CN215153794U - 热泵空调***及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种热泵空调***及车辆，包括第一换热器、第二换热器、压缩机、气液分离器、第一膨胀阀、电池水泵和冷却器，第二换热器包括左芯体和右芯体，冷却器具有第一进液口和第一出液口，右芯体具有第二进液口和第二出液口，第一出液口通过电池水泵与第二进液口连接，左芯体具有第三进液口和第三出液口，第一换热器具有第一进液端和第一出液端，压缩机具有第二进液端和第二出液端，气液分离器具有第三进液端和第三出液端，制冷剂经第三出液口、第三进液端、第三出液端、第二进液端、第二出液端、第一进液端、第一出液端、第一膨胀阀、第三进液口回流至左芯体内。利用本申请能提高集成化程度，有助于热能的一体化管理和优化能耗。

Description

热泵空调***及车辆

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，具体涉及一种热泵空调***及车辆。

背景技术

目前，新能源汽车的热泵空调***主要包括直接热泵与间接热泵两个大类，采用间接热泵空调***不仅可以达到降低空调能耗的目标，还可以在降低***成本的基础上尽量减少***零部件的开发工作量。发明人在实现本申请的过程中发现，大多数新能源汽车的间接热泵空调***相对比较独立，集成度相对不高，很难与其他***进行一体化统筹管理，不利于能耗的优化。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提出一种热泵空调***及车辆，以解决上述技术问题。

本申请提供一种热泵空调***，其包括：第一换热器、第二换热器、压缩机、气液分离器、第一膨胀阀、电池水泵和用于冷却电池包总成的冷却器，第二换热器包括左芯体和右芯体，所述左芯体和右芯体进行热量交换，所述冷却器具有第一进液口和第一出液口，所述右芯体具有第二进液口和第二出液口，所述第一出液口通过电池水泵与第二进液口连接，第二出液口与第一进液口连接，所述左芯体具有第三进液口和第三出液口，所述第一换热器具有第一进液端和第一出液端，压缩机具有第二进液端和第二出液端，所述气液分离器具有第三进液端和第三出液端，所述第一膨胀阀设置在第一出液端和第三进液口的连接管路上，所述左芯体内的制冷剂依次经第三出液口、第三进液端、第三出液端、第二进液端、第二出液端、第一进液端、第一出液端、第一膨胀阀、第三进液口回流至左芯体内，不仅可提高集成化程度，有助于热能的一体化管理，而且还可回收电池包总成产生的热量，有助于优化能耗，提高新能源汽车的续航能力，同时结构简单，可方便将现有的空调升级为热泵空调，减少热管理***开发费用，降低生产成本。

可选地，还包括：暖风水泵、暖风芯体总成、与车辆外部环境进行换热的车外换热器总成，所述车外换热器总成具有第四进液端和第四出液端，所述第四进液端分别与气液分离器的第三进液端和压缩机的第二出液端连接，所述第四进液端与气液分离器的第三进液端的连接管路上设置有第一截止阀，所述第四进液端和压缩机的第二出液端的连接管路上设置有第二截止阀，第一换热器的第一出液端与第一膨胀阀的连接管路上设置有第三截止阀，压缩机的第二出液端与第一换热器的第一进液端的连接管路上设置有第四截止阀，第四出液端与第一换热器的第一出液端的连接管路上设置有第二膨胀阀，所述第四出液端与第二膨胀阀之间的连接管路与第三截止阀与第一膨胀阀之间的连接管路连接；所述第一换热器还具有第一输入口和第一输出口，所述暖风芯体总成具有第二输入口和第二输出口，第一输入口与第二输出口连接，第一输出口通过暖风水泵与第二输入口连接，可进一步地节省能耗，提升整车续航里程。

可选地，还包括：车内蒸发器总成和第三膨胀阀，所述车内蒸发器总成具有第五进液端和第五出液端，所述第五出液端连接在所述气液分离器的第三进液端和左芯体的第三出液口之间的连接管路上，所述第五进液端通过第三膨胀阀连接在所述第四出液端和第一膨胀阀之间的连接管路上，可避免前挡风玻璃起雾起霜。

可选地，还包括：电机电控装置，电机电控装置具有用于降温的换热通道，所述换热通道具有第四进液口和第四出液口，所述第四出液口通过上三通阀分别与电池水泵和右芯体的第二进液口连接，第四进液口通过下三通阀分别与第一进液口和第二出液口连接，能够实现对电机电控装置的热量的回收再利用，不仅可进一步地提高集成化程度，有助于热能的一体化管理，而且还可实现对电机电控装置热量的回收，有助于进一步地优化能耗，提高新能源汽车的续航能力。

