CN108482060A - 一种电动汽车空气循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车空气循环系统，包括车内空间、控制装置、空气除湿系统、制热系统和供电装置；空气除湿系统包括通过第一进风管道顺次连通的第一鼓风机、除湿器和间接蒸发冷却器；间接蒸发冷却器与车内空间相适配；制热系统包括第二进风通道顺次连通的第一鼓风机、除湿器、换热器和供暖设备；第一进风管道和第二进风通道上设有电磁阀；第一鼓风机和电磁阀分别通过电导线与控制装置和供电装置形成回路。本申请的空气循环系统结构排布设计合理，各部件相互配合，完成车辆在行驶和静止状态的空气循环路线设计，本申请的空气除湿系统相对于现有技术而言，具有能耗低，且不对空气造成二次污染，除湿剂损耗低。
Description
技术领域
本发明提供了一种汽车空调系统，特别涉及一种电动汽车空气循环系统。
背景技术
传统的空调系统一般使用冷却除湿，将湿空气冷却到露点温度以下，使空气中的水蒸气冷凝后从空气中脱除，该方法需将空气降至露点温度以下，除去水分后再升温至送风状态，能耗非常高。液体吸收除湿是利用某些具有吸湿性的溶液来吸收空气中的水分而达到除湿目的，除湿溶液再生容易，处理空气与除湿溶液直接接触，会引起空气夹带除湿溶液，因此需要在空气出口设置过滤网以除去空气中夹带的除湿溶液。液体吸收除湿与传统的冷却除湿相比具有能耗低的优点，但其对空气造成二次污染，且除湿溶液消耗过大。
随着生存环境日益遭到破坏和非可再生资源的过度消耗，风能等多种可再生资源日益被重视，风能来发电是人类目前最倚重的可再生资源之一。汽车利用燃料行驶过程中会产生大量污染物，促使全球变暖，造成全球范围的环境破坏，节能减排型汽车己受到人们的广泛积极关注，研究设计汽车利用风能等其他清洁资源己迫在眉睫。
发明内容
有鉴于此，有必要针对现有技术中存在的问题，提供一种电动汽车空气循环系统，包括车内空间、控制装置、空气除湿系统、制热系统和供电装置；所述空气除湿系统包括通过第一进风管道顺次连通的第一鼓风机、除湿器和间接蒸发冷却器；所述间接蒸发冷却器与车内空间相适配；在第一状态下，第一鼓风机不工作，外部空气通过气流自身风压通过第一进风管道进入空气除湿系统；在第二状态下，第一鼓风机工作，将外部空气鼓入空气除湿系统；所述除湿器包括除湿器空气流道与除湿器溶液流道，所述除湿器空气流道与除湿器溶液流道交替贴合设置，所述除湿器空气流道与除湿器溶液流道之间设有水蒸汽半透膜；所述间接蒸发冷却器包括新风主流道和至少一个二次空气流道；所述新风主流道和二次空气流道贴合设置；所述二次空气流道的内壁上设有水降膜层；所述新风主流道将空气通入车内空间；所述车内空间将车内空气从二次空气流道排出；制热系统包括第二进风通道顺次连通的第一鼓风机、除湿器、换热器和供暖设备；所述第一进风管道和第二进风通道上设有电磁阀；所述第一鼓风机和电磁阀分别通过电导线与控制装置和供电装置形成回路。
作为本发明的进一步改进，所述除湿器连接有除湿液浓缩循环系统；所述除湿液浓缩循环系统包括换热器、发生器、冷却器、储液罐和输送泵；所述除湿器、换热器、发生器、冷却器、储液罐、输送泵和除湿器通过除湿液导流管连通并形成浓缩循环回路，除湿液导流管上设有电磁阀。
作为本发明的进一步改进，所述发生器包括发生器空气流道与发生器溶液流道，所述发生器空气流道与发生器溶液流道交替贴合设置，所述发生器空气流道与发生器溶液流道之间设有水蒸汽半透膜。
作为本发明的进一步改进，所述车内空间与发生器空气流道通过排风管道连通，所述排风管道上设有第二鼓风机；所述发生器溶液流道与除湿液导流管连通，所述排风管道上设有电磁阀，所述第二鼓风机通过电导线与控制装置和供电装置形成回路。
作为本发明的进一步改进，所述供暖设备包括饮用水加热器或供暖装置，所述换热器与饮用水加热器通过流体换热通道相适配；所述供暖装置与车内空间连通，供暖装置通过电导线与控制装置和供电装置形成回路。
