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CN114919374A - 一种用于电动车的覆叠热泵系统 - Google Patents

一种用于电动车的覆叠热泵系统 Download PDF

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CN114919374A
CN114919374A CN202210681423.9A CN202210681423A CN114919374A CN 114919374 A CN114919374 A CN 114919374A CN 202210681423 A CN202210681423 A CN 202210681423A CN 114919374 A CN114919374 A CN 114919374A
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heat exchange
valve
heat exchanger
heat
battery
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CN202210681423.9A
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管新丁
谢海军
淮晓利
董玉军
付刚平
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Shanghai Konowei New Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Shanghai Konowei New Energy Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种用于电动车的覆叠热泵系统，该用于电动车的覆叠热泵系统包括低压级压缩装置、高压级压缩装置和功能换热装置，低压级压缩装置包括依次连接的低压级压缩机、低压级蒸发器、低压膨胀阀以及低压级中冷器，高压级压缩装置包括高压级压缩机、高压级四通阀、风侧换热器、水侧换热器、座舱换热器以及电池换热器，高压级压缩机的压缩机出口可选择地与风侧换热器以及水侧换热器中的一个连通，风侧换热器分别与座舱换热器以及电池换热器连通，功能换热装置包括电机换热组件、换热水箱、电池换热件和座舱换热件。该覆叠热泵系统能够较好的满足室外环境温度过低的场景，且满足各种场景的使用需求。

Description

一种用于电动车的覆叠热泵系统
技术领域
本发明涉及电动车技术领域，尤其涉及一种用于电动车的覆叠热泵系统。
背景技术
电动车辆的热管理系统通常由压缩机模组、电池换热模组、电机换热模组和座舱换热模组等结构组成，在夏季通常采用压缩机模组与电池换热模组、电机换热模组和座舱换热模组之间构成的换热回路实现电池、电机以及座舱的冷却，在冬季采用压缩机模组与电池换热模组和座舱换热模组之间构成的换热回路实现电池、电机以及座舱的加热。但是在室外环境温度较低的场景，使得现有的车辆热管理系统就不能较好的满足使用需求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种用于电动车的覆叠热泵系统，该覆叠热泵系统能够较好的满足室外环境温度过低的场景，且能够根据室外环境温度以及电动车的运行状态切换工作状态，使其满足各种场景的使用需求。
为实现上述技术效果，本发明的技术方案如下：
本发明公开了一种用于电动车的覆叠热泵系统，包括：低压级压缩装置，所述低压级压缩装置包括依次连接的低压级压缩机、低压级蒸发器、低压膨胀阀以及低压级中冷器，所述低压级压缩装置内流通有第一工作介质；高压级压缩装置，所述高压级压缩装置包括高压级压缩机、高压级四通阀、风侧换热器、水侧换热器、座舱换热器以及电池换热器，所述高压级压缩机的压缩机出口可选择地与所述风侧换热器以及所述水侧换热器中的一个连通，所述风侧换热器分别与所述座舱换热器以及所述电池换热器连通；所述高压级压缩装置内流通有第二工作介质，所述第二工作介质能够在所述低压级中冷器内与所述第一工作介质换热；功能换热装置，所述功能换热装置包括电机换热组件、换热水箱和电池换热件和座舱换热件；其中：所述电机换热组件的换热入口可选择地与所述换热水箱的换热出口以及所述电池换热件的换热出口中的一个连通，所述电机换热组件的换热出口与所述换热水箱的换热入口以及所述座舱换热件的换热入口中的一个连通；所述电池换热件的换热入口与所述电池换热器的换热出口连通，所述电池换热件的换热出口可选择地与所述电池换热器的换热入口以及所述电机换热组件的换热入口中的一个连通；所述座舱换热件的换热入口可选择地与所述电机换热组件的换热出口以及所述座舱换热器的换热出口中的一个连通，所述座舱换热件的换热出口可选择地与所述座舱换热器的换热入口以及所述电池换热器的换热入口中的一个连通。
