CN107089113B - 车辆空调设备及具有其的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆空调设备及具有其的车辆。车辆空调设备包括：压缩机、换向组件、室内换热器、室外换热器、第一电池温控换热器、第二电池温控换热器、电池温控节流元件和第一控制阀；第一电池温控换热器包括第一冷媒回路和第一水流路，第一冷媒回路的第一端连接至第二阀口和室内换热器之间，第一冷媒回路的第二端连接至室外换热器和空调节流元件之间，第二电池温控换热器包括第二冷媒回路和第二水流路，第二冷媒回路的两端分别与室外换热器和空调节流元件相连；电池温控节流元件串联在冷媒流路上；第一控制阀与第二水流路相连。根据本发明的车辆空调设备，选择性的利用水流对电池进行加热或冷却，制热时利用电池的废热。

Description

车辆空调设备及具有其的车辆
技术领域
本发明涉及空调领域，尤其是涉及一种车辆空调设备及具有其的车辆。
背景技术
现有的电动汽车电池热管理，对于电池加热，一般直接采用PTC进行电加热，能耗高，影响电池续航里程。同时在电动汽车空调制热时，电池有富裕废热时也不能利用，制热能效低。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明提出一种车辆空调设备，可以选择性的利用吸收冷媒热量的水流对电池进行加热，可以选择性的利用与冷媒进行换热的水流对电池进行冷却，制热时可以利用电池的废热。
本发明还提出一种具有上述车辆空调设备的车辆。
根据本发明实施例的车辆空调设备，包括：压缩机，所述压缩机具有排气口和回气口；换向组件，所述换向组件包括第一阀口至第四阀口，所述第一阀口与第二阀口和第三阀口中的其中一个切换连通，所述第四阀口与所述第二阀口和所述第三阀口中的另一个切换连通，所述第一阀口与所述排气口相连，所述第四阀口与所述回气口相连，室内换热器和室外换热器，所述室内换热器的第一端与所述第二阀口相连，所述室外换热器的第一端与所述第三阀口相连，所述室内换热器的第二端和所述室外换热器的第二端之间串联有空调节流元件；第一电池温控换热器，所述第一电池温控换热器包括相互换热的第一冷媒回路和第一水流路，所述第一冷媒回路的第一端连接至所述第二阀口和所述室内换热器之间，所述第一冷媒回路的第二端通过冷媒流路连接至所述室外换热器和所述空调节流元件之间，所述第一水流路的两端适于与电池上的换热流路相连；第二电池温控换热器，所述第二电池温控换热器包括相互换热的第二冷媒回路和第二水流路，所述第二冷媒回路的两端分别与所述室外换热器的第二端和所述空调节流元件相连，所述第二水流路的两端适于与所述换热流路相连；电池温控节流元件，所述电池温控节流元件串联在所述冷媒流路上；第一控制阀，所述第一控制阀与所述第二水流路相连以控制水流流经所述第二水流路或者截止所述第二水流路。
根据本发明实施例的车辆空调设备，通过设置第一电池温控换热器和第二电池温控换热器，在制冷模式或者制热模式，可以选择性的利用吸收冷媒热量的水流对电池进行加热，节省能耗，可以降低加热过程对电池的续航里程的影响，同时还可以选择性的利用与冷媒进行换热的水流对电池进行冷却，制热时可以利用电池的废热，提高制热能效。
在本发明的一些实施例中，车辆空调设备还包括回热器，所述回热器包括独立且相互换热的第一回热流路和第二回热流路，所述第一回热流路的一端与所述第二冷媒回路相连，所述第一回热流路的另一端分别与所述冷媒流路和所述空调节流元件相连，所述第二回热流路的两端分别与所述回气口和所述第四阀口相连。
具体地，所述回热器包括壳体、冷媒管、注入管和排出管，所述冷媒管设在所述壳体内以限定出所述第一回热流路，所述注入管和所述排出管限定出所述第二回热流路，所述注入管的一端敞开且所述注入管的另一端与所述第四阀口相连，所述排出管的入口位于所述壳体的上部且所述排出管的出口与所述回气口相连。
进一步地，车辆空调设备还包括第二控制阀，所述第二控制阀的两端分别与所述第一回热流路的两端相连。
在本发明的一些实施例中，所述第一水流路与所述第二水流路相连，所述第一控制阀的两端分别与所述第二水流路的两端相连。
