專利名稱：一種汽車空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電動汽車空調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對節(jié)能減排提出了更加嚴(yán)格的要求，電動汽車由于有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，成為今后汽車發(fā)展方面之一。但電動汽車由于使用電池作為動力來源，其空調(diào)系統(tǒng)也不同于原有的汽車空調(diào)系統(tǒng)。隨著生活品質(zhì)的不斷提高，汽車車廂內(nèi)的舒適度也越來越受到人們的重視，傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)式汽車，可以利用內(nèi)燃機(jī)的余熱和發(fā)動機(jī)排氣的熱量來加熱車廂，而電動汽車的動力主要來自于電機(jī)，缺少了發(fā)動機(jī)的熱量可以利用，從而很難達(dá)到冬天的取暖要求?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了實(shí)現(xiàn)電動汽車的車廂內(nèi)的溫度保持在人體感覺舒適的溫度，有的采用了多種方式向車廂內(nèi)加熱，如采用獨(dú)立熱源，即利用PTC加熱；或者利用汽油、煤油、乙醇等燃料加熱；也有的采用回收設(shè)備余熱，再輔助采用獨(dú)立熱源；還有的采用熱泵保證車廂內(nèi)的溫度
坐坐寸寸O然而，上述各種加熱方式中，若采用獨(dú)立熱源，比如:純粹使用PTC進(jìn)行加熱，則需要消耗較多電池的能量，進(jìn)而會減少汽車的行駛里程；若采用燃料加熱，不僅加熱效率較低，而且還會對環(huán)境產(chǎn)生污染，同時(shí)會增加汽車的負(fù)載。另外，目前的汽車空調(diào)中除霧時(shí)車廂內(nèi)吹出冷風(fēng)，在天氣相對較冷時(shí)會造成車廂內(nèi)的不舒適。所以目前，本領(lǐng)域的技術(shù)人員目前需要解決的有如下的技術(shù)問題:使電動汽車空調(diào)系統(tǒng)能夠在全天候的復(fù)雜天氣下運(yùn)行，以保證車內(nèi)的舒適度；另外如何使發(fā)熱部件(比如電機(jī)變頻器、電池等)在正常的溫度范圍內(nèi)工作，以保持相對較高的效率；能夠保證制冷系統(tǒng)的性價(jià)比(初始成本、運(yùn)行成本及性能)的最優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電動汽車空調(diào)系統(tǒng)，包括熱泵系統(tǒng)，使電動汽車空調(diào)系統(tǒng)能夠在全天候的復(fù)雜天氣下運(yùn)行，以保證車內(nèi)相對的舒適度；同時(shí)如何使發(fā)熱部件(比如電機(jī)變頻器、電池等)在正常的溫度范圍內(nèi)工作，以保持相對較高的效率。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種汽車空調(diào)系統(tǒng)，包括發(fā)熱部件溫控回路、具有冷媒循環(huán)回路的熱泵系統(tǒng)，其中冷媒循環(huán)回路與發(fā)熱部件溫控回路通過雙流道熱交換器進(jìn)行熱交換，所述雙流道熱交換器的第一流道與冷媒循環(huán)回路連通，雙流道熱交換器的第二流道與發(fā)熱部件溫控回路連通；
所述汽車空調(diào)系統(tǒng)具有:制冷模式、制熱模式、除霧模式、電池預(yù)暖模式共四種工作模
式；
所述熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、位于壓縮機(jī)進(jìn)氣口前的汽液分離器、分別設(shè)置的向車廂內(nèi)提供熱量的加熱器和向車廂內(nèi)提供冷量的冷卻器、位于車廂外的車廂外側(cè)換熱器、及節(jié)流組件；所述車廂內(nèi)的加熱器和冷卻器根據(jù)車廂內(nèi)的工況需求給所述車廂進(jìn)行供熱、供冷或除霧。優(yōu)選地，在所述熱泵系統(tǒng)的冷媒循環(huán)回路中，針對所述雙流道熱交換器的第一流道設(shè)置有一個(gè)旁通流路，在所述旁通流路上設(shè)置有電磁控制閥或所述雙流道熱交換器的第一流道與所述旁通流路的連接處設(shè)置有電磁控制閥，以控制通過雙流道熱交換器第一流道的冷媒的流量，進(jìn)一步保證針對發(fā)熱元件的溫度控制的要求。優(yōu)選地，在所述熱泵系統(tǒng)的冷媒循環(huán)回路中，針對所述向車廂內(nèi)提供冷量的冷卻器設(shè)置有一個(gè)冷媒的旁通通道，所述旁通通道在熱泵系統(tǒng)運(yùn)行制熱模式或電池預(yù)暖模式時(shí)導(dǎo)通，在制冷模式、電池預(yù)暖模式時(shí)不通?？蛇x地，所述熱泵系統(tǒng)的冷媒循環(huán)回路包括第一電磁三通控制閥，第一電磁三通控制閥的一個(gè)接口與所述冷卻器連接，另外一個(gè)接口與雙流道熱交換器的第一流道過來的管路連接，所述第一電磁三通控制閥可以選擇性地控制通往所述冷卻器的流路或所述冷卻器的所述旁通通道的導(dǎo)通。