CN221162111U - 热泵系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及换热技术领域，尤其涉及一种热泵系统，包括冷媒回路、阀组、第一换热回路、第二换热回路以及第三换热回路。压缩机、冷凝器的第一侧、干燥储液罐、膨胀阀以及蒸发器的第一侧依次连通形成冷媒回路。空调暖芯的入口端连通于冷凝器的换热出口，空调暖芯的出口端连通于冷凝器的换热入口。空调冷芯的入口端连通于蒸发器的换热出口，空调冷芯的出口端连通于蒸发器的换热入口。冷凝器的第二侧、蒸发器的第二侧、电池负载、电机负载以及散热器的入口端和出口端分别连通于多通阀的十个阀口。本实用新型还提供一种车辆，包括壳体和上述热泵系统，热泵系统的冷媒回路设置在壳体的前机舱，该热泵系统和车辆能够降低冷媒的使用量，提高安全性。

Description

热泵系统及车辆

技术领域

本实用新型涉及换热技术领域，尤其涉及一种热泵系统及车辆。

背景技术

电动车搭载热泵空调系统，热压缩机付出一定的压缩功，将低品位的空气热能吸收转移到乘客舱内，理论上能效比是一定大于1的，所以有节能效果。但传统R134a/R1234yf冷媒工质低温性能差，R290制冷剂具有明显的热物理特性优势，所以探究R290制冷剂作为替代冷媒是一种发展趋势。但R290制冷剂遇热源和明火有燃烧爆炸的危险，现有的热泵系统会将冷媒引入乘客舱，且冷媒的使用量大，现有的热泵系统直接使用R290作为冷媒具有安全隐患。

因此，亟需一种热泵系统及车辆，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于：提供一种热泵系统，能够降低冷媒的使用量，避免冷媒经过乘客舱，提高安全性。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种热泵系统，包括：

冷媒回路，压缩机、冷凝器的第一侧、干燥储液罐、膨胀阀以及蒸发器的第一侧依次连通形成所述冷媒回路，冷媒在所述冷媒回路内循环流动；

阀组，包括多通阀；

第一换热回路，包括空调暖芯，所述空调暖芯的入口端连通于所述冷凝器的换热出口，所述空调暖芯的出口端连通于所述冷凝器的换热入口；

第二换热回路，包括空调冷芯，所述空调冷芯的入口端连通于所述蒸发器的换热出口，所述空调冷芯的出口端连通于所述蒸发器的换热入口；

第三换热回路，包括电池负载、电机负载以及散热器，所述冷凝器的第二侧、所述蒸发器的第二侧、所述电池负载、所述电机负载以及所述散热器的入口端和出口端分别连通于所述多通阀的十个阀口，所述多通阀能够控制所述冷凝器的第二侧分别与所述电池负载、所述电机负载以及所述散热器之间的通断，且所述多通阀能够控制所述蒸发器分别与所述电池负载、所述电机负载以及所述散热器之间的通断，换热介质在所述第一换热回路、所述第二换热回路以及所述第三换热回路内流动。

作为热泵系统的一种优选方案，所述阀组包括冷芯三通阀，所述冷芯三通阀的入口端连通于所述蒸发器的第二侧的出口端，所述冷芯三通阀的第一出口端连通于所述多通阀的阀口，所述冷芯三通阀的第二出口端连通于空调冷芯的入口端；

和/或，所述阀组包括暖芯三通阀，所述暖芯三通阀的入口端连通于所述冷凝器的第二侧的出口端，所述暖芯三通阀的第一出口端连通于所述多通阀的阀口，所述暖芯三通阀的第二出口端连通于空调暖芯的入口端。

作为热泵系统的一种优选方案，所述冷媒回路还包括补气换热器和补气膨胀阀，所述补气换热器的第一侧的入口端连通于所述干燥储液罐的出口端，所述补气换热器的第一侧的出口端连通于所述膨胀阀的入口端，所述补气膨胀阀的入口端连通于所述补气换热器与所述干燥储液罐之间的管路，另一端连通于所述补气换热器的第二侧的入口端，所述补气换热器的第二侧的出口端连通于所述压缩机的辅助入气口。

