电动汽车的空调热泵系统技术方案

本发明专利技术提供一种电动汽车的空调热泵系统，其包括通过制冷剂连接管路顺序连接的压缩机(1)、四通阀(2)、其上安置有室外风机(4)的室外风冷换热器(3)、单向阀组、具有主节流元件(9)的节流流路、其上安置有室内风机(11)的室内风冷换热器(10)，从而能在该空调热泵系统中相应地提供制冷和第一制热模式。该压缩机(1)还包括补气入口(1’)，该空调热泵系统还包括设有补气装置的补气流路，该补气流路的一端在该主节流元件之前连接到所述节流流路，且另一端连接到该补气入口从而可选择性地向所述压缩机提供高于所述低温低压气体的气体以提供第二制热模式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空调热泵领域，尤其是涉及电动汽车的空调热泵系统。
技术介绍
汽车空调系统是保证车内驾驶人员和乘客舒适性的重要保障系统。传统燃油汽车空调系统由汽车发动机带动，通过消耗燃油来提供空调系统所需动力，夏季向车内供冷；冬季，利用发动机余热向车内供暖。而电动汽车，是全部或部分以电カ来作为驱动系统动カ源的汽车，尤其是纯电动驱动电动汽车，由于无发动机余热可以利用，因此如何解决电动汽车的冬季供暖问题十分重要。目前电动汽车冬季供暖主要采用PTC(正温度系数)电热供暖，但是PTC电热供暖需要大量消耗电动汽车电池储备的电能，这将使电动汽车的行驶距离大为缩短。而空气源热泵由于能够以较低的能耗满足车内的供暖需求，正在引起大家关注。例如在中国专利公开号CN101324382A中公开了ー种汽车热泵空调系统，其对原有的空调热泵系统做出了改迸，具体而言是増加了由四个单向阀所构成的单向阀组，并且将原来空调热泵系统中的双向膨胀阀替换为普通膨胀阀，以试图解决原有的双向膨胀阀系统的制冷和制热不均衡的情形。但是，在普通空气源热泵在车外温度较低时，压缩机排气温度过高造成系统无法正常工作，并且，随着车外温度降低，热泵系统制热量和制热效率迅速下降，无法满足车内供暖要求，这样就影响了空气源热泵在电动汽车空调系统中的应用。而包括上述公开的文献在内的先前的车辆热泵空调系统均不能很好地应对这种情況。为了解决上述空气源热泵在低温车外环境下的问题，满足车内供暖需求，希望提供ー种利用低温空气源的空调热泵技术方案，其能够有效地应对较常规的低温状况更低的车外或室外低温情況。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是提供ー种能够解决上述技术问题的空调热泵系统，尤其是电动汽车空调热泵系统。根据本专利技术的ー个方案，提供ー种电动汽车的空调热泵系统，包括通过制冷剂连接管路顺序连接的压缩机、四通阀、其上安置有室外风机的室外风冷换热器、单向阀组、具有主节流元件的节流流路和其上安置有室内风机的室内风冷换热器，用于在该空调热泵系统中相应地提供制冷模式和第一制热模式(普通制热模式)，其中，该压缩机的出ロ连接该四通阀的第一阀ロ，该室外风冷换热器和该室内风冷换热器分别连接该四通阀的第二和第三阀ロ，该压缩机具有与该四通阀的用于回流的第四阀ロ连接而被供应低温低压气体的主入口。压缩机还包括补气入口，该空调热泵系统还包括设有补气装置的补气流路。补气流路的一端在该主节流元件之前连接到该节流流路，另一端连接到该补气入口从而向该压缩机提供高于该低温低压气体的气体以提供低温制热模式。通过采用本专利技术的热泵系统不仅具有普通热泵系统在夏季制冷和冬季普通エ况下制热(以下简称为普通制热)的模式，而且能够在车外温度较低时正常运行，并提供保证车内供暖需求的低温制热模式。