汽车的热泵空调制造技术

本发明专利技术揭示了一种汽车的热泵空调，包括：压缩机、外部换热器、气液分离器、蒸发器、内部换热器。压缩机的输出分别与外部换热器的第一端以及内部换热器的第二端连通。气液分离器的高温高压流道的第一端与外部换热器的第二端连通，气液分离器的高温高压流道的第二端与蒸发器的第二端连通，气液分离器的低温低压流道的第一端与压缩机的输入连通，气液分离器的低温低压流道的第二端与蒸发器的第一端以及内部换热器的第一端连通。蒸发器的第一端与内部换热器的第一端相连通。内部换热器的第一端与外部换热器的第一端连通。其中，各个部件通过管路互相连通，管路上安装有开闭阀以切断或开启所述管路，热泵空调的工质为二氧化碳。

Heat pump air conditioning for automobiles

【技术实现步骤摘要】
汽车的热泵空调
本专利技术涉及汽车零部件，更具体地说，涉及一种汽车的热泵空调。
技术介绍
当前的汽车空调系统中，使用的制冷剂主要为HFC-134a，其对臭氧层没有破坏作用(ODP＝0)，但却具有相当高的全球变暖潜能值(GWP＝1300)。2017年起，欧盟新生产车辆停止使用HFC-134a作为汽车空调制冷剂。2019年1月1日，《蒙特利尔议定书》基加利修正案正式生效，世界在大幅削减强效温室气体HFCs的生产与消费、限制全球变暖。中国也正在计划加入基加利修正案，可以预见到，HFC-134a的使用将会大幅度减少。在冬季，需要空调制热时，一般使用PTC制热。但PTC制热对于电池电量的消耗较大。对于传统燃油车而言，由于汽车发动机会给电池充电，因此影响不是很显著，但对于使用电池作为唯一能量来源的电动汽车而言，使用PTC制热会加速整车电池电量消耗，对电动汽车的续航里程有较大影响。同时，在电量不足的情况下，PTC无法开启，冬季乘客舒适性无法保证。
技术实现思路
本专利技术提出一种使用二氧化碳为工质的汽车用热泵空调。根据本专利技术的一实施例，提出一种汽车的热泵空调，包括：压缩机、外部换热器、气液分离器、蒸发器、内部换热器。压缩机的输出分别与外部换热器的第一端以及内部换热器的第二端连通。气液分离器的高温高压流道的第一端与外部换热器的第二端连通，气液分离器的高温高压流道的第二端与蒸发器的第二端连通，气液分离器的低温低压流道的第一端与压缩机的输入连通，气液分离器的低温低压流道的第二端与蒸发器的第一端以及内部换热器的第一端连通。蒸发器的第一端与内部换热器的第一端相连通。内部换热器的第一端与外部换热器的第一端连通。其中，各个部件通过管路互相连通，管路上安装有开闭阀以切断或开启所述管路，所述热泵空调的工质为二氧化碳。在一个实施例中，该热泵空调还包括车内设备换热器，车内设备换热器的第一端与气液分离器的低温低压流道的第二端通过管路连通，车内设备换热器的第二端与气液分离器的高温高压流道的第二端通过管路连通，管路上安装有开闭阀以切断或开启所述管路。在一个实施例中，开闭阀包括单向截止阀或者电子膨胀阀。内部换热器的第一端与蒸发器的第一端之间的管路上、气液分离器的高温高压流道的第二端与蒸发器的第二端之间的管路上、车内设备换热器的第二端与气液分离器的高温高压流道的第二端之间的管路上安装电子膨胀阀。其余管路上安装单向截止阀。气液分离器带有回热器。在一个实施例中，该热泵空调还包括温度风门，温度风门打开，车内空气被引导至蒸发器和内部换热器，温度风门关闭，车内空气仅与蒸发器接触。在一个实施例中，二氧化碳从压缩机输出，先流经外部换热器，再经过气液分离器的高温高压流道，并最终经过气液分离器的低温低压流道返回压缩机，热泵空调制冷。二氧化碳从压缩机输出，先流经气液分离器的高温高压流道，在经过外部换热器，并最终经过气液分离器的低温低压流道返回压缩机，热泵空调制热。在一个实施例中，热泵空调执行最大制冷工况，二氧化碳由压缩机增压升温，进入外部换热器与外界空气换热，再流经气液分离器的高压高温流道并进入蒸发器从车内空气吸热，最后经过气液分离器的低压低温流道流回压缩机。热泵空调执行混风制冷工况，温度风门打开，车内空气被引导至内部换热器和蒸发器，内部换热器和蒸发器之间不连通，二氧化碳由压缩机增压升温，先进入内部换热器与车内空气换热，再进入外部换热器与外界空气换热，再流经气液分离器的高压高温流道并进入蒸发器从车内空气吸热，最后经过气液分离器的低压低温流道流回压缩机。