一種新能源汽車超低溫熱泵空調系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種新能源汽車超低溫熱泵空調系統(tǒng)，本實用新型通過調整回路連接方式可分別實現制冷、制熱、除濕及除霜模式，具有回路結構簡單且穩(wěn)定的特點。在制熱模式下，通過形成兩條冷媒行走路徑，既降低了車外換熱器的工作負荷，又增加了壓縮機的焓，有效提高了壓縮機的工作效率，保證可系統(tǒng)的可靠性；在制冷模式與除霜模式下，通過直接連通的旁路而避開不必要的部件，可減少冷媒壓降，降低流阻，從而減小壓縮機負擔，提高壓縮機工作效率；旁路開啟方式靈活，易于控制，可根據實際使用情況進行適應性調節(jié)，擴大了使用范圍。
【專利說明】
一種新能源汽車超低溫熱泵空調系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型屬于汽車空調領域，具體涉及一種新能源汽車超低溫熱栗空調系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前有兩種空調系統(tǒng)，第一種是燃油汽車使用的傳統(tǒng)空調系統(tǒng)，第二種是電動汽車使用的熱栗空調系統(tǒng)。
[0003]傳統(tǒng)的汽車空調系統(tǒng)由蒸發(fā)器，膨脹閥，冷凝器，若干管路和壓縮機組成，其中壓縮機由發(fā)動機通過皮帶輪帶動。在氣溫較高的季節(jié)，通過HVAC的蒸發(fā)器吸收乘員艙內的熱量來達到降溫的目的；在溫度較低季節(jié)，經通有發(fā)動機高溫冷卻液的芯體加熱氣體達到取暖的目的。
[0004]對電動車，由于沒有發(fā)動機的高溫冷卻液，如果繼續(xù)使用傳統(tǒng)空調系統(tǒng)就要用高壓PTC代替暖風芯體來持續(xù)供暖，這便加重了電池的能耗負擔。于是有人提出在車上搭載熱栗系統(tǒng)來滿足降溫制熱要求，該系統(tǒng)主要由電動壓縮機，氣液分離器，蒸發(fā)器(部分系統(tǒng)沒有)，車內換熱器，車外換熱器和若干管路以及閥構成;在高溫天氣下，蒸發(fā)器與車外換熱器相連，在壓縮機的推動下按照傳統(tǒng)制冷模式進行降溫;在低溫天氣下，由車外冷凝器與車內冷凝器聯合完成艙內采暖，此時車外換熱器扮演了蒸發(fā)器的角色。熱栗系統(tǒng)的取暖方式相比于僅靠PTC更節(jié)能高效，提高了電動車的續(xù)航能力。
[0005]對于這樣的熱栗系統(tǒng)卻存在以下不足:
[0006]1.在車外換熱器當作蒸發(fā)器使用時容易結霜，會增加壓縮機的功耗甚至損壞系統(tǒng)，單純依靠運行停止系統(tǒng)或轉換成AC模式來化霜時，不僅無法有效解決大面積化霜問題，還會造成乘員艙內的溫度波動劇烈，嚴重影響舒適性。
[0007]2.在長期內循環(huán)模式下的制熱容易出現擋風玻璃起霧問題，對空調箱內只有一個換熱器設計的熱栗系統(tǒng)，不能對艙內進行除濕處理，會嚴重影響行駛安全。
[0008]3.在一般低溫環(huán)境下((TC?-10°C)工作時，壓縮機吸氣溫度低下，為了滿足制熱，又必須保持高溫排氣，這就加重了壓縮機的負擔，造成COP低下，不能滿足快速取暖的需求；
[0009]4.—般地，(低溫)熱栗系統(tǒng)工作極限在-10°C左右，限制了搭載該系統(tǒng)電動車的使用區(qū)域。

【發(fā)明內容】

[0010]有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種適用范圍寬、可輕松滿足用戶降溫、制熱需求的新能源汽車超低溫熱栗空調系統(tǒng)。
