电动车及其热泵系统的制作方法

1.本公开涉及车辆技术领域，尤其涉及一种电动车及其热泵系统。


背景技术：

2.电动车一般是通过具有压缩机的热泵系统来进行制热和制冷的。在制热时，压缩机泵出的高温高压冷媒通流经室内散热器，通过室内散热器将冷媒的热量散发出来，以此实现制热。然而，通过这样的制热方式，需要单独分流出一部分冷媒用于制热，会导致热泵系统的整体能效降低。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种电动车的热泵系统。
4.本实用新型提供的一种电动车的热泵系统，包括压缩机、第一换热装置和中间换热循环通路，所述第一换热装置分别与所述压缩机的出口管路和所述中间换热循环通路换热连接，所述中间换热循环通路上连通有第一室内散热器。
5.可选的，所述压缩机的入口管路与出口管路之间连通有制冷通路，所述制冷通路上连通有第一室外冷凝器和蒸发器组件。
6.可选的，所述压缩机的入口管路与出口管路之间还连通有与所述制冷通路并联的短接通路，所述制冷通路上设有第一截止阀，所述短接通路上设有第二截止阀。
7.可选的，还包括电池系统换热循环通路；所述蒸发器组件包括电池系统散热蒸发器，所述电池系统散热蒸发器与所述电池系统换热循环通路换热连接。
8.可选的，所述电池系统换热循环通路通过第一四通阀与所述中间换热循环通路连通。
9.可选的，还包括电驱动系统换热循环通路，所述电驱动系统换热循环通路通过第二四通阀与所述电池系统换热循环通路连通。
10.可选的，所述电驱动系统换热循环通路中设有彼此并联的第一电驱动系统换热回路和第二电驱动系统换热回路，所述电驱动系统换热循环通路选择性的接通所述第一电驱动系统换热回路和/或所述第二电驱动系统换热回路，所述第一电驱动系统换热回路上设有第二室外冷凝器。
11.可选的，所述出口管路与入口管路之间连接有中间换热器；所述短接通路包括位于所述中间换热器的高压侧的部分所述出口管路与所述入口管路之间连通的第一回流通路，所述第二截止阀包括设置在所述第一回流通路上的第四截止阀；
12.和/或，
13.所述短接通路包括位于所述中间换热器的低压侧的部分所述出口管路与所述入口管路之间连通的第二回流通路，所述第二截止阀包括设置在所述第二回流通路上的第五截止阀。
14.可选的，所述中间换热循环通路中并联有室内换热回路和室外换热回路，所述中间换热循环通路可选择的接通所述室内换热回路或所述室外换热回路；其中，所述第一室内散热器连通于所述室内换热回路，所述室外换热回路中连通有第三室外冷凝器。
15.本实施例提供的一种电动车的热泵系统，通过在压缩机的出口管路上增设一个第一换热装置，从压缩机泵出的高温高压冷媒中吸收热量，并通过中间换热循环通路及其上设置的第一室内散热器将热量提供给驾驶舱，以此实现为驾驶舱供暖。由于未通过冷媒分流的方式进行制热，所以可以提高热泵系统的能效。
16.本公开还提供了一种电动车，该电动车包括如上所述的电动车的热泵系统。由于本公开的热泵系统具备较高的制热能力和能效，因此可以使电动车更节能，舒适性更佳。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
18.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本实用新型实施例的一种电动车的热泵系统的示意图；
20.图2是本实用新型实施例的一种电动车的热泵系统的制冷模式示意图；
21.图3是本实用新型实施例的一种电动车的热泵系统省掉第二回流通路的制冷模式示意图；
22.图4是本实用新型实施例的一种电动车的热泵系统的标准制热模式示意图；
23.图5是本实用新型实施例的一种电动车的热泵系统的快充模式示意图；
24.图6是本实用新型实施例的一种电动车的热泵系统的制热除湿模式下电池需要制冷状态的示意图；
25.图7是本实用新型实施例的一种电动车的热泵系统的制热除湿模式下电池无需要制冷状态的示意图；
26.图8是本实用新型实施例的一种电动车的热泵系统的化霜模式的示意图；
27.图9是本实用新型实施例的一种电动车的热泵系统的一种制热模式的示意图。
28.其中，图中的实线表示管路接通，虚线表示管路未接通。
29.附图标记：
