CN208585050U - 一种纯电动汽车热泵空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种纯电动汽车热泵空调系统，包括车外换热器和车内换热器，其特征在于，还包括热泵压缩机、气液分离器、喷射器、制热膨胀阀和制冷膨胀阀，所述热泵压缩机、气液分离器、车外换热器、车内换热器分别与四通换向阀的对应出口管路连接，所述热泵压缩机的回气口和气液分离器管路连接，所述车外换热器、制热膨胀阀、喷射器、制冷膨胀阀、车内换热器依次通过管路连接；所述热泵压缩机的喷射口和所述喷射器通过相对应管路连接。本实用新型设计合理、结构简单、制热和制冷效率高、制热和制冷能力强、耗电量小、系统安全性高。

Description

一种纯电动汽车热泵空调系统

技术领域

本实用新型属于纯电动汽车空调系统技术领域，具体涉及一种纯电动汽车热泵空调系统。

背景技术

近些年，随着节能环保理念的深入及国家政策的大力推广，我国的新能源汽车保有量有了大幅增长，电动汽车相比较以汽油为动力的传统汽车，在环境保护和节约能源等方面显示着突出的优势。电动汽车空调系统将车内的温度、湿度、清新度保持在一定的范围内，维持了电动汽车内的舒适性，同时，电动汽车还具备良好的除霜除雾功能，保证了驾驶员良好的视野和驾驶的安全性，电动汽车空调系统已成为电动汽车中的重要组成部分。

现有技术的电动汽车热泵空调只能实现夏季的制冷效果，冬季制热通过电加热PTC（Positive Temperature Coefficient ）或者水暖PTC实现，耗电量较大，严重的影响电动车的舒适性和续航里程。针对现有技术的不足，有必要研制一种设计合理、结构简单、制冷以及制热效率高，除霜除雾性能好，冷热一体的热泵空调系统。

实用新型内容

本实用新型设计了一种纯电动汽车热泵空调系统，旨在提供一种设计合理、结构简单、制冷以及制热效率高，除霜除雾性能好，冷热一体的热泵空调系统，解决现有的电动汽车冬季制热通过电加热PTC或者水暖PTC实现，耗电量较大，严重的影响电动车的舒适性和续航里程的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下方案：

一种纯电动汽车热泵空调系统，包括车外换热器和车内换热器，其特征在于，还包括热泵压缩机、气液分离器、喷射器、制热膨胀阀和制冷膨胀阀，所述热泵压缩机、气液分离器、车外换热器、车内换热器分别与四通换向阀的对应出口管路连接，所述热泵压缩机的回气口和气液分离器管路连接，所述车外换热器、制热膨胀阀、喷射器、制冷膨胀阀、车内换热器依次通过管路连接；所述热泵压缩机的喷射口和所述喷射器通过相对应管路连接。

