CN104279800A - 电动汽车空调系统及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明针对现有的采用四通换向阀的汽车空调系统存在换向延迟、换向不到位的缺陷，提供一种电动汽车空调系统，包括制冷剂循环系统及冷却液循环系统，其中，所述制冷剂循环系统中的制冷剂在高温制冷工况、低温制热工况及常温制冷制热工况下的流向相同。本发明提供的电动汽车空调系统，车内空气的制热依靠冷却液循环系统实现，制冷剂循环系统仅用于制冷，制冷剂循环系统中的制冷剂在各个工况下保持同样的流向，从而克服了现有的空调系统存在的换向延迟、换向不到位的缺陷，避免了制冷剂换向引起的制冷或采暖延迟，提升了空调的舒适性，解决了室外换热器易结霜、难除霜等问题。

Description

电动汽车空调系统及电动汽车

技术领域

本发明属于空调技术领域，特别是涉及一种电动汽车空调系统及电动汽车。

背景技术

传统的电动汽车空调系统，一般采用汽车热泵空调系统或者汽车空调制冷系统与PTC供热采暖系统组合的方式来实现整车空调制冷制热功能。

公开号为CN201124749的中国专利申请公开了一种汽车空调和冷却系统，其通过使得空调与冷却系统共用一个室外换热器来实现空调的制冷制热功能。因此，在高温制冷工况，空调系统中的热量可以通过室外换热器转移到冷却系统中，并由冷却系统中的散热器将热量散发到大气中，从而降低空调系统压缩机的耗电量，增加制冷能力。

公开号为CN1709734的中国专利申请中公开了一种电动汽车热泵空调系统，其功能与结构与CN201124749中的空调结构类似，主要不同之处在于，CN201124749为传统燃油车用的空调，其利用发动机散热器、室外散热器及内部换热器的组合来实现制冷制热；而CN1709734为电动汽车空调系统，其没有发动机，其用了外部冷凝器、内部冷凝器及内部蒸发器来实现制冷制热。

但是，上述两种空调系统中，空调在制冷与制热时，制冷剂的流向均是相反的，即制冷剂需要换向，而实现换向功能的都是一个四通换向阀。但是，上述的四通换向阀在汽车上运行时性能很不稳定，在工作时存在换向延迟、换向不到位等问题，从而容易导致制冷剂在空调系统中发生内漏所引起的串流问题。另外，制冷剂换向也容易引起空调制冷或采暖延迟、空调风舒适性差，以及室外换热器易结霜、难除霜等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有的采用四通换向阀的汽车空调系统存在换向延迟、换向不到位的缺陷，提供一种电动汽车空调系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种电动汽车空调系统，包括制冷剂循环系统及冷却液循环系统，其中，

所述制冷剂循环系统包括制冷系统，所述制冷系统用于在高温制冷工况及常温制冷制热工况下对车内空气进行制冷；

所述冷却液循环系统，用于在高温制冷工况及常温制冷制热工况下与制冷剂循环系统中的高温高压气态制冷剂换热后将冷却液吸收的热量散发至外部大气；以及，用于在低温制热工况下与制冷剂循环系统中的高温高压气态制冷剂换热后将升温的冷却液与车内空气换热以对车内空气进行制热；

其中，所述制冷剂循环系统中的制冷剂在高温制冷工况、低温制热工况及常温制冷制热工况下的流向相同。

进一步地，所述制冷剂循环系统还包括制冷剂回流支路，所述制冷剂回流支路用于在低温制热工况下将制冷剂循环系统中的低温低压液态制冷剂转变为低温低压气态制冷剂后直接回流。

进一步地，所述制冷系统包括压缩机、气液换热器、膨胀阀及第一内部换热器；所述气液换热器的制冷剂进口与所述压缩机的出口连接，所述气液换热器的制冷剂出口与所述膨胀阀的进口连接，所述膨胀阀的出口与所述第一内部换热器的进口连接，所述第一内部换热器的出口与所述压缩机的进口连接。

进一步地，所述制冷剂回流支路包括第一开关阀、外部换热器及第二开关阀，所述膨胀阀的出口与所述第一开关阀的进口及所述第二开关阀的进口连接，所述第一开关阀的出口与所述第一内部换热器的进口连接，所述外部换热器的出口均与所述压缩机的进口连接。

