CN101078568A - 电动汽车空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车空调系统，包括压缩机、外部热交换器、内部蒸发器和内部冷凝器、模式切换装置、第一节流阀和第二节流阀，所述压缩机、外部热交换器、第一节流阀、内部蒸发器、压缩机顺序相连通构成制冷回路，所述压缩机、内部冷凝器、第二节流阀、外部热交换器、压缩机顺序相连通构成加热回路，所述压缩机、内部冷凝器、第二节流阀、外部热交换器、第一节流阀、内部蒸发器、压缩机顺序相连通构成除霜/除湿回路，所述模式切换装置在三个回路之间切换。本发明解决了电动汽车在没有内燃机散热作为热源的情况下采暖、制冷、除霜、除雾等问题。

Description

电动汽车空调系统

【技术领域】

本发明涉及一种空调系统，尤其涉及一种用于电动汽车的空调系统。

【背景技术】

随着现代工业的飞速发展，全球能源紧缺越来越严重，而随着人们生活水平的发展，汽车越来越多的走向了家庭，成为一个不容忽视的能源消费大户，所以电动汽车的发展日益紧迫。电动汽车的通风，采暖及冷气系统功能要求与普通汽车基本相同。但是，由于他们在驱动能量的来源方面的差异，导致结构实现方面的差异，电动汽车能源是电池，所以电动汽车空调系统没有来自发动机的动力源和热源，就不能像普通汽车空调一样采用发动机的冷却水作为热源。所以设计一种新型的电动汽车空气调节系统就成为一种必须。

【发明内容】

本发明就是为了解决上述问题，提出了一种新型电动汽车空调系统，通过增加内部冷凝器，代替传统汽车的暖风芯体，有效解决了热泵空调系统存在的问题，实现了电动汽车的全面空气调节。

为实现上述目的，本发明提供了一种电动汽车空调系统，包括压缩机、外部热交换器、内部蒸发器和内部冷凝器、模式切换装置、第一节流阀和第二节流阀，所述压缩机、外部热交换器、第一节流阀、内部蒸发器、压缩机顺序相连通构成制冷回路，所述压缩机、内部冷凝器、第二节流阀、外部热交换器、压缩机顺序相连通构成加热回路，所述压缩机、内部冷凝器、第二节流阀、外部热交换器、第一节流阀、内部蒸发器、压缩机顺序相连通构成除霜/除湿回路，所述模式切换装置在三个回路之间切换。

所述模式切换装置包括第一模式切换阀、第二模式切换阀和单流向控制阀，所述压缩机的出口与第一模式切换阀的入口相连通，第一模式切换阀的第一出口与外部热交换器的入口相连通，第二出口与内部冷凝器的入口相连通，所述第二模式切换阀的入口与外部热交换器的出口相连通；所述第二模式切换阀的第一出口与压缩机的入口相连通，第二出口与第一节流阀的入口相连通，所述单流向控制阀连接在第二节流阀和外部热交换器之间。

所述第一模式切换阀在制冷模式下第一出口打开，且第二出口关闭，在加热和除霜/除湿模式下第二出口打开，且第一出口关闭；所述第二模式切换阀在加热模式下第一出口打开，且第二出口关闭，在制冷和除霜/除湿模式下第二出口打开，且第一出口关闭；以使在制冷模式时，制冷剂循环为：压缩机----第一模式切换阀----外部热交换器----第二模式切换阀----第一节流阀----内部蒸发器----压缩机；在加热模式时，制冷剂循环为：压缩机----第一模式切换阀----内部冷凝器----第二节流阀----单流向控制阀----外部热交换器----第二模式切换阀----压缩机；在除霜/除湿模式时，制冷剂循环为：压缩机----第一模式切换阀----内部冷凝器----第二节流阀----单流向控制阀----外部热交换器----第二模式切换阀----第一节流阀----内部蒸发器----压缩机。

还进一步包括气液分离器，所述气液分离器的出口与压缩机的入口相连，且使所有进入压缩机的制冷剂在进入压缩机之前都经过气液分离器。

所述第一模式切换阀可以包括第一两通电磁阀和第二两通电磁阀，所述第一两通电磁阀和第二两通电磁阀的入口通过三通连接器与压缩机的出口相连通，第一两通电磁阀的出口连通外部热交换器的入口，第二两通电磁阀的出口连通内部冷凝器的入口。所述第一模式切换阀也可以为第一三通电磁阀，所述第一三通电磁阀的入口与压缩机的出口相连通，两个出口分别连通外部热交换器的入口和内部冷凝器的入口。

