使用CO2制冷剂的热泵型电动汽车空调系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种使用CO2制冷剂的热泵型电动汽车空调系统，该空调系统包括二氧化碳制冷压缩机、气液分离器、车外冷却器、车外冷却器风扇、回热器、板式换热器、水泵、膨胀水壶、暖风芯体、蒸发器、鼓风机、两位三通阀、电子膨胀阀a、电子膨胀阀b、电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c、电磁阀d、风门、车内空气流道a、车内空气流道b、车内空气流道c。本实用新型专利技术解决了传统热泵型汽车空调采用R134a制冷剂所带来的弊端，提高了空调系统冬季的制热能力。

【技术实现步骤摘要】
使用CO2制冷剂的热泵型电动汽车空调系统
本技术涉及汽车空调，尤其是一种使用CO2制冷剂的热泵型电动汽车空调系统。
技术介绍
电动汽车作为目前汽车发展的主流方向之一，具有能源利用多元化，安静无污染等优点。与传统燃油汽车相比，电动汽车没有发动机的热利用，无法采用传统的空调系统。热泵系统是一种很好的解决方案，具有效率高的优点。目前电动汽车空调系统主要具有以下缺点：1、部分电动汽车空调系统，制热时采用纯PTC加热的方式，不节能；2、对于传统的热泵型汽车空调，制冷剂均采用R134a，在低温制热能力低，这种低温下制热能力低归根结底是由于R134a制冷剂物理性质决定的，在较低的环境温度下，R134a系统的吸气压力太低，例如在-15度时，R134a对应饱和压力1.64bar，为了避免系统真空，压缩机吸气压力控制在不低于1bar，同时为了保护压缩机需要对吸气压力限制，压缩机转速减小，制冷剂流量减小，进一步导致性能变低；3、R134a制冷剂在使用和生产过程中，均会对环境产生污染。目前，欧盟和北美均已出台关于汽车空调系统排放物的法规，可以预见的是，随着相关国际公约的推进，在数年之内，汽车行业将逐步削减HFC类物质的生产和使用。目前CO2作为制冷剂已经具备相当成熟的技术，在汽车空调中也有应用，但是大多数是作为制冷系统使用，在电动汽车热泵空调中，使用CO2作为制冷剂的技术还不成熟，CO2作为制冷剂最大的缺点是CO2具有高临界压力和低临界温度(临界温度31.1℃，临界压力7.37MPa)，技术上主要的难度如下：1、安全性：CO2作为制冷剂，高压太高，尤其是在制冷时，高压最大达到11MPa～15MPa，而汽车空调中采用R134a制冷剂高压最大不超过2Mpa。如果将高压侧的换热器放置于车内，如果发生泄漏将会危及车内人员生命。2、对换热器的耐压要求高：目前汽车空调基本采用平行流换热器作为冷凝器，这种换热器具有换热能力强，体积小的优点，但是其耐压程度不高，很难应对CO2热泵系统的压力要求。
技术实现思路
专利技术目的：本技术的目的是提供一种使用CO2制冷剂的热泵型电动空调系统，旨在解决传统热泵型汽车空调采用R134a制冷剂所带来的弊端，提高空调系统冬季的制热能力。为了实现上述目的，本技术采用了如下的技术方案：一种使用CO2制冷剂的热泵型电动汽车空调系统，包括二氧化碳制冷压缩机、气液分离器、车外冷却器、车外冷却器风扇、回热器、板式换热器、水泵、膨胀水壶、暖风芯体、蒸发器、鼓风机、两位三通阀、电子膨胀阀a、电子膨胀阀b、电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c、电磁阀d、风门、车内空气流道a、车内空气流道b、车内空气流道c；所述二氧化碳制冷压缩机的吸气侧与回热器低压流道的一端相连，回热器低压流道的另一端与气液分离器的出口相连，二氧化碳制冷压缩机的排气口分别与电磁阀d的一端、板式换热器制冷剂流道的一端相连，板式换热器制冷剂流道的另一端与电磁阀c的一端相连，电磁阀d的另一端与两位三通阀的第一端口相连，两位三通阀的第二端口和气液分离器的进口相连，两位三通阀的第三端口和车外冷却器的一端相连，车外冷却器的另一端分别与电磁阀a的一端、电子膨胀阀b的一端相连，电磁阀a的另一端、电子膨胀阀b的