在本发明的一些进一步实施例中，车辆空调设备还包括散热风机和风冷散热器，所述散热风机转动以将空气导向所述风冷散热器，所述风冷散热器内设有第三水流路，所述第三水流路的两端适于与所述换热流路相连。
可选地，所述空调节流元件和所述电池温控节流元件分别为电磁膨胀阀。
在本发明的一些实施例中，车辆空调设备还包括第三控制阀，所述第三控制阀的两端分别与所述第一水流路相连。
可选地，所述第一控制阀为电磁阀。
根据本发明实施例的车辆，包括：电池，所述电池上设有换热流路；根据本发明上述实施例的车辆空调设备，所述第一水流路的两端与所述换热流路相连，所述第二水流路的两端与所述换热流路相连。
根据本发明实施例的车辆，通过设置上述的车辆空调设备，在制冷模式或者制热模式，可以选择性的利用吸收冷媒热量的水流对电池进行加热，节省能耗，可以降低加热过程对电池的续航里程的影响，同时还可以选择性的利用与冷媒进行换热的水流对电池进行冷却，在制热时可以利用电池的废热，提高制热能效。
附图说明
图1为根据本发明一些实施例的车辆空调设备的示意图；
图2为根据本发明另一些实施例的车辆空调设备的示意图。
附图标记：
车辆空调设备100、电池200、换热流路201、水泵300、空调风道400、进风口A、出风口B、
压缩机2、排气口C、回气口D、
换向组件1、第一阀口E、第二阀口F、第三阀口G、第四阀口H、
第一电池温控换热器4、第一水流路41、第一冷媒回路42、
第二电池温控换热器3、第二水流路31、第二冷媒回路32、
室外换热器5、
空调节流元件7、
室内换热器8、
电池温控节流元件11、
回热器13、壳体130、冷媒管131、注入管132、排出管133、
风道风机15、
第二控制阀16、第一控制阀14、
散热风机20、风冷散热器21。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考图1和图2详细描述根据本发明实施例的车辆空调设备100，其中车辆空调设备100应用在车辆上以对车辆的电池200进行加热，具体地，电池200上设有换热流路201。可选地，车辆可以为电动汽车。
如图1-图2所示，根据本发明实施例的车辆空调设备100包括朝向车辆内部吹风的空调风道400，空调风道400具有进风口A和出风口B，可以理解的是，外部空气通过进风口A进入到空调风道400内，空调风道400内经过换热后的空气从出风口B吹入到车辆内部以对车辆内的空间进行调温。具体地，空调风道400内设置风道风机15，风道风机15邻近进风口A设置，风道风机15转动以将外界的空气通过进风口A导入空调风道400内。
根据本发明实施例的车辆空调设备100还包括：压缩机2、换向组件1、第一电池温控换热器4、室外换热器5、空调节流元件7、室内换热器8、第二电池温控换热器3、电池温控节流元件11和第一控制阀14，其中压缩机2具有排气口C和回气口D。可以理解的是，压缩机2的具体结构和工作原理已为现有技术，这里就不对其进行详细描述。
换向组件1包括第一阀口E至第四阀口H，第一阀口E与第二阀口F和第三阀口G中的其中一个切换连通，第四阀口H与第二阀口F和第三阀口G中的另一个切换连通，第一阀口E与排气口C相连，第四阀口H与回气口D相连，室内换热器8的第一端与第二阀口F相连，室外换热器5的第一端与第三阀口G相连。具体地，当车辆空调设备100处于制热模式时，第一阀口E与第二阀口F连通且第三阀口G和第四阀口H连通。当车辆空调设备100处于制冷模式时，第一阀口E与第三阀口G连通且第二阀口F和第四阀口H连通。可选地，换向组件1为四通阀，从而使得换向组件1的结构简单。但是可以理解的是，换向组件1的结构不限于此，换向组件1可以形成为其他结构只要可以实现换向以实现车辆空调设备100在制冷模式和制热模式之间可切换即可。
室内换热器8的第二端和室外换热器5的第二端之间串联有空调节流元件7，其中空调节流元件7具有节流降压作用。可选地，空调节流元件7为毛细管或者电子膨胀阀。
