CN109050208B - 一种车载空调供热系统 - Google Patents

Abstract

一种车载空调供热系统，属于汽车动力电池技术领域，包括：供热装置，用于提供热量；送热装置，设置在所述供热装置与所述车载空调之间，一端与所述供热装置连接，另一端与所述车载空调连接。通过设置送热装置，将供热装置产生的多余热量快速的收集并传送至空调系统，以对空调提供热源，同时对供热装置产生的余热进行了回收利用，从而保证了供热装置的使用寿命和安全性能。

Description

一种车载空调供热系统

技术领域

本发明涉及汽车动力电池领域，尤其涉及一种车载空调供热系统。

背景技术

现有技术介绍

动力电池是目前新能源电动汽车唯一的动力能源，它的工作性能和寿命受环境温度的影响很大。温度是电动汽车动力电源系统中控制的最主要的参数之一，也是影响电池性能的最主要的参数，在电池的所有检测制度中，必须注明温度，原因就是温度对电池性能影响比较大，包括电池的内阻、充电性能、放电性能、安全性、寿命等。

一般锂离子电池的工作温度在25-30℃之间。由于各种电化学变化和物理变化都在动力电池充放电过程中发生，导致产生大量的热量，如果这些热量在车辆行驶过程中得不到散发，则会引起电池组的生热和散热温度场分布不均，最终使电池组的充放电性能和使用寿命降低。

现有技术中采用主动和被动方式对动力电池进行散热，但都存在较大的问题，例如密封性要求高，质量相对较大，维修和保养复杂，需要水套、换热器等部件，结构相对复杂、增加电动车的成本等多种问题。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种车载空调供热系统，通过设置送热装置，将供热装置内动力电池产生的多余热量传送至空调系统，以对空调提供热源，同时对动力电池产生的余热进行了回收利用，从而保证了电池的使用寿命和充放电性能。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种车载空调供热系统，包括：供热装置，用于提供热量；送热装置，设置在所述供热装置与所述车载空调之间，一端与所述供热装置连接，另一端与所述车载空调连接。

进一步的，所述的供热系统，其中，所述送热装置包括至少一根热管；每根所述热管的两端分别与所述供热装置和所述车载空调连接。

进一步的，所述的供热系统，其中，还包括冷却装置和至少一个温度传感器；所述温度传感器设置于所述供热装置内部，位于所述热管的一端；所述冷却装置设置于所述热管的另一端，与所述热管的端面连接。

进一步的，所述的供热系统，其中，还包括控制器；所述温度传感器和所述冷却装置分别与所述控制器连接。

进一步的，所述的供热系统，其中，所述供热装置至少包括进风口和送风口；所述送风口与所述热管连通。

进一步的，所述的供热系统，其中，所述供热装置包括第一供热部，其内设置有加热器；所述第一供热部设置有第一通孔，通过所述第一通孔与外部气体连通；所述加热器对进入所述第一供热部的气体进行加热；

所述第一供热部还设置有第二通孔，通过所述第二通孔与所述送热装置连接。

进一步的，所述的供热系统，其中，所述供热装置包括第二供热部，其内设置有供热组件，且在所述第二供热部的外部设置有保温层；所述第二供热部设置有第三通孔，所述第二供热部通过所述第三通孔与外部气体气连通；所述供热组件对进入所述第二供热部的气体进行加热；所述第二供热部还设置有第四通孔，所述第二供热部通过所述第四通孔与所述送热装置连接。

进一步的，所述的供热系统，其中，所述供热装置包括：第一供热部，与外部气体连通；所述第一供热部内设置有加热器，通过所述供热组件对进入所述第一供热部的气体进行加热；第二供热部，与所述第一供热部连通，所述第二供热部的外部设置有保温层；所述第二供热部内部设置有供热组件，通过所述供热组件对进入所述第二供热部的气体进行加热；所述第二供热部与所述送热装置连接，通过所述送热装置将经过二次加热的气体输送至所述车载空调。

