一種氣熱回收型電動汽車熱泵空調系統的製作方法

2023-05-09 18:36:51

專利名稱：一種氣熱回收型電動汽車熱泵空調系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動汽車空調系統，具體說是涉及一種氣熱回收型電動汽車熱泵空調系統。
背景技術：
隨著電動汽車技術的發展，電動汽車空調對其發展的制約性也越來越大，其原因在於由於缺少了內燃發動機，冬季制熱受到很大的制約，特別是在室外空氣溫度很低時， 開發的電動汽車空調系統無法正常工作。這嚴重影響了電動汽車在北方地區的普及。
發明內容本實用新型的目的正是為了提供一種氣熱回收型電動汽車熱泵空調系統，以解決目前普通電動汽車空調系統在室外溫度過低時無法正常制熱的問題。本實用新型的目的可通過下述技術措施來實現本實用新型的氣熱回收型電動汽車熱泵空調系統包括由直流電機驅動的車用全封閉變頻式空調壓縮機、車外空氣換熱器、車內空氣換熱器、儲液乾燥器、氣液分離器、低壓節流閥、壓縮機降溫增效混氣系統、驅動電機氣熱回收系統、系統模式切換裝置等；其中所述車用全封閉變頻式空調壓縮機由壓縮機殼體、電動機、靜渦旋體、動渦旋體及降溫增效混氣系統構成。所述壓縮機降溫增效混氣系統由壓縮機內置降溫增效混氣機構和壓縮機外部混氣處理與控制裝置組成；所述壓縮機內置降溫增效混氣機構由壓縮機內置混氣孔、壓縮機內置混氣孔連接通道以及與壓縮機內置混氣孔連接通道另一端連接並固定在壓縮機殼體上的外置快速接頭組成，並分為低壓混氣機構、中壓混氣機構、高壓混氣機構三種形式； 所述低壓混氣機構的壓縮機內置混氣孔開設在壓縮機吸氣腔對應的機殼部分或通過快速三通接頭與壓縮機吸氣管連接、所述中壓混氣機構的壓縮機內置混氣孔開設在壓縮機靜渦旋體與第一壓縮腔對應部分的相應位置、所述高壓混氣機構的壓縮機內置混氣孔開設在壓縮機靜渦旋體與第二壓縮腔對應部分的相應位置；所述壓縮機外部混氣處理與控制裝置由混氣節流閥、混氣換熱器、混氣止回閥、壓縮機混氣接口外部連接管組成；所述混氣節流閥為電子膨脹閥、熱力膨脹閥、毛細管或節流短管中的任意一種節流降壓裝置；所述混氣換熱器為異徑套管式、間隔板式、箱管式或殼管式換熱器中的任意一種；所述混氣止回閥能夠實現混氣量的最大化，增強混氣效果；所述系統模式切換裝置由功能控制閥、混氣控制閥、混氣換熱器旁通閥、除霜旁通閥、第一單向閥至第四單向閥、第一車內空調風道控制閥至第三車內空調風道控制閥組成(可實現系統對電動汽車車內的製冷、普通制熱、低溫混氣制熱、 車窗除霜/除霧和車外低溫熱源換熱器表面除霜五種工作模式切換);所述驅動電機氣熱回收系統包括氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套、設置在氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套內的電機內置氣冷機構、電機外置冷卻風機；所述車用全封閉變頻式空調壓縮機出口通過功能控制閥以及相應連接管路分別與車外空氣換熱器、車內空氣換熱器、氣液分離器相應接口連接； 所述氣液分離器出口接入車用全封閉變頻式空調壓縮機吸氣口 ；所述車外空氣換熱器另一接口接第一單向閥出口和第二單向閥入口，第二單向閥出口接儲液乾燥器和第四單向閥出口，儲液乾燥器出口分別與混氣控制閥的入口、混氣換熱器旁通閥的入口以及接混氣換熱器的第一入口連接，混氣換熱器旁通閥出口和混氣換熱器第一出口接低壓節流閥入口和除霜旁通閥入口，低壓節流閥出口接第一單向閥入口和第三單向閥入口，除霜旁通閥出口接第一單向閥入口和第三單向閥入口，第三單向閥出口接車內雙熱源換熱裝置入口和第四單向閥入口 ；所述混氣控制閥出口接混氣節流閥入口，混氣節流閥出口接混氣換熱器第二入口，混氣換熱器第二出口接混氣止回閥入口，混氣止回閥出口接車用全封閉變頻式空調壓縮機混氣口 ；在車內空氣換熱器進風側的車內空調風道中設置用於實現車內、車外進風相互切換的第二車內空調風道控制閥，在車內空氣換熱器出風側的車內空調風道中依次設置用於實現空氣經過車內空氣換熱器後進入電機冷卻風道中的第三車內空調風道控制閥、用於實現除霜/除霧出風口和車內出風口相互切換的第一車內空調風道控制閥。