CN206870804U - 汽车、热泵空调系统、汽车热泵空调总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热泵空调系统，室内换热器包括制冷换热器和制热换热器，压缩机的排气口与第一总管连通，该总管被三通阀A分支为第一支管和第二支管，第一支管与室外换热器的第一端口连通，第二支管与制热换热器的第一端口连通，由制热换热器的第二端口引出的制热换热器支管与第一支管连通，由室外换热器的第二端口引出的第二总管被三通阀B分支为第三支管和第四支管，第三支管与制冷换热器的第一端口连通，由制冷换热器的第二端口引出的制冷换热器支管与第四支管连通并汇合为第三总管，该总管与压缩机的吸气口连通。本实用新型可快速实现制冷制热模式的转换。本实用新型还涉及一种汽车、汽车热泵空调总成。

Description

汽车、热泵空调系统、汽车热泵空调总成

技术领域

本实用新型涉及汽车空调生产技术领域，特别涉及汽车、热泵空调系统、汽车热泵空调总成。

背景技术

随着经济的发展，人们对生活质量的要求也越来越高，空调不仅走入了普通百姓的家庭中，而且在各种车辆中也得到了广泛的应用。

随着技术的发展，传统热泵型空调被应用于汽车中，尤其是电动汽车中应用最为广泛，传统热泵型空调通常包括构成冷媒回路的压缩机、四通阀、车外换热器、节流阀以及车内换热器，在需要进行制冷时，室内换热器作为蒸发器使用，在需要进行制热时，通过四通阀的换向使室内换热器作为冷凝器使用。

由于车辆的使用环境较为多变，热泵空调系统通常会出现制冷和制热交替使用的情况，热泵空调制冷和制热模式的转换需要通过四通阀的换向实现，而四通阀换向时涉及到高低压管路的转换，为了保证热泵空调系统的安全性，压缩机通常会降频运行或者停机，整个转换过程需要2-4分钟，转换过程较慢，这导致车内的舒适性无法满足要求，一些情况下，水雾凝结在车内玻璃上形成起雾现象，这会严重影响驾驶安全性，因此必须及时将玻璃上的水雾去除，去除水雾通常需要热泵空调系统进行制冷，而若起雾时热泵空调刚好处于制热状态，那么热泵空调系统就需要通过四通阀换向，同样，整个过程需要持续2-4分钟，这显然会对安全驾驶构成极大威胁。

因此，如何能够实现热泵空调系统制冷和制热模式的快速转换，是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的之一是提供一种热泵空调系统，以便能够使空调的制冷和制热模式快速切换，提高用户的舒适性。

本实用新型的另一目的还在于提供一种采用上述热泵空调系统所构成的汽车热泵空调总成。

本实用新型的再一目的还在于提供一种采用上述汽车热泵空调总成的汽车。

为达到上述目的，本实用新型提供的热泵空调系统，包括压缩机、室内换热器、室外换热器，所述室内换热器包括制冷换热器和制热换热器，所述压缩机的排气口与第一总管连通，所述第一总管被三通阀A分支为第一支管和第二支管，所述第一支管与所述室外换热器的第一端口连通，所述第二支管与所述制热换热器的第一端口连通，由所述制热换热器的第二端口引出的制热换热器支管与所述第一支管连通，由所述室外换热器的第二端口引出的第二总管被三通阀B分支为第三支管和第四支管，所述第三支管与所述制冷换热器的第一端口连通，由所述制冷换热器的第二端口引出的制冷换热器支管与所述第四支管连通并汇合为第三总管，所述第三总管与所述压缩机的吸气口连通，所述第三支管和所述制热换热器支管上均设置有节流装置。