30.1、压缩机；2、第一换热装置；3、中间换热循环通路；4、出口管路；5、第一室外冷凝器；6、入口管路；7、制冷通路；8、第一截止阀；9、蒸发器组件；10、电池系统换热循环通路；11、第一水泵；12、第三水泵；13、第二水泵；14、电池系统；15、第一四通阀；16、电驱动系统换热循环通路；17、第二四通阀；18、电驱动系统；19、第一电驱动系统换热回路；20、第二电驱动系统换热回路；21、第二室外冷凝器；22、辅助制冷通路；23、第三截止阀；24、室内换热回路；25、室外换热回路；26、第一室内散热器；27、第三室外冷凝器；28、第一加热装置；29、中间换热器；30、第一回流通路；31、第四截止阀；32、第二回流通路；33、第五截止阀；34、第一室内蒸发器；35、第二室内蒸发器；36、气液分离器；37、电池系统散热蒸发器；39、第二换热装置；40、挡风门；41、第二截止阀；42、短接通路。
具体实施方式
31.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
33.如图1所示，本公开实施例提供的一种电动车的热泵系统，采用co2作为冷媒工质，当然在其他实施例中也可以选用其他冷媒工质。本热泵系统包括压缩机1、第一换热装置2和中间换热循环通路3。
34.压缩机将co2冷媒压缩为高温高压状态，并由其出口管路4排出，该出口管路4指的是与压缩机出口连通的一根主干管路段，该管路段中的冷媒应是未经过任何蒸发器的，仍保持为一个高温高压状态。第一换热装置2分别与出口管路4和中间换热循环通路3换热连接，以此，通过该第一换热装置2，将出口管路4内的高温冷媒的热量传递给中间换热循环通路3。其中，本实施例的第一换热装置2为水冷换热器，中间换热循环通路3为水循环通路，其上设有第一水泵11，以实现水循环。中间换热循环通路3上连通有第一室内散热器26，用于将中间换热循环通路3中水的热量散出，由此实现对驾驶舱的制热。
35.由上可知，本实施例提供的热泵系统，通过在压缩机1的出口管路4上增设一个第一换热装置2，从压缩机1泵出的高温高压冷媒中吸收热量，并通过中间换热循环通路3及其上设置的第一室内散热器26将热量散发到驾驶舱内，以此实现为驾驶舱供暖。由于本系统未通过冷媒分流的方式进行制热，所以可以使冷媒集中供应给其他需要的管路，从而提高了热泵系统的能效。
36.在一些实施例中，压缩机的入口管路6与出口管路4之间连通有制冷通路7，制冷通路7上连通有第一室外冷凝器5和蒸发器组件9。第一室外冷凝器5为一换热器，设置在驾驶舱之外，具体可以设置在车头位置，可借助风扇散热。蒸发器组件9可以包括并联的多组节流装置和散热器，冷媒经过各个节流装置后压力降低，并在其后的换热器中吸收热量以形成制冷效果，用于为车辆的各个需要降温的模块降温。
37.在上述实施例中，由于中间换热循环通路3是通过吸收出口管路4内冷媒的温度而实现制热的，也就是说在制热的同时可降低系统循环中冷媒的温度，由此使冷媒进入蒸发器组件前的初始温度降低，从而可在一定程度上提高系统的能效。
38.在进一步的实施例中，压缩机的入口管路6与出口管路4之间还连通有与所述制冷通路7并联的短接通路42，制冷通路7上设有用于控制制冷通路7导通和断开的第一截止阀8，所述短接通路42上设有用于控制短接通路导通和断开的第二截止阀41，以此控制冷媒可选择的流经制冷通路7或流经短接通路42。由此，通过第一截止阀8的导通和第二截止阀41的阻断，选择性的接通制冷通路7，进而通过蒸发器组件9为电动车制冷。通过第一截止阀8的阻断和第二截止阀41的导通，选择性的接通短接通路42，冷媒直接通过短接通路42返回至压缩机1，即实现制热模式。
39.由此，本系统无需在蒸发器组件9与压缩机1的吸气口之间设置用于切换制冷模式与制热模式的截止阀，即可实现制冷模式与制热模式之间的切换，避免因截止阀的存在而
导致制冷模式下回流压缩机1的冷媒产生较大压降，保证了热泵系统具备较高的能效。
