一种电动汽车热泵空调系统

技术领域

本发明属于电动汽车热泵空调技术领域，具体涉及一种电动汽车热泵空调系统。

背景技术

近年来，我国电动汽车产业的迅猛发展，电动汽车的节能成为汽车空调领域关注的热点。电动汽车空调系统的能效水平是影响电动汽车巡航里程的关键，不断提高汽车空调性能，是落实我国双碳政策的关键所在。

特别是，当汽车空调在寒冷地区运行时，热泵运行模式下存在严重的制冷量衰减，压缩机压比过大，导致的排气温度过高问题。开启电加热辅热能效水平下降太多，严重降低续航里程。此外，当夏季天气温度过高时，排气压力升高，传统节流机构节流损失过大，制冷性能下降显著的问题。

现有的减少制冷系统节流损失普遍采用回热器或机械过冷法，然而这些技术不能有效的解决恶劣工况下系统节流损失过大的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种电动汽车热泵空调系统。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电动汽车热泵空调系统，包括：

补气压缩机，用于驱动制冷剂；

四向换通阀，其包括四个互相切换联通的通道口a、b、c、d，，其中a口与补气压缩机输出端相连，c口与补气压缩机的输入端相连；

第一膨胀阀，其输出端与四向换通阀的d口相连；

第二膨胀阀，其输出端与四向换通阀的b口相连；

喷射器，其输入端与第一膨胀阀和第二膨胀阀的输入端相连；用于将制冷剂喷射输出；其输出的制冷剂中的气相制冷剂输入补气压缩机的补气口中；其输出的制冷剂中的液相制冷剂经过第三膨胀阀节流后输出；

过冷器，其包括两个过冷回路，其中一个过冷回路用于将第三膨胀阀节流后输出的制冷剂输入到喷射器的引射流入口中；其另一过冷回路将第二膨胀阀的输入端和第一膨胀阀的输入端相连；

当制冷剂从第二膨胀阀一侧流向第一膨胀阀一侧或从第一膨胀阀一侧流向第二膨胀阀一侧时，制冷剂在过冷器内与来自第三膨胀阀的制冷剂换热。

进一步，还包括：

第一阀门，与所述第一膨胀阀并联；第二阀门，与所述第二膨胀阀并联。

进一步，所述喷射器的输出端设有第一气液分离器，第一气液分离器用于将喷射器喷射出的制冷剂中的气相制冷剂输入补气压缩机的补气口中，将喷射器喷射出的制冷剂中的液相制冷剂输出到第三膨胀阀中。

进一步，还包括：

第二气液分离器，设于四向换通阀的c口与补气压缩机的连接线路上；

回热器，其包括两个换热回路，其中一个回热回路连通第一气液分离器和第三膨胀阀，另一个回路连通四向换通阀的c口与第二气液分离器的输入端。

进一步，还包括：

第三阀门，设于所述喷射器与所述第一膨胀阀的连接线路上。

进一步，还包括：

第一室内换热器，设于四向换通阀的d与第一膨胀阀的连接线路上；

第二室内换热器，设于第三膨胀阀与过冷器的连接线路上；

室外换热器，设于第二膨胀阀与四向换通阀的b口的连接线路上。

进一步，所述第一室内换热器、第二室内换热器、室外换热器为微通道换热器；

进一步，所述喷射器为喷嘴内置阀针可调式喷射器或多喷射器的可调式喷射器。

本发明提供的一种电动汽车热泵空调系统具有以下有益效果：

在热泵模式下，四通换向阀102的a-d通道相连，b-c通道相连；第一膨胀阀104关闭；第一阀门105打开；此时制冷剂从第一膨胀阀一侧流向第三膨胀阀一侧。

在制冷模式下，四通换向阀102的a-b通道相连，d-c通道相连；第二膨胀阀109关闭；第一阀门105关闭；此时制冷剂从第三膨胀阀一侧流向第一膨胀阀一侧。

当制冷剂从第二膨胀阀流向第一膨胀阀或从第一膨胀阀流向第二膨胀阀时，制冷剂在过冷器内与来自第三膨胀阀的制冷剂换热。本发明利用过冷器降低了进入第一节流阀或第二节流阀的入口温度，从而降低了制冷剂的节流损失。此外，来第三膨胀阀的制冷剂在通过过冷器后被加热变为过热气相制冷剂，然后进入到喷射器内；喷射器输出口产生的气液两相制冷剂中的气体补入压缩机的补气口中，在降低压缩机比功的同时，也可以降低压缩机排气温度，从而进一步减少系统的节流损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例及其设计方案，下面将对本实施例所需的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，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的附图。