根据ー个实施例，单向阀组包括第一、第二、第三、第四单向阀以及并联设置的两条单向阀流路，该第一和第三单向阀以流入侧相面对的方式串联设置在一条单向阀流路中，而第二和第四单向阀以流出侧相面对的方式串联设置在另一条单向阀流路中，其中所述节流流路的两端分别在第一和第三单向阀之间以及第ニ和第四单向阀之间连接到这两条单向阀流路。根据本专利技术的ー个优选实施例，该补气装置包括依次布置的补气阀和补气节流元件。更优选地，空调热泵系统还包括用于节流流路和补气流路经过并换热的中间冷却器。优选，该节流流路还包括设置在所述主节流元件之前的储液干燥器，且该补气流路在该储液干燥器之后连接到所述节流流路。根据本专利技术的另ー个优选实施例，所述补气装置包括具有顶部出口和底部出口的闪蒸分离器，该顶部出口通过该补气流路连接到所述补气入口，而该底部出口连接到所述主节流元件。根据本专利技术的又一个优选的实施例，该节流流路还包括设置在所述主节流元件之前的贮液器，且该补气装置包括喷射器，该喷射器具有连接到该贮液器的第一入ロ、连接到该气液分离器的第二入口和连接到该补气入口的出口。优选地，所述压缩机为电动变频压缩机。更优选地，该电动变频压缩机是涡旋式、螺杆式、旋叶式、滚动活塞式、或三角转子式压缩机等。优选地，所述主节流元件选自热力膨胀阀、电子膨胀阀和节流短管中的任何ー种。根据本专利技术的ー个优选实施例，在所述压缩机的主入口和/或补气入口前设置有用于防止对压缩机造成液击的气液分离器。附图说明以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施例，其中:图1示出了使用低温空气源的汽车空调热泵系统的第一实施例；图2a为图1所示系统的理论循环下的压焓图；图2b为图1所示系统的理论循环下的温熵图；图3示出了使用低温空气源的汽车空调热泵系统的第二实施例；图4示出了使用低温空气源的汽车空调热泵系统的第三实施例。具体实施例方式图1-图4示出根据本专利技术的优选实施例。本领域技术人员将可以理解这些附图是用于本专利技术实施例以及的说明和解释，而不应构成限制。本专利技术所用的术语“过冷”、“高温”、“高压”、“低温”和“低压”是指在空调热泵领域为本领域技术人员所知的含义，在说明书和权利要求中使用这些术语将是清楚的。具体而言，如果这些术语涉及热泵所用的制冷剂，则“高压”的制冷剂大体上指在制冷或制热循环中从压缩机出来并且直至主节流元件的制冷剂，“低温”的制冷剂大体上指经过该主节流元件节流之后回到压缩机并从压缩机主入口送入之前的制冷剤，“高温”和“过冷”则分别涉及在制冷或制热循环中在主节流元件上游的换热器之前和之后的制冷剂状态。为此，在本专利技术中还引入术语“中温”和“中压”的制冷剂，该状态是指比上述“高温”和“高压”低、但比上述“低温”和“低压”高的温度和压カ。此外，本专利技术所提到的“低温制热”模式是指车外或室外温度比本专利技术所提到的常规“制热”模式的车外或室外温度低的制热模式。类似于现有的空调热泵系统，在本专利技术中的制冷剂在制冷和制热循环(包括本专利技术所特有的补气流路)中相应地可处于气态、液态和气液混合状态，因此在所用术语“蒸气”和“气体”则总体上指在某一位置中该制冷剂处于气态，但不排除在该位置中大部分制冷剂(例如90%体积)处于气态而仍有少部分的液态制冷剂的情况；类似地，“液体”和“液态”则总体上指在某一位置中该制冷剂处于液态，但不排除在该位置中大部分制冷剂(例如至少90%体积)处于液态而仍有少部分的气态制冷剂的情况；相应地，则“气液混合”的状态则是指在该位置分别具有显著量的“液态”和“气态”(例如大于10%体积)制冷剂。现结合附图參考本专利技术的多个实施例以更好地理解本专利技术的思想。