一种电动车废热利用变频热泵空调系统及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种电动车废热利用变频热泵空调系统及其方法，包括内置交流电机驱动的低压级变速卧式涡旋压缩机、高压级压缩机、车内换热器、车外换热器、车内风机、车外风机、中间冷却器、废热回收回路等。废热回收回路由废热回收散热器、废热排放散热器、电动水泵、电气元件水冷装置等组成。废热回收散热器安装在车外换热器前面，制热循环时，废热回收散热器放出的热量提高了车外换热器周围的温度，改善了热泵运行的工况。本系统不仅使电动车以最佳方式实现在夏季时制冷、在冬季一般工况时单级制热和低温工况时双级制热；同时还能利用电动车上电气元件废热迅速融化车外换热器上的结霜、改善空调制热时运行工况，提高空调系统运行效率。
【专利说明】
一种电动车废热利用变频热泵空调系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车空调领域，尤其涉及一种电动车废热利用变频热泵空调系统及其方法。
【背景技术】
[0002]在日益注重环保的今天，电动车因其在能源安全、环境保护及可持续发展等方面的优势，受到越来越广泛的关注。而现有的汽车空调系统一方面能效比较低，另一方面它采用发动机余热作为冬天采暖用的热源，不能适用于电动汽车的供暖需求。
[0003]目前电动车主要采用传统热泵型空调系统或电加热方式为车室内供暖。但由于传统热泵型空调系统无法满足低温工况时汽车的制热需求；而电加热方式又需要消耗大量的电能，极大地缩短了电动车的续航里程。因此，为进一步促进电动车的应用和推广，发明一种能适应低温工况的、高能效比的电动车空调系统是迫切需要解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种既能适应低温工况，又具有高能效比的电动车废热利用变频热泵空调系统及其方法；它不仅能够满足电动车低温供暖的需求，还能够保证系统无论在制冷、一般工况下制热还是低温工况下制热，都能以高效节能方式运行。
[0005]本发明通过下述技术方案实现:
[0006]一种电动车废热利用变频热泵空调系统，包括能根据环境工况实现单、双级压缩自动切换的制冷剂循环回路和废热回收回路；所述制冷剂循环回路包括低压级压缩机1、第一单向阀11、四通换向阀2、车内换热器12、车外换热器10、第一车内风机22、车外风机21、主膨胀阀5、第二单向阀6、第三单向阀7、第四单向阀8、第五单向阀9、第一三通电磁阀13、第二三通电磁阀14、高压级压缩机组件3和中间冷却器组件4 ;
[0007]所述废热回收回路包括废热回收散热器15、废热排放散热器18、电动水泵16、电气元件水冷装置17、废热回收控制阀19和废热排放控制阀20 ；
[0008]所述高压级压缩机组件3由高压级压缩机31、第六单向阀32和单双级切换控制阀33组成；
[0009]所述中间冷却器组件4由中间节流膨胀阀41、中间冷却器42及其制冷剂进出口的连接管路组成；
[0010]所述低压级压缩机1、车内风扇电机22和车外风扇电机21均采用各自的变频器控制，实现调速；
[0011]所述低压级压缩机I通过第一单向阀11、四通换向阀2、单双级切换控制阀33、车内换热器12、第一三通电磁阀13、第二三通电磁阀14、主膨胀阀5和车外换热器10依次相连；
[0012]所述主膨胀阀5的进口同时与第二单向阀6的出口和第三单向阀7的出口相连；所述主膨胀阀5的出口同时与第四单向阀8的进口和第五单向阀9的进口相连；
[0013]所述高压级压缩机31与第六单向阀32的串联管路与单双级切换控制阀33管路并联形成高压级压缩机组件3 ;
[0014]所述高级压缩机组件3 —端与车内换热器12相连，另一端同时与四通换向阀2的d 口和中间冷却器组件4的制冷剂蒸气出口相连；
[0015]所述中间冷却器组件4的制冷剂入口与第一三通阀13的c 口相连，制冷剂高压过冷液体出口与第二三通阀14的c 口相连，制冷剂的饱和蒸气出口与高压级压缩机31的吸气口相连；
