电动汽车用高效智能热泵空调系统的制作方法

文档序号:12082086
电动汽车用高效智能热泵空调系统的制作方法与工艺

本发明涉及一种电动汽车空调系统,具体是涉及电动汽车综合热管理的电动汽车热泵空调系统。



背景技术:

目前,电动汽车在冬季普遍采用PTC辅助电加热方式实现制热功能,制热效率低,耗电量大,严重影响电动汽车的续航里程,引起电动汽车在冬季比夏季效率有所下降,因此,空气源热泵系统技术受到国内外的关注。

现有的空气源热泵技术未充分利用电机的性能;未充分实现对电机驱动系统的热量回收;在冬季,尤其在东北寒冷地区,制热运行下,热泵换热能效比低,易结霜;在夏季,制冷模式下,未能充分利用空调冷却系统对电机驱动系统进行辅助散热。



技术实现要素:

针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种电动汽车用高效智能热泵空调系统,该空调系统具有高效节能、成本低、可靠性高、实现电动汽车驱动系统和热泵空调系统热循环综合管理的特点。

本发明的目的通过以下技术方案来实现:

一种电动汽车用高效智能热泵空调管理系统,其特征在于该管理系统包括:

电机循环水主系统,由水泵、第一三通电磁阀、第一电子膨胀阀以及电机换热器的第一换热回路通过水管依序循环连通形成,该水管上配设有循环水温度传感器;智能热泵空调总控制器通过循环水温度传感器获取循环水的温度,从而控制第一电子膨胀阀的开度,实现电机驱动系统的有效散热;

电机循环水辅助系统,由第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀、室外换热器的第一换热回路、第二三通电磁阀以及室内换热器的第一换热回路通过水管依序循环连通形成;所述第一三通电磁阀的第三个接口还接通第二电子膨胀阀与第三电子膨胀阀之间的水管,所述第二三通电磁阀的第三个接口还接通电机换热器与水泵之间的水管;智能热泵空调总控制器通过控制电机循环水各个辅助系统,综合利用电机驱动系统的热量,实现热泵空调在制热、制冷模式下的高效率运行;

热泵空调主系统,由室外换热器的第二换热回路、模式切换回路、室内换热器的第二换热回路、第三三通电磁阀以及四通阀通过制冷液管路依序循环连通形成;所述模式切换回路中:第一支路由第二电磁阀与第三电磁阀串接形成,与第一支路并联的第二支路由第四电子膨胀阀与第五电子膨胀阀串接形成,第二电磁阀与第三电磁阀的连线以及第四电子膨胀阀与第五电子膨胀阀的连线之间接入贮液干燥器;四通阀的另外两个接口又分别接通电动压缩机的制冷液进口和电动压缩机的制冷液出口;

热泵空调辅助系统,由第三三通电磁阀的第三个接口、电机换热器的第二换热回路、第一电磁阀以及室内换热器的第二换热回路通过制冷液管路依序循环连通形成;智能热泵空调总控制器通过控制热泵空调辅助系统,在制冷模式下,可增强对电机驱动系统的散热性能。

智能热泵空调总控制器分别通过连接线与水泵、用于控制电机的电机控制器、监测电机循环水主系统水管温度的循环水温度传感器、第一三通电磁阀、第二三通电磁阀、第三三通电磁阀、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀、第四电子膨胀阀、第五电子膨胀阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、四通阀、电动压缩机、室外温度传感器、室内温度传感器以及室内温度调节器电连接。通过智能协调控制,充分实现制热模式下对电机驱动系统的热量回收,制冷模式下对电机驱动系统的辅助散热,实现热泵空调系统制热、制冷状态下的高效率运行。

所述智能热泵空调总控制器还分别通过连接线与对电机换热器辅助换热的第一电子风扇、对室内换热器辅助换热的第二电子风扇以及对室外换热器辅助换热的第三电子风扇电连接。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

(1)本发明实现了对电动汽车热泵空调系统和电机驱动系统热量的综合管理,相对于目前电动汽车的PTC制热方式,可提高制热模式下电动汽车续航里程30%以上。

(2)本发明在空调制热模式下,将电机驱动系统作为一个发热源,充分利用电机的制热性能,回收电机驱动系统的热量,减轻制热时车外换热器的负荷,实现热泵系统智能控制,提高系统的能效比。