实施例1:在图1中示出了使用低温空气源的汽车空调热泵系统，该空调热泵系统包括带有ー种节流装置的节流流路以及中间冷却器，从而该空调热泵系统可实现“准双级压缩”的电动汽车空调热泵系统，由此除了现有能实现的制冷和制热(第一制热或者说普通制热)模式之外，该实施例通过补气装置于是能够实现根据本专利技术的低温(第二)制热模式。如附图1所示，根据本专利技术的使用低温空气源的电动汽车空调热泵系统，包括通过制冷剂连接管路顺序连接的压缩机1、四通阀2、其上安置有室外风机4的室外风冷换热器3、单向阀组5、5’、6和6’(将在下文描述其配置)、具有依次布置的储液干燥器7和主节流元件9的节流流路、其上安置有室内风机11的室内风冷换热器10、和气液分离器12，并且气液分离器12的出口又与压缩机的主入口连通从而能在空调热泵系统中相应地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车的空调热泵系统，其包括通过制冷剂连接管路顺序连接的压缩机(1)、四通阀(2)、其上安置有室外风机(4)的室外风冷换热器(4)、单向阀组、具有主节流元件(9)的节流流路和其上安置有室内风机(11)的室内风冷换热器(10)，用于在该空调热泵系统中相应地提供制冷模式和第一制热模式，其中该压缩机的出口连接四通阀(2)的第一阀口，该室外风冷换热器(3)和该室内风冷换热器(10)分别连接四通阀的第二和第三阀口，该压缩机(1)具有与四通阀(2)的用于回流的第四阀口连接而被供应低温低压气体的主入口，其特征是，该压缩机(1)还包括补气入口(1’)，该空调热泵系统还包括设有补气装置的补气流路，该补气流路的一端在该主节流元件之前连接到该节流流路，另一端连接到该补气入口，用于可选择地向该压缩机提供温度和压力高于该低温低压气体的气体以提供第二制热模式。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车的空调热泵系统，其包括通过制冷剂连接管路顺序连接的压缩机(I)、四通阀(2)、其上安置有室外风机(4)的室外风冷换热器(4)、单向阀组、具有主节流元件(9)的节流流路和其上安置有室内风机(11)的室内风冷换热器(10)，用于在该空调热泵系统中相应地提供制冷模式和第一制热模式，其中该压缩机的出口连接四通阀(2)的第ー阀ロ，该室外风冷换热器(3)和该室内风冷换热器(10)分别连接四通阀的第二和第三阀ロ，该压缩机(I)具有与四通阀(2)的用于回流的第四阀ロ连接而被供应低温低压气体的主入口，其特征是，该压缩机(I)还包括补气入口(I’)，该空调热泵系统还包括设有补气装置的补气流路，该补气流路的一端在该主节流元件之前连接到该节流流路，另一端连接到该补气入口，用于可选择地向该压缩机提供温度和压カ高于该低温低压气体的气体以提供第二制热模式。2.根据权利要求1所述的空调热泵系统，其特征是，该单向阀组包括第一单向阀(5)、第二单向阀(6)、第三单向阀(5’)、第四单向阀(6’)以及并联设置的两条单向阀流路，该第一和第三单向阀以流入侧相互面对的方式串联设置在一条单向阀流路中，而第二和第四单向阀以流出侧相互面对的方式串联设置在另一条单向阀流路中，所述节流流路的两端分别在第一和第三单向阀之间以及在第二和第四单向阀之间连接到这两条单向阀流路。3.根据权利要求1或2所述的空调热泵系统，其特征是，该补气装置包括依次布...

【专利技术属性】
技术研发人员：田长青，徐洪波，邵双全，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：