CN114475143A - 电动车辆用空调装置及利用该装置的电动车辆用空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动车辆用空调装置及利用该空调装置的电动车辆用空调系统，该电动车辆用空调装置包括：空调壳体，设置在车辆下车身下部，并且通过上部的排出口与室内连通，以使空调空气循环；HVAC模块，设置在空调壳体的内部，通过调节内部空气和外部空气的温度来向室内提供空调空气；以及热交换模块，设置在空调壳体的内部中的HVAC模块的下侧，并且根据HVAC模块是否制冷和制热来与HVAC模块进行热交换。该电动车辆用空调装置及利用该空调装置的电动车辆用空调系统通过集成HVAC和空调系统的冷却区域来缩短制冷剂流路，并且利用热泵来确保制冷和制热性能。

Description

电动车辆用空调装置及利用该装置的电动车辆用空调系统
技术领域
本发明涉及一种通过集成HVAC和空调系统的冷却区域来缩短制冷剂流路并确保制冷和制热性能的电动车辆用空调装置及利用该空调装置的电动车辆用空调系统。
背景技术
近年来，电动汽车成为实施环保技术和解决能源枯竭等问题的社会焦点。电动汽车利用从电池接收电力并输出动力的马达进行运转。因此，由于电动汽车具有不排出二氧化碳、噪音非常小并且马达的能量效率高于发动机的能量效率的优点，因此作为环保汽车而受到关注。
在实现电动汽车方面，核心技术是与电池模块有关的技术，并且近年来对电池的轻量化、小型化和短充电时间的研究非常活跃。只有在最佳温度环境下使用，电池模块才能维持最佳性能和长寿命。但是，由于在驱动过程中产生的热和外部温度变化，很难在最佳温度环境中使用。
另外，由于电动汽车没有诸如内燃机的在单独的发动机中燃烧时产生的废热源，因此在冬天使用电制热装置执行车辆室内制热，并且在严寒期需要进行预热以提高电池的充电和放电性能，所以分别组成单独的冷却水加热式电加热器。即，为了维持电池模块的最佳温度环境，使用一种与用于车辆室内空气调节的制冷和制热系统单独地运用用于电池模块温度调节的制冷和制热系统的技术。
在此，对于用于车辆室内空气调节的制冷和制热系统，应用用于使制热能量消耗最小化的热泵技术来增加行驶里程，从而使能量消耗量最小化。但是，由于空调系统的构造单独存在于车辆外部，因此需要单独的管道连接，并且增加制冷剂管线，因此存在所需的制冷剂量增加的问题。
上述背景技术说明的内容仅用以加强对本发明背景的理解，不应被解释为承认属于本发明所属领域的普通技术人员已知的现有技术。
现有技术文献
专利文献
(专利文献1)KR 10-2008-0092527A(2008.10.16)
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明是为解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种通过集成HVAC和空调系统的冷却区域来缩短制冷剂流路并确保制冷和制热性能的电动车辆用空调装置及利用该空调装置的电动车辆用空调系统。
(二)技术方案
用于实现上述目的的根据本发明的电动车辆用空调装置包括：空调壳体，设置在车辆下车身下部，并且通过上部的排出口与室内连通，以使空调空气循环；HVAC模块，设置在空调壳体的内部，通过调节内部空气和外部空气的温度来向室内提供空调空气；以及热交换模块，设置在空调壳体的内部中的HVAC模块的下侧，并且根据HVAC模块是否制冷和制热来与HVAC模块进行热交换。
空调壳体被划分为第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域被配置为内部空气和外部空气在所述第一区域中循环，所述第二区域被配置为从第一区域接收内部空气和外部空气并与室内连接，并且设置有HVAC模块，所述第三区域被配置为循环通过电气设备的空气和外部空气在所述第三区域中循环，并且设置有热交换模块。
在空调壳体中设置有鼓风机，所述鼓风机同时将空气吹送到第一区域和第三区域，HVAC模块包括：空调器，设置在第一区域中以调节内部空气和外部空气的流通量；蒸发器，设置在第二区域中；以及加热器，设置在第二区域中，热交换模块包括共享在蒸发器中循环的制冷剂的室内热交换器。
当向室内提供冷却空气时，内部空气通过空调器流入第一区域，在第二区域中内部空气通过蒸发器进行冷却，并且在第三区域中外部空气通过鼓风机传输到室内热交换器。
