專利名稱：電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車空調(diào)系統(tǒng)，特別涉及電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電動汽車沒有傳統(tǒng)汽車用來采暖的發(fā)動機余熱，無法提供采暖熱源。因此，電動汽車的空調(diào)系統(tǒng)必須自身具有供暖的功能，即采用熱泵型空調(diào)系統(tǒng)和(或)電加熱供熱。目前常見的熱泵系統(tǒng)有如下兩種，分別參見圖5和圖6 :圖5是最簡單常見的汽車空調(diào)熱泵系統(tǒng)，該熱泵系統(tǒng)由壓縮機I、四通換向閥14、車外換熱器15、車內(nèi)換熱器16、液氣分離器8和膨脹閥4連接構(gòu)成。該熱泵系統(tǒng)所用零部件少，成本低，通過四通換向閥切換冷媒的流向，實現(xiàn)制冷或采暖的目的。但此系統(tǒng)存在一個明顯的缺點，即無法實現(xiàn)采暖除濕功能，不能快速有效地除霧，某些天氣情況下存在行車安全隱患。圖6是另一種常見的汽車空調(diào)熱泵系統(tǒng)，參見申請?zhí)枮?200510027576. 8，名稱為電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)明專利申請。此系統(tǒng)是在圖5所示系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行了改進，增加了一個車內(nèi)冷凝器2、一個膨脹閥17、兩個單向閥(18、19)、兩個截止閥(5、6)，該系統(tǒng)匹配好時能夠?qū)崿F(xiàn)采暖除濕功能，但由于處于采暖循環(huán)時，車外換熱器作為蒸發(fā)器使用，需要吸收外界環(huán)境的熱量，因此在車外溫度較低時，車外換熱器溫度與外界環(huán)境溫度接近，車外換熱器不能有效地從外界環(huán)境吸收熱量，導致系統(tǒng)無法繼續(xù)運行。另外，車外溫度較低時，如果空氣中含有較多水分，則空氣中的水分會在車外換熱器表面結(jié)霜，結(jié)霜后的車外換熱器也不能再從外界環(huán)境有效地吸收熱量，導致系統(tǒng)無法繼續(xù)提供采暖功能。所以此系統(tǒng)一般在_5°C以下便無法正常工作。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)，該空調(diào)系統(tǒng)具有制冷、采暖、通風和除濕的功能，且在_5°C以下的室外環(huán)境下能正常工作。本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)，包括壓縮機、車內(nèi)冷凝器、車外冷凝器、膨脹閥、第一截止閥、第二截止閥、車內(nèi)蒸發(fā)器和液氣分離器，其特征在于還包括車外蒸發(fā)器，所述車外蒸發(fā)器布置在車外冷凝器的后面；按照冷媒的流動方向，壓縮機的出口與車外冷凝器的進口之間通過管路連接形成第一行程段，所述車內(nèi)冷凝器串接在該行程段上；所述車外冷凝器的進口和出口之間形成第二行程段；所述車外冷凝器的出口與液氣分離器的進口之間形成第三行程段，該行程段包括由第一截止閥、車內(nèi)蒸發(fā)器順次串接形成的第一支路及第二截止閥、車外蒸發(fā)器順次串接形成的第二支路，兩支路并行連接，所述膨脹閥設在車內(nèi)蒸發(fā)器和車外蒸發(fā)器的前端；所述液氣分離器的出口與壓縮機的進口相連，液氣分離器的進口與出口之間形成第四行程段。[0008]本實用新型還可以采取的技術(shù)方案是所述第一行程段上還安裝有第三截止閥、第四截止閥；壓縮機的出口通過三通接頭分別與第三截止閥進口和第四截止閥的進口相連，按照冷媒的流動方向，第三截止閥與車內(nèi)冷凝器順次串接形成第三支路，所述第四截止閥的進口與出口之間形成第四支路，所述第三支路和第四支路并行連接。所述第三支路上還串接有第一單向閥，所述第一單向閥的進口與車內(nèi)冷凝器的出口相連。