一种二次加热的热泵空调系统及电动汽车的制作方法

1.本发明属于电动汽车热泵空调系统技术领域，具体涉及一种二次加热的热泵空调系统及电动汽车。


背景技术：

2.传统燃油车，乘员舱采暖时，利用发动机余热，对车辆续航里程几乎没有影响。而对于纯电乘用车，乘员舱采暖时，利用水暖电加热器，消耗电能较多，使得空调系统对电动车冬季续航里程影响较大，放大了冬季的里程焦虑。有鉴于此，提供一种高效的热泵空调系统成为必要。


技术实现要素：

3.本发明的目的就在于提供一种电动汽车二次加热的热泵空调系统，还提供一种包括上述二次加热的热泵空调系统的电动汽车，以解决提升环境空气热量的利用率，减少系统中能量的消耗，提高电动汽车的续航能力的问题。
4.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
5.一种二次加热的热泵空调系统，包括压缩机、板式换热器、暖风芯体、室外换热器、蒸发器、气液分离器、水暖加热器和水泵；
6.所述压缩机、板式换热器、室外换热器、蒸发器、气液分离器之间连接有第一循环管道；所述板式换热器、暖风芯体、水暖加热器、水泵之间连接有第二循环管道；所述板式换热器和蒸发器通过第一连接管连接；所述蒸发器和室外换热器通过第二连接管、第三连接管连接；蒸发器通过第六连接管与压缩机连接；所述室外换热器通过第四连接管分别与压缩机和气液分离器连接；所述板式换热器和室外换热器通过第五连接管连接。
7.在热泵系统制热时，室外换热器吸收环境空气中的热量，提升第一循环管道中的介质温度，通过板式换热器，将大部分热量传递到第二循环管道中，利用暖风芯体将进入乘员舱的空气加热；第一循环中介质剩余的热量，利用蒸发器再次将进入乘员舱的空气加热，在一个循环中对空气进行二次加热，提升热泵空调系统的效率，从而减少对电能的使用，提升电动车的续航里程。
8.进一步地，所述二次加热功能是通过第二膨胀阀的合适节流，将第一循环中的部分热量通过蒸发器输入到乘员舱中。
9.进一步地，二次加热的热泵空调系统包括热泵系统单独向暖风芯体供热的采暖模式、热泵系统与水暖加热器共同工作的采暖模式、水暖加热器单独工作的采暖模式，根据不同的升温需求，可以实现不同模式的转换。
10.更进一步地，二次加热的热泵空调系统包括暖风芯体单独向乘员舱散热的采暖模式以及蒸发器和暖风芯体联合向乘员舱散热的采暖模式。
11.上述技术方案中，板式换热器与室外换热器之间安装有第一膨胀阀以及第二两通阀。
12.上述技术方案中，所述板式换热器与蒸发器之间安装有第二膨胀阀以及第一两通阀。
13.上述技术方案中，所述蒸发器与室外换热器之间安装有第一截止阀以及第二截止阀；
14.上述技术方案中，所述蒸发器与气液分离器之间安装有第三两通阀。
15.本发明技术方案还提供一种电动汽车，包括前述任一项技术方案所述的二次加热的热泵空调系统。其可以采用二次加热的热泵空调系统给空调芯体采暖，提升了环境空气热量的利用率，减少了系统中能量的消耗，提高了电动汽车的续航能力。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.本发明采用二次加热的热泵空调系统给空调芯体采暖，提升了环境空气热量的利用率，减少了系统中能量的消耗，提高了电动汽车的续航能力。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1二次加热的热泵空调系统的结构示意图。
20.图中：1.压缩机 2.板式换热器 3.第一两通阀 4.第二两通阀 5.第一膨胀阀 6.室外换热器 7.第一截止阀 8.第二膨胀阀 9.蒸发器 10.第二截止阀11.第三两通阀 12.第四两通阀 13.气液分离器 14.水泵 15.水暖加热器16.暖风芯体 17.第一连接管 18.第二连接管 19.第三连接管 20.第四连接管21.第五连接管22.第六连接管。
具体实施方式
21.下面结合实施例对本发明作进一步说明：
22.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
23.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.本发明主要提供用于电动汽车的二次加热的热泵空调系统或热管理系统，当暖风芯体、水暖加热器、板式换热器、蒸发器等零部件不工作时，介质依然可以流通该零部件，介质可以经过上述零部件的内部管道流通。为了实现不同功能，可以根据需要在各连接管上设置相应的阀门和传感器。
