CO2热泵空调系统及车辆的制作方法

co2热泵空调系统及车辆
技术领域
1.本实用新型涉及空调技术领域，特别涉及一种co2热泵空调系统。本实用新型还涉及一种应用有该co2热泵空调系统的车辆。


背景技术：

2.目前，新能源电动汽车因没有发动机，无法在冬季利用发动机热源给乘员舱供暖，这就需要利用其他方式制取热量供给乘员舱，从客户舒适性角度及整车经济性角度考虑，很多企业开始采用使用co2制冷剂的热泵空调系统以实现低环境温度下乘客的采暖需求。
3.然而，现有的co2热泵空调系统中，其架构存在结构复杂，无法进行制冷剂侧的主动加热。另外，现有的co2热泵空调系统在对电池进行加热时，乘员舱无法实现除湿功能。并且在超低温下，制冷剂流量小，使得co2热泵空调系统工作能效比低。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种co2热泵空调系统，以能够利用制冷剂对电池进行主动加热。
5.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.一种co2热泵空调系统，包括制冷剂回路和电池换热回路；
7.所述制冷剂回路中设有压缩机、室外换热器、室内换热器和co2气液分离器；
8.所述电池换热回路中设有散热器、换热泵和电池；
9.其中，
10.所述室内换热器包括通过第一制冷剂管路串连的内部换热器和蒸发器，所述制冷剂回路和所述电池换热回路之间设有用于两者之间热量交换的换热器；
11.所述换热器的冷却液侧并联在所述电池换热回路中，所述换热器的制冷剂侧的一端通过第二制冷剂管路并联在所述第一制冷剂管路上，且所述第二制冷剂管路上设有第一电控截止阀，所述换热器的制冷剂侧的另一端通过第三制冷剂管路并联所述蒸发器和co2气液分离器之间，且所述第三制冷剂管路上设有第二电控截止阀。
12.进一步的，还包括风暖ptc，所述风暖ptc布置在所述室内换热器的一侧。
13.进一步的，所述电池换热回路还包括并联在换热管路中的电机散热模块，所述电机散热模块串连有电机散热泵；和/或，所述电池换热回路包括并联在换热管路中的旁通管路，所述旁通管路上设有旁通电磁阀。
14.进一步的，所述电池换热回路中设有位于所述电池一侧的单向阀，和/或，所述电池换热回路中设有溢水罐。
15.进一步的，还包括散热风扇，且所述散热器和所述室外换热器依次布置在所述散热风扇的吸风侧。
16.进一步的，所述压缩机的出口连接有四通换向阀，所述四通换向阀分别通过第四制冷剂管路和所述内部换热器连接，通过第五制冷剂管路和所述室外换热器的一端连接，
以及通过第六制冷剂管路和所述压缩机的入口连接；所述室外换热器的另一端通过第七制冷剂管路和所述蒸发器连接，且所述第六制冷剂管路和所述第七制冷剂管路通过所述co2气液分离器，所述第三制冷剂管路并联在所述第七制冷剂管路上。
17.进一步的，所述第一制冷剂管路上设有位于所述第二制冷剂管路连接点和所述蒸发器之间的第一电子膨胀阀；所述第三制冷剂管路上设有位于所述换热器和所述第二电控截止阀之间的第二电子膨胀阀。
18.进一步的，所述第七制冷剂管路上设有第三电子膨胀阀，所述第三电子膨胀阀位于所述蒸发器和所述第三制冷剂管路的连接点之间；所述第三制冷剂管路和所述第七制冷剂管路之间并联有第八制冷剂管路，所述第八制冷剂管路的一端连接在所述蒸发器和所述第三电子膨胀阀之间，所述第八制冷剂管路的另一端连接在所述第二电子膨胀阀和所述第二电控截止阀之间，且所述第八制冷剂管路上设有第三电控截止阀。
19.进一步的，所述第二制冷剂管路和所述第六制冷剂管路之间并联有第九制冷剂管路，所述第九制冷剂管路的一端连接在所述第一电控截止阀和所述换热器之间，所述第九制冷剂管路的另一端连接在所述四通换向阀和所述co2气液分离器之间，且所述第九制冷剂管路上设有第四电控截止阀。
