CN202399857U - 电动车空调装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动车空调装置，属于电动车空调控制领域。本实用新型在目前电动车制冷系统的基础上增加了第一二通阀和第二二通阀，压缩机的出气端通过管道分别连接第一二通阀和第二二通阀的进气阀，第一二通阀的出气阀通过管道连接HVAC系统，第二二通阀的出气阀通过管道连接用于放置动力电池等的电池箱。在使用者开启空调开关制冷时，如果电池箱的温度过高则第一二通阀和第二二通阀均动作，分别对电动车的乘客舱和电池箱制冷；在使用者未开启空调开关制冷时，如果电池箱的温度过高则第一二通阀不动作，第二二通阀动作，仅对电池箱制冷，从而降低电池箱中的温度，达到良好的散热目的。

Description

电动车空调装置

技术领域

本实用新型涉及电动车空调装置，尤其是一种不仅可以对电动车的乘客舱制冷而且可以在动力电池温度过高时对动力电池箱制冷的电动车空调装置。

背景技术

早期的纯电动车空调装置主要由两部分组成，即电动空调压缩机及汽油车用空调管路系统，由于纯电动汽车只用电机驱动，因此取消了原汽车的发动机系统，原汽车使用的压缩机不适用于纯电动汽车，为了解决纯电动汽车夏天驾驶室驾乘人员的凉爽需求，同时为了减少设计工作量，普遍采用电动压缩机取代原汽油车压缩机并沿用原汽油车HVAC系统的通风管路系统的方式实现夏天冷风需求，如图1所示。

如图2所示，压缩机与HVAC系统连通，对电动车的乘客舱制冷的工作原理为：当空调开关闭合时工作电源向空调控制器提供工作电压，空调控制器发送第一高电平给整车控制器，整车控制器根据该第一高电平输出触发信号给高压继电器，高压继电器吸合，动力电池向空调控制器提供动力电源，空调控制器控制压缩机工作，对电动车的乘客舱制冷。

随着纯电动车技术不断成熟，设计人员逐渐发现电池箱里布置的动力电池在夏天的温升较大，尤其温升不均严重影响电池使用性能及寿命。为了解决夏天电池散热问题，研发人员想出各种解决办法，比如在电池箱体上增加散热口（包括进风口及出风口）及电池箱体内增加散热风扇等，这些方法虽然可以缓解电池温升问题，但均存在明显缺陷：

电池箱体上增加散热口（包括进风口及出风口）的方案属于被动散热，完全靠车辆行驶过程中风冷散热，此种方案的缺点之一是防水等级不高（目前可做到IP55），无法满足电动车涉水要求，缺点之二是散热效果主要取决于外界温度，尤其在炎热城市此种散热效果不理想。

电池箱体内增加散热风扇的方法属于主动散热，可实现较高的防水等级（目前可做到IP67），可满足涉水要求，由于风扇提供的风不属于冷风，此种方案缺点是散热慢。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电动车空调装置，在空调开关闭合时如果动力电池的温度过高，不仅可以对电动车的乘客舱制冷，还可以对电动车中用于放置动力电池的电池箱制冷。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种电动车空调装置，包括工作电源、动力电池、高压继电器、整车控制器、空调开关、空调控制器、压缩机以及HVAC系统，所述工作电源的负极连接所述整车控制器的第二工作电压输入端（a1’）、所述空调控制器的第二工作电压输入端（d2），所述工作电源的正极连接所述整车控制器的第一工作电压输入端（a1）并且通过所述空调开关连接所述空调控制器的第三工作电压输入端（d3），所述工作电源用于向所述整车控制器提供工作电压并且在所述空调开关导通时向所述空调控制器提供工作电压；

所述空调控制器的第一开关量输出端（f1）连接所述整车控制器的第三输入端（a3），用于在所述工作电源向所述空调控制器提供工作电压时输出第一高电平给所述整车控制器；

所述整车控制器的触发信号输出端（b1）连接所述高压继电器，所述整车控制器根据所述第一高电平输出触发信号给所述高压继电器，所述高压继电器吸合；

所述动力电池的正极通过所述高压继电器连接所述空调控制器的第一动力电源输入端（c1）且负极连接所述空调控制器的第二动力电源输入端（c2），用于在所述高压继电器吸合时向所述空调控制器提供动力电源；

