CN108674124A - 一种电动汽车二次回路空调热泵*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车二次回路空调热泵***，包括制冷剂回路和二次回路***，制冷剂回路包括依次连接的电动压缩机、板式冷凝器、节流装置、板式蒸发器制冷剂循环；二次回路***包括冷端冷却液回路和热端冷却液回路；利用二次回路使得可燃性的制冷剂循环不会与乘员舱进行直接接触，可以避免制冷剂发生泄漏时，降低对乘客的危险程度。同时利用二次回路冷却液的形式可实现对电池包温度的控制，使得电池工作时能发挥最好的性能，同时冷却液可以回收电子设备中的热量。本发明***可以实现一个***对多个需要控温点进行温度控制，方便控制与管理。

Description

一种电动汽车二次回路空调热泵***
技术领域
本发明涉及一种空调设备，特别涉及一种电动汽车二次回路空调热泵***。
背景技术
考虑全球气候变暖和二氧化碳的排放，机动车排放法规日趋严格，新能源电动汽车也成为一个必然的趋势。由于温室效应越来越严重，在新能源汽车空调中，新型制冷剂(ODP≤150)的替代已成共同关注的焦点。下表1是具有潜力的制冷剂对比。可以看出，除了二氧化碳没有可燃性，其他的制冷剂均具有不同程度的可燃性。现阶段，二氧化碳由于存在高压的问题，空调***在使用过程中会存在严重泄漏的问题，使得二氧化碳制冷剂在实际使用时受到限制。而其他可燃性制冷剂在使用时，也需要解决泄漏问题，它主要是针对一旦发生泄漏后怎么样才能不对乘员舱的乘客造成影响，表1为具有替换潜力的制冷剂的对比表。
表1
因此潜力的制冷剂替换是现在空调设计的趋势。
发明内容
本发明是针对潜力的制冷剂在制冷行业替换的问题，提出了一种电动汽车二次回路空调热泵***，一方面是针对电动汽车空调***的制冷剂替代时大多数是可燃性制冷剂，利用二次冷却液回路将制冷***与乘员舱隔离，若可燃性制冷剂发生泄漏，制冷剂不会进入车厢危机乘员舱乘客的安全。另一方面，由于电动汽车的动力***由电池驱动，温度对电池的性能有着很大的影响，利用二次冷却液的形式对电池进行温度控制，使得电池工作时能发挥最好的性能。
本发明的技术方案为：一种电动汽车二次回路空调热泵***，包括制冷剂回路和二次回路***，制冷剂回路包括依次连接的电动压缩机、板式冷凝器、节流装置、板式蒸发器制冷剂循环；二次回路***包括第一水泵、第二水泵、第一四通阀、第二四通阀、第三四通阀、室内换热器、室外散热器、电池包和电机，二次回路***包括冷端冷却液回路和热端冷却液回路；
二次回路空调热泵切换制冷模式时：
冷端冷却液回路：板式蒸发器冷端冷却液通过第一水泵提供动力，经过第一四通阀，到空调箱中的室内换热器，冷却液从室内换热器出来到电池包内，对电池进行温度控制，再经过第二四通阀到电机进行冷却，最后再过第三四通阀回到板式蒸发器冷却液的进口，与板式蒸发器低温低压的制冷剂进行换热；
热端冷却液回路：板式冷凝器热端冷却液通过第二水泵提供动力，经过第一四通阀，到室外换热器释放多余的热量，再分别经过第二四通阀和第三四通阀回到板式冷凝器冷却液的进口，与板式冷凝器内的高温高压的制冷剂进行换热；二次回路空调热泵切换制热模式时：
热端冷却液回路：板式冷凝器热端冷却液通过第二水泵提供动力，经过第一四通阀，到空调箱中的室内换热器，冷却液从室内换热器出来到电池包内对电池进行温度控制，再分别经过第二四通阀和第三四通阀回到板式冷凝器冷却液的进口，与板式冷凝器内的高温高压的制冷剂进行换热；
冷端冷却液回路：板式蒸发器冷端冷却液通过第一水泵提供动力，经过第一四通阀，到室外换热器吸收室外的热量，再经过第二四通阀到电机给电机进行冷却，最后再过第三四通阀回到板式蒸发器冷却液的进口，与板式蒸发器低温低压的制冷剂进行换热。
所述室内换热器上端有PTC辅助加热，室内温度过低或除湿状态时，切换风门模式，PTC辅助加热开启。
本发明的有益效果在于：本发明电动汽车二次回路空调热泵***，利用二次回路使得可燃性的制冷剂不会与乘员舱进行直接接触，可以避免制冷剂发生泄漏时，降低对乘客的危险程度。同时利用二次回路液冷的形式可实现对电池包温度的控制，同时冷却液可以回收电子设备中的热量。本二次回路空调热泵***可以实现一个***对多个需要控温点进行温度控制，方便控制与管理。
附图说明
图1为电池和电子设备在温度区间内制冷和加热曲线图；
图2为本发明二次回路空调热泵***的制冷原理图；
图3为本发明二次回路空调热泵***的制热原理图；
图4为本发明二次回路空调热泵***的预热电机时的冷却液模式图；
图5为本发明二次回路空调热泵***空调中PTC开启辅助加热示意图。