作为本发明的进一步改进，所述供电装置为蓄电池；所述蓄电池通过整流器连接有风能发电装置。
作为本发明的进一步改进，所述风能发电装置包括进风口、导风罩、转轮风叶、风力交流发电机和出风口，所述进风口和出风口设于车辆上；所述转轮风叶带动风力交流发电机的风力交流发电机转子旋转并产生电流，产生的交流电经过整流器转换为直流电然后储存于蓄电池中。
作为本发明的进一步改进，所述换热器连通有供热装置，所述供热装置为氢氧燃料电池；氢氧燃料电池包括氢气流道、氧气流道和设于氧气流道外侧的燃料电池附带换热器，所述燃料电池附带换热器与换热器通过供热风道连通适配。
作为本发明的进一步改进，所述第一状态为汽车行驶状态，利用高速气流自身的风压使空气进入到除湿器中；第二状态为汽车静止时，利用第一鼓风机做功将空气鼓入除湿器中；所述水降膜层通过在二次空气流道上设有喷淋装置喷淋形成；所述半透膜允许水蒸气通过而阻止其他物质通过。
本发明还提供了一种车用风能发电装置，包括进风口、导风罩、转轮风叶、风力交流发电机和出风口，所述进风口和出风口设于车辆上；所述转轮风叶带动风力交流发电机的风力交流发电机转子旋转并产生电流，产生的交流电经过整流器转换为直流电然后储存于蓄电池中。
本发明与现有技术相比具有以下优点。
本申请的空气循环系统结构排布设计合理，车内空间、控制装置、空气除湿系统、制热系统和供电装置的相互配合，完成车辆在行驶和静止状态的空气循环路线设计，本申请的空气除湿系统相对于现有技术而言，具有能耗低，且不对空气造成二次污染，除湿剂损耗低。本申请的间接蒸发冷却器，通过新风主流道和二次空气流道的配合，完成空气冷却步骤，像低于现有技术而言，该制冷方法在不使用压缩机和制冷剂的情况下，能够冷却气体至逼近空气的湿球温度，而且不增加产出空气的含湿量。
本申请的除湿器连接有除湿液浓缩循环系统；除湿后的除湿溶液从除湿器流出至换热器中进行加热，然后使其流入到发生器中进行浓缩再生，然后流入冷却器中进行冷却，冷却完成后储存于储液罐中流至下次使用，需要时，液泵将浓除湿溶液泵入到除湿器中，方便快捷，保证除湿效果，其不对车辆造成能源损耗负担。在除湿液再生过程中，加热后的稀溶液表面蒸汽压大于发生器中空气侧的表面蒸汽压，溶液中水分将会透过水蒸汽半透膜进入到空气流道中被空气带走，从而完成除湿液的再生。
汽车所用蓄电池为离子交换膜燃料电池，燃料电池在发生电化学反应时氧气流道会产生大量的热量，该部分热量可用于除湿溶液的再生或者利用热交换器对饮用水进行加热或者对车内进行暖气供应，节能减排，减少电动汽车在能源上的额外使用。
汽车中还安装了一种车载风能发电装置，该发电装置基于汽车行驶过程中车身前方的高速气流，利用该气流推动车中安装的转轮风叶从而带动发电机转子转动并产生电流，该部分电流可储存于蓄电池中，待需要时可使用，从而加强汽车的续航能力。汽车的风能源是汽车在正常行驶时，汽车与空气相互对流而产生的，汽车只要保持正常行驶状态，汽车就会产生风能。而且汽车的风能源不需要运输和储存，也不需要像自然风能发电厂那样建设与风能发电配套一系列设施。对于汽车用户而言，汽车风能源具有零成本使用的特点，用户都需要对燃油、电力驱动等其他驱动能源付费，而零成本汽车风能源的使用则为用户节约了不少资金。
附图说明
图1是本发明电动汽车空气循环系统的结构示意图。
图2是本发明电动汽车空气循环系统的供热装置与换热器的结构示意图。
图3是本发明电动汽车空气循环系统的风能发电装置的结构示意图。
图4是本发明电动汽车空气循环系统的间接蒸发冷却器的结构示意图。
图5是本发明电动汽车空气循环系统的除湿器的结构示意图。
图6是本发明电动汽车空气循环系统的间接蒸发冷却器的结构示意图。
图7是本发明电动汽车空气循环系统的控制装置的连接示意图。
