CN110774858B - 一种车辆辅助制冷制热系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆辅助制冷制热系统及车辆，包括：电源，用于为所述辅助制冷制热系统供电；热电制冷器，所述热电制冷器通过正负极交换电路与所述电源连接；第一热交换系统，用于将所述热电制冷器的热量传递至车身外部；第二热交换系统，用于将所述热电制冷器的热量传递至车身内部。本申请实施例所述的车辆辅助制冷制热系统，利用热电制冷器在通电状态下具有的热泵效应，结合两套热交换系统，将制冷和制热功能集成在一个系统内，制冷制热时均不需要发动机的机械动力输入从而降低能耗，且通过逻辑策略在采暖或降温需求时，随时进行冷却或加热功能的切换。

Description

一种车辆辅助制冷制热系统及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆辅助制冷制热系统及车辆。

背景技术

近些年来，随着经济的飞速发展，机动车的生产和使用量急剧增长，与此同时，机动车排气对环境的污染日趋严重。为控制机动车尾气对环境的污染，国家制定了严苛的机动车排放标准。与之相应的，用户对于车辆的舒适性也提出了越来越高的要求。因此，这些对于现有的车辆技术来说是一个考验。

车辆中的空调系统可以调节车厢内的空气温度，其对体感舒适度等驾驶体验有重要影响。空调系统通常可以包括制冷部分和制热部分。现有的车辆空调系统，一种制热方式是利用车辆发动机在运行时的余热来加热空气。为此，通常在发动机的冷却水循环回路中设置用于换热的暖风芯体，以加热要送入车厢内的空气，这种制热方式技术复杂且影响其他功能。另一种制热方式是使用电加热装置，其利用电能来产生热量并加热空气，为了达到乘客要求的取暖效果，通常会采用2kw以上的大功率电加热器，如PTC加热器。对于现有空调系统在车辆制冷的情况下，发动机须运行为空调系统提供动力。而且现有的车辆空调系统初始启动的情况下，往往需要在发动机运行较长时间后才能达到制冷或者制热的效果，乘客在这段时间内就可能需要忍受酷热或寒冷，给用户带来不利的体验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的车辆空调系统能耗高，且运行初期控温效果差的问题。

为解决上述技术问题，第一方面，本申请实施例公开了一种车辆辅助制冷制热系统，包括：

电源，用于为所述辅助制冷制热系统供电；

热电制冷器，所述热电制冷器通过正负极交换电路与所述电源连接；

第一热交换系统，用于将所述热电制冷器的热量传递至车身外部；

第二热交换系统，用于将所述热电制冷器的热量传递至车身内部。

进一步的，所述第一热交换系统包括第一换热器和第二换热器，所述第一换热器与所述热电制冷器的一侧贴合，所述第一换热器和所述第二换热器通过管路连接。

进一步的，所述第二热交换系统包括第三换热器、第四换热器，所述第三换热器与所述热电制冷器的另一侧贴合，所述第三换热器和所述第四换热器通过管路连接。

进一步的，所述管路内储存有冷却液，所述冷却液用于传递热量。

进一步的，所述冷却液为水、乙二醇、丙二醇、甘油中的至少一种。

进一步的，所述第一热交换系统还包括第一水泵，所述第一水泵设置在所述第一换热器和所述第二换热器之间；和/或；

所述第二热交换系统还包括第二水泵，所述第二水泵设置在所述第三换热器和所述第四换热器之间。

进一步的，所述第一热交换系统还包括散热装置。

进一步的，所述散热装置为散热风扇。

进一步的，所述第四换热器与车内的空调系统连接。

第二方面，本申请实施例公开了一种车辆，包括如上所述的车辆辅助制冷制热系统。

采用上述技术方案，本申请实施例所述的车辆辅助制冷制热系统及车辆具有如下有益效果：

本申请实施例所述的车辆辅助制冷制热系统，利用热电制冷器在通电状态下具有的热泵效应，结合两套热交换系统，将制冷和制热功能集成在一个系统内，制冷制热时均不需要发动机的机械动力输入从而降低能耗，且通过逻辑策略在采暖或降温需求时，随时进行冷却或加热功能的切换。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一个实施例的车辆辅助制冷制热系统的结构示意图；

