一种集成加热器的电动压缩机和热管理方法与流程

本发明涉及汽车空调领域，特别是一种集成加热器的电动压缩机和热管理方法。

背景技术：

1、汽车空调系统主要由压缩机、加热器等部件组成，现有车型中压缩机与加热器多为分体式结构：压缩机布置在发动机舱，负责制冷循环；加热器集成在车内空调箱，依靠水冷或电加热实现制热。两者分开安装、各自独立工作，通过管路和线束配合实现空调冷暖调节。

2、现有设计中，压缩机、加热器这种分体式结构设置会导致安装占用空间大，管路冗长、能量损耗高，装配维修不便，且冷暖调控匹配性差、温控精度低等问题。

3、进一步地，现有加热器多采用板式结构：板式加热器仅在其板面单侧设置加热片，对换热介质单面加热，加热效率低、功率密度受限；且换热介质在板式加热器内的流动路径缺乏引导，流量分布不均，容易出现局部干烧、形成蒸汽气膜，致使发热层局部超温，存在发热层开裂、烧穿的爆膜失效风险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种集成加热器的电动压缩机和热管理方法，主要解决上述现有技术存在的问题，即解决压缩机与加热器分体设置导致的安装占用空间大、管路冗长、能量损耗高，装配维修不便等技术问题，以及换热介质在加热流道内流动路径缺乏组织、局部过热导致的加热可靠性与效率问题。本发明结构简单，成本更低。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是提供一种集成加热器的电动压缩机，其特征在于，包括电控装置、加热器、第一装配腔与第二装配腔；所述第一装配腔与所述第二装配腔相互独立，形成于所述电动压缩机内；所述电控装置设于所述第一装配腔内；所述加热器的至少部分设置于所述第一装配腔中，所述加热器包括换热体和加热元件；所述换热体包括设于内部的容纳换热介质的液体流道，以及设于所述液体流道内的导流件；所述导流件用于改变所述换热介质在所述液体流道内的流动路径，以延长所述换热介质在所述液体流道内的流动行程；所述加热元件沿所述换热体外壁周向设置，整体设置于所述第一装配腔中，与所述电控装置电连接，用于对所述换热介质进行周向加热。

3、进一步地，还包括压缩机构、电机和转接组件；所述压缩机构和所述电机设置于所述第二装配腔内；所述压缩机构与所述电机传动配合；所述转接组件设置于所述第一装配腔内；所述加热元件通过所述转接组件，与所述电机电连接到同一所述电控装置。

4、进一步地，还包括壳盖；所述第一装配腔包括形成于所述壳盖内腔的加热器装配腔；所述加热元件整体设置于所述加热器装配腔中；所述换热体的所述液体流道，部分设置于所述加热器装配腔中；所述转接组件与所述壳盖的内壁固定。

5、进一步地，所述转接组件包括转接板、第一转接件和第二转接件；所述转接板固定连接到所述壳盖；所述第一转接件和所述第二转接件分别设于所述转接板的相对两侧壁，且相互电连接；所述换热体上设有与所述加热元件电连接的第一电连接件，电连接到所述第一转接件；所述电控装置设有第二电连接件，电连接到所述第二转接件；因此，所述加热元件依次通过所述第一电连接件、所述第一转接件、所述第二转接件和所述第二电连接件，电连接到所述电控装置。

6、进一步地，所述换热体包括基管和基管连接体；所述基管为两个，并排排列；所述基管连接体连通各所述基管内腔，构成所述液体流道；所述加热元件沿着所述基管外壁周向设置。

7、进一步地，所述基管为直管；所述导流件包括导流柱和导流结构；所述导流结构位于所述导流柱外壁，绕所述导流柱的轴线螺旋延伸，与所述基管的内壁合围形成螺旋形的所述液体流道，引导所述换热介质在所述基管内螺旋流动。

8、进一步地，所述导流柱的至少一端设置有分流结构；所述分流结构为锥台状环体；在所述锥台状环体上形成有若干分流通孔。

9、进一步地，所述加热器装配腔的内壁设有安装限位槽；所述基管连接体的外壁设有安装限位件；所述安装限位件嵌入所述安装限位槽内并与所述安装限位槽的槽壁固定连接；两个所述基管通过固定端盖，实现彼此固定连接；所述固定端盖盖合于所述壳盖上的安装通孔处并与所述壳盖固定。

10、本发明还公开了一种利用上述集成加热器的电动压缩机的热管理方法，其特征在于，所述热管理方法包括以下步骤：

11、步骤s10，将换热介质引入所述换热体的液体流道；

12、步骤s20，利用所述导流件，改变所述换热介质的流动路径，延长所述换热介质在所述液体流道内的流动行程；

13、步骤s30，启动所述加热元件，沿所述换热体外壁周向对所述换热介质进行加热。

14、进一步地，利用所述导流柱外壁设有的导流结构，引导所述换热介质在所述导流结构与所述换热体的基管的内壁合围形成的螺旋流道内螺旋流动；所述换热介质进入所述液体流道时，先经设置于所述导流柱端部的分流结构进行周向均匀分配，再进入所述螺旋流道；换热完成后经所述导流柱另一端的分流结构汇流排出。

