CN111169248A - 用于车辆的空调单元 - Google Patents

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权东浩
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Abstract

一种用于车辆的空调单元，包括：第一通道和第二通道；鼓风单元，包括通过共用旋转轴和驱动单元而一起旋转的第一鼓风扇和第二鼓风扇；旁路通道；以及控制门，设置在第一通道的出口和第二通道的出口、加热芯、以及旁路通道之间，以控制从第一通道或第二通道排放的空气通过加热芯，或者不通过加热芯而穿过旁路通道。

Description

用于车辆的空调单元
技术领域
本公开涉及一种用于车辆的空调单元。空调单元在切换空气通道的同时执行冷却/加热，而不使用改变制冷剂的热泵系统。与现有的空调系统不同，空调单元通过集成冷却系统和加热系统来集成了鼓风扇电机(blower moter)。
背景技术
因为没有特定的热源(例如发动机)，电动车辆需要使用电能进行加热。为了解决这个问题，在现有技术中使用热泵系统。这些系统具有复杂的制冷剂/冷却水通道并且效率低。
因此，已经研究了一种系统，该系统将制冷剂回路保持为单向，并且如果需要，使用来自蒸发器的冷空气或来自冷凝器的热空气。
然而，该系统还具有复杂的通道和门，用于选择供应到车辆内部的空气和将空气排放到车辆外部。每个通道都需要一个鼓风扇，从而增加了系统的重量和体积。
以上描述是作为本公开的相关技术提供的，用于帮助理解本公开的背景，并且不应被解释为包括在本领域普通技术人员已知的相关领域中。
发明内容
本公开是为了解决现有技术中的上述问题。本公开的一个方面是提供一种用于车辆的空调单元。空调单元在切换空气通道的同时执行冷却/加热，而不使用改变制冷剂的热泵系统，并且通过集成冷却系统和加热系统来集成鼓风扇电机，这与现有的空调系统不同。
鉴于上述方面，一种用于车辆的空调单元可包括：第一通道和第二通道，每个通道具有入口和出口；鼓风单元，包括第一鼓风扇和第二鼓风扇，所述第一鼓风扇和所述第二鼓风扇分别设置在所述第一通道和所述第二通道中并且通过共用旋转轴和驱动单元而一起旋转；冷却芯，设置在所述第一通道中所述第一通道的入口和所述第一鼓风扇之间；加热芯，设置在所述第一通道的出口和所述第二通道的出口处；旁路通道，设置在所述加热芯的一侧，以绕过所述加热芯；以及控制门，设置在所述第一通道的出口、所述第二通道的出口、所述加热芯、以及所述旁路通道之间，以控制从所述第一通道或所述第二通道排放的空气通过所述加热芯，或者不通过所述加热芯而穿过所述旁路通道。
与外部连通的第一开门可设置在所述第一通道的出口处。当所述第一开门打开时，已经通过所述冷却芯的空气可被排放到外部。当所述第一开门关闭时，已经通过所述冷却芯的空气可被排放到所述控制门。
与外部连通的第二开门可设置在加热芯的下游位置。当第二开门打开时，已经通过加热芯的空气可被排放到外部。当第二开门关闭时，已经通过加热芯的空气可被排放到车辆内部。
冷却芯和加热芯可分别是通过制冷管线连接的蒸发器和冷凝器。压缩机和膨胀阀可设置在制冷管线中。
用于车辆的空调单元还可包括进气壳体和耦接到进气壳体的侧面的排气壳体。分别具有入口和出口的第一进气通道和第二进气通道可形成在进气壳体中。可在排气壳体中形成分成为两个空间的鼓风室。第一鼓风扇和第二鼓风扇可分别设置在鼓风室的空间中。第一进气通道的出口可与设置第一鼓风扇的空间的入口连通，从而形成第一通道。第二进气通道的出口可与设置第二鼓风扇的空间的入口连通，从而形成第二通道。