優(yōu)選地，所述熱泵系統(tǒng)的冷媒循環(huán)回路包括四通閥，在所述熱泵系統(tǒng)的制冷模式、制熱模式、除霧模式及電池預(yù)暖模式的四種工作模式下，所述四通閥的高壓進(jìn)口與所述熱泵系統(tǒng)的加熱器的出口連接，而所述四通閥的低壓出口與在壓縮機(jī)前設(shè)置的汽液分離器的進(jìn)口連接。優(yōu)選地，所述汽液分離器內(nèi)的冷媒液體的貯存量是所述熱泵系統(tǒng)冷媒充注量的20-40%ο優(yōu)選地，所述節(jié)流組件為電子膨脹閥或熱力膨脹閥。優(yōu)選地，所述汽車空調(diào)系統(tǒng)還包括用于向車廂內(nèi)送風(fēng)的風(fēng)機(jī)，在所述熱泵系統(tǒng)處于除霧模式時(shí)，所述風(fēng)機(jī)送出的風(fēng)是先通過所述冷卻器進(jìn)行除濕，再通過加熱器后送向車廂內(nèi)的；所述加熱器可以根據(jù)車廂內(nèi)的工況選擇性地給經(jīng)除濕后的風(fēng)進(jìn)行加溫或不加溫，以保證車廂內(nèi)的舒適度。優(yōu)選地，在所述加熱器的進(jìn)風(fēng)口設(shè)置有第一風(fēng)門，第一風(fēng)門可以無級調(diào)節(jié)，通過所述第一風(fēng)門的調(diào)節(jié)從而實(shí)現(xiàn)通過加熱器的風(fēng)量的比例的控制調(diào)節(jié)；
優(yōu)選地，所述汽車空調(diào)系統(tǒng)在所述車廂內(nèi)還設(shè)置有PTC加熱器，在制熱模式時(shí)通過選擇性地運(yùn)行所述PTC加熱器以控制車廂內(nèi)的溫度，且向所述車廂內(nèi)的風(fēng)是先通過加熱器、再通過所述PTC加熱器然后再向車廂內(nèi)送風(fēng)的。優(yōu)選地，所述熱泵系統(tǒng)的冷媒循環(huán)回路還包括一個(gè)所述車廂外側(cè)換熱器的第二旁通流路，當(dāng)系統(tǒng)為除霧模式和制熱模式時(shí)，可以選擇性地導(dǎo)通所述車廂外側(cè)換熱器的第二旁通流路。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的空調(diào)系統(tǒng)通過設(shè)置電池預(yù)暖模式，可以避免使用環(huán)境的溫度過低對電池壽命產(chǎn)生影響并影響行駛里程的問題，當(dāng)汽車運(yùn)行在氣溫相對較低的情況下如在極端惡劣的大雪天，這時(shí)電池外圍的環(huán)境溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正常的工作溫度，這樣當(dāng)開始啟動汽車時(shí)，就能對對電池等元件進(jìn)行預(yù)暖，使其快速升溫，以保證電池的使用壽命及保證行駛里程。同時(shí)本發(fā)明的空調(diào)系統(tǒng)，在車廂內(nèi)設(shè)置了冷卻器與加熱器，兩者分別設(shè)置，可以避免換熱器內(nèi)高低溫的沖擊，且除霧模式時(shí)，同時(shí)開啟加熱器及冷卻器，實(shí)現(xiàn)同時(shí)除濕又加熱的效果，保證車廂內(nèi)的溫濕度，從而滿足車廂內(nèi)的舒適要求。


圖1是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在制冷模式時(shí)的管路連接示意 圖2是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在制熱模式時(shí)的管路連接示意 圖3是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在除霧模式時(shí)的管路連接示意 圖4是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在電池預(yù)曖模式時(shí)的管路連接示意 圖5是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在除霧模式時(shí)除濕時(shí)的焓濕示意 圖6是本發(fā)明第二種具體實(shí)施方式
的管路連接示意 圖7是本發(fā)明第三種具體實(shí)施方式
的管路連接示意圖(制冷模式)。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。本發(fā)明的空調(diào)系統(tǒng)具有:制冷模式、制熱模式、除霧模式、電池預(yù)暖模式共四種工作模式。本發(fā)明的第一種具體實(shí)施方式
