CN204513848U - 汽车空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车空调系统，包括压缩机、四通换向阀、电子膨胀阀、冷凝器以及蒸发器，所述四通换向阀具有第一至第四四个接口，所述压缩机的两端分别与所述四通换向阀的第一、第三接口相连接，所述蒸发器的一端与所述四通换向阀的第二接口相连接，其另一端与所述电子膨胀阀的一端相连接，所述冷凝器的两端分别与所述电子膨胀阀的另一端及所述四通换向阀的第四接口相连接。使空调系统的结构大大简化了，从而提高了整体能源的使用效率。

Description

汽车空调系统

技术领域

本实用新型属于电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车的汽车空调系统。

背景技术

能源危机与环境污染日趋严重早已成为全球性问题，解决之道是采用新能源代替传统化石燃料。汽车制造商们不遗余力地研究新能源汽车并一定程度上实现了其产业化。新能源汽车不仅仅做到环保，而且在舒适性以及能源使用效率方面也有较大的提高。

新能源汽车与传统汽车的最大不同之处在于能源供应系统，传统汽车采用汽油、天然气以及柴油作为燃料，驱动发动机提供驱动力，因此一般的传统汽车空调系统一般采用发动机的输出机械功作为驱动力，通过离合器的作用带动开启式压缩机工作，以实现夏季工况下的制冷。在冬季工况下，采用汽车发动机的冷却水作为热源，对车厢内提供热风加热，实现冬季空调系统的供热。而新能源汽车大多数采用电池发电驱动电机的能源系统，因此新能源能原系统可以直接输出高品质的电能，不需要离合器动力输出系统来带动压缩机，可以直接向空调系统输出电能。

目前的电动汽车空调系统设计有多个风冷型散热器，每个散热器均需要为之匹配相应的风机为其提供散热所需的循环风量，虽然相比传统汽车空调系统的运行效率有了很大提高，但是系统仍然显得过于复杂和冗余，需要进一步地优化和改进。

实用新型内容

本实用新型提供一种结构简单、高效率的汽车空调系统。

本实用新型是这样实现的，一种汽车空调系统，包括压缩机、四通换向阀、电子膨胀阀、冷凝器以及蒸发器，所述四通换向阀具有第一至第四四个接口，所述压缩机的两端分别与所述四通换向阀的第一、第三接口相连接，所述蒸发器的一端与所述四通换向阀的第二接口相连接，其另一端与所述电子膨胀阀的一端相连接，所述冷凝器的两端分别与所述电子膨胀阀的另一端及所述四通换向阀的第四接口相连接。

进一步地，所述冷凝器具有两侧，其中一侧与所述电子膨胀阀及四通换向阀相连接，另一侧与电池组冷却系统相连接，所述电池组冷却系统包括电池组、散热装置以及供冷却液流通的通道，所述电池组与所述散热装置由所述通道相连接。

进一步地，所述冷凝器具有供所述汽车空调系统的制冷剂流通的通道，以及供所述汽车的电池冷却热系统的冷却液流通的通道。

进一步地，所述冷凝器为板式换热器。

进一步地，所述汽车空调系统还包括中间换热器及循环泵，所述中间换热器具有第一至第四四个端口，所述中间换器的第一端口与所述四通换向阀的第二接口相连接，其第二、第三端口分别与所述蒸发器的两端相连接，其第四端口与所述冷凝器相连接，所述循环泵连接于所述中间换热器的第二端口与蒸发器之间。

进一步地，所述汽车空调系统具有多个并联的蒸发器。

进一步地，所述蒸发器具有若干金属薄片，所述金属薄片内部具有若干微小孔道。

进一步地，所述蒸发器呈网状设置在出风口处。

进一步地，所述电子膨胀阀为双向流电子膨胀阀。。

与现有技术相比，本实用新型的汽车空调系统的四通换向阀同时与压缩机、蒸发器以及冷凝器连接，使空调系统的结构大大简化，从而提高了整体能源的使用效率。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例的汽车空调系统的连接结构示意图。

图2是图1第一实施例改进后冷凝器的连接结构示意图。

图3是本实用新型另一实施例的汽车空调系统的连接结构示意图。

图4是图3中的蒸发器连接结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，是本实用新型的第一较佳实施例，该汽车空调系统包括压缩机10、四通换向阀20、冷凝器30、电子膨胀阀40以及蒸发器50。四通换向阀20是一个可以改变其两两之间流通方向的四通阀，其具有第一至第四四个接口(分别对应图1中的标号A-D)。压缩机10的两端分别与四通换向阀20的第一、第三接口A、C相连接，蒸发器50的一端与四通换向阀20的第二接口B相连接，其另一端与电子膨胀阀40的一端相连接，冷凝器30的两端分别与电子膨胀阀40的另一端及四通换向阀20的第四接口D相连接。

