CN107139684A - 汽车空调系统 - Google Patents
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Abstract
汽车空调系统，包括：压缩机、气液分离器、车内换热器，以及车外换热器；所述压缩机的进口与所述气液分离器相连、出口与第一连通阀相连，所述第一连通阀分别与所述气液分离器、车内换热器以及车外换热器相连；所述车内换热器经并联设置的第二控制阀和第二节流阀后与所述车外换热器相连；所述车外换热器包括至少两个车外子换热器，任意两个车外子换热器之间经并联设置的第一控制阀和第一节流阀相连；对应于任意车外子换热器还对应连通设置有一个用于连通第二控制阀和第二节流阀、车外子换热器、第一连通阀的车外子换热器连通转换阀。本发明的汽车空调除霜系统在实现快速除霜的同时还能够向车内提供热量。
Description
技术领域
本发明属于汽车空调技术领域，具体涉及一种电动汽车空调系统。
背景技术
目前纯电动汽车的空调主要采用电加热的方式进行制热，能源利用率很低，严重影响汽车的续航里程。热泵空调以其高效的能源利用率成为纯电动汽车空调发展的趋势。但是目前的纯电动汽车热泵空调面临着低温制热能力不足、系统易结霜、除霜后制热会起雾以及除霜时车内不能制热的问题。
为了解决除霜后在制热时挡风玻璃会起雾的问题，现有解决方案是在车内设置一个蒸发器和一个冷凝器，通过切换车内蒸发器和车内冷凝器的工作状态，制热时车内冷凝器工作，制冷时车内蒸发器工作，但是除霜模式需要完全利用压缩机功率，无法在除霜的同时给车内供热，而且车内采用两个换热器会增大车内HVAC的体积，极度占用空间。
专利号为200810183267.3的中国发明专利公开的热泵空调系统提出了在车外利用双层换热器中间连接毛细管和电磁阀的方式，使车外换热器在结霜的时候能够一层作为蒸发器、另一层作为冷凝器，通过相互切换工作状态来除霜。该系统在除霜的过程中将车内换热器旁通，能够快速除霜，但在除霜时仍然不能够给车内提供热量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在实现快速除霜的同时还能够向车内提供热量的汽车空调系统。
为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：
汽车空调系统，包括：压缩机、气液分离器、车内换热器，以及车外换热器；所述压缩机的进口与所述气液分离器相连、出口与第一连通阀相连，所述第一连通阀分别与所述气液分离器、车内换热器以及车外换热器相连；所述车内换热器经并联设置的第二控制阀和第二节流阀后与所述车外换热器相连；所述车外换热器包括至少两个车外子换热器，任意两个车外子换热器之间经并联设置的第一控制阀和第一节流阀相连；对应于任意车外子换热器还对应连通设置有一个用于连通第二控制阀和第二节流阀、车外子换热器、第一连通阀的车外子换热器连通转换阀。
更具体的，所述车外子换热器连通转换阀与第二控制阀和第二节流阀、第一连通阀之间通过集流/分流器连接。
更具体的，所述车外换热器至少包括第一车子外换热器及第二车外子换热器，所述第一车子外换热器与所述第二车外子换热器之间通过并联设置的第一控制阀和第一节流阀相连；
所述第一车子外换热器还对应连通设置有一个用于连通第二控制阀和第二节流阀、第一车外子换热器、第一连通阀的第一车外子换热器连通转换阀；
所述第二车子外换热器还对应连通设置有一个用于连通第二控制阀和第二节流阀、第二车外子换热器、第一连通阀的第二车外子换热器连通转换阀。
更具体的，所述车外换热器为相互独立的车外子换热器叠放在一起，或所述车外换热器为一个内部分为两层或两层以上的换热器。