可选地，还包括：电机水泵和用于给电机散热的电机散热器总成，所述电机散热器总成具有第五进液口和第五出液口，所述第五进液口通过前三通阀连接在所述第四出液口和上三通阀之间的连接管路上，所述第五出液口通过电机水泵连接在所述第四进液口和下三通阀之间的连接管路上，可对电机产生的热量进行回收，进一步地提高空调的集成化程度，便于热能的一体化管理，优化能耗，提高新能源汽车的续航能力。

可选地，所述左芯体还具有第六进液口和第六出液口，所述第六进液口连接在所述暖风水泵与暖风芯体总成之间的连接管路上，第六出液口通过右三通阀连接在第一换热器与暖风芯体总成之间的连接管路上，不仅可以采用电池包总成的热量为乘客舱供暖，还能实现乘客舱和电池包总成同时加热，进一步地优化功耗，有助于热能的一体化管理。

可选地，还包括：电加热器，所述电加热器加热所述右三通阀与第一换热器之间的连接管路内的冷却液，以保证热能的供给。

可选地，所述第二膨胀阀和第一膨胀阀均采用电子膨胀阀，第三膨胀阀采用电磁膨胀阀，以降低生产成本。

可选地，第一散热器采用板式换热器总成，第二换热器采用双芯体换热器，以降低生产成本。

本申请还提供一种车辆，其包括如上所述的热泵空调***，不仅可提高集成化程度，有助于热能的一体化管理，而且还可回收电池包总成产生的热量，有助于优化能耗，提高新能源汽车的续航能力，同时结构简单，可方便将现有的空调升级为热泵空调，减少热管理***开发费用，降低生产成本。

本申请提供的热泵空调***及车辆通过设置第一换热器、第二换热器、压缩机、气液分离器、第一膨胀阀、电池水泵和冷却器，对电池产生的热量进行回收给制冷剂提供热量，将间接热泵空调与电池包总成产生的热量相关联，不仅可提高集成化程度，有助于热能的一体化管理，而且还可回收电池包总成产生的热量，有助于优化能耗，提高新能源汽车的续航能力，同时结构简单，可方便将现有的空调升级为热泵空调，减少热管理***开发费用，降低生产成本。

附图说明

图1是本申请的热泵空调***的电池余热回收的间接热泵制热模式的示意图。

图2是本申请的热泵空调***的间接热泵制热模式的示意图。

图3是本申请的热泵空调***的间接热泵制热除湿模式的示意图。

图4是本申请的热泵空调***的间接热泵空调制热且电池加热模式的示意图。

图5是本申请的热泵空调***的空调或者电池制冷模式的示意图。

图6是本申请的热泵空调***的电机余热加热电池模式的示意图。

图7是本申请的热泵空调***的电机低温散热模式的示意图。

具体实施方式

以下结合附图以及具体实施例，对本申请的技术方案进行详细描述。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

图1示出了本申请的热泵空调***的电池余热回收的间接热泵制热模式的示意图。如图1所示，本申请提供的热泵空调***，其包括：第一换热器15、第二换热器23、压缩机7、气液分离器8、第一膨胀阀24、电池水泵20和用于冷却电池包总成21的冷却器。冷却器可设置在电池包总成内部。

第二换热器23包括左芯体e和右芯体f，所述左芯体e和右芯体f 进行热量交换。

所述冷却器具有第一进液口和第一出液口，所述右芯体f具有第二进液口和第二出液口，所述第一出液口通过电池水泵20与第二进液口连接，第二出液口与第一进液口连接。

所述左芯体e具有第三进液口和第三出液口，所述第一换热器15具有第一进液端和第一出液端，压缩机7具有第二进液端和第二出液端。

所述气液分离器8具有第三进液端和第三出液端，所述左芯体e内的制冷剂依次经第三出液口、气液分离器8的第三进液端、第三出液端、压缩机7的第二进液端、第二出液端、第一换热器15的第一进液端、第一出液端、第一膨胀阀24、第三进液口回流至左芯体e内。

热泵空调***工作时，冷却器内冷却液吸收电池包总成21产生的热量后，经电池水泵20抽至右芯体f。

右芯体f与左芯体e交换热量后，右芯体f内的冷却液温度降低，然后回流至冷却器内继续吸收电池包总成21产生的热量。

打开第一膨胀阀24，左芯体e的制冷剂吸收热量后，经气液分离器8 气液分离后，气体经压缩机7压缩后进入第一换热器15。此时第一换热器 15相当于冷凝器，第二换热器23相当于蒸发器。