进一步地，所述制冷系统还包括气液分离器，所述气液分离器的出口与所述压缩机的进口连接，所述气液分离器的进口与所述第一内部换热器的出口及所述外部换热器的出口连接。

进一步地，所述制冷系统还包括贮液干燥器，所述贮液干燥器的进口与所述气液换热器的制冷剂出口连接，所述贮液干燥器的出口与所述膨胀阀的进口连接。

进一步地，所述外部换热器布置在电机冷却系统散热器的后方，或者是所述外部换热器连接电动汽车上的发热元件。

进一步地，所述冷却液循环系统包括三通阀、第一电动水泵、第二电动水泵、散热器及第二内部换热器，所述三通阀的进口与所述气液换热器的冷却液出口连接，所述三通阀的一个出口与第一电动水泵的进口连接，所述三通阀的另一个出口与所述第二电动水泵的进口连接，所述第二电动水泵的出口与所述散热器的冷却液进口连接，所述散热器的冷却液出口与所述气液换热器的冷却液进口及所述第二内部换热器的出口连接，所述第二内部换热器的进口与所述第一电动水泵的出口连接。

进一步地，所述气液换热器为板式换热器或管式换热器。

本发明提供的电动汽车空调系统，车内空气的制热依靠冷却液循环系统实现，制冷剂循环系统仅用于制冷，制冷剂循环系统中的制冷剂在各个工况下保持同样的流向，从而克服了现有的采用四通换向阀的汽车空调系统存在的换向延迟、换向不到位的缺陷，避免了制冷剂换向引起的制冷或采暖延迟，提升了空调的舒适性，解决了室外换热器易结霜、难除霜等问题，且由于不需要四通换向阀，空调系统的工作稳定性大大提高。

另外，本发明还提供了一种电动汽车，所述电动汽车包括上述的电动汽车空调系统。

本发明提供的电动汽车，由于具有上述的电动汽车空调系统，不会产生制冷或采暖延迟的现象，空调的舒适性大大提高。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的电动汽车空调系统的连接示意图；

图2是本发明一实施例提供的电动汽车空调系统高温制冷工况的示意图；

图3是本发明一实施例提供的电动汽车空调系统低温制制工况的示意图；

图4是本发明一实施例提供的电动汽车空调系统常温制冷制热工况的示意图；

图5是本发明另一实施例提供的电动汽车空调系统的连接示意图；

图6是本发明另一实施例提供的电动汽车空调系统的连接示意图。

说明书附图中的附图标记如下：

1、压缩机；2、气液换热器；3、膨胀阀；4、第一开关阀；5、第一内部换热器；6、外部换热器；7、第二开关阀；8、气液分离器；9、第二内部换热器；10、第一电动水泵；11、三通阀；12、第二电动水泵；13、散热器；14、贮液干燥器。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一实施例提供的电动汽车空调系统，包括制冷剂循环系统及冷却液循环系统。

所述制冷剂循环系统包括制冷系统制冷剂回流支路，所述制冷系统用于在高温制冷工况及常温制冷制热工况下对车内空气进行制冷；所述制冷剂回流支路用于在低温制热工况下将制冷剂循环系统中的低温低压液态制冷剂转变为低温低压气态制冷剂后直接回流。

所述冷却液循环系统，用于在高温制冷工况及常温制冷制热工况下与制冷剂循环系统中的高温高压气态制冷剂换热后将冷却液吸收的热量散发至外部大气；以及，用于在低温制热工况下与制冷剂循环系统中的高温高压气态制冷剂换热后将升温的冷却液与车内空气换热以对车内空气进行制热；

其中，所述制冷剂循环系统中的制冷剂在高温制冷工况、低温制热工况及常温制冷制热工况下的流向相同。

如图1所示，本实施例中，所述制冷剂循环系统的制冷系统包括压缩机1、气液换热器2、膨胀阀3、第一内部换热器5及气液分离器8；所述制冷剂循环系统的制冷剂回流支路包括第一开关阀4、外部换热器6及第二开关阀7，所述气液换热器2的制冷剂进口与所述压缩机1的出口连接，所述气液换热器的制冷剂出口与所述膨胀阀3的进口连接，所述膨胀阀3的出口与所述第一开关阀4的进口及所述第二开关阀7的进口连接，所述第一开关阀4的出口与所述第一内部换热器5的进口连接，所述气液分离器3的进口与所述第一内部换热器5的出口及所述外部换热器6的出口连接，所述气液分离器3的出口与所述压缩机1的进口连接。

