CN208232754U - 一种新型纯电动汽车热泵空调系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型纯电动汽车热泵空调系统，该系统包括：蒸气压缩式热泵循环和驱动电机冷却液辅助制热循环；其中蒸气压缩式热泵循环由压缩机、四通换向阀、两个换热器、两个膨胀阀、高压贮液罐、三个电磁阀和两个风机组成，驱动电机冷却液辅助制热循环由贮液箱、驱动电机、三个电磁阀、泵和风机组成；该系统依靠四通换向阀和六个电磁阀的开闭配合实现制冷和制热模式的切换。该新型纯电动汽车热泵空调系统能适应不同环境工况，特别是低环境温度下的制热工况，具有较高的推广价值。
Description
技术领域
本实用新型属于电气设备及电气工程领域，具体涉及一种新型纯电动汽车热泵空调系统。
背景技术
近年来，各大汽车生产商及研究机构出于节能和环保的目的，提出了多种新能源汽车方案，其中纯电动汽车（EV）是一种较为理想的方案，可以很好地解决尾气污染问题。与传统汽车一样纯电动汽车也需要配备相应的空调系统，而空调系统对整车的能耗和动力性能都存在着很大的影响，特别是纯电动汽车。因为纯电动汽车本身能量比较小且没有可以利用的发动机余热，需采用电动加热方式。目前，纯电动汽车多采用PTC热电阻制热空调系统，但PTC加热器的能效值最大为1，因此，PTC加热器对于续航里程受车载电池限制的纯电动汽车来说并不是最佳的制热方式。
热泵作为新型的节能、环保技术，在纯电动汽车领域具有良好的应用前景。目前，空气源热泵空调系统方面已取得了很大的进展，但仍存在一系列的不足限制了其广泛应用。随着环境温度的降低，导致机组吸气量迅速减小、制热量变小、COP急剧下降、压缩机压比变大、效率衰减和排气温度升高等一系列问题，不能长时间可靠地工作，无法满足寒冷地区冬季的采暖需求，特别是在高寒地区。
发明内容
针对以上所述问题，本实用新型提供了一种新型纯电动汽车热泵空调系统，该系统具有能在低环境温度下产生较大的制热量、降低压缩机排气温度及提高系统能效比EER等优点。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：
本实用新型涉及一种新型纯电动汽车热泵空调系统，所述系统包括：蒸气压缩式热泵循环和驱动电机冷却液辅助制热循环；其中蒸气压缩式热泵循环由压缩机（1）、四通换向阀（2）、车室外换热器（3）、制热电子膨胀阀（4）、高压贮液罐（5）、制冷电子膨胀阀（6）、车室内换热器（7）、电磁阀a（8）、电磁阀b（9）、电磁阀c（10）、轴流风机（11）和贯流风机（12）组成；驱动电机冷却液辅助制热循环由贮液箱（13）、驱动电机（14）、电磁阀d（15）、电磁阀e（16）、电磁阀f（17）、泵（18）和冷却风机（19）组成。
本实用新型涉及一种新型纯电动汽车热泵空调系统，所述蒸气压缩式热泵循环中制冷剂为HFC-134a，压缩机（1）为带有辅助进气口的涡旋压缩机，高压贮液罐（5）在环境温度大于5℃时充当高压贮液器，在环境温度小于5℃时充当闪发器。
