CN110816218A - 一种车用热泵空调*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种车用热泵空调***。该车用热泵空调***包括制冷剂回路和发热元件管理回路，所述制冷剂回路包括压缩机、车内换热器、第一节流元件、第二节流元件、车外换热器、板式换热器、液气分离器、同轴管以及制冷剂管道；所述发热元件管理回路包括电子水泵、水壶、发热元件以及冷却液管道；制冷剂回路中，通过并联车外换热器和板式换热器，提高车内换热器的制热量；在发热元件管理回路中，回收发热元件产生的热量，从而利用余热加热压缩机入口处制冷剂气体的温度，降低制冷剂比容，提高制冷剂循环量；综合提升了制冷剂的循环量，提高了该***的制热量。

Description

一种车用热泵空调***

技术领域

本发明实施例涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种车用热泵空调***。

背景技术

近些年来，随着电能的大力推广和使用，纯电动汽车之类的新能源汽车得到了普及，也越来越受到人们的欢迎。

冬季采暖成为新能源汽车的一个较为突出的问题，而能效比较高的热泵空调受到越来越多的研究和应用。但由于目前使用的制冷剂R134a低温下比热容较大，造成热泵***低温工况下制冷剂循环量大大减小，严重影响***制热性能，无法满足乘员舱内的热需求。因此，回收电机电控等发热元件的余热成为目前热泵空调***的一个较优的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种车用热泵空调***，以实现利用余热回收提升制冷剂的温度，降低其比热容，以提升制冷剂循环量。

第一方面，本发明实施例提供了一种车用热泵空调***，该车用热泵空调***包括制冷剂回路和发热元件管理回路，所述制冷剂回路包括压缩机、车内换热器、第一节流元件、第二节流元件、车外换热器、板式换热器、液气分离器、同轴管以及制冷剂管道；所述发热元件管理回路包括电子水泵、水壶、发热元件以及冷却液管道。

在所述制冷剂回路中，所述压缩机的出口通过制冷剂管道连接所述车内热器的入口，所述车内换热器的出口通过制冷剂管道后分成两路，一路经过第一节流元件连接车外换热器的入口，另一路经过第二节流元件连接板式换热器的第一入口,所述车外换热器的出口和所述板式换热器的第一出口通过制冷剂管道连接所述液气分离器的入口，所述液气分离器的出口连接所述同轴管的第一入口，所述同轴管的第一出口连接所述压缩机的入口。

在发热元件管理回路中，所述板式换热器的第二出口经过所述发热元件内部冷却流道与所述水壶的入口相连；所述水壶的出口通过冷却液管道与所述电子水泵的入口连接；所述电子水泵的出口通过冷却液管道与所述板式换热器的第二入口连接；可选的，所述电子水泵的出口还通过冷却液管道与所述同轴管的第二入口连接；所述同轴管的第二出口经过所述发热元件内部冷却流通与所述水壶的入口相连。

可选的，所述第一节流元件均为电子膨胀阀。

可选的，所述同轴管为中间热交换器。

可选的，所述板式换热器在所处环境温度低于预设温度时开启。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电动汽车，该电动汽车包括上述的车用空调***。

可选的，所述发热元件为电动汽车的驱动电机、电机控制器、直流/直流转换器以及车载充电装置。

本发明实施例中车用热泵空调***包括制冷剂回路和发热元件管理回路，制冷剂回路包括压缩机、车内换热器、第一节流元件、第二节流元件、车外换热器、板式换热器、液气分离器、同轴管以及制冷剂管道，并联板式换热器提高了车内换热器的在制热量。发热元件管理回路中包括电子水泵、水壶和冷却液管道，发热元件管理回路中回收发热元件的热量与制冷剂回路中板式换热器一侧的制冷剂交换热量，提高进入压缩机入口制冷剂气体的温度，从而降低冷剂的比热容，提高车内换热器的循环量，进而提高了车内换热器的制热量。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种车用热泵空调***的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的一种车用热泵空调***的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。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结构。

实施例一

图1为本发明实施例提供的一种车用热泵空调***的结构示意图，如图1所述，该车用热泵空调***包括制冷剂回路和发热元件管理回路，所述制冷剂回路包括压缩机1、车内换热器2、第一节流元件3、第二节流元件4、车外换热器5、板式换热器6、液气分离器7、同轴管8以及制冷剂管道；发热元件管理回路包括电子水泵9、水壶10、发热元件11以及冷却液管道。

