[实用新型]电动汽车的热泵空调

说明书

本实用新型揭示了电动汽车的热泵空调，包括：压缩机组件、外换热组件、内换热组件和动力源组件。外换热组件与车外空气进行热交换。内换热组件与乘员舱内空气进行热交换。压缩机组件、外换热组件和内换热组件通过热传递管路连接，热传递管路上安装有数个导向阀、节流阀和截止阀，热传递管路中使用二氧化碳作为热传递介质。动力源组件形成封闭回路，封闭回路中有循环介质，封闭回路通过换热器与热传递管路进行热交换。通过数个导向阀、节流阀和截止阀控制热传递介质的流向和流经压缩机组件、外换热组件和内换热组件的顺序来改变热泵空调的工作模式。本实用新型保留热泵的细化功能，同时兼顾电池的冷热需求，实现了能量最优化与舒适性最佳的双重目标。

技术领域

本实用新型涉及汽车零部件，更具体地说，涉及一种电动汽车用的热泵空调。

背景技术

传统的汽车空调系统中使用的制冷剂主要为HFC-134a。HFC-134a对臭氧层没有破坏作用(ODP＝0)，但却具有相当高的全球变暖潜能值(GWP＝1300)。2017年起，欧盟新生产车辆停止使用HFC-134a作为汽车空调制冷剂。2019年1月1日，《蒙特利尔议定书》基加利修正案正式生效，世界在大幅削减强效温室气体HFCs的生产与消费、限制全球变暖。因此可以预见到，HFC-134a的使用将会大幅度减少。

二氧化碳是替换HFC-134a作为汽车空调制冷剂的较为理想的介质。但使用二氧化碳作为制冷剂的空调系统在使用过程中也存在两个重要缺陷：二氧化碳作为空调系统的冷媒介质，在其高温制冷时排气温压过高，导致系统能耗很高，同时危害系统各个零部件的正常工作。二氧化碳作为介质的热泵系统在制热循环时，外换热器容易结霜，导致系统换热性能降低。为了防止外换热器结霜，目前常用的方法是采用反向三角循环法。反向三角循环法必须暂时中断乘客舱的加热，而且很容易在反向三角循环法停止后再次出现结霜现象。因此二氧化碳热泵空调的制热模式下乘客体验不佳，并且由于容易结霜，制热效果也不是很理想。

对于传统的燃油车来说，制热可以利用发动机余热采暖，因此在冬季制热模式下对于空调的依赖并不是很高。但是对于电动汽车而言，由于没有发动机的余热可以利用，制热完全依靠空调。此时二氧化碳热泵空调制热效果较差的缺陷会体现得较为明显，需要频繁中断乘员舱的制热以对外换热器进行除霜作业。

实用新型内容

本实用新型提出一种以二氧化碳作为制冷剂，适用于电动汽车的热泵空调。

根据本实用新型的一实施例，提出一种电动汽车的热泵空调，包括：压缩机组件、外换热组件、内换热组件和动力源组件。外换热组件与车外空气进行热交换。内换热组件与乘员舱内空气进行热交换。压缩机组件、外换热组件和内换热组件通过热传递管路连接，热传递管路上安装有数个导向阀、节流阀和截止阀，热传递管路中使用二氧化碳作为热传递介质。动力源组件形成封闭回路，封闭回路中有循环介质，封闭回路通过换热器与热传递管路进行热交换。通过数个导向阀、节流阀和截止阀控制热传递介质的流向和流经压缩机组件、外换热组件和内换热组件的顺序来改变热泵空调的工作模式。

在一个实施例中，压缩机组件包括：压缩机和气液分离器。压缩机的输出通过导向阀连接到热传递管路，气液分离器的输出连接到压缩机，气液分离器的输入通过截止阀连接到热传递管路。

在一个实施例中，外换热组件包括：风扇、并联的第一外换热器和第二外换热器。风扇带动车外的空气吹过第一外换热器和第二外换热器进行热交换。第一外换热器和第二外换热器各自通过截止阀接入热传递管路。在不同的工作模式中，第一外换热器和第二外换热器被配置成蒸发器或者冷凝器。

在一个实施例中，内换热组件包括：鼓风机、串联的第一内换热器和第二内换热器。鼓风机带动乘员舱内的空气吹过第一内换热器和第二内换热器进行热交换。第一内换热器和第二内换热器之间安装有节流阀，串联的第一内换热器和第二内换热器通过节流阀接入热传递管路。在不同的工作模式中，第一内换热器和第二内换热器被配置成蒸发器或者冷凝器。