[0011 ]為達到上述目的，本實用新型提供如下技術方案:一種新能源汽車超低溫熱栗空調系統(tǒng)，包括壓縮機、氣液分離器、車內換熱器、蒸發(fā)器、車外換熱器以及蒸汽噴射器;所述蒸汽噴射器的一個入口端與TXVI及兩通閥Π出口端相串聯，所述兩通閥Π的入口端與蒸汽噴射器的另一入口端相并聯;所述壓縮機的高壓端口通過三通換向閥I與車內換熱器相連接，所述車內換熱器通過兩通閥m與兩通閥π的入口端相連接，所述蒸汽噴射器的一個出口端依次通過三通換向閥n、m與車外換熱器的入口端相連接，所述車外換熱器的出口端依次通過三通換向閥IV、氣液分離器與壓縮機的低壓端口連接在一起，所述蒸汽噴射器的另一個出口端與壓縮機的中壓端口相連;所述三通換向閥IV的另一端口依次通過τχνπ、蒸發(fā)器、兩通閥I與氣液分離器的入口端相連接，所述三通換向閥m的另一端口通過Exv與車外換熱器的入口端相連接。
[0012]進一步，所述三通換向閥I的另一端口與兩通閥m的入口端相連接。
[0013]進一步，所述兩通閥m的入口端與三通換向閥π的另一端口相連接。
[0014]進一步，所述車外換熱器與氣液分離器之間還設有熱交換器。
[0015]進一步，所述車外換熱器為雙層芯體結構，其中一層芯體與外部循環(huán)冷卻系統(tǒng)相連成循環(huán)回路，所述外部循環(huán)冷卻系統(tǒng)主要由散熱器及冷卻裝置組成。
[0016]本實用新型的有益效果在于:本空調系統(tǒng)可通過調整回路連接方式分別實現制冷、制熱、除濕及除霜模式，能滿足在-20°C氣候下的制熱要求，能在車外換熱器遭遇霜凍時進行快速化解，避免了艙內的溫度驟變，保證了乘員的舒適感，具有回路結構簡單且穩(wěn)定的特點。
[0017]在制熱模式下，通過形成兩條冷媒行走路徑，既降低了車外換熱器的工作負荷，又增加了壓縮機的焓，有效提高了壓縮機的工作效率，保證可系統(tǒng)的可靠性;在制冷模式與除霜模式下，通過直接連通的旁路而避開不必要的部件，可減少冷媒壓降，降低流阻，從而減小壓縮機負擔，提高壓縮機工作效率;旁路開啟方式靈活，易于控制，可根據實際使用情況進行適應性調節(jié)，擴大了使用范圍；通過設置熱交換器或雙層芯體結構的車外換熱器，進一步利用汽車的廢熱，以實現節(jié)能高效的目的。
【附圖說明】
[0018]為了使本實用新型的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本實用新型提供如下附圖進行說明:
[0019]圖1為本實用新型的原理圖；
[0020]圖2為制熱循環(huán)示意圖；
[0021 ]圖3為加裝熱交換器的系統(tǒng)原理圖；
[0022]圖4為雙層芯體結構車外換熱器的系統(tǒng)原理圖。
【具體實施方式】
[0023]下面將結合附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。
[0024]如圖所示，本實用新型中的新能源汽車超低溫熱栗空調系統(tǒng)，包括壓縮機1、氣液分離器2、車內換熱器3、蒸發(fā)器4、車外換熱器5以及蒸汽噴射器6;所述蒸汽噴射器6的一個入口端與TXVI7及兩通閥Π 8出口端相串聯，所述兩通閥Π 8的入口端與蒸汽噴射器6的另一入口端相并聯;所述壓縮機I的高壓端口通過三通換向閥19與車內換熱器3相連接，所述車內換熱器3通過兩通閥ΙΠ10與兩通閥Π 8的入口端相連接，所述蒸汽噴射器6的一個出口端依次通過三通換向閥Π 11、m 12與車外換熱器5的入口端相連接，所述車外換熱器5的出口端依次通過三通換向閥IV13、氣液分離器2與壓縮機I的低壓端口連接在一起，所述蒸汽噴射器6的另一個出口端與壓縮機I的中壓端口相連;所述三通換向閥IV13的另一端口依次通過TXV Π 14、蒸發(fā)器4、兩通閥115與氣液分離器2的入口端相連接，所述三通換向閥ΙΠ12的另一端口通過EXV與車外換熱器5的入口端相連接。該空調系統(tǒng)通過三通換向閥與兩通閥對不同部分進行連接，可根據情況分別實現制冷、制熱、除濕及除霜模式，具有回路結構簡單、易于控制、流阻小，反應迅速且穩(wěn)定的特點，適于標準化生產。