更具体的，所述第一连通阀为四通阀，所述四通阀的第一输出支路分别与经并联设置的第一控制阀和第一节流阀相连的两个车外子换热器相连，第二输出支路与气液分离器的入口相连，第三输出支路与车内换热器相连。
更具体的，所述第一控制阀和/或第二控制阀为电磁阀或机械开关阀。
更具体的，所述车外子换热器连通转换阀为三通阀，三通阀的第一通路与所述第二控制阀相连，第二通路与所述第一连通阀相连，第三通路与所述车外子换热器相连。
更具体的，所述第一车外子换热器连通转换阀和第二车外子换热器连通转换阀为三通阀，所述第一车外子换热器连通转换阀的第一通路与所述第二控制阀相连、第二通路与所述第一连通阀的第一输出支路相连、第三通路与所述第一车外子换热器相连；所述第二车外子换热器连通转换阀的第一通路与所述第二控制阀相连、第二通路与所述第一连通阀的第一输出支路相连、第三通路与所述第二车外子换热器相连。
更具体的，所述车外换热器处设置有车外风机。
更具体的，还包括车内风机，所述车内风机设置于车内换热器处。
更具体的，制冷模式下，所述第一节流阀和第二控制阀关闭，使从压缩机流入第一连通阀的制冷剂从第一连通阀流出后，经车外子换热器连通转换阀依次进入由并联设置的第一控制阀和第一节流阀相连的两个车外子换热器，再流入车内换热器，最后经第一连通阀进入气液分离器回到压缩机。
更具体的，制冷模式下，所述第一节流阀和第二控制阀关闭；
所述第一车外子换热器连通转换阀与第一车外子换热器、第一连通阀间的管路连通，所述第二车外子换热器连通转换阀与第二车外子换热器、车内换热器间的管路连通，使得制冷剂从第一连通阀流出后经第一车外子换热器连通转换阀依次进入所述第一车外子换热器和第二车外子换热器，再流入车内换热器，最后经第一连通阀进入气液分离器回到压缩机；或者，
所述第二车外子换热器连通转换阀与第二车外子换热器、第一连通阀间的管路连通，所述第一车外子换热器连通转换阀与第一车外子换热器、车内换热器间的管路连通，使得制冷剂从第一连通阀流出后经第二车外子换热器连通转换阀依次进入所述第二车外子换热器和第一车外子换热器，再流入车内换热器，最后经第一连通阀进入气液分离器回到压缩机。
更具体的，制热模式下，所述第一节流阀和第二控制阀关闭，使从压缩机流入第一连通阀的制冷剂从第一连通阀流出后，进入车内换热器，再经车外子换热器连通转换阀依次进入由并联设置的第一控制阀和第一节流阀相连的两个车外子换热器，最后经第一连通阀进入气液分离器回到压缩机。
更具体的，制热模式下，所述第一节流阀和第二控制阀关闭；
所述第一车外子换热器连通转换阀与车内换热器、第一车外子换热器间的管路连通，所述第二车外子换热器连通转换阀与第二车外子换热器、第一连通阀间的管路对应连通，使得制冷剂从第一连通阀流出后进入车内换热器，再依次进入所述第一车外子换热器和第二车外子换热器，最后经第一连通阀进入气液分离器回到压缩机；或者，
所述第二车外子换热器连通转换阀与车内换热器、第二车外子换热器间的管路连通，所述第一车外子换热器连通转换阀与第一车外子换热器、第一连通阀间的管路对应连通，使得制冷剂从第一连通阀流出后进入车内换热器，再依次进入所述第二车外子换热器和第一车外子换热器，最后经第一连通阀进入气液分离器回到压缩机。
更具体的，除霜模式下，导通所述第一节流阀和第二控制阀，关闭所述第一控制阀和第二节流阀，使一车外子换热器与车内换热器经第二控制阀串联且该车外子换热器与另一车外子换热器经第一节流阀串联。
更具体的，除霜模式下，导通所述第一节流阀和第二控制阀，关闭所述第一控制阀和第二节流阀，使所述第一车外子换热器与车内换热器经第二控制阀串联且第一车外子换热器与第二车外子换热器经第一节流阀串联，或者使所述第二车外子换热器与车内换热器经第二控制阀串联且第二车外子换热器与第一车外子换热器经第一节流阀串联。