具体实施方式
利用二次回路***使制冷剂回路不与乘员舱进行直接的接触，而是通过冷却液对空调箱内的空气进行温度的控制，可以有效避免在制冷剂发生泄漏时进入乘员舱，若乘员舱内有火源，此时就可以避免对乘员舱的人员造成人身安全。
同时由于电动汽车的动力***是由电池驱动，然而电池工作时，对温度特别敏感，温度过高或者过低都会在电池性能造成不好的影响。电池的工作范围一般为：10-30℃。图1表示电池和电子设备在温度区间内制冷和加热。由于电子设备中的产热较多，需要一直对其制冷进行温度控制，若在冬天能将这一部分的废热回收并加以利用，也将提高能源的使用率。
如图2、3所示二次回路空调热泵***的制冷制热原理图，本发明的二次回路空调热泵包括制冷剂回路和二次回路***。
制冷剂回路包括：电动压缩机01、板式冷凝器02、节流装置03、板式蒸发器04。电动压缩机01从板式蒸发器04吸收低温低压的气态的制冷剂，经做功压缩成高温高压的气态制冷剂，并排到板式冷凝器02，高温高压的气态制冷剂在板式冷凝器02与冷却液换热之后，变成高温高压的液态制冷剂，再经过节流装置03后，流经板式蒸发器04与冷却液换热之后，变成低温低压的气态制冷剂，低温低压的气态制冷剂进入电动压缩机01。即完成一个制冷剂循环。
二次回路***包括：第一水泵05、第二水泵06、第一四通阀07、第二四通阀08、第三四通阀09、室内换热器11、室外散热器10、电池包15和电机16，包括冷端冷却液回路和热端冷却液回路。
如图2所示，二次回路空调热泵切换制冷模式时，板式蒸发器04冷端冷却液通过第一水泵05提供动力，经过第一四通阀07，到空调箱中的室内换热器 11，冷却液从室内换热器11出来到电池包15内，对电池进行温度控制，再经过第二四通阀08到电机16进行冷却，最后再过第三四通阀09回到板式蒸发器 04冷却液的进口，与板式蒸发器04低温低压的制冷剂进行换热，冷端冷却液完成一个完整的一个循环。
板式冷凝器02热端冷却液通过第二水泵06提供动力，经过第一四通阀07，到室外换热器10释放多余的热量，再分别经过第二四通阀08和第三四通阀09 回到板式冷凝器02冷却液的进口，与板式冷凝器02内的高温高压的制冷剂进行换热，热端冷却液完成一个完整的循环。
如图3所示，二次回路空调热泵切换制热模式时，板式冷凝器02热端冷却液通过第二水泵06提供动力，经过第一四通阀07，到空调箱中的室内换热器 11，冷却液从室内换热器11出来到电池包15内对电池进行温度控制，再分别经过第二四通阀08和第三四通阀09回到板式冷凝器02冷却液的进口，与板式冷凝器02内的高温高压的制冷剂进行换热，热端冷却液完成一个完整的循环。板式蒸发器04冷端冷却液通过第一水泵05提供动力，经过第一四通阀07，到室外换热器10吸收室外的热量，再经过第二四通阀08到电机16给电机16进行冷却，最后再过第三四通阀09回到板式蒸发器04冷却液的进口，与板式蒸发器04低温低压的制冷剂进行换热，冷端冷却液完成一个完整的一个循环。
如图4所示，二次回路空调热泵***电机刚刚启动时，尤其是环境温度较低的时候，电机的工作效率效率低。先开启第二水泵06，将电池包中PCM热储能的热量先循环到电机等电子设备，切换冷却液回路中的第二四通阀08和第三四通阀09将热端冷却液先循环到电机16等电子设备先预热，待到电机稳定工作时，通过第二四通阀08和第三四通阀09切换成制冷回路。这样就可以保证电机在低温启动时也能稳定高效的工作。
如图5所示开启二次回路空调热泵***开启PTC辅助加热时的示意图，当 PTC辅助加热12开启时，切换风门模式，风门打开。当温度传感器13检测到室内环境温度很低，热泵空调***的能效低，此时提供的热量不足加热乘员舱， (a)为在制热模式开启PTC辅助加热12。(b)为在除湿模式时开启PTC辅助加热12，冷端冷却液进入室内换热器11，进入室内侧的空气进行除湿，经过室内换热器11的空气再次经过PTC加热器升温之后加热乘员舱。
如图2、3中，电池包15中，含有Phase Change Material(PCM)储能装置 17。在环境温度很低时，电池动力***无法启动，为了能够在低温下启动力***，利用PCM相变材料先将热能储存起来，待到电动汽车启动时，PCM提供热能供给动力***，保温电池包在低温下的启动与运行。
根据以上实施方式的描述，二次回路热泵***利用三个回路使得制冷剂回路不与乘员舱进行直接接触，可有增加新型制冷剂的选择。通过二次冷却的方式，冷却液通过泵输送的形式，不但能对乘员舱进行舒适度控制，也能对电池包以及电子设备进行温度控制，实现一个***对多个控温点进行控制。

