CN107839434A - 用于车辆的空调装置和具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于车辆的空调装置和具有其的车辆。其中，空调装置包括压缩机、第一车内换热器、车外换热器、第一膨胀阀和第二车内换热器，空调装置具有使压缩机、第一车内换热器、车外换热器、第一膨胀阀和第二车内换热器依次连通并构成制冷回路的第一状态，以及使压缩机、第一车内换热器、第二车内换热器、第一膨胀阀和车外换热器依次连通并构成制热回路的第二状态，空调装置还包括切换部，切换部用于使空调装置在第一状态和第二状态之间切换。本发明能够解决现有技术中利用电热元件制热，耗电量大，制热效果差的问题。

Description

用于车辆的空调装置和具有其的车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种用于车辆的空调装置和具有其的车辆。

背景技术

现有技术中，电动汽车的空调装置只能制冷，电动汽车采用电热元件制热，耗电量大，制热效果差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于车辆的空调装置和具有其的车辆，以解决现有技术中利用电热元件制热，耗电量大，制热效果差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于车辆的空调装置，空调装置包括压缩机、第一车内换热器、车外换热器、第一膨胀阀和第二车内换热器，空调装置具有使压缩机、第一车内换热器、车外换热器、第一膨胀阀和第二车内换热器依次连通并构成制冷回路的第一状态，以及使压缩机、第一车内换热器、第二车内换热器、第一膨胀阀和车外换热器依次连通并构成制热回路的第二状态，空调装置还包括切换部，切换部用于使空调装置在第一状态和第二状态之间切换。

进一步地，压缩机的出口与第一车内换热器的第一端连通，第二车内换热器的第一端与车外换热器的第一端连通，第一膨胀阀设置在第二车内换热器和车外换热器之间，切换部包括：第一开关，第一开关的两端分别与第一车内换热器的第二端和第二车内换热器的第二端连通；第二开关，第二开关的两端分别与第一车内换热器的第二端和车外换热器的第二端连通；第三开关，第三开关的两端分别与第二车内换热器的第二端和压缩机的入口连通；第四开关，第四开关的两端分别与车外换热器的第二端和压缩机的入口连通；当空调装置处于第一状态时，第二开关和第三开关开启，第一开关和第四开关关闭；当空调装置处于第二状态时，第一开关和第四开关开启，第二开关和第三开关关闭。

进一步地，第一开关为第二膨胀阀。

进一步地，压缩机的出口与第一车内换热器的第一端连通，第二车内换热器的第一端与车外换热器的第一端连通，第一膨胀阀设置在第二车内换热器和车外换热器之间，切换部为四通阀，第一车内换热器的第二端与四通阀的第一阀口连通，第二车内换热器的第二端与四通阀的第二阀口连通，车外换热器的第二端与四通阀的第三阀口连通，压缩机的入口与四通阀的第四阀口连通，四通阀具有第一工作状态和第二工作状态，当四通阀处于第一工作状态时，第一阀口与第三阀口连通，第二阀口与第四阀口连通，空调装置处于第一状态，当四通阀处于第二工作状态时，第一阀口与第二阀口连通，第三阀口与第四阀口连通，空调装置处于第二状态。

进一步地，空调装置还包括：电池冷却管路，电池冷却管路的一端连接至第二车内换热器和第一膨胀阀之间，电池冷却管路的另一端与压缩机的入口连通；冷却器，设置在电池冷却管路上，冷却器用于给车辆的动力电池组件冷却。

进一步地，电池冷却管路上还设有第三膨胀阀。

根据本发明的另一个方面，提供了一种车辆，包括车身和设置在车身内的空调装置，空调装置为前述的空调装置。

进一步地，车辆还包括控制器，控制器与空调装置的切换部连接以控制切换部。

进一步地，车辆还包括与控制器连接的辅助加热器，辅助加热器设置在车身内。

进一步地，空调装置为前述的空调装置，车辆还包括动力电池组件，动力电池组件包括：动力电池；循环水路，循环水路用于冷却动力电池，空调装置的冷却器用于冷却循环水路中的冷却水。