40.在一些实施例中，中间换热循环通路3中并联有室内换热回路24和室外换热回路25，中间换热循环通路3可选择的接通室内换热回路24和/或室外换热回路25；其中，第一室内散热器26连通于室内换热回路24，室外换热回路25中连通有第三室外冷凝器27。在制冷模式下，如图1所示，室内换热回路24无需接通，中间换热循环通路3单独接通其室外换热回路25，以进一步降低冷媒温度，达到更好的制冷效果，实现在夏季高温环境下仍能够具备较佳的制冷效果；在制热模式下，如图4所示，中间换热循环通路3可单独接通其室内换热回路24，通过第一换热装置2实现辅助制热，并且，室内换热回路24上还可设置电加热器28，以在需要时增强制热效果；在制热模式下，当电池系统14有较强的制冷需求时，如图9所示，中间换热循环通路3同时接通室内换热回路24和室外换热回路25，既能过通过第一室内散热器26实现制热，同时还能够利用第一室外冷凝器5使冷媒的温度降低，从而提高对电池系统14的制冷能力。
41.在一些实施例中，本热泵系统还包括电池系统换热循环通路10；蒸发器组件9包括电池系统散热蒸发器37，电池系统散热蒸发器37与电池系统换热循环通路10换热连接，电池系统换热循环通路10可以为水循环通路，其上设有第二水泵13。以此通过电池系统换热循环通路10将冷量传导至电池系统14，实现对电池系统14的冷却。
42.如图4所示，在进一步的实施例中，电池系统换热循环通路10通过第一四通阀15与中间换热循环通路3连通。由此，电池系统换热循环通路10和中间换热循环通路3可各自独立循环运行，即，仅电池系统散热蒸发器37导通，其他用于对驾驶舱进行制冷的蒸发器不导通，以此实现在制热模式下对电池系统14的冷却，即标准的制热模式。与此同时，中间换热循环通路3通过第一室内散热器26对室内进行加热。
43.另外，如图5所示，电池系统换热循环通路10可以通过第一四通阀15与中间换热循环通路3交叉循环运行，即，中间换热循环通路3中的循环工质在经过第一四通阀15时，被导入到电池系统换热循环通路10，流经电池系统换热循环通路10后，再通过第一四通阀15被导回至中间换热循环通路3，以此可对电池形成加热，使电池升温至适合快充的温度，从而实现快充模式。
44.在更进一步的实施例中，本热泵系统还包括电驱动系统换热循环通路16，其上连通有第三水泵12，电驱动系统换热循环通路16通过第二四通阀17与电池系统换热循环通路10连通。由此，电驱动系统换热循环通路16可实现与电池系统换热循环通路10交叉循环运行，从而在电池系统14得到冷却的同时，电驱动系统18也可以得到冷却。另外，在制热工况下，由于对电池系统14和电驱动系统18的冷却会使冷媒的整体温度升高，所以可由此提升第一换热器的制热能力，由此实现了电池系统14和电驱动系统18的余热回收。
45.在更进一步的实施例中，电驱动系统换热循环通路16中设有彼此并联的第一电驱动系统换热回路19和第二电驱动系统换热回路20，电驱动系统换热循环通路16选择性的接通第一电驱动系统换热回路19和/或第二电驱动系统换热回路20，第一电驱动系统换热回路19上设有第二室外冷凝器21。当电驱动系统换热循环通路16选择接通第一电驱动系统换热回路19时，电驱动系统18的部分热量可由第二室外冷凝器21散发出去；当需要回收电池系统14和电驱动系统18的余热时，电驱动系统换热循环通路16选择接通第二电驱动系统换热回路20，电驱动系统换热循环通路16通过第二四通阀17与电池系统换热循环通路10交叉
循环运行；当第二室外冷凝器21结霜时，如图8所示，电驱动系统换热循环通路16同时接通第一电驱动系统换热回路19和第二电驱动系统换热回路20，实现化霜模式与余热回收模式的耦合。
46.在更进一步的实施例中，如图2所示，第一电驱动系统换热回路19通过第二换热装置39与中间换热循环通路3换热连接。由于电机大电流运行高负荷工况与压缩机1制冷高负荷工况不会同时出现，所以通过第二换热装置39将中间换热循环通路3与第二电驱动系统换热回路20建立换热关系，可充分发挥第一室外冷凝器5和第二室外冷凝器21的散热效果，达到对系统较佳的降温目的。其中，该第二换热装置39优选为水水换热器，水系统相对简单，成本低。
47.在一些实施例中，如图4所示位于第一室外冷凝器5上游的部分出口管路4与蒸发器组件9的上游之间连通有辅助制冷通路22，即，该辅助制冷通路22与第一室外冷凝器5所在支路形成并联，辅助制冷通路22上设有第三截止阀23。在制热模式下，由于只需要对电池系统14进行制冷，所以并不需要太高的制冷能力，特别是同时需要回收电池系统14和电驱动系统18的余热情况下。此时，可通过第一截止阀8关闭制冷通路7，取而代之的是通过第三截止阀23接通辅助制冷通路22，此时出口管路4中的一部分冷媒通过辅助制冷通路22流入蒸发器组件9参与制冷。由于只有一部分冷媒参与制冷，所以不会是整体系统的冷媒产生较大温降，使系统冷媒保持在一个较高的水平，从而保证制热效果。
