CN110422028B - 带除霜功能的电动汽车用热泵空调 - Google Patents

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Abstract

一种电动汽车车载空调技术领域的带除霜功能的电动汽车用热泵空调，包括蒸发器、室外换热器、储液罐、压缩机、热泵芯体；室外换热器是过冷式换热器，包括过冷段和非过冷段；蒸发器、热泵芯体、室外换热器、所述储液罐、压缩机籍由管路连接，并籍由设置在所述管路上阀门的开闭形成制冷结构、制热结构、第一除湿结构、第二除湿结构、除霜结构。本发明籍由热泵芯体取代原有的PTC供暖，在保证空调功能的同时，尽量减少电量的消耗，在室外换热器结霜时，通过切换截止阀至除霜模式，将压缩机排出的高温气体直接通过室外换热器，快速除霜。

Description

带除霜功能的电动汽车用热泵空调
技术领域
本发明涉及的是一种电动汽车车载空调技术领域的热泵空调，特别是一种可以同时实现制冷、制热、除湿、除霜功能的带有导流槽的电动汽车用热泵空调。
背景技术
在现有技术中，电动汽车部分或全部由电力驱动，所以电动汽车车载空调目前主要采用PTC供暖。
但是，采用PTC供暖需要消耗大量的电能，这就大大降低了电动汽车的行驶里程。
因此，急需对现有的电动汽车车载空调***进行改进，克服现有技术的缺陷，在保证空调功能的同时，尽量减少电量的消耗。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种热泵空调，采用热泵芯体取代原有的PTC供暖，在保证空调功能的同时，尽量减少电量的消耗。
本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括蒸发器、室外换热器、储液罐、压缩机、热泵芯体和设置在管路上的阀门；室外换热器为过冷式换热器，包括过冷段和非过冷段；蒸发器、热泵芯体、室外换热器、储液罐、压缩机籍由管路连接，并籍由设置在管路上阀门的开关分别形成制冷结构、制热结构、第一除湿结构、第二除湿结构和除霜结构；
制冷结构包括依次串联，且形成循环的压缩机、室外换热器的非过冷段、室外换热器的过冷段、蒸发器、储液罐；
制热结构包括依次串联，且形成循环的压缩机、热泵芯体、室外换热器的非过冷段、储液罐；
第一除湿结构包括依次串联，且形成循环的压缩机、热泵芯体、蒸发器、储液罐；
第二除湿结构包括依次串联的储液罐、压缩机、热泵芯体；室外换热器的非过冷段与蒸发器并联，且室外换热器的非过冷段、蒸发器输入端均与热泵芯体的输出端连接，室外换热器的非过冷段、蒸发器输出端均与储液罐的输入端连接，形成循环；
除霜结构包括依次串联，且形成循环的压缩机、室外换热器的非过冷段、室外换热器的过冷段。
进一步地，在本发明中，设置在管路上的阀门包括第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、第六截止阀、第七截止阀、第八截止阀、第九截止阀。
更进一步地，在本发明中，第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、第六截止阀、第七截止阀、第八截止阀、第九截止阀均为电动控制阀。