当向室内提供制热空气时，内部空气和外部空气通过空调器流入第一区域，在第二区域中内部空气和外部空气通过加热器加热，并且在第三区域中外部空气和循环通过电气设备的空气通过鼓风机传输到室内热交换器。
在空调壳体中，第一区域和第二区域被划分设置到侧面，第三区域被划分设置到第二区域的下方。
在空调壳体的第一区域形成有内部空气流入的内部空气流入口和外部空气流入的外部空气流入口，空调器由调节内部空气和外部空气的流通量的第一调节门使经过第一调节门的内部空气和外部空气流到第二区域的的排风机构成。
在第二区域中，在空气流通的方向上设置蒸发器和加热器，并且加热器的后方进一步包括电加热器。
第二区域被划分为第一流通路径和第二流通路径，所述第一流通路径被配置为从第一区域传输的空气不经过加热器和电加热器而旁路通过，所述第二流通路径被配置为从第一区域传输的空气经过加热器和电加热器。
在第二区域中设置有调节第一流通路径的打开和关闭的第二调节门。
在第二区域中设置有调节第二流通路径的打开和关闭的第三调节门。
在空调壳体的第三区域形成有循环通过电气设备的空气流入的PE室流入口和外部空气流入的第二外部空气流入口，并且设置有调节PE室流入口和第二外部空气流入口的打开量的第四调节门。
在空调壳体形成有开口，第二区域和第三区域通过所述开口连通以使空气从第二区域流到第三区域，在开口中设置有调节开口的打开和关闭的第五调节门。
在空调壳体中设置有引导路径，所述引导路径被配置为捕集由蒸发器生成的冷凝水并使冷凝水移动到室内热交换器侧。
在空调壳体中，第一区域和第二区域被划分设置到侧面，第三区域被划分设置到第二区域的前方或后方。
另一方面，根据权利要求1的电动车辆用空调装置的电动车辆用空调系统包括：制冷剂管线，制冷剂在所述制冷剂管线中循环，并且设置有压缩机、热交换模块的室内热交换器、膨胀机构和HAVC模块的蒸发器；加热管线，冷却水在所述加热管线中循环，并且设置有第一水泵和HAVC模块的加热器；电气管线，冷却水在所述电气管线中循环，并且设置有第二水泵、室外热交换器和PE模块；电池管线，冷却水在所述电池管线中循环，并且设置有第三水泵和电池模块；第一热交换器，连接到制冷剂管线和加热管线，以使得制冷剂管线中的制冷剂和加热管线中的冷却水之间进行热交换；以及第二热交换器，连接到电气管线和电池管线，以使得电气管线中的冷却水和电池管线中的冷却水之间进行热交换。
制冷剂管线包括：第一制冷剂管线，从压缩机经由第一热交换器和第一膨胀机构连接到室内热交换器；第二制冷剂管线，从室内热交换器经由第二膨胀机构和第三热交换器连接到压缩机；以及第三制冷剂管线，从第二制冷剂管线分支出来并经由第三膨胀机构和蒸发器连接到压缩机。
加热管线和电气管线通过第一多通阀连接，电气管线和电池管线通过第二多通阀连接。
电气管线包括：第一电气管线，从第一多通阀经由室外热交换器、第二水泵和PE模块循环到第一多通阀；以及第二电气管线，从第一电气管线分支出来并经由第二热交换器返回到第一电气管线，在第二电气管线从第一电气管线分支出来的位置处设置有第三多通阀。
从加热器的前方分支出来的旁通管线在加热管线中进一步延伸，并且在旁通管线中设置有第四多通阀。
(三)有益效果
具有如上所述结构的电动车辆用空调装置及利用该空调装置的电动车辆用空调系统通过集成HVAC和空调系统的冷却区域来缩短制冷剂流路，并且利用热泵来确保制冷和制热性能。
附图说明
图1是示出根据本发明的应用于电动汽车的空调壳体的图。
图2是示出根据本发明的电动车辆用空调装置的空调壳体的图。
图3是示出图2所示的电动车辆用空调装置的第一区域的图。
图4是示出图2所示的电动车辆用空调装置的第二区域和第三区域的图。
图5是用于说明图2所示的电动车辆用空调装置的制冷操作的图。
图6是用于说明图2所示的电动车辆用空调装置的制热操作的图。
图7是示出根据本发明的电动车辆用空调装置的另一实施例的图。
图8是根据本发明的电动车辆用空调系统的电路图。
图9是用于说明图8所示的电动车辆用空调系统的制冷操作的图。
图10是用于说明图8所示的电动车辆用空调系统的制热操作的图。
附图标记说明
100：空调壳体 110：第一区域
111：内部空气流入口 112：第一外部空气流入口
120：第二区域 121：第一流通路径
122：第二流通路径 123：第二调节门
124：第三调节门 125：引导路径
130：第三区域 131：PE室流入口
132：第二外部空气流入口 133：第四调节门
134：开口 135：第五调节门
