CN103358851A - 一种汽车空调系统 - Google Patents

Abstract

一种汽车空调系统，包括压缩机、汽液分离器、第三热交换器、第一空调箱、第二空调箱、节流元件，在制冷模式时，制冷剂从第二热交换器出来后到达第三热交换器，在第三热交换器向外部放出热量，然后制冷剂分成两个支流路：其中第一支流路的制冷剂通向第一空调箱的第一热交换器，给车厢提供冷量；第二支流路的制冷剂通向第二空调箱的电池热交换器，给所述电池提供冷量。这样汽车空调系统中只有制冷剂的循环，而没有加热循环工质的加热循环，这样系统制造要相对简单得多。

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或混合动力的汽车空调系统。

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，世界各国都把新能源汽车作为汽车工业发展的战略方向，而电动汽车或混合动力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，电池作为核心部件，其成本和容量/重量制约着新能源汽车的发展；其空调系统同样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。另外，在传统汽车中，鼓风机和冷凝电机是汽车空调主要的用电源，而在电动汽车/混合动力汽车上用电的就不单单是混合动力，这一矛盾将更加突出。首先，压缩机没有发动机的驱动，完全依靠电能；其二，同样因为没有了发动机，在制热时没有发动机的余热可用，也要完全依靠电能。这样如何提高电能的利用率，成为电动汽车或混合动力汽车空调的主要问题。

如图8所示的电动汽车空调系统中，该系统有两个主要循环：制冷循环1000和加热循环2000。汽车空调系统包括两个空调箱总成：车厢空调箱1010和电池模块空调箱1020：车厢空调箱1010中包括车厢蒸发器1011和车厢加热器1012，电池模块空调箱1020中包括电池模块蒸发器1021和电池模块加热器1022。在进行制冷循环时，其工作过程为：在夏季工况时，开启空调，压缩机1001开始工作，消耗一定的电能，将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂，在流过冷凝器1002时放出热量，制冷剂放出的热量被环境空气吸收，本身发生相变而冷凝成液态，液态制冷剂在流过膨胀阀1003和/或1005时，使制冷剂降压降温，然后流经车厢蒸发器1011和/或电池模块蒸发器1021时吸收车内和/或电池内空气中的热量，本身发生相变而蒸发成气态，低温低压的气态制冷剂再被压缩机1001压缩成高温高压的气态制冷剂，如此循环工作。系统中的两个蒸发器1011和1021可单独工作，具体通过两个电磁阀1004和1006的通断来实现流路的控制。

而在制热循环时，其工作过程2000为：在冬季工况时，电加热器2003通电，给循环2000中的工质进行加热，同时，水泵2001启动，把加热后的工质送至加热器1012和/或1022，对车内和/或电池内空气中进行加热，具体通过两个电磁阀2004和2005的通断来实现流路的控制从而提供热源。加热器1012和1022可单独工作，通过电磁阀2004和2005的通断来实现。系统中，制冷采用传统车上的空调系统，同时或单独对车厢或电池进行冷却；而制热则采用高压PTC，即电加热的方式，同时或单独对车厢或电池进行加热。采用电加热，其效率最高为100%。这样该系统除了制冷循环外，还有循环2000中工质的加热循环系统，即系统相对较为复杂，并且其在制热时，是完全靠消耗整车的电能系统中的电能来对工质加热，车厢和/或电池中的空气再在散热器中与较热的工质进行热交换，加热后的空气再送至车厢和/或电池中。在这些热交换过程中，肯定会有热量的损失，所以效率肯定小于1。另外在加热时，因循环2000是中的工质的比热相对较大，而电加热器的功率有限，导致循环2000中的工质的升温相对较慢，进而空气的升温也较慢，这样要影响乘客的舒适性，及由于刚启动时电池温度相对较低，而温度升高较慢，从而会影响到电池的使用性能（如行驶里程缩短，使用寿命缩短）；再加上该系统同时存在制冷剂的制冷循环和加热循环2000工质的加热循环，系统的零件较多，相对较为复杂，在车上布置困难，制造成本较高。

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，采用热泵系统对车厢进行温度控制，并对电池也通过汽车空调系统提供冷量进行冷却，进而提高汽车空调系统的能效。为此，本发明采用以下技术方案：