所述空调控制器的控制端连接所述压缩机，用于在提供有动力电源时控制所述压缩机工作；

其特征在于：还包括动力电池温度传感器、第一二通阀控制器、第一二通阀（3）、第二二通阀控制器和第二二通阀（6），其中所述动力电池的正极通过所述高压继电器分别连接所述第一二通阀控制器的第一动力电源输入端（e1）、所述第二二通阀控制器的第一动力电源输入端（g1），且负极分别连接所述第一二通阀控制器的第二动力电源输入端（e2）、所述第二二通阀控制器的第二动力电源输入端（g2），用于在所述高压继电器吸合时分别向所述第一二通阀控制器、所述第二二通阀控制器提供动力电源；

所述整车控制器的第一控制端（b2）连接所述第一二通阀控制器的第三输入端（e3），所述第一二通阀控制器的控制端连接所述第一二通阀，所述整车控制器根据所述空调控制器提供的第一高电平输出第一模拟量给所述第一二通阀控制器，所述第一二通阀控制器在提供有动力电源的前提下根据所述第一模拟量控制所述第一二通阀的开度，其中所述第一模拟量为非零模拟量；

所述动力电池温度传感器的输出端连接所述整车控制器的第二输入端（a2），用于采集所述动力电池的温度信息并且将对应的温度信号发送给所述整车控制器；

所述整车控制器的第二控制端（b4）连接所述第二二通阀控制器的第三输入端（g3），所述第二二通阀控制器的控制端连接所述第二二通阀，所述整车控制器根据所述温度信号判断所述动力电池的温度是否过高：如果判定所述动力电池的温度过高则输出第二模拟量给所述第二二通阀控制器，所述第二二通阀控制器在提供有动力电源的前提下根据所述第二模拟量的大小控制所述第二二通阀的开度，其中所述第二模拟量为非零模拟量；

所述压缩机的出气端通过管道（2）分别连接所述第一二通阀（3）和第二二通阀（6）的进气阀，且所述第一二通阀（3）的出气阀通过管道（4）连接所述HVAC系统且所述第二二通阀（6）的出气阀通过管道（7）连接用于放置动力电池的电池箱（8）：所述第一二通阀打开时所述压缩机与所述HVAC系统连通，对电动车的乘客舱制冷，所述第二二通阀打开时所述压缩机与所述电池箱连通，对电动车的电池箱制冷。

所述整车控制器的第三输出端（b3）连接所述空调控制器的第一工作电压输入端（d1），所述整车控制器在未接收到所述空调控制器提供的第一高电平且判定所述动力电池的温度过高时向所述空调控制器提供工作电压；

所述空调控制器的第二开关量输出端（f2）连接所述整车控制器的第四输入端（a4），用于在所述整车控制器向所述空调控制器提供工作电压时输出第二高电平给所述整车控制器；

所述整车控制器的触发信号输出端（b1）连接所述高压继电器，用于根据所述第二电平输出触发信号给所述高压继电器，所述高压继电器吸合。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型增加了两个电动二通阀：第一二通阀和第二二通阀分别用于控制压缩机与HVAC系统和电池箱的导通，在空调开关闭合时不仅可以对电动车的乘客舱制冷，还可以对电池箱制冷，并且在空调开关断开时仅对电池箱制冷，从而在不影响乘客舱制冷的前提下实现了动力电池的快速散热；

2、相比于在电池箱体上增加进出风口的方案，本实用新型更容易实现较高防水等级，且不需要在电池箱体上做额外的加工，并可降低增加风道所增加额外的风阻；

3、相比于与电池箱内增加风扇的方案，本专利更容易实现电池快速散热及工程化需求，经过试验验证，电池温度从55℃降至45℃，本专利与电池箱内增加风扇的方案相比，散热时间缩短70%。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是传统电动车制冷空调系统的管道连接示意图；

图2是传统电动车空调装置的电路图；

图3是本实用新型中电动车空调装置的管道连接示意图；

图4是本实用新型中电动车空调装置的电路图；

图5是本实用新型中电动车空调装置的控制方法中空调开关闭合时控制步骤的流程图；

图6是本实用新型中电动车空调装置的控制方法中空调开关断开时控制步骤的流程图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图3所示，该电动车空调装置增加了两个二通阀：第一二通阀3和第二二通阀6，压缩机1的出气端通过管道2分别连接第一二通阀3和第二二通阀6的进气阀，第一二通阀3的出气阀通过管道4连接HVAC系统（Heating, Ventilating and Air Conditioning，暖通空调系统），第二二通阀6的出气阀通过管道7连接用于放置动力电池等的电池箱8。在使用者开启空调开关制冷时，如果电池箱8的温度过高则第一二通阀3和第二二通阀6均动作，分别对电动车的乘客舱和电池箱8制冷；在使用者未开启空调开关制冷时，如果电池箱8的温度过高则第一二通阀3不动作，第二二通阀6动作，仅对电池箱8制冷，从而降低电池箱8中的温度，达到良好的散热目的。上述第一二通阀和第二二通阀均为电动二通阀。