在一些实施例中，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括串联的电机膨胀水箱和电机水泵，所述电机水泵的入口与所述电机膨胀水箱以及所述电机换热组件连通，所述电机水泵的出口可选择地与换热水箱、所述水侧换热器以及所述座舱换热件中的一个连通。
在一些具体的实施例中，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括第一三通阀和第二三通阀，所述第一三通阀的第一阀口与所述电机水泵的出口连通，所述第一三通阀的第二阀口与所述换热水箱的换热入口连通，所述第一三通阀的第三阀口与所述第二三通阀的第一阀口连通，所述第一三通阀的第一阀口可切换地与所述第一三通阀的第二阀口以及所述第一三通阀的第三阀口连通；所述第二三通阀的第二阀口与所述座舱换热件的换热入口连通，所述第二三通阀的第三阀口与所述水侧换热器的换热入口连通，所述第二三通阀的第一阀口可切换地与所述第二三通阀的第二阀口以及所述第二三通阀的第三阀口连通。
在一些实施例中，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括电池膨胀水箱和电池水泵，所述电池水泵的入口与所述电池膨胀水箱以及电池换热器连通；所述电池水泵的出口与所述电池换热件连通。
在一些具体的实施例中，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括第三三通阀和四通控制阀，所述第三三通阀的第一阀口与所述换热水箱的换热出口连通，所述第三三通阀的第二阀口与所述低压级蒸发器的蒸发入口连通，所述第三三通阀的第三阀口与所述四通控制阀的第一阀口连通，所述第三三通阀的第一阀口可切换地与所述第三三通阀的第二阀口以及第三三通阀的第三阀口连通；所述四通控制阀的第一阀口通过座舱控制阀与座舱换热件的换热出口连通，所述四通控制阀的第二阀口与所述电池换热器的换热入口连通，所述四通控制阀第三阀口与所述电池换热件的换热出口连通，所述四通控制阀的第四阀口与所述电机换热组件的换热入口连通，所述四通控制阀的第一阀口可切换地与所述四通控制阀的第二阀口和所述四通控制阀的第四阀口连通，所述四通控制阀的第四散阀口可切换地与所述四通控制阀的第二阀口和所述四通控制阀的第四阀口连通。
在一些实施例中，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括座舱膨胀水箱和座舱水泵，所述座舱水泵的入口与所述座舱膨胀水箱以及所述座舱换热件连通，所述座舱水泵的出口与所述座舱换热器连通。
在一些实施例中，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括第四三通阀和第五三通阀，所述第四三通阀的第一阀口与所述高压级四通阀连通，所述第四三通阀的第二阀口与所述低压级中冷器的换热出口连通，所述第四三通阀的第三阀口与所述风侧换热器及所述水侧换热器连通，所述第四三通阀的第一阀口可切换地与所述第四三通阀的第二阀口以及所述第四三通阀的第三阀口连通；所述第五三通阀的第一阀口与所述座舱换热器及所述电池换热器连通，所述第五三通阀的第二阀口与所述风侧换热器连通，所述第五三通阀的第三阀口与所述水侧换热器连通，所述第五三通阀的第一阀口可切换地与所述第五三通阀的第二阀口以及所述第五三通阀的第三阀口连通。
在一些实施例中，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括经济器，所述经济器的第一接口与所述风侧换热器和所述水侧换热器中的一个连通，所述经济器的第二接口与所述座舱换热器以及所述电池换热器连通，所述经济器的第三接口通过单向阀与所述高压级压缩机连通，所述经济器的第四接口通过二通控制阀与所述风侧换热器和所述水侧换热器中的一个连通。
在一些实施例中，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括座舱加热器，所述座舱加热器设在所述座舱换热件上。
在一些实施例中，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括电池加热器，所述电池加热器连接在所述电池换热器和所述电池换热件之间。
本发明的用于电动车的覆叠热泵系统的有益效果，由于设置低压级压缩装置以及高压级压缩装置，高压级压缩装置包括能够与空气换热的风侧换热器，以及能够与冷却液换热的水侧换热，且第二工作介质能够在低压级中冷器内与第一工作介质换热，使得在极低温度的情况下，第二工作介质以第一工作介质以及空气作为热源，第二工作介质以冷却水作为热源，提升了热源品质，保证了制热效率。与此同时，本实施例的用于电动车的覆叠热泵系统，还可以根据电动车的工作状态以及环境温度，以电池、电机或者电控电路板的余热作为热源进行座舱加热，提升了电动车的余热利用率，有利于提升电动车的里程。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明实施例的用于电动车的覆叠热泵系统处于制冷工况的结构示意图；