图中：1-车内空间，2-控制装置，3-供电装置，401-第一进风管道，402-第一鼓风机，403-除湿器，4031-除湿器空气流道，4032-除湿器溶液流道，4033-水蒸汽半透膜，404-间接蒸发冷却器，4041-新风主流道，4042-二次空气流道，4043-水降膜层，501-第二进风通道，502-换热器，503-饮用水加热器，5031-流体换热通道，504-供暖装置，6-电磁阀，701-发生器，7011-发生器空气流道，7012-发生器溶液流道，7013-水蒸汽半透膜，7014-排风管道，7015-第二鼓风机,702-冷却器，703-储液罐，704-输送泵，705-除湿液导流管，801-氢气流道，802-氧气流道，803-燃料电池附带换热器，804-供热风道，9-风能发电装置，901-进风口，902-导风罩，903-转轮风叶，904-风力交流发电机，905-出风口，906-整流器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的解释和说明。
实施例1
一种电动汽车空气循环系统，包括车内空间1、控制装置2、空气除湿系统、制热系统和供电装置3；空气除湿系统包括通过第一进风管道401顺次连通的第一鼓风机402、除湿器403和间接蒸发冷却器404；间接蒸发冷却器404与车内空间1相适配；在第一状态下，第一鼓风机402不工作，外部空气通过气流自身风压通过第一进风管道401进入空气除湿系统；在第二状态下，第一鼓风机402工作，将外部空气鼓入空气除湿系统；制热系统包括第二进风通道501顺次连通的第一鼓风机402、除湿器403、换热器502和供暖设备；第一进风管道401和第二进风通道501上设有电磁阀6；第一鼓风机501和电磁阀6分别通过电导线与控制装置2和供电装置3形成回路。所述第一状态为汽车行驶状态，利用高速气流自身的风压使空气进入到除湿器403中；第二状态为汽车静止时，利用第一鼓风机401做功将空气鼓入除湿器403中。
实施例2
其余与实施例1一致，除湿器403为平板膜接触器，其包括除湿器空气流道4031与除湿器溶液流道4032，除湿器空气流道4031与除湿器溶液流道4032交替贴合设置，除湿器空气流道4031与除湿器溶液流道4032之间设有水蒸汽半透膜4033；对空气制冷前先进行除湿，水蒸汽半透膜4033允许水蒸气通过而阻止其他物质通过，在除湿器溶液流道4032中为具有较强吸湿性的溶液，当湿空气通过除湿器空气流道4031时，空气中水蒸汽将透过水蒸汽半透膜4033进入到溶液中，实现空气的除湿。
实施例3
其余与实施例1或2一致，间接蒸发冷却器404包括新风主流道4041和至少一个二次空气流道4042；新风主流道4041和二次空气流道4042贴合设置；二次空气流道4042的内壁上设有水降膜层4043；新风主流道4041将空气通入车内空间1；车内空间1将车内空气从二次空气流道4042排出；使用间接蒸发冷却器404对空气进行冷却，其原理为利用自然环境空气中的干球温度与湿球温度之差，通过水与冷却空气之间的热湿交换来实现被处理空气的冷却，该制冷方法在不使用压缩机和制冷剂的情况下，能够冷却气体至逼近空气的湿球温度，而且不增加产出空气的含湿量。所述水降膜层4043通过在二次空气流道上设有喷淋装置喷淋形成。
经过除湿后的空气进入新风主流道4041中被冷却至适宜温度，然后通入车内空间中使用，之后的部分车内干冷空气流出至二次空气流道4042中，在二次空气流道4042的外壁上有水降膜层4043，通过的干冷空气吸收水降膜层中的水分，水的蒸发吸收热量使得新风主流道4041中空气得到冷却。
实施例4
其余与实施例1-3任一项一致，除湿器403连接有除湿液浓缩循环系统；除湿液浓缩循环系统包括换热器502、发生器701、冷却器702、储液罐703和输送泵704；
除湿器403、换热器502、发生器701、冷却器702、储液罐703、输送泵704和除湿器403通过除湿液导流管705连通并形成浓缩循环回路，除湿液导流管705上设有电磁阀6。输送泵704为液泵，除湿后的除湿溶液从除湿器403流出至换热器502中进行加热，然后使其流入到发生器701中进行浓缩再生，然后流入冷却器702中进行冷却，冷却完成后储存于储液罐703中流至下次使用，需要时，输送泵704将浓除湿溶液泵入到除湿器403中。
