一種混合動力車用中冷熱泵聯合系統及其制冷制熱方法技術方案

本發明專利技術公開了一種混合動力車用中冷熱泵聯合系統及其制冷制熱方法，該聯合系統包括中冷系統和熱泵系統，中冷系統包括電子水泵、中冷器、低溫散熱器、儲液壺、第二三通電磁閥和溫度傳感器，熱泵系統包括儲液器、壓縮機、冷凝器、風門、蒸發器、風機、第一可控膨脹閥、第二可控膨脹閥、熱泵外部換熱器和第一三通電磁閥，熱泵外部換熱器為水冷式換熱器；在熱泵系統制冷或者制熱時，利用中冷系統中的冷卻液進行冷卻或加熱，并根據發動機轉速控制冷卻液回路。本發明專利技術能避免熱泵外部換熱器在低溫環境下制熱時表面出現結霜，同時滿足發動機進氣溫度及乘員艙舒適性的雙重要求。

Combined cooling heat pump combined system for hybrid power vehicle and refrigeration heating method thereof

The invention discloses a hybrid vehicle cooling system and heat pump combined with the cooling and heating method, the combined system including cooling system and heat pump system, cooling system includes electronic water pump, radiator, intercooler, cryogenic liquid storage pot, the two or three solenoid valve and a temperature sensor, a heat pump system includes a reservoir liquid device, compressor, condenser, evaporator, fan, damper, first controlled expansion valve, second controllable expansion valve, external heat pump heat exchanger and the first three solenoid valve, pump external heat exchanger for water-cooled heat pump system; in refrigeration or heating, cooling or heating by cooling liquid cooling system, and according to the loop coolant control engine speed. The invention can avoid frosting when the heat pump external heat exchanger is heated in a low temperature environment, and simultaneously meets the dual requirements of the air intake temperature of the engine and the comfort of the passenger cabin.

【技術實現步驟摘要】
一種混合動力車用中冷熱泵聯合系統及其制冷制熱方法
本專利技術涉及混合動力汽車的發動機冷卻系統及空調系統，具體涉及一種混合動力車用中冷熱泵聯合系統及其制冷制熱方法。
技術介紹
