第一膨胀阀、第二换向阀和第二膨胀阀，可以极大地简化管路连接，降低成本，并且减少整个热泵空调系统的制冷剂充注量，便于压缩机回油；另外，本公开提供的热泵空调系统具有结构简单的特点，因此易于批量生产。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开的一种实施方式提供的热泵空调系统的结构示意图；

图2是根据本公开的另一种实施方式提供的热泵空调系统的结构示意图；

图3是根据本公开的另一种实施方式提供的热泵空调系统的结构示意图；

图4是根据本公开的另一种实施方式提供的热泵空调系统的结构示意图；

图5是根据本公开的另一种实施方式提供的热泵空调系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是相对于附图的图面方向而言的，“上游、下游”是相对于媒介，如，制冷剂的流动方向而言的，具体地，朝向制冷剂的流动方向为下游，背离制冷剂的流动方向为上游，“内、外”是指相应部件轮廓的内与外。

在本公开中，电动汽车可以包括纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车。

图1是根据本公开的一种实施方式的热泵空调系统的结构示意图。如图1所示，该系统可以包括：HVAC(采暖通风及空调，Heating Ventilation and Air Conditioning)总成600和风门机构(未示出)，其中，风门机构可以用于导通通向室内蒸发器602和室内冷凝器601的风道。此外，所述系统还包括第一换向阀1、第一膨胀阀3、第二换向阀2、第二膨胀阀4、压缩机604和室外换热器605。其中，HVAC总成600可以包括室内冷凝器601和室内蒸发器602。其中，第一换向阀1和第二换向阀2均具有第一阀口11，21、第二阀口12，22和第三阀口13，23，该第一阀口11，21可选择地与第二阀口12，22或第三阀口13，23连通，该第一换向阀1和第二换向阀2例如可以为两位三通换向阀。

具体地，压缩机604的出口与室内冷凝器601的入口连通，室内冷凝器601的出口与第一换向阀1的第一阀口11连通，第一换向阀1的第二阀口12与室外换热器605的入口连通，第一换向阀1的第三阀口13经由第一膨胀阀3与室外换热器605的入口连通。换言之，室内冷凝器601的出口选择性地经由第一换向阀1的第一阀口11和第二阀口12组成的通流支路与室外换热器605的入口连通，或者经由第一换向阀1的第一阀口11、第三阀口13和第一膨胀阀3组成的节流支路与室外换热器605的入口连通。室外换热器605的出口与第二换向阀2的第一阀口21连通，第二换向阀2的第二阀口22与压缩机604的入口连通，第二换向阀2的第三阀口23经由第二膨胀阀4与室内蒸发器602的入口连通，换言之，室外换热器605的出口选择性地经由第二换向阀2的第一阀口21和第二阀口22组成的通流支路与压缩机604的入口连通，或者经由第二换向阀2的第一阀口11、第三阀口23和第二膨胀阀4组成的节流支路与室内蒸发器602的入口连通，室内蒸发器602的出口与压缩机604的入口连通。

在本公开中，第一膨胀阀3和第二膨胀阀4为具有节流降温功能的阀门结构，其具体结构为本领域技术人员所熟知，本公开对此不作赘述。

图2示出了根据本公开的另一实施方式的热泵空调系统的结构示意图。如图2所示，该热泵空调系统还可以包括气液分离器611和单向阀615，其中，室内蒸发器602的出口和第二换向阀2的第二阀口22分别与气液分离器611的入口连通，气液分离器611的出口与压缩机604的入口连通。这样，经室内蒸发器602和第二换向阀2的第二阀口22流出的制冷剂可以首先经过气液分离器611进行气液分离，分离出的气体再回流到压缩机604中，从而防止液态制冷剂进入到压缩机604而损坏压缩机604，从而可以延长压缩机604的使用寿命，并提高整个热泵空调系统的效率。室内蒸发器602的出口通过单向阀615与气液分离器611的入口连通。这里，设置单向阀615是为了防止在低温采暖模式(以下将详细描述)下制冷剂回流至室内蒸发器602，影响采暖效果。

