CN209920981U - 一种超低温电动汽车热泵空调系统 - Google Patents

Abstract

一种超低温电动汽车热泵空调系统，包括电动压缩机、系统调节集成装置、车外换热器总成、车内换热器总成，系统调节集成装置设中压补气增焓接口、压缩机吸气口、压缩机回油口、压缩机排气口、车内换热器总成接口Ⅰ、车内换热器总成接口Ⅱ、车外换热器总成接口Ⅰ、车外换热器总成接口Ⅱ，中压补气增焓接口连接压缩机中压腔，压缩机吸气口连接压缩机吸气管路，压缩机回油口连接压缩机回油管，压缩机排气口连接压缩机排气管，车内换热器总成接口Ⅰ和车内换热器总成接口Ⅱ连接车内换热器总成，车外换热器总成接口Ⅰ和车外换热器总成接口Ⅱ连接车外换热器总成。本实用新型安装简便、不占用车辆过多空间。降低系统耗能，从而增加车辆行驶里程。

Description

一种超低温电动汽车热泵空调系统

技术领域

本实用新型涉及汽车空调系统领域，尤其涉及一种超低温电动汽车热泵空调系统。

背景技术

在新时期，车辆在不断的从传统汽车向新能源汽车方向发展，汽车空调系统也随之在不断发展中。传统汽车空调系统其核心部件压缩机，依靠发动机作为动力源，其动力是取之不竭的。而新能源汽车的压缩机多为电动压缩机，依靠车辆自身的动力电池作为能源，在车辆使用过程中，特别是一些中高档电动汽车，空调系统又是不可或缺的车辆零部件。传统汽车暖风依靠发动机的余热进行给车内空间加热，而新能源汽车目前最好的加热方式是利用PTC加热或PTC水加热，此方式会使车辆行驶里程缩短。导致终端用户在选择电动汽车时，往往也在考虑是否添加空调系统。而新能源车辆的空调系统发展缓慢，多数以制冷为主，极少数有制热功能的存在，在这极少数情况中，不乏有热泵的存在，热泵空调也将成为未来汽车空调行业的时兴，但是现有车辆因车辆布局原因无法完成模块化集成设计，导致各个零部件散落在车辆发动机舱内，无法形成集成，不便于安装、调试、维修。以上情况，开发出能够满足制冷、制热功能并可集成安装的空调系统迫在眉睫。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种超低温电动汽车热泵空调系统，由车外换热器总成、电动压缩机、车内换热器总成、系统调节集成装置等四大零部件组成，通过管路连接，安装简便、不占用车辆过多空间，维修方便。该系统因采用热泵系统，其制热及制冷均采用空调系统，极大程度的降低了系统耗能，从而增加了车辆的行驶里程。相比其他厂家的空调系统，该系统可避免在低温下启动不了，低温制热效果差、压缩机故障率高、车外换热器结霜等问题的发生。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种超低温电动汽车热泵空调系统，包括电动压缩机、系统调节集成装置、车外换热器总成、车内换热器总成，所述系统调节集成装置设有中压补气增焓接口、压缩机吸气口、压缩机回油口、压缩机排气口、车内换热器总成接口Ⅰ、车内换热器总成接口Ⅱ、车外换热器总成接口Ⅰ、车外换热器总成接口Ⅱ，所述中压补气增焓接口通过管路连接电动压缩机的中压腔，所述压缩机吸气口连接电动压缩机的吸气管路，所述压缩机回油口连接电动压缩机的回油管，所述压缩机排气口连接电动压缩机的排气管，所述车内换热器总成接口Ⅰ和车内换热器总成接口Ⅱ连接车内换热器总成，所述车外换热器总成接口Ⅰ和车外换热器总成接口Ⅱ连接车外换热器总成。

所述系统调节集成装置包括制冷油分离器、三位四通阀、气液分离器、板式换热器、二位四通阀，制冷油分离器的入口连接压缩机排气口，制冷油分离器的一个出口连接压缩机回油口，制冷油分离器的另一个出口连接三位四通阀的A端口，三位四通阀的B端口连接车外换热器总成接口Ⅰ，三位四通阀的C端口连接气液分离器的入口，三位四通阀的D端口连接车内换热器总成接口Ⅰ，气液分离器的出口连接压缩机吸气口；所述板式换热器的一个入口H通过管路连接二位四通阀的E端口，板式换热器的一个出口B连接二位四通阀的F端口，所述二位四通阀的H端口同时连接板式换热器的另一个入口N和车内换热器总成接口Ⅱ，在板式换热器的另一个入口N的管路上设有副膨胀阀，板式换热器的另一个出口M通过管路连接中压补气增焓接口，在板式换热器与中压补气增焓接口的连接管路上设有单向阀，二位四通阀的G端口连接车外换热器总成接口Ⅱ。