优选的，所述制热换热器支管上还串接有一闪发器，所述闪发器通过补气管路与所述压缩机的补气口连通。

优选的，所述制热换热器支管上设置有两个所述节流装置，且两个所述节流装置分别位于所述闪发器的上游端和下游端。

优选的，所述补气管路上还设置有单向阀。

优选的，所述制热换热器支管上还串接有单向阀。

优选的，所述制冷换热器支管上还串接有单向阀。

优选的，所述第三总管上还串接有气液分离器。

本实用新型所公开的汽车热泵空调总成，包括上述任意一项中所公开的热泵空调系统，还包括HVAC箱体，靠近所述HVAC箱体的进风口处设置有牵引风机，所述制冷换热器和所述制热换热器均位于所述HVAC箱体内，且由所述牵引风机引入的气流均经过所述制冷换热器和所述制热换热器。

优选的，所述制冷换热器位于迎风侧，所述制热换热器位于背风侧。

优选的，还包括设置在所述HVAC箱体内的辅助加热器。

优选的，还包括冷暖风门，所述冷暖风门位于第一位置时，气流全部不经过所述辅助加热器；所述冷暖风门位于第二位置时，气流一部分经过所述辅助加热器；所述冷暖风门位于第三位置时，气流全部经过所述辅助加热器。

优选的，所述HVAC的进风口处设置有内外循环风门，所述内外循环风门位于第一位置时，所述HVAC箱体的进风口与车外相通；所述内外循环风门位于第二位置时，所述HVAC箱体的进风口同时与车外和车内相通；所述内外循环风门位于第三位置时，所述HVAC箱体的进风口与车内相通。

优选的，所述室外换气器处还设置有可变进气格栅，和用于给所述室外换热器通风的风扇。

本实用新型中所公开的汽车，包括如上任意一项所述的汽车热泵空调总成。

优选的，所述汽车为电动汽车或油电混合动力汽车。

由以上技术方案可以看出，本实用新型中所公开的热泵空调系统中，室内换热器包括两个，其中一个室内换热器负责制冷，该室内换热器被称为制冷换热器，另外一个室内换热器负责制热，该室内换热器被称为制热换热器，并且在制冷状态时，通过三通阀A和三通阀B的动作，使制冷换热器内有冷媒流通，当由制冷状态转换为制热状态时，仅需通过三通阀A和三通阀B动作，即可阻止冷媒流入制冷换热器，并使冷媒从压缩机中出来之后首先进入制热换热器，从而实现制热，由制热状态转换为制冷状态时也仅通过三通阀A和三通阀B动作即可，由于室内换热器中制冷和制热的换热器并非同一个，因此在制冷制热状态转换时不会涉及到高低压转换问题，压缩机无需降频或者停机，仅通过三通阀A和三通阀B动作即可快速实现，提高了热泵空调系统制冷制热状态转换的速度，提升了用户的舒适性。

本实用新型中所公开的汽车热泵空调总成，由于采用了上述热泵空调系统，因此该汽车热泵空调总成兼具上述热泵空调系统相应的优点。

本实用新型中所公开的汽车，由于采用了上述汽车热泵空调总成，因此该汽车也兼具上述热泵空调系统相应的优点。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例中所公开的汽车热泵空调总成的制冷模式(或化霜模式)系统循环示意图；

图2为本实用新型第一实施例中所公开的汽车热泵空调总成的制热模式系统循环示意图；

图3为本实用新型第一实施例中所公开的汽车热泵空调总成的除雾模式系统循环示意图；

图4为本实用新型第二实施例中所公开的汽车热泵空调总成的制冷模式(或化霜模式)系统循环示意图。

其中，10为热泵空调系统，11为压缩机，12为三通阀A，13a为制热换热器，13b为制冷换热器，14为节流装置，15为单向阀，16为闪发器，17a为室外换热器，17b为可变进气格栅、17c为风扇，18为气液分离器，19为三通阀B，20为HVAC箱体，21为内外循环风门，22为牵引风机，23为冷暖风门，24为辅助加热器。