如圖1-圖5所示，其中圖1是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在制冷模式時(shí)的管路連接示意圖，圖2是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在制熱模式時(shí)的管路連接示意圖，圖3是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在除霧模式時(shí)的管路連接示意圖，圖4是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在電池預(yù)曖模式時(shí)的管路連接示意圖，圖5是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在除濕時(shí)的焓濕示意圖。其中圖中的虛線表示該處管路被切斷不通。如圖1所示，空調(diào)系統(tǒng)包括具有冷媒循環(huán)回路的熱泵系統(tǒng)與發(fā)熱部件溫控回路，其中冷媒循環(huán)回路與發(fā)熱部件溫控回路之間通過一個(gè)雙流道熱交換器16進(jìn)行熱交換:雙流道熱交換器16的第一流道與冷媒循環(huán)回路連通；雙流道熱交換器16的第二流道與發(fā)熱部件溫控回路連通，冷媒循環(huán)回路與發(fā)熱部件溫控回路可以在雙流道熱交換器16進(jìn)行熱交換。熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)10、位于壓縮機(jī)進(jìn)氣口前的汽液分離器11、位于車廂內(nèi)的加熱器18和冷卻器17、位于車廂外的車廂外側(cè)換熱器13及節(jié)流組件；所述車廂內(nèi)的加熱器和冷卻器根據(jù)車廂內(nèi)的工況需求給所述車廂進(jìn)行供熱、供冷或除霧。加熱器18和冷卻器17也可以設(shè)置于車廂外，通過送風(fēng)管道向車廂內(nèi)送風(fēng)即可。熱泵系統(tǒng)還包括四通閥12，四通閥12的高壓進(jìn)口 125與熱泵系統(tǒng)的車廂內(nèi)加熱器18的出口連接，而四通閥12的低壓出口 126與在壓縮機(jī)前設(shè)置的汽液分離器11的進(jìn)口連接。車廂內(nèi)設(shè)置有加熱器18與冷卻器17，加熱器18與冷卻器17分別根據(jù)需要選擇與車廂內(nèi)進(jìn)行熱交換。當(dāng)夏天車內(nèi)需要制冷時(shí)，熱泵系統(tǒng)的冷媒循環(huán)回路切換為制冷模式，經(jīng)過四通閥12的流路切換至制冷模式，四通閥12的高壓出口與車廂外側(cè)換熱器連接。在制冷時(shí)，使加熱器18的第一風(fēng)門25開度為零，讓風(fēng)道旁通，不讓風(fēng)經(jīng)過加熱器18。當(dāng)高溫高壓的氣態(tài)冷媒從壓縮機(jī)10出來，經(jīng)過加熱器18時(shí)，由于此時(shí)沒有風(fēng)經(jīng)過，所以，經(jīng)過加熱器18的冷媒不會與空氣產(chǎn)生熱交換，高溫高壓的冷媒經(jīng)過四通閥12再到車廂外側(cè)換熱器13，在這里與空氣進(jìn)行熱交換，冷媒向空氣排出熱量之后，冷媒再通過節(jié)流閥組件進(jìn)行節(jié)流，變成低溫低壓的流體，然后通過第一電磁三通控制閥19再進(jìn)入車廂內(nèi)側(cè)換熱器即冷卻器17，在這里與車廂內(nèi)的空氣進(jìn)行熱交換，吸取車廂內(nèi)多余的熱量，達(dá)到制冷的目的。冷媒經(jīng)過冷卻器17之后，變成低溫低壓的氣態(tài)流體或低溫低壓氣液兩相的流體，之后，再通過四通閥的低壓流道，冷媒進(jìn)入汽液分離器11，低溫低壓的氣態(tài)冷媒(過熱狀態(tài))回到壓縮機(jī)，通過壓縮機(jī)做功，再把低溫低壓的氣態(tài)冷媒變成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，形成一個(gè)制冷循環(huán)。節(jié)流閥組件可以選用熱力膨脹閥；另外本實(shí)施例中為保證冷媒流體的節(jié)流效果，節(jié)流閥組件優(yōu)先選用電子膨脹閥14。同時(shí)為保證空調(diào)系統(tǒng)四種模式的正常運(yùn)行，電子膨脹閥或熱力膨脹閥都是可雙向流動節(jié)流的。由于在制冷模式時(shí)，電動汽車的電池、電機(jī)變頻器等發(fā)熱部件同樣會需要冷卻，為此，在經(jīng)過節(jié)流閥組件后的冷媒流體通過三通31分為兩路，其中第一支路通過電磁控制閥15、及第一電磁三通控制閥19直接流向冷卻器；另外一路經(jīng)過雙流道熱交換器16后再與第一支路匯合一起流向第一電磁三通控制閥19，再流向冷卻器17。同時(shí)，發(fā)熱部件溫控回路的水泵22啟動，使發(fā)熱部件溫控回路的流體如水進(jìn)行循環(huán)，這樣電動汽車的電池、電機(jī)變頻器等發(fā)熱部件21的熱量就傳給發(fā)熱部件溫控回路的流體，并進(jìn)一步通過雙流道熱交換器16傳遞給冷媒循環(huán)回路中的冷媒。本發(fā)明說明書中的電磁控制閥具有流量控制調(diào)節(jié)的功能，而并不局限于簡單的開關(guān)控制。另外，為了保證電動汽車的電池、電機(jī)變頻器等發(fā)熱部件的散熱要求，也可以將經(jīng)過電子膨脹閥14后的第一支路切斷，具體地如通過將電磁控制閥15關(guān)閉的形式，這樣，冷媒循環(huán)回路的冷媒就全部通過雙流道熱交換器16的第一流道，在這里與發(fā)熱部件溫控回路進(jìn)行熱交換。具體地，電磁控制閥15關(guān)閉，并開啟使發(fā)熱部件溫控回路循環(huán)的水泵22 ；從電子膨脹閥14出來的低溫冷媒經(jīng)過雙流道熱交換器16的第一流道，具體地雙流道熱交換器16可以為板式換熱器，并通過水泵的水流量的控制及電磁控制閥的調(diào)節(jié)，可以方便地控制電池等發(fā)熱部件的用冷量，也可以滿足電池的溫度控制在其較佳使用的工作溫度范圍內(nèi)。