进一步的，所述的供热系统，其中，所述供热组件包括电池组以及设置在所述周围的保温介质。

进一步的，所述的供热系统，其中，还包括第一气体流速调节装置；所述第一气体流速调节装置设置在所述送热装置和所述车载空调之间，以调节气体从所述送热装置向所述车载空调的输送速度。

进一步的，所述的供热系统，其中，还包括：出风口，所述出风口与所述进风口设置在供热装置相对的两侧；回流管道，一端与所述出风口连通，另一端与所述进风口连通；以及第二气体流速调节装置，设置在所述回流管道上，以调节气体回流的速度。

进一步的，所述的供热系统，其中，还包括：回流管道，其相对的两端分别连接至所述第二供热部相对的两侧；或一端与所述第二供热部连接，另一端连接至所述第一供热部连接；以及第二气体流速调节装置，设置在所述回流管道上，以调节气体回流的速度。

根据本发明的另一个方面，提供了一种汽车，包括如上任一项所述的车载空调供热系统。

技术方案小结：

本申请的供热装置设置在车体的内部，供热装置内可以设置有电池组，当车在运行至不同的运动状态时，电池组会有一定的热量散发，将电池组散发的热量作为热源之一，通过送热装置送至车载空调进行利用，以为载客空间提供热量。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本申请的供热装置设置在车体的内部，供热装置内可以设置有电池组或可以设置有其他的供热元件；当供热装置内为电池组时，车在运行至不同的运动状态时，电池组会有一定的热量散发，而随着车辆的运行，电池组产生的热量不断的积累，可将电池组散发的热量作为热源之一，通过送热装置送至车载空调进行利用，以为载客空间提供热量。可实现电池组产生余热的回收利用，从而保证了电池的使用寿命和充放电性能。也控制因温差导致的电池系统一致性失效模式发生的概率,控制因电池温度过高、过低而引发的电池系统失效模式发生的概率。能简化电动汽车结构，降低电动汽车成本,更加环保，节能，符合电动汽车主题。

附图说明

图1是本申请实施方式车载空调供热系统结构示意图；

图2是本申请中热管的结构及工作原理示意图；

图3示意性地示出送热装置与第一供热部的结构关系；

图4示意性地示出送热装置与第二供热部的结构关系；

图5是本申请另一实施方式车载空调供热系统结构示意图。

附图标记：

1：供热装置；11：进风口；12：送风口；13：出风口；14：第一供热部；141：第一通孔；142：第二通孔；143：加热器；15：第二供热部；151：第三通孔；152：第四通孔；153：供热组件；1531：电池组；1532：保温介质；2：送热装置；21：热管；211：加热端；212：冷却端；213：介质流动开关；3：车载空调；4：冷却装置；5：第一气体流速调节装置；6：回流管道；7：第二气体流速调节装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在附图中示出了根据本发明实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

传统的汽车空调取暖系统采用的发动机冷却液式取暖方法，利用发动机冷却液为热源，当发动机冷却液温度较高时，冷却液流过暖风系统中的热交换器，将鼓风机送来的空气与发动机冷液进行热交换，空气加热后被鼓风机通过各出风口送入车内。电加热式需要消耗部分电池能源驱动加热器工作，为汽车空调取暖系统提供热源。

而现有的电动汽车，在面对动力电池产热造成对动力电池本身的损耗，多采用温控系统对电池进行调温，需要根据采用的介质不同对系统的结构进行相应的设计，无论是根据哪种介质设计出的温控系统都存在较大的问题，例如密封性要求高，质量相对较大，维修和保养复杂，需要水套、换热器等部件，结构相对复杂、冷却速率低、增加电动车的成本等多种多样的问题。

