CN102582394A - 一种具有储能容器和程序控制的电动汽车冷暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有编程控制和储能容器的电动汽车冷暖系统，主要有冷热双制的热泵系统，储能容器，可编程温度控制器，液体泵循环送风系统，电池、充电电源以及储能容器内的电加热组件，耐高温和低温不结冰的液体组成，本冷暖系统可以在电动汽车启动之前预先对车内空间进行加热并且对储能容器进行高温加热储能，在电动汽车行驶时再将储存的热量放出，并且用热泵技术节约能源，也可以在高温的天气预先制出低温的车内环境，和储存低温能量，在车辆行驶时释放出储存的冷量，从而达到不用或者少用电动汽车电池的能量就可以对车内供暖和供冷空气的目的，节约电动汽车电池的能量，延长电动车续行里程和电池的寿命。

Description

一种具有储能容器和程序控制的电动汽车冷暖系统

技术领域

本发明属于汽车空调领域，涉及电动汽车空调，尤其涉及一种具有储能容器和程序控制的电动汽车冷暖系统。

背景技术

电动汽车不耗费汽油，节省石油资源，环境保护，噪音低，其动力电源可以用水电、火电、风电，太阳能电等。但是电动汽车在冬天没有发动机的热源，不得不依靠其动力电池给电热元件充电加热来给车内人员供暖。而动力电池的电量是极其有限的，如果它的能量用来取暖，就缩短了其续行的距离。另一方面，目前的电动汽车，主要用于短程行驶，当司机启动车辆到车内被加热需要一段时间，等到车内热了一小段时间车辆到达目的地停车后热量又全部散发掉造成浪费。

以往的技术文献和研究中没有考虑到以上因素。在专利文献(专利公开号CN1709734A)电动汽车热泵空调系统中所介绍的热泵系统只是简单的在空调制冷系统中加入制热功能，其加热车内所用的能源全部取自电池中所储存的能源，这样会缩短电动汽车的续行里程。中国专利申请号为03140422.7专利名称为：电机驱动汽车空调。该专利自述为：“一种电机驱动汽车空调，包括车体及分别安装在车体上的汽车发动机散热水箱，…其特征在于：所说的汽车空调压缩机不由汽车发动机带动工作，而是由联接在蓄电池组上的专用电动机直接带动空调压缩机运行工作，提高了汽车空调的制冷效率。虽然该技术可以在各类常规汽车上使用，但是无法为电动汽车提供取暖的舒适性环境。无法在冬季为车室内部提供热量。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有储能容器和程序控制的电动汽车冷暖系统，具有自动和手动控制温度系统和具有储蓄热量或者冷量的储能容器，而且易于实施设计方案，还可以节约或不用电动汽车蓄电池的能量，即增加了续行里程，又达到了节能环保和减排二氧化碳的效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种具有储能容器和程序控制的电动汽车冷暖系统，包括内部装有冰点在-45℃以下的液体的储能容器2，储能容器2内部还设置有电加热元件3，电加热元件3与汽车蓄电池4并联于充电电源11，储能容器2外接液体泵循环送风系统5实现内部液体的循环和换热，液体泵循环送风系统5包括液体循环泵501，液体循环泵501接液体泵换热器502实现储能容器2液体的循环，送风风扇503对应安装在液体泵换热器502处，汽车蓄电池4接液体泵循环送风系统5为其提供电量，液体循环泵501的电机5011、送风风扇503的电机5031以及电加热元件3都接到可编程温度控制器6，由可编程温度控制器6控制工作。

更进一步，本发明还可以包括热泵系统1，热泵系统1包括内部换热器101、压缩机102、四通阀103，外部换热器104、热泵风扇105以及节流阀106，其中压缩机102的出口与四通阀103的固定入口气管相连，压缩机102的进口与四通阀103的固定出口气管相连，内部换热器101的一端与四通阀103的第三个气管相连，内部换热器101的另一端通过节流阀106与外部换热器104的一端相连，外部换热器104的另一端与四通阀103的最后一个气管相连，热泵风扇105对应安装在外部换热器104处，内部换热器101置于储能容器2内部，压缩机102的电机1021和热泵风扇105的电机1051都接到可编程温度控制器6，由可编程温度控制器6控制工作。

