CN108317766A - 一种电动大巴的空调系统及电动大巴 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动大巴的空调系统及电动大巴，其包括变频压缩机、冷凝器以及蒸发器；变频压缩机通过四通阀分别与冷凝器和蒸发器相连接；其还包括均与蒸发器并联的除雾系统和电池换热系统；所述除雾系统包括换热器、第一电磁阀及毛细管，换热器一端通过第一电磁阀连接于变频压缩机与四通阀之间的排气管路上，另一端通过毛细管连接于所述第一电子膨胀阀与蒸发器之间的管路上。本发明通过一套空调系统实现了整车的空调制冷或制热、电池组的冷却或预加热，同时还能够实现热泵暖风除雾功能，既解决了两套空调系统成本浪费和自重增加导致整车续航里程降低的问题，又解决了电加热暖风存在的效率低、功耗大不节能的问题。

Description

一种电动大巴的空调系统及电动大巴
技术领域
本发明涉及汽车空调技术领域，特别涉及一种电动大巴的空调系统及电动大巴。
背景技术
随着汽车消费量的不断增大，传统汽车依靠燃烧汽油、柴油等化石燃料来提供动力，不仅消耗了大量的能源，同时排出的大量汽车尾气造成环境污染越来越重，也成为雾霾产生的主要原因之一。因此，节能环保的新能源车越来越受到政府和社会的青睐，特别是目前已经在大量使用的纯电动汽车。纯电动汽车依靠电池组给电机提供动力，同时依靠电池组为整车的空调系统、控制系统等提供电力，电池组作为储能元件是纯电动汽车的关键部件，电池组的性能直接影响到纯电动汽车的性能。
大功率电池组的性能对温度变化较敏感，电池组在放电时会产生大量的热，如果不能及时将热量散掉，会导致电池组内部温度过高或温度分布不均匀，最终将降低电池充放电循环效率，影响电池的功率和能量发挥，严重时还将导致过热失控，影响电池的安全性和可靠性。在停车对电池组充电时，电池组同样会因充电而发热，此时需要对电池组进行冷却，特别是目前日益成熟且深受市场欢迎的快速充电技术，电池组在快充时发热量大，必须对其进行冷却；在低温下，电池内部的电化学反应由于受温度的影响也不能够正常运行，需要对电池组进行预加热。
因此，为了使电池组发挥最佳性能和寿命，必须对电池组进行有效的热管理，目前纯电动大巴车常用的做法一是通过车体内的空调对电池组的温度进行控制，这样不仅控制不精确而且在非空调季节、停车充电时难以保证电池组的有效控温；二是为电池组设置一个独立的空调系统，单独给电池组进行冷却或预加热，这样相当于一台纯电动大巴车配了两套独立的空调系统，一方面是成本的浪费，另一方面车身自重增加导致功耗增大、影响整车续航里程。
在秋冬季节，因室外温度低导致大巴车前挡风玻璃温度低，常低于车内空气的露点温度，造成前挡风玻璃内侧凝露起雾，影响驾驶员视线。为此，目前常用的做法一是采用带电热丝的前挡风玻璃，通过电加热前挡风玻璃，防止凝露起雾；另一种做法是在前挡风玻璃前装一个单独的电加热式暖风机，通过暖风机加热提高前挡风玻璃的温度防止凝露起雾。上述两种方式都是通过直接消耗高品质的电能转换为热能来实现的，电热转换效率小于1，不利于纯电动大巴车的节能和续航
