CN113978315B - 一种具备车体备用冷却和预热能力的电动汽车前舱改造存储设备及运行方法 - Google Patents
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Abstract
一种具备车体备用冷却和预热能力的电动汽车前舱改造存储设备及方法，属于电动汽车附属设备领域。电动汽车集成化程度高，完全依靠电池驱动，车体前舱预留了可观的储物空间。对此，本发明提出了一种具备车体备用冷却和预热能力的电动汽车前舱改造存储设备，涵盖箱体结构系统、制冷剂管道循环系统、压缩机预热系统和电池冷却系统。在保持冷量持续供应同时，应用换向阀调节制冷剂流通路线，互换箱体左右存储区域制冷效果；通过备用制冷剂与箱体制冷系统结合，冷却电动汽车底盘的集成电池；利用与冷凝器换热过后的余热确保压缩机快速进入工作状态。本专利的实施可以实现在电动汽车前舱科学灵活地储存随车物品，同时辅助优化了电动汽车的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种具备车体备用冷却和预热能力的电动汽车前舱改造存储设备及运行方法，属于电动汽车附属设备领域。
背景技术
随着“碳达峰”“碳中和”政策的推进，电动车的发展成为一大趋势。通过一定的信息收集及市场调研，我们了解到电动汽车的集成化程度对比传统燃油车更高，由于完全依靠电池驱动，无需燃油发动机，车体前舱预留了相当可观的储物空间，如何利用这一储物空间是电动车车主关心的问题。随着生活水平的不断提高，用户个性化的出行需求变得多样丰富，对车辆随行食品、物件等的贮存环境有了进一步的要求，前舱将得到充分应用。同时，前舱环境控制系统应紧凑化，且能与其他车载系统集成以满足电动车高集成度的要求。因此，车辆出行中迫切需要一种充分利用存储空间、功能灵活互换、辅助优化车辆性能的车辆存储设备来实现用户对于前舱的个性化存储要求。
目前，对于电动汽车前舱应如何存储物品，在技术上仍然存在空白。且市面上流通的车载冰箱等车辆存储设备仍存在不足，不能直接应用至电动汽车前舱。例如CN201410209450.1一种车载冰箱，该装置采用蓄冷剂汽化吸热并扩散到绝热箱体内的直接制冷方式，舍弃供应电动压缩机动力的供电系统，从而提高冰箱容积率，但冷却温度及维持时间不稳定，且需对蓄冷剂进行频繁替换，在提高容积率的同时牺牲了制冷效果和便捷性，不能满足人们长途出行对物品储存的需要；又例如CN202021949710.6一种车载冰箱，该设备将箱体分隔成冷藏空间和工作空间，将部分制冷系统设置在第一工作空间内，与电池组件所在的第二工作空间进行分隔，保证其散热效果，但只具备车载冰箱基本功能，在一定程度上无法与现代电动汽车集成化的趋势匹配，不能达到人们对电动汽车出行满足储物要求的基础上进一步对其余部位提供有益效果的期望。
本发明设计了一种具备车体备用冷却和预热能力的电动汽车前舱改造存储设备及运行方法，设备将箱体结构系统、制冷剂管道循环系统、压缩机预热系统和电池冷却系统集为一体，设备内包含了多个完整的蒸气压缩制冷过程，保证冷量的持续供应；可通过调节换向阀内电磁阀通电情况，调整箱体左、右区域制冷效果的不同切换，进而可达到视不同情况灵活应用和调整制冷及除湿两个功能区的左右分布；系统合理通过备用制冷剂与箱体制冷系统结合，在外界环境较高时，根据用户具体使用需求，在保证系统正常运行的冷量供应下对电动汽车底盘的集成电池实施冷却降温，提高电池能效；系统充分利用了与冷凝器换热过后的制冷剂余热，在外界环境较低时，用户可根据使用需求对车辆空调系统压缩机进行预热，对压缩机提前除霜，确保压缩机快速进入工作状态。根据上述特征及功能，使车辆达到出行、储存的最优解。
发明内容
本发明提供了一种具备车体备用冷却和预热能力的电动汽车前舱改造存储设备，由箱体结构系统、制冷剂管道循环系统、压缩机预热系统和电池冷却系统四部分组成；
由箱体结构系统、制冷剂管道循环系统、压缩机预热系统和电池冷却系统四部分组成；
其中箱体结构系统由箱体15、齿轮铰链合页18、箱盖19、箱体隔板26、箱盖把手30、箱盖保温层39组成；箱体15中由位于箱体15内部的箱体隔板26对箱体的内部容腔进行分隔，形成左、右两部分功能区，箱盖把手30与箱盖19连接，箱体15和箱盖19通过齿轮铰链合页18连接；
其中制冷剂管道循环系统由换向阀1、第一蒸发器进液管4、第二蒸发器进液管5、第一蒸发器出气管6、第二蒸发器出气管7、箱体左曲面冷藏蒸发管道13、箱体左曲面冷冻蒸发管道14、中部第一路线蒸发管道16、中部第二路线蒸发管道17、箱体右曲面冷藏蒸发管道20、箱体右曲面冷冻蒸发管道21、制冷剂进液管2、制冷剂出气管3、压缩机进气管12、压缩机11、压缩机出气管10、冷凝器进气管23、外挂式冷凝器22、散热钢片27、冷凝器出液管24、干燥过滤器29、节流装置进液管25、毛细管节流装置9、节流装置出液管8组成；从设备正面视图角度，换向阀1正面自上而下设有第二接口1-5、第五接口1-8两个接口，其反面设有第一接口1-4、第三接口1-6、第四接口1-7、第六接口1-9四个接口，且第一接口1-4、第三接口1-6上下分布排列于正视四通换向阀的左半部分，第四接口1-7、第六接口1-9上下分布排列于正视换向阀1的右半部分，换向阀1主阀内主要在第一接口1-4、第三接口1-6、第二接口1-5与第四接口1-7、第六接口1-9、第五接口1-8进行同步换向；