所述膨脹閥為單個，膨脹閥的進口與車外冷凝器的出口相連，膨脹閥的出口通過三通接頭與第一截止閥的進口和第二截止閥的進口相連。所述膨脹閥為兩個，其中一膨脹閥的進口與第一截止閥的出口相連，該膨脹閥的 出口與車內(nèi)蒸發(fā)器的進口相連；另一膨脹閥的進口與第二截止閥的出口相連，該膨脹閥的出口與車外蒸發(fā)器的進口相連。所述第二支路上還串接有第二單向閥，所述第二單向閥的進口與車外蒸發(fā)器的出口相連。所述車外蒸發(fā)器與車外冷凝器的距離為5 30mm。本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是本實用新型在車外冷凝器的后面布置一個車外蒸發(fā)器，在采暖循環(huán)運行時，車外冷凝器和車外蒸發(fā)器中同時有冷媒流過并與外界進行換熱，在冷凝器風扇的作用下，車外冷凝器放出的熱量傳遞給車外蒸發(fā)器，并與車外蒸發(fā)器繼續(xù)換熱，這樣利用車外冷凝器放出的熱量來改善車外蒸發(fā)器的運行環(huán)境，即提高車外蒸發(fā)器周圍的溫度，保證車外溫度較低時車外蒸發(fā)器不結(jié)霜并且還能夠與外界環(huán)境有效換熱，因此，此種汽車空調(diào)熱泵系統(tǒng)能夠在_5°C以下工作，克服了常見的普通汽車空調(diào)熱泵系統(tǒng)在_5°C以下不能正常工作的缺點，同時具有包括采暖除霜在內(nèi)的現(xiàn)有汽車空調(diào)的所有功能。本熱泵系統(tǒng)可應用于純電動汽車、混合動力汽車以及燃料電池汽車等新能源汽車。

圖I是本實用新型第一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型第二種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型第三種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型第四種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)中不具有除濕功能的熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是現(xiàn)有技術(shù)中具有除濕功能的熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、壓縮機；2、車內(nèi)冷凝器；3、車外冷凝器；4、膨脹閥；4_1、第一膨脹閥；4-2、第二膨脹閥；5、第一截止閥；6、第二截止閥；7、車內(nèi)蒸發(fā)器；8、液氣分離器；9、車外蒸發(fā)器；10、第三截止閥；11、第四截止閥；12、第一單向閥；13、第二單向閥；14、四通換向閥；15、車外換熱器；16、車內(nèi)換熱器；17、膨脹閥；18、單向閥；19、單向閥。
具體實施方式
為能進一步了解本實用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下實施方式I :請參閱圖1，電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)，包括壓縮機I、車內(nèi)冷凝器2、車外冷凝器3、膨脹閥4、第一截止閥5、第二截止閥6、車內(nèi)蒸發(fā)器7和液氣分離器8，還包括車外蒸發(fā)器9，所述車外蒸發(fā)器布置在車外冷凝器的后面。按照冷媒的流動方向，壓縮機的出口與車外冷凝器的進口之間通過管路連接形成第一行程段，所述車內(nèi)冷凝器串接在該行程段上。所述車外冷凝器的進口和出口之間形成第二行程段。所述車外冷凝器的出口與液氣分離器的進口之間形成第三行程段，該行程段包括由第一截止閥、車內(nèi)蒸發(fā)器順次串接形成的第一支路及第二截止閥、車外蒸發(fā)器順次串接形成的第二支路，兩支路并行連接，所述膨脹閥設在車內(nèi)蒸發(fā)器和車外蒸發(fā)器的前端。所述液氣分離器的出口與壓縮機的進口相連，液氣分離·器的進口與出口之間形成第四行程段。