CN114312225A - 一种车辆的通风换热系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆的通风换热系统及车辆，涉及车辆空调技术领域。本发明包括制冷剂回路、送风通道和排风通道，制冷剂回路由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器依次连接组成。送风通道用于将车外的气体导入车内，所述冷凝器位于所述送风通道内，用于对所述送风通道内的气体进行制热。排风通道用于将车内的气体排出车外，所述蒸发器位于所述排风通道内，用于对所述排风通道内的气体进行制冷，以使得吸收热量后的制冷剂经过所述冷凝器进行制热。上述技术方案通过蒸发器吸收即将从车内排出车外的气体的热量，使得车内气体余热能够进行再利用，将制冷后的冷空气排出车外，既利用了车内余热，提高了能源利用率，又避免了乘员舱起雾的情况发生。

Description

一种车辆的通风换热系统及车辆

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通风换热系统及车辆。

背景技术

传统的汽车空调通风系统，包括热泵空调通风系统，通风系统是通过前雨刮下面的通风盖板进入，再通过前围钣金开口进入空调主机的外循环进风口，再通过空调主机的箱体内的加热或者制冷后进入分配箱分配后进入风道和出风口，从而进入车内，再通过泄压口排出车外，即通风盖板->外循环进风口->空调箱->风道及出风口->车内->排气口(泄压口)->车外的一个通风过程。

现有的空调通风系统，在采暖的时候，基本上都是使用外循环模式，余热通过泄压口排出车外，无法利用乘员舱的余热对车内进行加热。如果采用内循环模式的话，则容易造成车内起雾，还需要通过蒸发器进行制冷和除湿。空气先经过蒸发器降温，再通过换热器加热，性能并不能得到提升，能耗和效率得不偿失。尤其是纯电动车辆，没有发动机余热可以利用，只能靠电能转化热能。而电加热效率是远低于热泵效率，能耗效率越低，达到相同的性能，耗电量就越大，会严重制约电池的续航里程，从而影响新能源车的实际使用体验。

现有的空调通风系统，采用单鼓风机及单通风风道，结构及原理存在局限，只能将乘员舱带余热的风排出车外，造成空调通风和采暖系统无法有效利用乘员舱热量，从而热泵空调只能从低温的环境中吸收热量。但是环境温度越低，能从环境中吸收的热量就越少，效率就越低。所以常规的热泵空调通风技术，能源利用率有限，尤其是纯电动汽车来说，冬天采暖严重减少了实际的行驶里程。

发明内容

本发明第一方面的目的是要提供一种车辆的通风换热系统，解决现有技术中汽车空调能源利用率较低的技术问题。

本发明第二方面的目的是要提供一种具有上述通风换热系统的车辆。

根据本发明第一方面的目的，本发明提供了一种车辆的通风换热系统，包括：

制冷剂回路，由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器依次连接组成；

送风通道，用于将车外的气体导入车内，所述冷凝器位于所述送风通道内，用于对所述送风通道内的气体进行制热；

排风通道，用于将车内的气体排出车外，所述蒸发器位于所述排风通道内，用于对所述排风通道内的气体进行制冷，以使得吸收热量后的制冷剂经过所述冷凝器进行制热。

可选地，包括：

壳体，具有第一进风口、第二进风口、出风口和排风口，所述壳体的内部限定有第一腔室和第二腔室；

所述冷凝器设置在所述第一腔室内，所述第一腔室与所述第一进风口和所述出风口连通，以形成所述送风通道；

所述蒸发器设置在所述第二腔室内，所述第二腔室与所述第二进风口和所述排风口连通，以形成所述排风通道。

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，所述隔板上设有第一开口，所述第一开口与所述第一进风口连通；

第一风门，设置在所述第一开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许所述第二腔室内的气体进入所述第一腔室。

可选地，所述壳体还具有第二开口和第三开口，所述第二开口与所述第二腔室连通，所述第三开口与所述第一腔室连接，所述通风换热系统还包括：

第二风门，设置在所述第二开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许所述第二腔室内的气体进入车内；

第三风门，设置在所述第三开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许所述第一腔室内的气体排出车外。

可选地，还包括：

控制器，与所述第一进风口、所述第二进风口、所述出风口、所述排风口、所述第一风门、所述第二风门、所述第三风门、所述冷凝器和所述蒸发器连接，所述控制器配置成在车辆处于采暖工况时控制所述第一进风口、所述第二进风口、所述出风口、所述排风口开启并控制所述第一风门、所述第二风门和所述第三风门关闭，以导通所述送风通道和所述排风通道，并控制所述冷凝器和所述蒸发器开启。