制冷剂管道循环系统由两套不同的制冷剂蒸发管道组成：第一制冷剂流通蒸发管道路线由制冷剂进液管2与换向阀1主阀内的第二接口1-5连接，换向阀1主阀内的第一接口1-4与第一蒸发器进液口4连接，第一蒸发器进液口4与箱体左曲面冷藏蒸发管道13连接，箱体左曲面冷藏蒸发管道13与中部第一路线蒸发管道16连接，中部第一路线蒸发管道16与箱体右曲面冷冻蒸发管道21连接，箱体右曲面冷冻蒸发管道21与第一蒸发器出气管6连接，第一蒸发器出气管6与换向阀1主阀内的第四接口1-7连接；
第二制冷剂流通蒸发管道路线由制冷剂进液管2与换向阀1主阀内的第二接口1-5连接，换向阀1主阀内的第三接口1-6与第二蒸发器进液口5连接，第二蒸发器进液口5与箱体左曲面冷冻蒸发管道14连接，箱体左曲面冷冻蒸发管道14与中部第二路线蒸发管道17连接，中部第二路线蒸发管道17与箱体右曲面冷藏蒸发管道20连接，箱体右曲面冷藏蒸发管道20与第二蒸发器出气管7连接，第二蒸发器出气管7与换向阀1主阀内的第六接口1-9连接；换向阀1主阀内的第五接口1-8与制冷剂出气管3连接，制冷剂出气管3与第三控制阀44连接，第三控制阀44与压缩机进气管12连接，压缩机11与压缩机出气管10连接，压缩机出气管10与冷凝器进气管23连接，散热钢片27与位于车头的进气格栅内的外挂式冷凝器22连接，外挂式冷凝器22与冷凝器出液管24连接，冷凝器出液管24与第一控制阀40连接，第一控制阀40与干燥过滤器29连接，干燥过滤器29与节流装置进液管25连接，毛细管节流装置9与节流装置出液管8连接，节流装置出液管8与第二控制阀42连接，第二控制阀42与制冷剂进液管2连接；
其中压缩机预热系统由第一控制阀40、第一控制阀旋钮41、压缩机预热进液管35、压缩机预热出液管36、车辆空调系统压缩机37、车辆空调系统压缩机预热盘管38组成；从设备左侧视图角度，第一控制阀40左侧接口与压缩机预热进液管35连接，压缩机预热进液管35与车辆空调系统压缩机预热盘管38连接，车辆空调系统压缩机预热盘管38与压缩机预热出液管36连接，压缩机预热出液管36与第一控制阀40右侧接口连接，车辆空调系统压缩机预热盘管38盘曲包围于车辆空调系统压缩机37；
其中电池冷却系统由第二控制阀42、第二控制阀旋钮43、备用制冷剂存储箱31、备用制冷剂引流管32、电池冷却盘管28、电池冷却蒸发盘管进液管33、电池冷却蒸发盘管出气管34、第三控制阀44、第三控制阀旋钮45组成；备用制冷剂存储箱31与备用制冷剂引流管32连接，备用制冷剂引流管32与第二控制阀旋钮43相连接的第二控制阀42正下方接口连接，从设备正面视图角度，第二控制阀42正面接口与电池冷却蒸发盘管进液管33连接，电池冷却蒸发盘管进液管33与电池冷却盘管28连接，电池冷却盘管28与电池冷却蒸发盘管出气管34连接，从设备正面视图角度，电池冷却蒸发盘管出气管34与第三控制阀旋钮45相连接的第三控制阀44正面接口连接。
箱体左曲面冷藏蒸发管道13、箱体右曲面冷藏蒸发管道20、中部第一路线蒸发管道16、中部第二路线蒸发管道17、外挂式冷凝器22、冷凝器进气管23、冷凝器出液管24、压缩机预热进液管35、压缩机预热出液管36、车辆空调系统压缩机预热盘管38、第一蒸发器进液管4、第二蒸发器出气管7、节流装置进液管25、节流装置出液管8、制冷剂进液管2和制冷剂出气管3材质为铜管；
箱体左曲面冷冻蒸发管道14、右曲面冷冻蒸发管道21、第二蒸发器进液管5和第一蒸发器出气管6、电池冷却盘管28、电池冷却蒸发盘管进液管33、电池冷却蒸发盘管出气管34材质为铂镍钢合金；
压缩机进气管12、压缩机出气管10和箱体隔板26材质为铝合金。
齿轮铰链合页18材质为不锈钢与20CrMnTi的结合；
散热钢片27材质为低碳钢与耐腐晶钢的结合；
箱体15外壳和箱盖19材质为冷轧钢板与ABS塑料的结合；
箱盖把手30材质为铜；
箱盖保护层39材质为聚氨酯硬泡。
存储设备内制冷系统、电池冷却系统、压缩机预热系统运行的制冷剂为R134a。
所述的电动汽车前舱改造存储设备内包含了一个完整的蒸气压缩制冷过程，低温低压的制冷剂通过制冷剂进液管2进入换向阀1与第二接口1-5连接，人员通过调节换向阀1内电磁阀通电情况，控制阀内阀芯1-1左右移动进而达到调节制冷剂进入蒸发器进液口的不同路线流向，此时第一控制阀旋钮41、第二控制阀旋钮43和第三控制阀旋钮45关闭，第一控制阀40、第二控制阀42、第三控制阀44和备用制冷剂存储箱31处于不工作状态；
当电磁阀1-2不通电时，控制阀阀芯1-1向左移动，进而上下两块主阀阀芯滑块1-3同步向左移动，第二接口1-5和第一接口1-4连通，第四接口1-7和第五接口1-8连通，进而制冷剂进液管2与第一蒸发器进液管4连通，制冷剂出气管3与第一蒸发器出气管6连通，第二蒸发器进液管5、第二蒸发器出气管7闲置，低温低压的制冷剂进入第一蒸发进液管4，依次通过箱体左曲面冷藏蒸发管道13、中部第一路线蒸发管道16、箱体右曲面冷冻蒸发管道21和第一蒸发器出气管6，与箱体左曲面冷藏蒸发管道13周围环境及左侧存储容腔内空气换热，空气温度降低至露点温度析出水，完成左侧空间的除湿过程；与箱体右曲面冷冻蒸发管道21周围环境及右侧存储容腔内空气换热，空气温度降低至冷冻状态，完成右侧空间的降温过程；换热后低压的制冷剂蒸汽经过换向阀1、制冷剂出气管3、第三控制阀44，由压缩机进气管12进入压缩机11中，低压的制冷剂蒸汽在压缩机11中经过压缩，高压的制冷剂蒸汽通过压缩机出气管10、冷凝器进气管23进入外挂式冷凝器22中，外挂式冷凝器22位于汽车车头的进气格栅内，通过进气格栅与外界空气进行风冷散热，散热钢片27贴附于外挂式冷凝器22管道，加大散热面积，制冷剂蒸汽经过冷凝后，高温高压的制冷剂液体经过冷凝器出液管24、第一控制阀40、干燥过滤器29、节流装置进液管25进入毛细管节流装置9，经过降压，低压低温的制冷剂液体通过节流装置出液管8、第二控制阀42、制冷剂进液管2回到换向阀1，完成第一制冷路线循环；