具体实施方式

本实用新型的核心之一是提供一种热泵空调系统，以便能够使空调的制冷和制热模式快速切换，提高用户的舒适性。

本实用新型的另一核心在于提供一种采用上述热泵空调系统所构成的汽车热泵空调总成。

本实用新型的再一核心还在于提供一种采用上述汽车热泵空调总成的汽车。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请同时参考图1至图3，本实用新型实施例中所公开的热泵空调系统，包括压缩机11、室内换热器、室外换热器17a，并且室内换热器具体包括制冷换热器13b和制热换热器13a，压缩机11的排气口与第一总管连通，第一总管被三通阀A分支为第一支管和第二支管，第一支管与室外换热器17a的第一端口连通，第二支管与制热换热器13a的第一端口连通，由制热换热器13a的第二端口引出的制热换热器支管与第一支管连通，由室外换热器17a的第二端口引出的第二总管被三通阀B分支为第三支管和第四支管，第三支管与制冷换热器13b的第一端口连通，由制冷换热器13b的第二端口引出的制冷换热器支管与第四支管连通并汇合后形成第三总管，第三总管与压缩机11的吸气口连通，当然，为了进行相应的制冷和制热循环，第三支管和制热换热器支管上均设置了节流装置14。

该热泵空调系统至少包括以下几种运行模式：

制冷模式，请参考图1，在本实用新型的附图中，热泵系统中的虚线代表管路截止，没有冷媒流通，实现代表管路畅通，管路中有冷媒流通，实心箭头代表冷媒流动方向，在制冷模式下，三通阀A动作，并使第一支管连通，第二支管关闭，由压缩机11排出的冷媒进入到室外换热器17a进行冷凝放热，三通阀B动作使第三支管连通，第四支管关闭，由室外换热器17a流出的冷媒经过第三支管上的节流装置14的节流后进入到制冷换热器13b进行蒸发吸热，完成吸热后的冷媒通过制冷换热器支管和第三总管重新回流至压缩机11内完成整个制冷循环。

制热模式，请参考图2，在制热模式下，三通阀A动作，并使第一支管关闭，第二支管连通，由压缩机11排出的冷媒进入到制热换热器13a内进行冷凝放热，然后冷媒经过制热换热器支管进入到室外换热器17a内进行蒸发吸热，三通阀B动作使第三支管关闭，第四支管连通，由室外换热器17a流出的冷媒经过第四支管第三总管重新回流至压缩机11内完成整个制热循环。

除雾(除湿)模式，请参考图3，在除雾模式下，三通阀A动作，并使第一支管关闭，第二支管连通，由压缩机11排出的冷媒首先进入制热换热器13a内进行冷凝放热，然后通过设置在制热换热器支管上的节流装置14进行一级节流，经过一级节流后的冷媒进入室外换热器17a中进行第一次蒸发吸热，三通阀B动作并使第三支路连通，第四支路关闭，经过第一次蒸发吸热后的冷媒经过设置在第三支管上的节流装置14进行二级节流，完成二级节流后的冷媒进入制冷换热器13b内进行第二次蒸发吸热。在该种模式下，室内侧的制冷换热器13b和制热换热器13a均工作，进入室内的空气先经过制冷换热器13b的降温除湿，然后再通过制热换热器13a进行加热干燥后完成除湿过程。

室外换热器化霜模式(简称化霜模式)，在化霜模式下，三通阀A动作，并使第一支管连通，第二支管关闭，由压缩机11排出的冷媒进入到室外换热器17a进行冷凝放热，三通阀B动作使第三支管连通，第四支管关闭，由室外换热器17a流出的冷媒经过第三支管上的节流装置14的节流后进入到制冷换热器13b进行蒸发吸热，完成吸热后的冷媒通过制冷换热器支管和第三总管重新回流至压缩机11内完成整个制冷循环。

若从制热模式转化为化霜模式时，第三支管上的节流元件优选打开至相应开度，三通阀B动作，并使并使第三支管连通，第四支管关闭，三通阀A延时动作，以使第一支管连通第二支管关闭，在化霜模式结束并转为制热模式时，三通阀A优先动作，并使所述第一支管关闭，第二支管连通，三通阀B延时动作以使使所述第三支管关闭，第四支管连通。