所述驅動電機氣熱回收系統包括由氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套、設置在氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套內的電機內置氣冷機構、電機外置冷卻風機；所述氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套設置在電機冷卻連接風道內的中間部位，所述電機冷卻連接風道分為前、中、 後三段，前段設置有車外空氣進口、電機冷卻風道進口和與氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套進風口相連的接口，中段的電機冷卻連接風道內設置有氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套，後段設置有車外空氣出口、電機冷卻風道出口和與氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套出風口相連的接口 ；所述電機外置冷卻風機設置在氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套一側的電機冷卻連接風道內，在前段電機冷卻連接風道的車外空氣進口、電機冷卻風道進口處設置用於實現車外空氣、電機冷卻風進口相互切換的第一餘熱回收控制裝置，在後段電機冷卻連接風道的車外空氣出口、電機冷卻風道出口處設置用於實現車外空氣、電機冷卻風出口相互切換的所述第二電餘熱回收控制裝置；第一、第二餘熱回收控制裝置配合使用可實現餘熱回收模式、散熱冷卻模式的切換。本實用新型中所述電機內置氣冷機構由作為直流電機殼體的冷卻套內殼、冷卻套外殼和連接於內外冷卻套之間的若干個風道隔板組成；在冷卻套內殼內側設置有構成冷卻風道的若干軸向直肋，所述直流電機安裝在由若干軸向直肋內端面構成的環腔內，在直流電機軸端安裝有內置氣冷風機。本實用新型中所述電機外置冷卻風機為壓入式結構，設置在氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套進風側的電機冷卻連接風道內；所述電機外置冷卻風機為吸入式結構，設置在氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套出風側的電機冷卻連接風道內。本實用新型中所述由直流電機驅動的車用全封閉變頻式空調壓縮機為活塞式、渦旋式或三角轉子式壓縮機中的任意一種，且直流電機與車用全封閉變頻式空調壓縮機封閉在同一殼體內。本實用新型中所述的電機氣熱回收系統目的在於可回收利用電動汽車驅動電機工作時產生的餘熱，用於對車內進行輔助供熱和回熱利用。其原理為通過裝在電動汽車驅動電機上氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套，收集工作時電動汽車驅動電機產生的餘熱，並對其進行冷卻。當運行餘熱回收模式時第一餘熱回收控制閥關閉車外電機冷卻風道空氣進口，打開電機冷卻風道進口，車內空氣經過車內空氣換熱器後進入電機冷卻風道，經過氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套後吸收電機餘熱，第二餘熱回收控制閥關閉車外電機冷卻風道空氣出口，打開電機冷卻風道出口，從餘熱回收風道出口進入車內風道。當運行除霜/除霧模式時，提高經過車內風冷換熱器之後的空氣溫度，增加運行除霜/除霧模式時車內的舒適度；當運行制熱模式和低溫混氣制熱時，對車內進行輔助供熱，提高熱泵系統的工作效率。當運行散熱冷卻模式時第一餘熱回收控制閥打開車外電機冷卻風道空氣進口，關閉電機冷卻風道進口，第二熱回收控制閥打開車外電機冷卻風道空氣出口，關閉電機冷卻風道出口。