CN212194990U - 电动汽车空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电动汽车空调系统，包括：两级压缩制热回路，用于在环境温度小于第一预设值时导通；空调控制器，与所述两级压缩制热回路电连接，用于控制所述两级压缩制热回路的导通或关闭。本实用新型实施例提供的技术方案，可以提高电动汽车空调系统在低温环境下的制热量和制热效率。

Description

电动汽车空调系统

技术领域

本实用新型实施例涉及汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车空调系统。

背景技术

在二氧化碳减排和全球变暖的情况下，随着科技的发展，电动汽车的拥有量逐年急剧上升，市场潜力巨大，我国已将发展以电动汽车为代表的新能源汽车提升至国家战略，许多城市已经将公交全电动化列为城市公交发展的主要方向。

在严寒地区如我国东北地区，冬季环境温度低至-35℃，由于现有空调系统的制热效率和制热量较低，耗电量较高，导致电动汽车的续航里程急剧降低，使其应用受到严重制约。

目前电动汽车空气调节主要有两种方式：单级压缩热泵空调系统以及电加热空调系统，而这两种系统均不适用于低温环境下。因此，提高低温环境下热泵空调系统的制热量和制热效率，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种电动汽车空调系统，提高其在低温环境下热泵空调系统的制热量和制热效率。

本实用新型实施例提供了一种电动汽车空调系统，包括：

两级压缩制热回路，用于在环境温度小于第一预设值时导通；

空调控制器，与所述两级压缩制热回路电连接，用于控制所述两级压缩制热回路的导通或关闭。

在本实施例中，两级压缩制热回路在空调控制器的控制下，在环境温度小于第一预设值时导通，两级压缩制热回路即通过压缩机的两次压缩，来增加制冷剂的温度和压力，在低温环境下，可以提高电动空调系统的制热量和制热效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种电动空调系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种电动空调系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的又一种电动空调系统的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的又一种电动空调系统的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的又一种电动空调系统的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的又一种电动空调系统的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的又一种电动空调系统的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的又一种电动空调系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

正如背景技术中所说，目前电动汽车空气调节低温环境下热泵空调系统的制热量和制热效率较低。本申请经过研究发现，具体原因如下：目前电动汽车空气调节主要有两种方式：单级压缩热泵空调系统以及电加热空调系统，而这两种系统均不适用于低温环境下。单级压缩热泵空调系统在低温环境下运行时，车内设定温度几乎不变，故冷凝温度不变，当室外环境温度越低，则蒸发温度越低，压缩机压比越高，排气温度越高，效率越低，所以当环境温度低于-5℃时，单级压缩热泵空调系统的能效较低，当环境温度低于-15℃时，则系统制热量和制热效率(COP)会急剧恶化，甚至会因为压缩机排气温度过高或者排量不够导致系统失效。另一种方案——采用单级压缩补气技术，将部分介于单级压缩冷凝压力和蒸发压力之间的中间压力下的制冷剂气体从压缩机压缩腔的中间部位补充进压缩机内，由于减少了中间补气量从蒸发压力到中间压力的功耗，可以提高效率，又由于补气温度较低，还可有效降低压缩机的排气温度，但仍然不适用于-15℃以下的环境温度。电加热空调系统(包括电加热器)虽然可以提供足够的热量来温暖客舱，但其中的能量来源于电池电能，其能效小于1。

因此，本实用新型提供如下技术方案：

图1为本实用新型实施例提供的一种电动空调系统的结构示意图，参见图 1，该电动汽车空调系统包括：两级压缩制热回路100，用于在环境温度小于第一预设值时导通；空调控制器200，与两级压缩制热回路100电连接，用于控制两级压缩制热回路100的导通或关闭。

在本实施例中，示例性的，第一预设温度可以是-35℃～40℃甚至更大，完全可满足严寒地区的汽车内空气调节需求。

由能量守恒定律可知，处于两级压缩制热模型下工作的电动汽车空调系统，车室内得到的热量为制冷剂从车室外吸收的热量与压缩机压缩制冷剂的功耗之和。

在本实施例中，相比现有技术中的单级压缩制热方式，两级压缩制热回路 100即通过压缩机的两次压缩，压缩机压缩制冷剂的功耗大于单次压缩制冷剂的功耗，可以使得制冷剂具有更高的温度和压力，以提高电动空调系统的制热量和制热效率，可解决单级压缩制热存在的制热量低，热效率低以及压缩机排气温度高的问题，其制热量可满足设计要求，且其制热效率远高于电加热空调系统。

在本实施例中，两级压缩制热回路100在空调控制器200的控制下，在环境温度小于第一预设值时导通，两级压缩制热回路100即通过压缩机的两次压缩，来增加制冷剂的温度和压力，在低温环境下，可以提高电动汽车空调系统的制热量和制热效率。