本实用新型中所公开的热泵空调系统中，室内换热器包括两个，其中一个室内换热器负责制冷，该室内换热器被称为制冷换热器13b，另外一个室内换热器负责制热，该室内换热器被称为制热换热器13a，并且在制冷状态时，通过三通阀A和三通阀B的动作，使制冷换热器13b内有冷媒流通，当由制冷状态转换为制热状态时，仅需通过三通阀A和三通阀B动作，即可阻止冷媒流入制冷换热器13b，并使冷媒从压缩机11中出来之后首先进入制热换热器13a，从而实现制热，由制热状态转换为制冷状态时也仅通过三通阀A和三通阀B动作即可，由于室内换热器中制冷和制热的换热器并非同一个，因此在制冷制热状态转换时不会涉及到高低压转换问题，压缩机11无需降频或者停机，仅通过三通阀A和三通阀B动作即可快速实现，提高了热泵空调系统制冷制热状态转换的速度，提升了用户的舒适性。

为了进一步优化上述实施例中的技术方案，还可在制热换热器支管上串接一闪发器16，闪发器16通过补气管路与压缩机11的补气口连通，在闪发器16的上游端和下游端均设置有节流元件，在制热模式下，经过节流的冷媒进入闪发器16，闪发出来的气体回到压缩机11的补气口完成补气，以便达到补气增焓的效果，压缩机11可以采用双极压缩机11，配合闪发器16使用可以大大提高制热量并扩展热泵空调使用的温度下限。

为了避免制冷制热过程转换后制冷剂的回流，在制热换热器支管上以及制冷换热器支管上均设置有单向阀15，为了避免补气管路中的冷媒发生回流，补气管路上也设置有单向阀15，如图1至图3中所示，为了防止压缩机11出现液击，保证压缩机11工作的可靠性，还可在第三总管上串接气液分离器18，以便将液体冷媒分离出来，避免其直接进入压缩机11内。

本实用新型实施例中还公开了一种由上述热泵空调系统组装而成的汽车热泵空调总成，该汽车空调总成除包括上述实施例中所公开的热泵空调系统外，还包括HVAC箱体(Heating，Ventilation and Air Conditioning供热通风与空气调节箱体)，靠近该HVAC箱体20的进风口处设置有牵引风机22，制冷换热器13b和制热换热器13a均设置在HVAC箱体20内，并且由牵引风机22引入的气流均经过制冷换热器13b和制热换热器13a。

图1至图3为第一实施例中汽车热泵空调总成的结构示意图，图中的空心箭头代表的是空气的流动方向，HVAC箱体20靠近牵引风机22的开口为进风口，进风口处设置有内外循环风门21，内外循环风门21具有三个调节位置，内外循环风门21位于第一位置时，HVAC箱体20的进风口与车外相通，实现外循环；内外循环风门21位于第二位置时，HVAC箱体20的进风口同时与车外和车内相通，实现内外循环；内外循环风门21位于第三位置时，HVAC箱体20的进风口与车内相通，实现内循环，HVAC箱体20中还设置有辅助加热器24，该辅助加热器24位于室内换热器的背风侧，辅助加热器24位置还设置有冷暖风门23，该冷暖风门23同样包括三个调节位置，冷暖风门23位于第一位置时，气流全部不经过辅助加热器24；冷暖风门23位于第二位置时，气流一部分经过辅助加热器24；冷暖风门23位于第三位置时，气流全部经过所述辅助加热器24，为了保证除湿时，进风能够先经过制冷换热器13b，后经过制热换热器13a，优选的将制冷换热器13b设置在迎风侧，制热换热器13a设置在背风侧，如图1至3中所示。

当然，为了保证对汽车热泵空调总成中的室外换热器17a进行充分换热，还需要设置有可变进气格栅17b和用于给室外换热器17a通风的风扇17c，通过可变进气格栅17b的变形可以改变通风面积。