一种汽车空调系统，至少包括制冷模式、制热模式，所述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、与车厢外环境进行热交换的第三热交换器、第一空调箱、第二空调箱、至少一个节流元件，第一空调箱用于调节车厢内的温度和或湿度，第一空调箱包括第一热交换器、第二热交换器；第二空调箱用于调节电池等发热元件的温度，包括电池热交换器；所述第二热交换器的进口与所述压缩机的出口通过管路相连接，第二热交换器的出口之后的管路中分成两路，这两路在制冷模式与制热模式时分别导通其中之一；在制冷模式时，制冷剂从所述第二热交换器出来后到达所述第三热交换器，在第三热交换器向外部放出热量，制冷剂在所述第三热交换器降温后从出口出来，制冷剂节流后分成两个支流路或制冷剂分成两个支流路后进行节流：其中第一支流路的制冷剂通向所述第一空调箱的第一热交换器，给所述第一热交换器提供冷量，从而给车厢提供冷量；第二支流路的制冷剂通向所述第二空调箱的电池热交换器，给所述电池热交换器提供冷量，从而给电池进行冷却。

可选地，所述汽车空调系统的节流元件设置在所述第三热交换器与所述第一热交换器、电池热交换器之间，在制冷模式时，从所述第三热交换器降温后出来的制冷剂先通过所述节流元件进行节流后再分成两个支流路，再分别通向所述第一空调箱的第一热交换器、及所述第二空调箱的电池热交换器。

优选地，所述汽车空调系统的节流元件包括：第一节流元件、第二节流元件，第一节流元件设置在所述第三热交换器与所述第一热交换器之间，所述第二节流元件设置在所述第三热交换器与所述电池热交换器之间，在制冷模式时，从所述第三热交换器降温后出来的制冷剂分成两个支流路，然后通过所述第一节流元件、第二节流元件进行节流，从所述第一节流元件节流后的制冷剂通向所述第一空调箱的第一热交换器，从所述第二节流元件节流后的制冷剂通向所述第二空调箱的电池热交换器。这样通向第一热交换器与电池热交换器的制冷剂可以分别通过各自的节流元件进行节流控制民，以满足不同的要求。

可选地，所述第二热交换器之后的管路中设置有三通阀，三通阀的第一出口通向所述第三热交换器、并通过第二截止阀或电磁阀管路连接所述汽液分离器；三通阀的第二出口通过节流元件管路连接所述第三热交换器，并通过第一截止阀或电磁阀或流量控制阀通向所述第一热交换器，在制热模式时，三通阀的第一出口关闭，三通阀的第二出口打开，但通向所述第一热交换器的第一截止阀或电磁阀或流量控制阀关闭；在制冷模式时，三通阀的第一出口打开，三通阀的第二出口关闭，通向所述第一热交换器的第一截止阀或电磁阀或流量控制阀打开。

优选地，所述第二热交换器之后的管路中设置有两个电磁阀：第一电磁阀、第二电磁阀，第一电磁阀之后的流路通向所述第三热交换器、并通过第二截止阀或电磁阀管路连接所述汽液分离器；第二电磁阀通过节流元件管路连接所述第三热交换器，并通过第一截止阀或电磁阀或流量控制阀通向所述第一热交换器；其中第一电磁阀与第二电磁阀中可选择性地导通其中之一；在制热模式时，第一电磁阀关闭、第二电磁阀打开，通向所述第一热交换器的第一截止阀或电磁阀或流量控制阀关闭；在制冷模式时，第一电磁阀打开、第二电磁阀关闭，通向所述第一热交换器的第一截止阀或电磁阀或流量控制阀打开。

优选地，所述汽车空调系统还包括中间换热器、小径节流元件，中间换热器包括第一部份、第二部份；第一部份与第二部份之间的流体流动是独立的，但两者之间可进行热交换；中间换热器的第一部份的出口一端管路连接到所述汽液分离器，另外进口一端连接到小径节流元件，中间换热器的第二部份的一端通过节流元件与所述第三热交换器管路连接，中间换热器的第二部份的另一端通过第一截止阀、或电磁阀、或流量控制阀与所述第一热交换器管路连接；所述汽车空调系统在制热模式时，制冷剂从压缩机出来后先通过所述第二热交换器，然后其中一部分制冷剂经小径节流元件节流后流向中间换热器的第一部份，另外有一部分流过所述中间换热器的第二部份，这两部份制冷剂进行热交换，使经节流降温后的通过中间换热器的第一部份的制冷剂吸收中间换热器的第二部份中制冷剂的热量，使所述中间换热器的第二部份的制冷剂温度进一步降低后流出。这样到达中间换热器的第二部份的制冷剂，通过与第一部份制冷剂的热交换，其制冷剂的温度进一步降低，这样能使到达第三热交换器的制冷剂的温度进一步降低，从而提高在第三热交换器的制冷剂与外界环境的温差，从而提高换热效率，而通过中间换热器的第一部份的制冷剂的温度得到提高，从而使回到压缩机的制冷剂的温度也能得到提高，这样，该系统针对制热时的工作范围进一步加大，从而扩大了汽车空调的使用范围。

