CN103158488A - 一种汽车空调系统 - Google Patents

Abstract

一种汽车空调系统，包括压缩机、位于压缩机进气口前的汽液分离器、分别设置的加热器和冷却器、位于车厢外的车厢外侧热交换器、及节流组件；所述加热器和冷却器根据车厢内的工况需求给所述车厢进行供热、供冷或除雾；所述加热器与所述压缩机的排气口连接，所述加热器内通过的是高温高压的冷媒，以可选择地向车厢内提供热量；在除湿模式时，通过所述冷却器的是低温低压的冷媒，送向车厢内的风是先经过所述冷却器去湿、然后再通过加热器，然后风再送到车厢内；所述加热器可以根据车厢内的工况选择性地给经除湿后的风进行加温或不加温，以保证车厢内的舒适度。

Description

一种汽车空调系统

技术领域

本发明涉及汽车空调技术领域，特别涉及一种电动汽车空调系统。

背景技术

随着低碳经济的发展，对节能减排提出了更加严格的要求，电动汽车由于有节能环保的特点，成为今后汽车发展方面之一。但电动汽车由于使用电池作为动力来源，其空调系统也不同于原有的汽车空调系统。

传统的内燃机式汽车，可以利用内燃机的余热和发动机排气的热量来加热车厢，而电动汽车的动力主要来自于电机，缺少了发动机的热量可以利用，从而很难达到冬天的取暖要求。现有技术中，为了实现电动汽车的车厢内的温度保持在人体感觉舒适的温度，有的采用了多种方式向车厢内加热，如采用独立热源，即利用PTC加热；或者利用汽油、煤油、乙醇等燃料加热；也有的采用回收设备余热，再辅助采用独立热源；还有的采用热泵保证车厢内的温度等等。

然而，上述各种加热方式中，若采用独立热源，比如：纯粹使用PTC进行加热，则需要消耗较多电池的能量，进而会减少汽车的行驶里程；若采用燃料加热，不仅加热效率较低，而且还会对环境产生污染，同时会增加汽车的负载。另外，在冬天，车子内侧玻璃附近的露点温度高于外侧玻璃的温度时，会产生雾气，对司机的视线而产生影响，这时需要除雾，而目前的汽车空调中除雾时车厢内吹出冷风，在天气相对较冷时会造成车厢内的不舒适。而当车外的温度低于零度时，可能会有雨水或雪积在车外换热器的表面上，造成制热运行时，能效比降低，所以需要除冰或除霜，以提高换热效率。而现有的汽车空调中除冰时车厢内是不通风的，会导致车厢内温度下降，这样会使车内的舒适度大打折扣。所以，对于汽车空调来说，需要有除雾及除冰功能。所以目前，本领域的技术人员目前需要解决的有如下的技术问题：当需要除雾及除冰时，如何保持车厢内的温度，以提高舒适性；另外使电动汽车空调系统保持相对较高的效率；能够保证空调系统的性价比（初始成本、运行成本及性能）的最优化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种汽车空调系统，采用热泵系统，使电动汽车空调系统能够在全天候的复杂天气下运行，以保证车内相对的舒适度；同时初始投入的制造成本相对较低。为此，本发明采用以下技术方案：

一种汽车空调系统，包括压缩机、位于压缩机进气口前的汽液分离器、分别设置的加热器和冷却器、位于车厢外的车厢外侧热交换器、及节流组件；所述加热器和冷却器根据车厢内的工况需求给所述车厢进行供热、供冷或除雾；所述加热器与所述压缩机的排气口连接，所述加热器内通过的是高温高压的冷媒，以可选择地向车厢内提供热量；

所述汽车空调系统具有：制冷模式、制热模式、除雾模式、除冰模式共四种工作模式；

在制冷模式和除雾模式所述冷却器内通过的是低温低压的冷媒，以向车厢内提供冷量；所述汽车空调系统还包括第一电磁三通控制阀，第一电磁三通控制阀的第一接口与所述冷却器连接，另外一个第二接口与在所述压缩机前设置的汽液分离器的进口连接，还有一个接口连接所述节流组件；

所述汽车空调系统还包括用于向车厢内送风的风机，在除湿模式时，通过所述冷却器的是低温低压的冷媒，送向车厢内的风是先经过所述冷却器去湿、然后再通过加热器，然后风再送到车厢内；所述加热器可以根据车厢内的工况选择性地给经除湿后的风进行加温或不加温，以保证车厢内的舒适度。

