CN106864199A - 用于车辆的空调系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种用于车辆的空调系统。该系统包括：冷却管道和加热管道，设置为由分隔壁空间地隔开；以及蒸发器芯和内冷凝器，分别布置在冷却管道和加热管道中。外冷凝器通过一个制冷剂通道连接至内冷凝器和蒸发器芯。空气体积调节门在空气流动方向上布置在蒸发器芯和内冷凝器的上游，并且共用鼓风机布置在冷却管道和加热管道的一侧以同时地在冷却管道中和加热管道中形成气流。

Description

用于车辆的空调系统
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的空调系统，并且更具体地，涉及一种在特定操作环境下更有效执行空气调节的空调系统。
背景技术
通常，车辆配备有冷却或加热其内部的空调系统。用于车辆的空调系统的冷却系统包括：压缩机，压缩制冷剂；冷凝器，冷凝由压缩机压缩的制冷剂；膨胀阀，使得由冷凝器压缩的液化制冷剂成为低温和低压制冷剂；蒸发器，使用制冷剂的蒸发潜热(例如，汽化潜热)冷却空气，等等。冷却系统通常通过降低空气温度来调整绝对湿度。
在空调系统的加热系统中，用于冷却发动机室中的热量的冷却剂通过吸收发动机热量而具有高温，并且这种高温冷却剂作为热源使用。此外，加热系统包括加热器芯，用于发动机中的冷却剂的循环的泵，等等。加热系统通常通过提高空气温度来调整相对湿度。在相关技术的空调系统中，将冷空气提供在冷却系统中，并且在发动机中通过冷却剂提供热空气。然而，可能有必要根据不同操作环境改变空调系统的结构。具体地，当在发动机中不存在冷却剂时，可能难以构成现有空调系统并且系统可能无效。
上述内容仅旨在帮助对本发明的背景的理解，而并非旨在意味着本发明落入已为本领域技术人员所熟知的相关技术的范围内。
发明内容
因此，本发明提供如下一种空调系统：该空调系统通过提供新热源以提供热空气以提供热空气、并调节冷却及加热管道中的空气体积以增加在冷却或加热操作过程中的效率，而具有优化结构和改进效率。
根据本发明的一个方面，用于车辆的空调系统可包括：冷却管道和加热管道，布置为由分隔壁分隔的空间并布置为彼此邻近，各自具有入口、内部出口和外部出口；蒸发器芯和内冷凝器，布置在相应冷却管道和加热管道中；外冷凝器，布置在加热管道外部并通过一个制冷剂通道连接至内冷凝器和蒸发器芯；空气体积调节门，布置在分隔冷却管道与加热管道的分隔壁上，同时在空气流动方向上布置在蒸发器芯和内冷凝器的上游；以及共用鼓风机，布置在冷却管道和加热管道的一侧以同时形成冷却管道和加热管道中的气流。
内冷凝器可以是气冷式的冷凝器，并且外冷凝器可以是水冷式的冷凝器。此外，压缩机与膨胀阀可连接在制冷剂通道上，并且制冷剂通道可包括：冷却循环通道，在该冷却循环通道中，制冷剂通过蒸发器芯、压缩机、第一分支点、外冷凝器、第二分支点、内冷凝器以及膨胀阀循环；以及加热循环通道，在该加热循环通道中，制冷剂从第一分支点分支以流入第二分支点。第一分支点和第二分支点可分别设置有第一三通阀和第二三通阀。
空调系统可进一步包括：冷却侧排放调节门，布置在冷却管道的内部出口与外部出口之间以调节空气的流出量；以及加热侧排放调节门，布置在加热管道的内部出口与外部出口之间以调节空气的流出量。空调系统可进一步包括被配置为调整空气体积调节门的操作的控制器，并且当空调系统以冷却模式操作时，控制器可被配置为调整空气体积调节门的开口以便向加热管道提供在冷却管道中的空气的一部分。
空调系统可进一步包括被配置为调整空气体积调节门的操作的控制器，并且当空调系统以加热模式操作时，控制器可被配置为调整空气体积调节门的开口以便向冷却管道提供加热管道中的空气的一部分。空调系统可进一步包括被配置为调整第一三通阀和第二三通阀的操作的控制器，并且当空调系统以冷却模式操作时，控制器可被配置为操作第一三通阀和第二三通阀以便在冷却循环通道中循环制冷剂。
空调系统可进一步包括被配置为调整第一三通阀和第二三通阀的操作的控制器，并且当空调系统以加热模式操作时，控制器可被配置为操作第一三通阀和第二三通阀以便在加热循环通道中循环制冷剂。空调系统可进一步包括被配置为调整冷却侧排放调节门和加热侧排放调节门的操作的控制器，并且当空调系统以冷却模式操作时，控制器可被配置为操作冷却侧排放调节门以关闭冷却管道的外部出口，并且操作加热侧排放调节门以关闭加热管道的内部出口。
