CN109968940A - 一种应用于电动汽车的空调系统及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种应用于电动汽车的空调系统及电动汽车，以提高空调系统的能效。在空调系统中，内部冷凝器的制冷剂通路入口与压缩机的出口连接；制冷剂通路出口分别与第一节点和第二节点连接；外部换热器的第一端口与第一节点连接，外部换热器的第二端口经过第一节流阀与第二节点连接；第二节点经过第二节流阀与内部蒸发器的入口连接、经过第三节流阀与电池冷却器的第一入口连接；内部蒸发器的出口、电池冷却器的第一出口以及外部换热器的第一端口均与压缩机的入口连接；开关阀组控制外部换热器的第一端口与压缩机的入口、制冷剂通路的出口与第一节点、以及制冷剂通路的出口与第二节点之间三条通路的通断，导流构件控制内部冷凝器的气流通过状态。

Description

一种应用于电动汽车的空调系统及电动汽车

技术领域

本申请涉及电动汽车技术领域，尤其涉及到一种应用于电动汽车的空调系统及电动汽车。

背景技术

汽车空调系统用以调节车厢内的温湿度，为乘客提供舒适的乘车环境，是汽车中重要的功能部件。传统燃油汽车的空调系统在夏季时通过发动机带动压缩机对车厢内进行制冷，而在冬季时则可利用发动机的余热对车厢内供暖。电动汽车采用电池作为动力源，相比传统燃油汽车更加节能环保，但其冬季供暖时却没有发动机的余热可以利用，而仅靠电动汽车的电池发热又不足以满足车厢内的制热需求，因此现有的电动汽车多使用PTC加热器取暖。然而由于PTC的供暖能源转换效率较低，导致空调系统的能效也较低，并且使用PTC取暖还会导致电动汽车的续航里程大幅度降低。

发明内容

本申请提供了一种应用于电动汽车的空调系统及电动汽车，用以提高空调系统的能效。

第一方面，本申请提供了一种应用于电动汽车的空调系统，该空调系统包括送风通道、压缩机、内部冷凝器、内部蒸发器、电池冷却器和外部换热器，其中，送风通道与电动汽车的车厢内的出风口连通，用于向车厢内的送风；内部冷凝器包括制冷剂通路和气流通路，制冷剂通路的入口与压缩机的出口直接连接，制冷剂通路的出口处连接有两个管路，一个管路通往设置的第一节点，另一管路通往设置的第二节点，气流通路的进风侧和出风侧分别与送风通道连通；外部换热器具有第一端口和第二端口，外部换热器的第一端口和第二端口分别与上述第一节点和第二节点连接，并且外部换热器的第一端口还同时与压缩机的入口连接，外部换热器的第二端口与第二节点之间设置有第一节流阀；内部蒸发器的入口和出口分别与上述第二节点和压缩机的入口连接，并且内部蒸发器的入口与第二节点之间设置有第二节流阀；电池冷却器的第一入口和第一出口分别与上述第二节点和压缩机的入口连接，并且电池冷却器的第一入口与第二节点之间设置有第三节流阀。该空调系统还包括开关阀组，通过该开关阀组控制外部换热器的第一端口与压缩机的入口之间、制冷剂通路的出口与第一节点之间、以及制冷剂通路的出口与第二节点之间三条通路的通断状态，可以使空调系统能够运行于不同的工作模式。此外，由于压缩机的出口只连接有通往内部冷凝器的制冷剂通路一条管路，也就是说空调系统在任何一种工作模式下运行时制冷剂均会经过内部冷凝器制冷剂通路，针对此，在本申请实施例中，空调系统还包括导流构件，该导流构件用于控制内部冷凝器的气流通路的气流通过状态，从而可以根据空调系统在不同工作模式下的需求，控制经过制冷剂通路的制冷剂是否与气流进行热交换。

在本申请实施例中，通过开关阀组控制相应通路的通断，可以使空调系统实现制热、制冷、化霜、制冷除湿以及制热除湿等多种细分功能，并且，将内部冷凝器设置于压缩机的出口处，并由导流构件配合控制内部冷凝器的气流通路的气流通过状态，可以较为精确的控制空调系统在不同模式下的送风温度，无需再借助外部加热器控温，因此提高了空调系统的能效。

为了充分利用电动汽车的动力系统的余热，空调系统还包括第一换热器和第一循环泵，其中，第一换热器为间接换热器，包括第一流道和第二流道，第一流道和第二流道相隔离设置并且两者之间可实现换热，具体设置时，第一流道的入口与电动汽车的动力系统的散热芯体的出口连接，第一流道的出口经过第一循环泵与动力系统的散热芯体的入口连接，这样，第一流道、第一循环泵和动力系统的散热芯体就可以顺序连接形成回路，第二流道设置于第一节点与第二节点之间的管路上。当第二流道与外部换热器串联设置时，可以将第二流道的两个端口分别与第一节点和外部换热器的第一端口连接，也可以将第二流道的两个端口分别与外部换热器的第二端口和第一节流阀连接，这样第一换热器和外部换热器可共用第一节流阀；当第二流道与外部换热器并联设置时，空调系统需要针对第一换热器增设第四节流阀，这时，第二流道的一个端口与第一节点连接，第二流道的另一个端口与第二节点连接，第四节流阀即设置于第二流道与第二节点之间。在空调系统处于制热模式时，第一换热器可以作为蒸发器吸收动力系统的余热，从而该方案可以进一步提高空调系统的能效。

在一个具体的实施方案中，空调系统还包括用于对其动力系统进行散热的散热器，其中，散热器的入口与动力系统的散热芯体的出口连接，散热器的出口经过上述第一循环泵与动力系统的散热芯体的入口连接，这样，散热器、第一循环泵以及动力系统的散热芯体也可顺序连接并形成回路。并且，在动力系统的散热芯体的出口处还设置有第二三通阀，第二三通阀包括第四阀口、第五阀口和第六阀口，第四阀口与动力系统的散热芯体的出口连接，第五阀口与第一流道的入口连接，第六阀口与散热器的入口连接，这样，通过调整第二三通阀各个阀口的开关状态，就可以控制上述两个回路的通断状态，从而控制动力系统与第一流道或者散热器进行热交换。