图2是本发明实施例的用于电动车的覆叠热泵系统处于自然冷却工况的结构示意图；
图3是本发明实施例的用于电动车的覆叠热泵系统处于空气源热泵两级压缩工况的结构示意图；
图4是本发明实施例的用于电动车的覆叠热泵系统处于电机电控源热泵工况的结构示意图；
图5是本发明实施例的用于电动车的覆叠热泵系统处于电池源热泵工况的结构示意图；
图6是本发明实施例的用于电动车的覆叠热泵系统处于自然加热工况的结构示意图。
附图标记：
1、高压级压缩机；2、高压级四通阀；3、水侧换热器；4、风侧换热器；5、座舱换热器；6、座舱换热件；7、电池换热器；8、第四三通阀；9、第五三通阀；10、制热电子膨胀阀；11、制冷两通阀；12、电池制冷电子膨胀阀；13、电池制热两通阀；14、座舱制热两通阀；15、座舱制冷电子膨胀阀；16、经济器；17、二通控制阀；18、电池膨胀水箱；19、电池水泵；20、电池换热件；21、四通控制阀；22、电池加热器；23、电控换热件；24、电机换热件；25、电机膨胀水箱；26、电机水泵；27、换热水箱；28、第一三通阀；29、第三三通阀；30、第二三通阀；31、座舱控制阀；32、座舱膨胀水箱；33、座舱水泵；34、座舱加热器；35、单向阀；101、低压级压缩机；102、低压级蒸发器；103、低压级中冷器；104、低压膨胀阀。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。
下面参考图1-图6描述本发明实施例的用于电动车的覆叠热泵系统的具体结构。
本发明公开了一种用于电动车的覆叠热泵系统，如图1-图6所示，本实施例的用于电动车的覆叠热泵系统包括低压级压缩装置、高压级压缩装置以及功能换热装置，低压级压缩装置包括依次连接的低压级压缩机101、低压级蒸发器102、低压膨胀阀104以及低压级中冷器103，低压级压缩装置内流通有第一工作介质。高压级压缩装置包括高压级压缩机1、高压级四通阀2、风侧换热器4、水侧换热器3、座舱换热器5以及电池换热器7，高压级压缩机1的压缩机出口可选择地与风侧换热器4以及水侧换热器3中的一个连通，风侧换热器4分别与座舱换热器5以及电池换热器7连通。高压级压缩装置内流通有第二工作介质，第二工作介质能够在低压级中冷器103内与第一工作介质换热。功能换热装置包括电机换热组件、换热水箱27和电池换热件20和座舱换热件6。在本实施例中，电机换热组件包括串联的电机换热件24以及电控换热件23，电机换热件24能够给电动车的电机进行降温，电控换热件23能够给电控车的用于控制电机的电控电路板换热。
电机换热组件的换热入口可选择地与换热水箱27的换热出口以及电池换热件20的换热出口中的一个连通，电机换热组件的换热出口与换热水箱27的换热入口以及座舱换热件6的换热入口中的一个连通。电池换热件20的换热入口与电池换热器7的换热出口连通，电池换热件20的换热出口可选择地与电池换热器7的换热入口以及电机换热组件的换热入口中的一个连通。座舱换热件6的换热入口可选择地与电机换热组件的换热出口以及座舱换热器5的换热出口中的一个连通，座舱换热件6的换热出口可选择地与座舱换热器5的换热入口以及电池换热器7的换热入口中的一个连通。
首先需要说明的是，现有的电动车的热管理系统的压缩机模组通常为单级压缩机装置，在环境温度特别低的情况下就会导致压缩机装置的蒸发温度和冷凝温度差距过大，从而造成不能稳定制热的情况。并且现有的电动车热管理系统在冬季需要加热的过程中热源为空气热源，电机或者电池的余热得不到利用，就会导致电动车的余热利用效率低下，从而缩短电动车的行驶历程。
而本实施例公开的用于电动车的覆叠热泵系统根据各个零部件的可切换的连接状态，能够具有六种工况，具体如下：
制冷工况：
如图1所示，当外部环境温度较高且电动车处于行驶状态，此时座舱、电池、电机以及电控电路板均需要降温。在该工况下，高压级压缩装置启动，低压级压缩装置关闭，第二工作介质从高压级压缩机1的出口依次流经风侧换热器4后分成两股，一股流向座舱换热器5，另外一股流向电池换热器7，最后经过高压级四通阀2回到高压级压缩机1内。由此，座舱换热器5和座舱换热件6构成座舱制冷回路，在座舱换热器5内第二工作介质能够与座舱换热件6内流出的冷却液进行换热，使得冷却液降温从而实现座舱降温，电池换热器7和电池换热件20构成座舱制冷回路，在电池换热器7内第二工作介质能够与电池换热件20流出的冷却液进行换热，使得冷却液降温从而实现电池降温。换热水箱27内的冷却液流向电控换热件23和电机换热件24后能够实现电机和电控电路板实现降温。在该工况下，覆叠热泵系统使用环境空气作为热源，实现对电池、电机、电控电路板以及座舱的冷却。
自然冷却工况：
如图2所示，当外部环境温度适中，座舱不需要降温，且电机、电池以及电控电路板均需要降温的情况下，此时电动车一般处于驻车或者正常行驶状态。在此工况下，高压级压缩装置和低压级压缩装置均关闭，换热水箱27内的冷却液依次通过电池换热器7、电池换热件20、电控换热件23以及电机换热件24后回到换热水箱27，在该工况下，覆叠热泵系统使用环境空气作为热源，完成实现对电池、电机、电控电路板的冷却。