可选地，在上述技术方案的基础上，参见图2，该电动空调系统还包括单级压缩制热回路300，用于在环境温度大于或等于第一预设值，且小于第二预设值时导通，其中，第二预设值大于第一预设值；制冷回路400，用于环境温度大于第三预设值时导通，其中第三预设值大于第二预设值；空调控制器200 分别与单级压缩制热回路300、以及制冷回路400相连，用于控制单级压缩制热回路以及制冷回路的导通或关闭。

在本实施例中，在环境温度大于或等于第一预设值，且小于第二预设值时，单级压缩制热回路300导通；环境温度小于第一预设值时两级压缩制热回路100 导通；环境温度大于第三预设值时导通，其中第三预设值大于第二预设值，制冷回路400导通，实现了可以根据环境温度的范围，自动控制电动汽车温度，且在环境温度小于第一预设值时导通，两级压缩制热回路100即通过压缩机的两次压缩，来增加制冷剂的温度和压力，实现在低温环境下，提高电动汽车空调系统的制热量和制热效率的效果。

可选地，在上述技术方案的基础上，参见图3-图8，两级压缩制热回路100 包括车外换热器101；低压压缩机102，低压压缩机102的吸气口A1与车外换热器101的第一端B1相连；高压压缩机103，高压压缩机103的吸气口C1与四通换向阀104的第一端D1相连，经由四通换向阀104的第二端D2与低压压缩机102的排气口A2相连；车内换热器105，车内换热器105的第一端E1与四通换向阀104的第三端D3相连，经由四通换向阀104的第四端D4与高压压缩机103的排气口C2相连；保温隔热换热器106，保温隔热换热器106的第一端F1与车内换热器105的第二端E2相连；第一节流电控装置107，第一节流电控装置107的第一端G1与保温隔热换热器106的第二端F2相连；车外换热器101，车外换热器101的第二端B2，与第一节流电控装置107的第二端G2 相连，第一节流电控装置107的控制端与空调控制器电连接，空调控制器用于控制第一节流电控装置107的开度。

在本实施例中，低压压缩机102和高压压缩机103集成有气液分离器，气液分离器分别与低压压缩机102和高压压缩机103一体式固定连接，并设置在低压压缩机102和高压压缩机103的吸气口之前，用于制冷剂的气液分离。

当电动汽车空调系统处于两级压缩制热模式下时，在低压压缩机102和高压压缩机103的两级抽吸和压缩作用下，在车外换热器101(制热模式下为蒸发器)中的低温低压的气态制冷剂经过低压压缩机102压缩之后，再通过四通换向阀104进入高压压缩机103，经过压缩后变为高温高压的高热气态，经过四通换向阀104的进入车内换热器105(制热模式下为冷凝器)。制冷剂在冷凝器中将携带的热量传递到车室内，从而提高车室内的环境温度，与此同时，制冷剂变为中温高压的过冷液体。从冷凝器中排出的制冷剂经过保温隔热换热器 106以及第一节流电控装置107后，其温度和压力进一步降低，变为低温低压的气液混合态后进入蒸发器中蒸发吸热，从而将环境中的热量带入电动汽车空调系统中。由能量守恒定律可知，处于两级制热模型下工作的电动汽车空调系统，车室内得到的热量为制冷剂从车室外吸收的热量与低压压缩机102和高压压缩机103功耗之和，因此，该电动汽车空系统可以在低温环境下，可以提高电动空调系统的制热量和制热效率。保温隔热换热器106密封性能良好，在两级压缩制热模式下，其内部压力介于冷凝压力和蒸发压力之间的中间压力，底部是处于中间压力下的液态制冷剂。

可选地，在上述技术方案的基础上，参见图3-图8，保温隔热换热器106 包括液态制冷剂1061，保温隔热换热器106的第一端F1通过插入液态制冷剂 1061底部的第一铜管1062或者穿过液态制冷剂1061的换热盘管1063与保温隔热换热器106的第二端F2相连。

具体的，图3-图6示出的电动汽车空调的结构示意图中，保温隔热换热器 106的第一端F1通过穿过液态制冷剂1061的换热盘管1063与保温隔热换热器 106的第二端F2相连，使得从保温隔热换热器106的第一端F1进入的制冷剂充分与液态制冷剂1061进行热交换；图7和图8示出的电动汽车空调的结构示意图中，保温隔热换热器106的第一端F1通过插入液态制冷剂1061底部的第一铜管1062与保温隔热换热器106的第二端F2相连，使得进入第一节流电控装置107的制冷剂是保温隔热换热器106中的部分制冷剂。

可选地，在上述技术方案的基础上，参见图3-图8，两级压缩制热回路100 还包括第一单向开关108，第一单向开关108的第一端H1与低压压缩机102的排气口A2相连，第一单向开关108的第二端H2与四通换向阀104的第二端 D2相连。

