CN216942587U - 具有双室外换热器辅助冷凝和吸热的热泵*** - Google Patents

Abstract

一种具有双室外换热器辅助冷凝和吸热的热泵***，包括：设置于电动压缩机输入端的气液分离器、分别与气液分离器的输入端相连的室内蒸发器和第二室外换热器、设置于电动压缩机输出端的水冷冷凝器、与室内蒸发器并联的板式电池冷却器、以及与第二室外换热器串联的第一室外换热器，本装置能够实现乘员舱制冷、制热和除湿模式，通过配置的第二室外换热器实现制冷剂和冷却液间的热交换，从而达成制冷模式辅助冷凝和制热模式辅助吸热的效果，提升热泵***的运行效率。

Description

具有双室外换热器辅助冷凝和吸热的热泵***

技术领域

本实用新型涉及的是一种汽车空调领域的技术，具体是一种具有双室外换热器辅助冷凝和吸热的热泵***。

背景技术

区别于传统车辆热管理***中，通常空调***的制冷剂回路仅承担乘客舱的制冷功能，在新能源车热管理需求中，空调***的制冷剂回路新增了乘客舱的制热功能和电池冷却需求，从而对空调***的制冷剂回路设计提出了更高要求。

通常在制冷模式中，存在室内蒸发器负责乘客舱冷却，存在冷却器板式换热器负责电池包冷却，而室外换热器需要将整个制冷剂回路的冷凝热释放到空气中，维持空调***的正常运转。目前实际应用中，室外换热器的设计受限于整车布置和空间局限，其冷凝能力往往受限。然而，车辆高速行驶或车辆充电过程中，电池冷却和乘客舱制冷同时运行，冷凝需求大，与室外换热器的冷凝能力受限相冲突。

制热模式中，室外换热器充当低温热源，负责从室外空气中吸收热源，通过制冷剂传送到高压侧，加热乘客舱。在实际应用中，受限于制冷剂蒸发温度下限值，导致在较低环境温度时，室外换热器从空气中吸热能力大大受限，***制热能力不足。此外，***制热时，会在室外换热器外表面形成霜层，结霜导致***能力进一步衰减。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出一种具有双室外换热器辅助冷凝和吸热的热泵***，能够实现乘员舱制冷、制热和除湿模式，通过配置的第二室外换热器实现制冷剂和冷却液间的热交换，从而达成制冷模式辅助冷凝和制热模式辅助吸热的效果，提升热泵***的运行效率。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型包括：设置于电动压缩机输入端的气液分离器、分别与气液分离器的输入端相连的室内蒸发器和第二室外换热器、设置于电动压缩机输出端的水冷冷凝器、与室内蒸发器并联的板式电池冷却器、以及与第二室外换热器串联的第一室外换热器，其中：水冷冷凝器的输出端分别与第二室外换热器、第一室外换热器相连从而将***冷凝热释放到环境中或者可实现室外换热器化霜；第一室外换热器与水冷冷凝器之间设有制热电子膨胀阀，水冷冷凝器与室内蒸发器之间设有制冷电子膨胀阀、水冷冷凝器与板式电池冷却器之间设有冷却器电子膨胀阀，从而实现制热循环或除湿循环。

所述的水冷冷凝器与第二室外换热器之间设有制冷截止阀，水冷冷凝器与制热电子膨胀阀之间设有制热截止阀。

所述的水冷冷凝器的输入端设有暖芯水泵和电池水壶，该电池水壶进一步与被板式电池冷却器冷却的电池相连。

所述的水冷冷凝器的输出端设有高压水加热PTC和电池水泵，该电池水泵通过四通水阀分别连接板式电池冷却器、第二室外换热器的输入端以及第二室外换热器的输出端。

所述的第二室外换热器的输出端和四通水阀之间设有电机水壶、电机水泵和驱动电机，该驱动电机与四通水阀相连。

所述的第一室外换热器上进一步设有冷却风扇和散热水箱，其中：散热水箱的输入端和输出端分别与四通水阀和电机水壶相连。

所述的室内蒸发器上进一步设有暖芯和室内鼓风机，其中：暖芯的输入端和输出端分别与高压水加热PTC和电池水壶相连。

所述的第一室外换热器和室内蒸发器之间设有制冷单向阀。

所述的第二室外换热器的输入端、散热水箱的输入端和四通水阀的输出端之间设有第一三通水阀。

所述的制冷截止阀和气液分离器的输入端之间设有第一截止阀。

所述的高压水加热PTC的输出端、电池水泵的输入端和暖芯的输入端之间设有第二三通水阀。

所述的电池的输出端与电池水泵的输入端之间设有单向水阀。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图中：1电动压缩机、2制冷截止阀、3制热截止阀、4暖芯、5水冷冷凝器、6室内蒸发器、7室内鼓风机、9制冷单向阀、10制热电子膨胀阀、11制冷电子膨胀阀、12冷却器电子膨胀阀、13冷却风扇、14第一室外换热器、15散热水箱、16第一三通水阀、17第二室外换热器、18第一截止阀、19气液分离器、20电池水壶、21暖芯水泵、22高压水加热PTC、23第二三通水阀、24单向水阀、25板式电池冷却器、26电池水泵、27四通水阀、28电池、29驱动电机、30电机水泵、31电机水壶。

