CN114454689A - 一种集成化的热泵空调***、控制方法及汽车 - Google Patents

一种集成化的热泵空调***、控制方法及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种集成化的热泵空调***，包括：压缩机，第一换热器，第二换热器、第三换热器、气液分离器、第一阀件、第二阀件和第三阀件；相对设置的第一板件和第二板件，第一板件和第二板件之间形成有连通第一换热器和第一阀件的第一流道，连通第一阀件和第二换热器的第二流道，连通第二换热器、第二阀件和第三阀件的第三流道，连通第二阀件和第三换热器的第四流道，连通第三阀件和气液分离器以及连通第三换热器和气液分离器的第五流道；压缩机与第一换热器的入口和气液分离器的出口连通；通过对第一阀件、第二阀件和第三阀件进行开闭控制，使热泵空调***形成利用压缩机流出的制冷剂进行制冷的回路或利用压缩机流出的制冷剂进行制热的回路。

Description

一种集成化的热泵空调***、控制方法及汽车
技术领域
本发明属于电动汽车技术领域，涉及一种集成化的热泵空调***、控制方法及汽车。
背景技术
随着电动汽车的不断发展普及，为应对市场需求，续航里程及能耗需求也不断提升。空调耗电量，特别是乘员舱采暖耗电量成为了行业内亟待解决的问题。热泵空调***这种新技术、新功能得到行业认可的节能降耗方法。因热泵空调***零部件较多，机舱布置压力大，且成本较高，急需发明一种热泵空调***部件高效集成的产品。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种集成化的热泵空调***、控制方法及汽车，以实现热泵空调***的制冷功能和制热功能的集成化。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
本发明提供了一种集成化的热泵空调***，包括：
压缩机，第一换热器，第二换热器、第三换热器、气液分离器4、第一阀件、第二阀件和第三阀件；
相对设置的第一板件和第二板件，所述第一板件和所述第二板件之间形成有连通所述第一换热器和第一阀件的第一流道，连通所述第一阀件和所述第二换热器的第二流道，连通所述第二换热器、所述第二阀件和所述第三阀件的第三流道，连通所述第二阀件和所述第三换热器的第四流道，连通所述第三阀件和所述气液分离器以及连通所述第三换热器和所述气液分离器的第五流道；
所述压缩机与所述第一换热器的入口和所述气液分离器的出口连通；
通过对所述第一阀件、所述第二阀件和所述第三阀件进行开闭控制，使所述热泵空调***形成利用压缩机流出的制冷剂进行制冷的回路或利用压缩机流出的制冷剂进行制热的回路。
优选地，通过控制所述第一阀件开启、所述第二阀件关闭、所述第三阀件开启，从压缩机流出的制冷剂流经所述第一换热器、所述第一阀件、所述第二换热器、所述第三阀件、所述气液分离器后流回至压缩机，形成制冷的回路；
通过控制所述第一阀件开启、所述第三阀件关闭、所述第二阀件开启，从压缩机流出的制冷剂流经所述第一换热器、所述第一阀件、所述第二换热器、所述第二阀件、所述第三换热器、所述气液分离器后流回至压缩机，形成制热的回路。
优选地，所述热泵空调***还包括：对所述第一换热器流出的制冷剂进行温度采集的第一温度传感器，对从所述第三阀件的出口流出的制冷剂进行温度采集的第二温度传感器，对从所述第三换热器的出口流出的制冷剂进行温度采集的第三温度传感器。
优选地，所述第二板件上安装有对所述第一阀件进行安装的第一阀件安装座、对所述第二阀件进行安装的第二阀件安装座和对所述第三阀件进行安装的第三阀件安装座。
优选地，所述第二板件上安装有对所述第一温度传感器进行安装的第一温度传感器安装座、对所述第二温度传感器进行安装的第二温度传感器安装座和对所述第三温度传感器进行安装的第三温度传感器安装座。
优选地，所述第一换热器、所述第二换热器、所述第三换热器和所述气液分离器均按照在所述第一板件上。