空调系统可进一步包括被配置为调整冷却侧排放调节门和加热侧排放调节门的操作的控制器，并且当空调系统以加热模式操作时，控制器可被配置为操作加热侧排放调节门以关闭加热管道的外部出口，并且操作冷却侧排放调节门以关闭冷却管道的内部出口。
从以上描述显而易见的是，即使冷却剂未提供至发动机，根据本发明的用于车辆的空调系统也可具有高能量效率，并且可使用单个鼓风机来可变地调节冷却和加热管道中的空气体积。
附图说明
本发明的以上和其它目的、特征和优点将结合附图从下文的详细描述中更清楚地理解，在附图中：
图1是示出根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的空调系统的示意图；
图2是示出根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的空调系统的循环通道的示意图；
图3是示出根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的空调系统的冷却模式操作状态的示意图；
图4是示出根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的空调系统的加热模式操作状态的示意图；
图5是示出根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的空调系统的冷却模式循环通道的示意图；以及
图6是示出根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的空调系统的加热模式循环通道的示意图。
具体实施方式
以下将参考附图描述本发明的示例性实施方式。
应当理解，本文所使用的术语“车辆(vehicle)”或者“车辆的(vehicular)”或者其他的类似术语包括广义的机动交通工具，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、大巴车、卡车、各种商用车辆的载客车辆，包括各种船只(boat)和船舶(ship)的水上交通工具(watercraft)，航天器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、内燃机、插入式(plug-in，外接充电式)混合动力电动车辆、氢动力车辆、以及其他可替代的燃料车辆(例如，燃料从除石油以外的资源获得)。
尽管示例性实施方式描述为使用多个单元来执行示例性过程，然而应理解，还可通过一个或多个模块来执行示例性过程。此外，应理解，术语控制器/控制单元指代包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置为存储模块，并且处理器具体被配置为使所述模块执行一个或多个过程，这在下文中进一步描述。
本文使用的术语仅是用于描述具体实施方式的目的，而非旨在限制本发明。除非上下文另有明确指示，否则如本文使用的，单数形式“一(a)”、“一个(an)”以及“所述(the)”旨在还包括复数形式。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”规定了阐述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除存在或附加有一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。如本文使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有组合。
图1是示出根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的空调系统的示意图。图2是示出根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的空调系统的循环通道的示意图。图3是示出根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的空调系统的冷却模式操作状态的示意图。图4是示出根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的空调系统的加热模式操作状态的示意图。图5是示出根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的空调系统的冷却模式循环通道的示意图。图6是示出根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的空调系统的加热模式循环通道的示意图。