作为热泵系统的一种优选方案，还包括PTC加热体，所述PTC加热体设置在所述冷凝器的第二侧的出口端的下游。

作为热泵系统的一种优选方案，还包括第一液泵和第二液泵，所述第一液泵设置在所述冷凝器的第二侧的入口端的上游，所述第二液泵设置在所述蒸发器的第二侧的入口端的上游。

作为热泵系统的一种优选方案，还包括第一三通管，所述第一三通管的三个端口分别连通于所述第一液泵的入口端、所述多通阀的一个阀口以及所述空调暖芯的出口端；

和/或，还包括第二三通管，所述第二三通管的三个端口分别连通于所述第二液泵的入口端、所述多通阀的另一个阀口以及所述空调冷芯的出口端。

作为热泵系统的一种优选方案，还包括第一风机，所述第一风机用于向所述空调冷芯和所述空调暖芯吹风；

和/或，所述第三换热回路还包括第二风机，所述第二风机用于向所述散热器吹风。

作为热泵系统的一种优选方案，所述第三换热回路还包括第三液泵，所述第三液泵设置在所述电池负载与所述多通阀之间的管路上。

作为热泵系统的一种优选方案，所述冷媒回路包括阀岛，所述阀岛用于依次连通所述压缩机、所述冷凝器的第一侧、所述干燥储液罐、所述膨胀阀以及所述蒸发器的第一侧，以形成回路。

本实用新型的另一个目的在于：提供一种车辆，能够降低冷媒的使用量，避免冷媒经过乘客舱，提高安全性。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种车辆，包括壳体和上述的热泵系统，所述热泵系统的冷媒回路设置在所述壳体的前机舱。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种热泵系统，包括冷媒回路、阀组、第一换热回路、第二换热回路以及第三换热回路。其中，压缩机、冷凝器的第一侧、干燥储液罐、膨胀阀以及蒸发器的第一侧依次连通形成冷媒回路，冷媒在冷媒回路内循环流动。阀组包括多通阀，第一换热回路包括空调暖芯，空调暖芯的入口端连通于冷凝器的换热出口，空调暖芯的出口端连通于冷凝器的换热入口。第二换热回路包括空调冷芯，空调冷芯的入口端连通于蒸发器的换热出口，空调冷芯的出口端连通于蒸发器的换热入口。第三换热回路包括电池负载、电机负载以及散热器，冷凝器的第二侧、蒸发器的第二侧、电池负载、电机负载以及散热器的入口端和出口端分别连通于多通阀的十个阀口，多通阀能够控制冷凝器的第二侧分别与电池负载、电机负载以及散热器之间的通断，且多通阀能够控制蒸发器分别与电池负载、电机负载以及散热器之间的通断，换热介质在第一换热回路、第二换热回路以及第三换热回路内流动。由于冷媒只在冷媒回路中循环流动，使用量大大降低，且不需要经过乘客舱，可提高该热泵系统的安全性。

本实用新型还提供了一种车辆，包括壳体和上述的热泵系统，热泵系统的冷媒回路设置在壳体的前机舱，该车辆能够降低冷媒的使用量，避免冷媒经过乘客舱，提高安全性。

附图说明

图1是本实用新型实施例所提供的热泵系统(乘客舱和电池同时制冷模式)的结构示意图；

图2是本实用新型实施例所提供的热泵系统(乘客舱制冷，电池自循环模式)的结构示意图；

图3是本实用新型实施例所提供的热泵系统(电池制冷模式)的结构示意图；

图4是本实用新型实施例所提供的热泵系统(乘客舱制冷制热除湿，电池自循环模式)的结构示意图；

图5是本实用新型实施例所提供的热泵系统(乘客舱和电池同时制热模式)的结构示意图；

图6是本实用新型实施例所提供的热泵系统(乘客舱制热，电池自循环模式)的结构示意图；

图7是本实用新型实施例所提供的热泵系统(电池制热模式)的结构示意图；

图8是本实用新型实施例所提供的热泵系统(乘客舱制热，电机余热回收模式)的结构示意图。

图中：

1、压缩机；2、冷凝器；3、干燥储液罐；4、膨胀阀；5、蒸发器；6、十通阀；7、空调暖芯；8、空调冷芯；9、电池负载；10、电机负载；11、散热器；12、冷芯三通阀；13、暖芯三通阀；14、补气换热器；15、补气膨胀阀；16、PTC加热体；17、第一液泵；18、第二液泵；19、第一三通管；20、第二三通管；21、第一风机；22、第二风机；23、第三液泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-图8所示，本实施例的热泵系统包括冷媒回路、阀组、第一换热回路、第二换热回路以及第三换热回路。其中，压缩机1、冷凝器2的第一侧、干燥储液罐3、膨胀阀4以及蒸发器5的第一侧依次连通形成冷媒回路，冷媒在冷媒回路内循环流动。阀组包括多通阀，第一换热回路包括空调暖芯7，空调暖芯7的入口端连通于冷凝器2的换热出口，空调暖芯7的出口端连通于冷凝器2的换热入口。第二换热回路包括空调冷芯8，空调冷芯8的入口端连通于蒸发器5的换热出口，空调冷芯8的出口端连通于蒸发器5的换热入口。第三换热回路包括电池负载9、电机负载10以及散热器11，冷凝器2的第二侧、蒸发器5的第二侧、电池负载9、电机负载10以及散热器11的入口端和出口端分别连通于多通阀的十个阀口，多通阀能够控制冷凝器2的第二侧分别与电池负载9、电机负载10以及散热器11之间的通断，且多通阀能够控制蒸发器5分别与电池负载9、电机负载10以及散热器11之间的通断，换热介质在第一换热回路、第二换热回路以及第三换热回路内流动。