当电磁阀1-2通电时，控制阀阀芯1-1向右移动，进而上下两块主阀阀芯滑块1-3同步向右移动，第二接口1-5和第三接口1-6连通，第六接口1-9和第五接口1-8连通，进而制冷剂进液管2与第二蒸发器进液管5连通，制冷剂出气管3与第二蒸发器出气管7连通，第一蒸发器进液管4、第一蒸发器出气管6闲置，低温低压的制冷剂进入第二蒸发进液管5，依次通过箱体左曲面冷冻蒸发管道14、中部第二路线蒸发管道17、箱体右曲面冷藏蒸发管道20和第二蒸发器出气管7，与箱体右曲面冷藏蒸发管道20周围环境及右侧存储容腔内空气换热，空气温度降低至露点温度析出水，完成右侧空间的除湿过程；与箱体左曲面冷冻蒸发管道14周围环境及左侧存储容腔内空气换热，空气温度降低至冷冻状态，完成左侧空间的降温过程；换热后低压的制冷剂蒸汽经过换向阀1、制冷剂出气管3、第三控制阀44，由压缩机进气管12进入压缩机11中，低压的制冷剂蒸汽在压缩机11中经过压缩，高压的制冷剂蒸汽通过压缩机出气管10、冷凝器进气管23进入外挂式冷凝器22中，外挂式冷凝器22位于汽车车头的进气格栅内，通过进气格栅与外界空气进行风冷散热，散热钢片27贴附于外挂式冷凝器22管道，加大散热面积，制冷剂蒸汽经过冷凝后，高温高压的制冷剂液体经过冷凝器出液管24、第一控制阀40、干燥过滤器29、节流装置进液管25进入毛细管节流装置9，经过降压，低压低温的制冷剂液体通过节流装置出液管8、第二控制阀42、制冷剂进液管2回到换向阀1，完成第二制冷路线循环。
当人员调节电磁阀1-2不通电时，低温低压的制冷剂通过的箱体左曲面冷藏蒸发管道13路线短、所占面积小；低温低压的制冷剂通过的箱体右曲面冷冻蒸发管道21路线长，所占面积大，存储设备箱体左部分存储区域制冷效果低于箱体右部分存储区域制冷效果；
当人员调节电磁阀1-2通电时，低温低压的制冷剂通过的箱体左曲面冷冻蒸发管道14路线长、所占面积大；低温低压的制冷剂通过的箱体右曲面冷藏蒸发管道20路线短，所占面积小，存储设备箱体左部分存储区域制冷效果高于箱体右部分存储区域制冷效果；
箱体制冷效果相对低的存储区具有冷凝除湿功能，供人员存放文件、衣物、纸笔、书本、现金对存储空间湿度有要求的物品；箱体制冷效果相对高的存储区具有低温存储功能，供人员存放酒水、饮料、蔬果、生鲜食品、药品对存储空间温度有要求的物品。
人员通过调节换向阀1内电磁阀1-2不同通电情况，调整箱体左、右区域制冷效果的不同切换，进而调整设备箱体左、右功能区的切换，根据不同情况灵活应用和分配存储箱存储情况。
冷却车体电池时，所述的电动汽车前舱改造存储设备包含了一个完整的蒸汽压缩制冷过程，低温低压的制冷剂从备用制冷剂存储箱31通过备用制冷剂引流管32进入第二控制阀42，人员打开第二控制阀旋钮43，备用制冷剂引流管32与电池冷却蒸发盘管进液管33和制冷剂进液管2连通，低温低压的制冷剂经电池冷却蒸发盘管进液管33进入电池冷却盘管28，与电池冷却盘管28周围环境及包裹车体电池的周边空气换热，空气温度降低至冷冻状态，完成车体电池的降温过程；换热后低压的制冷剂蒸汽经电池冷却蒸发盘管出气管35进入第三控制阀44，人员打开第三控制阀旋钮45，低压的制冷剂蒸汽经第三控制阀与制冷剂出气管内低压蒸汽一同汇入压缩机进气管12，由压缩机进气管12进入压缩机11中，低压的制冷剂蒸汽在压缩机11中经过压缩，高压的制冷剂蒸汽通过压缩机出气管10、冷凝器进气管23进入外挂式冷凝器22中，外挂式冷凝器22位于车头的进气格栅内，通过进气格栅与外界空气进行风冷散热，散热钢片27贴附于外挂式冷凝器22管道，加大散热面积，制冷剂蒸汽经过冷凝后，高温高压的制冷剂液体回到冷凝器出液管24。
预热车体空调系统压缩机时，当人员打开第一控制阀旋钮41，冷凝器出液管24与压缩机预热进液管35连通，高温高压的制冷剂液体通过第一控制阀40分流，经压缩机预热进液管35进入车辆空调系统压缩机预热盘管38，对车辆空调系统给压缩机37周边空气进行加热、预热车辆空调系统压缩机37后经压缩机预热出液管36回到第一控制阀40内与冷凝器出液管主流汇合，经过干燥过滤器29、节流装置进液管25回到毛细管节流装置9中。
附图说明
图1为本发明的原理图。
