一种电动汽车的热泵空调系统的制作方法

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种电动汽车的热泵空调系统。

背景技术：

汽车空调是汽车车室舒适性及行驶安全性的必要保证，是汽车的重要组成部分。对于电动汽车来说，由于其没有发动机余热作为供暖热源，采用电池电力进行电加热供暖的方式会造成电动汽车行驶里程大大缩减。相比于电加热供暖方式，热泵空调系统可以节约大量的能耗，同时可以满足车室供暖和制冷两种需求，已成为电动汽车空调系统的主要发展方向。然而，在车外运行工况复杂多变的条件下，热泵空调系统中的车外换热器兼作蒸发器和冷凝器而面临的多种技术难点。比如车外换热器在制冷工况下作为冷凝器使用时，需要使其出口冷媒满足一定的过冷度以提高系统的制冷能效，这就需要车外换热器设计时考虑在其出口设置一定的过冷段，但当车外换热器在制热工况下作为蒸发器使用时，该过冷段的存在却特别不利于蒸发器末端气态冷媒的流动，严重影响系统性能。因而车外换热器的设计配置成为电动汽车热泵空调系统的关键之一。

本发明主要通过热泵空调系统流程的设计，避免了电动汽车热泵空调系统中车外换热器在制冷和制热两种工况下互相制约的局限性，使其在各种工况下均具有较高的换热效率，解决车外换热器在车外运行工况复杂多变的条件下，兼作蒸发器和冷凝器而面临的难题，而且本发明的热泵空调系统兼具制冷、制热和除雾三种功能，为电动汽车车室舒适性及行驶安全性的提供必要保证。

技术实现要素：

为解决电动汽车热泵空调系统在运行工况复杂多变条件下的节能问题，以及车外换热器兼作蒸发器和冷凝器而面临的互相制约问题。本发明提供一种电动汽车的热泵空调系统。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种电动汽车的热泵空调系统，该热泵空调系统包括冷媒系统和风系统；

所述冷媒系统包括压缩机、车外换热器、气液分离器、制热用膨胀阀和制冷/除湿用膨胀阀；

所述风系统包括：风机、新回风比调节阀、风道内蒸发器、风道内冷凝器和调向风阀；所述风系统安装在风道中。

所述压缩机与风道内冷凝器、制热用膨胀阀、制冷/除湿用膨胀阀、风道内蒸发器和气液分离器通过冷媒管道依次连接形成闭合环路；

所述压缩机和制热用膨胀阀之间并联连接车外换热器；

所述制热用膨胀阀的两端并联连接有除湿阀；

所述车外换热器和压缩机的之间设有制冷阀；

所述制冷阀和气液分离器之间设有制热阀；

所述风系统内设置新回风比调节阀；

所述新回风比调节阀和风道内蒸发器之间设置风机；

所述风道内冷凝器设置在风道内蒸发器的左侧；靠近风道内冷凝器的右侧设置调向风阀；

所述车外换热器为双向适用换热器。

进一步，所述车外换热器上设有车外换热器风扇。

进一步，所述热泵空调系统的通过切换除湿阀、制冷阀和制热阀分别实现除湿、制冷和制热循环。

进一步，当所述热泵空调系统进行制冷循环时，关闭热泵空调系统的除湿阀和制热阀，打开制冷阀；所述压缩机的出口与制冷阀的入口连接，制冷阀的出口与车外换热器的入口连接；车外换热器的出口与制冷/除湿用膨胀阀入口连接；制冷/除湿用膨胀阀的出口与风道内蒸发器的入口连接；风道内蒸发器的出口和气液分离器的入口连接；气液分离器的出口与压缩机的入口连接；进而形成制冷闭合环路。

