CN102874069A - 基于高能效电机驱动的车用冷暖空气交换系统 - Google Patents
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Abstract
基于高能效电机驱动的车用冷暖空气交换系统，包括电动压缩机、冷凝器、冷凝风机、膨胀阀、蒸发器、蒸发风机和电子控制系统组成，通过管路将其连成一个封闭的系统，其特征在于：所述的蒸发器中的制冷剂在与车厢内部空气进行热交换后，气化成低温低压蒸汽后进入电动压缩机，再进入蒸发器，吸收蒸发器围物体的热量，使它的温度降低，周而复始完成制冷循环。本发明，冷凝器和蒸发器是系统的换热设备，从系统中输出和输入热量。电子控制系统则根据各个传感器(温度、压力等)的参数通过数学模型和经验数据进行运算，精准地控制电动压缩机的转速、电子膨胀阀的开度以及风机的合理风量，使系统一直保持最佳的工作状态。
Description
技术领域
本发明涉及车用电力电子、高能电机、冷暖能量交换、机电一体的高能效电机驱动的车用冷暖空气交换系统。
背景技术
国内现状：核心部件电动压缩机目前国内的厂家有南京欧特佳、南京银茂、上海本菱、上海海立、上海三电贝尔等，他们走的技术路线是直流电逆变交流电---交流变频器驱动永磁无刷电机直接和涡旋压缩机连接的一体式压缩机，目前普遍存在驱动电路不稳定，机械加工设备落后，加工精度不够，输出功率偏低的现象，电动压缩机的能效比只有1.3---1.6左右，很难批量进入市场。目前只有日本电装(DENSON)的电动压缩机比较成熟，但价格奇高而且有附加条件。国内新能源空调系统技术成熟的厂家寥寥无几，到目前为止，国内还没有一套成熟的控制理论和策略，使得电动空调系统的能效比更高一些。所以研发高能效的新能源车用冷暖空气交换系统迫在眉睫！
发明内容
针对目前国内新能源车用空调的现状，本发明提供一种基于高能效电机驱动的车用冷暖空气交换系统，能效比不高的电动空调系统会消耗很多电池的能量，有可能使新能源车的续航能力减少50％。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：基于高能效电机驱动的车用冷暖空气交换系统，包括电动压缩机、冷凝器、冷凝风机、膨胀阀、蒸发器、蒸发风机和电子控制系统组成，通过管路将其连成一个封闭的系统，其特征在于：所述的蒸发器中的制冷剂在与车厢内部空气进行热交换后，气化成低温低压蒸汽后进入电动压缩机，被压缩机压缩后温度压力升高，进入冷凝器，高温高压制冷剂蒸汽与车外空气进行热交换，被冷却后成为液体，经干燥贮藏液器干燥过滤后，离开冷凝器的制冷剂高温高压液体流经膨胀阀后，降低压力和温度，成为由气体和液体组成的两相混合物，再进入蒸发器，吸收蒸发器围物体的热量，使它的温度降低，周而复始完成制冷循环。
所述的电动压缩机采用2-3kw的永磁--开关磁阻同步电机驱动涡旋压缩机的一体式结构。
所述的膨胀阀采用基于步进电机控制的新型电子膨胀阀，这样通过传感器把蒸发器两端的温度传送到控制系统处理，然后精准地控制电子膨胀阀的开度，使系统工作在最佳状态。
所述的冷凝器和蒸发器采用新型平行流结构，换热效果好的金属铝质材料；蒸发器也可以采用层叠式结构。
本发明，在整个循环过程中，电动压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸汽的作用，是整个系统的心脏，膨胀阀的主要作用是节流降压和调节制冷剂流量，冷凝器和蒸发器是系统的换热设备，从系统中输出和输入热量。电子控制系统则根据各个传感器(温度、压力等)的参数通过数学模型和经验数据进行运算，精准地控制电动压缩机的转速、电子膨胀阀的开度以及风机的合理风量，使系统一直保持最佳的工作状态。
附图说明
图1是本发明的生产流程图。
具体实施方式