图1中的标号名称：1.换向阀、2.制冷剂进液管、3.制冷剂出气管、4.第一蒸发器进液管、5.第二蒸发器进液管、6.第一蒸发器出气管、7.第二蒸发器出气管、8.节流装置出液管、9.毛细管节流装置、10.压缩机出气管、11.压缩机、12.压缩机进气管、13.箱体左曲面冷藏蒸发管道、14.箱体左曲面冷冻蒸发管道、15.箱体外壳、16.中部第一路线蒸发管道、17.中部第二路线蒸发管道、18.齿轮铰链合页、19.箱盖、20.箱体右曲面冷藏蒸发管道、21.箱体右曲面冷冻蒸发管道、22.外挂式冷凝器、24.冷凝器出液管、25.节流装置进液管、26.箱体隔板、27.散热钢板、28.电池冷却盘管、29.干燥过滤器、30.箱盖把手、31.备用制冷剂存储箱、32.备用制冷剂引流管、33.电池冷却蒸发盘管进液管、34.电池冷却蒸发盘管出气管、35.压缩机预热进液管、36.压缩机预热出液管、37.车辆空调系统压缩机、38.车辆空调系统压缩机预热盘管、39.箱盖保温层、40.第一控制阀、41.第一控制阀旋钮、42.第二控制阀、43.第二控制阀旋钮、44.第三控制阀、45.第三控制阀旋钮。
图2为本发明的正等轴测图。
图2中的标号名称：1.换向阀、2.制冷剂进液管、3.制冷剂出气管、4.第一蒸发器进液管、5.第二蒸发器进液管、6.第一蒸发器出液管、8.节流装置出液管、9.毛细管节流装置、10.压缩机出气管、11.压缩机、12.压缩机进气管、13.箱体左曲面冷藏蒸发管道、14.箱体左曲面冷冻蒸发管道、15.箱体外壳、16.中部第一路线蒸发管道、17.中部第二路线蒸发管道、18.齿轮铰链合页、19.箱盖、20.箱体右曲面冷藏蒸发管道、21.箱体右曲面冷冻蒸发管道、22.外挂式冷凝器、25.节流装置进液管、26.箱体隔板、27.散热钢板、28.电池冷却盘管、29.干燥过滤器、30.箱盖把手、31.备用制冷剂存储箱、32.备用制冷剂存储箱引流管、33.电池冷却蒸发盘管进液管、34.电池冷却蒸发盘管出气管、35.压缩机预热进液管、36.压缩机预热出液管、37.车辆空调系统压缩机、38.车辆空调系统压缩机预热盘管、39箱盖保温层、40.第一控制阀、41.第一控制阀旋钮、42.第二控制阀、43.第二控制阀旋钮、44.第三控制阀、45.第三控制阀旋钮。
图3为本发明的俯视图。
图3中的标号名称：1.换向阀、2.制冷剂进液管、3.制冷剂出气管、4.第一蒸发器进液管、6.第一蒸发器出气管、8.节流装置出液管、9.毛细管节流装置、10.压缩机出气管、11.压缩机、12.压缩机进气管、15.箱体外壳、18.齿轮铰链合页、19.箱盖、22.外挂式冷凝器、23.冷凝器进气管、24.冷凝器出液管、25.节流装置进液管、26.箱体隔板、27.散热钢板、28.电池冷却盘管、29.干燥过滤器、30.箱盖把手、31.备用制冷剂存储箱、32.备用制冷剂引流管、33.电池冷却蒸发盘管进液管、34.电池冷却蒸发盘管出气管、35.压缩机预热进液管、36.压缩机预热出液管、37.车辆空调系统压缩机、38.车辆空调系统压缩机预热盘管、39.箱盖保温层、40.第一控制阀、41.第一控制阀旋钮、42.第二控制阀、43.第二控制阀旋钮、44.第三控制阀、45.第三控制阀旋钮。
图4为本发明的侧视图。
图4中的标号名称：1.换向阀、2.制冷剂进液管、4.第一蒸发器进液管、5.第二蒸发器进液管、8.节流装置出液管、9.毛细管节流装置、11.压缩机、12.压缩机进气管、13.箱体左曲面冷藏蒸发管道、14.箱体左曲面冷冻蒸发管道、15.箱体外壳、18.齿轮铰链合页、19.箱盖、22.外挂式冷凝器、24.冷凝器出液管、25.节流装置进液管、27.散热钢板、28.电池冷却盘管、29.干燥过滤器、30.箱盖把手、31.备用制冷剂存储箱、33.电池冷却蒸发盘管进液管、37.车辆空调系统压缩机、38.车辆空调系统压缩机预热盘管、40.第一控制阀、41.第一控制阀旋钮、42.第二控制阀、43.第二控制阀旋钮、44.第三控制阀、45.第三控制阀旋钮。
图5为本发明的正视侧局部视图。
图5中的标号名称：13.箱体左曲面冷藏蒸发管道、14.箱体左曲面冷冻蒸发管道、15.箱体外壳、18.齿轮铰链合页、19.箱盖、22.外挂式冷凝器、27.散热钢板、39.箱盖保温层。
图6为箱体管道系统正等轴测图。
图6中的标号名称：1.换向阀、4.第一蒸发器进液管、5.第二蒸发器进液管、6.第一蒸发器出气管、7.第二蒸发器出气管、13.箱体左曲面冷藏蒸发管道、14.箱体左曲面冷冻蒸发管道、15.箱体外壳、16.中部第一路线蒸发管道、17.中部第二路线蒸发管道、20.箱体右曲面冷藏蒸发管道、21.箱体右曲面冷冻蒸发管道、26.箱体隔板。
图7为换向阀1的原理图。
图7中的标号名称：1-1.控制阀阀芯、1-2.电磁阀、1-3.主阀阀芯滑块、1-4.第一接口、1-5.第二接口、1-6.第三接口、1-7.第四接口、1-8.第五接口、1-9.第六接口。
具体实施方式
如图1所示，一种具备车体备用冷却和预热能力的电动汽车前舱改造存储设备，主要是由结构系统制冷剂管道循环系统、压缩机预热系统和电池冷却系统四部分组成，主要部件有换向阀1、制冷剂进液管2、制冷剂出气管3、第一蒸发器进液管4、第二蒸发器进液管5、第一蒸发器出气管6、第二蒸发器出气管7、节流装置出液管8、毛细管节流装置9、压缩机出气管10、压缩机11、压缩机进气管12、箱体左曲面冷藏蒸发管道13、箱体左曲面冷冻蒸发管道14、箱体外壳15、中部第一路线蒸发管道16、中部第二路线蒸发管道17、齿轮铰链合页18、箱盖19、箱体右曲面冷藏蒸发管道20、箱体右曲面冷冻蒸发管道21、外挂式冷凝器22、冷凝器进气管23、冷凝器出液管24、节流装置进液管25、箱体隔板26、散热钢板27、电池冷却盘管28、干燥过滤器29、箱盖把手30、备用制冷剂存储箱31、备用制冷剂引流管32、电池冷却蒸发盘管进液管33、电池冷却蒸发盘管出气管34、压缩机预热进液管35、压缩机预热出液管36、车辆空调系统压缩机37、车辆空调系统压缩机预热盘管38、箱盖保温层39、第一控制阀40、第一控制阀旋钮41、第二控制阀42、第二控制阀旋钮43、第三控制阀44、第三控制阀旋钮45。下文以不需要实施冷却电池和压缩机功能时左右侧存放不同物品、实施冷却电池功能和实施预热压缩机功能三种实施例说明本发明的运行方法。