如图1所示，本实施例中，所述冷却液循环系统包括三通阀11、第一电动水泵10、第二电动水泵12、散热器13及第二内部换热器9，所述三通阀的进口11c与所述气液换热器2的冷却液出口连接，所述三通阀11的一个出口11a与第一电动水泵10的进口连接，所述三通阀的另一个出口11b与所述第二电动水泵12的进口连接，所述第二电动水泵12的出口与所述散热器13的冷却液进口连接，所述散热器13的冷却液出口与所述气液换热器2的冷却液进口及所述第二内部换热器9的出口连接，所述第二内部换热器9的进口与所述第一电动水泵10的出口连接。

本实施例中，所述压缩机1为曲轴连杆式压缩机、斜盘式压缩机、摆盘式压缩机、旋叶式压缩机、滚动活塞式压缩机或涡旋式压缩机等。

本实施例中，所述气液换热器2为板式换热器或管式换热器，优选为板式换热器。所述气液换热器2具有与冷却液循环系统连接的冷却液入口及冷却液出口，及与制冷剂循环系统连接的制冷剂入口及制冷剂出口，由压缩泵1来的高温高压气态制冷剂与由冷却液循环系统来的冷却液在此换热后，高温高压气态制冷剂降温为中温高压的液态制冷剂。

本实施例中，所述第一内部换热器5为蒸发器，低温低压的液态制冷剂经过第一换热器后，吸收流经第一内部换热器表面的车内空气的热量，并转变为低温低压的气态制冷剂，实现对车内空气进行制冷。第一内部换热器5可以是管片式蒸发器、管带式蒸发器或层叠式蒸发器。

本实施例中，所述第二内部换热器9为板式换热器或管式换热器，流经第二内部换热器的车内空气吸收冷却液循环系统中高温冷却液的热量，实现对车内空气进行制热。

本实施例中，所述第一内部换热器5及所述第二内部换热器9安装在空调箱体中。

本实施例中，所述膨胀阀3为电子膨胀阀或热力膨胀阀。优选为电子膨胀阀。膨胀阀3的作用是将中温高压的液态制冷剂转变为低温低压的液态制冷剂。

本实施例中，所述第一开关阀4及所述第二开关阀7为电动开关阀、电动截止阀或电磁阀。通过控制所述第一开关阀4及所述第二开关阀4的关闭或打开，实现制冷剂在该处的不流通或流通。

本实施例中，所述散热器13为风冷式散热器或水冷式散热器。散热器13可以安装在汽车的前舱中，也可以是汽车的底部。流经散热器13的高温冷却液与车外空气进行热交换降温，再流回气液换热器2进行换热升温，循环反复。

本实施例中，所述三通阀11为电动三通阀。通过控制三通阀的进口11c与其出口11a或11b的连通，以实现冷却液循环系统中散热器13、第一电动水泵12工作或第二内部换热器9、第二电动水泵10工作。

本实施例中，所述外部换热器6可布置在电机冷却系统散热器的后方，或者是所述外部换热器连接电动汽车上的其它一些发热元件。由此，在低温制热工况时，可吸收电机冷却系统中的余热，提高外部换热器的换热量，进而提高汽车空调系统的制热能效比，增加车内空调的舒适性。

下面结合图1所示的实施例对本发明的空调系统其工作过程进行详细描述。

如图2至图4所示，本发明实施例提供的空调系统其包括三种工况，即高温制冷工况、低温制热工况及常温制冷制热工况。上述三种工况可以通过旋转车内的空调模式按钮触发。

（1）高温制冷工况（如图2所示）

首先，空调的控制系统作如下控制：控制第一开关阀4打开，第二开关阀7关闭；三通阀的出口11a打开，出口11b关闭；第一电动水泵10关闭，第二电动水泵12启动。

此工况下，制冷剂循环系统工作流程为：压缩机1将低温低压的气态制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂，从压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经过气液换热器2与第二电动水泵12排出的冷却液进行充分热交换后降温为中温高压的液态制冷剂，经膨胀阀3的节流作用降温为低温低压的液态制冷剂，再经过第一开关阀4进入第一内部换热器5与车内空气进行热交换后升温为低温低压的气态制冷剂，最后经过气液分离器8流回压缩机1，由此完成高温制冷工况下空调系统的制冷剂单向循环。由此，车内空气流经第一内部换热器5后被制冷，经过风道后从吹风口处吹出冷风。