由图1知，基于高能效电机驱动的车用冷暖空气交换系统，包括蒸发器2、冷凝器9、电动压缩机11、四通换向阀12和干燥蓄液罐30；它们之间通过管路15连接形成一个密闭的系统并设置在一个箱体内，由电子控制系统控制四通换向阀12，电动压缩机11的出入端连接有四通换向阀12，蒸发器2和冷凝器9的一个出入端分别与四通换向阀12的出入端连接，另一个出入端通过单向阀与干燥蓄液罐30连接，实现系统制冷和制热的转换，其特征在于：所述的制冷是制冷剂在蒸发器2中气化后进入电动压缩机11，电子控制系统的数控面板29根据各个传感器测得的温度、压力参数后计算，指令压缩机控制模块4控制电动压缩机11的转速、电子膨胀阀5的开度、蒸发风机1以及冷凝风机10的风量，使制冷剂的温度、压力升高后进入冷凝器9，被冷却后成为液体，经单向阀II8、干燥蓄液罐30干燥过滤，成为由气体和液体组成的两相混合物，再进入蒸发器2，通过蒸发风机1把冷空气扩散到车厢内部去，完成制冷。
系统原理：电动压缩机制冷循环系统主要由电动压缩机、冷凝器、冷凝风机、膨胀阀、蒸发器、蒸发风机和电子控制系统组成，通过管路将其连成一个封闭的系统。制冷剂在蒸发器中与车厢内部空气进行热交换后，气化成低温低压蒸汽后进入电动压缩机，被压缩机压缩后温度压力升高，然后进入冷凝器，高温高压制冷剂蒸汽与车外空气进行热交换，被冷却后成为液体，经干燥贮藏液器干燥过滤后，离开冷凝器的制冷剂高温高压液体流经膨胀阀后，降低压力和温度，成为由气体和液体组成的两相混合物，再进入蒸发器，吸收蒸发器周围物体的热量，使它的温度降低。如此周而复始完成制冷循环。缩机的能效比达到2.0以上，效控制对电量的消耗。
Claims (4)
1.基于高能效电机驱动的车用冷暖空气交换系统，包括电动压缩机、冷凝器、冷凝风机、膨胀阀、蒸发器、蒸发风机和电子控制系统组成，通过管路将其连成一个封闭的系统，其特征在于：所述的蒸发器中的制冷剂在与车厢内部空气进行热交换后，气化成低温低压蒸汽后进入电动压缩机，被压缩机压缩后温度压力升高，进入冷凝器，高温高压制冷剂蒸汽与车外空气进行热交换，被冷却后成为液体，经干燥贮藏液器干燥过滤后，离开冷凝器的制冷剂高温高压液体流经膨胀阀后，降低压力和温度，成为由气体和液体组成的两相混合物，再进入蒸发器，吸收蒸发器围物体的热量，使它的温度降低，周而复始完成制冷循环。
2.根据权利要求1所述的基于高能效电机驱动的车用冷暖空气交换系统，其特征在于：所述的电动压缩机采用2-3kw的永磁--开关磁阻同步电机驱动涡旋压缩机的一体式结构。
3.根据权利要求1所述的基于高能效电机驱动的车用冷暖空气交换系统，其特征在于：所述的膨胀阀采用基于步进电机控制的新型电子膨胀阀，这样通过传感器把蒸发器两端的温度传送到控制系统处理，然后精准地控制电子膨胀阀的开度，使系统工作在最佳状态。
4.根据权利要求1所述的基于高能效电机驱动的车用冷暖空气交换系统，其特征在于：所述的冷凝器和蒸发器采用新型平行流结构，换热效果好的金属铝质材料；蒸发器也可以采用层叠式结构。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105737419A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-07-06 | 北京建筑大学 | 一种主动式动态降温控制装置及方法 |
| CN107152890A (zh) * | 2017-04-18 | 2017-09-12 | 南京航空航天大学 | 一种模块化复合型高能武器散热系统及其控制方法 |
| CN110525159A (zh) * | 2018-05-25 | 2019-12-03 | 江苏秋实汽车空调有限公司 | 一种多功能汽车空调系统 |
| CN110539604A (zh) * | 2018-05-28 | 2019-12-06 | 江苏秋实汽车空调有限公司 | 一种冷暖一体式汽车空调系统 |
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| CN105737419B (zh) * | 2016-02-29 | 2022-12-27 | 北京建筑大学 | 一种主动式动态降温控制装置及方法 |
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