一種用於電動汽車空調的磁製冷裝置的製作方法

2023-09-18 10:04:05 1

專利名稱：一種用於電動汽車空調的磁製冷裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及汽車空調技術，尤其是涉及一種用於電動汽車空調的磁製冷裝置。
背景技術：
目前，電動汽車主要沿用傳統的氣體壓縮-膨脹製冷系統，由於這種製冷方式的熱效率只能達到卡諾循環的5% 10%，所以使用空調後會導致電動車的續航裡程大幅度下降。而且，由於目前大氣層臭氧空洞和溫室效應的加劇，人們對環境保護的要求越來越高，傳統的氟製冷劑已經越來越不適應環保的要求，必須要用其它的無汙染製冷方式替代它才行。磁製冷是一項綠色環保的製冷技術，與傳統製冷相比，磁製冷是採用磁性物質作為製冷工質，對大氣層無破壞臭氧層作用和溫室效應。另外磁製冷的單位製冷率高，理論上可以達到卡諾循環的30% 60%，是氣體壓縮-膨脹製冷方式的3倍以上。因此，研究在電動車上使用的磁製冷設備，是具有重要意義和廣泛應用前景的。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的問題提供一種用於電動汽車空調的磁製冷裝置，其目的是提高電動汽車空調的製冷效率的同時降低功耗和噪
曰°本實用新型的技術方案是該種用於電動汽車空調的磁製冷裝置，包括磁製冷模塊、空調HVAC總成、空調管路、空調換熱器和循環系統，所述的磁製冷系統通過空調管路與空調HVAC總成連接，所述的空調換熱器通過空調管路與循環水泵和磁製冷模塊連接，所述的循環水泵通過空調管路與磁製冷模塊連接，所述的磁製冷模塊、空調HVAC總成、空調管路、空調換熱器和循環系統形成一個閉合迴路。所述的磁製冷模塊與空調HVAC總成之間有兩條空調管路，其中一個空調管路內是冷水，另一個空調管路內是室溫水。所述的磁製冷模塊與空調換熱器之間的空調管路內是熱水。具有上述結構的一種用於電動汽車空調的磁製冷裝置及其控制方法具有以下優佔.
^ \\\ ·1.該種用於電動汽車空調的磁製冷裝置由於採用液體蓄冷劑(水)傳熱，磁製冷系統不存在高低壓區域，相對於目前蒸汽壓縮製冷法的系統，其管路和換熱器都可以簡化， 無需目前採用的高強度耐壓管路和換熱器，管路對接結構也不需要高精度密封結構，可以用很簡單的汽車熱水管，利用卡箍連接即可。2.該種用於電動汽車空調的磁製冷裝置使用的蓄冷劑為水(或水-乙二醇溶液)，成本低廉，補充方便，對環境無任何汙染，符合當前社會對綠色環保的要求。 3.該種用於電動汽車空調的磁製冷裝置製冷效率高，功耗低，噪音振動小，對整車影響小，整個系統的運動部件只有水泵和磁製冷機內的驅動電機，所需功率小，控制簡單可罪。4.該種用於電動汽車空調的磁製冷裝置中的磁製冷機重量輕，體積小，壽命長，可回收利用率高，同時安裝和維修方便。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明