在一个具体的实施方案中，电池冷却器也为间接换热器，电池冷却器具有第三流道和第四流道，第三流道和第四流道相隔离设置并且两者之间可实现换热，具体设置时，电池冷却器与第二节点连接的第一入口为第三流道的入口，与压缩机的入口连接的第一出口为第三流道的出口，第四流道的入口与电动汽车的电池的散热芯体的出口连接，第四流道的出口与电池的散热芯体的入口连接，这样，电池冷却器的第四流道就与电池的散热芯体连接并形成回路，并且在该回路中还串联有用于驱动流体流动的第二循环泵。

在一个具体的实施方案中，外部换热器的第二端口与第二节点之间设置有与第一节流阀并联设置的单向阀，该单向阀用于将外部换热器的第二端口至所述第二节点单向导通，这样，当制冷剂由外部换热器的第一端口流向其第二端口时，外部换热器作为冷凝器使用，因此在第二端口处无需节流，制冷剂可直接通过单向阀通往第二节点，然后由第二节流阀或者第三节流阀节流后通往内部蒸发器或者电池冷却器；当制冷剂由外部换热器的第二端口流向其第一端口，外部换热器作为蒸发器使用时，因此在第一端口处需要利用第一节流阀将液态制冷剂节流成为低温低压的气态制冷剂。

在另一个具体的实施方案中，可以将第一节流阀设置为可以全开的节流阀，这样，当外部换热器作为冷凝器使用时，只要使第一节流阀保持全开即可；而在外部换热器作为蒸发器使用时，再根据实际情况调整第一节流阀的开度，使其实现节流功能。

在一个具体的实施方案中，空调系统还包括气液分离器，该气液分离器设置于压缩机的入口处，用于将压缩机入口处呈液态的冷凝剂分离出来，同时还可以将多余的制冷剂进行存储。

当外部换热器的第二端口处设置有单向阀时，空调系统还包括设置于外部换热器的第二端口与单向阀之间的第二储液罐，以进一步提高空调系统运行的可靠性和稳定性。

在一个具体的实施方案中，开关阀组为一个二通阀和一个三通阀的组合。具体设置时，二通阀设置于外部换热器的第一端口与压缩机的入口之间，用以控制该通路的通断；三通阀设置于内部冷凝器的制冷剂通路的出口处，包括第一阀口、第二阀口和第三阀口，其中，第一阀口与制冷剂通路的出口连接，第二阀口与第一节点连接，第三阀口与第二节点连接，这样，当第一阀口与第二阀口开启、第三阀口关闭时，制冷剂通路的出口与第一节点之间的通路导通，而当第二阀口关闭、第一阀口和第三阀口开启时，制冷剂通路的出口与第二节点之间的通路导通。

在另一个具体的实施方案中，开关阀组为三个二通阀的组合，这时，三个二通阀分别设置于外部换热器的第一端口与压缩机的入口之间、内部冷凝器的制冷剂通路的出口与第一节点之间以及内部冷凝器的出口与第二节点之间的三条通路上，直接控制该三条通路的通断。

为了提高空调系统的换热效率，本申请实施例中外部换热器可以为多流程微通道换热器，并且由其第一端口至第二端口的方向，外部换热器各个流程的扁管数量依次减少，当外部换热器作为冷凝器使用时，制冷剂由外部换热器的第一端口流向第二端口时，逐渐由气态变为液态。

第二方面，本申请还提供了一种电动汽车，该电动汽车包括电池和上述任一项的空调系统，所述空调系统可用于对所述电池进行冷却。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的空调系统以制热模式运行时的示意图；

图2为本申请一实施例提供的空调系统以制冷模式运行时的示意图；

图3为本申请另一实施例提供的空调系统的结构示意图；

图4为本申请又一实施例提供的空调系统的结构示意图；

图5为图3所示的空调系统以化霜模式运行时的示意图；

图6A为本申请实施例导流板处于第一工作状态时的示意图；

图6B为本申请实施例导流板处于第二工作状态时的示意图；

图6C为本申请实施例导流板处于第三工作状态时的示意图；

图7为图3所示的空调系统以制热除湿模式运行时的示意图；

图8为本申请又一实施例提供的空调系统的结构示意图；

图9为本申请又一实施例提供的空调系统的结构示意图；

图10为本申请又一实施例提供的空调系统的结构示意图；

图11为本申请又一实施例提供的空调系统的结构示意图；

图12为图8所示的空调系统以制热模式运行时的示意图；

图13为图8所示的空调系统以制冷模式运行时的示意图；

图14为图8所示的空调系统以化霜模式运行时的示意图一；

图15为图8所示的空调系统以化霜模式运行时的示意图二；

图16为图8所示的空调系统以制热除湿模式运行时的示意图；

图17为本申请实施例提供的电动汽车的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

针对现有技术中空调系统能效较低，尤其在冬季取暖时会使用大量电能，导致电动汽车的续航里程降低的问题，本申请实施例提供了一种空调系统，该空调系统采用热泵循环系统，可充分利用自然冷热源以及回收电动汽车动力系统的余热，能够显著提高能效，并能实现制热、制冷、化霜、制冷除湿以及制热除湿等多种细分功能。

首先参考图1所示，本申请实施例提供的空调系统包括压缩机1、内部冷凝器2、第一节流阀3和外部换热器4，其中，内部冷凝2器包括制冷剂通路201和气流通路，其中，制冷剂通路201的入口与压缩机1的出口直接连接，制冷剂通路201的出口通过设置的两个管路分别通往设置的第一节点A和第二节点B，外部换热器4具有第一端口C和第二端口D，外部换热器4的第一端口C分别与上述第一节点A以及压缩机1的入口连接，外部换热器4的第二端口D经过第一节流阀3与上述第二节点B连接，这样，压缩机1、内部冷凝器2、第一节流阀3和外部换热器4就可顺序连接并形成第一循环回路，该第一循环回路即为空调系统在制热模式下制冷剂的循环回路。

