一种新能源汽车超低温热泵空调系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新能源汽车超低温热泵空调系统，本实用新型通过调整回路连接方式可分别实现制冷、制热、除湿及除霜模式，具有回路结构简单且稳定的特点。在制热模式下，通过形成两条冷媒行走路径，既降低了车外换热器的工作负荷，又增加了压缩机的焓，有效提高了压缩机的工作效率，保证可系统的可靠性；在制冷模式与除霜模式下，通过直接连通的旁路而避开不必要的部件，可减少冷媒压降，降低流阻，从而减小压缩机负担，提高压缩机工作效率；旁路开启方式灵活，易于控制，可根据实际使用情况进行适应性调节，扩大了使用范围。
【专利说明】
一种新能源汽车超低温热泵空调系统
技术领域
[0001]本实用新型属于汽车空调领域，具体涉及一种新能源汽车超低温热栗空调系统。
【背景技术】
[0002]目前有两种空调系统，第一种是燃油汽车使用的传统空调系统，第二种是电动汽车使用的热栗空调系统。
[0003]传统的汽车空调系统由蒸发器，膨胀阀，冷凝器，若干管路和压缩机组成，其中压缩机由发动机通过皮带轮带动。在气温较高的季节，通过HVAC的蒸发器吸收乘员舱内的热量来达到降温的目的；在温度较低季节，经通有发动机高温冷却液的芯体加热气体达到取暖的目的。
[0004]对电动车，由于没有发动机的高温冷却液，如果继续使用传统空调系统就要用高压PTC代替暖风芯体来持续供暖，这便加重了电池的能耗负担。于是有人提出在车上搭载热栗系统来满足降温制热要求，该系统主要由电动压缩机，气液分离器，蒸发器(部分系统没有)，车内换热器，车外换热器和若干管路以及阀构成;在高温天气下，蒸发器与车外换热器相连，在压缩机的推动下按照传统制冷模式进行降温;在低温天气下，由车外冷凝器与车内冷凝器联合完成舱内采暖，此时车外换热器扮演了蒸发器的角色。热栗系统的取暖方式相比于仅靠PTC更节能高效，提高了电动车的续航能力。
[0005]对于这样的热栗系统却存在以下不足:
[0006]1.在车外换热器当作蒸发器使用时容易结霜，会增加压缩机的功耗甚至损坏系统，单纯依靠运行停止系统或转换成AC模式来化霜时，不仅无法有效解决大面积化霜问题，还会造成乘员舱内的温度波动剧烈，严重影响舒适性。
[0007]2.在长期内循环模式下的制热容易出现挡风玻璃起雾问题，对空调箱内只有一个换热器设计的热栗系统，不能对舱内进行除湿处理，会严重影响行驶安全。
[0008]3.在一般低温环境下((TC?-10°C)工作时，压缩机吸气温度低下，为了满足制热，又必须保持高温排气，这就加重了压缩机的负担，造成COP低下，不能满足快速取暖的需求；
[0009]4.—般地，(低温)热栗系统工作极限在-10°C左右，限制了搭载该系统电动车的使用区域。
【发明内容】
[0010]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种适用范围宽、可轻松满足用户降温、制热需求的新能源汽车超低温热栗空调系统。
[0011 ]为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案:一种新能源汽车超低温热栗空调系统，包括压缩机、气液分离器、车内换热器、蒸发器、车外换热器以及蒸汽喷射器;所述蒸汽喷射器的一个入口端与TXVI及两通阀Π出口端相串联，所述两通阀Π的入口端与蒸汽喷射器的另一入口端相并联;所述压缩机的高压端口通过三通换向阀I与车内换热器相连接，所述车内换热器通过两通阀m与两通阀π的入口端相连接，所述蒸汽喷射器的一个出口端依次通过三通换向阀n、m与车外换热器的入口端相连接，所述车外换热器的出口端依次通过三通换向阀IV、气液分离器与压缩机的低压端口连接在一起，所述蒸汽喷射器的另一个出口端与压缩机的中压端口相连;所述三通换向阀IV的另一端口依次通过τχνπ、蒸发器、两通阀I与气液分离器的入口端相连接，所述三通换向阀m的另一端口通过Exv与车外换热器的入口端相连接。
[0012]进一步，所述三通换向阀I的另一端口与两通阀m的入口端相连接。
[0013]进一步，所述两通阀m的入口端与三通换向阀π的另一端口相连接。
[0014]进一步，所述车外换热器与气液分离器之间还设有热交换器。
[0015]进一步，所述车外换热器为双层芯体结构，其中一层芯体与外部循环冷却系统相连成循环回路，所述外部循环冷却系统主要由散热器及冷却装置组成。
[0016]本实用新型的有益效果在于:本空调系统可通过调整回路连接方式分别实现制冷、制热、除湿及除霜模式，能满足在-20°C气候下的制热要求，能在车外换热器遭遇霜冻时进行快速化解，避免了舱内的温度骤变，保证了乘员的舒适感，具有回路结构简单且稳定的特点。