第一电池温控换热器4包括相互换热的第一冷媒回路42和第一水流路41，第一冷媒回路42的第一端连接至第二阀口F和室内换热器8之间，第一冷媒回路42的第二端通过冷媒流路连接至室外换热器5和空调节流元件7之间，第一水流路41的两端适于与电池200上的换热流路201相连，也就是说，第一水流路41中的水流可以流入到电池200的换热流路201中对电池200进行换热。
第二电池温控换热器3包括相互换热的第二冷媒回路32和第二水流路31，第二冷媒回路32的两端分别与室外换热器5的第二端和空调节流元件7相连，第二水流路31的两端适于与换热流路201相连，也就是说，第二水流路31中的水流可以流入到电池200的换热流路201中对电池200进行换热。
电池温控节流元件11串联在冷媒流路上以调整冷媒流路的流量。具体地，电池温控节流元件11具有节流降压作用，同时还可以导通或者截止冷媒流路。可选地，电池温控节流元件11为电子膨胀阀。
第一控制阀14与第二水流路31相连以控制水流流经第二水流路31或者截止第二水流路31，也就是说，通过控制第一控制阀14，可以使得水流流经第二水流路31以与第二冷媒回路32进行换热，第二电池温控换热器3实现换热的功能，同时还可以截止水流流入第二水流路31，第二电池温控换热器3不进行换热。可选地，第一控制阀14可以为电磁阀。
具体而言，车辆空调设备100处于制热模式时：换向组件1的第一阀口E与第二阀口F连通且第三阀口G和第四阀口H连通。空调冷媒经过压缩机2压缩成高温高压状态后，经过换向组件1的第一阀口E和第二阀口F进入室内换热器8，此时室内换热器8有空气流过并对空气加热，空调风道400内的空气被加热后从出风口B吹入到车辆内部，实现了制热的目的。
室内换热器8内的冷媒冷却后进入空调节流元件7进行节流降压降温，节流后冷媒随后经过第二电池温控换热器3的第二冷媒回路32进入室外换热器5进行主蒸发，蒸发后的气体冷媒经过换向组件1的第三阀口G和第四阀口H回到压缩机2的回气口D。
在制热模式，如果此时电池200需要加热，则控制第一控制阀14使水不流过第二电池温控换热器3的第二水流路31，同时调节电池温控节流元件11使部分高温冷媒流过第一电池温控换热器4的第一冷媒回路42以对第一水流路41中的水进行加热进而加热电池200。经过第一电池温控换热器4的冷媒降温后被电池温控节流元件11节流后与主路冷媒汇合并随主路冷媒一起流入室外换热器5蒸发后回到压缩机2。
在制热模式，如果此时电池200需要冷却则设置电池温控节流元件11在最小开度(关闭)，同时控制第一控制阀14使水流过第二电池温控换热器3的第二水流路31进行换热，此时水将被第二冷媒回路32中的低温低压的主路冷媒冷却进而冷却电池200，同时主路冷媒在第二电池温控换热器3中部分蒸发，减小了室外换热器5的蒸发负荷，实现了电池200热量回收，提高了车辆空调设备100制热的效率。
车辆空调设备100处于制冷模式时：将换向组件1设置为制冷模式，换向组件1的第一阀口E和第三阀口G连通且第二阀口F和第四阀口H连通，空调冷媒经过压缩机2压缩成高温高压状态后，经过换向组件1的第一阀口E和第三阀口G进入室外换热器5，室外换热器5内的冷媒冷却后经过第二电池温控换热器3的第二冷媒回路32进入空调节流元件7进行节流降压降温，节流后冷媒随后进入室内换热器8蒸发，蒸发后的气体冷媒经过换向组件1的第二阀口F和第四阀口H回到压缩机2的回气口D。由于冷媒在室内换热器8蒸发吸热，因此空调风道400内的空气被降温，降温后的空气从出风口B吹入到车辆内部，实现制冷的目的。
在制冷模式，如果此时电池200需要冷却，则控制第一控制阀14使水不流过第二电池温控换热器3的第二水流路31，同时调节电池温控节流元件11使部分冷媒节流后流过第一电池温控换热器4的第一冷媒回路42以对第一水流路41中的水进行冷却进而冷却电池200，随后冷却电池200的冷媒与主路冷媒汇合并流经换向组件1回到压缩机2。
在制热模式，如果此时电池200需要加热则设置电池温控节流元件11在最小开度(关闭)，同时控制第一控制阀14使水流过第二电池温控换热器3的第二水流路31以与第二冷媒回路32中的冷媒进行换热，此时水将被主路冷媒加热进而加热电池200。
