电动汽车的热泵空调制造技术

本发明专利技术揭示了电动汽车的热泵空调，包括：压缩机组件、外换热组件、内换热组件和动力源组件。外换热组件与车外空气进行热交换。内换热组件与乘员舱内空气进行热交换。压缩机组件、外换热组件和内换热组件通过热传递管路连接，热传递管路上安装有数个导向阀、节流阀和截止阀，热传递管路中使用二氧化碳作为热传递介质。动力源组件形成封闭回路，封闭回路中有循环介质，封闭回路通过换热器与热传递管路进行热交换。通过数个导向阀、节流阀和截止阀控制热传递介质的流向和流经压缩机组件、外换热组件和内换热组件的顺序来改变热泵空调的工作模式。本发明专利技术保留热泵的细化功能，同时兼顾电池的冷热需求，实现了能量最优化与舒适性最佳的双重目标。

Heat pump air conditioning for electric vehicles

The invention discloses a heat pump air conditioner of an electric vehicle, which comprises a compressor component, an external heat exchange component, an internal heat exchange component and a power source component. The external heat exchange component exchanges heat with the air outside the vehicle. The inner heat exchange component exchanges heat with the air in the passenger compartment. Compressor components, external heat exchange components and internal heat exchange components are connected through heat transfer pipeline, which is equipped with several guide valves, throttle valves and stop valves, and carbon dioxide is used as heat transfer medium in the heat transfer pipeline. The power source component forms a closed circuit, in which there is circulating medium, and the closed circuit exchanges heat with the heat transfer pipeline through the heat exchanger. Several guide valves, throttle valves and stop valves are used to control the flow direction of heat transfer medium and the order of flow through compressor components, external heat exchange components and internal heat exchange components to change the working mode of heat pump air conditioning. The heat pump retains the refinement function of the heat pump, while taking into account the cold and hot requirements of the battery, realizing the dual objectives of energy optimization and comfort optimization.