140：鼓风机 200：HVAC模块
210：空调器 211：第一调节门
212：排风机 213：蒸发器
214：加热器 215：电加热器
300：热交换模块 310：室内热交换器
10：压缩器 20：第一水泵
30：第二水泵 40：室外热交换器
50：PE模块 60：第三水泵
70：第一热交换器 80：第二热交换器
91：第一膨胀机构 92：第二膨胀机构
93：第三膨胀机构 MB1：第一多通阀
MB2：第二多通阀 MB3：第三多通阀
MB4：第四多通阀 L1：制冷剂管线
L1-a：第一制冷剂管线 L1-b：第二制冷剂管线
L1-c：第三制冷剂管线 L2：加热管线
L2-a：旁通管线 L3：电气管线
L3-a：第一电气管线 L3-b：第二电气管线
L4：电池管线
具体实施方式
以下，参照附图对根据本发明的优选实施例的电动车辆用空调装置及利用该空调装置的电动车辆用空调系统进行说明。
图1是示出根据本发明的应用于电动汽车的空调壳体的图，图2是示出根据本发明的电动车辆用空调装置的空调壳体的图，图3是示出图2所示的电动车辆用空调装置的第一区域的图，图4是示出图2所示的电动车辆用空调装置的第二区域和第三区域的图，图5是用于说明图2所示的电动车辆用空调装置的制冷操作的图，图6是用于说明图2所示的电动车辆用空调装置的制热操作的图，图7是示出根据本发明的电动车辆用空调装置的另一实施例的图，图8是根据本发明的电动车辆用空调系统的电路图，图9是用于说明图8所示的电动车辆用空调系统的制冷操作的图，图10是用于说明图8所示的电动车辆用空调系统的制热操作的图。
如图1至图3所示，根据本发明的电动车辆用空调装置包括：空调壳体100，设置在车辆下车身U1下部，并且上部与室内连接，以使空气循环；HVAC模块200，设置在空调壳体100的内部，通过调节内部空气和外部空气的温度来向室内提供空调空气；以及热交换模块300，设置在空调壳体100的内部中的HVAC模块200的下侧，并且根据HVAC模块200是否制冷和制热来与HVAC模块200进行热交换。
如此，空调壳体100中包括形成制热空气或制冷空气的HVAC模块200和热交换模块300，以通过HVAC模块200形成制热空气或制冷空气并将其提供给室内，并且通过热交换模块300确保空气调节时的热泵效率。该空调壳体100设置在车辆下车身U1的下部，并且上部与室内连接，从而可以向室内提供室内和空调壳体100的内部通过HVAC模块200进行空气调节的空气。即，对于未来型汽车，必须尽可能确保室内空间，并且必须减小空调装置的安装空间，从而将空调壳体100设置在车辆下车身U1中。特别地，由于HVAC模块200和热交换模块300设置在空调壳体100内部，所以制冷剂管线缩短并且整体尺寸减小。
在此，空调壳体100被划分为第一区域110、第二区域120和第三区域130，第一区域110被配置为内部空气和外部空气在所述第一区域110中循环，第二区域120被配置为从第一区域110接收内部空气和外部空气并与室内连接，并且设置有HVAC模块200，第三区域130被配置为循环通过电气设备的空气和外部空气在所述第三区域130中循环，并且设置有热交换模块300。
另外，在空调壳体100中设置有鼓风机140，所述鼓风机140同时将空气吹送到第一区域110和第三区域130。HVAC模块200包括：空调器210，设置在第一区域110中以调节内部空气和外部空气的流通量；蒸发器213，设置在第二区域120中；以及加热器214，设置在第二区域120中，热交换模块300包括共享在蒸发器213中循环的制冷剂的室内热交换器310。
如上所述，形成制热空气或制冷空气的HVAC模块200和热交换模块300一起配置在空调壳体100中，并且构成HVAC模块200和热交换模块300的各个组件分散设置在第一区域110、第二区域120和第三区域130。在空调壳体100的内部，第一区域110、第二区域120和第三区域130分别由隔板划分开，第一区域110中内部空气和外部空气流通，第二区域120中形成制冷空气或制热空气并将其提供给室内空间，并且第三区域130用作用于确保空调模块的热泵效率的空间。