可选地，所述控制器还配置成在空调处于制冷工况时控制所述第二进风口和所述第二风门开启，控制所述蒸发器开启并控制所述排风口和所述第一风门关闭，以使得从车外或车内进入的气体进入所述第二腔室，并经过所述蒸发器进行制冷后进入到车内；

所述控制器还配置成在空调处于制冷工况时控制所述第一进风口和所述第三风门开启，以使得从车外进入的气体进入所述第一腔室，并经过所述冷凝器进行制热后排出车外。

可选地，所述控制器还配置成在空调处于制冷工况且空调处于外循环模式时控制所述第二进风口开启并控制所述第二进风口开启至空调处于外循环模式的位置处；在空调处于制冷工况且空调处于内循环模式时控制所述第二进风口开启并控制所述第二进风口开启至空调处于内循环模式的位置处。

可选地，还包括：

泄压口，设置在车身上，用于将车内的一部分空气排出车外。

可选地，所述壳体设置在车辆的机舱内部。

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通风换热系统。

本发明包括制冷剂回路、送风通道和排风通道，制冷剂回路由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器依次连接组成。送风通道用于将车外的气体导入车内，所述冷凝器位于所述送风通道内，用于对所述送风通道内的气体进行制热。排风通道用于将车内的气体排出车外，所述蒸发器位于所述排风通道内，用于对所述排风通道内的气体进行制冷，以使得吸收热量后的制冷剂经过所述冷凝器进行制热。上述技术方案通过蒸发器吸收即将从车内排出车外的气体的热量，使得车内气体余热能够进行再利用，将制冷后的冷空气排出车外，既利用了车内余热，提高了能源利用率，又避免了乘员舱起雾的情况发生。

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车辆的通风换热系统中送风通道的示意流向图；

图2是根据本发明一个实施例的车辆的通风换热系统中排风通道的示意流向图；

图3是根据本发明一个实施例的车辆的通风换热系统中制冷剂回路的示意结构图；

图4是根据本发明一个实施例的车辆处于采暖工况时通风换热系统的示意性状态图；

图5是根据本发明一个实施例的空调处于制冷工况时通风换热系统的示意性状态图。

附图标记：

10-蒸发器，20-冷凝器，30-压缩机，40-膨胀阀，50-壳体，60-隔板，70-泄压口，51-第一腔室，52-第二腔室，53-第二进风口，54-第二风门，55-第一进风口，56-出风口，57-排风口，58-第三风门，61-第一风门。

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车辆的通风换热系统中送风通道的示意流向图，图2是根据本发明一个实施例的车辆的通风换热系统中排风通道的示意流向图，图3是根据本发明一个实施例的车辆的通风换热系统中制冷剂回路的示意结构图。如图1、图2和图3所示，在一个具体地实施例中，车辆的通风换热系统包括制冷剂回路、送风通道和排风通道，制冷剂回路由压缩机30、冷凝器20、膨胀阀40和蒸发器10依次连接组成。送风通道用于将车外的气体导入车内，冷凝器20位于送风通道内，用于对送风通道内的气体进行制热。排风通道用于将车内的气体排出车外，蒸发器10位于排风通道内，用于对排风通道内的气体进行制冷，以使得吸收热量后的制冷剂经过冷凝器20进行制热。这里，冷凝器20为空调内置冷凝器20，通风换热系统还包括设置压缩机30和外置冷凝器20。

该实施例通过蒸发器10吸收即将从车内排出车外的气体的热量，使得车内气体余热能够进行再利用，将制冷后的冷空气排出车外，既利用了车内余热，提高了能源利用率，又避免了乘员舱起雾的情况发生。制冷剂侧的换热过程是通过外置冷凝器20吸收空气中的热气，再通过制冷剂回路，通过内置冷凝器20将制冷剂热量散发到主机内，由鼓风机带动送到乘员舱内部。

传统热泵空调，在零下-10°以下，热泵效率开始很低，需要辅助加热运行一段时间后才有可能提供较好的采暖舒适性。而本实施例由于利用乘员舱余热回收，所以在低温环境下，随着乘员舱内温度逐渐热起来的时候，热泵效率会越来越高，舒适性会更好。所以本实施例的通风换热系统在超低温条件下，如-30℃，也仅需要预热过程，并不受使用环境的约束。