优选地，在制热模式时，从所述第二热交换器出来的制冷剂分成三个流路：其中一小部份经第一支流路经小径节流元件节流后到达中间换热器的第一部份，另外一部份经第二支流路到达中间换热器的第二部份，其余部份经第三支流路的制冷剂经第三截止阀、或电磁阀、或流量控制阀到达电池热交换器；第二支流路经中间换热器的第二部份的制冷剂与第三支流路经电池热交换器的制冷剂汇合后再流向第三热交换器。

优选地，所述小径节流元件为节流管，所述节流元件为可双向流通进行了节流控制的电子膨胀阀。

优选地，在制热模式时，经所述小径节流元件节流并流过所述中间换热器的第一部份的制冷剂的流量少于经所述中间换热器的第二部份的制冷剂的流量。

优选地，所述第二空调箱还包括第二循环风门、第二电加热器、第二风机，所述第二空调箱通过所述电池的进风风道向电池送风冷却或加温，并设置有电池的回风通道以使向电池送风冷却或加温的风能选择性地循环回到第二空调箱。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：汽车空调系统中只有制冷剂的循环，而没有加热循环2000工质的加热循环，这样系统制造要相对简单得多，并且通过本发明的方式时，在加热时升温比现有技术也要相对快速，从而提高了系统的舒适性，也使电池在需要加热时升温更快。另外本发明的汽车空调系统可以同时对车厢与电池同时提供冷量，另外还可以对电池单独提供冷量，且还可以对电池提供冷量而同时对车厢内进行加热，从而提高了整体的使用范围。

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冰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给车厢内制热而给电池冷却时的管路连接示意图；

图5是本发明第二种具体实施方式的管路连接示意图；

图6是本发明第三种具体实施方式的管路连接示意图；

图7是本发明第四种具体实施方式的管路连接示意图；

图8一种现有的电动汽车空调系统管路连接的示意图。

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。

本发明的汽车空调系统属于热泵系统，包括：制冷模式、制热模式、除冰模式等。本发明的第一种具体实施方式如图1-图4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冰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给车厢内制热而给电池冷却时的管路连接示意图；其中图中管路以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压缩机1、位于压缩机进气口前的汽液分离器12、与车厢外环境进行热交换的第三热交换器3、第一节流元件4、第二节流元件5、第一空调箱100、第二空调箱200。其中第一空调箱100用于调节车厢内的温度和或湿度，第一空调箱100包括第一热交换器101、第二热交换器102、第一风机104、风门105、格栅与风道109；在第一热交换器101之前的管路中还设置有第一截止阀8，第一节流元件4设置在第三热交换器3与第一截止阀8之间的管路中，第二热交换器102之后的管路中设置有三通阀2，三通阀2的进口21与第二热交换器102的出口连接，三通阀2的第一出口22分成两路管路：第一管路221通向第三热交换器3、第二管路222通向第二截止阀11，三通阀2的第二出口23通向第一截止阀8、第一节流元件4之间的管路、并通过第三截止阀9通向电池热交换器201；所述第一热交换器101、第二热交换器102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，具体可以设置于车厢内，也可以设置于车厢外通过送风管道向车厢内送风。

第二空调箱200包括第二循环风门204、电池热交换器201、第二电加热器202、第二风机203，主要用于对电池300等发热元件温度的管理。第二空调箱200通过电池的进风风道401向电池300送风，并通过与电池的回风通道402使风循环回到第二空调箱200。电池热交换器201的一端通过管路与第二节流元件5连接，另一端通过管路与第三截止阀9、第四截止阀10连接。

该实施方式中汽车空调系统还包括中间换热器6，中间换热器6包括第一部份61、第二部份62；第一部份61与第二部份62之间的流体流动是独立的，但两者之间可进行热交换；中间换热器6的第一部份61的出口一端连接到汽液分离器12，另外进口一端连接到小径节流元件7，小径节流元件7又与三通阀2的第二出口23连接；中间换热器6的第二部份62的一端与第一节流元件4连接，中间换热器6的第二部份62的另一端与所述第一截止阀8连接。而中间换热器6的第一部份61与第二部份62之间可以进行热交换，而具体形式可以是壳管式换热器这样制造成本相对较低且体积较小，另外也可以采用板式换热器。