优选地，在制热模式和除冰模式时冷媒的循环不通过所述冷却器；在制热模式时，高温高压的冷媒先通过所述加热器，向车厢内提供热量，然后再通过所述节流组件进行节流，然后再通过所述车厢外侧热交换器，吸收外部的热量后再流向汽液分离器及压缩机完成制热循环；

在除冰模式时，高温高压的冷媒先通过所述加热器，然后再通过所述车厢外侧热交换器，然后再通过所述节流组件进行节流，再流向汽液分离器，冷媒气体回到压缩机完成除冰循环。

优选地，所述汽车空调系统还包括设置于所述加热器后的第二电磁三通控制阀，第二电磁三通控制阀的第二接口连接到所述冷却器与所述第一电磁三通控制阀之间的管路；第二电磁三通控制阀的第一接口连接到车厢外侧热交换器，并通过电磁阀与所述汽液分离器的进口连接。

优选地，在所述第二电磁三通控制阀的第二接口与所述冷却器之间的管路中还设置有第二电磁阀，在制热模式和除冰模式时所述第二电磁阀关闭，以切断冷媒流过所述冷却器。

优选地，制冷模式时，冷媒的流动方式为：高温高压的冷媒从压缩机出来经过加热器，然后通过第二电磁三通控制阀，再到车厢外侧热交换器，在这里与空气进行热交换，冷媒向空气排出热量之后，冷媒再通过节流组件进行节流，变成低温低压的流体到达第一电磁三通控制阀，第一电磁三通控制阀通向所述冷却器的第一接口开启，而第一电磁三通控制阀通向所述汽液分离器的第二接口关闭；然后冷媒通过第一电磁三通控制阀后再进入冷却器，在这里与车厢内的空气进行热交换，吸取车厢内多余的热量，进行制冷；冷媒经过冷却器之后，再进入所述汽液分离器，最后冷媒回到压缩机完成制冷循环；

优选地，在制热模式时，冷媒循环回路的流动方式为：高温高压的气态冷媒从压缩机出来，经过加热器，与车厢内的空气进行热交换，冷媒吸收空气中的冷量之后，经过第二电磁三通控制阀后，冷媒再通过第一电磁三通控制阀到达节流组件进行节流，节流后低温低压的冷媒到达车厢外侧热交换器，在车厢外侧热交换器，冷媒与外部的空气进行热交换；在车厢外侧热交换器冷媒吸收外部空气中的热量后通过第一电磁阀到达汽液分离器，最后回到压缩机完成一个制热循环；

优选地，在除雾模式时，冷媒循环回路的流动方式为：高温高压的气态冷媒从压缩机出来，经过加热器，经过加热器的冷媒可以选择是否与空气产生热交换，然后冷媒经过第二电磁三通控制阀，再到车厢外侧热交换器，在这里与空气进行热交换，冷媒向空气排出热量之后，冷媒再通过节流组件进行节流，变成低温低压的流体到达第一电磁三通控制阀，第一电磁三通控制阀通向所述冷却器的第一接口开启，而第一电磁三通控制阀通向所述汽液分离器的第二接口关闭；然后冷媒通过第一电磁三通控制阀的第一接口后再经过几经二电磁阀，然后进入冷却器，在这里与车厢内的空气进行热交换，进行除湿；冷媒经过冷却器之后，再进入所述汽液分离器，最后冷媒回到压缩机完成除雾循环；

优选地，在除冰模式时，冷媒循环回路的流动方式为：高温高压的气态冷媒从压缩机出来，先进入加热器，并通过第二电磁三通控制阀的第一接口，进入车厢外侧热交换器，在这里加热车厢外侧热交换器，使车厢外侧热交换器外表面的霜或冰融化；然后冷媒通过节流组件节流后，冷媒变成低温低压的冷媒，并经过第一电磁三通控制阀，然后回到汽液分离器，在汽液分离器，液态冷媒留在汽液分离器内，气态冷媒回到压缩机进行下一个循环。

优选地，所述汽液分离器内可用于贮存冷媒液体的贮存空间的容量是所述空调系统冷媒充注量的30-60%。

优选地，所述节流组件为可双向流通进行节流的电子膨胀阀或热力膨胀阀，在除冰模式时，电子膨胀阀或热力膨胀阀的开度开到最大，且电子膨胀阀或热力膨胀阀在除冰模式时的开度不通过过热度进行控制，而是预先在程序中进行设定控制。

优选地，所述汽车空调系统在车厢内设置一个回风口，将吹向车厢内的冷风经过车厢后再通过风管送向电池等发热部件，以冷却电池等发热部件。另外也可以直接将冷风引出并通过风管送到电池等发热部件，以冷却电池等发热部件。

