CN215096908U - 一种电动汽车热泵空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电动汽车热泵空调系统，包括：电动压缩机、车内冷凝器、蒸发器、车外换热器、板式换热器、气液分离器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、节流短管、第一电子截止阀和第二电子截止阀；所述电动压缩机连接所述车内冷凝器第一接口，所述车内冷凝器第二接口连接所述第一电子膨胀阀第一接口，所述第一电子膨胀阀第二接口连接所述车外换热器，所述车外换热器另一端分别连接所述第二电子膨胀阀、所述第一电子截止阀和所述第二电子截止阀。通过优化的系统结构设计，本实用新型的成本大幅降低，比目前常见的电动汽车热泵系统成本节约至少20％以上。

Description

一种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领域，具体地，涉及一种电动汽车热泵空调系统。

背景技术

当前全球汽车行业正在进行电气化革命。与传统汽车不同，电动汽车所有的功率输出均来自电池。在电池技术没有突破性进展的情况下要保证冬季低能耗制热，热泵技术被广泛认为是最具前景的技术，其能效比传统的PTC加热高出2-3倍，在冬季可以有效延长20％以上的续航里程。但是与传统的采用电加热的空调系统相比，热泵系统结构更加复杂，成本显著增加，是当前阻碍其获得广泛应用的主要因素。

比如实用新型CN207481600U的热泵空调系统一共使用了4个膨胀阀、3个电子截止阀、3个单向阀以及储液罐和气液分离器，成本高昂；又比如发明CN103807936A的热泵系统包括3个三通阀、1个四通阀、1个截止阀、1个单向阀和1个膨胀阀，硬件成本同样十分高昂。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种电动汽车热泵空调系统。

根据本实用新型提供的一种电动汽车热泵空调系统，包括：电动压缩机、车内冷凝器、蒸发器、车外换热器、板式换热器、气液分离器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、节流短管、第一电子截止阀和第二电子截止阀；

所述电动压缩机连接所述车内冷凝器第一接口，所述车内冷凝器第二接口连接所述第一电子膨胀阀第一接口，所述第一电子膨胀阀第二接口连接所述车外换热器，所述车外换热器另一端分别连接所述第二电子膨胀阀、所述第一电子截止阀和所述第二电子截止阀，所述第二电子膨胀阀另一端连接所述板式换热器，所述第一电子截止阀另一端连接所述节流短管，所述节流短管另一端所述蒸发器，所述蒸发器和所述板式换热器另一端汇合后连接所述气液分离器，所述气液分离器连接所述电动压缩机，所述第二电子截止阀另一端汇合所述车内冷凝器第二接口后连接所述第一电子膨胀阀第一接口。

优选地，所述板式换热器连接电池冷却回路。

优选地，所述电池冷却回路包括：电池、电加热器、水泵和水箱；

所述板式换热器一端连接所述水泵，所述水泵另一端连接所述电池，所述电池另一端连接所述电加热器，所述电加热器另一端连接所述水箱，所述水箱另一端连接所述板式换热器另一端。

优选地，所述车内冷凝器处安装温度风门。

优选地，所述车外换热器处安装第一风扇，所述蒸发器处安装第二风扇。

优选地，所述第一电子膨胀阀和所述第二电子膨胀阀设置为全通双向电子膨胀阀。

优选地，当处于制冷模式时，所述第一电子膨胀阀设置为全通状态，所述第一电子截止阀开启，所述第二电子截止阀关闭，所述电池通过所述第二电子膨胀阀开启进行冷却，所述温度风门设置为全冷状态。

优选地，当处于制热模式一时，所述第一电子膨胀阀设置为节流状态，所述第二电子膨胀阀设置为全通状态，所述第一电子截止阀和所述第二电子截止阀关闭，所述温度风门设置为全热状态；

当处于制热模式二时，所述第一电子膨胀阀关闭，所述第二电子膨胀阀设置为节流状态，所述第一电子截止阀关闭，所述第二电子截止阀开启，所述温度风门设置为全热状态，所述电加热器开启。

优选地，当处于除霜模式时，所述第一电子膨胀阀设置为全通状态，所述第二电子膨胀阀设置为节流状态，所述第一电子截止阀和所述第二电子截止阀关闭，所述温度风门设置为调节状态。

优选地，当处于除湿模式时，所述第一电子膨胀阀和所述第二电子膨胀阀关闭，所述第一电子截止阀和所述第二电子截止阀开启，所述温度风门设置为调节状态。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、通过优化的系统结构设计，本实用新型的成本大幅降低，比目前常见的电动汽车热泵系统成本节约至少20％以上。

2、由于系统零部件减少，相应地制冷剂管路数量减少，因此系统的布置简单，占用车内空间较少。

3、本系统的结构简单，控制系统的复杂性降低，同时系统的可靠性提高。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为一种电动汽车热泵空调系统原理图；

