CN109017201B - 空调及设有该空调的电动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空调及设有其的电动车，空调包括：室外侧换热系统，包括室外侧换热管路及设于室外侧换热管路上的压缩机与室外换热器；室内侧换热系统，包括室内侧换热管路及设于室内侧换热管路上的室内侧换热器；中间换热器，室外侧换热管路与室内侧换热管路均与中间换热器连接，室外侧换热管路与室内侧换热管路通过中间换热器热交换；集热系统，设于室内侧换热管路上，用于为室内侧换热系统供热。上述空调，集热系统用于为室内侧换热系统提供辅助供热，从而可对安装有空调的车辆的车内进行提前预热，使车内温度在开启空调的初始阶段迅速升高，解决室内侧换热系统升温较慢的问题。

Description

空调及设有该空调的电动车

技术领域

本发明涉及汽车工程领域，特别是涉及一种空调及设有该空调的电动车。

背景技术

电动车，即电力驱动车，是一种以电池作为能量来源，通过控制器、电机等部件将电能转化为机械能运动，以控制电流大小改变速度的车辆。电动车由于其对能源的节省和对环境的有效保护，在人们生产生活中的应用越来越广泛，在国民经济中起着越来越重要的作用。

而由于冬季气温较低(特别是在北方地区)，因为结构缺陷，目前电动大巴的空调器在制热运行的初始阶段，室内机的出风温度一般较低，因此车内温度无法快速提升至需要温度，严重影响了人感舒适性。

发明内容

基于此，有必要针对电动车用空调制热舒适性较差的问题，提供一种制热舒适性较高的空调及设有该空调的电动车。

一种空调，所述空调包括：

室外侧换热系统，包括室外侧换热管路及设于所述室外侧换热管路上的压缩机与室外换热器；

室内侧换热系统，包括室内侧换热管路及设于所述室内侧换热管路上的室内侧换热器；

中间换热器，所述室外侧换热管路与所述室内侧换热管路均与所述中间换热器连接，所述室外侧换热管路与所述室内侧换热管路通过所述中间换热器热交换；以及

集热系统，设于所述室内侧换热管路上，用于为所述室内侧换热系统供热。

上述空调，集热系统用于为室内侧换热系统提供辅助供热，从而可对安装有空调的车辆的车内进行提前预热，使车内温度在开启空调的初始阶段迅速升高，解决室内侧换热系统升温较慢的问题。

在其中一个实施例中，所述集热系统包括具有出水端与进水端的太阳能集热器。

在其中一个实施例中，所述太阳能集热器的出水端通过管道连接于所述室内换热器的进水端，所述太阳能集热器的进水端通过管道连接于室内换热器的出水端。

在其中一个实施例中，所述太阳能集热系统还包括集热管路与蓄热装置，所述太阳能集热器与所述蓄热装置设于所述集热管路上且通过所述集热管路串联；所述室内侧换热管路连接所述蓄热装置以与所述蓄热装置热交换。

在其中一个实施例中，所述太阳能集热系统还包括集热循环水泵，所述集热循环水泵设于所述集热管道上。

在其中一个实施例中，所述集热管路开设有集热防冻液充注口。

在其中一个实施例中，所述室内侧换热系统还包括旁通阀，所述旁通阀与所述集热系统并联。

在其中一个实施例中，所述室内侧换热系统还包括设于所述室内侧换热管路上的循环水泵，所述循环水泵设于所述室内侧换热管路上。

在其中一个实施例中，所述室内侧换热管路开设有室内侧防冻液充注口。

一种电动汽车，包括上述的空调。

附图说明

图1为本发明的一实施例的空调的示意图；

图2为本发明的另一实施例的空调的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明的实施例的电动车(图未示)，设有空调100以调节车内温度，从而大幅提高了乘坐的舒适度。