更进一步地，在本发明中，设置在管路上的部分阀门可以由电动三通阀替代。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为：第一，由热泵芯体取代原有的PTC供暖，在保证空调功能的同时，尽量减少电量的消耗。第二，在室外换热器结霜时，通过切换截止阀至除霜模式，将压缩机排出的高温气体直接通过室外换热器，快速除霜。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中：1、蒸发器，2、热泵芯体，3、室外换热器，4、储液罐，5、压缩机，6、第一电子膨胀阀，7、第二电子膨胀阀，8、第三电子膨胀阀，9、第一单向阀，10、第二单向阀，11、第三单向阀，12、第一截止阀，13、第二截止阀，14、第三截止阀，15、第四截止阀，16、第五截止阀，17、第六截止阀，18、第七截止阀，19、第八截止阀，20、第九截止阀，31、非过冷段第一接口，32、非过冷段第二接口，33、过冷段第一接口，34、过冷段第二接口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
具体实施例图1所示，本发明包括蒸发器1、热泵芯体2、室外换热器3、储液罐4、压缩机5；室外换热器3是过冷式换热器，包括过冷段和非过冷段；蒸发器1、热泵芯体2、室外换热器3、储液罐4、压缩机5籍由管路连接，并籍由设置在管路上阀门的开、关形成制冷结构、制热结构、第一除湿结构、第二除湿结构，除霜结构。
本发明的原理在于：采用热泵芯体取代原有的PTC供暖，在保证空调功能的同时，尽量减少电量的消耗；然而，在采用上述技术时，在制热模式下，室外换热器在低温环境中用作蒸发器，制冷剂蒸发温度一般都在-7℃以下，因此非常容易引起室外换热器的结霜，从而导致制热性能迅速下降，过多的结霜也会缩短室外换热器的寿命。本发明，在室外换热器结霜时，通过切换截止阀至除霜模式，将压缩机排出的高温气体直接通过室外换热器，快速除霜。
制冷结构包括依次串联，且形成循环的压缩机5、室外换热器3的非过冷段、室外换热器3的过冷段、蒸发器1、储液罐4。在实际使用中，第一截止阀12、第二截止阀13、第三截止阀14打开，第四截止阀15、第五截止阀16、第六截止阀17、第七截止阀18、第八截止阀19、第九截止阀20关闭。在此结构中，室外换热器3的非过冷段起冷凝作用，制冷剂从室外换热器3的非过冷段第一接口31进入，非过冷段第二接口32出来，经过截止阀13再从室外换热器3的过冷段第一接口33接入，从室外换热器3的过冷段第二接口34输出，通过过冷段增加制冷剂的过冷度。
制热结构包括依次串联，且形成循环的压缩机5、热泵芯体2、室外换热器3的非过冷段、储液罐4；在实际使用中，第四截止阀15、第五截止阀16、第六截止阀17打开，第一截止阀12、第二截止阀13、第七截止阀18、第八截止阀19、第九截止阀20关闭。在此结构中，室外换热器3的非过冷段作为蒸发器，制冷剂从室外换热器3的非过冷段第二接口32进入，非过冷段第一接口31出来，室外换热器3的非过冷段中制冷剂流向与制冷模式相反，相比于PTC制热COP＝1，本结构的COP可达到4以上，对于电动汽车节能效果非常明显，汽车行程里程可显著提高。该模式的温度适用范围是：-5℃～10℃，高于10℃，COP较低，低于-5℃，室外换热器容易结霜。
第一除湿结构包括依次串联，且形成循环的压缩机5、热泵芯体2、蒸发器1、储液罐4；在实际使用中，第四截止阀15、第七截止阀18打开，第一截止阀12、第二截止阀13、第三截止阀14、第五截止阀16、第六截止阀17、第八截止阀19、第九截止阀20关闭。在此结构中，制冷剂流经蒸发器1和热泵芯体2，空气先经过蒸发器1降温除湿再通过热泵芯体2升温，达到除湿升温效果。
第二除湿结构包括依次串联的储液罐4、压缩机5、热泵芯体2；室外换热器3的非过冷段与蒸发器1并联，且室外换热器3的非过冷段、蒸发器1输入端均与热泵芯体2的输出端连接，室外换热器3的非过冷段、蒸发器1输出端均与储液罐4的输入端连接，形成循环；在实际使用中，第四截止阀15、第五截止阀16、第六截止阀17、第七截止阀18打开，第一截止阀12、第二截止阀13、第三截止阀14、第八截止阀19、第九截止阀20关闭。在此结构中，制冷剂从室外换热器3的非过冷段第二接口32进入，非过冷段第一接口31出来；再与室内蒸发器出来的制冷剂汇合进入储液罐。由于并联了室外换热器3的非过冷段，并将其作为蒸发器使用，可通过调整EXV步数，更有效的防止蒸发器结霜，相比于除湿模式1，热泵后的出风温度明显提高，且更可控。