优选地，在所述加热器的进风口设置有第一风门，第一风门可以无级调节，通过所述第一风门的调节从而实现通过加热器的风量的比例的控制调节；

优选地，所述汽车空调系统在所述车厢内还设置有PTC加热器，在制热模式时通过选择性地运行所述PTC加热器以控制车厢内的温度，且向所述车厢内的风是先通过加热器、再通过所述PTC加热器然后再向车厢内送风的。

优选地，所述车厢外侧热交换器还设置有一个旁通通道，所述汽车空调系统设置有一个第三电磁三通控制阀控制旁通通道的通、断，在除雾模式时，冷媒直接从旁通通道的流路中通过，而不通过所述车厢外侧热交换器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明的空调系统针对车厢内的温度控制分别设置了冷却器与加热器，两者分别设置，且加热器内只通过热的冷媒，冷却器内只通过冷的冷媒或不通过；可以避免这两个热交换器内高低温的冲击，且除雾模式时，同时开启加热器及冷却器，实现同时除湿又加热的效果，保证了车厢内的温湿度，从而满足车厢内的舒适度要求。

附图说明

图1是本发明第一种具体实施方式在制冷模式时的管路连接示意图；

图2是本发明第一种具体实施方式在制热模式时的管路连接示意图；

图3是本发明第一种具体实施方式在除雾模式时的管路连接示意图；

图4是本发明第一种具体实施方式在除冰模式时的管路连接示意图；

图5是本发明第一种具体实施方式在除雾模式时除湿时的焓湿示意图；

图6是本发明第一种具体实施方式在除冰模式时的压焓图；

图7是本发明第二种具体实施方式的管路连接示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明的汽车空调热泵系统，具有：制冷模式、制热模式、除雾模式、除冰模式共四种工作模式。本发明的第一种具体实施方式如图1-图6所示，其中图1是本发明第一种具体实施方式在制冷模式时的管路连接示意图，图2是本发明第一种具体实施方式在制热模式时的管路连接示意图，图3是本发明第一种具体实施方式在除雾模式时的管路连接示意图，图4是本发明第一种具体实施方式在除冰模式时的管路连接示意图，图5是本发明第一种具体实施方式在除雾模式时除湿时的焓湿示意图，图6是本发明第一种具体实施方式在除冰模式时的压焓图。其中图中的虚线表示该处管路被切断不通。

如图所示，本发明的汽车空调系统包括包括压缩机10、位于压缩机进气口前的汽液分离器11、位于车厢内的加热器18和冷却器17、位于车厢外的车厢外侧热交换器13及节流组件；所述车厢内的加热器和冷却器根据车厢内的工况需求选择给所述车厢进行供热、供冷或除雾。加热器18和冷却器17也可以设置于车厢外，通过送风管道向车厢内送风即可。在节流组件与冷却器之间设置有第一电磁三通控制阀34，第一电磁三通控制阀34的第一接口341通过管路、阀件连接到冷却器17，第一电磁三通控制阀34还有第二接口342通过管路连接到汽液分离器11的入口。

另外，空调系统还包括设置于加热器18与车厢外侧热交换器13之间的第二电磁三通控制阀15，第二电磁三通控制阀15还有一个接口152连接到冷却器17与第一电磁三通控制阀34之间的管路中；另外在第二电磁三通控制阀15与车厢外侧热交换器13之间的管路上设置有三通管路件36，三通管路件36的另一接口连接有第一电磁阀37，第一电磁阀37的另一接口连接有三通管路件38，三通管路件38的另二个接口分别与汽液分离器11的进口、第一电磁三通控制阀34的第二接口342连接。本发明的汽车空调系统中没有四通阀，这样避免了四通阀内高低温的两个流道之间互相流动时的高低温传热损失，并且流体流动时的阻力也可相对减小；且电磁阀、电磁三通控制阀的使用寿命要比四通阀长，且制造相对方便，这样既能保证空调系统的使用寿命，同时制造成本也相对较低。