另一端分别与回热器高压流道的一端相连，回热器高压流道的另一端分别与电磁阀c的另一端、电磁阀b的一端相连，电磁阀b的另一端和电子膨胀阀a的一端相连，电子膨胀阀a的另一端和蒸发器的一端相连，蒸发器的另一端与气液分离器进口相连；所述水泵的出口和膨胀水壶的一端相连，膨胀水壶另一端和暖风芯体的一端相连，暖风芯体的另一端和板式换热器冷却水流道的一端相连，板式换热器冷却水流道的一端和水泵进口相连；所述车外冷却器风扇进口和车外空气相连，通过车外冷却器风扇驱动车外空气流过车外冷却器表面；车内空气流道a的一端、车内空气流道b的一端、车内空气流道c的一端分别与车内空气相连，车内空气流道a的另一端通过风门分别与车内空气流道b的另一端、车内空气流道c的另一端相连，鼓风机和蒸发器固定在车内空气流道a内，通过鼓风机驱动车内空气流过蒸发器表面，暖风芯体固定在车内空气流道b内。本技术热泵型电动汽车空调系统具有以下优点：1、所述热泵系统制热不需要PTC，节能高效；2、所述热泵系统是针对CO2制冷剂设计，对环境无污染，不会因为环境相关的法规被淘汰；3、解决了传统R134a制冷剂制热能力不足的缺点，低温下的制热能力大大提高。即便是在-20℃环境下，也可以满足制热的需求；4、所述热泵系统高压侧采用板式换热器，耐压性更好，同时采用水和制冷剂换热，换热效果更好；5、所述热泵系统高压部分换热器放置于车外，安全性好。附图说明图1为本技术热泵型电动汽车空调系统在制冷模式下的工作状态示意图；图2为本技术热泵型电动汽车空调系统在热泵模式下的工作状态示意图；图3为本技术热泵型电动汽车空调系统在除霜模式的工作状态示意图；图4为本技术热泵型电动汽车空调系统在除雾模式的工作状态示意图；图中：1-二氧化碳制冷压缩机、2-气液分离器、3-车外冷却器、4-车外冷却器风扇、5-回热器、6-板式换热器、7-水泵、8-膨胀水壶、9-暖风芯体、10-蒸发器、11-鼓风机、12-两位三通阀、13-电子膨胀阀a、14-电子膨胀阀b、15-电磁阀a、16-电磁阀b、17-电磁阀c、18-电磁阀d、19-风门、20-车内空气流道a、21-车内空气流道b、22-车内空气流道c。具体实施方式：下面结合附图对本技术做更进一步的解释。如图1所示，本技术的一种使用CO2制冷剂的热泵型电动汽车空调系统，包括二氧化碳制冷压缩机1、气液分离器2、车外冷却器3、车外冷却器风扇4、回热器5、板式换热器6、水泵7、膨胀水壶8、暖风芯体9、蒸发器10、鼓风机11、两位三通阀12、电子膨胀阀a13、电子膨胀阀b14、电磁阀a15、电磁阀b16、电磁阀c17、电磁阀d18、风门19、车内空气流道a20、车内空气流道b21、车内空气流道c22。所述二氧化碳制冷压缩机1的吸气侧与回热器5低压流道的一端相连，回热器5低压流道的另一端与气液分离器2的出口相连，二氧化碳制冷压缩机1的排气口分别与电磁阀d18的一端、板式换热器6制冷剂流道的一端相连，板式换热器6制冷剂流道的另一端与电磁阀c17的一端相连，电磁阀d18的另一端与两位三通阀12的第一端口相连，两位三通阀12的第二端口和气液分离器2的进口相连，两位三通阀12的第三端口和车外冷却器3的一端相连，车外冷却器3的另一端分别与电磁阀a15的一端、电子膨胀阀b14的一端相连，电磁阀a15的另一端、电子膨胀阀b14的另一端分别与回热器5高压流道的一端相连，回热器5高压流道的另一端分别与电磁阀c17的另一端、电磁阀b16的一端相连，电磁阀b16的另一端和电子膨胀阀a13的一端相连，电子膨胀阀a13的另一端和蒸发器10的一端相连，蒸发器10的另一端与气液分离器2进口相连。所述水泵7的出口和膨胀水壶8的一端相连，膨胀水壶8另一端和暖风芯体9的一端相连，暖风芯体9的另一端和板式换热器6冷却水流道的一端相连，板式换热器6冷却水流道的一端和水泵7进口相连。