25.如图1-图2所示，本发明实施例提供的二次加热的热泵空调系统，包括压缩机1、板式换热器2、室外换热器6、蒸发器9、气液分离器13、水泵14、水暖加热器15和暖风芯体16。
26.其中，压缩机1分别与板式换热器2、气液分离器13连接。
27.板式换热器2通过第一连接管17与蒸发器9连接，通过第五连接管21与室外换热器
6连接。
28.室外换热器6通过第二连接管18、第三连接管19与蒸发器9连接，通过第四连接管20与压缩机1连接，采暖状态下，通过改变第四两通阀12的通断，切换系统为一次加热或者二次加热状态。
29.蒸发器9通过第二连接管18与室外换热器6连接，通过第六连接管22与压缩机1连接，通过改变第三两通阀11的通断，切换系统为制冷状态或者采暖状态。
30.压缩机1、板式换热器2、第一两通阀3、室外换热器6、暖风芯体16组成一次加热的热泵空调系统。
31.压缩机1、板式换热器2、第一两通阀3、室外换热器6、蒸发器9、暖风芯体16组成二次加热的热泵空调系统。
32.压缩机1、第二两通阀4、室外换热器6、蒸发器9组成制冷空调系统。
33.室外换热器6可以为高温部件，在热泵空调系统制冷时，室外换热器6可以向周围环境散热，降低第一循环管道中介质的温度，利用蒸发器9吸收乘员舱热量，为乘员舱降温。
34.室外换热器6可以作为低温部件，在热泵空调系统采暖时，室外换热器6可以吸收环境空气中的热量，提升第一循环管道中介质的温度，通过板式换热器2将热量传递给暖风芯体16，为乘员舱制热。
35.在室外换热器6和蒸发器9前安装第一膨胀阀5和第二膨胀阀8，用于调节介质的流动速度，控制系统制热量和制冷量的大小。
36.本系统具备采暖模式和制冷模式，分别对应采暖回路和制冷回路。热泵空调系统通过改变第一两通阀和第二两通阀的通断，引导第一循环管道的介质沿着不同的方向流动，从而使得热泵空调系统在采暖模式或者制冷模式中自由切换，同时第三两通阀、第四两通阀也需要改变工作状态。在采暖回路和制冷回路中共享压缩机、膨胀阀、气液分离器、室外换热器、蒸发器等零部件，降低了系统的复杂度，节省系统的构成成本。
37.本系统的制冷运行回路为：来自压缩机1的高温高压气态介质经过第一两通阀3进入室外换热器6，介质通过室外换热器6与环境空间换热，介质发生冷凝，成为高温高压的液态介质，液态介质经过第二膨胀阀8节流，成为低温低压的气液混合介质，通过蒸发器9吸收乘员舱内的热量，降低乘员舱的温度。离开蒸发器9的低温低压气态介质通过第六连接管进入气液分离器13，然后气态介质返回压缩机1进行压缩，变为高温高压气态介质，重新开始制冷循环。
38.本系统一次加热的采暖运行回路为：来自压缩机1的高温高压气态介质经过板式换热器2，介质通过板式换热器2与冷却液进行换热，介质发生冷凝，成为高温高压的液态介质，冷却液被加热后，通过暖风芯体加热乘员舱的空气，达到采暖的目的。然后，经过第二两通阀4引导，高温高压的液态介质经过第一膨胀阀5的节流，成为低温低压的气液混合介质进入室外换热器6，通过室外换热器5吸收环境空气中的热量，离开室外换热器6的低温低压气态介质通过第五连接管进入气液分离器13，然后气态介质返回压缩机1进行压缩，变为高温高压气态介质，重新开始采暖循环。
39.本系统二次加热的采暖运行回路为：来自压缩机1的高温高压气态介质经过板式换热器2，介质通过板式换热器2与冷却液进行换热，介质发生冷凝，成为高温高压的液态介质，冷却液被加热后，通过暖风芯体加热乘员舱的空气。然后，介质经过第一两通阀3引导，
高温高压的液态介质经过第二膨胀阀8的节流，成为中温中压的气液混合介质进入蒸发器9，介质通过蒸发器9与空气进行换热，介质发生冷凝，成文中温中压的液态介质，并将介质中的热量释放到乘员舱中。然后，介质经过第三两通阀11阻挡，中温中压的液态介质经过第一膨胀阀5的节流，成为低温低压的气液混合介质进入室外换热器6，通过室外换热器5吸收环境空气中的热量，离开室外换热器6的低温低压气态介质通过第五连接管进入气液分离器13，然后气态介质返回压缩机1进行压缩，变为高温高压气态介质，重新开始采暖循环。
40.在极端低温下，启动水暖加热器15来满足整车制热需求。
41.本发明实施例提供一种电动汽车，包括前述任一实施例所述的热泵空调系统，从环境空气中吸收热量，减少空调系统的能量消耗，提高电动汽车的冬季续航里程。
42.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。