当夏天车内需要制冷时，空调系统的冷媒循环回路切换为制冷模式，第一电磁三通控制阀34的第二接口342切断，第一电磁三通控制阀34通向冷却器的第一接口341导通，第二电磁三通控制阀15通向车厢外侧热交换器13的第一接口151导通，第二电磁三通控制阀15连接到冷却器17与第一电磁三通控制阀34之间管路的第二接口152关闭，第一电磁阀37关闭。在制冷模式下，使加热器18的第一风门25开度为零，让风道旁通，不让风经过加热器18。当高温高压的气态冷媒从压缩机10出来，经过加热器18时，由于此时没有风经过，所以，经过加热器18的冷媒不会与空气产生热交换；这样，冷媒经过第二电磁三通控制阀15、再到三通管路件36、再到车厢外侧热交换器13，在这里与空气进行热交换，冷媒向空气排出热量之后，冷媒再通过节流组件如电子膨胀阀14进行节流，变成低温低压的冷媒，然后通过第一电磁三通控制阀34到达第二电磁阀40，然后冷媒再流向车厢内侧的另一换热器即冷却器17，在这里与车厢内的空气进行热交换，吸取车厢内多余的热量，达到制冷的目的。冷媒经过冷却器17之后，变成低温低压的气态流体或低温低压气液两相的流体，之后，再通过三通管路件35回到汽液分离器11，低温低压的气态冷媒（过热状态）回到压缩机10，通过压缩机10做功，再把低温低压的气态冷媒变成高温高压的气态冷媒，形成一个制冷循环。节流组件可以选用热力膨胀阀；另外本实施例中为保证冷媒流体的节流效果，节流组件优先选用可双向流通进行节流的电子膨胀阀14。

由于在制冷模式时，电动汽车的电池、电机变频器等发热部件是需要一定的冷却程度，为此，本实施方式中也可采用相应的风管从风道中引入相应的冷风对电池进行冷却。另外也可以在车厢内设置一个回风口，将吹向车厢内的冷风经过车厢后再通过风管送向电池等发热部件，以冷却电池等发热部件。

另外，本实施方式中送向车厢内的风是通过风机24结合第二风门23的控制来实现的，风机24的风量大小是可调的，进风口可以为新风或回风，新风或回风的比例通过第二风门23进行控制调节。

当冬天需要热量时，系统切换为制热模式如图2所示，这时第一电磁三通控制阀34的第二接口342切断，第一电磁三通控制阀34通向冷却器的第一接口341导通，第二电磁三通控制阀15通向车厢外侧热交换器13的第一接口151关闭，第二电磁三通控制阀15连接到冷却器17与第一电磁三通控制阀34之间管路的第二接口152导通，第一电磁阀37开启，第二电磁阀40关闭。

这时，第一风门25可以开到最大，避免风旁通而不经过加热器18，这时冷媒循环回路的流动方式如下：高温高压的气态冷媒从压缩机10出来，经过加热器18，这里通过的空气与加热器18的高温高压的气态冷媒进行热交换，空气升温后流向车厢以加热车厢内的温度；而冷媒吸收空气中的冷量之后，经过第二电磁三通控制阀15，从第二接口152到达第一电磁三通控制阀34，之后，冷媒进入节流组件如电子膨胀阀14节流，至此，冷媒变成低温低压的流体，到达车厢外侧热交换器13，在车厢外侧热交换器13中，启动车厢外侧的风机，使冷媒在车厢外侧热交换器13与外部的空气进行热交换；在车厢外侧热交换器13冷媒吸收外部空气中的热量后通过第一电磁阀37回到汽液分离器11，低温低压的气态冷媒（饱和或过热状态）回到压缩机10，通过压缩机做功，再把低温低压的气态冷媒变成高温高压的气态冷媒，形成一个热泵循环；而经过汽液分离器11时如果有液态冷媒没有完全蒸发，液态冷媒就会贮存在汽液分离器11中，以避免压缩机10液击或过冷影响热泵系统的效率。如果加热器18的制热量不能满足车厢内的舒适度要求，可以同时开启PTC加热器26进行电加热进行补充，以满足车厢内的舒适度要求。另外，针对上面描述的第一电磁三通控制阀34，还可以用两个电磁阀来替代实现。管路中为连接方便，还设置有一些三通管路件，如连接冷却器、第一电磁三通控制阀34、第二电磁三通控制阀15的三通管路件16；连接第二电磁三通控制阀15、车厢外侧热交换器13、第一电磁阀37的三通管路件36；连接第一电磁阀37、第一电磁三通控制阀34、汽液分离器11、冷却器17的三通管路件38、35，三通管路件38、35还可以用一个四通管路件代替。

本发明的汽车空调系统中制热时是不让冷媒通过冷却器，这样风机24吹出的风通过冷却器17时不会进行热交换，而直接到达冷媒温度高的加热器18进行热交换；另外本发明的汽车空调系统还包括PTC加热器26，在只启动热泵系统进行制热，而车厢内温度还达不到要求时， PTC加热器26启动进行加热，以保证车厢内的温度达到舒适度要求。