该热泵系统在应用R290作为冷媒时，具有较大的优势，不仅能减少冷媒使用量，还能避免冷媒经过乘客舱，提高安全性。当然该热泵系统也可应用其他冷媒介质，具有广泛的适配范围。

该热泵系统将乘客舱的空调暖芯7、空调冷芯8以及电池负载9设置在不同的换热回路上，可分别对乘客舱和电池的冷却或加热进行控制，可保证二者的冷却和加热效果。

可选地，在本实施例中，多通阀为十通阀6，十通阀6的十个阀口分别对应冷凝器2的第二侧、蒸发器5的第二侧、电池负载9、电机负载10以及散热器11的入口端和出口端。

优选地，阀组包括冷芯三通阀12，冷芯三通阀12的入口端连通于蒸发器5的第二侧的出口端，冷芯三通阀12的第一出口端连通于多通阀的阀口，冷芯三通阀12的第二出口端连通于空调冷芯8的入口端，以方便控制冷芯三通阀12的第一出口端和第二出口端的启闭，从而实现不同的制冷模式。

优选地，阀组包括暖芯三通阀13，暖芯三通阀13的入口端连通于冷凝器2的第二侧的出口端，暖芯三通阀13的第一出口端连通于多通阀的阀口，暖芯三通阀13的第二出口端连通于空调暖芯7的入口端，以方便控制暖芯三通阀13的第一出口端和第二出口端的启闭，从而实现不同的制热模式。

优选地，冷媒回路还包括补气换热器14和补气膨胀阀15，补气换热器14的第一侧的入口端连通于干燥储液罐3的出口端，补气换热器14的第一侧的出口端连通于膨胀阀4的入口端，补气膨胀阀15的入口端连通于补气换热器14与干燥储液罐3之间的管路，另一端连通于补气换热器14的第二侧的入口端，补气换热器14的第二侧的出口端连通于压缩机1的辅助入气口。

优选地，该热泵系统还包括PTC加热体16，PTC加热体16设置在冷凝器2的第二侧的出口端的下游，以在冷凝器2第二侧的出口端处冷媒提供的热量不足时，进一步通过PTC加热体16补热，保证制热效果和升温效率。

为了保证换热介质的流量，优选地，该热泵系统还包括第一液泵17和第二液泵18，第一液泵17设置在冷凝器2的第二侧的入口端的上游，第二液泵18设置在蒸发器5的第二侧的入口端的上游。

优选地，该热泵系统还包括第一三通管19，第一三通管19的三个端口分别连通于第一液泵17的入口端、多通阀的一个阀口以及空调暖芯7的出口端。

优选地，该热泵系统还包括第二三通管20，第二三通管20的三个端口分别连通于第二液泵18的入口端、多通阀的另一个阀口以及空调冷芯8的出口端。

优选地，该热泵系统还包括第一风机21，第一风机21用于向空调冷芯8和空调暖芯7吹风，以将空调冷芯8上的冷量或空调暖芯7上的热量随着气流吹向乘客舱。

优选地，第三换热回路还包括第二风机22，第二风机22用于向散热器11吹风，以在制热时加速环境吸热加热散热器，制冷时加速向环境散热。

优选地，第三换热回路还包括第三液泵23，第三液泵23设置在电池负载9与多通阀之间的管路上，以保证流经电池负载9的换热介质的流量足够，以保证能够满足需求。

优选地，冷媒回路包括阀岛，阀岛用于依次连通压缩机1、冷凝器2的第一侧、干燥储液罐3、膨胀阀4以及蒸发器5的第一侧，以形成回路。即冷媒回路的管路是采用阀岛形成设置的，以进一步集成冷媒回路，缩小占用空间，且方便检查和维护。