实施例5
其余与实施例1-4任一项一致，发生器701为平板膜接触器，其包括发生器空气流道7011与发生器溶液流道7012，发生器空气流道7011与发生器溶液流道7012交替贴合设置，发生器空气流道7011与发生器溶液流道7012之间设有水蒸汽半透膜7013。车内空间1与发生器空气流道7011通过排风管道7014连通，排风管道7014上设有第二鼓风机7015；发生器溶液流道7011与除湿液导流管705连通，排风管道7014上设有电磁阀6，第二鼓风机7015通过电导线与控制装置2和供电装置3形成回路。
除湿器403内的除湿液吸收水蒸汽之后浓度降低，为使溶液保持较高的吸湿性，需要对稀溶液进行再生，再生部件为发生器701，其结构与除湿器403相同或近似，加热后的稀溶液表面蒸汽压大于空气侧的表面蒸汽压，溶液中水分将会透过水蒸汽半透膜进入到发生器空气流道7011中被空气带走，此处空气为车内部分干空气通过第二鼓风机7015鼓入空气流道的空气，而溶液将浓缩为浓溶液。
实施例6
其余与实施例1-5任一项一致，供暖设备包括饮用水加热器503或供暖装置504，饮用水加热器503或供暖装置504可以选择使用也可一起使用，换热器502与饮用水加热器503通过流体换热通道5031相适配；当供暖系统供于饮用水加热器503时，先利用换热器502将燃料电池产生的热量存储于水或者其他流动载体中，然后流动载体通过内设管路流至车内的饮用水加热器中与饮用水进行换热，车内人员即饮用热水，此制热通道可在燃料电池处设置电磁阀或阀门实现控制，当需要加热热水时才打开该制热通道。供暖装置504与车内空间连通，供暖装置504通过电导线与控制装置和供电装置形成回路。供暖装置504内设温度调节装置。
实施例7
其余与实施例1-6任一项一致，换热器502连通有供热装置8，供热装置8为氢氧燃料电池；氢氧燃料电池包括氢气流道801、氧气流道802和设于氧气流道802外侧的燃料电池附带换热器803，燃料电池附带换热器803与换热器502通过供热风道804连通适配。车内供暖时，空气流过风道带走燃料电池产生的热量并送入到车内进行供暖。
氢气与氧气被通入到燃料电池中对应的流道内并发生电化学反应，在反应过程中产生电能的同时在电池正极板即氧气流道会产生大量的热，其温度可达80℃。除湿液再生所需的温度较低，一般为60℃左右，可利用蓄电池正极板产生的热量进行加热。
氧气通入到氧气流道802中，然后两种气体在燃料电池中发生电化学反应，在正极与负极之间产生电流驱动汽车，在此过程中，在氧气流道802附近会产生大量的热量，利用安装于氧气流道外的燃料电池附带换热器803将热量带走以利用。
实施例8
其余与实施例1-7任一项一致，供电装置3为蓄电池；蓄电池通过整流器连接有风能发电装置。
实施例9
其余与实施例8一致，风能发电装置9包括进风口901、导风罩902、转轮风叶903、风力交流发电机904和出风口905，进风口901和出风口905设于车辆上；转轮风叶903带动风力交流发电机904的风力交流发电机转子旋转并产生电流，产生的交流电经过整流器906转换为直流电然后储存于蓄电池3中。
在汽车车身前部有至少两个进风口901，在进风口901处装有导风罩902使得进入的风更有效地做功，在后方有两个出风口905，两个进风口901与两个出风口905在汽车两侧各形成一个风洞，而在风洞中装有风力交流发电机904和转轮风叶903，汽车行进过程中，在风力的推动下，转轮风叶903转动并带动风力交流发电机904发电，产生的交流电经过与之相匹配的整流器906转变为直流电，这些额外直流电能可存储在蓄电池中以增强续航能力。
实施例10
一种车用风能发电装置包括进风口901、导风罩902、转轮风叶903、风力交流发电机904和出风口905，进风口901和出风口905设于车辆上；转轮风叶903带动风力交流发电机904的风力交流发电机转子旋转并产生电流，产生的交流电经过整流器906转换为直流电然后储存于蓄电池3中。
