CN206690826U - 电动汽车的空调供暖控制系统及车辆空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电动汽车空调领域，提供一种电动汽车的空调供暖控制系统及车辆空调系统，电动汽车中包含暖风芯体和设置有电池的电池系统，其中空调供暖控制系统包括：第一换向阀，设置在暖风芯体与电池系统之间的通路上，用于导通或截止暖风芯体至电池系统的通路；整车控制器，连接暖风芯体、电池系统和第一换向阀，用于根据供暖温度参数控制第一换向阀动作以导通或截止电池系统至暖风芯体的通路；其中，供暖温度参数包含以下中的一者或多者：暖风芯体的暖风芯体温度、电池的电池温度以及关于电动汽车的用户期望温度和当前车内温度之差的期望温差。由此，在控制利用电池工作余热供暖的同时，还能提升电动汽车在供暖模式下的整车续航能力。

Description

电动汽车的空调供暖控制系统及车辆空调系统

技术领域

本实用新型涉及电动汽车空调技术领域，特别涉及一种电动汽车的空调供暖控制系统及车辆空调系统。

背景技术

随着新能源技术的不断发展，电动汽车的应用得到了大力推广，但由于电动汽车无发动机，使得电动汽车的空调暖风控制系统的设计一直是目前业界的热门研究方向。在目前相关技术的电动汽车中，汽车空调暖风控制系统的设计一方面采用PTC(PositiveTemperature Coefficient，正温度系数)水暖或风暖PTC通过加热水或空气来为电动汽车室内进行供暖；另一方面，直接采用制冷系统逆向换热原理，利用制冷剂逆向与换热器进行交换以达到为车室内输送暖气的目的。

在上述相关技术的电动汽车的空调暖风控制系统的设计中至少存在以下技术问题：在上述一方面的汽车空调暖风控制系统设计中，电动汽车因无发动机而采用PTC，但无论是风暖PTC还是水暖PTC，都需要消耗能量来进行加热水或者风来进行空调暖风工作，会导致极大地消耗整车电量而降低汽车的续航能力；在上述另一方面的汽车空调暖风控制系统设计中，采用了热泵技术，即通过制冷系统逆向换热来进行供暖，但在供暖的过程中必须要制冷系统电动压缩机做功而同样也需要消耗整车电能，导致电动汽车的续航能力减弱。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电动汽车的空调供暖控制系统及车辆空调系统，以至少解决现有技术中因采用需要耗费车辆本体电量的PTC技术或热泵技术等技术手段来为电动汽车供暖，而导致电动汽车的续航能力减弱的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种电动汽车的空调供暖控制系统，所述电动汽车包含暖风芯体和设置有电池的电池系统，所述电动汽车的空调供暖控制系统包括：第一换向阀，设置在所述暖风芯体与所述电池系统之间的通路上，用于导通或截止所述暖风芯体至所述电池系统的通路；以及整车控制器，连接所述暖风芯体、所述电池系统和所述第一换向阀，用于根据供暖温度参数控制所述第一换向阀动作以导通或截止所述电池系统至所述暖风芯体的通路；其中，所述供暖温度参数包含以下中的一者或多者：所述暖风芯体的暖风芯体温度、所述电池的电池温度以及关于所述电动汽车的用户期望温度和当前车内温度之差的期望温差。

进一步的，所述电动汽车还包含电池散热器，所述电动汽车的空调供暖控制系统还包括：第二换向阀，设置在所述电池散热器与所述电池系统之间的通路上，用于导通或截止所述电池系统至所述电池散热器的通路；其中，所述整车控制器还连接所述第二换向阀，用于根据所述供暖温度参数控制所述第二换向阀动作以导通或截止所述电池系统至所述电池散热器的通路。

进一步的，所述第二换向阀还与所述第一换向阀连通，且所述第二换向阀与所述第一换向阀的通路之间设置有第一电子水泵，其中所述第一电子水泵用于促进所述第二换向阀与所述第一换向阀的通路中的水循环。