本实施例还提供了一种车辆，包括壳体和上述的热泵系统，热泵系统的冷媒回路设置在壳体的前机舱，该车辆能够保证冷媒回路不容易被碰撞损坏，降低冷媒泄漏导致的燃烧爆炸的风险。同时通过设置第一换热回路、第二换热回路以及第三换热回路，能够为乘员舱和电池加热和冷却，为电机电控散热，满足负载需求的同时，保证了使用安全。

该热泵系统能够实现多种功能模式，以满足乘客舱的制冷制热除雾需求、电机的散热需求以及电池的加热或冷却需求。

十通阀6的阀口a和阀口b分别连通于电机负载10的出口端和入口端，十通阀6的阀口c和阀口d分别连通于电池负载9的出口端和第三液泵23的入口端，十通阀6的阀口e和阀口f分别连通于第二三通管20的入口端和冷芯三通阀12的出口端，十通阀6的阀口g和阀口h分别连通于暖芯三通阀13的出口端和第一三通管19的入口端，十通阀6的阀口i和阀口j分别连通于散热器11的出口端和入口端。

如图1所示，热泵系统处于乘客舱和电池同时制冷模式，冷芯三通阀12的三个端口均开启，暖芯三通阀13连通空调暖芯7的端口关闭，即没有换热介质流经空调暖芯7。十通阀6的阀口a与阀口h连通，阀口b与阀口i连通，阀口c与阀口e连通，阀口d与阀口f连通，阀口g与阀口j连通。

如图2所示，热泵系统处于乘客舱制冷，电池自循环模式。与上述乘客舱和电池同时制冷模式不同的是，该模式下十通阀6的阀口c与阀口d连通，阀口e和阀口f均关闭，以形成电池负载9的自循环模式。

如图3所示，热泵系统处于电池制冷模式。与上述乘客舱和电池同时制冷模式不同的是，该模式下冷芯三通阀12连通空调冷芯8的端口关闭，即没有换热介质流经空调冷芯8，乘客舱处于既不制冷也不制热的状态。

如图4所示，热泵系统处于乘客舱制冷制热除湿，电池自循环模式。与上述乘客舱制冷，电池自循环模式不同的是，该模式下暖芯三通阀13的三个端口均开启，即换热介质正常流经空调暖芯7。

如图5所示，热泵系统处于乘客舱和电池同时制热模式。冷芯三通阀12连通空调冷芯8的端口关闭，暖芯三通阀13的三个端口均开启，十通阀6的阀口a与阀口e连通，阀口b与阀口i连通，阀口c与阀口h连通，阀口d与阀口g连通，阀口f与阀口j连通，该模式下能够对乘客舱和电池同时进行制热。

如图6所示，热泵系统处于乘客舱制热，电池自循环模式。冷芯三通阀12连通空调冷芯8的端口关闭，暖芯三通阀13连通阀口g的端口关闭，阀口h关闭，十通阀6的阀口a与阀口e连通，阀口b与阀口i连通，阀口c与阀口d连通，阀口f与阀口j连通，该模式下电池处于自循环状态，乘客舱处于制热状态。

如图7所示，热泵系统处于电池制热模式。冷芯三通阀12连通空调冷芯8的端口关闭，暖芯三通阀13连通空调暖芯7的端口关闭，即没有换热介质流经空调冷芯8和空调暖芯7。十通阀6的阀口a与阀口e连通，阀口b与阀口i连通，阀口c与阀口h连通，阀口d与阀口g连通，阀口f与阀口j连通，该模式下电池被加热，乘客舱不制热也不制冷。

如图8所示，热泵系统处于乘客舱制热，电机余热回收模式。冷芯三通阀12连通空调冷芯8的端口关闭，暖芯三通阀13连通阀口g的端口关闭，阀口h、阀口i、阀口j、阀口c和阀口d都关闭。十通阀6的阀口a与阀口e连通，阀口b与阀口f连通，该模式下可对电机的余热进行回收，提高能源利用率。

该热泵系统采用二次回路设计，冷媒不进入乘客舱，冷媒回路集成模块布置在前机舱，通过换热介质进入乘客舱实现制冷制热，提升了乘客舱的安全性。该热泵系统还将冷媒回路集成设计，采用阀岛形式，冷媒回路简化，大大减少了冷媒充注量，当前设计冷媒充注量130g，降低了泄露风险和燃烧风险。R290冷媒可以进行预充注，终端直接组装集成模块即可。该热泵系统还通过多通阀实现了电动车的热管理需求，如乘客舱制冷制热，电池制冷加热，电机电控散热等。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.热泵系统，其特征在于，包括：