还进一步包括连接在第一模式切换阀的出口和外部热交换器之间的第一单向阀，所述第一单向阀使制冷剂只能由压缩机流向外部热交换器。

所述第二模式切换阀可以为第二三通电磁阀，所述第二三通电磁阀的入口与外部热交换器的出口相连通，两个出口分别连通气液分离器的入口和第一节流阀的入口。

所述第二模式切换阀也可以包括第三两通电磁阀和第二单向阀，所述第三两通电磁阀的入口连通外部热交换器的出口，第三两通电磁阀的出口连通气液分离器的入口，第二单向阀的入口连通外部热交换器的出口，第二单向阀的出口连通第一节流阀的入口。

所述单流向控制阀优选为第三单向阀。

所述第一、第二节流阀优选为电子膨胀阀。

还进一步包括步进电机，所述步进电机的输入端响应控制信号，其输出端分别耦合至第一节流阀和第二节流阀，控制第一节流阀和第二节流阀的阀门开度。

本发明的有益效果是：本发明提供的由压缩机、外部热交换器、内部蒸发器和内部冷凝器等构成的汽车空调系统，通过灵活、适当地控制制冷剂的流向和节流阀地阀门开度，解决了电动汽车在没有内燃机散热作为热源的情况下采暖、制冷、除霜、除雾等问题。通过本发明，使电动汽车空调由单制冷方式或者混合动力制冷方式转变成全面空气调节方式，克服了电动汽车空调热源不足问题，有效的解决了热泵系统的空调存在的问题，实现了电动汽车空调的全面的空气调节功能。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1为本发明一种实施例的电动汽车空调系统的结构图；

图2为本发明一种实施例的制冷模式时制冷剂的流动路径图；

图3为本发明一种实施例的加热模式时制冷剂的流动路径图；

图4为本发明一种实施例的除霜/除湿模式时制冷剂的流动路径图。

图中1-压缩机，2-第一模式切换阀，3-内部冷凝器，11-第一节流阀，5-单流向控制阀，6-外部热交换器，8-气液分离器，9-第二模式切换阀，4-第二节流阀，12-内部蒸发器。

【具体实施方式】

实施例一、如附图1所示，电动汽车空调系统包括：压缩机1，第一模式切换阀2，内部冷凝器3，第一节流阀11，单流向控制阀5，外部热交换器6，气液分离器8，第二模式切换阀9，第二节流阀4和内部蒸发器12。

压缩机1的出口与第一模式切换阀2的入口相连通，第一模式切换阀2的第一出口与外部热交换器6的入口相连通，第一模式切换阀2的第二出口与内部冷凝器3的入口相连通，外部热交换器6的出口连接第二模式切换阀9的入口，第二模式切换阀的第一出口通过气液分离器8连通压缩机1的入口，第二模式切换阀9的第二出口通过第一节流阀11连接内部蒸发器12的入口，内部蒸发器12的出口通过气液分离器8连通压缩机1的入口，内部冷凝器3的出口通过第二节流阀4连接单流向控制阀5的入口，单流向控制阀5的出口连接外部热交换器6的入口。

为了使三种模式的温度调节功能一一实现，系统通过控制第一模式切换阀、单流向控制阀和第二模式切换阀，形成制冷、加热和除霜/除湿回路，使制冷剂(例如R134a)能按照预定的路线流动，实现不同的空气调节功能。单流向控制阀只能通过控制使液体或气体向一个方向流通，而另一个方向始终是不通状态。节流阀是这样一种器件，其可通过外部控制信号，控制节流阀的阀门开度，使流过的气体或液体的截面变小，流速变快，压力减小，变成低温低压的制冷剂。

当空调系统处于制冷模式时，将第一模式切换阀2的第一出口打开，第二出口关闭，打开第二模式切换阀9的第二出口，关闭第二模式切换阀9的第一出口，如附图2的箭头所示，制冷剂R134a经过压缩机1的压缩变为高温高压的气体，此气体通过第一模式切换阀2的第一出口进入外部热交换器6，高温高压的气体在外部热交换器6由于压力及温度的降低，制冷剂由气体冷凝成液体并放出大量的热，液体通过第二模式切换阀9的第二出口到达第一节流阀11，控制第一节流阀11的开度，使经过第一节流阀11后，体积变大，压力和温度急剧下降，制冷剂变成低温低压的液体，低温低压的液体在内部蒸发器12内进行蒸发。因为此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度，故制冷剂液体蒸发成气体，在蒸发过程中大量吸收周围的热量，从而实现汽车车厢内的温度降低，实现制冷功能。而后低温低压的制冷剂蒸汽经过气液分离器8回到压缩机。这里气液分离器的作用是实现气液分离的装置，保证回到压缩机1的介质是纯气体，避免损伤压缩机。上述过程周而复始的进行下去，便可达到降低蒸发器周围空气温度的目的，实现了制冷功能。