进一步，当所述热泵空调系统进行除湿循环时，关闭热泵空调系统的制冷阀和制热阀，打开除湿阀；所述压缩机的出口与风道内冷凝器的入口连接；风道内冷凝器的出口与除湿阀的入口连接；除湿阀的出口与制冷/除湿用膨胀阀的入口连接；制冷/除湿用膨胀阀的出口与风道内蒸发器的入口连接；风道内蒸发器的出口与气液分离器的入口连接；气液分离器的出口与压缩机的入口连接；进而形成除湿闭合循环。

进一步，当所述热泵空调系统进行制热循环时，关闭热泵空调系统的制冷阀和除湿阀，打开制热阀；所述压缩机的出口与风道内冷凝器的入口连接；风道内冷凝器的出口与制热用膨胀阀的入口连接；制热用膨胀阀的出口与车外换热器的入口连接；车外换热器的出口与制热阀的入口连接；制热阀的出口与气液分离器的入口连接；气液分离器的出口与压缩机的入口连接；从而形成制热闭合循环。

由于车外换热器为双向适用换热器；因此制冷闭合循环时车外换热器的出口正好是制热循环时车外换热器的入口。

进一步，所述风系统还包括新风入口、回风入口、吹面风口、吹脚风口和挡风玻璃除雾风口；所述新风入口和回风入口设置在风系统左端；所述吹面风口、吹脚风口和挡风玻璃除雾风口设置在风系统右端。

进一步，在所述风机的作用下，新风和回风经新回风比调节阀混合，混合后依次经风道内蒸发器和风道内冷凝器处理，然后经由吹面风口、吹脚风口或档风玻璃防雾风口送入车厢内。

本发明的挡风玻璃除雾风口在制热循环时，需持续送风，以免车前挡风玻璃结雾。

本发明的新回风比调节阀采用无极调节的电动马达进行阀片角度调节，从而可实现新、回风混合比例的无级调节，以保证车前挡风玻璃不结雾的情况下，最大限度地提高回风利用率，实现系统节能。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的电动汽车的热泵空调系统兼具制冷、制热和除湿三种功能，为电动汽车车室舒适性及行驶安全性的提供必要保证。

2、本发明的电动汽车的热泵空调系统中的车外换热器为双向适用换热器，制热工况下冷媒在车外换热器的流动方向与制冷工况下流动方向相反，避免了车外换热器在制冷和制热两种工况下互相制约的局限性。

3、本发明的挡风玻璃除雾风口在制热供暖工况时，保持持续送风，避免车前挡风玻璃结雾，新回风调节阀采用无级调节的电动马达进行阀片角度调节，在保证车前挡风玻璃不结雾的情况下，最大限度地提高回风利用率，降低系统能耗。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明电动汽车的热泵空调系统的工作原理示意图；

图2示出了本发明各工况流程图；其中,(a)示出了本发明电动汽车的热泵空调系统的制冷流程图；(b)示出了本发明电动汽车的热泵空调系统的制热流程图；(c)示出了本发明电动汽车的热泵空调系统的除湿流程图。

其中，1：压缩机；2：车外换热器；3：车外换热器风扇；4：风道内蒸发器；5：风道内冷凝器；6：气液分离器；7：制热用膨胀阀；8：制冷/除湿用膨胀阀；9：除湿阀；10：制冷阀；11：制热阀；12：风机；13：新回风比调节阀；14：调向风阀。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例

