CN108215720A - 一种利用蓄热装置除霜的电动汽车热泵空调及除霜方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用蓄热装置除霜的电动汽车热泵空调，包括热泵回路和蓄热回路；热泵回路主要由电动压缩机、四通阀、车内换热器、双向膨胀阀和车外换热器组成；蓄热回路主要由蓄热换热器、第一电磁阀、蓄热装置、第二电磁阀和水泵组成。本发明还公开了一种利用蓄热装置除霜的电动汽车热泵空调的除霜方法。本发明通过添加蓄热回路，将制热模式时的部分热量储存于蓄热装置中，在除霜模式时利用储存于蓄热工质中的热量加热室内换热器，提高蒸发温度，既可提高车内舒适度，避免冷凝水的形成，消除了冷凝水雾化的隐患，确保了汽车的安全驾驶，又可以提高电动压缩机吸气温度，进而提高室外换热器冷凝温度，缩短化霜时间。

Description

一种利用蓄热装置除霜的电动汽车热泵空调及除霜方法

技术领域

本发明涉及一种为电动汽车热泵型空调除霜的蓄热装置，尤其涉及一种在除霜模式下利用蓄热装置中蓄热工质热量提高车内换热器温度，避免车内换热器冷凝水形成并提升电动汽车空调化霜性能的蓄热装置。

背景技术

冬季时，纯电动汽车由于没有发动机提供余热进行采暖，从而要求汽车空调***不仅具有夏季制冷功能，还需承担冬季采暖。目前，纯电动汽车主要采用电加热辅助空调***进行冬季采暖，其制热COP最大为1，因此冬季空调在制热模式运行时，需要消耗大量电能进行制热，这将大大缩短电动汽车的续航里程。

为了提高纯电动汽车冬季采暖的制热效率，也有在纯电动汽车中采用热泵型空调***进行供冷和采暖。然而，由于热泵空调在低温环境下制热效率较低以及制热模式下车外换热器容易结霜，空调需由制热模式切换成除霜模式，及时进行化霜。化霜期间车内侧将停止制热，车内温度降低同时产生冷凝水，车内舒适性变差。***从除霜模式切换回制热模式时，风道内换热器上的冷凝水会迅速蒸发，雾化在挡风玻璃上，对行车造成一定的危险，因此传统的热泵空调***的应用也常受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用蓄热装置除霜的电动汽车热泵空调及除霜方法，在制热模式下，蓄热工质流经车内换热器，吸收车内换热器释放的热量后储存于蓄热装置中；当切换为除霜模式时，高温的蓄热工质流经车内换热器，提高车内蒸发的温度，避免冷凝水的形成，解决目前开发的纯电动汽车空调***制热模式和除霜模式相互切换时带来的安全驾驶问题，提升空调***的化霜性能，缩短化霜时间。此外，在电动汽车处于充电阶段时，开启空调***制热模式，进行蓄热，可提高电动汽车的续航里程。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用蓄热装置除霜的电动汽车热泵空调，包括热泵回路和蓄热回路；

所述的热泵回路主要由电动压缩机、四通阀、车内换热器、双向膨胀阀和车外换热器组成；所述的四通阀包括四个端口，所述的电动压缩机的排气管和吸气管分别连接四通阀的第一端口和第二端口，所述的车内换热器一端连接四通阀的第三端口，另一端通过双向膨胀阀与所述的车外换热器一端连接，所述的车外换热器另一端连接四通阀的第四端口；

所述的蓄热回路主要由依次连接的蓄热换热器、第一电磁阀、蓄热装置、第二电磁阀和水泵组成；所述的水泵连接所述蓄热换热器形成闭合回路，所述的蓄热换热器包裹所述车内换热器流程中部的部分管路。

优选地，所述的电动压缩机为涡旋式变频压缩机；所述的双向膨胀阀为电子膨胀阀；所述的车外换热器和车内换热器为小管径百叶窗翅片管式换热器；所述的热泵回路中的制冷剂为R410A或R134a。

优选地，所述的蓄热回路中的蓄热工质为水；所述的蓄热工质储存于蓄热装置中；所述的蓄热装置外包保温层；所述的蓄热装置内部设置有温度传感器；所述的蓄热换热器为套管式换热器；所述的水泵为变频水泵。

本发明的一种利用蓄热装置除霜的电动汽车热泵空调的除霜方法，包括以下步骤：

步骤1、蓄热模式：在电动汽车行驶过程中，当热泵空调***处于制热模式时，车外换热器为蒸发器，车内换热器为冷凝器，车内换热器释放热量为车内提供暖气；当蓄热装置内的蓄热工质的温度低于设定值时，第一电磁阀和第二电磁阀打开，蓄热工质在水泵作用下流进蓄热换热器中，吸收车内换热器中的热量后温度升高，返回蓄热装置内，直至蓄热装置中蓄热工质的温度高于设定值为止，关闭第一电磁阀、第二电磁阀和水泵。