所述储能容器2内装的液体可以是汽车冬季用玻璃清洗液。

所述储能容器2能耐10MPa压力，尤其是1～10MPa压力之间，并且能耐150℃高温，储能容器2外部安装有安全阀7，储能容器2的外层设置有保温层。

所述电加热元件3的一端通过温度保护开关8接汽车蓄电池4的一极，电加热元件3的另一端通过压力保护开关9接电磁继电器10，电磁继电器接汽车蓄电池4的另一极。

所述可编程温度控制器6的编程主板引出五个接触器，

第一接触器601和对应的第一控制线圈606控制液体循环泵501的电机5011；

第二接触器602和对应的第二控制线圈607控制送风风扇503的电机5031；

第三接触器603和对应的第三控制线圈608控制电加热元件3；

第四接触器604和对应的第四控制线圈609控制压缩机102的电机1021；

第五接触器605和对应的第五控制线圈610控制热泵风扇105的电机1051。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明的电动汽车冷暖系统可以利用可编程控制器编程序设定加热开始的时间和加热终了的时间，也可以临时由手动控制系统加热开始和停止的时间，还可以配置遥控器使得有被遥控的功能。

2)可以设定制冷开始的和制冷停止的时间，因此节约了能源。

3)使用储能容器，可以节约或不用电动汽车蓄电池的能量，即增加了续行里程，又达到了节能环保和减排二氧化碳的效果。

4)使用带有压缩机的热泵系统在消耗同样电能的情况下，给电动汽车内供应大概3倍于电能的热量，因此节约了能源。

5)由于在电动汽车启动之前加热系统用充电器的电源给车内加热，并且达到设定的温度，在电动汽车行驶时就节省了汽车电池的能量。

附图说明

图1是本发明的系统框图。

图2是本发明的实施方式一示意图。

图3是本发明的实施方式二示意图。

图4是本发明可编程温度控制器原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明为一种具有储能容器和程序控制的电动汽车冷暖系统，包括内部装有汽车冬天用的玻璃清洗液液体的储能容器2，储能容器2内部还设置有电加热元件3，电加热元件3与汽车蓄电池4并联于充电电源11，储能容器2外接液体泵循环送风系统5实现内部液体的循环和换热，汽车蓄电池4接液体泵循环送风系统5为其提供电量，还包括热泵系统1，热泵系统1包括内部换热器101，内部换热器101置于储能容器2内部，液体泵循环送风系统5、电加热元件3以及热泵系统1都由可编程温度控制器6控制工作。

本发明的实施方式一如图2所示，无需热泵系统1。包括内部装有汽车冬天用的玻璃清洗液液体的储能容器2，储能容器2内部设置有电加热元件3，电加热元件3的一端通过温度保护开关8接汽车蓄电池4的一极，电加热元件3的另一端通过压力保护开关9接电磁继电器10，电磁继电器接汽车蓄电池4的另一极。电加热元件3与汽车蓄电池4并联后接充电电源11。储能容器2外接液体泵循环送风系统5实现内部液体的循环和换热，液体泵循环送风系统5的液体循环泵501接液体泵换热器502实现储能容器2液体的循环，送风风扇503对应安装在液体泵换热器502处。液体循环泵501的电机5011、送风风扇503的电机5031以及电加热元件3都接到可编程温度控制器6，由可编程温度控制器6控制工作。

可编程温度控制器6的电路及控制系统示意图如图4所示，编程主板引出五个接触器，第一接触器601和对应的第一控制线圈606控制液体循环泵501的电机5011；第二接触器602和对应的第二控制线圈607控制送风风扇503的电机5031；第三接触器603和对应的第三控制线圈608控制电加热元件3。

本实施方式的工作过程如下：

在天气寒冷需要制热的时候，在每天固定时间或每次启动车辆前大约30分钟，电磁继电器10在可编程温度控制器6的控制下闭合。充电电源11给电加热元件3通电，液体循环泵501运转，送风风扇503运转，将热风吹进车内提高车内的温度。当车内的温度达到设定值(比如28℃)则送风风扇503停止运行。而电加热元件3继续加热直到储能容器2内的液体温度达到设定值(比如150℃)，电磁继电器10断开，系统加热停止。此时储能容器2内的液体是高温高压的液体，它储蓄有热能。当电动汽车开动时，汽车内的温度因汽车散热而下降，当温度降到预先设定的值比如18℃时，加热系统在程控温度控制器的控制下液体循环泵501和送风风扇503运转，送热风给车内，此时所用的热量是来自储能容器2中储存的热量，不是来自汽车蓄电池4的能量。这样就节约了汽车蓄电池4的电能，减少汽车蓄电池4的充电次数，延长了汽车蓄电池4的续行里程，同时也延长了汽车蓄电池4的寿命。