空调100包括控制系统90及由控制系统90集中控制的室外侧换热系统20、室内侧换热系统40、中间换热器60以及集热系统80。其中，室外侧换热系统20与室内侧换热系统40通过中间换热器60进行热量交换，从而对车内环境进行制冷或制热。集热系统80用于为室内侧换热系统40提供辅助供热，从而可对车内进行提前预热，使车内温度在开启空调100的初始阶段迅速升高，解决室内侧换热系统40升温较慢的问题。

如图1所示，在一些实施例中，室外侧换热系统20包括室外侧换热管路及设于室外侧换热管路上的压缩机21、室外换热器23、四通阀22、气液分离器25以及电子膨胀阀24。其中，压缩机21用于压缩制冷剂，室外换热器23用于完成制冷剂与外界环境的热量交换，气液分离器用于分离气态与液态的制冷剂，电子膨胀阀24则用于调整液体通过量以起到节流作用。如此，压缩机21、室外换热器23、四通阀22、气液分离器25以及电子膨胀阀24通过室外侧换热管路管道连接，制冷剂在室外侧换热管路中循环流动，并在上述结构的作用下在不同的状态下转换。

具体地在一些实施例中，四通阀22具有可在控制系统90的控制下选择连通的第一连接口、第二连接口、第三连接口以及第四连接口。压缩机21具有排气管与吸气管，排气管与四通阀22的第一连接口管道连通。四通阀22的第二连接口与室外换热器23一端通过管道连接，室外换热器23的另一端与电子膨胀阀24一端通过管道连接，电子膨胀阀24的另一端与四通阀22的第四连接口通过管道连接，四通阀22的第三连接口与气液分离器25的进口端通过管道连接，气液分离器25的出口端通过管道连接于压缩机21的吸气管。

其中，电子膨胀阀24与四通阀22的第四连接口之间的管路连接于中间换热器60，从而与室内侧换热系统40进行热量交换(即电子膨胀阀24、中间换热器60与四通阀22依次通过管道连接)。

如图1所示，在一些实施例中，室内侧换热系统40包括室内侧换热管路及设于室内侧换热管路上的室内换热器41及室内侧循环水泵43，室内侧连接管路与中间换热器60连接，且室内侧换热管路开设有室内侧防冻液充注口47。如此，室内侧换热管路内存在通过室内侧防冻液充注口47灌注的防冻液，防冻液可在室内侧循环水泵43的驱动下在室内侧换热管路内循环流动，流过中间换热器60的防冻液可通过中间换热器60与室外侧换热管路中的制冷剂进行热量交换，与室外侧换热管路完成热交换的防冻液可进入室内换热器41，然后车内环境中的空气进行热交换，从而实现改变车内温度的目的。

进一步地在一些实施例中，室内侧换热系统40还包括设于室内侧换热管路上的旁通阀45，旁通阀45与连接于室内侧换热系统40的集热系统80并联。如此，当集热系统80停止工作时，旁通阀45打开而允许防冻液在室内侧循环水泵43、中间换热器60、室内换热器41及旁通阀45之间循环流动。当集热系统80工作时，旁通阀45关闭，防冻液在室内侧循环水泵43、板式换热器、室内换热器41与集热系统80之间循环流动，集热系统80可为室内侧换热系统40提供热量。

如图1所示，在一些实施例中，太阳能集热系统80包括集热管路及设于集热管路上的太阳能集热器81、蓄热装置83以及集热循环水泵85。其中，太阳能集热器81的出水端与集热循环水泵85的进水端通过管道连接，循环水泵的出水端与蓄热装置83的进水端通过管道连接，蓄热装置83的出水端与太阳能集热器81的进水端通过管道连接，室内侧换热管路连接蓄热装置83以与蓄热装置83热交换。集热管路上还开设有用于灌注防冻液的集热防冻液充注口87。

