CN102452293B - 电动或混合动力汽车的采暖、通风与空调系统 - Google Patents

Abstract

一种电动或混合动力汽车的采暖、通风与空调系统。该系统包括：壳体、设置在壳体内部的风机以及设置在壳体外部的电池送风支管；壳体在风机的上游侧具有第一进气口，在风机的下游侧具有第一出气口，电池送风支管和第一出气口连接；其中，电池送风支管还具有电池送风进气口和电池送风控制阀，电池送风进气口和客厢内部连通，电池送风控制阀使得向电池的送风可以包括如下选择，即(a)供给来自电动汽车的采暖、通风与空调系统的冷却空气；(b)供给经过电池送风进气口的来自客厢的空气；(c)供给(a)和(b)的组合。其中，电池送风控制阀包括第一风门，其可以在两个极限位置之间运动，在第一极限位置封闭第一出气口，在第二极限位置封闭电池送风进气口。

Description

电动或混合动力汽车的采暖、通风与空调系统

技术领域

本发明涉及一种电动汽车或混合动力汽车中的采暖、通风与空调系统，特别涉及一种用于对客厢进行空气调节并对电池单元进行温度调解的采暖、通风与空调系统(HVAC)。

背景技术

由于石油能源日趋面临枯竭以及环保方面的考虑，人们展开了针对电动汽车和混合动力汽车技术的研发活动，使得电动汽车和混合动力汽车技术目趋成熟。

在电动汽车和混合动力汽车中，为发动机提供电能的电池由诸如NiMH或锂离子电池的多个电池单元组成。该电池的正常有效工作通常要求电池单元处于一定的温度范围，而由于汽车所处环境的温度、汽车发动机和电池本身产生热量等因素，电池单元的温度往往超出该适宜的温度范围，因而要求HVAC系统对电池单元进行温度调节，尤其是对电池单元进行冷却以防止其因温度过高而效率降低乃至发生爆炸。

美国专利申请2006/0073378公开了一种电动汽车或混合动力汽车的HVAC系统。美国专利申请2006/0073378的HVAC系统包括客厢空调设备，该客厢空调设备包括风机、蒸发器和散热器。空调设备在底部具有开口，开口与通往电池的管道连通，从而可利用至少一部分由客厢空调设备提供的低温冷却空气对电池进行冷却。该开口处设置有组合在一起的风门A和风门B，其中风门A用于打开或者关闭所述通往管道的开口，风门B用于打开或者关闭向散热器送风的开口。另外，该HVAC系统还可利用客厢外部空气冷却电池。所述管道还设置有用于引入客厢外部空气的进气口和用于打开或者关闭该进气口的风门C。根据美国专利申请2006/0073378的HVAC系统的结构较为复杂，使用的零部件数目较多。

发明内容

本发明旨在进一步优化电动或混合动力汽车的HVAC系统的结构，降低系统所占空间，减低系统的制造成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种电动汽车或者混合动力汽车的采暖、通风与空调系统，包括：壳体、设置在所述壳体内部的风机以及设置在所述壳体外部的电池送风支管；所述壳体在所述风机的上游侧具有第一进气口，在所述风机的下游侧具有第一出气口，所述电池送风支管和所述第一出气口连接；其中，所述电池送风支管还具有电池送风进气口和电池送风控制阀，所述电池送风进气口和客厢内部连通，所述电池送风控制阀使得向电池的送风可以包括如下选择，即(a)供给经过第一出气口的来自电动汽车的采暖、通风与空调系统的冷却空气；(b)供给经过电池送风进气口的来自客厢的空气；(c)供给(a)和(b)的组合。

其中，所述电池送风控制阀包括同时控制所述第一出气口和所述电池送风进气口的第一风门，所述第一风门可以在两个极限位置之间运动，所述第一风门在第一极限位置封闭所述第一出气口，所述第一风门在第二极限位置封闭所述电池送风进气口。