进一步地，动力电池组件还包括设置在循环水路上的电池加热器。

应用本发明的技术方案，空调装置在第一状态下可以对车内制冷，空调装置在第二状态下可以对车内制热，利用热泵原理实现车内的制冷和制热，减小耗电量，提高制热效果。进一步地，空调装置在制冷模式下具有一个蒸发器和两个冷凝器，可以提升冷媒转化效率，从而提高制冷性能。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的车辆的空调装置的实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、压缩机；20、第一车内换热器；30、车外换热器；40、第二车内换热器；50、第一膨胀阀；60、切换部；61、第一开关；62、第二开关；63、第三开关；64、第四开关；70、电池冷却管路；71、冷却器；72、第三膨胀阀；80、辅助加热器；90、动力电池组件；91、动力电池；92、循环水路；93、电池加热器；94、水泵。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种用于车辆的空调装置和具有其的车辆。

本发明及本发明的实施例中，车辆包括车身和设置在车身内的空调装置。

本发明及本发明的实施例中，为了解决现有技术中利用电热元件制热，耗电量大，制热效果差的问题，对空调装置的结构进行了改进，下面进行具体说明：

如图1所示，本发明的实施例中，空调装置包括压缩机10、第一车内换热器20、车外换热器30、第一膨胀阀50和第二车内换热器40。空调装置具有使压缩机10、第一车内换热器20、车外换热器30、第一膨胀阀50和第二车内换热器40依次连通并构成制冷回路的第一状态。空调装置还具有使压缩机10、第一车内换热器20、第二车内换热器40、第一膨胀阀50和车外换热器30依次连通并构成制热回路的第二状态。空调装置还包括切换部60，切换部60用于使空调装置在第一状态和第二状态之间切换。

通过上述设置，空调装置在第一状态下的运行模式为制冷模式，可以对车内制冷，空调装置在第二状态下的运行模式为制热模式，可以对车内制热，从而利用热泵原理实现车内的制冷和制热，并且对车内制热的能效比大于1，减小耗电量，提高制热效果。

具体地，如图1所示，空调装置的运行模式为制冷模式时，低温低压的气态冷媒在压缩机10内被压缩成高温高压的气态冷媒，然后冷媒依次经过第一车内换热器20和车外换热器30，气态冷媒在第一车内换热器20和车外换热器30中释放热量成为常温高压的液态冷媒，第一车内换热器20和车外换热器30均作为冷凝器；然后，常温高压的液态冷媒经过第一膨胀阀50，第一膨胀阀50对冷媒进行节流降压使其成为低温低压的液态冷媒；低温低压的液态冷媒进入第二车内换热器40并吸收车内的热量转变成低温低压的蒸汽，第二车内换热器40作为蒸发器；最后，低温低压的蒸汽返回压缩机10中，完成一个制冷循环过程。

空调装置的运行模式为制热模式时，低温低压的气态冷媒在压缩机10内被压缩成高温高压的气态冷媒，然后冷媒经过第一车内换热器20向车内释放热量并转变成常温高压的液态冷媒，然后冷媒经过第二车内换热器40，未充分放热的冷媒可以继续向车内释放热量，更加充分地转化为常温高压的液态冷媒，此时，第一车内换热器20和第二车内换热器40均作为冷凝器；然后，常温高压的液态冷媒经过第一膨胀阀50，第一膨胀阀50对冷媒进行节流降压使其成为低温低压的液态冷媒；低温低压的液态冷媒进入车外换热器30并吸收热量转变成低温低压的蒸汽，此时，车外换热器30作为蒸发器；最后，低温低压的蒸汽返回压缩机10中，完成一个制热循环过程。

