一種純電動客車一體式熱泵型變頻空調的製作方法
2023-10-16 22:16:34
本實用新型涉及電動汽車技術領域，尤其涉及一種純電動客車一體式熱泵型變頻空調。
背景技術：
隨著社會現代化水平的日益發展和人們對乘車環境舒適性要求的不斷提高，車輛配裝空調的比率越來越高。作為主要交通工具的客車，空調一般安裝在車頂部位，所以也叫頂置式空調。傳統的客車，空調的動力是靠發動機提供，再通過管路將空調的壓縮機部件和頂置式空調其它部件連接形成內循環，實現空調的製冷、除溼、換風等功能。傳統客車的頂置式空調可以實現製冷功能，卻無法實現制熱的功能，制熱是通過客車發動機循環冷卻介質的預熱交換到客車內側，達到冬季保持車內設定溫度的目的。
近幾年，作為緩解能源消耗、倡導綠色出行的純電動客車得到了迅猛發展，國家對新能源電動車補助政策的出臺，也帶動了電動汽車的快速發展。而空調在純電動客車上基本成為了標準配置，電動客車空調的研究開發也應運而生。電動客車空調的動力由電池提供，受電池技術的限制，純電動客車的續航能力還有待提高，而空調的動力依靠由電池提供也進一步降低了純電動客車的續航能力。因此，對純電動客車空調的電耗和重量提出了較高的要求，高重量和低能效的空調系統已經無法適應純電動客車的需求，緊湊型、輕量化、耗電少、噪音低的空調系統才能滿足純電動客車的需求，並逐步得到推廣。同時在冬季，純電動客車內的制熱功能也要通過客車空調的熱泵原理實現制熱。
目前，常見的純電動客車空調的技術是在原有傳統客車空調的基礎上進行改進，沒有真正實現一體式熱泵型變頻空調技術，將冷凝單元和蒸發單元分割前、後設置，空調的結構大，導致空調的重量較大；同時將高壓、低壓電控系統和壓力容器件設置在一起，安全性較差。
技術實現要素：
為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供了一種純電動客車一體式熱泵型變頻空調，能夠實現製冷和制熱功能，並具有結構簡單、重量小、安全和高效等優點。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案為：一種純電動客車一體式熱泵型變頻空調，包括底座和頂蓋，所述底座包括相互獨立的電動壓縮機腔、兩器腔和電控系統腔，所述電動壓縮機腔內設置有電動變頻壓縮機、換向四通閥、氣液分離器和系統管路件，所述兩器腔內設置有冷凝器、冷凝風機、蒸發器、蒸發風機和熱力膨脹閥，所述冷凝風機與冷凝器相配合，所述蒸發風機與蒸發器相配合，所述電控系統腔內設置有高壓保護器件和節能變頻控制器件，所述電動變頻壓縮機的排氣口通過換向四通閥分別與冷凝器和蒸發器相連，所述換向四通閥通過氣液分離器與電動變頻壓縮機的吸氣口相連，所述冷凝器通過熱力膨脹閥與蒸發器相連。
進一步，所述冷凝器採用一體平板結構或者V型結構，所述冷凝風機設置在冷凝器的頂部，所述冷凝器的兩側各設置有一個蒸發器。
進一步，所述熱力膨脹閥設置有兩個。
進一步，所述底座為玻璃鋼底座，所述頂蓋為玻璃鋼頂蓋。
進一步，所述節能變頻控制器件還電性連接有室外溫度傳感器和排氣溫度傳感器，所述室外溫度傳感器設置在室外，所述排氣溫度傳感器設置在電動變頻壓縮機的排氣口。
進一步，所述電動壓縮機腔和電控系統腔設置在兩器腔的兩側。
進一步，所述電動變頻壓縮機為臥式渦旋變頻壓縮機。
進一步，所述冷凝風機和蒸發風機為PWM無級調速風機。
進一步，所述高壓保護器件包括壓縮機保險、熔斷器及濾波電容。
進一步，所述高壓保護器件和節能變頻控制器件安裝在絕緣板上，所述電控系統腔為絕緣倉體。
本實用新型的有益效果有：與現有技術相比，本實用新型的一種純電動客車一體式熱泵型變頻空調採用一體式底座，冷凝器和蒸發器並排設置，空調整體尺寸縮小，降低空調的整體重量；兩器腔將電動壓縮機腔和電控系統腔分割開來，提高空調的安全等級；採用變頻技術，能耗低；同時，純電動客車一體式熱泵型變頻空調可以實現製冷、制熱功能轉換，實現熱泵型功能，解決客車空調冬季無法提供熱量的技術困難。
附圖說明
下面結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步說明，其中：
圖1是本實用新型熱泵型變頻空調的結構示意圖；
圖2是本實用新型熱泵型變頻空調的剖面示意圖；
圖3是本實用新型熱泵型變頻空調的製冷原理圖；
圖4是本實用新型熱泵型變頻空調的制熱原理圖。
具體實施方式
參見圖1和圖2，本實用新型提供一種純電動客車一體式熱泵型變頻空調，包括底座4、頂蓋16、電動變頻壓縮機5、冷凝器6、冷凝風機7、蒸發器8、蒸發風機9、熱力膨脹閥11、換向四通閥10、氣液分離器12、系統管路件13、高壓保護器件14和節能變頻控制器件15等。
