純電動(dòng)車用熱泵系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種車用空調(diào)【技術(shù)領(lǐng)域】的純電動(dòng)車用熱泵系統(tǒng)，包括：壓縮循環(huán)機(jī)構(gòu)和分別與之相連的氣液分離機(jī)構(gòu)、車外換熱機(jī)構(gòu)以及供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(HVAC)，供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、氣液分離機(jī)構(gòu)輸入端以及車外換熱機(jī)構(gòu)通過(guò)四通換向閥與壓縮循環(huán)機(jī)構(gòu)相連，氣液分離機(jī)構(gòu)的輸出端與壓縮循環(huán)機(jī)構(gòu)的輸入端相連，車外換熱機(jī)構(gòu)的輸出端與供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的輸入端相連。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制、節(jié)能高效、使用維護(hù)方便的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】純電動(dòng)車用熱泵系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種車用空調(diào)【技術(shù)領(lǐng)域】的裝置，具體是一種純電動(dòng)純電動(dòng)車用熱栗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境問(wèn)題日益受到大家的關(guān)注，近年來(lái)，氣候變暖、溫室效應(yīng)、霧霾、空氣污染等一系列問(wèn)題的發(fā)生都促使人們更加注重環(huán)境保護(hù)，而對(duì)于上述問(wèn)題的產(chǎn)生，汽車尾氣排放作出的很大的貢獻(xiàn)，另外，原油價(jià)格近幾年不斷上漲，相比10年前，原油價(jià)格已提升了 4倍，這兩方面的因素都使得發(fā)展純電動(dòng)汽車成為必然的趨勢(shì)。
[0003]相比傳統(tǒng)燃油車單冷空調(diào)制冷和發(fā)動(dòng)機(jī)余熱制熱的模式，純電動(dòng)車多采用單冷空調(diào)制冷以及PTC電加熱器制熱的模式，但由于PTC電加熱的效率低耗電量大，在室外溫度較低時(shí)，會(huì)大幅度降低電動(dòng)車的行駛里程，這非常不利于純電動(dòng)車的正常運(yùn)行，因此效率高、耗能少的熱泵系統(tǒng)受到各大廠家的關(guān)注。
[0004]經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN103307709A，
【公開(kāi)日】2013.09.18，公開(kāi)了一種制冷劑充注量可調(diào)的電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)，包括:壓縮機(jī)、壓力傳感器、車外濕度傳感器、車外溫度傳感器、車內(nèi)溫度傳感器、電控單元、四通換向電磁閥、車內(nèi)換熱器、車內(nèi)換熱器風(fēng)扇、第二單向閥、第三單向閥、第四單向閥、第五單向閥、車外換熱器風(fēng)扇、車外換熱器、氣液分離器、第一單向閥，第一節(jié)流管，第二節(jié)流管，第六單向閥，二位三通電磁閥，蓄能器構(gòu)成熱泵系統(tǒng)。但是，系統(tǒng)有兩個(gè)節(jié)流機(jī)構(gòu)，在系統(tǒng)切換冷熱模式時(shí)通過(guò)單向閥調(diào)節(jié)分別使用兩個(gè)不同的節(jié)流機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)節(jié)流，這使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于維修，另外，該系統(tǒng)的室外換熱器在低溫工況下作為熱泵使用時(shí)，易產(chǎn)生分液不均、易結(jié)霜等問(wèn)題。