在该空调壳体100的内部，空调器210设置在第一区域110中，蒸发器213和加热器214设置在第二区域120中，室内热交换器310设置在第三区域130中。因此，在空调壳体100的第一区域110中，可以通过空调器210选择性地调节并流通内部空气和外部空气，并且在第二区域120中，可以根据是否制冷或制热来操作蒸发器213或加热器214以形成制冷/制热空气。在此，在第二区域120中，可以通过连通下车身U1和上车身U2的排出口126向室内提供第二区域120的空调空气。另外，在第三区域130中，室内热交换器310根据是否制冷或制热来使制冷剂冷凝或膨胀，从而确保热泵效率。即，制冷剂在蒸发器213和室内热交换器310中循环，冷却水在加热器214中循环，并且可以通过制冷剂和冷却水的热交换来实现热泵。除了蒸发器213、室内热交换器310和加热器214之外，下面再次描述由压缩机10、热交换器和膨胀机构构成的热泵系统。
即，在本发明中，如图5所示，当向室内提供冷却空气时，内部空气通过空调器210流入第一区域110，在第二区域120中内部空气通过蒸发器213进行冷却，并且在第三区域130中外部空气通过鼓风机140传输到室内热交换器310。如此，当进行室内制冷时，作为内部空气循环模式，内部空气通过空调器210流入第一区域110，并且通过蒸发器213在第二区域120中形成冷却空气，从而向室内提供冷却空气。在此，室内热交换器310使制冷剂冷凝，并且在第三区域130中通过鼓风机140提高冷凝效率。
同时，如图6所示，当向室内提供制热空气时，内部空气和外部空气通过空调器210流入第一区域110，在第二区域120中内部空气和外部空气通过加热器214加热，并且在第三区域130中外部空气和循环通过电气设备的空气通过鼓风机140传输到室内热交换器310。如此，当执行室内制热时，内部空气和外部空气通过空调器210流入第一区域110，并且通过加热器214在第二区域120中形成制热空气，从而向室内提供制热空气。此时，由于蒸发器213不使制冷剂膨胀，因此不形成冷却空气，并且室内热交换器310使制冷剂膨胀并由此通过吸热确保传输到加热器214的热。
如上所述，在本发明中，由于空调壳体100内部包括HVAC模块200和热交换模块300的一部分构造，因此整体尺寸减小，并且因此缩短制冷剂管线。另外，可以对室内进行制冷或制热，并通过热泵提高制热效率。
下面，对上述本发明进行详细说明。
如图3至图4所示，在空调壳体100中，第一区域110和第二区域120可以被划分设置到侧面，第三区域130被划分设置到第二区域120的下方。如此，由于空调壳体100中第一区域110和第二区域120设置在侧面，因此可以缩短从第一区域110向第二区域120流通的气流的移动路径。另外，由于第三区域130设置在第二区域120的下方，因此室内热交换器310与蒸发器213之间的距离缩短，从而室内热交换器310与蒸发器213之间的制冷剂管线缩短。另外，由于第二区域120的蒸发器213位于第三区域130的室内热交换器310的上方，因此当通过蒸发器213形成冷却空气时生成的冷凝水传输到下侧的室内热交换器310，从而通过冷凝水进一步确保室内热交换器310的散热性能。
同时，在空调壳体100的第一区域110中形成有内部空气流入的内部空气流入口111和外部空气流入的第一外部空气流入口112，并且空调器210由调节内部空气和外部空气的流通量的第一调节门211和使经过第一调节门211的内部空气和外部空气流到第二区域120的排风机(blower)212构成。即，在第一区域110中，内部空气流入口111是从下车身U1到上车身U2侧与室内连通以使车辆室内的空气流入的部分，并且第一外部空气流入口112是室外的外部空气流入的部分。在此，内部空气流入口111和第一外部空气流入口112通过第一调节门211调节内部空气和外部空气的流通量，并且内部空气和外部空气通过排风机212的操作流到第二区域120。空调器210可以进一步设置有过滤内部空气或外部空气中的杂质的过滤器F。
同时，在第二区域120中，在空气流通的方向上设置蒸发器213和加热器214，并且加热器214的后方可以进一步包括电加热器215。即，通过第一区域110流通的内部空气和外部空气在第二区域120中经过蒸发器213和加热器214流到室内。特别地，由于加热器214的后方进一步设置有电加热器215，因此当向室内提供制热空气时，电加热器215附加仅使用加热器214时不足的热源，从而可以提供室内所需的制热空气。电加热器215可以由PTC加热器构成。