参考图2所示，该空调系统还包括内部蒸发器5和第二节流阀6，内部蒸发器5的入口与上述第二节点B连接，内部蒸发器5的出口与压缩机1的入口连接，第二节流阀6连接于内部蒸发器5的入口与第二节点B之间，这样，压缩机1、内部冷凝器2、外部换热器4、第一节流阀3、第二节流阀6和内部蒸发器5就可顺序连接形成第二循环回路，该第二循环回路即为空调系统在制冷模式下制冷剂的循环回路。需要说明的是，内部蒸发器5同样包括制冷剂通路和气流通路，若无特意说明，在本申请实施例中，所述的内部蒸发器的入口和内部蒸发器的出口分别指制冷剂通路的入口和出口。

可以理解的，空调系统不可能同时运行于制热模式和制冷模式，因此，第一循环回路和第二循环回路不能同时工作，因此，在本申请实施例中，空调系统还包括开关阀组，该开关阀组用于控制外部换热器4的第一端口C与压缩机1的入口之间、制冷剂通路201的出口与第一节点A之间以及制冷剂通路201的出口与第二节点B之间三条通路的通断。具体地，当第一循环回路工作时，该开关阀组用于控制外部换热器4的第一端口C与压缩机1的入口之间和制冷剂通路201的出口与第二节点B之间的两条通路处于导通状态，以及控制制冷剂通路201的出口与第一节点A之间的通路处于断开状态，同时应使第二节流阀6处于截止状态；当第二循环回路工作时，该开关阀组用于控制制冷剂通路201的出口与第一节点A之间的通路处于导通状态，以及控制外部换热器4的第一端口C与压缩机1的入口之间和制冷剂通路201的出口与第二节点B之间的两条通路处于断开状态。

在具体设置开关阀组时，如图1所示，在一个具体的实施方案中，开关阀组为一个二通阀7和一个三通阀8的组合，其中，二通阀7设置于外部换热器4的第一端口C与压缩机1的入口之间，用于控制该通路的通断；三通阀8设置于内部冷凝器2的制冷剂通路201的出口处，包括第一阀口81、第二阀口82和第三阀口83，具体设置时，第一阀口81与制冷剂通路201的出口连接，第二阀口82与第一节点A连接，第三阀口83与第二节点B连接，这样，当第一阀口81与第三阀口83开启、第二阀口82关闭时，第一循环回路工作，当第一阀口81与第二阀口82开启、第三阀口83关闭时，第二循环回路工作。如图3所示，在另一个具体的实施方案中，开关阀组为三个二通阀9、10、11的组合，这时，三个二通阀9、10、11分别设置于外部换热器4的第一端口C与压缩机1的入口之间、制冷剂通路201的出口与第一节点A之间以及制冷剂通路201的出口与第二节点B之间的三条通路上，直接控制该三条通路的通断，此处不再赘述。本申请实施例中，上述二通阀和三通阀可以为手动阀，此时需由用户根据实际情况进行操作切换；或者，上述二通阀和三通阀也可以为电动阀，这样可以利用其电控性实现空调系统在不公工作模式的自动切换。

此外，当第一循环回路工作时，为避免制冷剂由第二节点B流向内部蒸发器5，在本申请实施例中，可以将第二节流阀6设置为具有截止功能的节流阀，具体可以为毛细管、热力膨胀阀或者电子膨胀阀等，本申请对此不做限制，这样在第一循环回路工作时只要使第二节流阀6保持截止状态即可。在第二循环回路工作时，外部换热器4实际上作为冷凝器使用，制冷剂由外部换热器4的第一端口C流向其第二端口D，因此在外部换热器的第二端口D处无需节流，针对此，可将第一节流阀3设置为具有全开功能的节流阀，如电子膨胀阀，并使第一节流阀3的最大开度与制冷剂管路的内径一致即可。当然，在本申请的其它实施例中，参考图4所示，还可以在外部换热器4的第二端口D与上述第二节点B之间设置与第一节流阀3并联的单向阀12，该单向阀12用于将外部换热器4的第二端口D至第二节点B之间单向导通，这时，第二循环回路实际为压缩机1、内部冷凝器2、外部换热器4、单向阀12、第二节流阀6和内部蒸发器5顺序连接形成的回路，并且为避免制冷剂同时由单向阀12和第一节流阀3流向第二节点B，可以将第一节流阀3设置为具有截止功能的节流阀，如毛细管、热力膨胀阀或者电子膨胀阀等，在第二循环回路工作时只要使第一节流阀3保持截止状态即可。

请继续参考图2所示，空调系统还包括电池冷却器13和第三节流阀14，电池冷却器13的第一入口与上述第二节点B连接，电池冷却器13的第一出口与压缩机1的入口连接，第三节流阀14连接于电池冷却器13的第一入口与第二节点B之间，这样，压缩机1、内部冷凝器2、外部换热器4、第一节流阀3或者单向阀12、第三节流阀14以及电池冷却器13就可顺序连接形成第三循环回路，该第三循环回路即为空调系统在电池冷却模式下制冷剂的循环回路。可以理解的，空调系统可同时运行于制冷模式和电池冷却模式，因此，第二循环回路和第三循环回路能够同时工作，也就是说，制冷剂由外部换热器4流向第二节点B后，可分别经过第二节流阀6和第三节流阀14流向内部蒸发器5和电池冷却器13。

在上述实施例中，电池冷却器13具体可以为间接换热器，其具有第三流道131和第四流道132，第三流道131和第四流道132相隔离设置并且两者之间可实现换热，具体设置时，电池冷却器13与第二节点B连接的第一入口为第三流道131的入口，与压缩机1的入口连接的第一出口为第三流道131的出口，第四流道132的入口与电动汽车的电池的散热芯体15的出口连接，第四流道132的出口与电池的散热芯体15的入口连接，这样，电池冷却器13的第四流道132与电池的散热芯体15连接并形成回路，并且在该回路中设置有用于驱动流体流动的第二循环泵16。需要说明的是，上述电池的散热芯体15用于与电池进行热交换，具体设置时，电池的散热芯体15可以为设置于电池端部或者设置于电池表面的换热管路。