图1为本发明实施例喷射器和补气增焓耦合的电动汽车热泵空调系处于热泵模式的示意图；

图2为本发明实施例喷射器和补气增焓耦合的电动汽车热泵空调系处于热泵模式的P-h图；

图3为本发明实施例喷射器和补气增焓耦合的电动汽车热泵空调系处于除湿模式的示意图；

图4为本发明实施例喷射器和补气增焓耦合的电动汽车热泵空调系处于热泵除霜模式的示意图；

图5为本发明实施例喷射器和补气增焓耦合的电动汽车热泵空调系处于制冷模式的示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案并能予以实施，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。

实施例：

本发明提供了一种电动汽车热泵空调系统，具体如图1所示，包括：补气压缩机101，用于驱动制冷剂；四向换通阀102，其包括四个互相切换联通的通道口a、b、c、d，，其中a口与补气压缩机101输出端相连，c口与补气压缩机101的输入端相连；第一膨胀阀104，其输出端与四向换通阀102的d口相连；第一阀门105，与第一膨胀阀104并联；第二膨胀阀109，其输出端与四向换通阀102的b口相连；第二阀门108，与第二膨胀阀109并联；喷射器106，其输入端与第一膨胀阀104和第二膨胀阀109的输入端相连；用于将制冷剂喷射输出；其输出的制冷剂中的气相制冷剂输入补气压缩机101的补气口中；其输出的制冷剂中的液相制冷剂经过第三膨胀阀112节流后输出；过冷器107，其包括两个过冷回路，其中一个过冷回路用于将第三膨胀阀112节流后输出的制冷剂输入到喷射器106的引射流入口中；其另一过冷回路将第二膨胀阀109的输入端和第一膨胀阀104的输入端相连；当制冷剂从第二膨胀阀109一侧流向第一膨胀阀104一侧或从第一膨胀阀104一侧流向第二膨胀阀109一侧时，制冷剂在过冷器107内与来自第三膨胀阀112的制冷剂换热。

具体的，喷射器106的输出端设有第一气液分离器117，第一气液分离器117用于将喷射器106喷射出的制冷剂中的气相制冷剂输入补气压缩机101的补气口中，将喷射器106喷射出的制冷剂中的液相制冷剂输出到第三膨胀阀112中。

喷射器106输出口产生的气液两相制冷剂中的气体经过第一气液分离器117的气相口，补入压缩机101的补气口中，在降低压缩机比功的同时，也可以降低压缩机排气温度。

具体的，还包括：第二气液分离器116，设于四向换通阀102的c口与补气压缩机101的连接线路上；回热器113，其包括两个换热回路，其中一个回热回路连通第一气液分离器117和第三膨胀阀112，另一个回路连通四向换通阀102的c口与第二气液分离器116的输入端。

具体的，还包括：

第一室内换热器103，设于四向换通阀102的d与第一膨胀阀104的连接线路上；第二室内换热器111，设于第三膨胀阀112与过冷器107的连接线路上，第二室内换热器111设有风门114；室外换热器110，设于第二膨胀阀109与四向换通阀102的b口的连接线路上。

喷射器用于膨胀功回收引射第二室内换热器111的中压制冷剂，喷射器输出的制冷剂中的气相制冷剂输入补气压缩机101的补气口中；喷射器射出的液相制冷剂经过第三膨胀阀112节流压降，产生的蒸发潜热在第二室内蒸发器111和过冷器107内被吸收。来自第二室内换热器111的液相或者气相制冷剂在通过过冷器107后被加热变为过热气相制冷剂，然后进入到喷射器106内。喷射器106出口的液相制冷剂潜热在第二室内换热器111内或过冷器107内被吸收，既可以提供除雾所需的冷负荷，又可以降低节流损失。

第一室内换热器103、第二室内换热器111、室外换热器110为微通道换热器；喷射器106为喷嘴内置阀针可调式喷射器或多喷射器的可调式喷射器。

该系统通过四通换向阀102流道切换、电磁阀105和电磁阀115切换、风道内置风门114切换可以实现热泵、制冷、制热除湿和除霜四种模式。

以下为本发明实施例：

实施例一：

图1示出的是本发明系统处于热泵模式的运行流程：四通换向阀102的a-d通道相连，b-c通道相连；第一膨胀阀104关闭；第一阀门105打开；第二室内换热器的111的风门114关闭；制冷剂依次通过压缩机101压缩，经过四通换向阀102的a-d通道进入第一室内换热器103放热，然后进入第一阀门105，分两路：一路制冷剂经过过冷器107，第二膨胀阀109，室外换热器110，四通换向阀b-c通道，回热器113，第二气液分离器116，然后回到压缩机吸气口；另外一路制冷剂，经过第三阀门115，喷射器106的喷嘴，引射来过冷器1073通道的制冷剂，混合升压后以两相状态进入第一气液分离器117；第一气液分离器117流出的气相制冷剂进入压缩机补气口，液相制冷剂依次经过第三膨胀阀112和第二室内换热器111，然后经过过冷器107回到喷射器106的引射流入口。