[0016]所述中间冷却器组件4的饱和蒸气出口的制冷剂气体与来自低压级压缩机I的中温中压制冷剂气体在管路中混合，变成中压过热蒸气后进入高压级压缩机31，实现制冷剂中间不完全冷却。
[0017]所述废热回收回路，由废热回收利用循环回路和废热排放循环回路组成，回路中电动水泵16与电气元件水冷装置17串联，其冷却水出口一端通过废热回收控制阀19与废热回收散热器15相连，形成废热回收利用循环回路，其冷却水出口的另一端通过废热排放控制阀20与废热排放散热器18相连，形成废热排放循环回路。
[0018]所述电气元件水冷装置17由分别安装在电气元件上的水冷块和连接水管组成，用于收集发热电气元件上产生的废热。
[0019]所述低压级压缩机I采用内置3相感应电机的车用涡旋压缩机，并使用变频电源驱动；所述高压级压缩机31采用定频或变频车用涡旋压缩机；高压级压缩机31与低压级压缩机I的额定排气量之比在1:3?1:2范围内。
[0020]所述车内风机22为离心风机，车外风机21为轴流风机，它们由各自的变频器控制以实现调速；所述车外风机21为压入式结构，设置在废热回收散热器15和车外换热器10进风口侧。
[0021]所述车内换热器12和车外换热器10为管翅式结构，换热器翅片材料为亲水铝箔；所述主膨胀阀5和中间节流膨胀阀41为电子膨胀阀或热力膨胀阀中的任意一种。
[0022]所述废热回收散热器15并装在车外换热器10旁，并处于车外换热器10进风口前方，与车外换热器10的距离为5?20mm。
[0023]所述废热回收回路的工质为水。
[0024]上述电动车废热利用变频热泵空调系统的控制方法如下:
[0025]空调系统运行在制冷模式下的控制步骤:
[0026]此时，制冷循环回路中四通换向阀2不通电，其内部a 口和b 口相通、c 口和d 口相通；单双级切换控制阀33开启，高压级压缩机31不工作；第一三通阀13和第二三通阀14均不开启，中间冷却器组件4不运行；
[0027]制冷剂从内置交流电机驱动的车用变频式低压级压缩机I流经第一单向阀11和四通换向阀2，通过车外换热器10向车外环境放热后通过第三单向阀7、主膨胀阀5、第四单向阀8及第二三通阀14和第一三通阀13流入车内换热器12，向车内环境吸热后经过单双级切换控制阀33，最后经四通换向阀2的d 口和c 口回到低压级压缩机1，完成制冷循环；
[0028]空调系统运行在单级制热模式下的控制步骤:
[0029]此时，制冷循环回路中四通换向阀2通电，其内部a 口和d 口相通、b 口和c 口相通；单双级切换控制阀33开启，高压级压缩机31不工作；第一三通阀13和第二三通阀14均不开启，中间冷却器组件4不运行；
[0030]制冷剂从内置交流电机驱动的车用变频式低压级压缩机I流经第一单向阀11、四通换向阀2和单双级切换控制阀33，通过车内换热器12向车内环境放热后经过第一三通阀13、第二三通阀14及第二单向阀6、主膨胀阀5和第五单向阀9流入车外换热器10，向车外环境吸热后经四通换向阀2的b 口和c 口回到低压级压缩机1，完成单级压缩制热循环。
[0031]空调系统运行在双级制热模式下的控制步骤:
[0032]此时，制冷循环回路中四通换向阀2通电，其内部a 口和d 口相通、b 口和c 口相通；单双级切换控制阀33关闭，高压级压缩机31工作；第一三通阀13和第二三通阀14均开启，中间冷却器组件4运行；
[0033]制冷剂被内置交流电机驱动的低压级压缩机I压缩成中温中压的气体，经过第一单向阀11和四通换向阀2后与中间冷却器42的饱和蒸气出口的制冷剂气体在管路中混合，变成中压的过热蒸气进入高压级压缩机31，实现制冷剂中间不完全冷却；
