CN113400894A - 一种汽车用小型化空调箱总成、车用空调控制方法及汽车 - Google Patents

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Abstract

本方案为解决空调箱体积过大，流道复杂等问题，提供一种简化空调箱零件的汽车空调箱总成、车用空调控制方法及汽车，但相关的功能不能减，如制冷量、制热量、除湿、风量、噪音值等一些空调常规数值不能低于常规值。该总成包括：具有进风口的进风口总成，进风口总成内形成有鼓风机腔；流道壳体，流道壳体上形成有多个出风口，流道壳体内形成有换热风道和多个彼此分离设置的出风通道，换热风道与鼓风机腔连通，各出风通道均可连通换热风道，出风通道的数量与出风口的数量相同且一一对应；鼓风机总成，鼓风机总成设于鼓风机腔内；换热器总成及PTC加热器总成，换热器总成及PTC加热器总成均布置在换热风道内，且换热器总成和加热器总成分别独立控制。

Description

一种汽车用小型化空调箱总成、车用空调控制方法及汽车
技术领域
本发明用于汽车车内温度调节及风量分配，更具体涉及一种汽车用小型化空调箱总成、车用空调控制方法及汽车。
背景技术
随着电动汽车、人工智能及新势力造车的不断发展，越来越多的电动汽车配置了车内超大屏幕、抬头显示、电动出风口、车机、香氛等新技术零件。乘员的乘坐舒适性也在不断优化， 如近几年提出的女王座椅。另一方面为了降低空调采暖的耗电量， 高效的热泵空调技术在汽车行业中也在大规模应用。增加的新技术、新功能及热泵空调在不断占用车内有限的空间。当前传统空调箱安装在仪表板的中下部及右下部空间，且配置的吹面风管、吹脚风管和除霜风管贯穿了整个仪表板下方，限制仪表板新技术零件的安装及副驾女王座椅的空间。因以上各种因素， 亟待发明一种小型化的空调箱。
汽车空调的体积要求越来越小，但相关的功能不能减，如制冷量、制热量、风量、噪音值等一些空调常规数值不能低于常规值；这样势必需要优化汽车空调内部的空间结构以及其他结构的调整， 才能使得产品满足客户的需求。因而设计一种空间布置合理的汽车空调， 来达到客户的需求，是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决空调箱体积过大，流道复杂等问题，而提供一种简化空调箱零件的汽车空调箱总成、车用空调控制方法及汽车，但相关的功能不能减，如制冷量、制热量、除湿、风量、噪音值等一些空调常规数值不能低于常规值。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种汽车用小型化空调箱总成，包括：
具有进风口的进风口总成，所述进风口总成内形成有鼓风机腔；
流道壳体，所述流道壳体上形成有多个出风口，所述流道壳体内形成有换热风道和多个彼此分离设置的出风通道，所述换热风道与所述鼓风机腔连通，各所述出风通道均可连通所述换热风道，所述出风通道的数量与所述出风口的数量相同且一一对应；鼓风机总成，所述鼓风机总成设于所述鼓风机腔内；
换热器总成及PTC加热器总成，所述换热器总成及所述PTC加热器总成均布置在所述换热风道内，且所述换热器总成和所述PTC电加热总成分别独立控制；
鼓风机总成驱动气流从所述进风口进入所述换热风道内，气流经由流入所述换热器总成内的冷却液冷却，再通过与换热风道连通的出风通道流出至对应的出风口，实现乘员舱制冷；
鼓风机总成驱动气流从所述进风口进入所述换热风道内，气流经由流入所述换热器总成内的冷却液除湿后再经由所述PTC电加热总成进行加热，再通过与换热风道连通的出风通道流出至对应的出风口，实现乘员舱除湿采暖；