如图5所示，当外部换热器4出现结霜现象时，由压缩机1、内部冷凝器2、外部换热器4、第一节流阀3或者单向阀12、第三节流阀14以及电池冷却器13顺序连接形成的第三循环回路还可以为空调系统在化霜模式下的制冷剂循环回路，在该模式下，利用电池作为低温热源，将电池工作时产生的热量传递至外部换热器4处使其化霜，从而充分利用电池的余热，提高能效。应当说明的是，当电池温度低于一定温度时，电池的余热不足以使外部换热器化霜，此时可关闭第三节流阀14，同时开启第二节流阀6，即将内部蒸发器5作为低温热源，此时第二循环回路即为空调系统在化霜模式下的制冷剂循环回路。

请参考图1所示，压缩机1的出口只连接有通往内部冷凝器2的制冷剂通路的入口的一条管路，也就是说，空调系统在任何一种工作模式下运行时制冷剂均会经过内部冷凝器，针对此，在本申请实施例中，空调系统还包括导流构件，通过该导流构件来控制内部冷凝器2的气流通路的气流通过状态。具体设置时，该导流构件可以为旁通阀、挡板或者导流板等结构，下面以采用导流板为例来具体说明其工作原理。参考图6A所示，空调系统包括与电动汽车车厢内的出风口连通的送风通道100，当导流构件为导流板17时，上述内部蒸发器5、内部冷凝器2和导流板17均可位于该送风通道内，且内部蒸发器5位于内部冷凝器2的上游，导流板17设置于靠近内部冷凝器2的气流通道的进风侧的位置，该导流板17至少具有第一导流状态、第二导流状态和第三导流状态，如图6A所示，当导流板17处于第一导流状态时，可用于引导内部冷凝器2的气流通路的进风侧的全部气流避开内部冷凝器2通往出风口，也就是说，气流并不经过内部冷凝器2的气流通路，因此制冷剂在经过内部冷凝器2的制冷剂通路时并不进行换热，内部冷凝器2此时作为一通路连接于相应的循环回路中，此时，空调系统的吹风模式为冷却模式；如图6B所示，当导流板17处于第二导流状态时，可用于引导内部冷凝器2的气流通路的进风侧的部分气流经过气流通路，该部分气流与经过制冷剂通路的制冷剂换热后由气流通路2的出风侧流出，之后再与避开内部冷凝器2的另外部分气流混合后被送往车厢内，此时，空调系统的吹风模式为部分混风模式；如图6C所示，当导流板17处于第三导流状态时，可用于引导内部冷凝器2的气流通路的进风侧的全部气流经过气流通路，也就是说，送风通道100内的气流全部进入内部冷凝器2的气流通路内，与经过制冷剂通路的制冷剂换热后再被送往出风口，此时，空调系统的吹风模式为全混风模式。需要说明的是，在导流板17处于第二导流状态时，即空调系统的吹风模式为部分混风模式时，经过内部冷凝器2的气流通路的部分气流与避开内部冷凝器2的另外部分气流的比例决定了空调系统的送风温度，而空调系统在不同模式下所需的送风温度也是不同的，这样就需要使两部分气流的比例可调节，具体设置时，可以将导流板17在第二导流状态时的位置设置为可调节的，通过调节导流板17的位置就可实现对送风温度的调节。

在前述实施例中，请结合图1和图6C所示，当空调系统以制热模式运行时，第一循环回路工作，此时制冷剂在内部冷凝器2内冷凝换热，在外部换热器5内蒸发换热，因此在经过内部冷凝器2时需要将热量传递给送风通道100内的气流，以使换热后的气流被送往车厢内后能够产生制热效果，此时导流板17应处于第三导流状态，电动汽车的空调系统的吹风模式为全混风模式；当空调系统以制冷模式和/或电池冷却模式运行时，请结合图2、图6B和图6C所示，第二循环回路和/或第三循环回路工作，此时制冷剂在外部换热器4内冷凝换热，在内部蒸发器5和/或电池冷却器13内蒸发换热，内部冷凝器2可作为一通路连接于循环回路中，此时导流板17处于第一导流状态，空调系统的吹风模式为冷却模式；当空调系统以化霜模式运行时，请结合图5、图6B和图6C所示，第三循环回路工作，类似地，此时制冷剂在外部换热器4内冷凝换热，在电池冷却器13内蒸发换热，内部冷凝器2可作为一通路连接于循环回路中，此时导流板17也应处于第一导流状态。

请参考图2、图6B和图6C所示，当第二循环回路工作时，将导流板17由第一导流状态切换为第二导流状态或者第三导流状态，还可以实现制冷除湿效果，此时该第二循环回路即为空调系统在制冷除湿模式下的循环回路。具体来讲，经过内部蒸发器5的制冷剂与送风通道100内的气流蒸发换热后，可将气流中的部分液体冷凝从而达到除湿的目的，与此同时，送风通道100内的气流温度也会降低，也就是说，在达到除湿的目的时必然会降低送风温度。因此，将导流板17切换为第二导流状态时，可以使经过内部蒸发器5冷却后的部分气流进入内部冷凝器2的气流通路内，与经过制冷剂通路201的制冷剂换热升温，之后再与避开内部冷凝器2的另外部分气流混合并送往车厢内；将导流板17切换为第三导流状态时，可以使经过内部蒸发器5冷却后的全部气流进入内部冷凝器2的气流通路内，与经过制冷剂通路201的制冷剂换热升温后再被送往车厢内，以弥补由于除湿而造成的温度过度降低。

此外，该空调系统还可实现制热除湿功能，参考图7所示，压缩机1、内部冷凝器2、第二节流阀6以及内部蒸发器5顺序连接形成第四循环回路，在第四循环回路工作时，应使开关阀组控制制冷剂通路201的出口与第一节点A之间的通路处于断开状态，同时使第一节流阀3处于截止状态，并且为避免制冷剂由第二节点B流向电池冷却器13，可以将第三节流阀14设置为具有截止功能的节流阀，具体可以为毛细管、热力膨胀阀或者电子膨胀阀等，本申请对此不做限制。类似地，在第四循环回路工作时，导流板同样可处于第二导流状态或者第三导流状态，具体可以根据所需的送风温度确定，此处不再赘述。