具體的，在本實施例中，車內(nèi)冷凝器的進口與壓縮機的出口相連，車內(nèi)冷凝器的出口與車外冷凝器的進口相連；膨脹閥為單個，膨脹閥的進口與車外冷凝器的出口相連，膨脹閥的出口通過三通接頭與第一截止閥的進口和第二截止閥的進口相連。上述技術(shù)方案中車外蒸發(fā)器與車外冷凝器的距離優(yōu)選為5 30mm。該距離范圍一方面保證了車外蒸發(fā)器具有良好的換熱效率，另一方面保證了整個熱泵空調(diào)系統(tǒng)布置合理。本實施方式的工作原理采暖循環(huán)時，第一截止閥關(guān)閉，第二截止閥打開，冷媒從壓縮機出來后經(jīng)車內(nèi)冷凝器、車外冷凝器，膨脹閥、第二截止閥后進入車外蒸發(fā)器，再經(jīng)液氣分離器后流回壓縮機，完成采暖循環(huán)。制冷循環(huán)時，第一截止閥打開，第二截止閥關(guān)閉，冷媒從壓縮機出來后經(jīng)車內(nèi)冷凝器、車外冷凝器，膨脹閥、第一截止閥后進入車內(nèi)蒸發(fā)器，再經(jīng)液氣分離器后流回壓縮機，完成制冷循環(huán)。實施方式2 請參閱圖2，本實施方式與實施方式I不同之處在于所述膨脹閥為兩個，其中一膨脹閥(在此稱第一膨脹閥4-1)的進口與第一截止閥的出口相連，該膨脹閥的出口與車內(nèi)蒸發(fā)器的進口相連；另一膨脹閥(在此稱第二膨脹閥4-2)的進口與第二截止閥的出口相連，該膨脹閥的出口與車外蒸發(fā)器的進口相連。本實施方式的工作原理參見實施方式1，與實施方式I的不同之處在于實施方式I通過一個膨脹閥來控制第一支路和第二支路，本實施方式在兩個支路上分別設置一個膨脹閥，進行獨立控制。實施方式3 請參閱圖3，本實施方式與實施方式I的不同之處在于所述第一行程段上還安裝有第三截止閥10、第四截止閥11。壓縮機的出口通過三通接頭分別與第三截止閥進口和第四截止閥的進口相連。按照冷媒的流動方向，第三截止閥與車內(nèi)冷凝器順次串接形成第三支路，所述第四截止閥的進口與出口之間形成第四支路，所述第三支路和第四支路并行連接。本實施方式的工作原理采暖循環(huán)時，第三截止閥打開，第四截止閥關(guān)閉，冷媒經(jīng)壓縮機壓縮后變成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，氣態(tài)冷媒經(jīng)第三截止閥后流入車內(nèi)冷凝器，在車內(nèi)冷凝器流動的過程中進行放熱將周圍空氣加熱，安裝在空調(diào)HVAC中的鼓風機吹出來的風將車內(nèi)冷凝器周圍的熱空氣帶走，經(jīng)過風道、出風口后吹到駕駛室，達到采暖目的。氣態(tài)冷媒經(jīng)過車內(nèi)冷凝器換熱后溫度、壓力均有所降低，然后通過管路進入車外冷凝器再次放熱并將周圍空氣加熱，熱空氣被冷凝器風扇吹到車外蒸發(fā)器再次換熱后排走，此時車外蒸發(fā)器周圍空氣溫度已明顯高于環(huán)境溫度，為車外蒸發(fā)器換熱提供了有利條件。氣態(tài)冷媒經(jīng)過車外冷凝器放熱后變成過冷液態(tài)冷媒，溫度進一步降低，通過管路流入膨脹閥，此時第二截止閥打開，第一截止閥關(guān)閉，冷媒經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓后變成氣液混合狀態(tài)，壓力、溫度均大幅降低，然后通過第二截止閥流入車外蒸發(fā)器與周圍空氣換熱，因冷媒溫度明顯低于車外蒸發(fā)器周圍空氣溫度，所以車外蒸發(fā)器中的冷媒從周圍空氣中吸收熱量后溫度有所升高，然后通過管路進入液氣分離器，液氣分離器將氣態(tài)冷媒和液態(tài)冷媒分離，液態(tài)冷媒留在液氣分離器中，氣態(tài)冷媒則通過管路被吸入壓縮機中，完成一個循環(huán)。循環(huán)持續(xù)不斷地進行，則會有熱風持續(xù)不斷地進入駕駛室，達到給駕駛室采暖的目的。