本发明还提供了一种集成化的热泵空调***控制方法，应用于上述的集成化的热泵空调***，所述方法包括：
在获取到空调制冷指令时，控制所述第一阀件开启、所述第二阀件关闭、所述第三阀件开启，从压缩机流出的制冷剂流经所述第一换热器、所述第一阀件、所述第二换热器、所述第三阀件、所述气液分离器后流回至压缩机；
在获取到空调制热指令时，控制所述第一阀件开启、所述第三阀件关闭、所述第二阀件开启，从压缩机流出的制冷剂流经所述第一换热器、所述第一阀件、所述第二换热器、所述第二阀件、所述第三换热器、所述气液分离器后流回至压缩机。
本发明还提供了一种汽车，包括上述的集成化的热泵空调***。
本发明的有益效果在于：
1.将热交换器、气液分离器、传感器集成到一起，较大的节省了机舱内部空间。
2.以板换通道作为制冷剂流道，节省大部分空调管路，机舱布置更美观，空调***成本降低。
3.将集成部件的板换结构整体进炉焊接，制作工艺简单，降低成本；
4.将阀件安装座统一焊接到第二板件上，阀件通过螺纹连接到发作上，相比将阀件装配于整车上的手段，可以减少阀件安装支架，灵活性更高。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为热泵空调***部件集成示意图；
图2为热泵空调***制冷模式示意图；
图3为热泵空调***制热模式示意图；
图4为***部件集成冷媒流向示意图；
附图标记说明：1-第一换热器；2-第二换热器；3-第三换热器；4-气液分离器；5-第一板件；6-第二板件；7-第一阀件；8-第一温度传感器；9-第二阀件；10-第三阀件；11-第二温度传感器；12-第二温度传感器；101-第一流道；102-第二流道；103-第三流道；104-第四流道；105-第五流道。
具体实施方式
以下将结合附图进行热泵***集成进行详细描述和说明。该描述仅作为此发明的实施示例，不限制于此发明。
如图1、图2、图3和图4，本实施例中，提供了一种集成化的热泵空调***，该热泵空调***包括：压缩机，第一换热器1，第二换热器2、第三换热器3、气液分离器4、第一阀件7、第二阀件9和第三阀件10；相对设置的第一板件5和第二板件6，所述第一板件5和所述第二板件6之间形成有连通所述第一换热器1和第一阀件7的第一流道101，连通所述第一阀件7和所述第二换热器2的第二流道102，连通所述第二换热器2、所述第二阀件9和所述第三阀件10的第三流道103，连通所述第二阀件9和所述第三换热器3的第四流道104，连通所述第三阀件10和所述气液分离器4以及连通所述第三换热器3和所述气液分离器4的第五流道105；所述压缩机与所述第一换热器1的入口和所述气液分离器4的出口连通；通过对所述第一阀件7、所述第二阀件9和所述第三阀件10进行开闭控制，使所述热泵空调***形成利用压缩机流出的制冷剂进行制冷的回路或利用压缩机流出的制冷剂进行制热的回路。
上述的第一换热器1、第二换热器2和第三换热器3可基于实际需求用于作为乘员舱换热，电机回路换热，电池回路换热。
此外，第一板件5和第二板件6采用冲压成型，二者内部形成本实施例中所需求的各流道。由于本实施例中将需求的各流道集成到了第一板件5和第二板件6之间，实现了各换热器和各阀件在板件上的集成布置，节省了大部分空调管路，使机舱布置更加美观，空调***成本得以降低；同时，依靠对第二阀件9和第三阀件10的开闭控制，使该热泵空调***集成了制冷和制热的作用。
如图1至3，本实施例中，所述热泵空调***还包括：对所述第一换热器1流出的制冷剂进行温度采集的第一温度传感器8，对从所述第三阀件10的出口流出的制冷剂进行温度采集的第二温度传感器11，对从所述第三换热器3的出口流出的制冷剂进行温度采集的第三温度传感器12。所述第二板件6上安装有对所述第一阀件7进行安装的第一阀件安装座、对所述第二阀件9进行安装的第二阀件安装座和对所述第三阀件10进行安装的第三阀件安装座。所述第二板件6上安装有对所述第一阀件7进行安装的第一阀件安装座、对所述第二阀件9进行安装的第二阀件安装座和对所述第三阀件10进行安装的第三阀件安装座。所述第二板件6上安装有对所述第一温度传感器8进行安装的第一温度传感器安装座、对所述第二温度传感器11进行安装的第二温度传感器安装座和对所述第三温度传感器12进行安装的第三温度传感器安装座。