由于空调装置具有一个蒸发器两个冷凝器，可以提升冷媒转化效率，从而提高空调装置的性能。

进一步地，上述结构可以在现有车辆结构的基础上进行改造，即将车辆上的加热元件替换为第一车内换热器20，并将第一车内换热器20与空调装置的冷媒管路连接。

如图1所示，本发明的实施例中，压缩机10的出口与第一车内换热器20的第一端连通，第二车内换热器40的第一端与车外换热器30的第一端连通，第一膨胀阀50设置在第二车内换热器40和车外换热器30之间。切换部60包括第一开关61、第二开关62、第三开关63和第四开关64。

其中，第一开关61的两端分别与第一车内换热器20的第二端和第二车内换热器40的第二端连通。第二开关62的两端分别与第一车内换热器20的第二端和车外换热器30的第二端连通。第三开关63的两端分别与第二车内换热器40的第二端和压缩机10的入口连通。第四开关64的两端分别与车外换热器30的第二端和压缩机10的入口连通。

当空调装置处于第一状态时，第二开关62和第三开关63开启，第一开关61和第四开关64关闭；当空调装置处于第二状态时，第一开关61和第四开关64开启，第二开关62和第三开关63关闭。

通过上述设置，通过对第一开关61、第二开关62、第三开关63和第四开关64的控制即可实现空调装置状态的切换，结构简单，操作方便。

具体地，需要空调装置制冷时，控制切换部60使第二开关62和第三开关63开启，第一开关61和第四开关64关闭，使空调装置处于第一状态。这样，冷媒依次流经压缩机10的出口、第一车内换热器20、第二开关62、车外换热器30、第一膨胀阀50、第二车内换热器40、第三开关63和压缩机10的入口，实现制冷循环。需要空调装置制热时，控制切换部60使第一开关61和第四开关64开启，第二开关62和第三开关63关闭，使空调装置处于第二状态。这样，冷媒依次流经压缩机10的出口、第一车内换热器20、第一开关61、第二车内换热器40、第一膨胀阀50、车外换热器30、第四开关64和压缩机10的入口，实现制热循环。

优选地，第一开关61为第二膨胀阀。

上述设置中，在第一车内换热器20和第二车内换热器40之间设置第二膨胀阀，在空调装置的运行模式为制热模式时，经过第一车内换热器20的冷媒被第二膨胀阀节流降压成为低温低压的液体，然后进入第二车内换热器40并吸收热量转变为低温低压的蒸汽，此时，第二车内换热器40作为蒸发器。这样，空调装置在制热模式下具有一个冷凝器和两个蒸发器，可以提升冷媒转化效率，从而提高制热性能。

在附图未示出的替代实施例中，切换部60也可以为四通阀。第一车内换热器20的第二端与四通阀的第一阀口连通，第二车内换热器40的第二端与四通阀的第二阀口连通，车外换热器30的第二端与四通阀的第三阀口连通，压缩机10的入口与四通阀的第四阀口连通。四通阀具有第一工作状态和第二工作状态。当四通阀处于第一工作状态时，第一阀口与第三阀口连通，第二阀口与第四阀口连通，空调装置处于第一状态；当四通阀处于第二工作状态时，第一阀口与第二阀口连通，第三阀口与第四阀口连通，空调装置处于第二状态。

将四通阀作为切换部60可以减少零件数量，降低空调装置的成本。

如图1所示，本发明的实施例中，空调装置还包括电池冷却管路70和冷却器71。电池冷却管路70的一端连接至第二车内换热器40和第一膨胀阀50之间，电池冷却管路70的另一端与压缩机10的入口连通。冷却器71设置在电池冷却管路70上，冷却器71用于给车辆的动力电池组件90冷却。