空气源热泵两级压缩工况：
如图3所示，当外部环境极低，座舱和电池需要加热，此时电动车一般处于驻车或者刚启动行驶时间较短的状态。在此工况下，高压级压缩装置和低压级压缩装置均开启，换热水箱27内的冷却液流经低压级蒸发器102、电控换热件23以及电机换热件24回到换热水箱27形成电机冷却回路。第一工作介质从低压级压缩机101流出后依次经过低压级中冷器103、低压膨胀阀104以及低压级蒸发器102最后回到低压级压缩机101内，第一工作介质与换热水箱27内流出的冷却液能够在低压级蒸发器102内换热，使得第一工作介质的温度升高，冷却液的温度降低。第二工作介质从高压级压缩机1流出后分成两股，一股流向座舱换热器5，另一个流向电池换热器7，两股第二工作介质在分别流过座舱换热器5以及电池换热器7后汇合流向风侧换热器4后，经过低压级中冷器103回到高压级压缩机1。由此，座舱换热器5和座舱换热件6构成座舱制热回路，在座舱换热器5内第二工作介质能够与座舱换热件6内流出的冷却液进行换热，使得冷却液升温从而实现座舱加热，电池换热器7和电池换热件20构成座舱制热回路，在电池换热器7内第二工作介质能够与电池换热件20流出的冷却液进行换热，使得冷却液升温从而实现电池加热。而第二工作介质在低压级中冷器103内能够与第一工作介质换热，使得第二工作介质升温，第一工作介质降温，也就是说，在该状态下，低压级蒸发器102采用换热水箱27作为热源进行第一工作介质蒸发，高压级蒸发器采用第一工作介质和环境空气作为热源进行第一工作介质蒸发。现有技术中当环境温度过低时，压缩机模组的工作介质很难从空气中获得热量，就会降低对座舱和电池的加热效率。而在本实施例中，设置了低压级压缩装置和高压级压缩装置，即便环境温度极其低下，对于第一工作介质来说可以从换热水箱27的冷却液内获得热量，第二工作介质可以在低压级中冷器103内从第一工作介质上获得热量，确保了对座舱和电池的加热效率。
电机电控源热泵工况：
如图4所示，当外部环境极低，座舱和电池需要加热，但是电动车已经行驶了一段时间电机以及电控电路板能够产生较多的热量。在此工况下，高压级压缩装置开启，低压级压缩装置关闭。电控换热件23、电机换热件24、水侧换热器3构成电机电控降温回路。第二工作介质从高压级压缩机1流出后分成两股，一股流向座舱换热器5，另一个流向电池换热器7，两股第二工作介质在分别流过座舱换热器5以及电池换热器7后汇合流向水侧换热器3后，经过水侧换热器3回到高压级压缩机1。由此，座舱换热器5和座舱换热件6构成座舱制热回路，在座舱换热器5内第二工作介质能够与座舱换热件6内流出的冷却液进行换热，使得冷却液升温从而实现座舱加热，电池换热器7和电池换热件20构成座舱制热回路，在电池换热器7内第二工作介质能够与电池换热件20流出的冷却液进行换热，使得冷却液升温从而实现电池加热。在该状态下，高压级蒸发器采用第一工作介质能够在水侧换热器3内吸收冷却电机以及电控电路板的冷却液的热量实现蒸发，也就是说，在该工况下，高压级压缩装置采用电机以及电控电路板的冷却液的热量作为热源完成第二工作介质的循环，相比于空气热源，以电机以及电控电路板的冷却液作为热源，能够提高热源的品质，提升高压级压缩装置的制热效率，从而实现节能的效果。
电池源热泵工况：
如图5所示，当外部环境极低，电动车一般处于驻车状态，此时座舱需要加热，电机以及电控电路板均处于停止工作的状态，温度相对较低，无法作为热源，但是此时的电池仍然工作能够产生较多的热量。在此工况下，高压级压缩装置开启，低压级压缩装置关闭。电控换热件23、电机换热件24、水侧换热器3、电池换热器7以及电池换热件20构成电池降温回路，第二工作介质从高压级压缩机1流出后分成两股，一股流向座舱换热器5，另一个流向电池换热器7，两股第二工作介质在分别流过座舱换热器5以及电池换热器7后汇合流向水侧换热器3后，经过水侧换热器3回到高压级压缩机1。由此，座舱换热器5和座舱换热件6构成座舱制热回路，在座舱换热器5内第二工作介质能够与座舱换热件6内流出的冷却液进行换热，使得冷却液升温从而实现座舱加热。在该状态下，高压级蒸发器采用第一工作介质能够在水侧换热器3内吸收冷却电池的冷却液的热量实现蒸发，也就是说，在该工况下，高压级压缩装置采用电池的冷却液的热量作为热源完成第二工作介质的循环，相比于空气热源，以电池的冷却液作为热源，能够提高热源的品质，提升高压级压缩装置的制热效率，从而实现节能的效果。
自然加热工况：
如图6所示，当环境温度相对较低，座舱需要加热，电机、电控电路板以及电池均能够处于正常工作状态，均能够作为热源。在此工况下，高压级压缩装置以及低压级压缩装置均关闭。电控换热件23、电机换热件24、座舱换热件6、电池换热器7以及电池换热件20构成电机电控电池降温回路。在此状态下，直接采用电池、电控电路板以及电池产生的热量作为加热座舱的热源，在实现座舱稳定加热的情况下，提升了节能效果。