在此，第二区域120被划分为第一流通路径121和第二流通路径122，第一流通路径121被配置为从第一区域110传输的空气不经过加热器214和电加热器215而旁路通过，第二流通路径122被配置为从第一区域110传输的空气经过加热器214和电加热器215。另外，在第二区域120中设置有调节第一流通路径121的打开和关闭的第二调节门123和调节第二流通路径122的打开和关闭的第三调节门124。
如上所述，第二区域120被划分为第一流通路径121和第二流通路径122，并且第一流通路径121的打开量由第二调节门123调节，第二流通路径122的打开量由第三调节门124调节。即，第一流通路径121用于向室内提供制冷空气时确保额外的风量，在经过蒸发器213后流入室内的空气的一部分通过第一流通路径121直接流到室内，从而可以确保制冷空气。如此，当向室内提供制冷空气时，第二调节门123可以打开。
第二流通路径122是从第一区域110传输的空气经过加热器214和电加热器215的部分，并且第二流通路径122的打开量由第三调节门124选择性地调节。由此，当向室内提供制冷空气时，第三调节门124关闭，从而可以使经过蒸发器213的制冷空气全部流到第一流通路径121以确保风量。另一方面，当向室内提供制热空气时，第三调节门124打开第二流通路径122，第二调节门123关闭第一流通路径121，使得在第二区域120中空气可以经过加热器214和电加热器215。第二调节门123和第三调节门124中的任何一个可以被选择性地应用，也可以全部配置。
另一方面，在空调壳体100的第三区域130中形成有循环通过电气设备的空气流入的PE室流入口131和外部空气流入的第二外部空气流入口132，并且可以设置有调节PE室流入口131和第二外部空气流入口132的打开量的第四调节门133。
即，在第三区域130中，PE室流入口131是由各种电气设备加热的空气流入的部分，第二外部空气流入口132是室外的外部空气流入的部分。在此，PE室流入口131和第二外部空气流入口132由第四调节门133调节循环通过电气设备的空气和外部空气的流通量，并且各空气可以通过鼓风机140流通。如此，循环通过电气设备的加热空气通过PE室流入口131流通，从而可以在室内制热时使循环通过电气设备的加热的空气被供应到室内热交换器310，以增加室内热交换器310的吸热量。由此，根据热泵系统的加热器214的制热性能得以提高。
另一方面，在空调壳体100中形成有开口134，第二区域120和第三区域130通过开口134连通以使空气从第二区域120流到第三区域130，在开口134中可以设置有调节开口134的打开和关闭的第五调节门135。该开口134可以形成在在第二区域120中流通的空气可以流到第三区域130的室内热交换器310的位置，并且通过第五调节门135调节打开量。由此，在室内制热时第五调节门135打开，室内空间的温暖的内部空气通过开口134流入室内热交换器310，从而增加室内热交换器310的吸热量。因此，根据热泵系统的加热器214的制热性能得以提高。
同时，在空调壳体100中可以设置有引导路径125，所述引导路径125被配置为捕集由蒸发器213生成的冷凝水并使冷凝水移动到室内热交换器310侧。在本发明中，由于第三区域130设置在第二区域120的下侧，因此蒸发器213设置在室内热交换器310的上侧。因此，由蒸发器213生成的冷凝水可以移动到下侧的室内热交换器310。此外，在第二区域120中在蒸发器213的下侧设置有引导路径125，从而由蒸发器213生成的冷凝水可以通过引导路径125移动到室内热交换器310。该引导路径125可以以管状形式延伸形成。因此，当通过蒸发器213形成冷却空气时生成的冷凝水传输到室内热交换器310，从而可以进一步确保根据冷凝水的室内热交换器310的散热性能。
另一方面，如图7所示，在空调壳体100中，第一区域110和第二区域120可以被划分设置到侧面，第三区域130被划分设置到第二区域120的前方或后方。如此，由于空调壳体100中第一区域110和第二区域120设置在侧面，因此可以缩短从第一区域110向第二区域120流通的气流的移动路径。另外，由于第三区域130设置在第二区域120的前方或后方，因此室内热交换器310与蒸发器213之间的距离缩短，从而室内热交换器310与蒸发器213之间的制冷剂管线可以缩短。另外，通过设置在空调壳体100中的鼓风机140，流到第一区域110和第三区域130的外部空气的流动平滑。
根据图3的空调壳体100的第一区域110、第二区域120和第三区域130的设置以及根据图7的空调壳体100的第一区域110、第二区域120和第三区域130的设置可以选择性地应用。
