CN205686125U - 电动汽车换新风空调系统 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车热泵空调技术领域的电动汽车换新风空调系统，根据空调运行状态、室外温度、室内二氧化碳浓度切换新风/回风切换风门，以打开或关闭新风风道，严格控制送新风时间；在需要除霜除雾时，关闭新风风道，对全回风进行冷却除湿，以此降低电动汽车空调的新风热负荷，本实用新型通过严格控制新风风道开启时间以及采用全回风除霜除雾，降低了新风热负荷，从而减少空调能耗，延长电动汽车续航里程。

Description

电动汽车换新风空调系统

技术领域

本实用新型涉及的是一种电动汽车热泵空调领域的技术，具体是一种电动汽车换新风空调系统。

背景技术

电动汽车具有节能、环保的优点，在世界范围得到了广泛关注。然而，受制于电池技术的瓶颈，目前电动汽车的续航里程难以让人满意。特别是电动汽车空调启动后，续航里程将大幅缩短。根据已有研究，夏季制冷及冬季采暖耗能可使电动汽车的续航里程最多下降50％，严重影响电动汽车的日常使用。

汽车车窗长期密闭会导致车内有害气体含量上升，危害身体健康，因而必须引入一定的新风。在传统燃油汽车中，为防止冬季车窗凝雾影响驾驶，通常采取引入大量新风降低客舱空气湿度的方法来保障驾驶安全性；现阶段的电动汽车也沿用此法。然而，引入大量新风将大大增加电动汽车空调的供暖负荷：在低室外温度、高车速的工况下，采用全新风时供暖负荷较采用全回风会增加200％以上，严重影响了电动汽车的续航里程，给出行带来困难。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中通过空气‐空气换热器的方式回收车室内的额外冷/热量存在的效率不高以及结构复杂等缺陷，提出了一种电动汽车换新风空调系统，通过判断电动汽车及空调系统的运行状况控制新风风道的开启和关闭，以此降低电动汽车空调的新风热负荷，从而降低空调能耗，延长电动汽车续航里程。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型涉及一种电动汽车换新风空调系统，包括：空调系统、风道系统、传感系统和电子控制单元，其中：传感系统与电子控制单元相连并输出传感信号，电子控制单元与风道系统相连并输出风门控制信号控制风道开闭，风道系统与空调系统相对设置；

所述的传感系统包括：空气质量传感器、车窗凝雾传感器和室外温度传感器，其中：空气质量传感器与电子控制单元相连并输出室内二氧化碳的浓度信息，车窗凝雾传感器与电子控制单元相连并输出车窗凝雾信息，室外温度传感器与电子控制单元相连并输出电动汽车所处环境的温度信息；

所述的空调系统包括：压缩机、室内侧冷凝器、室内侧蒸发器、室外侧换热器、换热风机和气液分离器，其中：压缩机、室内侧冷凝器、室外侧换热器和气液分离器依次串联连接形 成回路，室外侧换热器、气液分离器之间设有制热旁通阀，室外侧换热器与室内侧蒸发器串联并设有制冷节流阀，制冷节流阀与除雾旁通阀并联连接，室内侧蒸发器输出端与气液分离器的输入端相连，室外侧换热器、室内侧冷凝器之间设有制热膨胀阀且制热膨胀阀与制冷旁通阀并联连接，换热风机和室外侧换热器相对设置；

所述的风道系统包括：新风风道、回风风道、鼓风送风风道和排风风道，其中：新风风道、回风风道通过新风/回风切换风门切换风道，鼓风送风风道设有鼓风机并通过混合风门控制风道开闭。

所述的风道系统包括：新风风道、回风风道、鼓风送风风道和排风风道，其中：新风风道、回风风道通过新风/回风切换风门切换风道，鼓风送风风道设有鼓风机并通过混合风门控制风道开闭。

所述的室内侧冷凝器和室内侧蒸发器安装在风道系统中，所述的室内侧冷凝器与混合风门相对设置。

所述的排风风道包括：面部送风风道、脚部送风风道和除霜除雾风道，其中：面部送风风道设有控制风道开闭的吹面风门，脚部送风风道设有控制风道开闭的吹脚风门，除霜除雾风道设有控制风道开闭的除霜除雾风门。

在不同的实施场合下，所述的室内侧冷凝器可采用热传导回路替代。

所述的热传导回路包括依次串联连接的室外侧冷凝器、供液泵和暖风芯体，其中：暖风芯体设置于室内侧与混合风门相对设置，室外侧冷凝器的输入端与压缩机相连，室外侧冷凝器的输出端与室外侧换热器相连。

