CN103032927A - 一种自制冷的贮热、贮冷空调系统及电动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自制冷的贮热、贮冷空调系统及电动车，空调系统包括一用于盛装贮冷贮热介质的贮存箱，一热泵装置；热泵装置的一端放置在贮存箱内，热泵装置的另一端用于放置在冷量或热量的气流循环通道内。本发明提供的加热加冷方式，虽然不如传统方式在行驶中实时制冷制热的方式方便，也不及其耐久，贮冷贮热量也小，但是代步车一般行驶里程短、时间短，本发明恰到好处地满足了这类车型的实际使用需求，提出了蓄电、蓄冷、蓄热的方式，有很好的推广应用价值和经济社会意义。

Description

一种自制冷的贮热、贮冷空调系统及电动车

技术领域

本发明涉及一种空调系统及使用该空调系统的电动汽车。

背景技术

电池及相应控制策略的日益成熟带动了电动汽车的发展，而各种三轮、四轮型短程代步车也逐渐采用电路驱动技术。为了增加驾驶和乘坐的舒适性，这些代步车均增加了轿厢，以遮风挡雨并增加安全性。但随之出现的问题是：由于不透风，夏天车内闷热难耐；冬天车内无法取暖且车窗玻璃起雾、遮挡视线，影响驾驶，并有安全隐患。为了解决这些问题，人们试图通过常规方式在车上加装空调系统，但由于电池容量限制或巨大的成本问题，均以失败告终。而电动代步车的冷暖问题不解决，这种方便、清洁、使用成本低的电动汽车便无法很好地推广。

通过分析发现，电动代步车一般为老年人、残疾人等人群作为走街串巷，走亲访友之用，或用于学校、机场等场所的摆渡车，要求成本低、使用简单方便，而且一般单次使用时间在两小时以内，单次使用里程在百公里以内。如果要用常规空调方式、显然需要较大的电池容量，这就会大大增加制造成本，在市场推广中不可行。如果考虑这类代步车的使用特点，即单次使用里程端和单次使用时间短的情况，是否可以反常规而行之，不使用车载电源、不采用行驶过程中制冷、制热，而采用像蓄电池技术一样，在出发前，预先将热量或冷量贮存在一个贮存箱内，待行驶是在将其转移挪放到车体内，即可解决短途、短时间行驶的取暖和取冷问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种空调系统，以通过蓄冷蓄热的方式输冷输热，同时本发明还提供了一种电动汽车，以解决代步车类电动车无法取冷取暖的问题。

为实现上述目的，本发明的空调系统方案是：一种自制冷的贮热、贮冷空调系统，该系统包括一用于盛装贮冷贮热介质的贮存箱，一热泵装置；热泵装置的一端放置在贮存箱内，热泵装置的另一端用于放置在冷量或热量的气流循环通道内。该系统内还含有制冷装置，制冷装置的蒸发器放置在贮存箱内，用于对贮存箱内的贮冷贮热介质进行冷却和贮冷，制冷装置由不同于热泵装置的另外的电源供电制冷。

所述的贮存箱内盛装有贮冷贮热介质。

所述贮冷贮热介质为水、矿物质油或其它相变材料。

所述的热泵装置为闭环泵力循环装置或通过改变内部电流方向从而改变热量泵送方向的半导体热电芯片泵送装置。

所述的热泵装置的两端均设有散热器。

本发明的电动汽车方案是：一种电动汽车，包括自制冷的贮热、贮冷空调系统，该自制冷的贮热、贮冷空调系统包括装配在汽车上设定位置的一用于盛装贮冷贮热介质的贮存箱，一热泵装置；热泵装置的一端放置在贮存箱内，热泵装置的另一端用于放置在冷量或热量的气流循环通道内。该系统内还含有制冷装置，制冷装置的蒸发器放置在贮存箱内，用于对贮存箱内的贮冷贮热介质进行冷却和贮冷，制冷装置由不同于热泵装置的另外的电源供电制冷。

所述的贮存箱内盛装有贮冷贮热介质。

所述贮冷贮热介质为水、矿物质油或其它相变材料。

所述的热泵装置为闭环泵力循环装置或通过改变内部电流方向从而改变热量泵送方向的半导体热电芯片泵送装置。

所述的热泵装置的两端均设有散热器。

由于预先在出行前在贮存箱内注入冷量或热量，仅通过热量泵送的方式将贮存的冷量或热量送入车内，而泵送热量或冷量耗能极低，车载电池仅负责车辆的行驶，电池的容量即可相对小一点，可在不增加多少成本的情况下解决取暖取冷的问题。另外，用家庭供电线路或市电供电制冷或制热进行预先的加热或制冷（贮冷贮热介质），使用清洁能源，不污染环境，成本也极低。本发明提供了将冷却好或加热好的贮冷贮热介质加入贮存箱的方式，还提供了车辆自身装设制热制冷装置的对贮存介质进行预先自加热加冷的方式，只不过自加热加冷使用的是车辆电池以外的市电，两种方式各有便利。