如此，集热管路内存在通过集热防冻液充注口87灌注的防冻液，集热循环水泵85驱动防冻液在集热管路内循环流动，太阳能集热器81接受太阳辐射获得的热量跟随防冻液传递至蓄热装置83中并不断储存在蓄热装置83中，最后与室内侧换热管路内的防冻液进行热交换，从而提高室内侧换热管路内的防冻液的温度以为室内侧换热系统40供热。因此，该空调100充分利用了太阳能这种清洁能源，而无需额外消耗电动车的电能，在起到预热作用提高车内舒适度的同时不会影响电动车的续航里程。

如图2所示，在另一些实施例中，集热系统80仅包括具有出水端与进水端的太阳能集热器81而不设有蓄热装置83，太阳能集热器81与旁通阀45并联，太阳能集热器81的出水端通过管道连接于室内换热器41的进水端，太阳能集热器81的进水端通过管道连接于室内换热器41的出水端。具体在一实施例中，中间换热器60与室内侧循环水泵43设于太阳能集热器81的进水端与室内换热器41的出水端之间。

如此，防冻液流过太阳能集热器81，进而在室内侧循环水泵43的驱动下流动至室内换热器41而将热量传递至室内换热器41，最后通过室内换热器41与车内空气进行热量交换，提高车内的温度。

控制系统90可根据不同需要控制不同结构运行或关闭，从而使空调100处于不同工作模式，并且可实时显示集热量、蓄热量、车内供热量、车内温度等信息，从而便于使用者了解空调的工作状况。

具体地，该空调100的工作模式包括太阳能集热模式、太阳能蓄热模式、制冷模式、第一制热模式(有蓄热装置83)、第二制热模式(未设置蓄热装置83)以及除霜模式。

当空调100处于太阳能集热模式时：

整个空调100处于断电状态，太阳能集热器81接受太阳辐射而储存热量。

当空调100处于太阳能蓄热模式时：

此时空调100处于通电状态，太阳能集热器81接受太阳辐射，集热循环水泵85处于工作状态以驱动防冻液在集热管路内流动，防冻液在太阳能集热器81中吸收热量后流入蓄热装置83，从而热量储存在蓄热装置83中。

当空调100处于制冷模式时：

太阳能集热器81、集热循环水泵85以及蓄热装置83处于关闭状态、压缩机21、电子膨胀阀24、室外换热器23、四通阀22、旁通阀45以及室内侧循环水泵43等属于室外侧换热系统20与室内侧换热系统40的结构均处于开启状态。

此时，低温低压的气态制冷剂经过压缩机21压缩后转变为高温高压状态，高温高压状态的制冷剂经过四通阀22的第一连接口与第二连接口进入室外换热器23，在室外换热器23中换热变为高压中温状态。高压中温状态的制冷剂经过电子膨胀阀24节流后变成低温低压状态。低温低压状态的液态制冷剂进入中间换热器60，与室内侧换热管路中的温度较高的防冻液进行热交换后成为中温低压的气液混合状态，中温低压的气液混合状态的制冷剂通过四通阀22的第四连接口进入气液分离器25进行气液分离，其中气态的制冷剂通过吸气管进入压缩机21内被重新压缩。与此同时，室内侧换热管路中经过热交换后的防冻液的温度降低，温度较低的防冻液进入室内换热器41与车内的热空气进行热交换，以降低车内温度同时自身温度升高，温度升高后的防冻液则再次进入循环水泵，从而完成一次循环过程。

当空调100处于第一制热模式时：

当车外有太阳辐射时，在供暖的初始阶段，压缩机21、电子膨胀阀24、室外换热器23、四通阀22及旁通阀45均处于关闭状态，太阳能集热器81、蓄热装置83、室内换热器41、集热循环水泵85与室内侧循环水泵43均处于开启状态。

此时，集热循环水泵85驱动防冻液在集热管路内流动，防冻液流经太阳能集热器81将太阳辐射产生的热量传递至蓄热装置83。与此同时，室内侧循环水泵43驱动防冻液在室内侧换热管路内流动，室内侧换热管路中的防冻液流经蓄热装置83，从而将蓄热装置83中的热量带至室内换热器41，进而使车内的温度迅速上升而达到预热的目的，提高人感舒适性。而当蓄热器中的蓄热量达到车内供热量需求的a值以上时(100％≤a≤300％)，降低集热循环水泵85的转速而降低蓄热装置83中的蓄热量，从而避免蓄热装置83中的热量过高。