[0025]作為上述方案的進一步改進，所述三通換向閥19的另一端口與兩通閥m1的入口端相連接。即車內換熱器3具有一個可選擇的旁路，在制冷模式下，從壓縮機I內出來的冷媒可直接通過該旁路而不經過車內換熱器3進入蒸汽噴射器6，可減少冷媒壓降，降低流阻，從而減小壓縮機I負擔，提高壓縮機I工作效率。
[0026]作為上述方案的進一步改進，所述兩通閥m1的入口端與三通換向閥Π11的另一端口相連接。即蒸汽噴射器6具有一個可選擇的旁路，在制冷模式與除霜模式下，直接通過該旁路而不經過蒸汽噴射器6進車外換熱器5，可減少冷媒壓降，降低流阻，從而減小壓縮機I負擔，提高壓縮機I工作效率。該旁路可根據情況與車內換熱器3旁路配合開啟，最大程度的減小壓降損失。
[0027]作為上述方案的進一步改進，所述車外換熱器5與氣液分離器2之間還設有熱交換器16。此處的熱交換器16可對汽車的廢熱(馬達等電器件的散熱)進行收集，待流入壓縮機I的冷媒穿過熱交換器16時得到加熱，既能增加流入壓縮機I冷媒的焓，進一步提高壓縮機I的效率;又盡可能的利用了車輛能量，滿足了節(jié)能高效的要求。
[0028]作為上述方案的進一步改進，所述車外換熱器5為雙層芯體結構，其中一層芯體與外部循環(huán)冷卻系統(tǒng)相連成循環(huán)回路，所述外部循環(huán)冷卻系統(tǒng)主要由散熱器17及冷卻裝置18組成。
[0029]具體的，雙層芯體的車外換熱器2，一層流過冷媒，另一層流過馬達制冷劑，在低溫時控制水路三通閥19，使冷卻裝置18內的冷卻液轉向流入車外換熱器5的制冷劑層，再回到冷卻裝置18。此時車輛前端的進氣先經過制冷劑層加熱后再經過冷媒層降溫，可降低車外換熱器5的熱負荷。
[0030]—種適用于上述的新能源汽車超低溫熱栗空調系統(tǒng)的控制方法，主要包括以下步驟:
[0031 ] (I)制冷循環(huán):關閉兩通閥Π 8，壓縮機I做功，經三通換向閥19流向三通換向閥Π
11、m 12及車外換熱器5，然后冷媒通過三通換向閥IV13流經TXV Π 14、蒸發(fā)器4、兩通閥115與氣液分離器2后返回壓縮機I。
[0032]具體的，從壓縮機I內流出的冷媒通過三通換向閥19可選擇性經過車內換熱器3或不經過車內換熱器3到達兩通閥m1入口端處，到達兩通閥m1入口端處的冷媒可選擇性經過蒸汽噴射器6或不經過蒸汽噴射器6到達三通換向閥Π。在冷媒不經過車內換熱器3和/或不經過蒸汽噴射器6而到達三通換向閥Π時，由于避開了車內換熱器3和/或蒸汽噴射器6，從而減少了冷媒壓降，降低了流阻，使壓縮機I負擔有所減小，進一步提高了壓縮機I的工作效率。
[0033](2)制熱循環(huán):壓縮機I做功，經三通換向閥19流向車內換熱器3，此時空氣經鼓風機吸入空調系統(tǒng)被車內換熱器3加熱，再送入乘員艙內取暖;然后冷媒經過兩通閥m1流向蒸汽噴射器6，打開兩通閥Π 8，冷媒被分成兩條路徑，一條經由TXVI7節(jié)流降壓后直接回到壓縮機I的中壓端口，另一條則依次經過蒸汽噴射器6、三通換向閥Π 11、m 12后流入EXV節(jié)流降壓，再通過車外換熱器5與氣液分離器2回到壓縮機I;在該循環(huán)模式下，車外換熱器5作為蒸發(fā)器工作，兩條路徑中，一條路徑中的冷媒經過蒸汽噴射器6及EXV降溫降壓，從而降低了車外換熱器5的工作負荷，另一條路徑中的冷媒則溫度較高，壓力較高，直接進入壓縮機I，可增加壓縮機I的焓，從而提高了壓縮機I的工作效率。
[0034](3)除濕循環(huán):在(2)狀態(tài)下，關閉EXV，使三通換向閥ΙΠ12直接與車外換熱器5連通，改變三通換向閥IV13連通狀態(tài)，關閉三通換向閥IV13與氣液分離器2的連接支路，開啟三通換向閥IV13與蒸發(fā)器4、氣液分離器2的連接支路，使冷媒流向蒸發(fā)器4后再回到氣液分離器2和壓縮機I，此時氣流經過蒸發(fā)器4除濕后再經過車內換熱器3加熱。