電動變頻壓縮機5的排氣口連接換向四通閥10的進口，換向四通閥10的3組出口分別與冷凝器6的進口、蒸發器8的出口總管、氣液分離器12的進口相連，冷凝器6的出口經三通閥後分別通過兩側熱力膨脹閥11與位於兩側的蒸發器8的進口連接，兩個蒸發器8的出口總管經三通閥匯總進入換向四通閥10，氣液分離器12的出口與電動變頻壓縮機5的吸氣口相連接。具體地，所述電動變頻壓縮機5為臥式渦旋變頻壓縮機，所述冷凝風機7和蒸發風機9為PWM無級調速風機，所述高壓保護器件14包括壓縮機保險、熔斷器及濾波電容，所述高壓保護器件14和節能變頻控制器件15安裝在絕緣板上，所述電控系統腔3為絕緣倉體。
底座4分為相互獨立電動壓縮機腔1、兩器腔2和電控系統腔3，兩器腔2將電動壓縮機腔1和電控系統腔3分割在兩側，降低空調在高壓通電、運行過程中的安全隱患。電動壓縮機腔1內設置有電動變頻壓縮機5、換向四通閥10、氣液分離器12、系統管路件13等。兩器腔2內設置有冷凝器6、冷凝風機7、蒸發器8、蒸發風機9和熱力膨脹閥11。冷凝器6和蒸發器8並排設置，利用一體式底座4的空間，縮小底座4的結構尺寸，降低空調的整體重量。電動變頻壓縮機5的排氣口通過換向四通閥10分別與冷凝器6和蒸發器8相連，換向四通閥10通過氣液分離器12與電動變頻壓縮機5的吸氣口相連，冷凝器6通過熱力膨脹閥11與蒸發器8相連。冷凝器6採用一體平板結構或者V型結構，在冷凝器6的頂部設置有一定數量的冷凝風機7，在冷凝器6的兩側分別設置有蒸發器8和與之配合的蒸發風機9。
通過系統管路件13將電動變頻壓縮機5、換向四通閥10、冷凝器6、蒸發器8、熱力膨脹閥11、氣液分離器12串聯在一起形成製冷劑的內循環，電動變頻壓縮機5將低溫氣態的製冷劑壓縮為高溫高壓的氣體，流經冷凝器6並在冷凝風機7的作用下將熱量排出外界，形成低溫高壓的氣液兩相混合物，再經熱力膨脹閥11節流降溫後流入蒸發器8進行蒸發吸熱，經蒸發吸熱的製冷劑從氣液兩相混合物蒸發為低溫氣態後通過氣液分離器12，再次被電動變頻壓縮機5壓縮，形成一個內循環。
電控系統腔3內設置有高壓保護器件14和節能變頻控制器件15等，是純電動客車一體式熱泵型變頻空調開啟、停止以及製冷、制熱功能轉換的控制終端。高壓保護器件14可以有效保護空調運行過程的安全、可靠，空調出現故障時起到保護空調的作用。而通過節能變頻控制器件15的控制使電動變頻壓縮機5進行變頻運行，在低負荷的情況下，電動變頻壓縮機5低頻運轉，降低空調的功耗。
參見圖3和圖4，純電動客車一體式熱泵型變頻空調通過電控系統腔3的控制終端給予命令實現製冷、制熱的相互轉化。當製冷運行時，從電動變頻壓縮機5排出的高溫高壓製冷劑氣體經換向四通閥10進入冷凝器6，在冷凝風機7的作用下與外界環境換熱變成中溫高壓的製冷劑氣體，再分別進入兩側的熱力膨脹閥11並通過其節流降溫後流出，然後進入對應的蒸發器8，在蒸發器8中蒸發成低溫低壓的氣體，從而降低蒸發器8的溫度，配合蒸發風機9的作用，將被冷卻的車內空氣送入車內送風道，以達到降低車內溫度的目的。從蒸發器8出來的低溫低壓氣體製冷劑回到換向四通閥10，經氣液分離器12進入電動變頻壓縮機5再次循環。制熱運行時，從電動變頻壓縮機5排出的高溫高壓製冷劑氣體經換向四通閥10進入蒸發器8，在蒸發風機9的作用下與車內環境換熱，變成中溫高壓的製冷劑氣體，從而提高蒸發器8的溫度，配合蒸發風機9的作用，將被升溫的車內空氣送入車內送風道，以達到提升車內溫度的目的。之後氣態的製冷劑進入熱力膨脹閥11並通過其節流降溫後流出，進入冷凝器6，在冷凝風機7作用下蒸發成低溫低壓的氣體製冷劑並回到換向四通閥10，再經過氣液分離器12進入電動變頻壓縮機5並再次循環。
熱力膨脹閥11由電控系統腔3內的電控元器件進行驅動，其開度值可依據空調系統中的室外溫度傳感器和排氣溫度傳感器的檢測值進行調整，進而可實現在空調系統運行過程中調整系統管路件13中的冷媒流量，以使得系統在各種工況下均處於較高能效的運行狀態，從而提升系統的季節能效並降低空調系統的耗電量，增加電動客車的續航裡程。由於系統冷媒流量的調整效果在經過一定的運行循環後才能從壓縮機的排氣溫度值得到反映，從而判定此次熱力膨脹閥11的調整是否適用。因而熱力膨脹閥11的調整不是時時進行的，而是有一個時間間隔的定時調整。
以上所述，只是本實用新型的較佳實施方式而已，但本實用新型並不限於上述實施例，只要其以任何相同或相似手段達到本實用新型的技術效果，都應屬於本實用新型的保護範圍。