需要说明的是，对以下实施例参照附图进行说明，附图中的实线“→”表示蒸汽流动方向；虚线“→”表示蒸汽液化后的回流方向。

请参阅图1，图1是本申请实施方式车载空调供热系统结构示意图。

根据本申请一实施方式提供了一种车载空调供热系统，如图1所示，包括：供热装置1，用于提供热量；送热装置2，设置在供热装置1与车载空调3之间，一端与供热装置1连接，另一端与车载空调3连接。

本申请的供热装置1设置在车体的内部，供热装置1内可以设置有电池组1531，当车在运行至不同的运动状态时，电池组1531会有一定的热量散发，将电池组1531散发的热量作为热源之一，通过送热装置2送至车载空调3进行利用，以为载客空间提供热量。

请参阅图1和图2，图1是本申请实施方式车载空调供热系统结构示意图；图2是本申请中热管的结构及工作原理示意图。

在一可选实施例中，如图1和图2所示，送热装置2包括至少一根热管21；每根热管21的两端分别与供热装置1和车载空调3连接。其中热管21，可选为超导热管21，也可选为吸液芯型热管21或重力热管21，但不限于上述两种热管21。热管21其管材部分的优选为铜、铝但不限于上述列举。在本实施例中，热管21优选为L形，可以设置为一根、两根、三根或多根，但不限于上述列举。

本发明中提出的一种新型的基于电池放电热量的空调取暖系统，可以代替传统发动机冷却液式取暖方法，有效地为汽车进行取暖。由于采用了热管技术，可以通过热管21将供热装置1产生的多余热量迅速传递到空调系统的热源处，使得热气流通过空调系统的各通风口送入车内，从而到达到为汽车供暖的作用，并且具有绿色环保、节能减排特点。

请参阅图1和图2，图1是本申请实施方式车载空调供热系统结构示意图；图2是本申请中热管的结构及工作原理示意图。

在一可选实施例中，如图1和图2所示，车载空调供热系统，还包括冷却装置4和至少一个温度传感器；温度传感器设置于供热装置1内部，位于热管21的一端；冷却装置4设置于热管21的另一端，与热管21的端面连接。其中，温度传感器在图中未示出。

其中，冷却装置4与热管21冷却端212的端部连接，冷却装置4内承载有冷却介质，当温度传感器检测到热管21温度较低时，冷却装置4输送冷却介质，冷却介质与冷却端212的端面接触，从而降低冷却端212的温度，以增加热管21两端的温差，以促进热管21内介质的相变，加速热传导。冷却装置4可以通过与热管21直径相适配的管与热管21连接。冷却介质可以为液氮，但不限于液氮。冷却装置4可以通过其内设置的气泵和电磁阀控制冷却介质的流向，以对热管21的冷却段进行降温。温度传感器的数量与热管21的数量相同，或多于热管21的数量，也可以少于热管21的数量。可以根据实际情况进行选择。

通过冷却装置4的设计，即使在供热装置1温度极低的情况下，也可以实现对车载空调3的快速供热。

在一可选实施例中，车载空调供热系统，还包括控制器；温度传感器和冷却装置4分别与控制器连接。其中温度传感器和冷却装置4与控制器直接按的连接方式可以采用有线连接或无线连接的方式，但不限于上述列举。其中，温度传感器和控制器在图中未示出。

在一可选实施例中，如图1和图2所示，冷却装置4上还设置有至少一个电磁阀，电磁阀与控制器通讯连接；优选的，电磁阀的数量与热管21数量相匹配。其中，电磁阀和控制器在图中未示出。

温度传感器设置在热管21的加热端211的端面，可以时刻获得供热装置1向热管21传输的热量的温度值，温度传感器将检测到的温度值发送给控制器。控制器根据温度值控制电磁阀打开或关闭，以控制冷却液流向热管21的冷却端212，对热管21的冷却端212进行降温。

通过冷却装置4的设计，即使在供热装置1温度极低的情况下，也可以实现对车载空调3的快速供热。且对冷却装置4进行分流量控制，一方面节省能源另一方面使热管21加热使用更灵活。