在一个实施例中，热泵空调在最大制冷工况或者混风制冷工况下还对车内设备进行冷却，从气液分离器的高压高温流道流出的二氧化碳的一部分进入车内设备换热器从车内设备吸热，再经过气液分离器的低压低温流道流回压缩机。在一个实施例中，热泵空调执行最大制热工况，温度风门打开，车内空气被引导至内部换热器和蒸发器，内部换热器和蒸发器连通，二氧化碳由压缩机增压升温，进入内部换热器和蒸发器，与车内空气换热，再从蒸发器经过气液分离器的高压高温流道进入外部换热器，与外界空气换热，最后经过气液分离器的低压低温流道流回压缩机。在一个实施例中，热泵空调在最大制热工况下还对车内设备进行冷却，从蒸发器流出的二氧化碳的一部分进入车内设备换热器从车内设备吸热，再经过气液分离器的低压低温流道流回压缩机。在一个实施例中，热泵空调执行车内制热工况，温度风门打开，车内空气被引导至内部换热器和蒸发器，内部换热器和蒸发器连通，二氧化碳由压缩机增压升温，进入内部换热器和蒸发器，与车内空气换热，再从蒸发器经过车内设备换热器，再经过气液分离器的低压低温流道流回压缩机。调节内部换热器与蒸发器之间的管路上的电子膨胀阀，并调节温度风门，车内空气由蒸发器除湿并由内部换热器加热，热泵空调执行除湿加热工况。本专利技术提出的汽车的热泵空调使用二氧化碳为工质，通过同一套系统中的不同流向来实现二氧化碳热泵系统在不同工况下的控制及运行，在同一套系统上实现：制冷、制热、包括冷热连供(除湿制热)、电池冷却，纯电池热源供热循环等功能。通过利用电池热源、车内热源/冷源等实现节能、增加续航里程。同时尽可能简化运行回路，利用集成化、一体化的带有回热器功能的气液分离器等措施，减小系统体积，达到降低优化成本的目的。附图说明本专利技术上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：图1揭示了根据本专利技术的一实施例的汽车的热泵空调的结构框图。具体实施方式为了解决现有的车用空调中存在的问题，尤其是制热时电量消耗过大的问题，有将热泵空调应用于车用空调的方案。热泵空调在制热时，会从外界环境吸热，能一定程度提高制热能效。但现有的热泵空调中使用的工质还是HFC-134a。一方面，HFC-134a作为制冷剂的使用会逐步受到限制，另一方面，HFC-134a的物理特性决定了，在低温下，HFC-134a的换热能力较差，仍需要PTC介入，以保证舒适性。因此在低温环境下，以HFC-134a作为工质的热泵空调对提升能耗的帮助有限。二氧化碳作为自然工质，其GWP仅为1，无毒不可燃，是车用空调系统的理想替代制冷剂。与HFC-134a相比，二氧化碳在汽化时，其吸热性能非常好，极适合热泵系统。二氧化碳热泵系统的能效比(COP)在大部分工况下都较高，且外界环境温度越低，其COP越好。因此，以二氧化碳作为工质的热泵空调，是汽车空调的理想选择。由于二氧化碳的物理特性与HFC-134a不同，因此热泵空调的结构也需要做出相应的改变。本专利技术提出一种以二氧化碳作为工质的汽车的热泵空调。图1揭示了根据本专利技术的一实施例的汽车的热泵空调的结构框图。参考图1所示，该汽车的热泵空调，包括：压缩机101、外部换热器102、气液分离器105、蒸发器103、内部换热器104。压缩机101、外部换热器102、气液分离器105、蒸发器103、内部换热器104之间通过管路互相连通，在各个管路上分别安装有开闭阀以切断或开启对应的管路，以实现不同的工作工况。该热泵空调的工质为二氧化碳。在一个实施例中，安装在管路上的开闭阀包括单向截止阀或者电子膨胀阀。下面结合图1，具体介绍压缩机101、外部换热器102、气液分离器105本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车的热泵空调，其特征在于，包括：压缩机、外部换热器、气液分离器、蒸发器、内部换热器；压缩机的输出分别与外部换热器的第一端以及内部换热器的第二端连通；气液分离器的高温高压流道的第一端与外部换热器的第二端连通，气液分离器的高温高压流道的第二端与蒸发器的第二端连通，气液分离器的低温低压流道的第一端与压缩机的输入连通，气液分离器的低温低压流道的第二端与蒸发器的第一端以及内部换热器的第一端连通；蒸发器的第一端与内部换热器的第一端相连通；内部换热器的第一端与外部换热器的第一端连通；其中，各个部件通过管路互相连通，管路上安装有开闭阀以切断或开启所述管路，所述热泵空调的工质为二氧化碳。