20.相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
21.本实用新型所述的co2热泵空调系统，通过设置在制冷剂回路和电池换热回路之间的换热器，和设置的第一制冷剂管路、第二制冷剂管路、第三制冷剂管路，并在第二制冷剂管路上设置第一电控截止阀，在第三制冷剂管路上设置第二电控截止阀，使得co2热泵空调系统能够利用制冷剂直接对电池进行主动加热，从而能够提升系统的工作能效比，提高系统使用效果。
22.此外，通过设置在第一制冷剂管路上的第一电子膨胀阀，可在电池使用制冷剂进行主动加热时，乘员舱能够实现除湿功能，而利于提升乘员舱的舒适性。
23.本实用新型的另一目的在于提出一种车辆，所述车辆中设有如上所述的 co2热泵空调系统。
24.本实用新型的车辆与上述的co2热泵空调系统，相比于现有技术，具有相同的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
25.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
26.图1为本实用新型实施例所述的co2热泵空调系统的结构示意图；
27.附图标记说明：
28.1、散热器；2、室外换热器；3、散热风扇；4、电机散热泵；5、电机散热模块；6、换热泵；7、电池；8、单向阀；9、换热器；11、四通换向阀；12、压缩机；13、co2气液分离器；14、溢水罐；15、hvac总成；152、内部换热器；153、蒸发器；17、风暖ptc；19、旁通电磁阀；
29.32、换热管路；39、旁通管路；41、第一制冷剂管路；42、第二制冷剂管路；43、第三制冷剂管路；44、第四制冷剂管路；45、第五制冷剂管路；46、第六制冷剂管路；47、第七制冷剂
管路；48、第八制冷剂管路；49、第九制冷剂管路；
30.10、第一电控截止阀；20、第二电控截止阀；30、第三电控截止阀；40、第四电控截止阀；50、第一电子膨胀阀；60、第二电子膨胀阀；70、第三电子膨胀阀。
具体实施方式
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
35.实施例一
36.本实施例涉及一种co2热泵空调系统，以能够实现利用制冷剂直接对电池进行主动加热，而利于提高co2热泵空调系统的能效比。
37.在整体构成上，本实施例的co2热泵空调系统，如图1所示，其主要包括制冷剂回路和电池换热回路。其中，在制冷剂回路和电池换热回路之间设有用于两者之间热量交换的换热器9，以能够实现制冷剂和冷却液的热量交换。
38.具体来讲，本实施例的制冷剂回路中设有压缩机12、室外换热器2、室内换热器和co2气液分离器13。其中，室内换热器包括通过第一制冷剂管路41 串连的内部换热器152和蒸发器153。
39.并且，换热器9的冷却液侧并联在电池换热回路中，换热器9的制冷剂侧的一端通过第二制冷剂管路42并联在第一制冷剂管路41上，且第二制冷剂管路42上设有第一电控截止阀10，换热器9的制冷剂侧的另一端通过第三制冷剂管路43并联蒸发器153和co2气液分离器13之间，且第三制冷剂管路43 上设有第二电控截止阀20。
40.继续参看图1所示，本实施例中，在压缩机12的出口连接有四通换向阀 11，四通换向阀11分别通过第四制冷剂管路44和内部换热器152连接，通过第五制冷剂管路45和室外换热器2的一端连接，以及通过第六制冷剂管路46 和压缩机12的入口连接。并且，室外换热器2的另一端通过第七制冷剂管路 47和蒸发器153连接，且第六制冷剂管路46和第七制冷剂管路47通过co2气液分离器13，第三制冷剂管路43并联在第七制冷剂管路47上。