通过上述设置，可以利用冷媒在电池冷却管路70中的循环，通过冷却器71冷却动力电池组件90，防止动力电池组件90温度过高，避免动力电池组件90热失控。

具体地，当空调装置处于第一状态，即对车内制冷时，经过第一膨胀阀50节流降压形成的低温低压的液态冷媒分为两路，一路进入第二车内换热器40吸收车内热量，另一路通过电池冷却管路70进入冷却器71吸收动力电池组件90的热量，对动力电池组件90降温。

优选地，电池冷却管路70上还设有第三膨胀阀72。

通过上述设置，当空调装置处于第二状态，即对车内制热时，经过第二车内换热器40的常温高压的液态冷媒进入电池冷却管路70后，第三膨胀阀72可以对冷媒进行节流降压使其成为低温低压的液态冷媒，这样，冷媒进入冷却器71后能够吸收动力电池组件90的热量，即空调装置在对车内制热的同时也可以对动力电池组件90进行冷却。

本发明的实施例中，车辆还包括控制器，控制器与空调装置的切换部60连接以控制切换部60。

这样，通过车辆的控制器即可控制切换部60，方便用户的操作。

可选地，第一膨胀阀50和第三膨胀阀72均与控制器连接，控制器根据空调装置和动力电池组件90的运行状态控制第一膨胀阀50和第三膨胀阀72的状态。

可选地，第一膨胀阀50、第二膨胀阀(即第一开关61)和第三膨胀阀72均为电子膨胀阀，第二开关62、第三开关63和第四开关64均为电子截止阀。

如图1所示，本发明的实施例中，车辆还包括与控制器连接的辅助加热器80，辅助加热器80设置在车身内。

通过上述设置，在极寒条件下可以启动辅助加热器80，以较小的功率消耗对车内进行辅助加热，弥补低温下空调装置采暖不足的问题。在常规低温环境下，辅助加热器80关闭，以节约电能。

可选地，辅助加热器80为正温度系数热敏电阻(PTC热敏电阻)。

如图1所示，本发明的实施例中，车辆还包括动力电池组件90，动力电池组件90包括动力电池91和循环水路92。循环水路92用于冷却动力电池91，空调装置的冷却器71用于冷却循环水路92中的冷却水。

通过上述设置，循环水路92中的冷却水可以对动力电池91进行冷却。

具体地，如图1所示，动力电池组件90还包括设置在循环水路92上的水泵94，水泵94用于实现冷却水的循环。

优选地，如图1所示，动力电池组件90还包括设置在循环水路92上的电池加热器93。

这样，在极寒条件下可以启动电池加热器93加热冷却水，避免冷却水温度过低导致动力电池91温度过低，使动力电池91工作温度较为稳定。

具体地，控制器与电池加热器93连接以控制电池加热器93是否开启。

可选地，车辆还包括与动力电池组件90和控制器均连接的传感器。传感器可以测量动力电池组件90的温度，并将测量结果反馈给控制器，控制器根据传感器反馈的测量结果控制第三膨胀阀72和电池加热器93的状态。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：空调装置在第一状态下可以对车内制冷，空调装置在第二状态下可以对车内制热，利用热泵原理实现车内的制冷和制热，减小耗电量，提高制热效果。进一步地，空调装置在制冷模式下具有一个蒸发器和两个冷凝器，可以提升冷媒转化效率，从而提高制冷性能。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种用于车辆的空调装置，其特征在于，所述空调装置包括压缩机(10)、第一车内换热器(20)、车外换热器(30)、第一膨胀阀(50)和第二车内换热器(40)，所述空调装置具有使所述压缩机(10)、所述第一车内换热器(20)、所述车外换热器(30)、所述第一膨胀阀(50)和所述第二车内换热器(40)依次连通并构成制冷回路的第一状态，以及使所述压缩机(10)、所述第一车内换热器(20)、所述第二车内换热器(40)、所述第一膨胀阀(50)和所述车外换热器(30)依次连通并构成制热回路的第二状态，所述空调装置还包括切换部(60)，所述切换部(60)用于使所述空调装置在所述第一状态和所述第二状态之间切换。