也就是說，針對通過雙流道熱交換器16的第一流道設(shè)置了一個(gè)旁通流路，并且在旁通流路上設(shè)置電磁控制閥15，通過電磁控制閥15的動作來保證通過雙流道熱交換器16的冷媒的流量，進(jìn)一步保證針對發(fā)熱元件如電池21的溫度控制的要求。另外，還可以在雙流道熱交換器16的第一流道與所述旁通流路的連接處如現(xiàn)圖中設(shè)置三通31或三通29的位置改為設(shè)置一個(gè)三通電磁控制閥，這樣同樣可以控制通過雙流道熱交換器16的第一流道的冷媒的流量，從而達(dá)到對發(fā)熱元件如電池21的溫度控制的要求。圖中發(fā)熱部件只示出了電池21—種，另外還可以為并聯(lián)或串聯(lián)的多種。當(dāng)冬天需要熱量時(shí)，系統(tǒng)切換為制熱模式如圖2所示，第一風(fēng)門25可以開到最大，避免風(fēng)旁通而不經(jīng)過加熱器，這時(shí)冷媒循環(huán)回路的流動方式如下:高溫高壓的氣態(tài)冷媒從壓縮機(jī)10出來，經(jīng)過加熱器18，這里通過的空氣與加熱器18的高溫高壓的氣態(tài)冷媒進(jìn)行熱交換，空氣升溫后流向車廂以加熱車廂內(nèi)的溫度；而冷媒吸收空氣中的冷量之后，經(jīng)過四通閥12的高壓流路，冷媒再經(jīng)過車廂外側(cè)換熱器13，在車廂外側(cè)換熱器13中，可以根據(jù)車廂內(nèi)的溫度，開啟或關(guān)閉車廂外側(cè)的風(fēng)機(jī)，控制車廂外側(cè)換熱器是否需要與外界空氣進(jìn)行熱交換，之后，冷媒進(jìn)入節(jié)流閥組件如電子膨脹閥14，至此，冷媒變成低溫低壓的氣液兩相流，電磁控制閥15關(guān)閉，并開啟發(fā)熱部件溫控回路循環(huán)的水泵22 ;從而使從電子膨脹閥14出來的氣液兩相冷媒經(jīng)過雙流道熱交換器16，進(jìn)行對發(fā)熱部件的冷卻；經(jīng)過雙流道熱交換器16的冷媒與發(fā)熱部件溫控回路循環(huán)的流體進(jìn)行熱交換后，再經(jīng)過第一電磁三通控制閥19的第二出口通過一個(gè)三通32后再通向四通閥12的低壓流道，這時(shí)第一電磁三通控制閥19的通向冷卻器17的第一出口關(guān)閉，即冷媒是不通過冷卻器17的，即第一電磁三通控制閥19的第二出口與三通32形成了冷卻器的旁通通道；冷媒通過四通閥12后再進(jìn)入汽液分離器11，低溫低壓的氣態(tài)冷媒(過熱狀態(tài))回到壓縮機(jī)10，通過壓縮機(jī)做功，再把低溫低壓的氣態(tài)冷媒變成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，形成一個(gè)熱泵循環(huán)；而經(jīng)過汽液分離器11時(shí)如果有液態(tài)冷媒，液態(tài)冷媒就會貯存在汽液分離器11中，以避免壓縮機(jī)10液擊或過冷影響熱泵系統(tǒng)的效率。如果加熱器18的制熱量不能滿足車廂內(nèi)的舒適度要求，可以同時(shí)開啟PTC加熱器26進(jìn)行電加熱。另外，針對電池等發(fā)熱元件的溫控，通過水泵22控制水流量及電磁控制閥15的調(diào)節(jié)，可以方便地控制該部份的用冷量，也可以滿足電池的溫度控制在其使用的工作溫度范圍內(nèi)。同時(shí)，由于車廂外側(cè)換熱器并不用于散冷，因此本熱泵系統(tǒng)無須除冰模式。另夕卜，冷卻器17的旁通通道并不局限于上面描述的方式，另外還可以用兩個(gè)電磁閥來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的汽車空調(diào)系統(tǒng)中還包括PTC加熱器26，在只啟動熱泵系統(tǒng)進(jìn)行制熱，而車廂內(nèi)溫度還達(dá)不到要求時(shí)，PTC加熱器26啟動進(jìn)行加熱，以保證車廂內(nèi)的溫度達(dá)到舒適度要求。當(dāng)需要除掉空氣內(nèi)的濕氣或玻璃上的霧氣時(shí)，啟動除霧模式，第一風(fēng)門25可以處于半開或相應(yīng)的開度位置；另外如果需要快速除去玻璃上的霧氣或水汽時(shí)，可直接關(guān)閉第一風(fēng)門25，并通過相應(yīng)的風(fēng)管，直接把冷風(fēng)吹向玻璃，達(dá)到快速除去玻璃表面霧的目的。其冷媒的流動為:高溫高壓的氣態(tài)冷媒從壓縮機(jī)10出來，經(jīng)過加熱器18，這時(shí)風(fēng)機(jī)24是開啟的，所以有風(fēng)經(jīng)過加熱器18，這樣經(jīng)過加熱器18的冷媒會與空氣產(chǎn)生熱交換，加熱車內(nèi)空氣；然后冷媒經(jīng)過四通閥12的高壓流路后進(jìn)入車廂外側(cè)換熱器13，并與空氣進(jìn)行熱交換，冷媒向空氣排出熱量之后，冷媒通過節(jié)流閥組件如電子膨脹閥14進(jìn)行節(jié)流，變成低溫低壓的流體，經(jīng)過第一電磁三通控制閥19，再進(jìn)入冷卻器17 ;在這里冷媒與車廂內(nèi)的空氣進(jìn)行熱交換，由于冷卻器的表面溫度相對車廂內(nèi)溫度要低得多，因此在此過程中，如果冷卻器前的空氣的露點(diǎn)溫度高于冷卻器的表面溫度，就會有水分在冷卻器的表面上冷凝而析出并通過設(shè)置的管道排出，這樣就降低了車廂內(nèi)空氣中的水蒸汽的含量即降低了相對濕度，從而達(dá)到車廂內(nèi)除霧的目的。