48.在一些实施例中，中间换热循环通路3中并联有室内换热回路24和室外换热回路25，中间换热循环通路3可选择的接通室内换热回路24和/或室外换热回路25；其中，第一室内散热器26连通于室内换热回路24，室外换热回路25中连通有第三室外冷凝器27。在制冷模式下，如图1所示，室内换热回路24无需接通，中间换热循环通路3单独接通其室外换热回路25，以进一步降低冷媒温度，达到更好的制冷效果，实现在夏季高温环境下仍能够具备较佳的制冷效果；在制热模式下，如图4所示，中间换热循环通路3可单独接通其室内换热回路24，通过第一换热装置2实现辅助制热，并且，室内换热回路24上还可设置电加热器28，以在需要时增强制热效果；在制热模式下，当电池系统14有较强的制冷需求时，如图9所示，中间换热循环通路3同时接通室内换热回路24和室外换热回路25，由此，中间换热循环通路3的一部分换热工质在室内换热回路24内循环流通，从而过通过第一室内散热器26实现对驾驶舱的辅助加热；同时，中间换热循环通路3的另一部分换热工质则在室外换热回路25内循环流通，并通过第三室外冷凝器27将热量散发到外界，由此使出口管路4内冷媒的进一步温度降低，即降低了冷媒的初始温度，从而可提升电池系统散热蒸发器37对电池系统14的制冷能力，使有较强的制冷需求的电池系统14得到充分冷却。
49.在一些实施例中，出口管路4与入口管路6之间连接有中间换热器29，通过该中间换热器29，可利用流经蒸发器组件9而在入口管路6中回流压缩机1的低温冷媒，对出口管路4中即将流向蒸发器组件9的高温冷媒形成预冷效果，从而提高制冷能力。
50.在一些实施例中，如图5所示，短接通路42包括位于中间换热器29的高压侧的部分出口管路4与入口管路6之间连通的第一回流通路30，前述用于控制短接通路42通断的第二截止阀41则包括设置在第一回流通路30上的第四截止阀31。短接通路42还包括位于中间换热器29的低压侧的部分出口管路4与入口管路6之间连通的第二回流通路32，前述用于控制短接通路42通断的第二截止阀41则包括设置在第二回流通路32上的第五截止阀33。
51.在上述实施例中，第一回流通路30和第二回流通路32中任何一条都可以实现使出口管路4内的冷媒直接回流至压缩机1，也就是说第一回流通路30和第二回流通路32既可以选择性的单独开启或单独设置，也可以同时设置并同时被接通。在第一回流通路30或第二回流通路32单独设置的实施例中，由于省掉了一条回流压缩机的管路及其上的阀体，因此可在一定程度上降低系统的泄露风险和成本。
52.在第一回流通路30和第二回流通路32同时设置并同时被接通的实施例中，位于中间换热器29的高压侧的部分出口管路4内的冷媒中的一部分直接从第一回流通路30流入入口管路6，另一部分冷媒则流经中间换热器29后通过第二回流通路32流入入口管路6。由于是通过并联的第一回流通路30和第二回流通路32共同使冷媒回流压缩机1，所以对于每条回路来说，其冷媒的压力都是低于通过单条回路回流压缩机1的，进而由于单条回路内的压力较低，所以在流经中间换热器29时，冷媒也不会产生较大压降，使冷媒保持一个较高的制热能力。同时，通过第一回流通路30和第二回流通路32同时回流冷媒，流体阻力更低，从而可提高入口管路6内冷媒的压力和密度，进而使冷媒的流量增大，从而可提高系统的制热能力和能效。
53.在一些实施例中，蒸发器组件9包括室内风扇和设置在室内风扇吹风方向上的至少一个室内蒸发器，本实施例包括设置在室内前排的第一室内蒸发器34和设置在后排的第二室内蒸发器35，在室内风扇的吹风方向上，第一室内散热器26设置在室内蒸发器的下游，室内蒸发器与第一室内散热器26之间设有可开闭的挡风门40。由此可使第一室内散热器26与室内蒸发器共用一个室内风扇，无需为制冷和制热分别匹配风扇。
54.在一些实施例中，入口管路6上设有气液分离器36，以过滤冷媒中可能产生的液体。
55.此外，本电动车热泵系统至少可实现以下模式：
56.制冷模式