[0034]高压级压缩机31排出的高温高压制冷剂气体经第六单向阀32后，通过车内换热器12向车内环境放热，冷凝成高压液体，从车内换热器12出来的高压制冷剂液体再经过第一三通阀13后分成两路:一路经中间节流膨胀阀41节流成中温中压的气液两相制冷剂后进入中间冷却器42，吸收流经中间冷却器42盘管内高压制冷剂液体的热量而蒸发，变成饱和蒸气后随同低压级压缩机I的排气一同进入高压级压缩机31 ;另一路高压液体直接进入中间冷却器42的盘管，在盘管内因管外制冷剂的蒸发而得到进一步过冷，经过充分冷却的高压制冷剂液体经第二三通阀14、第二单向阀6、主膨胀阀5和第五单向阀9流入车外换热器10，向车外环境吸热后经四通换向阀2的b 口和c 口回到低压级压缩机1，完成双级压缩制热循环。
[0035]所述废热回收回路有废热回收利用和废热排放两种工作模式；
[0036]当制冷剂循环回路工作在制冷模式时，废热排放循环回路工作实行废热排放；
[0037]当制冷剂循环回路工作在制热模式时，废热回收利用循环回路工作实行废热回收。
[0038]本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果:
[0039]在制热时，通过利用电动车上电气元件的废热防止车外换热器结霜并提高车外换热器周围的温度，使得热泵运行的工况得以改善。同时，系统能根据环境工况，自动切换单级压缩和双级压缩模式，在夏季制冷和冬季一般工况制热时采用单级压缩，在冬季低温工况时转换为双级压缩，这样不仅满足了冬季低温工况的供暖要求，还使空调系统在全工况下都能以高效节能的方式运行。此外，在低压级压缩机和风扇电机上采用变频技术，使系统在任何工况下都能一直工作在最优状态。在制冷时，电气元件上的热量也能通过废热排放散热器散发掉，保证了电气元件的正常工作和使用寿命。本系统不仅节约了能源、提高了能源利用率，而且能较好地解决传统热泵型空调系统能效比低且不能满足低温工况供暖需求的难题。
[0040]本发明技术手段简便，有利于环境保护，对加快电动车的应用和普及具有重要意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1为本发明的结构示意图；
[0042]图2为空调系统在制冷模式下，工质的流动方向示意图；
[0043]图3为空调系统在单级制热模式下，工质的流动方向示意图；
[0044]图4为空调系统在双级制热模式下，工质的流动方向示意图。
【具体实施方式】
[0045]下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
[0046]实施例
[0047]如图1所示。本发明电动车废热利用变频热泵空调系统，包括能根据环境工况实现单、双级压缩自动切换的制冷剂循环回路和废热回收回路；所述制冷剂循环回路包括低压级压缩机1、第一单向阀11、四通换向阀2、车内换热器12、车外换热器10、第一车内风机22、车外风机21、主膨胀阀5、第二单向阀6、第三单向阀7、第四单向阀8、第五单向阀9、第一三通电磁阀13、第二三通电磁阀14、高压级压缩机组件3和中间冷却器组件4 ;
[0048]所述废热回收回路包括废热回收散热器15、废热排放散热器18、电动水泵16、电气元件水冷装置17、废热回收控制阀19和废热排放控制阀20 ；
[0049]所述高压级压缩机组件3由高压级压缩机31、第六单向阀32和单双级切换控制阀33组成；
[0050]所述中间冷却器组件4由中间节流膨胀阀41、中间冷却器42及其制冷剂进出口的连接管路组成；
[0051 ] 所述低压级压缩机1、车内风扇电机22和车外风扇电机21均采用各自的变频器控制，实现调速；
[0052]所述低压级压缩机I通过第一单向阀11、四通换向阀2、单双级切换控制阀33、车内换热器12、第一三通电磁阀13、第二三通电磁阀14、主膨胀阀5和车外换热器10依次相连；
[0053]所述主膨胀阀5的进口同时与第二单向阀6的出口和第三单向阀7的出口相连；所述主膨胀阀5的出口同时与第四单向阀8的进口和第五单向阀9的进口相连；
[0054]所述高压级压缩机31与第六单向阀32的串联管路与单双级切换控制阀33管路并联形成高压级压缩机组件3 ;
