适用于新能源汽车的热泵空调系统的制作方法

本发明涉及新能源汽车热管理领域，具体地，涉及一种适用于新能源汽车的热泵空调系统，尤其是一种具备变流程车外换热器的新能源汽车热泵空调系统及其交通工具。

背景技术：

随着汽车技术的发展，电动汽车在车辆中的占有率越来越高，电动汽车热泵空调技术也越来越多的得到研究和应用，国内外已有多部电动汽车配置了热泵空调系统，车外换热器在热泵空调系统中不仅作为冷凝器还作为蒸发器，是热泵空调系统中重要的组件，其结构设计影响系统的换热效果与系统复杂程度，低温情况下热泵空调系统的制热量不足以及车外换热器结霜问题也亟需解决。目前大多数的电动汽车热泵空调系统采用的车外换热器作为冷凝器与蒸发器时进出口不一致，这增加了系统管路连接的复杂程度。因此，有必要研发一种车外换热器作为冷凝器与蒸发器时进出口一致又保证车外换热器换热效果，阀门数量少且能有效提高低温环境下系统制热效果，避免车外换热器结霜的新能源汽车热泵空调系统，既使系统结构简单，成本又大幅度降低，又提高了系统运行的效率与稳定性，有助于热泵系统在新能源汽车的推广。

专利文献cn109695917a公开了一种空调系统，空调系统包括：室外机，包括室外换热器(5)；室内机，包括与所述室外换热器5连通的室内换热器7；以及气悬浮式离心压缩机1，与所述室外换热器5和所述室内换热器7均连通。该专利无法很好地适用于新能源汽车的热泵空调系统。

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适用于新能源汽车的热泵空调系统。

根据本发明提供的一种适用于新能源汽车的热泵空调系统，包括：压缩机部件1、空调箱体2、车内冷凝器部件3、车外换热器4、水冷换热器5、车内蒸发器6、气液分离器7、鼓风机8、第一全通电子膨胀阀9、第二全通电子膨胀阀10、电磁阀11、带截止功能的热力膨胀阀12、温度风门13；所述温度风门13置于车内冷凝器部件(3)与车内蒸发器(6)之间起到气流通断作用；所述车内冷凝器部件3与压缩机部件1、第一全通电子膨胀阀9相连；所述第一全通电子膨胀阀9与车外换热器4相连；所述车外换热器4与第二全通电子膨胀阀10相连；所述第二全通电子膨胀阀10与水冷换热器5相连；所述车外换热器4与热力膨胀阀12相连；所述热力膨胀阀12与车内蒸发器6相连；所述气液分离器7的一端与热力膨胀阀12、水冷换热器5相连；所述气液分离器7的另一端与压缩机部件1相连；所述鼓风机8、温度风门13、车内冷凝器部件3、车内蒸发器6设置于空调箱体2。

优选地，还包括：电磁阀11；所述电磁阀11与第一全通电子膨胀阀9、车内冷凝器部件3、热力膨胀阀12分别相连。

优选地，热力膨胀阀12具有电磁阀集成结构。

优选地，所述车外换热器4包括：第一集流管14、进口组件15、出口组件16、第二集流管21、扁管部件22；所述进口组件15与第一集流管14相连；所述出口组件16与第一集流管14相连；所述扁管部件22分别与第一集流管14、第二集流管21相连；所述车外换热器4还包括：第一波纹管调节阀17、第二波纹管调节阀19、第一边板18以及第二边板20；所示第一波纹管调节阀17、第一边板18设置于第一集流管14的一端；所述第二波纹管调节阀19、第二边板20设置于第一集流管14的另一端；所述第一波纹管调节阀17能够和第一边板18闭合或者分离；所述第二波纹管调节阀19能够和第二边板20闭合或者分离；所述进口组件与第二波纹管调节阀19相邻近；所述出口组件与第一波纹管调节阀17相邻近。

优选地，当所述第一波纹管调节阀17和第一边板18闭合，所述第二波纹管调节阀19和第二边板20闭合时，所述第一集流管14被分为以下三个区域：-第一集流管第一区域；-第一集流管第二区域；-第一集流管第三区域；所述第一集流管第一区域、第一集流管第二区域、第一集流管第三区域分别与扁管部件22连通。