冷却芯可设置在第一进气通道中。第一鼓风扇可被设置为在鼓风室内靠近进气壳体。第二鼓风扇可被设置为在鼓风室内远离进气壳体。第一进气通道的出口可直接连接到第一鼓风扇。第二进气通道的出口在绕过鼓风室之后在相对侧可连接到第二鼓风扇。
进气壳体可耦接到排气壳体的一侧。用于鼓风单元的驱动单元可耦接到排气壳体的另一侧。
进气壳体可通过进气分隔壁分成第一进气通道和第二进气通道。选择门可设置在自冷却芯的分隔壁的下游侧，因此当选择门打开时，第一进气通道和第二进气通道可被间隔开。当选择门关闭时，已经流过冷却芯的空气可通过第一进气通道和第二进气通道流入第一鼓风扇和第二鼓风扇。
用于将空气排放到车辆中的排气室和安装在排气室处的模式门可设置在排气壳体中。可形成其中具有加热芯的核心室。核心室的入口和旁路通道的入口可朝向鼓风室的出口设置。控制门可设置在核心室的入口，旁路通道的入口和鼓风室的出口之间。
旁路通道可形成在核心室外部。旁路通道的出口可连接到排气室。
与外部连通的第二开门可设置在核心室的出口处。当第二开门打开时，已经通过加热芯的空气可被排放到外部。当第二开门关闭时，已经通过加热芯的空气可被排放到排气室。
与外部连通的第一开门可设置在第一鼓风扇设置在鼓风室中的空间的出口处。当第一开门打开时，已经通过第一鼓风扇的空气可被排放到外部。当第一开门关闭时，已经通过第一鼓风扇的空气可被排放到控制门。
根据所公开的用于车辆的空调单元，与现有空调系统不同，可在不使用改变制冷剂的热泵系统的情况下在切换空气通道的同时执行冷却/加热，并且可通过使用车辆的空调单元集成冷却和加热系统来集成鼓风电机。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，本公开的上述和其他方面、特征和优点将更加明显，其中：
图1是表示根据本发明的一个实施方式的用于车辆的空调单元的结构的图。
图2和图3是根据本公开的实施方式的用于车辆的空调单元的透视图；
图4是沿图2中A-A线截取的用于车辆的空调单元的剖视图；
图5是示出根据本公开的实施方式的用于车辆的空调单元的排气壳体的视图；
图6和图7是示出根据本公开的实施方式的用于车辆的空调单元的排气壳体的内侧的一侧的视图；和
图8和图9是示出根据本公开的实施方式的用于车辆的空调单元的排气壳体的内侧的另一侧的视图。
具体实施方式
图1是示出根据本公开的实施方式的用于车辆的空调单元的配置的图。图2和图3是根据本公开的实施方式的用于车辆的空调单元的透视图。图4是沿图2中A-A线截取的用于车辆的空调装置的剖视图。图5是示出根据本公开的实施方式的用于车辆的空调单元的排气壳体的视图。图6和图7是示出根据本公开的实施方式的用于车辆的空调单元的排气壳体的内侧的一侧的视图。图8和图9是示出根据本公开的实施方式的用于车辆的空调单元的排气壳体的内侧的另一侧的视图。
图1是示出根据本公开的实施方式的用于车辆的空调单元的配置图。本公开的用于车辆的空调单元包括制冷剂循环通过的冷却芯C和加热芯H。尽管在图中的实施方式中示出了相同的制冷剂通过冷却芯C和加热芯H循环，但是热芯可以是用于发动机的冷却剂流动或电加热的装置。可替代地，冷却芯和加热芯可分别连接到热电元件的两侧以进行热传递。
本公开的代表性实施方式是一种用于车辆的空调单元，其应用于电动车辆，其中，如图1所示，存在用于制冷剂循环的管线(line)。冷却芯C和热芯H设置在管线上。压缩机COMP和膨胀阀EX可设置在管线上。也就是说，冷却芯C和热芯H分别是通过制冷管线连接的蒸发器和冷凝器。压缩机COMP和膨胀阀EX可包括在制冷管线中。因此，根据本公开，与在制冷剂/冷却水管线中切换流动的现有热泵系统不同，制冷剂仅在一个方向上连续地流过一条管线，因此冷却芯C保持冷却并且热芯H保持热。冷却芯C和热芯H分别仅用作蒸发器和冷凝器。