[0055]所述高级压缩机组件3 —端与车内换热器12相连，另一端同时与四通换向阀2的d 口和中间冷却器组件4的制冷剂蒸气出口相连；
[0056]所述中间冷却器组件4的制冷剂入口与第一三通阀13的c 口相连，制冷剂高压过冷液体出口与第二三通阀14的c 口相连，制冷剂的饱和蒸气出口与高压级压缩机31的吸气口相连；
[0057]所述中间冷却器组件4的饱和蒸气出口的制冷剂气体与来自低压级压缩机I的中温中压制冷剂气体在管路中混合，变成中压过热蒸气后进入高压级压缩机31，实现制冷剂中间不完全冷却。
[0058]所述废热回收回路，由废热回收利用循环回路和废热排放循环回路组成，回路中电动水泵16与电气元件水冷装置17串联，其冷却水出口一端通过废热回收控制阀19与废热回收散热器15相连，形成废热回收利用循环回路，其冷却水出口的另一端通过废热排放控制阀20与废热排放散热器18相连，形成废热排放循环回路。
[0059]所述电气元件水冷装置17由分别安装在电气元件(控制器、变频器、电机等)上的水冷块和连接水管组成，用于收集发热电气元件上产生的废热。
[0060]所述低压级压缩机I采用内置3相感应电机的车用涡旋压缩机，并使用变频电源驱动；所述高压级压缩机31采用定频或变频车用涡旋压缩机；高压级压缩机31与低压级压缩机I的额定排气量之比在1:3?1:2范围内。
[0061]所述车内风机22为离心风机，车外风机21为轴流风机，它们由各自的变频器控制以实现调速；所述车外风机21为压入式结构，设置在废热回收散热器15和车外换热器10进风口侧。
[0062]所述车内换热器12和车外换热器10为管翅式结构，换热器翅片材料为亲水铝箔；所述主膨胀阀5和中间节流膨胀阀41为电子膨胀阀或热力膨胀阀中的任意一种。
[0063]所述废热回收散热器15并装在车外换热器10旁，并处于车外换热器10进风口前方，与车外换热器10的距离为5?20mm。
[0064]所述废热回收回路的工质为水。
[0065]上述电动车废热利用变频热泵空调系统的控制方法，可通过如下控制步骤实现:
[0066]如图2所示，空调系统运行在制冷模式下的控制步骤:
[0067]此时，制冷循环回路中四通换向阀2不通电，其内部a 口和b 口相通、c 口和d 口相通；单双级切换控制阀33开启，高压级压缩机31不工作；第一三通阀13和第二三通阀14均不开启(a 口 b 口相通)，中间冷却器组件4不运行；
[0068]制冷剂从内置交流电机驱动的车用变频式低压级压缩机I流经第一单向阀11和四通换向阀2，通过车外换热器10向车外环境放热后通过第三单向阀7、主膨胀阀5、第四单向阀8及第二三通阀14和第一三通阀13流入车内换热器12，向车内环境吸热后经过单双级切换控制阀33，最后经四通换向阀2的d 口和c 口回到低压级压缩机1，完成制冷循环；此模式下，在空调系统的废热回收回路中，废热回收控制阀19关闭，废热排放控制阀20开启，冷却水在电动水泵16的作用下，经由电气元件水冷装置17、废热排放控制阀20，再通过废热排放散热器18向环境放热，保证了电气元件的正常工作和使用寿命。
[0069]如图3所示，空调系统运行在单级制热模式下的控制步骤:
[0070]在冬季一般工况时，空调系统在此模式下工作。此时，制冷循环回路中四通换向阀2通电，其内部a 口和d 口相通、b 口和c 口相通；单双级切换控制阀33开启，高压级压缩机31不工作；第一三通阀13和第二三通阀14均不开启(a 口和b 口相通)，中间冷却器组件4不运行；
[0071]制冷剂从内置交流电机驱动的车用变频式低压级压缩机I流经第一单向阀11、四通换向阀2和单双级切换控制阀33，通过车内换热器12向车内环境放热后经过第一三通阀13、第二三通阀14及第二单向阀6、主膨胀阀5和第五单向阀9流入车外换热器10，向车外环境吸热后经四通换向阀2的b 口和c 口回到低压级压缩机1，完成单级压缩制热循环；此模式下，在空调系统的废热回收回路中，废热回收控制阀19开启，废热排放控制阀20关闭，冷却水在电动水泵16的作用下，经由电气元件水冷装置17、废热回收控制阀19，再通过废热回收散热器15向车外换热器周围放热，融化车外换热器上的结霜、提高车外换热器周围的温度，从而改善热泵运行的工况，提高能源利用率和空调系统的运行效率。