进一步的，所述第一换向阀和/或所述第二换向阀为三通阀。

进一步的，所述整车控制器还连接所述第一电子水泵，用于根据所述供暖温度参数控制所述第一电子水泵的运行。

进一步的，所述电动汽车的空调供暖控制系统还包括：换热器，其与所述暖风芯体连通；以及第二电子水泵，设置在所述暖风芯体和所述换热器的通路之间，用于促进所述板式换热器与所述暖风芯体的通路中的水循环。

进一步的，所述整车控制器还连接所述第二电子水泵，用于根据所述供暖温度参数控制所述第二电子水泵运行。

进一步的，所述换热器与所述电动汽车的压缩机连通，用于接收所述压缩机排出的气体流，并在所述第二电子水泵的作用下将所述气体流输出至所述暖风芯体以使所述暖风芯体内的水温上升。

进一步的，所述换热器是板式换热器。

相对于现有技术，本实用新型上述的电动汽车的空调供暖控制系统具有以下优势：

(1)本实用新型所述的电动汽车的空调供暖控制系统通过设置第一换向阀、电池系统、暖风芯体与整车控制器关联在一起，使得该整车控制器能够基于暖风芯体的温度、电池的温度、期望温差控制第一换向阀动作以导通或截止电池系统至暖风芯体的通路。由此，电动汽车的整车控制器可以基于各温度参数选择执行第一换向阀，使得在芯体温度、电池温度、期望温差的过高或过低时通过选择控制开闭第一换向阀，实现了在充分利用电池工作余热供暖的同时还能够兼顾电动汽车的整车供暖效果，并提升在供暖模式下的整车续航能力。

(2)本实用新型所述的电动汽车的空调供暖控制系统中，一方面，整车控制器可以基于各温度参数从第一换向阀和第二换向阀的多种开闭控制策略中选择并执行，使得在芯体温度、电池温度、期望温差的过高或过低时通过选择控制开闭第一、第二换向阀，实现了在充分利用电池工作余热供暖的同时，还能够提升在供暖模式下的整车续航能力。另一方面，通过设置在电动汽车的空调供暖控制系统中的第一电子水泵、第二电子水泵能够加速供暖回路中的水循环，从而提高风到达出风口的升温速率，优化制热效率满足整车采暖需求；再一方面，通过设置将第一电子水泵、第二电子水泵与整车控制器相连接，使得整车控制器可以根据芯体温度、电池温度、期望温差的实际情况通过选择控制调整及开闭第一电子水泵、第二电子水泵，实现在保障汽车优秀的整车供暖效果的前提下，还能节约在供暖模式下的整车电量。

本实用新型的另一目的在于提出一种车辆空调系统，以至少解决现有技术中车辆因供暖耗费过多电量而致使车辆续航能力降低的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种车辆空调系统，包括上述的电动汽车的空调供暖控制系统。

该车辆空调系统与上述电动汽车的空调供暖控制系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型一实施方式所述的电动汽车的空调供暖控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施方式所述的电动汽车的空调供暖控制系统的结构示意图；

图3为本实用新型再一实施方式所述的电动汽车的空调供暖控制系统的结构示意图；

图4示出的是本实用新型一实施方式所述的车辆空调系统的具体连接结构原理示意图。

附图标记说明：

10A-C 电动汽车的空调供暖控制系统 12、20 暖风芯体

13、30 电池散热器 16、40 电池系统

401 电池 1011、1012、14、17 三通阀

103 整车控制器 11 蒸发芯体

15、6、105、106 电子水泵 3、18、107 电子膨胀阀

2、7、108 电磁阀 1、60 蒸发器

8、50 板式换热器 4 压缩机

5 气液分离器 9 单向阀

101 换向阀

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

另外，在本实用新型的实施方式中所提到的关于所述电动汽车的用户期望温度，是指电动汽车的用户所设定的温度。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。