当空调系统处于加热模式时，将第一模式切换阀2的第二出口打开，第一出口关闭，打开第二模式切换阀9的第一出口，关闭第二模式切换阀9的第二出口，如附图3的箭头所示，制冷剂R134a经过压缩机1的压缩变为高温高压的气体，此气体通过第一模式切换阀2的第二出口进入内部冷凝器3，高温高压的气体在内部冷凝器3经过散热变成高温高压的液体，从而实现了车厢内的空气温度升高。高温高压的液体通过第二节流阀4的节流降压，介质变成低温低压的液体，低温低压的液体在外部热交换器6内进行蒸发，由低温低压的液体变成低温低压的气体。低温低压的气体经过第二模式切换阀9的第一出口和气液分离器8，回到压缩机1。这样周而复始的循环就实现了空调系统的制热功能。

当空调系统处于除霜/除湿模式时，将第一模式切换阀2的第二出口打开，第一出口关闭，打开第二模式切换阀9的第二出口，关闭第二模式切换阀9的第一出口，如附图4的箭头所示，制冷剂R134a经过压缩机1的压缩变为高温高压的气体，此气体通过第一模式切换阀2的第二出口进入内部冷凝器3。高温高压的气体在内部冷凝器3经过散热变成高温高压的液体，从而把周围的空气加热，高温高压的液体通过第二节流阀4的节流降压，制冷剂变成中温中压的液体。中温中压的液体在外部热交换器6内进行蒸发，由中温中压的液体变成中温中压的气体。中温中压的气体通过第二模式切换阀9的第二出口，由于第一节流阀11的节流降温作用，变成低温低压的气液混合体。气液混合体在内部蒸发器12内蒸发吸热，变成低温低压的气体，经过气液分离器8，回到压缩机1。这样的循环使被内部蒸发器12冷却除湿后的空气达到风挡玻璃除霜要求的程度后，在流进车内之前再被内部冷凝器重新加热，内部蒸发器的制冷/除湿能力可以通过改变压缩机转速来控制，而内部冷凝器的重新加热能力完全依靠循环过程的热平衡。这个系统通过外部热交换器控制热的吸收与辐射来控制进入车内出风口的空气温度。

实施例二，与实施例一不同之处在于，在第一模式切换阀的第一出口和外部热交换器之间的增加一个单向阀，单向阀使制冷剂只能由压缩机流向外部热交换器。

上述实施例中，第一模式切换阀2可以包括两个两通电磁阀，即第一两通电磁阀21和第二两通电磁阀22，如图2、3、4中所示，第一两通电磁阀21和第二两通电磁阀22的入口通过三通连接器23与压缩机1的入口相连，第一两通电磁阀21的出口连接外部热交换器6的入口，第二两通电磁阀22的出口连接内部冷凝器3的入口。电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向一个路径(例如管道)，腔中间是阀，两面是电磁铁，通过电气控制，电磁阀可调节液体或气体的流向和通断。

上述实施例中，第一模式切换阀2还可以包括一个第一三通电磁阀，第一三通电磁阀的入口连接压缩机1的出口，三通电磁阀的两个出口分别连通到外部热交换器6的入口和内部冷凝器3的入口。

上述实施例中，第二模式切换阀9可以包括一个第三两通电磁阀91和一个第二单向阀92，如图2、3、4中所示，第三两通电磁阀91的入口通过一个三通连接器93连接外部热交换器6的出口，出口连接气液分离器8的入口。第二单向阀92的入口通过三通连接器93连接外部热交换器6的出口，单向阀出口连接第一节流阀11的入口。其中第二单向阀92还可以用一个两通电磁阀来替代。

上述实施例中，第二模式切换阀9可以包括一个第二三通电磁阀，第二三通电磁阀的入口连接外部热交换器6的出口，其两个出口分别连接气液分离器8的入口和第一节流阀11的入口。

上述实施例中，单流向控制阀5为第三单向阀，通过第三单向阀，使制冷剂只能由第二节流阀4流向外部热交换器6。

上述实施例中，第一、二节流阀可以优选是电子膨胀阀，在制冷、加热和除霜/除湿模式时，通过由外部信号控制的步进电机对第一电子膨胀阀11和第二电子膨胀阀4的开度进行微调，进而对制冷剂流量进行线性控制，从而控制进入外部热交换器和内部蒸发器的制冷剂的状态，从而控制进入车内出风口的空气温度。第一、二节流阀还可以是其他节流阀。