依靠車外空氣對電機餘熱進行冷卻。本實用新型的有益效果如下本實用新型提供的一種氣熱回收型電動汽車熱泵空調系統，通過壓縮機內部設置的降溫增效混氣系統和驅動電機氣熱回收系統，可顯著降低熱泵空調低溫運行時壓縮機的排氣溫度，提高系統運行的可靠性，同時可大大提高該空調系統的供熱能力和供熱效率，降低電動汽車空調冬季供熱時的耗電量。經對本實用新型初步實驗研究所得數據，本實用新型提供的一種水熱回收型電動汽車熱泵空調系統採用降溫增效混氣系統和車用電機水熱回收系統後，在室外溫度-10°c的超低溫供熱工況下，使壓縮機的排氣溫度降低至70°C以下，空調系統的供熱係數高達2. 4左右，可較好地解決熱泵型電動汽車空調低溫工況運行時壓縮機的排氣溫度過高、制熱量明顯不足等兩個亟待解決的關鍵技術難題。本實用新型對加快電動汽車的普及與應用具有重要意義，為電動汽車在北方的發展提供了空調技術支持。

圖1為本實用新型的結構原理。圖2為本實用新型混氣原理圖。圖3為本實用新型混氣裝置中混氣口一種結構圖。圖4為本實用新型混氣裝置中混氣口第二種結構圖。圖5為本實用新型混氣裝置中混氣口第三種結構圖。圖6為本實用新型混氣裝置中混氣口第四種結構圖。圖7為本實用新型中電機內置氣冷機構結構圖。圖8是圖7的側視圖。圖9——圖13分別是本實用新型的各個工作模式流程圖。圖中1是車用全封閉變頻式空調壓縮機、2-1是功能控制閥、2-2至2_5是單向閥、2-6是混氣控制閥、2-7是混氣換熱器旁通閥、2-8是除霜旁通閥、2-9至2_11是車內空調風道控制閥、3是車外空氣換熱器、4是儲液乾燥器、5-1是混氣節流閥、5-2是混氣換熱器、5-3是混氣止回閥、6是低壓節流閥、7是車內空氣換熱器、8是氣液分離器、9-1是氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套、9-2是電機外置冷卻風機、10-1和10-2是餘熱回收控制裝置、11是冷卻套內殼、12是冷卻套外殼、13是風道隔板、14是軸向直肋、15是內置氣冷風機、16是壓縮機內置混氣孔、17是壓縮機內置混氣孔連接通道、18是與壓縮機內置混氣孔連接通道另一端連接並固定在壓縮機殼體上的外置快速接頭、19是壓縮機殼體、20是電動機、21是壓縮機靜渦旋體、22是壓縮機動渦旋體、23是壓縮機吸氣快速接頭、M是壓縮機排氣快速接頭。
具體實施方式
本實用新型一下將結合實施例(附圖)做進一步描述，但並不限制本實用新型。如圖1所示，本實用新型的氣熱回收型電動汽車熱泵空調系統包括由直流電機驅動的車用全封閉變頻式空調壓縮機1、車外空氣換熱器3、車內空氣換熱器7、儲液乾燥器4、 氣液分離器8、低壓節流閥6、壓縮機降溫增效混氣系統、驅動電機氣熱回收系統、系統模式切換裝置；其中所述壓縮機降溫增效混氣系統由壓縮機內置降溫增效混氣機構和壓縮機外部混氣處理與控制裝置組成；所述壓縮機內置降溫增效混氣機構由壓縮機內置混氣孔16、 壓縮機內置混氣孔連接通道17以及與壓縮機內置混氣孔連接通道另一端連接並固定在壓縮機殼體上的外置快速接頭18組成，並分為低壓混氣機構、中壓混氣機構、高壓混氣機構三種形式；所述低壓混氣機構的壓縮機內置混氣孔16開設在壓縮機吸氣腔對應的機殼部分或通過快速三通接頭與壓縮機吸氣管連接、所述中壓混氣機構的壓縮機內置混氣孔16 開設在壓縮機靜渦旋體21與第一壓縮腔對應部分的相應位置、所述高壓混氣機構的壓縮機內置混氣孔16開設在壓縮機靜渦旋體21與第二壓縮腔對應部分的相應位置；所述壓縮機外部混氣處理與控制裝置由混氣節流閥5-1、混氣換熱器5-2、混氣止回閥5-3、壓縮機混氣接口外部連接管組成；所述系統模式切換裝置由功能控制閥2-1、混氣控制閥2-6、混氣換熱器旁通閥2-7、除霜旁通閥2-8、第一單向閥2-2至第四單向閥2-5、第一車內空調風道控制閥2-9至第三車內空調風道控制閥2-11組成；所述車用全封閉變頻式空調壓縮機1出口通過功能控制閥2-1以及相應連接管路分別與車外空氣換熱器3、車內空氣換熱器7、氣液分離器8相應接口連接；所述氣液分離器8出口接入車用全封閉變頻式空調壓縮機1吸氣口 ；所述車外空氣換熱器3另一接口接第一單向閥2-2出口和第二單向閥2-3入口，第二單向閥2-3出口接儲液乾燥器4和第四單向閥2-5出口，儲液乾燥器4出口分別與混氣控制閥2-6的入口、混氣換熱器旁通閥2-7的入口以及接混氣換熱器5-2的第一入口連接， 混氣換熱器旁通閥2-7出口和混氣換熱器5-2第一出口接低壓節流閥6入口和除霜旁通閥2-8入口，低壓節流閥6出口接第一單向閥2-2入口和第三單向閥2-4入口，除霜旁通閥 2-8出口接第一單向閥2-2入口和第三單向閥2-4入口，第三單向閥2-4出口接車內雙熱源換熱裝置7入口和第四單向閥2-5入口 ；所述混氣控制閥2-6出口接混氣節流閥5-1入口，混氣節流閥5-1出口接混氣換熱器5-2第二入口，混氣換熱器5-2第二出口接混氣止回閥5-3入口，混氣止回閥5-3出口接車用全封閉變頻式空調壓縮機混氣口 ；在車內空氣換熱器7進風側的車內空調風道中設置用於實現車內、車外進風相互切換的第二車內空調風道控制閥2-10，在車內空氣換熱器7出風側的車內空調風道中依次設置用於實現空氣經過車內空氣換熱器7後進入電機冷卻風道中的第三車內空調風道控制閥2-11、用於用於實現除霜/除霧出風口和車內出風口的相互切換第一車內空調風道控制閥2-9 ；所述驅動電機氣熱回收系統包括由氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套9-1、設置在氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套9-1內的電機內置氣冷機構9-3、電機外置冷卻風機9-2 ；所述氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套9-1設置在電機冷卻連接風道內的中間部位，所述電機冷卻連接風道分為前、中、後三段，前段設置有車外空氣進口、電機冷卻風道進口和與氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套9-1進風口相連的接口，所述氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套9-1設置在電機冷卻連接風道內的中段，後段設置有車外空氣出口、電機冷卻風道出口和與氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套9-1出風口相連的接口 ；所述電機外置冷卻風機9-2設置在氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套9-1 一側的電機冷卻連接風道內，在前段電機冷卻連接風道的車外空氣進口、電機冷卻風道進口處設置用於實現車外空氣、電機冷卻風進口相互切換的第一餘熱回收控制裝置10-1，在後段電機冷卻連接風道的車外空氣出口、電機冷卻風道出口處設置用於實現車外空氣、電機冷卻風出口相互切換的所述第二電餘熱回收控制裝置10-2。本實用新型所述電機外置冷卻風機9-2為壓入式結構，設置在氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套9-1進風側的電機冷卻連接風道內；所述電機外置冷卻風機9-2也可為吸入式結構，設置在氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套9-1出風側的電機冷卻連接風道內。所述由直流電機驅動的車用全封閉變頻式空調壓縮機1為活塞式、渦旋式或三角轉子式壓縮機中的任意一種，且直流電機與車用全封閉變頻式空調壓縮機封閉在同一殼體內。如圖2所示，本實用新型的混氣循環方式如下製冷劑液體從冷凝器流出後分為兩路，一路是主循環，經過混氣換熱器換熱，經低壓節流閥後進入蒸發器，最後被壓縮機吸氣口吸入；另一路是混氣循環，經過混氣節流閥後進入混氣換熱器換熱，冷卻主循環製冷劑後變為氣態，最後由壓縮機混氣接口進入壓縮機。