一种电动车热泵空调系统及其控制方法
【专利摘要】本发明的目的是提出一种新型的电动车热泵空调系统及其控制方法，该种热泵空调系统可以在保证乘员的舒适性的前提下，提高冬天低温条件下电动车的续驶里程。该电动车热泵空调系统包括电动压缩机、四通阀、车外换热器、设有膨胀阀的HVAC蒸发器，电动压缩机的第一端口与四通阀的第一端口相连，电动压缩机的第二端口与四通阀的第二端口相连；四通阀的第三端口依次通过车外换热器、HVAC蒸发器与四通阀的第四端口相连。该电动车热泵空调系统可以在电动车的制冷空调系统上改制完成，通过四通阀改变冷媒的流向，实现冬季制热、夏季制冷的功能，改造成本低，与单纯PTC加热采暖方式相比，更为高效，安全，而与喷射热泵空调系统相比，结构简单，性能稳定可靠。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明属于电动汽车空调系统，特别涉及一种电动车热泵空调系统及其控制方 法。 一种电动车热泵空调系统及其控制方法
【背景技术】
[0002] 传统车用空调系统属于单制冷空调系统，冬天采暖来源于发动机的循环热水，而 电动车使用电池作为驱动动力，使得它的空调系统也不同于燃油汽车。作为动力电池容量 有限，电动空调系统的能耗占电池容量的15-20%，电动空调系统对电动车行程有很大的影 响。因此，同传统汽油车相比，开发低能耗，高效率的电动车空调系统具有更重要的意义。
[0003] 目前电动车的电动空调系统一般采用电动热泵空调系统，也是属于单制冷空调系 统，其在低温情况（_5°C以下）热泵工作失效，因此采暖热源使用PTC制热，而PTC的耗电功 率很商，同时传统热栗空调的制热能效比难以进一步提商，这些都不利于提商电动车的续 驶里程。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提出一种新型的电动车热泵空调系统及其控制方法，该种热泵空 调系统可以在保证乘员的舒适性的前提下，提高冬天低温条件下电动车的续驶里程。
[0005] 本发明的电动车热泵空调系统包括电动压缩机、四通阀、车外换热器、设有膨胀阀 的HVAC蒸发器，所述电动压缩机的第一端口与四通阀的第一端口相连，电动压缩机的第二 端口与四通阀的第二端口相连；所述四通阀的第三端口依次通过车外换热器、HVAC蒸发器 与四通阀的第四端口相连。
[0006] 进一步地，所述HVAC蒸发器处设有PTC加热器，以弥补热泵采暖量不足及低温制 热失效的问题。
[0007] 具体来说，所述车外换热器包括风机和由若干条平行管并联而成的换热管，所述 风机吹向换热管，该风机可以提高换热效率。
[0008] 上述电动车热泵空调系统的控制方法包括制热过程和制冷过程： 所述制热过程如下：打开电动压缩机，并通过四通阀控制冷媒的流向，使得冷媒自电动 压缩机经过四通阀依次流经HVAC蒸发器、车外换热器后，再经过四通阀流回电动压缩机， 形成闭路循环。
[0009] 在所述制热过程中打开PTC加热器，进行辅助加热。
[0010] 制冷过程如下：打开电动压缩机，并通过四通阀控制冷媒的流向，使得冷媒自电动 压缩机经过四通阀依次流经车外换热器、HVAC蒸发器后，再经过四通阀流回电动压缩机，形 成闭路循环。
[0011] 本发明的电动车热泵空调系统可以在电动车的制冷空调系统上改制完成，通过四 通阀改变冷媒的流向，实现冬季制热、夏季制冷的功能，改造成本低，与单纯PTC加热采暖 方式相比，更为高效，安全，而与喷射热泵空调系统相比，结构简单，性能稳定可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本发明的电动车热泵空调系统的原理图。
[0013] 图2是本发明的电动车热泵空调系统的制热原理图。
[0014] 图3是本发明的电动车热泵空调系统的制冷原理图。
[0015] 图4是0°C环境下传统PTC的采暖曲线图。
[0016] 图5是0°C环境下本发明的电动车热泵空调系统的采暖曲线图。
【具体实施方式】
[0017] 下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的【具体实施方式】如所涉及的各 构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一 步的详细说明。