实施方式一

参见图1示出的是本实用新型一实施方式的电动汽车的空调供暖控制系统的结构示意图，其中该电动汽车包含暖风芯体20和设置有电池401的电池系统40，该电动汽车的空调供暖控制系统10A包括：换向阀101、整车控制器103；其中换向阀101设置在暖风芯体与电池系统之间的通路上，用于导通或截止暖风芯体至电池系统的通路；以及整车控制器103，连接暖风芯体20、电池系统40和换向阀101，用于根据供暖温度参数控制第一换向阀动作以导通或截止电池系统401至暖风芯体20的通路；该供暖温度参数包含以下中的一者或多者：暖风芯体的暖风芯体温度、电池的电池温度以及关于电动汽车的用户期望温度和当前车内温度之差的期望温差。需要说明的是，本实施方式中的换向阀101可以是二通阀、三通阀、四通阀等，在本实施方式中暂时不作限定，且都应该涵盖在本实施方式的范围中。

实施方式二

参见图2示出的是本实用新型另一实施方式的电动汽车的空调供暖控制系统的结构示意图，该实施方式是图1所示实施方式所示的10A的一种优化实施方式，以示例性地进一步限定实施方式一中的换向阀为三通阀。如图2所示，该电动汽车的空调供暖控制系统10B包括：第一三通阀1011、第二三通阀1012、整车控制器103；第一三通阀1011的三个出入口分别连接至第二三通阀1012、暖风芯体20和电池系统40的第一端，以及第二三通阀1012的三个出入口分别连接至第一三通阀1011、电池散热器30和电池系统40的第二端；该整车控制器103与暖风芯体20、电池系统40、第一三通阀1011和第二三通阀1012相连接。该电动汽车的空调供暖控制系统10的工作原理是：整车控制器103获取暖风芯体20的暖风芯体温度和电池401的电池温度，以及整车控制器103还获取关于电动汽车的用户期望温度和当前车内温度之差的期望温差；关于该暖风芯体温度、电池温度及用户期望温度的获取方式在本实施例中不作限定，例如可以是基于整车控制器103对暖风芯体、电池、车室内温度的直接检测，也可以是整车控制器103接收自附加检测温度传感器(未示出)的，故在此应不作限定；之后，该整车控制器103根据所获取到的该暖风芯体温度、电池温度和期望温差其中的一者或多者选择控制开闭第一三通阀1011和第二三通阀1012。关于该电动汽车的空调供暖控制系统的设计，更具体地，作为示例，该空调供暖控制系统10B中还包含有存储器，在存储器中存储有温控参照表，在该温控参照表中记录着多个温度区间与第一三通阀和/或第二三通阀的开闭信息之间的映射关系；由此整车控制器103可以基于暖风芯体温度、电池温度和期望温差其中的至少一者遍历查询温控参照表，以选择开闭第一三通阀和/或第二三通阀；可以理解的是，该温控参照表中的多个温度区间的划分应当是与相应的第一三通阀和/或第二三通阀的开闭信息，而基于该第一三通阀和第二三通阀的开闭控制策略的目的是为了在充分利用电池工作余热供暖的同时还能够兼顾电动汽车的整车供暖效果，并提升在供暖模式下的整车续航能力。作为示例，在温控参照表中可以记录有在期望温差过大区间下(例如期望温差达到-10℃)所对应的是关闭第二三通阀而打开第一三通阀，由此可以不需要电池散热器30的散热来提升车辆室内的升温速率；以及在温控参照表中还可以记录有电池高温工作区间下(例如电池温度达到80℃以上)所对应的是打开第二三通阀并打开第一三通阀，由此保证电池的正常工作温度使得电池系统正常工作，并能利用电池的散热能力进行正常供暖。可以理解的是，上述存储器以及温控参照表的阐述仅作为示例，而不用于限定本实用新型；例如在本实用新型的一种可选实施例中，存储器以及温控参照表的相关技术特征及功能可以直接集成在整车控制器中。