所述热泵压缩机，压缩和输送循环工质从低温低压到高温高压；

所述气液分离器，把从车内换热器或车外换热器返回的冷媒（循环工质）分离成气体和液体，仅使气体回到热泵压缩机；

所述喷射器，制热循环时，把主回路的冷媒（循环工质）在进制热膨胀阀之前再次降温，使得车外换热器能够从外部环境吸收更多的热量，同时对压缩机中间口补气增焓；

所述制热膨胀阀、制冷膨胀阀，对循环工质起节流降压作用。

进一步，还包括双向储液器，所述双向储液器设置在所述车外换热器和所述喷射器之间的管路上。

进一步，所述制热膨胀阀是F型膨胀阀。

进一步，所述制冷膨胀阀是H型膨胀阀。

进一步，该系统采用的循环工质是R134a。

进一步，所述车外换热器是冷凝器，冷凝器上设置有换热器风机。

进一步，所述换热器风机是冷却风扇。

进一步，所述车内换热器是蒸发器。

制冷时，低温低压制冷剂R134a气体被电动热泵压缩机吸入，经压缩后成为高温高压的气体，通过不接电的四通换向阀进入车外换热器进行冷却液化，同时向周围空气放热；液化的制冷剂经过双向储液器、喷射器（包括干燥瓶过滤水分和杂质），再经过H型制冷膨胀阀降压变成低温低压的液气混合体进入车内换热器，从流经车内换热器的空气中吸取热量而蒸发，使通过车内换热器的空气温度下降达到制冷效果；低温低压制冷剂通过四通换向阀组件、气液分离器（防止液体进入压缩机）后回到热泵压缩机的回气口，完成一个循环。周而复始，反复运行把车厢中的热量不断地带到车外，从而达到制冷目的。同时，由于车内换热器表面温度低于空气露点，导致流经车内换热器表面的空气中水分不断被冷凝成为露水，流出车外，从而达到除湿目的。注：制冷循环喷射器的电磁阀不接电，喷射不打开。

制热时，低温低压制冷剂R134a气体被电动热泵压缩机吸入，经压缩后成为高温高压的气体，通过接电的四通换向阀进入车内换热器进行冷却液化，同时向周围车厢空气中放热；液化的制冷剂经过喷射器（包括干燥瓶过滤水分和杂质、喷射器回路对主回路降温）、双向储液器，再经过F型制热膨胀阀降压变成低温低压的液气混合体进入车外换热器，从流经车外换热器的空气中吸取热量而蒸发，使通过车外换热器的空气温度下降达到制热效果；低温低压制冷剂通过四通换向阀组件、气液分离器（防止液体进入压缩机）后回到热泵压缩机的回气口，完成一个循环。周而复始，反复运行把空气中的热量不断地带到车厢中，从而达到制热目的。喷射回路，通过车内换热器降温后的制冷剂，通过制热膨胀阀节流后，流经喷射器的板式换热器对主回路进行降温，然后回到热泵压缩机的喷射口，形成制热系统中的喷射回路。注：制热循环喷射器、四通换向阀的电磁阀接电，喷射打开。

该纯电动汽车热泵空调系统具有以下有益效果：

（1）本实用新型中的热泵空调系统可以根据不同车型对系统部件结构做调整，可以应用在其它纯电动汽车上，具有很强的通用性和平台化应用。

（2）本实用新型通过优化现有电动空调的系统设计开发热泵型采暖系统，可以分别实现制冷、制热功能，提高能效比，提升采暖开启下的续驶里程，对推广电动车的广泛应用有着重要意义。

（3）本实用新型通过采用四通换向的热泵原理，R134a（1，1，1，2-四氟乙烷）为制冷剂，增加了双级涡旋压缩机技术以及二级喷射控制技术；双级涡旋压缩机技术，即将部分冷媒进行节流后输入喷射器上的板式换热器，在板式换热器中与主回路的冷媒进行热交换，吸收部分主回路的热量后流入压缩机的二级吸气口，以增加压缩机吸入冷媒的焓值，本系统应用此技术，通过集成在喷射器上的板式换热器实现功能；二级喷射控制技术，即制热循环时，能把主回路的冷媒在进车外膨胀阀之前，再次降温，使得车外换热器能够从外部环境吸收更多的热量，从而提高制热效果，同时对压缩机中间口补气增焓；本实用新型还实现了制冷/制热一体化空调系统，大大扩展了热泵的低温使用范围，能实现在-20℃安全运行，制热量大于4kw，COP大于1.8，为电动汽车的冬季采暖节能提升很大的空间，有效地减少了电量消耗；设计合理、结构简单、制热和制冷效率高、制热和制冷能力强、耗电量小、系统安全性高。

附图说明

图1：本实用新型实施方式中纯电动汽车热泵空调系统的原理示意图；

图2：本实用新型实施方式中纯电动汽车热泵空调系统的制冷循环示意图；

图3：本实用新型实施方式中纯电动汽车热泵空调系统的制热循环示意图。

附图标记说明：

1—热泵压缩机；2—气液分离器；3—四通换向阀；4—车外换热器；5—制热膨胀阀；6—喷射器；7—制冷膨胀阀；8—车内换热器；9—双向储液器；10—管路。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型做进一步说明：