其中，第一阀件安装座、第二阀件安装座和第三阀件安装座可以选用标准件，装配时，只需要将相应型号的阀件装配至对应的阀件安装座即可。同理，第一温度传感器安装座、第二温度传感器安装座和第三温度传感器安装座均可以采用标准件，装配时，只需要将相应型号的温度传感器装配至对应的传感器安装座即可。
其中，上述的第一温度传感器8、第二温度传感器11和第三温度传感器12所采集到的温度可以用于对压缩机的转速调整，来使得热泵空调***的出风温度适用于需求的温度。
如图3所示，制热模式下，制冷剂由压缩机总成流出，经过第一热交换器1的入口a1进入，经过第二热交换器1的出口流进第一流道101的入口a2，再经过第一流道101流经第一阀件7，再通过第二流道102的出口a3流动至第二换热器2的入口，再通过第二换热器2的出口流入至第三流道103的入口a4，通过第三阀件9后，再通过第四流道104流入到第三热交换器3，最终通过第五流道105的接口a5和接口a7到达气液分离器4，回到压缩机。同理地，制冷模式下，制冷剂由压缩机流出，经过第一热交换器1的入口a1进入，经过第二热交换器1的出口流进第一流道101的入口a2，再经过第一流道101流经第一阀件7，再通过第二流道102的出口a3流动至第二换热器2的入口，再通过第二换热器2的出口流入至第三流道103的入口a4，再通过第二阀件10后，最终通过第五流道105的接口a6和接口a7到气液分离器4，回到压缩机。若开启制冷模式，则开启第一阀件7，关闭第二阀件9，打开第三阀件10，制冷剂直接由第五流道105的接口a6和接口a7进入气液分离器4，最后通过气液分离器4进入压缩机；若开启制热模式，则开启第一阀件7，关闭第三阀件10，打开第二阀件9，制冷剂进入第三热交换器3，从第五流道105的接口a5流出，再由接口a7进入气液分离器4，最后通过气液分离器4进入压缩机。
本实施例上述的热泵空调***在装配时，先将第一热交换器1、第二热交换器2、第三热交换器3分别堆叠成形；再将第一板件5和第二板件6组装；将三个热交换器1、2、3依次竖向排列布置于第一板件5上，并放置于焊接工装上；将各温度传感器安装座点和各阀件安装座做点焊于第二板件6上；再进行中频感应炉焊接成型；最后将个阀件、传感器、气液分离器4装配于对应的阀件安装座、传感器安装座和第一板件6上。
本发明还提供了一种集成化的热泵空调***控制方法，应用于上述的集成化的热泵空调***，所述方法包括：
在获取到空调制冷指令时，控制所述第一阀件7开启、所述第二阀件9关闭、所述第三阀件10开启，从压缩机流出的制冷剂流经所述第一换热器1、所述第一阀件7、所述第二换热器2、所述第三阀件10、所述气液分离器4后流回至压缩机；
在获取到空调制热指令时，控制所述第一阀件7开启、所述第三阀件10关闭、所述第二阀件9开启，从压缩机流出的制冷剂流经所述第一换热器1、所述第一阀件7、所述第二换热器2、所述第二阀件9、所述第三换热器3、所述气液分离器4后流回至压缩机。
本发明还提供了一种汽车，包括上述的集成化的热泵空调***。
本实施例上述的热泵空调***，具有如下优点：
1.将热交换器、气液分离器、传感器集成到一起，较大的节省了机舱内部空间。
2.以板换通道作为制冷剂流道，节省大部分空调管路，机舱布置更美观，空调***成本降低。
3.将集成部件的板换结构整体进炉焊接，制作工艺简单，降低成本；
4.将各阀件安装座统一焊接到第二板件6上，阀件通过螺纹连接到发作上，相比将阀件装配于整车上的手段，可以减少阀件安装支架，灵活性更高。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种集成化的热泵空调***，其特征在于，包括：