第一换热器15内的制冷剂冷凝后，再经第一膨胀阀24节流膨胀之后，进入左芯体e与右芯体f进行热量交换。

图1所示的模式为余热回收的间接热泵制热模式，该模式适用于电池余热较多的工况，尤其适合于新能源汽车低温高速行驶工况等电池发热量较高的情景，以便充分利用电池余热给制冷剂提供热量。其中，低温高速行驶工况可以为气温低于15℃，车速大于90km/h的工况。

本申请提供的热泵空调***通过设置第一换热器15、第二换热器23、压缩机7、气液分离器8、第一膨胀阀24、电池水泵20和冷却器，对电池产生的热量进行回收给制冷剂提供热量，将间接热泵空调与电池包总成21 产生的热量相关联，不仅可提高集成化程度，有助于热能的一体化管理，而且还可回收电池包总成21产生的热量，有助于优化能耗，提高新能源汽车的续航能力，同时结构简单，可方便将现有的空调升级为热泵空调，减少热管理***开发费用，降低生产成本。

进一步地，热泵空调***还包括：暖风水泵14、暖风芯体总成17、与车辆外部环境进行换热的车外换热器总成5。

所述车外换热器总成5具有第四进液端和第四出液端，所述第四进液端分别与气液分离器8的第三进液端和压缩机7的第二出液端连接。

所述第四进液端与气液分离器8的第三进液端的连接管路上设置有第一截止阀25。

所述第四进液端和压缩机7的第二出液端的连接管路上设置有第二截止阀6。

压缩机7的第二出液端与第一换热器15的第一进液端的连接管路上设置有第四截止阀9。

第一换热器15的第一出液端与第一膨胀阀24的连接管路上设置有第三截止阀13。

车外换热器总成5的第四出液端与第一换热器15的第一出液端的连接管路上设置有第二膨胀阀12。

所述第四出液端与第二膨胀阀12之间的连接管路与第三截止阀13与第一膨胀阀24之间的连接管路连接。

第一换热器15还具有第一输入口和第一输出口，暖风芯体总成17具有第二输入口和第二输出口，第一输入口与第二输出口连接，第一输出口通过暖风水泵14与第二输入口连接。

图2所示的为间接热泵制热模式。该模式运行时，关闭第二截止阀6、第三截止阀13，打开第一截止阀25、第四截止阀9，打开第二膨胀阀12，关闭第一膨胀阀24。压缩机7压缩排出的高温制冷剂进入第一换热器15 内。

开启暖风水泵14，暖风水泵14将换热后的冷却液抽至暖风芯体总成 17内，冷却液对乘客舱加热。温度降低后的冷却液，再次进入第一换热器 15，高温制冷剂与低温冷却液进行热交换，将冷却液加热，升温后的冷却液再加热乘客舱。

热量交换后的高温制冷剂，温度降低，经第二膨胀阀12节流膨胀后，进入车外换热器总成5内吸收车辆外部环境的热量后，气化。

气化的制冷剂经过气液分离器8分离后，进入压缩机7压缩形成高温高压制冷剂，再次进入第一换热器15。

间接热泵制热模式适用于低温环境工况(比如外界温度为-15℃至 15℃)，可进一步地节省能耗，提升整车续航里程。

在本申请的一个具体实施例中，热泵空调***还包括：车内蒸发器总成10和第三膨胀阀11。

所述车内蒸发器总成10具有第五进液端和第五出液端，所述第五出液端连接在所述气液分离器8的第三进液端和左芯体e的第三出液口之间的连接管路上，所述第五进液端通过第三膨胀阀11连接在所述第四出液端和第一膨胀阀24之间的连接管路上。

通过设置车内蒸发器总成10和第三膨胀阀11，可避免前挡风玻璃起雾起霜。

图3所示的模式为间接热泵制热除湿模式，适合于乘客舱前挡风玻璃起雾起霜的情景。

间接热泵制热除湿模式运行时，打开第四截止阀9、第三截止阀13，关闭第二截止阀6、第一截止阀25，关闭第二膨胀阀12，打开第三膨胀阀 11，关闭第一膨胀阀24，开启暖风水泵14。

此时，第一换热器15相当于冷凝器，车内蒸发器总成10相当于蒸发器，从而实现一边制热采暖，一边制冷除湿。

进一步地，热泵空调***还包括：还包括：电机电控装置，电机电控装置具有用于降温的换热通道。

换热通道具有第四进液口和第四出液口，所述第四出液口通过上三通阀19分别与电池水泵20和右芯体f的第二进液口连接，第四进液口通过下三通阀22分别与第一进液口和第二出液口连接。