如图8所示，在本申请实施例中，空调系统还包括第一换热器18和第一循环泵22，其中，第一换热器18具体可以为间接换热器，包括第一流道181和第二流道182，第一流道181和第二流道182相隔离设置并且两者之间可实现换热，具体设置时，第一流道181与的入口与电动汽车的动力系统的散热芯体20的出口连接，第一流道181的出口经过第一循环泵22与动力系统的散热芯体20的入口连接，这样，第一流道181、第一循环泵21和动力系统的散热芯体20就可以顺序连接形成第六循环回路，第二流道182设置于第一节点A与第二节点B之间的管路上。需要说明的是，上述动力系统的散热芯体20用于与动力系统的壳体或者其他产热部件进行热交换，具体设置时，动力系统的散热芯体20可以为设置于动力系统内部或者设置于动力系统的壳体上的换热管路。第二流道182与外部换热器4既可以串联设置，也可以并联设置。当第二流道182与外部换热器4串联设置时，参考图8所示，可将第二流道182的两个端口分别与第一节点A和外部换热器4的第一端口C连接，或者也可将第二流道182的两个端口分别与外部换热器的第二端口和第一节流阀连接，这样第一换热器18和外部换热器4可共用第一节流阀3；当第二流道182与外部换热器4并联设置时，参考图9所示，则需要针对第一换热器18增设一个第四节流阀19，这时，第二流道182的一个端口与第一节点A连接，第二流道182的另一个端口与第二节点B连接，第四节流阀19即设置于第二流道182的端口与第二节点B之间。

在上述实施例中，当第二流道182与外部换热器4串联设置时，以第二流道182的两个端口分别与第一节点A和外部换热器4的第一端口C连接为例，如图12所示，空调系统在制热模式下的制冷剂循环回路为压缩机1、内部冷凝器2、第一节流阀3、外部换热器4和第二流道182顺序连接形成的第五循环回路，在第五循环回路工作时，外部换热器4和第一换热器18的第二流道182均作为蒸发器使用，低温制冷剂在外部换热器4内换热并初步升温后进入第一换热器18的第二流道182，之后在第二流道182内与吸收了动力系统余热的第一流道181再次进行热交换，从而可以进一步升温，因此该实施例方案在制热模式下可以充分利用动力系统的余热。

请继续参考图8所示，空调系统还包括散热器21，其中，散热器21的入口与动力系统的散热芯体20的出口连接，散热器21的出口经过上述第一循环泵22与动力系统的散热芯体20的入口连接。这样，散热器21、第一循环泵22以及动力系统的散热芯体20顺序连接形成第七循环回路。动力系统的散热芯体20的出口处设置有第二三通阀23，第二三通阀包括第四阀口231、第五阀口232和第六阀口233，其中，第四阀口231与动力系统的散热芯体20的出口连接，第五阀口232与第一流道181的入口连接，第六阀口233与散热器21的入口连接，当第四阀口231与第五阀口232开启、第六阀口233关闭时，第六循环回路工作，当第四阀口231与第六阀口233开启、第五阀口232关闭时，第七循环回路工作。

在图14所示的实施例中，依然以第二流道182的两个端口分别与第一节点A和外部换热器4的第一端口C连接为例，压缩机1、内部冷凝器2、第二流道182、外部换热器4、第一节流阀3或者单向阀12、第三节流阀14以及电池冷却器13顺序连接形成第八循环回路，第八循环回路为该实施例空调系统在化霜模式下的制冷剂循环回路。在第八循环回路工作时，同样利用电池作为低温热源，如图14所示，若E点温度高于F点温度，则控制第四阀口231与第六阀口233开启、第五阀口232关闭，使第七循环回路工作，此时第一换热器18的第二流道182作为一通路连接于第八循环回路中；若E点温度低于F点温度，如图15所示，则控制第四阀口231与第五阀口232开启、第六阀口233关闭，使第六循环回路工作，此时制冷剂可以进入第一换热器18的第二流道182内进行换热，进一步升温后再进入外部换热器化霜。

电动汽车的电池在充放电过程中均会产生一定的热量，尤其在大倍率快充时，其所产生的热量若不能及时散去会严重影响电池的使用寿命。在本申请实施例中，参考图15所示，在电池快充时，上述第八循环回路还可作为空调系统在电池快充冷凝蓄热模式下的制冷剂循环回路。此时，第四阀口231与第五阀口232开启、第六阀口233关闭，第六循环回路与第八循环回路同时工作，电池快充时电动汽车处于停车状态，动力系统的温度相对较低，高温制冷剂先经过第一换热器18的第二流道182，并在第二流道182内与第一流道181进行换热，与此同时，第一流道181又通过第六循环回路将热量释放到动力系统，这样，制冷剂在进入外部换热器4之前温度就可以大幅度降低，之后进入外部换热器4内再次冷凝换热，以使温度进一步降低。可见，该方案可以大大提高空调系统的换热效率，并且由于动力系统可以吸收大部分热量，因此在本申请实施例中可以适当减小外部换热器4的体积，进而减小外部换热器4在电动汽车内的占用空间。

如图10所示，在本申请实施例中，内部冷凝器2也可以设置为间接换热器，此时，空调系统还包括暖风芯体23和第三循环泵25，内部冷凝器具2有相隔离的第五流道202和第六流道203，内部冷凝器2与压缩机1连接的入口为第五流道202的入口，相应地，内部冷凝器2与第一节点A或者第二节点B连接的出口也为第五流道的出口202，第六流道203与暖风芯体24和第三循环泵25顺序连接形成回路。当空调系统以制暖模式运行时，高温制冷剂进入第五流道202内与第六流道203进行换热，热量通过第六流道203传递给暖风芯体24，从而实现对车厢内加热。继续参考图10所示，内部冷凝器2的第六流道203与暖风芯体24之间还可设置PTC26，用以在制热效果不理想时，为暖风芯体24提供额外所需的热量。

