热泵控温装置及车辆的制作方法

1.本技术涉及控温设备技术领域，尤其涉及一种热泵控温装置及车辆。


背景技术：

2.一般地，车辆中车厢的温度调节一般通过设置ptc(positive temperature coefficient)加热器来制热，以及通过制冷空调来制冷，但通过ptc加热器制热和空调制冷的能耗高，将大大缩短电动汽车的续航里程。
3.而且，电动汽车内部电池、电机和电控板的散热一般是通过风扇进行散热，不仅能耗大，而且无法实现电动汽车内部零部件冬季恒温的目的。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的目的在于：提供一种热泵控温装置及车辆，其能够解决现有技术中存在的上述问题。
5.为达上述目的，本技术采用以下技术方案：
6.一方面，提供一种热泵控温装置，包括换热连接的换热装置和热泵装置，所述换热装置包括蓄能装置以及并联连接的第一换热器和第二换热器，所述蓄能装置分别与所述第一换热器、所述第二换热器形成回路，所述第一换热器与座椅本体换热连接，所述第二换热器与换热管路换热连接，以使所述座椅本体和所述换热管路升温或降温。
7.作为热泵控温装置的一种优选方案，所述第一换热器包括蜿蜒设置的介质管路，所述介质管路设置在所述座椅本体内。
8.作为热泵控温装置的一种优选方案，所述介质管路外侧包裹设置有相变材料。
9.作为热泵控温装置的一种优选方案，还包括第一回流管路和第二回流管路，所述第一回流管路的两端分别连通至第一换热器的输入端和输出端，所述第二回流管路的两端分别连通至第二换热器的输入端和输出端。
10.作为热泵控温装置的一种优选方案，还包括混流阀，所述混流阀设置在所述第一回流管路、所述第一换热器的输入端和所述蓄能装置的输出端之间，和/或，所述混流阀设置在所述第二回流管路、所述第二换热器的输入端和所述蓄能装置的输出端之间。
11.作为热泵控温装置的一种优选方案，所述换热装置还包括与所述第一换热器和所述第二换热器并联连接的第三换热器，所述第三换热器与所述蓄能装置和所述热泵装置形成环形连接，所述第三换热器与新风系统换热连接，以使所述新风系统输出换热空气。
12.作为热泵控温装置的一种优选方案，还包括水泵，所述水泵设置在所述蓄能装置和所述第一换热器之间，和/或，所述水泵设置在所述蓄能装置和所述第二换热器之间，和/或，所述水泵设置在所述蓄能装置和所述第三换热器之间；所述水泵能够调节进入所述第一换热器、所述第二换热器或所述第三换热器的换热介质的流量。
13.作为热泵控温装置的一种优选方案，所述新风系统包括设置新风输入管和旧风输出管，所述旧风输出管输出的原空气通过全热交换器和所述新风输入管输入的新空气发生
全热交换，所述新风输入管连通至所述第三换热器，全热交换后的所述新空气与所述第三换热器热交换后形成所述换热空气。
14.作为热泵控温装置的一种优选方案，所所述蓄能装置包括流道和包裹所述流道的相变储热材料。
15.作为热泵控温装置的一种优选方案，所述热泵装置包括压缩机和环形连通连接的四通阀、外部换热器、膨胀阀和输出换热器，所述压缩机输出的液态换热介质通过所述四通阀流向所述外部换热器或流向所述输出换热器，由所述膨胀阀节流膨胀后的所述换热介质通过所述四通阀回到所述压缩机中。
16.另一方面，提供一种热泵控温装置，包括车体及所述热泵控温装置，所述热泵控温装置设置在所述车体中。
17.本技术的有益效果为：
18.通过设置换热连接的换热装置和热泵装置，能够将热泵装置输出的热量或冷量传递到换热装置中。换热装置包括蓄能装置以及并联连接的第一换热器和第二换热器，将蓄能装置分别与第一换热器、第二换热器形成回路，能够将被热泵装置加热或冷却的流动换热介质能够分别到达第一换热器和第二换热器后再次被热泵装置加热或冷却，以此循环。并且在热泵装置制冷或制热时，也能够对第一换热器和第二换热器制冷或制热。相比传统的制冷空调和ptc加热器，热泵装置能够兼顾制冷和制热，且大幅降低能耗，能够延长电动汽车的续航里程。而且，热泵装置的输出端设置有蓄能装置，蓄能装置能够储存来自换热介质的热量或冷量，在热泵装置停止制热或制冷时，由蓄能装置释放储存的热量或冷量，也能够减少加热或冷却第一换热器和第二换热器中换热介质所需的能耗。
19.另外，将第一换热器与座椅本体换热连接，可以通过第一换热器向座椅本体输出冷量或热量，使得坐在座椅本体上的乘客可以直接与座椅本体热交换，提高对乘客制冷或制热的效率。同时，将第二换热器与换热管路换热连接，同样可以通过第二换热器向换热管路输出冷量或热量，使得换热管路能够直接被第二换热器加热或制冷，换热管路可以直接连接蓄电池、电动机和电控板之类的电动汽车内部零部件，在冬季或夏季能够保持恒温的使用环境。因此，本实用新型实施例的热泵控温装置能耗低，能够同时对座椅本体和换热管路进行制冷或制热，也能维持电动汽车内部零部件的恒温环境，从而延长电动汽车的续航里程。