图2和图3是根据本公开的实施方式的用于车辆的空调单元的透视图。图4是沿图2中A-A线截取的用于车辆的空调装置的剖视图。根据本公开的用于车辆的空调单元包括第一通道100和第二通道200，第一通道100和第二通道200具有相应的入口122和222以及相应的出口140和240。空调单元包括包含第一鼓风扇320和第二鼓风扇340的鼓风单元300，第一鼓风扇320和第二鼓风扇340分别设置在第一通道100和第二通道200中并通过共用旋转轴和驱动单元360而一起旋转。空调单元包括冷却芯C，该冷却芯C设置在第一通道100中第一鼓风扇320和第一通道100的入口122之间。空调单元包括加热芯H，该加热芯H设置在第一通道100的出口140和第二通道200的出口240处。空调单元包括旁路通道(bypass channel)600，该旁路通道600设置在加热芯H的一侧，以绕过加热芯H。空调单元包括控制门D3，该控制门D3设置在第一通道100的出口140和第二通道200的出口240、加热芯H、以及旁路通道600之间，以控制从第一通道100或第二通道200排放的空气通过加热芯H，或者不通过加热芯H而穿过旁路通道600。
在根据本公开的用于车辆的空调单元中，空气通过两股流(two streams)在内部流动。也就是说，空气在第一通道100和第二通道200内流动，每个通道具有入口和出口。鼓风单元300包括分别设置在第一通道100和第二通道200中的第一鼓风扇320和第二鼓风扇340。第一鼓风扇320和第二鼓风扇340通过共用旋转轴和驱动单元360而一起旋转。因此，可实现紧凑的尺寸并且减少了驱动电机和电机驱动器的数量，因此降低了整体成本。
冷却芯C设置在第一通道100中第一通道100的入口122和第一鼓风扇320之间。因此，通过第一通道100内部流动的空气总是在冷却状态下流动。加热芯H设置在第一通道100的出口和第二通道200的出口处。因此，流过第二通道200的空气通过加热芯H加热。可通过将流过第一通道100的空气排放到外部并使用已经通过第二通道200穿过热芯H的空气来进行内部加热。在该过程中，通过将已经通过冷却芯C的空气排放到外部来获得热量，这使得改善加热性能。
此外，通过将已经通过第二通道200穿过热芯H的空气排放到外部并且通过使用流过第一通道100的空气来执行内部冷却。在该过程中，加热芯H用作冷凝器。流过第一通道100的空气总是通过冷却芯，因此它是绝对湿度降低的空气。当空气再次通过加热芯H时，相对湿度也降低，因此空气能够以除湿模式使用。为此，冷却芯C设置在第一通道100中。然而，加热芯H设置在第二通道200的出口240处，使得空气可选择性地流动。
为了选择性地进行温度控制和湿度控制，旁路通道600设置在加热芯H的一侧，以便能够绕过加热芯H。控制门D3设置在第一通道100的出口140和第二通道200的出口240、加热芯H、以及旁路通道600之间，使得从第一通道100或第二通道200排放的空气在通过加热芯H之后流入内部，或通过旁路通道600而不通过热芯H流入内部。
为了实现紧凑的尺寸的这种配置，本公开的空调单元在广义上由进气壳体400和排气壳体500组成。进气壳体400是接收空气的壳体。排气壳体500是将空气排放到内部或外部的壳体。冷却芯C设置在进气壳体400的第一通道100中，并且加热芯H设置在排气壳体500中。鼓风单元300和各种门也设置在排气壳体500中。