下面将以图2为例来详细描述本公开提供的第一种热泵空调系统在不同的工作模式下的循环过程及原理。应当理解的是，其他实施方式(例如，图1所示的实施方式)下的系统循环过程及原理与图2是相似的，此处就不再一一赘述。

模式一：高温制冷模式。在系统处于该模式下时，整个系统形成一个高温制冷循环系统。如图2所示，首先，压缩机604经过压缩排出高温高压的气体，与室内冷凝器601相连。此时，通过风门机构控制风不经过室内冷凝器601，由于无风经过，因此，在室内冷凝器601内不会进行热交换，该室内冷凝器601仅作为流道使用，此时室内冷凝器601出口仍为高温高压的气体。室内冷凝器601出口经由第一换向阀1的第一阀口11与该第一换向阀1的第二阀口12连通，此时第一换向阀1起开关阀作用，仅作为流道流过，此时第一换向阀1的第二阀口12仍为高温高压的气体。第一换向阀1的第二阀口12与室外换热器605相连，室外换热器605与室外空气换热，把热量散发到空气中，室外换热器605出口为中温高压的液体。此时，室外换热器605出口经由第二换向阀2的第一阀口21与该第二换向阀2的第三阀口23连通，该第二换向阀2的第三阀口23与第二膨胀阀4的入口连通，经过第二膨胀阀4的节流降温，其出口为低温低压液体。第二膨胀阀4开度可以根据实际需求给予一定的开度，此开度可以根据安装在室内蒸发器602的出口与气液分离器611的入口之间的压力-温度传感器的压力和温度采集数据计算蒸发器出口制冷剂过热度来调节。第二膨胀阀4出口与室内蒸发器602的入口相连，低温低压液体在室内蒸发器602内进行蒸发，使得室内蒸发器602出口为低温低压的气体。室内蒸发器602的出口与单向阀615的入口相连，单向阀615的出口与气液分离器611的入口相连，把未蒸发完的液体通过气液分离器611分离，最后低温低压的气体回到压缩机604中，由此形成一个循环。此时HVAC总成600中风的流向仅流经室内蒸发器602，室内冷凝器601无风经过，仅作为制冷剂流道流过。

模式二：低温采暖模式。在系统处于该模式下时，整个系统形成一个低温采暖循环系统。如图2所示，首先，压缩机604经过压缩排出高温高压的气体，与室内冷凝器601相连，此时，室内冷凝器601有风经过，高温高压的气体在室内冷凝器601内进行冷凝，使得室内冷凝器601出口为中温高压的液体。室内冷凝器601出口经由第一换向阀1的第一阀口11与该第一换向阀1的第三阀口13连通，该第三阀口13与第一膨胀阀3的入口连通，经过第一膨胀阀3的节流降温，其出口为低温低压的液体。其中，第一膨胀阀3的开度可以根据实际需求给予一定的开度，此开度可以根据安装在压缩机604的出口处的压力-温度传感器的温度采集数据(即压缩机排气温度)的多少来调节。第一膨胀阀3出口与室外换热器605的入口相连，室外换热器605吸收室外空气的热量，室外换热器605出口为低温低压的气体。此时，室外换热器605出口经由第二换向阀2的第一阀口21与该第二换向阀2的第二阀口22连通，该第二换向阀2的第二阀口22与气液分离器11的入口连通，制冷剂不经过室内蒸发器602直接进入气液分离器611中，未蒸发完的液体通过气液分离器611分离，最后低温低压的气体回到压缩机604中，由此形成一个循环。此时HVAC总成600中的风同时流经室内冷凝器601和室内蒸发器602。