附图说明
20.下面根据附图和实施例对本技术作进一步详细说明。
21.图1为本技术一实施例提供的热泵控温装置的电气结构示意图。
22.图2为本技术一实施例提供的热泵控温装置在制冷模式的电气原理示意图。
23.图3为本技术另一实施例提供的热泵控温装置在制热模式的电气原理示意图。
24.图4为本技术又一实施例提供的热泵控温装置在快速充电模式的电气原理示意图。
25.图5为本技术一实施例提供的蓄能装置的结构示意图。
26.图6为本技术一实施例提供的新风系统与第三换热器的换热原理示意图。
27.图7为本技术一实施例提供的车辆的局部结构示意图。
28.图中：
29.1、热泵控温装置；11、换热装置；111、蓄能装置；1111、流道；1112、相变储热材料；112、第一换热器；1121、介质管路；1122、相变材料；113、第二换热器；114、第三换热器；
30.12、热泵装置；121、压缩机；122、四通阀；123、外部换热器；124、膨胀阀；125、输出换热器；13、第一回流管路；14、第二回流管路；15、混流阀；16、水泵；
31.2、车体；21、座椅本体；22、换热管路；23、新风系统；231、新风输入管；232、旧风输出管；233、全热交换器。
具体实施方式
32.为使本技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本技术实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
33.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.如图1所示，本实施例提供一种热泵控温装置1，包括换热连接的换热装置11和热泵装置12，换热装置11包括蓄能装置111以及并联连接的第一换热器112和第二换热器113，蓄能装置111分别与第一换热器112和第二换热器113形成回路，第一换热器112与座椅本体21换热连接，第二换热器113与换热管路22换热连接，以使座椅本体21和换热管路22升温或降温。
36.本实用新型实施例通过设置换热连接的换热装置11和热泵装置12，能够将热泵装置12输出的热量或冷量传递到换热装置11中。换热装置11包括蓄能装置111以及并联连接的第一换热器112和第二换热器113，将蓄能装置111分别与第一换热器112、第二换热器113形成回路，能够将被热泵装置12加热或冷却的流动换热介质能够分别到达第一换热器112和第二换热器113后再次被热泵装置12加热或冷却，以此循环。并且在热泵装置12制冷或制热时，也能够对第一换热器112和第二换热器113制冷或制热。相比传统的制冷空调和ptc加热器，热泵装置12能够兼顾制冷和制热，且大幅降低能耗，能够延长电动汽车的续航里程。而且，热泵装置12的输出端设置有蓄能装置111，蓄能装置111能够储存来自换热介质的热量或冷量，在热泵装置12停止制热或制冷时，由蓄能装置111释放储存的热量或冷量，也能够减少加热或冷却第一换热器112和第二换热器113中换热介质所需的能耗。
37.另外，将第一换热器112与座椅本体21换热连接，可以通过第一换热器112向座椅本体21输出冷量或热量，使得坐在座椅本体21上的乘客可以直接与座椅本体21热交换，提高对乘客制冷或制热的效率。同时，将第二换热器113与换热管路22换热连接，同样可以通过第二换热器113向换热管路22输出冷量或热量，使得换热管路22能够直接被第二换热器113加热或制冷，换热管路22可以直接连接蓄电池、电动机和电控板之类的电动汽车内部零部件，在冬季或夏季能够保持恒温的使用环境。
38.因此，本实用新型实施例的热泵控温装置1能耗低，能够同时对座椅本体21和换热管路22进行制冷或制热，也能维持电动汽车内部零部件的恒温环境，从而延长电动汽车的续航里程。
39.在一个实施例中，参考图7，第一换热器112包括蜿蜒设置的介质管路1121，蜿蜒设置的介质管路1121能够延长换热介质在介质管路1121的流动时长，提高换热介质与介质管路1121的换热效率。介质管路1121设置在座椅本体21内，能够将介质管路1121的热量或冷量传递到座椅本体21的表面，再由座椅本体21将热量或冷量传递至座椅本体21上的人体，使得人坐在座椅本体21上时能够被介质管路1121制冷或制热，提高使用座椅本体21的舒适感，也提高本实用新型实施例的热泵控温装置1对人体的制冷效率和制热效率，还节省能耗。