[0072]如图4所示，空调系统运行在双级制热模式下的控制步骤:
[0073]在冬季低温工况时，空调系统在此模式下工作。此时，制冷循环回路中四通换向阀2通电，其内部a 口和d 口相通、b 口和c 口相通；单双级切换控制阀33关闭，高压级压缩机31工作；第一三通阀13和第二三通阀14均开启(a 口和c 口相通)，中间冷却器组件4运行；
[0074]制冷剂被内置交流电机驱动的低压级压缩机I (车用变频式)压缩成中温中压的气体，经过第一单向阀11和四通换向阀2后与中间冷却器42的饱和蒸气出口的制冷剂气体在管路中混合，变成中压的过热蒸气进入高压级压缩机31，实现制冷剂中间不完全冷却；
[0075]高压级压缩机31排出的高温高压制冷剂气体经第六单向阀32后，通过车内换热器12向车内环境放热，冷凝成高压液体，从车内换热器12出来的高压制冷剂液体再经过第一三通阀13后分成两路:一路经中间节流膨胀阀41节流成中温中压的气液两相制冷剂后进入中间冷却器42，吸收流经中间冷却器42盘管内高压制冷剂液体的热量而蒸发，变成饱和蒸气后随同低压级压缩机I的排气一同进入高压级压缩机31 ;另一路高压液体直接进入中间冷却器42的盘管，在盘管内因管外制冷剂的蒸发而得到进一步过冷，经过充分冷却的高压制冷剂液体经第二三通阀14、第二单向阀6、主膨胀阀5和第五单向阀9流入车外换热器10，向车外环境吸热后经四通换向阀2的b 口和c 口回到低压级压缩机1，完成双级压缩制热循环。
[0076]采用双级压缩一方面能使压缩机保持在较低的压缩比和排气温度，确保空调系统在低温工况下运行可靠；另一方面增加了盘管内液态制冷剂的过冷度，使节流过程产生的无效蒸气量即干度减少，因而单位制冷量增大，并且由于中间冷却器内产生的蒸气增加了车内换热器的制冷剂流量，从而低温工况时的制热能力得到了提高。此模式下，在空调系统的废热回收回路中，废热回收控制阀19开启，废热排放控制阀20关闭，冷却水在电动水泵16的作用下，经由电气元件水冷装置17、废热回收控制阀19，再通过废热回收散热器15向车外换热器周围放热，融化车外换热器上的结霜、提高车外换热器周围的温度，从而改善热泵运行的工况，提高能源利用率和空调系统的运行效率。
[0077]系统无论工作在制冷模式、单级制热模式还是双级制热模式下，都可根据系统的控制目标和运行工况调节低压级压缩机的电源频率和室内外风扇电机的频率，使系统一直处于最优工作状态。在制冷模式和单级制热模式下，高压级压缩机不投入运行。当车室内外温度相差较大时，调节低压级压缩机频率和室内外风扇电机频率，使系统工作在最大制冷量或最大制热量状态；当车室内外温度差在一定范围内时，调节低压级压缩机频率和室内外风机频率，使系统在最高能效比状态下工作。在双级制热模式下，为获得更大制热量和更高能效比，低压级和高压级压缩机都投入运行。此时，当热泵系统的最大制热量不能满足供暖需求时，调节低压级压缩机频率和室内外风机频率使系统工作在最大制热量状态；若热泵系统的制热量能够满足供暖需求时，调节低压级压缩机频率和室内外风机频率，从而保证双级压缩循环处于最佳中间压力状态，使系统能效比最优。根据系统的控制目标和运行工况，实时调节低压级压缩机频率和室内外风机频率，可达到既能尽快满足舒适性要求又能提尚系统能效比的目的。
[0078]系统在运行过程中单级制热模式和双级制热模式的自动切换点由具体的空调系统结构而定。可通过模拟或实验方式找到单级压缩循环和双级压缩循环下系统能效比随环境温度变化的曲线交点，此交点即为最佳温度切换点。当环境温度高于此温度时，视为冬季一般工况，系统工作在单级制热模式；当环境温度不高于此温度时，视为冬季低温工况，系统工作在双级制热模式。
[0079]如上所述，便可较好地实现本发明。
