CN114312222A - 一种车辆的空调系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆的空调系统及车辆，涉及车辆空调技术领域。空调系统中主机壳体具有进风口和出风口，且其内部限定有第一腔室和第二腔室，第一腔室与进风口连通且具有第一开口，第二腔室选择性地与第一腔室连通且具有第二开口，第一开口和第二开口均与出风口连通。蒸发器设置在第一腔室内，用于对第一腔室内的气体进行制冷。内部冷凝器设置在第二腔室内，用于对第二腔室内的气体进行制热。第一风门设置在第一开口处，第二风门设置在第二开口处。控制器与第一风门和第二风门连接，用于控制第一风门和第二风门的开度，从而调节出风口的出风温度。上述技术方案通过增加多个风门实现了空调的制冷和采暖，控制策略更加简单可靠。

Description

一种车辆的空调系统及车辆

技术领域

本发明涉及车辆空调技术领域，特别是涉及一种车辆的空调系统及车辆。

背景技术

随着新能源汽车的逐渐普及，新能源汽车节能续航越来越凸显。其中，热泵汽车空调越来越被各主机厂青睐，用于改善冬天开空调续航短的问题，热泵汽车空调也开始在新能源车上慢慢普及。因热泵空调系统需求增加不少控制阀，制冷管路相对复杂，成本相对比较高，上述因素是制约热泵空调在汽车上推广的主要因素之一。

发明内容

本发明第一方面的目的是要提供一种车辆的空调系统，解决现有技术中热泵系统控制阀较多导致控制策略复杂、控制不稳定的技术问题。

本发明第二方面的目的是要提供一种具有上述空调系统的车辆。

根据本发明第一方面的目的，本发明提供了一种车辆的空调系统，包括：

主机壳体，具有进风口和出风口，且其内部限定有第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与所述进风口连通且具有第一开口，所述第二腔室选择性地与所述第一腔室连通且具有第二开口，所述第一开口和所述第二开口均与所述出风口连通；

蒸发器，设置在所述第一腔室内，用于对所述第一腔室内的气体进行制冷；

内部冷凝器，设置在所述第二腔室内，用于对所述第二腔室内的气体进行制热；

第一风门，设置在所述第一开口处；

第二风门，设置在所述第二开口处；

控制器，与所述第一风门和所述第二风门连接，用于控制所述第一风门和所述第二风门的开度，从而调节所述出风口的出风温度。

可选地，还包括：

隔板，位于所述第一腔室和所述第二腔室之间，所述隔板具有第三开口，所述第三开口位于所述蒸发器的下游并位于所述内部冷凝器的上游；

第三风门，设置在所述第三开口处；

所述控制器还与所述第三风门连接，用于控制所述第三风门的开度，使得所述第一腔室内的气体选择性地进入所述第二腔室内。

可选地，所述隔板具有第四开口，所述第四开口位于所述蒸发器的上游并位于所述内部冷凝器的上游；所述空调系统还包括：

第四风门，设置在所述第四开口处；

所述控制器还与所述第四风门连接，用于控制所述第四风门的开度，使得所述第一腔室内的气体选择性地进入所述第二腔室内。

可选地，所述第一腔室具有第五开口，所述第二腔室具有第六开口；所述空调系统还包括：

第五风门，设置在所述第五开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许经由所述蒸发器冷却的所述冷气导出至车辆外部；

第六风门，设置在所述第六开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许经由所述内部冷凝器冷凝放热的所述热气导出至车辆外部。

可选地，还包括：

第七风门，可转动地设置在所述进风口处，所述第七风门配置成在所述控制器的控制下转动，以使得所述空调系统在空调外循环模式、空调内循环模式和空调内外循环模式之间切换。

可选地，还包括：

压缩机，

外部冷凝器，位于所述压缩机的下游并位于所述内部冷凝器的上游，所述外部冷凝器的内部设有水泵。

可选地，所述控制器配置成在车内温度高于车外温度且空调目标制热量小于所述压缩机处于最低工作转速状态下的制热量时，控制所述第七风门处于空调外循环模式的位置处，控制所述第五风门、所述第六风门和所述第四风门关闭，并根据目标出风温度调节所述第三风门、所述第一风门和所述第二风门的开度，以调节所述出风口的温度。

可选地，所述控制器还配置成在车内温度高于或等于预设温度且所述空调目标制热量大于或等于所述压缩机处于最低工作转速状态下的制热量时，控制所述第七风门处于空调内外循环模式的位置处，控制所述第一风门和所述第六风门关闭，并根据目标除湿需求调节所述第三风门的开度，根据目标出风温度调节所述第四风门的开度，以调节所述出风口的温度。