[0005]中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN103697625A公開(kāi)(公告)日2014.04.02，公開(kāi)了一種純電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法，系統(tǒng)的第一管路的一端連接四通換向閥的第一管口，另一端通過(guò)壓縮機(jī)連接第二管口，第三管口通過(guò)第二管路順次地經(jīng)冷凝器總成中的冷凝器、第一雙向膨脹閥和空調(diào)主機(jī)內(nèi)的主蒸發(fā)器連接第四管口 ；控制單元分別與壓縮機(jī)、四通換向閥、冷凝器總成中的風(fēng)機(jī)和空調(diào)主機(jī)內(nèi)的鼓風(fēng)機(jī)電連接；系統(tǒng)還包括用于對(duì)冷凝器的外表面進(jìn)行加熱的、與控制單元電連接的第一 PTC加熱器，從而在環(huán)境溫度較低時(shí)，第一 PTC加熱器能夠?qū)?duì)冷凝器外表面加熱，使得在冷凝器內(nèi)的熱交換更徹底，提高了熱泵空調(diào)系統(tǒng)的制熱能力；同時(shí)由于第一 PTC加熱器工作時(shí)所需的功率不高，因此具有顯著的節(jié)能功效。但該技術(shù)中PTC加熱器的效率較低，雖然提高了熱泵的性能，但會(huì)增加整體系統(tǒng)的能耗，從而降低整個(gè)系統(tǒng)的能效，另外該技術(shù)雙蒸發(fā)器的系統(tǒng)在實(shí)車的安裝中將受到空間的限制難以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，由于電磁閥并不能起到完全截止的作用，從而在切換主蒸發(fā)器和輔助蒸發(fā)器時(shí)，能力會(huì)受影響而下降。
[0006]中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN103342094A公開(kāi)(公告)日2013.10.09，公開(kāi)了一種電動(dòng)車用空調(diào)【技術(shù)領(lǐng)域】的純電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)，包括:壓縮機(jī)、四通換向閥、車外換熱器、車內(nèi)換熱器、車內(nèi)加熱器、油液分離器、第一單向通道、第二單向通道和車內(nèi)風(fēng)道機(jī)構(gòu)，其中:車內(nèi)加熱器的第一端口與車內(nèi)換熱器的第一端口共同連接四通換向閥的一個(gè)端口，四通換向閥的其他三個(gè)端口分別連接壓縮機(jī)的輸出端、車外換熱器的第一端口和油液分離器，壓縮機(jī)的輸入端與油液分離器相連，第一單向通道和第二單向通道為并聯(lián)設(shè)置，該并聯(lián)線路的一端與車內(nèi)換熱器的第二端口和車內(nèi)加熱器的第二端口相連，另一端與車外換熱器的第二端口相連，車內(nèi)換熱器和車內(nèi)加熱器設(shè)置于車內(nèi)風(fēng)道機(jī)構(gòu)的中部。但該技術(shù)采用兩組單向閥配合節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)顯得復(fù)雜，閥件的增加也使得整體成本上升，另外，該技術(shù)并不能解決熱泵系統(tǒng)在低溫工況下運(yùn)行時(shí)，車外換熱器分液不均、易結(jié)霜等問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種純電動(dòng)車用熱泵系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制、節(jié)能高效、使用維護(hù)方便的特點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括:壓縮循環(huán)機(jī)構(gòu)和分別與之相連的氣液分離機(jī)構(gòu)、車外換熱機(jī)構(gòu)以及供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(HVAC, Heating, Ventilationand Air Conditioning),其中:供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、氣液分離機(jī)構(gòu)輸入端以及車外換熱機(jī)構(gòu)通過(guò)四通換向閥與壓縮循環(huán)機(jī)構(gòu)相連，氣液分離機(jī)構(gòu)的輸出端與壓縮循環(huán)機(jī)構(gòu)的輸入端相連，車外換熱機(jī)構(gòu)的輸出端與供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的輸入端相連。