本发明提供的加热加冷方式，虽然不如传统方式在行驶中实时制冷制热的方式方便，也不及其耐久，贮冷贮热量也小，但是代步车一般行驶里程短、时间短，本发明恰到好处地满足了这类车型的实际使用需求，提出了蓄电、蓄冷、蓄热的方式，有很好的推广应用价值和时间的经济社会意义。

附图说明

图1是空调系统实施例1的结构示意图；

图2是空调系统实施例1的控制示意图；

图3是空调系统实施例2的结构示意图；

图4是空调系统实施例2的控制示意图；

图5是空调系统实施例3的结构简图；

图6是空调系统实施例4的结构简图；

图7是空调系统实施例5的结构简图；

图8是电动汽车实施例1的结构示意图；

图9是电动汽车实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

空调系统实施例1

如图1所示的空调系统，该系统包括一用于盛装贮冷贮热介质2的贮存箱1，一热泵装置；热泵装置的一端放置在贮存箱1内，热泵装置的另一端用于放置在冷量或热量的气流循环通道内。

在本实施例中，热泵装置采用半导体热电芯片泵送装置，半导体热电芯片是一种“热泵”，它具有一个冷端与一个热端，使热量在热端与冷端之间传导，而且通过控制半导体热电芯片的电流，可以使冷端和热端翻转，通过控制电压，改变热量传导的速度。本实施例中采用的半导体热电芯片材质为金属化合物及其固溶体合金，如Bi2Te3／Sb2Te3、PbTe、SiGe、CrSi等。半导体热电芯片泵送装置包括一组（或一个）半导体热电芯片3，半导体热电芯片3的一热量端连接设置在贮热箱1中的散热器41，另一热量端通过金属传导体5连接到待冷却（加热）区域的散热器42，为了防止热量（冷量）流失，金属传导体5设有外包保温层51。

贮存箱1是一个具有开口口盖的封闭箱体，贮存箱1由一个保温层11包裹（或者采用保温箱体），以防止热量（冷量）的流失。其内的贮冷贮热介质2可以在进行蓄热或蓄冷后，从开口口盖人工投放；也可以与贮存箱1一体设置并通过其他设备直接对贮存箱1内的贮冷贮热介质2进行加热或制冷。

贮冷贮热介质为水、矿物质油或其他相变材料，可为有机物质、无机物质或有机物质及无机物质的混合物，有机物质可为石蜡、硬脂酸正丁酯、棕榈酸丙基、十四烷基醇、十六烷基醇、羊酸酯或所述任意两种（含两种）以上的混合物；无机物质可为氟化钾、氯化钙、硫酸钠、磷酸钠、硝酸锌、硝酸锂、碳酸钠或所述任意两种（含两种）以上的混合物。

本实施例的空调系统还设有控制装置7，如图2所示，控制装置7从蓄电池6取电。控制装置7包括控制器和受控于控制器的半导体热电芯片3，由于现有技术中关于对半导体热电芯片的控制技术已经非常成熟，所以在此不再赘述。另外，本实施例及实施例2并不是对控制装置7取电方式进行限制，图2与图4的蓄电池取电，需要结合电动汽车实施例1进行理解。

在夏天时，在使用前在贮存箱1内注入贮冷介质，在使用时，通过控制热电芯片，使热电芯片连接散热器41的一端为热端，连接散热器42的一端冷端，将热量泵入贮存箱中，加热贮冷介质，同时对散热器42进行冷却。冬天时，在使用前在贮存箱1内注入贮热介质，在使用时，通过控制热电芯片，使其冷端热端翻转，将热量泵出贮热介质，同时加热散热器42。

空调系统实施例2

与实施例1不同，本实施例的热泵装置采用闭环泵力循环装置。如图3所示，该闭环泵力循环装置主要包括一条带有传热介质的闭环路径9（管道），以及闭环路径中的循环泵8，闭环路径的一部分设置在贮存箱1中，另一部分设置在待冷却（加热）区域，两部分分别设有散热器41、42。本实施例中，散热器42处还设有散热风扇43，这种方式一般比较适合采用风机盘管的场合。在实施例1中也可以增加散热风扇。

本实施例的控制装置如图4所示，其控制装置同样从蓄电池6取电，控制器控制循环泵8和散热风扇43。关于空调系统在冬夏的使用方式，是通过循环泵8和闭合路径9实现热量搬移，由于现有技术中相关记载较多，在此不再赘述。

空调系统实施例3

如图5所示（图中省略了热泵装置，热泵装置可以采用实施例1或实施例2的热泵装置），增加一个电加热装置，该电加热装置包括控制开关和电热器21，电热器21安装在箱体1与保温层11之间。

本实施例的突出特点为：电加热装置由不同于热泵装置的另外的电源供电发热。使用不同电源的一种实施方式如图5，电加热装置从蓄电池6之前的直流部分取电，而热泵装置从蓄电池之后的直流部分取电。