由以上技术方案可知，本发明在车外设置至少两个车外子换热器，将车外子换热器并联后与车内换热器串联，两车外子换热器之间由并联的电磁阀和节流阀的相连，通过切换电磁阀/节流阀以及相应通路的通/断，使在制热模式下，车外子换热器可以切换工作状态除霜，同时高温高压制冷剂都会流经车内换热器，给车内提供热量，而且本发明保证了在实现制冷制热除霜功能的同时，车内只需要一个换热器，减小车内HVAC占用的空间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，本发明的汽车空调系统包括压缩机1、气液分离器3、车内换热器4、第一车外子换热器10及第二车外子换热器11。第一车外子换热器10与第二车外子换热器11并排放置，构成车外换热器，第一车外子换热器10经第一控制阀6与第二车外子换热器11相连，第一节流阀7与第一控制阀6并联。车内换热器4处设置有车内风机5，车外换热器处设置有车外风机14。车外换热器可以由至少两个车外子换热器组成。
压缩机1通过制冷剂输入管道与气液分离器3相连，压缩机1的制冷剂输出管道上设置有第一连通阀2，即压缩机1的进口与气液分离器3相连、出口与第一连通阀2相连。第一连通阀2为管路切换阀，用于控制与第一连通阀2相连的不同管路的通/断，本实施例的第一连通阀2为四通阀，第一连通阀2的第一输出支路2a分别与第一车外子换热器10和第二车外子换热器11相连，第二输出支路2b与气液分离器3的入口相连，第三输出支路2c与车内换热器4相连。
车内换热器4处设置有车内风机5，用于向车内鼓风，风经车内换热器4后进入车内。车内换热器4的一端与第一连通阀2相连、另一端与第二控制阀12相连，第二节流阀13与第二控制阀12并联。第二控制阀12的另一端分别与第一车外子换热器10和第二车外子换热器11相连。本实施例的第一控制阀6和第二控制阀12均为电磁阀，用于控制控制阀所在管路的通/断，第一、第二控制阀也可以采用机械开关阀。
第二控制阀12与第一车外子换热器10之间的连通管路上设置有第一车外子换热器连通转换阀8，本实施例的第一车外子换热器连通转换阀8为三通阀，第一车外子换热器连通转换阀8的第一通路8a与第二控制阀12相连，第一车外子换热器连通转换阀8的第二通路8b与第一连通阀2的第一输出支路2a相连，第一车外子换热器连通转换阀8的第三通路8c与第一车外子换热器10相连。车外子换热器连通转换阀与第二控制阀和第二节流阀、第一连通阀之间通过集流/分流器连接。
第二控制阀12与第二车外子换热器11之间的连通管路上设置有第二车外子换热器连通转换阀9，本实施例的第二车外子换热器连通转换阀9也为三通阀，第二车外子换热器连通转换阀9的第一通路9a与第二控制阀12相连，第二车外子换热器连通转换阀9的第二通路与第一连通阀2的第一输出支路2a相连，第二车外子换热器连通转换阀9的第三通路9c与第二车外子换热器11相连。
下面对本发明空调系统的工作原理作进一步说明：
在制冷模式下，第一节流阀7和第二控制阀12关闭，第一车外子换热器连通转换阀8的第一通路8a和第二车外子换热器连通转换阀9的第二通路9b阻断；
制冷剂经制冷剂输出管道从压缩机1流至第一连通阀2后，经第一连通阀2的第一输出支路2a、第一车外子换热器连通转换阀8的第二通路8b进入第一车外子换热器连通转换阀8，并经第一车外子换热器连通转换阀8的第三通路8c进入第一车外子换热器10，再经第一控制阀6进入第二车外子换热器11，接着经第二车外子换热器连通转换阀9的第三通路9c和第二车外子换热器连通转换阀9的第一通路9a经第二节流阀13进入车内换热器4，最后经第一连通阀2的第三输出支路2c和第二输出支路2b进入气液分离器3回到压缩机1，完成制冷过程；