图2为一种电动汽车热泵空调系统制冷模式原理图；

图3为一种电动汽车热泵空调系统制热模式一原理图；

图4为一种电动汽车热泵空调系统制热模式二原理图；

图5为一种电动汽车热泵空调系统除霜模式原理图；

图6为一种电动汽车热泵空调系统除湿模式原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种电动汽车热泵空调系统，包括：电动压缩机1、车内冷凝器2、蒸发器7、车外换热器4、板式换热器10、气液分离器8、第一电子膨胀阀3、第二电子膨胀阀9、节流短管6、第一电子截止阀5和第二电子截止阀11；电动压缩机1连接车内冷凝器2第一接口，车内冷凝器2第二接口连接第一电子膨胀阀3第一接口，第一电子膨胀阀3第二接口连接车外换热器4，车外换热器4另一端分别连接第二电子膨胀阀9、第一电子截止阀5和第二电子截止阀11，第二电子膨胀阀9另一端连接板式换热器10，第一电子截止阀5另一端连接节流短管6，节流短管6另一端蒸发器7，蒸发器7和板式换热器10另一端汇合后连接气液分离器8，气液分离器8连接电动压缩机1，第二电子截止阀11另一端汇合车内冷凝器2第二接口后连接第一电子膨胀阀3第一接口。

如图2至图6所示，当处于制冷模式时，第一电子膨胀阀3设置为全通状态，第一电子截止阀5开启，第二电子截止阀11关闭，电池13通过第二电子膨胀阀9开启进行冷却，温度风门设置为全冷状态。

当处于制热模式一时，第一电子膨胀阀3设置为节流状态，第二电子膨胀阀9设置为全通状态，第一电子截止阀5和第二电子截止阀11关闭，温度风门设置为全热状态；

当处于制热模式二时，第一电子膨胀阀3关闭，第二电子膨胀阀9设置为节流状态，第一电子截止阀5关闭，第二电子截止阀11开启，温度风门设置为全热状态，电加热器12开启。

当处于除霜模式时，第一电子膨胀阀3设置为全通状态，第二电子膨胀阀9设置为节流状态，第一电子截止阀5和第二电子截止阀11关闭，温度风门设置为调节状态。

当处于除湿模式时，第一电子膨胀阀3和第二电子膨胀阀9关闭，第一电子截止阀5和第二电子截止阀11开启，温度风门设置为调节状态。

具体地，第一电子膨胀阀3和第二电子膨胀阀9均为全通双向电子膨胀阀，既可以作为节流元件也可以作为制冷剂通路，并允许制冷剂双向流通。节流短管6主要用于在制冷模式时对制冷剂进行节流降压，同时保证气液分离器8中始终有液体制冷剂的存在，从而保证系统的回油，电加热器12用于加热冷却液回路。

在制冷模式下，第一电子膨胀阀3处于全通状态，第一电子截止阀5开启，第二电子截止阀11关闭。第二电子膨胀阀9的开启取决于是否需要电池13冷却，如果不需要电池13冷却其关闭，如果需要其开启并对制冷剂节流降压。高温高压的制冷剂从压缩机1中流出，先后流过车内冷凝器2和车外换热器4并在车外换热器4内与车外空气换热从而向车外环境散热，然后分为两路：一路经过节流短管6节流降压后通过蒸发器7并与车内空气换热从而制冷；另一路在经过第二电子膨胀阀9节流降压后经过板式换热器10与电池冷却回路换热来冷却电池13。两路制冷剂在气液分离器8入口处汇和并在通过气液分离器8后最终回到电动压缩机1入口从而实现循环。此模式下温度风门为全冷状态，因此制冷剂在流过车内冷凝器2时与车内空气几乎没有热交换。

在制热模式一下，第一电子膨胀阀3处于节流状态，第二电子膨胀阀9处于全通状态，第一电子截止阀5和第二电子截止阀11均关闭。高温高压的制冷剂从电动压缩机1中流出，在车内冷凝器2处与空气换热从而加热车内空气，此时温度风门为全热状态。制冷剂从车内冷凝器2处出来后经过第一电子膨胀阀3节流降压后在车外换热器4内与车外空气换热从而吸收车外空气热量，然后先后通过第二电子膨胀阀9、板式换热器10、气液分离器8回到电动压缩机1入口从而实现循环。

在制热模式二下，第一电子膨胀阀3处于关闭状态，第二电子膨胀阀9处于节流状态，第一电子截止阀5关闭，第二电子截止阀11开启。制冷剂从电动压缩机1中流出，在车内冷凝器2处与空气换热从而加热车内空气，此时温度风门为全热状态。制冷剂从车内冷凝器2处出来后经过第二电子膨胀阀9节流降压后在板式换热10内与电池冷却回路进行换热从而吸收冷却液的热量，然后经过气液分离器8回到电动压缩机1入口从而实现循环。此模式主要应用于环境温度很低的情况，此时依靠从空气中吸热无法满足车辆的制热需求，因此电加热器12开启作为主要热源。