优选地，所述扁管部件22包括：上边板、下边板、扁管；所述上边板、下边板均与扁管平行。

优选地，上边板和扁管上设有一个或者多个翅片23，所述相邻的两个翅片23之间存在间隙。

优选地，所述第一波纹管调节阀17、第二波纹管调节阀19组成波纹管调节阀；所述波纹管调节阀包括：波纹管、阀杆、阀杆密封圈；所述波纹管与阀杆相连；所述阀杆密封圈设置于阀杆的顶杆上。

优选地，车外换热器4采用以下任意一种状态：-冷凝器状态；-蒸发器状态。

优选地，所述扁管部件22还包括：一个或者多个孔道；所述孔道沿扁管部件(22)的长度方向设置；所述多个孔道平行设置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过变流程车外换热器，其作为冷凝器与蒸发器时同进同出，管路布置简单，系统阀门较少，且不影响系统换热效果。

2、本发明中水冷换热器既可作为电池冷却器，又可作为余热回收换热器，减少了水冷换热器的数量，简化了系统构造。

3、本发明中环境温度较低湿度较大时，旁通车外换热器，通过车内蒸发器与水冷换热器作为蒸发器，不用担心车外换热器结霜问题，热泵系统能连续高效的工作。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明实施例中制冷模式实施方案示意图。

图3为本发明实施例中制热模式实施方案示意图。

图4为本发明实施例中除湿供暖模式实施方案结构示意图。

图5为本发明实施例中车外换热器结构示意图。

图6为本发明实施例中车外换热器作为冷凝器结构示意图。

图7为本发明实施例中车外换热器作为蒸发器结构示意图。

图中：

压缩机部件1电磁阀11

空调箱体2热力膨胀阀12

车内冷凝器部件3温度风门13

车外换热器4第一集流管14

水冷换热器5进口组件15

车内蒸发器6出口组件16

气液分离器7第二集流管21

鼓风机8扁管部件22

第一全通电子膨胀阀9翅片23

第二全通电子膨胀阀10

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种适用于新能源汽车的热泵空调系统，包括：压缩机部件1、空调箱体2、车内冷凝器部件3、车外换热器4、水冷换热器5、车内蒸发器6、气液分离器7、鼓风机8、第一全通电子膨胀阀9、第二全通电子膨胀阀10、电磁阀11、带截止功能的热力膨胀阀12、温度风门13；所述温度风门13置于车内冷凝器部件(3)与车内蒸发器(6)之间起到气流通断作用；所述车内冷凝器部件3与压缩机部件1、第一全通电子膨胀阀9相连；所述第一全通电子膨胀阀9与车外换热器4相连；所述车外换热器4与第二全通电子膨胀阀10相连；所述第二全通电子膨胀阀10与水冷换热器5相连；所述车外换热器4与热力膨胀阀12相连；所述热力膨胀阀12与车内蒸发器6相连；所述气液分离器7的一端与热力膨胀阀12、水冷换热器5相连；所述气液分离器7的另一端与压缩机部件1相连；所述鼓风机8、温度风门13、车内冷凝器部件3、车内蒸发器6设置于空调箱体2。

优选地，还包括：电磁阀11；所述电磁阀11与第一全通电子膨胀阀9、车内冷凝器部件3、热力膨胀阀12分别相连。

优选地，热力膨胀阀12具有电磁阀集成结构。

优选地，所述车外换热器4包括：第一集流管14、进口组件15、出口组件16、第二集流管21、扁管部件22；所述进口组件15与第一集流管14相连；所述出口组件16与第一集流管14相连；所述扁管部件22分别与第一集流管14、第二集流管21相连；所述车外换热器4还包括：第一波纹管调节阀17、第二波纹管调节阀19、第一边板18以及第二边板20；所示第一波纹管调节阀17、第一边板18设置于第一集流管14的一端；所述第二波纹管调节阀19、第二边板20设置于第一集流管14的另一端；所述第一波纹管调节阀17能够和第一边板18闭合或者分离；所述第二波纹管调节阀19能够和第二边板20闭合或者分离；所述进口组件与第二波纹管调节阀19相邻近；所述出口组件与第一波纹管调节阀17相邻近。

优选地，当所述第一波纹管调节阀17和第一边板18闭合，所述第二波纹管调节阀19和第二边板20闭合时，所述第一集流管14被分为以下三个区域：-第一集流管第一区域；-第一集流管第二区域；-第一集流管第三区域；所述第一集流管第一区域、第一集流管第二区域、第一集流管第三区域分别与扁管部件22连通。