本实用新型涉及一种新型纯电动汽车热泵空调系统，系统处于制冷模式时，电磁阀b（9）、电磁阀d（15）和电磁阀f（17）开启，电磁阀a（8）、电磁阀c（10）和电磁阀e（16）关闭，制冷剂按照依次流过压缩机（1）、四通换向阀（2）、车室外换热器（3）、电磁阀b（9）、高压贮液罐（5）、制冷电子膨胀阀（6）、车室内换热器（7）、四通换向阀（2）、压缩机（1）的方向循环流动，此时蒸气压缩式热泵循环处于单级蒸气压缩制冷模式，制冷剂将其在车室内换热器（7）中蒸发吸收的热量，通过制冷剂在车室外换热器（3）中冷凝释放给车室外环境，降低车室内温度；驱动电机冷却液按照依次流过贮液箱（13）、驱动电机（14）、电磁阀d（15）、电磁阀f（17）、泵（18）、贮液箱（13）的方向循环流动，此时驱动电机冷却液辅助制热循环中的驱动电机冷却液只用于冷却驱动电机。
本实用新型涉及一种新型纯电动汽车热泵空调系统，系统处于制热模式且环境温度大于5℃时，电磁阀c（10）、电磁阀d（15）和电磁阀f（17）开启，电磁阀a（8）、电磁阀b（9）和电磁阀e（16）关闭，制冷剂按照依次流过压缩机（1）、四通换向阀（2）、车室内换热器（7）、电磁阀c（10）、高压贮液罐（5）、制热电子膨胀阀（4）、车室外换热器（3）、四通换向阀（2）、压缩机（1）的方向循环流动，此时蒸气压缩式热泵循环处于单级蒸气压缩制热模式，制冷剂将其在车室外换热器（3）中蒸发吸收的热量，通过制冷剂在车室内换热器（7）中冷凝释放给车室内环境，提高车室内温度；驱动电机冷却液按照依次流过贮液箱（13）、驱动电机（14）、电磁阀d（15）、电磁阀f（17）、泵（18）、贮液箱（13）的方向循环流动，此时驱动电机冷却液辅助制热循环中的驱动电机冷却液只用于冷却驱动电机。
本实用新型涉及一种新型纯电动汽车热泵空调系统，系统处于制热模式，环境温度小于5℃时，电磁阀a（8）、电磁阀c（10）、电磁阀d（15）和电磁阀f（17）开启，电磁阀b（9）和电磁阀e（16）关闭，制冷剂按照依次流过压缩机（1）、四通换向阀（2）、车室内换热器（7）、电磁阀c（10）、高压贮液罐（5）的方向流动，至此制冷剂分为主路和辅路制冷剂，其中主路制冷剂按照依次流过高压贮液罐（5）、制热电子膨胀阀（4）、车室外换热器（3）、四通换向阀（2）、压缩机（1）的方向流动；辅路制冷剂按照依次流过高压贮液罐（5）、电磁阀a（8）、压缩机（1）的方向流动，此时蒸气压缩式热泵循环处于准二级蒸气压缩制热模式，主路制冷剂将其在车室外换热器（3）中蒸发吸收的热量，通过主路制冷剂在车室内换热器（7）中冷凝释放给车室内环境，提高车室内温度；辅路制冷剂显著降低压缩机（1）的排气温度；驱动电机冷却液按照依次流过贮液箱（13）、驱动电机（14）、电磁阀d（15）、电磁阀f（17）、泵（18）、贮液箱（13）的方向循环流动，此时驱动电机冷却液辅助制热循环中的驱动电机冷却液只用于冷却驱动电机。
本实用新型涉及一种新型纯电动汽车热泵空调系统，系统处于制热模式且环境温度小于-5℃时，并且满足驱动电机冷却液温度Tw高于环境温度Tamb 10℃时，电磁阀a（8）、电磁阀c（10）、电磁阀d（15）和电磁阀e（16）开启，电磁阀b（9）和电磁阀f（17）关闭，制冷剂按照依次流过压缩机（1）、四通换向阀（2）、车室内换热器（7）、电磁阀c（10）、高压贮液罐（5）的方向流动，至此制冷剂分为主路和辅路制冷剂，其中主路制冷剂按照依次流过高压贮液罐（5）、制热电子膨胀阀（4）、车室外换热器（3）、四通换向阀（2）、压缩机（1）的方向流动；辅路制冷剂按照依次流过高压贮液罐（5）、电磁阀a（8）、压缩机（1）的方向流动，此时蒸气压缩式热泵循环处于准二级蒸气压缩制热模式，主路制冷剂将其在车室外换热器（3）中蒸发吸收的热量，通过主路制冷剂在车室内换热器（7）中冷凝释放给车室内环境，提高车室内温度；辅路制冷剂显著降低压缩机（1）的排气温度；驱动电机冷却液按照依次流过贮液箱（13）、驱动电机（14）、电磁阀d（15）、电磁阀e（16）、车室外换热器（3）、泵（18）、贮液箱（13）的方向循环流动，此时驱动电机冷却液辅助制热循环中的驱动电机冷却液不仅用于冷却驱动电机，同时接入车室外换热器（3）给主路制冷剂提供热量。