通过将电机电控装置的换热通道与右芯体f连接，可实现对电机电控装置3的热量的回收再利用，不仅可进一步地提高集成化程度，有助于热能的一体化管理，而且还可实现对电机电控装置3热量的回收，有助于进一步地优化能耗，提高新能源汽车的续航能力。

优选地，热泵空调***还包括：电机水泵4和用于给电机散热的电机散热器总成1。

所述电机散热器总成1具有第五进液口和第五出液口，所述第五进液口通过前三通阀2连接在换热通道的第四出液口和上三通阀19之间的连接管路上。

所述第五出液口通过电机水泵4连接在所述第四进液口和下三通阀22之间的连接管路上。

通过设置电机水泵4和电机散热器总成1，可对电机产生的热量进行回收，进一步地提高空调的集成化程度，便于热能的一体化管理，优化能耗，提高新能源汽车的续航能力。

进一步地，所述左芯体e还具有第六进液口和第六出液口，所述第六进液口连接在所述暖风水泵14与暖风芯体总成17之间的连接管路上，第六出液口通过右三通阀18连接在第一换热器15与暖风芯体总成17之间的连接管路上，不仅可以采用电池包总成21的热量为乘客舱供暖，还能实现乘客舱和电池包总成21同时加热，进一步地优化功耗，有助于热能的一体化管理。

优选地，热泵空调***还包括：电加热器16，所述电加热器16加热所述右三通阀18与第一换热器15之间的连接管路内的冷却液。

电加热器16可作为极低温环境温度(比如外温小于-25℃)下或者间接热泵模式下的热源补充，保证热量的供给。电加热器16也可实现乘客舱、电池或者两者同时需要制热的场景。

在其中一个具体实施例中，压缩机7可采用现有的电动压缩机，第二膨胀阀12和第一膨胀阀24均采用电子膨胀阀，第三膨胀阀11采用电磁膨胀阀，第一散热器15采用板式换热器总成，第二换热器23采用双芯体换热器，以降低生产成本。

图4所示的模式为间接热泵空调制热且电池加热模式。间接热泵空调制热且电池加热模式运行时，打开第四截止阀9和第一截止阀25，关闭第二截止阀6和第三截止阀13，打开第二膨胀阀12，关闭第一膨胀阀24和第三膨胀阀11，右三通阀18按照一定比例(例如3：7)实现30％连通c-a， 70％连通c-b，连通上三通阀19的a-b，连通下三通阀22的b-a，并开启暖风水泵14和电池水泵20，车外换热器总成5内的制冷剂吸收外界空气热量后，经气液分离器8、压缩机7，进入第一换热器15内进行热量交换。

热量交换后的冷却液经暖风水泵14分别进入暖风芯体总成17和左芯体e，暖风芯体总成17可以为乘客舱供热。

左芯体e和右芯体f交换热量后，为电池包总成21加热，可同时满足乘客舱与电池包总成21同时供热。

图5所示的模式为空调制冷或电池制冷模式，开启第二截止阀6，关闭第一截止阀25、第三截止阀13和第四截止阀9，关闭第二膨胀阀12。

根据乘客舱的制冷需求，开启第三膨胀阀11。根据电池包总成21的制冷需求，开启第一膨胀阀24。

同时，为了降温电池包总成21，需要开启电池水泵20，上三通阀19 连通a-b，下三通阀22连通a-b，通过双芯体换热器的左芯体e与右芯体 f进行热交换。

当然，也可以实现电机散热冷却，即需要开启电机水泵4，前三通阀 2连通a-c即可。

图6所示的模式为电机余热加热电池模式，此模式能够充分利用电机余热进行加热电池包总成21，提升电池活性和可用容量，延长整车续航里程。

如图6所示，将前三通阀2的a-b连通，上三通阀19的a-c连通，下三通阀22的a-c连通。其中，a-b，a-c，b-c是指各三通阀的接口a 与b，a与c，b与c。

在电机余热加热电池模式开启之前，将前三通阀2的a-b连通，上三通阀19的b-c连通，下三通阀22的b-c连通，实现电机电控装置3的蓄热，等待电机电控装置3的热量较多之后，再加热电池包总成21。

图7所示的模式为电池低温散热模式，将前三通阀2的c-b连通，上通阀19的a-c连通，下三通阀22的a-c连通。此模式适用于电机不需要冷却，且电池包总成21的温度不是特别高(例如40℃)，使用电机散热器总成1进行冷却即可满足的场景，可进一步地降低功耗。