当夏天车厢内需要制冷时，空调系统切换为制冷模式，这时电池300也同时进行冷却。在制冷模式下，第一截止阀8开启，第二截止阀11关闭，第三截止阀9关闭，第四截止阀10开启；三通阀2通向第三热交换器3的第一出口22导通，三通阀2通向第一截止阀8、小径节流元件7方向的第二出口23关闭。压缩机1消耗一定的电能，将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂，流经车内第二热交换器102，这时第一风门105关闭，不让风通过第二热交换器102，然后通过三通阀2流向第三热交换器3，高温高压的制冷剂在第三热交换器3中在冷却空气流B的冷却冷凝下，放出热量被并释放到环境空气中去，本身发生相变（或部份）而冷凝成液态；液态制冷剂从第三热交换器3出来后，可分成两路：第一支路221a制冷剂在流过第一节流元件4时，使制冷剂降压降温，流经中间换热器62；第二支路221b制冷剂在流过第二节流元件5时，使制冷剂节流后降压降温，然后再通向电池热交换器201。流经第一支路221a的制冷剂在流经中间换热器62后通过第一截止阀8到达第一热交换器101；低温低压的液态制冷剂在第一热交换器101中，吸收空气流A中的热量，本身发生相变而蒸发成气态，而空气流A的温度得以降低并使冷风通向车厢内。而另一支路221b制冷剂在流过第二节流元件5经节流后到达电池热交换器201，吸收第二风机203所吹出的空气流E中的热量，本身发生相变（或部份）而蒸发成气态，从电池热交换器201出来后的制冷剂经第四截止阀10与从第一热交换器101中出来的气态制冷剂汇合后到达汽液分离器12，并经汽液分离器12的分离，液态制冷剂（如有）储藏在汽液分离器12内，低温低压的气态制冷剂再被压缩机1压缩成高温高压的气态制冷剂，如此循环工作。

其中第一风机104对空气流A起输送作用，空气流A通过第一热交换器101被降温除湿，经格栅与风道109，送入车厢内，降低车厢内的温度，提供舒适的乘车环境；空气流A为流经内循环风口107和新风口108的混合风，混合比例可由系统根据舒适性要求，由第一循环风门106进行控制。

另外，空气流A温度的控制还可以是这样实现的：可根据需要，由第一风门105的开启角度控制空气流A流经第二热交换器102进行热交换的比例，加热部份流经第二热交换器102的空气流，再与原来的空气流进行混合，而达到所需的温度。如气温较高，只需要制冷时，使第一风门105关闭，不让空气流流经第二热交换器102。其中，空气流A为流经内循环风口107和新风口108的混合风，混合比例可由系统根据舒适性要求，由第一循环风门106进行控制，引入内循环风可以进一步的节省功耗。同时，第二风机203对空气流E起输送作用。空气流E通过电池热交换器201，被降温除湿，通过电池的进风风道401送至电池300中，对电池300进行降温，使其维持在合适的工作范围内。当外界环境G的温度高于电池的回风温度F即外界环境G的温度高于电池的回风通道402中空气流的温度时，第二循环风门204开至图中的左边位置，部分或全部引入电池的回风F，从而降低空气流E的进风温度，从而起到节省能源的作用。

上面所描述的模式下，电池与车厢内是同时进行制冷的。而本发明中第一热交换器101和电池热交换器201是可以单独工作的，如在气温不是很高时如车厢不需制冷时，可以只对电池热交换器201提供冷源，具体可以通过对第一截止阀8和第四截止阀10的控制得以实现，从而可单独为车厢或电池提供冷源。如当电池需急速降温时，或当外界热负荷不是太高时，可将第一截止阀8关闭，而使第四截止阀10开启，这样仅有制冷剂流经电池热交换器201对电池进行冷却。第一截止阀8和第四截止阀10具体优先采用电磁阀进行控制以实现自动控制的需要。

另外，在外界温度相对较低时，这时车厢不需要制冷，而电池需适当冷却时，这时可直接引用外界新风G，来给电池300进行冷却，而不是利用制冷模式为电池300冷却，即此时可以不需要启动空调系统的制冷模式。然后，通过回风风道402上的风门（未示出），来控制电池的回风是回空调箱200，还是直接排出车外，这样，以进一步的节省电能，提高系统的效率。