此工况下，冷却液循环系统工作流程为：在第二电动水泵12的作用下，冷却液流经气液换热器2与高温高压的气态制冷剂换热后升温为高温冷却液，流经散热器13与车外空气进行热交换降温，再流回气液换热器2进行换热升温，如此反复，由此完成高温制冷工况下空调系统的冷却液循环。

（2）低温制热工况（如图3所示）

首先，空调的控制系统作如下控制：控制第一开关阀4关闭，第二开关阀7打开；三通阀的出口11a关闭，出口11b打开；第一电动水泵10启动，第二电动水泵12关闭。

此工况下，制冷剂循环系统的工作流程为：压缩机1将低温低压的气态制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂，从压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经过气液换热器2与第一电动水泵10排出的冷却液进行充分热交换降温为中温高压的液态制冷剂，经膨胀阀3的节流作用降温为低温低压的液态制冷剂，再经过第二开关阀7进入外部换热器6与车外空气进行热交换升温为低温低压的气态制冷剂，最后经过气液分离器8流回压缩机1，由此完成低温制热工况下空调系统的制冷剂单向循环。由此，车内空气流经第二内部换热器9后被制热，经过风道后从吹风口处吹出热风。

此工况下，冷却液循环系统的工作流程为：在第一电动水泵10的作用下，冷却液流经气液换热器2与高温高压的气态制冷剂换热后升温为高温冷却液，流经第二内部换热器9与车内空气进行热交换降温，再流回气液换热器2进行换热升温，如此反复，由此完成低温制热工况下空调系统的冷却液循环。

（3）常温制冷制热工况（如图4所示）

首先，空调的控制系统作如下控制：控制第一开关阀4、第二开关阀7打开；三通阀的出口11a关闭，出口11b打开；第一电动水泵10启动，第二电动水泵12关闭。

此工况下，制冷剂循环系统的工作流程为：压缩机1将低温低压的气态制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂，从压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经过气液换热器2与第一电动水泵10排出的冷却液进行充分热交换降温为中温高压的液态制冷剂，经膨胀阀3的节流作用降温为低温低压的液态制冷剂，其中一部分制冷剂经过第二开关阀7进入外部换热器6与车外空气进行热交换升温，另一部分制冷剂经过第一开关阀4进入内部第一换热器5与车内空气进行热交换升温，最后混合为低温低压的气态制冷剂，再经过气液分离器8流回压缩机1，由此完成常温制冷制热工况二空调系统的制冷剂单向循环。由此，车内空气流经第一换热器时被制冷，流经第二内部换热器9时被制热，热风与冷风按比例混合，经过风道后从吹风口处吹出常温的风。

此工况下，冷却液循环系统的工作流程为：在第一电动水泵10的作用下，冷却液流经气液换热器2与高温高压的气态制冷剂换热后升温为高温冷却液，流经第二内部换热器9与车内空气进行热交换降温，再流回板式换热器2进行换热升温，如此反复，由此完成常温制冷制热工况空调系统的冷却液循环。

本发明上述实施例提供的电动汽车空调系统，车内空气的制热依靠冷却液循环系统实现，制冷剂循环系统仅用于制冷，制冷剂循环系统中的制冷剂在各个工况下保持同样的流向，从而克服了现有的采用四通换向阀的空调系统存在的换向延迟、换向不到位的缺陷，避免了制冷剂换向引起的制冷或采暖延迟，提升了空调的舒适性，解决了室外换热器易结霜、难除霜等问题，且由于不需要四通换向阀，空调系统的工作稳定性大大提高。

如图5所示，在本发明的另一实施例中，所述制冷系统还包括贮液干燥器14，所述贮液干燥器14的进口与所述气液换热器2的制冷剂出口连接，所述贮液干燥器14的出口与所述膨胀阀3的进口连接。

相比于图1所示的实施例，本实施例中，贮液干燥器14能够将从气液换热器来的中温高压液态制冷剂过滤，除去制冷剂中的杂质和水分后再送入膨胀阀，并储存小部分的制冷剂。防止水分在物理形态转化过程中结成固态的冰，避免空调系统密闭管路堵塞及制冷失效等问题的发生。