根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的空调系统可包括：冷却管道101和加热管道201，它们是由分隔壁分隔的空间并布置为彼此邻近，各自具有入口、内部出口和外部出口；蒸发器芯109和内冷凝器209，布置在相应冷却管道101和加热管道201中(例如，蒸发器芯109可布置在冷却管道101中，并且内冷凝器209可布置在加热管道201中)；外冷凝器211，布置在加热管道201外部并经由一个制冷剂通道连接至内冷凝器209和蒸发器芯109；空气体积调节门111，布置在分离或划分冷却管道101和加热管道201的分隔壁上，并且在空气流动方向上布置在蒸发器芯109和内冷凝器209的上游；以及共用鼓风机115，布置在冷却管道101和加热管道201的一侧以便在冷却管道101和加热管道201中同时形成气流。
参考图1，冷却管道101可包括形成在其第一侧的冷却侧入口103以及形成在其第二侧的冷却管道的内部出口105和冷却管道的外部出口107，并且蒸发器芯109可布置在冷却管道101中。加热管道201可包括形成在其第一侧的加热侧入口203以及形成在其第二侧的加热管道的内部出口205和加热管道的外部出口207，并且内冷凝器209可布置在加热管道201中。此外，外冷凝器211可布置在加热管道201的外部并通过一个制冷剂通道连接至内冷凝器209和蒸发器芯109。在分隔冷却管道101与加热管道201的分隔壁上，空气体积调节门111可在空气流动方向上布置在蒸发器芯109和内冷凝器209的上游。共用鼓风机115可布置在冷却管道101和加热管道201的第一侧以便同时形成冷却管道101和加热管道201中的气流。
在根据本发明的示例性实施方式的空调系统中，冷却管道101和加热管道201可设置为分离的独立空间，由此降低相应冷却管道101中的调节的空气与相应加热管道201的调节的空气之间的干扰。因此，可能能够通过防止冷却空气被重新加热或加热空气被重新冷却来改进空调系统的效率。此外，由于冷却管道101和加热管道201中的每一个可包括分开设置的内部出口和外部出口，所以在必要时，调节的空气可排放至外部，以及提供至内部。内冷凝器209可以是气冷式的冷凝器，并且外冷凝器211可以是水冷式的冷凝器。压缩机301和膨胀阀303可在制冷剂通道上彼此连接。
参考图2，在本发明的示例性实施方式中，膨胀阀303、蒸发器芯109、压缩机301以及冷凝器可布置在一个冷却管路上，并且因此穿过压缩机301的高温和高压制冷剂可作为热源使用。换言之，不同于现有的相关技术的用于车辆的空调系统，可仅使用冷却系统来同时执行冷却和加热。当不能获得热源(比如，发动机冷却剂)时，这可能是有用的。
此外，因为根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的空调系统消除了对单独的加热管道以及用于加热的水泵的需要，所以它具有简化结构。因为内冷凝器209和外冷凝器211可布置在空调系统中，所以当空调系统以冷却模式操作时，制冷剂的冷却区域可扩张以提高热量辐射效率。因此，能够改进空调系统的效率。
压缩机301和膨胀阀303可在制冷剂通道上彼此连接。制冷剂通道可包括：冷却循环通道501，在该冷却循环通道中，制冷剂通过蒸发器芯109、压缩机301、第一分支点601、外冷凝器211、第二分支点603、内冷凝器209以及膨胀阀303循环；以及加热循环通道503，在加热循环通道中，制冷剂从第一分支点601分支以流入第二分支点603。第一分支点601和第二分支点603可分别设置有第一三通阀和第二三通阀。
空调系统可进一步包括被配置为调整第一三通阀和第二三通阀的操作的控制器400。当空调系统以冷却模式操作时，控制器400可被配置为操作第一三通和第二三通阀以便在冷却循环通道501中循环制冷剂。此外，控制器400可被配置为调整第一和第二三通阀的操作。当空调系统以加热模式操作时，控制器400可被配置为操作第一和第二三通阀以便在加热循环通道503中循环制冷剂。