[0080]本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种电动车废热利用变频热泵空调系统，包括能根据环境工况实现单、双级压缩自动切换的制冷剂循环回路和废热回收回路，其特征在于: 所述制冷剂循环回路包括低压级压缩机(1)、第一单向阀(11)、四通换向阀(2)、车内换热器(12)、车外换热器(10)、第一车内风机(22)、车外风机(21)、主膨胀阀(5)、第二单向阀(6)、第三单向阀(7)、第四单向阀(8)、第五单向阀(9)、第一三通电磁阀(13)、第二三通电磁阀(14)、高压级压缩机组件(3)和中间冷却器组件⑷； 所述废热回收回路包括废热回收散热器(15)、废热排放散热器(18)、电动水泵(16)、电气元件水冷装置(17)、废热回收控制阀(19)和废热排放控制阀(20)； 所述高压级压缩机组件(3)由高压级压缩机(31)、第六单向阀(32)和单双级切换控制阀(33)组成; 所述中间冷却器组件⑷由中间节流膨胀阀(41)、中间冷却器(42)及其制冷剂进出口的连接管路组成； 所述低压级压缩机(1)、车内风扇电机(22)和车外风扇电机(21)均采用各自的变频器控制，实现调速； 所述低压级压缩机(1)通过第一单向阀(11)、四通换向阀(2)、单双级切换控制阀(33)、车内换热器(12)、第一三通电磁阀(13)、第二三通电磁阀(14)、主膨胀阀(5)和车外换热器(10)依次相连； 所述主膨胀阀(5)的进口同时与第二单向阀(6)的出口和第三单向阀(7)的出口相连；所述主膨胀阀(5)的出口同时与第四单向阀⑶的进口和第五单向阀(9)的进口相连； 所述高压级压缩机(31)与第六单向阀(32)的串联管路与单双级切换控制阀(33)管路并联形成高压级压缩机组件(3); 所述高级压缩机组件(3) —端与车内换热器(12)相连，另一端同时与四通换向阀(2)的d 口和中间冷却器组件⑷的制冷剂蒸气出口相连； 所述中间冷却器组件(4)的制冷剂入口与第一三通阀(13)的c 口相连，制冷剂高压过冷液体出口与第二三通阀(14)的c 口相连，制冷剂的饱和蒸气出口与高压级压缩机(31)的吸气口相连； 所述中间冷却器组件(4)的饱和蒸气出口的制冷剂气体与来自低压级压缩机(1)的中温中压制冷剂气体在管路中混合，变成中压过热蒸气后进入高压级压缩机(31)，实现制冷剂中间不完全冷却。
2.根据权利要求1所述的电动车废热利用变频热泵空调系统，其特征在于:所述废热回收回路，由废热回收利用循环回路和废热排放循环回路组成，回路中电动水泵(16)与电气元件水冷装置(17)串联，其冷却水出口一端通过废热回收控制阀(19)与废热回收散热器(15)相连，形成废热回收利用循环回路，其冷却水出口的另一端通过废热排放控制阀(20)与废热排放散热器(18)相连，形成废热排放循环回路。
3.根据权利要求2所述的电动车废热利用变频热泵空调系统，其特征在于:所述电气元件水冷装置(17)由分别安装在电气元件上的水冷块和连接水管组成，用于收集发热电气元件上产生的废热。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动车废热利用变频热泵空调系统，其特征在于:所述低压级压缩机(1)采用内置3相感应电机的车用涡旋压缩机，并使用变频电源驱动；所述高压级压缩机(31)采用定频或变频车用涡旋压缩机；高压级压缩机(31)与低压级压缩机(1)的额定排气量之比在1:3?1:2范围内。
5.根据权利要求4所述的电动车废热利用变频热泵空调系统，其特征在于:所述车内风机(22)为离心风机，车外风机(21)为轴流风机，它们由各自的变频器控制以实现调速；所述车外风机(21)为压入式结构，设置在废热回收散热器(15)和车外换热器(10)进风口侧。
6.根据权利要求4所述的电动车废热利用变频热泵空调系统，其特征在于:所述车内换热器(12)和车外换热器(10)为管翅式结构，换热器翅片材料为亲水铝箔；所述主膨胀阀(5)和中间节流膨胀阀(41)为电子膨胀阀或热力膨胀阀中的任意一种。