可选地，所述控制器还配置成在车内温度低于所述预设温度且所述空调目标制热量大于或等于所述压缩机处于最低工作转速状态下的制热量时，控制所述第七风门处于空调内循环模式的位置处，控制所述第五风门、所述第六风门和所述第三风门关闭，并根据目标除湿需求调节所述第一风门的开度，根据目标出风温度调节所述第二风门的开度，根据所述第二风门的开度调节所述第四风门的开度。

根据本发明第二方面的目的，本发明还提供了一种车辆，所述车辆安装有上述的空调系统。

本发明中车辆的空调系统包括主机壳体、蒸发器、空调冷凝器、第一风门、第二风门和控制器，主机壳体具有进风口和出风口，且其内部限定有第一腔室和第二腔室，第一腔室与进风口连通且具有第一开口，第二腔室选择性地与第一腔室连通且具有第二开口，第一开口和第二开口均与出风口连通。蒸发器设置在第一腔室内，用于对第一腔室内的气体进行制冷。内部冷凝器设置在第二腔室内，用于对第二腔室内的气体进行制热。第一风门设置在第一开口处，第二风门设置在第二开口处。控制器与第一风门和第二风门连接，用于控制第一风门和第二风门的开度，从而调节出风口的出风温度。上述技术方案取消了常规热泵系统中用于改变系统制冷采暖各模式切换的电磁阀、单向阀等，通过增加多个风门实现了空调的制冷和采暖，控制策略更加简单可靠，并且减少了零部件数量，降低了热泵系统的制造成本。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的空调系统的示意性结构图；

图2是根据本发明一个实施例的空调系统处于外循环状态时的示意性结构图；

图3是根据本发明一个实施例的空调系统处于内外循环状态时的示意性结构图；

图4是根据本发明一个实施例的空调系统处于内循环状态时的示意性结构图。

附图标记：

100-空调系统，10-主机壳体，20-蒸发器，30-内部冷凝器，40-压缩机，50-外部冷凝器，60-隔板，11-第一腔室，12-第二腔室，13-进风口，14-出风口，15-第一风门，16-第二风门，17-第五风门，18-第六风门，19-第七风门，61-第四风门，62-第三风门。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图1是根据本发明一个实施例的空调系统100的示意性结构图。如图1所示，在一个具体地实施例中，车辆的空调系统100包括主机壳体10、蒸发器20、内部冷凝器30、第一风门15、第二风门16和控制器。其中，主机壳体10具有进风口13和出风口14，且其内部限定有第一腔室11和第二腔室12，第一腔室11与进风口13连通且具有第一开口，第二腔室12选择性地与第一腔室11连通且具有第二开口，第一开口和第二开口均与出风口14连通。蒸发器20设置在第一腔室11内，用于对第一腔室11内的气体进行制冷。内部冷凝器30设置在第二腔室12内，用于对第二腔室12内的气体进行制热。第一风门15设置在第一开口处，第二风门16设置在第二开口处。控制器与第一风门15和第二风门16连接，用于控制第一风门15和第二风门16的开度，从而调节出风口14的出风温度。

该实施例取消了常规热泵系统中用于改变系统制冷采暖各模式切换的电磁阀、单向阀等，通过增加多个风门实现了空调的制冷和采暖，控制策略更加简单可靠，并且减少了零部件数量，降低了热泵系统的制造成本。

在该实施例中，车辆的空调系统100还包括隔板60，其位于第一腔室11和第二腔室12之间，隔板60具有第三开口，第三开口位于蒸发器20的下游并位于内部冷凝器30的上游。可以理解为，隔板60将壳体的内部划分为第一腔室11和第二腔室12。空调系统100还包括第三风门62，其设置在第三开口处，控制器还与第三风门62连接，用于控制第三风门62的开度，使得第一腔室11内的气体选择性地进入第二腔室12内。该实施例通过设置第三风门62，可以使得经由蒸发器20冷却的冷气通过第三风门62进入第二腔室12，再经过冷凝器制热，最终从第二风门16处导出。

在该实施例中，隔板60具有第四开口，第四开口位于蒸发器20的上游并位于内部冷凝器30的上游。空调系统100还包括第四风门61，其设置在第四开口处，控制器还与第四风门61连接，用于控制第四风门61的开度，使得第一腔室11内的气体选择性地进入第二腔室12内。这里，将第四风门61设置在蒸发器20的上游，可以使得从进风口13进入的气体直接通过第四风门61进入到第二腔室12内，不需要经过蒸发器20，直接通过冷凝器进行制热，最终从第二风门16处导出。

在该实施例中，第一腔室11具有第五开口，第二腔室12具有第六开口。空调系统100还包括第五风门17和第六风门18，第五风门17设置在第五开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许经由蒸发器20冷却的冷气导出至车辆外部。第六风门18设置在第六开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许经由内部冷凝器30冷凝放热的热气导出至车辆外部。可以理解为，第五开口和第六开口分别为第一腔室11和第二腔室12的排气口，从而可以将第一腔室11和第二腔室12内气体排出车外。