在所述板式换热器的一个入口H的管路上依次设置有主膨胀阀、视液镜、干燥器、储液罐。

所述电动压缩机为电动涡旋压缩机。

所述车外换热器总成倾斜于行车方向，包括集流管、扁管、翅片，并排设置有多路扁管，多路扁管的上、下通过集流管联通，在扁管上纵向设置翅片。

所述车外换热器总成的倾斜角度α是2.5-10°。

所述扁管为3-5路。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型可为车内空间提供制冷、制热、换新风等空气调节功能。其中压缩机具有中压补气功能，结合系统调节集成装置上的补气调节模块，可有效的将低温下的制冷剂状态通过中压补气的方式进行弥补。

2)系统调节集成装置具有制冷、制热、吸气及补气调节等功能。此部分高度集成，可单独匹配现有空调系统和待开发空调系统之上，作为热泵单元可安装于任何车辆之上，并根据车载空间进行自由布置，与车辆的其他结构不相干涉，该系统集成调节装置可有效解决电动压缩机在启动时的振动和噪音问题，从而延长电动压缩机寿命。

3)本实用新型的热泵空调系统可在低温零下20℃进行制热工作，高温60℃下进行降温工作。制冷量范围可为2-8KW，制热量范围可为1.5-7.5KW。本实用新型可有效提升制热或制冷COP值20％以上，减少车辆能量使用的29％以上，可使新能源汽车行驶里程增加10-15％。

4)本实用新型的车外换热器总成具有除霜结构，可防止车外换热器在低温下结霜或结冰，从而有效的提高了制热和制冷效率。且车外换热器总成的制冷剂流程为仅为三路流程，可减少制冷剂在换热器中的流阻。

5)本实用新型可有效的提升车辆所需的制冷量、制热量、新风等，车辆零部件在行驶和人员驾驶时所需的空气状态。重在低成本、低价格，让更多的使用者受益。

附图说明

图1是本实用新型一种超低温电动汽车热泵空调系统的示意图。

图2是本实用新型一种超低温电动汽车热泵空调系统制冷示意图。

图3是本实用新型一种超低温电动汽车热泵空调系统低温制热示意图。

图4是本实用新型一种超低温电动汽车热泵空调系统启动示意图。

图5是本实用新型一种超低温电动汽车热泵空调系统车外换热器总成安装示意图。

图6是本实用新型一种超低温电动汽车热泵空调系统车外换热器示意图。

图7是本实用新型一种超低温电动汽车热泵空调系统车外换热器流程图。

图8是本实用新型一种超低温电动汽车热泵空调系统的系统调节集成装置原理图。

图9是本实用新型一种超低温电动汽车热泵空调系统的系统调节集成装置轴二侧图一。

图10是本实用新型一种超低温电动汽车热泵空调系统的系统调节集成装置轴二侧图二。

图中：1-系统调节集成装置、2-第一管路、3-车外换热器总成、4-第二管路、5-第三管路、6-排气管、7-回油管、8-吸气管路、9-三位四通阀、10-补气管路、11-电动压缩机、12-车内换热器总成、13-第四管路、14-进出口压块Ⅰ、15-集流管、16-扁管、17-翅片、18-进出口压块Ⅱ、19-低压加注口、20-低压开关、21-主膨胀阀、22-视液镜、23-干燥器、24-储液罐、25-二位四通阀、26-副膨胀阀、27-板式换热器、28-单向阀、29-副膨胀阀检测装置、30-主膨胀阀检测装置、31-气液分离器、32-制冷油分离器、33-高压开关、34-高压加注口；①为中压补气增焓接口、②为压缩机吸气口、③为压缩机回油口、④为压缩机排气口、⑤为车内换热器总成接口Ⅰ、⑥为车外换热器总成接口Ⅰ、⑦为车外换热器总成接口Ⅱ、⑧为车内换热器总成接口Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进一步说明：