【技术特征摘要】
1.一种汽车的热泵空调，其特征在于，包括：压缩机、外部换热器、气液分离器、蒸发器、内部换热器；压缩机的输出分别与外部换热器的第一端以及内部换热器的第二端连通；气液分离器的高温高压流道的第一端与外部换热器的第二端连通，气液分离器的高温高压流道的第二端与蒸发器的第二端连通，气液分离器的低温低压流道的第一端与压缩机的输入连通，气液分离器的低温低压流道的第二端与蒸发器的第一端以及内部换热器的第一端连通；蒸发器的第一端与内部换热器的第一端相连通；内部换热器的第一端与外部换热器的第一端连通；其中，各个部件通过管路互相连通，管路上安装有开闭阀以切断或开启所述管路，所述热泵空调的工质为二氧化碳。2.如权利要求1所述的汽车的热泵空调，其特征在于，还包括车内设备换热器，车内设备换热器的第一端与气液分离器的低温低压流道的第二端通过管路连通，车内设备换热器的第二端与气液分离器的高温高压流道的第二端通过管路连通，管路上安装有开闭阀以切断或开启所述管路。3.如权利要求2所述的汽车的热泵空调，其特征在于，所述开闭阀包括单向截止阀或者电子膨胀阀；内部换热器的第一端与蒸发器的第一端之间的管路上、气液分离器的高温高压流道的第二端与蒸发器的第二端之间的管路上、车内设备换热器的第二端与气液分离器的高温高压流道的第二端之间的管路上安装电子膨胀阀；其余管路上安装单向截止阀；所述气液分离器带有回热器。4.如权利要求2所述的汽车的热泵空调，其特征在于，还包括温度风门，温度风门打开，车内空气被引导至蒸发器和内部换热器，温度风门关闭，车内空气仅与蒸发器接触。5.如权利要求4所述的汽车的热泵空调，其特征在于，二氧化碳从压缩机输出，先流经外部换热器，再经过气液分离器的高温高压流道，并最终经过气液分离器的低温低压流道返回压缩机，热泵空调制冷；二氧化碳从压缩机输出，先流经气液分离器的高温高压流道，在经过外部换热器，并最终经过气液分离器的低温低压流道返回压缩机，热泵空调制热。6.如权利要求5所述的汽车的热泵空调，...

【专利技术属性】
技术研发人员：严诗杰，李蒙，马驰，彭晓勇，
申请(专利权)人：上汽大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31