技术效果

与现有新风除雾的方式相比，本实用新型在秋冬等凝雾多发季节，对全回风进行冷却除湿再加热从而实现除雾，避免因开启新风风道除雾而造成的能量损失，而且本实用新型通过对车内二氧化碳浓度的检测严格控制新风风道开启的时间，降低新风负荷；在夏季高温、冬季低温时可自动切换新风风道、回风风道的开闭，进一步降低电动汽车新风负荷，延长续航里程。在夏季高温工况下，切换至回风模式可节约约50％的空调能耗；在冬季低温工况下，全回风模式可降低空调负荷60％以上。

附图说明

图1为本实用新型方法流程图；

图2为实施例1的系统结构图；

图3为实施例2的系统结构图；

图4为传感系统示意图；

图中：空调系统1、风道系统2、传感系统3、电子控制单元4、热传导回路5、压缩机101、室内侧冷凝器102、室内侧蒸发器103、室外侧换热器104、换热风机105、气液分离器106、制热膨胀阀107、制冷旁通阀108、制热旁通阀109、制冷节流阀110、除雾旁通阀111、室外侧冷凝器112、供液泵113、暖风芯体114、新风风道201、回风风道202、鼓风送风风道203、新风/回风切换风门204、鼓风机205、混合风门206、面部送风风道207、吹面风门208、除霜除雾风道209、除霜除雾风门210、脚部送风风道211、吹脚风门212、空气质量传感器301、车窗凝雾传感器302、室外温度传感器303。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

本实用新型在所用术语“蒸气”/“气体”或“液体”/“液态”总体上指在某一位置中制冷剂处于气态或液态，但不排除制冷剂接近但不完全是气态或液态的气液混合态，本领域技术人员可以根据实际情况判断该术语的唯一可能，另外本实用新型中设计的“高温”、“高压”、“低温”、“低压”均为常见的术语，具体的“高温高压”的制冷剂大体上指在制冷或制热循环中从压缩机出来并且直至主节流装置的制冷剂，“低温低压”的制冷剂大体上指经过主节流装置节流之后回到压缩机并从压缩机主入口送入之前的制冷剂。

实施例1

如图2和图4所示，本实施例涉及一种电动汽车空调系统，包括：空调系统1、风道系统2、传感系统3和电子控制单元4，其中：传感系统3与电子控制单元4相连并输出传感信号，电子控制单元4与风道系统2相连并输出风门控制信号控制风道开闭，风道系统2与空调系统1相对设置；

所述的传感系统3包括：空气质量传感器301、车窗凝雾传感器302和室外温度传感器303，其中：空气质量传感器301与电子控制单元4相连并输出室内二氧化碳浓度信息，车窗凝雾传感器302与电子控制单元4相连并输出车窗凝雾信息，室外温度传感器303与电子控制单元4相连并输出电动汽车所处环境的温度信息；

所述的空调系统1包括：压缩机101、室内侧冷凝器102、室内侧蒸发器103、室外侧换热器104、换热风机105和气液分离器106，其中：压缩机101、室内侧冷凝器102、室外侧换热器104和气液分离器106依次串联连接形成回路，室外侧换热器104、气液分离器106之间设有制热旁通阀109，室外侧换热器104与室内侧蒸发器103串联连接并设有制冷节流阀110，制冷节流阀110与除雾旁通阀111并联连接，室内侧蒸发器103输出端与气液分离器106的输入端相连，室外侧换热器104和室内侧冷凝器102之间设有制热膨胀阀107且制热膨胀阀107与制冷旁通阀108并联连接，换热风机105和室外侧换热器104相对设置；

所述的风道系统2包括：新风风道201、回风风道202、鼓风送风风道203、面部送风风道207、脚部送风风道211和除霜除雾风道209，其中：新风风道201、回风风道201通过新风/回风切换风门204切换风道，鼓风送风风道203设有鼓风机205并通过混合风门206控制风道开闭，面部送风风道207设有控制风道开闭的吹面风门208，脚部送风风道211设有控制风道开闭的吹脚风门212，除霜除雾风道209设有控制风道开闭的除霜除雾风门210；