参考图2，冷却循环通道501可被配置为使得制冷剂通过蒸发器芯109、压缩机301、第一三通阀、外冷凝器211、第二三通阀、内冷凝器209以及膨胀阀303循环。加热循环通道503可被配置为使得在制冷剂穿过蒸发器芯109和压缩机301之后，从第一三通阀分支以引入至第二三通阀而不穿过外冷凝器211，并且循环通过内冷凝器209和膨胀阀303。
当空调系统以冷却模式操作时，可能有必要通过增加冷凝器的热量辐射而迅速降低穿过冷凝器的制冷剂的温度，以便提高空调系统的效率。因此，因为当穿过膨胀阀303的制冷剂引入至蒸发器芯109时，制冷剂的温度降低，所以大量热量可从穿过冷却管道101的空气吸收。具体地，在本发明中，如图5所示，可能能够通过使得制冷剂通过冷却循环通道501中的水冷式的外冷凝器211以及气冷式的内冷凝器209循环以增加制冷剂的热量辐射，而提高空调系统的效率。
当空调系统以加热模式操作时，可能有必要提高穿过冷凝器的制冷剂的温度。因此，如图6所示，因为提供至穿过加热管道201的空气的热量增加，所以可能能够通过使得制冷剂在加热循环通道503中循环而不穿过水冷式的外冷凝器211，来提高空调系统的效率。此外，空调系统可包括：冷却侧排放调节门113，布置在冷却管道101的内部出口与外部出口之间以调节空气的流出量；以及加热侧排放调节门213，布置在加热管道201的内部出口与外部出口之间以调节空气的流出量。
参考图3和图4，本发明可使用冷却侧排放调节门113和加热侧排放调节门213来调节调节的空气向内部的提供或者调节的空气向外部的排放。因此，可能能够通过调整冷却侧排放调节门113和加热侧排放调节门213的开口来更准确地执行内部空气调节，以便调整通过冷却模块或加热模块调节的空气的混合比。
空调系统可进一步包括被配置为调整空气体积调节门111的操作的控制器400。当空调系统以冷却模式操作时，控制器400可被配置为操作并调整空气体积调节门111(例如，调整门的开口量或开口度)，以便向加热管道201提供冷却管道101中的空气的一部分。控制器400也可被配置为调整空气体积调节门111的操作。当空调系统以加热模式操作时，控制器400可被配置为操作并调整空气体积调节门111，以便向冷却管道101提供加热管道201中的空气的一部分。
在本发明中，空调系统可包括单个共用鼓风机115，以便向冷却管道101和加热管道201提供空气。然而，当空调系统执行冷却或加热时，每个管道中的空气体积应被调节。例如，当空调系统以冷却模式操作时，有利的是，降低穿过冷却管道101的蒸发器芯109的空气的温度(即使有最小量空气穿过该冷却管道)并向内部提供空气，用于冷却内部空气。此外，如上所述，可能能够通过提高冷凝器的热量辐射以降低穿过蒸发器芯109的制冷剂的温度，来提高冷却效率。
因此，如图3所示，本发明使得当系统以冷却模式操作时，通过控制空气体积调节门111，引入至冷却管道101的空气的一部分提供至加热管道201。因此，可能能够通过提高冷凝器的热量辐射以降低穿过蒸发器芯109的制冷剂的温度，来提高车辆内部的冷却效率。相似地，当空调系统以加热模式操作时，有利的是，提高穿过加热管道201的冷凝器的空气的温度(即使有最小量空气穿过该加热管道)并向内部提供空气，用于加热内部空气。此外，可能能够通过提高蒸发器芯109的热量吸收以提高制冷剂温度以及穿过冷凝器的空气温度，来进一步提高穿过冷凝器的空气的温度。
因此，如图4所示，本发明使得当系统以加热模式操作时，通过控制空气体积调节门111，引入至加热管道201的空气的一部分提供至冷却管道101。因此，可能能够通过提高蒸发器芯109的热量吸收以进一步提高穿过冷凝器的空气温度，来提高车辆内部的加热效率。
此外，空调系统可进一步包括被配置为调整冷却侧排放调节门113和加热侧排放调节门213的操作的控制器400。当空调系统以冷却模式操作时，控制器400可被配置为操作冷却侧排放调节门113以关闭冷却管道的外部出口107，并且控制器400可被配置为操作加热侧排放调节门213以关闭加热管道的内部出口205。
参考图3，在最大冷却模式中，冷却侧排放调节门113可被配置为关闭冷却管道的外部出口107以使得冷却空气提供至内部，并且加热侧排放调节门213可被配置为关闭加热管道的内部出口205以使得加热空气排放至外部。