模式三：同时制冷采暖模式。在系统处于该模式下时，整个系统形成一个制冷采暖同时开循环系统。如图2所示，首先，压缩机604经过压缩排出高温高压的气体，与室内冷凝器601相连，高温高压的气体在室内冷凝器601内进行冷凝，使得室内冷凝器601出口为中温高压的液体。室内冷凝器601出口经由第一换向阀1的第一阀口11与该第一换向阀1的第三阀口13连通，该第三阀口13与第一膨胀阀3的入口连通，经过第一膨胀阀3的节流降温，其出口为低温低压液体。其中，第一膨胀阀3的开度可以根据实际需求给予一定的开度，此开度可以根据安装在压缩机604的出口处的压力-温度传感器的温度采集数据(即压缩机排气温度)的多少来调节。第一膨胀阀3出口与室外换热器605相连，室外换热器605出口为低温低压的液体，通过不完全蒸发使其出口仍保持低温低压的气液混合体。此时，室外换热器605出口经由第二换向阀2的第一阀口21与该第二换向阀2的第三阀口23连通，该第二换向阀2的第三阀口23与第二膨胀阀4的入口连通，经过第二膨胀阀4的节流降温，其出口为低温低压的气液混合体。第二膨胀阀4出口与室内蒸发器602相连，低温低压的液体在室内蒸发器602内进行蒸发，使得室内蒸发器602出口为低温低压的气体。室内蒸发器602与气液分离器611相连，把未蒸发完的液体通过气液分离器611分离，最后低温低压的气体回到压缩机604中，由此形成一个循环。此时HVAC总成600中的风同时流经室内冷凝器601和室内蒸发器602。

模式四：室外换热器除霜模式。如图2所示，首先，压缩机604经过压缩排出高温高压的气体，与室内冷凝器601相连。此时，室内冷凝器601仅作为流道流过，室内冷凝器601出口仍为高温高压的气体。室内冷凝器601出口经由第一换向阀1的第一阀口11与该第一换向阀1的第二阀口12连通，此时第一换向阀1起开关阀作用，仅作为流道流过，此时第一换向阀1的第二阀口12仍为高温高压的气体。第一换向阀1的第二阀口12与室外换热器605相连，室外换热器605与室外空气换热，把热量散发到空气中，室外换热器605出口为中温高压的液体。此时，室外换热器605出口经由第二换向阀2的第一阀口21与该第二换向阀2的第三阀口23连通，该第二换向阀2的第三阀口23与第二膨胀阀4的入口连通，经过第二膨胀阀4的节流降温，其出口为低温低压液体。第二膨胀阀4开度可以根据实际需求给予一定的开度，此开度可以根据安装在室内蒸发器602的出口与气液分离器611的入口之间的压力-温度传感器的压力和温度采集数据计算蒸发器出口制冷剂过热度来调节。第二膨胀阀4出口与室内蒸发器602相连，室内蒸发器602出口为低温低压的气体。室内蒸发器602与气液分离器611相连，把未蒸发完的液体通过气液分离器611分离，最后低温低压的气体回到压缩机604中，由此形成一个循环。此时HVAC总成600可不开风。

在低温采暖模式、以及同时制冷采暖模式下，为了提高采暖能力，优选地，如图3所示，在整个热泵空调系统中设置了板式换热器612，该板式换热器612同时也被设置在电动汽车的电机冷却系统中。这样，可以利用电机冷却系统的余热给空调系统制冷剂加热，从而可提高压缩机604的吸气温度和吸气量。板式换热器612可以设置在第二换向阀2的第二阀口22与压缩机604的入口之间。即，板式换热器612的制冷剂入口612a与第二换向阀2的第二阀口22连通，板式换热器612的制冷剂出口612b与气液分离器611的入口连通。

与此同时，板式换热器612同时设置在电机冷却系统中。如图3所示，电机冷却系统可以包括与板式换热器612串联以形成回路的电机、电机散热器613和水泵614。这样，制冷剂能够通过板式换热器612与电机冷却系统中的冷却液进行热交换。

在本公开提供的热泵空调系统中，可使用R134a、R410a、R32、R290等各种制冷剂，优先选用中高温制冷剂。

图4是根据本公开的另一实施方式的热泵空调系统的结构示意图。如图4所示，HVAC总成600还可以包括PTC加热器619，该PTC加热器619用于对流经室内冷凝器601的风进行加热。

在本公开中，PTC加热器619可以为高压PTC(由整车高压电池驱动)，电压范围：200V-900V。或者，PTC加热器619也可以为低压PTC(12V或24V蓄电池驱动)，电压范围：9V-32V。另外，此PTC加热器619可以是由几条或几块PTC陶瓷片模块及散热翅片组成的一个完整的芯体，也可以为带散热翅片的条状或块状的PTC陶瓷片模块。