步骤2、放热除霜模式：在电动汽车行驶过程中，当热泵空调***处于除霜模式时，在四通阀的切换下，车内换热器转变为蒸发器，车外换热器转变为冷凝器，释放热量为车外换热器除霜；第一电磁阀和第二电磁阀打开，在水泵的作用下，高温的蓄热工质流经蓄热换热器中，释放热量加热车内换热器，提高蒸发温度。

优选地，所述步骤1还包括：

在电动汽车处于充电阶段时，开启空调***的制热模式，车外换热器为蒸发器，车内换热器为冷凝器；第一电磁阀和第二电磁阀打开，蓄热工质在水泵作用下流进蓄热换热器中，吸收车内换热器中的热量后温度升高，返回蓄热装置内，直至蓄热装置中蓄热工质的温度高于设定值为止，关闭第一电磁阀、第二电磁阀和水泵，同时关闭空调***。

本发明与现有技术相比，具有以下的优点：本发明通过添加蓄热回路，将制热模式时的部分热量储存于蓄热装置中，在除霜模式时利用储存于蓄热工质中的热量加热车内换热器，首先可提高蒸发温度，提高车内舒适度，避免冷凝水的形成，消除了冷凝水雾化的隐患，确保了汽车的安全驾驶；其次可以提高电动压缩机吸气温度，进而提高车外换热器冷凝温度，缩短化霜时间；此外，在电动汽车处于充电阶段时，开启空调***制热模式，进行蓄热，可提高电动汽车的续航里程。

附图说明

图1是本发明的利用蓄热装置除霜的电动汽车热泵空调的结构示意图。

附图标记说明：1-电动压缩机，2-四通阀，3-车内换热器，4-双向膨胀阀，5-车外换热器，6-蓄热换热器，7-第一电磁阀，8-蓄热装置，9-第二电磁阀，10-水泵。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1示出了一种利用蓄热装置除霜的电动汽车热泵空调，包括热泵回路和蓄热回路。热泵回路主要由电动压缩机1、四通阀2、车内换热器3、双向膨胀阀4和车外换热器5组成。蓄热回路主要由蓄热换热器6、第一电磁阀7、蓄热装置8、第二电磁阀9和水泵10组成。

四通阀2包括四个端口，电动压缩机1的排气管和吸气管分别连接四通阀2的两个端口；车内换热器3一端连接四通阀2的第三个端口，另一端连接双向膨胀阀4一端；车外换热器5一端连接双向膨胀阀4另一端，车外换热器5另一端连接四通阀2的最后一个端口。

电动压缩机1优选为涡旋式变频压缩机；双向膨胀阀4优选为电子膨胀阀；车外换热器5和车内换热器3优选为小管径百叶窗翅片管式换热器；热泵回路中的制冷剂优选为R410A或R134a。

蓄热换热器6、第一电磁阀7、蓄热装置8、第二电磁阀9和水泵10依次连接成闭合回路，蓄热换热器6将车内换热器3流程中部的部分管路包裹。

蓄热回路中的蓄热工质优选为水，蓄热工质储存于蓄热装置8中，蓄热装置8外包保温层，蓄热装置8内部设置有温度传感器，蓄热换热器6优选为套管式换热器，水泵10优选为变频水泵。

本发明提供的一种利用蓄热装置除霜的电动汽车热泵空调的除霜方法如下：

蓄热模式：

在电动汽车处于充电阶段时，开启空调***的制热模式，车外换热器5为蒸发器，车内换热器3为冷凝器。第一电磁阀7和第二电磁阀9打开，蓄热工质在水泵10作用下流进蓄热换热器6中，吸收车内换热器3中的热量后温度升高，返回蓄热装置8内，直至蓄热装置8中蓄热工质的温度高于设定值为止，关闭第一电磁阀7、第二电磁阀9和水泵10，同时关闭空调***。

在电动汽车行驶过程中，当热泵空调***处于制热模式时，车外换热器5为蒸发器，车内换热器3为冷凝器，车内换热器3释放热量为车内提供暖气。当蓄热装置8内的蓄热工质的温度低于设定值时，第一电磁阀7和第二电磁阀9打开，蓄热工质在水泵10作用下流进蓄热换热器6中，吸收车内换热器3中的热量后温度升高，返回蓄热装置8内，直至蓄热装置8中蓄热工质的温度高于设定值为止，关闭第一电磁阀7、第二电磁阀9和水泵10。