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的目的是要一种电动大巴的空调系统及电动大巴，以达通过一套空调系统实现了整车的空调制冷或制热、电池组的冷却或预加热，同时还能够实现热泵暖风除雾功能，既解决了两套空调系统成本浪费和自重增加导致整车续航里程降低的问题，又解决了电加热暖风存在的效率低、功耗大不节能的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种电动大巴的空调系统，其包括：变频压缩机、冷凝器以及蒸发器；变频压缩机通过四通阀分别与冷凝器和蒸发器相连接，所述冷凝器与蒸发器之间设置有第一电子膨胀阀；并且其还包括用于为大巴除雾的除雾系统以及用于为电池组制冷或制热的电池换热系统，所述除雾系统与所述电池换热系统均与蒸发器并联；所述除雾系统包括换热器、第一电磁阀以及毛细管，所述换热器一端通过第一电磁阀连接于变频压缩机与四通阀之间的排气管路上，另一端通过毛细管连接于所述第一电子膨胀阀与蒸发器之间的管路上。
所述电动大巴的空调系统，其中，所述换热器为风冷换热器，所述风冷换热器上连接有暖风机。
所述电动大巴的空调系统，其中，所述电池换热系统包括电池组换热单元以及控制单元；所述电池组换单元一端与冷凝器相连接，另一端通过控制单元连接于蒸发器与四通阀之间的管路上；所述电池组换热器与冷凝器之间设置有第二电子膨胀阀。
所述电动大巴的空调系统，其中，所述控制单元包括单向阀和第二电磁阀，所述第二电磁阀与所述单向阀并联，并且所述第二电磁阀的控制流向与单向阀的流向相反。
所述电动大巴的空调系统，其中，所述电池组换热单元包括风冷换热器以及换热风机，所述换热风机与所述风冷换热相连接，并且与电池组处于同一闭门空间内。
所述电动大巴的空调系统，其中，所述风冷换热器为氟风换热器。
所述电动大巴的空调系统，其中，所述电池组换热单元包括水冷换热器、表冷器以及第二换热风机；所述水冷换热器一端与第二电子膨胀阀相连接，另一端与控制单元相连接，并且所述水冷换热器与所述表冷器形成换热回路；所述换热回路上设置有载冷剂泵，所述换热风机与所述表冷器相连接，并且与电池组处于同一闭门空间内。
所述电动大巴的空调系统，其中，所述水冷换热器为水氟换热器。
所述电动大巴的空调系统，其还包括气液分离器，所述气液分离器一端与变频压缩机吸气管相连接，另一端与四通阀相连接。
一种电动大巴，其装载有如上任一所述的空调系统。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种电动大巴的空调系统及电动大巴，其包括变频压缩机、冷凝器以及蒸发器；变频压缩机通过四通阀分别与冷凝器和蒸发器相连接；其还包括均与蒸发器并联的除雾系统和电池换热系统；所述除雾系统包括换热器、第一电磁阀及毛细管，换热器一端通过第一电磁阀连接于变频压缩机与四通阀之间的排气管路上，另一端通过毛细管连接于所述第一电子膨胀阀与蒸发器之间的管路上。本发明通过一套空调系统实现了整车的空调制冷或制热、电池组的冷却或预加热，同时还能够实现热泵暖风除雾功能，既解决了两套空调系统成本浪费和自重增加导致整车续航里程降低的问题，又解决了电加热暖风存在的效率低、功耗大不节能的问题。
附图说明
图1为本发明提供的电动大巴的空调系统实施例一的结构示意图。
图2为本发明提供的电动大巴的空调系统实施例二的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种电动大巴的空调系统及电动大巴，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。
实施例一