2.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述压缩机(10)的出口与所述第一车内换热器(20)的第一端连通，所述第二车内换热器(40)的第一端与所述车外换热器(30)的第一端连通，所述第一膨胀阀(50)设置在所述第二车内换热器(40)和所述车外换热器(30)之间，所述切换部(60)包括：

第一开关(61)，所述第一开关(61)的两端分别与所述第一车内换热器(20)的第二端和所述第二车内换热器(40)的第二端连通；

第二开关(62)，所述第二开关(62)的两端分别与所述第一车内换热器(20)的第二端和所述车外换热器(30)的第二端连通；

第三开关(63)，所述第三开关(63)的两端分别与所述第二车内换热器(40)的第二端和所述压缩机(10)的入口连通；

第四开关(64)，所述第四开关(64)的两端分别与所述车外换热器(30)的第二端和所述压缩机(10)的入口连通；

当所述空调装置处于所述第一状态时，所述第二开关(62)和所述第三开关(63)开启，所述第一开关(61)和所述第四开关(64)关闭；当所述空调装置处于所述第二状态时，所述第一开关(61)和所述第四开关(64)开启，所述第二开关(62)和所述第三开关(63)关闭。

3.根据权利要求2所述的空调装置，其特征在于，所述第一开关(61)为第二膨胀阀。

4.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述压缩机(10)的出口与所述第一车内换热器(20)的第一端连通，所述第二车内换热器(40)的第一端与所述车外换热器(30)的第一端连通，所述第一膨胀阀(50)设置在所述第二车内换热器(40)和所述车外换热器(30)之间，所述切换部(60)为四通阀，所述第一车内换热器(20)的第二端与所述四通阀的第一阀口连通，所述第二车内换热器(40)的第二端与所述四通阀的第二阀口连通，所述车外换热器(30)的第二端与所述四通阀的第三阀口连通，所述压缩机(10)的入口与所述四通阀的第四阀口连通，所述四通阀具有第一工作状态和第二工作状态，当所述四通阀处于所述第一工作状态时，所述第一阀口与所述第三阀口连通，所述第二阀口与所述第四阀口连通，所述空调装置处于所述第一状态，当所述四通阀处于所述第二工作状态时，所述第一阀口与所述第二阀口连通，所述第三阀口与所述第四阀口连通，所述空调装置处于所述第二状态。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的空调装置，其特征在于，所述空调装置还包括：

电池冷却管路(70)，所述电池冷却管路(70)的一端连接至所述第二车内换热器(40)和所述第一膨胀阀(50)之间，所述电池冷却管路(70)的另一端与所述压缩机(10)的入口连通；

冷却器(71)，设置在所述电池冷却管路(70)上，所述冷却器(71)用于给车辆的动力电池组件(90)冷却。

6.根据权利要求5所述的空调装置，其特征在于，所述电池冷却管路(70)上还设有第三膨胀阀(72)。

7.一种车辆，包括车身和设置在车身内的空调装置，其特征在于，所述空调装置为权利要求1至6中任一项所述的空调装置。

8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，所述车辆还包括控制器，所述控制器与所述空调装置的切换部(60)连接以控制所述切换部(60)。

9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述车辆还包括与所述控制器连接的辅助加热器(80)，所述辅助加热器(80)设置在所述车身内。

10.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，所述空调装置为权利要求5或6所述的空调装置，所述车辆还包括动力电池组件(90)，所述动力电池组件(90)包括：

动力电池(91)；

循环水路(92)，所述循环水路(92)用于冷却所述动力电池(91)，所述空调装置的冷却器(71)用于冷却所述循环水路(92)中的冷却水。

11.根据权利要求10所述的车辆，其特征在于，所述动力电池组件(90)还包括设置在所述循环水路(92)上的电池加热器(93)。