CN217574787U - Co2热泵空调***及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种CO₂热泵空调***及车辆，本实用新型的CO₂热泵空调***包括制冷剂回路和电池换热回路，制冷剂回路包括通过制冷剂管路连接的压缩机、室外换热器、室内换热器和CO₂气液分离器，电池换热回路包括通过换热管路连接的散热器、换热泵和电池，其中，室内换热器包括串连设置的内部换热器和蒸发器，制冷剂回路和电池换热回路之间设有用于两者之间热量交换的换热器。本实用新型的CO₂热泵空调***，不仅可实现给电池的加热，还能给电池制冷，同时还可实现乘员舱热管理及电池热管理，并且通过优化的架构，使得空调***在结构上更为简单、成本较低，且能够简化整车搭载布置，并具有较高的集成度，利于管路的连接，从而有着很好的使用效果。

Description

CO2热泵空调***及车辆

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，特别涉及一种CO₂热泵空调***。本实用新型还涉及一种应用有该CO₂热泵空调***的车辆。

背景技术

现有CO₂热泵空调***的架构存在结构复杂，阀件较多且成本高的弊端。另外，现有的CO₂热泵空调车型采暖切换除湿过程中空气源热泵模式与除湿模式制冷剂流路不一样，需要进行阀组的切换。其中，室外换热器和蒸发器需要进行制冷剂流向的换向操作及高低压切换，会导致切换时间长，高低压切换时出现切换噪声等问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种CO₂热泵空调***，以优化***架构，提高集成度，降低成本，且利于整车搭载的布置。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种CO₂热泵空调***，包括制冷剂回路和电池换热回路；

所述制冷剂回路包括通过制冷剂管路连接的压缩机、室外换热器、室内换热器和CO₂气液分离器；

所述电池换热回路包括通过换热管路连接的散热器、换热泵和电池；

其中，所述室内换热器包括串连设置的内部换热器和蒸发器；

所述制冷剂回路和所述电池换热回路之间设有用于两者之间热量交换的换热器。

进一步的，还包括风暖PTC，所述风暖PTC布置在所述室内换热器的一侧。

进一步的，所述电池换热回路还包括并联在所述换热管路中的电机散热模块，所述电机散热模块串连有电机散热泵；和/或，所述电池换热回路包括并联在所述换热管路中的旁通管路，所述旁通管路上设有旁通电子膨胀阀。

进一步的，所述换热管路中设有位于所述电池一侧的单向阀，和/或，所述电池换热回路中设有溢水罐。

进一步的，还包括散热风扇，且所述散热器和所述室外换热器依次布置在所述散热风扇的吸风侧。

进一步的，所述换热器并联在所述电池换热回路中。

进一步的，所述压缩机的出口连接有四通换向阀，所述四通换向阀分别通过第一制冷剂管路和所述内部换热器连接，通过第二制冷剂管路和所述室外换热器的一端连接，通过第三制冷剂管路和所述压缩机的入口连接；所述室外换热器的另一端通过第四制冷剂管路和所述蒸发器连接。

进一步的，所述内部换热器和所述蒸发器通过第五制冷剂管路串连；所述换热器通过第六制冷剂管路并联在所述第五制冷剂管路和所述第四制冷剂管路之间；所述第五制冷剂管路上设有位于所述第六制冷剂管路连接点和所述蒸发器之间的第一电子膨胀阀，所述第四制冷剂管路上设有位于所述第六制冷剂管路连接点和所述蒸发器之间的第二电子膨胀阀；所述第六制冷剂管路上设有位于所述换热器两侧的第三电子膨胀阀和第四电子膨胀阀。

进一步的，所述四通换向阀包括首尾依次相连的四个电控截止阀，且在各相邻两个所述电控截止阀之间设有阀口。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型所述的CO₂热泵空调***，通过在制冷剂回路和换热管回路之间设置的换热器，不仅可实现给电池的加热，还能给电池制冷。并且通过不同的制冷剂回路和换热管回路的组合回路，可实现乘员舱热管理及电池热管理。而且通过优化架构，使得本实用新型的CO₂热泵空调***结构较为简单、成本较低，且能够简化整车搭载的布置，并能够较高的集成度，利于管路的连接，从而有着很好的使用效果。

本实用新型的另一目的在于提出一种车辆，所述车辆中设有如上所述的CO₂热泵空调***。

本实用新型的车辆与上述的CO₂热泵空调***，相比于现有技术，具有相同的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的CO₂热泵空调***的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的四通换向阀的结构示意图；