本实施例提供了一种电动大巴的空调系统，如图1所示，其包括变频压缩机1、冷凝器3、蒸发器5、除雾系统以及电池换热系统，所述变频压缩1通过四通阀2分别与冷凝器3和蒸发器5相连接，所述冷凝器3与蒸发器5之间设置有第一电子膨胀阀4，所述电池换热系统与所述蒸发器5并联，并且所述电池换热系统一端连接与冷凝器3相连接，另一端与四通阀2相连接；所述除雾系统与所述蒸发器5并联，并且所述除雾系统一端与变频压缩机1的排气管相连接，另一端与第一电子膨胀阀4相连接。本实施例中，所述冷凝器3、蒸发器5、变频压缩机1以及四通阀2构成为大巴车制冷或制热的车载空调，所述除雾系统以及变频压缩机构成为大巴车除雾的除雾装置，所述电池换热系统以及变频压缩机构成为大巴车电池组制冷或者制热的电池换热装置，并且所述车载空调、除雾装置以及电池换热装置通过一套空调系统实现，这样既解决了两套空调系统成本浪费和自重增加导致整车续航里程降低的问题，又解决了电加热暖风存在的效率低、功耗大不节能的问题。
如图1所示，所述除雾系统包括换热器15、第一电磁阀14以及毛细管16，所述换热器15一端通过第一电磁阀14连接于变频压缩机1与四通阀2之间的排气管路上，另一端通过毛细管16连接于所述第一电子膨胀阀4与蒸发器5之间的管路上。即所述变频压缩机1的出口设置两个支路，分别记为第一支路和第二支路，所述第一支路依次通过四通阀2以及蒸发器5连接至第一电子膨胀阀4，第二支路依次通过第一电池磁阀14、换热器15以及毛细管16连接至第一电子膨胀阀4，即第一支路和第二支路在第一电子膨胀阀4前汇合后连入第一电子膨胀阀4，实现了所述除雾系统与蒸发器的并联。在本实施例中，所述换热器为风冷换热器，所述换热器上设置有暖风机。
如图1所述，所述电池换热系统包括电池组换热单元、第二电子膨胀阀7以及控制单元；所述第二电子膨胀阀7、电池组换热单元与所述控制单元依次连接，并且所述第二电子膨胀阀7未与电池组换热单元相连的一端连接于冷凝器3与第一电子膨胀阀4之间的管路上，所述控制单元未与电池组换热单元相连接的一端连接于蒸发器5与四通阀2之间的管路上。此外，所述控制单元包括单向阀9以及第二电磁阀10，所述单向阀9与第二电磁阀10并联并且两者流向相反。其中，所述单向阀9的流向为从电池组换热单元流向四通阀2，所述第二电磁阀10控制的流向为从四通阀2流向电池组换热单元。所述单向阀9与第二电磁阀10为互斥关系，当第二电磁阀关闭时，所述流经电池组换热单元的冷媒通过单向阀流入四通阀；当第二电磁阀开启时，流经四通阀的冷媒通过第二电磁阀流入电池组换热单位，这样通过第二电磁阀以及单向阀即可以实现对电池组制冷，也可以实现对电池组制热。
同时在本实施例中，如图1所示，所述电池组换热单元包括风冷换热器19以及换热风机17，所述换热风机17与所述风冷换热器19连接，并为电池组13换热，其中，所述风冷换热器19一端与控制单元相连接，另一端与第二电子膨胀阀7相连接。所述风冷换热器19为氟风换热器，所氟风换热器上设置有换热风机17，所述换热风机17与电动大巴的电池组13布置于同一密闭空间内，以通过所述换热风机向所述电池组吹冷风或热风，实现对电池组进行制冷或制热。此外，所述电动大巴的空调系统还包括气液分离器6，所述气液分离器6一端与变频压缩机1吸气管相连接，另一端与四通阀2相连接。
实施例二