当外界温度进一步降低时，这时车厢需要制热来提高温度，而电池300在一开始行驶时温度较低，而当行驶到一定里程时电池会发热而需适当冷却，这里空调系统的运行如图4所示，图4是本发明第一种具体实施方式在车厢内制热而给电池冷却时的管路连接示意图。在这一模式下，第一截止阀8关闭，第二截止阀11关闭，第三截止阀9关闭，第四截止阀10开启；三通阀2通向第三热交换器3的第一出口22导通，三通阀2通向第一截止阀8、小径节流元件7方向的第二出口23关闭。压缩机1消耗一定的电能，将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂，流经车内第二热交换器102，这时第一风门105打开，空气流A通过第二热交换器102进行热交换从而使空气流A的温度提高；然后制冷剂通过三通阀2流向第三热交换器3，制冷剂在第三热交换器3可以选择是否与冷却空气流B进行热交换，然后制冷剂从第三热交换器3出来后，通过第二支路221b的制冷剂经过第二节流元件5经节流后降压降温，然后再通向电池热交换器201，吸收第二风机203所吹出的空气流E中的热量，本身发生相变（或部份）而蒸发成气态，从电池热交换器201出来后的制冷剂经第四截止阀10到达汽液分离器12，并经汽液分离器12的分离，液态制冷剂（如有）储藏在汽液分离器12内，低温低压的气态制冷剂再被压缩机1压缩成高温高压的气态制冷剂，如此循环工作。

另外如果这时电池不需要空调进行降温冷却而只需要外界自然风冷却的话，也可直接引用外界新风G，来给电池300进行冷却，而空调系统运行制热模式，使第三热交换器3释放冷量，这样也是可以的，具体可根据电池需要冷却的程度来进行控制。

当温度进一步降低时，这时冬天由于温度很低，电池也需要热量以提高其环境温度，以保证其使用寿命，这时空调系统切换为制热模式，如图2所示，这时第一截止阀8与第四截止阀10关闭，第二截止阀11与第三截止阀9开启，三通阀2通向第三热交换器3的第一出口22关闭，三通阀2通向第一截止阀8、小径节流元件7与中间换热器6方向的第二出口23导通。压缩机1消耗一定的电能，将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂，流经第二热交换器102，在低温空气流A的冷却下，制冷剂的热量传递给空气流A，本身发生相变而冷凝，然后通过三通阀2的第二出口23，在到达小径节流元件7与中间换热器6、第三截止阀9时，制冷剂分成三个流路：其中第一支流路231经小径节流元件7节流后降温降压后到达中间换热器6的第一部份61，第二支流路232的制冷剂到达中间换热器6的第二部份62，第三支流路233的制冷剂经第三截止阀9到达电池热交换器201；到达中间换热器6的第二部份62的制冷剂，与经过中间换热器6的第一部份61的温度较低的制冷剂进行热交换，经过中间换热器6的第二部份62的制冷剂的温度进一步降低，而通过中间换热器6的第一部份61的制冷剂的温度得到提高，从而使回到压缩机1的制冷剂的温度也能得到提高，并能使到达第三热交换器3的制冷剂的温度进一步降低，从而提高在第三热交换器3的制冷剂与外界环境的温差，从而提高换热效率，这样，该系统针对制热时的工作范围进一步加大，从而扩大了汽车空调的使用范围。而到达电池热交换器201的制冷剂向空气流E放出热量给电池升温，然后这部份制冷剂再到第二节流元件5节流后再到第三热交换器3。

在第三热交换器3制冷剂与低温空气流B进行热交换，吸收其热量蒸发而变成低温低压的气态制冷剂或气液两相的制冷剂。这样，由于通过中间换热器6的第二部份62的制冷剂的温度进一步降低，这样，到达第三热交换器3的制冷剂的温度也相对较低，增加了到达第三热交换器3的制冷剂与外部环境的温差，从而使该系统能从较低温度的低温环境中吸收热量，实现热泵的功能。然后制冷剂通过第二截止阀11，到达汽液分离器12，经汽液分离器12的分离，液态制冷剂（如有）储存在汽液分离器12内，低温低压的气态制冷剂再被压缩机1压缩成高温高压的气态制冷剂，如此循环工作。这样，通过中间换热器6，一方面使到达第三热交换器3的制冷剂与外部环境的温差加大，使该热泵的工作范围能获得增大，能效比提高；同时还能使到达压缩机1的制冷剂的温度升高，这样可提高压缩机1排气口的制冷剂的温度，进一步提高制热效率。中间换热器6可以采用套管式换热器，也可以采用双流道换热器使这两部份完成热交换即可。第一风机104对空气流A起输送作用，空气流A通过第二热交换器102被加热，经格栅与风道109，送入车室内，增加车室内的温度，提供舒适的乘车环境。同样地，空气流A为流经内循环风口107和新风口108的混合风，混合比例可系统根据舒适性要求，由第一循环风门106进行控制。而内循环风的比例以不引起车窗结雾为目标。而引入内循环风可以进一步的节省功耗。如果环境温度太低，热泵的加热性能不足，或导致热泵效率较低，或甚至导致热泵无法工作时，可使用电加热器103来辅助加热，与热泵系统一起实现加热功能。另外，如果热泵的热量不足以提供给电池热量，同样，为了保证电池达到合适的工作温度，也设置了第二电加热器202，在电池热交换器提供的热量不足的情况下，可以补充给电池升温，以保证电池300的工作温度，这样，该系统在制热时的工作范围进一步加大，从而扩大了汽车空调的使用范围，特别是在低温低寒区域。