附图标记说明：

1、散热器；2、室外换热器；3、散热风扇；4、电机散热泵；5、电机散热模块；6、换热泵；7、电池；8、单向阀；9、换热器；11、四通换向阀；12、压缩机；13、CO2气液分离器；14、溢水罐；15、HVAC总成；152、内部换热器；153、蒸发器；17、风暖PTC；19、旁通电子膨胀阀；

32、换热管路；33、第一制冷剂管路；34、第二制冷剂管路；35、第三制冷剂管路；36、第四制冷剂管路；37、第五制冷剂管路；38、第六制冷剂管路；39、旁通管路；

10、第一电子膨胀阀；20、第二电子膨胀阀；30、第三电子膨胀阀；40、第四电子膨胀阀；111、第一电控截止阀；112、第二电控截止阀；113、第三电控截止阀；114、第四电控截止阀。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例一

本实施例涉及一种CO₂热泵空调***，其不仅能够实现给电池7加热和制冷，而且还可实现乘员舱热管理和电池热管理，且通过优化架构，使得结构较为简单、集成度较高，从而能够简化整车搭载的布置，也利于管路的连接。

在整体构成上，本实施例的CO₂热泵空调***，作为一种示例性结构，如图1所示，该CO₂热泵空调***主要包括制冷剂回路和电池换热回路。其中，在制冷剂回路和电池换热回路之间设有用于两者之间热量交换的换热器9。

本实施例的制冷剂回路包括通过制冷剂管路连接的压缩机12、室外换热器2、室内换热器和CO₂气液分离器13。其中，室内换热器包括串连设置的内部换热器152和蒸发器153。

详细来讲，继续参看图1所示，压缩机12的出口连接有四通换向阀11，该四通换向阀11分别通过第一制冷剂管路33和内部换热器152连接，通过第二制冷剂管路34和室外换热器2的一端连接，通过第三制冷剂管路35和压缩机12的入口连接。并且，室外换热器2的另一端通过第四制冷剂管路36和蒸发器153连接。

由图2结合图1所示，本实施例的四通换向阀11，其在结构上，具体首尾依次相连的四个电控截止阀，也即图2中所示出的第一电控截止阀111、第二电控截止阀112、第三电控截止阀113和第四电控截止阀114。并且在各相邻两个所述电控截止阀111之间设有阀口。通过四个电控截止阀111的组合启闭，可实现切换回路。

值得说明的是，本实施例中，通过采用四个电控截止阀111形成四通换向阀11的结构形式，可解决现有技术中应用在汽车中的四通阀不成熟的问题，并使得回路切换及时可靠。

作为本实施例的优选实施方式，本实施例中，内部换热器152和蒸发器153通过第五制冷管路37串联。并且，在制冷剂回路和所述电池换热回路之间设有用于两者之间热量交换的换热器9，通过设置在制冷剂回路和换热管回路之间设置的换热器9，可实现制冷剂和冷却液的热量交换，从而不仅能够实现给电池7加热，也能实现给电池7制冷。

具体的，继续参看图1所示，本实施例中，换热器9并联在电池换热回路中，并且通过第六制冷剂管路38并联在第五制冷剂管路37和第四制冷剂管路36之间。并且，在第五制冷剂管路37上设有位于第六制冷剂管路38连接点和蒸发器153之间的第一电子膨胀阀10，第四制冷剂管路36上设有位于第六制冷剂管路38连接点和蒸发器153之间的第二电子膨胀阀20。

与此同时，在第六制冷剂管路38上设有位于换热器9两侧的第三电子膨胀阀30和第四电子膨胀阀40。由此，通过设置的第一电子膨胀阀10、第二电子膨胀阀20、第三电子膨胀阀30和第四电子膨胀阀40，有利于根据管路中的温度或压力精确地控制制冷剂的流量。

本实施例中，通过设置的各制冷管路，可采用较少的连接管和阀门实现***的热管理功能，而且使得结构较为简单，且成本较低，并也便于布置安装。

另外，本实施例的CO₂热泵空调***还包括风暖PTC17，该风暖PTC17具体布置在室内换热器的一侧。通过设置的该风暖PTC17，相比于采用水暖PTC的结构形式，可节省四通阀、溢水罐、水泵及连接管路等，可极大的节省***成本。

此处值得说明的是，风暖PTC17、内部换热器152和蒸发器153布置在HVAC(Heating，Ventilation and Air Conditioning，供暖通风与空气调节)总成15中。由此使得风暖PTC17、内部换热器152和蒸发器153集成在HVAC总成15中，可提高零部件的集成度，且也利于整车布置。