Claims (2)

1.一种电动汽车二次回路空调热泵***，包括制冷剂回路和二次回路***，制冷剂回路包括依次连接的电动压缩机、板式冷凝器、节流装置、板式蒸发器制冷剂循环；其特征在于，二次回路***包括第一水泵、第二水泵、第一四通阀、第二四通阀、第三四通阀、室内换热器、室外散热器、电池包和电机，二次回路***包括冷端冷却液回路和热端冷却液回路；
二次回路空调热泵切换制冷模式时：
冷端冷却液回路：板式蒸发器冷端冷却液通过第一水泵提供动力，经过第一四通阀，到空调箱中的室内换热器，冷却液从室内换热器出来到电池包内，对电池进行温度控制，再经过第二四通阀到电机进行冷却，最后再过第三四通阀回到板式蒸发器冷却液的进口，与板式蒸发器低温低压的制冷剂进行换热；
热端冷却液回路：板式冷凝器热端冷却液通过第二水泵提供动力，经过第一四通阀，到室外换热器释放多余的热量，再分别经过第二四通阀和第三四通阀回到板式冷凝器冷却液的进口，与板式冷凝器内的高温高压的制冷剂进行换热；
二次回路空调热泵切换制热模式时：
热端冷却液回路：板式冷凝器热端冷却液通过第二水泵提供动力，经过第一四通阀，到空调箱中的室内换热器，冷却液从室内换热器出来到电池包内对电池进行温度控制，再分别经过第二四通阀和第三四通阀回到板式冷凝器冷却液的进口，与板式冷凝器内的高温高压的制冷剂进行换热；
冷端冷却液回路：板式蒸发器冷端冷却液通过第一水泵提供动力，经过第一四通阀，到室外换热器吸收室外的热量，再经过第二四通阀到电机给电机进行冷却，最后再过第三四通阀回到板式蒸发器冷却液的进口，与板式蒸发器低温低压的制冷剂进行换热。
2.根据权利要求1所述电动汽车二次回路空调热泵***，其特征在于，所述室内换热器上端有PTC辅助加热，室内温度过低或除湿状态时，切换风门模式，PTC辅助加热开启。
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Granted publication date: 20210205

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