7.根据权利要求4所述的电动车废热利用变频热泵空调系统，其特征在于:所述废热回收散热器(15)并装在车外换热器(10)旁，并处于车外换热器(10)进风口前方，与车外换热器(10)的距离为5?20mmo
8.根据权利要求4所述的电动车废热利用变频热泵空调系统，其特征在于:所述废热回收回路的工质为水。
9.权利要求1至8中任一项所述电动车废热利用变频热泵空调系统的控制方法，其特征在于控制步骤如下: 空调系统运行在制冷模式下的控制步骤: 此时，制冷循环回路中四通换向阀⑵不通电，其内部a 口和b 口相通、c 口和d 口相通；单双级切换控制阀(33)开启，高压级压缩机(31)不工作；第一三通阀(13)和第二三通阀(14)均不开启，中间冷却器组件⑷不运行； 制冷剂从内置交流电机驱动的车用变频式低压级压缩机(1)流经第一单向阀(11)和四通换向阀(2)，通过车外换热器(10)向车外环境放热后通过第三单向阀(7)、主膨胀阀(5)、第四单向阀(8)及第二三通阀(14)和第一三通阀(13)流入车内换热器(12)，向车内环境吸热后经过单双级切换控制阀(33)，最后经四通换向阀(2)的d 口和c 口回到低压级压缩机(1)，完成制冷循环； 空调系统运行在单级制热模式下的控制步骤: 此时，制冷循环回路中四通换向阀⑵通电，其内部a 口和d 口相通、b 口和c 口相通；单双级切换控制阀(33)开启，高压级压缩机(31)不工作；第一三通阀(13)和第二三通阀(14)均不开启，中间冷却器组件⑷不运行； 制冷剂从内置交流电机驱动的车用变频式低压级压缩机(1)流经第一单向阀(11)、四通换向阀(2)和单双级切换控制阀(33)，通过车内换热器(12)向车内环境放热后经过第一三通阀(13)、第二三通阀(14)及第二单向阀(6)、主膨胀阀(5)和第五单向阀(9)流入车外换热器(10)，向车外环境吸热后经四通换向阀(2)的b 口和c 口回到低压级压缩机(1)，完成单级压缩制热循环； 空调系统运行在双级制热模式下的控制步骤: 此时，制冷循环回路中四通换向阀⑵通电，其内部a 口和d 口相通、b 口和c 口相通；单双级切换控制阀(33)关闭，高压级压缩机(31)工作；第一三通阀(13)和第二三通阀(14)均开启，中间冷却器组件⑷运行； 制冷剂被内置交流电机驱动的低压级压缩机(1)压缩成中温中压的气体，经过第一单向阀(11)和四通换向阀(2)后与中间冷却器(42)的饱和蒸气出口的制冷剂气体在管路中混合，变成中压的过热蒸气进入高压级压缩机(31)，实现制冷剂中间不完全冷却； 高压级压缩机(31)排出的高温高压制冷剂气体经第六单向阀(32)后，通过车内换热器(12)向车内环境放热，冷凝成高压液体，从车内换热器(12)出来的高压制冷剂液体再经过第一三通阀(13)后分成两路:一路经中间节流膨胀阀(41)节流成中温中压的气液两相制冷剂后进入中间冷却器(42)，吸收流经中间冷却器(42)盘管内高压制冷剂液体的热量而蒸发，变成饱和蒸气后随同低压级压缩机(1)的排气一同进入高压级压缩机(31);另一路高压液体直接进入中间冷却器(42)的盘管，在盘管内因管外制冷剂的蒸发而得到进一步过冷，经过充分冷却的高压制冷剂液体经第二三通阀(14)、第二单向阀(6)、主膨胀阀(5)和第五单向阀(9)流入车外换热器(10)，向车外环境吸热后经四通换向阀⑵的b 口和c 口回到低压级压缩机(1)，完成双级压缩制热循环。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于:所述废热回收回路有废热回收利用和废热排放两种工作模式； 当制冷剂循环回路工作在制冷模式时，废热排放循环回路工作实行废热排放； 当制冷剂循环回路工作在制热模式时，废热回收利用循环回路工作实行废热回收。
【文档编号】F25B27/02GK104501445SQ201410764030
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】杜群贵, 彭庆红 申请人:华南理工大学