[0018] 实施例1 : 如图1所示，本实施例的电动车热泵空调系统包括电动压缩机1、四通阀2、车外换热器 3、设有膨胀阀的HVAC蒸发器4,所述电动压缩机1的第一端口与四通阀2的第一端口相连， 电动压缩机1的第二端口与四通阀2的第二端口相连；所述四通阀2的第三端口依次通过 车外换热器3、HVAC蒸发器4与四通阀2的第四端口相连。
[0019] HVAC蒸发器4处设有PTC加热器5,以弥补热泵采暖量不足及低温制热失效的问 题。
[0020] 具体来说，所述车外换热器3包括风机31和由若干条平行管并联而成的换热管 32,所述风机31吹向换热管32,该风机31可以提高换热效率。
[0021] 上述电动车热泵空调系统的控制方法包括制热过程和制冷过程： 如图2所示，制热过程如下：打开电动压缩机1，并通过四通阀2控制冷媒的流向，使得 冷媒自电动压缩机1经过四通阀2依次流经HVAC蒸发器4、车外换热器3后，再经过四通阀 2流回电动压缩机1，形成闭路循环；在所述制热过程中打开PTC加热器5,进行辅助加热。 具体制热原理如下：冷媒被电动压缩机1压缩，然后经过四通阀2流至HVAC蒸发器4,冷媒 放热液化，对车内进行制热，然后冷媒再流向车外换热器3,吸热汽化，汽化后的冷媒再次回 到电动压缩机1进行压缩，实现完整的工作循环。
[0022] 如图3所示，制冷过程如下：打开电动压缩机1，并通过四通阀2控制冷媒的流向， 使得冷媒自电动压缩机1经过四通阀2依次流经车外换热器3、HVAC蒸发器4后，再经过四 通阀2流回电动压缩机1，形成闭路循环。具体制冷原理如下：冷媒被电动压缩机1压缩，然 后经过四通阀2流至车外换热器3进行放热液化，然后再流至HVAC蒸发器4吸热汽化，对 车内进行制冷，最后汽化后的冷媒再次回到电动压缩机1进行压缩，实现完整的工作循环。
[0023] 如图4、5所示，经过试验，在0°C低温环境下，传统PTC (功率3. 8KW)采暖约20分 钟，平均出风口温度稳定在47°C ;而本发明的热泵系统正常运行约30分钟后，空调采暖出 风口平均温度稳定在40°C，驾驶(副驾）座头部温度平均是22°C ;热泵压缩机耗功1. 4KW ; 因此得知：前面5分钟热泵采暖的升温速率较快(压缩机由低速自动变速到高速)，稳定 后出风口平均温度与PTC制热低7°C，折算采暖量少0. 8KW，但是热泵采暖消耗的功率少 1. 8KW。PTC采暖与热泵采暖的能效比如表1所示，从该表中可以得知，热泵运行的采暖能效 比要比PTC高1. 3左右，节省1. 3KW的电功率，相当于电动车增加了 8%的续驶里程。
【权利要求】
1. 一种电动车热泵空调系统，其特征在于包括电动压缩机、四通阀、车外换热器、设有 膨胀阀的HVAC蒸发器，所述电动压缩机的第一端口与四通阀的第一端口相连，电动压缩机 的第二端口与四通阀的第二端口相连；所述四通阀的第三端口依次通过车外换热器、HVAC 蒸发器与四通阀的第四端口相连。
2. 根据权利要求1所述的电动车热泵空调系统，其特征在于所述HVAC蒸发器处设有 PTC加热器。
3. 根据权利要求1或2所述的电动车热泵空调系统，其特征在于所述车外换热器包括 风机和由若干条平行管并联而成的换热管，所述风机吹向换热管。
4. 根据权利要求1所述的电动车热泵空调系统的控制方法，包括制热过程和制冷过 程，其特征在于所述制热过程如下：打开电动压缩机，并通过四通阀控制冷媒的流向，使得 冷媒自电动压缩机经过四通阀依次流经HVAC蒸发器、车外换热器后，再经过四通阀流回电 动压缩机，形成闭路循环。
5. 根据权利要求4所述的电动车热泵空调系统的控制方法，其特征在于所述制热过程 中打开PTC加热器，进行辅助加热。
6. 根据权利要求4或5所述的电动车热泵空调系统的控制方法，其特征在于所述制冷 过程如下：打开电动压缩机，并通过四通阀控制冷媒的流向，使得冷媒自电动压缩机经过四 通阀依次流经车外换热器、HVAC蒸发器后，再经过四通阀流回电动压缩机，形成闭路循环。
【文档编号】F25B13/00GK104110918SQ201410346872
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】赵家威 申请人:奇瑞汽车股份有限公司