[0009]所述的四通換向閥的第二輸出端與氣液分離機(jī)構(gòu)的輸入端相連，氣液分離機(jī)構(gòu)輸出端與壓縮循環(huán)機(jī)構(gòu)入口相連；四通換向閥的第一輸出端與供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相連，供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的輸出端與車外換熱機(jī)構(gòu)相連，車外換熱機(jī)構(gòu)的輸出端與四通換向閥的第三輸出端相連，構(gòu)成熱泵系統(tǒng)，該四通換向閥通過(guò)電動(dòng)車低壓電池供電，通過(guò)開(kāi)關(guān)信號(hào)控制其運(yùn)行方向。
[0010]所述的壓縮循環(huán)機(jī)構(gòu)通過(guò)變頻電動(dòng)壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)，該變頻電動(dòng)壓縮機(jī)通過(guò)電動(dòng)車高壓電池供電。
[0011]所述的供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與車外換熱機(jī)構(gòu)之間設(shè)有串聯(lián)的雙向干燥過(guò)濾器以及雙向熱力膨脹閥，該雙向熱力膨脹閥的感溫包設(shè)置于壓縮循環(huán)機(jī)構(gòu)的壓縮機(jī)吸氣□。
[0012]所述的車外換熱機(jī)構(gòu)由分配器、通過(guò)毛細(xì)管與分配器相連的車外換熱器以及電子風(fēng)扇組成，其中:車外換熱器使用小管徑換熱器作為純電動(dòng)車用熱泵系統(tǒng)的外側(cè)換熱器，所述的電子風(fēng)扇由電動(dòng)車低壓電池供電，通過(guò)變頻方式進(jìn)行風(fēng)速和啟停的控制。
[0013]所述的供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由車內(nèi)換熱器和電加熱器組成，其中:車內(nèi)換熱器與電加熱器同在供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)內(nèi)，但處于不同的風(fēng)道下。
技術(shù)效果
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)四通換向閥實(shí)現(xiàn)冷、熱模式的切換，夏天可單獨(dú)是用該系統(tǒng)進(jìn)行制冷，在冬天溫度不是很低的情況下，可使用熱泵系統(tǒng)進(jìn)行制熱，而當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，可使用PTC輔助加熱，另外也可以使用PTC進(jìn)行前檔玻璃的除霜除霧模式。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】[0015]圖1為本發(fā)明熱泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明熱泵系統(tǒng)制熱運(yùn)行模式示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明熱泵系統(tǒng)制冷運(yùn)行模式示意圖；
[0018]圖中:1壓縮機(jī)、2四通閥、3氣液分離器、4內(nèi)部換熱器、5PTC電加熱器、6HVAC、7雙向干燥過(guò)濾器、8雙向熱力膨脹閥、9分配器、10毛細(xì)管、11外部換熱器、12電子風(fēng)扇。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0020]如圖1所示,本實(shí)施例包括:變頻電動(dòng)壓縮機(jī)1、四通換向閥2、氣液分離器3、HVAC6內(nèi)的車內(nèi)換熱器4和PTC電加熱器5、雙向干燥過(guò)濾器7、雙向熱力膨脹閥8、分配器
9、毛細(xì)管10、車外換熱器11以及電子風(fēng)扇12。其中，變頻電動(dòng)壓縮機(jī)輸出端與四通換熱器入口相連，四通換向閥第二輸出端與氣液分離器輸入端相連，氣液分離器輸出端與變頻電動(dòng)壓縮機(jī)入口相連。四通換向閥第一輸出端與HVAC內(nèi)部換熱器相連，內(nèi)部換熱器輸出端與雙向干燥過(guò)濾器相連，雙向干燥過(guò)濾器輸出端與雙向熱力膨脹閥輸入端相連，雙向熱力膨脹閥輸出端與分配器輸入端相連，分配器輸出端連接毛細(xì)管后與車外換熱器相連，車外換熱器輸出端與四通換向閥第三輸出端相連，構(gòu)成熱泵系統(tǒng)。