在本公开中，该PTC加热器619可以布置在室内冷凝器601的迎风侧或背风侧。并且，为了提高对流经室内冷凝器601的风的加热效果，该PTC加热器619可以与室内冷凝器601平行设置。在其他实施方式中，该PTC加热器619也可以布置在HVAC总成600的箱体的吹脚风口及除霜风口处，还可以布置在除霜风道的风口处。

如果将PTC加热器619布置在箱体内室内冷凝器601的迎风侧或背风侧，与室内冷凝器601平行布置，可在箱体壳体上挖槽，PTC加热器619垂直插入放进箱体，也可以在室内冷凝器601边板上焊接支架，PTC加热器619通过螺钉固定在室内冷凝器601的支架上。如果将PTC加热器619布置在箱体的吹脚风口及除霜风口处，或布置在除霜风道的风口处，可通过螺钉直接固定在箱体出风口及风道口的风口处。

通过这一实施方式，当车外温度过低，热泵低温采暖的制热量不满足车内需求时，可运行PTC加热器619辅助制热采暖，由此可以消除热泵空调系统低温制热时制热量小，整车除霜除雾慢，采暖效果不佳等缺陷。

图5是根据本公开的第二种实施方式提供的热泵空调系统的结构示意图，如图5所示，该热泵空调系统可以包括上文所介绍的第一换向阀1、第一膨胀阀3、第二换向阀2、第二膨胀阀4、HVAC总成600和风门机构。如图2和图5所示，该第二种实施方式提供的热泵空调系统与第一种实施方式提供的热泵空调系统的结构类似，在此只重点介绍两种实施方式的不同之处。具体地，如图5所示，在本公开提供的第二种实施方式中，压缩机604的出口与第一换向阀1的第一阀口11连通，第一换向阀1的第二阀口12与室外换热器605的入口连通，第一换向阀1的第三阀口13与室内冷凝器601的入口连通，该室内冷凝器601的出口通过第一膨胀阀3与室外换热器605的入口连通。即，在第二种实施方式中，从压缩机604出来的制冷剂并不全部都经过室内冷凝器601，而是经过第一换向阀1的第二阀口12和第三阀口13分别流向室外换热器605或室内冷凝器601。例如，当热泵空调系统处于高温制冷模式或室外换热器除霜模式下时，制冷剂可以绕过室内冷凝器601而直接流向室外换热器605的入口，以此方式能够减少热泵空调系统循环所需的制冷剂总量。而在第一种实施方式中，从压缩机604出来的制冷剂必须全部流向室内冷凝器601，随后经过第一换向阀1的第二阀口12和第三阀口13分流流向室外换热器605或第一膨胀阀3。

在第二种实施方式中，如图5所示，该热泵空调系统还可以包括气液分离器611和单向阀615，其中，室内蒸发器602的出口和第二换向阀2的第二阀口22分别与气液分离器611的入口连通，气液分离器611的出口与压缩机604的入口连通。这样，经室内蒸发器602和第二换向阀2的第二阀口22流出的制冷剂可以首先经过气液分离器611进行气液分离，分离出的气体再回流到压缩机604中，从而防止液态制冷剂进入到压缩机604而损坏压缩机604，从而可以延长压缩机604的使用寿命，并提高整个热泵空调系统的效率。室内蒸发器602的出口通过单向阀615与气液分离器611的入口连通。这里，设置单向阀615是为了防止在低温采暖模式(以下将详细描述)下制冷剂回流至室内蒸发器602，影响采暖效果。