本实施例的电池换热回路包括通过换热管路32连接的散热器1、换热泵6和电池7。其中，在电池换热回路中，还设有单向阀8，该单向阀8具***于电池7的一侧，用于控制冷却液的流向，防止冷却液的反向流动。

并且作为优选的实施方式，电池换热回路还包括并联在换热管路32中的电机散热模块5，电机散热模块5串连有电机散热泵4。由此，使得冷却液流经电机散热模块5，以能够对电机散热模块5进行冷却降温，同时，电机散热模块5的热量由冷却液带走，通过换热器9可以传递至制冷剂，从而可充分利用电机7工作时的产热，达到降低制热能耗的效果。

需说明的是，电机散热模块5可采用现有技术中的结构，且该电机散热模块5中包括连接电机散热泵4出口的具有车载充电机、配电盒及电源转换器的模块，以及与该模块依次串联的多域控制器模块和电机。

另外，本实施例中在电池7换热回路中还并联有旁通管路39，该旁通管路39中设有旁通电子膨胀阀19，由此通过旁通电子膨胀阀19的启闭可控制该旁通管路39是否导通。

另外，本实施例的CO₂热泵空调***中还包括散热风扇3，且散热器1和室外换热器2依次布置在散热风扇3的吸风侧，从而利于对室外换热器2和散热器1附近的气流进行换热。

此外，作为本实施例的优选布置形式，本实施例中，在电池7换热回路中均设有溢水罐14。

值得说明的是，本实施例的第一电子膨胀阀10、第二电子膨胀阀20、第三电子膨胀阀30、第四电子膨胀阀40以及换热器9和CO2气液分离器13能够集成为一个热管理模块。另外，值得说明的是，上述的四通阀1也可集成为一个集成件，或是将四通阀11也集成至热管理模块中，从而可提高构件的集成度，使得回路不重叠，并也利于整车搭载布置，且也能够节省管路成本，减少管路对接接口，降低年泄露量。

本实施例的CO₂热泵空调***通过控制各电子膨胀阀的启闭，可在车辆工作中实现多种车辆热管理模式。

具体的，例如通过启动第一电子膨胀阀10、第二电子膨胀阀20以及第一电控截止阀111、第三电控截止阀113，并关闭第三电子膨胀阀30、第四电子膨胀阀40以及第二电控截止阀112、第四电控截止阀114，此时可实现乘员舱制冷工作模式，以用于乘员舱的制冷，满足乘员夏天时的空调使用需求。

通过启动第一电子膨胀阀10、第二电子膨胀阀20以及第二电控截止阀112、第四电控截止阀114，并关闭第三电子膨胀阀30、第四电子膨胀阀40以及第一电控截止阀111、第三电控截止阀113，此时可实现成员舱的取暖模式，满足成员冬天时的空调使用需求。

通过启动第一电子膨胀阀10、第二电子膨胀阀20、第三电子膨胀阀30、第四电子膨胀阀40以及第一电控截止阀111、第三电控截止阀113，并关闭第二电控截止阀112、第四电控截止阀114，此时可实现乘员舱和电池的双制冷工作模式，以用于乘员舱和电池的同时制冷，使得电池在夏天较高的温度环境下也能够处于最佳工作温度，同时也能够满足乘员夏天时的空调使用需求。

通过启动第三电子膨胀阀30、第四电子膨胀阀40以及第一电控截止阀111、第三电控截止阀113，并关闭第一电子膨胀阀10、第二电子膨胀阀20以及第二电控截止阀112、第四电控截止阀114，此时可实现电池的制冷，使得电池在夏天外界温度高的情况下，也能够处于最佳的工作温度，而利于提高电池的使用寿命。

通过启动第三电子膨胀阀30、第四电子膨胀阀40以及第二电控截止阀112、第四电控截止阀114，并关闭第一电子膨胀阀10、第二电子膨胀阀20以及第一电控截止阀111、第三电控截止阀113，其中，第二电子膨胀阀20处于节流状态，此时可实现对电池的加热，使得电池在冬天外界温度低的情况下，也能够处于最佳的工作温度，而利于提高电池的使用寿命。

通过启动第一电子膨胀阀10、第二电子膨胀阀20、第三电子膨胀阀30、第四电子膨胀阀40以及第二电控截止阀112、第四电控截止阀114，并关闭第一电控截止阀111、第三电控截止阀113，其中，第二电子膨胀阀20、第四电子膨胀阀40处于节流状态，第三电子膨胀阀30可通过调节流量进行调温，此时可实现乘员舱和电池的双采暖工作模式，以用于乘员舱和电池的同时采暖，使得电池在冬天较低的温度环境下也能够处于最佳工作温度，同时也能够满足乘员冬天时的空调使用需求。