本实施例提供了一种电动大巴的空调系统，如图2所示，本实施例提供的所述空调系统与实施例一提供的空调系统相比，其不同之处在于，所述电池组换热单元的结构不同。本实施例中，所述电池组换热单元采用水冷换热，相应的，所述电池组换热单元包括水冷换热器8、表冷器12以及换热风机17；所述水冷换热器8一端与第二电子膨胀阀7相连接，另一端与控制单元相连接，并且所述水冷换热器8与所述表冷器12形成换热回路；所述换热回路上设置有载冷剂泵11，所述换热风机17与所述表冷器12连接，并为电池组13换热。所述表冷器12、换热风机17与电动大巴的电池组13布置于同一密闭空间内，以通过所述换热风机向所述电池组吹冷风或热风，实现对电池组进行制冷或制热。在本实施例中，所述水冷换热器为水氟换热器。
此外，实施例一和实施例二提供的电动大巴的空调系统的工作模式以及工作过程相同，这里以实施例二为了对本发明提供的空调系统的工作模式以及工作模式对应的工作过程进行说明。所述空调系统包括整车空调制冷及电池组冷却模式、整车空调制冷模式、电池组冷却模式、电池组预加热模式、整车空调制热及电池组加热模式、整车空调制热模式以及整车空调制热及除雾模式。
所述整车空调制冷及电池组冷却模式的工作过程具体为：控制第一电磁阀14、第二电磁阀10以及四通阀2不得电，所述四通阀2的D-C口和E-S口分别相通。所述变频压缩机1排出的高温高压气态冷媒经过D口流入四通阀2并通过四通阀的C口流入冷凝器3，并在冷凝器3中冷凝放热变为常温高压的液态冷媒，液体冷媒流出冷凝器后分成两路，第一路液态冷媒经第一电子膨胀阀4节流后进入蒸发器5蒸发吸热变为低压的气态冷媒，从而实现整车的空调制冷；第二路液态冷媒经第二电子膨胀阀7节流后进入电池组换热单元蒸发吸热变为低压的气态冷媒，经过单向阀9后与第一路过来的气态冷媒汇合。汇合后的气态冷媒通过E口进入四通阀2并从S口出来，最后经过气液分离器6回到压缩机，完成制冷循环。
所述电池组换热单元为由水氟换热器、载冷剂泵11及表冷器12组成一个载冷剂（水、盐水、乙二醇等）循环系统，通过载冷剂泵11将载冷剂循环起来，载冷剂在水氟换热器与冷媒热交换，将热量传给冷媒后自身温度降低，然后流到表冷器12后吸热升温再回到载冷剂泵11完成循环。其中，表冷器12和电池组13同处在一个封闭的空间中，通过设置于表冷器12上的换热风机17的作用流过表冷器12的风温度降低，使得整个封闭空间的空气温度降低，从而实现对电池组的冷却降温。
所述整车空调制冷模式的工作过程具体为：第二电子膨胀阀7、载冷剂泵11以及换热风机17关闭，所述四通阀2、第一电磁阀14以及第二电磁阀10均不得电；所述四通阀2的D-C口和E-S口分别相通。所述变频压缩机1排出的高温高压气态冷媒经过D口流入四通阀2并通过四通阀的C口流入冷凝器3，并在冷凝器3中冷凝放热变为常温高压的液态冷媒，液体冷媒经第一电子膨胀阀4节流后进入蒸发器5蒸发吸热变为低压的气态冷媒，通过E口进入四通阀2并从S口出来，最后经过气液分离器6回流到变频压缩机1，完成制冷循环，从而实现整车的空调制冷。
所述电池组冷却模式的工作过程具体为：所述第一电子膨胀阀4关闭、所述四通阀2、第一电磁阀14和第二电磁阀10均不得电，所述四通阀2的D-C口和E-S口分别相通。所述变频压缩机1低频运行，所述变频压缩机1排出的高温高压气态冷媒经过D口流入四通阀2并通过四通阀的C口流入冷凝器3，并在冷凝器3中冷凝放热变为常温高压的液态冷媒，液态冷媒通过第二电子膨胀阀7节流后进入电池组换热单元蒸发吸热变为低压的气态冷媒，经过单向阀9后通过E口进入四通阀2并从S口出来，最后经过气液分离器6回到变频压缩机，完成制冷循环。其中，所述电池组换热单元为由水氟换热器、载冷剂泵11及表冷器12组成一个载冷剂（水、盐水、乙二醇等）循环系统，通过载冷剂泵11将载冷剂循环起来，载冷剂在水氟换热器与冷媒热交换，将热量传给冷媒后自身温度降低，然后流到表冷器12后吸热升温再回到载冷剂泵11完成循环。其中，表冷器12和电池组同处在一个封闭的空间中，通过设置于表冷器12上的换热风机17的作用流过表冷器12的风温度降低，使得整个封闭空间的空气温度降低，从而实现对电池组的冷却降温。