当储能容器2中的热量减少，温度降低后，开始使用电池的电能来加热储能容器2里的液体，再通过送风风扇503加热车内的空气和设备。

在第一实施方式中控制原理如图4所示，可编程温度控制器6内部有电池，可以记忆所编的程序。节点R是来自控制板的控制动力电源，当控制器接到加热指令后W1和W2加电，充电电源11给电加热元件3通电，给液体循环泵501的电机5011通电，给送风风扇503的电机5031通电。当汽车室内温度达到预定的温度后，W1节点停止给控制板供电，送风风扇11和液体循环泵501断电，停止向车内供应热气，但是W2节点仍然有电，电加热元件3仍然在工作，当储能容器2内的温度达到预定的温度，电加热元件3停止加热。在汽车运行时当汽车室内的温度降低到设定的温度，可编程温度控制器6发出指令，W1节点就会有电，控制板给液体循环泵501的电机5011通电，给送风风扇503的电机5031通电，将储能容器2储蓄的热量送出来加热。

本发明的实施方式二如图3所示，与实施方式一相比，多了热泵系统1，热泵系统1包括内部换热器101、压缩机102、四通阀103，外部换热器104、热泵风扇105以及节流阀106，其中压缩机102的出口与四通阀103的固定入口气管相连，压缩机102的进口与四通阀103的固定出口气管相连，内部换热器101的一端与四通阀103的第三个气管相连，内部换热器101的另一端通过节流阀106与外部换热器104的一端相连，外部换热器104的另一端与四通阀103的最后一个气管相连，热泵风扇105对应安装在外部换热器104处，内部换热器101置于储能容器2内部，压缩机102的电机1021和热泵风扇105的电机1051都接到可编程温度控制器6，由可编程温度控制器6控制工作。

可编程温度控制器6的电路及控制系统示意图如图4所示，编程主板引出五个接触器，第四接触器604和对应的第四控制线圈609控制压缩机102的电机1021；第五接触器605和对应的第五控制线圈610控制热泵风扇105的电机1051。

本实施方式的工作过程如下：

在天气寒冷需要制热的时候，在每天固定时间或每次启动车辆前大约30分钟，车内温度定为比如28℃，电磁继电器10在可编程温度控制器6的控制下闭合，充电电源11给压缩机102和热泵风扇105通电，同时给液体循环泵501和送风风扇503通电运转，将热风吹进车内提高车内的温度。当车内的温度达到设定值(比如28℃)则送风风扇503停止运行，热泵系统1停止运行。而电加热元件3开始加热直到储能容器2内的液体温度达到设定值(比如150℃)，电磁继电器10断开，系统加热停止。此时储能容器2内的液体是高温高压的液体，它储蓄有热能。

当电动汽车开动时，汽车内的温度因汽车散热而下降，当温度降到预先设定的值比如18℃时，加热系统在可编程温度控制器6的控制下液体循环泵501和送风风扇503运转，送热风给车内，此时所用的热量是来自储能容器2中储存的热量。当储能容器2内的温度低于设定温度比如18℃时，可编程温度控制器6发指令给热泵系统1，热泵系统1开始运转，给储能容器2内的液体加热，电能从汽车蓄电池4供给热泵的压缩机102，此时如果外部的环境在-5℃以上时，每耗费一瓦的电可以制出3瓦的热量。此时热泵系统1的外部换热器104是蒸发器，而热泵系统1内部的制冷工质在蒸发器中吸收外部环境的热量，制冷工质由液态变成气态经过四通阀103被吸收进压缩机102，压缩机102将低压低温的气体压缩成高温高压的气体送到内部换热器101(此时相当于冷凝器)，内部换热器101又将热量传递给它周围的液体。液体循环泵501将加热后的液体从储能容器2抽出送到液体泵换热器502，然后由送风风扇503将热风吹进车内。

在第二实施方式中，其空调制冷过程类似于制热过程，此时在电动汽车启动之前的30分钟或20分钟，该时间可以通过可编程温度控制器6来设定，压缩机102和液体循环泵501运转，送风风扇503和热泵风扇105运转，此时四通阀103已经转为制冷状态，储能容器2内的内部换热器101此时相当于蒸发器，外部换热器104相当于冷凝器。制冷工质在内部换热器101内蒸发吸热而变为气态，压缩机102将低温低压的气态制冷工质压缩成高温、高压的气体并且送到外部换热器104，热泵风扇105将热量吹走后制冷工质被冷凝成高压的液体，该高压液体经节流阀106节流降压后又流到内部换热器101制冷工质完成了一个循环过程。