如图1-图10所示，一种超低温电动汽车热泵空调系统，包括电动压缩机11、系统调节集成装置1、车外换热器总成3、车内换热器总成12，所述系统调节集成装置1设有中压补气增焓接口①、压缩机吸气口②、压缩机回油口③、压缩机排气口④、车内换热器总成接口Ⅰ⑤、车内换热器总成接口Ⅱ⑧、车外换热器总成接口Ⅰ⑥、车外换热器总成接口Ⅱ⑦，所述中压补气增焓接口①通过管路连接电动压缩机的中压腔，所述压缩机吸气口②连接电动压缩机的吸气管路8，所述压缩机回油口③连接电动压缩机的回油管7，所述压缩机排气口④连接电动压缩机的排气管6，所述车内换热器总成接口Ⅰ⑤和车内换热器总成接口Ⅱ⑧连接车内换热器总成12，所述车外换热器总成接口Ⅰ⑥和车外换热器总成接口Ⅱ⑦连接车外换热器总成3。

所述系统调节集成装置1包括制冷油分离器32、三位四通阀9、气液分离器31、板式换热器27、二位四通阀25，制冷油分离器32的入口连接压缩机排气口④，制冷油分离器32的一个出口连接压缩机回油口③，制冷油分离器32的另一个出口连接三位四通阀9的A端口，三位四通阀9的B端口连接车外换热器总成接口Ⅰ⑥，三位四通阀9的C端口连接气液分离器31的入口，三位四通阀9的D端口连接车内换热器总成接口Ⅰ⑤，气液分离器31的出口连接压缩机吸气口②；所述板式换热器27的一个入口H通过管路连接二位四通阀25的E端口，板式换热器27的一个出口B连接二位四通阀25的F端口，所述二位四通阀25的H端口同时连接板式换热器27的另一个入口N和车内换热器总成接口Ⅱ⑧，在板式换热器27的另一个入口N的管路上设有副膨胀阀26，板式换热器27的另一个出口M通过管路连接中压补气增焓接口①，在板式换热器27与中压补气增焓接口①的连接管路上设有单向阀28，二位四通阀25的G端口连接车外换热器总成接口Ⅱ⑦。

在所述板式换热器27的一个入口H的管路上依次设置有主膨胀阀21、视液镜22、干燥器23、储液罐24。

所述电动压缩机11为电动涡旋压缩机。

所述车外换热器总成3倾斜于行车方向，包括集流管15、扁管16、翅片17，并排设置有多路扁管16，多路扁管16的上、下通过集流管15联通，在扁管16上纵向设置翅片17。

所述车外换热器总成3的倾斜角度α是2.5-10°。

所述扁管16为3-5路。

现有的车载空调系统由于车外换热器结霜或结冰，影响换热器的散热，在低温下制热效率不高。本实用新型通过车外换热器总成3的自身结构及安装角度的改造，有效的避免了该问题的发生。车外换热器总成3倾斜于行车方向安装，安装角度为2.5-10°，同时散热翅片17为纵向设置，以上两个结构特点可使扁管16上冷凝液自由向下流淌，防止车外换热器在低温下结霜或结冰，从而有效的提高了制热和制冷效率。

而换热器散热效果差、系统回油率不高，也会导致压缩机故障问题的频繁发生，影响压缩机的使用寿命，基于此问题，本实用新型的系统调节集成装置1上，具有回油调节模块(制冷油分离器)，可以防止以上问题的发生及提升制冷量。

车内换热器总成12可为正常的HVAC总成或其他装有车内换热器的装置。

在气液分离器31的入口管路上设置有低压加注口19和低压开关20，在气液分离器的出口管路上设有主膨胀阀检测装置30包括压力传感器(YCQB05H10)和温度传感器(NTC5KΩ)，选择此处作为主膨胀阀检测装置30是因为此处距离压缩机较近，而且为压缩机的吸气口，故选择此处。

在单向阀28的入口管路上设有副膨胀阀检测装置29包括压力传感器(YCQB05H10)和温度传感器(NTC 5KΩ)。低温补气制热时，副膨胀阀26在副膨胀阀检测装置29的辅助下，进行调节工作，其他状态下副膨胀阀26为关闭状态。

在制冷油分离器32与三位四通阀9的连接管路上设有高压加注口34和高压开关33。制冷油分离器型号为H-W 55824。制冷油分离器32可使空调系统中含油量减少，增加系统的制冷量及制热量，最大限度的增大制冷效果。

一种超低温电动汽车热泵空调系统的运行方法，包括如下方法：

1)系统制冷流程如下：电动压缩机11经排气管6进入系统调节集成装置1中，制冷油分离器32将排气中存在的冷冻油通过回油管7进入电动压缩机11，此时三位四通阀9的A端-B端通、C端-D端通，制冷剂通过系统调节集成装置1流经第二管路4进入车外换热器总成3，在车外换热器总成3进行热交换后，通过第一管路2又回至系统调节集成装置1中，此时二位四通阀25的G端-E端通、F端-H端通，经调节变换通过第四管路13进至车内换热器总成12，在车内换热器总成12热交换后，通过第三管路5再进入系统调节集成装置1，经气液分离器31最终通过吸气管路8回至电动压缩机11；以上过程为一个循环，不停的进行循环即为制冷模式；

