[發明專利]一種變頻電機驅動的電動汽車熱泵空調系統

有效

• 申請號: 201210512903.9
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN102980262A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 魏名山;彭發展;李麗;黃海圣;張虹
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F11/02;F25B41/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種變頻電機驅動的電動汽車熱泵空調系統，屬于空調技術和汽車技術領域。

背景技術

以內燃機為動力的汽車空調系統在夏天制冷時采用的是蒸汽壓縮循環，冬天取暖時利用的是發動機余熱。而電動汽車中可供利用的余熱較少，無法滿足冬天取暖的要求。在現有技術條件下，如果采用傳統的電加熱方法為電動汽車的車室內環境供暖，則會因能耗較高而嚴重影響到行駛里程，因此，不利于電動汽車的應用及推廣。

發明內容

本發明針對電動汽車冬天取暖能耗高的缺點，提出一種采用蒸汽壓縮循環的變頻電機驅動電動汽車熱泵空調系統，為駕乘人員提供舒適的環境。

一種變頻電機驅動的電動汽車熱泵空調系統，主要包括變頻電機，壓縮機，四通換向閥，車室外換熱器風扇，車室外換熱器，第一膨脹閥，第一單向閥，第二單向閥，第三單向閥，第四單向閥，第二膨脹閥，第一三通閥，第二三通閥，第三三通閥，第四三通閥，車室內溫度傳感器，車室內換熱器，車室內換熱器風扇，控制系統，氣液分離器，車室外溫度傳感器和壓縮機排氣口處的壓力傳感器。

在本發明的電動汽車熱泵空調系統中，變頻電機的帶輪與壓縮機的帶輪通過多楔帶相連接，帶動壓縮機工作。壓縮機的排氣口用空調軟管連接四通換向閥的入口，并在該軟管中的適當位置處安裝壓力傳感器，壓縮機的吸氣口用空調軟管連接氣液分離器的出口；四通換向閥的其余三口用空調軟管分別與車室內換熱器的出口、車室外換熱器的出口及氣液分離器的入口相連接；用銅管將車室外換熱器的入口與第一三通閥相連，第一三通閥的其余兩口分別用銅管連接第一單向閥的入口和第一膨脹閥的出口，同時將第一膨脹閥的入口與第二單向閥的出口用銅管連接，用銅管將第一單向閥的出口和第二單向閥的入口分別與第二三通閥的兩口相連；用銅管將車室內換熱器的入口與第四三通閥的其中一口相連，其余兩口用銅管分別與第二膨脹閥的出口及第四單向閥的入口相連，用銅管將第二膨脹閥的入口與第三單向閥的出口相連，將第三單向閥的入口和第四單向閥的出口用銅管分別與第三三通閥的兩口相連接，最后將第二三通閥與第三三通閥用空調軟管相連接，形成封閉的回路系統。所述控制系統與車室外溫度傳感器、車室內溫度傳感器及壓縮機排氣口處的壓力傳感器通過屏蔽線相連，其輸出分別連接變頻電機、四通換向閥、車室外換熱器風扇、車室內換熱器風扇。

所述控制系統包括數據采集模塊和對象控制模塊。數據采集模塊采集車室內溫度、車室外溫度、壓縮機排氣壓力的信號，并將其送入控制系統中；控制系統根據采集的數據生成相關的控制信號，通過對四通換向閥的控制實現制冷模式或制熱模式，通過對變頻電機、車室外換熱器風扇、車室內換熱器風扇轉速的控制，使電動汽車熱泵空調系統在能效比較高的狀態下工作。

所述第一膨脹閥為內平衡式膨脹閥，在制熱時節流降壓、調節流量。第一膨脹閥的感溫包固定在車室外換熱器的出口處，在制熱模式下感受車室外換熱器出口處工質的過熱度，從而自動調節膨脹閥的開度，實現調節流量的目的。第一膨脹閥的流量調節范圍大，溫度控制精度高，反應速度快，穩定性好，且在系統開始運行和停止運行時能對壓縮機進行保護。

所述第二膨脹閥為內平衡式膨脹閥，在制冷時節流降壓、調節流量。第二膨脹閥的感溫包固定在車室內換熱器的出口處，通過感溫包感受車室內換熱器出口處工質的過熱度自動調節膨脹閥的開度，從而達到調節流量的目的。第二膨脹閥的流量調節范圍大，溫度控制精度高，反應速度快，穩定性好，且在系統開始運行和停止運行時能對壓縮機進行保護。

所述車室外換熱器在制冷模式下充當冷凝器，在制熱模式下充當蒸發器。在滿足換熱量的前提下，應使車室外換熱器的體積盡可能的小，且具有抗震性。

所述車室內換熱器在制冷模式下充當蒸發器，在制熱模式下充當冷凝器。在滿足換熱量的前提下，應使車室內換熱器的體積盡可能的小，且具有抗震性。

本發明的電動汽車熱泵空調系統的工作流程如下：

當環境溫度較高車室內需要降溫時，熱泵空調系統啟動，控制系統使四通換向閥處于斷電的狀態，此時在制冷模式下工作。首先由壓縮機排出的高溫高壓氣態工質經四通換向閥進入車室外換熱器，接著從第一單向閥和第三單向閥中進入第二膨脹閥，然后在第二膨脹閥的節流降壓作用下，進入車室內換熱器中蒸發吸熱，降低車室內的溫度，最后工質經四通換向閥的另一通道及氣液分離器被吸入壓縮機中進行壓縮，實現制冷循環。在制冷模式下，工質不經過第一膨脹閥、第二單向閥及第四單向閥。