一种电动汽车热泵空调系统的制作方法

本发明涉及新能源汽车领域，特别涉及一种电动汽车热泵空调系统，所述热泵空调系统包括环境性能远优于r410a，与塑料件、密封件和金属件相容性好、在5～60％含油率下与润滑油互容性好的传热介质。

背景技术：

1、2016年《蒙特利尔议定书》缔约方达成《基加利修正案》，旨在限控温室气体氢氟碳化合物(hfcs)，开启了协同应对臭氧层耗损和气候变化的历史新篇章。《基加利修正案》的实施预计将减少88％hfcs排放，可防止本世纪末全球升温0.5℃，该修正案已于2021年9月15日对我国生效。

2、随着我国“双碳”目标确立，低碳绿色技术的发展至关重要。作为国家支柱产业的汽车行业，尤其是新能源汽车领域，现有高gwp值的hfcs削减，新型环保替代冷媒的开发，迫在眉睫。

3、欧盟mac指令，汽车空调冷媒于2017年1月1日起，所有车辆不得充注gwp超过150的含氟气体。欧盟f-gas法规517规定2015年1月1日起，欧盟区域对hfcs生产商和进口商的生产量或进口量实行配额制。现有车用空调冷媒r134a和r410a出口欧洲需缴纳配额费用。因此，新型环保替代冷媒的开发不仅具有社会效益，还具有经济效益，可以促进行业健康发展。

4、冷媒的替代开发需要兼顾环保和使用性能，目前电动汽车使用过程中主要问题之一为用户的续航里程焦虑，因涉及到驾驶舱取暖，该问题在冬季尤其是寒冷地区更加明显。电动汽车热泵空调系统代替传统ptc加热可以有效减少电量的消耗同时满足驾驶舱取暖需求，特斯拉、宝马、大众、奥迪等厂商已经采用或计划采用热泵空调系统。热泵技术的本质是将车外的热量“搬运”到车内取暖，其本身并不产生热量，工作原理基于“逆卡诺循环”。

5、目前，电动汽车热泵空调系统的传热工质主要包括：

6、1、r134a，具有无色、无毒、不可燃、粘度低、汽化潜热高、比热大等特点，是目前发展中国家汽车空调中最常用的冷媒，但其温室效应潜能值高(gwp＝1300)，正面临削减，同时制热性能较差，且不符合欧洲mac指令中汽车空调冷媒gwp＜150的要求。

7、2、r1234yf，热物理性质与r134a近似，经测试其制冷量以及cop等性能参数也与r134a相近，可直接替代现有汽车空调中的r134a，但r1234yf低温制热能力不足、价格高昂，且存在微弱可燃性。

8、3、co2(r744)，环境性能优异、不燃无毒、运动粘度低、成本低，是当前研究的热点之一，但其主要存在问题为跨临界循环压力大，节流损失大，高温制冷性能差，系统耐压要求高导致成本高。

9、4、r410a，拥有更低的沸点(-51℃)，制冷制热性能均明显优于r134a，适用于低温工况，但其gwp高达2088，面临削减甚至淘汰。

10、目前应用于电动汽车热泵空调系统的传热工质，或存在性能无法同时满足制冷与制热需求、或存在环境性能不满足环保要求的问题，需要开发新型工质予以替代。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提出了一种电动汽车热泵空调系统，所述热泵空调系统充灌有低gwp、制冷制热性能优异、运行压力适中且与材料相容性良好、与润滑油互溶性好的传热介质，不但能满足电动汽车夏季制冷的需求，还可以有效解决冬季采暖的问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种电动汽车热泵空调系统，包括gwp＜150的传热介质，与所述传热介质接触的塑料件、密封件和金属件，在5～60％含油率下与所述传热介质相容的润滑油，所述传热介质包括：

4、作为第一组分的六氟丙烯；

5、作为第二组分的三氟乙烯；

6、以及第三组分，所述第三组分选自氟丙烯、二氟丙烯、二氟甲烷中的至少一种。

7、在热泵空调系统运行过程中，所述传热介质会与塑料件、密封件和金属件等发生直接接触，所述塑料件的材料选自环氧树脂、abs、尼龙66中的至少一种，所述密封件的材料选自天然橡胶、丁基橡胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶中的至少一种，所述金属件的材料选自铜、铝、304不锈钢中的至少一种。本技术的传热介质与上述材料相容性好，具体地：在100～120℃下，所述塑料件、密封件与传热介质的相容系数在0.8～0.9；在150～175℃下，所述金属件与传热介质的相容系数在0.9～1。