其中，所述壳体还包括用于向客厢送风的第二出气口和用于控制第二出气口的密封阀。

其中，当客厢温度低于或等于15℃时，所述密封阀处于打开位置而所述第一风门处于第一极限位置；当客厢温度高于15℃但低于或等于20℃时，所述密封阀处于关闭位置而所述第一风门处于第二极限位置；当客厢温度高于20℃时，所述密封阀处于打开位置而所述第一风门处于第二极限位置。

其中，所述电池送风支管内部还设置有辅助风机。

其中，所述第一风门包括开口封闭部和枢轴部，其中，所述开口封闭部呈平板形状，所述第一风门通过所述枢轴部可枢转地安装于所述壳体或所述电池送风支管。

其中，所述第一风门包括开口封闭部、枢轴部和支撑部分，其中，所述开口封闭部具有圆柱面形状，所述第一风门通过所述枢轴部可枢转地安装于所述电池送风支管，所述支撑部分连接所述枢轴部和所述开口封闭部。

其中，所述壳体还设置有位于所述第一进气口和所述风机之间的第二进气口，其中，所述第一进气口和客厢外部连通，所述第二进气口和客厢内部连通。

其中，所述第一进气口和所述风机之间还设置有过滤器。

其中，所述第一进气口和所述第二进气口由一个第二风门控制，所述第二风门可以在两个极限位置之间运动，所述第二风门在第一极限位置封闭所述第一进气口，在第二极限位置封闭所述第二进气口。

其中，所述第二风门包括开口封闭部和枢轴部，其中，所述开口封闭部呈平板形状，所述第二风门通过所述枢轴部可枢转地安装于所述壳体。

其中，所述第二风门包括开口封闭部、枢轴部和支撑部分，其中所述开口封闭部具有圆柱面形状，所述第二风门通过所述枢轴部可枢转地安装于所述壳体，所述支撑部分连接所述枢轴部和所述开口封闭部。

本发明显著简化了HAVC系统的结构，节省了空间，减少了零部件数，降低了成本。

附图说明

图1是本发明第一实施例的电动汽车或混合动力汽车的HVAC系统的示意图；

图2是本发明第一实施例的第一风门的结构示意图；

图3是本发明第二实施例的电动汽车或混合动力汽车的HVAC系统的示意图；

图4是本发明第二实施例的第一风门的结构示意图；

图5是本发明第三实施例的电动汽车或混合动力汽车的HVAC系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。

第一实施例

图1是本发明第一实施例的电动汽车或混合动力汽车的HVAC系统的示意图。如图1所示，该HVAC系统包括：壳体110、设置在所述壳体内部的风机120、设置在风机120的下游侧的蒸发器130和散热器140等装置。该HVAC系统还包括设置在壳体110外部的客厢送风支管150和电池送风支管160，其中客厢送风支管150用于将经过调节的空气送入客厢，电池送风支管160用于将经过调节的空气送入电池(未示出)。壳体110在风机120的上游侧具有第一进气口111，在蒸发器130的下游侧具有第一出气口112和第二出气口113。第一出气口112是与第二出气口113完全不同的出气口，两者的位置和作用都不相同。也就是说，第一出气口112与电池送风支管160连接，仅用于将经过调节的空气经过电池送风支管160供给到电池单元；第二出气口113与客厢送风支管150连接，是HVAC系统中的、用于将经过调节的空气供给到客厢的一般的开口。其中，第一出气口112设置在壳体110上，其位于风扇120、蒸发器130的下游侧，同时位于散热器140的下游侧。图中尽管示意性的示出了第一出气口112和第二出气口113分别位于壳体的两侧，但是这不是限定性的，实际上，可以根据电动汽车或混合动力汽车中电池的位置以及客厢送风支管150的位置来任意地优化第一出气口112和第二出气口113之间的相对位置。

如图1所示，电池送风支管160还具有通向所述壳体外部的电池送风进气口161。优选的是，可以将该电池送风进气口161、设置在第一出气口112的附近，以使得用于开闭电池送风进气口161、设置在第一出气口112的电池送风控制阀的简化设计成为可能。