在该实施例中，通风换热系统包括壳体50，壳体50具有第一进风口55、第二进风口53、出风口56和排风口57，壳体50的内部限定有第一腔室51和第二腔室52。冷凝器20设置在第一腔室51内，第一腔室51与第一进风口55和出风口56连通，以形成送风通道。蒸发器10设置在第二腔室52内，第二腔室52与第二进风口53和排风口57连通，以形成排风通道。这里，壳体50设置在机舱内部。在其他实施例中，壳体50还可以设置在乘员舱内。与传统空调相比，该实施例将壳体50设置在机舱内部的话可以有效地降低乘员舱内的鼓风机噪音，改善车内NVH性能，并且可以便于利用车内空气温度后将空气排出车外，提高效率。同时壳体50和车内分配箱只通过一个钣金开口进行连接，减少钣金开口数量，可以提高装配工艺可靠性及便利性，同时改善密封性能。这里，车内分配箱具有除霜风口、吹面风口和吹脚风口，从壳体50内出来的气体可以通过上述风口进行分配后再进入乘员舱内。

进一步地，通风换热系统还包括隔板60，其位于第一腔室51和第二腔室52之间，隔板60上设有第一开口，第一开口与第一进风口55连通。第一风门61设置在第一开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许第一腔室51内的气体进入第二腔室52。可以理解的是，该实施例通过设置第一风门61，可以使得第一腔室51内的气体进入到第二腔室52内，也可以使得第二腔室52内的气体进入到第一腔室51内。

在该实施例中，壳体50还具有第二开口和第三开口，第二开口与第二腔室52连通，第三开口与第一腔室51连接，通风换热系统还包括第二风门54和第三风门58，第二风门54设置在第二开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许第二腔室52内的气体进入车内。第三风门58设置在第三开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许第一腔室51内的气体排出车外。

图4是根据本发明一个实施例的车辆处于采暖工况时通风换热系统的示意性状态图。如图4所示，在该实施例中，通风换热系统还包括控制器(图中未示出)，控制器与第一进风口55、第二进风口53、出风口56、排风口57、第一风门61、第二风门54、第三风门58、冷凝器20和蒸发器10连接，控制器配置成在车辆处于采暖工况时控制第一进风口55、第二进风口53、出风口56、排风口57开启并控制第一风门61、第二风门54和第三风门58关闭，以导通送风通道和排风通道，并控制冷凝器20和蒸发器10开启，此时空调处于制热工况并处于外循环模式。车外的气体从第一进风口55处进入到第一腔室51内，经过冷凝器20制热后从出风口56进入到乘员舱，从而给乘员舱供暖。乘员舱内的部分气体从第二进风口53进入到第二腔室52内，经过蒸发器10制冷后再从排风口57处排出车外，蒸发器10处的制冷剂吸收气体的热量后经过冷凝器20进行制热，相当于将车内的气体余热再次利用了，避免了能源损失。

图5是根据本发明一个实施例的空调处于制冷工况时通风换热系统的示意性状态图。如图5所示，控制器还配置成在空调处于制冷工况时控制第二进风口53和第二风门54开启，控制蒸发器10开启并控制排风口57和第一风门61关闭，以使得从车外或车内进入的气体进入第二腔室52，并经过蒸发器10进行制冷后进入到车内。控制器还配置成在空调处于制冷工况时控制第一进风口55和第三风门58开启，以使得从车外进入的气体进入第一腔室51，并经过冷凝器20进行制热后排出车外。该实施例在空调处于制冷工况时通过冷凝器20换热后的制冷剂经过蒸发器10进行制冷，从而达到能源利用的效果。

控制器还配置成在空调处于制冷工况且空调处于外循环模式时控制第二进风口53开启并控制第二进风口53开启至空调处于外循环模式的位置处；在空调处于制冷工况且空调处于内循环模式时控制第二进风口53开启并控制第二进风口53开启至空调处于内循环模式的位置处。可以理解的是，该实施例中，空调处于制冷工况且空调处于外循环模式或空调处于制冷工况且空调处于内循环模式时只要改变第二进风口53所处的位置即可，其他地方的控制不需要改变。

在该实施例中，如果需要混风的话，控制器控制第一风门61开启，经过蒸发器10制冷后的气体通过第一风门61进入到第一腔室51内，再经过冷凝器20制热后从出风口56进入到车内。这里，需要根据目标出风温度调节出风口56的开度和第三风门58的开度，以控制经过冷凝器20制热后的气体进入车内的气体量，多余的气体可以从第三风门58处排出车外。

在该实施例中，通风换热系统还包括泄压口70，其设置在车身上，用于将车内的一部分空气排出车外，以保证车辆前后排的通风性能。可以理解的是，乘员舱内的少数气体从泄压口70处排出车外，多数气体从第二进风口53进入到第二腔室52内，再从排风口57处排出，相当于该实施例中有两条排风路径。