进一步地，空调系统100还包括第七风门19，其可转动地设置在进风口13处，第七风门19配置成在控制器的控制下转动，以使得空调系统100在空调外循环模式、空调内循环模式和空调内外循环模式之间切换。也就是说，第七风门19是用来控制空调系统100循环模式的重要部件。

空调系统100还包括压缩机40和外部冷凝器50，位于压缩机40的下游并位于内部冷凝器30的上游，外部冷凝器50的内部设有水泵。这里，压缩机40、外部冷凝器50、内部冷凝器30、膨胀阀和蒸发器20依次连接形成制冷剂回路，制冷剂在该回路中流动。压缩机40和外部冷凝器50位于车辆外部，内部冷凝器30、膨胀阀和蒸发器20位于车辆内部。

图2是根据本发明一个实施例的空调系统100处于外循环状态时的示意性结构图。如图2所示，在该实施例中，控制器配置成在车内温度高于车外温度且空调目标制热量小于压缩机40处于最低工作转速状态下的制热量时，这种情况说明压缩机40的工作转速在最低的状态下所提供的制热量都高于目标制热量，则需要降低空调系统100的出风温度。控制器控制第七风门19处于空调外循环模式的位置处，控制第五风门17、第六风门18和第四风门61关闭，并根据目标出风温度调节第三风门62、第一风门15和第二风门16的开度，以调节出风口14的温度。这里，空调目标制热量是空调控制器根据设定温度、车内温度、车外温度估算出采暖需要的制热量。从车辆外部进入的气流经过蒸发器20进行制冷后，一部分冷气通过第一风门15进入出风口14，另一部分冷气通过第三风门62进入第二腔室12，再经冷凝器进行制热后通过第二风门16进入出风口14，两股气流在出风口14混合，从而使得出风温度达到目标出风温度。若目标出风温度增高时控制增大第三风门62的开度，使得更多的冷气进入第二腔室12内进行制热；若目标出风温度减小时控制减小第三风门62的开度，使得更多的冷气直接从第一风门15处进入出风口14。第一风门15根据第三风门62的开度进行调节，当第三风门62的开度达到最大时还是低于目标出风温度的话，则控制逐渐减小第一风门15的开度。第二风门16的具体开度根据目标出风温度进行调节。

进一步地，在第三风门62关闭到预设开度时，控制器控制外部冷凝器50的水路中的水泵，通过外部冷凝器50进行冷却。这里，预设开度可以设为30％，还可以根据具体设计需求进行设定。

图3是根据本发明一个实施例的空调系统100处于内外循环状态时的示意性结构图。如图3所示，控制器还配置成在车内温度高于或等于预设温度且空调目标制热量大于或等于压缩机40处于最低工作转速状态下的制热量时，控制第七风门19处于空调内外循环模式的位置处，控制第一风门15和第六风门18关闭，并根据目标除湿需求调节第三风门62的开度，根据目标出风温度调节第四风门61的开度，以调节出风口14的温度。这里，预设温度可以设为0℃，还可以根据具体设计需求进行设定。空调内外循环模式下第七风门19的开度比例为V1/V2，也就是说内进风量和外进风量的比例为V1/V2，V1表示空调工作时车内需求风量，V2表示热泵采暖过蒸发器20换热需求风量。具体地，当除湿需求较大时，控制第三风门62的开度增大，反之减小。当第四风门61的开度增大时，第五风门17需配合减小开度，保证通过第四风门61的风量加大，反之加大第五风门17的开度。在该情况下，第五风门17开启是为了保证车内气压平衡。压缩机40转速根据目标出风温度进行控制，出风温度偏低后加大压缩机40的转速，反之减小压缩机40的转速。外部冷凝器50的水路中的水泵处于关闭状态，尽量较小压缩机40出来的高温冷媒能量。第二风门16的具体开度根据目标出风温度进行调节。

图4是根据本发明一个实施例的空调系统100处于内循环状态时的示意性结构图。如图4所示，控制器还配置成在车内温度低于预设温度且空调目标制热量大于或等于压缩机40处于最低工作转速状态下的制热量时，控制第七风门19处于空调内循环模式的位置处，控制第五风门17、第六风门18和第三风门62关闭，并根据目标除湿需求调节第一风门15的开度，根据目标出风温度调节第二风门16的开度，根据第二风门16的开度调节第四风门61的开度。这里，预设温度可以设为0℃，还可以根据具体设计需求进行设定。在该情况下，从进风口13进入的一部分气体经过蒸发器20进行制冷后通过第一风门15进入出风口14，另一部分气体通过第四风门61进入第二腔室12，经过冷凝器制热后通过第二风门16进入出风口14，两个气流在出风口14混合，从而达到目标出风温度。第二风门16的开度根据目标出风温度进行调节。当第二风门16的开度加大时，第四风门61需配合减小开度，反之加大开度。这里需要关闭外部冷凝器50的水路中的水泵，尽量减小压缩机40出来的高温冷媒能量。压缩机40的转速根据目标出风温度进行控制，出风温度偏低后加大压缩机40的转速，反之减小压缩机40的转速。