优选的是，电池送风进气口161与客厢内部190相连通。从而，经过该电池送风进气口161可以将客厢内的清洁的、适当温度的空气吸入到电池送风支管160，进而冷却电池。在根据本发明的优选实施方式中，所述电池送风控制阀使得向电池的送风可以包括如下选择，即(a)供给经过第一出气口的来自电动汽车的采暖、通风与空调系统的冷却空气；(b)供给经过电池送风进气口的来自客厢的空气；(c)供给(a)和(b)的组合。

正是由于在该电池送风支管160处设置了与客厢内部连通的电池送风进气口161，从而将客厢内清洁的、适当温度的空气作为供给到电池单元的除了经HVAC调节的空气之外的另外一种冷却空气源，进而增强了对电池进行冷却的系统的可靠性，同时节省了能源。

可替换的是，电池送风进气口161也可以与客厢外部相连通。在电池送风进气口161与客厢外部相连通的情况下，客厢外部的空气(也就是环境空气)将被作为所述另外一种冷却空气源，因此在该电池送风进气口161的上游必须要设置附加的空气过滤器。与此相比，设置与客厢内部连通的电池送风进气口161的方案则可以不附加安装过滤装置，从而使得HVAC的结构得到简化，并消除了由于过滤装置带来的能量损耗。

但是，在所述电池送风支管160的电池送风进气口161处也设置有附加过滤器，从而确保冷却空气源的清洁度。

在该第一实施例中，该HVAC系统的电池送风控制阀为第一风门170的形式，第一风门170用于控制电池送风进气口161和第一出气口112的打开或者封闭。该第一风门170可以设置在壳体110上，也可以设置在电池送风支管160上。优选的是，电池送风支管160内部还设置有辅助风机162。本领域的技术人员可以理解的是，该辅助风机162可以设置在电池送风支管160的中、电池送风进气口161的下游侧，或者，也可利用其它的送风设备而不设置辅助风机。

本发明第一实施例的第一风门170的结构在图2中示意性地示出。如图2所示，第一风门170包括开口封闭部1701和枢轴部1702。开口封闭部1701呈平板形状，通过枢轴部1702可枢转地安装于壳体110上或电池送风支管160上。图2中示意性地示出开口封闭部1701为矩形，但本领域技术人员可以理解的是，所述开口封闭部1701并不限于是矩形的，而可以是能够封闭开口的任何形状。

如图1所示，第一风门170可以在两个极限位置之间运动。在虚线圆圈中的粗实线示出第一风门170在第一极限位置时的情形。第一风门170在第一极限位置时封闭第一出气口112，仅允许从电池送风进气口161引入的空气(优选的是，清洁的、适当温度的客厢内空气)进入电池送风支管160。在虚线圆圈中的虚线示出第一风门170在第二极限位置时的情形。第一风门170在第二极限位置封闭电池送风进气口161，仅允许来自壳体110的经过蒸发器冷却的空气(或者称冷却空气或经调节的空气)进入电池送风支管160。而当第一风门170处于第一极限位置和第二极限位置之间的某一位置时(未示出)，第一出气口112和电池送风进气口161都部分开启，同时允许来自电池送风进气口的空气和来自壳体110的冷却空气进入电池送风支管160，形成用于冷却电池的混合气体。调整第一风门170的位置可调节前述两种来源的空气在混合气体中的比例。

所述壳体110还包括用于向客厢送风的第二出气口113和用于控制第二出气口的密封阀180。

优选的是，当客厢温度低于或等于15℃时，所述密封阀180处于打开位置而所述第一风门170处于第一极限位置，此时仅是经过电池送风进气口161的来自客厢的空气被供给到电池单元；当客厢温度高于15℃但低于或等于20℃时，所述密封阀180处于关闭位置而所述第一风门170处于第二极限位置，此时仅是HVAC提供的冷却空气被供给到电池单元；当客厢温度高于20℃时，所述密封阀180处于打开位置而所述第一风门170处于第二极限位置，此时被供给到电池单元的仅是HVAC的冷却空气，同时HVAC的冷却空气也被供给客厢，以便调节客厢的温度。