另一方面，如图8所示，根据本发明的电动车辆用空调装置的电动车辆用空调系统包括：制冷剂管线L1，制冷剂在所述制冷剂管线中循环，并且设置有压缩机10、室内热交换器310、膨胀机构和蒸发器213；加热管线L2，冷却水在所述加热管线中循环，并且设置有第一水泵20和加热器214；电气管线L3，冷却水在电气管线中循环，并且设置有第二水泵30、室外热交换器40和PE模块50；电池管线L4，冷却水在所述电池管线中循环，并且设置有第三水泵60和电池模块BM；第一热交换器70，连接到制冷剂管线L1和加热管线L2，以使得制冷剂管线L1中的制冷剂和加热管线L2中的冷却水之间进行热交换；以及第二热交换器80，连接到电气管线L3和电池管线L4，以使得电气管线L3中的冷却水和电池管线L4中的冷却水之间进行热交换。
即，制冷剂管线L1中设置有压缩机10、室内热交换器310、膨胀机构和蒸发器213，以通过制冷剂循环来执行空气调节，并且冷却水在加热管线L2、电气管线L3和电池管线L4中循环，以通过各种电气设备的冷却和热交换来实现热泵。电池管线L4中可以进一步设置水加热加热器H以调节电池模块BM的温度。
在此，压缩机10压缩并排出制冷剂，以使制冷剂在制冷剂管线L1中循环，并且膨胀机构根据是否制冷或制热来使制冷剂膨胀或者被打开以允许制冷剂经过或者被关闭以防止制冷剂经过。
第一水泵20、第二水泵30和第三水泵60分别使冷却水在加热管线L2、电气管线L3和电池管线L4中循环。
室外热交换器40可以设置在室外，并且被配置成通过散热器风扇的旋转来冷却冷却水以调节温度。
由此，PE模块50和电池模块BM可以分别通过冷却水冷却。
第一热交换器70连接到制冷剂管线L1和加热管线L2，以使得在制冷剂管线L1中循环的制冷剂和在加热管线L2中循环的冷却水之间进行热交换。
第二热交换器80连接到电气管线L3和电池管线L4，以使得电气管线L3中的冷却水和电池管线L4中的冷却水之间进行热交换。
由此，本发明可以通过在各管线中循环的制冷剂或冷却水之间进行热交换来实现热泵。
具体地，制冷剂管线L1可以包括：第一制冷剂管线L1-a，从压缩机10经由第一热交换器70和第一膨胀机构91连接到室内热交换器310；第二制冷剂管线L1-b，从室内热交换器310经由第二膨胀机构92和第三热交换器连接到压缩机10；以及第三制冷剂管线L1-c，从第二制冷剂管线L1-b分支出来并经由第三膨胀机构93和蒸发器213连接到压缩机10。因此，制冷剂可以在第一制冷剂管线L1-a中通过第一热交换器70与加热管线L2中的冷却水进行热交换，或者可以在第二制冷剂管线L1-b中通过第二热交换器80与电池管线L4进行热交换。另外，根据第三膨胀机构93的打开状态，蒸发器213可蒸发制冷剂或防止制冷剂流通。
加热管线L2和电气管线L3可以通过第一多通阀MB1连接，电气管线L3和电池管线L4可以通过第二多通阀MB2连接。即，加热管线L2和电气管线L3通过第一多通阀MB1共享冷却水，并确定冷却水的流通路径。另外，电气管线L3和电池管线L4通过第二多通阀MB2共享冷却水，并确定冷却水的流通路径。根据各回路的设计，所述第一多通阀MB1和第二多通阀MB2可以应用三相阀或四相阀。
电气管线L3可以包括：第一电气管线L3-a，从第一多通阀MB1经由室外热交换器40、第二水泵30和PE模块50循环到第一多通阀MB1；以及第二电气管线L3-b，从第一电气管线L3-a分支出来并经由第二热交换器80返回到第一电气管线L3-a，在第二电气管线L3-b从第一电气管线L3-a分支出来的位置处可以设置有第三多通阀MB3。如此，电气管线L3分为第一电气管线L3-a和第二电气管线L3-b，并且第二电气管线L3-b通过第二热交换器80与电池管线L4进行热交换，因此可以利用PE模块50或电池模块BM的废热来提高制热时的热泵效率。
同时，从加热器214的前方分支出来的旁通管线L2-a可以在加热管线L2中进一步延伸，并且在旁通管线L2-a中可以设置有第四多通阀MB4。在加热管线L2中循环的冷却水可以通过旁通管线L2-a循环而不被供应到加热器214。这由第四多通阀MB4进行调节。
根据上述电动车辆用空调系统的制冷或制热时的操作如下。
