电动汽车余热驱动喷射制冷与制热装置

本技术涉及新能源汽车热管理，具体涉及一种电动汽车余热驱动喷射制冷与制热装置。

背景技术：

1、随着新能源汽车的快速发展，电动汽车的热管理性能和能源利用效率成为影响整车续航和舒适性的关键因素。现有电动汽车普遍采用电驱动压缩式热泵系统或电加热装置（ptc）进行制冷与制热，但存在以下主要问题：1.低温工况下能效低，传统热泵系统由于外部空气温度较低，蒸发压力下降，导致制热能力不足。为维持车内温度，系统常需额外启动电加热器，显著增加整车能耗，降低续航里程。2.余热未得到充分利用。电动汽车在运行过程中，驱动电机、功率电子模块及电池均会产生大量中低温余热。然而，现有系统多将这些热量直接排放至环境中，未能有效回收利用，造成能源浪费。3.换热结构单一、热管理系统复杂。现有系统中各换热器多为单一介质结构，难以兼顾空气侧、制冷剂侧和冷却液侧的耦合换热需求，导致系统结构复杂、管路冗长、能量传递效率低。

2、为提高能效与简化系统结构，部分研究引入喷射循环，以利用高压制冷剂流体的引射效应增强系统性能。然而，传统喷射循环系统仍依赖压缩机驱动，未能实现利用余热作为喷射驱动力的节能方案。同时，现有热管理系统普遍采用空气–制冷剂或制冷剂–冷却液的双介质换热器，难以在多工作模式下实现热量的高效耦合与传递。针对这一问题，采用空气–co2制冷剂–冷却液三介质换热器的方案，可在不同工况下灵活实现空气、制冷剂与冷却液之间的能量交换，兼顾电池、乘员舱及余热源的综合热管理需求。

3、专利号为cn202010374238.6公开了一种车辆、车辆的空调系统及其控制方法，将传统车辆的制冷与制热系统进行整合，可降低油耗、节省车内空间；通过闪发器，进行补气增焓，可增大可制冷制热温度范围；驻车时，可根据车外与车内的温度判断，自动开启制热与制冷模式，在行车时，根据发动机换热组件的温度，制热模式由热泵系统制热切换为利载冷剂制热系统，利用发动机余热换热组件制热；调节hvac的不同风门，可设置不同的模式，如除雾模式，吹面模式和吹脚模式。本发明可降低油耗、减少零部件数量，节省车内空间。可根据室外温度自行判断开启模式，操作简单，提高使用便利性，温度舒适性较高，噪音低。

4、上述专利虽然也是利用发动机余热换热组件制热，但是换热流程长，热量损失大，传热系数较低。基于此，提出电动汽车余热驱动喷射制冷与制热装置。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种电动汽车余热驱动喷射制冷与制热装置，用来解决现有问题，电动汽车在行驶中电机会产生大量的热量，为了更加高效的利用电机余热，给驾驶室内创造舒适的驾驶与乘车环境，同时减少电动汽车空调的电能消耗，提高电机废热利用率，需要探索一种利用电机余热作为驱动热源驱动喷射制冷与制热减少压缩机的能耗的装置，同时结合三介质换热器来提升装置的换热效率。

2、本实用新型的技术方案：

3、一种电动汽车余热驱动喷射制冷与制热装置，它包括三介质换热器13、中间换热器2、压缩机1、水泵10、室内换热器6、汽车电机、喷射器9、膨胀阀4、三通阀7、球阀11，其中，汽车电机通过管道连接三介质换热器13，汽车电机与三介质换热器（13）之间管道安装水泵（10），通过水泵（10）抽取吸收了汽车电机热量的冷却液到三介质换热器（13）中，三介质换热器（13）与喷射器（9）的一次流入口通过管道连接，管道上安装球阀ii（11）及三通阀iii（12），喷射器（9）另一侧连接气液分离器（3），喷射器（9）下方二次流入口连接室内换热器（6），喷射器（9）与室内换热器（6）之间安装三通阀ii（7）、球阀i（8）,室内换热器（6）下方通过管道连接气液分离器（3），室内换热器（6）与气液分离器（3）之间的管道安装三通阀i（5）、膨胀阀（4）阀门，气液分离器（3）与中间换热器（2）的一侧通过管道连接，中间换热器2的另一侧连接压缩机1，压缩机1另一端连接三介质换热器（13）；中间换热器（2）与三介质换热器（13）通过管道连接，管道上设有三通阀iv（14），中间换热器（2）连接汽车电机。