除霜结构包括依次串联，且形成循环的压缩机5、室外换热器3的非过冷段、室外换热器3的过冷段、储液罐4。在实际使用中，第一截止阀12、第八截止阀19、第九截止阀20打开，第二截止阀13、第三截止阀14打开，第四截止阀15、第五截止阀16、第六截止阀17、第七截止阀18关闭。在此结构中，室外换热器3的非过冷段起冷凝作用，制冷剂从室外换热器3的非过冷段第一接口31进入，非过冷段第二接口32出来；通过电子膨胀阀节流，制冷剂从室外换热器3的过冷段第一接口33接入，从室外换热器3的过冷段第二接口34输出；此时，室外换热器3的过冷段作为蒸发器。
综上所述，在制热模式下，若传感器检测到室外换热器出风量明显减小，说明室外换热器3已结霜，且影响换热器性能。
此时，快速切换阀门至除霜模式，实际使用表明，2min之内可完成除霜，然后再切换至制热模式继续为乘员舱供热。能够直接利用压缩机排出的高温气体给室外换热器除霜，可达到最快除霜效果；
同时，室外换热器3的过冷段作为蒸发器利用，使EXV后的两相制冷剂在其中蒸发，再通过储液罐4，双重保护压缩机不会出现液击。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种带除霜功能的电动汽车用热泵空调，包括蒸发器(1)、室外换热器(3)、储液罐(4)、压缩机(5)和设置在管路上的阀门，其特征在于，还包括热泵芯体(2)；室外换热器(3)为过冷式换热器，包括过冷段和非过冷段；蒸发器(1)、热泵芯体(2)、室外换热器(3)、储液罐(4)、压缩机(5)籍由管路连接，并籍由设置在管路上阀门的开关分别形成制冷结构、制热结构、第一除湿结构、第二除湿结构和除霜结构；
制冷结构包括依次串联，且形成循环的压缩机(5)、室外换热器(3)的非过冷段、室外换热器(3)的过冷段、蒸发器(1)、储液罐(4)；
制热结构包括依次串联，且形成循环的压缩机(5)、热泵芯体(2)、室外换热器(3)的非过冷段、储液罐(4)；
第一除湿结构包括依次串联，且形成循环的压缩机(5)、热泵芯体(2)、蒸发器(1)、储液罐(4)；
第二除湿结构包括依次串联的储液罐(4)、压缩机(5)、热泵芯体(2)；室外换热器(3)的非过冷段与蒸发器(1)并联，且室外换热器(3)的非过冷段、蒸发器(1)输入端均与热泵芯体(2)的输出端连接，室外换热器(3)的非过冷段、蒸发器(1)输出端均与储液罐(4)的输入端连接，形成循环；
除霜结构包括依次串联，且形成循环的压缩机(5)、室外换热器(3)的非过冷段、室外换热器(3)的过冷段、储液罐(4)；
所述设置在管路上的阀门包括第一电子膨胀阀(6)、第二电子膨胀阀(7)、第三电子膨胀阀(8)、第一单向阀(9)、第二单向阀(10)、第三单向阀(11)、第一截止阀(12)、第二截止阀(13)、第三截止阀(14)、第四截止阀(15)、第五截止阀(16)、第六截止阀(17)、第七截止阀(18)、第八截止阀(19)、第九截止阀(20)。
2.根据权利要求1所述的带除霜功能的电动汽车用热泵空调，其特征在于，所述第一截止阀(12)、第二截止阀(13)、第三截止阀(14)、第四截止阀(15)、第五截止阀(16)、第六截止阀(17)、第七截止阀(18)、第八截止阀(19)、第九截止阀(20)均为电动控制阀。
3.根据权利要求1所述的带除霜功能的电动汽车用热泵空调，其特征在于，设置在管路上的部分阀门由电动三通阀替代。
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