鼓风机总成驱动气流从所述进风口进入所述换热风道内，气流经由流入所述换热器总成内的冷却液进行除湿，再通过与换热风道连通的出风通道流出至对应的出风口，实现乘员舱除湿；
鼓风机总成驱动气流从所述进风口进入所述换热风道内，气流先经由流入所述换热器总成内的冷却液进行加热后再经由所述PTC电加热总成进行加热；
鼓风机总成驱动气流从所述进风口进入所述换热风道内，气流仅经由流入所述换热器总成内的冷却液进行加热，实现乘员舱采暖；
鼓风机总成驱动气流从所述进风口进入所述换热风道内，气流仅由所述PTC电加热总成进行加热，实现乘员舱采暖；或
鼓风机总成驱动气流从所述进风口进入所述换热风道内，气流穿过所述换热器总成和所述PTC电加热总成，实现乘员舱通风。
优选地，各所述出风通道与所述换热风道的连通状态分别通过一个对应的风门总成独立控制。
优选地，所述流道壳体上还安装有用于对所述鼓风机总成的转速进行调整的调速器。
优选地，在需要对换热风道内的气流进行加热时，冷却液经由水暖PTC电加热总成加热后再流入所述换热器总成内；
在需要对换热风道内的气流进行冷却时，冷却液经由电池冷却器chiller冷却后再流入所述换热器总成内；
在需要对气流进行除湿时，冷却液经由电池冷却器chiller冷却后再流入所述换热器总成内，用于对换热风道内的气流除湿的冷却液温度高于用于对换热风道内的气流冷却的冷却液温度。
优选地，多个出风口包括：吹面风口、除霜风口、吹脚风口和后吹出风口；
多个出风通道包括：与吹面风口连通的吹面出风通道、与除霜风口连通的除霜出风通道、与吹脚风口连通的吹脚出风通道和与后吹出风口连通的后吹出风通道；
多个风门总成包括：布置在吹面出风通道内的吹面风门总成、布置在除霜出风通道内的除霜风门总成、布置在吹脚出风通道内的吹脚风门总成和布置在后吹出风通道内的后吹风门总成。
本发明还提供了一种车用空调控制方法，应用于上述的汽车用小型化空调箱总成，包括：
在检测到用户具有乘员舱制冷需求时，鼓风机总成驱动进入换热风道内的气流，经过进入换热器总成内的冷却液进行制冷，再通过与换热风道连通的出风通道流出至对应的出风口；
在检测到用户具有乘员舱采暖需求时，鼓风机总成驱动进入换热风道内的气流，经过水暖PTC电加热总成加热后再流入换热器总成内的冷却液进行加热，再通过与换热风道连通的出风通道流出至对应的出风口；鼓风机总成驱动进入换热风道内的气流，经由水暖PTC电加热总成加热后再流入换热器总成内的冷却液和PTC电加热总成共同进行加热，再通过与换热风道连通的出风通道流出至对应的出风口; 鼓风机总成驱动气流从所述进风口进入所述换热风道内，气流仅经由流入所述换热器总成内的冷却液进行加热，实现乘员舱采暖；或，鼓风机总成驱动气流从所述进风口进入所述换热风道内，气流仅由所述PTC电加热总成进行加热，实现乘员舱采暖；
其中，进入换热器总成内用于对气流进行除湿的冷却液温度高于进入换热器总成内用于对气流进行制冷的冷却液温度；且进入换热器总成内用于对气流进行除湿的冷却液和用于对气流进行制冷的冷却液都先经由电池冷却器chiller冷却；
在检测到用户具有乘员舱通风需求时，鼓风机总成驱动气流从所述进风口进入所述换热风道内，气流穿过所述换热器总成和所述PTC电加热总成，实现乘员舱通风。
本发明还提供了一种汽车，包括上述的汽车用小型化空调箱总成。
本发明的有益效果为：
减少了传统热泵空调箱总成内部零件，优化了空调箱的空气流道，特别是取消了蒸发器总成、取消了温度风门总成。相比传统的空调箱总成，大幅减小了空调箱的体积，简化了HVAC内部流道，节约了采购成本，降低了空调箱总成重量。空调箱的体积减小后， 其在乘员舱的布置位置会相对灵活， 同时也为新技术留出更多的安装空间。