【技术实现步骤摘要】
电动汽车的热泵空调
本专利技术涉及汽车零部件，更具体地说，涉及一种电动汽车用的热泵空调。
技术介绍
传统的汽车空调系统中使用的制冷剂主要为HFC-134a。HFC-134a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。因此可以预见到，HFC-134a的使用将会大幅度减少。二氧化碳是替换HFC-134a作为汽车空调制冷剂的较为理想的介质。但使用二氧化碳作为制冷剂的空调系统在使用过程中也存在两个重要缺陷：二氧化碳作为空调系统的冷媒介质，在其高温制冷时排气温压过高，导致系统能耗很高，同时危害系统各个零部件的正常工作。二氧化碳作为介质的热泵系统在制热循环时，外换热器容易结霜，导致系统换热性能降低。为了防止外换热器结霜，目前常用的方法是采用反向三角循环法。反向三角循环法必须暂时中断乘客舱的加热，而且很容易在反向三角循环法停止后再次出现结霜现象。因此二氧化碳热泵空调的制热模式下乘客体验不佳，并且由于容易结霜，制热效果也不是很理想。对于传统的燃油车来说，制热可以利用发动机余热采暖，因此在冬季制热模式下对于空调的依赖并不是很高。但是对于电动汽车而言，由于没有发动机的余热可以利用，制热完全依靠空调。此时二氧化碳热泵空调制热效果较差的缺陷会体现得较为明显，需要频繁中断乘员舱的制热以对外换热器进行除霜作业。
技术实现思路
本专利技术提出一种以二氧化碳作为制冷剂，适用于电动汽车的热泵空调。根据本专利技术的一实施例，提出一种电动汽车的热泵空调，包括：压缩机组件、外换热组件、内换热组件和动力源组件。外换热组件与车外空气进行热交换。内换热组件与乘员舱内空气进行热交换。压缩机组件、外换热组件和内换热组件通过热传递管路连接，热传递管路上安装有数个导向阀、节流阀和截止阀，热传递管路中使用二氧化碳作为热传递介质。动力源组件形成封闭回路，封闭回路中有循环介质，封闭回路通过换热器与热传递管路进行热交换。通过数个导向阀、节流阀和截止阀控制热传递介质的流向和流经压缩机组件、外换热组件和内换热组件的顺序来改变热泵空调的工作模式。在一个实施例中，压缩机组件包括：压缩机和气液分离器。压缩机的输出通过导向阀连接到热传递管路，气液分离器的输出连接到压缩机，气液分离器的输入通过截止阀连接到热传递管路。在一个实施例中，外换热组件包括：风扇、并联的第一外换热器和第二外换热器。风扇带动车外的空气吹过第一外换热器和第二外换热器进行热交换。第一外换热器和第二外换热器各自通过截止阀接入热传递管路。在不同的工作模式中，第一外换热器和第二外换热器被配置成蒸发器或者冷凝器。在一个实施例中，内换热组件包括：鼓风机、串联的第一内换热器和第二内换热器。鼓风机带动乘员舱内的空气吹过第一内换热器和第二内换热器进行热交换。第一内换热器和第二内换热器之间安装有节流阀，串联的第一内换热器和第二内换热器通过节流阀接入热传递管路。在不同的工作模式中，第一内换热器和第二内换热器被配置成蒸发器或者冷凝器。在一个实施例中，动力源组件包括：PTC回路和热泵回路，PTC回路和热泵回路通过导向阀连通，共同形成封闭回路。PTC回路包括第一泵、PTC加热器、电池和第一换热器，第一泵驱动循环介质在PTC回路内流动，PTC回路接入第一换热器，位于外换热组件内的热传递管路也接入第一换热器，热传递介质与PTC回路内的循环介质在第一换热器内进行换热。热泵回路包括第二泵、电池和第二换热器，第二泵驱动循环介质在热泵回路内流动，热泵回路接入第二换热器，热传递管路内有一与内换热组件并联的支路，该支路上具有节流阀，该支路也接入第二换热器，该支路内的热传递介质与热泵回路内的循环介质在第二换热器内进行换热。在一个实施例中，热泵空调的工作模式为空调制冷模式，热传递介质从压缩机流出，经导向阀流经并联的第一外换热器和第二外换热器，第一外换热器和第二外换热器配置为蒸发器使得热传递介质散热，热传递介质再经过节流阀节流后流经串联的第一内换热器和第二内换热器，第一内换热器和第二内换热器配置为冷凝器使得热传递介质吸热，热传递介质流入气液分离器进行气液分离，再进入压缩机。在一个实施例中，热泵空调的工作模式为空调给电池冷却模式，热传递介质从压缩机流出，经导向阀流经并联的第一外换热器和第二外换热器，第一外换热器和第二外换热器配置为蒸发器使得热传递介质散热，热传递介质再经过节流阀节流后流经所述支路并进入第二换热器，第二泵工作，循环介质在热泵回路中流动并进入第二换热器，热传递介质和循环介质在第二换热器中进行热交换，热传递介质吸热而循环介质散热，循环介质给电池冷却，热传递介质流入气液分离器进行气液分离，再进入压缩机。在一个实施例中，热泵空调的工作模式为空调制冷及给电池冷却模式，热传递介质从压缩机流出，经导向阀流经并联的第一外换热器和第二外换热器，第一外换热器和第二外换热器配置为蒸发器使得热传递介质散热，热传递介质分为两路，其中一路热传递介质经过节流阀节流后流经串联的第一内换热器和第二内换热器，第一内换热器和第二内换热器配置为冷凝器使得热传递介质吸热，另一路热传递介质再经过节流阀节流后流经所述支路并进入第二换热器，第二泵工作，循环介质在热泵回路中流动并进入第二换热器，热传递介质和循环介质在第二换热器中进行热交换，热传递介质吸热而循环介质散热，循环介质给电池冷却，两路热传递介质合并后流入气液分离器进行气液分离，再进入压缩机。在一个实施例中，热泵空调的工作模式为空调除湿或加热模式，热传递介质从压缩机流出，经导向阀流经串联的第二内换热器和第一内换热器，对乘员舱进行除湿或加热，热传递介质再流经并联的第一外换热器和第二外换热器，第一外换热器和第二外换热器配置为蒸发器使得热传递介质吸热，热传递介质流入气液分离器进行气液分离，再进入压缩机。在一个实施例中，热泵空调的工作模式为空调除湿或加热及电池热泵加热模式，热传递介质从压缩机流出经导向阀后分为两路，其中一路热传递介质流经串联的第二内换热器和第一内换热器，对乘员舱进行除湿或加热，另一路热传递介质流经所述支路并进入第二换热器，第二泵工作，循环介质在热泵回路中流动并进入第二换热器，热传递介质和循环介质在第二换热器中进行热交换，热传递介质散热而循环介质吸热，循环介质给电池加热，两路热传递介质合并后流经并联的第一外换热器和第二外换热器，第一外换热器和第二外换热器配置为蒸发器使得热传递介质吸热，热传递介质流入气液分离器进行气液分离，再进入压缩机。在一个实施例中，热泵空调的工作模式为空调除湿或加热及电池PTC加热模式，热传递介质从压缩机流出，经导向阀流经串联的第二内换热器和第一内换热器，对乘员舱进行除湿或加热，热传递介质再流经并联的第一外换热器和第二外换热器，第一外换热器和第二外换热器配置为蒸发器使得热传递介质吸热，热传递介质流入气液分离器进行气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车的热泵空调，其特征在于，包括：/n压缩机组件；/n外换热组件，外换热组件与车外空气进行热交换；/n内换热组件，内换热组件与乘员舱内空气进行热交换；/n动力源组件；/n压缩机组件、外换热组件和内换热组件通过热传递管路连接，热传递管路上安装有数个导向阀、节流阀和截止阀，热传递管路中使用二氧化碳作为热传递介质；/n动力源组件形成封闭回路，封闭回路中有循环介质，封闭回路通过换热器与热传递管路进行热交换；/n通过数个导向阀、节流阀和截止阀控制热传递介质的流向和流经压缩机组件、外换热组件和内换热组件的顺序来改变热泵空调的工作模式。/n