综上所示，本实施例的用于电动车的覆叠热泵系统，由于设置低压级压缩装置以及高压级压缩装置，高压级压缩装置包括能够与空气换热的风侧换热器4以及能够与冷却液换热的水侧换热器3，且第二工作介质能够在低压级中冷器103内与第一工作介质换热，使得在极低温度的情况下，第二工作介质以第一工作介质以及空气作为热源，第二工作介质以冷却水作为热源，提升了热源品质，保证了制热效率。与此同时，本实施例的用于电动车的覆叠热泵系统，还可以根据电动车的工作状态以及环境温度，以电池、电机或者电控电路板的余热作为热源进行座舱加热，提升了电动车的余热利用率，有利于提升电动车的里程。
可选的，在本实施例中，第一工作介质为二氧化碳，第二工作介质为R1234yf冷媒。当然，在本发明的其他实施例中，第一工作介质和第二工作介质也可以根据实际需要选择其他冷媒。
如图1所示，本实施例的用于电动车的覆叠热泵系统还包括串联的电机膨胀水箱25和电机水泵26，电机水泵26的入口与电机膨胀水箱25以及电机换热组件连通，电机水泵26的出口可选择地与换热水箱27、水侧换热器3以及座舱换热件6中的一个连通。可以理解的是，电机水泵26能够确保冷却液在电机冷却回路内稳定地的流通，从而确保冷却液的换热能够稳定的进行。而电机膨胀水箱25能够起到冷却液缓冲的作用，避免了整个回路内冷却液过多或者过少从而影响换热效果的现象。
进一步的，如图1所示，用于电动车的覆叠热泵系统还包括第一三通阀28和第二三通阀30，第一三通阀28的第一阀口与电机水泵26的出口连通，第一三通阀28的第二阀口与换热水箱27的换热入口连通，第一三通阀28的第三阀口与第二三通阀30的第一阀口连通，第一三通阀28的第一阀口可切换地与第一三通阀28的第二阀口以及第一三通阀28的第三阀口连通。第二三通阀30的第二阀口与座舱换热件6的换热入口连通，第二三通阀30的第三阀口与水侧换热器3的换热入口连通，第二三通阀30的第一阀口可切换地与第二三通阀30的第二阀口以及第二三通阀30的第三阀口连通。
可以理解的是，在制冷工况、自然冷却工况以及空气源热泵两级压缩工况下，第一三通阀28的第一阀口与第二阀口连通，由此冷却液就能够在电机水泵26的驱动下进入换热水箱27。在电机电控源热泵工况以及电池源热泵工况下，第一三通阀28的第一阀口与第三阀口连通，第二三通阀30的第一阀口与第三阀口连通，由此冷却液就能够在电机水泵26的驱动下进入水侧换热器3，在自然加热工况下，第一三通阀28的第一阀口与第二阀口连通，第二三通阀30的第一阀口与第二阀口连通，由此冷却液就能够在电机水泵26的驱动下进入座舱换热器5。由此，采用第一三通阀28和第二三通阀30就能够实现多种工况的切换，简化了整个用于电动车的覆叠热泵系统结构，降低了制造成本。当然，在本发明的其他实施例中还可以采用多个二通阀替代第一三通阀28和第二三通阀30的功能。
如图1所示，本实施例的用于电动车的覆叠热泵系统还包括电池膨胀水箱18和电池水泵19，电池水泵19的入口与电池膨胀水箱18以及电池换热器7连通；电池水泵19的出口与电池换热件20连通。可以理解的是，电池水泵19能够确保冷却液在电池冷却回路内稳定地的流通，从而确保冷却液的换热能够稳定的进行。而电池膨胀水箱18能够起到冷却液缓冲的作用，避免了整个回路内冷却液过多或者过少从而影响换热效果的现象。
进一步地，如图1所示，用于电动车的覆叠热泵系统还包括第三三通阀29和四通控制阀21，第三三通阀29的第一阀口与换热水箱27的换热出口连通，第三三通阀29的第二阀口与低压级蒸发器102的蒸发入口连通，第三三通阀29的第三阀口与四通控制阀21的第一阀口连通，第三三通阀29的第一阀口可切换地与第三三通阀29的第二阀口以及第三三通阀29的第三阀口连通。四通控制阀21的第一阀口通过座舱控制阀31与座舱换热件6的换热出口连通，四通控制阀21的第二阀口与电池换热器7的换热入口连通，四通控制阀21的第三阀口与电池换热件20的换热出口连通，四通控制阀21的第四阀口与电机换热组件的换热入口连通，四通控制阀21的第一阀口可切换地与四通控制阀21的第二阀口和四通控制阀21的第四阀口连通，四通控制阀21的第四散阀口可切换地与四通控制阀21的第二阀口和四通控制阀21的第四阀口连通。
可以理解的是，在制冷工况下，第三三通阀29的第一阀口与第三阀口连通，且四通控制阀21的第一阀口与第四阀口连通，第三阀口与第二阀口连通，冷却液就能够在电池泵的驱动下进入电池换热器7。在自然冷却工况下，第三三通阀29的第一阀口与第三阀口连通，且四通控制阀21的第一阀口与第二阀口连通，第三阀口与第四阀口连通，冷却液就能够在电池水泵19的驱动下进入电控换热件23。在空气源热泵两级压缩工况下，第三三通阀29的第一阀口与第二阀口连通，四通控制阀21的第一阀口与第四阀口连通，第三阀口与第二阀口连通，冷却液就能够在电池泵的驱动下进入电池换热器7。在电机电控源热泵工况下，冷却液不经过第三三通阀29，四通控制阀21的第一阀口与第四阀口连通，第三阀口与第二阀口连通，冷却液就能够在电池泵的驱动下进入电池换热器7。在电池源热泵工况以及自然冷却工况下下，冷却液不经过第三三通阀29，四通控制阀21的第一阀口与第二阀口连通，第三阀口与第四阀口连通，冷却液就能够在电池泵的驱动下进入电控换热件23。由此，采用第三三通阀29和四通控制阀21就能够实现多种工况的切换，简化了整个用于电动车的覆叠热泵系统结构，降低了制造成本。当然，在本发明的其他实施例中还可以采用多个二通阀替代第三三通阀29和四通控制阀21的功能。