附图说明
图1为本发明的汽车用小型空调箱总成结构立体示意图；
图2为本发明的汽车用小型空调箱总成结构等轴侧视图；
图3为本发明的汽车用小型空调箱总成结构内部结构示意图；
图4为本发明中所述的汽车用小型空调箱总成内的换热器总成结构示意图；
图5为本发明空调系统的工作原理示意图；
图6为本发明空调系统在采暖模式下的工作原理示意图；
图7为本发明空调系统在制冷模式、除湿模式和采暖除湿模式下的工作原理示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的系统原理图对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换，如增加了其他的出风口、变更模式运动机构等， 均包含在本发明的保护范围内。
如图1至图3所示，本发明的具有简化零部件的小型化空调箱总成，包括进风口总成1、鼓风机总成2、用于对鼓风机总成2的转速进行调整的调速器3、换热器总成4、PTC电加热器总成5、流道壳体6、吹面风门总成7、吹面出风口8、除霜风门总成9、除霜风口10、吹脚风门总成11、吹脚出风口12、后吹风门总成13， 后吹出风口14。
进风口总成1内形成有鼓风机腔；流道壳体6内形成有换热风道15和多个出风通道，换热风道15同鼓风机腔连通；多个出风通道通过对应的风门总成实现可与换热风道15连通，也就是说，通过对应的风门总成来控制各出风通道和换热风道15的连通状态（连通或不连通）。
吹面出风口8、除霜风口10、吹脚出风口12、后吹出风口14分别对应连通吹面出风通道、除霜出风通道、吹脚出风通道、后吹出风通道。
鼓风机总成2安装在上述的鼓风机腔内，调速器3、换热器总成4、PTC电加热器总成5安装在换热风道15的进风端，吹面风门总成7、除霜风门总成9、吹脚风门总成11、后吹风门总成13则分别安装于换热风道15的末端，并对应按照在吹面出风口8、除霜风口10、吹脚出风口12、后吹出风口14之前。其中，调速器3、换热器总成4、PTC电加热器总成5以及各风门总成在换热换道内的具体安装方式，可参照现有技术中的相关手段。
换热器总成4在换热风道15内的布置位置位于PTC电加热器总成5之前， 并相互平行设置。这样，使气流先流过该换热器总成4，再流过PTC电加热器总成5。
如图4所示，为本发明的汽车用小型空调箱总成内的换热器总成4的结构示意图。换热器总成4包含了液体流道入口21和液体流道出口22，和空气流道23。液体流道入口21至液体流道出口22中可以通过冷水，也可以通过热水。当液体流道入口21至液体流道出口22中通过冷水时，换热风道15内的空气与冷水换热，实现整车乘员舱的制冷和除湿。当液体流道入口21至液体流道出口22中通过热水时，换热通道内的空气与热水换热，实现整车的采暖。
换热器总成是通过液体与空气的对流换热实现空气温度变化；所述的PTC电加热器是通过电加热元件与空气对流换热，实现空气的加热；所述的模式风门总成是通过执行器调节风门的位置，使空气通过不同位置的风门总成，将风引入不同的出风口总成，实现风量分配，所述的PTC电加热器安装在换热器总成出风之后，且换热器总成与电加热PTC总成平行布置。
如图3所示，为本发明在不同工作模式下的内部结构及工作示意图，在制冷及除湿模式下，空气经过鼓风机总成2引入流道壳体6中的换热风道15中， 依次经过有冷水通过的换热器总成4，不工作的PTC电加热器总成5，给空气降温或除湿，然后空气通过各出风通道内布置的风门总成（吹面风门总成7、除霜风门总成9、吹脚风门总成11、后吹风门总成13）的导向，输送至各风口（吹面出风口8、除霜风口10、吹脚出风口12、后吹出风口14）， 实现乘员舱的制冷或除湿。