57.如图2所示，该模式下，出口管路4选择接通制冷通路7，蒸发器组件9中的电池系统散热蒸发器37工作，同时接通电池系统换热循环通路10以对电池进行冷却。位于室内前排的第一室内蒸发器34和第二室内蒸发器35根据实际需求选择性的工作。并且，此时中间换热循环通路3选择接通室外换热回路25，以通过与入口管路6换热的方式降低系统冷媒温度，提高能效。另外，电驱动系统换热循环通路16选择接通第一电驱动系统换热回路19，通过第二室外冷凝器21对电驱动系统18进行散热。
58.标准制热模式
59.如图4所示，由于单独对电池系统14进行冷却，不需要过多的冷媒，所以该模式下，出口管路4选择接通第一回流通路30和辅助制冷通路22，部分冷媒从第一回流通路30直接回流至压缩机，另一部分冷媒从辅助制冷通路22通向电池系统散热蒸发器37，以实现在制热的同时对电池系统14进行冷却。与此同时，电池系统14散发的热量被系统冷媒吸收，从而提高了冷媒的基础温度，有利于制热。另外，电驱动系统换热循环通路16选择接通第二电驱动系统换热回路20，并可通过第二四通阀17与电池系统换热循环通路10交叉循环，由此实现电池系统14和电驱动系统18的余热回收。
60.快充模式
61.此模式下，电池系统14的快速充电需要加热到一定的温度，出口管路4选择接通第
一回流通路30，中间换热循环通路3选择接通室内换热回路24，电池系统换热循环通路10通过第一四通阀15与电池系统换热循环通路10交叉循环，从而实现了对电池系统14的加热，以使其满足快充条件。此时，第一室内散热器26处于被接通的状态，可根据室内采暖需要选择打开或关闭挡风门40。
62.制热除湿模式
63.如图6所示，此模式下，出口管路4选择接通制冷通路7，蒸发器组件9中位于驾驶舱前排的第一室内蒸发器34工作；同时，中间换热循环通路3选择接通室内换热回路24，通过第一室内散热器26制热。此时，挡风门40开启，驾驶舱内的循环气流经过第一室内蒸发器34时，其中的水分预冷凝结成水滴，从而降低了气流中空气的湿度，气流经过第一室内散热器26后再被加热，循环回驾驶舱制热。
64.其中，若电池系统14需要被冷却，则开启电池系统散热蒸发器37，如图6所示；若电池系统14无需冷却，则关闭电池系统散热蒸发器37。
65.制热-余热回收模式
66.如图2所示，此模式下，出口管路4选择同时接通第一回流通路30和辅助制冷通路22，部分冷媒分流到电池系统散热蒸发器37中参与对电池系统14的制冷；中间换热循环通路3选择接通室内换热回路24，以通过第一室内散热器26对室内进行制热。此时，电驱动系统换热循环通路16选择接通第二电驱动系统换热回路20，并且通过第二四通阀17与电池系统换热循环通路10交叉循环，由此将电池系统14和电驱动系统18的热量传递给冷媒，增强制热效果，即实现了电池系统14和电驱动系统18的余热回收。
67.化霜模式
68.如图8所示，此模式下，第二室外冷凝器21发生结霜现象，出口管路4选择接通制冷通路7，蒸发器组件9中的电池系统散热蒸发器37开启，对电池系统14进行正常降温。中间换热循环通路3选择接通室内换热回路24，通过第一室内散热器26对室内进行制热。此时，电池系统换热循环通路10通过第二四通阀17与电驱动系统换热循环通路16交叉循环运行，而电驱动系统换热循环通路16则同时接通第一电驱动系统换热回路19和第二电驱动系统换热回路20，由此可利优先用电池系统14和电驱动系统18所产生的热量对第二室外冷凝器21进行化霜。当电池系统14和电驱动系统18所产生的热量不够时，再选择将室内换热回路24与电池系统换热循环通路10通过第一四通阀15交叉循环运行，由此使冷媒的发热也参与到化霜中，进一步，还可以选择开启第一加热装置28，以增强加热化霜效果，由此实现化霜模式与余热回收模式耦合。
69.由上可知，本实施例提供的一种电动车的热泵系统，整个热泵系统可在各种模式下，优化组合，实现系统最佳能效与综合余热利用。
70.本公开还提供了一种电动车，包括如上所述的电动车的热泵系统，由于本公开的热泵系统具备较高的制冷制热能力和能效，因此可以使电动车更节能，舒适性更佳。
71.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设
备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
72.以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。