40.进一步地，继续参考图7，介质管路1121外侧包裹设置有相变材料1122，相变材料1122可以在温度不变的情况下而改变自身物质状态而提供潜热。以固-液相变为例，在加热到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料1122吸收并储存大量的潜热；当相变材料1122冷却时，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。因此，在介质管路1121通入高温或低温的换热介质时，由相变材料1122吸收并存储来自换热介质的热量或冷量，能够缓冲热泵装置12对介质管路1121加热或冷却时的温度变化。当热泵装置12停止制冷或制热时，相变材料1122释放并传递潜热至换热介质中，可以继续对换热介质制冷或制热，使得本实用新型实施例的热泵控温装置1的调温过程更加温和。
41.可选地，参考图5，蓄能装置111包括流道1111和相变储热材料1112，相变储热材料1112包裹流道1111，通过相变储热材料1112先存储或者释放潜热，再来与第一换热器112或第二换热器113进行热交换，能够缓冲热泵装置12对第一换热器112或第二换热器113加热或冷却时的温度变化，使得本实用新型实施例的热泵控温装置1的调温过程更加温和。并且在热泵装置12停止加热或冷却时，相变储热材料1112能够向流道1111缓慢释放或吸收潜热，使得通过流道1111继续被升温或降温的换热介质继续对第一换热器112或第二换热器113加热或冷却。
42.特别地，参考图1和图3，本实用新型实施例的热泵控温装置1还包括第一回流管路13和第二回流管路14，第一回流管路13的两端分别连通至第一换热器112的输入端和输出端，使得已从第一换热器112的输出端输出的换热介质能够沿第一回流管路13回到第一换热器112的输入端，与刚从热泵装置12输出的换热介质混合后再次进入第一换热器112，可以调和来自热泵装置12的换热介质对第一换热器112的升温幅度或降温幅度，避免座椅本
体21上的人体被突然加热或制冷，减少不适感。同样地，第二回流管路14的两端分别连通至第二换热器113的输入端和输出端，同样可以将已从第二换热器113的输出端输出的换热介质沿第二回流管路14回到第二换热器113的输入端，与刚从热泵装置12输出的换热介质混合后再次进入第二换热器113，可以调和来自热泵装置12的换热介质对第二换热器113的升温幅度或降温幅度，避免第二换热器113对换热管路22的升温幅度过大或降温幅度过大而损坏与换热管路22直接连接的蓄电池、电动机和电控板之类的电动汽车内部零部件。
43.优选地，参考图1，本实用新型实施例的热泵控温装置1还包括混流阀15，混流阀15设置在第一回流管路13、第一换热器112的输入端和蓄能装置111的输出端之间，可以通过控制混流阀15的开启和关闭来控制第一换热器112输出的换热介质是否回流到第一换热器112中，并且通过控制混流阀15的开启幅度，也能够控制热泵装置12输出的换热介质对第一换热器112的升温幅度或降温幅度。或者，混流阀15设置在第二回流管路14、第二换热器113的输入端和蓄能装置111的输出端之间，同样可以通过控制混流阀15的开启和关闭来控制第二换热器113输出的换热介质是否回流到第二换热器113中，并且通过控制混流阀15的开启幅度，也能够控制热泵装置12输出的换热介质对第二换热器113的升温幅度或降温幅度。或者，混流阀15同时设置在第一回流管路13、第一换热器112的输入端和蓄能装置111的输出端之间以及第二回流管路14、第二换热器113的输入端和蓄能装置111的输出端之间，通过控制每个混流阀15的启闭以及开启幅度，能够控制第一换热器112和第二换热器113的升温幅度或降温幅度。
44.在另一个实施例中，参考图3，换热装置11还包括与第一换热器112和第二换热器113并联连接的第三换热器114，第三换热器114与蓄能装置111和热泵装置12形成环形连接，第三换热器114与新风系统23换热连接，使得热泵装置12同样能够对第三换热器114输出升温或降温的换热介质，通过第三换热器114来对新风系统23制热或制冷，令新风系统23中的新空气被第三换热器114加热或制冷后形成换热空气，由新风系统23输出换热空气来实现车厢内的新空气制冷或制热需求。
45.优选地，参考图1和图3，热泵控温装置1还包括水泵16，水泵16设置在蓄能装置111和第一换热器112之间，在关闭水泵16时，可以切断第一换热器112与热泵装置12的换热连接，若改变水泵16的开启幅度，则能够调节进入第一换热器112的换热介质的流量大小。或者，水泵16可以设置在蓄能装置111和第二换热器113之间，同样可以起到切断第二换热器113与热泵装置12的换热连接和调节进入第二换热器113的换热介质的流量大小的效果。或者，水泵16也可以设置在蓄能装置111和第三换热器114之间，也可以起到切断第三换热器114与热泵装置12的换热连接和调节进入第三换热器114的换热介质的流量大小的效果。更优选地，将水泵16设置在蓄能装置111和第一换热器112之间和蓄能装置111和第二换热器113之间，或者将水泵16设置在蓄能装置111和第二换热器113之间和蓄能装置111和第三换热器114之间，甚至将水泵16设置在蓄能装置111和第一换热器112之间、蓄能装置111和第二换热器113之间和蓄能装置111和第三换热器114之间，可以分别调节进入第一换热器112、第二换热器113或第三换热器114的换热介质的流量，进而控制进入第一换热器112的换热介质和进入第二换热器113的换热介质的流量比例、进入第二换热器113的换热介质和进入第三换热器114的换热介质的流量比例，以及进入第一换热器112的换热介质、进入第二换热器113的换热介质和进入第三换热器114的换热介质的流量比例，从而可以分别控制