而当时间到达当地时间15点时(可以理解，也可根据需要设定为其它任意时间)，无论蓄热装置83中的蓄热量达到多少，均开启集热循环水泵85以使蓄热装置83进行蓄热，以便在夜间有足够的热量向车内供暖。

当太阳辐射量低于一定值时，则关闭集热循环水泵85使蓄热装置83停止蓄热。而当蓄热装置83内的热量已经不能满足车内供暖量的需要时(此时室内侧换热管路的防冻液的温度较低)，将压缩机21、电子膨胀阀24、室外换热器23以及四通阀22均处于开启状态。如此，低温低压的气态制冷剂经过压缩机21压缩后变成高温高压状态，高温高压状态的制冷剂通过四通阀22的第一连接口、第四连接口进入中间换热器60，与室内侧换热管路中的温度较低的防冻液进行热交换，室外侧换热管路中的制冷剂从而变成高压中温的液态，高压中温的液态制冷剂经过电子膨胀阀24节流后成为低温低压的液态，低温低压的液态制冷剂然后进入室外换热器23蒸发完全后，变成低温低压的气液混合状态，低温低压的气液混合状态的制冷剂通过四通阀22的第三连接口与第二连接口进入气液分离器25中进行气液分离，其中气态的制冷剂接着进入压缩机21而被压缩机21压缩。与此同时，室内侧换热管路中的防冻液在与制冷剂换热后温度升高，进而进入室内换热器41与室内冷空气进行热交换，从而提高车内温度。而通过室内换热器41降温后的防冻液再进入循环水泵内完成一次循环。

当空调100处于第二制热模式时：

当车外有太阳辐射时，在供暖初始阶段，压缩机21、室外换热器23、四通阀22、电子膨胀阀24、旁通阀45均处于关闭状态，太阳能集热器81、室内换热器41以及室内侧循环水泵43处于开启状态。

室内侧循环水泵43驱动防冻液在室内侧换热管路内流动，从而经过太阳能集热器81而将太阳能集热器81中的热量传递至室内换热器41，从而对车内空气进行预热。

而当热辐射不足，太阳能集热器81的集热量不能满足车内供热时(此时室内侧换热管路的防冻液的温度较低)，将压缩机21、电子膨胀阀24、室外换热器23以及四通阀22均处于开启状态。如此，低温低压的气态制冷剂经过压缩机21压缩后变成高温高压状态，高温高压状态的制冷剂通过四通阀22的第一连接口、第四连接口进入中间换热器60，与室内侧换热管路中的温度较低的防冻液进行热交换，室外侧换热管路中的制冷剂从而变成高压中温的液态，高压中温的液态制冷剂经过电子膨胀阀24节流后成为低温低压的液态，低温低压的液态制冷剂然后进入室外换热器23蒸发完全后，变成低温低压的气液混合状态，低温低压的气液混合状态的制冷剂通过四通阀22的第三连接口与第二连接口进入气液分离器25中进行气液分离，其中气态的制冷剂接着进入压缩机21而被压缩机21压缩。与此同时，室内侧换热管路中的防冻液在与制冷剂换热后温度升高，进而进入室内换热器41与室内冷空气进行热交换，从而提高车内温度。而通过室内换热器41降温后的防冻液再进入循环水泵内完成一次循环。

当室外换热器23结霜严重时，需要进行除霜处理，此时空调100处于除霜模式：

太阳能集热器81、蓄热装置83、集热循环水泵85、室内侧循环水泵43、旁通阀45、室内换热器41均处于关闭状态，压缩机21、电子膨胀阀24、室外换热器23以及四通阀22均呈开启状态。