冷媒經(jīng)過冷卻器之后，再通過四通閥12的低壓流道，冷媒進(jìn)入汽液分離器11，低溫低壓的氣態(tài)冷媒(飽和或過熱狀態(tài))回到壓縮機(jī)10，通過壓縮機(jī)10做功，再把低溫低壓的氣態(tài)冷媒變成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，形成一個(gè)循環(huán)。而送向車廂內(nèi)的風(fēng)是先經(jīng)過冷卻器17去濕、然后再通過加熱器18，在加熱器18可以選擇是否進(jìn)行加溫，然后再將風(fēng)送到車廂內(nèi)，這樣，保證了車廂內(nèi)的溫度，即滿足了舒適度要求。在除霧的同時(shí)，如果電池等發(fā)熱部件需要冷卻，可以通過第一電磁三通控制閥19前的電磁控制閥15的動作來控制，并開啟水循環(huán)的水泵22，使冷媒先通過雙流道熱交換器16，使冷媒在雙流道熱交換器16與發(fā)熱部件溫控回路中的流體進(jìn)行熱交換，也可以使部份冷媒先通過雙流道熱交換器16，這樣以利于控制發(fā)熱部件溫控回路中的流體的溫度，通過水泵22的水流量及電磁控制閥15的調(diào)節(jié)控制，可以方便地控制電池等發(fā)熱部件的用冷量從而控制電池等發(fā)熱部件使用的工作溫度范圍。具體地，除霧過程的焓濕圖如圖5所示，圖5是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在除濕時(shí)的焓濕示意圖:首先由室外的新風(fēng)W點(diǎn)與室內(nèi)的N點(diǎn)，一起混合至C點(diǎn)，經(jīng)過冷卻器冷卻至L點(diǎn)(露點(diǎn)溫度)，空氣接觸到冷卻器17后會冷凝析出水分，再將析出水分后的空氣通過加熱器18加熱至O點(diǎn)(即送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn));這樣，本發(fā)明既能有效地滿足車內(nèi)除濕的需要，并保證車內(nèi)的舒適度。另外，本實(shí)施方式時(shí)的除霧模式避免了制冷與制熱模式的反復(fù)切換，相對于傳統(tǒng)的空調(diào)中，加熱器和冷卻器為同一個(gè)換熱器，這樣在除霧時(shí)，需要不斷地切換制冷及制熱模式，使換熱器芯體總是處于冷熱沖擊狀態(tài)，這樣浪費(fèi)能量，隨著切換模式的增加，很容易引起換熱器的失效。而本發(fā)明的實(shí)施方式只需要控制第一電磁三通控制閥19等控制閥即可完成相應(yīng)的切換，且加熱器只走熱的冷媒，而冷卻器也只走冷的冷媒，這樣完全可以避免冷熱沖擊，節(jié)省能源。同時(shí)在除濕的同時(shí)，又能加熱除濕之后的空氣，滿足車內(nèi)的舒適度。本發(fā)明的實(shí)施方式中，向車廂內(nèi)送風(fēng)的風(fēng)機(jī)24吹出的風(fēng)是先通過冷卻器17進(jìn)行除濕后再通過加熱器18，這樣最后吹出的風(fēng)就能保持一定的溫度與濕度，從而避免了直接用冷風(fēng)吹向車廂內(nèi)，解決了現(xiàn)有的汽車空調(diào)中除濕或除霧時(shí)吹出冷風(fēng)造成人的舒適度降低的問題。另外，吹出的風(fēng)的溫度可以通過控制第一風(fēng)門25的開度來進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，需要溫度相對高時(shí)，第一風(fēng)門25的開度相對大一些，這樣有利于保持車廂內(nèi)的舒適度。另外，風(fēng)機(jī)24的進(jìn)風(fēng)包括新風(fēng)與回風(fēng)，兩者的比例通過第二風(fēng)門23來控制的。另外，對于電動汽車而言，使用環(huán)境的溫度過低也對電池壽命產(chǎn)生影響并影響行駛里程。當(dāng)汽車運(yùn)行在氣溫相對較低的情況下如在極端惡劣的大雪天，其電池等發(fā)熱元件同樣需要在正常的溫度下工作，但外圍的環(huán)境溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正常的工作溫度，這樣當(dāng)開始啟動汽車時(shí)，就需要對電池等元件進(jìn)行預(yù)暖，使其快速升溫，以保證電池的使用壽命及保證行駛里程。具體地，本發(fā)明的熱泵系統(tǒng)在電池預(yù)暖模式時(shí)運(yùn)行情況基本如下:熱泵系統(tǒng)運(yùn)行，壓縮機(jī)10啟動，四通閥12進(jìn)行的高低壓流道進(jìn)行動作切換，高溫高壓的氣態(tài)冷媒從壓縮機(jī)出來，先進(jìn)入加熱器18(這時(shí)第一風(fēng)門25可以開到最大，避免風(fēng)旁通而不經(jīng)過加熱器，向車內(nèi)排放部分能量之后，通過四通閥12后，進(jìn)入第一電磁三通控制閥19，雙流道熱交換器16旁通流路上的電動閥15關(guān)閉，這樣冷媒全部流向雙流道熱交換器16，這時(shí)啟動水泵22，通過水流路的循環(huán)，對電池進(jìn)行預(yù)加熱，提升電池的溫度。