综上所述，本发明不但实现了电动汽车的空气调节问题，而且通过合理、灵活地使用电磁阀和电子膨胀阀，使部分管道为两种或三种模式的共用管道，如图1所示，箭头线表示制冷剂分别在三种模式下行走的路线，虚线表示制冷模式下的制冷剂流动路线，细实线表示加热模式下的制冷剂流动路线，粗实线表示除霜/除湿模式下的制冷剂流动路线，部分管道为两种或三种模式(即图中的两排或三排箭头)的共用管道，从而节约了管道，缩小了空调系统的体积，减轻了电动汽车的总重量，从而节约了电动汽车的能源消耗。

Claims (10)

1.一种电动汽车空调系统，包括压缩机、外部热交换器、内部蒸发器和内部冷凝器，其特征在于：还包括模式切换装置、第一节流阀和第二节流阀，所述压缩机、外部热交换器、第一节流阀、内部蒸发器、压缩机顺序相连通构成制冷回路，所述压缩机、内部冷凝器、第二节流阀、外部热交换器、压缩机顺序相连通构成加热回路，所述压缩机、内部冷凝器、第二节流阀、外部热交换器、第一节流阀、内部蒸发器、压缩机顺序相连通构成除霜/除湿回路，所述模式切换装置在三个回路之间切换。

2.如权利要求1所述的电动汽车空调系统，其特征在于：所述模式切换装置包括第一模式切换阀、第二模式切换阀和单流向控制阀，所述压缩机的出口与第一模式切换阀的入口相连通，第一模式切换阀的第一出口与外部热交换器的入口相连通，第二出口与内部冷凝器的入口相连通，所述第二模式切换阀的入口与外部热交换器的出口相连通；所述第二模式切换阀的第一出口与压缩机的入口相连通，第二出口与第一节流阀的入口相连通，所述单流向控制阀连接在第二节流阀和外部热交换器之间。

3.如权利要求2所述的电动汽车空调系统，其特征在于：所述第一模式切换阀在制冷模式下第一出口打开，且第二出口关闭，在加热和除霜/除湿模式下第二出口打开，且第一出口关闭；所述第二模式切换阀在加热模式下第一出口打开，且第二出口关闭，在制冷和除霜/除湿模式下第二出口打开，且第一出口关闭。

4.如权利要求3所述的电动汽车空调系统，其特征在于：还包括气液分离器，所述气液分离器的出口与压缩机的入口相连，且使所有进入压缩机的制冷剂在进入压缩机之前都经过气液分离器。

5.如权利要求4所述的电动汽车空调系统，其特征在于：所述第一模式切换阀包括第一两通电磁阀和第二两通电磁阀，所述第一两通电磁阀和第二两通电磁阀的入口通过三通连接器与压缩机的出口相连通，第一两通电磁阀的出口连通外部热交换器的入口，第二两通电磁阀的出口连通内部冷凝器的入口；或所述第一模式切换阀为第一三通电磁阀，所述第一三通电磁阀的入口与压缩机的出口相连通，两个出口分别连通外部热交换器的入口和内部冷凝器的入口。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电动汽车空调系统，其特征在于：还包括连接在第一模式切换阀的出口和外部热交换器之间的第一单向阀，所述第一单向阀使制冷剂只能由压缩机流向外部热交换器。

7.如权利要求1至5中任一项所述的电动汽车空调系统，其特征在于：所述第二模式切换阀为第二三通电磁阀，所述第二三通电磁阀的入口与外部热交换器的出口相连通，两个出口分别连通气液分离器的入口和第一节流阀的入口；或所述第二模式切换阀包括第三两通电磁阀和第二单向阀，所述第三两通电磁阀的入口连通外部热交换器的出口，第三两通电磁阀的出口连通气液分离器的入口，第二单向阀的入口连通外部热交换器的出口，第二单向阀的出口连通第一节流阀的入口。

8.如权利要求2至5中任一项所述的电动汽车空调系统，其特征在于：所述单流向控制阀为第三单向阀。

9.如权利要求1至5中任一项所述的电动汽车空调系统，其特征在于：所述第一、第二节流阀为电子膨胀阀。

10.如权利要求9所述的电动汽车空调系统，其特征在于：还包括步进电机，所述步进电机的输入端响应控制信号，其输出端分别耦合至第一节流阀和第二节流阀，控制第一节流阀和第二节流阀的阀门开度。

Images