2)系统低温制热流程如下：电动压缩机11经排气管6进入系统调节集成装置1中，制冷油分离器32将排气中存在的冷冻油通过回油管7进入电动压缩机11，此时三位四通阀9的A端-D端通、C端-B端通，制冷剂通过系统调节集成装置1流经第三管路5进入车内换热器总成12，在车内换热器总成12热交换后，通过第四管路13又回至系统调节集成装置1中，此时二位四通阀25的H端-E端通、F端-G端通，经调节变换通过第一管路2进至车外换热器总成3，在车外换热器总成3热交换后，通过第二管路4再进入系统调节集成装置1，经气液分离器31最终通过吸气管路8回至电动压缩机11；

在低温(0℃至-20℃)情况下需要对电动压缩机11的中压腔进行补压，副膨胀阀26开启对电动压缩机11的中压腔进行补压，以保证电动压缩机11，正常运转。补气通过补气管路10给电动压缩机11补气；此补气方式仅限于在低温制热时使用。

3)系统启动流程如下：在系统刚刚启动时，电动压缩机11经排气管6进入系统调节集成装置1中，三位四通阀9的A端-C端通，经过制冷油分离器32、气液分离器31，分别从回油管7回油，吸气管路8回制冷剂，其余管路均无冷媒流动。可完成电动压缩机11软启动，可使电动压缩机11在低温状态下保证压缩机正常启动。

Claims (7)

1.一种超低温电动汽车热泵空调系统，其特征在于，包括电动压缩机、系统调节集成装置、车外换热器总成、车内换热器总成，所述系统调节集成装置设有中压补气增焓接口、压缩机吸气口、压缩机回油口、压缩机排气口、车内换热器总成接口Ⅰ、车内换热器总成接口Ⅱ、车外换热器总成接口Ⅰ、车外换热器总成接口Ⅱ，所述中压补气增焓接口通过管路连接电动压缩机的中压腔，所述压缩机吸气口连接电动压缩机的吸气管路，所述压缩机回油口连接电动压缩机的回油管，所述压缩机排气口连接电动压缩机的排气管，所述车内换热器总成接口Ⅰ和车内换热器总成接口Ⅱ连接车内换热器总成，所述车外换热器总成接口Ⅰ和车外换热器总成接口Ⅱ连接车外换热器总成。

2.根据权利要求1所述的一种超低温电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述系统调节集成装置包括制冷油分离器、三位四通阀、气液分离器、板式换热器、二位四通阀，制冷油分离器的入口连接压缩机排气口，制冷油分离器的一个出口连接压缩机回油口，制冷油分离器的另一个出口连接三位四通阀的A端口，三位四通阀的B端口连接车外换热器总成接口Ⅰ，三位四通阀的C端口连接气液分离器的入口，三位四通阀的D端口连接车内换热器总成接口Ⅰ，气液分离器的出口连接压缩机吸气口；所述板式换热器的一个入口H通过管路连接二位四通阀的E端口，板式换热器的一个出口B连接二位四通阀的F端口，所述二位四通阀的H端口同时连接板式换热器的另一个入口N和车内换热器总成接口Ⅱ，在板式换热器的另一个入口N的管路上设有副膨胀阀，板式换热器的另一个出口M通过管路连接中压补气增焓接口，在板式换热器与中压补气增焓接口的连接管路上设有单向阀，二位四通阀的G端口连接车外换热器总成接口Ⅱ。

3.根据权利要求2所述的一种超低温电动汽车热泵空调系统，其特征在于，在所述板式换热器的一个入口H的管路上依次设置有主膨胀阀、视液镜、干燥器、储液罐。

4.根据权利要求1所述的一种超低温电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述电动压缩机为电动涡旋压缩机。

5.根据权利要求1所述的一种超低温电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述车外换热器总成倾斜于行车方向，包括集流管、扁管、翅片，并排设置有多路扁管，多路扁管的上、下通过集流管联通，在扁管上纵向设置翅片。

6.根据权利要求5所述的一种超低温电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述车外换热器总成的倾斜角度α是2.5-10°。

7.根据权利要求5所述的一种超低温电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述扁管为3-5路。

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