4、制冷模式是关闭三通阀i（5）的左侧阀门，关闭三通阀ii（7）的左侧阀门，关闭三通阀iii（12）的下侧阀门，关闭三通阀iv（14）的右侧阀门，此时三介质换热器内高温高压气态制冷剂将热量传递给车外的空气和电驱系统冷却液中，喷射器喷射出来的气液混合物经气液分离器分离出来低温低压液态制冷剂，该液态制冷剂进入室内换热器吸收车内热量，气液分离器分离出来的低温低压气态制冷剂经电驱系统冷却液预加热后，该气态制冷剂进入压缩机压缩成高温高压气态制冷剂完成制冷循环。

5、制热模式是关闭三通阀i（5）的上侧阀门，关闭三通阀ii（7）的上侧阀门，关闭三通阀iii（12）的右侧阀门，关闭三通阀iv（14）的上侧阀门，此时喷射器喷射出来的气液混合物经气液分离器分离出来低温低压液态制冷剂，该液态制冷剂进入三介质换热器吸收车外空气和电驱系统冷却液中的热量，气液分离器分离出来的低温低压气态制冷剂经电驱系统冷却液预加热后，该气态制冷剂进入压缩机压缩成高温高压气态制冷剂，在室内换热器内将热量传递给车内完成制热循环。

6、本实用新型的优点及技术效果：

7、所述装置利用车辆运行产生的余热驱动喷射器形成制冷或制热循环，通过三介质换热器实现空气侧、制冷剂侧与冷却液侧的高效能量交换，具备结构紧凑、能效高和低温性能优越等特点。装置以电动汽车运行过程中的中低温余热作为喷射驱动力，实现热能回收再利用，降低电能消耗，提升整车续航。采用喷射循环结构，通过引射效应减少机械压缩功，提高装置的制冷与制热效率。采用空气–co2制冷剂–冷却液三介质换热器，实现空气侧、制冷剂侧与液体侧的高效能量耦合，满足电池与乘员舱的热管理需求。装置兼具制冷与制热功能，适应夏季与冬季运行工况，在低温环境下仍保持良好制热性能。三介质换热器与喷射装置的组合设计简化了管路与组件布置，系统结构更紧凑、可靠性更高。

1.一种电动汽车余热驱动喷射制冷与制热装置，它包括三介质换热器（13）、中间换热器（2）、压缩机（1）、水泵（10）、室内换热器（6）、汽车电机、喷射器（9）、膨胀阀（4）、三通阀、球阀，其特征在于： 汽车电机通过管道连接三介质换热器（13），汽车电机与三介质换热器（13）之间管道安装水泵（10），通过水泵（10）抽取吸收了汽车电机热量的冷却液到三介质换热器（13）中，三介质换热器（13）与喷射器（9）的一次流入口通过管道连接，管道上安装球阀ii（11）及三通阀iii（12），喷射器（9）另一侧连接气液分离器（3），喷射器（9）下方二次流入口连接室内换热器（6），喷射器（9）与室内换热器（6）之间安装三通阀ii（7）、球阀i（8）,室内换热器（6）下方通过管道连接气液分离器（3），室内换热器（6）与气液分离器（3）之间的管道安装三通阀i（5）、膨胀阀（4）阀门，气液分离器（3）与中间换热器（2）的一侧通过管道连接，中间换热器（2）的另一侧连接压缩机（1），压缩机（1）另一端连接三介质换热器（13）；中间换热器（2）与三介质换热器（13）通过管道连接，管道上设有三通阀iv（14），中间换热器（2）连接汽车电机。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车余热驱动喷射制冷与制热装置，其特征在于：制冷模式是关闭三通阀i（5）的左侧阀门，关闭三通阀ii（7）的左侧阀门，关闭三通阀iii（12）的下侧阀门，关闭三通阀iv（14）的右侧阀门。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车余热驱动喷射制冷与制热装置，其特征在于：制热模式是关闭三通阀i（5）的上侧阀门，关闭三通阀ii（7）的上侧阀门，关闭三通阀iii（12）的右侧阀门，关闭三通阀iv（14）的上侧阀门。