[发明专利]一种高效热泵空调系统

说明书

本发明是一种高效热泵空调系统，包括空调回路、乘员舱采暖回路、电驱冷却回路和电池冷却回路及阀门系统。乘员舱采暖回路与空调回路通过水冷冷凝器热连通；电驱冷却回路与空调回路通过余热回收器热连通；电池冷却回路与空调回路通过换热器热连通；通过阀门系统控制空调回路被热耦合到其它回路中的一个或多个，使得系统在热泵余热回收模式、复用余热回收器作冷凝器模式、电机冷却模式三种模式之间选择切换，在冬季可以通过余热回收器，在低温环境下回收电机产生的余热给乘员舱供暖，提高热泵系统效率，扩大使用温度范围。在夏季高负荷或电池快充工况下，可利用余热回收器作为冷凝器，辅助给空调散热，提升空调性能，降低压缩机功耗，实现快速降温。

技术领域

本发明涉及车辆热管理系统，具体涉及电动汽车热泵空调系统。

背景技术

面对传统能源日益供需失衡、全球气候日益变暖的严峻趋势下，世界各国纷纷加大对新能源汽车技术的开发。

对电动汽车来说，开空调造成的耗电增加和续航里程减少成为主要问题，特别是目前市场上采用的普通电加热器采暖系统，效能低，极大的降低了冬季续航里程。

由于热泵系统高效节能的优点，各大汽车厂都开始了热泵系统的开发，但传统R134a冷媒由于其物理特性限制，在低于-10℃环境下系统效率低，无法满足乘员舱采暖需求。

针对目前新能源汽车市场高续航，快充电的需求，要求电池包能量密度高，充电电流大。使得电池发热量提高，对于通过空调对电池进行冷却的热管理系统，空调能耗相应升高。

在热泵系统设计中，为提升热泵性能，有的在外部换热器设计上降低冷凝性能10%以上，导致夏季空调性能降低，空调能耗增加。

发明内容

本发明提供一种在纯电动车辆中使用的高效热泵空调系统，克服现有技术存在的以上问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提出一种高效热泵空调系统，所述系统包括空调回路、乘员舱采暖回路、电驱冷却回路和电池冷却回路及阀门系统。

本发明中，所述乘员舱采暖回路与所述空调回路通过水冷冷凝器热连通；所述电驱冷却回路与空调回路通过余热回收器热连通；所述电池冷却回路与空调回路通过换热器热连通。通过阀门系统控制空调回路被热耦合到其它回路中的一个或多个，使得系统在热泵余热回收模式、复用余热回收器作冷凝器模式、电机冷却模式三种模式之间进行选择切换。

具体地，所述阀门系统包括连接在水冷冷凝器输出端与第一冷却回路的冷凝器之间的第一电子节流阀、与第一电子节流阀并联并与余热回收器连接的第二电子节流阀、连接在余热回收器与第一冷却回路的低温散热器之间的三通阀。

所述电子节流阀、三通阀被配置为使得当在所述热泵余热回收模式下时，所述电子节流阀将所述空调回路流入余热回收器的冷媒节流膨胀，所述三通阀将所述电驱冷却回路的低温散热器部分解除耦合。

所述电子节流阀、三通阀被配置为使得当在所述复用余热回收器作冷凝器模式下时，所述电子节流阀开度全开，使所述空调回路冷媒直接流入余热回收器而不再节流膨胀，所述三通阀将所述电驱冷却回路的低温散热器全部耦合到电驱冷却回路。

所述电子节流阀、三通阀还被配置为使得当在所述电机冷却模式下时，所述电子节流阀关闭，使所述空调回路冷媒不再经过余热回收器，所述三通阀将所述电驱冷却回路的低温散热器全部耦合到电驱冷却回路。

本发明所述的系统，允许根据环境状况和组件操作特性来切换相应的系统回路，在冬季可以通过余热回收器，在低温环境下回收电机产生的余热给乘员舱供暖，提高热泵系统效率，扩大使用温度范围。同时，在夏季高负荷或电池快充工况下，可利用余热回收器作为冷凝器，辅助给空调散热，提升空调性能，降低压缩机功耗，实现快速降温。

附图说明