如图3所示，本发明在除湿采暖模式下，空气经过鼓风机总成2引入流道壳体6的换热风道15中， 依次经过有冷水通过的换热器总成4，空气中的水蒸气在换热器总成4的表面遇冷凝结后除湿，再经过工作的PTC电加热器总成5加热，然后空气通过各出风通道内布置的风门总成（吹面风门总成7、除霜风门总成9、吹脚风门总成11、后吹风门总成13）的导向，输送至各风口（吹面出风口8、除霜风口10、吹脚出风口12、后吹出风口14）， 实现乘员舱的除湿采暖。
如图3所示，本发明在采暖模式下，空气经过鼓风机总成2引入流道壳体6的换热风道15中，依次经过有热水通过的换热器总成4，空气经换热器总成4加热，此时若加热不能满足采暖需求（即通过图5中的采暖进水温度传感器检测到的冷却液温度无法达到预设温度时），空气需再经过工作的PTC电加热器总成5二次加热，再通过各出风通道内布置的风门总成（吹面风门总成7、除霜风门总成9、吹脚风门总成11、后吹风门总成13）的导向，输送至各风口（吹面出风口8、除霜风口10、吹脚出风口12、后吹出风口14）， 实现乘员舱的采暖。
本实施例中，在采暖模式下，空气经过鼓风机总成2引入流道壳体6的换热风道15中，还可以仅经过有热水通过的换热器总成4进行加热（此时PTC电加热总成5不启动），或仅经过PTC电加热器总成5进行加热（此时换热器总成4相关的采暖水泵不启动，使换热器总成4内无法进入冷却液）。
另一方面，在采暖模式下，空气经过鼓风机总成2引入流道壳体6中， 依次经过有热水通过的换热器总成4，空气经换热器总成4加热，此时若加热能满足采暖需求（即通过图5中的采暖进水温度传感器检测到的冷却液温度能够达到预设温度时），空气则经过不工作的PTC电加热器总成5，再通过各出风通道内布置的风门总成（吹面风门总成7、除霜风门总成9、吹脚风门总成11、后吹风门总成13）的导向，输送至各风口（吹面出风口8、除霜风口10、吹脚出风口12、后吹出风口14）， 实现乘员舱的采暖。
本实施例中，在乘员舱通风模式下，鼓风机总成2驱动气流从所述进风口进入所述换热风道15内，气流穿过所述换热器总成4和所述PTC电加热总成5，实现乘员舱通风。此时，PTC电加热总成5不启动；换热器总成4相关的采暖水泵不启动，使换热器总成4内无法进入冷却液，气流只是进入乘员舱内为乘员舱换气。
为了实现上述这些功能，需要使通入换热器总成4中的冷却液即可以是冷却，又可以是热水。参照图5，本实施例中，在换热器总成4的冷却液出水端、电池冷却器chiller和水暖PTC电加热总成之间布置了三通水阀，该三通水阀为一进两出阀，其中三通水阀的进水端A和换热器总成4的出水端连通，三通水阀的出水端B和水暖PTC电加热总成连通，三通水阀的出水端C和电池冷却器chiller的冷却液进水端连通，电池冷却器chiller的冷却液出水端和水暖PTC电加热总成的出水端均连接水泵的进水侧，水泵的出水侧连接换热器总成的进水侧；此外，电池冷却器chiller同现有的压缩机、冷凝器、冷却风扇、电子膨胀阀等部件的连接关系同现有技术相似。依靠三通水阀的控制，使换热器总成的出水进入水暖PTC电加热总成中进行加热或利用电池冷却器chiller进行冷却，使换热器总成中即可通入热水，又可通入冷水，因而可以取消现有技术中的蒸发器总成和温度风门。