(3)本发明通过回收电机驱动系统的热量实现热泵空调系统制热、制冷的智能化控制,有效解决了制热运行时的除霜问题。

(4)本发明在空调制冷模式下,为避免电机驱动系统过热,在电机循环水主系统上辅助空调冷却系统,增强电机驱动系统的散热性能,保证了电机驱动系统的热安全,同时避免了对其的热损伤,提高了系统的可靠性,延长了系统的寿命。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图。

图2为本发明实施例制热过程之一示意图。

图3为本发明实施例制热过程之二示意图。

图4为本发明实施例制热过程之三示意图。

图5为本发明实施例制冷过程之一示意图。

图6为本发明实施例制冷过程之二示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

如图1所示,本发明实施例提供了一种高效智能热泵空调系统,包括水泵1、电机控制器2、电机3、循环水温度传感器4、第一三通电磁阀5、第二三通电磁阀18、第三三通电磁阀19、第一电子膨胀阀6、第二电子膨胀阀11、第三电子膨胀阀12、第四电子膨胀阀20、第五电子膨胀阀22、第一电磁阀8、第二电磁阀15、第三电磁阀16、电机换热器(可外购获得)9、室外换热器14、室内换热器17、第一电子风扇7、第二电子风扇10、第三电子风扇13、贮液干燥器21、四通阀23、电动压缩机24、智能热泵空调总控制器25、室外温度传感器26、室内温度传感器27、室内温度调节器28。

其中,智能热泵空调总控制器25分别采用连接线与水泵1、电机控制器2(用于对电机3的工作状态进行控制)、循环水温度传感器4、第一三通电磁阀5、第二三通电磁阀18、第三三通电磁阀19、第一电子膨胀阀6、第二电子膨胀阀11、第三电子膨胀阀12、第四电子膨胀阀20、第五电子膨胀阀22、第一电磁阀8、第二电磁阀15、第三电磁阀16、第一电子风扇7、第二电子风扇10、第三电子风扇13、四通阀23、电动压缩机24、室外温度传感器26、室内温度传感器27、室内温度调节器28电连接,通过智能协调控制,充分实现对电机驱动系统的热量管理,实现空调系统制热、制冷状态下的高效率运行。

其中,由水泵1、第一三通电磁阀5、第一电子膨胀阀6、电机换热器9第一换热回路依序组成电机循环水主系统,电机驱动系统(包括电机3和电机控制器)产生的热量由通过电机换热器第一换热回路的电机循环水散发出去;

智能热泵空调总控制器25通过循环水温度传感器4(用于监测电机循环水主系统水管的温度),获取循环水的温度,控制第一电子膨胀阀6的开度,达到电机有效散热的目的。

其中,通过水管依序循环连通的第二电子膨胀阀11、第三电子膨胀阀12、室外换热器14的第一换热回路、第二三通电磁阀18、室内换热器17的第一换热回路组成电机循环水辅助系统。所述第二电子膨胀阀11、室内换热器17的第一换热回路、第二三通电磁阀18组成电机循环水第一辅助系统。所述第三电子膨胀阀12、室外换热器14的第一换热回路、第二三通电磁阀18组成电机循环水第二辅助系统。

其中,第一三通电磁阀5控制电机循环水系统的通路,电机循环水从第一三通电磁阀5的一个接口输入,通过控制第一三通电磁阀5的另外两个接口开通关断模式,控制循环水主系统和辅助系统之间的切换。第二电子膨胀阀11与第三电子膨胀阀12控制循环水第一辅助系统和第二辅助系统之间的切换。智能热泵空调总控制器25通过室内温度调节器28、室内温度传感器27获取室内温度预设值和实际温度,调节第二电子膨胀阀11的开度;智能热泵空调总控制器25通过室外温度传感器26、室内温度传感器27、室内温度调节器28,获取室内外实际温度和室内温度预设值,调节第三电子膨胀阀12的开度,实现循环水系统的高效利用。

其中,第二三通电磁阀18的两个接口分别连接循环水第一辅助系统和第二辅助系统的输出,第三接口连接循环水主系统,控制第二三通电磁阀18可有效选择循环水系统通路。

其中,由室外换热器14第二换热回路、模式切换回路、室内换热器17第二换热回路、第三三通电磁阀19以及四通阀23通过制冷液管路依序循环连通形成热泵空调主系统;所述模式切换回路中:第一支路第二电磁阀15与第三电磁阀16串接形成,与第一支路并联的第二支路由第四电子膨胀阀20与第五电子膨胀阀22串接形成,第二电磁阀与第三电磁阀的连线以及第四电子膨胀阀与第五电子膨胀阀的连线之间接入贮液干燥器21。四通阀23的另外两个接口又分别接通电动压缩机24的制冷液进口和电动压缩机24的制冷液出口;