其原理在於通過混氣迴路向壓縮機某中間位置或吸氣位置通入一定量的某一中間壓力的製冷劑氣體，將壓縮機的排氣溫度從T/ 降低為T6 ；增加了壓縮機的排氣量，從而提高了熱泵循環的總制熱量；同時經過混氣換熱器主路的高壓製冷劑液體由Tf冷卻為Tg，使得增加了從室外吸收的熱量，提高了熱泵系統的效率。如圖3、圖4、圖5、圖6所示，本實用新型中所述車用全封閉變頻式空調壓縮機由壓縮機殼體19、電動機20、靜渦旋體21、動渦旋體22及降溫增效混氣系統構成。壓縮機殼體 19設有壓縮機吸氣快速接頭23和壓縮機排氣快速接頭M。壓縮機降溫增效混氣系統由壓縮機內置降溫增效混氣機構和壓縮機外部混氣處理與控制裝置組成；所述壓縮機內置降溫增效混氣機構由壓縮機內置混氣孔16、壓縮機內置混氣孔連接通道17以及與壓縮機內置混氣孔連接通道另一端連接並固定在壓縮機殼體上的外置快速接頭18組成，並分為低壓混氣機構、中壓混氣機構、高壓混氣機構三種形式；所述低壓混氣(如圖3、4)，熱泵工質進入壓縮機吸氣腔與過熱蒸汽進行混合。壓縮機混氣孔可開設在壓縮機吸氣管上或通過快速三通接頭與壓縮機吸氣管連接，使低壓混氣先與壓縮機吸氣混合後再經壓縮機吸氣口進入壓縮機吸氣腔。所述中壓混氣(如圖5)，熱泵工質進入壓縮機動靜渦旋體形成的中間壓力腔與已經壓縮至中間壓力的過熱蒸汽進行混合。壓縮機內置混氣孔16開設在壓縮機靜渦旋體21與第一壓縮腔對應部分的相應位置並通過壓縮機內置混氣孔連接通道17與固定在壓縮機排氣腔殼體上的外置快速接頭18連接。所述高壓混氣(如圖6)，熱泵工質進入壓縮機動靜渦旋體形成的高壓力腔與已經壓縮至高壓力的過熱蒸汽進行混合。壓縮機內置混氣孔 16開設在壓縮機靜渦旋體21與第二壓縮腔對應部分的相應位置並通過壓縮機內置混氣孔連接通道17與固定在壓縮機排氣腔殼體上的外置快速接頭18連接。所述壓縮機外部混氣處理與控制裝置由混氣節流閥5-1、混氣換熱器5-2、混氣止回閥5-3、壓縮機混氣接口外部連接管組成；本實用新型中所述混氣節流閥5-1為電子膨脹閥、熱力膨脹閥、毛細管或節流短管中的任意一種節流降壓裝置；所述混氣換熱器5-2為異徑套管式、間隔板式、箱管式或殼管式換熱器中的任意一種。[0030]如圖7、8所示，所述電機內置氣冷機構9-3由作為直流電機殼體的冷卻套內殼11、 冷卻套外殼12和連接於內外冷卻套之間的若干個風道隔板13組成；在冷卻套內殼11內側設置有構成冷卻風道的若干軸向直肋14，所述直流電機安裝在由若干軸向直肋14內端面構成的環腔內，在直流電機軸端安裝有內置氣冷風機15。如圖9所示為製冷工作模式流程圖，通過功能控制閥2-1，將車用全封閉變頻式空調壓縮機1出口與車外空氣換熱器3接口連通，氣液分離器8入口與車內空氣換熱器7另一接口連通；混氣控制閥2-6關閉；混氣換熱器旁通閥2-7打開；除霜旁通閥2-8關閉；車內空調風道控制閥2-11打開；餘熱回收控制閥10-1打開車外電機冷卻風道空氣進口，關閉電機冷卻風道進口 ；餘熱回收控制閥10-2打開車外電機冷卻風道空氣出口，關閉電機冷卻風道出口。製冷劑經車用全封閉變頻式空調壓縮機1排氣口排出，依次經過車外空氣換熱器3、單向閥2-3、儲液乾燥器4、混氣換熱器旁通閥2-7、低壓節流閥6、單向閥2_4、車內空氣換熱器7、氣液分離器8後，被車用全封閉變頻式空調壓縮機1從吸氣口吸入。依靠車外空氣對電機餘熱進行冷卻。如圖10所示為制熱工作模式流程圖，通過功能控制閥2-1，將車用全封閉變頻式空調壓縮機1出口與車內空氣換熱器7接口連通，氣液分離器8入口與車外空氣換熱器另一接口連通；混氣控制閥2-6關閉；混氣換熱器旁通閥2-7打開；除霜旁通閥2-8關閉；車內空調風道控制閥2-11關閉；餘熱回收控制閥10-1關閉車外電機冷卻風道空氣進口，打開電機冷卻風道進口 ；餘熱回收控制閥10-2關閉車外電機冷卻風道空氣出口，打開電機冷卻風道出口。