[0017]在制热模式下，通过形成两条冷媒行走路径，既降低了车外换热器的工作负荷，又增加了压缩机的焓，有效提高了压缩机的工作效率，保证可系统的可靠性;在制冷模式与除霜模式下，通过直接连通的旁路而避开不必要的部件，可减少冷媒压降，降低流阻，从而减小压缩机负担，提高压缩机工作效率;旁路开启方式灵活，易于控制，可根据实际使用情况进行适应性调节，扩大了使用范围；通过设置热交换器或双层芯体结构的车外换热器，进一步利用汽车的废热，以实现节能高效的目的。
【附图说明】
[0018]为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明:
[0019]图1为本实用新型的原理图；
[0020]图2为制热循环示意图；
[0021 ]图3为加装热交换器的系统原理图；
[0022]图4为双层芯体结构车外换热器的系统原理图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。
[0024]如图所示，本实用新型中的新能源汽车超低温热栗空调系统，包括压缩机1、气液分离器2、车内换热器3、蒸发器4、车外换热器5以及蒸汽喷射器6;所述蒸汽喷射器6的一个入口端与TXVI7及两通阀Π 8出口端相串联，所述两通阀Π 8的入口端与蒸汽喷射器6的另一入口端相并联;所述压缩机I的高压端口通过三通换向阀19与车内换热器3相连接，所述车内换热器3通过两通阀ΙΠ10与两通阀Π 8的入口端相连接，所述蒸汽喷射器6的一个出口端依次通过三通换向阀Π 11、m 12与车外换热器5的入口端相连接，所述车外换热器5的出口端依次通过三通换向阀IV13、气液分离器2与压缩机I的低压端口连接在一起，所述蒸汽喷射器6的另一个出口端与压缩机I的中压端口相连;所述三通换向阀IV13的另一端口依次通过TXV Π 14、蒸发器4、两通阀115与气液分离器2的入口端相连接，所述三通换向阀ΙΠ12的另一端口通过EXV与车外换热器5的入口端相连接。该空调系统通过三通换向阀与两通阀对不同部分进行连接，可根据情况分别实现制冷、制热、除湿及除霜模式，具有回路结构简单、易于控制、流阻小，反应迅速且稳定的特点，适于标准化生产。
[0025]作为上述方案的进一步改进，所述三通换向阀19的另一端口与两通阀m1的入口端相连接。即车内换热器3具有一个可选择的旁路，在制冷模式下，从压缩机I内出来的冷媒可直接通过该旁路而不经过车内换热器3进入蒸汽喷射器6，可减少冷媒压降，降低流阻，从而减小压缩机I负担，提高压缩机I工作效率。
[0026]作为上述方案的进一步改进，所述两通阀m1的入口端与三通换向阀Π11的另一端口相连接。即蒸汽喷射器6具有一个可选择的旁路，在制冷模式与除霜模式下，直接通过该旁路而不经过蒸汽喷射器6进车外换热器5，可减少冷媒压降，降低流阻，从而减小压缩机I负担，提高压缩机I工作效率。该旁路可根据情况与车内换热器3旁路配合开启，最大程度的减小压降损失。
[0027]作为上述方案的进一步改进，所述车外换热器5与气液分离器2之间还设有热交换器16。此处的热交换器16可对汽车的废热(马达等电器件的散热)进行收集，待流入压缩机I的冷媒穿过热交换器16时得到加热，既能增加流入压缩机I冷媒的焓，进一步提高压缩机I的效率;又尽可能的利用了车辆能量，满足了节能高效的要求。
[0028]作为上述方案的进一步改进，所述车外换热器5为双层芯体结构，其中一层芯体与外部循环冷却系统相连成循环回路，所述外部循环冷却系统主要由散热器17及冷却装置18组成。
[0029]具体的，双层芯体的车外换热器2，一层流过冷媒，另一层流过马达制冷剂，在低温时控制水路三通阀19，使冷却装置18内的冷却液转向流入车外换热器5的制冷剂层，再回到冷却装置18。此时车辆前端的进气先经过制冷剂层加热后再经过冷媒层降温，可降低车外换热器5的热负荷。
[0030]—种适用于上述的新能源汽车超低温热栗空调系统的控制方法，主要包括以下步骤:
[0031 ] (I)制冷循环:关闭两通阀Π 8，压缩机I做功，经三通换向阀19流向三通换向阀Π
11、m 12及车外换热器5，然后冷媒通过三通换向阀IV13流经TXV Π 14、蒸发器4、两通阀115与气液分离器2后返回压缩机I。
[0032]具体的，从压缩机I内流出的冷媒通过三通换向阀19可选择性经过车内换热器3或不经过车内换热器3到达两通阀m1入口端处，到达两通阀m1入口端处的冷媒可选择性经过蒸汽喷射器6或不经过蒸汽喷射器6到达三通换向阀Π。在冷媒不经过车内换热器3和/或不经过蒸汽喷射器6而到达三通换向阀Π时，由于避开了车内换热器3和/或蒸汽喷射器6，从而减少了冷媒压降，降低了流阻，使压缩机I负担有所减小，进一步提高了压缩机I的工作效率。
