[发明专利]一种无车外换热器的纯电动车热泵空调

说明书

技术领域

本发明涉及一种车用空调系统，尤其是涉及一种无车外换热器的纯电动车热泵空调。

背景技术

车载空调对于保障司乘人员乘车舒适度具有重要意义。传统汽车空调仅需夏季制冷，纯电动车由于采用电机驱动，发动机余热少，冬季也需要额外的制热技术以保证车厢内的舒适度。目前常见的纯电动车空调夏季采用蒸汽压缩制冷，冬季仍采用PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系数)热敏电阻制热。调查发现，尤其是冬季严寒地区，纯电动车空调冬季制热会消耗大量的电能，使续航里程大幅下降，严重制约了纯电动车的推广应用。

近年来，有人提出将蒸气压缩式热泵技术应用于纯电动车空调。蒸气压缩式热泵具有PTC热敏电阻制热不可比拟的高效性，但蒸汽压缩式热泵技术也存在很多不足之处。第一个不足之处在于车外换热器的存在，车外换热器在制冷工况下作为冷凝器，制热工况下作为蒸发器，主要存在以下三个问题。首先，制热工况下，车外换热器不断与环境进行换热，当环境温度较低时，低温侧换热器易发生结霜现象，堵塞换热通道，大大降低机组的运行效果，同时机组除霜还需要消耗额外的电能。其次，无论制热或制冷，车外换热器的存在使制冷剂与环境之间始终存在换热温差，增大了蒸发器与冷凝器之间的压力差，增加了压缩机功耗，从而大幅降低空调机组的效率。最后，无论空调机组是否使用，室外换热器和与之配套的风机、管道增加了车辆载荷，间接提高了车辆单位里程的电耗。蒸气压缩式热泵的第二个不足之处在于其制热能力与电动车的热负荷负相关。即随着环境温度的降低，车内热负荷增加，而蒸气压缩式热泵的制热量急剧下降，表现为空调送风温度和车厢温度随环境温度降低而下降，这是由蒸气压缩式热泵自身固有的特性导致的。因此，尤其在冬季严寒地区，蒸气压缩式热泵空调仍无法有效解决纯电动车的制热问题。上述问题严重阻碍了纯电动汽车的发展和进一步推广，无车外换热器的纯电动车空调可较好地解决这些问题。

发明内容

本发明的目的是为了取消纯电动汽车空调的车外换热器，解决目前纯电动汽车在冬季制热工况下车外换热器易结霜，效率低的问题，进而提供一种无车外换热器的纯电动车空调。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种无车外换热器的纯电动车热泵空调，基于半开式回热型空气压缩循环原理实现制冷和制热，包括车厢、空气处理箱、空气压缩机、空气膨胀机、回热器及两个空气四通换向阀，所述的空气处理箱入口端与新风口连通，出口端与通入车厢中的送风口连通，所述的车厢还连接有排风口，所述的空气处理箱内设有空气-空气换热器，所述的回热器有两条通道，分别为通道一与通道二，所述的空气压缩机与空气膨胀机的进气端分别与第一空气四通换向阀的两个接口连通，第一空气四通换向阀另外两个接口分别与回热器的通道二出口端及通道一出口端连通，所述的回热器通道一进口端与车外空气入口连通，通道二进口端与空气-空气换热器出口连通，所述的空气压缩机与空气膨胀机的出气端分别与第二空气四通换向阀的两个接口连通，第二空气四通换向阀的另外两个接口分别与排气口及空气-空气换热器入口连通。

本发明采用空气压缩机对空气进行压缩，所述的空气压缩机与空气膨胀机通过传动联轴器进行机械传动联接以实现膨胀功的回收。所述的空气压缩机由传动联轴器和电动车电力设备驱动。

车厢通过回流管与空气处理箱连通，车厢内的空气经回流管送入空气处理箱，作为空调回风。

所述的空气处理箱内还设有直流风机，所述的直流风机可以位于空气-空气换热器前也可以位于空气-空气换热器之后。

所述的空气-空气换热器带凝水盘。

所述空气处理箱与新风口经连接管(空气过滤器和管内风机或风阀选配)连通；所述空气处理箱与汽车车厢经若干送风风道和送风口连通，所述汽车车厢与排风口经连接管(管内风机或风阀选配)联通。

本发明中使用空气作为汽车空调循环工质，采用半开式结构，冬夏均无车外换热器，且循环工质不进入车厢。

制热工况下，第一空气四通换向阀使回热器的通道一出口端与空气压缩机进气端连通，回热器的通道二出口端与空气膨胀机进气端连通，第二空气四通换向阀使空气压缩机出气端与空气-空气换热器入口连通，空气膨胀机出气端与排气口连通。