作为进一步的优化，该电动汽车的空调供暖控制系统10B还包含与暖风芯体20相连接的鼓风扇(未示出)，由此能够加快车室内气体流动，提高汽车乘客的供暖舒适度。

实施方式三

参见图3示出的是本实用新型另一实施方式的电动汽车的空调供暖控制系统的结构示意图，该实施方式是图2所示实施方式的一种优化实施方式，该图3所示实施方式中的电动汽车的空调供暖控制系统10C相比于图2所示实施方式所示的10B，其主要增加了分别连接至整车控制器103的第一电子水泵105、第二电子水泵106、电子膨胀阀107、电磁阀108。该第一电子水泵105连接在第一三通阀1011和第二三通阀1012之间，由此通过整车控制器103对第一电子水泵105的开闭控制，使得电池散热回路中的水路循环的速度得到了控制，能够实现多种供暖模式满足汽车用户的个性化供暖需求。该第二电子水泵106的两端分别连接至暖风芯体20和板式换热器50，该电子膨胀阀107的两端分别连接至板式换热器50及蒸发器60，可以理解的是，该蒸发器60可以是车辆空调的可逆换热器的制热状态，另外当车辆空调的换热器处于制冷状态时可以是冷凝器。并且，该电子膨胀阀108的两端分别连接至板式换热器50及蒸发器60，进一步地整车控制器103可以基于各汽车温度参数控制电子膨胀阀107、电子膨胀阀108的开闭，以在充分利用电池工作余热供暖的同时还能够兼顾电动汽车的整车供暖效果，并提升在供暖模式下的整车续航能力。优选地，本实施方式中所提供的空调供暖控制系统10C还可以与空调的压缩机相连接。另外，关于本实施方式中的部分技术方案的描述可以参照上文实施方式中的相关描述，相同内容在此不加以赘述。

实施方式四

本实用新型实施方式还提供一种车辆空调系统，包含上文实施方式所阐述的电动汽车的空调供暖控制系统，更具体地关于该车辆空调系统的说明将在下文展开描述。

参见图4示出的是本实用新型一实施方式下车辆空调系统的具体连接结构原理示意图，如图4所示，车辆空调系统中包含蒸发器1(冷凝器)、电磁阀一2、电子膨胀阀一3、电磁阀二7、板式换热器8、压缩机4、气液分离器5、单向阀9、室内蒸发芯体11、电子膨胀阀二18均可以由空调管路连接，以及在空调管路里的介质可以是空调制冷剂，该板式换热器8可以是上下双层型板式换热器由此构成空调主供暖回路。板式换热器8、暖风芯体12、电子水泵一15、电子水泵二6、三通阀一17、三通阀二14、电池系统16、电池散热器13均可以由暖风水管进行相连冷却液在其中循环，该冷却液可以是水，由此形成电池空调辅供暖回路；继而，在空调主供暖回路中添加了电子水泵二6、和电池空调辅供暖回路中添加了电子水泵一15，增加了冷却液的循环速度，可以使得通过暖风芯体的风到达出风口的升温速率增快，并也可以提高制热效率以满足整车取暖和除霜除雾的需求。并且，该电池空调辅供暖回路中增加了通过三通阀二14至电池散热器13的连接以及通过三通阀一17至暖风芯体12的连接，在一种情况下，由于电池在冬季需要一定温度才可以工作，因此可以控制上述连接以有效地升温电池温度，从而使得电池能迅速工作。

需要说明的是，在本实施例中的车辆空调系统中还包含与各上述各部件(例如电子水泵、三通阀、电池阀等)中的部分或全部连接的整车控制器(未图示)。在本实用新型实施例中，主要考虑的是各种车辆室内供暖温度情况，以及针对各种温度情况为该整车控制器所增加的对其所连接的上述各部件的控制逻辑及执行，该控制逻辑主要在于将电池预热以及热泵逻辑相结合，由此在消耗最小的整车电量以及实际情况下进行满足客户的实际使用的控制逻辑，为客户的供暖需求提供了多种选择。更具体的多种车辆供暖温度情况及相应的控制逻辑将在下文中继续以示例的方式展开阐述：