根据本发明实施例的车辆空调设备100，通过设置第一电池温控换热器4和第二电池温控换热器3，在制冷模式或者制热模式，可以选择性的利用吸收冷媒热量的水流对电池200进行加热，节省能耗，可以降低加热过程对电池200的续航里程的影响，同时还可以选择性的利用与冷媒进行换热的水流对电池200进行冷却，制热时可以利用电池200的废热，提高制热能效。
如图1和图2所示，在本发明的一些实施例中，车辆空调设备100还包括回热器13，回热器13包括独立且相互换热的第一回热流路和第二回热流路，第一回热流路的一端与第二冷媒回路32相连，第一回热流路的另一端分别与冷媒流路和空调节流元件7相连，第二回热流路的两端分别与回气口D和第四阀口H相连。也就是说，第一回热流路和第二回热流路是两个独立的冷媒流动通道，第一回热流路内的冷媒可与第二回热流路内的冷媒进行换热。
具体而言，在车辆空调设备100处于制热模式时，从空调节流元件7流出的冷媒流入到第一回热流路后流向第二冷媒回路32，从第二冷媒回路32流出的冷媒进入到室外换热器5中进行蒸发，从室外换热器5流出的冷媒经过第三阀口G和第四阀口H流入到第二回热流路中，第二回热流路中的冷媒流回压缩机2。由此可知，在制热模式时，流入到第一回热流路和第二回热流路中的冷媒都是低温冷媒，因此回热器13无回热功能。
在车辆空调设备100处于制冷模式时，从室外换热器5排出的冷媒流经第二冷媒回路32和第一回热流路后进入空调节流元件7进行节流降压，从空调节流元件7排出的冷媒经过室内换热器8蒸发吸热后经过第二阀口F和第四阀口H流入到第二回热流路中，第二回热流路中的冷媒流回压缩机2。由此可知，在制冷模式时，流经第一回热流路和第二回热流路的冷媒存在温度差进行换热，回热器13具有回热功能，可以提高制冷效果。
在本发明的一些具体实施例中，如图1和图2所示，回热器13包括壳体130、冷媒管131、注入管132和排出管133，冷媒管131设在壳体130内以限定出第一回热流路，注入管132和排出管133限定出第二回热流路，注入管132的一端敞开且注入管132的另一端与第四阀口H相连，排出管133的入口位于壳体130的上部且排出管133的出口与回气口D相连。具体而言，从注入管132排入到壳体130内的冷媒会在壳体130内进行气液分离，分离出来的气态冷媒再通过排出管133排回到压缩机2中，从而可以降低排回到压缩机2中的冷媒的液体含量，避免压缩机2发生液击现象。
如图2所示，在本发明的一些实施例中，车辆空调设备100还包括第二控制阀16，第二控制阀16的两端分别与第一回热流路的两端相连。在制热模式时，可以打开第二控制阀16以对第一回热流路起到旁通的作用，从空调节流元件7流出的冷媒经过第二控制阀16直接流入到第二冷媒回路32和室外换热器5，从而可以减少管路阻力。在制冷模式时，可以关闭第二控制阀16使得冷媒流经第一回热流路，发挥回热器13的回热功能。
在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，第一水流路41与第二水流路31相连，第一控制阀14的两端分别与第二水流路31的两端相连。由此可知，第一水流路41、第二水流路31和换热流路201组成水回路。当第一控制阀14打开时截止第二水流路31，当第一控制阀14关闭时使得水流流经第二水流路31。可选地，水回路上串联有水泵300。
在本发明的一些示例中，车辆空调设备100还包括第三控制阀(图未示出)，第三控制阀的两端分别与第一水流路41相连。从而当第三控制阀打开时截止第一水流路41，当第三控制阀关闭时使得水流流经第一水流路41，由此可以进一步提高车辆空调设备100的运行可靠性。
如图2所示，在本发明的进一步实施例中，车辆空调设备100还包括散热风机20和风冷散热器21，散热风机20转动以将空气导向风冷散热器21，风冷散热器21内设有第三水流路，第三水流路的两端适于与电池200上的换热流路201相连。具体而言，当散热风机20转动时，风冷散热器21可以起到散热的作用，可以利用风冷散热器21对电池200进行散热。具体地，可以根据散热负荷及空调需求单独通过风冷散热器21对电池200进行冷却，而无需开启压缩机2。在图2所示的示例中，第三水流路串联在水回路上。