如图1所示，本实施例的用于电动车的覆叠热泵系统还包括座舱膨胀水箱32和座舱水泵33，座舱水泵33的入口与座舱膨胀水箱32以及座舱换热件6连通，座舱水泵33的出口与座舱换热器5连通。可以理解的是，座舱水泵33能够确保冷却液在座舱冷却回路内稳定地的流通，从而确保冷却液的换热能够稳定的进行。而座舱膨胀水箱32能够起到冷却液缓冲的作用，避免了整个回路内冷却液过多或者过少从而影响换热效果的现象。
进一步地，如图1所示，本实施例的用于电动车的覆叠热泵系统还包括第四三通阀8和第五三通阀9，第四三通阀8的第一阀口与高压级四通阀2连通，第四三通阀8的第二阀口与低压级中冷器103的换热出口连通，第四三通阀8的第三阀口与风侧换热器4及水侧换热器3连通，第四三通阀8的第一阀口可切换地与第四三通阀8的第二阀口以及第四三通阀8的第三阀口连通。第五三通阀9的第一阀口与座舱换热器5及电池换热器7连通，第五三通阀9的第二阀口与风侧换热器4连通，第五三通阀9的第三阀口与水侧换热器3连通，第五三通阀9的第一阀口可切换地与第五三通阀9的第二阀口以及第五三通阀9的第三阀口连通。
可以理解的是，在制冷工况，第四三通阀8的第一阀口与第三阀口连通，第五三通阀9的第一阀口与第二阀口连通。在自然冷却工况和自然加热工况，冷却液既不经过第四三通阀8也不经过第五三通阀9。在空气源热泵两级压缩工况，第四三通阀8的第一阀口与第二阀口连通，第五三通阀9的第一阀口与第二阀口连通，由此第一冷却介质与第二冷却介质就能够在低压级中冷器103内换热。在电机电控源热泵工况下，第四三通阀8的第一阀口与第三阀口连通，第五三通阀9的第一阀口与第三阀口连通，由此第二冷却介质与冷却液就能够在水侧换热器3内换热。由此，采用第四三通阀8和第五三通阀9就能够实现多种工况的切换，简化了整个用于电动车的覆叠热泵系统结构，降低了制造成本。当然，在本发明的其他实施例中还可以采用多个二通阀替代第四三通阀8和第五三通阀9的功能。
更进一步的，如图1所示，第五三通阀9的第一阀口与座舱换热器5及电池换热器7并联设置有制热电子膨胀阀10以及制冷两通阀11。可以理解的是，在空气源热泵两级压缩工况、电机电控源热泵工况以及电池源热泵工况下，流向风侧换热器4或者水侧换热器3的第二工作介质需要液态的成分小，气态的成分多，从而方便在风侧换热器4或者水侧换热器3内吸热。而在制冷工况下，从风侧换热器4或者水侧换热器3流出的第二工作介质是不需要进行节流降温的。在本实施例中，增设了制热电子膨胀阀10以及制冷两通阀11，在空气源热泵两级压缩工况、电机电控源热泵工况以及电池源热泵工况下第二工作介质从制热电子膨胀阀10流向风侧换热器4或者水侧换热器3，在制冷工况下第二工作介质经过制冷两通阀11流向座舱换热器5以及电池换热器7。这样能够提升高压级压缩装置的能效，从而实现节能功能，有利于延长电动车的里程。
如图1所示，座舱换热器5与风侧换热器4之间并联有座舱制热两通阀14以及座舱制冷电子膨胀阀15。可以理解的是，在制冷状态下，座舱换热器5的第二工作介质需要液态的成分小，气态的成分多，从而方便在座舱换热器5内吸热从而降低冷却液的温度，而在空气源热泵两级压缩工况、电机电控源热泵工况以及电池源热泵工况下，从座舱换热器5流出的第二工作介质是不需要节流降温，在本实施例中，增设了座舱制热两通阀14以及座舱制冷电子膨胀阀15，在空气源热泵两级压缩工况、电机电控源热泵工况以及电池源热泵工况下第二工作介质从座舱制热两通阀14流向风侧换热器4或者水侧换热器3，在制冷工况下第二工作介质经过座舱制冷电子膨胀阀15流向座舱换热器5。这样能够提升高压级压缩装置的能效，从而实现节能功能，有利于延长电动车的里程。
如图1所示，电池换热器7与风侧换热器4之间并联有电池制热两通阀13以及电池制冷电子膨胀阀12。可以理解的是，在制冷状态下，电池换热器7的第二工作介质需要液态的成分小，气态的成分多，从而方便在电池换热器7内吸热从而降低冷却液的温度。而在空气源热泵两级压缩工况、电机电控源热泵工况以及电池源热泵工况下，从电池换热器7流出的第二工作介质是不需要节流降温，在本实施例中，增设了电池制热两通阀13以及电池制冷电子膨胀阀12，在空气源热泵两级压缩工况、电机电控源热泵工况以及电池源热泵工况下第二工作介质从电池制热两通阀13流向风侧换热器4或者水侧换热器3，在制冷工况下第二工作介质经过电池制冷电子膨胀阀12流向电池换热器7。这样能够提升高压级压缩装置的能效，从而实现节能功能，有利于延长电动车的里程。