如图6所示， 当乘员舱需要采暖时， 通过水泵启动，液体经过水暖PTC电加热总成加热后，经水泵流入换热芯体后， 经换热器总成的暖风芯体流出至三通水阀，经三通水阀的B口流回水暖PTC电加热总成。如图7，当需要制冷时，水泵启动，压缩机启动、冷却风扇启动，冷却液（热水）经电池冷却器Chiller冷却后变为冷水，冷水经水泵泵入换热器总成的暖风芯体，通过鼓风机总成将冷气送至乘员舱，实现制冷。冷水经暖风芯体流出后，通过三通水阀的C口流回至电池冷却器Chiller中进行循环制冷。同理，当需要除湿时，如图7，当需要制冷时，水泵启动，压缩机启动、冷却风扇启动，冷却液（热水）经电池冷却器Chiller冷却后变为冷水，冷水经水泵泵入换热器总成的暖风芯体，通过鼓风机总成将冷气送至乘员舱，实现除湿。除湿和冷却模式下，空调系统内的冷却液走向和冷媒走向一致，区别在于，冷却模式下电池冷却器chiller对冷却液的冷却温度要低于除湿模式或初始采暖模式下电池冷却器chiller对冷却液的冷却温度。
本实施例上述方案，其取消了空调箱中常用的蒸发器总成，只有一个换热器总成的暖风芯体。该换热器总成的暖风芯体可通过内部流动的水温变化，实现空气的加热和除湿降温。
此外本实施例中，为了实现小型化空调箱，取消了传统空调箱中的温度风门， 通过控制换热器总成的暖风芯体水温及PTC电加热器实现出风口的温度变化。

Claims (7)

1.一种汽车用小型化空调箱总成，其特征在于，包括：
具有进风口的进风口总成（1），所述进风口总成（1）内形成有鼓风机腔；
流道壳体（6），所述流道壳体（6）上形成有多个出风口，所述流道壳体（6）内形成有换热风道（15）和多个彼此分离设置的出风通道，所述换热风道（15）与所述鼓风机腔连通，各所述出风通道均可连通所述换热风道（15），所述出风通道的数量与所述出风口的数量相同且一一对应；
鼓风机总成（2），所述鼓风机总成（2）设于所述鼓风机腔内；
换热器总成（4）及PTC电加热总成（5），所述换热器总成（4）及所述PTC电加热总成（5）均布置在所述换热风道（15）内，且所述换热器总成（4）和所述PTC电加热总成（5）分别独立控制；
鼓风机总成（2）驱动气流从所述进风口进入所述换热风道（15）内，气流经由流入所述换热器总成（4）内的冷却液冷却，再通过与换热风道（15）连通的出风通道流出至对应的出风口，实现乘员舱制冷；
鼓风机总成（2）驱动气流从所述进风口进入所述换热风道（15）内，气流经由流入所述换热器总成（4）内的冷却液除湿后再经由所述PTC电加热总成（5）进行加热，再通过与换热风道（15）连通的出风通道流出至对应的出风口，实现乘员舱除湿采暖；
鼓风机总成（2）驱动气流从所述进风口进入所述换热风道（15）内，气流经由流入所述换热器总成（4）内的冷却液进行除湿，再通过与换热风道（15）连通的出风通道流出至对应的出风口，实现乘员舱除湿；
鼓风机总成（2）驱动气流从所述进风口进入所述换热风道（15）内，气流先经由流入所述换热器总成（4）内的冷却液进行加热后再经由所述PTC电加热总成（5）进行加热；
鼓风机总成（2）驱动气流从所述进风口进入所述换热风道（15）内，气流仅经由流入所述换热器总成（4）内的冷却液进行加热，实现乘员舱采暖；
鼓风机总成（2）驱动气流从所述进风口进入所述换热风道（15）内，气流仅由所述PTC电加热总成（5）进行加热，实现乘员舱采暖；或
鼓风机总成（2）驱动气流从所述进风口进入所述换热风道（15）内，气流穿过所述换热器总成（4）和所述PTC电加热总成（5），实现乘员舱通风。
2.根据权利要求1所述的空调箱总成，其特征在于，各所述出风通道与所述换热风道（15）的连通状态分别通过一个对应的风门总成独立控制。
3.根据权利要求1所述的空调箱总成，其特征在于，所述流道壳体（6）上还安装有用于对所述鼓风机总成（2）的转速进行调整的调速器。