41.在此需说明的是，本实施例的四通换向阀11，其在结构上，具有a、b、c、 d四个阀口，通过四个阀口的组合启闭，具体例如a-b、c-d、a-c、b-d等组合启闭，可实现回路的切换，并且也能够提高回路切换的及时可靠性。
42.作为一种优选实施方式，本实施例中，第一制冷剂管路41上设有位于第二制冷剂管路42连接点和蒸发器153之间的第一电子膨胀阀50，第三制冷剂管路43上设有位于换热器9和第二电控截止阀20之间的第二电子膨胀阀60。通过设置的第一电子膨胀阀50，可在电池7使用制冷剂进行主动加热时，乘员舱能够实现除湿功能，而能够提升乘员舱的舒适性。
43.另外，在第七制冷剂管路47上设有第三电子膨胀阀70，第三电子膨胀阀 70位于蒸发器153和第三制冷剂管路43的连接点之间。并且，在第三制冷剂管路43和第七制冷剂管路47之间并联有第八制冷剂管路48，该第八制冷剂管路48的一端连接在蒸发器153和第三电子膨胀阀70之间，第八制冷剂管路48 的另一端连接在第二电子膨胀阀60和第二电控截止阀20之间，且第八制冷剂管路48上设有第三电控截止阀30。
44.作为本实施例的进一步改进，本实施例中，第二制冷剂管路42和第六制冷剂管路46之间并联有第九制冷剂管路49，第九制冷剂管路49的一端连接在第一电控截止阀10和换热器9之间，第九制冷剂管路49的另一端连接在四通换向阀11和co2气液分离器13之间，且第九制冷剂管路49上设有第四电控截止阀40。
45.本实施例中，通过上述中设置的第一电子膨胀阀50、第二电子膨胀阀60、第三电子膨胀阀70有利于根据管路中的温度或压力精确地控制制冷剂的流量。并且，通过设置的第一电控截止阀10、第二电控截止阀20、第三电控截止阀 30、第四电控截止阀40，其具有开关的功能，也即能够实现制冷剂管路的关闭或导通，并且也具有处于半开半闭的状态，而能够实现制冷剂管路中流量的调节。
46.另外，本实施例的co2热泵空调系统还包括风暖ptc17，该风暖ptc17 布置在室内换热器的一侧。通过设置的该风暖ptc17，相比于采用水暖ptc的结构形式，可减少管路布置，节省系统成本。继续参看图1所示的，风暖ptc17 与上述的内部换热器152和蒸发器153布置在hvac(heating，ventilation andair室外换热器2itioning，供暖通风与空气调节)总成15中，并。由此使得风暖ptc17、内部换热器152和蒸发器153集成在hvac总成15中，可提高零部件的集成度，且也利于整车布置。
47.本实施例的电池换热回路包括通过换热管路32连接的散热器1、换热泵6 和电池7。其中，在电池换热回路中，还设有单向阀8，该单向阀8具体位于电池7的一侧，用于控制冷却液的流向，防止冷却液的反向流动。
48.并且作为优选的实施方式，电池换热回路还包括并联在换热管路32中的电机散热模块5，电机散热模块5串连有电机散热泵4。由此，使得冷却液流经电机散热模块5，以能够对电机散热模块5进行冷却降温，同时，电机散热模块5 的热量由冷却液带走，通过换热器9可以传递至制冷剂，从而可充分利用电机 7工作时的产热，达到降低制热能耗的效果。
49.需说明的是，电机散热模块5可采用现有技术中的结构，且该电机散热模块5中包括连接电机散热泵4出口的具有车载充电机、配电盒及电源转换器的模块，以及与该模块依次串联的多域控制器模块和电机。
50.另外，本实施例中在电池换热回路中还并联有旁通管路39，该旁通管路39 中设有旁通电子膨胀阀19，由此通过旁通电子膨胀阀19的启闭可控制该旁通管路39是否导通。
51.此外，作为本实施例的优选布置形式，本实施例中，在电池换热回路中设有溢水罐14。
52.为提高换热效果，本实施例的co2热泵空调系统中还包括散热风扇3，并且散热器1
和室外换热器2依次布置在散热风扇3的吸风侧，从而利于对室外换热器2和散热器1附近的气流进行换热。