在本实用新型的第一实施例中，如图4所示，该电动车空调装置包括+12V的工作电源、动力电池、高压继电器、整车控制器、空调开关、空调控制器、压缩机、HVAC系统、动力电池温度传感器、第一二通阀控制器、第一二通阀、第二二通阀控制器和第二二通阀，其中工作电源的负极分别连接整车控制器的第二工作电压输入端a1’、空调控制器的第二工作电压输入端d2，工作电源的正极连接整车控制器的工作电压输入端a1并且通过空调开关（即手动A/C开关）连接空调控制器的第三工作电压输入端d3，工作电源向整车控制器提供工作电压并且在空调开关导通时向空调控制器提供诸如+12V的工作电压。

动力电池的正极通过高压继电器分别连接空调控制器的第一动力电源输入端c1、第一二通阀控制器的第一动力电源输入端e1和第二二通阀控制器的第一动力电源输入端g1，并且动力电池的负极分别连接空调控制器的第二动力电源输入端c2、第一二通阀控制器的第二动力电源输入端e2和第二二通阀控制器的第二动力电源输入端g2。在高压继电器吸合时动力电池分别向空调控制器、第一二通阀控制器和第二二通阀控制器提供动力电源。

空调控制器的第一开关量输出端f1连接整车控制器的第三输入端a3，在工作电源向空调控制器提供工作电源时空调控制器输出第一高电平给整车控制器。在本实施例中第一开关量输出端f1仅输出两个值0V或者12V，其中12V为第一高电平；0V为低电平。

整车控制器的触发信号输出端b1连接高压继电器并且第一控制端b2连接第一二通阀控制器的第三输入端e3，该第一二通阀控制器的控制端连接第一二通阀。该整车控制器根据空调控制器提供的第一高电平输出触发信号给高压继电器，高压继电器吸合，动力电池可以分别向空调控制器、第一二通阀控制器和第二二通阀控制器提供动力电源；并且整车控制器输出第一模拟量给第一二通阀控制器，第一二通阀控制器在提供有动力电源的前提下根据第一模拟量的大小控制第一二通阀的开度。本实施例中第一模拟量的值为非零模拟量，为大于0且小于或者等于5V的值。

动力电池温度传感器的输出端连接整车控制器的第二输入端a2，用于采集动力电池的温度信息并且将对应的温度信号发送给整车控制器。本实施例中动力电池温度传感器发送给整车控制器的温度信号为0～5V的值，当0 V≤温度信号<4V时表示动力电池的温度正常且当4V≤温度信号≤5V时表示动力电池的温度过高。

整车控制器的第二控制电平输出端b4连接第二二通阀控制器的第三输入端g3，第二二通阀控制器的控制端连接第二二通阀。整车控制器根据该温度信号判断动力电池的温度是否过高：如果判定动力电池的温度过高，则输出第二模拟量给第二二通阀控制器，第二二通阀控制器在提供有动力电源的前提下根据第二模拟量的大小控制第二二通阀的开度，其中第二模拟量为非零模拟量，为大于0V且小于或者等于5V的值；如果判定动力电池的温度正常则输出0V给第二二通阀控制器，第二二通阀控制器不动作。

压缩机的出气端通过管道2分别连接第一二通阀3和第二二通阀6的进气阀，第一二通阀3的出气阀通过管道4连接HVAC系统，第二二通阀6的出气阀通过管道7连接用于放置动力电池等的电池箱8，如图3所示。当第一二通阀打开时压缩机与HVAC系统连通，对电动车的乘客舱制冷；当第二二通阀打开时压缩机与电池箱连通，对电动车的电池箱制冷。

整车控制器的第三输出端b3连接空调控制器的第一工作电压输入端d1，当空调开关未导通，即整车控制器的第三输入端a3未接收到空调控制器提供的第一高电平，并且根据动力电池的温度信号判定动力电池的温度过高时，整车控制器向空调控制器提供工作电压。