本实施例的CO₂热泵空调***，通过组合利用HVAC总成15内的换热器，既可以在极冷环境下全是冷凝器，也可以在极热环境下全是蒸发器153，也可以在春秋季节除湿工况下，一个冷凝器，一个蒸发器153，满足全天候工况。在极热和极冷工况下可提升***性能和能效比。并且，在极限工况下，比如夏季冷库禁车工况下，可实现制冷剂回路给电池加热，也可以给乘员舱降温，降低空调***对PTC的依赖。

同时，本实施例的CO₂热泵空调***具有结构较为简单、成本较低的特点，且能够简化整车搭载的布置，并能够较高的集成度，利于管路的连接，从而有着很好的使用效果。

实施例二

本实施例涉及一种车辆，该车辆中设有实施例一所述的CO₂热泵空调***。

本实施例的车辆通过应用实施例的CO₂热泵空调***，可利于提升车辆的使用性能，而具有很好的使用效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种CO₂热泵空调***，其特征在于：

包括制冷剂回路和电池换热回路；

所述制冷剂回路包括通过制冷剂管路连接的压缩机(12)、室外换热器(2)、室内换热器和CO₂气液分离器(13)；

所述电池换热回路包括通过换热管路(32)连接的散热器(1)、换热泵(6)和电池(7)；

其中，

所述室内换热器包括串连设置的内部换热器(152)和蒸发器(153)；

所述制冷剂回路和所述电池换热回路之间设有用于两者之间热量交换的换热器(9)。

2.根据权利要求1所述的CO₂热泵空调***，其特征在于：

还包括风暖PTC(17)，所述风暖PTC(17)布置在所述室内换热器的一侧。

3.根据权利要求1所述的CO₂热泵空调***，其特征在于：

所述电池换热回路还包括并联在所述换热管路(32)中的电机散热模块(5)，所述电机散热模块(5)串连有电机散热泵(4)；和/或，

所述电池换热回路包括并联在所述换热管路(32)中的旁通管路(39)，所述旁通管路(39)上设有旁通电子膨胀阀(19)。

4.根据权利要求1所述的CO₂热泵空调***，其特征在于：

所述换热管路(32)中设有位于所述电池(7)一侧的单向阀(8)，和/或，所述电池换热回路中设有溢水罐(14)。

5.根据权利要求1所述的CO₂热泵空调***，其特征在于：

还包括散热风扇(3)，且所述散热器(1)和所述室外换热器(2)依次布置在所述散热风扇(3)的吸风侧。

6.根据权利要求1所述的CO₂热泵空调***，其特征在于：

所述换热器(9)并联在所述电池换热回路中。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的CO₂热泵空调***，其特征在于：

所述压缩机(12)的出口连接有四通换向阀(11)，所述四通换向阀(11)分别通过第一制冷剂管路(33)和所述内部换热器(152)连接，通过第二制冷剂管路(34)和所述室外换热器(2)的一端连接，通过第三制冷剂管路(35)和所述压缩机(12)的入口连接；

所述室外换热器(2)的另一端通过第四制冷剂管路(36)和所述蒸发器(153)连接。

8.根据权利要求7所述的CO₂热泵空调***，其特征在于：

所述内部换热器(152)和所述蒸发器(153)通过第五制冷剂管路(37)串连；

所述换热器(9)通过第六制冷剂管路(38)并联在所述第五制冷剂管路(37)和所述第四制冷剂管路(36)之间；

所述第五制冷剂管路(37)上设有位于所述第六制冷剂管路(38)连接点和所述蒸发器(153)之间的第一电子膨胀阀(10)，所述第四制冷剂管路(36)上设有位于所述第六制冷剂管路(38)连接点和所述蒸发器(153)之间的第二电子膨胀阀(20)；

所述第六制冷剂管路(38)上设有位于所述换热器(9)两侧的第三电子膨胀阀(30)和第四电子膨胀阀(40)。

9.根据权利要求7所述的CO₂热泵空调***，其特征在于：

所述四通换向阀(11)包括首尾依次相连的四个电控截止阀，且在各相邻两个所述电控截止阀之间设有阀口。

10.一种车辆，其特征在于：

所述车辆中设有权利要求1至9中任一项所述的CO₂热泵空调***。

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