所述的室内侧冷凝器102和室内侧蒸发器103安装在风道系统2中，所述的室内侧冷凝器102与混合风门206相对设置。

如图1所示，本实施例涉及一种适用于电动汽车的换新风控制方法，首先判断空调系统1的运行状态，若空调系统1未运行则保持新风风道201关闭，若空调系统1运行则开启新风风道201，开始送入新鲜空气；在空调系统1运行且新风风道201开启的情况下持续监测室外温度，判断室外温度T_amb是否处于标准温度范围内，若处于标准温度范围内，则保持新风风道201处于开启状态，若不处于标准温度范围内，则获取室内二氧化碳的浓度信息，判断室内二氧化碳的浓度是否达到下限值，若大于等于下限值，则保持新风风道201开启，若小于下限值，则关闭新风风道201；在空调系统1运行且新风风道201关闭的情况下持续监测车窗凝雾，判断车窗是否发生凝雾，若车窗凝雾，则进入回风除雾模式，若车窗未出现凝雾或凝雾排除，则保持或恢复空调系统1的原工作模式，并同步获取室内二氧化碳的浓度信息，判断室内二氧化碳的浓度是否超过上限值，若超过则打开新风风道201送入新鲜空气，否则保持新风风道201关闭；

所述的标准温度范围是指：低温T_w为0℃，高温T_S为25℃；

所述的室内二氧化碳浓度区间的上限为1500ppm，下限为500ppm。

本实施例中的电动汽车空调系统包括以下工作模式：

1)、制冷模式：制冷旁通阀108打开，制热节流阀107关闭，制热旁通阀109关闭，除雾旁通阀111关闭，制冷节流阀110打开；混合风门206关闭，使得空气无法流经室内冷凝器102与制冷剂换热；经压缩机101排出的高温高压气体制冷剂先后流经室内冷凝器102、制冷旁通阀108，进入室外侧换热器104；制冷剂在室外侧换热器104中与换热风机105送来的空气换热，冷凝为高温高压的液体，随后流经制冷节流阀110，成为低温低压两相状态，然后进入室内蒸发器103；制冷剂在室内蒸发器103中与鼓风机205输送过来的空气换热，冷却为过热蒸汽，随后流经气液分离器106并回到压缩机101，完成制冷循环；在此过程中电子控制单元4根据室外温度、室内二氧化碳浓度切换新风/回风切换风门204，以打开或关闭新风风道201；此时除霜除雾风门210关闭，吹面风门208和/或吹脚风门212打开；

2)、制热模式：制冷旁通阀108关闭，制冷节流阀110关闭，除雾旁通阀111关闭，制热节流阀107打开，制热旁通阀109打开；混合风门206打开，使得空气流经室内冷凝器102与制冷剂换热；经压缩机101排出的高温高压气体制冷剂流经室内冷凝器102，将鼓风机205输送过来的空气加热，冷凝为高温高压的液体，然后流经制热节流阀107，成为低温低压两相状态，随后进入室外侧换热器104；制冷剂在室外侧换热器104中与换热风机105送来的空气换热，成为过热蒸汽；制冷剂随后流经制热旁通阀109，随后流经气液分离器106并回到压缩机101，完成制热循环；在此过程中电子控制单元4根据室外温度、室内二氧化碳浓度切换新风/回风切换风门204，以打开或关闭新风风道201，根据车窗是否凝雾进入或退出除霜除雾模式；此时除霜除雾风门210关闭，吹面风门208和/或吹脚风门212打开；

3)、回风除雾模式：制冷旁通阀108关闭，制热节流阀107打开，制热旁通阀109关闭，制冷节流阀110关闭，除雾旁通阀111打开；混合风门206打开，使得空气流经室内冷凝器102与制冷剂换热；经压缩机101排出的高温高压气体制冷剂流经室内冷凝器102，将鼓风机205输送过来的空气加热，冷凝为高温高压的液体，然后流经制热节流阀107，成为低温低压两相状态，随后进入室外侧换热器104；制冷剂在室外侧换热器104中与换热风机105送来的空气换热；制冷剂随后流经除雾旁通阀111，在室内蒸发器103中与鼓风机205送来的空气再次换热，将空气冷却除湿；制冷剂随后流经气液分离器106并回到压缩机101，完成除霜除雾循环；此时除霜除雾风门210开启，吹面风门208和吹脚风门212关闭。

实施例2

如图2和图4所示，本实施例涉及一种电动汽车空调系统，包括：空调系统1、风道系统2、传感系统3和电子控制单元4，其中：传感系统3与电子控制单元4相连并输出传感信号，电子控制单元4与风道系统2相连并输出风门控制信号控制风道开闭，风道系统2与空调系统1相对设置；