图1至图3示出了本实用新型一种纯电动汽车热泵空调系统的实施方式。图1是本施方式中纯电动汽车热泵空调系统的原理示意图；图2是本实施方式中纯电动汽车热泵空调系统的制冷循环示意图；图3是本施方式中纯电动汽车热泵空调系统的制热循环示意图。

如图1所示，本实施方式中的纯电动汽车热泵空调系统，包括包括车外换热器4和车内换热器8，还包括热泵压缩机1、气液分离器2、喷射器6、制热膨胀阀5和制冷膨胀阀7，热泵压缩机1、气液分离器2、车外换热器4、车内换热器8分别与四通换向阀3的对应出口管路连接，热泵压缩机1的回气口和气液分离器2管路连接，车外换热器4、制热膨胀阀5、喷射器6、制冷膨胀阀7、车内换热器8依次通过管路10连接；热泵压缩机1的喷射口和喷射器6还通过相对应管路连接。

热泵压缩机1，压缩和输送循环工质从低温低压到高温高压；是该热泵空调系统的心脏。

气液分离器2，把从车内换热器或车外换热器返回的冷媒（循环工质）分离成气体和液体，仅使气体回到热泵压缩机，从而避免液态循环工质（液态制冷剂）进入压缩机破坏润滑或者损坏涡旋盘。（即防止压缩机液击）。

喷射器6，制热循环时，把主回路的冷媒（循环工质）在进制热膨胀阀之前再次降温，使得车外换热器4能够从外部环境吸收更多的热量，从而提高制热效果，同时对热泵压缩机1中间口补气增焓。

制热膨胀阀5、制冷膨胀阀7，对循环工质起节流降压作用。

如图2和图3所示，还包括双向储液器9，双向储液器9设置在车外换热器4和喷射器6之间的管路10上。

本实施例中，采用的循环工质是R134a（1，1，1，2-四氟乙烷）。

本实施例中，制热膨胀阀5是F型膨胀阀；制冷膨胀阀7是H型膨胀阀。

本实施例中，车外换热器4是冷凝器，冷凝器上设置有换热器风机。所述换热器风机是冷却风扇。

本实施例中，车内换热器8是蒸发器。

制冷时，低温低压制冷剂R134a气体被电动热泵压缩机1吸入，经压缩后成为高温高压的气体，通过不接电的四通换向阀3进入车外换热器4进行冷却液化，同时向周围空气放热；液化的制冷剂经过双向储液器9、喷射器6（经过其中包括干燥瓶的一路，过滤水分和杂质；另一路装配有电磁阀，由于此时阀关闭，冷媒不通过），再经过H型制冷膨胀阀7降压变成低温低压的液气混合体进入车内换热器8，从流经车内换热器8的空气中吸取热量而蒸发，使通过车内换热器8的空气温度下降达到制冷效果；低温低压制冷剂通过四通换向阀3组件、气液分离器2（防止液体进入压缩机）后回到热泵压缩机1的回气口，完成一个循环。周而复始，反复运行把车厢中的热量不断地带到车外，从而达到制冷目的。同时，由于车内换热器8表面温度低于空气露点，导致流经车内换热器8表面的空气中水分不断被冷凝成为露水，流出车外，从而达到除湿目的。注：制冷循环喷射器6的电磁阀不接电，喷射不打开。