根据前述内容可知，在本申请实施例中，外部换热器4既可作为冷凝器使用，也可作为蒸发器使用，当外部换热器4作为冷凝器使用时，制冷剂由其第一端口C流向第二端口D，而当外部换热器4作为蒸发器使用时，制冷剂则由其第二端口D流向第一端口C。为了进一步提高空调系统的换热效率，外部换热器4可采用多流程微通道换热器，并且由其第一端口C至第二端口D的方向，外部换热器4各个流程的扁管数量依次减少，这样当外部换热器4作为冷凝器使用时，使得初始进入外部换热器4内的气态制冷剂在扁管数量较多的流程内换热，而逐渐放热变为液态的制冷剂在扁管数量较少的流程内换热，当外部换热器4作为蒸发器使用时，使得初始进入外部换热器4内的液态制冷剂在扁管数量较少的流程内换热，而逐渐吸热变为气态的制冷剂在扁管数量较多的流程内换热，也就是说，该方案可以保证气态制冷剂始终在扁管数量较多的流程内换热，而液态制冷剂始终在扁管数量较少的流程内换热，从而可以大大提高外部换热器的换热效果。

参考图1所示，在一个具体的实施方案中，空调系统还包括气液分离器27，该气液分离器27设置于压缩机1的入口处，用于将压缩机1入口处呈液态的冷凝剂分离出来，从而尽量降低进入压缩机1内的液态制冷剂含量，同时还可以将多余的制冷剂进行存储，以满足空调系统在不同工作模式下的制冷剂需求量。参考图11所示，在另一个具体的实施方案中，空调系统还可包括第一储液罐28，该第一储液罐28设置于内部冷凝器2的出口处，可与内部冷凝器2装配成一体结构，用于缓存多余的制冷剂，因此该方案同样可以满足空调系统在不同工作模式下的制冷剂需求量，从而保障空调系统的制冷剂循环量始终处于较佳的状态，提高空调系统运行的可靠性和稳定性。此外，当外部换热器4的出口设置有单向阀12时，空调系统还可包括第二储液罐29，以进一步提高空调系统运行的可靠性和稳定性。

下面以图8所示的空调系统为例，具体说明该空调系统在各种工作模式下的循环过程：

当空调系统在制热模式下运行时，参考图12所示，压缩机1、内部冷凝器2、第一节流阀3、外部换热器4和第一换热器18连接形成的循环回路工作，制冷剂通过压缩机1被压缩成高温高压气体后进入内部冷凝器2的制冷剂通路201，在制冷剂通路201内与经过气流通路的气流进行热交换，冷凝放热成低温高压液体，然后经过第一节流阀3节流成低温低压液体，之后进入外部换热器4进行初步蒸发换热，换热后的制冷剂可进入第一换热器18的第二流道182内与第一流道181内的冷却水蒸发换热以进一步升温，蒸发后的气态制冷剂回到压缩机1中完成一次循环；同时，气流通路内的气流在与制冷剂通路201内的制冷剂换热升温后被送往车厢内，达到制热效果，第一换热器18的第一流道181内的冷却水在与第二流道182内的制冷剂换热降温后进入动力系统的散热芯体20，吸收动力系统产生的热量；

当空调系统在制冷模式下运行时，参考图13所示，压缩机1、内部冷凝器2、第一换热器18、外部换热器4、第一节流阀3、第二节流阀6和内部蒸发器5连接形成的循环回路工作，此时，内部冷凝器2作为一通路连接于该循环回路中，同时控制第四阀口231与第六阀口233开启、第五阀口232关闭，使第一换热器18的第二流道182也作为一通路连接于该循环回路中，制冷剂通过压缩机1被压缩成高温高压气体后进入外部换热器4，并在作为冷凝器使用的外部换热器4内冷凝放热为低温高压液体，然后经过第二节流阀6节流成低温低压液体，之后进入内部蒸发器5与送风通道内的气流进行蒸发换热，蒸发后的气态制冷剂回到压缩机1中完成一次循环；同时，送风通道内的气流在与内部蒸发器5内的制冷剂换热降温后被送往车厢内，达到制冷效果；

当空调系统在电池冷却模式下运行时，参考图13所示，压缩机1、内部冷凝器2、第一换热器18、外部换热器4、第一节流阀3或者单向阀12、第三节流阀14以及电池冷却器13连接形成的循环回路工作，此时，内部冷凝器2仍然作为一通路连接于该循环回路中，同时控制第四阀口231与第六阀口233开启、第五阀口232关闭，使第一换热器18的第二流道182也作为一通路连接于该循环回路中，制冷剂通过压缩机1被压缩成高温高压气体后进入外部换热器4，并在作为冷凝器使用的外部换热器4内冷凝放热为低温高压液体，然后经过第三节流阀14节流成低温低压液体，之后进入电池冷却器13的第三流道131与其第四流道132内的冷却水进行蒸发换热，蒸发后的气态制冷剂回到压缩机1中完成一次循环；同时第四流道132内的冷却水在与第三流道131内的制冷剂换热降温后进入电池的散热芯体15，以冷却电池；

当空调系统在化霜模式下运行时，参考图14所示，压缩机1、内部冷凝器2、第一换热器18、外部换热器4、第一节流阀3或者单向阀12、第三节流阀14以及电池冷却器13连接形成的循环回路工作，此时，内部冷凝器2作为一通路连接于该循环回路中，若E点温度高于F点温度，则控制第四阀口231与第六阀口233开启、第五阀口232关闭，第一换热器18的第二流道182也作为一通路连接于该循环回路中，制冷剂通过压缩机1被压缩成高温高压气体后进入外部换热器4，在外部换热器4内冷凝放热，使外部换热器4实现化霜的目的，然后经过第三节流阀14流成低温低压液体，之后进入电池冷却器13的第三流道131与其第四流道132内的冷却水进行蒸发换热，蒸发后的气态制冷剂回到压缩机1中完成一次循环；同时第四流道132内的冷却水在与第三流道131内的制冷剂换热降温后进入电池的散热芯体15，吸收电池产生的热量；若E点温度低于F点温度，参考图15所示，则控制第四阀口231与第五阀口232开启、第六阀口233关闭，制冷剂通过压缩机1被压缩成高温高压气体后先进入第一换热器18的第二流道182，在第二流道182内与第一流道181内的冷却水蒸发换热以进一步升温，之后再进入外部换热器4，在外部换热器4内冷凝放热，使外部换热器4实现化霜的目的，然后经过第三节流阀14流成低温低压液体，之后进入电池冷却器13的第三流道131与其第四流道132内的冷却水进行蒸发换热，蒸发后的气态制冷剂回到压缩机1中完成一次循环；同时，第一换热器18的第一流道181内的冷却水在与第二流道182内的制冷剂换热降温后进入动力系统的散热芯体20，吸收动力系统产生的热量，电池冷却器13的第四流道132内的冷却水在与第三流道131内的制冷剂换热降温进入电池的散热芯体15，吸收电池产生的热量；