所述的传感系统3包括：空气质量传感器301、车窗凝雾传感器302和室外温度传感器303，其中：空气质量传感器301与电子控制单元4相连并输出室内二氧化碳浓度信息，车窗凝雾传感器302与电子控制单元4相连并输出车窗凝雾信息，室外温度传感器303与电子控制单元4相连并输出电动汽车所处环境的温度信息；

所述的空调系统1包括：压缩机101、室外侧冷凝器112、室内侧蒸发器103、室外侧换热器104、换热风机105和气液分离器106，其中：压缩机101、室外侧冷凝器112、室外侧换热器104和气液分离器106依次串联连接形成回路，室外侧换热器104、气液分离器106之间设有制热旁通阀109，室外侧换热器104与室内侧蒸发器103串联连接并设有制冷节流阀110，制冷节流阀110与除雾旁通阀111并联连接，室内侧蒸发器103输出端与气液分离器106的输入端相连，室外侧换热器104和室外侧冷凝器112之间设有制热膨胀阀107且制热膨胀阀107与制冷旁通阀108并联连接，换热风机105和室外侧换热器104相对设置；

所述的风道系统2包括：新风风道201、回风风道202、鼓风送风风道203、面部送风风道207、脚部送风风道211和除霜除雾风道209，其中：新风风道201、回风风道201通过新风/回风切换风门204切换风道，鼓风送风风道203设有鼓风机205并通过混合风门206控制风道开闭，面部送风风道207设有控制风道开闭的吹面风门208，脚部送风风道211设有控制风道开闭的吹脚风门212，除霜除雾风道209设有控制风道开闭的除霜除雾风门210；

所述的室外侧冷凝器112的输出端与供液泵113相连，供液泵113与暖风芯体114串联，暖风芯体114的输出端与室外侧冷凝器112的输入端相连形成热传导回路5，其中：暖风芯体114设置于室内侧与混合风门206相对设置。

本实施例中的电动汽车空调系统包括以下工作模式：

1)、制冷模式：制冷旁通阀108打开，制热节流阀107关闭，制热旁通阀109关闭，除雾旁通阀111关闭，制冷节流阀110打开；经压缩机101排出的高温高压制冷剂流经室外侧冷凝器112，然后流经制冷旁通阀108，进入室外侧换热器104；制冷剂在室外侧换热器104中与换热风机105送来的空气换热，冷凝为高温高压的液体；制冷剂随后流经制冷节流阀110，成为低温低压两相状态，然后进入室内蒸发器103；制冷剂在室内蒸发器103中与鼓风机205输送过来的空气换热，冷却为过热蒸汽，随后流经气液分离器106并回到压缩机101，完成制冷循环；在此过程中电子控制单元4根据室外温度、室内二氧化碳浓度切换新风/回风切换风门204，以打开或关闭新风风道201；此时除霜除雾风门210关闭，吹面风门208和/或吹脚风门212打开；

2)、制热模式：制冷旁通阀108关闭，制冷节流阀110关闭，除雾旁通阀111关闭，制热节流阀107打开，制热旁通阀109打开；混合风门206打开，使得空气流经暖风芯体114；经压缩机101排出的高温高压气体制冷剂流经室外侧冷凝器112，与室外侧冷凝器112中的导热液进行换热；然后制冷剂通过供液泵113输送至暖风芯体114中，与鼓风机205输送过来的空气换热，冷凝为高温高压的液体并重新流入室外侧冷凝器112，然后流经制热节流阀107，成为低温低压两相状态，随后进入室外侧换热器104；制冷剂在室外侧换热器104中与换热风机105送来的空气换热，成为过热蒸汽；制冷剂随后流经制热旁通阀109、气液分离器106回到压缩机101，完成制热循环；在此过程中电子控制单元4根据室外温度、室内二氧化碳浓度切换新风/回风切换风门204，以打开或关闭新风风道201，根据车窗是否凝雾进入或退出除霜除雾模式；此时除霜除雾风门210关闭，吹面风门208和/或吹脚风门212打开；