下面将以图5为例来详细描述本公开提供的第二种热泵空调系统在不同的工作模式下的循环过程及原理。

模式一：高温制冷模式。在系统处于该模式下时，整个系统形成一个高温制冷循环系统。如图5所示，首先，压缩机604经过压缩排出高温高压的气体，压缩机604的出口经由第一换向阀1的第一阀口11与该第一换向阀1的第二阀口12连通，此时第一换向阀1起开关阀作用，仅作为流道使用，此时第一换向阀1的第二阀口12仍为高温高压的气体。第一换向阀1的第二阀口12与室外换热器605相连，室外换热器605与室外空气换热，把热量散发到空气中，室外换热器605出口为中温高压的液体。此时，室外换热器605出口经由第二换向阀2的第一阀口21与该第二换向阀2的第三阀口23连通，该第二换向阀2的第三阀口23与第二膨胀阀4的入口连通，经过第二膨胀阀4的节流降温，其出口为低温低压液体。第二膨胀阀4开度可以根据实际需求给予一定的开度，此开度可以根据安装在室内蒸发器602的出口与气液分离器611的入口之间的压力-温度传感器的压力和温度采集数据计算蒸发器出口制冷剂过热度来调节。第二膨胀阀4出口与室内蒸发器602的入口相连，低温低压液体在室内蒸发器602内进行蒸发，使得室内蒸发器602出口为低温低压的气体。室内蒸发器602的出口与单向阀615的入口相连，单向阀615的出口与气液分离器611的入口相连，把未蒸发完的液体通过气液分离器611分离，最后低温低压的气体回到压缩机604中，由此形成一个循环。此时HVAC总成600中风的流向仅流经室内蒸发器602，室内冷凝器601无风经过，仅作为制冷剂流道流过。

模式二：低温采暖模式。在系统处于该模式下时，整个系统形成一个低温采暖循环系统。如图5所示，首先，压缩机604经过压缩排出高温高压的气体，压缩机604的出口经由第一换向阀1的第一阀口11与该第一换向阀1的第三阀口13连通，该第三阀口13与室内冷凝器601相连，此时，室内冷凝器601有风经过，高温高压的气体在室内冷凝器601内进行冷凝，使得室内冷凝器601出口为中温高压的液体。室内冷凝器601出口与第一膨胀阀3的入口连通，经过第一膨胀阀3的节流降温，其出口为低温低压的液体。其中，第一膨胀阀3的开度可以根据实际需求给予一定的开度，此开度可以根据安装在压缩机604的出口处的压力-温度传感器的温度采集数据(即压缩机排气温度)的多少来调节。第一膨胀阀3出口与室外换热器605的入口相连，室外换热器605吸收室外空气的热量，室外换热器605出口为低温低压的气体。此时，室外换热器605出口经由第二换向阀2的第一阀口21与该第二换向阀2的第二阀口22连通，该第二换向阀2的第二阀口22与气液分离器11的入口连通，制冷剂不经过室内蒸发器602直接进入气液分离器611中，未蒸发完的液体通过气液分离器611分离，最后低温低压的气体回到压缩机604中，由此形成一个循环。此时HVAC总成600中的风同时流经室内冷凝器601和室内蒸发器602。

模式三：同时制冷采暖模式。在系统处于该模式下时，整个系统形成一个制冷采暖同时开循环系统。如图5所示，首先，压缩机604经过压缩排出高温高压的气体，压缩机604的出口经由第一换向阀1的第一阀口11与该第一换向阀1的第三阀口13连通，该第三阀口13与室内冷凝器601相连，高温高压的气体在室内冷凝器601内进行冷凝，使得室内冷凝器601出口为中温高压的液体。室内冷凝器601出口与第一膨胀阀3的入口连通，经过第一膨胀阀3的节流降温，其出口为低温低压液体。其中，第一膨胀阀3的开度可以根据实际需求给予一定的开度，此开度可以根据安装在压缩机604的出口处的压力-温度传感器的温度采集数据(即压缩机排气温度)的多少来调节。第一膨胀阀3出口与室外换热器605相连，室外换热器605出口为低温低压的液体，通过不完全蒸发使其出口为低温低压的气液混合体。此时，室外换热器605出口经由第二换向阀2的第一阀口21与该第二换向阀2的第三阀口23连通，该第二换向阀2的第三阀口23与第二膨胀阀4的入口连通，经过第二膨胀阀4的节流降温，其出口为低温低压的气液混合体。第二膨胀阀4出口与室内蒸发器602相连，低温低压的液体在室内蒸发器602内进行蒸发，使得室内蒸发器602出口为低温低压的气体。室内蒸发器602与气液分离器611相连，把未蒸发完的液体通过气液分离器611分离，最后低温低压的气体回到压缩机604中，由此形成一个循环。此时HVAC总成600中的风同时流经室内冷凝器601和室内蒸发器602。