实施例一：
不需要实施冷却电池和预热压缩机过程时，第一控制阀旋钮41、第二控制阀旋钮43、第三控制阀旋钮45关闭，第一控制阀40、第二控制阀42和第三控制阀44处于不工作状态，在存储设备箱体左侧部分存储区存放文件、衣物、纸笔、书本、现金等对存储空间湿度有要求的物品，箱体右侧部分存储区域存放酒水、饮料、蔬果、生鲜食品、药品等对存储空间温度有要求的物品时，调节换向阀1使电磁阀1-2保持不通电状态，此时控制阀阀芯1-1向左移动，进而上下两块主阀阀芯滑块1-3同步向左移动，第二接口1-5和第一接口1-4连通，第四接口1-7和第五接口1-8连通，进而制冷剂进液管2与第一蒸发器进液管4连通，制冷剂出气管3与第一蒸发器出气管6连通，第二蒸发器进液管5、第二蒸发器出气管7闲置，低温低压的制冷剂进入第一蒸发进液管4，依次通过箱体左曲面冷藏蒸发管道13、中部第一路线蒸发管道16、箱体右曲面冷冻蒸发管道21和第一蒸发器出气管6，与箱体左曲面冷藏蒸发管道13周围环境及左侧存储容腔内空气换热，空气温度降低至露点温度析出水，完成左侧空间的除湿过程；与箱体右曲面冷冻蒸发管道21周围环境及右侧存储容腔内空气换热，空气温度降低至冷冻状态，完成右侧空间的降温过程。换热后低压的制冷剂蒸汽经过换向阀1、制冷剂出气管3，由压缩机进气管12进入压缩机11中，低压的制冷剂蒸汽在压缩机11中经过压缩，高压的制冷剂蒸汽通过压缩机出气管10、冷凝器进气管23进入外挂式冷凝器22中，外挂式冷凝器22位于汽车车头的进气格栅内，通过进气格栅与外界空气进行风冷散热，散热钢片27贴附于外挂式冷凝器22管道，加大散热面积，制冷剂蒸汽经过冷凝后，高温高压的制冷剂液体经过冷凝器出液管24、高温高压的制冷剂液体经过冷凝器出液管24、第一控制阀40、干燥过滤器29、节流装置进液管25进入毛细管节流装置9，经过降压，低压低温的制冷剂液体通过节流装置出液管8、第二控制阀42、制冷剂进液管2回到换向阀1，完成第一制冷路线循环；此时存储设备箱体左部分存储区域制冷效果低于箱体右部分存储区域制冷效果，箱体左部分进行冷凝除湿，箱体右部分进行冷却降温。
在存储设备箱体左侧部分存储区存放酒水、饮料、蔬果、生鲜食品、药品等对存储空间温度有要求的物品时，箱体右侧部分存储区域存放文件、衣物、纸笔、书本、现金等对存储空间湿度有要求的物品时，调节换向阀1使电磁阀1-2保持通电状态，此时控制阀阀芯1-1向右移动，进而上下两块主阀阀芯滑块1-3同步向右移动，第二接口1-5和第三接口1-6连通，第六接口1-9和第五接口1-8连通，进而制冷剂进液管2与第二蒸发器进液管5连通，制冷剂出气管3与第二蒸发器出气管7连通，第一蒸发器进液管4、第一蒸发器出气管6闲置。
低温低压的制冷剂进入第二蒸发进液管5，依次通过箱体左曲面冷冻蒸发管道14、中部第二路线蒸发管道17、箱体右曲面冷藏蒸发管道20和第二蒸发器出气管7，与箱体右曲面冷藏蒸发管道20周围环境及右侧存储容腔内空气换热，空气温度降低至露点温度析出水，完成右侧空间的除湿过程；与箱体左曲面冷冻蒸发管道14周围环境及左侧存储容腔内空气换热，空气温度降低至冷冻状态，完成左侧空间的降温过程。换热后低压的制冷剂蒸汽经过换向阀1、制冷剂出气管3，由压缩机进气管12进入压缩机11中，低压的制冷剂蒸汽在压缩机11中经过压缩，高压的制冷剂蒸汽通过压缩机出气管10、冷凝器进气管23进入外挂式冷凝器22中，外挂式冷凝器22位于汽车车头的进气格栅内，通过进气格栅与外界空气进行风冷散热，散热钢片27贴附于外挂式冷凝器22管道，加大散热面积，制冷剂蒸汽经过冷凝后，高温高压的制冷剂液体经过冷凝器出液管24、高温高压的制冷剂液体经过冷凝器出液管24、第一控制阀40、干燥过滤器29、节流装置进液管25进入毛细管节流装置9，经过降压，低压低温的制冷剂液体通过节流装置出液管8、第二控制阀42、制冷剂进液管2回到换向阀1，完成第二制冷路线循环，此时存储设备箱体左部分存储区域制冷效果高于箱体右部分存储区域制冷效果，箱体左部分进行冷却降温，箱体右部分进行冷凝除湿。
实施例二：
在如夏季等外界温度过高的情况下，开启冷却电池功能，关闭预热压缩机功能，第一控制阀40和第三控制阀处于不工作状态，调节第二控制阀旋钮43，使第二控制阀42处于工作状态，低温低压的备用制冷剂从备用制冷剂存储箱31通过备用制冷剂引流管32进入第二控制阀42，低温低压的制冷剂经电池冷却蒸发盘管进液管33进入电池冷却盘管28，与电池冷却盘管28周围环境及包裹车体电池的周边空气换热，空气温度降低至冷冻状态，完成车体电池的降温过程；换热后低压的制冷剂蒸汽经电池冷却蒸发盘管出气管35进入第三控制阀44，人员打开第三控制阀旋钮45，低压的制冷剂蒸汽经第三控制阀与制冷剂出气管内低压蒸汽一同汇入压缩机进气管12，由压缩机进气管12进入压缩机11中，低压的制冷剂蒸汽在压缩机11中经过压缩，高压的制冷剂蒸汽通过压缩机出气管10、冷凝器进气管23进入外挂式冷凝器22中，外挂式冷凝器22位于车头的进气格栅内，通过进气格栅与外界空气进行风冷散热，散热钢片27贴附于外挂式冷凝器22管道，加大散热面积，制冷剂蒸汽经过冷凝后，高温高压的制冷剂液体回到冷凝器出液管24，完成利用备用制冷剂对车体底盘电池的冷却路线；通过该冷却路线，在一定程度上降低了外界高温对车体集成电池导致的性能退化、寿命缩短等负面影响。