上述实施模式时的汽车空调系统中制热时是不让制冷剂通过第一热交换器101，这样风机104吹出的风通过第一热交换器101时不会进行热交换，而直接到达制冷剂温度高的第二热交换器102进行热交换。

另外在冬天时，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，第三热交换器3是用于散冷的，在制热模式工作时间过长后，这样容易使第三热交换器3结霜或结冰，进而影响热泵运行的能效甚至丧失散热性能，所以，需要启动除冰/除霜模式。具体地，本发明的空调系统在除冰模式时运行情况如图3所示，这时，第一截止阀8开启，第二截止阀11、第三截止阀9、第四截止阀10关闭，三通阀2通向第三热交换器3的第一出口22导通，三通阀2通向第一截止阀8、小径节流元件7方向的第二出口23关闭，第一风机104关闭。压缩机1消耗一定的电能，将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂，流经第二热交换器102。此时，风机104不工作，所以没有空气流A，高温高压的气态制冷剂通过三通阀2的第一出口22流向第三热交换器3，放出热量，使第三热交换器3表面的冰（霜）迅速除去，恢复制热性能。制冷剂本身发生相变而冷凝成液态或部份冷凝成液态；然后制冷剂再通过第一节流元件4、中间换热器6的第二部份62，然后再通过第一截止阀8与第一热交换器101回到汽液分离器12，由于第一风机104关闭，没有风经过第一热交换器101，所以没有热交换发生；再经汽液分离器12的分离，液态制冷剂储藏在汽液分离器12内，低温低压的气态制冷剂再被压缩机1压缩成高温高压的气态制冷剂，如此循环工作进行除冰。

在除冰模式刚开始除冰时至除冰结束时，其制冷剂的压焓图是一个动态变化的过程，当除冰模式刚开始时，通过汽液分离器12之前的气液两相的制冷剂，经过汽液分离器12的分离，通往压缩机1吸气口的制冷剂为饱和气态制冷剂，液态制冷剂留贮在汽液分离器12的制冷剂液体贮存空间，所以汽液分离器12的制冷剂液体贮存空间的容量要求在所述热泵系统制冷剂充注量的30-60%，这样可以确保通过汽液分离器12后的制冷剂为气态制冷剂；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1的湿压缩。

另外，除冰模式时在第二热交换器102也可以选择是否进行热交换，如要快速除冰即可以不让第二热交换器102进行热交换，这样到达第三热交换器3的制冷剂的温度会更高一些，除冰或霜的时间就可以更短。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，可以将工作模式恢复到制热模式运行。

上面介绍的实施方式中节流元件可以选用节流管、热力膨胀阀或电子膨胀阀，小径节流元件7优先考虑节流管进行节流，第一节流元件4、第二节流元件5可以优先选用电子膨胀阀。

第一截止阀8、第二截止阀11、第三截止阀9、第四截止阀10可以优先选用电磁阀，以实现自动控制的需要；第一截止阀8、第三截止阀9、第四截止阀10还可以采用带截止功能的流量控制阀以进行流量的分配，提高系统效率。上面的实施方式中在制冷时车厢内的温度是通过选择性地打开第一风门一定角度来进行对车厢内温度的控制，实际上本发明并不限于此，另外还可以通过控制分配给第一热交换器101的制冷剂的量来进行控制，具体地，是将第一截止阀8改为带有截止功能的流量控制阀，或者改为一个截止阀与一个流量控制阀的组合，这样就可能通过控制通过第一热交换器101的制冷剂的量来进行对车厢内的温度的控制，而不再需要将第一风门打开对经冷却后的风进行适当加热的方式来控制了，这样能更加节省能源。对于分配给电池热交换器201的制冷剂的量也可以这样进行流量的控制，以保证电池的工作温度。另外，制热时也是同样地，即优选的，第一截止阀8、第三截止阀9、第四截止阀10采用带有截止功能的流量控制阀，或者改为一个截止阀与一个流量控制阀的组合，，这样可以控制通过各个流路的制冷剂的比例，使制冷剂根据需要进行分配，从而使系统的效率进一步提高。