上述技术方案中，第一单向开关108示例性的可以是单向阀，第一单向开关108的第一端H1流到第一单向开关108的第二端H2可以导通，反向截止，避免制冷剂倒流。

可选地，在上述技术方案的基础上，参见图3-图8，保温隔热换热器106 包括第三端F3，保温隔热换热器106的第三端F3位于液态制冷剂1061的液面之上，保温隔热换热器106的第三端F3与第一单向开关108的第一端H1相连，四通换向阀104的第二端D2与第一单向开关108的第二端H2相连。

上述技术方案中，保温隔热换热器106中的液态制冷剂1061的过热蒸汽可以通过保温隔热换热器106的第三端F3，通过四通换向阀104进入到高压压缩机103中。

可选地，在上述技术方案的基础上，参见图4、图6和图8，保温隔热换热器106的第三端F3和低压压缩机102的排气口A2分别与第一单向开关108的第一端H1相连，四通换向阀104的第二端D2与第一单向开关108的第二端 H2相连。

上述技术方案中，从低压压缩机102排出的中间压力下相对高温的过热制冷剂蒸汽和保温隔热换热器106的第三端F3出来的饱和蒸汽混合，经第一单向开关108和四通换向阀104，被高压压缩机103吸入。

可选地，在上述技术方案的基础上，参见图3、图5和图7，低压压缩机 102的排气口A2与插入到液态制冷剂1061底部的第二铜管1064相连。

上述技术方案中，从低压压缩机102排出的中间压力下相对高温的过热制冷剂蒸汽通过插入到液态制冷剂1061底部的第二铜管1064排入到的液态制冷剂1061中，部分液态制冷剂受热蒸发达到饱和状态，经第一单向开关108和四通换向阀104，被高压压缩机103吸入。

可选地，在上述技术方案的基础上，参见图7和图8，两级压缩制热回路 100还包括第二节流电控装置109，第二节流电控装置109的第一端I1与车内换热器105的第二端E2相连，第二节流电控装置109的第二端I2与保温隔热换热器106的第一端F1相连，第二节流电控装置109的控制端与空调控制器 200电连接，空调控制器200用于控制第二节流电控装置的开度，可以实现节流作用。

或者，参见图3-图6，第二节流电控装置109的第二端I2与保温隔热换热器106位于液态制冷剂1061的液面之上的第四端F4相连。使得从车内换热器 105排出的过热蒸汽进入保温隔热换热器106通过其第四端进入高压压缩机103 中。

可选地，在上述技术方案的基础上，参见图3-图6，单级压缩制热回路300 包括：车外换热器101；第一电子开关201，第一电子开关201的第一端J1与车外换热器101的第一端B1相连；高压压缩机103，高压压缩机103的吸气口 C1与四通换向阀104的第一端D1相连，经由四通换向阀104的第二端D2与第一电子开关201的第二端J2相连，第一电子开关201的控制端与空调控制器 200电连接，空调控制器200用于控制第一电子开关的导通或关断；车内换热器105，车内换热器105的第一端E1与四通换向阀104的第三端D3相连，经由四通换向阀104的第四端D4与高压压缩机103的排气口C2相连；保温隔热换热器106，保温隔热换热器106的第一端F1与车内换热器105的第二端E2 相连；第一节流电控装置107，第一节流电控装置107的第一端G1与保温隔热换热器106的第二端F2相连；车外换热器101，车外换热器101的第二端B2 与第一节流电控装置107的第二端G2相连。

当电动汽车空调系统处于单级压缩制热模式下时，在高压压缩机103的抽吸和压缩作用下，在车外换热器101(制热模式下为蒸发器)中的低温低压的气态制冷剂经过四通换向阀104进入高压压缩机103，经过压缩后变为高温高压的高热气态，经过四通换向阀104的进入车内换热器105(制热模式下为冷凝器)。制冷剂在冷凝器中将携带的热量传递到车室内，从而提高车室内的环境温度，与此同时，制冷剂变为中温高压的过冷液体。从冷凝器中排出的制冷剂经过保温隔热换热器106以及第一节流电控装置107后，其温度和压力进一步降低，变为低温低压的气液混合态后进入蒸发器中蒸发吸热，从而将环境中的热量带入电动汽车空调系统中。由能量守恒定律可知，处于单级制热模型下工作的电动汽车空调系统，车室内得到的热量为制冷剂从车室外吸收的热量与高压压缩机103功耗之和。

参见图7和图8，单级压缩制热回路包括：车外换热器101；第二电子开关 202，第二电子开关202的第一端K1与车外换热器101的第一端B1相连；高压压缩机103，高压压缩机103的吸气口C1与四通换向阀104的第一端D1相连，经由四通换向阀104的第二端D2与第二电子开关202的第二端K2相连，第二电子开关202的控制端与空调控制器电连接，空调控制器用于控制第二电子开关的导通或关断；车内换热器105，车内换热器105的第一端E1与四通换向阀104的第三端D3相连，经由四通换向阀104的第四端D4与高压压缩机103 的排气口C2相连；第三电子开关203，第三电子开关203的第一端L1与车内换热器105的第二端E2相连；车外换热器101，车外换热器101的第二端B2，第三电子开关203的第二端L2相连，空调控制器用于控制第三电子开关的导通或关断。需要说明的是，图7和图8上述技术方案称之为图7和图8的第一种单级压缩制热回路300。图7和图8示出的电动汽车空调系统的结构示意图中，单级压缩制热回路300中，车外换热器101的第二端B2可以通过第二节流电控装置109、保温隔热换热器106与车内换热器105的第二端E2相连，称之为图 7和图8的第二种单级压缩制热回路300。