当需要除掉车厢内空气的湿气或玻璃上的雾气时，启动除雾模式，如图3所示，第一电磁三通控制阀34的第二接口342切断，第一电磁三通控制阀34通向冷却器的第一接口341导通，第二电磁三通控制阀15通向车厢外侧热交换器13的第一接口151导通，第二电磁三通控制阀15连接到冷却器17与第一电磁三通控制阀34之间管路的第二接口152关闭，第一电磁阀37关闭，第二电磁阀40导通；第一风门25可以处于半开或相应的开度位置；其冷媒的流动为：高温高压的气态冷媒从压缩机10出来，经过加热器18，这时风机24是开启的，所以有风经过加热器18，这样经过加热器18的冷媒可以与空气进行热交换，加热车内空气；冷媒经过第二电磁三通控制阀15、再到三通管路件36、再到车厢外侧热交换器13，在这里与空气进行热交换，冷媒向空气排出热量之后，冷媒再通过节流组件如电子膨胀阀14进行节流，变成低温低压的冷媒，然后通过第一电磁三通控制阀34，通过第一电磁三通控制阀34的第一接口341到达第二电磁阀40，然后冷媒再流向车厢内侧的另一换热器即冷却器17，在这里冷媒与车厢内的空气进行热交换，由于冷却器17的表面温度相对车厢内温度要低得多，因此在此过程中，冷却器17前的空气的露点温度高于冷却器17的表面温度，就会有水分在冷却器17的表面上冷凝而析出并通过设置的管道排出，这样就降低了车厢内空气中的水蒸汽的含量即降低了相对湿度，从而达到车厢内除湿或除雾的目的。冷媒经过冷却器之后，再通过三通管路件35，冷媒进入汽液分离器11，低温低压的气态冷媒（饱和或过热状态）回到压缩机10，通过压缩机10做功，再把低温低压的气态冷媒变成高温高压的气态冷媒，形成一个循环。

这样除雾模式时，送向车厢内的风是先经过冷却器17去湿、然后再通过加热器18加温，在加热器18可以根据车厢内温度情况进行选择是否进行加温，然后再将风送到车厢内，如果气温较高，就可以将第一风门25关闭，使冷媒在加热器18与空气不进行热交换。这样，保证了车厢内的湿度与温度，即满足了舒适度要求。另外如果需要快速除去玻璃上的雾气或水汽时，可直接关闭第一风门25，并通过相应的风管，直接把冷风吹向玻璃，达到快速除去玻璃表面雾的目的。

具体地，除雾过程的焓湿图如图5所示，图5是本发明第一种具体实施方式在除湿时的焓湿示意图：首先由室外的新风W点与室内的N点，一起混合至C点，经过冷却器冷却至L点（露点温度），空气接触到冷却器17后会冷凝析出水分，再将析出水分后的空气通过加热器18加热至O点（即送风状态点）；这样，本发明既能有效地满足车内除湿的需要，在除湿的同时，又能加热除湿之后的空气，满足车内的舒适度。

本发明的实施方式中，向车厢内送风的风机24吹出的风是先通过冷却器17进行除湿后再通过加热器18，这样最后吹出的风就能保持一定的温度与湿度，从而避免了直接用冷风吹向车厢内，解决了现有的汽车空调中除湿或除雾时吹出冷风造成人的舒适度降低的问题。另外，吹出的风的温度可以通过控制第一风门25的开度来进行适当调节，需要温度相对高时，第一风门25的开度相对大一些，这样有利于保持车厢内的舒适度。同样，风机24的进风包括新风与回风，两者的比例通过第二风门23来控制的。

另外在冬天时，由于有些地区的车外温度较低，当外界温度低于零度或接近零度时，由于制热模式时，车厢外侧热交换器13是用于散冷的，这样容易使车厢外侧热交换器13结霜或结冰，进而影响热泵运行的能效，所以，需要启动除冰模式。具体地，本发明的空调系统在除冰模式时运行情况如图4所示，这时第一电磁三通控制阀34的第二接口342开启，第一接口341关闭，第二电磁三通控制阀15的第一接口151开启，第二接口152关闭，第一电磁阀37关闭。冷媒的流动方向如下：空调热泵系统运行，压缩机10启动，高温高压的气态冷媒从压缩机10出来，先进入加热器18，这时冷媒可以选择向车内排放部分能量，通过第二电磁三通控制阀15的第一接口151，进入车厢外侧热交换器13，在这里加热车厢外侧热交换器13，使车厢外侧热交换器13外表面的霜或冰融化；经过车厢外侧热交换器13之后的冷媒温度进一步降低，然后冷媒通过节流组件如电子膨胀阀14节流后，冷媒变成低温低压的冷媒，并经过第一电磁三通控制阀34的第二接口342后，回到汽液分离器11；在除冰模式下，电子膨胀阀14的开度可以开至最大；然后冷媒经过汽液分离器11，液态冷媒留在汽液分离器11内，气态冷媒回到压缩机10进行下一个循环。所以，汽液分离器11可以使汽液两相的液体进行分离，其具体过程如下面所描述。