上述汽车空调系统有两种运行工况：制冷工况和制热工况。该制冷工况和制热工况的切换是通过四通换向阀20来实现的，通过四通换向阀20的两种开合状态的切换，实现空调系统在热泵制热工况和空调制冷工况之间的灵活切换。

当第一接口A与第四接口D连通的时候，第二接口B与第三接口C之间连通，第一接口A、第四接口D与第二接口B、第三接口C之间隔绝，该状态为制冷工况，制冷剂在系统内部循环路径是：压缩机10→冷凝器30→电子膨胀阀40→蒸发器50→压缩机10(如图1中的空心箭头所示)。

当第一接口A与第二接口B之间连通的时候，第三接口C与第四接口D之间连通，第一接口A、第二接口B与第三接口C、第四接口D之间隔绝，该状态为制热工况，制冷剂在系统内部的循环路径是：压缩机10→蒸发器50→电子膨胀阀40→冷凝器30→压缩机10(如图1中的实心箭头所示)。

上述汽车空调系统的四通换向阀20同时与压缩机10、蒸发器50以及冷凝器30连接，使空调系统的结构大大简化，从而提高了整体能源的使用效率。

具体地，蒸发器50是空调系统位于室内侧的一个或者一组散热终端。经过蒸发器50内部的冷媒通过产生相变，来实现吸热和散热。蒸发器50内部具有若干金属薄片，金属薄片内部具有若干微小孔道，制冷剂在薄片的微通道内部循环流动，通过薄片的金属表面与空气进行对流换热以及传递换热。每片蒸发器50根据出风口尺寸以及换热量需求由若干片微通道换热片组成。由于蒸发器50的尺寸非常轻薄，可以将其直接布置于出风口上呈网状布置，整车内可以根据舒适性的需求在多个出风口上布置类似的蒸发器50。上述的设计和布局形式，使汽车空调系统与整车通风散热系统结合在一起，在提高空调系统舒适性的同时降低了通风能耗，简化系统设计，提高系统可靠性。

作为上述实施方式的进一步改进，如图2所示，冷凝器30可与电池组散热系统32共用冷却液，冷凝器30具有两侧，其中一侧与电子膨胀阀40及四通换向阀20相连接，其另一侧与电池组冷却系统32相连接。电池组散热系统32包括电池组321、散热装置322以及供冷却液流通的通道323，电池组321与散热装置322由通道322相连接。由于冷凝器30与电池组冷却系统32复用冷却液，使得本汽车空调系统减少了体积，在整体上减少了能源的消耗，为提高电动汽车整体能源使用效率做出贡献。

冷凝器30是一个进行热交换或者散热的机构，本实施例中，冷凝器30为换热效率高、体积小的板式换热器，其具有供汽车空调系统的制冷剂流通的通道(图中未示出)，以及供汽车的电池组冷却系统32的冷却液流通的通道323。电动汽车的电池组321在工作过程中会有一定的发热，一般采用液冷的方式将其温度控制在一定限度之下。因为电池组321的工作温度要比冷凝器30中制冷剂的冷却温度低一些，在工作过程中电池组冷却系统32中的冷却液先冷却电池组321，然后再冷却冷凝器30。通常冷凝器30的冷却温度可以控制在45摄氏度左右，而电池组321的工作温度需要控制在35摄氏度以下，当然具体工作限制需要依靠具体电池产品特性决定。

本实施方式中将空调系统的冷凝器30与电池组冷却系统32整合为一体，省去了容易脏堵的普通风冷冷凝器部件，改由换热效率更高、体积更小的板式换热器，大大提高整体能源使用效率。

如图3所示，是本实用新型的另一较佳实施例，在上述实施例的基础上增加了中间换热器51和循环泵52。中间换热器51具有第一至第四四个端口(分别对应图3中的标号①-④)。中间换器的第一端口①与四通换向阀20的第二接口B相连接，其第二、第三端口②、③分别与蒸发器50的两端相连接，其第四端口④与冷凝器30相连接。循环泵52连接于中间换热器51的第二端口②与蒸发器50之间，可以将冷量或者热量直接输送到更远的地方，适用于大型的电动汽车或者热量输送距离较远的轨道列车。