可选地，在上述技术方案的基础上，参见图3-图6中的电动汽车空调系统的结构示意图中，单级压缩制热回路300复用为制冷回路400。

参见图7和图8，图7和图8的第一种单级压缩制热回路300，复用为制冷回路400。

可选地，在上述技术方案中，参见图3和图4，制冷回路400还包括第二单向开关301，第二单向开关301的第一端M1与车外换热器101的第二端B2 相连，第二单向开关301的第二端M2与第三电子开关203的第二端L2相连。

当电动汽车空调系统处于制冷模式下时，在高压压缩机103排出的高温高压过热制冷剂，经过四通换向阀104进入车外换热器101(制冷模式下为冷凝器)，制冷剂在冷凝器中将携带的热量散失到车室外环境中，变为中温高压的过冷液体。接着制冷剂流过第一节流电控装置107，变为低温低压的气液混合物后进入车内换热器105(制冷模式下为蒸发器)中。制冷剂在蒸发器中蒸发吸热变为低温低压的气态，从而将车室内的热量带入到电动汽车空调系统中，与此同时，也降低了车室内的环境温度，实现制冷功能。最后在高压压缩机103 的抽吸作用下，制冷剂经过四通换向阀104回到高压压缩机103中。在高压压缩机103的作用下，变为高温高压的气态制冷剂，完成一次循环。

下面分别对图3-图8中的两级压缩制热回路100、单级压缩制热回路以及制冷回路400的工作原理进行介绍：

参见图3，两级压缩制热回路100的工作原理如下：其循环流程如图3两级压缩制热回路箭头所示，在空调控制器200的控制下，第一电子开关201关闭。车外换热器101产生的过热蒸汽，通过低压压缩机102的吸气口A1进入低压压缩机102，被压缩，然后经低压压缩机102的排气口A2和插入到保温隔热换热器106底部的第二铜管1064排入到保温隔热换热器106的液态制冷剂 1061中进行热交换，液体部分汽化为中间压力对应的饱和蒸汽，再经四通换向阀104的第二端D2至第一端D1，由高压压缩机103的吸气口C1吸入，进行压缩，从高压压缩机103的排气口C2排出的高压蒸汽经过四通换向阀104的第四端D4至第三端D3，到达车内换热器105中被过冷，在车内换热器105中与车内空气换热，为其提供热量。过冷液一部分在第二节流电控装置109中节流，经第二节流电控装置109的第二端I2排到保温隔热换热器106里，另一部分过冷液经换热盘管1063和保温隔热换热器106再次过冷，在第一节流电控装置 107中节流得到气液两相制冷剂在车外换热器101中吸收外界热量蒸发，完成一个两级压缩制热循环。

保温隔热换热器106密封性能良好，在两级压缩制热模式下，其内部压力介于冷凝压力和蒸发压力之间的中间压力，底部是处于中间压力下的液态制冷剂1061，从车内换热器105出来的高压液态制冷剂一部分经第一节流电控装置 107节流至中间压力下的气液两相制冷剂，留在保温隔热换热器106，另一部分通过换热盘管1063与保温隔热换热器106中的液态制冷剂1061充分换热，过冷之后，经过第一节流电控装置107节流，被吸入低压压缩机102，进入低压压缩机102的制冷剂只经过了一次节流过程，即在第一节流电控装置107中的节流过程，因此，该系统在两级压缩制热模式下属于两级压缩一级节流制热循环系统。从低压压缩机102排出的中间压力下相对高温的制冷剂蒸汽经管道排入到保温隔热换热器106中的液态制冷剂中，部分液态制冷剂受热蒸发达到饱和状态3，经管道、第一单向开关108和四通换向阀104，被高压压缩机103吸入，所以该制热循环为两级压缩一级节流中间完全冷却循环。当系统稳定运行后，保温隔热换热器106中的制冷剂遵循质量和能量守恒。

在单级压缩制热模式下，单级压缩制热回路300的工作原理如下：在空调控制器200的控制下，低压压缩机102关闭，第二节流电控装置109完全关闭，同时第一电子开关201打开。其循环过程如下：