具体实施方式

如图1所示，为本实施例涉及的一种具有双室外换热器的热泵***，包括：设置于电动压缩机1输入端的气液分离器19、分别与气液分离器19的输入端相连的室内蒸发器6和第二室外换热器17、设置于电动压缩机1输出端的水冷冷凝器5、与室内蒸发器6并联的板式电池冷却器25、以及与第二室外换热器17串联的第一室外换热器14，其中：水冷冷凝器5的输出端分别与第二室外换热器17、第一室外换热器14相连从而将***冷凝热释放到环境中或者可实现室外换热器化霜；第一室外换热器14与水冷冷凝器5之间设有制热电子膨胀阀10，水冷冷凝器5与室内蒸发器6之间设有制冷电子膨胀阀11、水冷冷凝器5与板式电池冷却器25之间设有冷却器电子膨胀阀12，从而实现制热循环或除湿循环。

所述的水冷冷凝器5与第二室外换热器17之间设有制冷截止阀2，水冷冷凝器5与制热电子膨胀阀10之间设有制热截止阀3。

所述的水冷冷凝器5的输入端设有暖芯水泵21和电池水壶20，该电池水壶20进一步与被板式电池冷却器25冷却的电池28相连。

所述的水冷冷凝器5的输出端设有高压水加热PTC22和电池水泵26，该电池水泵26通过四通水阀27分别连接板式电池冷却器25、第二室外换热器17的输入端以及第二室外换热器17的输出端。

所述的第二室外换热器17的输出端和四通水阀27之间设有电机水壶31、电机水泵30和驱动电机29，该驱动电机29与四通水阀27相连。

所述的第一室外换热器14上进一步设有冷却风扇13和散热水箱15，其中：散热水箱15的输入端和输出端分别与四通水阀27和电机水壶31相连。

所述的室内蒸发器6上进一步设有暖芯4和室内鼓风机7，其中：暖芯4的输入端和输出端分别与高压水加热PTC22和电池水壶20相连。

所述的第一室外换热器14和室内蒸发器6之间设有制冷单向阀9。

所述的第二室外换热器17的输入端、散热水箱15的输入端和四通水阀27的输出端之间设有第一三通水阀16。

所述的制冷截止阀2和气液分离器19的输入端之间设有第一截止阀18。

所述的高压水加热PTC22的输出端、电池水泵26的输入端和暖芯4的输入端之间设有第二三通水阀23。

所述的电池28的输出端与电池水泵26的输入端之间设有单向水阀24。

上述装置包括两种制冷模式和两种制热模式。

所述的制冷模式一具体为：从压缩机1排出的高温高压气态制冷剂流过水冷冷凝器5不换热，到达制冷截止阀2。制冷截止阀2流出的制冷剂，流过第二室外换热器17不换热，到达第一室外换热器14的入口，流入第一室外换热器14的高温高压气态制冷剂向环境中释放热量达到冷凝过冷效果。第一室外换热器14流出的制冷剂通过制冷单向阀9一分为二，一路继续流经制冷电子膨胀阀11节流，变成低温低压两相态冷媒，进入室内蒸发器6中，吸收室内鼓风机7鼓入乘员舱内风的热量变成低温低压气态冷媒，实现乘员舱制冷的效果；另一路流经冷却器电子膨胀阀12节流变成两相态冷媒，进入电池冷却器板式换热器25吸收电池暖芯水回路的热量，实现电池冷却的效果，最后两股制冷剂汇合流经气液分离器19，进入压缩机内完成一个循环。

该模式下，电机回路冷却液从电机水壶31出口依次流经电机水泵30和驱动电机29，冷却电机后到达第一三通水阀16的入口。此时第一三通水阀16的两个出口，到第二室外换热器17的支路关闭，到散热水箱15的支路接通，利用散热水箱15将热量释放到环境空气中。冷却后的冷却液回到电机水壶31开始下一个循环。

电池暖芯回路中电池水壶20、水冷冷凝器5、暖芯水泵21、高压水加热PTC 22均不工作。电池水泵26将冷却液送到电池冷却器板式换热器25的入口，被电池冷却器板换热器25另一侧的制冷剂冷却后，低温冷却液流入电池28的入口达到冷却电池的效果。电池28流出的冷却液经单向水阀24后回到电池水泵26入口，开始下一个循环。

所述的制冷模式二，其制冷剂回路、以及电池暖芯回路与制冷模式一保持一致，仅电机回路需重新组织，该模式主要针对电机散热负荷低、电池冷却需求大的工况，如车辆快充等场景。

该模式下，电机回路冷却液从电机水壶31出口依次流经电机水泵30和驱动电机29，冷却电机后到达第一三通水阀16的入口。此时第一三通水阀16的两个出口：到第二室外换热器17的支路接通，利用冷却液流入第二室外换热器17冷却制冷模式下压缩机排出的高温高压过热气体，达到辅助冷凝的效果；到散热水箱15的支路也同时接通，利用散热水箱15将热量释放到环境空气中。散热水箱15和第二室外换热器17出口的冷却液汇合后回到电机水壶31开始下一个循环。