空调系统实施例4

如图6，与实施例3的不同仅在于，首先，电热器21设置在箱体1内；其次，电加热装置直接从市电取电。

空调系统实施例5

本实施例中，如图7，不仅设有电加热装置，还设有制冷装置，制冷系统包括制冷设备22和设置在贮存箱1内的蒸发器23，用于对贮存箱1内的贮冷贮热介质2进行冷却和贮冷。与电加热装置相同，制冷装置也由不同于热泵装置的另外的电源供电制冷，如图7，制冷装置与电加热装置均从市电取电，与市电通过一个切换开关24连接，切换开关24可以采用双刀双掷开关或其他能够保证制冷与加热电路互锁的开关设备。

如果采用实施例1的半导体热电芯片热泵装置，在夏天时，在使用前要对贮存箱1内的贮冷贮热介质2进行冷却和贮冷，在使用时，通过控制热电芯片，使冷量从贮冷贮热介质2传到散热器42部分。在冬天时，在使用前要对贮存箱1内的贮冷贮热介质2进行加热和贮热，在使用时，通过控制热电芯片，使热量从贮冷贮热介质2传到散热器42部分。同样的，如果采用实施例2的泵力热泵装置，在夏天时，在使用前要对贮存箱1内的贮冷贮热介质2进行冷却和贮冷，在使用时，通过控制循环泵8，使冷量从贮冷贮热介质2传到散热器42部分。在冬天时，在使用前要对贮存箱1内的贮冷贮热介质2进行加热和贮热，在使用时，通过循环泵8，使热量从贮冷贮热介质2传到散热器42部分。

电动汽车实施例1

如图8，本实施的电动汽车包括空调系统，该系统包括一用于盛装贮冷贮热介质的贮存箱，一热泵装置；热泵装置的一端放置在贮存箱内，热泵装置的另一端用于放置在冷量或热量的气流循环通道内，两端分别设有散热器41、42。具体空调系统可以采用上述空调系统实施例1或实施例2，散热器42设置在驾驶室内，贮存箱上设有开口口盖12，用户可以在家中制冰或加热油等介质，在行驶前通过开口口盖12注入贮存箱中。

电动汽车实施例2

如图9，本实施例中的空调系统可以采用上述空调系统实施例3、4或5。贮存箱内的贮冷贮热介质一般不必从外部补充，贮存箱对外提供一个连接市电的接口（与蓄电池充电接口相同）和相关的开关等，用户在到达目的地时，在给蓄电池6充电的同时即可以实现对贮冷贮热介质的加热或制冷。结合图5、图6、图7来看，加热或制冷的电源来自于市电（充电机之前或之后），而不是电动汽车的蓄电池，蓄电池只负责行驶与对热泵装置的控制。本实施例中贮存箱的开口13包括更换介质的开口和溢流口。

Claims (10)

1.一种自制冷的贮热、贮冷空调系统，其特征在于，该系统包括一用于盛装贮冷贮热介质的贮存箱，一热泵装置；热泵装置的一端放置在贮存箱内，热泵装置的另一端用于放置在冷量或热量的气流循环通道内；该系统内还含有制冷装置，制冷装置的蒸发器放置在贮存箱内，用于对贮存箱内的贮冷贮热介质进行冷却和贮冷，制冷装置由不同于热泵装置的另外的电源供电制冷。

2.根据权利要求1所述的一种自制冷的贮热、贮冷空调系统，其特征在于，所述的贮存箱内盛装有贮冷贮热介质。

3.根据权利要求1所述的一种自制冷的贮热、贮冷空调系统，其特征在于，所述贮冷贮热介质为水、矿物质油或其它相变材料。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种自制冷的贮热、贮冷空调系统，其特征在于，所述的热泵装置为闭环泵力循环装置或通过改变内部电流方向从而改变热量泵送方向的半导体热电芯片泵送装置。

5.根据权利要求4所述的一种自制冷的贮热、贮冷空调系统，其特征在于，所述的热泵装置的两端均设有散热器。

6.一种电动车，其特征在于，包括自制冷的贮热、贮冷空调系统，该自制冷的贮热、贮冷空调系统包括装配在汽车上设定位置的一用于盛装贮冷贮热介质的贮存箱，一热泵装置；热泵装置的一端放置在贮存箱内，热泵装置的另一端用于放置在冷量或热量的气流循环通道内；该系统内还含有制冷装置，制冷装置的蒸发器放置在贮存箱内，用于对贮存箱内的贮冷贮热介质进行冷却和贮冷，制冷装置由不同于热泵装置的另外的电源供电制冷。

7.根据权利要求6所述的电动车，其特征在于，所述的贮存箱内盛装有贮冷贮热介质。

8.根据权利要求6所述的电动车，其特征在于，所述贮冷贮热介质为水、矿物质油或其它相变材料。

9.根据权利要求6或7或8所述的电动车，其特征在于，所述的热泵装置为闭环泵力循环装置或通过改变内部电流方向从而改变热量泵送方向的半导体热电芯片泵送装置。

10.根据权利要求9所述的电动车，其特征在于，所述的热泵装置的两端均设有散热器。

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