如图4所示，整车上可以根据需求布置若干个蒸发器50，各蒸发器50之间采用并联的方式相互连接，在蒸发器50以及微通道薄片的设计过程中需要考虑其流动能力与沿程阻力的系统平衡关系，总的原则就是每一个蒸发器50支路的设计运行阻力在理论上保持一致。

当四通换向阀20切换到制热工况时，第一接口A与第二接口B之间连通的时候，第三接口C与第四接口D之间连通，第一接口A、第二接口B与第三接口C、第四接口D之间隔绝。压缩机10中的高温高压的制冷剂气体流向中间换热器51，在中间换热器51中放热，所放热量被循环泵52输送到各个蒸发器50并把热量散入空气中，达到了制热的效果；接着高温高压的制冷剂气体通过电子膨胀阀40后变成中温低压的制冷剂气体，然后流向冷凝器30中，其热量被电池组冷却系统32进一步地吸收，变成低温低压的制冷剂气体，经过四通换向阀20回流到压缩机10中，然后重复循环(制冷剂在系统内部的循环路径如图3中的实心箭头所示)。

当四通换向阀20切换到制冷工况时，第一接口A与第四接口D连通的时候，第二接口B与第三接口C之间连通，第一接口A、第四接口D与第二接口B、第三接口C之间隔绝。压缩机10中的高温高压的制冷剂气体流向冷凝器30中，热量被电池组冷却系统32吸收变成低温高压的制冷剂气体，再经过电子膨胀阀40后变成低温低压的制冷剂液体流向中间换热器51。此时，液态制冷剂气化需吸收热量，该热量是由蒸发器50从空气中吸收并通过循环泵52运输到中间换热器51中的。由于吸收了外界的热量，所以达到了制冷的效果，液态制冷剂气化后变成低温低压气体经过四通换向阀20回流到压缩机10中，然后重复循环(制冷剂在系统内部的循环路径如图3中的空心箭头所示)。

上述过程中，压缩机10负责抽吸低压制冷剂气体，经过压缩使其变成高温高压的气体流出。使用支持直流供电的全封闭压缩机，压缩机的选择有多种形式，比如涡旋压缩机、转子压缩机、划片压缩机等类型。电子膨胀阀40是一个电力驱动的节流机构，高压液态制冷剂在经过电子膨胀阀40的节流之后，其物理状态变为低温低压的气液混合态。电子膨胀阀40优选双向流电子膨胀阀，制冷剂、冷却液可以有很多种选择，常见的为氟利昂类，也可以为二氧化碳或水。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种汽车空调系统，包括压缩机、四通换向阀、电子膨胀阀、冷凝器以及蒸发器，所述四通换向阀具有第一至第四四个接口，其特征在于，所述压缩机的两端分别与所述四通换向阀的第一、第三接口相连接，所述蒸发器的一端与所述四通换向阀的第二接口相连接，其另一端与所述电子膨胀阀的一端相连接，所述冷凝器的两端分别与所述电子膨胀阀的另一端及所述四通换向阀的第四接口相连接。

2.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于，所述冷凝器具有两侧，其中一侧与所述电子膨胀阀及四通换向阀相连接，其另一侧与电池组冷却系统相连接，所述电池组冷却系统包括电池组、散热装置以及供冷却液流通的通道，所述电池组与所述散热装置由所述通道相连接。

3.根据权利要求2所述的汽车空调系统，其特征在于，所述冷凝器具有供所述汽车空调系统的制冷剂流通的通道，以及供所述汽车的电池组冷却系统的冷却液流通的通道。

4.根据权利要求1至3中任意一项的汽车空调系统，其特征在于，所述冷凝器为板式换热器。

5.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于，所述汽车空调系统还包括中间换热器及循环泵，所述中间换热器具有第一至第四四个端口，所述中间换器的第一端口与所述四通换向阀的第二接口相连接，其第二、第三端口分别与所述蒸发器的两端相连接，其第四端口与所述冷凝器相连接，所述循环泵连接于所述中间换热器的第二端口与蒸发器之间。

6.根据权利要求1或5所述的汽车空调系统，其特征在于，所述汽车空调系统具有多个并联的蒸发器。

7.根据权利要求1或5所述的汽车空调系统，其特征在于，所述蒸发器具有若干金属薄片，所述金属薄片内部具有若干微小孔道。

8.根据权利要求1或5所述的汽车空调系统，其特征在于，所述蒸发器呈网状设置在出风口处。

9.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于，所述电子膨胀阀为双向流电子膨胀阀。