空调控制器的第二开关量输出端f2连接整车控制器的第四输入端a4，用于在整车控制器向空调控制器提供工作电压时输出第二高电平给整车控制器。

整车控制器的触发信号输出端b1连接高压继电器，用于根据第二电平输出触发信号给高压继电器，高压继电器吸合。

本实用新型中该电动车空调装置的控制方法包括空调开关闭合时的控制步骤以及空调开关断开时的控制步骤。

空调开关闭合时的控制步骤如图5所示，由以下步骤组成：

S1、空调开关闭合时工作电源向空调控制器提供+12V的工作电压；

S2、所述空调控制器的第一开关量输出端f1发送诸如12V的第一高电平给整车控制器的第三输入端a3，所述整车控制器根据所述第一高电平，由触发信号输出端b1输出诸如12V的触发信号给高压继电器，触发所述高压继电器吸合，动力电池分别向所述空调控制器、第一二通阀控制器提供动力电源，所述空调控制器控制所述压缩机工作，并且所述整车控制器根据所述第一高电平，由第一控制端b2输出第一模拟量（为非零值）给所述第一二通阀控制器的第三输入端e3，所述第一二通阀控制器在提供有动力电源的前提下根据所述第一模拟量的大小控制所述第一二通阀的开度，所述压缩机与HVAC系统连通，对电动车的乘客舱制冷；

S3、动力电池温度传感器采集所述动力电池的温度信息，并且将对应的温度信号发送给所述整车控制器的第二输入端a2，所述整车控制器根据所述温度信号判断所述动力电池的温度是否过高，本实施例中温度信号的值为0～5V，其中当0 V≤温度信号<4V时表示动力电池的温度正常且当4V≤温度信号≤5V时表示动力电池的温度过高：如果判定4V≤温度信号≤5V，即所述动力电池的温度过高，则所述整车控制器的第二控制端b4输出第二模拟量给第二二通阀控制器的第三输入端g3，所述第二二通阀控制器在提供有动力电源的前提下根据所述第二模拟量的大小控制所述第二二通阀的开度，所述压缩机与用于放置所述动力电池的电池箱连通，对电动车的电池箱制冷，其中所述第一模拟量和第二模拟量均为非零模拟量；如果判定0 V≤温度信号<4V，即动力电池的温度正常，则整车控制器的第二控制端b4输出0V给第二二通阀控制器的第三输入端g3，第二二通阀控制器不动作。

空调开关断开时的控制步骤如图6所示，由以下步骤组成：

S4、空调开关断开时所述整车控制器的第三输入端a3未接收到所述空调控制器提供的第一高电平，如果所述整车控制器根据所述动力电池的温度信号判定所述动力电池的温度过高（即4V≤温度信号≤5V），则所述整车控制器的第三输出端b3输出工作电压给所述空调控制器的第一电压输入端d1，由所述整车控制器向所述空调控制器提供工作电压，并且所述整车控制器的第二控制端（b4）输出第二模拟量给所述第二二通阀控制器的第三输入端e3，其中所述第二模拟量为非零模拟量；如果所述整车控制器根据所述动力电池的温度信号判定所述动力电池的温度正常（即0V≤温度信号<4V），则整车控制器的第三输出端b3不会输出工作电压给所述空调控制器的第一电压输入端d1。

S5、在由所述整车控制器向所述空调控制器提供工作电压时，所述空调控制器的第二开关量输出端f2输出诸如12V的第二高电平给所述整车控制器的第四输入端a4，所述整车控制器根据所述第二高电平，由触发信号输出端b1输出触发信号给所述高压继电器，触发所述高压继电器吸合，所述动力电池分别向所述空调控制器、所述第一二通阀控制器和第二二通阀控制器提供动力电源，在所述动力电源的作用下，所述空调控制器控制所述压缩机工作并且所述第二二通阀控制器根据所述第二模拟信号控制所述第二二通阀的开度，所述压缩机与所述电池箱连通，仅对电动车的电池箱制冷。

所述空调开关断开时的控制步骤中还包括所述空调开关从断开状态转换为闭合状态的控制步骤：

S6、所述空调开关从断开状态转换成闭合状态后，由所述工作电源向所述空调控制器提供工作电源；

S7、在由所述工作电源向所述空调控制器提供工作电压时所述空调控制器的第一开关量输出端f1输出第一高电平给所述整车控制器的第三输出端a3，所述整车控制器根据所述第一高电平，由其第一控制端b2输出第一模拟量给所述第一二通阀控制器的第三输入端e3，所述第一二通阀控制器在提供有动力电源的前提下根据所述第一模拟量的大小控制所述第一二通阀的开度，所述压缩机与所述HVAC系统连通，对所述HVAC系统制冷，其中所述第一模拟量为非零模拟量。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (2)