通过设置电池送风进气口，可以在除了经HVAC调节的空气之外增加另外一种冷却空气源来冷却电池单元，从而增强了对电池进行冷却的系统的可靠性，同时提高了能源利用效率。特别是，通过设置与客厢内部连通的电池送风进气口161的方案，则可以不附加安装过滤装置，从而使得HVAC的结构得到简化，并消除了由于过滤装置带来的能量损耗。

通过调整第二出气口和电池送风进气口的位置、并仅设置一个风门来控制两者的打开或者关闭的设计，本实施例显著简化了HAVC系统的结构，节省了空间，减少了零部件数，降低了成本。

第二实施例

图3是本发明第二实施例的电动汽车或混合动力汽车的HVAC系统的示意图。第二实施例的HVAC系统的结构和第一实施例中的HVAC系统的结构相似(相似的部件以相同的附图标记表示)，仅有的不同点在于第一风门270的构造。

图4是本发明第二实施例的第一风门270的结构示意图。如图4所示，第一风门包括开口封闭部2701、枢轴部2702和支撑部分2703，其中开口封闭部2701呈圆柱面形状。所述第一风门270通过枢轴部2702可枢转地安装于电池送风支管160上；支撑部分2703优选呈杆状，但也可是其它形状，支撑部分2703连接所述枢轴部2702和所述开口封闭部2701，使得开口封闭部2701、枢轴部2702以及支撑部分2703形成一体并能够围绕枢轴部2702的枢转轴线转动。

和第一实施例中的第一风门170相似，第二实施例中的第一风门270也可以在两个极限位置之间运动，如图3所示。图3中，虚线圆圈中的粗实线示出第一风门270在第一极限位置时的情形，而虚线示出第一风门270在第二极限位置时的情形。第一风门270通过在两个极限位置之间运动来实现对第一出气口112和电池送风进气口161的打开和封闭进行控制，在此不再赘述。

通过调整第一出气口和电池送风进气口的位置、并仅设置一个风门来控制两者的打开或者关闭的设计，本实施例显著简化了HAVC系统的结构，节省了空间，减少了零部件数，降低了成本。

第三实施例

图5是本发明第三实施例的电动汽车或混合动力汽车的HVAC系统的示意图。第三实施例的HVAC系统和第二实施例中的HVAC系统的的相似之处在此不再赘述(相似的部件以相同的附图标记表示)，下面具体描述两者的不同之处。

根据本发明第三实施例，壳体110还设置有位于第一进气口111和风机120之间的第二进气口312。其中，第一进气口111和客厢外部连通；第二进气口312和客厢内部190连通。

此外，在第一、二进气口的下游侧、风机120的上游侧设置有一个空气过滤器380，用于清洁经由所述第一、第二进气口吸入的空气。

在上述技术方案中，由于设置了和客厢内部190连通的第二进气口312，因此可以按照需要调节被吸入壳体110的空气中的客厢外部空气和客厢内部190的空气比例，从而在保持空气新鲜的同时兼顾节约能源。同时，由于电池送风进气口被设置成与客厢内部190连通、不需要单独的空气过滤器，从而简化了结构。

此外，第一进气口111和第二进气口312可由一个第二风门390来控制打开和封闭。该第二风门390的结构可以采用第一实施例中第一风门170的构造，或者采用第二实施例中的第一风门270的构造，不论哪种形式都可以实现对被吸入壳体110的空气中的客厢外部空气和客厢内部190空气的比例进行调节。在图5示出的实施例中，第二风门390具有平板状风门的构造。当然，第二风门390也可具有图4所示的构造或本领域技术人员可以想到的其它构造。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照优选实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换没有超出本发明的构思和保护范围。

Claims (11)

1.一种电动汽车或者混合动力汽车的采暖、通风与空调系统，包括：壳体(110)、设置在所述壳体内部的风机(120)以及设置在所述壳体外部的电池送风支管(160)；所述壳体(110)在所述风机(120)的上游侧具有第一进气口(111)，在所述风机的下游侧具有第一出气口(112)，所述电池送风支管(160)和所述第一出气口(112)连接，其中，