请参阅图2，图2是本申请中热管的结构及工作原理示意图。

在一可选实施例中，如图2所示，所述热管21还包括介质流动开关213，介质流动开关213与控制器连接，且介质流动开关213设置在热管21内部，位于加热端211和冷却端212之间。其中，控制器在图中未示出。

加热端211和冷却端212之间设置有介质流动开关213，控制热管21工作；介质流动开关213设置在电池箱内。介质流动开关213控制热管21内介质的流动，当介质流动开关213关闭，热管21内介质无法流通，热管21不工作，电池箱内的热量不通过热管21散失。

请参阅图1和图2，图1是本申请实施方式车载空调供热系统结构示意图；图2是本申请中热管的结构及工作原理示意图。

在一可选实施例中，如图1和图2所示，供热装置1至少包括进风口11和送风口12；送风口12与热管21连通。

请参阅图2和图3，图2是本申请中热管的结构及工作原理示意图；图3示意性地示出送热装置与第一供热部的结构关系。

在一可选实施例中，如图1和图3所示，供热装置1包括第一供热部14，其内设置有加热器143；第一供热部14设置有第一通孔141，通过第一通孔141与外部气体连通；加热器143对进入第一供热部14的气体进行加热；第一供热部14还设置有第二通孔142，通过第二通孔142与送热装置2连接。

在本实施例，热管21穿过送风口12与第一供热部14的加热器143连接，以使得热管21的加热端211可以直接获得加热器143才产生的热量。在第一供热部14的内部靠近第二通孔142的位置还设置有风机，当风机旋转的时候,在第一供热部14的内外形成风压差，气体从外部，通过第一通风孔进入到第一供热部14内，再从第二通风孔排出，形成均匀的气流，对整个第一供热部14进行加热。

请参阅图2和图4，图2是本申请中热管的结构及工作原理示意图；图4示意性地示出送热装置与第二供热部的结构关系。

在一可选实施例中，如图2和图4所示，供热装置1包括第二供热部15，其内设置有供热组件153，且在所述第二供热部15的外部设置有保温层；第二供热部15设置有第三通孔151，所述第二供热部15通过第三通孔151与外部气体气连通；供热组件153对进入第二供热部15的气体进行加热；第二供热部15还设置有第四通孔152，所述第二供热部15通过第四通孔152与送热装置2连接。

在本实施例中，第二供热部15可以设置为一中空结构，具体可以为中空的立方体结构、中空的圆柱体结构但不限于上述列举，供热组件153设置在第二供热部15的内部。在第二供热部15的内部靠近第四通孔152的位置设置有风机，用于对供热组件153散发的热量进行扩散，使热量在第二供热部15内部均匀扩散。第三通孔151和第四通孔152可以设置在第二供热部15相对的两侧，也可以设置在相邻的两侧，但不限于上述列举。需要说明的是，保温层可以为涂抹于第二供热部15外壁的气凝胶，但不限于气凝胶；具体气凝胶为掺有二氧化钛的气凝胶。另外，第三通孔151和第四通孔152可以分别为等大的通孔，也可以不等，第三通孔151和第四通孔152还可以是有多个小孔随意排布而成的孔，也可以是阵列排布的孔。

请参阅图1和图5；图1是本申请实施方式车载空调供热系统结构示意图；图5是本申请另一实施方式车载空调供热系统结构示意图。

在一可选实施例中，如图1和图5所示的供热装置1包括：第一供热部14，与外部气体连通；第一供热部14内设置有加热器143，通过供热组件153对进入第一供热部14的气体进行加热；第二供热部15，与第一供热部14连通，第二供热部15的外部设置有保温层，第二供热部15内部设置有供热组件153，通过供热组件153对进入第二供热部15的气体进行加热；第二供热部15与送热装置2连接，通过送热装置2将经过二次加热的气体输送至车载空调3。