下面介绍本发明的第二种具体实施方式，图5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简化实施方式，具体地，本实施方式中简化了系统管路：取消了上面第一实施方式中的第三截止阀9及所在的管路，该实施方式可以为车厢提供冷源和热源，但仅能为电池提供冷源，不能提供热源。电池的热源完全靠第二电加热器202来实现。这样设置的优点主要有：空调系统相对简单，除了管路，控制也能简化；另外第二电加热器202直接对空气流E进行加热，没有中间环节，热损失相对较少，效率也较高。本实施方式的具体运行模式可以参照上面的第一实施方式，这里不再详细描述。

下面介绍本发明的第三种具体实施方式，图6是本发明第三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，具体地，本实施方式将第三热交换器3通向第一节流元件4、第二节流元件5的位置设置了一个第二三通阀15，进行通向第一节流元件4、第二节流元件5两路制冷剂的流量的分配与控制，从而确保通向电池热交换器201的制冷剂的流量，从而保证电池的温度而提高电池的行驶里程与寿命；另外本实施方式中省略了中间换热器6，这里系统相对简单一些，而比较适合于冬天时温度不是很低的场合使用，而具体的运行过程与模式可以参照上面的第一种具体实施方式的介绍，这里就不再详细说明。

另外，上面的几种实施方式中在第一热交换器101与第三热交换器3之间、电池热交换器201与第三热交换器3之间是分别设置了两个节流元件：第一节流元件4、第二节流元件5来进行节流控制的，而作为一种改进方式，可以在第三热交换器3通向第一热交换器101、电池热交换器201的管路中在分开前设置一个节流元件进行节流，具体如图7所示，在制冷时，是将经第三热交换器3冷却后的制冷剂经节流元件45节流后再分别分成两路流向第一热交换器101、电池热交换器201；而在制热时，则是将通过第一热交换器101、电池热交换器201后的制冷剂汇合后再经节流元件45节流后再通向第三热交换器3，并在第三热交换器3吸收空气流B的热量节后蒸发，具体的运行过程同样可以参照上面实施方式的描述，这里不再详细描述。

上面介绍的几种实施方式中，通过第二热交换器后的制冷剂是通过三通阀2进行制冷剂的流动方式的控制，三通阀具体可以采用电磁切换方式控制，使其的一个出口导通，另一出口关闭；但本发明并不限于此，还可以采用其他方式来进行控制，如采用两个电磁阀来进行分别控制也同样可以实现本发明目的，即使用两个电磁阀来分别控制从第二热交换器102出来后通向第三热交换器3的制冷剂流路、用从第二热交换器102出来后通向中间换热器6、第一截止阀8方向的制冷剂流路，其中这两个电磁阀选择性地导通其中之一，这样同样可以实现本发明的目的，具体地运行模式可以参照上面实施方式，这里不再复述。另外上面介绍的几种实施实施方式还可以进行相互组合或替代，这在本领域技术人员来说应该是很容易就可以实现，所以也不再详细介绍。

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，至少包括制冷模式、制热模式，所述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、与车厢外环境进行热交换的第三热交换器、第一空调箱、第二空调箱、至少一个节流元件，第一空调箱用于调节车厢内的温度和或湿度，第一空调箱包括第一热交换器、第二热交换器；第二空调箱用于调节电池等发热元件的温度，包括电池热交换器；所述第二热交换器的进口与所述压缩机的出口通过管路相连接，第二热交换器的出口之后的管路中分成两路，这两路在制冷模式与制热模式时分别导通其中之一；在制冷模式时，制冷剂从所述第二热交换器出来后到达所述第三热交换器，在第三热交换器向外部放出热量，制冷剂在所述第三热交换器降温后从出口出来，制冷剂节流后分成两个支流路或制冷剂分成两个支流路后进行节流：其中第一支流路的制冷剂通向所述第一空调箱的第一热交换器，给所述第一热交换器提供冷量，从而给车厢提供冷量；第二支流路的制冷剂通向所述第二空调箱的电池热交换器，给所述电池热交换器提供冷量，从而给电池进行冷却。

2.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于，所述汽车空调系统的节流元件设置在所述第三热交换器与所述第一热交换器、电池热交换器之间，在制冷模式时，从所述第三热交换器降温后出来的制冷剂先通过所述节流元件进行节流后再分成两个支流路，再分别通向所述第一空调箱的第一热交换器、及所述第二空调箱的电池热交换器。