此时，低温低压的气态制冷剂经过压缩机21压缩后变成高温高压的液态。高温高压的液态制冷剂通过四通阀22的第一连接口与第二连接口进入室外换热器23以进行除霜工作。除霜完成后，制冷剂变成高压中温的液态，高压中温的液态制冷剂经过电子膨胀阀24节流后成为低温低压的液态。低温低压的液态制冷剂进入中间换热器60蒸发后变成低温低压的气液混合状态，低温低压的气液混合状态制冷剂通过四通阀22进入气液分离器25进行气液分离，最后气态制冷剂进入压缩机21被压缩机21压缩。

由此可见，由于上述整个除霜过程不会经过室内换热器41，而是通过中间换热器60作为蒸发器使用，因此不同于需要室内换热器41充当蒸发器的现有技术，从而避免除霜模式下车内温度大幅度降低，从而进一步保证人感舒适性。而当室内换热器41充当蒸发器时，低温低压的液态制冷剂蒸发过程中将吸收车内的热量，从而导致车内的温度大幅度降低。

上述空调100，具有制冷与制热两种模式以同时满足夏天制冷与冬季制热的需求，并且将热泵系统与太阳能蓄热技术结合起来，对车内进行提前预热，使车内温度可迅速升高而解决空调在低温制热初始阶段车内温度较低的问题，提高人感舒适性，具有较高的低温制热效率，并且无需额外使用电动车的电能，从而延长电动车续航里程。同时，由于除霜模式下无需室内换热器41充当蒸发器，因此解决除霜运行时，车内温度大幅度下降而导致人感舒适性不佳的问题。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (10)

1.一种空调(100)，其特征在于，所述空调(100)包括：

室外侧换热系统(20)，包括允许冷媒流动的室外侧换热管路及设于所述室外侧换热管路上的压缩机(21)与室外换热器(23)；

室内侧换热系统(40)，包括允许防冻液流动的室内侧换热管路及设于所述室内侧换热管路上的室内换热器（ 41 ） ；

中间换热器(60)，所述室外侧换热管路与所述室内侧换热管路均与所述中间换热器(60)连接，流动于所述室外侧换热管路的制冷剂与流动于所述室内侧换热管路的防冻液通过所述中间换热器(60)热交换；以及

集热系统(80)，设于所述室内侧换热管路上，用于为所述室内侧换热系统(40)供热。

2.根据权利要求1所述的空调(100)，其特征在于，所述集热系统(80)包括具有出水端与进水端的太阳能集热器(81)。

3.根据权利要求2所述的空调(100)，其特征在于，所述太阳能集热器(81)的出水端通过管道连接于所述室内换热器(41)的进水端，所述太阳能集热器(81)的进水端通过管道连接于室内换热器(41)的出水端。

4.根据权利要求2所述的空调(100)，其特征在于，所述集热系统(80)还包括集热管路与蓄热装置(83)，所述太阳能集热器(81)与所述蓄热装置(83)设于所述集热管路上且通过所述集热管路串联；所述室内侧换热管路连接所述蓄热装置(83)以与所述蓄热装置(83)热交换。

5.根据权利要求4所述的空调(100)，其特征在于，所述集热系统（80）还包括集热循环水泵(85)，所述集热循环水泵(85)设于所述集热管路上。

6.根据权利要求4所述的空调(100)，其特征在于，所述集热管路开设有集热防冻液充注口(87)。

7.根据权利要求1所述的空调(100)，其特征在于，所述室内侧换热系统(40)还包括旁通阀(45)，所述旁通阀(45)与所述集热系统(80)并联。

8.根据权利要求1所述的空调(100)，其特征在于，所述室内侧换热系统(40)还包括设于所述室内侧换热管路上的室内侧循环水泵(43)，所述室内侧循环水泵(43)设于所述室内侧换热管路上。

9.根据权利要求1所述的空调(100)，其特征在于，所述室内侧换热管路开设有室内侧防冻液充注口(47)。

10.一种电动汽车，包括如权利要求1-9任意一项所述的空调(100)。

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