制冷模式下，第一车外子换热器10和第二车外子换热器11相当于并排设置的冷凝器，通过第一控制阀6连接在一起，通过放出热量，使流经冷凝器的制冷剂冷却。制冷模式下，也可以是第一车外子换热器连通转换阀8的第二通路8b和第二车外子换热器连通转换阀9的第一通路9a阻断，制冷剂从第一连通阀2出来后，先进入第二车外子换热器11再进入第一车外子换热器10，再经第二节流阀13、车内换热器4、第一连通阀2和气液分离器3回到压缩机。
在制热模式(热泵循环)下，关闭第一节流阀7和第二控制阀12，第一车外子换热器连通转换阀8的第二通路8b和第二车外子换热器连通转换阀9的第一通路9a阻断；
制冷剂从压缩机1的排气口流流至第一连通阀2后，经第一连通阀2的第三输出支路2c进入车内换热器4，再经第二节流阀13及第一车外子换热器连通转换阀8的第一通路8a和第一车外子换热器连通转换阀8的第三通路8c进入第一车外子换热器10，接着经第一控制阀6进入第二车外子换热器11，然后经过第二车外子换热器连通转换阀9的第三通路9c和第二车外子换热器连通转换阀9的第二通路9b从第一连通阀2的第一输出支路2a和第二输出支路2b进入气液分离器3回到压缩机1，完成制热循环；
制热模式下,第一车外子换热器10和第二车外子换热器11相当于并排设置的蒸发器，通过第一控制阀6连接在一起，通过吸收热量，使流经冷凝器的制冷剂蒸发。同样的，制热模式下，也可以是第一车外子换热器连通转换阀8的第一通路8a和第二车外子换热器连通转换阀9的第二通路9b阻断，制冷剂从车内换热器4出来后，经第二节流阀13先进入第二车外子换热器11再进入第一车外子换热器10，再经第一连通阀2进入气液分离器3回到压缩机1。
制热模式下，当外界温度比较低时车外换热器会结霜，此时需要对车外换热器进行除霜，本发明采用以下两种除霜模式交替工作的方式进行除霜：
除霜方式一：制热模式下，导通第一节流阀7和第二控制阀12，关闭第一控制阀6和第二节流阀13，第一车外子换热器连通转换阀8的第二通路8b和第二车外子换热器连通转换阀9的第一通路9a阻断；制冷剂从压缩机1排气口流经第一连通阀2、车内换热器4、第二控制阀12、第一车外子换热器连通转换阀8、第一车外子换热器10、第一节流阀7、第二车外子换热器11、第二车外子换热器连通转换阀9后，再次经过第一连通阀2进入气液分离器3，回压缩机1；
此过程中，通过切换控制阀(6、12)和节流阀(7、13)的通/断状态，使车内换热器4和第一车外子换热器10均为冷凝器，第二车外子换热器11为蒸发器，在车内换热器4放出热量为车内提供热量的情况下，通过第一车外子换热器10放出的热量除去第一车外子换热器10在常规热泵循环过程中产生的霜；这个过程中可以适当降低车内风机5的风量来加快除霜速度。
除霜方式二：导通第一节流阀7和第二控制阀12，关闭第一控制阀6和第二节流阀13，第一车外子换热器连通转换阀8的第一通路8a和第二车外子换热器连通转换阀9的第二通路9b阻断；制冷剂从压缩机1排气口流经第一连通阀2、车内换热器4、第二控制阀12、第二车外子换热器连通转换阀9、第二车外子换热器11，第一节流阀7，第一车外子换热器11、第一车外子换热器连通转换阀8后，再次经过第一连通阀2进入气液分离器3，回压缩机1；