15、鉴于上述技术特征，本发明集成加热器的电动压缩机和热管理方法，和现有技术相比，具有如下显著优点：

16、1、本发明中，加热器与压缩机的集成设置减小了整体布置空间；加热元件与电机共用同一电控装置，减少了因单独设置加热器控制装置而额外所需的零件，在降低成本的同时，减小了集成后整体压缩机的体积。

17、2、本发明中，加热元件沿换热体外壁周向设置，可有效增加加热面积，在周向方向上对液体流道内的换热介质进行充分、均匀的加热；在相同加热需求的条件下，所需的加热功率与加热时间更低。同时，加热元件整体位于第一装配腔并受加热器装配腔约束、转接板形成遮挡，降低了加热器工作时向压缩机机体及电控装置的热量传输，保护了电控装置；相比板式加热器单面加热易出现局部干烧、形成蒸汽气膜的问题，本发明显著降低了加热元件加热膜层的爆膜失效风险。

18、3、本发明中，在换热体内部设置导流件，用于对换热介质进行导流，改变换热介质的流动路径，延长介质在液体流道内的流动行程与换热时长，有效提升加热器的整体换热效果。

19、4、本发明中，利用分流结构与导流结构相互配合：通过分流结构实现换热介质的周向均匀分配，消除流体集中偏冲现象；经分配后的换热介质在导流结构的约束下改变流动方向、延长流动路径，增加换热介质在液体流道内的停留时间；换热完成后经另一端的分流结构汇流排出。通过分流-导流的协同作用，既保证流体分布均匀，又充分提升换热效率，同时缓解局部热负荷过高，显著降低加热膜层的爆膜失效风险。

1.一种集成加热器的电动压缩机，其特征在于，包括电控装置、加热器、第一装配腔与第二装配腔；所述第一装配腔与所述第二装配腔相互独立，形成于所述电动压缩机内；所述电控装置设于所述第一装配腔内；所述加热器的至少部分设置于所述第一装配腔中，所述加热器包括换热体和加热元件；所述换热体包括设于内部的容纳换热介质的液体流道，以及设于所述液体流道内的导流件；所述导流件用于改变所述换热介质在所述液体流道内的流动路径，以延长所述换热介质在所述液体流道内的流动行程；所述加热元件沿所述换热体外壁周向设置，整体设置于所述第一装配腔中，与所述电控装置电连接，用于对所述换热介质进行周向加热。

2.根据权利要求1所述的集成加热器的电动压缩机，其特征在于，还包括压缩机构、电机和转接组件；所述压缩机构和所述电机设置于所述第二装配腔内；所述压缩机构与所述电机传动配合；所述转接组件设置于所述第一装配腔内；所述加热元件通过所述转接组件，与所述电机电连接到同一所述电控装置。

3.根据权利要求2所述的集成加热器的电动压缩机，其特征在于，还包括壳盖；所述第一装配腔包括形成于所述壳盖内腔的加热器装配腔；所述加热元件整体设置于所述加热器装配腔中；所述换热体的所述液体流道，部分设置于所述加热器装配腔中；所述转接组件与所述壳盖的内壁固定。

4.根据权利要求3所述的集成加热器的电动压缩机，其特征在于，所述转接组件包括转接板、第一转接件和第二转接件；所述转接板固定连接到所述壳盖；所述第一转接件和所述第二转接件分别设于所述转接板的相对两侧壁，且相互电连接；所述换热体上设有与所述加热元件电连接的第一电连接件，电连接到所述第一转接件；所述电控装置设有第二电连接件，电连接到所述第二转接件；因此，所述加热元件依次通过所述第一电连接件、所述第一转接件、所述第二转接件和所述第二电连接件，电连接到所述电控装置。

5.根据权利要求3所述的集成加热器的电动压缩机，其特征在于，所述换热体包括基管和基管连接体；所述基管为两个，并排排列；所述基管连接体连通各所述基管内腔，构成所述液体流道；所述加热元件沿着所述基管外壁周向设置。

6.根据权利要求5所述的集成加热器的电动压缩机，其特征在于，所述基管为直管；所述导流件包括导流柱和导流结构；所述导流结构位于所述导流柱外壁，绕所述导流柱的轴线螺旋延伸，与所述基管的内壁合围形成螺旋形的所述液体流道，引导所述换热介质在所述基管内螺旋流动。

7.根据权利要求6所述的集成加热器的电动压缩机，其特征在于，所述导流柱的至少一端设置有分流结构；所述分流结构为锥台状环体；在所述锥台状环体上形成有若干分流通孔。

8.根据权利要求5所述的集成加热器的电动压缩机，其特征在于，所述加热器装配腔的内壁设有安装限位槽；所述基管连接体的外壁设有安装限位件；所述安装限位件嵌入所述安装限位槽内并与所述安装限位槽的槽壁固定连接；两个所述基管通过固定端盖，实现彼此固定连接；所述固定端盖盖合于所述壳盖上的安装通孔处并与所述壳盖固定。

9.一种利用如权利要求1至8中任一项所述的集成加热器的电动压缩机的热管理方法，其特征在于，所述热管理方法包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的热管理方法，其特征在于，利用所述导流柱外壁设有的导流结构，引导所述换热介质在所述导流结构与所述换热体的基管的内壁合围形成的螺旋流道内螺旋流动；所述换热介质进入所述液体流道时，先经设置于所述导流柱端部的分流结构进行周向均匀分配，再进入所述螺旋流道；换热完成后经所述导流柱另一端的分流结构汇流排出。