經(jīng)過雙流道熱交換器16之后的冷媒溫度進(jìn)一步降低；最后冷媒通過節(jié)流閥組件如電子膨脹閥14節(jié)流后，冷媒變成液態(tài)的低溫低壓的冷媒，并進(jìn)入車廂外側(cè)換熱器13，向車廂外吸收熱量，這時(shí)啟動車廂外側(cè)換熱器的風(fēng)機(jī)，促使兩者進(jìn)行熱交換，這樣冷媒變成低溫低壓的氣液兩相或過熱蒸氣冷媒，經(jīng)過四通閥12后，回到汽液分離器11，最后，回到壓縮機(jī)；并通過壓縮機(jī)做功，又變成高溫高壓的過熱蒸氣，形成一個(gè)完整的循環(huán)。等到電池等發(fā)熱元件的溫度升溫達(dá)到一定程度時(shí)，可以將工作模式切換到制熱模式運(yùn)行。如果要保證電池能快速升溫，還可以在上述的電池預(yù)暖模式時(shí)作一下改動:在汽車剛開始時(shí)可以使第一風(fēng)門25先關(guān)閉，讓壓縮機(jī)排出的高溫高壓的冷媒不在加熱器18先進(jìn)行熱交換，而是讓冷媒直接沿流路到雙流道熱交換器16對電池進(jìn)行升溫，這樣電池的升溫更快，但車廂內(nèi)的人體舒適度可能要差一些，這樣也可以讓架乘人員自行選擇。另外，控制加熱部件溫控回路中的水溫不超過電池的工作溫度范圍。下面介紹本發(fā)明的第二種具體實(shí)施方式
，圖6是本發(fā)明第二種具體實(shí)施方式
的管路連接示意圖。本實(shí)施方式是在上面第一種具體實(shí)施方式
上的一種改進(jìn)，具體地是在車廂外側(cè)換熱器的進(jìn)出口分別設(shè)置一個(gè)三通管路件、第二電磁三通控制閥，如圖6中是在車廂外側(cè)換熱器13與四通閥12之間的管路中設(shè)置一個(gè)第二電磁三通控制閥28，在車廂外側(cè)換熱器13的出口之后的管路中設(shè)置一個(gè)三通管路件27，第二電磁三通控制閥28的一個(gè)接口與四通閥12的一個(gè)接口連接，另外兩個(gè)接口分別通往車廂外側(cè)換熱器13、三通管路件27 ；同樣地，三通管路件27的另外兩個(gè)接口分別連接車廂外側(cè)換熱器13、電子膨脹閥14，這樣，也就是增加了一個(gè)車廂外側(cè)換熱器13的旁通流路，車廂外側(cè)換熱器13的旁通流路作為空調(diào)系統(tǒng)的第二旁通流路，是旁通車廂外側(cè)換熱器13的；當(dāng)系統(tǒng)為除霧模式和制熱模式時(shí)，可以不需要使用車廂外側(cè)換熱器13，這時(shí)，第二電磁三通控制閥28到三通管路件27的接口開啟，冷媒直接從第二旁通流路中通過，這樣同樣可以組成完整的熱泵系統(tǒng)，并且避免了能源的浪費(fèi)，提高熱泵系統(tǒng)的能效比。這個(gè)第二旁通流路也可以只是制熱模式時(shí)進(jìn)行旁通。另外，第二旁通流路中電磁三通控制閥的設(shè)置位置也可以調(diào)整，在車廂外側(cè)換熱器13與四通閥12之間的管路中設(shè)置一個(gè)三通管路件，而在車廂外側(cè)換熱器13與電子膨脹閥14之間的管路中設(shè)置一個(gè)電磁三通控制閥，這樣同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的；另外電磁三通控制閥還可以用一般的電磁閥替代，如將電磁閥分別安裝在車廂外側(cè)換熱器13與四通閥之間的管路、第二旁通流路中等等。下面介紹本發(fā)明的第三種具體實(shí)施方式
，如圖7所示。與上面所述具體實(shí)施方式
不同的是，本實(shí)施方式中沒有四通閥，在汽車空調(diào)中四通閥的制造難度相對較大，因此，本實(shí)施方式中是采用一個(gè)電磁三通控制閥與一個(gè)電磁閥組合來替代四通閥的。具體地，熱泵系統(tǒng)包括設(shè)置于加熱器18與車廂外側(cè)換熱器13之間的電磁三通控制閥124，電磁三通控制閥124還有一個(gè)接口連接到雙流道熱交換器16的一端；另外在電磁三通控制閥124與車廂外側(cè)換熱器13之間的管路上設(shè)置有三通管路件121，三通管路件121的另一接口連接有電磁閥122，電磁閥122的另一接口連接有三通管路件123，三通管路件123的另二個(gè)接口分別與汽液分離器11的進(jìn)口、冷卻器17的出口連接。即該實(shí)施方式通過電磁閥122、與電磁三通控制閥124組合后替代了上面實(shí)施方式中的四通閥，由于電磁閥、電磁三通控制閥的使用壽命要比四通閥長，且制造相對方便，這樣既能保證空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命，同時(shí)制造相對成本也相對較低。該實(shí)施方式的運(yùn)行模式與上面的實(shí)施方式相同，也都包括四種運(yùn)行模式:制冷模式、制熱模式、除霧模式、電池預(yù)暖模式，下面以制冷模式為例來進(jìn)行說明。當(dāng)夏天車內(nèi)需要制冷時(shí)，熱泵系統(tǒng)的冷媒循環(huán)回路切換為制冷模式，在制冷模式下，使加熱器18的第一風(fēng)門25開度為零，讓風(fēng)道旁通，不讓風(fēng)經(jīng)過加熱器18。