根据本发明第二方面的目的，本发明还提供了一种车辆，车辆安装有上述的空调系统100。对于空调系统100，这里不一一赘述。

该实施例在空调主机内增加一个冷凝器，将该冷凝器串联在空调系统100里面，再设置多个风门，从而通过控制多个风门实现了空调系统100的各个采暖的切换，可解决春秋季节热泵采暖容易偏热和除湿效果差等问题，并且能够提升热泵采暖系统的节能效率和采暖能力。并且取消了常规热泵系统中的电磁阀和单向阀，零部件数量减少可以节省制造成本，控制策略上更简单，同时可解决空调系统100模式切换各零部件产生的异响和控制不稳定的问题。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种车辆的空调系统，其特征在于，包括：

主机壳体，具有进风口和出风口，且其内部限定有第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与所述进风口连通且具有第一开口，所述第二腔室选择性地与所述第一腔室连通且具有第二开口，所述第一开口和所述第二开口均与所述出风口连通；

蒸发器，设置在所述第一腔室内，用于对所述第一腔室内的气体进行制冷；

内部冷凝器，设置在所述第二腔室内，用于对所述第二腔室内的气体进行制热；

第一风门，设置在所述第一开口处；

第二风门，设置在所述第二开口处；

控制器，与所述第一风门和所述第二风门连接，用于控制所述第一风门和所述第二风门的开度，从而调节所述出风口的出风温度。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，还包括：

隔板，位于所述第一腔室和所述第二腔室之间，所述隔板具有第三开口，所述第三开口位于所述蒸发器的下游并位于所述内部冷凝器的上游；

第三风门，设置在所述第三开口处；

所述控制器还与所述第三风门连接，用于控制所述第三风门的开度，使得所述第一腔室内的气体选择性地进入所述第二腔室内。

3.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述隔板具有第四开口，所述第四开口位于所述蒸发器的上游并位于所述内部冷凝器的上游；所述空调系统还包括：

第四风门，设置在所述第四开口处；

所述控制器还与所述第四风门连接，用于控制所述第四风门的开度，使得所述第一腔室内的气体选择性地进入所述第二腔室内。

4.根据权利要求3所述的空调系统，其特征在于，所述第一腔室具有第五开口，所述第二腔室具有第六开口；所述空调系统还包括：

第五风门，设置在所述第五开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许经由所述蒸发器冷却的所述冷气导出至车辆外部；

第六风门，设置在所述第六开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许经由所述内部冷凝器冷凝放热的所述热气导出至车辆外部。

5.根据权利要求4所述的空调系统，其特征在于，还包括：

第七风门，可转动地设置在所述进风口处，所述第七风门配置成在所述控制器的控制下转动，以使得所述空调系统在空调外循环模式、空调内循环模式和空调内外循环模式之间切换。

6.根据权利要求5所述的空调系统，其特征在于，还包括：

压缩机，

外部冷凝器，位于所述压缩机的下游并位于所述内部冷凝器的上游，所述外部冷凝器的内部设有水泵。

7.根据权利要求6所述的空调系统，其特征在于，

所述控制器配置成在车内温度高于车外温度且空调目标制热量小于所述压缩机处于最低工作转速状态下的制热量时，控制所述第七风门处于空调外循环模式的位置处，控制所述第五风门、所述第六风门和所述第四风门关闭，并根据目标出风温度调节所述第三风门、所述第一风门和所述第二风门的开度，以调节所述出风口的温度。

8.根据权利要求7所述的空调系统，其特征在于，

所述控制器还配置成在车内温度高于或等于预设温度且所述空调目标制热量大于或等于所述压缩机处于最低工作转速状态下的制热量时，控制所述第七风门处于空调内外循环模式的位置处，控制所述第一风门和所述第六风门关闭，并根据目标除湿需求调节所述第三风门的开度，根据目标出风温度调节所述第四风门的开度，以调节所述出风口的温度。

9.根据权利要求8所述的空调系统，其特征在于，

所述控制器还配置成在车内温度低于所述预设温度且所述空调目标制热量大于或等于所述压缩机处于最低工作转速状态下的制热量时，控制所述第七风门处于空调内循环模式的位置处，控制所述第五风门、所述第六风门和所述第三风门关闭，并根据目标除湿需求调节所述第一风门的开度，根据目标出风温度调节所述第二风门的开度，根据所述第二风门的开度调节所述第四风门的开度。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆安装有如权利要求1-9中任一项所述的空调系统。

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