在图中所示的实施方式中，进气壳体400耦接到排气壳体500的一侧，使得空气通道弯曲90°。此外，在该实施方式中，冷却芯C设置在进气壳体400中。加热芯H设置在排气壳体500中。然而，本公开的范围并非仅限于这种形状和布置。冷却芯C和加热芯H都可设置在排气壳体500中。鼓风单元300可设置在冷却芯C和加热芯H之间，使得已经通过冷却芯C的空气通道直接进入到鼓风单元300和加热芯H而不弯曲。
第一通道100和第二通道200横跨进气壳体400和排气壳体500之间的界面形成。第一通道100和第二通道200中的空气在分开的通道中流动，直到它在流入通道之后通过鼓风单元排放。在进气壳体400中形成有第一进气通道120和第二进气通道220，每个都具有入口和出口。第一进气通道120表示第一通道的形成在进气壳体400中的部分。第二进气通道220表示第二通道200的形成在进气壳体400中的部分。在排气壳体500中形成分成两个空间的鼓风室380。第一鼓风扇320和第二鼓风扇340分别设置在鼓风室380的空间中。第一进气通道120的出口124与设置第一鼓风扇320的空间的入口E1连通，从而形成第一通道100。第二进气通道220的出口224与设置第二鼓风扇340的空间的入口E2连通，从而形成第二通道200。
如图2和4所示，门设置在第一进气通道120和第二进气通道220的每个入口122和222处，因此流入第一进气通道120和第二进气通道220的空气可被选择为车辆的内部空气或外部空气。允许流过第一进气通道120的空气流到冷却芯C。
在进气壳体400中流动的空气流入排气壳体500的一侧，如图4和图5所示。第一鼓风扇320被设置为在排气壳体500中设置的鼓风室380内靠近进气壳体400。第二鼓风扇340在鼓风室380内远离进气壳体400。第一进气通道120的出口124可直接连接到第一鼓风扇320。第二进气通道220的出口224可在绕过鼓风室380之后在相对侧连接到第二鼓风扇340。也就是说，如图5所示，第一进气通道120的出口124连接到第一鼓风扇320。流过第二进气通道220的空气通过孔H而流入排气壳体500，如图所示。如图4所示，空气围绕鼓风室380流动，然后从后面流入第二鼓风扇340。进气壳体400可耦接到排气壳体500的一侧。用于鼓风单元的驱动单元360可耦接到另一侧。通过这种结构，第一鼓风扇320和第二鼓风扇340可布置成彼此重叠，旋转轴可共用，并且鼓风驱动单元360也可共用，因此可减少部件的数量。此外，整个排气壳体500的尺寸可显著减小。
同时，如图8和图9所示，与外部连通的第一开门D1设置在第一通道100的出口140处。鼓风室380通过鼓风分离壁382分成两个空间。第一鼓风扇320和第二通风扇340分别设置在空间中。在图8中用鼓风分离壁382覆盖的内部，第一鼓风扇320将空气吹到第一通道100的出口140。在该过程中，当第一开门D1打开时，已经通过冷却芯C和第一鼓风扇320的空气排到外面。当第一开门D1关闭时，空气可被送到控制门D3。具有鼓风分离壁382的内部在图8中示出并且移除鼓风分离壁382的内部在图9中示出。通过这种结构，可在加热时将通过冷却芯C冷却的空气排放到外部。还可通过在冷却或除湿时将空气送到控制门D3来使用空气。
此外，如图6和图7所示，与外部连通的第二开门D2设置在加热芯H的下游侧。当第二开门D2打开时，已经通过加热芯H的空气被排放到外部。当第二开门D2关闭时，已经通过加热芯H的空气可被排放到车辆的内部。因此，可在冷却中排放已经通过加热芯H的空气。也可在加热或除湿中使用空气。根据该结构，可进行冷却、加热、混合和除湿。为此，第一开门D1设置在第一通道100的出口140处。第二开门D2设置在加热芯H的下游侧。
