用回路，其构成方式是：所述 工质蒸发器1接收汽车尾气并输送到所述采暖预热器2的输入端并由所述的采暖预热器2 输出；
[0039] 所述的采暖预热器2、第一冷凝器4、风机5以及第二截止阀15和第三截止阀16 构成冬季空气加热回路，其构成方式是：所述风机5的输出端连接所述第一冷凝器4的输入 端，并通过所述的第一冷凝器4分支两路，一路通过第二截止阀15连接所述采暖预热器2 的空气输入端并由所述采暖预热器2空气输出端输入到汽车车厢内供暖，另一路通过第三 截止阀16输出；
[0040] 所述的膨胀机6、发电机7、蓄电池8、压缩机9以及继电器13构成电力存储驱动回 路，其构成方式是：所述膨胀机6的输出端连接输出端连接所述发动机7的输入端，所述发 动机7的一个输出端连接蓄电池8,所述发动机7的另一个输出端通过继电器13连接压缩 机9的输入端；
[0041] 所述的压缩机9、第二冷凝器10、节流阀11、蒸发器12以及第四截止阀17构成夏 季空调制冷回路，其构成方式是：所述压缩机9的输出端通过所述的第四截止阀17连接所 述第二冷凝器10的输入端，所述第二冷凝器10的输出端连接所述的节流阀11并通过节流 阀11连接所述蒸发器12的输入端，所述蒸发器12的输出端连接所述压缩机9的输入端。
[0042] 上述实施例二的工作原理是：
[0043] 汽车排放的尾气进入工质蒸发器1，经过所述的工质蒸发器1换热后进入采暖预 热器2,再经过所述的采暖预热器2换热后排放到大气中；所述工质蒸发器1内的工质吸收 尾气余热后经过第一截止阀14进入膨胀机6并在所述的膨胀机6内膨胀做功，之后进入所 述的第一冷凝器4冷却（所述第一冷凝器4的冷却作用通过风机5实现），再通过所述的工 质栗3回到所述的工质蒸发器1，从而构成ORC正循环。
[0044] 在ORC正循环发电过程中：
[0045] 外界空气通过所述的风机5吹入所述的第一冷凝器4,在所述的第一冷凝器4内吸 热后可以经第二截止阀15进入所述的采暖预热器2,加热的空气从所述采暖预热器2的空 气输出端进入汽车车厢内，从而形成供暖循环回路；如果是非供暖季节，由所述第一冷凝器 4的空气输出端出来的空气则经第三截止阀16直接排入大气中；
[0046] 所述的膨胀机6直接连接发电机7并驱动所述的发电机7工作，所述的发电机7 既可直接连接蓄电池8以实现发电的存储，又可通过继电器13与夏季空调制冷回路的压缩 机9相连以驱动所述的压缩机9工作；
[0047] 用于夏季制冷时，经过压缩机9压缩后的工质通过第四截止阀17进入所述的第二 冷凝器10冷却，之后通过节流阀11进入所述的蒸发器12,并通过所述的蒸发器12回到所 述的压缩机9,从而形成制冷逆循环回路。
[0048] 本发明通过汽车尾气余热回收ORC发电回路、汽车尾气利用回路、冬季空
[0049] 气加热回路、电力存储驱动回路以及夏季空调制冷回路之间的耦合作用实现多
[0050] 种运行模式。
[0051] 下面的表格不出了本发明系统的实施例一在各种运行模式下继电器13与
[0052] 第一、第二、第三、第四截止阀14、15、16、17的开关状态。
[0053]
[0054] 由表1可见，所述的继电器13以及第一截止阀14、第二截止阀15、第三截止阀16、 第四截止阀17的开启与关闭的不同情况可得到不同的运行模式：
[0055] 夏季工况模式：所述的继电器13、第一截止阀14、第三截止阀16和第四截止阀17 开启，所述的第二截止阀15关闭，由汽车尾气利用回路、汽车尾气余热回收ORC发电回路、 电力存储驱动回路、夏季空调制冷回路构成工作循环系统，可以实现ORC正循环发电+空调 制冷模式以及蓄电池发电存储+空调制冷模式的耦合。在夏季工况模式中，由汽车尾气余 热驱动的ORC正循环发出的电力，一部分可以驱动所述的发动机7带动压缩机9,通过制冷 逆循环回路实现空调的制冷功能，另一部分富余的电量可以存储在所述的蓄电池8中，以 便在供电不足时使用或者供其他电力设备使用。
[0056] 冬季工况模式：所述的第一截止阀14和第二截止阀15开启，所述的继电器13、第 三截止阀16和第四截止阀17关闭，由汽车尾气利用回路、冬季空气加热回路、汽车尾气余 热回收ORC发电回路、电力存储驱动回路构成工作循环系统，可以实现ORC正循环发电+空 调供暖模式。在冬季工况模式中，汽车尾气余热驱动的ORC正循环发出的电力存储在所述 的蓄电池8中，供汽车电器设备使用，室外的冷空气则经过所述的第一冷凝器4和采暖预热 器2的梯级加热后送入汽车车厢内供暖。