如图9所示，在对室内制冷时，制冷剂通过压缩机10的驱动而经过第一热交换器70和室内热交换器310。此时，第一热交换器70与在加热管线L2中循环的冷却水进行热交换，并且室内热交换器通过鼓风机140散发热，从而冷却水在第一热交换器70和室内热交换器310中冷凝。在此，第一膨胀机构91被打开以使制冷剂旁路通过，并且第二膨胀机构92和第三膨胀机构93使制冷剂膨胀。因此，在第二制冷剂管线L1-b中，通过第二膨胀机构92膨胀的制冷剂的温度降低，并且温度降低的制冷剂通过第二热交换器80与电池管线L4中的冷却水进行热交换，由此可以降低电池管线L4中的冷却水温度。另外，在第三制冷剂管线L1-c中，通过第三膨胀机构93膨胀的制冷剂移动到蒸发器213，并且可以通过蒸发器213蒸发制冷剂而形成制冷空气。同时，通过调节第二多通阀MB2，使冷却水仅在电池管线L4中循环，并且通过调节第一多通阀MB1、第三多通阀MB3和第四多通阀MB4使由室外热交换器40冷却的冷却水经由第二水泵30、PE模块50、第三水泵60和第一热交换器70再次循环到室外热交换器40。
因此，可以向室内提供制冷空气，对电池模块BM进行冷却，并且PE模块50可以通过经由室外热交换器40进行的热交换而被冷却。
另一方面，如图10所示，在对室内制热时，制冷剂通过压缩机10的驱动而被传输到第一热交换器70。因此，连接到第一热交换器70的加热管线L2中的冷却水通过接收来自高温制冷剂的热源而被加热，并且通过第四多通阀MB4的调节而被加热的冷却水被传输到加热器214。在此，第一多通阀MB1通过使在加热管线L2中循环的冷却水仅在加热管线L2中循环而防止加热器214的制热效率降低。如此，加热器214可以通过加热周围的空气来产生制热空气。同时，第一膨胀机构91使制冷剂膨胀，使得室内热交换器310蒸发制冷剂以吸收周围的热源。此时，由于循环通过电气设备的空气和内部空气也被传输到室内热交换器310，因此室内热交换器310的吸热量得以提高。同时，第二膨胀机构92被打开以使制冷剂旁路通过，并且流到第二制冷剂管线L1-b的制冷剂通过第二热交换器80与电池管线L4的冷却水进行热交换。在此，通过调节第一多通阀MB1、第二多通阀MB2和第三多通阀MB3使冷却水在电气管线L3和电池管线L4中循环通过PE模块50和电池模块BM而温度升高，温度升高的冷却水与第二热交换器80进行热交换。即，随着回收PE模块50和电池模块BM的废热并通过第二热交换器80传输到制冷剂，从而制冷剂的温度升高。因此，压缩机10接收并压缩温度升高的制冷剂，制冷剂的温度进一步升高，并且高温制冷剂通过第一热交换器70升高加热管线L2中的冷却水的温度，从而提高通过加热器214的制热效率。
如上所述，本发明通过在空调壳体10内部集成HVAC和空调系统的冷却区域来缩短制冷剂流路，并且利用热泵来确保制冷和制热性能。
尽管结合本发明的特定实施例示出和描述了本发明，但对本发明所属领域的普通技术人员显而易见的是，可以在不脱离由所附权利要求书提供的本发明的技术精神的范围内对本发明进行各种改进和改变。

Claims (20)

1.一种电动车辆用空调装置，包括：
空调壳体，设置在车辆下车身下部，并且通过上部的排出口与室内连通，以使空调空气循环；
HVAC模块，设置在空调壳体的内部，通过调节内部空气和外部空气的温度来向室内提供空调空气；以及
热交换模块，设置在空调壳体的内部中的HVAC模块的下侧，并且根据HVAC模块是否制冷和制热来与HVAC模块进行热交换。
2.根据权利要求1所述的电动车辆用空调装置，其特征在于，
空调壳体被划分为第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域被配置为内部空气和外部空气在所述第一区域中循环，所述第二区域被配置为从第一区域接收内部空气和外部空气并与室内连接，并且设置有HVAC模块，所述第三区域被配置为循环通过电气设备的空气和外部空气在所述第三区域中循环，并且设置有热交换模块。
3.根据权利要求2所述的电动车辆用空调装置，其特征在于，
在空调壳体中设置有鼓风机，所述鼓风机同时将空气吹送到第一区域和第三区域，
HVAC模块包括：空调器，设置在第一区域中以调节内部空气和外部空气的流通量；蒸发器，设置在第二区域中；以及加热器，设置在第二区域中，
热交换模块包括共享在蒸发器中循环的制冷剂的室内热交换器。
4.根据权利要求3所述的电动车辆用空调装置，其特征在于，
当向室内提供冷却空气时，内部空气通过空调器流入第一区域，在第二区域中内部空气通过蒸发器进行冷却，并且在第三区域中外部空气通过鼓风机传输到室内热交换器。