其中,第一电磁阀8、电机换热器9、第三三通电磁阀19组成热泵空调辅助系统。

其中,第三三通电磁阀19的三个接口分别连通室内换热器17、四通阀23、电机换热器9,控制第三三通电磁阀19的工作模式可实现热泵空调主系统和辅助系统之间的切换。

以上所有部件和装置均可外购获得。

本实施例的工作过程和工作原理为:

(1)制热运行时的工作过程和工作原理:

制热过程分为3个部分进行。制热过程一如图2所示。在开启热泵系统时,为迅速制热,智能热泵空调总控制器25控制电机控制器2,使电机迅速发热。同时,控制第一三通电磁阀5、第二电子膨胀阀11、第二三通电磁阀18,打开电机循环水第一辅助系统;电机的热量通过循环水直接给室内换热器17加热,达到制热的效果,智能热泵空调总控制器25通过室内温度调节器28、室内温度传感器27获取室内温度(即汽车轿厢内温度)预设值和实际温度,调节第二电子膨胀阀11的开度,使其达到预设的效果。

制热过程二如图3所示,当室内温度预设值与实际温度的差值减小到初始时刻的80%时,智能热泵空调总控制器25控制第三电子膨胀阀12、第二三通电磁阀18,开启电机循环水第二辅助系统,用循环水给室外换热器14加热,减小室内外温差。智能热泵空调总控制器25通过室内温度调节器28、室内温度传感器27,获取室内温度预设值和实际温度,调节第二电子膨胀阀11的开度。同时,通过室外温度传感器26,获取室外温度,控制第三电子膨胀阀12的开度,提高室外换热器14的换热效率,并为其除霜。

同时,智能热泵空调总控制器25控制开启热泵空调主系统,为室内加热。

热泵循环系统:电动压缩机24-->四通阀23-->第三三通电磁阀19-->室内换热器17-->第三电磁阀16-->贮液干燥器21-->第五电子膨胀阀22-->室外换热器14-->四通阀23-->电动压缩机24。

制热过程三如图4所示,当室内温度逐步接近室内温度预设值时,智能热泵空调总控制器25控制第二电子膨胀阀11开度逐渐减小,直至关闭电机循环水第一辅助系统。同样的,通过室外温度传感器26,获取室外温度,控制第三电子膨胀阀12的开度,提高室外换热器14的换热效率,并除霜。

(2)制冷运行时的工作过程和工作原理

智能热泵空调总控制器25控制开启热泵空调主系统,实现室内制冷。

制冷循环系统:电动压缩机24-->四通阀23-->室外换热器14-->第二电磁阀15-->贮液干燥器21-->第四电子膨胀阀20-->室内换热器17-->第三三通电磁阀19-->四通阀23-->电动压缩机24。

在制冷模式下,智能热泵空调总控制器25通过循环水温度传感器4判断循环水的温度,当循环水温度低于温度阈值时,仅开启电机循环水主系统,通过水泵1给电机驱动系统散热,如图5所示。当循环水温度高于温度阈值时,智能热泵空调总控制器25打开第一电磁阀8,切换第三三通电磁阀19的工作状态,用空调系统辅助散热,进一步降低循环水温度,达到理想的散热效果,如图6所示。

本发明实现了对电动汽车热泵空调系统和电机驱动系统热量的综合管理,相对于目前电动汽车的PTC制热方式,可提高制热模式下电动汽车续航里程30%以上。

本发明在空调制热模式下,将电机驱动系统作为一个发热源,充分利用电机的制热性能,回收电机驱动系统的热量,减轻制热时车外换热器的负荷,实现热泵系统智能控制,提高系统的能效比。

本发明通过回收电机驱动系统的热量实现热泵空调系统制热、制冷的智能化控制,有效解决了制热运行时的除霜问题。

本发明在空调制冷模式下,为避免电机驱动系统过热,在电机循环水主系统上辅助空调冷却系统,加强电机驱动系统的散热,保证了电机驱动系统的热安全,同时避免了对其的热损伤,提高了系统的可靠性,延长了系统的寿命。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要提出的是,本发明并不局限于特定的实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。

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