在本实施例中，第一供热部14可以通过管道与第二供热部15连通，也可以将二者设置在预定的距离的位置，且二者相对壁板上的相对位置设置有通风孔，通过风机制造的风压差，使得第一供热部14内的热气流向第二供热部15输送。

当汽车在某种运动情况下，其第二供热部15内的供热组件153的产热量较低时，例如为0-30℃时，可以通过第一供热部14内的热量对第二供热部15送热量，以保证第二供热部15的正常运行，避免了由于低温对第二供热部15造成损伤，同时间接的为车载空调3进行供热。以上温度范围的列举仅为示例性列举，并非为对本申请的限制，上述温度列举优选适用于冬季。本申请的车载空调供热系统可以根据实际应用对上述温度范围进行调整。

在一可选实施例中，如图1或图5所示，供热组件153包括电池组1531以及设置在周围的保温介质1532。

在本申请中，电池组1531可以在第二供热部15内排成一排，每个加热管21设置在两个电池的中间；电池组1531也可以每四个一组，固定为一个近似的立方体状，热管21的加热端211插入四个电池组1531的中间位置，从而可以快速收集电池组1531散发的热量。电池和热管21可以设置为圆柱体、长方体或其他适合形状的结构。在电池组1531的周围设置有保温材料，例如为高分子改性防火泡沫材料但不限于上述列举。

当电池在运行中发生过热的状况时，将会导致电池所具有的工作效率下降，并造成相关的性能恶化，所以可将电池在充放电过程中所产生多余热能，直接通过热管技术，用在车辆供暖当中，这既起到了避免电池温度过高，保护电池寿命的作用，又对于车辆的经济效益和能量利用率状况都具有很好的提升效果，并且达到绿色环保、节能减排的效果。

请参阅图1或图5；图1是本申请实施方式车载空调供热系统结构示意图；图5是本申请另一实施方式车载空调供热系统结构示意图。

在一可选实施例中，如图1或图5所示，车载空调供热系统，其中，还包括第一气体流速调节装置5；第一气体流速调节装置5设置在送热装置2和车载空调3之间，以调节气体从送热装置2向车载空调3的输送速度。第一气体流速调节装置5可以为鼓风机但不限于鼓风机。

请参阅图1或图5；图1是本申请实施方式车载空调供热系统结构示意图；图5是本申请另一实施方式车载空调供热系统结构示意图。

在一可选实施例中，如图1或图5所示，车载空调供热系统，还包括：出风口13，出风口13与进风口11设置在供热装置1相对的两侧；回流管道6，一端与出风口13连通，另一端与进风口11连通；以及第二气体流速调节装置7，设置在回流管道6上，以调节气体回流的速度。第二气体流速调节装置7可以为鼓风机但不限于鼓风机。通过气流回流的方式，可以有效的利用热源，防止能源的浪费。

本发明中提出的一种新型的车载空调供热系统，可以代替传统发动机冷却液式取暖方法，有效地为汽车进行取暖。由于采用了热管技术，可以通过热管21将供热装置1产生的多余热量迅速传递到车载空调3的热源处，并通过由鼓风机风扇将热空气通过各出风口13送入车内，从而到达到为汽车取暖的作用，并且具有绿色环保、节能减排特点。

请参阅图1和图5；图1是本申请实施方式车载空调供热系统结构示意图；图5是本申请另一实施方式车载空调供热系统结构示意图。

在一可选实施例中，如图1和图5所示，车载空调供热系统，还包括：第二供热部15第一供热部14回流管道6，相对的两端分别连接至第二供热部15相对的两侧；或一端与第二供热部15连接，另一端连接至第一供热部14连接且位于第一供热部14与外部气体连通的一侧。以及第二气体流速调节装置7，设置在所述回流管道6上，以调节气体回流的速度。通过气流回流的方式，可以有效的利用热源，防止能源的浪费。