空调系统可进一步包括被配置为调整冷却侧排放调节门113和加热侧排放调节门213的操作(例如，调整门的开口量或开口度)的控制器400。当空调系统以加热模式操作时，控制器400可被配置为操作加热侧排放调节门213以关闭加热管道的外部出口207，并且控制器400可被配置为操作冷却侧排放调节门113以关闭冷却管道的内部出口105。
参考图4，在最大加热模式中，加热侧排放调节门213可被配置为关闭加热管道的外部出口207以允许加热空气提供至内部，并且冷却侧排放调节门113可被配置为关闭冷却管道的内部出口105以使得冷却空气排放至外部。
尽管已经为了说明目的公开了本发明的示例性实施方式，然而本领域技术人员应理解在不偏离所附权利要求书中公开的本发明的范围和精神下，能够各种修改、添加和替代。

Claims (12)

1.一种用于车辆的空调系统，包括：
冷却管道和加热管道，设置为是由分隔壁分隔的空间并布置为彼此邻近，所述冷却管道和所述加热管道各自具有入口、内部出口和外部出口；
蒸发器芯和内冷凝器，分别布置在所述冷却管道和所述加热管道中；
外冷凝器，布置在所述加热管道的外部并经由一制冷剂通道连接至所述内冷凝器和所述蒸发器芯；
空气体积调节门，布置在分隔所述冷却管道与所述加热管道的所述分隔壁上，并且在空气流动方向上布置在所述蒸发器芯和所述内冷凝器的上游；以及
共用鼓风机，布置在所述冷却管道和所述加热管道的一侧以同时地在所述冷却管道和所述加热管道中形成气流。
2.根据权利要求1所述的空调系统，其中，所述内冷凝器是气冷式的冷凝器，并且所述外冷凝器是水冷式的冷凝器。
3.根据权利要求1所述的空调系统，其中，一压缩机与一膨胀阀在所述制冷剂通道上彼此连接。
4.根据权利要求2所述的空调系统，其中，一压缩机与一膨胀阀在所述制冷剂通道上彼此连接；
其中，所述制冷剂通道包括：
冷却循环通道，在所述冷却循环通道中，制冷剂循环通过所述蒸发器芯、所述压缩机、第一分支点、所述外冷凝器、第二分支点、所述内冷凝器以及所述膨胀阀；以及
加热循环通道，在所述加热循环通道中，制冷剂从所述第一分支点分支以流入所述第二分支点。
5.根据权利要求4所述的空调系统，其中，所述第一分支点和所述第二分支点分别设置有第一三通阀和第二三通阀。
6.根据权利要求1所述的空调系统，进一步包括：
冷却侧排放调节门，布置在所述冷却管道的内部出口与外部出口之间以调节空气的流出量；以及
加热侧排放调节门，布置在所述加热管道的内部出口与外部出口之间以调节空气的流出量。
7.根据权利要求1所述的空调系统，进一步包括：
控制器，被配置为调整所述空气体积调节门的操作，
其中，当所述空调系统以冷却模式操作时，所述控制器被配置为调整所述空气体积调节门以便向所述加热管道提供所述冷却管道中的空气的一部分。
8.根据权利要求1所述的空调系统，进一步包括：
控制器，被配置为调整所述空气体积调节门的操作，
其中，当所述空调系统以加热模式操作时，所述控制器被配置为调整所述空气体积调节门以便向所述冷却管道提供所述加热管道中的空气的一部分。
9.根据权利要求5所述的空调系统，进一步包括：
控制器，被配置为调整所述第一三通阀和所述第二三通阀的操作，
其中，当所述空调系统以冷却模式操作时，所述控制器被配置为操作所述第一三通阀和所述第二三通阀以便在所述冷却循环通道中循环制冷剂。
10.根据权利要求5所述的空调系统，进一步包括：
控制器，被配置为调整所述第一三通阀和所述第二三通阀的操作，
其中，当所述空调系统以加热模式操作时，所述控制器被配置为操作所述第一三通阀和所述第二三通阀以便在所述加热循环通道中循环制冷剂。
11.根据权利要求6所述的空调系统，进一步包括：
控制器，被配置为调整所述冷却侧排放调节门和所述加热侧排放调节门的操作，
其中，当所述空调系统以冷却模式操作时，所述控制器被配置为操作所述冷却侧排放调节门以关闭所述冷却管道的外部出口，并且操作所述加热侧排放调节门以关闭所述加热管道的内部出口。
12.根据权利要求6所述的空调系统，进一步包括：
控制器，被配置为调整所述冷却侧排放调节门和所述加热侧排放调节门的操作，
其中，当所述空调系统以加热模式操作时，所述控制器被配置为操作所述加热侧排放调节门以关闭所述加热管道的外部出口，并且操作所述冷却侧排放调节门以关闭所述冷却管道的内部出口。
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