制冷循環(huán)時，第三截止閥關(guān)閉，第四截止閥打開，冷媒經(jīng)壓縮機壓縮后變成高溫高·壓的氣態(tài)冷媒，氣態(tài)冷媒經(jīng)第四截止閥后流入車外冷凝器，在車外冷凝器放熱后，變成過冷液態(tài)冷媒，溫度降低，然后通過管路流入膨脹閥，此時第一截止閥打開，第二截止閥關(guān)閉，冷媒經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓后變成氣液混合狀態(tài)，壓力、溫度均大幅降低，然后通過第一截止閥流入車內(nèi)蒸發(fā)器與周圍空氣換熱，因冷媒溫度明顯低于周圍空氣溫度，所以車內(nèi)蒸發(fā)器中的冷媒從周圍空氣中吸收熱量，使周圍空氣溫度驟降而變成冷空氣，安裝在空調(diào)HVAC中的鼓風機吹出來的風將車內(nèi)蒸發(fā)器周圍的冷空氣帶走，經(jīng)過風道、出風口后吹到駕駛室，達到制冷目的。氣態(tài)冷媒經(jīng)過車內(nèi)蒸發(fā)器換熱后溫度有所升高，通過管路進入液氣分離器，液氣分離器將氣態(tài)冷媒和液態(tài)冷媒分離，液態(tài)冷媒留在液氣分離器中，氣態(tài)冷媒則通過管路被吸入壓縮機中，完成一個循環(huán)。循環(huán)持續(xù)不斷地進行，則會有冷風持續(xù)不斷地進入駕駛室，達到給駕駛室制冷的目的。實施方式4 :本實施方式與實施方式3不同之處在于所述膨脹閥為兩個，其中一膨脹閥(在此稱第一膨脹閥4-1)的進口與第一截止閥的出口相連，該膨脹閥的出口與車內(nèi)蒸發(fā)器的進口相連；另一膨脹閥(在此稱第二膨脹閥4-2)的進口與第二截止閥的出口相連，該膨脹閥的出口與車外蒸發(fā)器的進口相連。本實施方式的工作原理參見實施方式3,與實施方式3的不同之處在于實施方式3通過一個膨脹閥來控制第一支路和第二支路，本實施方式在兩個支路上分別設置一個膨脹閥，進行獨立控制。上述技術(shù)方案實現(xiàn)除濕的方式相同，具體有兩種I)在采暖循環(huán)時，打開第一截止閥，關(guān)閉第二截止閥，則冷媒不會通過車外蒸發(fā)器而是車內(nèi)蒸發(fā)器進行換熱，駕駛室內(nèi)的水分會在溫度很低的車內(nèi)蒸發(fā)器凝結(jié)成水并排到車外，達到采暖除濕的目的。但此時空調(diào)出風口的熱風溫度會降低，長時間后會對采暖效果產(chǎn)生影響，所以不宜長時間采用該采暖除濕模式。2)在采暖循環(huán)時，同時打開第一截止閥和第二截止閥，此時冷媒同時流經(jīng)車外蒸發(fā)器和車內(nèi)蒸發(fā)器進行換熱，車內(nèi)蒸發(fā)器將駕駛室內(nèi)的水分凝結(jié)成水排到車外，完成采暖除濕。上述實施方式3和4相比于實施方式I和2，增加了兩個截止閥且形成了兩個支路，目的是在制冷時冷媒不流經(jīng)車內(nèi)冷凝器，這樣可以防止制冷時冷媒流經(jīng)車內(nèi)冷凝器時散發(fā)出的熱量影響空調(diào)制冷效果(空調(diào)殼體內(nèi)的冷暖風門關(guān)閉不嚴時尤其明顯)。在制冷循環(huán)時，為避免在第三截止閥損壞的情況下，冷媒在第三支路上形成倒流，在第三支路上進一步串接有第一單向閥12，第一單向閥設在車內(nèi)冷凝器的后端，即第一單向閥的進口與車內(nèi)冷凝器的出口相連。上述技術(shù)方案中在制冷循環(huán)時，第一支路打開，第二支路應關(guān)閉，為避免在第二截止閥損壞的情況下，冷媒在第二支路上形成倒流，在本實用新型中，在第二支路上進一步串接有第二單向閥13，第二單向閥設在車外蒸發(fā)器的后端，即第二單向閥的進口與車外蒸發(fā)器的出口相連。上述技術(shù)方案中的截止閥均為電磁截止閥，均為管路三通后的兩個支路各安裝一個截止閥，可以將三通及兩個截止閥做成一體化總成，形成一個三通電磁閥。三通電磁閥中有I個常通回路及I個常閉回路，打開常閉回路時會關(guān)閉常通回路，反之亦然。本實用新型系統(tǒng)中采用2個或4個截止閥，可以采用I個或2個三通電磁閥代替，可以減少材料用量、管路數(shù)量及安裝工時，節(jié)省成本。上述技術(shù)方案中的膨脹閥可采用熱力膨脹閥或電子膨脹閥，優(yōu)先采用電子膨脹閥，可以更準確地控制膨脹閥開度，實現(xiàn)更精確地冷媒流量調(diào)節(jié)，有利于節(jié)能及提高空調(diào)系統(tǒng)的舒適性，但成本高于熱力膨脹閥。