當(dāng)高溫高壓的氣態(tài)冷媒從壓縮機(jī)10出來，經(jīng)過加熱器18時(shí)，由于此時(shí)沒有風(fēng)經(jīng)過，所以，經(jīng)過加熱器的冷媒不會與空氣產(chǎn)生熱交換；另外電磁閥122關(guān)閉，冷媒經(jīng)過電磁三通控制閥124、再到三通管路件121、再到車廂外側(cè)換熱器13，在這里與空氣進(jìn)行熱交換，冷媒向空氣排出熱量之后，冷媒再通過節(jié)流閥組件進(jìn)行節(jié)流，變成低溫低壓的冷媒，然后通過雙流道熱交換器16，在雙流道熱交換器16與發(fā)熱部件溫控回路進(jìn)行熱交換，以降低電池21等發(fā)熱元件的溫度，同時(shí)，發(fā)熱部件溫控回路的水泵22啟動，使發(fā)熱部件溫控回路的流體如水進(jìn)行循環(huán)，這樣電動汽車的電池、電機(jī)變頻器等發(fā)熱部件21的熱量就傳給發(fā)熱部件溫控回路的流體，并進(jìn)一步通過雙流道熱交換器16傳遞給冷媒循環(huán)回路中的冷媒。經(jīng)過雙流道熱交換器16后冷媒再流向車廂內(nèi)側(cè)換熱器即冷卻器17，在這里與車廂內(nèi)的空氣進(jìn)行熱交換，吸取車廂內(nèi)多余的熱量，達(dá)到制冷的目的。冷媒經(jīng)過冷卻器17之后，變成低溫低壓的氣態(tài)流體或低溫低壓氣液兩相的流體，之后，再通過三通管路件32、三通管路件123回到汽液分離器11，低溫低壓的氣態(tài)冷媒(過熱狀態(tài))回到壓縮機(jī)10，通過壓縮機(jī)10做功，再把低溫低壓的氣態(tài)冷媒變成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，形成一個(gè)制冷循環(huán)。節(jié)流閥組件優(yōu)先選用電子膨脹閥14。由于在制冷模式時(shí)，電動汽車的電池、電機(jī)變頻器等發(fā)熱部件是需要一定的冷卻程度，為此，雙流道熱交換器16還設(shè)置有旁通流路，具體地是與雙流道熱交換器16的第一流道并聯(lián)設(shè)置有旁通管路，旁通管路中設(shè)置有電磁控制閥15 ;這樣在經(jīng)過節(jié)流閥組件后的冷媒流體可通過三通31分為兩路，其中第一支路通過電磁控制閥15、及第一電磁三通控制閥19直接流向冷卻器；另外一路經(jīng)過雙流道熱交換器16后再與第一支路匯合一起流向第一電磁三通控制閥19，再流向冷卻器17。另外，為了保證電動汽車的電池、電機(jī)變頻器等發(fā)熱部件的散熱要求，也可以將經(jīng)過電子膨脹閥14后的第一支路切斷，如將電磁控制閥15關(guān)閉，這樣，冷媒循環(huán)回路的冷媒就全部通過雙流道熱交換器16，在這里與發(fā)熱部件溫控回路進(jìn)行熱交換。另外，通過雙流道熱交換器16的冷媒流量還可以通過電磁控制閥15的動作進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)通過水泵22調(diào)節(jié)發(fā)熱部件溫控回路的水流量，可以方便地控制電池等發(fā)熱部件的用冷量。這樣，通過水泵22的水流量的控制及電磁控制閥15的調(diào)節(jié)，可以方便地控制電池等發(fā)熱部件的用冷量，也可以滿足電池的溫度控制在其較佳使用的工作溫度范圍內(nèi)。具體地雙流道熱交換器16可以為板式換熱器。也就是說，針對通過雙流道熱交換器16的第一流道設(shè)置了一個(gè)旁通流路，并且在旁通流路上設(shè)置電磁控制閥15，通過電磁控制閥15的動作來保證通過雙流道熱交換器16的冷媒的流量,進(jìn)一步保證針對發(fā)熱元件如電池21的溫度控制的要求。另外，還可以在雙流道熱交換器16的第一流道與所述旁通流路的連接處如現(xiàn)圖中設(shè)置三通31或三通29的位置改為設(shè)置一個(gè)電磁三通控制閥，這樣同樣可以控制通過雙流道熱交換器16的第一流道的冷媒的流量，從而達(dá)到對發(fā)熱元件如電池21的溫度控制的要求。其他三種運(yùn)行模式可以參照上面的第一種具體實(shí)施方式
與上面制冷模式，使電磁控制的相關(guān)閥件進(jìn)行動作切換相關(guān)的流向，使冷媒的流動方式作改動即可，這里就不再說明。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種汽車空調(diào)系統(tǒng)，包括發(fā)熱部件溫控回路、具有冷媒循環(huán)回路的熱泵系統(tǒng)，其中冷媒循環(huán)回路與發(fā)熱部件溫控回路通過雙流道熱交換器進(jìn)行熱交換，所述雙流道熱交換器的第一流道與冷媒循環(huán)回路連通，雙流道熱交換器的第二流道與發(fā)熱部件溫控回路連通； 所述汽車空調(diào)系統(tǒng)具有:制冷模式、制熱模式、除霧模式、電池預(yù)暖模式共四種工作模式； 