从高压压缩机103排气口C2出来的高温高压蒸汽经四通换向阀104第四端 D4至第三端D3，流入车内换热器105，与车内空气换热并释放热量，然后经换热盘管1063流过第一节流电控装置107，在第一节流电控装置107中节流后，流经车外换热器101，与外界空气换热，吸收热量蒸发，再通过第一电子开关 201、四通换向阀104的第二端D2至第一端D1，最后被高压压缩机103吸入，完成一个循环。由于低压压缩机102关闭，且第一单向开关108和第二单向开关301关闭，且M2端压力远大于M1端，制冷剂不能从H2流向H1，也不能从M1流向M2。同时，第二节流电控装置109也是关闭状态，所以整个系统只有上述的一条循环单级压缩制热回路300。

在夏天制冷模式下，制冷回路400的工作原理如下：其循环流程如图3制冷回路箭头所示，此时，在空调控制器200的控制下，低压压缩机102、第二节流电控装置109和第一节流电控装置107均处于关闭状态，同时第一电子开关201打开。其循环过程如下：

从高压压缩机103排气口C2出来的高温高压蒸汽经四通换向阀104的第一端D1至第二端D2、第一电子开关201，车外换热器101，经外界环境冷却冷凝后从第二单向开关301流经第三电子开关203，节流后流入车内换热器105，在车内换热器105内蒸发吸热，释放冷量，冷却汽车车内的温度，然后经四通换向阀104的第三端D3至第四端D4回到高压压缩机103。由于低压压缩机102、第二节流电控装置109和第一节流电控装置107均处于关闭状态，故整个系统只存在上述一条制冷循环回路。

参见图4，两级压缩制热回路100的工作原理如下：其循环流程如图4两级压缩制热回路箭头所示，在空调控制器200的控制下，第一电子开关201关闭，车外换热器101产生的过热蒸汽，通过低压压缩机102的吸气口A1进入低压压缩机102，被压缩，然后经低压压缩机102的排气口A2和保温隔热换热器106的排出饱和蒸汽混合，再经四通换向阀104的第二端D2至第一端D1，由高压压缩机103的吸气口C1吸入，压缩到状态4，从高压压缩机103的排气口C2排出的高压蒸汽经过四通换向阀104的第四端D4至第三端D3，到达车内换热器105中被过冷，车内换热器105与车内空气换热，为其提供热量。过冷液一部分在第二节流电控装置109中节流，经第二节流电控装置109的第二端I2排到保温隔热换热器106里，另一部分过冷液经换热盘管1063和保温隔热换热器106再次过冷，在第一节流电控装置107中节流的气液两相制冷剂在车外换热器101中吸收外界热量蒸发，完成一个两级压缩制热循环。

保温隔热换热器106密封性能良好，在两级压缩制热模式下，其内部压力介于冷凝压力和蒸发压力之间的中间压力，底部是处于中间压力下的液态制冷剂1061，从车内换热器105出来的高压液态制冷剂一部分经第一节流电控装置 107节流至中间压力下的气液两相制冷剂，留在保温隔热换热器106，另一部分通过换热盘管1063与保温隔热换热器106中的液态制冷剂1061充分换热，过冷到状态8，经过第一节流电控装置107节流后，被吸入低压压缩机102，进入低压压缩机102的制冷剂只经过了一次节流过程，即在第一节流电控装置107 中的节流过程，因此，该系统在两级压缩制热模式下属于两级压缩一级节流制热循环系统。从低压压缩机102排出的中间压力下相对高温的制冷剂蒸汽经和保温隔热换热器106的排出的饱和蒸汽混合，再经四通换向阀104的第二端D2 至第一端D1，由高压压缩机103的吸气口C1吸入。所以该制热循环为两级压缩一级节流中间不完全冷却循环。当系统稳定运行后，保温隔热换热器106中的制冷剂遵循质量和能量守恒。

图4示出的电动汽车空调结构的单级压缩制热回路300的工作原理，与图 3示出的汽车空调结构示意图的单级压缩制热回路300的工作原理相同，此处不再赘述。

图4示出的电动汽车空调结构的制冷回路400的工作原理，与图3示出的汽车空调结构示意图的制冷回路400的工作原理相同，此处不再赘述。

图5示出的电动汽车空调结构的两级压缩制热回路100的工作原理，与图 3示出的汽车空调结构示意图的两级压缩制热回路100的工作原理相同，此处不再赘述。

图5示出的电动汽车空调结构的单级压缩制热回路300的工作原理，与图3和图4示出的汽车空调结构示意图的单级压缩制热回路300的工作原理相同，此处不再赘述。

图5示出的电动汽车空调结构的，在夏天制冷模式下，其循环流程如图5 制冷回路400箭头所示，在空调控制器200的控制下，此时，低压压缩机102 和第二节流电控装置109关闭，同时第一节流电控装置107和第一电子开关201 打开。其循环过程如下：