所述电池组预加热模式的工作过程具体为：所述蒸发器侧的负载关闭，第一电子膨胀阀4处于预设第一开度状态，所述第二电磁阀10和四通阀2得电，所述第一电磁阀14断电，所述四通阀的D-E口和C-S口分别相通。所述变频压缩机1低频运行，变频压缩机1排出的高温高压气态冷媒经过四通阀2后从E口出来后经第二电磁阀10后进入电池组换热单元冷凝放热变为常温高压的液态冷媒，常温高压的液体冷媒经第二电子膨胀阀7节流后变成低温低压的液态冷媒，然后进入3-冷凝器蒸发吸热变为低温低压的气态冷媒，低温低压的气态冷媒通过C口进入四通阀2并从S口出来，最后经过气液分离器回到压缩机，完成电池组预加热循环。其中，所述电池组换热单元为由水氟换热器、载冷剂泵及表冷器组成一个载冷剂（水、盐水、乙二醇等）循环系统，通过载冷剂泵将载冷剂循环起来，载冷剂在水氟换热器与冷媒热交换，吸收冷媒的热量后自身温度升高，然后流到12-表冷器后放热降温再回到11-载冷剂泵完成循环。其中，表冷器和电池组同处在一个封闭的空间中，通过设置于表冷器上的换热风机的作用流过表冷器的风温度升高，使得整个封闭空间的空气温度升高，从而实现对电池组预加热。
所述整车空调制热及电池组加热模式的工作过程具体为：所述四通阀及第二电磁阀得电，所述第一电磁阀关闭，所述四通阀的D-E口和C-S口分别相通。所述变频压缩机1排出的高温高压气态冷媒经过四通阀2后从E口出来分成两个支路；第一支路的气态冷媒进入蒸发器5冷凝放热变为常温高压的液态冷媒，液态冷媒经第一电子膨胀阀4节流后变成低温低压的液态冷媒，从而实现整车空调制热；第二支路气态冷媒经第二电磁阀10后进入电池组换热单元冷凝放热变为常温高压的液态冷媒，液体冷媒经过第二电子膨胀阀7节流后变成低温低压的液态冷媒，低温低压的液体冷媒与第一支路过来的低温低压液态冷媒汇合，汇合后的液态冷媒进入冷凝器蒸发吸热变为低温低压的气态冷媒，通过C口进入2-四通阀并从S口出来，最后经过6-气液分离器回到压缩机。其中，所述电池组换热单元为由水氟换热器、载冷剂泵及表冷器组成一个载冷剂（水、盐水、乙二醇等）循环系统，通过载冷剂泵将载冷剂循环起来，载冷剂在水氟换热器与冷媒热交换，吸收冷媒的热量后自身温度升高，然后流到12-表冷器后放热降温再回到11-载冷剂泵完成循环。其中，表冷器和电池组同处在一个封闭的空间中，通过设置于表冷器上的换热风机的作用流过表冷器的风温度升高，使得整个封闭空间的空气温度升高，从而实现对电池组加热。
所述整车空调制热模式的工作过程具体为：所述第二电子膨胀阀7、载冷剂泵11以及换热风机17关闭，所述第二电磁阀和第一电磁阀断电，所述四通阀2得电，四通阀2的D-E口和C-S口分别相通。所述变频压缩机排出的高温高压气态冷媒经过四通阀2后从E口出来后进入蒸发器5冷凝放热变为常温高压的液态冷媒，再经第一电子膨胀阀4节流后变成低温低压的液态冷媒，然后进入冷凝器3蒸发吸热变为低温低压的气态冷媒，通过C口进入四通阀2并从S口出来，最后经过气液分离器6回到压缩机，完成制热循环，实现单独对整车的空调制热。
