[發(fā)明專利]一種采用二次回路空調(diào)熱泵系統(tǒng)的制熱制冷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810338626.1
• 申請(qǐng)日: 2018-04-16
• 公開（公告）號(hào): CN108382161B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘭嬌;蘇林;朱悅;方奕棟;李康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B60H1/00
• 分類號(hào): B60H1/00;H01M10/613;H01M10/615;H01M10/625;H01M10/6567;H01M10/663
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 王一琦

本發(fā)明提供了一種采用二次回路空調(diào)熱泵系統(tǒng)的制熱制冷方法，系統(tǒng)包括：制冷劑回路、冷端冷卻液回路、熱端冷卻液回路。制冷劑回路包含電動(dòng)壓縮機(jī)、板式冷凝器、節(jié)流裝置和板式蒸發(fā)器。冷端冷卻液回路與板式蒸發(fā)器連接，蒸發(fā)器端將冷傳給冷卻液，冷卻液通過(guò)泵輸送給室內(nèi)的冷卻器，可實(shí)現(xiàn)制冷模式，冷凝器端的熱量通過(guò)室外的散熱器排到室外。熱端冷卻液回路與板式冷凝器連接，冷凝器端將熱傳給冷卻液，冷卻液通過(guò)泵輸送給室內(nèi)的加熱器，實(shí)現(xiàn)加熱模式，此時(shí)蒸發(fā)器端的冷量通過(guò)室外的散熱器排到室外。同時(shí)通過(guò)切換冷卻液回路可實(shí)現(xiàn)除濕功能。本發(fā)明可有效避免制冷劑與乘員艙接觸，能夠?qū)﹄妱?dòng)汽車的電池包進(jìn)行溫度控制，同時(shí)可對(duì)多余熱量進(jìn)行回收利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)，尤其涉及了一種采用二次回路空調(diào)熱泵系統(tǒng)的制熱制冷方法。

背景技術(shù)

考慮全球氣候變暖和二氧化碳的排放，機(jī)動(dòng)車排放法規(guī)日趨嚴(yán)格，新能源電動(dòng)汽車也成為一個(gè)必然的趨勢(shì)。由于溫室效應(yīng)越來(lái)越嚴(yán)重，在新能源汽車空調(diào)中，新型制冷劑ODP≤150的替代已成共同關(guān)注的焦點(diǎn)。下表一是具有潛力的制冷劑對(duì)比。可以看出，除了二氧化碳沒(méi)有可燃性，其他的制冷劑均具有不同程度的可燃性。現(xiàn)階段，二氧化碳由于存在高壓的問(wèn)題，空調(diào)系統(tǒng)在使用過(guò)程中會(huì)存在嚴(yán)重泄漏的問(wèn)題，使得二氧化碳制冷劑在實(shí)際使用時(shí)受到限制。而其他可燃性制冷劑在使用時(shí)，也需要解決泄漏問(wèn)題，它主要是針對(duì)一旦發(fā)生泄漏后怎么樣才能不對(duì)乘員艙的乘客造成影響。

表1具有替換潛力的制冷劑的對(duì)比

利用二次回路系統(tǒng)使制冷劑回路不與乘員艙進(jìn)行直接的接觸，而是通過(guò)冷卻液對(duì)空調(diào)箱內(nèi)的空氣進(jìn)行溫度的控制，可以有效避免在制冷劑發(fā)生泄漏時(shí)進(jìn)入乘員艙，若乘員艙內(nèi)有火源，此時(shí)就可以避免對(duì)乘員艙的人員造成人身安全。

同時(shí)由于電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)是由電池驅(qū)動(dòng)，然而電池工作時(shí)，對(duì)溫度特別敏感，溫度過(guò)高或者過(guò)低都會(huì)在電池性能造成不好的影響。電池的工作范圍一般為：10-30℃。

圖1表示電池和電子設(shè)備在溫度區(qū)間內(nèi)制冷和加熱的示意圖(參考文獻(xiàn)WeustenfeldTA,Bauer-KugelmannW,Menken J C,et al.Heat flow rate based thermalmanagement for electric vehicles using a secondary loop heating and coolingsystem[C]//Conference Vehicle Thermal Management Systems Symposium andExhibition,Nottingham(England).2015.)。由于電子設(shè)備中的產(chǎn)熱較多，需要一直對(duì)其制冷進(jìn)行溫度控制，若在冬天能將這一部分的廢熱回收并加以利用，也將提高能源的使用率。

圖2為當(dāng)前技術(shù)常用的直接制冷系統(tǒng)圖，圖中，1為空調(diào)箱，2為空調(diào)箱的加熱器，3為空調(diào)箱的冷卻器，4為膨脹閥，5為三通閥，6為壓縮機(jī)，7為室外換熱器。制冷劑直接進(jìn)入空調(diào)箱中冷卻器與空氣進(jìn)行換熱。若制冷劑為可燃性制冷劑，空調(diào)箱制冷劑與乘員艙直接接觸一旦發(fā)生泄漏，就會(huì)擴(kuò)散乘員艙中，對(duì)乘客造成生命威脅。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是一種二次回路空調(diào)熱泵系統(tǒng)，一方面是針對(duì)電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑替代時(shí)大多數(shù)是可燃性制冷劑，利用二次冷卻液回路將制冷系統(tǒng)與乘員艙隔離，若可燃性制冷劑發(fā)生泄漏，制冷劑不會(huì)進(jìn)入車廂危機(jī)乘員艙乘客的安全。另一方面，由于電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)由電池驅(qū)動(dòng)，溫度對(duì)電池的性能有著很大的影響，利用二次冷卻液的形式對(duì)電池進(jìn)行溫度控制，使得電池工作時(shí)能發(fā)揮最好的性能。同時(shí)通過(guò)切換二次冷卻液中的四通閥和三通閥，可以實(shí)現(xiàn)制冷、制熱、單蒸發(fā)器除霜和多蒸發(fā)器除霜。

本發(fā)明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案二次回路空調(diào)熱泵系統(tǒng)的組成如下：