当空调系统在电池快充冷凝蓄热模式下运行时，参考图15所示，压缩机1、内部冷凝器2、第一换热器18的第二流道182、外部换热器4、第一节流阀3或者单向阀12、第三节流阀14以及电池冷却器13连接形成的循环回路工作，此时，内部冷凝器2仍然作为一通路连接于该循环回路中，第四阀口231与第五阀口232开启、第六阀口233关闭，制冷剂通过压缩机1被压缩成高温高压气体后进入第一换热器18的第二流道182，在第二流道182内与第一流道181内的冷却水冷凝换热，然后再进入外部换热器4进一步冷凝放热，之后经过第三节流阀14流成低温低压液体，再之后进入电池冷却器13的第三流道131与其第四流道132内的冷却水进行蒸发换热，蒸发后的气态制冷剂回到压缩机1中完成一次循环；同时，第一换热器18的第一流道181内的冷却水在与第二流道182内的制冷剂换热升温后进入动力系统的散热芯体20，将热量释放到动力系统，电池冷却器13的第四流道132内的冷却水在与第三流道131内的制冷剂换热降温后进入电池的散热芯体15，以冷却电池；

当空调系统在制冷除湿模式下运行时，参考图16所示，压缩机1、内部冷凝器2、外部换热器4、第一节流阀3、第二节流阀6和内部蒸发器5连接形成的循环回路工作，此时，可将导流板设置为第二导流状态或者第三导流状态，制冷剂通过压缩机1被压缩成高温高压气体后进入内部冷凝器2的制冷剂通路201，在制冷剂通路201与经过气流通路的气流进行热交换从而初步冷凝放热，之后进入外部换热器4内进一步冷凝放热为低温高压液体，然后经过第二节流阀6节流成低温低压液体，之后进入内部蒸发器5内与经过内部蒸发器5的气流进行蒸发换热，蒸发后的气态制冷剂回到压缩机1中完成一次循环；同时，送风通道内的气流先与内部蒸发器5内的制冷剂换热降温，然后根据所需的送风温度，将降温后的部分或全部气流导流进内部冷凝器2的气流通路内与制冷剂换热升温，之后再被送往车厢内；

当空调系统在制热除湿模式下运行时，压缩机1、内部冷凝器2、第二节流阀6以及内部蒸发器5连接形成的循环回路工作，此时，依然将导流板设置为第二导流状态或者第三导流状态，制冷剂通过压缩机1被压缩成高温高压气体后进入内部冷凝器2的制冷剂通路201，在制冷剂通路201与经过气流通路的气流进行热交换，冷凝放热成低温高压液体，然后经过第二节流阀6节流成低温低压液体，之后进入内部蒸发器5内与经过内部蒸发器5的气流进行蒸发换热，蒸发后的气态制冷剂回到压缩机1中完成一次循环；同时，送风通道内的气流先与内部蒸发器5内的制冷剂换热降温，然后根据所需的送风温度，将降温后的部分或全部气流导流进内部冷凝器2的气流通路内与制冷剂换热升温，之后再被送往车厢内。

如图17所示，本申请实施例还提供了一种电动汽车，该电动汽车包括电池100以及上述任一项的空调系统200，其中，当空调运行于以下几种模式时，可用于对电池进行冷却散热：

当空调系统在电池冷却模式下运行时，参考图13所示，压缩机1、内部冷凝器2、第一换热器18、外部换热器4、第一节流阀3或者单向阀12、第三节流阀14以及电池冷却器13连接形成的循环回路工作，制冷剂通过压缩机1被压缩成高温高压气体后进入外部换热器4，并在作为冷凝器使用的外部换热器4内冷凝放热为低温高压液体，然后经过第三节流阀14节流成低温低压液体，之后进入电池冷却器13的第三流道131与其第四流道132内的冷却水进行蒸发换热，蒸发后的气态制冷剂回到压缩机1中完成一次循环；同时第四流道132内的冷却水在与第三流道131内的制冷剂换热降温后进入电池的散热芯体15，从而实现对电池的冷却降温；

当空调在系统在化霜模式下运行时，参考图14所示，压缩机1、内部冷凝器2、第一换热器18、外部换热器4、第一节流阀3或者单向阀12、第三节流阀14以及电池冷却器13连接形成的循环回路工作，此时，若E点温度高于F点温度，则控制第四阀口231与第六阀口233开启、第五阀口232关闭，第一换热器18的第二流道182也作为一通路连接于该循环回路中，制冷剂通过压缩机1被压缩成高温高压气体后进入外部换热器4，在外部换热器4内冷凝放热，使外部换热器4实现化霜的目的，然后经过第三节流阀14流成低温低压液体，之后进入电池冷却器13的第三流道131与其第四流道132内的冷却水进行蒸发换热，蒸发后的气态制冷剂回到压缩机1中完成一次循环；同时第四流道132内的冷却水在与第三流道131内的制冷剂换热降温后进入电池的散热芯体15，吸收电池产生的热量，从而实现对电池的冷却降温；若E点温度低于F点温度，参考图15所示，则控制第四阀口231与第五阀口232开启、第六阀口233关闭，制冷剂通过压缩机1被压缩成高温高压气体后先进入第一换热器18的第二流道182，在第二流道182内与第一流道181内的冷却水蒸发换热以进一步升温，之后再进入外部换热器4，在外部换热器4内冷凝放热，使外部换热器4实现化霜的目的，然后经过第三节流阀14流成低温低压液体，之后进入电池冷却器13的第三流道131与其第四流道132内的冷却水进行蒸发换热，蒸发后的气态制冷剂回到压缩机1中完成一次循环；同时，第一换热器18的第一流道181内的冷却水在与第二流道182内的制冷剂换热降温后进入动力系统的散热芯体20，吸收动力系统产生的热量，电池冷却器13的第四流道132内的冷却水在与第三流道131内的制冷剂换热降温进入电池的散热芯体15，吸收电池产生的热量，从而也可以实现对电池的冷却降温；