放热除霜模式：在电动汽车行驶过程中，当热泵空调***处于除霜模式时，在四通阀2的切换下，车内换热器3转变为蒸发器，车外换热器5转变为冷凝器，释放热量为车外换热器5除霜。第一电磁阀7和第二电磁阀9打开，在水泵10的作用下，高温的蓄热工质流经蓄热换热器6中，释放热量加热车内换热器3，提高蒸发温度，既提高车内舒适度，避免冷凝水的形成，消除了冷凝水雾化的隐患，确保了汽车的安全驾驶，又可以提高电动压缩机1吸气温度，进而提高室外换热器5冷凝温度，缩短化霜时间。

本发明的电动汽车热泵空调通过添加蓄热回路，将制热模式时的部分热量储存于蓄热装置8中，在除霜模式时利用储存于蓄热工质中的热量加热车内换热器3，首先可提高蒸发温度，提高车内舒适度，避免冷凝水的形成，消除了冷凝水雾化的隐患，确保了汽车的安全驾驶；其次可以提高电动压缩机1吸气温度，进而提高车外换热器5冷凝温度，缩短化霜时间；此外，在电动汽车处于充电阶段时，开启空调***制热模式，进行蓄热，可提高电动汽车的续航里程。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种利用蓄热装置除霜的电动汽车热泵空调，其特征在于：包括热泵回路和蓄热回路；

所述的热泵回路主要由电动压缩机、四通阀、车内换热器、双向膨胀阀和车外换热器组成；所述的四通阀包括四个端口，所述的电动压缩机的排气管和吸气管分别连接四通阀的第一端口和第二端口，所述的车内换热器一端连接四通阀的第三端口，另一端通过双向膨胀阀与所述的车外换热器一端连接，所述的车外换热器另一端连接四通阀的第四端口；

所述的蓄热回路主要由依次连接的蓄热换热器、第一电磁阀、蓄热装置、第二电磁阀和水泵组成；所述的水泵连接所述蓄热换热器形成闭合回路，所述的蓄热换热器包裹所述车内换热器流程中部的部分管路。

2.根据权利要求1所述的一种利用蓄热装置除霜的电动汽车热泵空调，其特征在于：所述的电动压缩机为涡旋式变频压缩机；所述的双向膨胀阀为电子膨胀阀；所述的车外换热器和车内换热器为小管径百叶窗翅片管式换热器；所述的热泵回路中的制冷剂为R410A或R134a。

3.根据权利要求1所述的一种利用蓄热装置除霜的电动汽车热泵空调，其特征在于：所述的蓄热回路中的蓄热工质为水；所述的蓄热工质储存于蓄热装置中；所述的蓄热装置外包保温层；所述的蓄热装置内部设置有温度传感器；所述的蓄热换热器为套管式换热器；所述的水泵为变频水泵。

4.一种利用蓄热装置除霜的电动汽车热泵空调的除霜方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、蓄热模式：在电动汽车行驶过程中，当热泵空调***处于制热模式时，车外换热器为蒸发器，车内换热器为冷凝器，车内换热器释放热量为车内提供暖气；当蓄热装置内的蓄热工质的温度低于设定值时，第一电磁阀和第二电磁阀打开，蓄热工质在水泵作用下流进蓄热换热器中，吸收车内换热器中的热量后温度升高，返回蓄热装置内，直至蓄热装置中蓄热工质的温度高于设定值为止，关闭第一电磁阀、第二电磁阀和水泵。

步骤2、放热除霜模式：在电动汽车行驶过程中，当热泵空调***处于除霜模式时，在四通阀的切换下，车内换热器转变为蒸发器，车外换热器转变为冷凝器，释放热量为车外换热器除霜；第一电磁阀和第二电磁阀打开，在水泵的作用下，高温的蓄热工质流经蓄热换热器中，释放热量加热车内换热器，提高蒸发温度。

5.根据权利要求4所述的一种利用蓄热装置除霜的电动汽车热泵空调的除霜方法，其特征在于，步骤1还包括：

在电动汽车处于充电阶段时，开启空调***的制热模式，车外换热器为蒸发器，车内换热器为冷凝器；第一电磁阀和第二电磁阀打开，蓄热工质在水泵作用下流进蓄热换热器中，吸收车内换热器中的热量后温度升高，返回蓄热装置内，直至蓄热装置中蓄热工质的温度高于设定值为止，关闭第一电磁阀、第二电磁阀和水泵，同时关闭空调***。