[0035]為了提高制熱效率，減小換熱器熱負荷，空調系統(tǒng)模式會使用一段時間的內循環(huán)，在艙內成員較多時，空氣相對濕度會增加，持續(xù)的內循環(huán)取暖會導致擋風玻璃內表面出現起霧現象，為滿足安全要求須對進氣進行除濕處理;在制熱循環(huán)回路上，改變三通換向閥m
12,使冷媒不經過EXV而直接進入車外換熱器5冷凝，改變三通換向閥IV13，使冷媒流向蒸發(fā)器4后再回到氣液分離器2和壓縮機I，即可實現氣流的先除濕再加熱。
[0036](4)除霜循環(huán):在(2)狀態(tài)下，關閉兩通閥Π8與蒸汽噴射器6，直接連通車內換熱器3與三通換向閥Π 11，S卩連通蒸汽噴射器6旁路，關閉EXV，使三通換向閥ΙΠ12直接與車外換熱器5連通，從車內換熱器3流出的冷媒直接進入車外換熱器5，后通過三通換向閥IV13直接回到氣液分離器2。在較低溫的氣候，空氣中存在較高的相對濕度，在運行熱栗循環(huán)時車外換熱器5(此時作為蒸發(fā)器使用)的表面溫度接近O度甚至更低，極易遭遇結霜問題。該循環(huán)模式下既能快速除霜，又能保證艙內取暖的正常進行。全程化霜最多30秒便可完成。
[0037]最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經對本實用新型進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本實用新型權利要求書所限定的范圍。
【主權項】
1.一種新能源汽車超低溫熱栗空調系統(tǒng)，其特征在于:包括壓縮機、氣液分離器、車內換熱器、蒸發(fā)器、車外換熱器以及蒸汽噴射器;所述蒸汽噴射器的一個入口端與TXVI及兩通閥Π出口端相串聯，所述兩通閥Π的入口端與蒸汽噴射器的另一入口端相并聯;所述壓縮機的高壓端口通過三通換向閥I與車內換熱器相連接，所述車內換熱器通過兩通閥m與兩通閥π的入口端相連接，所述蒸汽噴射器的一個出口端依次通過三通換向閥π、m與車外換熱器的入口端相連接，所述車外換熱器的出口端依次通過三通換向閥IV、氣液分離器與壓縮機的低壓端口連接在一起，所述蒸汽噴射器的另一個出口端與壓縮機的中壓端口相連;所述三通換向閥IV的另一端口依次通過τχνπ、蒸發(fā)器、兩通閥I與氣液分離器的入口端相連接，所述三通換向閥m的另一端口通過Exv與車外換熱器的入口端相連接。2.根據權利要求1所述的新能源汽車超低溫熱栗空調系統(tǒng)，其特征在于:所述三通換向閥I的另一端口與兩通閥m的入口端相連接。3.根據權利要求1所述的新能源汽車超低溫熱栗空調系統(tǒng)，其特征在于:所述兩通閥m的入口端與三通換向閥π的另一端口相連接。4.根據權利要求1?3任一項所述的新能源汽車超低溫熱栗空調系統(tǒng)，其特征在于:所述車外換熱器與氣液分離器之間還設有熱交換器。5.根據權利要求1?3任一項所述的新能源汽車超低溫熱栗空調系統(tǒng)，其特征在于:所述車外換熱器為雙層芯體結構，其中一層芯體與外部循環(huán)冷卻系統(tǒng)相連成循環(huán)回路，所述外部循環(huán)冷卻系統(tǒng)主要由散熱器及冷卻裝置組成。
【文檔編號】B60H1/00GK205674812SQ201620596448
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月17日 公開號201620596448.9, CN 201620596448, CN 205674812 U, CN 205674812U, CN-U-205674812, CN201620596448, CN201620596448.9, CN205674812 U, CN205674812U
【發(fā)明人】王曉勇, 黃龍, 李廣, 蘇濤
【申請人】南方英特空調有限公司