从高压压缩机103排气口C2出来的高温高压蒸汽经四通换向阀104的第一端D1至第二端D2、第一电子开关201，流入车外换热器101，经外界环境冷却冷凝后，流经换热盘管1063，流经第一节流电控装置107节流后，到达车内换热器105，在车内换热器105内蒸发吸热，释放冷量，冷却汽车车内的温度，然后经四通换向阀104的第三端D3至第四端D4回到高压压缩机103。由于低压压缩机102和第一节流电控装置107均处于关闭状态，故整个系统只存在上述一条制冷循环回路。

图6示出的电动汽车空调结构的两级压缩制热回路100的工作原理，与图 4示出的汽车空调结构示意图的两级压缩制热回路100的工作原理相同，此处不再赘述。

图6示出的电动汽车空调结构的单级压缩制热回路300的工作原理，与图 3、图4和图5示出的汽车空调结构示意图的单级压缩制热回路300的工作原理相同，此处不再赘述。

图6示出的电动汽车空调结构的制冷回路400的工作原理，与图5示出的汽车空调结构示意图的制冷回路400的工作原理相同，此处不再赘述。

参见图7，两级压缩制热回路100的工作原理如下：其循环流程如图7两级压缩制热回路箭头所示，在空调控制器200的控制下，第二电子开关202和第三电子开关203关闭，车外换热器101产生的过热蒸汽，通过低压压缩机102 的吸气口A1进入低压压缩机102，被压缩，然后经低压压缩机102的排气口 A2和插入到保温隔热换热器106底部的第二铜管1064排入到保温隔热换热器 106的液态制冷剂1061中进行热交换，液体部分汽化为中间压力对应的饱和蒸汽，再经四通换向阀104的第二端D2至第一端D1，由高压压缩机103的吸气口C1吸入，进行压缩，从高压压缩机103的排气口C2排出的高压蒸汽经过四通换向阀104的第四端D4至第三端D3，到达车内换热器105中被过冷，在车内换热器105中与车内空气换热，为其提供热量。过冷液在第二节流电控装置 109中节流，经第二节流电控装置109的第二端I2和保温隔热换热器106的第一铜管1062排到保温隔热换热器106中再次过冷，在第一节流电控装置107中节流得到的气液两相制冷剂在车外换热器101中吸收外界热量蒸发，完成一个两级压缩制热循环。

保温隔热换热器106密封性能良好，在两级压缩制热模式下，其内部压力介于冷凝压力和蒸发压力之间的中间压力，底部是处于中间压力下的液态制冷剂1061，从车内换热器105出来的高压液态制冷剂全部经第二节流电控装置109 节流至中间压力下的气液两相制冷剂，保温隔热换热器106的部分中间压力下的制冷剂从保温隔热换热器106的第二端F2流出，经过第一节流电控装置107 节流后，被吸入低压压缩机102，进入低压压缩机102的制冷剂经过了两次节流过程，即在第二节流电控装置109和第一节流电控装置107中的节流过程，因此，该系统在两级压缩制热模式下属于两级压缩两级级节流制热循环系统。从低压压缩机102排出的中间压力下相对高温的制冷剂蒸汽经管道排入到保温隔热换热器106中的液态制冷剂中，部分液态制冷剂受热蒸发达到饱和状态，经管道、第一单向开关108和四通换向阀104，被高压压缩机103吸入，所以该制热循环为两级压缩一级节流中间完全冷却循环。当系统稳定运行后，保温隔热换热器106中的制冷剂遵循质量和能量守恒。

在单级压缩制热模式下，有两种循环方案，第一种循环方案如下：低压压缩机102和第三电子开关203关闭，同时第二电子开关202和第一节流电控装置107、第二节流电控装置109打开，且第二节流电控装置10处于完全打卡，不具有节流作用，其循环过程如下：从高压压缩机103排气口C2出来的高温高压蒸汽经四通换向阀104第四端D4至第三端D3，流入车内换热器105，与车内空气换热并释放热量，然后经第二节流电控装置109不节流，直接排入保温隔热换热器106中，经过保温隔热换热器106的第四端，经过第一节流电控装置107中节流后，流经车外换热器101，与外界空气换热，吸收热量蒸发，再通过第一电子开关201、四通换向阀104的第二端D2至第一端D1，最后被高压压缩机103吸入，完成一个循环。由于低压压缩机102关闭和第三电子开关 203关闭，且由于第一单向开关108，制冷剂不能从H2流向H1。所以整个系统只有上述的单级压缩制热一条循环回路。

在单级压缩制热模式下，有两种循环方案，第二种循环方案如下：在空调控制器200的控制下，低压压缩机102、第一节流电控装置107、第二节流电控装置109关闭，第三电子开关203和第二电子开关202打开，其循环过程如下：

从高压压缩机103排气口C2出来的高温高压蒸汽经四通换向阀104第四端 D4至第三端D3，流入车内换热器105，与车内空气换热并释放热量，然后经第三电子开关203节流，然后流经车外换热器101，与外界空气换热，吸收热量蒸发，再通过第二电子开关202、四通换向阀104的第二端D2至第一端D1，最后被高压压缩机103吸入，完成一个循环。由于低压压缩机102关闭、第一节流电控装置107、第二节流电控装置109关闭，且由于第一单向开关108，制冷剂不能从H2流向H1。所以整个系统只有上述的单级压缩制热一条循环回路。