图2为热泵模式下系统工作过程的压-焓图p-h图。具体工作过程为：制冷剂1点通过压缩机101预压缩后1’点与来自第一气液分离器117的饱和气体5点混合后变为过热气体2点，然后进一步压缩变为高压过热气体3点，接着在内换热器Ⅰ103放热后变为饱和或过冷液体，分两路：一路制冷剂经过冷器107过冷度进一步加大6点，然后经过第二膨胀阀109节流变为两相状态7点，并在室外换热器110吸热变为饱和气体8点，经过四通换向阀102和链接管路吸热，变为过热气体9，进入回热器113进一步过热10点，然后通过第二气液分离器116回到压缩机吸气口；另外一路制冷剂，经过第三阀门115和喷射器106的喷嘴，变为超音速气液两相状态11’，将压力能转化为动能，引射来过冷器1071073通道的制冷剂18点，重复混合12点，然后经过扩压后以两相状态13点进入第一气液分离器117；第一气液分离器117流出的气相制冷剂5点进入压缩机补气口，液相制冷剂14点依次经过回热器113过冷后15点，进入第三膨胀阀112等焓膨胀变为两相状态16点，第二室内换热器111风门关闭，忽略漏热损失后，两相制冷剂17点进入过冷器107吸热变为过热气体18点，然后回到喷射器106的引射流入口。该过程中，喷射器106回收了部分膨胀功，提升了补气压力，降低压缩机比功；同时节流产生的制冷剂潜热在过冷器107中的得到回收，有效增加了过冷度，降低了节流损失的同时，增加了制冷剂在室外换热器110内的焓差，从而全面改善系统低温制热性能。

实施例二：

图3示出的是本发明系统处于除湿模式的运行流程。四通换向阀102的a-d通道相连，b-c通道相连；膨胀阀104关闭，第一阀门105打开；风门114开启；制冷剂依次通过压缩机101压缩，经过四通换向阀102的a-d通道进入第一室内换热器103放热，然后进入第一阀门105，然后分两路：一路制冷剂经过过冷器107，第二膨胀阀109，室外换热器110，四通换向阀b-c通道，回热器113，第二气液分离器116，然后回到压缩机吸气口；另外一路制冷剂，经过第三阀门115，喷射器106喷嘴，引射来过冷器107的1073通道的制冷剂，混合升压后以两相状态进入第一气液分离器117；第一气液分离器117流出的气相制冷剂进入压缩机补气口，液相制冷剂依次经过第三膨胀阀112和第二室内换热器111，然后经过过冷器107回到喷射器106的引射流入口。湿空气在经过第二室内换热器111时冷凝除湿，经过第一室内换热器103后温度回升，达到制热除湿目的，同时室外换热器110正常工作，吸收空气中热量，可以满足除湿工况制热量不衰减效果。

实施例三：

具体的，还包括：第三阀门115，设于喷射器106与第一膨胀阀104的连接线路上。

图4示出的是本发明系统处于除霜的运行流程。在该模式下，四通换向阀102的a-b通道相连，c-d通道相连；第一膨胀阀104和第二膨胀阀109关闭；室内换热器111的风门114关闭；第一阀门105打开，第三阀门115关闭；制冷剂依次通过压缩机101压缩，经过四通换向阀102的a-b通道进入室外换热器110化霜，然后通过单向阀108，过冷器107，第一阀门105，第一室内换热器103，四通换向阀d-c通道，回热器113，第二气液分离器116，液体积存与底部防止液击，气体回到压缩机吸气口。此时，第三阀门115关闭，喷射器驱动回路停止工作，关闭压缩机补气模式。

实施例四：

图5示出的是本发明系统处于制冷模式运行流程，在该模式下，在制冷工况下，四通换向阀102的a-b通道相连，d-c通道相连；第二膨胀阀109关闭；第一阀门105关闭；风门114关闭；制冷剂依次通过压缩机101压缩，经过四通换向阀102的a-b通道进入室外换热器110放热，然后通过单向阀108，过冷器107，然后分两路：一路制冷剂经第一膨胀阀104，第一室内换热器103，四通换向阀102的d-c通道，回热器113，第二气液分离器116，然后回到压缩机101的吸气口；另外一路制冷剂，经过第三阀门115，喷射器106喷嘴，引射来过冷器107的1073通道的制冷剂，混合升压后以两相状态进入第一气液分离器117；第一气液分离器117流出的气相制冷剂进入压缩机补气口，液相制冷剂依次经过第三膨胀阀112和第二室内换热器111，然后经过过冷器107回到喷射器106的引射流入口。该模式下系统在高环境温度下依然可以保证压缩机排气温度适中，同时提高制冷量，为增强汽车空调的多工况适应性。

以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。