[0057] 过渡季工况模式：所述的继电器13、第二截止阀15和第四截止阀17关闭，所述的 第一截止阀14和第三截止阀16开启，由汽车尾气利用回路、汽车尾气余热回收ORC发电回 路、电力存储驱动回路构成工作循环系统，可以实现ORC正循环发电+蓄电池发电存储模 式。在过渡季工况模式中，汽车尾气余热驱动的ORC正循环发出的电力存储在所述蓄电池 8中，供汽车电器设备使用。
[0058] 本发明的突出特点是通过各个阀门的开关控制实现不同回路单独作用或综合作 用的多种工作模式的切换，既能满足夏季汽车空调的制冷需求，又能满足冬季汽车空调的 供暖需求，还可以通过ORC正循环蓄存电量，使汽车空调的制冷运行更稳定，制冷效果更 好。对于冬季空气加热回路中的第二截止阀15和第三截止阀16来说，它们的开启与关闭 可以根据季节的变化来决定：冬季时，所述的第二截止阀15开启，所述的第三截止阀16关 闭，空气全部经第二截止阀15进入车厢，起到供暖作用；夏季时，所述的第二截止阀15关 闭，所述的第三截止阀16开启，空气全部经第三截止阀16排入大气，起到冷凝作用。
[0059] 以上参照附图和实施例对本发明的技术方案进行了示意性描述，该描述没有限制 性。本领域的技术人员应能理解，在实际应用中，本发明中各个技术特征的设置方式均可能 发生某些变化，而其他人员在其启示下也可能做出相似设计。特别需要指出的是：只要不脱 离本发明的设计宗旨，所有显而易见的细节变化或相似设计，均包含在本发明的保护范围 之内。
【主权项】
1. 一种汽车尾气余热回收正逆联合循环冷热电自耦合系统，包括工质蒸发器、采暖预 热器、工质栗、冷凝器、风机、膨胀机、发电机、蓄电池、压缩机、节流阀、蒸发器、继电器以及 第一、第二、第三、第四截止阀；其特征在于： 所述的工质蒸发器、工质栗、第一冷凝器、膨胀机以及第一截止阀构成汽车尾气余热回 收ORC发电回路，其构成方式是：所述工质栗的输出端连接所述工质蒸发器的输入端，所述 工质蒸发器的输出端通过第一截止阀连接膨胀机的输入端，所述膨胀机的输出端连接冷凝 器的输入端，所述冷凝器的输出端连接所述工质栗输入端； 所述的工质蒸发器和采暖预热器构成汽车尾气利用回路，其构成方式是：所述的工质 蒸发器接收汽车尾气并输送到所述采暖预热器的输入端并由所述的采暖预热器输出； 所述的采暖预热器、冷凝器、风机以及第二、第三截止阀构成冬季空气加热回路，其构 成方式是：所述风机的输出端连接所述冷凝器的输入端，并通过所述的冷凝器分支两路，一 路通过第二截止阀连接所述采暖预热器的空气输入端并通过所述采暖预热器的空气输出 端输入到汽车车厢内，另一路通过开启第三截止阀输出； 所述的膨胀机、发电机、蓄电池、压缩机以及继电器构成电力存储驱动回路，其构成方 式是：所述的膨胀机连接所述的发动机，所述发动机的一个输出端连接蓄电池，其另一个输 出端通过继电器连接压缩机； 所述的压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器以及第四截止阀构成夏季空调制冷回路，其构 成方式是：所述压缩机的输出端通过所述的第四截止阀连接所述冷凝器的另一个输入端， 所述冷凝器的另一个输出端通过节流阀连接所述蒸发器的输入端，所述蒸发器的输出端连 接压缩机的另一个输入端。2. 根据权利要求1所述的汽车尾气余热回收正逆联合循环冷热电自耦合系统，其特征 在于：所述的汽车尾气余热回收ORC发电回路和夏季空调制冷回路共用一个冷凝器。3. 根据权利要求1所述的汽车尾气余热回收正逆联合循环冷热电自耦合系统，其特征 在于：所述的汽车尾气余热回收ORC发电回路和夏季空调制冷回路各用一个冷凝器。
【专利摘要】本发明公开了一种汽车尾气余热回收正逆联合循环冷热电自耦合系统，该系统元件包括工质蒸发器、采暖预热器、工质泵、冷凝器、风机、膨胀机、发电机、蓄电池、压缩机、节流阀、蒸发器、继电器以及第一、第二、第三、第四截止阀，并由这些元件分别构成汽车尾气余热回收ORC发电回路、汽车尾气利用回路、电力存储驱动回路、冬季空气加热回路以及夏季空调制冷回路。本发明的优点是：可通过冷热电自耦合系统实现汽车尾气余热的梯级利用及系统集成，并可根据不同季节的工况需求实现多种耦合模式，改善了现有的汽车空调工作不稳定、制冷供暖间歇性不足的不良状况，能很好地满足驾乘人员对制冷、供暖的舒适性需求，具有很好的实用性。
【IPC分类】B60H1/32, B60H1/20
【公开号】CN105109306
【申请号】CN201510586490
【发明人】安青松, 孟锋, 赵军, 王永真
【申请人】天津大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月15日