1.一种电动车空调装置，包括工作电源、动力电池、高压继电器、整车控制器、空调开关、空调控制器、压缩机（1）以及HVAC系统（5），所述工作电源的负极连接所述整车控制器的第二工作电压输入端（a1’）、所述空调控制器的第二工作电压输入端（d2），所述工作电源的正极连接所述整车控制器的第一工作电压输入端（a1）并且通过所述空调开关连接所述空调控制器的第三工作电压输入端（d3），所述工作电源用于向所述整车控制器提供工作电压并且在所述空调开关导通时向所述空调控制器提供工作电压；

所述空调控制器的第一开关量输出端（f1）连接所述整车控制器的第三输入端（a3），用于在所述工作电源向所述空调控制器提供工作电压时输出第一高电平给所述整车控制器；

所述整车控制器的触发信号输出端（b1）连接所述高压继电器，所述整车控制器根据所述第一高电平输出触发信号给所述高压继电器，所述高压继电器吸合；

所述动力电池的正极通过所述高压继电器连接所述空调控制器的第一动力电源输入端（c1）且负极连接所述空调控制器的第二动力电源输入端（c2），用于在所述高压继电器吸合时向所述空调控制器提供动力电源；

所述空调控制器的控制端连接所述压缩机，用于在提供有动力电源时控制所述压缩机工作；

其特征在于：还包括动力电池温度传感器、第一二通阀控制器、第一二通阀（3）、第二二通阀控制器和第二二通阀（6），其中所述动力电池的正极通过所述高压继电器分别连接所述第一二通阀控制器的第一动力电源输入端（e1）和所述第二二通阀控制器的第一动力电源输入端（g1），且负极分别连接所述第一二通阀控制器的第二动力电源输入端（e2）和所述第二二通阀控制器的第二动力电源输入端（g2），用于在所述高压继电器吸合时分别向所述第一二通阀控制器、所述第二二通阀控制器提供动力电源；

所述整车控制器的第一控制端（b2）连接所述第一二通阀控制器的第三输入端（e3），所述第一二通阀控制器的控制端连接所述第一二通阀（3），所述整车控制器根据所述空调控制器提供的第一高电平输出第一模拟量给所述第一二通阀控制器，所述第一二通阀控制器在提供有动力电源的前提下根据所述第一模拟量控制所述第一二通阀（3）的开度，其中所述第一模拟量为非零模拟量；

所述动力电池温度传感器的输出端连接所述整车控制器的第二输入端（a2），用于采集所述动力电池的温度信息并且将对应的温度信号发送给所述整车控制器；

所述整车控制器的第二控制端（b4）连接所述第二二通阀控制器的第三输入端（g3），所述第二二通阀控制器的控制端连接所述第二二通阀（6），所述整车控制器根据所述温度信号判断所述动力电池的温度是否过高：如果判定所述动力电池的温度过高则输出第二模拟量给所述第二二通阀控制器，所述第二二通阀控制器在提供有动力电源的前提下根据所述第二模拟量的大小控制所述第二二通阀（6）的开度，其中所述第二模拟量为非零模拟量；

所述压缩机的出气端通过管道（2）分别连接所述第一二通阀（3）和第二二通阀（6）的进气阀，且所述第一二通阀（3）的出气阀通过管道（4）连接所述HVAC系统且所述第二二通阀（6）的出气阀通过管道（7）连接用于放置动力电池的电池箱（8）：所述第一二通阀（3）打开时所述压缩机与所述HVAC系统连通，对电动车的乘客舱制冷，所述第二二通阀（6）打开时所述压缩机与所述电池箱连通，对电动车的电池箱制冷。

2.根据权利要求1所述的电动车空调装置，其特征在于：所述整车控制器的第三输出端（b3）连接所述空调控制器的第一工作电压输入端（d1），所述整车控制器在未接收到所述空调控制器提供的第一高电平且判定所述动力电池的温度过高时向所述空调控制器提供工作电压；

所述空调控制器的第二开关量输出端（f2）连接所述整车控制器的第四输入端（a4），用于在所述整车控制器向所述空调控制器提供工作电压时输出第二高电平给所述整车控制器；

所述整车控制器的触发信号输出端（b1）连接所述高压继电器，用于根据所述第二电平输出触发信号给所述高压继电器，所述高压继电器吸合。

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