如图4所示，进气壳体400通过进气分隔壁420分成第一进气通道120和第二进气通道220。选择门D4设置在自冷却芯C的分隔壁的下游侧。当选择门D4打开时，第一进气通道120和第二进气通道220被间隔开。当选择门D4关闭时，已经流过冷却芯C的空气可通过第一进气通道120和第二进气通道220流入第一鼓风扇320和第二鼓风扇340。由于已经流过冷却芯C的空气通过选择门D4流入第一鼓风扇320和第二鼓风扇340，可确保足够的空气流量和冷却或除湿效率。通过完全间隔开两个通道，还可确保加热时的最大加热效率。
用于将空气排放到车辆中的排气室520以及安装在排气室520处的模式门M1和M2设置在排气壳体500中。形成其中具有加热芯H的核心室540。核心室540的入口542和旁路通道600的入口620朝向鼓风室380的出口设置。控制门D3设置在核心室的入口542、旁路通道的入口620、以及鼓风室的出口之间，从而能够实现各种模式。首先，通过控制第一模式门M1可将在排气室520中流动的空气排放到乘客的身体V1或挡风玻璃V2上，并通过控制第二模式门M2将空气排放到地板V3。
旁路通道600形成在核心室540和核心室540外部的鼓风室380之间的空间中。旁路通道600的出口640可连接到排气室520。与外部连通的第二开门D2设置在核心室540的出口542处。当第二开门D2打开时，已经通过加热芯H的空气可通过孔E被排放到外部。当开门D2关闭时，已经通过加热芯H的空气可被排放到排气室520。与外部连通的第一开门D1设置在第一鼓风扇320设置在鼓风室380的空间的出口140处。当第一开门D1打开时，已经通过第一鼓风扇320的空气可被排放到外部。当第一开门D1关闭时，已经通过第一鼓风扇320的空气可被排放到控制门D3。
以下描述根据本公开的用于车辆的空调单元实现各种模式的方法。首先，通过在冷却模式下关闭选择门D4来确保效率。此外，第一通道100中的空气通过关闭第一开门D1而用于冷却。通过将控制门D3置于中立位置，通过第一通道100排放的冷空气用于通过排气室520进行内部空气调节。允许通过第二通道200排放的冷空气流过加热芯H，然后通过打开第二开门D2排放到外部，从而追求最大的冷却效率。
在加热模式中，通过打开选择门D4来分离冷空气和正常空气。通过打开第一开门D1将第一通道100中的冷空气排放到外部。仅第二通道200中的空气通过控制门D3被送入加热芯H中。通过关闭第二开门D2，热空气用于内部加热。在除湿模式中，通过保持第一开门D1关闭，空气在冷却后被加热以用于除湿。
根据用于车辆的空调单元，可在切换空气通道的同时执行冷却/加热，而不使用改变制冷剂的热泵系统并且通过集成冷却和加热系统来集成鼓风电机，这与现有的空调系统不同。
尽管以上结合附图中所示的特定实施方式提供了本公开，但是对于本领域普通技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下，能够以各种方式改变和修改本公开，本公开在以下权利要求中描述。

Claims (12)

1.一种用于车辆的空调单元，包括：
具有入口和出口的第一通道以及具有入口和出口的第二通道；
鼓风单元，包括第一鼓风扇和第二鼓风扇，所述第一鼓风扇和所述第二鼓风扇分别设置在所述第一通道和所述第二通道中并且通过共用旋转轴和驱动单元而一起旋转；
冷却芯，设置在所述第一通道中所述第一通道的入口和所述第一鼓风扇之间；
加热芯，设置在所述第一通道的出口和所述第二通道的出口处；
旁路通道，设置在所述加热芯的一侧，以绕过所述加热芯；以及