如图1所示，本实施例的用于电动车的覆叠热泵系统还包括经济器16，经济器16的第一接口与风侧换热器4和水侧换热器3中的一个连通，经济器16的第二接口与座舱换热器5以及电池换热器7连通，经济器16的第三接口通过单向阀35与高压级压缩机1连通，经济器16的第四接口通过二通控制阀17与风侧换热器4和水侧换热器3中的一个连通。可以的理解的是，经济器16能够使得第二工作介质进入经济器16后分为两部分，一部分通过节流，以热量膨胀的方式进行进一步冷却，去降低另一部分的温度令其过冷，这被稳定下来的过冷液体通过直接进入风侧换热器4或者水侧换热器3进行蒸发。而另一部分未冷却的气态制冷剂通过经济器16与高压级压缩机1的连通管道，重新进入高压级压缩机1继续压缩，进入循环。它通过膨胀制冷的方式来稳定液态的第二工作介质，以提高系统容量和效率。
如图1所示，本实施例的用于电动车的覆叠热泵系统还包括座舱加热器34，座舱加热器34设在座舱换热件6上。可以理解的是，座舱加热器34能够在整个用于电动车的覆叠热泵系统的制热能力不足时进行补充制热，确保在座舱需要加热时能够稳定地加热，确保了座舱处于较为舒适的温度，提升了用户使用满意度。
如图1所示，本实施例的用于电动车的覆叠热泵系统还包括电池加热器22，电池加热器22连接在电池换热器7和电池换热件20之间。可以理解的是，电池加热器22能够在整个用于电动车的覆叠热泵系统的制热能力不足时进行补充制热，确保在电池需要加热时能够稳定地加热，确保了电池能够稳定工作，延长了电池的使用寿命。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、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发明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。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种用于电动车的覆叠热泵系统，其特征在于，包括：
低压级压缩装置，所述低压级压缩装置包括依次连接的低压级压缩机(101)、低压级蒸发器(102)、低压膨胀阀(104)以及低压级中冷器(103)，所述低压级压缩装置内流通有第一工作介质；
高压级压缩装置，所述高压级压缩装置包括高压级压缩机(1)、高压级四通阀(2)、风侧换热器(4)、水侧换热器(3)、座舱换热器(5)以及电池换热器(7)，所述高压级压缩机(1)的压缩机出口可选择地与所述风侧换热器(4)以及所述水侧换热器(3)中的一个连通，所述风侧换热器(4)分别与所述座舱换热器(5)以及所述电池换热器(7)连通；所述高压级压缩装置内流通有第二工作介质，所述第二工作介质能够在所述低压级中冷器(103)内与所述第一工作介质换热；
功能换热装置，所述功能换热装置包括电机换热组件、换热水箱(27)和电池换热件(20)和座舱换热件(6)；其中：
所述电机换热组件的换热入口可选择地与所述换热水箱(27)的换热出口以及所述电池换热件(20)的换热出口中的一个连通，所述电机换热组件的换热出口与所述换热水箱(27)的换热入口以及所述座舱换热件(6)的换热入口中的一个连通；
所述电池换热件(20)的换热入口与所述电池换热器(7)的换热出口连通，所述电池换热件(20)的换热出口可选择地与所述电池换热器(7)的换热入口以及所述电机换热组件的换热入口中的一个连通；
所述座舱换热件(6)的换热入口可选择地与所述电机换热组件的换热出口以及所述座舱换热器(5)的换热出口中的一个连通，所述座舱换热件(6)的换热出口可选择地与所述座舱换热器(5)的换热入口以及所述电池换热器(7)的换热入口中的一个连通。
2.根据权利要求1所述的用于电动车的覆叠热泵系统，其特征在于，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括串联的电机膨胀水箱(25)和电机水泵(26)，所述电机水泵(26)的入口与所述电机膨胀水箱(25)以及所述电机换热组件连通，所述电机水泵(26)的出口可选择地与所述换热水箱(27)、所述水侧换热器(3)以及所述座舱换热件(6)中的一个连通。
3.根据权利要求2所述的用于电动车的覆叠热泵系统，其特征在于，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括第一三通阀(28)和第二三通阀(30)，所述第一三通阀(28)的第一阀口与所述电机水泵(26)的出口连通，所述第一三通阀(28)的第二阀口与所述换热水箱(27)的换热入口连通，所述第一三通阀(28)的第三阀口与所述第二三通阀(30)的第一阀口连通，所述第一三通阀(28)的第一阀口可切换地与所述第一三通阀(28)的第二阀口以及所述第一三通阀(28)的第三阀口连通；所述第二三通阀(30)的第二阀口与所述座舱换热件(6)的换热入口连通，所述第二三通阀(30)的第三阀口与所述水侧换热器(3)的换热入口连通，所述第二三通阀(30)的第一阀口可切换地与所述第二三通阀(30)的第二阀口以及所述第二三通阀(30)的第三阀口连通。