[0033](2)制热循环:压缩机I做功，经三通换向阀19流向车内换热器3，此时空气经鼓风机吸入空调系统被车内换热器3加热，再送入乘员舱内取暖;然后冷媒经过两通阀m1流向蒸汽喷射器6，打开两通阀Π 8，冷媒被分成两条路径，一条经由TXVI7节流降压后直接回到压缩机I的中压端口，另一条则依次经过蒸汽喷射器6、三通换向阀Π 11、m 12后流入EXV节流降压，再通过车外换热器5与气液分离器2回到压缩机I;在该循环模式下，车外换热器5作为蒸发器工作，两条路径中，一条路径中的冷媒经过蒸汽喷射器6及EXV降温降压，从而降低了车外换热器5的工作负荷，另一条路径中的冷媒则温度较高，压力较高，直接进入压缩机I，可增加压缩机I的焓，从而提高了压缩机I的工作效率。
[0034](3)除湿循环:在(2)状态下，关闭EXV，使三通换向阀ΙΠ12直接与车外换热器5连通，改变三通换向阀IV13连通状态，关闭三通换向阀IV13与气液分离器2的连接支路，开启三通换向阀IV13与蒸发器4、气液分离器2的连接支路，使冷媒流向蒸发器4后再回到气液分离器2和压缩机I，此时气流经过蒸发器4除湿后再经过车内换热器3加热。
[0035]为了提高制热效率，减小换热器热负荷，空调系统模式会使用一段时间的内循环，在舱内成员较多时，空气相对湿度会增加，持续的内循环取暖会导致挡风玻璃内表面出现起雾现象，为满足安全要求须对进气进行除湿处理;在制热循环回路上，改变三通换向阀m
12,使冷媒不经过EXV而直接进入车外换热器5冷凝，改变三通换向阀IV13，使冷媒流向蒸发器4后再回到气液分离器2和压缩机I，即可实现气流的先除湿再加热。
[0036](4)除霜循环:在(2)状态下，关闭两通阀Π8与蒸汽喷射器6，直接连通车内换热器3与三通换向阀Π 11，S卩连通蒸汽喷射器6旁路，关闭EXV，使三通换向阀ΙΠ12直接与车外换热器5连通，从车内换热器3流出的冷媒直接进入车外换热器5，后通过三通换向阀IV13直接回到气液分离器2。在较低温的气候，空气中存在较高的相对湿度，在运行热栗循环时车外换热器5(此时作为蒸发器使用)的表面温度接近O度甚至更低，极易遭遇结霜问题。该循环模式下既能快速除霜，又能保证舱内取暖的正常进行。全程化霜最多30秒便可完成。
[0037]最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1.一种新能源汽车超低温热栗空调系统，其特征在于:包括压缩机、气液分离器、车内换热器、蒸发器、车外换热器以及蒸汽喷射器;所述蒸汽喷射器的一个入口端与TXVI及两通阀Π出口端相串联，所述两通阀Π的入口端与蒸汽喷射器的另一入口端相并联;所述压缩机的高压端口通过三通换向阀I与车内换热器相连接，所述车内换热器通过两通阀m与两通阀π的入口端相连接，所述蒸汽喷射器的一个出口端依次通过三通换向阀π、m与车外换热器的入口端相连接，所述车外换热器的出口端依次通过三通换向阀IV、气液分离器与压缩机的低压端口连接在一起，所述蒸汽喷射器的另一个出口端与压缩机的中压端口相连;所述三通换向阀IV的另一端口依次通过τχνπ、蒸发器、两通阀I与气液分离器的入口端相连接，所述三通换向阀m的另一端口通过Exv与车外换热器的入口端相连接。2.根据权利要求1所述的新能源汽车超低温热栗空调系统，其特征在于:所述三通换向阀I的另一端口与两通阀m的入口端相连接。3.根据权利要求1所述的新能源汽车超低温热栗空调系统，其特征在于:所述两通阀m的入口端与三通换向阀π的另一端口相连接。4.根据权利要求1?3任一项所述的新能源汽车超低温热栗空调系统，其特征在于:所述车外换热器与气液分离器之间还设有热交换器。5.根据权利要求1?3任一项所述的新能源汽车超低温热栗空调系统，其特征在于:所述车外换热器为双层芯体结构，其中一层芯体与外部循环冷却系统相连成循环回路，所述外部循环冷却系统主要由散热器及冷却装置组成。
【文档编号】B60H1/00GK205674812SQ201620596448
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月17日 公开号201620596448.9, CN 201620596448, CN 205674812 U, CN 205674812U, CN-U-205674812, CN201620596448, CN201620596448.9, CN205674812 U, CN205674812U
【发明人】王晓勇, 黄龙, 李广, 苏涛
【申请人】南方英特空调有限公司