此过程中，通过切换与第一车外子换热器连通转换阀8和第二车外子换热器连通转换阀9相连的管路的通/断，改变车内换热器与车外子换热器间的连接关系，使车内换热器4和第二车外子换热器11均为冷凝器，第一车外子换热器10为蒸发器，在车内换热器4放出热量为车内提供热量的情况下，通过第二车外子换热器11放出的热量除去第二车外子换热器11在常规热泵循环过程中产生的霜；同样，这个过程中可以适当降低车内风机5风量来加快除霜速度。
本发明能够解决结霜后除霜时车内不制热的问题，且除霜后制热车内挡风玻璃也不会起雾，并且在应用于汽车空调的车内只采用了一个换热器，减小车内侧HVAC的体积，节约了车内的使用空间。
当然，本发明的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本发明的构思得到许多不同的具体方案，例如，前述实施例中的第一车外子换热器和第二车外子换热器是两个单独的换热器并排叠放在一起使用，构成两层结构，但是第一、第二车外子换热器也可以集成在一个整体的换热器里，该换热器内部分为两层，分别作为第一车外子换热器和第二车外子换热器；此外，三通阀也可以采用两个机械开关阀或电磁阀代替，只要起到控制三个管路中的两个管路的通/断即可；诸如此等改变以及等效变换均应包含在本发明所述的范围之内。
Claims (16)
1.汽车空调系统，包括：压缩机、气液分离器、车内换热器，以及车外换热器；所述压缩机的进口与所述气液分离器相连、出口与第一连通阀相连，所述第一连通阀分别与所述气液分离器、车内换热器以及车外换热器相连；其特征在于：
所述车内换热器经并联设置的第二控制阀和第二节流阀后与所述车外换热器相连；
所述车外换热器包括至少两个车外子换热器，任意两个车外子换热器之间经并联设置的第一控制阀和第一节流阀相连；
对应于任意车外子换热器还对应连通设置有一个用于连通第二控制阀和第二节流阀、车外子换热器、第一连通阀的车外子换热器连通转换阀。
2.如权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于：所述车外子换热器连通转换阀与第二控制阀和第二节流阀、第一连通阀之间通过集流/分流器连接。
3.如权利要求1或2所述的汽车空调系统，其特征在于：所述车外换热器至少包括第一车子外换热器及第二车外子换热器，所述第一车子外换热器与所述第二车外子换热器之间通过并联设置的第一控制阀和第一节流阀相连；
所述第一车子外换热器还对应连通设置有一个用于连通第二控制阀和第二节流阀、第一车外子换热器、第一连通阀的第一车外子换热器连通转换阀；
所述第二车子外换热器还对应连通设置有一个用于连通第二控制阀和第二节流阀、第二车外子换热器、第一连通阀的第二车外子换热器连通转换阀。
4.如权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于：所述车外换热器为相互独立的车外子换热器叠放在一起，或所述车外换热器为一个内部分为两层或两层以上的换热器。
5.如权利要求1或2或4所述的汽车空调系统，其特征在于：所述第一连通阀为四通阀，所述四通阀的第一输出支路分别与经并联设置的第一控制阀和第一节流阀相连的两个车外子换热器相连，第二输出支路与气液分离器的入口相连，第三输出支路与车内换热器相连。
6.如权利要求1或2或4所述的汽车空调系统，其特征在于：所述第一控制阀和/或第二控制阀为电磁阀或机械开关阀。
7.如权利要求1或2或4所述的汽车空调系统，其特征在于：所述车外子换热器连通转换阀为三通阀，三通阀的第一通路与所述第二控制阀相连，第二通路与所述第一连通阀相连，第三通路与所述车外子换热器相连。