优选地，所述扁管部件22包括：上边板、下边板、扁管；所述上边板、下边板均与扁管平行。

优选地，上边板和扁管上设有一个或者多个翅片23，所述相邻的两个翅片23之间存在间隙。

优选地，所述第一波纹管调节阀17、第二波纹管调节阀19组成波纹管调节阀；所述波纹管调节阀包括：波纹管、阀杆、阀杆密封圈；所述波纹管与阀杆相连；所述阀杆密封圈设置于阀杆的顶杆上。

优选地，车外换热器4采用以下任意一种状态：-冷凝器状态；-蒸发器状态。

优选地，所述扁管部件22还包括：一个或者多个孔道；所述孔道沿扁管(4)的长度方向设置；所述多个孔道平行设置。

具体地，在一个实施例，如图1、图2所示，一种热泵空调系统中，温度风门13将车内冷凝器空气流道关闭，压缩机出来的高温高压制冷剂气体经车内冷凝器(此时，车内冷凝器几乎不换热)后经过第一全通电子膨胀阀，膨胀阀全开不具备节流功能，高温高压制冷剂气体进入车外换热器(此时，车外换热器作为冷凝器，流程分布为第一流程扁管多第二流程扁管少)，冷凝放热后一路制冷剂通过第二全通电子膨胀阀，第二全通电子膨胀阀对来流制冷剂节流降压后进入水冷换热器，水冷换热器作为电池冷却器(水路未画出)对电池进行冷却；另外一路经带截止功能的热力膨胀阀节流后进入车内蒸发器对乘员舱进行降温；水冷换热器与车内蒸发器出来的制冷剂气体经过气液分离器后返回压缩机。

如图3所示，温度风门13将车内冷凝器空气流道打开，压缩机出来的高温高压制冷剂气体经车内冷凝器(此时，车内冷凝器换热给乘员舱供暖)后经过第一全通电子膨胀阀，第一全通电子膨胀阀对车内冷凝器出来的制冷剂节流降压后进入车外换热器(此时，车外换热器作为蒸发器，流程分布为第一流程扁管少第二流程扁管多)，从车外换热器出来的制冷剂经第二全通电子膨胀阀后进入水冷换热器，此时带截止功能的热力膨胀阀关闭，第二全通电子膨胀阀全通不节流，水冷换热器作为余热回收换热器回收电池或电机等电器的热量(水路未画出)，水冷换热器出来的制冷剂进入气液分离器后返回压缩机。

如图4所示，温度风门13将车内冷凝器空气流道打开，压缩机出来的高温高压制冷剂气体经车内冷凝器(此时，车内冷凝器换热给乘员舱供暖)，第一全通电子膨胀阀关闭，电磁阀11与带截止功能的热力膨胀阀打开，车内冷凝器出来的制冷剂经电磁阀11后，一路经带截止功能的热力膨胀阀节流后进入车内蒸发器对来流空气除湿降温；另一路经第二全通电子膨胀阀节流后进入水冷换热器，水冷换热器既可吸收电池热量也可吸收电机等电器热量，水冷换热器与车内蒸发器出来的制冷剂汇合后经气液分离器返回压缩机。

如图5、图6所示，高温高压的制冷剂气体由进口进入第一集流管，第一集流管包含两个波纹管调节阀和两个边板。高压的制冷剂气体顶开第一波纹管调节阀的阀杆(制冷剂压力大于波纹管预紧力)，使得第一边板通道打开，高压制冷剂气体通过到达第一边板，高压使得第二波纹管调节阀的阀杆与第二边板紧密闭合，这样第二边板和进口之间形成第一流程，制冷剂气体经过扁管到达第二集流管后再经过扁管到达出口，即第二流程。

如图7所示，低温低压的两相制冷剂由进口进入第一集流管，第一波纹管调节阀的阀杆此时与第一边板紧密闭合(制冷剂压力小于波纹管预紧力)，制冷剂无法通过，第二边板与进口形成第一流程；制冷剂经过扁管到达第二集流管，此时第二波纹管调节阀的阀杆与第二边板分离，第二边板通道打开，制冷剂经过剩下的扁管到达出口。

本发明通过变流程车外换热器，其作为冷凝器与蒸发器时同进同出，管路布置简单，系统阀门较少，且不影响系统换热效果。本发明中水冷换热器既可作为电池冷却器，又可作为余热回收换热器，减少了水冷换热器的数量，简化了系统构造。本发明中环境温度较低湿度较大时，旁通车外换热器，通过车内蒸发器与水冷换热器作为蒸发器，不用担心车外换热器结霜问题，热泵系统能连续高效的工作。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。