模式四：室外换热器除霜模式。如图5所示，首先，压缩机604经过压缩排出高温高压的气体，压缩机604的出口经由第一换向阀1的第一阀口11与该第一换向阀1的第二阀口12连通，此时第一换向阀1起开关阀作用，仅作为流道流过，此时第一换向阀1的第二阀口12仍为高温高压的气体。第一换向阀1的第二阀口12与室外换热器605相连，室外换热器605与室外空气换热，把热量散发到空气中，室外换热器605出口为中温高压的液体。此时，室外换热器605出口经由第二换向阀2的第一阀口21与该第二换向阀2的第三阀口23连通，该第二换向阀2的第三阀口23与第二膨胀阀4的入口连通，经过第二膨胀阀4的节流降温，其出口为低温低压液体。第二膨胀阀4开度可以根据实际需求给予一定的开度，此开度可以根据安装在室内蒸发器602的出口与气液分离器611的入口之间的压力-温度传感器的压力和温度采集数据计算蒸发器出口制冷剂过热度来调节。第二膨胀阀4出口与室内蒸发器602相连，室内蒸发器602出口为低温低压的气体。室内蒸发器602与气液分离器611相连，把未蒸发完的液体通过气液分离器611分离，最后低温低压的气体回到压缩机604中，由此形成一个循环。此时HVAC总成600可不开风。

在低温采暖模式、以及同时制冷采暖模式下，为了提高采暖能力，优选地，在整个热泵空调系统中可以设置板式换热器(未示出)，该板式换热器同时也被设置在电动汽车的电机冷却系统中。这样，可以利用电机冷却系统的余热给空调系统制冷剂加热，从而可提高压缩机604的吸气温度和吸气量。板式换热器可以设置在第二换向阀2的第二阀口22与压缩机604的入口之间。即，板式换热器的制冷剂入口与第二换向阀2的第二阀口22连通，板式换热器的制冷剂出口与气液分离器611的入口连通。

与此同时，板式换热器同时设置在电机冷却系统中。电机冷却系统可以包括与板式换热器串联以形成回路的电机、电机散热器和水泵。这样，制冷剂能够通过板式换热器与电机冷却系统中的冷却液进行热交换。

在本公开提供的热泵空调系统中，可使用R134a、R410a、R32、R290等各种制冷剂，优先选用中高温制冷剂。

进一步地，HVAC总成600还可以包括PTC加热器，该PTC加热器用于对流经室内冷凝器601的风进行加热。

在本公开中，PTC加热器可以为高压PTC(由整车高压电池驱动)，电压范围：200V-900V。或者，PTC加热器也可以为低压PTC(12V或24V蓄电池驱动)，电压范围：9V-32V。另外，此PTC加热器可以是由几条或几块PTC陶瓷片模块及散热翅片组成的一个完整的芯体，也可以为带散热翅片的条状或块状的PTC陶瓷片模块。

在本公开中，该PTC加热器可以布置在室内冷凝器601的迎风侧或背风侧。并且，为了提高对流经室内冷凝器601的风的加热效果，该PTC加热器可以与室内冷凝器601平行设置。在其他实施方式中，该PTC加热器也可以布置在HVAC总成600的箱体的吹脚风口及除霜风口处，还可以布置在除霜风道的风口处。

如果将PTC加热器布置在箱体内室内冷凝器601的迎风侧或背风侧，与室内冷凝器601平行布置，可在箱体壳体上挖槽，PTC加热器垂直插入放进箱体，也可以在室内冷凝器601边板上焊接支架，PTC加热器通过螺钉固定在室内冷凝器601的支架上。如果将PTC加热器布置在箱体的吹脚风口及除霜风口处，或布置在除霜风道的风口处，可通过螺钉直接固定在箱体出风口及风道口的风口处。