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电动车的覆叠热泵系统，其特征在于，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括电池膨胀水箱(18)和电池水泵(19)，所述电池水泵(19)的入口与所述电池膨胀水箱(18)以及所述电池换热器(7)连通；所述电池水泵(19)的出口与所述电池换热件(20)连通。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电动车的覆叠热泵系统，其特征在于，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括第三三通阀(29)和四通控制阀(21)，所述第三三通阀(29)的第一阀口与所述换热水箱(27)的换热出口连通，所述第三三通阀(29)的第二阀口与所述低压级蒸发器(102)的蒸发入口连通，所述第三三通阀(29)的第三阀口与所述四通控制阀(21)的第一阀口连通，所述第三三通阀(29)的第一阀口可切换地与所述第三三通阀(29)的第二阀口以及第三三通阀(29)的第三阀口连通；所述四通控制阀(21)的第一阀口通过座舱控制阀(31)与所述座舱换热件(6)的换热出口连通，所述四通控制阀(21)的第二阀口与所述电池换热器(7)的换热入口连通，所述四通控制阀(21)的第三阀口与所述电池换热件(20)的换热出口连通，所述四通控制阀(21)的第四阀口与所述电机换热组件的换热入口连通，所述四通控制阀(21)的第一阀口可切换地与所述四通控制阀(21)的第二阀口和所述四通控制阀(21)的第四阀口连通，所述四通控制阀(21)的第四散阀口可切换地与所述四通控制阀(21)的第二阀口和所述四通控制阀(21)的第四阀口连通。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电动车的覆叠热泵系统，其特征在于，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括座舱膨胀水箱(32)和座舱水泵(33)，所述座舱水泵(33)的入口与所述座舱膨胀水箱(32)以及所述座舱换热件(6)连通，所述座舱水泵(33)的出口与所述座舱换热器(5)连通。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电动车的覆叠热泵系统，其特征在于，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括第四三通阀(8)和第五三通阀(9)，所述第四三通阀(8)的第一阀口与所述高压级四通阀(2)连通，所述第四三通阀(8)的第二阀口与所述低压级中冷器(103)的换热出口连通，所述第四三通阀(8)的第三阀口与所述风侧换热器(4)及所述水侧换热器(3)连通，所述第四三通阀(8)的第一阀口可切换地与所述第四三通阀(8)的第二阀口以及所述第四三通阀(8)的第三阀口连通；所述第五三通阀(9)的第一阀口与所述座舱换热器(5)及所述电池换热器(7)连通，所述第五三通阀(9)的第二阀口与所述风侧换热器(4)连通，所述第五三通阀(9)的第三阀口与所述水侧换热器(3)连通，所述第五三通阀(9)的第一阀口可切换地与所述第五三通阀(9)的第二阀口以及所述第五三通阀(9)的第三阀口连通。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电动车的覆叠热泵系统，其特征在于，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括经济器(16)，所述经济器(16)的第一接口与所述风侧换热器(4)和所述水侧换热器(3)中的一个连通，所述经济器(16)的第二接口与所述座舱换热器(5)以及所述电池换热器(7)连通，所述经济器(16)的第三接口通过单向阀(35)与所述高压级压缩机(1)连通，所述经济器(16)的第四接口通过二通控制阀(17)与所述风侧换热器(4)和所述水侧换热器(3)中的一个连通。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电动车的覆叠热泵系统，其特征在于，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括座舱加热器(34)，所述座舱加热器(34)设在所述座舱换热件(6)上。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电动车的覆叠热泵系统，其特征在于，所述用于电动车的覆叠热泵系统还包括电池加热器(22)，所述电池加热器(22)连接在所述电池换热器(7)和所述电池换热件(20)之间。
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