以下对附图作补充说明：

10-热电制冷器；20-第一热交换系统；21-第一换热器；22-第二换热器；23-第一水泵；24-散热风扇；30-所述第二热交换系统；31-第三换热器；32-第四换热器；33-第二水泵。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

现有的车辆空调系统初始启动的情况下，往往需要在发动机运行较长时间后才能达到制冷或者制热的效果，乘客在这段时间内就可能需要忍受酷热或寒冷，给用户带来不利的体验。

如图1所示，本申请实施例提供了一种车辆辅助制冷制热系统，包括：电源，用于为辅助制冷制热系统供电；热电制冷器10，热电制冷器10通过正负极交换电路与电源连接；第一热交换系统20，用于将热电制冷器10的热量传递至车身外部；第二热交换系统，用于将热电制冷器10的热量传递至车身内部。

本申请实施例中，热电制冷器10又称热电制冷器10，是利用半导体的热-电效应制成的器件。半导体器件接通电源后，上接点附近产生电子空穴对，内能减小，温度降低，向外界吸热，称为冷端。另一端因电子空穴对复合，内能增加，温度升高，并向环境放热，称为热端。如果电流方向反过来，则冷热端相互转换。热电制冷器10具有无噪声、无振动、不需制冷剂、体积小、重量轻等特点，且工作可靠，操作简便，易于进行冷量调节。制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差。

本申请实施例中，利用热电制冷器10的特性，设计车辆辅助制冷制热系统，热电制冷器10通过正负极可以交换的电路与电源连接，电源正接时，热电制冷器10一端为热端一端为冷端，电路反接时，热电制冷器10的冷端和热端也交换，电路的正接和反接可通过在车内设置切换键，以便于用户根据实际需求来选择对车内取暖或制冷。第一热交换系统20和第二热交换系统分别设置在热电制冷器10的两端，分别将热电制冷器10的两端的热量分别导向车外和车内。从而达到辅助车辆制冷制热的效果。在用户对车辆制冷制热需求较小的时候，本系统可以直接满足需求；在车辆空调系统初始启动的情况下，本系统可以辅助空调系统快速达到制冷制热的效果，给用户带来较好的体验效果。

如图1所示，第一热交换系统20包括第一换热器21和第二换热器22，第一换热器21与热电制冷器10的一侧贴合，第一换热器21和第二换热器22通过管路连接。

第二热交换系统包括第三换热器31、第四换热器32，第三换热器31与热电制冷器10的另一侧贴合，第三换热器31和第四换热器32通过管路连接。

本申请实施例中，热电制冷器10通电后一端为冷端，另一端为热端。第一换热器21与热电制冷器10一端贴合，第三换热器31与热电制冷器10另一端贴合。第一换热器21和第三换热器31通过热传递将热电制冷器10的热量带走，通过管路分别将热量带到车身外部和车身内部。第一换热器21通过管路与第二换热器22连接，第二换热器22将热量传递至在车身外部，第三换热器31通过管路与第四换热器32连接，第四换热器32将热量传递至在车身内部。可选的，上述管路为导热性良好的材料制成，第一热交换系统20中的导热管路与第二热交换系统中的导热管路可以选用不同材质。在一些实施例中，管路内还储存有导热剂来辅助导热，以保证传热效果。

管路内储存有冷却液，冷却液用于传递热量。

冷却液为水、乙二醇、丙二醇、甘油中的至少一种。

本申请实施例中，可选的，管路内储存有冷却液，冷却液可以选用水、醇类、酯类等比热较大的液体，也可以为上述导热液体的混合物。

第一热交换系统20还包括第一水泵，第一水泵设置在第一换热器21和第二换热器22之间；和/或；

第二热交换系统还包括第二水泵33，第二水泵33设置在第三换热器31和第四换热器32之间。

本申请实施例中，水泵是用来输送液体或使液体增压的机械，水泵能将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。水泵加大液体的压力和流速。可选的，在第一热交换系统20中设置水泵，和/或，在第二热交换系统中设置水泵，可以加快管路中的冷却液流速，从而达到更好的换热效果。