[0021]所述的車內(nèi)換熱器與PTC電加熱器同在HVAC內(nèi)，但處于不同的風(fēng)道下；使用雙向熱力膨脹閥，其感溫包安置在壓縮機(jī)吸氣口 ；分配器與車外換熱器通過(guò)毛細(xì)管相連；使用小管徑換熱器作為純電動(dòng)車用熱泵系統(tǒng)的外側(cè)換熱器；風(fēng)扇由電動(dòng)車低壓電池供電，通過(guò)變頻方式進(jìn)行風(fēng)速和啟停的控制；通過(guò)電動(dòng)車高壓電池對(duì)電動(dòng)壓縮機(jī)供電；使用電動(dòng)車低壓電池對(duì)其供電，通過(guò)開(kāi)關(guān)信號(hào)控制四通換向閥的運(yùn)行方向。
[0022]如圖2所示，在系統(tǒng)處于制熱工作模式下，制冷劑的流動(dòng)方向如圖中箭頭所示，從壓縮機(jī)出來(lái)的高溫氣體經(jīng)過(guò)四通換向閥后流入HVAC內(nèi)的車內(nèi)換熱器，此時(shí)車內(nèi)換熱器作為冷凝器使用，在風(fēng)扇的作用下進(jìn)行熱交換，對(duì)車內(nèi)進(jìn)行放熱達(dá)到制熱的目的，冷凝后的過(guò)冷液體經(jīng)過(guò)雙向熱力膨脹閥節(jié)流后變成兩相流體，通過(guò)分配器的分配，均勻分成與車外換熱器匹配的路數(shù)并進(jìn)入車外換熱器，此時(shí)車外換熱器作為蒸發(fā)器使用，從蒸發(fā)器出來(lái)的過(guò)熱氣體經(jīng)過(guò)四通換向閥再回到壓縮機(jī)。
[0023]由于使用分配器，可以改善換熱器的分液情況，以增加蒸發(fā)器的有效使用面積從而提高蒸發(fā)能力，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過(guò)安裝分配器，可以使系統(tǒng)的制熱能力提升175W，能效可提升0.2，同時(shí)，由于使用小管徑換熱器，配合分配器的使用可以使系統(tǒng)在低溫工況下運(yùn)行時(shí)，換熱器易結(jié)霜的問(wèn)題有所改善。
[0024]如圖3所示，在系統(tǒng)處于制冷工作模式下，制冷劑的流動(dòng)方向如圖中箭頭所示，從壓縮機(jī)出來(lái)的高溫氣體經(jīng)過(guò)四通換向閥后流入車外換熱器，此時(shí)車內(nèi)換熱器作為冷凝器使用，在風(fēng)扇的作用下進(jìn)行熱交換，冷凝后的過(guò)冷液體經(jīng)過(guò)雙向熱力膨脹閥節(jié)流后變成兩相流體，并進(jìn)入車內(nèi)換熱器，此時(shí)車內(nèi)換熱器作為蒸發(fā)器使用，在電子風(fēng)扇的作用下，對(duì)車內(nèi)進(jìn)行制冷，從蒸發(fā)器出來(lái)的過(guò)熱氣體經(jīng)過(guò)四通換向閥再回到壓縮機(jī)。[0025] 經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證， 由于使用雙向熱力膨脹閥，可以降低制冷模式下的系統(tǒng)過(guò)熱度從而提1?系統(tǒng)的制冷能力20%。
【權(quán)利要求】
1.一種純電動(dòng)車用熱泵系統(tǒng)，其特征在于，包括:壓縮循環(huán)機(jī)構(gòu)和分別與之相連的氣液分離機(jī)構(gòu)、車外換熱機(jī)構(gòu)以及供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中:供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、氣液分離機(jī)構(gòu)輸入端以及車外換熱機(jī)構(gòu)通過(guò)四通換向閥與壓縮循環(huán)機(jī)構(gòu)相連，氣液分離機(jī)構(gòu)的輸出端與壓縮循環(huán)機(jī)構(gòu)的輸入端相連，車外換熱機(jī)構(gòu)的輸出端與供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的輸入端相連； 