参照图1，制冷剂回路中，压缩机1出口通过制冷剂管道连接车内换热器2入口，车内换热器2出口通过制冷剂管道后分成两路，一路经过第一节流元件3连接车外换热器2的入口，另一路经过第二节流元件4连接板式换热器6的第一入口，车外换热器5的出口和板式换热器6的第一出口连接液气分离器7的入口，液气分离器7的出口连接同轴管8的第一入口，同轴管8的第一出口通过制冷剂管道连接压缩机1的入口。

继续参照图1，在发热元件管理回路中，板式换热器6的第二出口经过发热元件11内部的冷却流道与水壶9的入口相连；水壶9的出口通过冷却液管道与电子水泵10的入口连接；电子水泵10的出口通过冷却液管道与板式换热器6的第一入口连接。

需要说明的是，制冷剂在制热模式下***的运行过程为：低温低压的制冷剂气体经过压缩机1后变成高温高压的制冷剂气体，再经过车内换热器2向车内释放热量冷却冷凝后变成制冷剂液体，然后经过第一节流元件3，调节进入车外换热器5的制冷剂液体，与外界环境进行热交换，成为低温低压的两相态的制冷剂，然后经过液气分离器7对两相态的制冷剂进行进一步蒸发，然后通过同轴管8，保证进入压缩机1内的都是气体，完成低温工况下制热循环。同时，在车外换热器5上并联有板式换热器6，从车内换热器2出来的制冷剂液体，再经过第二节流元件4进入板式换热器6的第一入口，而在发热元件管理回路中，冷却液在回收了发热元件11的余热后，在电子水泵9的驱动下进入板式换热器6的第二入口，这样板式换热器6内较高温的冷却液与板式换热器6内的制冷剂交换热量，一方面板式换热器6和车外换热器5同时进行不同方式的热交换，提高车内换热器2的制热量。另一方面，板式换热器6内较高温的冷却液与板式换热器6内的制冷剂交换热量，经过液体分离器7、同轴管8的制冷剂气体的温度提高，降低制冷剂的比热容，提高制冷剂循环过程中的循环量，从而提高车内换热器2的制热量。综合提升了车用热泵空调***的制热量。

本发明实施例中车用热泵空调***包括制冷剂回路和发热元件管理回路，制冷剂回路包括压缩机1、车内换热器2、第一节流元件3、第二节流元件4、车外换热器5、板式换热器6、液气分离器7、同轴管8以及制冷剂管道，并联板式换热器6提高了车内换热器2的制热量。发热元件管理回路中包括电子水泵9、水壶10、发热元件11和冷却液管道，发热元件管理回路中回收发热元件的热量与制冷剂回路中板式换热器6一侧的制冷剂交换热量，提高进入压缩机1入口制冷剂气体的温度，从而降低制冷剂的比热容，提高制冷剂的循环量，进而提高了车内换热器2的制热量。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的一种车用热泵空调***的结构示意图。本实施例提供的技术方案是在上述技术方案的基础上进一步细化，可选的，如图2所示，电子水泵9的出口还通过冷却液管道与同轴管8的第二入口连接；同轴管8的第二出口经过发热元件11内部的冷却流道与水壶10的入口之间相连。

其中，在上述实施例基础上，在发热元件管理回路中，冷却液经过发热元件的冷却液管道、水壶10，冷却液回收发热元件产生的余热，然后在电子水泵9的驱动下同时进入同轴管8内，同轴管8的制冷剂与较高温的冷却液进行热交换，使得通过同轴管8热交换的制冷剂气体进入压缩机1入口的温度提高，结合上述实施例冷却液与板式换热器6制冷剂交换热量，降低了制冷剂的比热容，进一步提高了制冷剂回路中制冷剂的循环量，提高了车用热泵空调***产生的制热量。

可选的，第一节流元件3和第二节流元件4均为电子膨胀阀。

需要说明的是，电子膨胀阀具有热力膨胀阀无法比拟的优良特征，当温度较低时，热力膨胀阀内部的感温介质的压力变化大大减少，影响其调节功能，而电子膨胀阀在较低温度的环境下，其内部温压传感器能准确的反应出过度热的变化，能提供较好的流量调节。