8、在热泵空调系统运行过程中，所述传热介质与润滑油混合使用，以增加传热介质在系统运行过程中的稳定性。本技术的传热介质是针对采用多元醇酯(poe)或聚醚润滑油(pag)为润滑油的热泵空调系统提出的，所述多元醇酯(poe)或聚醚润滑油(pag)具体可以是suniso sl-32s、cryolant rb68、suniso t68、danfoss 160sz或cpi rpag 65等牌号的商用润滑油，在温度大于-29.6℃时，在5～60％含油率下，所述传热介质与润滑油均清澈透明，未分层，互溶性良好。

9、根据上述的电动汽车热泵空调系统，所述氟丙烯选自e-1-氟-1-丙烯、z-1-氟-1-丙烯、2-氟丙烯、3-氟-1-丙烯中的至少一种；所述二氟丙烯选自3,3-二氟-1-丙烯、2,3-二氟-1-丙烯、1,1-二氟丙烯、(e)-1,2-二氟-1-丙烯、1,3-二氟-1-丙烯、1,2-二氟-1-丙烯中的至少一种。

10、优选地，所述氟丙烯选自2-氟丙烯，所述二氟丙烯选自1,1-二氟丙烯。

11、本发明的传热介质，按照各组分的质量比例进行物理混合形成稳定的组合物即可获得。

12、本发明的传热介质主要用于替代r410a，因此，在具有突出的环境性能优势的基础上，还需要具有与r410a相当或更高的制冷制热性能。故：

13、第一组分占传热介质总质量的30～50％；

14、第二组分占传热介质总质量的30～50％；

15、第三组分占传热介质总质量的10～30％。

16、在电动汽车热泵空调系统的运行过程中，较小的温度滑移可以降低组合物中低沸点组元的泄漏率；同时考虑到低温工况，如环境温度低于-15℃时，为降低对ptc的依赖，这就要求组合物具有优异的低温制热性能。故，进一步优选地，

17、第一组分占传热介质总质量的35～45％；

18、第二组分占传热介质总质量的35～40％；

19、第三组分占传热介质总质量的15～25％。

20、在一种实施方式中，所述第三组分为二氟甲烷，所述传热介质包括：35～45％的六氟丙烯，30～40％的三氟乙烯，15～20％的二氟甲烷；该配方可以同时兼顾安全性能和环保性能，且循环性能更为优异。

21、在另一种实施方式中，所述第三组分为二氟甲烷和2-氟丙烯，所述传热介质包括：35～45％的六氟丙烯，30～40％的三氟乙烯，15～19％的二氟甲烷和1～10％的2-氟丙烯，该配方可以同时兼顾安全性能和循环性能，环保性能更为优异。

22、在另一种实施方式中，所述第三组分为二氟甲烷和1,1-二氟丙烯，所述传热介质包括：35～45％的六氟丙烯，30～40％的三氟乙烯，15～19％的二氟甲烷和1～10％的1,1-二氟丙烯；该配方可以同时兼顾安全性能和循环性能，环保性能更为优异。

23、本发明的传热介质针对原使用r410a的电动汽车热泵空调系统开发，与原热泵空调系统的材料相容性、润滑油互溶性均较好，将所述传热介质替代r410a用于原使用r410a的电动汽车热泵空调系统中时，可直接充灌，无需更换原热泵空调系统的部件。

24、与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

25、1、本发明电动汽车热泵空调系统中的传热介质，与热泵空调系统中的材料具有良好的相容性，与热泵空调系统中的润滑油具有很好的互溶性，不仅可以长时间稳定进行，替代r410a使用而系统不需做任何改变，还具有远优于r410a的环境性能(odp为0，gwp＜150)，与r410a相当的循环性能，远优于商品化的电动汽车热泵空调系统中采用的r134a和r1234yf的循环性能。

26、2、本发明电动汽车热泵空调系统中的传热介质的沸点(1atm)≤-45℃，不可燃，安全性能高，解决r1234yf弱可燃带来的安全性问题。

27、3、本发明电动汽车热泵空调系统的传热介质，同时具有优异的低温制热性能和高温制冷性能，解决r1234yf低温制热能力不足，co2低温制热能力较好但高温制冷性能差的问题。