冷媒回路，压缩机(1)、冷凝器(2)的第一侧、干燥储液罐(3)、膨胀阀(4)以及蒸发器(5)的第一侧依次连通形成所述冷媒回路，冷媒在所述冷媒回路内循环流动；

阀组，包括多通阀；

第一换热回路，包括空调暖芯(7)，所述空调暖芯(7)的入口端连通于所述冷凝器(2)的换热出口，所述空调暖芯(7)的出口端连通于所述冷凝器(2)的换热入口；

第二换热回路，包括空调冷芯(8)，所述空调冷芯(8)的入口端连通于所述蒸发器(5)的换热出口，所述空调冷芯(8)的出口端连通于所述蒸发器(5)的换热入口；

第三换热回路，包括电池负载(9)、电机负载(10)以及散热器(11)，所述冷凝器(2)的第二侧、所述蒸发器(5)的第二侧、所述电池负载(9)、所述电机负载(10)以及所述散热器(11)的入口端和出口端分别连通于所述多通阀的十个阀口，所述多通阀能够控制所述冷凝器(2)的第二侧分别与所述电池负载(9)、所述电机负载(10)以及所述散热器(11)之间的通断，且所述多通阀能够控制所述蒸发器(5)分别与所述电池负载(9)、所述电机负载(10)以及所述散热器(11)之间的通断，换热介质在所述第一换热回路、所述第二换热回路以及所述第三换热回路内流动。

2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述阀组包括冷芯三通阀(12)，所述冷芯三通阀(12)的入口端连通于所述蒸发器(5)的第二侧的出口端，所述冷芯三通阀(12)的第一出口端连通于所述多通阀的阀口，所述冷芯三通阀(12)的第二出口端连通于空调冷芯(8)的入口端；

和/或，所述阀组包括暖芯三通阀(13)，所述暖芯三通阀(13)的入口端连通于所述冷凝器(2)的第二侧的出口端，所述暖芯三通阀(13)的第一出口端连通于所述多通阀的阀口，所述暖芯三通阀(13)的第二出口端连通于空调暖芯(7)的入口端。

3.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述冷媒回路还包括补气换热器(14)和补气膨胀阀(15)，所述补气换热器(14)的第一侧的入口端连通于所述干燥储液罐(3)的出口端，所述补气换热器(14)的第一侧的出口端连通于所述膨胀阀(4)的入口端，所述补气膨胀阀(15)的入口端连通于所述补气换热器(14)与所述干燥储液罐(3)之间的管路，另一端连通于所述补气换热器(14)的第二侧的入口端，所述补气换热器(14)的第二侧的出口端连通于所述压缩机(1)的辅助入气口。

4.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，还包括PTC加热体(16)，所述PTC加热体(16)设置在所述冷凝器(2)的第二侧的出口端的下游。

5.根据权利要求1-4任一项所述的热泵系统，其特征在于，还包括第一液泵(17)和第二液泵(18)，所述第一液泵(17)设置在所述冷凝器(2)的第二侧的入口端的上游，所述第二液泵(18)设置在所述蒸发器(5)的第二侧的入口端的上游。

6.根据权利要求5所述的热泵系统，其特征在于，还包括第一三通管(19)，所述第一三通管(19)的三个端口分别连通于所述第一液泵(17)的入口端、所述多通阀的一个阀口以及所述空调暖芯(7)的出口端；

和/或，还包括第二三通管(20)，所述第二三通管(20)的三个端口分别连通于所述第二液泵(18)的入口端、所述多通阀的另一个阀口以及所述空调冷芯(8)的出口端。

7.根据权利要求1-4任一项所述的热泵系统，其特征在于，还包括第一风机(21)，所述第一风机(21)用于向所述空调冷芯(8)和所述空调暖芯(7)吹风；

和/或，所述第三换热回路还包括第二风机(22)，所述第二风机(22)用于向所述散热器(11)吹风。

8.根据权利要求1-4任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述第三换热回路还包括第三液泵(23)，所述第三液泵(23)设置在所述电池负载(9)与所述多通阀之间的管路上。

9.根据权利要求1-4任一项所述的热泵系统，其特征在于，所述冷媒回路包括阀岛，所述阀岛用于依次连通所述压缩机(1)、所述冷凝器(2)的第一侧、所述干燥储液罐(3)、所述膨胀阀(4)以及所述蒸发器(5)的第一侧，以形成回路。

10.车辆，其特征在于，包括壳体和如权利要求1-9任一项所述的热泵系统，所述热泵系统的冷媒回路设置在所述壳体的前机舱。