在夏天制冷模式下，制冷回路400的工作原理如下：其循环流程如图7制冷回路箭头所示，此时，在空调控制器200的控制下，低压压缩机102、第二节流电控装置109和第一节流电控装置107均处于关闭状态，同时第二电子开关202和第三电子开关203打开。其循环过程如下：

从高压压缩机103排气口C2出来的高温高压蒸汽经四通换向阀104的第一端D1至第二端D2、第二电子开关202，车外换热器101，经外界环境冷却冷凝后从第二单向开关301流经第三电子开关203，节流后流入车内换热器105，在车内换热器105内蒸发吸热，释放冷量，冷却汽车车内的温度，然后经四通换向阀104的第三端D3至第四端D4回到高压压缩机103。由于低压压缩机102、第二节流电控装置109和第一节流电控装置107均处于关闭状态，故整个系统只存在上述一条制冷循环回路。

参见图8，两级压缩制热回路100的工作原理如下：其循环流程如图7两级压缩制热回路箭头所示，在空调控制器200的控制下，第二电子开关202和第三电子开关203关闭，车外换热器101产生的过热蒸汽，通过低压压缩机102 的吸气口A1进入低压压缩机102，被压缩，然后经低压压缩机102的排气口 A2和保温隔热换热器10的第三端F3排出的饱和蒸汽混合，再经四通换向阀 104的第二端D2至第一端D1，由高压压缩机103的吸气口C1吸入，进行压缩，从高压压缩机103的排气口C2排出的高压蒸汽经过四通换向阀104的第四端D4至第三端D3，到达车内换热器105中被过冷，在车内换热器105中与车内空气换热，为其提供热量。过冷液在第二节流电控装置109中节流，经第二节流电控装置109的第二端I2和保温隔热换热器106的第一铜管1062排到保温隔热换热器106中再次过冷，在第一节流电控装置107中节流得到的气液两相制冷剂在车外换热器101中吸收外界热量蒸发，完成一个两级压缩制热循环。

保温隔热换热器106密封性能良好，在两级压缩制热模式下，其内部压力介于冷凝压力和蒸发压力之间的中间压力，底部是处于中间压力下的液态制冷剂1061，从车内换热器105出来的高压液态制冷剂全部经第二节流电控装置109 节流至中间压力下的气液两相制冷剂，保温隔热换热器106的部分中间压力下的制冷剂从保温隔热换热器106的第二端F2流出，经过第一节流电控装置107 节流后，被吸入低压压缩机102，进入低压压缩机102的制冷剂经过了两次节流过程，即在第二节流电控装置109和第一节流电控装置107中的节流过程，因此，该系统在两级压缩制热模式下属于两级压缩两级级节流制热循环系统。从低压压缩机102排出的中间压力下相对高温的制冷剂蒸汽和温隔热换热器 106中第三端F3出来的饱和蒸汽混合成过热蒸汽，经管道、第一单向开关108 和四通换向阀104，被高压压缩机103吸入，所以该制热循环为两级压缩一级节流中间不完全冷却循环。当系统稳定运行后，保温隔热换热器106中的制冷剂遵循质量和能量守恒。

图8示出的电动汽车空调结构的单级压缩制热回路300的工作原理，与图 7示出的汽车空调结构示意图的单级压缩制热回路300的工作原理相同，此处不再赘述。图8示出的电动汽车空调结构的制冷回路400的工作原理，与图7 示出的汽车空调结构示意图的制冷回路400的工作原理相同，此处不再赘述。

在本实施例中，第一电子开关201、第二电子开关202、第三电子开关203、第一节流控制装置107以及第二节流控制装置109，示例性的可以是热力膨胀阀、电子膨胀阀、电磁阀中的任意一种。本实用新型实施例并不限定具体类型。本实用新型实施例涉及的电动汽车空调系统还还以适用于住宅的空调系统中，在低温环境下，可以提高住宅空调系统的制热量和制热效率。本实施例中以制冷剂作为工质为例子进行介绍，但本实用新型实施例还可以选取燃烧气体、水蒸气以及空气等可以作为各种热机或热力设备借以完成热能与机械能相互转换的媒介物质作为工质。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (14)

1.一种电动汽车空调系统，其特征在于，包括：

两级压缩制热回路，用于在环境温度小于第一预设值时导通；

空调控制器，与所述两级压缩制热回路电连接，用于控制所述两级压缩制热回路的导通或关闭。

2.根据权利要求1所述的电动汽车空调系统，其特征在于，还包括单级压缩制热回路，用于在环境温度大于或等于所述第一预设值，且小于第二预设值时导通，其中，所述第二预设值大于所述第一预设值；