所述电池送风支管(160)还具有电池送风进气口(161)和电池送风控制阀，所述电池送风进气口(161)和客厢内部(190)连通，所述电池送风控制阀使得向电池的送风可以包括如下选择，即(a)供给经过第一出气口(112)的来自电动汽车的采暖、通风与空调系统的冷却空气；(b)供给经过电池送风进气口(161)的来自客厢内部(190)的空气；(c)供给(a)和(b)的组合，其中

所述壳体(110)还包括用于向客厢送风的第二出气口(113)和用于控制第二出气口(113)的密封阀(180)，其中

当客厢温度低于或等于15℃时，所述密封阀(180)处于打开位置而第一风门(170；270)处于第一极限位置；

当客厢温度高于15℃但低于或等于20℃时，所述密封阀(180)处于关闭位置而所述第一风门(170；270)处于第二极限位置；

当客厢温度高于20℃时，所述密封阀(180)处于打开位置而所述第一风门(170；270)处于第二极限位置。

2.根据权利要求1所述的采暖、通风与空调系统，其特征在于:

所述电池送风控制阀包括同时控制所述第一出气口(112)和所述电池送风进气口(161)的第一风门(170；270)，所述第一风门可以在两个极限位置之间运动，所述第一风门在第一极限位置封闭所述第一出气口(112)，所述第一风门在第二极限位置封闭所述电池送风进气口(161)。

3.根据权利要求2所述的采暖、通风与空调系统，其特征在于:

所述电池送风支管(160)内部还设置有辅助风机(162)。

4.根据权利要求2所述的采暖、通风与空调系统，其特征在于：

所述第一风门(170)包括开口封闭部(1701)和枢轴部(1702)，其中，所述开口封闭部(1701)呈平板形状，所述第一风门通过所述枢轴部(1702)可枢转地安装于所述壳体(110)或所述电池送风支管(160)。

5.根据权利要求2所述的采暖、通风与空调系统，其特征在于：

所述第一风门(270)包括开口封闭部(2701)、枢轴部(2702)和支撑部分(2703)，其中，所述开口封闭部(2701)具有圆柱面形状，所述第一风门通过所述枢轴部可枢转地安装于所述电池送风支管(160)，所述支撑部分(2703)连接所述枢轴部(2702)和所述开口封闭部(2701)。

6.根据权利要求2所述的采暖、通风与空调系统，其特征在于：

所述壳体还设置有位于所述第一进气口(111)和所述风机之间的第二进气口(312)，其中，所述第一进气口(111)和客厢外部连通，所述第二进气口(312)和客厢内部(190)连通。

7.根据权利要求6所述的采暖、通风与空调系统，其特征在于：

所述第一进气口(111)和所述风机(120)之间还设置有过滤器(380)。

8.根据权利要求6所述的采暖、通风与空调系统，其特征在于：

所述第一进气口(111)和所述第二进气口(312)由一个第二风门(390)控制，所述第二风门可以在两个极限位置之间运动，所述第二风门在第一极限位置封闭所述第一进气口，在第二极限位置封闭所述第二进气口。

9.根据权利要求8所述的采暖、通风与空调系统，其特征在于：

所述第二风门(390)包括开口封闭部和枢轴部，其中，所述开口封闭部呈平板形状，所述第二风门通过所述枢轴部可枢转地安装于所述壳体。

10.根据权利要求8所述的采暖、通风与空调系统，其特征在于：

所述第二风门(390)包括开口封闭部、枢轴部和支撑部分，其中，所述开口封闭部具有圆柱面形状，所述第二风门通过所述枢轴部可枢转地安装于所述壳体，所述支撑部分连接所述枢轴部和所述开口封闭部。

11.根据权利要求1所述的采暖、通风与空调系统，其特征在于：

在所述电池送风支管(160)的电池送风进气口(161)处还设置有附加过滤器。