3)、回风除雾模式：制冷旁通阀108关闭，制热节流阀107打开，制热旁通阀109关闭，制冷节流阀110关闭，除雾旁通阀111打开；混合风门206打开，使得空气流经暖风芯体114与制冷剂换热；混合风门206打开，使得空气流经暖风芯体114；经压缩机101排出的高温高压气体制冷剂流经室外侧冷凝器112，与室外侧冷凝器112中的导热液进行换热；然后制冷剂通过供液泵113输送至暖风芯体114中，与鼓风机205输送过来的空气换热，冷凝为高温高压的液体并重新流入室外侧冷凝器112，然后流经制热节流阀107，成为低温低压两相状态，随后进入室外侧换热器104；制冷剂在室外侧换热器104中与换热风机105送来的空气换热，随后流经除雾旁通阀111，在室内蒸发器103中与鼓风机205送来的空气再次换热，将空气冷却除湿；制冷剂随后流经气液分离器106并回到压缩机101，完成除霜除雾循环；在此过程中除霜除雾风门210开启，吹面风门208和吹脚风门212关闭。

Claims (7)

1.一种电动汽车换新风空调系统，其特征在于，包括：空调系统、风道系统、传感系统和电子控制单元，其中：传感系统与电子控制单元相连，电子控制单元与风道系统相连，风道系统与空调系统相对设置；

所述的空调系统包括：压缩机、室内侧冷凝器、室内侧蒸发器、室外侧换热器、换热风机和气液分离器，其中：压缩机、室内侧冷凝器、室外侧换热器和气液分离器依次串联连接形成回路，室外侧换热器、气液分离器之间设有制热旁通阀，室外侧换热器与室内侧蒸发器串联并设有制冷节流阀，制冷节流阀与除雾旁通阀并联连接，室内侧蒸发器输出端与气液分离器的输入端相连，室外侧换热器和室内侧冷凝器之间设有制热膨胀阀且制热膨胀阀与制冷旁通阀并联连接，换热风机和室外侧换热器相对设置；

所述的室内侧冷凝器和室内侧蒸发器安装在风道系统中，所述的室内侧冷凝器与混合风门相对设置。

2.根据权利要求1所述的电动汽车换新风空调系统，其特征是，所述的风道系统包括：新风风道、回风风道、鼓风送风风道和排风风道，其中：新风风道、回风风道通过新风/回风切换风门切换风道，鼓风送风风道设有鼓风机并通过混合风门控制风道开闭。

3.根据权利要求1所述的电动汽车换新风空调系统，其特征是，所述的传感系统包括：空气质量传感器、车窗凝雾传感器和室外温度传感器，其中：空气质量传感器与电子控制单元相连，车窗凝雾传感器与电子控制单元相连，室外温度传感器与电子控制单元相连。

4.一种电动汽车换新风空调系统，其特征在于，包括：空调系统、风道系统、传感系统和电子控制单元，其中：传感系统与电子控制单元相连，电子控制单元与风道系统相连，风道系统与空调系统相对设置；

所述的空调系统包括：压缩机、室外侧冷凝器、室内侧蒸发器、室外侧换热器、换热风机和气液分离器，其中：压缩机、室外侧冷凝器、室外侧换热器和气液分离器依次串联连接形成回路，室外侧换热器、气液分离器之间设有制热旁通阀，室外侧换热器与室内侧蒸发器串联并设有制冷节流阀，制冷节流阀与除雾旁通阀并联连接，室内侧蒸发器输出端与气液分离器的输入端相连，室外侧换热器和室外侧冷凝器之间设有制热膨胀阀且制热膨胀阀与制冷旁通阀并联连接，换热风机和室外侧换热器相对设置；

所述的室外侧冷凝器的输出端与供液泵相连，供液泵与暖风芯体串联，暖风芯体输出端与 室外侧冷凝器的输入端相连形成热传导回路，其中：暖风芯体设置于室内侧并与混合风门相对设置。

5.根据权利要求4所述的电动汽车换新风空调系统，其特征是，所述的风道系统包括：新风风道、回风风道、鼓风送风风道和排风风道，其中：新风风道、回风风道通过新风/回风切换风门切换风道，鼓风送风风道设有鼓风机并通过混合风门控制风道开闭。

6.根据权利要求5所述的电动汽车换新风空调系统，其特征是，所述的排风风道包括：面部送风风道、脚部送风风道和除霜除雾风道，其中：面部送风风道设有控制风道开闭的吹面风门，脚部送风风道设有控制风道开闭的吹脚风门，除霜除雾风道设有控制风道开闭的除霜除雾风门。

7.根据权利要求4所述的电动汽车换新风空调系统，其特征是，所述的传感系统包括：空气质量传感器、车窗凝雾传感器和室外温度传感器，其中：空气质量传感器与电子控制单元相连，车窗凝雾传感器与电子控制单元相连，室外温度传感器与电子控制单元相连。