本申请还提供一种车辆，其包括如上所述的热泵空调***。

本申请提供的车辆通过设置第一换热器15、第二换热器23、压缩机7、气液分离器8、第一膨胀阀24、电池水泵20和冷却器，对电池产生的热量进行回收给制冷剂提供热量，将间接热泵空调与电池包总成21产生的热量相关联，不仅可提高集成化程度，有助于热能的一体化管理，而且还可回收电池包总成21产生的热量，有助于优化能耗，提高新能源汽车的续航能力，同时结构简单，可方便将现有的空调升级为热泵空调，减少热管理***开发费用，降低生产成本。

以上，结合具体实施例对本申请的技术方案进行了详细介绍，所描述的具体实施例用于帮助理解本申请的思想。本领域技术人员在本申请具体实施例的基础上做出的推导和变型也属于本申请保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热泵空调***，其特征在于，包括：第一换热器、第二换热器、压缩机、气液分离器、第一膨胀阀、电池水泵和用于冷却电池包总成的冷却器，第二换热器包括左芯体和右芯体，所述左芯体和右芯体进行热量交换，所述冷却器具有第一进液口和第一出液口，所述右芯体具有第二进液口和第二出液口，所述第一出液口通过电池水泵与第二进液口连接，第二出液口与第一进液口连接，所述左芯体具有第三进液口和第三出液口，所述第一换热器具有第一进液端和第一出液端，压缩机具有第二进液端和第二出液端，所述气液分离器具有第三进液端和第三出液端，所述第一膨胀阀设置在第一出液端和第三进液口的连接管路上，所述左芯体内的制冷剂依次经第三出液口、第三进液端、第三出液端、第二进液端、第二出液端、第一进液端、第一出液端、第一膨胀阀、第三进液口回流至左芯体内。

2.如权利要求1所述的热泵空调***，其特征在于，还包括：暖风水泵、暖风芯体总成、与车辆外部环境进行换热的车外换热器总成，所述车外换热器总成具有第四进液端和第四出液端，所述第四进液端分别与气液分离器的第三进液端和压缩机的第二出液端连接，所述第四进液端与气液分离器的第三进液端的连接管路上设置有第一截止阀，所述第四进液端和压缩机的第二出液端的连接管路上设置有第二截止阀，第一换热器的第一出液端与第一膨胀阀的连接管路上设置有第三截止阀，压缩机的第二出液端与第一换热器的第一进液端的连接管路上设置有第四截止阀，第四出液端与第一换热器的第一出液端的连接管路上设置有第二膨胀阀，所述第四出液端与第二膨胀阀之间的连接管路与第三截止阀与第一膨胀阀之间的连接管路连接；所述第一换热器还具有第一输入口和第一输出口，所述暖风芯体总成具有第二输入口和第二输出口，第一输入口与第二输出口连接，第一输出口通过暖风水泵与第二输入口连接。

3.如权利要求2所述的热泵空调***，其特征在于，还包括：车内蒸发器总成和第三膨胀阀，所述车内蒸发器总成具有第五进液端和第五出液端，所述第五出液端连接在所述气液分离器的第三进液端和左芯体的第三出液口之间的连接管路上，所述第五进液端通过第三膨胀阀连接在所述第四出液端和第一膨胀阀之间的连接管路上。

4.如权利要求3所述的热泵空调***，其特征在于，还包括：电机电控装置，电机电控装置具有用于降温的换热通道，所述换热通道具有第四进液口和第四出液口，所述第四出液口通过上三通阀分别与电池水泵和右芯体的第二进液口连接，第四进液口通过下三通阀分别与第一进液口和第二出液口连接。

5.如权利要求4所述的热泵空调***，其特征在于，还包括：电机水泵和用于给电机散热的电机散热器总成，所述电机散热器总成具有第五进液口和第五出液口，所述第五进液口通过前三通阀连接在所述第四出液口和上三通阀之间的连接管路上，所述第五出液口通过电机水泵连接在所述第四进液口和下三通阀之间的连接管路上。

6.如权利要求5所述的热泵空调***，其特征在于，所述左芯体还具有第六进液口和第六出液口，所述第六进液口连接在所述暖风水泵与暖风芯体总成之间的连接管路上，第六出液口通过右三通阀连接在第一换热器与暖风芯体总成之间的连接管路上。

7.如权利要求6所述的热泵空调***，其特征在于，还包括：电加热器，所述电加热器加热所述右三通阀与第一换热器之间的连接管路内的冷却液。

8.如权利要求7所述的热泵空调***，其特征在于，所述第二膨胀阀和第一膨胀阀均采用电子膨胀阀，第三膨胀阀采用电磁膨胀阀。

9.如权利要求1-8任一所述的热泵空调***，其特征在于，第一散热器采用板式换热器总成，第二换热器采用双芯体换热器。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的热泵空调***。

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