通过这一实施方式，当车外温度过低，热泵低温采暖的制热量不满足车内需求时，可运行PTC加热器辅助制热采暖，由此可以消除热泵空调系统低温制热时制热量小，整车除霜除雾慢，采暖效果不佳等缺陷。

综上所述，本公开提供的热泵空调系统，在不改变制冷剂循环方向的情况下即可实现汽车空调系统制冷和制热、室外侧换热器除霜功能，且能满足同时制冷采暖的需求。在室外换热器旁通除霜过程中，仍能满足车内采暖需求。此外，由于本公开的热泵空调系统仅采用一个室外换热器，因此能够减小汽车前端模块的风阻，解决了无发动机余热循环系统的纯电动车或混合动力车使用纯电动模式的汽车热泵空调系统采暖能效低、无法满足除霜除雾法规要求、安装复杂等问题，达到降低能耗、简化系统结构，方便管路布置的效果。本公开提供的热泵空调系统具有结构简单的特点，因此易于批量生产。

本公开还提供一种电动汽车，包括根据本公开提供的上述热泵空调系统。其中，该电动汽车可以包括纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (8)

1.一种热泵空调系统，其特征在于，包括压缩机(604)、室内冷凝器(601)、室内蒸发器(602)、室外换热器(605)、第一膨胀阀(3)、第二膨胀阀(4)、第一换向阀(1)和第二换向阀(2)，所述第一换向阀(1)和第二换向阀(2)均具有第一阀口(11，21)、第二阀口(12，22)和第三阀口(13，23)，该第一阀口(11，21)可选择地与所述第二阀口(12，22)或第三阀口(13，23)连通，

所述压缩机(604)的出口与所述室内冷凝器(601)的入口连通，所述室内冷凝器(601)的出口与所述第一换向阀(1)的第一阀口(11)连通，所述第一换向阀(1)的第二阀口(12)与所述室外换热器(605)的入口连通，所述第一换向阀(1)的第三阀口(13)经由所述第一膨胀阀(3)与所述室外换热器(605)的入口连通，或者，所述压缩机(604)的出口与所述第一换向阀(1)的第一阀口(11)连通，所述第一换向阀(1)的第二阀口(12)与所述室外换热器(605)的入口连通，所述第一换向阀(1)的第三阀口(13)与所述室内冷凝器(601)的入口连通，该室内冷凝器(601)的出口通过所述第一膨胀阀(3)与所述室外换热器(605)的入口连通，

所述室外换热器(605)的出口与所述第二换向阀(2)的第一阀口(21)连通，所述第二换向阀(2)的第二阀口(22)与所述压缩机(604)的入口连通，所述第二换向阀(2)的第三阀口(23)经由所述第二膨胀阀(4)与所述室内蒸发器(602)的入口连通，所述室内蒸发器(602)的出口与所述压缩机(604)的入口连通。

2.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述室内蒸发器(602)的出口经由单向阀(615)与所述压缩机(604)的入口连通。

3.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述热泵空调系统应用于电动汽车，所述第二换向阀(2)的第二阀口(22)与所述压缩机(604)的入口之间还设置有板式换热器(612)，该板式换热器(612)同时设置在所述电动汽车的电机冷却系统中。

4.根据权利要求3所述的热泵空调系统，其特征在于，所述电机冷却系统包括与所述板式换热器(612)串联以形成回路的电机、电机散热器(613)和水泵(614)。

5.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述系统还包括气液分离器(611)，所述室内蒸发器(602)的出口和所述第二换向阀(2)的第二阀口(22)分别与所述气液分离器(611)的入口连通，所述气液分离器(611)的出口与所述压缩机(604)的入口连通。

6.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述系统还包括PTC加热器(619)，该PTC加热器(619)用于加热流经所述室内冷凝器(601)的风。

7.根据权利要求6所述的热泵空调系统，其特征在于，所述PTC加热器(619)设置在所述室内冷凝器(601)的迎风侧或背风侧。

8.一种电动汽车，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任意一项所述的热泵空调系统。