53.本实施例的co2热泵空调系统通过控制各电子膨胀阀及各电控截止阀的启闭，可在车辆工作中实现多种车辆热管理模式。各热管理模式具体如下述中所说。
54.电池7和乘员舱的双制冷管理模式：
55.当电池7需要主动冷却、乘员舱需要制冷时，通过室外换热器2进行冷凝，换热器9和蒸发器153进行蒸发吸热。此时，制冷剂流向：压缩机12
→
四通换向阀11(a-b)
→
室外换热器2
→
co2气液分离器13
→
(第二电子膨胀阀60
→
换热器9，第三电子膨胀阀70
→
蒸发器153
→
内部换热器152
→
四通换向阀11 (c-d))
→
co2气液分离器13
→
压缩机12。
56.电池7冷却及乘员舱采暖管理模式：
57.当电池7需要主动冷却、乘员舱需要采暖时，通过内部换热器152进行冷凝，换热器9加进行蒸发吸热。此时，制冷剂流向：压缩机12
→
四通换向阀11 (a-c)
→
内部换热器152
→
第三电子膨胀阀70
→
蒸发器153
→
(第三电控截止阀30
→
第二电子膨胀阀60
→
换热器9
→
第四电控截止阀40，第三电子膨胀阀 70
→
co2气液分离器13
→
室外换热器2
→
四通换向阀11(b-d))
→
co2气液分离器13
→
压缩机12。
58.电池7加热及乘员舱除湿管理模式：
59.当电池7需要主动加热、乘员舱需要除湿时，通过内部换热器152、换热器9并联进行冷凝，使用蒸发器153对乘员舱进行除湿，再共同使用室外换热器2进行蒸发吸热。此时制冷剂流向：压缩机12
→
四通换向阀11(a-c)
→
内部换热器152
→
(第一电控截止阀10
→
换热器9
→
第二电子膨胀阀60
→
第二电控截止阀20，第一电子膨胀阀50
→
蒸发器153
→
第三电子膨胀阀70)
→
co2气液分离器13
→
室外换热器2
→
四通换向阀11(b-d))
→
co2气液分离器13
→
压缩机12。
60.在低温环境下，电池7和乘员舱双加热管理模式：
61.当电池7需要主动加热、乘员舱需要加热时，通过内部换热器152对乘员舱进行加热，再经过换热器9对电池加热，通过第二电子膨胀阀60在室外换热器2内进行蒸发吸热，回到压缩机。此时，制冷剂流向：压缩机12
→
四通换向阀11(a-c)
→
内部换热器152
→
第一电控截止阀10
→
换热器9
→
第二电子膨胀阀60
→
第二电控截止阀20
→
co2气液分离器13
→
室外换热器2
→
四通换向阀11 (b-d))
→
co2气液分离器13
→
压缩机12。
62.在超低温环境下，电池7和乘员舱双加热管理模式：
63.当电池需要主动加热、乘员舱需要加热时，通过内部换热器152与蒸发器 153串联对乘员舱进行加热，再调整第二电子膨胀阀60开度对换热器9进行加热，加热后直接回到低压端，与室外换热器2的回气端会在一起，可增加低温下制冷剂的流量，回到压缩机吸气口。此时，制冷剂流向：压缩机12
→
四通换向阀11(a-c)
→
内部换热器152
→
第一电子膨胀阀50
→
蒸发器153(第三电控截止阀30
→
第二电子膨胀阀60
→
换热器9
→
第四电控截止阀40，第三电子膨胀阀70
→
co2气液分离器13
→
室外换热器2)
→
四通换向11(b-d)
→
压缩机12。
64.本实施例涉及一种co2热泵空调系统，不仅能够实现利用制冷剂对电池进行直接主动加热，而且还能够在电池使用制冷剂进行主动加热时，实现乘员舱的除湿功能，从而提升使用感受。
65.实施例二
66.本实施例涉及一种车辆，该车辆中设有实施例一所述的co2热泵空调系统。
67.本实施例的车辆通过应用实施例的co2热泵空调系统，可利于提升车辆的使用性能，而具有很好的使用效果。
68.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。