制冷回路，用于环境温度大于第三预设值时导通，其中所述第三预设值大于所述第二预设值；

所述空调控制器分别与所述单级压缩制热回路、以及所述制冷回路相连，用于控制所述单级压缩制热回路以及所述制冷回路的导通或关闭。

3.根据权利要求2所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述两级压缩制热回路包括车外换热器；低压压缩机，所述低压压缩机的吸气口与所述车外换热器的第一端相连；高压压缩机，所述高压压缩机的吸气口与四通换向阀的第一端相连，经由所述四通换向阀的第二端与所述低压压缩机的排气口相连；车内换热器，所述车内换热器的第一端与所述四通换向阀的第三端相连，经由所述四通换向阀的第四端与所述高压压缩机的排气口相连；保温隔热换热器，所述保温隔热换热器的第一端与所述车内换热器的第二端相连；第一节流电控装置，所述第一节流电控装置的第一端与所述保温隔热换热器的第二端相连；车外换热器，所述车外换热器的第二端，与所述第一节流电控装置的第二端相连，所述第一节流电控装置的控制端与所述空调控制器电连接，所述空调控制器用于控制所述第一节流电控装置的开度。

4.根据权利要求3所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述保温隔热换热器包括液态制冷剂，所述保温隔热换热器的第一端通过插入所述液态制冷剂底部的第一铜管或者穿过所述液态制冷剂的换热盘管与所述保温隔热换热器的第二端相连。

5.根据权利要求4所述的电动汽车空调系统，其特征在于，

所述两级压缩制热回路还包括第一单向开关，所述第一单向开关的第一端与所述低压压缩机的排气口相连，所述第一单向开关的第二端与所述四通换向阀的第二端相连。

6.根据权利要求5所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述保温隔热换热器包括第三端，所述保温隔热换热器的第三端位于所述液态制冷剂的液面之上，所述保温隔热换热器的第三端与所述第一单向开关的第一端相连，所述四通换向阀的第二端与所述第一单向开关的第二端相连。

7.根据权利要求6所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述保温隔热换热器的第三端和所述低压压缩机的排气口分别与所述第一单向开关的第一端相连，所述四通换向阀的第二端与所述第一单向开关的第二端相连。

8.根据权利要求6所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述低压压缩机的排气口与插入到所述液态制冷剂底部的铜管相连。

9.根据权利要求4所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述两级压缩制热回路还包括第二节流电控装置，所述第二节流电控装置的第一端与所述车内换热器的第二端相连，所述第二节流电控装置的第二端与所述保温隔热换热器的第一端相连，所述第二节流电控装置的控制端与所述空调控制器电连接，所述空调控制器用于控制所述第二节流电控装置的开度；

或者，所述第二节流电控装置的第二端与所述保温隔热换热器位于所述液态制冷剂的液面之上的第四端相连。

10.根据权利要求3所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述单级压缩制热回路包括：所述车外换热器；第一电子开关，所述第一电子开关的第一端与所述车外换热器的第一端相连；所述高压压缩机，所述高压压缩机的吸气口与所述四通换向阀的第一端相连，经由所述四通换向阀的第二端与所述第一电子开关的第二端相连，所述第一电子开关的控制端与所述空调控制器电连接，所述空调控制器用于控制所述第一电子开关的导通或关断；所述车内换热器，所述车内换热器的第一端与所述四通换向阀的第三端相连，经由所述四通换向阀的第四端与所述高压压缩机的排气口相连；所述保温隔热换热器，所述保温隔热换热器的第一端与所述车内换热器的第二端相连；所述第一节流电控装置，所述第一节流电控装置的第一端与所述保温隔热换热器的第二端相连；所述车外换热器，所述车外换热器的第二端与所述第一节流电控装置的第二端相连。

11.根据权利要求10所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述单级压缩制热回路包括：所述车外换热器；第二电子开关，所述第二电子开关的第一端与所述车外换热器的第一端相连；所述高压压缩机，所述高压压缩机的吸气口与所述四通换向阀的第一端相连，经由所述四通换向阀的第二端与所述第一电子开关的第二端相连，所述第二电子开关的控制端与所述空调控制器电连接，所述空调控制器用于控制所述第二电子开关的导通或关断；所述车内换热器，所述车内换热器的第一端与所述四通换向阀的第三端相连，经由所述四通换向阀的第四端与所述高压压缩机的排气口相连；第三电子开关，所述三电子开关的第一端与所述车内换热器的第二端相连；所述车外换热器，所述车外换热器的第二端，与所述三电子开关的第二端相连，所述空调控制器用于控制所述第三电子开关的导通或关断。

12.根据权利要求10所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述单级压缩制热回路复用为所述制冷回路。

13.根据权利要求11所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述单级压缩制热回路复用为所述制冷回路。

14.根据权利要求13所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述制冷回路还包括第二单向开关，所述第二单向开关的第一端与所述车外换热器的第二端相连，所述第二单向开关的第二端与所述三电子开关的第二端相连。

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