在除冰模式刚开始除冰时至除冰结束时，其冷媒的压焓图是一个动态变化的过程，如图6所示。当除冰模式刚开始时，通过汽液分离器11之前的气液两相的冷媒，经过汽液分离器11的分离，通往压缩机10吸气口的冷媒为饱和气态制冷剂，液态制冷剂留贮在汽液分离器11的冷媒液体贮存空间，所以汽液分离器11的冷媒液体贮存空间的容量要求在所述热泵系统冷媒充注量的30-60%，这样可以确保通过汽液分离器11后的冷媒为气态冷媒；当除冰状态稳定时，其出口状态慢慢地达到过热状态，不会引起压缩机的湿压缩。

采用集中参数法对换热器进行换热模型分析。其车厢外侧热交换器的换热方程组（1）、（2）、（3）、（4）如下：

Q1=K×F×Δt， （制冷侧与空气侧的换热公式）     （1）

Q2＝m×Cp×(Ti-To)   空气侧的换热公式           （2）

Q2＝M× (hi-ho)   空气侧的换热公式              （3）

△t=((Ti-to)-(To-ti))/ln((Ti-to)/(To-ti))        对数温差（4）

其中： Q1，Q2，Q3，Q4——热负荷  

K——传热系数 

F——换热面积 

Δt——传热温差（一般用对数温差） 

M为制冷剂侧的质量流量 Hi----为制冷剂侧的进口焓值，ho--为制冷剂侧的出口焓值

m为空气质量流量，Cp为空气的比热

Ti：进风温度

To：出风温度

ti：制冷剂进口温度

to：制冷剂出口温度

ln：自然对数

随着除冰过程的进行，与车厢外侧热交换器接触的霜或冰层逐渐融化，取而代之的是温度比原先相对较高的空气，这也就意味着，其化霜之后的空气出口温度会比化霜之前的出口温度要高，进而可以推出其制冷剂侧与空气侧的温差随着除冰过程的进行会有所减小。

从公式（2）可以看出，空气侧的出口温度变大，而其它的参数量是不变的，则又可以推出空气侧的换热是变小的。进一步得出制冷剂侧的换热量也是逐渐变小的。

如果制冷剂的进口焓值（也就是压缩机的排气焓值）不变，由于制冷剂侧的换热量变小，且制冷剂的质量流量变化比较小（可忽略不计），则也就意味着，由公式（3）可知，它的焓差是变小的，出口焓值只能增大。而在热力学中，焓值是与温度成正比关系，这也就意味着，在车厢外侧热交换器有过冷度时，车厢外侧热交换器的制冷剂侧出口温度是增大的。由此可见，其过冷度是随着除冰的过程，是慢慢变小的，最终，出口点移到两相区。即如图6中所示，由3至3’、3”。

节流之后，理论状态下，其焓值是不变的。所以，3与4,3’与4’， 3”与4”的焓值是相等的。而随着除冰模式的进行，气液分离器及相应的节流之后的管路会吸取车厢内的一部分热量，所以，如压焓图中所示，有4-1,4’-1’,4”-1”的过程，随着一个换热动态平衡，其气液分离器及相应管路中的制冷剂侧的温度会有所升高，则也意味着，压缩机的吸气温度也在逐渐升高，进而引起压缩机的排气温度升高，排气焓值也升高，即，压缩机的排气焓值也是慢慢升高的，最终压缩机的进口必然出现一个过热状态，所以肯定不会引起压缩机的湿压缩。

另外，如果为了快速除霜或除冰，还可以将车厢内的加热器18的第一风门关闭，即不让加热器18进行热交换，这样到达车厢外侧热交换器13的冷媒的温度会更高一些，除霜或冰的时间就可以更短。一般地，除冰模式运行的时间都相对比较短，一般在3-4分钟左右。等到除冰结束后，可以将工作模式切换到制热模式运行。

从上面的四种工作模式可以看出，本发明的汽车空调系统针对车厢内的温湿度控制分别设置了加热器与冷却器，加热器只通过热的冷媒，而冷却器只通过低温冷媒，两者分别设置，且加热器与冷却器是没有高低温的交替变换的，可以避免这两个换热器内高低温的冲击，提高使用寿命；且除雾模式时，可以同时开启加热器及冷却器，实现同时除湿又加热的效果，保证车厢内的温湿度，从而满足车厢内的舒适要求。

