[发明专利]一种电动车废热利用变频热泵空调系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车空调领域，尤其涉及一种电动车废热利用变频热泵空调系统及其方法。

背景技术

在日益注重环保的今天，电动车因其在能源安全、环境保护及可持续发展等方面的优势，受到越来越广泛的关注。而现有的汽车空调系统一方面能效比较低，另一方面它采用发动机余热作为冬天采暖用的热源，不能适用于电动汽车的供暖需求。

目前电动车主要采用传统热泵型空调系统或电加热方式为车室内供暖。但由于传统热泵型空调系统无法满足低温工况时汽车的制热需求；而电加热方式又需要消耗大量的电能，极大地缩短了电动车的续航里程。因此，为进一步促进电动车的应用和推广，发明一种能适应低温工况的、高能效比的电动车空调系统是迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种既能适应低温工况，又具有高能效比的电动车废热利用变频热泵空调系统及其方法；它不仅能够满足电动车低温供暖的需求，还能够保证系统无论在制冷、一般工况下制热还是低温工况下制热，都能以高效节能方式运行。

本发明通过下述技术方案实现：

一种电动车废热利用变频热泵空调系统，包括能根据环境工况实现单、双级压缩自动切换的制冷剂循环回路和废热回收回路；所述制冷剂循环回路包括低压级压缩机1、第一单向阀11、四通换向阀2、车内换热器12、车外换热器10、第一车内风机22、车外风机21、主膨胀阀5、第二单向阀6、第三单向阀7、第四单向阀8、第五单向阀9、第一三通电磁阀13、第二三通电磁阀14、高压级压缩机组件3和中间冷却器组件4；

所述废热回收回路包括废热回收散热器15、废热排放散热器18、电动水泵16、电气元件水冷装置17、废热回收控制阀19和废热排放控制阀20；

所述高压级压缩机组件3由高压级压缩机31、第六单向阀32和单双级切换控制阀33组成；

所述中间冷却器组件4由中间节流膨胀阀41、中间冷却器42及其制冷剂进出口的连接管路组成；

所述低压级压缩机1、车内风扇电机22和车外风扇电机21均采用各自的变频器控制，实现调速；

所述低压级压缩机1通过第一单向阀11、四通换向阀2、单双级切换控制阀33、车内换热器12、第一三通电磁阀13、第二三通电磁阀14、主膨胀阀5和车外换热器10依次相连；

所述主膨胀阀5的进口同时与第二单向阀6的出口和第三单向阀7的出口相连；所述主膨胀阀5的出口同时与第四单向阀8的进口和第五单向阀9的进口相连；

所述高压级压缩机31与第六单向阀32的串联管路与单双级切换控制阀33管路并联形成高压级压缩机组件3；

所述高级压缩机组件3一端与车内换热器12相连，另一端同时与四通换向阀2的d口和中间冷却器组件4的制冷剂蒸气出口相连；

所述中间冷却器组件4的制冷剂入口与第一三通阀13的c口相连，制冷剂高压过冷液体出口与第二三通阀14的c口相连，制冷剂的饱和蒸气出口与高压级压缩机31的吸气口相连；

所述中间冷却器组件4的饱和蒸气出口的制冷剂气体与来自低压级压缩机1的中温中压制冷剂气体在管路中混合，变成中压过热蒸气后进入高压级压缩机31，实现制冷剂中间不完全冷却。

所述废热回收回路，由废热回收利用循环回路和废热排放循环回路组成，回路中电动水泵16与电气元件水冷装置17串联，其冷却水出口一端通过废热回收控制阀19与废热回收散热器15相连，形成废热回收利用循环回路，其冷却水出口的另一端通过废热排放控制阀20与废热排放散热器18相连，形成废热排放循环回路。

所述电气元件水冷装置17由分别安装在电气元件上的水冷块和连接水管组成，用于收集发热电气元件上产生的废热。

所述低压级压缩机1采用内置3相感应电机的车用涡旋压缩机，并使用变频电源驱动；所述高压级压缩机31采用定频或变频车用涡旋压缩机；高压级压缩机31与低压级压缩机1的额定排气量之比在1:3～1:2范围内。

所述车内风机22为离心风机，车外风机21为轴流风机，它们由各自的变频器控制以实现调速；所述车外风机21为压入式结构，设置在废热回收散热器15和车外换热器10进风口侧。

所述车内换热器12和车外换热器10为管翅式结构，换热器翅片材料为亲水铝箔；所述主膨胀阀5和中间节流膨胀阀41为电子膨胀阀或热力膨胀阀中的任意一种。

所述废热回收散热器15并装在车外换热器10旁，并处于车外换热器10进风口前方，与车外换热器10的距离为5～20mm。