所述熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、位于壓縮機(jī)進(jìn)氣口前的汽液分離器、分別設(shè)置的向車廂內(nèi)提供熱量的加熱器和向車廂內(nèi)提供冷量的冷卻器、位于車廂外的車廂外側(cè)換熱器、及節(jié)流組件；所述車廂內(nèi)的加熱器和冷卻器根據(jù)車廂內(nèi)的工況需求給所述車廂進(jìn)行供熱、供冷或除霧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，在所述熱泵系統(tǒng)的冷媒循環(huán)回路中，針對所述雙流道熱交換器的第一流道設(shè)置有一個(gè)旁通流路，在所述旁通流路上設(shè)置有電磁控制閥或所述雙流道熱交換器的第一流道與所述旁通流路的連接處設(shè)置有電磁控制閥，以控制通過雙流道熱交換器第一流道的冷媒的流量，進(jìn)一步保證針對發(fā)熱元件的溫度控制的要求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，在所述熱泵系統(tǒng)的冷媒循環(huán)回路中，針對所述向車廂內(nèi)提供冷量的冷卻器設(shè)置有一個(gè)冷媒的旁通通道，所述旁通通道在熱泵系統(tǒng)運(yùn)行制熱模式或電池預(yù)暖模式時(shí)導(dǎo)通，在制冷模式、電池預(yù)暖模式時(shí)不通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱泵系統(tǒng)的冷媒循環(huán)回路包括第一電磁三通控制閥，第一電磁三通控制閥的一個(gè)接口與所述冷卻器連接，另外一個(gè)接口與雙流道熱交換器的第一流道過來的管路連接，所述第一電磁三通控制閥可以選擇性地控制通往所述冷卻器的流路或所述冷卻器的所述旁通通道的導(dǎo)通。
5.根據(jù)權(quán)利要求 1或2所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱泵系統(tǒng)的冷媒循環(huán)回路包括四通閥，在所述熱泵系統(tǒng)的制冷模式、制熱模式、除霧模式及電池預(yù)暖模式的四種工作模式下，所述四通閥的高壓進(jìn)口與所述熱泵系統(tǒng)的加熱器的出口連接，而所述四通閥的低壓出口與在壓縮機(jī)前設(shè)置的汽液分離器的進(jìn)口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述汽液分離器內(nèi)的冷媒液體的貯存量是所述熱泵系統(tǒng)冷媒充注量的20-40%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)流組件為雙向節(jié)流的電子膨脹閥或熱力膨脹閥。
8.根據(jù)上面任一權(quán)利要求所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述汽車空調(diào)系統(tǒng)還包括用于向車廂內(nèi)送風(fēng)的風(fēng)機(jī)，在所述熱泵系統(tǒng)處于除霧模式時(shí)，所述風(fēng)機(jī)送出的風(fēng)是先通過所述冷卻器進(jìn)行除濕，再通過加熱器后送向車廂內(nèi)的；所述加熱器可以根據(jù)車廂內(nèi)的工況選擇性地給經(jīng)除濕后的風(fēng)進(jìn)行加溫或不加溫，以保證車廂內(nèi)的舒適度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，在所述加熱器的進(jìn)風(fēng)口設(shè)置有第一風(fēng)門，第一風(fēng)門可以無級調(diào)節(jié)，通過所述第一風(fēng)門的調(diào)節(jié)從而實(shí)現(xiàn)通過加熱器的風(fēng)量的比例的控制調(diào)節(jié)； 和或所述汽車空調(diào)系統(tǒng)在所述車廂內(nèi)還設(shè)置有PTC加熱器，在制熱模式時(shí)通過選擇性地運(yùn)行所述PTC加熱器以控制車廂內(nèi)的溫度，且向所述車廂內(nèi)的風(fēng)是先通過加熱器、再通過所述PTC加熱器然后再向車廂內(nèi)送風(fēng)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱泵系統(tǒng)的冷媒循環(huán)回路還包括一個(gè)所述車廂外側(cè)換熱器的第二旁通流路，當(dāng)系統(tǒng)為除霧模式和制熱模式時(shí)，可以選擇性地導(dǎo)通所 述車廂外側(cè)換熱器的第二旁通流路。
全文摘要
一種汽車空調(diào)系統(tǒng)具有制冷模式、制熱模式、除霧模式、電池預(yù)暖模式四種工作模式；空調(diào)系統(tǒng)包括發(fā)熱部件溫控回路、具有冷媒循環(huán)回路的熱泵系統(tǒng)，冷媒循環(huán)回路與發(fā)熱部件溫控回路通過雙流道熱交換器進(jìn)行熱交換，雙流道熱交換器的第一流道與冷媒循環(huán)回路連通，雙流道熱交換器的第二流道與發(fā)熱部件溫控回路連通；所述熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、位于壓縮機(jī)進(jìn)氣口前的汽液分離器、分別設(shè)置的向車廂內(nèi)提供熱量的加熱器和向車廂內(nèi)提供冷量的冷卻器，加熱器和冷卻器根據(jù)車廂內(nèi)的工況需求給所述車廂進(jìn)行供熱、供冷或除霧。本發(fā)明分別設(shè)置了冷卻器與加熱器，可以避免換熱器內(nèi)高低溫的沖擊，提高使用壽命。
文檔編號B60H1/00GK103158487SQ20111042409
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者黃寧杰, 李雄林 申請人:杭州三花研究院有限公司