傳統汽車制熱通常利用發動機的冷卻液溫度，通過暖風芯體進行制熱，在極端寒冷地區亦有采用PTC電加熱進行制熱，制冷利用冷凝劑，通過制冷循環進行制冷。目前，有部分汽車開始采用熱泵進行制熱和制冷，以降低制熱能耗，比如CN205403231U公開的一種熱泵式汽車空調裝置。這種熱泵式汽車空調的室外換熱器為風冷式換熱器，在低溫環境下制熱時，其表面容易結霜，從而導致其與外界空氣的換熱效率降低，進而從外界吸收的熱量降低，影響熱泵的制熱性能，導致熱泵供暖系數COP降低。另外，增壓發動機已普遍運用于各主機廠中，因此，混合動力汽車也常常采用增壓發動機作為動力源之一。為了提高動力性、降低爆震趨勢，并降低油耗，水冷式中冷系統作為一個重要措施被眾多企業采用，但水冷式中冷系統需要一個低溫散熱器（為風冷式散熱器）布置在機艙前方，而熱泵式空調（即熱泵系統）的室外換熱器（即熱泵外部換熱器）也布置在機艙內，如果低溫散熱器布置在熱泵外部換熱器之后，則在夏天制冷時，低溫散熱器的進風溫度會高10℃以上，嚴重影響水冷式中冷系統的換熱性能，影響發動機進氣溫度，而如果低溫散熱器布置在熱泵外部換熱器之前，則會導致夏天熱泵制冷效果不佳，壓縮機功耗增加，熱泵外部換熱器進風溫度高5℃以上，乘員艙舒適性差；因此，對于采用增壓發動機以及熱泵式空調的混合動力汽車而言，存在低溫散熱器與熱泵外部換熱器競爭最前位置的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種混合動力車用中冷熱泵聯合系統，以避免熱泵外部換熱器在低溫環境下制熱時表面出現結霜，同時滿足發動機進氣溫度及乘員艙舒適性的雙重要求。本專利技術所述的混合動力車用中冷熱泵聯合系統，包括中冷系統和熱泵系統，所述中冷系統包括電子水泵、中冷器、低溫散熱器和儲液壺，所述熱泵系統包括儲液器、壓縮機、冷凝器、風門、蒸發器、風機、第一可控膨脹閥、第二可控膨脹閥、熱泵外部換熱器和第一三通電磁閥，所述冷凝器、風門、蒸發器、風機設置在與乘員艙相通的進氣風道內，所述儲液器的出口與壓縮機的入口連接，壓縮機的出口與第一可控膨脹閥的入口連接，壓縮機的出口通過風門與冷凝器的入口連接，冷凝器的出口與第一可控膨脹閥的入口連接，第一三通電磁閥的第一出口與儲液器的入口連接、第二出口與第二可控膨脹閥的入口連接，第二可控膨脹閥的出口與蒸發器的入口連接，蒸發器的出口與儲液器的入口連接；所述熱泵外部換熱器為水冷式換熱器，熱泵外部換熱器的制冷劑入口與第一可控膨脹閥的出口連接，熱泵外部換熱器的制冷劑出口與第一三通電磁閥的入口連接；所述中冷系統還包括第二三通電磁閥和設置在低溫散熱器上的溫度傳感器，所述低溫散熱器的出口與電子水泵的入口連接，電子水泵的出口與第二三通電磁閥的第一入口以及中冷器的冷卻液入口連接，中冷器的冷卻液出口與第二三通電磁閥的第二入口連接，第二三通電磁閥的出口與熱泵外部換熱器的冷卻液入口連接，熱泵外部換熱器的冷卻液出口與低溫散熱器的入口連接，所述儲液壺的入口與低溫散熱器的水室頂端連接、出口與低溫散熱器的出口連接，所述溫度傳感器與ECU電連接，將檢測的冷卻液溫度發送給ECU，ECU與第二三通電磁閥的控制端電連接，根據發動機轉速控制第二三通電磁閥的連通管路，ECU與電子水泵的控制端電連接，控制電子水泵的轉速。采用上述混合動力車用中冷熱泵聯合系統進行制冷制熱的方法為：在制冷模式時，第一三通電磁閥將熱泵外部換熱器與第二可控膨脹閥連通；如果發動機轉速未達到設定的轉速（比如混合驅動的怠速狀態、發動機剛啟動時或者純電驅動時），則ECU控制第二三通電磁閥將電子水泵與熱泵外部換熱器連通，電子水泵從低溫散熱器中抽取冷卻液，并驅動冷卻液直接通過管路進入熱泵外部換熱器中；如果發動機轉速達到設定的轉速（比如混合驅動的正常行駛狀態），則ECU控制第二三通電磁閥將中冷器與熱泵外部換熱器連通，電子水泵從低溫散熱器中抽取冷卻液，并驅動冷卻液經過中冷器后再進入熱泵外部換熱器中；制冷劑從儲液器中抽出，由壓縮機壓縮，變為高溫高壓介質，風門關閉，冷凝器不換熱，制冷劑通過第一可控膨脹閥進入熱泵外部換熱器中，與熱泵外部換熱器中的冷卻液進行熱交換（即向冷卻液放熱），變為低溫高壓介質，再通過第二可控膨脹閥節流降壓，變為低溫低壓介質，然后進入蒸發器內，與風機吸入的風進行熱交換，并最終回到儲液器內，因與制冷劑進行熱交換而升溫的冷卻液則進入低溫散熱器中，與機艙內的風進行熱交換；在此過程中，ECU根據冷卻液溫度、發動機轉速、環境溫度、熱泵系統的制冷模式綜合確定電子水泵的轉速。