根据本申请另一实施方式提供了一种汽车，包括如权上任一项实施例描述的车载空调供热系统。

本发明旨在保护一种车载空调供热系统及汽车。本申请的供热装置1设置在车体的内部，供热装置1内可以设置有电池组1531或可以设置有其他的供热元件；当供热装置1内为电池组1531时，车在运行至不同的运动状态时，电池组1531会有一定的热量散发，而随着车辆的运行，电池组1531产生的热量不断的积累，可将电池组1531散发的热量作为热源之一，通过送热装置2送至车载空调3进行利用，以为载客空间提供热量。可实现电池组1531产生余热的回收利用，从而保证了电池的使用寿命和充放电性能。也控制因温差导致的电池系统一致性失效模式发生的概率,控制因电池温度过高、过低而引发的电池系统失效模式发生的概率。能简化电动汽车结构，降低电动汽车成本,更加环保，节能，符合电动汽车主题。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种车载空调供热系统，其特征在于，包括：

供热装置(1)，用于提供热量；

送热装置(2)，设置在所述供热装置(1)与所述车载空调(3)之间，一端与所述供热装置(1)连接，另一端与所述车载空调(3)连接，所述送热装置(2)包括至少一根热管(21)；每根所述热管(21)的两端分别与所述供热装置(1)和所述车载空调(3)连接；

所述供热装置(1)包括第一供热部(14)，其内设置有加热器(143)；

所述第一供热部(14)设置有第一通孔(141)，通过所述第一通孔(141)与外部气体连通；所述加热器(143)对进入所述第一供热部(14)的气体进行加热；所述第一供热部(14)还设置有第二通孔(142)，通过所述第二通孔(142)与所述送热装置(2)连接；

所述供热装置(1)包括第二供热部(15)，其内设置有供热组件(153)，且在所述第二供热部(15)的外部设置有保温层；所述第二供热部(15)设置有第三通孔(151)，所述第二供热部(15)通过所述第三通孔(151)与外部气体气连通；所述供热组件(153)对进入所述第二供热部(15)的气体进行加热；所述第二供热部(15)还设置有第四通孔(152)，所述第二供热部(15)通过所述第四通孔(152)与所述送热装置(2)连接；所述供热组件(153)包括电池组(1531)以及设置在所述电池组(1531)周围的保温介质(1532)；

还包括冷却装置(4)和至少一个温度传感器以及设置在所述冷却装置内的冷却介质、气泵和电磁阀；

所述温度传感器设置于所述供热装置(1)内部，位于所述热管(21)的一端；

所述冷却装置(4)设置于所述热管(21)的另一端，与所述热管(21)的端面连接。

2.根据权利要求1所述的供热系统，其中，还包括控制器；

所述温度传感器和所述冷却装置(4)分别与所述控制器连接。

3.根据权利要求1所述的供热系统，其中，所述供热装置(1)至少包括进风口(11)和送风口(12)；

所述送风口(12)与所述热管(21)连通。

4.根据权利要求1所述的供热系统，其中，还包括第一气体流速调节装置(5)；

所述第一气体流速调节装置(5)设置在所述送热装置(2)和所述车载空调(3)之间，以调节气体从所述送热装置(2)向所述车载空调(3)的输送速度。

5.根据权利要求3所述的供热系统，其中，还包括：

出风口(13)，所述出风口(13)与所述进风口(11)设置在供热装置(1)相对的两侧；

回流管道(6)，一端与所述出风口(13)连通，另一端与所述进风口(11)连通；以及

第二气体流速调节装置(7)，设置在所述回流管道(6)上，以调节气体回流的速度。

6.根据权利要求1所述的供热系统，其中，还包括：

回流管道(6)，其相对的两端分别连接至所述第二供热部(15)相对的两侧；或

一端与所述第二供热部(15)连接，另一端连接至所述第一供热部(14)连接；以及

第二气体流速调节装置(7)，设置在所述回流管道(6)上，以调节气体回流的速度。

7.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的车载空调供热系统。

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