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與 修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)，包括壓縮機、車內(nèi)冷凝器、車外冷凝器、膨脹閥、第一截止閥、第二截止閥、車內(nèi)蒸發(fā)器和液氣分離器，其特征在于還包括車外蒸發(fā)器，所述車外蒸發(fā)器布置在車外冷凝器的后面；按照冷媒的流動方向，壓縮機的出口與車外冷凝器的進口之間通過管路連接形成第一行程段，所述車內(nèi)冷凝器串接在該行程段上；所述車外冷凝器的進口和出口之間形成第二行程段；所述車外冷凝器的出口與液氣分離器的進口之間形成第三行程段，該行程段包括由第一截止閥、車內(nèi)蒸發(fā)器順次串接形成的第一支路及第二截止閥、車外蒸發(fā)器順次串接形成的第二支路，兩支路并行連接，所述膨脹閥設在車內(nèi)蒸發(fā)器和車外蒸發(fā)器的前端；所述液氣分離器的出口與壓縮機的進口相連，液氣分離器的進口與出口之間形成第四行程段。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述第一行程段上還安裝有第三截止閥、第四截止閥；壓縮機的出口通過三通接頭分別與第三截止閥進口和第四截止閥的進口相連，按照冷媒的流動方向，第三截止閥與車內(nèi)冷凝器順次串接形成第三支路，所述第四截止閥的進口與出口之間形成第四支路，所述第三支路和第四支路并行連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述第三支路上還串接有第一單向閥，所述第一單向閥的進口與車內(nèi)冷凝器的出口相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述膨脹閥為單個，膨脹閥的進口與車外冷凝器的出口相連，膨脹閥的出口通過三通接頭與第一截止閥的進口和第二截止閥的進口相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述膨脹閥為兩個，其中一膨脹閥的進口與第一截止閥的出口相連，該膨脹閥的出口與車內(nèi)蒸發(fā)器的進口相連；另一膨脹閥的進口與第二截止閥的出口相連，該膨脹閥的出口與車外蒸發(fā)器的進口相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述第二支路上還串接有第二單向閥，所述第二單向閥的進口與車外蒸發(fā)器的出口相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述第二支路上還串接有第二單向閥，所述第二單向閥的進口與車外蒸發(fā)器的出口相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述車外蒸發(fā)器與車外冷凝器的距離為5 30mm。
專利摘要本實用新型涉及電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)，包括壓縮機、車內(nèi)冷凝器、車外冷凝器、膨脹閥、第一截止閥、第二截止閥、車內(nèi)蒸發(fā)器和液氣分離器，其特點是還包括車外蒸發(fā)器；壓縮機的出口與車外冷凝器的進口之間形成第一行程段，車內(nèi)冷凝器串接在該行程段上；車外冷凝器的進出口之間形成第二行程段；車外冷凝器的出口與液氣分離器的進口之間形成第三行程段，該行程段包括由第一截止閥、車內(nèi)蒸發(fā)器串接形成的第一支路及第二截止閥、車外蒸發(fā)器串接形成的第二支路，膨脹閥設在兩蒸發(fā)器的前端；液氣分離器的進出口之間形成第四行程段。本實用新型在車外冷凝器的后面布置車外蒸發(fā)器，采暖循環(huán)時，車外冷凝器放出的熱量傳遞給車外蒸發(fā)器，提高了車外蒸發(fā)器周圍的溫度，滿足-5℃以下的工況。
文檔編號F25B41/06GK202792326SQ20122044818
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者仝增潤 申請人:天津三電汽車空調(diào)有限公司