在制熱模式時，第一三通電磁閥將熱泵外部換熱器與儲液器連通；如果發動機轉速未達到設定的轉速，則ECU控制第二三通電磁閥將電子水泵與熱泵外部換熱器連通，電子水泵從低溫散熱器中抽取冷卻液，并驅動冷卻液直接通過管路進入熱泵外部換熱器中；如果發動機轉速達到設定的轉速，則ECU控制第二三通電磁閥將中冷器與熱泵外部換熱器連通，電子水泵從低溫散熱器中抽取冷卻液，并驅動冷卻液經過中冷器后再進入熱泵外部換熱器中；制冷劑從儲液器中抽出，由壓縮機壓縮，變為高溫高壓介質，風門開啟，制冷劑進入冷凝器內，與風機吸入的風進行熱交換，再通過第一可控膨脹閥控制節流開度，制冷劑變為低溫低壓的介質并進入熱泵外部換熱器中，與熱泵外部換熱器中的冷卻液進行熱交換（即吸收冷卻液的熱量），最終通過第一三通電磁閥回到儲液器內；因與制冷劑進行熱交換而降溫的冷卻液則進入低溫散熱器中，與機艙內的風進行熱交換；在此過程中，ECU根據冷卻液溫度、發動機轉速、環境溫度、熱泵系統的制熱模式綜合確定電子水泵的轉速。本專利技術具有如下效果：（1）熱泵系統中的熱泵外部換熱器采用水冷式結構，并利用中冷系統中的冷卻液進行冷卻或制熱，其避免了熱泵系統低溫制熱時熱泵外部換熱器表面出現結霜，解決了低溫散熱器與熱泵外部換熱器競爭最前位置的問題，滿足了發動機進氣溫度及乘員艙舒適性的雙重要求，并且與水進行熱交換比與風進行熱交換效率更高。（2）采用第二三通電磁閥對中冷系統中的冷卻液回路進行控制，在發動機轉速未達到設定的轉速時，中冷器未連接在冷卻液回路中，降低了電子水泵的功耗，并保證了發動機的正常工作，在發動機轉速達到設定的轉速時，將中冷器連接在冷卻液回路中，由于混合驅動模式發動機介入的時候通常為中高負荷狀態，增壓器啟動，需要中冷器冷卻的時間占大多數運行時間，因此熱泵系統制熱時，熱泵外部換熱器中的制冷劑可吸收中冷器中的熱量（即流經中冷器的冷卻液帶走的中冷器中的熱量），從而提高了熱泵系統的制熱效率。（3）通過溫度傳感器感應冷卻液的溫度，并根據冷卻液溫度、發動機轉速、環境溫度、熱泵系統的制冷或制熱模式調整電子水泵的轉速，以修正冷卻液的溫度，從而有效的改善了熱泵系統的制熱及制冷效率。附圖說明圖1為本專利技術所述的中冷熱泵聯合系統的結構示意圖。圖中，1-電子水泵、2-中冷器、3-儲液壺、4-低溫散熱器、5-熱泵外部換熱器、6-第一可控膨脹閥、7-壓縮機、8-儲液器、9-第一三通電磁閥、10-第二可控膨脹閥、11-風機、12-蒸發器、13-風門、14-進氣風道、15-冷凝器、16本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種混合動力車用中冷熱泵聯合系統，包括中冷系統和熱泵系統，所述中冷系統包括電子水泵（1）、中冷器（2）、低溫散熱器（4）和儲液壺（3），所述熱泵系統包括儲液器（8）、壓縮機（7）、冷凝器（15）、風門（13）、蒸發器（12）、風機（11）、第一可控膨脹閥（6）、第二可控膨脹閥（10）、熱泵外部換熱器（5）和第一三通電磁閥（9），所述冷凝器（15）、風門（13）、蒸發器（12）、風機（11）設置在與乘員艙相通的進氣風道（14）內，所述儲液器（8）的出口與壓縮機（7）的入口連接，壓縮機（7）的出口與第一可控膨脹閥（6）的入口連接，壓縮機（7）的出口通過風門（13）與冷凝器（15）的入口連接，冷凝器（15）的出口與第一可控膨脹閥（6）的入口連接，第一三通電磁閥（9）的第一出口與儲液器（8）的入口連接、第二出口與第二可控膨脹閥（10）的入口連接，第二可控膨脹閥（10）的出口與蒸發器（12）的入口連接，蒸發器（12）的出口與儲液器（8）的入口連接；其特征在于：所述熱泵外部換熱器（5）為水冷式換熱器，熱泵外部換熱器（5）的制冷劑入口與第一可控膨脹閥（6）的出口連接，熱泵外部換熱器（5）的制冷劑出口與第一三通電磁閥（9）的入口連接；所述中冷系統還包括第二三通電磁閥（16）和設置在低溫散熱器（4）上的溫度傳感器（17），?所述低溫散熱器（4）的出口與電子水泵（1）的入口連接，電子水泵（1）的出口與第二三通電磁閥（16）的第一入口以及中冷器（2）的冷卻液入口連接，中冷器（2）的冷卻液出口與第二三通電磁閥（16）的第二入口連接，第二三通電磁閥（16）的出口與熱泵外部換熱器（5）的冷卻液入口連接，熱泵外部換熱器（5）的冷卻液出口與低溫散熱器（4）的入口連接，所述儲液壺（3）的入口與低溫散熱器（4）的水室頂端連接、出口與低溫散熱器（4）的出口連接，所述溫度傳感器（17）與ECU電連接，將檢測的冷卻液溫度發送給ECU，ECU與第二三通電磁閥（16）的控制端電連接，根據發動機轉速控制第二三通電磁閥的連通管路，ECU與電子水泵（1）的控制端電連接，控制電子水泵的轉速。...