本实用新型中第二实施例中还公开了一种汽车热泵空调总成，如图4中所示，与第一实施例相比，本实施例中的汽车热泵空调总成的不同点在于HVAC箱体20，本实施例中的HVAC箱体20取消了冷暖风门23及其风道，以便降低进气阻力，本实施例中的热泵空调系统及其运行模式与第一实施例中的热泵空调系统及运行模式完全相同。

除此之外，本实用新型中还公开了一种上述汽车热泵空调总成的控制方法，该控制方法为：在制冷模式下，控制三通阀A动作，并使第一支管连通，所述第二支管关闭；控制三通阀B动作，并使第三支管连通，所述第四支管关闭；在制热模式下，控制三通阀A动作，并使第一支管关闭，第二支管连通；控制三通阀B动作，并使第三支管关闭，第四支管连通，在制冷和制热模式切换时，控制三通阀A和三通阀B进行相应切换动作。

在制冷和制热模式下，HVAC箱体20中进行空气处理，空气经过内外循环风门21通过牵引风机22的牵引进入风道，经过制冷换热器13b进行降温，或经过制热换热器13a加热，然后经过冷暖风门23选择性的通过辅助加热器24加热或不加热，最后根据HVAC不同风口的开关情况，将经过处理的舒适空气送到吹面风门、吹脚风门或除雾风门处。在制冷模式下，可变进气格栅17b开启，风扇17c可根据车速来决定是否开启来提供强制风冷换热，HVAC进风口处的内外循环风门21可以根据逻辑判定或者人工选择而实现内循环、外循环或内外循环。

该控制方法中还包括除雾模式，在除雾模式时，控制三通阀A动作，使第一支管关闭，第二支管连通，控制三通阀B动作，使第三支管连通，第四支管关闭。

也就是说，除雾模式时控制热泵空调系统运行除雾(除湿)模式，在除雾模式下，HVAC箱体20中进行空气处理，空气经过内外循环风门21通过牵引风机22的牵引进入风道，经过制冷换热器13b进行降温除湿，然后经过制热换热器13a加热干燥，再经过冷暖风门23选择性的通过辅助加热器24加热或不加热，最后将经过处理的舒适空气送到除雾风门处。在除雾模式下，可变进气格栅17b开启，风扇17c可根据车速来决定是否开启来提供强制风冷换热，HVAC进风口处的内外循环风门21可以根据逻辑判定或者人工选择而实现内循环、外循环或内外循环。

在该控制方法中，还包括化霜模式，在化霜模式时，控制三通阀A动作，并使第一支管连通，第二支管关闭；控制三通阀B动作，并使第三支管连通，所述第四支管关闭，意即控制热泵空调系统运行化霜模式。

在由制热模式转至所述化霜模式时，控制三通阀B动作，并使第三支管连通，第四支管关闭，控制三通阀A延时动作使第一支管连通，第二支管关闭。

在由化霜模式转至制热模式时，控制三通阀A动作，并使第一支管关闭，第二支管连通，控制三通阀B延时动作使第三支管关闭，第四支管连通。

在化霜模式时，可变进气格栅17b和所述风扇17c均关闭，辅助加热器24开启，且冷暖风门23位于所述第三位置，以保证化霜过程中能够持续向车内供热，在由化霜模式转变为常规制热模式后，可变格栅打开，风扇17c根据车速开启或关闭，同时辅助加热器24可一次性直接关闭，或者随着常规制热的进行，逐渐降低加热功率直至停止加热。

本实用新型实施例中还公开了一种汽车，包括汽车热泵空调总成，该汽车热泵空调总成为上述任意一实施例中所公开的热泵空调总成。

由于采用了上述热泵空调总成，因此该汽车兼具上述汽车热泵空调总成相应的优点，本文中对此不再进行赘述。

需要进行说明的是，上述汽车包括但不限于纯电动汽车和油电混合动力汽车。

以上对本实用新型所提供的汽车、热泵空调系统、汽车热泵空调总成及其控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (15)