控制门，设置在所述第一通道的出口、所述第二通道的出口、所述加热芯、以及所述旁路通道之间，以控制从所述第一通道或所述第二通道排放的空气通过所述加热芯，或者不通过所述加热芯而穿过所述旁路通道。
2.根据权利要求1所述的空调单元，其中，与外部连通的第一开门设置在所述第一通道的出口处，其中，当所述第一开门打开时，已经通过所述冷却芯的空气被排放到外部，并且其中，当所述第一开门关闭时，已经通过所述冷却芯的空气被排放到所述控制门。
3.根据权利要求1所述的空调单元，其中，与外部连通的第二开门设置在所述加热芯的下游位置，其中，当所述第二开门打开时，已经通过所述加热芯的空气被排放到外部，并且其中，当所述第二开门关闭时，已经通过所述加热芯的空气被排放到所述车辆的内部。
4.根据权利要求1所述的空调单元，其中，所述冷却芯和所述加热芯分别是通过制冷管线连接的蒸发器和冷凝器，并且
其中，压缩机和膨胀阀包括在所述制冷管线中。
5.根据权利要求1所述的空调单元，还包括进气壳体和排气壳体，所述排气壳体耦接到所述进气壳体的侧面，
其中，具有入口和出口的第一进气通道和具有入口和出口的第二进气通道形成在所述进气壳体中，其中，分成为两个空间的鼓风室形成在所述排气壳体中，其中，所述第一鼓风扇和第二鼓风扇分别设置在所述鼓风室的空间中，其中，所述第一进气通道的出口与设置所述第一鼓风扇的空间的入口连通，从而形成所述第一通道，并且其中，所述第二进气通道的出口与设置所述第二鼓风扇的空间的入口连通，从而形成所述第二通道。
6.根据权利要求5所述的空调单元，其中，所述冷却芯设置在所述第一进气通道中，所述第一鼓风扇被设置为在所述鼓风室内靠近所述进气壳体，所述第二鼓风扇被设置为在所述鼓风室内远离所述进气壳体，所述第一进气通道的出口直接连接到所述第一鼓风扇，并且所述第二进气通道的出口在绕过所述鼓风室后在相对侧连接到所述第二鼓风扇。
7.根据权利要求5所述的空调单元，其中，所述进气壳体耦接到所述排气壳体的一侧，并且用于所述鼓风单元的所述驱动单元耦接到所述排气壳体的另一侧。
8.根据权利要求5所述的空调单元，其中，所述进气壳体通过进气分隔壁分成所述第一进气通道和所述第二进气通道，并且其中，选择门设置在自所述冷却芯的所述分隔壁的下游侧，
其中，当所述选择门打开时，所述第一进气通道和所述第二进气通道被间隔开，并且
其中，当所述选择门关闭时，已经流过所述冷却芯的空气通过所述第一进气通道和所述第二进气通道流入所述第一鼓风扇和所述第二鼓风扇。
9.根据权利要求5所述的空调单元，其中，用于将空气排放到所述车辆中的排气室以及安装在所述排气室处的模式门设置在所述排气壳体中，形成其中具有所述加热芯的核心室，所述核心室的入口和所述旁路通道的入口朝向所述鼓风室的出口设置，并且所述控制门设置在所述核心室的入口、所述旁路通道的入口、以及所述鼓风室的出口之间。
10.根据权利要求9所述的空调单元，其中，所述旁路通道形成在所述核心室外部，并且所述旁路通道的出口连接到所述排气室。
11.根据权利要求9所述的空调单元，其中，与外部连通的第二开门设置在所述核心室的出口处，其中，当所述第二开门打开时，已经通过所述加热芯的空气被排放到外部，并且其中，当所述第二开门关闭时，已经通过所述加热芯的空气被排放到所述排气室。
12.根据权利要求5所述的空调单元，其中，与外部连通的第一开门设置在所述第一鼓风扇所在的空间的出口处，当所述第一开门打开时，已经通过所述第一鼓风扇的空气被排放到外部，并且当所述第一开门关闭时，已经通过所述第一鼓风扇的空气被排放到所述控制门。
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