实施例三：
在如冬季等外界温度过低的情况下，开启预热压缩机功能，关闭冷却电池功能，第二控制阀42和第三控制阀44处于不工作状态，调节第一控制阀旋钮41，使第一控制阀40处于工作状态，高温高压的制冷剂液体通过第一控制阀40分流，经压缩机预热进液管35进入车辆空调系统压缩机预热盘管38，对车辆空调系统给压缩机37周边空气进行加热、预热车辆空调系统压缩机37后经压缩机预热出液管36回到第一控制阀40内，与冷凝器出液管主流汇合，经过干燥过滤器29、节流装置进液管25回到毛细管节流装置9中，完成利用高温高压制冷剂余热对车辆空调系统压缩机的预热路线；通过该预热路线，在一定程度上降低了外界环境低温对车辆空调系统压缩机导致的难以进入工作状态、因低温导致无法运行的负面影响。
本发明基于蒸汽压缩制冷原理以及管路换向特性，设计了一种具备车体备用冷却和预热能力的电动汽车前舱改造存储设备，本发明所述的设备可在保持冷量持续供应、合理利用电动汽车大趋势下前舱预留的储备空间的同时，根据具体需求，通过调节互换箱体左右存储区域的降温和除湿功能，满足了不同物品存储环境及存储空间的需求；通过调节制冷剂在备用功能系统的流向，通过冷却电池或预热压缩机优化了车辆运行性能和续航能力。本专利的实施可以在电动汽车前舱内对随车物品科学灵活地储存，并确保了电动汽车主要部件的运行高效性，响应了人们的高性能出行和多元化车辆存储形式的需求。
Claims (9)
1.一种具备车体备用冷却和预热能力的电动汽车前舱改造存储设备，其特征在于：
由箱体结构系统、制冷剂管道循环系统、压缩机预热系统和电池冷却系统四部分组成；
其中箱体结构系统由箱体(15)、齿轮铰链合页(18)、箱盖(19)、箱体隔板(26)、箱盖把手(30)、箱盖保温层(39)组成；箱体(15)中由位于箱体(15)内部的箱体隔板(26)对箱体的内部容腔进行分隔，形成左、右两部分功能区，箱盖把手(30)与箱盖(19)连接，箱体(15)和箱盖(19)通过齿轮铰链合页(18)连接；
其中制冷剂管道循环系统由换向阀(1)、第一蒸发器进液管(4)、第二蒸发器进液管(5)、第一蒸发器出气管(6)、第二蒸发器出气管(7)、箱体左曲面冷藏蒸发管道(13)、箱体左曲面冷冻蒸发管道(14)、中部第一路线蒸发管道(16)、中部第二路线蒸发管道(17)、箱体右曲面冷藏蒸发管道(20)、箱体右曲面冷冻蒸发管道(21)、制冷剂进液管(2)、制冷剂出气管(3)、压缩机进气管(12)、压缩机(11)、压缩机出气管(10)、冷凝器进气管(23)、外挂式冷凝器(22)、散热钢片(27)、冷凝器出液管(24)、干燥过滤器(29)、节流装置进液管(25)、毛细管节流装置(9)、节流装置出液管(8)组成；从设备正面视图角度，换向阀(1)正面自上而下设有第二接口(1-5)、第五接口(1-8)两个接口，其反面设有第一接口(1-4)、第三接口(1-6)、第四接口(1-7)、第六接口(1-9)四个接口，且第一接口(1-4)、第三接口(1-6)上下分布排列于正视四通换向阀的左半部分，第四接口(1-7)、第六接口(1-9)上下分布排列于正视换向阀(1)的右半部分，换向阀(1)主阀内主要在第一接口(1-4)、第三接口(1-6)、第二接口(1-5)与第四接口(1-7)、第六接口(1-9)、第五接口(1-8)进行同步换向；
制冷剂管道循环系统由两套不同的制冷剂蒸发管道组成：第一制冷剂流通蒸发管道路线由制冷剂进液管(2)与换向阀(1)主阀内的第二接口(1-5)连接，换向阀(1)主阀内的第一接口(1-4)与第一蒸发器进液管(4)连接，第一蒸发器进液管(4)与箱体左曲面冷藏蒸发管道(13)连接，箱体左曲面冷藏蒸发管道(13)与中部第一路线蒸发管道(16)连接，中部第一路线蒸发管道(16)与箱体右曲面冷冻蒸发管道(21)连接，箱体右曲面冷冻蒸发管道(21)与第一蒸发器出气管(6)连接，第一蒸发器出气管(6)与换向阀(1)主阀内的第四接口(1-7)连接；
第二制冷剂流通蒸发管道路线由制冷剂进液管(2)与换向阀(1)主阀内的第二接口(1-5)连接，换向阀(1)主阀内的第三接口(1-6)与第二蒸发器进液管(5)连接，第二蒸发器进液管(5)与箱体左曲面冷冻蒸发管道(14)连接，箱体左曲面冷冻蒸发管道(14)与中部第二路线蒸发管道(17)连接，中部第二路线蒸发管道(17)与箱体右曲面冷藏蒸发管道(20)连接，箱体右曲面冷藏蒸发管道(20)与第二蒸发器出气管(7)连接，第二蒸发器出气管(7)与换向阀(1)主阀内的第六接口(1-9)连接；换向阀(1)主阀内的第五接口(1-8)与制冷剂出气管(3)连接，制冷剂出气管(3)与第三控制阀(44)连接，第三控制阀(44)与压缩机进气管(12)连接，压缩机(11)与压缩机出气管(10)连接，压缩机出气管(10)与冷凝器进气管(23)连接，散热钢片(27)与位于车头的进气格栅内的外挂式冷凝器(22)连接，外挂式冷凝器(22)与冷凝器出液管(24)连接，冷凝器出液管(24)与第一控制阀(40)连接，第一控制阀(40)与干燥过滤器(29)连接，干燥过滤器(29)与节流装置进液管(25)连接，毛细管节流装置(9)与节流装置出液管(8)连接，节流装置出液管(8)与第二控制阀(42)连接，第二控制阀(42)与制冷剂进液管(2)连接；