1.一种热泵空调系统，包括压缩机(11)、室内换热器、室外换热器(17a)，其特征在于，所述室内换热器包括制冷换热器(13b)和制热换热器(13a)，所述压缩机(11)的排气口与第一总管连通，所述第一总管被三通阀A(12)分支为第一支管和第二支管，所述第一支管与所述室外换热器(17a)的第一端口连通，所述第二支管与所述制热换热器(13a)的第一端口连通，由所述制热换热器(13a)的第二端口引出的制热换热器支管与所述第一支管连通，由所述室外换热器(17a)的第二端口引出的第二总管被三通阀B(19)分支为第三支管和第四支管，所述第三支管与所述制冷换热器(13b)的第一端口连通，由所述制冷换热器(13b)的第二端口引出的制冷换热器支管与所述第四支管连通并汇合为第三总管，所述第三总管与所述压缩机(11)的吸气口连通，所述第三支管和所述制热换热器支管上均设置有节流装置(14)。

2.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述制热换热器支管上还串接有一闪发器(16)，所述闪发器(16)通过补气管路与所述压缩机(11)的补气口连通。

3.根据权利要求2所述的热泵空调系统，其特征在于，所述制热换热器支管上设置有两个所述节流装置(14)，且两个所述节流装置(14)分别位于所述闪发器(16)的上游端和下游端。

4.根据权利要求2所述的热泵空调系统，其特征在于，所述补气管路上还设置有单向阀(15)。

5.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述制热换热器支管上还串接有单向阀(15)。

6.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述制冷换热器支管上还串接有单向阀(15)。

7.根据权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，所述第三总管上还串接有气液分离器(18)。

8.一种汽车热泵空调总成，包括如权利要求1-7任意一项所述的热泵空调系统，其特征在于，还包括HVAC箱体(20)，靠近所述HVAC箱体(20)的进风口处设置有牵引风机(22)，所述制冷换热器(13b)和所述制热换热器(13a)均位于所述HVAC箱体(20)内，且由所述牵引风机(22)引入的气流均经过所述制冷换热器(13b)和所述制热换热器(13a)。

9.根据权利要求8所述的汽车热泵空调总成，其特征在于，所述制冷换热器(13b)位于迎风侧，所述制热换热器(13a)位于背风侧。

10.根据权利要求9所述的汽车热泵空调总成，其特征在于，还包括设置在所述HVAC箱体(20)内的辅助加热器(24)。

11.根据权利要求10所述的汽车热泵空调总成，其特征在于，还包括冷暖风门(23)，所述冷暖风门(23)位于第一位置时，气流全部不经过所述辅助加热器(24)；所述冷暖风门(23)位于第二位置时，气流一部分经过所述辅助加热器(24)；所述冷暖风门(23)位于第三位置时，气流全部经过所述辅助加热器(24)。

12.根据权利要求11所述的汽车热泵空调总成，其特征在于，所述HVAC的进风口处设置有内外循环风门(21)，所述内外循环风门(21)位于第一位置时，所述HVAC箱体(20)的进风口与车外相通；所述内外循环风门(21)位于第二位置时，所述HVAC箱体(20)的进风口同时与车外和车内相通；所述内外循环风门(21)位于第三位置时，所述HVAC箱体(20)的进风口与车内相通。

13.根据权利要求12所述的汽车热泵空调总成，其特征在于，所述室外换热器(17a)位置还设置有可变进气格栅(17b)，和用于给所述室外换热器(17a)通风的风扇(17c)。

14.一种汽车，包括汽车热泵空调总成，其特征在于，所述汽车热泵空调总成为如权利要求8-13中任一项所述的汽车热泵空调总成。

15.根据权利要求14所述的汽车，其特征在于，所述汽车为电动汽车或油电混合动力汽车。