如图1所示，第一热交换系统20还包括散热装置。

本申请实施例中，在车内需要制冷时，热电制冷器10通电后，与第一热交换系统20连接的一侧为热端，第一换热器21将热电制冷器10的热端热量传递至第二换热器22及车外散热。但是由于半导体自身存在电阻，当电流经过半导体时就会产生热量，从而会影响热传递。而且热电制冷器10的冷端和热端之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递。当冷热端达到一定温差，这两种热传递的量相等时，就会达到一个平衡点，正逆向热传递相互抵消。此时冷热端的温度就不会继续发生变化。为了达到更低的温度，可选的，通过采取散热等方式降低热端的温度来实现。散热装置包括一切加快散热的设置。在一些实施例中，通过在第二换热器22上设置散热翅片等方式来增大散热面积。在另一些实施例中，还可以采取蒸发的方式加快散热。

散热装置为散热风扇24。

本申请实施例中，散热装置可选的为风扇、鼓风机以及散热片的作用主要是为制冷片的热端散热。通常半导体制冷片冷热端的温差可以达到40℃-65℃之间，如果通过主动散热的方式来降低热端温度，那冷端温度也会相应的下降，从而达到更低的温度，如此车内的制冷效果会更好。

第四换热器32与车内的空调系统连接。

本申请实施例中，第四换热器32与车内的空调系统连接，通过空调系统的风扇将第四换热器32的热量在整个车内空间内分散，从而达到整体提高或降低车内温度的效果。

第二方面，本申请实施例公开了一种车辆，包括如上的车辆辅助制冷制热系统。

本申请实施例中，车辆包括车辆辅助制冷制热系统，关于车辆辅助制冷制热系统的具体实施情况，请参见上文描述车辆辅助制冷制热系统的所有方式。

本申请实施例所述的车辆辅助制冷制热系统，可应用于多种场景，满足多种车辆的制冷制热需求。该系统可应用于加快夏季空调系统开始阶段的制冷速率，提高顾客夏季的制冷需求的满意度，以及可以为冬季乘客采暖需求提供辅助加热功能，且功耗远低于传统PTC加热系统。该技系统也可以在具有启停功能的燃油车或弱混动力车型启停功能开启时提供必要的乘客制冷需求而不需或较少对发动机开启的需求。该系统还可以应用于混动以及纯电动等新能源车的电池冷却和加热。

本申请实施例所述的车辆辅助制冷制热系统，利用半导体在通电状态下具有的热泵效应结合整套水路循环系统将降温和冷却功能集成在一个系统内，降温时不需要发动机的机械动力输入从而解决发动机启停功能暂停的问题；以及利用半导体输出热量的COP大于1的特性有效较低采暖时的功耗；且通过逻辑策略在采暖或降温需求时随时进行冷却加热功能的切换。可靠性好，对环境污染小。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种车辆辅助制冷制热系统，其特征在于，包括：

电源，用于为所述辅助制冷制热系统供电；

热电制冷器(10)，所述热电制冷器(10)通过正负极交换电路与所述电源连接；

第一热交换系统(20)，用于将所述热电制冷器(10)的热量传递至车身外部；所述第一热交换系统(20)包括第一换热器(21)和第二换热器(22)，所述第一换热器(21)与所述热电制冷器(10)的一侧贴合，所述第一换热器(21)和所述第二换热器(22)通过管路连接；

第二热交换系统，用于将所述热电制冷器(10)的热量传递至车身内部；所述第二热交换系统(30)包括第三换热器(31)、第四换热器(32)，所述第三换热器(31)与所述热电制冷器(10)的另一侧贴合，所述第三换热器(31)和所述第四换热器(32)通过管路连接；所述第四换热器(32)与车内的空调系统连接。

2.根据权利要求1所述的车辆辅助制冷制热系统，其特征在于，所述管路内储存有冷却液，所述冷却液用于传递热量。

3.根据权利要求2所述的车辆辅助制冷制热系统，其特征在于，所述冷却液为水、乙二醇、丙二醇、甘油中的至少一种。

4.根据权利要求2或3所述的车辆辅助制冷制热系统，其特征在于，所述第一热交换系统(20)还包括第一水泵，所述第一水泵设置在所述第一换热器(21)和所述第二换热器(22)之间；和/或；

所述第二热交换系统(30)还包括第二水泵(33)，所述第二水泵(33)设置在所述第三换热器(31)和所述第四换热器(32)之间。

5.根据权利要求1所述的车辆辅助制冷制热系统，其特征在于，所述第一热交换系统(20)还包括散热装置。

6.根据权利要求5所述的车辆辅助制冷制热系统，其特征在于，所述散热装置为散热风扇(24)。

7.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的车辆辅助制冷制热系统。

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