3.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于，所述汽车空调系统的节流元件包括：第一节流元件、第二节流元件，第一节流元件设置在所述第三热交换器与所述第一热交换器之间，所述第二节流元件设置在所述第三热交换器与所述电池热交换器之间，在制冷模式时，从所述第三热交换器降温后出来的制冷剂分成两个支流路，然后通过所述第一节流元件、第二节流元件进行节流，从所述第一节流元件节流后的制冷剂通向所述第一空调箱的第一热交换器，从所述第二节流元件节流后的制冷剂通向所述第二空调箱的电池热交换器。

4.根据权利要求3所述的汽车空调系统，其特征在于，所述第二热交换器之后的管路中设置有三通阀，三通阀的第一出口通向所述第三热交换器、并通过第二截止阀或电磁阀管路连接所述汽液分离器；三通阀的第二出口通过节流元件管路连接所述第三热交换器，并通过第一截止阀或电磁阀或流量控制阀通向所述第一热交换器，在制热模式时，三通阀的第一出口关闭，三通阀的第二出口打开，但通向所述第一热交换器的第一截止阀或电磁阀或流量控制阀关闭；在制冷模式时，三通阀的第一出口打开，三通阀的第二出口关闭，通向所述第一热交换器的第一截止阀或电磁阀或流量控制阀打开。

5.根据权利要求3所述的汽车空调系统，其特征在于，所述第二热交换器之后的管路中设置有两个电磁阀：第一电磁阀、第二电磁阀，第一电磁阀之后的流路通向所述第三热交换器、并通过第二截止阀或电磁阀管路连接所述汽液分离器；第二电磁阀通过节流元件管路连接所述第三热交换器，并通过第一截止阀或电磁阀或流量控制阀通向所述第一热交换器；其中第一电磁阀与第二电磁阀中可选择性地导通其中之一；在制热模式时，第一电磁阀关闭、第二电磁阀打开，通向所述第一热交换器的第一截止阀或电磁阀或流量控制阀关闭；在制冷模式时，第一电磁阀打开、第二电磁阀关闭，通向所述第一热交换器的第一截止阀或电磁阀或流量控制阀打开。

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，所述汽车空调系统还包括中间换热器、小径节流元件，中间换热器包括第一部份、第二部份；第一部份与第二部份之间的流体流动是独立的，但两者之间可进行热交换；中间换热器的第一部份的出口一端管路连接到所述汽液分离器，另外进口一端连接到小径节流元件，中间换热器的第二部份的一端通过节流元件与所述第三热交换器管路连接，中间换热器的第二部份的另一端通过第一截止阀、或电磁阀、或流量控制阀与所述第一热交换器管路连接；

所述汽车空调系统在制热模式时，制冷剂从压缩机出来后先通过所述第二热交换器，然后其中一部分制冷剂经小径节流元件节流后流向中间换热器的第一部份，另外有一部分流过所述中间换热器的第二部份，这两部份制冷剂进行热交换，使经节流降温后的通过中间换热器的第一部份的制冷剂吸收中间换热器的第二部份中制冷剂的热量，使所述中间换热器的第二部份的制冷剂温度进一步降低后流出。

7.根据权利要求6所述的汽车空调系统，其特征在于，在制热模式时，从所述第二热交换器出来的制冷剂分成三个流路：其中一小部份经第一支流路经小径节流元件节流后到达中间换热器的第一部份，另外一部份经第二支流路到达中间换热器的第二部份，其余部份经第三支流路的制冷剂经第三截止阀、或电磁阀、或流量控制阀到达电池热交换器；第二支流路经中间换热器的第二部份的制冷剂与第三支流路经电池热交换器的制冷剂汇合后再流向第三热交换器。

8.根据权利要求7所述的汽车空调系统，其特征在于，所述小径节流元件为节流管，所述节流元件为可双向流通进行了节流控制的电子膨胀阀。

9.根据权利要求7或8所述的汽车空调系统，其特征在于，在制热模式时，经所述小径节流元件节流并流过所述中间换热器的第一部份的制冷剂的流量少于经所述中间换热器的第二部份的制冷剂的流量。

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，所述第二空调箱还包括第二循环风门、第二电加热器、第二风机，所述第二空调箱通过所述电池的进风风道向电池送风冷却或加温，并设置有电池的回风通道以使向电池送风冷却或加温的风能选择性地循环回到第二空调箱。

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