【技術特征摘要】
1.一種混合動力車用中冷熱泵聯合系統，包括中冷系統和熱泵系統，所述中冷系統包括電子水泵（1）、中冷器（2）、低溫散熱器（4）和儲液壺（3），所述熱泵系統包括儲液器（8）、壓縮機（7）、冷凝器（15）、風門（13）、蒸發器（12）、風機（11）、第一可控膨脹閥（6）、第二可控膨脹閥（10）、熱泵外部換熱器（5）和第一三通電磁閥（9），所述冷凝器（15）、風門（13）、蒸發器（12）、風機（11）設置在與乘員艙相通的進氣風道（14）內，所述儲液器（8）的出口與壓縮機（7）的入口連接，壓縮機（7）的出口與第一可控膨脹閥（6）的入口連接，壓縮機（7）的出口通過風門（13）與冷凝器（15）的入口連接，冷凝器（15）的出口與第一可控膨脹閥（6）的入口連接，第一三通電磁閥（9）的第一出口與儲液器（8）的入口連接、第二出口與第二可控膨脹閥（10）的入口連接，第二可控膨脹閥（10）的出口與蒸發器（12）的入口連接，蒸發器（12）的出口與儲液器（8）的入口連接；其特征在于：所述熱泵外部換熱器（5）為水冷式換熱器，熱泵外部換熱器（5）的制冷劑入口與第一可控膨脹閥（6）的出口連接，熱泵外部換熱器（5）的制冷劑出口與第一三通電磁閥（9）的入口連接；所述中冷系統還包括第二三通電磁閥（16）和設置在低溫散熱器（4）上的溫度傳感器（17），所述低溫散熱器（4）的出口與電子水泵（1）的入口連接，電子水泵（1）的出口與第二三通電磁閥（16）的第一入口以及中冷器（2）的冷卻液入口連接，中冷器（2）的冷卻液出口與第二三通電磁閥（16）的第二入口連接，第二三通電磁閥（16）的出口與熱泵外部換熱器（5）的冷卻液入口連接，熱泵外部換熱器（5）的冷卻液出口與低溫散熱器（4）的入口連接，所述儲液壺（3）的入口與低溫散熱器（4）的水室頂端連接、出口與低溫散熱器（4）的出口連接，所述溫度傳感器（17）與ECU電連接，將檢測的冷卻液溫度發送給ECU，ECU與第二三通電磁閥（16）的控制端電連接，根據發動機轉速控制第二三通電磁閥的連通管路，ECU與電子水泵（1）的控制端電連接，控制電子水泵的轉速。2.采用如權利要求1所述的混合動力車用中冷熱泵聯合系統進行制冷制熱的方法為：在制冷模式時，第一三通電磁閥（9）將熱泵外部換熱器（5）與第二可控膨脹閥（10）連通；如果發動機轉...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊勇，卿輝斌，楊昆，歐陽梅，張嬌敏，
申請(專利權)人：重慶長安汽車股份有限公司，
類型：發明
國別省市：重慶,50