该实施例中空调处于制热工况并处于外循环模式：首先车外的气体经过第一进风口55进入壳体50内部，相当于空调主机内部，经过风机带动经过冷凝器20加热，热风再通过出风口56和车内分配箱分配风道后吹到车内，从而使车内暖和起来。为了保证车内流场及舒适性，车内的热风一部分向后吹向后排经过行李箱和泄压口70排出车外；另一部分主要的热风向前循环经过车身过孔由主机鼓风机从第二进风口53处吸到壳体50内部，然后经过蒸发器10吸热后，将冷风从排风口57处排出壳体50，进而排出车外。而蒸发器10吸收热量的制冷剂经过管路和压缩机30加压驱动后，经过冷凝器20和空气进行散热，冷空气经过加热后进入车内。

本发明还提供了一种车辆，车辆安装有上述的通风换热系统。对于通风散热系统，这里不一一赘述。

本实施例在空调外循环模式下，可以对乘员舱车内空气余热进行再利用，将变冷后的冷空气排出车外，即利用了车内余热，提高了能耗效率，同时避免了乘员舱起雾的可能和风险。本实施例采用双通的通风换热系统，一个送风通道通过冷凝器20，另一个排风通道通过蒸发器10，这样采暖的时候，通过蒸发器10的风可以不经过冷凝器20就可以排出车外；而经过冷凝器20的风也无需经过蒸发器10。两个风道的风都可以通过单独的风门进行控制将空气排出到车外，两个通道都可以利用车内空气进行余热利用或制冷利用。

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)

1.一种车辆的通风换热系统，其特征在于，包括：

制冷剂回路，由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器依次连接组成；

送风通道，用于将车外的气体导入车内，所述冷凝器位于所述送风通道内，用于对所述送风通道内的气体进行制热；

排风通道，用于将车内的气体排出车外，所述蒸发器位于所述排风通道内，用于对所述排风通道内的气体进行制冷，以使得吸收热量后的制冷剂经过所述冷凝器进行制热。

2.根据权利要求1所述的通风换热系统，其特征在于，包括：

壳体，具有第一进风口、第二进风口、出风口和排风口，所述壳体的内部限定有第一腔室和第二腔室；

所述冷凝器设置在所述第一腔室内，所述第一腔室与所述第一进风口和所述出风口连通，以形成所述送风通道；

所述蒸发器设置在所述第二腔室内，所述第二腔室与所述第二进风口和所述排风口连通，以形成所述排风通道。

3.根据权利要求2所述的通风换热系统，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，所述隔板上设有第一开口，所述第一开口与所述第一进风口连通；

第一风门，设置在所述第一开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许所述第二腔室内的气体进入所述第一腔室。

4.根据权利要求3所述的通风换热系统，其特征在于，所述壳体还具有第二开口和第三开口，所述第二开口与所述第二腔室连通，所述第三开口与所述第一腔室连接，所述通风换热系统还包括：

第二风门，设置在所述第二开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许所述第二腔室内的气体进入车内；

第三风门，设置在所述第三开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许所述第一腔室内的气体排出车外。

5.根据权利要求4所述的通风换热系统，其特征在于，还包括：

控制器，与所述第一进风口、所述第二进风口、所述出风口、所述排风口、所述第一风门、所述第二风门、所述第三风门、所述冷凝器和所述蒸发器连接，所述控制器配置成在车辆处于采暖工况时控制所述第一进风口、所述第二进风口、所述出风口、所述排风口开启并控制所述第一风门、所述第二风门和所述第三风门关闭，以导通所述送风通道和所述排风通道，并控制所述冷凝器和所述蒸发器开启。

6.根据权利要求5所述的通风换热系统，其特征在于，

所述控制器还配置成在空调处于制冷工况时控制所述第二进风口和所述第二风门开启，控制所述蒸发器开启并控制所述排风口和所述第一风门关闭，以使得从车外或车内进入的气体进入所述第二腔室，并经过所述蒸发器进行制冷后进入到车内；

所述控制器还配置成在空调处于制冷工况时控制所述第一进风口和所述第三风门开启，以使得从车外进入的气体进入所述第一腔室，并经过所述冷凝器进行制热后排出车外。

7.根据权利要求6所述的通风换热系统，其特征在于，

所述控制器还配置成在空调处于制冷工况且空调处于外循环模式时控制所述第二进风口开启并控制所述第二进风口开启至空调处于外循环模式的位置处；在空调处于制冷工况且空调处于内循环模式时控制所述第二进风口开启并控制所述第二进风口开启至空调处于内循环模式的位置处。

8.根据权利要求1所述的通风换热系统，其特征在于，还包括：

泄压口，设置在车身上，用于将车内的一部分空气排出车外。

9.根据权利要求1所述的通风换热系统，其特征在于，

所述壳体设置在车辆的机舱内部。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆安装有如权利要求1-9中任一项所述的通风换热系统。

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