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车的热泵空调，其特征在于，包括：
压缩机组件；
外换热组件，外换热组件与车外空气进行热交换；
内换热组件，内换热组件与乘员舱内空气进行热交换；
动力源组件；
压缩机组件、外换热组件和内换热组件通过热传递管路连接，热传递管路上安装有数个导向阀、节流阀和截止阀，热传递管路中使用二氧化碳作为热传递介质；
动力源组件形成封闭回路，封闭回路中有循环介质，封闭回路通过换热器与热传递管路进行热交换；
通过数个导向阀、节流阀和截止阀控制热传递介质的流向和流经压缩机组件、外换热组件和内换热组件的顺序来改变热泵空调的工作模式。


2.如权利要求1所述的电动汽车的热泵空调，其特征在于，所述压缩机组件包括：压缩机和气液分离器；
压缩机的输出通过导向阀连接到热传递管路，气液分离器的输出连接到压缩机，气液分离器的输入通过截止阀连接到热传递管路。


3.如权利要求2所述的电动汽车的热泵空调，其特征在于，所述外换热组件包括：风扇、并联的第一外换热器和第二外换热器；
风扇带动车外的空气吹过第一外换热器和第二外换热器进行热交换；
第一外换热器和第二外换热器各自通过截止阀接入热传递管路；
在不同的工作模式中，第一外换热器和第二外换热器被配置成蒸发器或者冷凝器。


4.如权利要求3所述的电动汽车的热泵空调，其特征在于，所述内换热组件包括：鼓风机、串联的第一内换热器和第二内换热器；
鼓风机带动乘员舱内的空气吹过第一内换热器和第二内换热器进行热交换；
第一内换热器和第二内换热器之间安装有节流阀，串联的第一内换热器和第二内换热器通过节流阀接入热传递管路；
在不同的工作模式中，第一内换热器和第二内换热器被配置成蒸发器或者冷凝器。


5.如权利要求4所述的电动汽车的热泵空调，其特征在于，所述动力源组件包括：PTC回路和热泵回路，PTC回路和热泵回路通过导向阀连通，共同形成封闭回路；
PTC回路包括第一泵、PTC加热器、电池和第一换热器，第一泵驱动循环介质在PTC回路内流动，PTC回路接入第一换热器，位于外换热组件内的热传递管路也接入第一换热器，热传递介质与PTC回路内的循环介质在第一换热器内进行换热；
热泵回路包括第二泵、电池和第二换热器，第二泵驱动循环介质在热泵回路内流动，热泵回路接入第二换热器，热传递管路内有一与内换热组件并联的支路，该支路上具有节流阀，该支路也接入第二换热器，该支路内的热传递介质与热泵回路内的循环介质在第二换热器内进行换热。


6.如权利要求5所述的电动汽车的热泵空调，其特征在于，热泵空调的工作模式为空调制冷模式，
热传递介质从压缩机流出，经导向阀流经并联的第一外换热器和第二外换热器，第一外换热器和第二外换热器配置为蒸发器使得热传递介质散热，热传递介质再经过节流阀节流后流经串联的第一内换热器和第二内换热器，第一内换热器和第二内换热器配置为冷凝器使得热传递介质吸热，热传递介质流入气液分离器进行气液分离，再进入压缩机。


7.如权利要求5所述的电动汽车的热泵空调，其特征在于，热泵空调的工作模式为空调给电池冷却模式，
热传递介质从压缩机流出，经导向阀流经并联的第一外换热器和第二外换热器，第一外换热器和第二外换热器配置为蒸发器使得热传递介质散热，热传递介质再经过节流阀节流后流经所述支路并进入第二换热器，第二泵工作，循环介质在热泵回路中流动并进入第二换热器，热传递介质和循环介质在第二换热器中进行热交换，热传递介质吸热而循环介质散热，循环介质给电池冷却，热传递介质流入气液分离器进行气液分离，再进入压缩机。


8.如权利要求5所述的电动汽车的热泵空调，其特征在于，热泵空调的工作模式为空调制冷及给电池冷却模式，
热传递介质从压缩机流出，经导向阀流经并联的第一外换热器和第二外换热器，第一外换热器和第二外换热器配置为蒸发器使得热传递介质散热，热传递介质分为两路，其中一路热传递介质经过节流阀节流后流经串联的第一内换热器和第二内换热器，第一内换热器和第二内换热器配置为冷凝器使得热传递介质吸热，另一路热传递介质再经过节流阀节流后流经所述支路并进入第二换热器，第二泵工作，循环介质在热泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑铭铸，杨坚，武悦，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