对座椅本体21、换热管路22和新风系统23的换热效果。
46.特别地，当换热管路22直接连接的蓄电池、电动机和电控板之类的电动汽车内部零部件处于快速充电模式时，需要更加恒定的工作温度，此时关闭蓄能装置111与第一换热器112以及蓄能装置111与第三换热器114之间的水泵16而只开启蓄能装置111与第二换热器113之间的水泵16时(如图4所示)，能够将热泵装置12单独对第二换热器113制冷或制热，以保证换热管路22对蓄电池、电动机和电控板之类的电动汽车内部零部件进行直接且独立的温度调控工作，提高蓄电池、电动机和电控板之类的电动汽车内部零部件在快速充电时的安全性。
47.另一个优选地，参考图6，新风系统23包括设置新风输入管231和旧风输出管232，旧风输出管232输出的原空气通过全热交换器233和新风输入管231输入的新空气发生全热交换，可以把密闭舱内的脏污原空气排出至密闭舱外而引入新空气的同时，也能够将原空气的热量和湿气传递到新空气中。再将新风输入管231连通至第三换热器114，使得全热交换后的新空气与第三换热器114热交换后形成换热空气，再将换热空气输入到密闭舱内，可以减少对新空气的升温或降温时长，提高新空气与第三换热器114的热交换效率。
48.具体地，参考图1，热泵装置12包括压缩机121和环形连通连接的四通阀122、外部换热器123、膨胀阀124和输出换热器125，压缩机121输出的液态换热介质通过四通阀122流向外部换热器123或流向输出换热器125，当液态换热介质从压缩机121输出流向外部换热器123时(如图2所示)，高温高压的液态换热介质通过外部换热器123向外界释放热量后流入膨胀阀124，此时液态换热通过膨胀阀124的节流膨胀作用形成低温低压的气态换热介质。气态换热介质流入输出换热器125后，通过输出换热器125向第一换热器112和第二换热器113传递冷量，使得第一换热器112和第二换热器113降温，以实现本实用新型实施例的热泵控温装置1的制冷工作。而当液态换热介质从压缩机121输出流向输出换热器125时(如图3所示)，高温高压的液态换热介质通过输出换热器125向第一换热器112和第二换热器113传递热量，使得第一换热器112和第二换热器113升温，以实现本实用新型实施例的热泵控温装置1的制热工作。在液态换热介质向第一换热器112和第二换热器113释放热量后流入膨胀阀124，此时液态换热通过膨胀阀124的节流膨胀作用形成低温低压的气态换热介质，气态换热介质流入外部换热器123后，外界的热量向外部换热器123中的气态换热介质传递，使得气态换热介质升温。然而，无论是制冷工作还是制热工作，由膨胀阀124节流膨胀后的换热介质始终通过四通阀122回到压缩机121中，以形成下一次换热介质的制冷循环或制热循环。
49.特别地，在制热工作后，外部换热器123可能会处于低温状态而结霜，使得外部换热器123内的换热介质凝结而无法形成循环。此时先将液态换热介质从压缩机121输出流向外部换热器123，待外部换热器123的冰霜融化后再切换回制热模式，可以对外部换热器123化霜，保持换热介质在热泵装置12内循环工作。
50.参考图7，本实用新型实施例还提供一种车辆，包括车体2及上述任一项实施例的热泵控温装置1，热泵控温装置1设置在车体2中。本实施例中的热泵控温装置1可以与上述实施例的热泵控温装置1拥有同样的结构及达到同样的效果，本实施例不再赘述。
51.于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
52.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
53.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
54.以上结合具体实施例描述了本技术的技术原理。这些描述只是为了解释本技术的原理，而不能以任何方式解释为对本技术保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本技术的其它具体实施方式，这些方式都将落入本技术的保护范围之内。