其中压缩机预热系统由第一控制阀(40)、第一控制阀旋钮(41)、压缩机预热进液管(35)、压缩机预热出液管(36)、车辆空调系统压缩机(37)、车辆空调系统压缩机预热盘管(38)组成；从设备左侧视图角度，第一控制阀(40)左侧接口与压缩机预热进液管(35)连接，压缩机预热进液管(35)与车辆空调系统压缩机预热盘管(38)连接，车辆空调系统压缩机预热盘管(38)与压缩机预热出液管(36)连接，压缩机预热出液管(36)与第一控制阀(40)右侧接口连接，车辆空调系统压缩机预热盘管(38)盘曲包围于车辆空调系统压缩机(37)；
其中电池冷却系统由第二控制阀(42)、第二控制阀旋钮(43)、备用制冷剂存储箱(31)、备用制冷剂引流管(32)、电池冷却盘管(28)、电池冷却蒸发盘管进液管(33)、电池冷却蒸发盘管出气管(34)、第三控制阀(44)、第三控制阀旋钮(45)组成；备用制冷剂存储箱(31)与备用制冷剂引流管(32)连接，备用制冷剂引流管(32)与第二控制阀旋钮(43)相连接的第二控制阀(42)正下方接口连接，从设备正面视图角度，第二控制阀(42)正面接口与电池冷却蒸发盘管进液管(33)连接，电池冷却蒸发盘管进液管(33)与电池冷却盘管(28)连接，电池冷却盘管(28)与电池冷却蒸发盘管出气管(34)连接，从设备正面视图角度，电池冷却蒸发盘管出气管(34)与第三控制阀旋钮(45)相连接的第三控制阀(44)正面接口连接。
2.根据权利要求1所述的一种具备车体备用冷却和预热能力的电动汽车前舱改造存储设备，其特征在于：
箱体左曲面冷藏蒸发管道(13)、箱体右曲面冷藏蒸发管道(20)、中部第一路线蒸发管道(16)、中部第二路线蒸发管道(17)、外挂式冷凝器(22)、冷凝器进气管(23)、冷凝器出液管(24)、压缩机预热进液管(35)、压缩机预热出液管(36)、车辆空调系统压缩机预热盘管(38)、第一蒸发器进液管(4)、第二蒸发器出气管(7)、节流装置进液管(25)、节流装置出液管(8)、制冷剂进液管(2)和制冷剂出气管(3)材质为铜管；
箱体左曲面冷冻蒸发管道(14)、箱体右曲面冷冻蒸发管道(21)、第二蒸发器进液管(5)和第一蒸发器出气管(6)、电池冷却盘管(28)、电池冷却蒸发盘管进液管(33)、电池冷却蒸发盘管出气管(34)材质为铂镍钢合金；
压缩机进气管(12)、压缩机出气管(10)和箱体隔板(26)材质为铝合金。
3.根据权利要求1所述的一种具备车体备用冷却和预热能力的电动汽车前舱改造存储设备，其特征在于：
齿轮铰链合页(18)材质为不锈钢与20CrMnTi的结合；
散热钢片(27)材质为低碳钢与耐腐晶钢的结合；
箱体(15)外壳和箱盖(19)材质为冷轧钢板与ABS塑料的结合；
箱盖把手(30)材质为铜；
箱盖保温层(39)材质为聚氨酯硬泡。
4.根据权利要求1所述的一种具备车体备用冷却和预热能力的电动汽车前舱改造存储设备，其特征在于：
存储设备内制冷系统、电池冷却系统、压缩机预热系统运行的制冷剂为R134a。
5.基于权利要求1的一种具备车体备用冷却和预热能力的电动汽车前舱改造存储设备的运行方法，其特征在于：
所述的电动汽车前舱改造存储设备内包含了一个完整的蒸气压缩制冷过程，低温低压的制冷剂通过制冷剂进液管(2)进入换向阀(1)与第二接口(1-5)连接，人员通过调节换向阀(1)内电磁阀通电情况，控制阀阀芯(1-1)左右移动进而达到调节制冷剂进入蒸发器进液口的不同路线流向，此时第一控制阀旋钮(41)、第二控制阀旋钮(43)和第三控制阀旋钮(45)关闭，第一控制阀(40)、第二控制阀(42)、第三控制阀(44)和备用制冷剂存储箱(31)处于不工作状态；
当电磁阀(1-2)不通电时，控制阀阀芯(1-1)向左移动，进而上下两块主阀阀芯滑块(1-3)同步向左移动，第二接口(1-5)和第一接口(1-4)连通，第四接口(1-7)和第五接口(1-8)连通，进而制冷剂进液管(2)与第一蒸发器进液管(4)连通，制冷剂出气管(3)与第一蒸发器出气管(6)连通，第二蒸发器进液管(5)、第二蒸发器出气管(7)闲置，低温低压的制冷剂进入第一蒸发进液管(4)，依次通过箱体左曲面冷藏蒸发管道(13)、中部第一路线蒸发管道(16)、箱体右曲面冷冻蒸发管道(21)和第一蒸发器出气管(6)，与箱体左曲面冷藏蒸发管道(13)周围环境及左侧存储容腔内空气换热，空气温度降低至露点温度析出水，完成左侧空间的除湿过程；与箱体右曲面冷冻蒸发管道(21)周围环境及右侧存储容腔内空气换热，空气温度降低至冷冻状态，完成右侧空间的降温过程；换热后低压的制冷剂蒸汽经过换向阀(1)、制冷剂出气管(3)、第三控制阀(44)，由压缩机进气管(12)进入压缩机(11)中，低压的制冷剂蒸汽在压缩机(11)中经过压缩，高压的制冷剂蒸汽通过压缩机出气管(10)、冷凝器进气管(23)进入外挂式冷凝器(22)中，外挂式冷凝器(22)位于汽车车头的进气格栅内，通过进气格栅与外界空气进行风冷散热，散热钢片(27)贴附于外挂式冷凝器(22)管道，加大散热面积，制冷剂蒸汽经过冷凝后，高温高压的制冷剂液体经过冷凝器出液管(24)、第一控制阀(40)、干燥过滤器(29)、节流装置进液管(25)进入毛细管节流装置(9)，经过降压，低压低温的制冷剂液体通过节流装置出液管(8)、第二控制阀(42)、制冷剂进液管(2)回到换向阀(1)，完成第一制冷路线循环；