下面介绍本发明的第二种具体实施方式，图7是本发明第二种具体实施方式的管路连接示意图。本实施方式是在上面第一种具体实施方式上的一种改进，将车厢外侧热交换器13设置了一个旁通通道，具体地是在车厢外侧热交换器13的进出口分别设置一个三通管路件、第三电磁三通控制阀，如图7中是在车厢外侧热交换器13与第二电磁三通控制阀15之间的管路中设置一个第三电磁三通控制阀28，在车厢外侧热交换器13的出口之后的管路中设置一个三通管路件27，第三电磁三通控制阀28的一个接口与第二电磁三通控制阀15的第一接口过来的管路连接，另外两个接口：第一接口281、第二接口282分别通往车厢外侧热交换器13、三通管路件27；同样地，三通管路件27的另外两个接口分别连接车厢外侧热交换器13、电子膨胀阀14，这样，也就是增加了一个车厢外侧热交换器13的旁通流路，当系统为除雾模式时，可以不需要使用车厢外侧热交换器13，这时，第三电磁三通控制阀28到三通管路件27的第二接口282开启，冷媒直接从旁通流路中通过，这样同样可以组成完整的热泵系统，并且避免了能源的浪费，提高热泵系统的能效比。

另外，旁通流路中电磁三通控制阀的设置位置也可以调整，在车厢外侧热交换器13与第二电磁三通控制阀15的第一接口之间的管路中设置一个三通管路件，而在车厢外侧热交换器13与电子膨胀阀14之间的管路中设置一个电磁三通控制阀，这样同样可以实现本发明目的；另外电磁三通控制阀还可以用两个一般的电磁阀替代，如将电磁阀分别安装在车厢外侧热交换器13与第二电磁三通控制阀15的第一接口过来的管路、旁通流路中等等。

其他三种运行模式可以参照上面的第一种具体实施方式，使电磁控制的相关阀件进行动作切换相关的流向，使冷媒的流动方式作改动即可，这里就不再说明。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种汽车空调系统，包括压缩机、位于压缩机进气口前的汽液分离器、分别设置的加热器和冷却器、位于车厢外的车厢外侧热交换器、及节流组件；所述加热器和冷却器根据车厢内的工况需求给所述车厢进行供热、供冷或除雾；所述加热器与所述压缩机的排气口连接，所述加热器内通过的是高温高压的冷媒，以可选择地向车厢内提供热量；

所述汽车空调系统具有：制冷模式、制热模式、除雾模式、除冰模式共四种工作模式；

在制冷模式和除雾模式所述冷却器内通过的是低温低压的冷媒，以向车厢内提供冷量；所述汽车空调系统还包括第一电磁三通控制阀，第一电磁三通控制阀的第一接口与所述冷却器连接，另外一个第二接口与在所述压缩机前设置的汽液分离器的进口连接，还有一个接口连接所述节流组件；

所述汽车空调系统还包括用于向车厢内送风的风机，在除湿模式时，通过所述冷却器的是低温低压的冷媒，送向车厢内的风是先经过所述冷却器去湿、然后再通过加热器，然后风再送到车厢内；所述加热器可以根据车厢内的工况选择性地给经除湿后的风进行加温或不加温，以保证车厢内的舒适度。

2.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于，在制热模式和除冰模式时冷媒的循环不通过所述冷却器；在制热模式时，高温高压的冷媒先通过所述加热器，向车厢内提供热量，然后再通过所述节流组件进行节流，然后再通过所述车厢外侧热交换器，吸收外部的热量后再流向汽液分离器及压缩机完成制热循环；

在除冰模式时，高温高压的冷媒先通过所述加热器，然后再通过所述车厢外侧热交换器，然后再通过所述节流组件进行节流，再流向汽液分离器，冷媒气体回到压缩机完成除冰循环。

3.根据权利要求2所述的汽车空调系统，其特征在于，所述汽车空调系统还包括设置于所述加热器后的第二电磁三通控制阀，第二电磁三通控制阀的第二接口连接到所述冷却器与所述第一电磁三通控制阀之间的管路；第二电磁三通控制阀的第一接口连接到车厢外侧热交换器，并通过电磁阀与所述汽液分离器的进口连接。

4.根据权利要求3所述的汽车空调系统，其特征在于，在所述第二电磁三通控制阀的第二接口与所述冷却器之间的管路中还设置有第二电磁阀，在制热模式和除冰模式时所述第二电磁阀关闭，以切断冷媒流过所述冷却器。