当空调系统在电池快充冷凝蓄热模式下运行时，参考图15所示，压缩机1、内部冷凝器2、第一换热器18的第二流道182、外部换热器4、第一节流阀3或者单向阀12、第三节流阀14以及电池冷却器13连接形成的循环回路工作，此时，内部冷凝器2仍然作为一通路连接于该循环回路中，第四阀口231与第五阀口232开启、第六阀口233关闭，制冷剂通过压缩机1被压缩成高温高压气体后进入第一换热器18的第二流道182，在第二流道182内与第一流道181内的冷却水冷凝换热，然后再进入外部换热器4进一步冷凝放热，之后经过第三节流阀14流成低温低压液体，再之后进入电池冷却器13的第三流道131与其第四流道132内的冷却水进行蒸发换热，蒸发后的气态制冷剂回到压缩机1中完成一次循环；同时，第一换热器18的第一流道181内的冷却水在与第二流道182内的制冷剂换热升温后进入动力系统的散热芯体20，将热量释放到动力系统，电池冷却器13的第四流道132内的冷却水在与第三流道131内的制冷剂换热降温后进入电池的散热芯体15，从而实现对电池的冷却降温。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种应用于电动汽车的空调系统，其特征在于，包括送风通道、压缩机、内部冷凝器、内部蒸发器、电池冷却器、外部换热器、第一节流阀、第二节流阀、第三节流阀、开关阀组和导流构件，其中：

所述送风通道与所述电动汽车的车厢内的出风口连通，用于向所述车厢内送风；

所述内部冷凝器包括可进行热交换的制冷剂通路和气流通路，所述制冷剂通路的入口与所述压缩机的出口直接连接，所述制冷剂通路的出口分别与设置的第一节点和第二节点连接；所述气流通路的进风侧和出风侧分别与所述送风通道连通；

所述外部换热器的第一端口与所述第一节点连接，所述外部换热器的第二端口经过所述第一节流阀与所述第二节点连接；所述第二节点经过所述第二节流阀与所述内部蒸发器的入口连接、以及经过所述第三节流阀与所述电池冷却器的第一入口连接；

所述内部蒸发器的出口、所述电池冷却器的第一出口以及所述外部换热器的第一端口分别与所述压缩机的入口连接；

所述开关阀组用于控制所述外部换热器的第一端口与所述压缩机的入口之间、所述制冷剂通路的出口与所述第一节点之间、以及所述制冷剂通路的出口与所述第二节点之间三条通路的通断状态；

所述导流构件设置于所述内部冷凝器的气流通路进风侧，用于控制所述气流通路的气流通过状态。

2.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，还包括第一换热器和第一循环泵，所述第一换热器具有相隔离的第一流道和第二流道，所述第一流道与所述第二流道之间可进行热交换，其中：

所述第一流道的入口与所述电动汽车的动力系统的散热芯体的出口连接，所述第一流道的出口经过所述第一循环泵与所述动力系统的散热芯体的入口连接；

所述第二流道位于所述第一节点与所述第二节点之间的管路上。

3.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述第二流道与所述外部换热器串联设置，所述第二流道的两个端口分别与所述第一节点和所述外部换热器的第一端口连接；

或者，所述第二流道的两个端口分别与所述外部换热器的第二端口和所述第一节流阀连接。

4.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述第二流道与所述外部换热器并联设置，所述空调系统还包括第四节流阀，所述第二流道的一个端口与所述第一节点连接，所述第二流道的另一个端口经过所述第四节流阀与所述第二节点连接。

5.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，还包括散热器以及第二三通阀，其中：

所述散热器的入口与所述动力系统的散热芯体的出口连接，所述散热器的出口经过所述第一循环泵与所述动力系统的散热芯体的入口连接；

所述第二三通阀包括第四阀口、第五阀口和第六阀口，所述第四阀口与所述动力系统的散热芯体的出口连接，所述第五阀口与所述第一流道的入口连接，所述第六阀口与所述散热器的入口连接。

6.如权利要求1～5任一项所述的空调系统，其特征在于，还包括第二循环泵，所述电池冷却器具有相隔离的第三流道和第四流道，所述第三流道与所述第四流道之间可进行热交换，其中：

所述电池冷却器的第一入口和第一出口分别为所述第三流道的入口和出口；

所述第四流道的入口与所述电动汽车的电池的散热芯体的出口连接，所述第四流道的出口经过所述第二循环泵与所述电池的散热芯体的入口连接。

7.如权利要求1～6任一项所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括连接于所述外部换热器的第二端口与所述第二节点之间的单向阀，所述单向阀与所述第一节流阀并联设置，用于将所述外部换热器的第二端口至所述第二节点单向导通。

8.如权利要求1～6任一项所述的空调系统，其特征在于，所述第一节流阀为可以全开的节流阀。

9.如权利要求1～8任一项所述的空调系统，其特征在于，还包括气液分离器，所述气液分离器设置于所述压缩机的入口处。

10.如权利要求1～8任一项所述的空调系统，其特征在于，还包括第一储液罐，所述第一储液罐设置于所述内部冷凝器的出口处。

11.如权利要求10所述的空调系统，其特征在于，当所述空调系统包括连接于所述外部换热器的第二端口与所述第二节点之间的单向阀时，所述空调系统还包括第二储液罐，所述第二储液罐设置于所述外部换热器的第二端口与所述单向阀之间。

12.如权利要求1～11所述的空调系统，其特征在于，所述开关阀组包括二通阀和第一三通阀，

所述二通阀设置于所述外部换热器的第一端口与所述压缩机的入口之间；

所述第一三通阀包括第一阀口、第二阀口和第三阀口，所述第一阀口与所述制冷剂通路的出口连接，所述第二阀口与所述第一节点连接，所述第三阀口与所述第二节点连接。

13.一种电动汽车，其特征在于，包括电池、动力系统以及如权利要求1～12任一项所述的空调系统，其中，所述电池用于为所述动力系统供电，所述空调系统可用于对所述电池进行冷却。