本实用新型涉及一种新型纯电动汽车热泵空调系统，所述系统可以适应不同环境工况，特别是低环境温度下的制热工况，该系统能显著降低压缩机（1）的排气温度，有效提高系统能效比EER，满足寒冷地区冬季的采暖需求。
本实用新型涉及一种新型纯电动汽车热泵空调系统，利用Matlab/Simulink软件进行模拟计算，并进行实验验证。
附图说明
附图1为新型纯电动汽车热泵空调系统工艺流程图；
其中：Ⅰ-车室外机组，Ⅱ-车室内机组，1-压缩机，2-四通换向阀，3-车室外换热器，4-制热电子膨胀阀，5-高压贮液罐，6-制冷电子膨胀阀，7-车室内换热器，8-电磁阀a，9-电磁阀b，10-电磁阀c，11-轴流风机，12-贯流风机，13-贮液箱，14-驱动电机，15-电磁阀d，16-电磁阀e，17-电磁阀f，18-泵，19-冷却风机。
具体实施方式
下面结合附图1与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和该进。这些都属于本实用新型的保护范围。
本实用新型的一种新型纯电动汽车热泵空调系统，如附图1所示，该系统包括蒸气压缩式热泵循环和驱动电机冷却液辅助制热循环。
本实用新型的一种新型纯电动汽车热泵空调系统，所述蒸气压缩式热泵循环中制冷剂为HFC-134a，压缩机（1）为带有辅助进气口的涡旋压缩机，高压贮液罐（5）在环境温度大于5℃时充当高压贮液器，在环境温度小于5℃时充当闪发器。
本实用新型的一种新型纯电动汽车热泵空调系统，所述蒸气压缩式热泵循环处于制冷模式时，电磁阀b（9）、电磁阀d（15）和电磁阀f（17）开启，电磁阀a（8）、电磁阀c（10）和电磁阀e（16）关闭，即此时只启用单级蒸气压缩制冷循环。
本实用新型的一种新型纯电动汽车热泵空调系统，所述蒸气压缩式热泵循环处于制热模式且环境温度大于5℃时，电磁阀c（10）、电磁阀d（15）和电磁阀f（17）开启，电磁阀a（8）、电磁阀b（9）和电磁阀e（16）关闭，即此时只启用单级蒸气压缩制热循环；当环境温度小于5℃时，电磁阀a（8）、电磁阀c（10）、电磁阀d（15）和电磁阀f（17）开启，电磁阀b（9）和电磁阀e（16）关闭，即此时只启用准二级蒸气压缩制热循环。
本实用新型的一种新型纯电动汽车热泵空调系统，当环境温度小于-5℃且驱动电机冷却液温度Tw高于环境温度Tamb 10℃时，电磁阀a（8）、电磁阀c（10）、电磁阀d（15）和电磁阀e（16）开启，电磁阀b（9）和电磁阀f（17）关闭，即此时同时启用准二级蒸气压缩制热循环和驱动电机冷却液辅助制热循环。
Claims (6)
1.一种新型纯电动汽车热泵空调系统，其特征在于，该系统包括蒸气压缩式热泵循环和驱动电机冷却液辅助制热循环；其中蒸气压缩式热泵循环由压缩机（1）、四通换向阀（2）、车室外换热器（3）、制热电子膨胀阀（4）、高压贮液罐（5）、制冷电子膨胀阀（6）、车室内换热器（7）、电磁阀a（8）、电磁阀b（9）、电磁阀c（10）、轴流风机（11）和贯流风机（12）组成；驱动电机冷却液辅助制热循环由贮液箱（13）、驱动电机（14）、电磁阀d（15）、电磁阀e（16）、电磁阀f（17）、泵（18）和冷却风机（19）组成。