5.根据权利要求4所述的汽车空调系统，其特征在于，制冷模式时，冷媒的流动方式为：高温高压的冷媒从压缩机出来经过加热器，然后通过第二电磁三通控制阀，再到车厢外侧热交换器，在这里与空气进行热交换，冷媒向空气排出热量之后，冷媒再通过节流组件进行节流，变成低温低压的流体到达第一电磁三通控制阀，第一电磁三通控制阀通向所述冷却器的第一接口开启，而第一电磁三通控制阀通向所述汽液分离器的第二接口关闭；然后冷媒通过第一电磁三通控制阀后再进入冷却器，在这里与车厢内的空气进行热交换，吸取车厢内多余的热量，进行制冷；冷媒经过冷却器之后，再进入所述汽液分离器，最后冷媒回到压缩机完成制冷循环；

和、或：在制热模式时，冷媒循环回路的流动方式为：高温高压的气态冷媒从压缩机出来，经过加热器，与车厢内的空气进行热交换，冷媒吸收空气中的冷量之后，经过第二电磁三通控制阀后，冷媒再通过第一电磁三通控制阀到达节流组件进行节流，节流后低温低压的冷媒到达车厢外侧热交换器，在车厢外侧热交换器，冷媒与外部的空气进行热交换；在车厢外侧热交换器冷媒吸收外部空气中的热量后通过第一电磁阀到达汽液分离器，最后回到压缩机完成一个制热循环；

和、或：在除雾模式时，冷媒循环回路的流动方式为：高温高压的气态冷媒从压缩机出来，经过加热器，经过加热器的冷媒可以选择是否与空气产生热交换，然后冷媒经过第二电磁三通控制阀，再到车厢外侧热交换器，在这里与空气进行热交换，冷媒向空气排出热量之后，冷媒再通过节流组件进行节流，变成低温低压的流体到达第一电磁三通控制阀，第一电磁三通控制阀通向所述冷却器的第一接口开启，而第一电磁三通控制阀通向所述汽液分离器的第二接口关闭；然后冷媒通过第一电磁三通控制阀的第一接口后再经过第二电磁阀，然后进入冷却器，在这里与车厢内的空气进行热交换，进行除湿；冷媒经过冷却器之后，再进入所述汽液分离器，最后冷媒回到压缩机完成除雾循环；

和、或：在除冰模式时，冷媒循环回路的流动方式为：高温高压的气态冷媒从压缩机出来，先进入加热器，并通过第二电磁三通控制阀的第一接口，进入车厢外侧热交换器，在这里加热车厢外侧热交换器，使车厢外侧热交换器外表面的霜或冰融化；然后冷媒通过节流组件节流后，冷媒变成低温低压的冷媒，并经过第一电磁三通控制阀，然后回到汽液分离器，在汽液分离器，液态冷媒留在汽液分离器内，气态冷媒回到压缩机进行下一个循环。

6.根据权利要求1-5其中任一所述的汽车空调系统，其特征在于，所述汽液分离器内可用于贮存冷媒液体的贮存空间的容量是所述空调系统冷媒充注量的30-60%。

7.根据权利要求6所述的汽车空调系统，其特征在于，所述节流组件为可双向流通进行节流的电子膨胀阀或热力膨胀阀；在除冰模式时，所述电子膨胀阀或热力膨胀阀的开度开到最大，且所述电子膨胀阀或热力膨胀阀的开度在除冰模式时不通过过热度进行控制，而是预先在程序中进行设定控制。

8.根据权利要求6所述的汽车空调系统，其特征在于，所述汽车空调系统在车厢内设置一个回风口，将吹向车厢内的冷风经过车厢后再通过风管送向电池等发热部件，以冷却电池等发热部件。

9.根据权利要求6所述的汽车空调系统，其特征在于，在所述加热器的进风口设置有第一风门，第一风门可以无级调节，通过所述第一风门的调节从而实现通过加热器的风量的比例的控制调节；

和或所述汽车空调系统在所述车厢内还设置有PTC加热器，在制热模式时通过选择性地运行所述PTC加热器以控制车厢内的温度，且向所述车厢内的风是先通过加热器、再通过所述PTC加热器然后再向车厢内送风的。

10.根据上述任一权利要求所述的汽车空调系统，其特征在于，所述车厢外侧热交换器还设置有一个旁通通道，所述汽车空调系统设置有一个第三电磁三通控制阀控制旁通通道的通、断，在除雾模式时，冷媒直接从旁通通道的流路中通过，而不通过所述车厢外侧热交换器。

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