当电磁阀(1-2)通电时，控制阀阀芯(1-1)向右移动，进而上下两块主阀阀芯滑块(1-3)同步向右移动，第二接口(1-5)和第三接口(1-6)连通，第六接口(1-9)和第五接口(1-8)连通，进而制冷剂进液管(2)与第二蒸发器进液管(5)连通，制冷剂出气管(3)与第二蒸发器出气管(7)连通，第一蒸发器进液管(4)、第一蒸发器出气管(6)闲置，低温低压的制冷剂进入第二蒸发进液管(5)，依次通过箱体左曲面冷冻蒸发管道(14)、中部第二路线蒸发管道(17)、箱体右曲面冷藏蒸发管道(20)和第二蒸发器出气管(7)，与箱体右曲面冷藏蒸发管道(20)周围环境及右侧存储容腔内空气换热，空气温度降低至露点温度析出水，完成右侧空间的除湿过程；与箱体左曲面冷冻蒸发管道(14)周围环境及左侧存储容腔内空气换热，空气温度降低至冷冻状态，完成左侧空间的降温过程；换热后低压的制冷剂蒸汽经过换向阀(1)、制冷剂出气管(3)、第三控制阀(44)，由压缩机进气管(12)进入压缩机(11)中，低压的制冷剂蒸汽在压缩机(11)中经过压缩，高压的制冷剂蒸汽通过压缩机出气管(10)、冷凝器进气管(23)进入外挂式冷凝器(22)中，外挂式冷凝器(22)位于汽车车头的进气格栅内，通过进气格栅与外界空气进行风冷散热，散热钢片(27)贴附于外挂式冷凝器(22)管道，加大散热面积，制冷剂蒸汽经过冷凝后，高温高压的制冷剂液体经过冷凝器出液管(24)、第一控制阀(40)、干燥过滤器(29)、节流装置进液管(25)进入毛细管节流装置(9)，经过降压，低压低温的制冷剂液体通过节流装置出液管(8)、第二控制阀(42)、制冷剂进液管(2)回到换向阀(1)，完成第二制冷路线循环。
6.根据权利要求5所述的一种具备车体备用冷却和预热能力的电动汽车前舱改造存储设备的运行方法，其特征在于：
当人员调节电磁阀(1-2)不通电时，低温低压的制冷剂通过的箱体左曲面冷藏蒸发管道(13)路线短、所占面积小；低温低压的制冷剂通过的箱体右曲面冷冻蒸发管道(21)路线长，所占面积大，存储设备箱体左部分存储区域制冷效果低于箱体右部分存储区域制冷效果；
当人员调节电磁阀(1-2)通电时，低温低压的制冷剂通过的箱体左曲面冷冻蒸发管道(14)路线长、所占面积大；低温低压的制冷剂通过的箱体右曲面冷藏蒸发管道(20)路线短，所占面积小，存储设备箱体左部分存储区域制冷效果高于箱体右部分存储区域制冷效果；
箱体制冷效果相对低的存储区具有冷凝除湿功能，供人员存放文件、衣物、纸笔、书本、现金对存储空间湿度有要求的物品；箱体制冷效果相对高的存储区具有低温存储功能，供人员存放酒水、饮料、蔬果、生鲜食品、药品对存储空间温度有要求的物品。
7.根据权利要求5所述的一种具备车体备用冷却和预热能力的电动汽车前舱改造存储设备的运行方法，其特征在于：
人员通过调节换向阀(1)内电磁阀(1-2)不同通电情况，调整箱体左、右区域制冷效果的不同切换，进而调整设备箱体左、右功能区的切换，根据不同情况灵活应用和分配存储箱存储情况。
8.根据权利要求5所述的一种具备车体备用冷却和预热能力的电动汽车前舱改造存储设备的运行方法，其特征在于：
冷却车体电池时，所述的电动汽车前舱改造存储设备包含了一个完整的蒸汽压缩制冷过程，低温低压的制冷剂从备用制冷剂存储箱(31)通过备用制冷剂引流管(32)进入第二控制阀(42)，人员打开第二控制阀旋钮(43)，备用制冷剂引流管(32)与电池冷却蒸发盘管进液管(33)和制冷剂进液管(2)连通，低温低压的制冷剂经电池冷却蒸发盘管进液管(33)进入电池冷却盘管(28)，与电池冷却盘管(28)周围环境及包裹车体电池的周边空气换热，空气温度降低至冷冻状态，完成车体电池的降温过程；换热后低压的制冷剂蒸汽经电池冷却蒸发盘管出气管(34)进入第三控制阀(44)，人员打开第三控制阀旋钮(45)，低压的制冷剂蒸汽经第三控制阀与制冷剂出气管内低压蒸汽一同汇入压缩机进气管(12)，由压缩机进气管(12)进入压缩机(11)中，低压的制冷剂蒸汽在压缩机(11)中经过压缩，高压的制冷剂蒸汽通过压缩机出气管(10)、冷凝器进气管(23)进入外挂式冷凝器(22)中，外挂式冷凝器(22)位于车头的进气格栅内，通过进气格栅与外界空气进行风冷散热，散热钢片(27)贴附于外挂式冷凝器(22)管道，加大散热面积，制冷剂蒸汽经过冷凝后，高温高压的制冷剂液体回到冷凝器出液管(24)。
9.根据权利要求5所述的一种具备车体备用冷却和预热能力的电动汽车前舱改造存储设备的运行方法，其特征在于：
预热车体空调系统压缩机时，当人员打开第一控制阀旋钮(41)，冷凝器出液管(24)与压缩机预热进液管(35)连通，高温高压的制冷剂液体通过第一控制阀(40)分流，经压缩机预热进液管(35)进入车辆空调系统压缩机预热盘管(38)，对车辆空调系统压缩机(37)周边空气进行加热、预热车辆空调系统压缩机(37)后经压缩机预热出液管(36)回到第一控制阀(40)内与冷凝器出液管主流汇合，经过干燥过滤器(29)、节流装置进液管(25)回到毛细管节流装置(9)中。
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