2.根据权利要求1所述的一种新型纯电动汽车热泵空调系统，其特征在于，压缩机（1）为带有辅助进气口的涡旋压缩机。
3.根据权利要求1所述的一种新型纯电动汽车热泵空调系统，其特征在于，系统处于制冷模式时，制冷剂按照依次流过压缩机（1）、四通换向阀（2）、车室外换热器（3）、电磁阀b（9）、高压贮液罐（5）、制冷电子膨胀阀（6）、车室内换热器（7）、四通换向阀（2）、压缩机（1）的方向循环流动；驱动电机冷却液按照依次流过贮液箱（13）、驱动电机（14）、电磁阀d（15）、电磁阀f（17）、泵（18）、贮液箱（13）的方向循环流动。
4.根据权利要求1所述的一种新型纯电动汽车热泵空调系统，其特征在于，系统处于制热模式且环境温度大于5℃时，制冷剂按照依次流过压缩机（1）、四通换向阀（2）、车室内换热器（7）、电磁阀c（10）、高压贮液罐（5）、制热电子膨胀阀（4）、车室外换热器（3）、四通换向阀（2）、压缩机（1）的方向循环流动；驱动电机冷却液按照依次流过贮液箱（13）、驱动电机（14）、电磁阀d（15）、电磁阀f（17）、泵（18）、贮液箱（13）的方向循环流动。
5.根据权利要求1所述的一种新型纯电动汽车热泵空调系统，其特征在于，系统处于制热模式且环境温度小于5℃时，制冷剂按照依次流过压缩机（1）、四通换向阀（2）、车室内换热器（7）、电磁阀c（10）、高压贮液罐（5）的方向流动，至此制冷剂分为主路和辅路制冷剂，其中主路制冷剂按照依次流过高压贮液罐（5）、制热电子膨胀阀（4）、车室外换热器（3）、四通换向阀（2）、压缩机（1）的方向流动；辅路制冷剂按照依次流过高压贮液罐（5）、电磁阀a（8）、压缩机（1）的方向流动；驱动电机冷却液按照依次流过贮液箱（13）、驱动电机（14）、电磁阀d（15）、电磁阀f（17）、泵（18）、贮液箱（13）的方向循环流动。
6.根据权利要求1所述的一种新型纯电动汽车热泵空调系统，其特征在于，系统处于制热模式且环境温度小于-5℃时，并且满足驱动电机冷却液温度Tw高于环境温度Tamb 10℃时，制冷剂按照依次流过压缩机（1）、四通换向阀（2）、车室内换热器（7）、电磁阀c（10）、高压贮液罐（5）的方向流动，至此制冷剂分为主路和辅路制冷剂，其中主路制冷剂按照依次流过高压贮液罐（5）、制热电子膨胀阀（4）、车室外换热器（3）、四通换向阀（2）、压缩机（1）的方向流动；辅路制冷剂按照依次流过高压贮液罐（5）、电磁阀a（8）、压缩机（1）的方向流动；驱动电机冷却液按照依次流过贮液箱（13）、驱动电机（14）、电磁阀d（15）、电磁阀e（16）、车室外换热器（3）、泵（18）、贮液箱（13）的方向循环流动。
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Cited By (1)
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| CN109631385A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-04-16 | 郑州大学 | 一种新型纯电动汽车热泵空调系统 |
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2018
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