第一种车辆供暖温度情况及相应的逻辑控制，可以是当电池正常工作时执行逻辑控制的采暖模式：

当逻辑判断电池工作正常循环，在正常纯电动汽车行驶的过程中，电池电芯温度最高可以达到80℃，此时电池里水路循环为16-14(打开)-13-15(工作)-17(打开)-12；其中工作状态下的电子水泵一15加速了水流量循环，可以更好地通过电池散热器13将热量散发出去，以及与暖风芯体12连接的鼓风扇(未示出)不工作。由此，保证了有效的散热能力，使得电池能处于正常工作温度，保障了电池系统的正常工作。

第二种车辆供暖温度情况及相应的逻辑控制，可以是基于车内温度执行逻辑控制的采暖模式：

当车厢用户需要达到预设温度时，当客户预设温度距离实际室内温度相差较大时(大于或等于10℃)，此时三通电磁阀14关闭不经过13，电子水泵一15正常工作为保证提升升温速率，三通阀一17导通暖风芯体11的一路，以及与暖风芯体12连接的鼓风扇正常工作，控制逻辑使得16-14(关闭其连接散热器的一路)-15(将预设温度差值的大小与10℃进行对比)—17—12，从而为客户达到整车的采暖需求；当车辆室内温度与车辆用户预设温度之差小于10℃时，控制水泵15不工作，因为实际客户需求温度与实际温度相差不大，此时可以不用增加水循环，保证水路正常运行即可；由此，可以节省整车电量这样的控制逻辑即保证了客户的舒适度，同时节省整车电量。

第三种车辆供暖温度情况及相应的逻辑控制，可以是基于电池工作温度和暖风芯体温度执行逻辑控制的采暖模式：：

当电池工作温度低于60℃时，采用控制逻辑使得冷却液的流动回路是16-14-15-12-17，此时电池系统的温度已经无法满足整车采暖的客户需求，此时，当整车VCU(整车控制器)检测到暖风芯体温度不足时，采用1-7(打开)-5-4-8-3(打开工作)以增加暖风芯体里的水温；此时，通过高温高压的压缩机4排出的气体流经板式换热器8，由于板热换热器与暖风芯体水路相连，保证暖风芯体里冷却液的温度的上升，12-8-6(工作)从而形成水路循环；当暖风芯体12内的冷却液温度达到85℃时，电子水泵二6停止工作以节省整车电量；而为了避免电池过温，当暖风芯体水路达到85°时，压缩机应当停止工作，并实施上述第一种车辆供暖温度情况下的控制逻辑以节省整车电量，提高电动车巡航能力；以及当暖风芯体内的冷却液温度继续上升，例如达到90°以上时，则需要将三通阀二13与电池散热器13相连接的一端打开并导通，由此保证冷却液的温度不会继续上升，优选维持在85℃左右，由此能够防止冷却液的温度过高所导致的电池系统的损伤。

第四种车辆供暖温度情况及相应的逻辑控制，可以是当电池处于冰冻环境时执行逻辑控制的采暖模式：

由于电动汽车的电池工作温度区间为-30℃-65℃，在冬季或在气温较低地区，导致电动车会存在因电池温度过低而无法启动的情况。故为了解决电池温度低问题，本控制逻辑还旨在增加电池预热功能，先采用第三种车辆供暖温度情况及相应的逻辑控制进行逆向循环，即1-7-5-4-8-3通过板式换热器8以及水泵二6将冷却液引入电池辅暖回路中，此时板式散热器8使得电池辅暖回路中的冷却液的温度得到提高。之后，再控制逻辑使得6(工作)-12-17(三向全部导通)-16-14-15-17，此时保证在低温模式下电池能够迅速达到预热，保证电池能够迅速工作，保证电动车在低温情况下仍可以进行正常工作，以及提高了整车在冰冻寒冷的环境下的启动速度。