4.根据权利要求1所述的空调箱总成，其特征在于，在需要对换热风道（15）内的气流进行加热时，冷却液经由水暖PTC电加热总成（5）加热后再流入所述换热器总成（4）内；
在需要对换热风道（15）内的气流进行冷却时，冷却液经由电池冷却器chiller冷却后再流入所述换热器总成（4）内；
在需要对气流进行除湿时，冷却液经由电池冷却器chiller冷却后再流入所述换热器总成（4）内，用于对换热风道（15）内的气流除湿的冷却液温度高于用于对换热风道（15）内的气流冷却的冷却液温度。
5.根据权利要求2所述的空调箱总成，其特征在于，多个出风口包括：吹面风口（8）、除霜风口（10）、吹脚风口（12）和后吹出风口（14）；
多个出风通道包括：与吹面风口（8）连通的吹面出风通道、与除霜风口（10）连通的除霜出风通道、与吹脚风口（12）连通的吹脚出风通道和与后吹出风口（14）连通的后吹出风通道；
多个风门总成包括：布置在吹面出风通道内的吹面风门总成（7）、布置在除霜出风通道内的除霜风门总成（9）、布置在吹脚出风通道内的吹脚风门总成（11）和布置在后吹出风通道内的后吹风门总成（13）。
6.一种车用空调控制方法，应用于权利要求1至5任一项所述的汽车用小型化空调箱总成，其特征在于，包括：
在检测到用户具有乘员舱制冷需求时，鼓风机总成（2）驱动进入换热风道（15）内的气流，经过进入换热器总成（4）内的冷却液进行制冷，再通过与换热风道（15）连通的出风通道流出至对应的出风口；
在检测到用户具有乘员舱除湿采暖需求时，鼓风机总成（2）驱动进入换热风道（15）内的气流，经过进入换热器总成（4）内的冷却液进行除湿，再通过PTC电加热总成（5）进行加热，再通过与换热风道（15）连通的出风通道流出至对应的出风口；
在检测到用户具有乘员舱除湿需求时，鼓风机总成（2）驱动进入换热风道（15）内的气流，经过进入换热器总成（4）内的冷却液进行除湿，再通过与换热风道（15）连通的出风通道流出至对应的出风口；
在检测到用户具有乘员舱采暖需求时，鼓风机总成（2）驱动进入换热风道（15）内的气流，经过水暖PTC电加热总成（5）加热后再流入换热器总成（4）内的冷却液进行加热，再通过与换热风道（15）连通的出风通道流出至对应的出风口；鼓风机总成（2）驱动进入换热风道（15）内的气流，经由水暖PTC电加热总成（5）加热后再流入换热器总成（4）内的冷却液和PTC电加热总成（5）共同进行加热，再通过与换热风道（15）连通的出风通道流出至对应的出风口; 鼓风机总成（2）驱动气流从所述进风口进入所述换热风道（15）内，气流仅经由流入所述换热器总成（4）内的冷却液进行加热，实现乘员舱采暖；或，鼓风机总成（2）驱动气流从所述进风口进入所述换热风道（15）内，气流仅由所述PTC电加热总成（5）进行加热，实现乘员舱采暖；
其中，进入换热器总成（4）内用于对气流进行除湿的冷却液温度高于进入换热器总成（4）内用于对气流进行制冷的冷却液温度；且进入换热器总成（4）内用于对气流进行除湿的冷却液和用于对气流进行制冷的冷却液都先经由电池冷却器chiller冷却；
在检测到用户具有乘员舱通风需求时，鼓风机总成（2）驱动气流从所述进风口进入所述换热风道（15）内，气流穿过所述换热器总成（4）和所述PTC电加热总成（5），实现乘员舱通风。
7.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的汽车用小型化空调箱总成。
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