製冷劑經車用全封閉變頻式空調壓縮機1排氣口排出，依次經過車內空氣換熱器7、單向閥2-5、儲液乾燥器4、混氣換熱器旁通閥2-7、低壓節流閥6、單向閥2_2、車外空氣換熱器3、氣液分離器8後，被車用全封閉變頻式空調壓縮機1從吸氣口吸入。車內空氣經過車內空氣換熱器7後進入電機冷卻風道，經過氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套9-1後吸收電機餘熱，對車內進行供熱。如圖11所示為制熱混氣工作模式流程圖，通過功能控制閥2-1，將車用全封閉變頻式空調壓縮機1出口與車內空氣換熱器7接口連通，氣液分離器8入口與車外空氣換熱器另一接口連通；混氣控制閥2-6打開；混氣換熱器旁通閥2-7關閉；除霜旁通閥2-8關閉； 車內空調風道控制閥2-11關閉；餘熱回收控制閥10-1關閉車外電機冷卻風道空氣進口，打開電機冷卻風道進口 ；餘熱回收控制閥10-2關閉車外電機冷卻風道空氣出口，打開電機冷卻風道出口。製冷劑經車用全封閉變頻式空調壓縮機1排氣口排出，依次經過車內空氣換熱器7、單向閥2-5、儲液乾燥器4、混氣換熱器5-2、低壓節流閥6、單向閥2_2、車外空氣換熱器3、氣液分離器8後，被車用全封閉變頻式空調壓縮機1從吸氣口吸入；另一路製冷劑經車用全封閉變頻式空調壓縮機1排氣口排出，依次經過車內空氣換熱器7、單向閥2-5、儲液乾燥器4、混氣控制閥2-6、混氣節流閥5-1、混氣換熱器5-2、混氣止回閥5-3後，從壓縮機混氣接口進入車用全封閉變頻式空調壓縮機1。車內空氣經過車內空氣換熱器7後進入電機冷卻風道，經過氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套9-1後吸收電機餘熱，對車內進行供熱。如圖12所示為車窗除霜/除霧工作模式流程圖，通過功能控制閥2-1，將車用全封閉變頻式空調壓縮機1出口與車外空氣換熱器3接口連通，氣液分離器8入口與車內空氣換熱器7另一接口連通；混氣控制閥2-6關閉；混氣換熱器旁通閥2-7打開；除霜旁通閥 2-8關閉；車內空調風道控制閥2-11關閉；餘熱回收控制閥10-1關閉車外電機冷卻風道空
9氣進口，打開電機冷卻風道進口 ；餘熱回收控制閥10-2關閉車外電機冷卻風道空氣出口， 打開電機冷卻風道出口。製冷劑經車用全封閉變頻式空調壓縮機1排氣口排出，依次經過車外空氣換熱器3、單向閥2-3、儲液乾燥器4、混氣換熱器旁通閥2-7、低壓節流閥6、單向閥2-4、車內空氣換熱器7、氣液分離器8後，被車用全封閉變頻式空調壓縮機1從吸氣口吸入。車內空氣經過車內空氣換熱器7後進入電機冷卻風道，經過氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套9-1後吸收電機餘熱，提高經過車內風冷換熱器7之後的空氣溫度，增加運行除霜/除霧模式時車內的舒適度。如圖13所示為車外低溫熱源換熱器表面除霜工作模式流程圖，當車外空氣
換熱器結霜時，通過功能控制閥2-1，將車用全封閉變頻式空調壓縮機1出口與車外空氣換熱器3接口連通，氣液分離器8入口與車內空氣換熱器7另一接口連通；混氣控制閥2-6關閉；混氣換熱器旁通閥2-7打開；除霜旁通閥2-8打開；車內空調風道控制閥2-11關閉；餘熱回收控制閥10-1關閉車外電機冷卻風道空氣進口，打開電機冷卻風道進口 ；餘熱回收控制閥10-2關閉車外電機冷卻風道空氣出口，打開電機冷卻風道出口。製冷劑經車用全封閉變頻式空調壓縮機1排氣口排出，依次經過車外空氣換熱器3、單向閥2-3、儲液乾燥器4、氣換熱器旁通閥2-7、低壓節流閥6和除霜旁通閥2-8、單向閥2-4、車內空氣換熱器7、氣液分離器8後，被車用全封閉變頻式空調壓縮機1從吸氣口吸入，對車外空氣換熱器進行除霜。 一部分製冷劑通過除霜旁通閥2-8，提高了製冷劑在車內空氣換熱器7內的蒸發溫度，使得車內空氣經過車內空氣換熱器7時溫度接近車內溫度。車內空氣經過車內空氣換熱器7後進入電機冷卻風道，經過氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套9-1後吸收電機餘熱，提高經過進車內風冷換熱器之後空氣溫度，增加運行車外空氣換熱器除霜工作模式時車內的舒適度。