5.根据权利要求3所述的电动车辆用空调装置，其特征在于，
当向室内提供制热空气时，内部空气和外部空气通过空调器流入第一区域，在第二区域中内部空气和外部空气通过加热器加热，并且在第三区域中外部空气和循环通过电气设备的空气通过鼓风机传输到室内热交换器。
6.根据权利要求3所述的电动车辆用空调装置，其特征在于，
在空调壳体中，第一区域和第二区域被划分设置到侧面，第三区域被划分设置到第二区域的下方。
7.根据权利要求3所述的电动车辆用空调装置，其特征在于，
在空调壳体的第一区域中形成有内部空气流入的内部空气流入口和外部空气流入的第一外部空气流入口，
空调器由调节内部空气和外部空气的流通量的第一调节门和使经过第一调节门的内部空气和外部空气流到第二区域的排风机构成。
8.根据权利要求3所述的电动车辆用空调装置，其特征在于，
在第二区域中，在空气流通的方向上设置蒸发器和加热器，并且加热器的后方进一步包括电加热器。
9.根据权利要求3所述的电动车辆用空调装置，其特征在于，
第二区域被划分为第一流通路径和第二流通路径，所述第一流通路径被配置为从第一区域传输的空气不经过加热器和电加热器而旁路通过，所述第二流通路径被配置为从第一区域传输的空气经过加热器和电加热器。
10.根据权利要求9所述的电动车辆用空调装置，其特征在于，
在第二区域中设置有调节第一流通路径的打开和关闭的第二调节门。
11.根据权利要求9所述的电动车辆用空调装置，其特征在于，
在第二区域中设置有调节第二流通路径的打开和关闭的第三调节门。
12.根据权利要求3所述的电动车辆用空调装置，其特征在于，
在空调壳体的第三区域中形成有循环通过电气设备的空气流入的PE室流入口和外部空气流入的第二外部空气流入口，并且设置有调节PE室流入口和第二外部空气流入口的打开量的第四调节门。
13.根据权利要求3所述的电动车辆用空调装置，其特征在于，
在空调壳体中形成有开口，第二区域和第三区域通过所述开口连通以使空气从第二区域流到第三区域，在开口中设置有调节开口的打开和关闭的第五调节门。
14.根据权利要求3所述的电动车辆用空调装置，其特征在于，
在空调壳体中设置有引导路径，所述引导路径被配置为捕集由蒸发器生成的冷凝水并使冷凝水移动到室内热交换器侧。
15.根据权利要求3所述的电动车辆用空调装置，其特征在于，
在空调壳体中，第一区域和第二区域被划分设置到侧面，第三区域被划分设置到第二区域的前方或后方。
16.一种电动车辆用空调系统，其为根据权利要求1所述的电动车辆用空调装置的电动车辆用空调系统，所述电动车辆用空调系统包括：
制冷剂管线，制冷剂在所述制冷剂管线中循环，并且设置有压缩机、热交换模块的室内热交换器、膨胀机构和HAVC模块的蒸发器；
加热管线，冷却水在所述加热管线中循环，并且设置有第一水泵和HAVC模块的加热器；
电气管线，冷却水在所述电气管线中循环，并且设置有第二水泵、室外热交换器和PE模块；
电池管线，冷却水在所述电池管线中循环，并且设置有第三水泵和电池模块；
第一热交换器，连接到制冷剂管线和加热管线，以使得制冷剂管线中的制冷剂和加热管线中的冷却水之间进行热交换；以及
第二热交换器，连接到电气管线和电池管线，以使得电气管线中的冷却水和电池管线中的冷却水之间进行热交换。
17.根据权利要求16所述的电动车辆用空调系统，其特征在于，
制冷剂管线包括：第一制冷剂管线，从压缩机经由第一热交换器和第一膨胀机构连接到室内热交换器；第二制冷剂管线，从室内热交换器经由第二膨胀机构和第三热交换器连接到压缩机；以及第三制冷剂管线，从第二制冷剂管线分支出来并经由第三膨胀机构和蒸发器连接到压缩机。
18.根据权利要求16所述的电动车辆用空调系统，其特征在于，
加热管线和电气管线通过第一多通阀连接，电气管线和电池管线通过第二多通阀连接。
19.根据权利要求18所述的电动车辆用空调系统，其特征在于，
电气管线包括：第一电气管线，从第一多通阀经由室外热交换器、第二水泵和PE模块循环到第一多通阀；以及第二电气管线，从第一电气管线分支出来并经由第二热交换器返回到第一电气管线，
在第二电气管线从第一电气管线分支出来的位置处设置有第三多通阀。
20.根据权利要求16所述的电动车辆用空调系统，其特征在于，
从加热器的前方分支出来的旁通管线在加热管线中进一步延伸，并且在旁通管线中设置有第四多通阀。
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