所述的四通換向閥的第二輸出端與氣液分離機(jī)構(gòu)的輸入端相連，氣液分離機(jī)構(gòu)輸出端與壓縮循環(huán)機(jī)構(gòu)入口相連；四通換向閥的第一輸出端與供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相連，供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的輸出端與車外換熱機(jī)構(gòu)相連，車外換熱機(jī)構(gòu)的輸出端與四通換向閥的第三輸出端相連，構(gòu)成熱泵系統(tǒng)，該四通換向閥通過(guò)電動(dòng)車低壓電池供電，通過(guò)開(kāi)關(guān)信號(hào)控制其運(yùn)行方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)車用熱泵系統(tǒng)，其特征是，所述的壓縮循環(huán)機(jī)構(gòu)通過(guò)變頻電動(dòng)壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)，該變頻電動(dòng)壓縮機(jī)通過(guò)電動(dòng)車高壓電池供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)車用熱泵系統(tǒng)，其特征是，所述的供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與車外換熱機(jī)構(gòu)之間設(shè)有串聯(lián)的雙向干燥過(guò)濾器以及雙向熱力膨脹閥，該雙向熱力膨脹閥的感溫包設(shè)置于壓縮循環(huán)機(jī)構(gòu)的壓縮機(jī)吸氣口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)車用熱泵系統(tǒng)，其特征是，所述的車外換熱機(jī)構(gòu)由分配器、通過(guò)毛細(xì)管與分配器相連的車外換熱器以及電子風(fēng)扇組成，其中:車外換熱器使用小管徑換熱器作為純電動(dòng)車用熱泵系統(tǒng)的外側(cè)換熱器，所述的電子風(fēng)扇由電動(dòng)車低壓電池供電，通過(guò)變頻方式進(jìn)行風(fēng)速和啟停的控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)車用熱泵系統(tǒng)，其特征是，所述的供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由車內(nèi)換熱器和電加熱器組成，其中:車內(nèi)換熱器與電加熱器同在供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)內(nèi)，但處于不同的風(fēng)道下。
6.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的純電動(dòng)車用熱泵系統(tǒng)，其特征是，在制熱工作模式下，從壓縮機(jī)出來(lái)的高溫氣體經(jīng)過(guò)四通換向閥后流入HVAC內(nèi)的車內(nèi)換熱器，此時(shí)車內(nèi)換熱器作為冷凝器使用，在風(fēng)扇的作用下進(jìn)行熱交換，對(duì)車內(nèi)進(jìn)行放熱達(dá)到制熱的目的，冷凝后的過(guò)冷液體經(jīng)過(guò)雙向熱力膨脹閥節(jié)流后變成兩相流體，通過(guò)分配器的分配，均勻分成與車外換熱器匹配的路數(shù)并進(jìn)入車外換熱器，此時(shí)車外換熱器作為蒸發(fā)器使用，從蒸發(fā)器出來(lái)的過(guò)熱氣體經(jīng)過(guò)四通換向閥再回到壓縮機(jī)；在制冷工作模式下，從壓縮機(jī)出來(lái)的高溫氣體經(jīng)過(guò)四通換向閥后流入車外換熱器，此時(shí)車內(nèi)換熱器作為冷凝器使用，在風(fēng)扇的作用下進(jìn)行熱交換，冷凝后的過(guò)冷液體經(jīng)過(guò)雙向熱力膨脹閥節(jié)流后變成兩相流體，并進(jìn)入車內(nèi)換熱器，此時(shí)車內(nèi)換熱器作為蒸發(fā)器使用，在電子風(fēng)扇的作用下，對(duì)車內(nèi)進(jìn)行制冷，從蒸發(fā)器出來(lái)的過(guò)熱氣體經(jīng)過(guò)四通換向閥再回到壓縮機(jī)。
【文檔編號(hào)】F25B13/00GK103994598SQ201410238992
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】嚴(yán)瑞東, 陳江平, 高天元 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)