制热时，低温低压制冷剂R134a气体被电动热泵压缩机1吸入，经压缩后成为高温高压的气体，通过接电的四通换向阀3进入车内换热器8进行冷却液化，同时向周围车厢空气中放热；液化的制冷剂经过喷射器6（在此分为两路，一路为主回路，经过干燥瓶，过滤水分和杂质；另一路通过热力膨胀阀5降压，然后两路冷媒在喷射器下部的板式换热器中完成热交换（装配有电磁阀，由于此时阀打开，冷媒通过），喷射器回路对主回路降温,完成二级喷射）、然后喷射器6中主回路冷媒经过双向储液器9，再经过F型制热膨胀阀5降压变成低温低压的液气混合体进入车外换热器4，从流经车外换热器4的空气中吸取热量而蒸发，使通过车外换热器4的空气温度下降达到制热效果；低温低压制冷剂通过四通换向阀3组件、气液分离器2（防止液体进入压缩机）后回到热泵压缩机1的回气口，完成一个循环。周而复始，反复运行把空气中的热量不断地带到车厢中，从而达到制热目的。

喷射回路，通过车内换热器8降温后的制冷剂，通过制热膨胀阀5节流后，流经喷射器6的板式换热器对主回路进行降温，然后回到热泵压缩机1的喷射口，形成制热系统中的喷射回路。注：制热循环喷射器6、四通换向阀3的电磁阀接电，喷射打开。

本实用新型的纯电动汽车热泵空调系统由一套系统组成，可以分别实现制冷、制热功能，做到冷暖一体设计。采用此种结构不但保留了原系统的制冷功能，且效率，效果都与原设计相当，另外此系统最大的好处在于既保证冬季驾驶员在电动汽车内的舒适性，同时还提高了制热效率，大大减少了电池电量消耗，延长了续航里程，并通过台架性能测试和整车性能测试验证。同时，此热泵空调系统可以根据不同车型对系统部件结构做调整，可以应用在其它纯电动汽车上，具有很强的通用性和平台化应用。

本实用新型通过采用四通换向的热泵原理，R134a（1，1，1，2-四氟乙烷）为制冷剂，增加了双级涡旋压缩机技术以及二级喷射控制技术；双级涡旋压缩机技术，即将部分冷媒进行节流后输入喷射器上的板式换热器，在板式换热器中与主回路的冷媒进行热交换，吸收部分主回路的热量后流入压缩机的二级吸气口，以增加压缩机吸入冷媒的焓值，本系统应用此技术，通过集成在喷射器上的板式换热器实现功能；二级喷射控制技术，即制热循环时，能把主回路的冷媒在进车外膨胀阀之前，再次降温，使得车外换热器能够从外部环境吸收更多的热量，从而提高制热效果，同时对压缩机中间口补气增焓；同时，本实用新型实现了制冷/制热一体化空调系统，大大扩展了热泵的低温使用范围，能实现在-20℃安全运行，制热量大于4kw，COP大于1.8，为电动汽车的冬季采暖节能提升很大的空间，有效地减少了电量消耗；设计合理、结构简单、制热和制冷效率高、制热和制冷能力强、耗电量小、系统安全性高。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种纯电动汽车热泵空调系统，包括车外换热器和车内换热器，其特征在于，还包括热泵压缩机、气液分离器、喷射器、制热膨胀阀和制冷膨胀阀，所述热泵压缩机、气液分离器、车外换热器、车内换热器分别与四通换向阀的对应出口管路连接，所述热泵压缩机的回气口和气液分离器管路连接，所述车外换热器、制热膨胀阀、喷射器、制冷膨胀阀、车内换热器依次通过管路连接；所述热泵压缩机的喷射口和所述喷射器通过相对应管路连接。

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，还包括双向储液器，所述双向储液器设置在所述车外换热器和所述喷射器之间的管路上。

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，所述制热膨胀阀是F型膨胀阀。

4.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，所述制冷膨胀阀是H型膨胀阀。

5.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，该系统采用的循环工质是R134a。

6.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，所述车外换热器是冷凝器，冷凝器上设置有换热器风机。

7.根据权利要求6所述的纯电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述换热器风机是冷却风扇。

8.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，所述车内换热器是蒸发器。