所述的制热模式一具体为：从压缩机1排出的高温高压气态冷媒流入水冷冷凝器5，向暖芯水泵21送来的冷却液释放热量后变成高压中温过冷态冷媒，达到加热电池暖芯回路冷却液的效果。水冷冷凝器5流出的制冷剂经制热截止阀3到达制热电子膨胀阀10入口节流，变成低温低压两相态冷媒。从制热电子膨胀阀10流入第一室外换热器14的低温低压两相态冷媒吸收吹过第一室外换热器的风的热量变成低温低压气态冷媒，继续流过第二室外换热器17不换热，通过第一截止阀18后流经气液分离器19，最后进入压缩机内完成一个循环。

该模式下，电机回路没有散热需求，同时电机也没有余热可供制冷剂回路回收利用，因此电机回路处于非流通状态，第二室外换热器17不参与换热。电池暖芯回路中电池水壶20和暖芯水泵21相连，将低温冷却液送入水冷冷凝器5的入口，吸收另一侧制冷剂释放的热量变成高温冷却液流出水冷冷凝器5。高压水加热PTC 22根据需求决定是否开启，制热需求大时，高压水加热PTC 22开启，进一步提升水冷冷凝器5流出的冷却液的温度；制热需求较小时，高压水加热PTC 22关闭，水冷冷凝器5流出的冷却液流过高压水加热PTC 22不换热。后续继续流入第二三通水阀入口，一分为二：一路流入暖芯4，向室内鼓风机7鼓入的风释放热量达到加热乘客舱效果；另一路依次流过电池水泵26，四通水阀27和电池冷却器板式换热器25后到达电池28入口，高温冷却液加热电池28后变成低温冷却液流出。电池28和暖芯4流出的低温冷却液汇合流入电池水壶20入口，开始下一个循环。

所述的制热模式二，其制冷剂回路、以及电池暖芯回路与制热模式一保持一致，仅电机回路需重新组织，该模式主要针对电机存在余热可回收利用的工况，如高速行车等场景。

该模式下，电机回路冷却液从电机水壶31出口依次流经电机水泵30和驱动电机29，吸收电机热量后到达第一三通水阀16的入口。此时第一三通水阀16的两个出口，到散热水箱15的支路关闭，到第二室外换热器17的支路接通，利用第二室外换热器17吸收电机的余热，辅助第一室外换热器14吸热，可增加低温热源热量，提升***制热能力。冷却后的冷却液回到电机水壶31开始下一个循环。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本实用新型原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本实用新型的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本实用新型之约束。

Claims (7)

1.一种具有双室外换热器辅助冷凝和吸热的热泵***，其特征在于，包括：设置于电动压缩机输入端的气液分离器、分别与气液分离器的输入端相连的室内蒸发器和第二室外换热器、设置于电动压缩机输出端的水冷冷凝器、与室内蒸发器并联的板式电池冷却器、以及与第二室外换热器串联的第一室外换热器，其中：水冷冷凝器的输出端分别与第二室外换热器、第一室外换热器相连从而将***冷凝热释放到环境中或者可实现室外换热器化霜；第一室外换热器与水冷冷凝器之间设有制热电子膨胀阀，水冷冷凝器与室内蒸发器之间设有制冷电子膨胀阀、水冷冷凝器与板式电池冷却器之间设有冷却器电子膨胀阀。

2.根据权利要求1所述的具有双室外换热器辅助冷凝和吸热的热泵***，其特征是，所述的水冷冷凝器与第二室外换热器之间设有制冷截止阀，水冷冷凝器与制热电子膨胀阀之间设有制热截止阀。

3.根据权利要求2所述的具有双室外换热器辅助冷凝和吸热的热泵***，其特征是，所述的水冷冷凝器的输入端设有暖芯水泵和电池水壶，该电池水壶进一步与被板式电池冷却器冷却的电池相连。

4.根据权利要求3所述的具有双室外换热器辅助冷凝和吸热的热泵***，其特征是，所述的水冷冷凝器的输出端设有高压水加热PTC和电池水泵，该电池水泵通过四通水阀分别连接板式电池冷却器、第二室外换热器的输入端以及第二室外换热器的输出端。

5.根据权利要求4所述的具有双室外换热器辅助冷凝和吸热的热泵***，其特征是，所述的第二室外换热器的输出端和四通水阀之间设有电机水壶、电机水泵和驱动电机，该驱动电机与四通水阀相连。

6.根据权利要求4所述的具有双室外换热器辅助冷凝和吸热的热泵***，其特征是，所述的第一室外换热器和室内蒸发器之间设有制冷单向阀。

7.根据权利要求5所述的具有双室外换热器辅助冷凝和吸热的热泵***，其特征是，所述的第二室外换热器的输入端、散热水箱的输入端和四通水阀的输出端之间设有第一三通水阀。

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