可以理解的是，本实用新型上述四种车辆供暖温度情况及相应的控制逻辑的阐述仅仅作为示例，而并不应被用作限定本实用新型的保护范围。

通过本实施例的实施能够产生以下技术效果：

其一，通过多种控制逻辑用语多种不同的温度情况模式下，以实现节省整车电量的，并提升纯电动模式下整车续航能力；

其二，增加电子水泵以及迅速制热模式，保证在除霜除雾和采暖快速进行，保证汽车行驶的安全性；

其三，解决了车辆供暖系统中当电池热量不足以供暖时的热量补充的问题；

其四，通过逻辑控制来预热电池，解决汽车新能源电池在低温环境下的工作问题；

其五，本实施例中的整车暖风结构的应用无需对整车的构造作出过多的改动，且相比于PTC供暖系统，具有更加小型且易于放置和设计的优点。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车的空调供暖控制系统，所述电动汽车包含暖风芯体和设置有电池的电池系统，其特征在于，所述电动汽车的空调供暖控制系统包括：

第一换向阀，设置在所述暖风芯体与所述电池系统之间的通路上，用于导通或截止所述暖风芯体至所述电池系统的通路；以及

整车控制器，连接所述暖风芯体、所述电池系统和所述第一换向阀，用于根据供暖温度参数控制所述第一换向阀动作以导通或截止所述电池系统至所述暖风芯体的通路；

其中，所述供暖温度参数包含以下中的一者或多者：所述暖风芯体的暖风芯体温度、所述电池的电池温度以及关于所述电动汽车的用户期望温度和当前车内温度之差的期望温差。

2.根据权利要求1所述的电动汽车的空调供暖控制系统，所述电动汽车还包含电池散热器，其特征在于，所述电动汽车的空调供暖控制系统还包括：

第二换向阀，设置在所述电池散热器与所述电池系统之间的通路上，用于导通或截止所述电池系统至所述电池散热器的通路；

其中，所述整车控制器还连接所述第二换向阀，用于根据所述供暖温度参数控制所述第二换向阀动作以导通或截止所述电池系统至所述电池散热器的通路。

3.根据权利要求2所述的电动汽车的空调供暖控制系统，其特征在于，所述第二换向阀还与所述第一换向阀连通，且所述第二换向阀与所述第一换向阀的通路之间设置有第一电子水泵，其中所述第一电子水泵用于促进所述第二换向阀与所述第一换向阀的通路中的水循环。

4.根据权利要求2所述的电动汽车的空调供暖控制系统，其特征在于，所述第一换向阀和/或所述第二换向阀为三通阀。

5.根据权利要求3所述的电动汽车的空调供暖控制系统，其特征在于：

所述整车控制器还连接所述第一电子水泵，用于根据所述供暖温度参数控制所述第一电子水泵的运行。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的电动汽车的空调供暖控制系统，其特征在于，所述电动汽车的空调供暖控制系统还包括：

换热器，其与所述暖风芯体连通；以及

第二电子水泵，设置在所述暖风芯体和所述换热器的通路之间，用于促进所述换热器与所述暖风芯体的通路中的水循环。

7.根据权利要求6所述的电动汽车的空调供暖控制系统，其特征在于：

所述整车控制器还连接所述第二电子水泵，用于根据所述供暖温度参数控制所述第二电子水泵运行。

8.根据权利要求6所述的电动汽车的空调供暖控制系统，其特征在于，所述换热器与所述电动汽车的压缩机连通，用于接收所述压缩机排出的气体流，并在所述第二电子水泵的作用下将所述气体流输出至所述暖风芯体以使所述暖风芯体内的水温上升。

9.根据权利要求6所述的电动汽车的空调供暖控制系统，其特征在于，所述换热器是板式换热器。

10.一种车辆空调系统，其特征在于，所述车辆空调系统包括设置有权利要求1-9中任一项所述的电动汽车的空调供暖控制系统。