在第二实施方式中，电路控制原理如图4所示，在设定的预加热时间，可编程温度控制器6将控制电从节点R先传给W1，再送给CPU控制板，可编程温度控制器6让液体循环泵501的电机5011，送风风扇503的电机5031，压缩机102的电机1021和热泵风扇105的电机1051运转。当车内的温度达到设定的温度后，热泵系统1停止运转，电加热元件3通电。当储能容器2内的温度达到设定的高温后，电加热元件3停止加热。在汽车开动以后，如果车内的温度低于设定的温度，液体循环泵501的电机5011和送风风扇503的电机5031通电，利用储能容器2内的热量给车内加热。当储能容器2内液体的温度低于设定的温度后，压缩机102的电机1021和热泵风扇105的电机1051通电，同时液体循环泵501的电机5011和送风风扇503的电机5031也再通电运转，直到汽车的控制系统要停止供热或者制冷。

Claims (8)

1.一种具有储能容器和程序控制的电动汽车冷暖系统，其特征在于，包括内部装有冰点在-45℃以下的液体的储能容器(2)，储能容器(2)内部还设置有电加热元件(3)，电加热元件(3)与汽车蓄电池(4)并联于充电电源(11)，储能容器(2)外接液体泵循环送风系统(5)实现内部液体的循环和换热，液体泵循环送风系统(5)包括液体循环泵(501)，液体循环泵(501)接液体泵换热器(502)实现储能容器(2)液体的循环，送风风扇(503)对应安装在液体泵换热器(502)处，汽车蓄电池(4)接液体泵循环送风系统(5)为其提供电量，液体循环泵(501)的电机(5011)、送风风扇(503)的电机(5031)以及电加热元件(3)都接到可编程温度控制器(6)，由可编程温度控制器(6)控制工作。

2.根据权利要求1所述的电动汽车冷暖系统，其特征在于，还包括热泵系统(1)，热泵系统(1)包括内部换热器(101)、压缩机(102)、四通阀(103)，外部换热器(104)、热泵风扇(105)以及节流阀(106)，其中压缩机(102)的出口与四通阀(103)的固定入口气管相连，压缩机(102)的进口与四通阀(103)的固定出口气管相连，内部换热器(101)的一端与四通阀(103)的第三个气管相连，内部换热器(101)的另一端通过节流阀(106)与外部换热器(104)的一端相连，外部换热器(104)的另一端与四通阀(103)的最后一个气管相连，热泵风扇(105)对应安装在外部换热器(104)处，内部换热器(101)置于储能容器(2)内部，压缩机(102)的电机(1021)和热泵风扇(105)的电机(1051)都接到可编程温度控制器(6)，由可编程温度控制器(6)控制工作。

3.根据权利要求1或2所述的电动汽车冷暖系统，其特征在于，所述储能容器(2)内装的液体是汽车冬季用玻璃清洗液。

4.根据权利要求1或2所述的电动汽车冷暖系统，其特征在于，所述储能容器(2)能耐10MPa压力。

5.根据权利要求1或2所述的电动汽车冷暖系统，其特征在于，所述储能容器(2)能耐150℃高温。

6.根据权利要求1或2所述的电动汽车冷暖系统，其特征在于，所述储能容器(2)外部安装有安全阀(7)，储能容器(2)的外层设置有保温层。

7.根据权利要求1或2所述的电动汽车冷暖系统，其特征在于，所述电加热元件(3)的一端通过温度保护开关(8)接汽车蓄电池(4)的一极，电加热元件(3)的另一端通过压力保护开关(9)接电磁继电器(10)，电磁继电器接汽车蓄电池(4)的另一极。

8.根据权利要求1或2所述的电动汽车冷暖系统，其特征在于，所述可编程温度控制器(6)的编程主板引出五个接触器，

第一接触器(601)和对应的第一控制线圈(606)控制液体循环泵(501)的电机(5011)；

第二接触器(602)和对应的第二控制线圈(607)控制送风风扇(503)的电机(5031)；

第三接触器(603)和对应的第三控制线圈(608)控制电加热元件(3)；

第四接触器(604)和对应的第四控制线圈(609)控制压缩机(102)的电机(1021)；

第五接触器(605)和对应的第五控制线圈(610)控制热泵风扇(105)的电机(1051)。

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