8.如权利要求3所述的汽车空调系统，其特征在于：所述第一车外子换热器连通转换阀和第二车外子换热器连通转换阀为三通阀，所述第一车外子换热器连通转换阀的第一通路与所述第二控制阀相连、第二通路与所述第一连通阀的第一输出支路相连、第三通路与所述第一车外子换热器相连；所述第二车外子换热器连通转换阀的第一通路与所述第二控制阀相连、第二通路与所述第一连通阀的第一输出支路相连、第三通路与所述第二车外子换热器相连。
9.如权利要求1或2或4所述的汽车空调系统，其特征在于：所述车外换热器处设置有车外风机。
10.如权利要求1或2或4所述的汽车空调系统，其特征在于：还包括车内风机，所述车内风机设置于车内换热器处。
11.如权利要求1或2或4所述的汽车空调系统，其特征在于：制冷模式下，所述第一节流阀和第二控制阀关闭，使从压缩机流入第一连通阀的制冷剂从第一连通阀流出后，经车外子换热器连通转换阀依次进入由并联设置的第一控制阀和第一节流阀相连的两个车外子换热器，再流入车内换热器，最后经第一连通阀进入气液分离器回到压缩机。
12.如权利要求3或4所述的汽车空调系统，其特征在于：制冷模式下，所述第一节流阀和第二控制阀关闭；
所述第一车外子换热器连通转换阀与第一车外子换热器、第一连通阀间的管路连通，所述第二车外子换热器连通转换阀与第二车外子换热器、车内换热器间的管路连通，使得制冷剂从第一连通阀流出后经第一车外子换热器连通转换阀依次进入所述第一车外子换热器和第二车外子换热器，再流入车内换热器，最后经第一连通阀进入气液分离器回到压缩机；或者，
所述第二车外子换热器连通转换阀与第二车外子换热器、第一连通阀间的管路连通，所述第一车外子换热器连通转换阀与第一车外子换热器、车内换热器间的管路连通，使得制冷剂从第一连通阀流出后经第二车外子换热器连通转换阀依次进入所述第二车外子换热器和第一车外子换热器，再流入车内换热器，最后经第一连通阀进入气液分离器回到压缩机。
13.如权利要求1或2或4所述的汽车空调系统，其特征在于：制热模式下，所述第一节流阀和第二控制阀关闭，使从压缩机流入第一连通阀的制冷剂从第一连通阀流出后，进入车内换热器，再经车外子换热器连通转换阀依次进入由并联设置的第一控制阀和第一节流阀相连的两个车外子换热器，最后经第一连通阀进入气液分离器回到压缩机。
14.如权利要求3或4所述的汽车空调系统，其特征在于：制热模式下，所述第一节流阀和第二控制阀关闭；
所述第一车外子换热器连通转换阀与车内换热器、第一车外子换热器间的管路连通，所述第二车外子换热器连通转换阀与第二车外子换热器、第一连通阀间的管路对应连通，使得制冷剂从第一连通阀流出后进入车内换热器，再依次进入所述第一车外子换热器和第二车外子换热器，最后经第一连通阀进入气液分离器回到压缩机；或者，
所述第二车外子换热器连通转换阀与车内换热器、第二车外子换热器间的管路连通，所述第一车外子换热器连通转换阀与第一车外子换热器、第一连通阀间的管路对应连通，使得制冷剂从第一连通阀流出后进入车内换热器，再依次进入所述第二车外子换热器和第一车外子换热器，最后经第一连通阀进入气液分离器回到压缩机。
15.如权利要求13所述的汽车空调系统，其特征在于：除霜模式下，导通所述第一节流阀和第二控制阀，关闭所述第一控制阀和第二节流阀，使一车外子换热器与车内换热器经第二控制阀串联且该车外子换热器与另一车外子换热器经第一节流阀串联。
16.如权利要求14所述的汽车空调系统，其特征在于：除霜模式下，导通所述第一节流阀和第二控制阀，关闭所述第一控制阀和第二节流阀，使所述第一车外子换热器与车内换热器经第二控制阀串联且第一车外子换热器与第二车外子换热器经第一节流阀串联，或者使所述第二车外子换热器与车内换热器经第二控制阀串联且第二车外子换热器与第一车外子换热器经第一节流阀串联。
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