在汽车车身前部有至少两个进风口901，在进风口901处装有导风罩902使得进入的风更有效地做功，在后方有两个出风口905，两个进风口901与两个出风口905在汽车两侧各形成一个风洞，而在风洞中装有风力交流发电机904和转轮风叶903，汽车行进过程中，在风力的推动下，转轮风叶903转动并带动风力交流发电机904发电，产生的交流电经过与之相匹配的整流器906转变为直流电，这些额外直流电能可存储在蓄电池中以增强续航能力。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种电动汽车空气循环系统，其特征在于：包括车内空间、控制装置、空气除湿系统、制热系统和供电装置；
所述空气除湿系统包括通过第一进风管道顺次连通的第一鼓风机、除湿器和间接蒸发冷却器；所述间接蒸发冷却器与车内空间相适配；
在第一状态下，第一鼓风机不工作，外部空气通过气流自身风压通过第一进风管道进入空气除湿系统；在第二状态下，第一鼓风机工作，将外部空气鼓入空气除湿系统；
所述除湿器包括除湿器空气流道与除湿器溶液流道，所述除湿器空气流道与除湿器溶液流道交替贴合设置，所述除湿器空气流道与除湿器溶液流道之间设有水蒸汽半透膜；
所述间接蒸发冷却器包括新风主流道和至少一个二次空气流道；所述新风主流道和二次空气流道贴合设置；所述二次空气流道的内壁上设有水降膜层；所述新风主流道将空气通入车内空间；所述车内空间将车内空气从二次空气流道排出；
制热系统包括第二进风通道顺次连通的第一鼓风机、除湿器、换热器和供暖设备；
所述第一进风管道和第二进风通道上设有电磁阀；所述第一鼓风机和电磁阀分别通过电导线与控制装置和供电装置形成回路。
2.根据权利要求1所述的电动汽车空气循环系统，其特征在于：所述除湿器连接有除湿液浓缩循环系统；所述除湿液浓缩循环系统包括换热器、发生器、冷却器、储液罐和输送泵；所述除湿器、换热器、发生器、冷却器、储液罐、输送泵和除湿器通过除湿液导流管连通并形成浓缩循环回路，除湿液导流管上设有电磁阀。
3.根据权利要求2所述的电动汽车空气循环系统，其特征在于：所述发生器包括发生器空气流道与发生器溶液流道，所述发生器空气流道与发生器溶液流道交替贴合设置，所述发生器空气流道与发生器溶液流道之间设有水蒸汽半透膜。
4.根据权利要求3所述的电动汽车空气循环系统，其特征在于：所述车内空间与发生器空气流道通过排风管道连通，所述排风管道上设有第二鼓风机；所述发生器溶液流道与除湿液导流管连通，所述排风管道上设有电磁阀，所述第二鼓风机通过电导线与控制装置和供电装置形成回路。
5.根据权利要求1所述的电动汽车空气循环系统，其特征在于：所述供暖设备包括饮用水加热器或供暖装置，所述换热器与饮用水加热器通过流体换热通道相适配；所述供暖装置与车内空间连通，供暖装置通过电导线与控制装置和供电装置形成回路。
6.根据权利要求1所述的电动汽车空气循环系统，其特征在于：所述换热器连通有供热装置，所述供热装置为氢氧燃料电池；氢氧燃料电池包括氢气流道、氧气流道和设于氧气流道外侧的燃料电池附带换热器，所述燃料电池附带换热器与换热器通过供热风道连通适配。
7.根据权利要求1所述的电动汽车空气循环系统，其特征在于：所述供电装置为蓄电池；所述蓄电池通过整流器连接有风能发电装置。
8.根据权利要求7所述的电动汽车空气循环系统，其特征在于：所述风能发电装置包括进风口、导风罩、转轮风叶、风力交流发电机和出风口，所述进风口和出风口设于车辆上；所述转轮风叶带动风力交流发电机的风力交流发电机转子旋转并产生电流，产生的交流电经过整流器转换为直流电然后储存于蓄电池中。
9.一种车用风能发电装置，其特征在于：包括进风口、导风罩、转轮风叶、风力交流发电机和出风口，所述进风口和出风口设于车辆上；所述转轮风叶带动风力交流发电机的风力交流发电机转子旋转并产生电流，产生的交流电经过整流器转换为直流电然后储存于蓄电池中。
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