權利要求1. 一種氣熱回收型電動汽車熱泵空調系統，其特徵在於所述空調系統包括由直流電機驅動的車用全封閉變頻式空調壓縮機(1)、車外空氣換熱器(3)、車內空氣換熱器(7)、 儲液乾燥器(4)、氣液分離器(8)、低壓節流閥(6)、壓縮機降溫增效混氣系統、驅動電機氣熱回收系統、系統模式切換裝置；其中所述車用全封閉變頻式空調壓縮機由壓縮機殼體 (19)、電動機(20)、靜渦旋體(21)、動渦旋體(22)及降溫增效混氣系統構成；壓縮機殼體 (19)設有壓縮機吸氣快速接頭(23)和壓縮機排氣快速接頭(24);所述壓縮機降溫增效混氣系統由壓縮機內置降溫增效混氣機構和壓縮機外部混氣處理與控制裝置組成；所述壓縮機內置降溫增效混氣機構由壓縮機內置混氣孔(16)、壓縮機內置混氣孔連接通道(17)以及與壓縮機內置混氣孔連接通道另一端連接並固定在壓縮機殼體上的外置快速接頭(18)組成，並分為低壓混氣機構、中壓混氣機構、高壓混氣機構三種形式；所述低壓混氣機構的壓縮機內置混氣孔(16)開設在壓縮機吸氣腔對應的機殼部分或通過快速三通接頭與壓縮機吸氣管連接、所述中壓混氣機構的壓縮機內置混氣孔(16)開設在壓縮機靜渦旋體(21)與第一壓縮腔對應部分的相應位置、所述高壓混氣機構的壓縮機內置混氣孔(16)開設在壓縮機靜渦旋體(21)與第二壓縮腔對應部分的相應位置；所述壓縮機外部混氣處理與控制裝置由混氣節流閥(5-1)、混氣換熱器(5-2)、混氣止回閥(5-3)、壓縮機混氣接口外部連接管組成；所述系統模式切換裝置由功能控制閥(2-1)、混氣控制閥(2-6)、混氣換熱器旁通閥 (2-7)、除霜旁通閥(2-8)、第一單向閥(2-2)至第四單向閥(2-5)、第一車內空調風道控制閥(2-9)至第三車內空調風道控制閥(2-11)組成；所述車用全封閉變頻式空調壓縮機(1) 出口通過功能控制閥(2-1)以及相應連接管路分別與車外空氣換熱器(3)、車內空氣換熱器(7)、氣液分離器(8)相應接口連接；所述氣液分離器(8)出口接入車用全封閉變頻式空調壓縮機(1)吸氣口 ；所述車外空氣換熱器(3)另一接口接第一單向閥(2-2)出口和第二單向閥(2-3)入口，第二單向閥(2-3)出口接儲液乾燥器(4)和第四單向閥(2-5)出口，儲液乾燥器(4)出口分別與混氣控制閥(2-6 )的入口、混氣換熱器旁通閥(2-7 )的入口以及混氣換熱器(5-2)的第一入口連接，混氣換熱器旁通閥(2-7)出口和混氣換熱器(5-2)第一出口接低壓節流閥(6 )入口和除霜旁通閥(2-8 )入口，低壓節流閥(6 )出口接第一單向閥(2-2 ) 入口和第三單向閥(2-4)入口，除霜旁通閥(2-8 )出口接第一單向閥(2-2 )入口和第三單向閥(2-4)入口，第三單向閥(2-4)出口接車內雙熱源換熱裝置(7)入口和第四單向閥(2-5) 入口 ；所述混氣控制閥(2-6 )出口接混氣節流閥(5-1)入口，混氣節流閥(5-1)出口接混氣換熱器(5-2)第二入口，混氣換熱器(5-2)第二出口接混氣止回閥(5-3)入口，混氣止回閥 (5-3)出口接車用全封閉變頻式空調壓縮機混氣口 ；在車內空氣換熱器(7)進風側的車內空調風道中設置用於實現車內、車外進風相互切換的第二車內空調風道控制閥(2-10)，在車內空氣換熱器(7)出風側的車內空調風道中依次設置用於實現空氣經過車內空氣換熱器(7)後進入電機冷卻風道中的第三車內空調風道控制閥(2-11)、用於實現除霜/除霧出風口和車內出風口相互切換的第一車內空調風道控制閥(2-9);所述驅動電機氣熱回收系統包括由氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套(9-1)、設置在氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套(9-1) 