压缩机、第一换热器（1），第二换热器（2）、第三换热器（3）、气液分离器（4）、第一阀件（7）、第二阀件（9）和第三阀件（10）；
相对设置的第一板件（5）和第二板件（6），所述第一板件（5）和所述第二板件（6）之间形成有连通所述第一换热器（1）和第一阀件（7）的第一流道（101），连通所述第一阀件（7）和所述第二换热器（2）的第二流道（102），连通所述第二换热器（2）、所述第二阀件（9）和所述第三阀件（10）的第三流道（103），连通所述第二阀件（9）和所述第三换热器（3）的第四流道（104），连通所述第三阀件（10）和所述气液分离器（4）以及连通所述第三换热器（3）和所述气液分离器（4）的第五流道（105）；
所述压缩机与所述第一换热器（1）的入口和所述气液分离器（4）的出口连通；
通过对所述第一阀件（7）、所述第二阀件（9）和所述第三阀件（10）进行开闭控制，使所述热泵空调***形成利用压缩机流出的制冷剂进行制冷的回路或利用压缩机流出的制冷剂进行制热的回路。
2.根据权利要求1所述的集成化的热泵空调***，其特征在于，通过控制所述第一阀件（7）开启、所述第二阀件（9）关闭、所述第三阀件（10）开启，从压缩机流出的制冷剂流经所述第一换热器（1）、所述第一阀件（7）、所述第二换热器（2）、所述第三阀件（10）、所述气液分离器（4）后流回至压缩机，形成制冷的回路；
通过控制所述第一阀件（7）开启、所述第三阀件（10）关闭、所述第二阀件（9）开启，从压缩机流出的制冷剂流经所述第一换热器（1）、第一阀件（7）、所述第二换热器（2）、所述第二阀件（9）、所述第三换热器（3）、所述气液分离器（4）后流回至压缩机，形成制热的回路。
3.根据权利要求1所述的集成化的热泵空调***，其特征在于，所述热泵空调***还包括：对所述第一换热器（1）流出的制冷剂进行温度采集的第一温度传感器（8），对从所述第三阀件（10）的出口流出的制冷剂进行温度采集的第二温度传感器（11），对从所述第三换热器（3）的出口流出的制冷剂进行温度采集的第三温度传感器（12）。
4.根据权利要求1所述的集成化的热泵空调***，其特征在于，所述第二板件（6）上安装有对所述第一阀件（7）进行安装的第一阀件安装座、对所述第二阀件（9）进行安装的第二阀件安装座和对所述第三阀件（10）进行安装的第三阀件安装座。
5.根据权利要求1所述的集成化的热泵空调***，其特征在于，所述第二板件（6）上安装有对所述第一温度传感器（8）进行安装的第一温度传感器安装座、对所述第二温度传感器（11）进行安装的第二温度传感器安装座和对所述第三温度传感器（12）进行安装的第三温度传感器安装座。
6.根据权利要求1所述的集成化的热泵空调***，其特征在于，所述第一换热器（1）、所述第二换热器（2）、所述第三换热器（3）和所述气液分离器（4）均按照在所述第一板件（5）上。
7.一种集成化的热泵空调***控制方法，应用于权利要求1至6任一项所述的集成化的热泵空调***，其特征在于，所述方法包括：
在获取到空调制冷指令时，控制所述第一阀件（7）开启、所述第二阀件（9）关闭、所述第三阀件（10）开启，从压缩机流出的制冷剂流经所述第一换热器（1）、第一阀件（7）、所述第二换热器（2）、所述第三阀件（10）、所述气液分离器（4）后流回至压缩机；
在获取到空调制热指令时，控制所述第一阀件（7）开启、所述第三阀件（10）关闭、所述第二阀件（9）开启，从压缩机流出的制冷剂流经所述第一换热器（1）、第一阀件（7）、所述第二换热器（2）、所述第二阀件（9）、所述第三换热器（3）、所述气液分离器（4）后流回至压缩机。
8.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的集成化的热泵空调***。
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