可选的，同轴管8为中间热交换器。

其中，同轴管8相当于一内部热交换器，在同轴管8中，较高温冷却液与低温制冷剂气体流通的区域相互分开，且流通方向相反，实现中间热交换，从发热元件回收的余热通过同轴管8使得制冷剂回路中进入压缩机1入口的制冷剂气体温度提高，从而降低制冷剂的比热容，提高制冷剂循环量，增加车用热泵空调***产生的制热量。

可选的，板式换热器6在所处环境温度低于预设温度时开启。

其中，通常情况下，板式换热器6是在制冷工况下开启。本实施例中通过冷却液侧回路的切换，通过温压传感器检测温度及压力，使板式换热器6在热泵工况下使用，例如在冬天时，电子膨胀阀控制板式换热器6开启，与发热管理回路中的较高温度的冷却液交换热量，进一步提高了制冷剂的循环量。

本发明实施例中车用热泵空调***包括制冷剂回路和发热元件管理回路，制冷剂回路包括压缩机1、车内换热器2、第一节流元件3、第二节流元件4、车外换热器5、板式换热器6、液气分离器7、同轴管8以及制冷剂管道，制冷剂回路中，通过并联车外换热器5和板式换热器6，提高车内换热器2的制热量；发热元件管理回路包括电子水泵9、水壶10以及冷却液管道，在发热元件管理回路中，电子水泵9的出口分别与同轴管8的第二入口和板式换热器6的第一出口相连，回收发热元件产生的余热加热压缩机1入口处制冷剂的温度，降低制冷剂比容，提高制冷剂循环量，解决了现有技术中制冷剂在低温工况下比热容较大的问题，综合提升了制冷剂的循环量，提高了该***的制热量。

本发明实施例还提供了一种电动汽车，包括上述实施例提供的车用热泵空调***。可选的，该电动汽车中的发热元件为驱动电机、电机控制器、直流/直流转换器以及车载充电装置。

其中，由于采用了上述车用热泵空调***，回收驱动电机和/或电机控制器等发热元件的余热，降低压缩机1入口处制冷剂的比热容，从而提高制冷剂的循环量，热泵***的制热量增多，因此该电动汽车内的制热量与乘客舱所需的热量的差值越来越小，满足了冬季时电动汽车乘客舱内乘员的采暖需求。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种车用热泵空调***，其特征在于，包括：制冷剂回路和发热元件管理回路，所述制冷剂回路包括压缩机、车内换热器、第一节流元件、第二节流元件、车外换热器、板式换热器、液气分离器、同轴管以及制冷剂管道；所述发热元件管理回路包括电子水泵、水壶、发热元件以及冷却液管道；

在所述制冷剂回路中，所述压缩机的出口通过制冷剂管道连接所述车内换热器的入口，所述车内换热器的出口通过所述制冷剂管道后分成两路，一路经过所述第一节流元件连接所述车外换热器的入口，另一路经过所述第二节流元件连接所述板式换热器的第一入口，所述车外换热器的出口和所述板式换热器的第一出口通过制冷剂管道连接所述液气分离器的入口，所述液气分离器的出口连接所述同轴管的第一入口，所述同轴管的第一出口通过制冷剂管道连接所述压缩机的入口；

在所述发热元件管理回路中，所述板式换热器的第二出口经过所述发热元件内部的冷却流道与所述水壶的入口相连；所述水壶的出口通过冷却液管道与所述电子水泵的入口连接；所述电子水泵的出口通过冷却液管道与所述板式换热器的第二入口连接。

2.根据权利要求1所述的一种车用热泵空调***，其特征在于，所述电子水泵的出口还通过冷却液管道与所述同轴管的第二入口连接；所述同轴管的第二出口经过所述发热元件内部的冷却流道与所述水壶的入口相连。

3.根据权利要求1所述的一种车用热泵空调***，其特征在于，所述第一节流元件均为电子膨胀阀。

4.根据权利要求1所述的一种车用热泵空调***，其特征在于，所述同轴管为中间热交换器。

5.根据权利要求1所述的一种车用热泵空调***，其特征在于，所述板式换热器在所处环境温度低于预设温度时开启。

6.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的车用热泵空调***。

7.根据权利要求6所述的电动汽车，其特征在于，所述发热元件为电动汽车的驱动电机、电机控制器、直流/直流转换器以及车载充电装置。

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