所述整车空调制热及除雾模式的工作过程具体为：第二电子膨胀阀7、载冷剂泵11和换热风机17关闭，所述第二电磁阀10断电，所述第一电磁阀14和四通阀2得电，所述四通阀2的D-E口和C-S口分别相通。所述变频压缩机排出的高温高压气态冷媒分成两个支路，第一支路从D口进入四通阀2后从E口出来进入蒸发器5冷凝放热变为常温高压的液态冷媒，实现整车的空调制热；第二支路的气态冷媒经过第一电磁阀14进入换热器15冷凝放热变为液态冷媒，再经毛细管16节流后与第一主路的液态冷媒汇合，汇合后的液体冷媒经第一电子膨胀阀4节流后变成低温低压的液态冷媒，然后进入冷凝器3蒸发吸热变为低温低压的气态冷媒，通过C口进四通阀2并从S口出来，最后经过气液分离器2回到压缩机，完成制热循环。其中，所述换热器连接的暖风机将车内空气吸入换热器15吸热升温，被加热后的热空气吹到整车前挡风玻璃加热玻璃，在热风吹干玻璃内侧露珠的同时，使得玻璃温度升高，高于室内空气的露点温度不再凝露，实现热泵暖风除雾功能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电动大巴的空调系统，其包括：变频压缩机、冷凝器以及蒸发器；变频压缩机通过四通阀分别与冷凝器和蒸发器相连接，所述冷凝器与蒸发器之间设置有第一电子膨胀阀，其特征在于，其还包括用于为大巴除雾的除雾系统以及用于为电池组制冷或制热的电池换热系统，所述除雾系统与所述电池换热系统均与蒸发器并联；所述除雾系统包括换热器、第一电磁阀以及毛细管，所述换热器一端通过第一电磁阀连接于变频压缩机与四通阀之间的排气管路上，另一端通过毛细管连接于所述第一电子膨胀阀与蒸发器之间的管路上。
2.根据权利要求1所述电动大巴的空调系统，其特征在于，所述换热器为风冷换热器，所述风冷换热器上连接有暖风机。
3.根据权利要求1所述电动大巴的空调系统，其特征在于，所述电池换热系统包括电池组换热单元以及控制单元；所述电池组换单元一端与冷凝器相连接，另一端通过控制单元连接于蒸发器与四通阀之间的管路上；所述电池组换热器与冷凝器之间设置有第二电子膨胀阀。
4.根据权利要求3所述电动大巴的空调系统，其特征在于，所述控制单元包括单向阀和第二电磁阀，所述第二电磁阀与所述单向阀并联，并且所述第二电磁阀的控制流向与单向阀的流向相反。
5.根据权利要求3所述电动大巴的空调系统，其特征在于，所述电池组换热单元包括风冷换热器以及换热风机，所述换热风机与所述风冷换热相连接，并且与电池组处于同一闭门空间内。
6.根据权利要求5所述电动大巴的空调系统，其特征在于，所述风冷换热器为氟风换热器。
7.根据权利要求3所述电动大巴的空调系统，其特征在于，所述电池组换热单元包括水冷换热器、表冷器以及第二换热风机；所述水冷换热器一端与第二电子膨胀阀相连接，另一端与控制单元相连接，并且所述水冷换热器与所述表冷器形成换热回路；所述换热回路上设置有载冷剂泵，所述第二换热风机与所述表冷器相连接，并且与电池组处于同一闭门空间内。
8.根据权利要求7所述电动大巴的空调系统，其特征在于，所述水冷换热器为水氟换热器。
9.根据权利要求1-8任一所述电动大巴的空调系统，其特征在于，其还包括气液分离器，所述气液分离器一端与变频压缩机吸气管相连接，另一端与四通阀相连接。
10.一种电动大巴，其特征在于，其装载有如权利要求1-9任一所述的空调系统。
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