该热泵空调系统包括冷媒系统和风系统；

所述冷媒系统内包括压缩机1、车外换热器2、气液分离器6、制热用膨胀阀7和制冷/除湿用膨胀阀8；

所述风系统内包括：风机12、新回风比调节阀13、风道内蒸发器4、风道内冷凝器5和调向风阀14；

所述压缩机1与风道内冷凝器5、制热用膨胀阀7、制冷/除湿用膨胀阀8、风道内蒸发器4和气液分离器6通过冷媒管道依次连接形成闭合环路；

所述压缩机1和制热用膨胀阀7之间并联连接车外换热器2；

所述制热用膨胀阀7的两端并联连接有除湿阀9；

所述车外换热器2和压缩机1的之间设有制冷阀10；所述压缩机1的出口和制热用膨胀阀7之间设置车外换热器2；

所述制热用膨胀阀7两端之间设有除湿阀9；

所述车外换热器2和压缩机1的出口之间设有制冷阀10；

所述制冷阀10和气液分离器6之间设有制热阀11；

所述风系统内设置新回风比调节阀13；

所述新回风比调节阀13和风道内蒸发器4之间设置风机12；

所述风道内冷凝器5设置在风道内蒸发器4的左侧；靠近风道内冷凝器5的右侧设置调向风阀14；

所述车外换热器2为双向适用换热器；车外换热器2上设有车外换热器风扇3。

所述风系统还包括新风入口、回风入口、吹面风口、吹脚风口和挡风玻璃除雾风口；所述新风入口和回风入口设置在风系统左端；

所述吹面风口、吹脚风口和挡风玻璃除雾风口设置在风系统右端。

所述新回风比调节阀13是采用无极调节的电动马达进行阀片角度调节。

所述热泵空调系统的通过切换除湿阀9、制冷阀10和制热阀11分别实现制冷、制热和除湿循环，循环流程如下：

制冷循环：关闭除湿阀9和制热阀11，开启制冷阀10；冷媒经压缩机1的出口流出后，经过制冷阀10、车外换热器2、制冷/除湿用膨胀阀8、风道内蒸发器4和气液分离器6后回到压缩机1的入口，完成制冷循环。

调向风阀14将风道内冷凝器5的流道关闭，在风机12的作用下，新风与回风经新回风比调节阀13混合后经风道内蒸发器4进行冷却处理，冷却处理后经由风道内冷凝器5边侧的风道，再经由吹面风口、吹脚风口或挡风玻璃除雾风口送人车厢内。

制热循环：关闭除湿阀9和制冷阀10，开启制热阀11；冷媒经压缩机1的出口流出后，经风道内冷凝器5、制热用膨胀阀7、车外换热器2、制热阀11、气液分离器6后回到压缩机1的入口，完成制热循环。

调向风阀14将风道内冷凝器5的流道打开，在风机12的作用下，新风与回风经调节阀13混合后经风道内蒸发器4，再经由风道内冷凝器5进行加热处理，加热处理后经由挡风玻璃除雾风口、吹面风口或吹脚风口或送人车厢内。

除湿循环：关闭制热阀11和制冷阀10，开启除湿阀9；冷媒经压缩机1出口流出后，经风道内冷凝器5、除湿阀9、制冷/除湿用膨胀阀8、风道内蒸发器4、气液分离器6后回到压缩机1的入口，完成除湿循环。

调向风阀14将风道内冷凝器5的流道打开，在风机12的作用下，新风与回风经调节阀13混合后经风道内蒸发器4冷却除湿，再经由风道内冷凝器5加热处理，加热处理后经由挡风玻璃除雾风口、吹面风口或吹脚风口或送人车厢内。

本发明的电动汽车的空调热泵系统方案系统通过切换除湿阀9、制冷阀10和制热阀11分别实现制冷、制热和除湿循环；从而使得制热工况下冷媒在车外换热器2的流动方向与制冷工况下的冷媒在车外换热器2内的流动相反。避免了车外换热器在制冷和制热两种工况下互相制约的局限性。并兼具制冷、制热和除雾三种功能，为电动汽车车室舒适性及行驶安全性的提供必要保证。通过挡风玻璃除雾风口保持持续送风的方式，避免前挡风玻璃结雾，新回风调节阀采用无级调节的电动马达进行阀片角度调节，在保证车前挡风玻璃不结雾的情况下，最大限度地提高回风利用率，降低系统能耗。

本文中所采用的描述方位的词语“上”、“下”、“左”、“右”等均是为了说明的方便基于附图中图面所示的方位而言的，在实际装置中这些方位可能由于装置的摆放方式而有所不同。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。