根据本发明实施例的车辆，包括：电池200和根据本发明上述实施例的车辆空调设备100，其中电池200上设有换热流路201。第一水流路41的两端与换热流路201相连，第二水流路31的两端与换热流路201相连。
根据本发明实施例的车辆，通过设置上述的车辆空调设备100，在制冷模式或者制热模式，可以选择性的利用吸收冷媒热量的水流对电池200进行加热，节省能耗，可以降低加热过程对电池200的续航里程的影响，同时还可以选择性的利用与冷媒进行换热的水流对电池200进行冷却，在制热时可以利用电池200的废热，提高制热能效。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种车辆空调设备，其特征在于，包括：
压缩机，所述压缩机具有排气口和回气口；
换向组件，所述换向组件包括第一阀口至第四阀口，所述第一阀口与第二阀口和第三阀口中的其中一个切换连通，所述第四阀口与所述第二阀口和所述第三阀口中的另一个切换连通，所述第一阀口与所述排气口相连，所述第四阀口与所述回气口相连，
室内换热器和室外换热器，所述室内换热器的第一端与所述第二阀口相连，所述室外换热器的第一端与所述第三阀口相连，所述室内换热器的第二端和所述室外换热器的第二端之间串联有空调节流元件；
第一电池温控换热器，所述第一电池温控换热器包括相互换热的第一冷媒回路和第一水流路，所述第一冷媒回路的第一端连接至所述第二阀口和所述室内换热器之间，所述第一冷媒回路的第二端通过冷媒流路连接至所述室外换热器和所述空调节流元件之间，所述第一水流路的两端适于与电池上的换热流路相连；
第二电池温控换热器，所述第二电池温控换热器包括相互换热的第二冷媒回路和第二水流路，所述第二冷媒回路的两端分别与所述室外换热器的第二端和所述空调节流元件相连，所述第二水流路的两端适于与所述换热流路相连；
电池温控节流元件，所述电池温控节流元件串联在所述冷媒流路上；
第一控制阀，所述第一控制阀与所述第二水流路相连以控制水流流经所述第二水流路或者截止所述第二水流路。
2.根据权利要求1所述的车辆空调设备，其特征在于，还包括回热器，所述回热器包括独立且相互换热的第一回热流路和第二回热流路，所述第一回热流路的一端与所述第二冷媒回路相连，所述第一回热流路的另一端分别与所述冷媒流路和所述空调节流元件相连，所述第二回热流路的两端分别与所述回气口和所述第四阀口相连。
3.根据权利要求2所述的车辆空调设备，其特征在于，所述回热器包括壳体、冷媒管、注入管和排出管，所述冷媒管设在所述壳体内以限定出所述第一回热流路，所述注入管和所述排出管限定出所述第二回热流路，所述注入管的一端敞开且所述注入管的另一端与所述第四阀口相连，所述排出管的入口位于所述壳体的上部且所述排出管的出口与所述回气口相连。
4.根据权利要求2或3所述的车辆空调设备，其特征在于，还包括第二控制阀，所述第二控制阀的两端分别与所述第一回热流路的两端相连。
5.根据权利要求1所述的车辆空调设备，其特征在于，所述第一水流路与所述第二水流路相连，所述第一控制阀的两端分别与所述第二水流路的两端相连。
6.根据权利要求1所述的车辆空调设备，其特征在于，还包括散热风机和风冷散热器，所述散热风机转动以将空气导向所述风冷散热器，所述风冷散热器内设有第三水流路，所述第三水流路的两端适于与所述换热流路相连。
7.根据权利要求1所述的车辆空调设备，其特征在于，所述空调节流元件和所述电池温控节流元件分别为电磁膨胀阀。
8.根据权利要求1所述的车辆空调设备，其特征在于，还包括第三控制阀，所述第三控制阀的两端分别与所述第一水流路相连。
9.根据权利要求1所述的车辆空调设备，其特征在于，所述第一控制阀为电磁阀。
10.一种车辆，其特征在于，包括：
电池，所述电池上设有换热流路；
根据权利要求1-9中任一项所述的车辆空调设备，所述第一水流路的两端与所述换热流路相连，所述第二水流路的两端与所述换热流路相连。
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