圖1為室溫磁製冷工作原理圖。圖2為磁卡諾循環示意圖。圖3為卡諾型磁製冷機的示意圖。圖4為本實用新型的結構示意圖。在
圖1-4中，1 磁製冷模塊；2 空調HVAC總成；3 空調管路；4 空調換熱器；5 循環水泵；6 磁體；7 蓄冷筒；8 釓板。
具體實施方式
磁熱效應(也叫磁卡效應)是指磁製冷工質在等溫磁化時向外界放出熱量，而絕熱去磁時溫度降低，從外界吸收熱量的現象。傳統的磁製冷裝置主要應用在極低溫製冷領域(4. 2 20K)。近年來，隨著人們對稀土元素的研究，發現了幾種具有巨磁卡效應的物質， 使得磁製冷技術在室溫製冷中的應用成為可能，已經有很多研究機構試製出了室溫磁製冷機組了。
圖1所示為室溫磁製冷工作原理圖，金屬釓(Gd)在200 300K條件下的圖。如圖若按卡諾循環製冷，圖中12341，則溫降很小。磁卡諾循環是用絕熱去磁和絕熱磁化過程連接兩個等溫過程，如附圖2所示。在這個循環中，外部對製冷工質所做的功相當於四邊形ABCD的面積。下面以最簡單的磁卡諾循環為例對絕熱去磁製冷過程進行說明，如附圖3所示。 等溫磁化過程(圖2中的AB過程)熱開關I閉合、II斷開，磁場施加於磁工質，使熵減小， 通過高溫熱源與磁工質的熱端連接，熱量從磁工質傳入高溫熱源。絕熱去磁過程(圖2中的BC過程)熱開關I斷開、II仍斷開，逐漸移去磁場，磁工質內自旋系統逐漸無序，在去磁過程中消耗內能，使磁工質溫度下降到低溫熱源溫度。等溫去磁過程(圖2中的⑶過程)11閉合、I仍斷開，磁場繼續減弱，磁工質從低溫熱源吸熱。絕熱磁化過程(圖2中的DA過程)11斷開、I仍斷開，施加一較小磁場，磁工質溫度逐漸上升到高溫熱源溫度。由於室溫附近磁性離子系統的熱運動大大加強，磁性工質的磁有序度難以形成， 在受外磁場作用前後的磁熵變大大減小，同時強磁場的產生也受到許多條件的限制，磁熱效應也大減弱。為了進一步提高室溫磁製冷機的效率，通常主要應用磁埃裡克森循環制冷機如
圖1中12341所示。它由四個過程組成1_2為等溫磁化；2_3為等磁場過程(溫度降低)；3-4為等溫退磁(吸熱製冷)；4-1為等磁場過程(溫度上升)。[0028]將金屬釓板8 (磁材料)浸在蓄冷筒7的蓄冷液體(水+乙二醇溶液)中。利用磁體6周圍的磁場變化配合蓄冷筒7上下運動實現循環。圖中示出了一個周期的變化過程。 經過多次反覆，筒體上部達到321，下部達到MI。利用這個原理，將蓄冷液體通過換熱器和水泵組成一個循環系統，就能夠成為可以實際使用的空調系統。圖4為本實用新型的用於電動汽車空調的磁製冷裝置的結構示意圖，該種磁製冷裝置包括磁製冷模塊1、空調HVAC總成2、空調管路3、空調換熱器4和循環系統5，磁製冷系統1通過空調管路3與空調HVAC總成2連接，空調換熱器4通過空調管路3與循環水泵 5和磁製冷模塊1連接，循環水泵5通過空調管路3與磁製冷模塊1連接，磁製冷模塊1、空調HVAC總成2、空調管路3、空調換熱器4和循環系統5形成一個閉合迴路。磁製冷模塊1與空調HVAC總成2之間有兩條空調管路3，其中一個空調管路3內是冷水，另一個空調管路3內是室溫水；磁製冷模塊1與空調換熱器4之間的空調管路3內是熱水。利用上述磁製冷裝置進行控制的方法是由磁製冷模塊1產生冷水或者熱水，然後通過循環水泵5增加流動，實現空調的製冷或者制熱，從而實現對車內空氣進行降溫和加熱。當需要製冷時，將熱水通往空調換熱器4散熱，冷水通往空調HVAC總成2中的換熱器進行製冷降溫，起到空調降溫的效果。當需要採暖的時候，轉換循環水泵5的泵水方向，或者在空調管路3中增加一個四通換向閥，將冷水通往空調換熱器4吸收空氣的熱量，將熱水通往空調HVAC總成2中的換熱器，對車內空氣進行加熱。該種用於電動汽車空調的磁製冷裝置由於採用液體蓄冷劑(水)傳熱，磁製冷系統不存在高低壓區域，相對於目前蒸汽壓縮製冷法的系統，其管路和換熱器都可以簡化，無需目前採用的高強度耐壓管路和換熱器，管路對接結構也不需要高精度密封結構，可以用很簡單的汽車熱水管，利用卡箍連接即可。同時，採用水(或水-乙二醇溶液)作為蓄冷劑， 成本低廉，補充方便，對環境無任何汙染，符合當前社會對綠色環保的要求。
權利要求1.一種用於電動汽車空調的磁製冷裝置，其特徵在於所述的磁製冷裝置包括磁製冷模塊(1)、空調HVAC總成O)、空調管路(3)、空調換熱器(4)和循環系統(5)，所述的磁製冷系統(1)通過空調管路(3)與空調HVAC總成(2)連接，所述的空調換熱器(4)通過空調管路C3)與循環水泵( 和磁製冷模塊(1)連接，所述的循環水泵( 通過空調管路(3) 與磁製冷模塊(1)連接，所述的磁製冷模塊(1)、空調HVAC總成O)、空調管路(3)、空調換熱器(4)和循環系統( 形成一個閉合迴路。
2.根據權利要求1所述的一種用於電動汽車空調的磁製冷裝置，其特徵在於所述的磁製冷模塊(1)與空調HVAC總成(2)之間有兩條空調管路(3)，其中一個空調管路(3)內是冷水，另一個空調管路(3)內是室溫水。
3.根據權利要求2所述的一種用於電動汽車空調的磁製冷裝置，其特徵在於所述的磁製冷模塊(1)與空調換熱器(4)之間的空調管路(3)內是熱水。
專利摘要本實用新型公開了一種用於電動汽車空調的磁製冷裝置及其控制方法，包括磁製冷模塊、空調HVAC總成、空調管路、空調換熱器和循環系統，磁製冷系統通過空調管路與空調HVAC總成連接，空調換熱器通過空調管路與循環水泵和磁製冷模塊連接，循環水泵通過空調管路與磁製冷模塊連接，磁製冷模塊、空調HVAC總成、空調管路、空調換熱器和循環系統形成一個閉合迴路。其控制方法是由磁製冷模塊產生冷水或者熱水，然後通過循環水泵增加流動，實現空調的製冷或制熱，從而實現對車內空氣進行降溫和加熱。該種磁製冷裝置製冷效率高，功耗低，噪音振動小，對整車影響小，整個系統的運動部件只有水泵和磁製冷機內的驅動電機，所需功率小，控制簡單可靠。
文檔編號F25B21/00GK202304066SQ20112034450
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月15日 優先權日2011年9月15日
發明者張海燕, 潘華, 趙軍, 陳國龍 申請人:蕪湖博耐爾汽車電氣系統有限公司