如图6所示，在本发明的另一实施例中，相对于图1所示的实施例，制冷剂循环系统没有制冷剂回流支路。在低温制热工况下，由膨胀阀排出的低温低压液态制冷剂经过第一内部换热器后转变为低温低压气态制冷剂回流至压缩泵中，这样，虽然是低温制热工况，流经第一内部换热器的车内空气也仍然经过了制冷。为了不影响制热的效果，本实施例中，将制冷后的冷风在未与热风混合之前通过旁通管路排出空调系统。

相比于图1所示的实施例，本实施例中，可以省略多个部件，结构更为简单，另外，制冷后的冷风可以通过旁通管路排出空调系统，这部分冷风可以实现电动汽车其它部件的辅助冷却，例如电机的辅助冷却。

另外，本发明还提供了一种电动汽车，所述电动汽车包括上述的电动汽车空调系统。

上述的电动汽车可以是纯电动汽车，也可以是带有电机驱动的混合动力车。

本发明提供的电动汽车，由于具有上述的电动汽车空调系统，不会产生制冷或采暖延迟的现象，空调的舒适性大大提高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车空调系统，包括制冷剂循环系统及冷却液循环系统，其特征在于，

所述制冷剂循环系统包括制冷系统，所述制冷系统用于在高温制冷工况及常温制冷制热工况下对车内空气进行制冷；

所述冷却液循环系统，用于在高温制冷工况及常温制冷制热工况下与制冷剂循环系统中的高温高压气态制冷剂换热后将冷却液吸收的热量散发至外部大气；以及，用于在低温制热工况下与制冷剂循环系统中的高温高压气态制冷剂换热后将升温的冷却液与车内空气换热以对车内空气进行制热；

其中，所述制冷剂循环系统中的制冷剂在高温制冷工况、低温制热工况及常温制冷制热工况下的流向相同。

2.根据权利要求1所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述制冷剂循环系统还包括制冷剂回流支路，所述制冷剂回流支路用于在低温制热工况下将制冷剂循环系统中的低温低压液态制冷剂转变为低温低压气态制冷剂后直接回流。

3.根据权利要求2所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述制冷系统包括压缩机、气液换热器、膨胀阀及第一内部换热器；所述气液换热器的制冷剂进口与所述压缩机的出口连接，所述气液换热器的制冷剂出口与所述膨胀阀的进口连接，所述膨胀阀的出口与所述第一内部换热器的进口连接，所述第一内部换热器的出口与所述压缩机的进口连接。

4.根据权利要求3所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述制冷剂回流支路包括第一开关阀、外部换热器及第二开关阀，所述膨胀阀的出口与所述第一开关阀的进口及所述第二开关阀的进口连接，所述第一开关阀的出口与所述第一内部换热器的进口连接，所述外部换热器的出口均与所述压缩机的进口连接。

5.根据权利要求4所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述制冷系统还包括气液分离器，所述气液分离器的出口与所述压缩机的进口连接，所述气液分离器的进口与所述第一内部换热器的出口及所述外部换热器的出口连接。

6.根据权利要求3所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述制冷系统还包括贮液干燥器，所述贮液干燥器的进口与所述气液换热器的制冷剂出口连接，所述贮液干燥器的出口与所述膨胀阀的进口连接。

7.根据权利要求4所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述外部换热器布置在电机冷却系统散热器的后方，或者是所述外部换热器连接电动汽车上的发热元件。

8.根据权利要求3至7任意一项所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述冷却液循环系统包括三通阀、第一电动水泵、第二电动水泵、散热器及第二内部换热器，所述三通阀的进口与所述气液换热器的冷却液出口连接，所述三通阀的一个出口与第一电动水泵的进口连接，所述三通阀的另一个出口与所述第二电动水泵的进口连接，所述第二电动水泵的出口与所述散热器的冷却液进口连接，所述散热器的冷却液出口与所述气液换热器的冷却液进口及所述第二内部换热器的出口连接，所述第二内部换热器的进口与所述第一电动水泵的出口连接。

9.根据权利要求3至7任意一项所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述气液换热器为板式换热器或管式换热器。

10.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括权利要求1至9任意一项所述的电动汽车空调系统。