在除霜模式下，第一电子膨胀阀3处于全通状态，第二电子膨胀阀9处于节流状态，第一电子截止阀5和第二电子截止阀11均关闭。高温高压的制冷剂从电动压缩机1中流出，在车内冷凝器2处与车内空气换热从而加热车内空气，此时温度风门根据换热量需求进行调节。制冷剂从车内冷凝器2处出来后进入车外换热器4并通过热量化掉车外换热器表面霜层。从车外换热器4流出后制冷剂经过第二电子膨胀阀9节流降压后在板式换热10内与电池冷却回路进行换热从而吸收冷却液的热量，然后经过气液分离器8回到电动压缩机1入口从而实现循环。

在除湿模式下，第一电子膨胀阀3和第二电子膨胀阀9均关闭，第一电子截止阀5和第二电子截止阀11均开启。制冷剂从电动压缩机1中流出，在车内冷凝器2处与空气换热从而加热车内空气，此时温度风门可根据制热量的需要进行调节。制冷剂从车内冷凝器2处出来后经过节流短管6节流降压后在蒸发器7内与车外空气换热从而对空调进行降温除湿，然后经过气液分离器8回到电动压缩机1入口从而实现循环。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种电动汽车热泵空调系统，其特征在于，包括：电动压缩机(1)、车内冷凝器(2)、蒸发器(7)、车外换热器(4)、板式换热器(10)、气液分离器(8)、第一电子膨胀阀(3)、第二电子膨胀阀(9)、节流短管(6)、第一电子截止阀(5)和第二电子截止阀(11)；

所述电动压缩机(1)连接所述车内冷凝器(2)第一接口，所述车内冷凝器(2)第二接口连接所述第一电子膨胀阀(3)第一接口，所述第一电子膨胀阀(3)第二接口连接所述车外换热器(4)，所述车外换热器(4)另一端分别连接所述第二电子膨胀阀(9)、所述第一电子截止阀(5)和所述第二电子截止阀(11)，所述第二电子膨胀阀(9)另一端连接所述板式换热器(10)，所述第一电子截止阀(5)另一端连接所述节流短管(6)，所述节流短管(6)另一端所述蒸发器(7)，所述蒸发器(7)和所述板式换热器(10)另一端汇合后连接所述气液分离器(8)，所述气液分离器(8)连接所述电动压缩机(1)，所述第二电子截止阀(11)另一端汇合所述车内冷凝器(2)第二接口后连接所述第一电子膨胀阀(3)第一接口。

2.根据权利要求1所述一种电动汽车热泵空调系统，其特征在于：所述板式换热器(10)连接电池冷却回路。

3.根据权利要求2所述一种电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述电池冷却回路包括：电池(13)、电加热器(12)、水泵(14)和水箱(15)；

所述板式换热器(10)一端连接所述水泵(14)，所述水泵(14)另一端连接所述电池(13)，所述电池(13)另一端连接所述电加热器(12)，所述电加热器(12)另一端连接所述水箱(15)，所述水箱(15)另一端连接所述板式换热器(10)另一端。

4.根据权利要求3所述一种电动汽车热泵空调系统，其特征在于：所述车内冷凝器(2)处安装温度风门。

5.根据权利要求4所述一种电动汽车热泵空调系统，其特征在于：所述车外换热器(4)处安装第一风扇，所述蒸发器(7)处安装第二风扇。

6.根据权利要求5所述一种电动汽车热泵空调系统，其特征在于：所述第一电子膨胀阀(3)和所述第二电子膨胀阀(9)设置为全通双向电子膨胀阀。

7.根据权利要求6所述一种电动汽车热泵空调系统，其特征在于：当处于制冷模式时，所述第一电子膨胀阀(3)设置为全通状态，所述第一电子截止阀(5)开启，所述第二电子截止阀(11)关闭，所述电池(13)通过所述第二电子膨胀阀(9)开启进行冷却，所述温度风门设置为全冷状态。

8.根据权利要求6所述一种电动汽车热泵空调系统，其特征在于：当处于制热模式一时，所述第一电子膨胀阀(3)设置为节流状态，所述第二电子膨胀阀(9)设置为全通状态，所述第一电子截止阀(5)和所述第二电子截止阀(11)关闭，所述温度风门设置为全热状态；

当处于制热模式二时，所述第一电子膨胀阀(3)关闭，所述第二电子膨胀阀(9)设置为节流状态，所述第一电子截止阀(5)关闭，所述第二电子截止阀(11)开启，所述温度风门设置为全热状态，所述电加热器(12)开启。

9.根据权利要求6所述一种电动汽车热泵空调系统，其特征在于：当处于除霜模式时，所述第一电子膨胀阀(3)设置为全通状态，所述第二电子膨胀阀(9)设置为节流状态，所述第一电子截止阀(5)和所述第二电子截止阀(11)关闭，所述温度风门设置为调节状态。

10.根据权利要求6所述一种电动汽车热泵空调系统，其特征在于：当处于除湿模式时，所述第一电子膨胀阀(3)和所述第二电子膨胀阀(9)关闭，所述第一电子截止阀(5)和所述第二电子截止阀(11)开启，所述温度风门设置为调节状态。