內的電機內置氣冷機構(9-3)、電機外置冷卻風機(9-2)；所述氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套(9-1)設置在電機冷卻連接風道內的中間部位，所述電機冷卻連接風道分為前、中、後三段，前段設置有車外空氣進口、電機冷卻風道進口和與氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套(9-1) 進風口相連的接口，所述氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套(9-1)設置在電機冷卻連接風道內的中段，後段設置有車外空氣出口、電機冷卻風道出口和與氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套 (9-1)出風口相連的接口 ；所述電機外置冷卻風機(9-2)設置在氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套(9-1) 一側的電機冷卻連接風道內，在前段電機冷卻連接風道的車外空氣進口、電機冷卻風道進口處設置用於實現車外空氣、電機冷卻風進口相互切換的第一餘熱回收控制裝置 (10-1)，在後段電機冷卻連接風道的車外空氣出口、電機冷卻風道出口處設置用於實現車外空氣、電機冷卻風出口相互切換的第二電餘熱回收控制裝置(10-2)。
2.根據權利要求1所述的氣熱回收型電動汽車熱泵空調系統，其特徵在於所述電機內置氣冷機構(9-3)由作為直流電機殼體的冷卻套內殼(11)、冷卻套外殼(12)和連接於內外冷卻套之間的若干個風道隔板(13)組成；在冷卻套內殼(11)內側設置有構成冷卻風道的若干軸向直肋(14)，所述直流電機安裝在由若干軸向直肋(14)內端面構成的環腔內，在直流電機軸端安裝有內置氣冷風機(15)。
3.根據權利要求1所述的氣熱回收型電動汽車熱泵空調系統，其特徵在於所述電機外置冷卻風機(9-2)為壓入式結構，設置在氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套(9-1)進風側的電機冷卻連接風道內。
4.根據權利要求1所述的氣熱回收型電動汽車熱泵空調系統，其特徵在於所述電機外置冷卻風機(9-2 )為吸入式結構，設置在氣-氣雙側冷卻型電機冷卻套(9-1)出風側的電機冷卻連接風道內。
5.根據權利要求1所述的氣熱回收型電動汽車熱泵空調系統，其特徵在於所述由直流電機驅動的車用全封閉變頻式空調壓縮機(1)為活塞式、渦旋式或三角轉子式壓縮機中的任意一種，且直流電機與車用全封閉變頻式空調壓縮機封閉在同一殼體內。
6.根據權利要求1所述的氣熱回收型電動汽車熱泵空調系統，其特徵在於所述的車外空氣換熱器(3)、車內空氣換熱器(7)為管翅式、層疊式或平行流式換熱器中的任意一種結構形式。
專利摘要本實用新型提供了一種氣熱回收型電動汽車熱泵空調系統，該系統包括由直流電機驅動的車用全封閉變頻式空調壓縮機、車外空氣換熱器、車內空氣換熱器、儲液乾燥器、氣液分離器、低壓節流閥、壓縮機降溫增效混氣系統、驅動電機氣熱回收系統、系統模式切換裝置等。所述驅動電機氣熱回收系統由氣-氣雙側冷卻型電機餘熱冷卻裝置、餘熱回收控制裝置及連接風道構成。本實用新型能夠實現對電動汽車夏季製冷、冬季普通制熱、超低溫制熱、車窗除霜/除霧和車外低溫熱源換熱器表面除霜五種工作模式，並通過壓縮機降溫增效混氣系統和驅動電機氣熱回收系統使該系統能夠在室外超低溫環境溫度下正常進行制熱循環。
文檔編號F24F5/00GK202254031SQ201120261920
公開日2012年5月30日 申請日期2011年7月23日 優先權日2011年7月23日
發明者周光輝, 李繼軍, 秦貴棉, 董秀潔 申請人:中原工學院, 濟源市貝迪地能中央空調設備有限公司