所述车外冷却器风扇4进口和车外空气相连，通过车外冷却器风扇4驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用CO2制冷剂的热泵型电动汽车空调系统，其特征在于：包括二氧化碳制冷压缩机(1)、气液分离器(2)、车外冷却器(3)、车外冷却器风扇(4)、回热器(5)、板式换热器(6)、水泵(7)、膨胀水壶(8)、暖风芯体(9)、蒸发器(10)、鼓风机(11)、两位三通阀(12)、电子膨胀阀a(13)、电子膨胀阀b(14)、电磁阀a(15)、电磁阀b(16)、电磁阀c(17)、电磁阀d(18)、风门(19)、车内空气流道a(20)、车内空气流道b(21)、车内空气流道c(22)；所述二氧化碳制冷压缩机(1)的吸气侧与回热器(5)低压流道的一端相连，回热器(5)低压流道的另一端与气液分离器(2)的出口相连，二氧化碳制冷压缩机(1)的排气口分别与电磁阀d(18)的一端、板式换热器(6)制冷剂流道的一端相连，板式换热器(6)制冷剂流道的另一端与电磁阀c(17)的一端相连，电磁阀d(18)的另一端与两位三通阀(12)的第一端口相连，两位三通阀(12)的第二端口和气液分离器(2)的进口相连，两位三通阀(12)的第三端口和车外冷却器(3)的一端相连，车外冷却器(3)的另一端分别与电磁阀a(15)的一端、电子膨胀阀b(14)的一端相连，电磁阀a(15)的另一端、电子膨胀阀b(14)的另一端分别与回热器(5)高压流道的一端相连，回热器(5)高压流道的另一端分别与电磁阀c(17)的另一端、电磁阀b(16)的一端相连，电磁阀b(16)的另一端和电子膨胀阀a(13)的一端相连，电子膨胀阀a(13)的另一端和蒸发器(10)的一端相连，蒸发器(10)的另一端与气液分离器(2)进口相连；所述水泵(7)的出口和膨胀水壶(8)的一端相连，膨胀水壶(8)另一端和暖风芯体(9)的一端相连，暖风芯体(9)的另一端和板式换热器(6)冷却水流道的一端相连，板式换热器(6)冷却水流道的一端和水泵(7)进口相连；所述车外冷却器风扇(4)进口和车外空气相连，通过车外冷却器风扇(4)驱动车外空气流过车外冷却器(3)表面；车内空气流道a(20)的一端、车内空气流道b(21)的一端、车内空气流道c(22)的一端分别与车内空气相连，车内空气流道a(20)的另一端通过风门(19)分别与车内空气流道b(21)的另一端、车内空气流道c(22)的另一端相连，鼓风机(11)和蒸发器(10)固定在车内空气流道a(20)内，通过鼓风机(11)驱动车内空气流过蒸发器(10)表面，暖风芯体(9)固定在车内空气流道b(21)内。...

【技术特征摘要】
1.一种使用CO2制冷剂的热泵型电动汽车空调系统，其特征在于：包括二氧化碳制冷压缩机(1)、气液分离器(2)、车外冷却器(3)、车外冷却器风扇(4)、回热器(5)、板式换热器(6)、水泵(7)、膨胀水壶(8)、暖风芯体(9)、蒸发器(10)、鼓风机(11)、两位三通阀(12)、电子膨胀阀a(13)、电子膨胀阀b(14)、电磁阀a(15)、电磁阀b(16)、电磁阀c(17)、电磁阀d(18)、风门(19)、车内空气流道a(20)、车内空气流道b(21)、车内空气流道c(22)；所述二氧化碳制冷压缩机(1)的吸气侧与回热器(5)低压流道的一端相连，回热器(5)低压流道的另一端与气液分离器(2)的出口相连，二氧化碳制冷压缩机(1)的排气口分别与电磁阀d(18)的一端、板式换热器(6)制冷剂流道的一端相连，板式换热器(6)制冷剂流道的另一端与电磁阀c(17)的一端相连，电磁阀d(18)的另一端与两位三通阀(12)的第一端口相连，两位三通阀(12)的第二端口和气液分离器(2)的进口相连，两位三通阀(12)的第三端口和车外冷却器(3)的一端相连，车外冷却器(3)的另一端分别与电磁阀a(15)的一端、电子膨胀阀b(14)的一端相连，电磁阀a...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾敏悦，郭贞军，余泽民，
申请(专利权)人：南京协众汽车空调集团有限公司，辽宁晨友汽车空调系统有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32