電動汽車空調系統的製作方法

2023-04-30 09:44:56 2

電動汽車空調系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及汽車空調系統領域，公開了一種電動汽車空調系統，包括壓縮機（1）、室外換熱器（2）、室內換熱器（3）、節流閥（4），還包括第一單向閥（10）、第二單向閥（11）及室內輔助換熱器（6）；所述第二單向閥（11）與室內輔助換熱器（6）串聯，其用於制熱，形成制熱支路，而第一單向閥（10）用於製冷，為製冷支路，該制熱支路與製冷支路並聯。本發明以現有傳統汽車空調的製冷系統為基礎，實現了製冷及制熱功能，並且相比傳統汽車空調系統增加了室內輔助換熱器，可以使電動汽車空調系統能夠提供滿足人們需要的制熱效果。而且本發明還具有成本低、性能可靠、易於推廣應用等優點。
【專利說明】電動汽車空調系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車空調系統領域，尤其是一種電動汽車空調系統。
【背景技術】
[0002]傳統的汽車空調如圖1所示，通過依次連接的壓縮機X1、室外換熱器X2、儲液器X3、節流閥X4、室內換熱器X5、壓縮機Xl組成的循環迴路系統實現製冷，而制熱則通過室外水側換熱器X6、室內水側換熱器X7及中間部件形成的迴路系統吸收發動機餘熱來實現。
[0003]隨著科學技術的進步和汽車工業的不斷發展，目前，汽車發動機的效率越來越高，這就使得發動機在冬季工況下能夠用來為車室內取暖的餘熱越來越少；同時對於作為汽車下一步發展趨勢的電動汽車來說，其沒有傳統汽車用來採暖的發動機餘熱，無法提供採暖熱源。因此無論是現有的燃油汽車，還是電動汽車的空調系統都必須自身具有制熱的功能，即熱泵型汽車空調系統。
[0004]專利號為200910158502.6的中國發明專利申請公開了一種電動汽車空調系統，該空調系統主要由兩套空調系統結合而成，由電磁閥切換，其主要部件包括:內部冷凝器、外部蒸發器、內部蒸發器、外部冷凝器及兩個熱力膨脹閥。該空調系統利用電動汽車上的發電機組廢氣的熱量與外部蒸發器進行換熱來實現制熱效果，但電動汽車沒有能利用的熱源，無法實現制熱需要，同時該系統增加了內部冷凝器和外部蒸發器，結構複雜，成本過高。
[0005]申請號為200610021052.2的中國發明專利申請公開了另一種電動汽車空調系統，該空調系統包括壓縮機、外部熱交換器、內部蒸發器和內部冷凝器、模式切換裝置、第一節流閥和第二節流閥，其中，壓縮機、外部熱交換器、第一節流閥、內部蒸發器、壓縮機順序相連通構成製冷迴路，壓縮機、內部冷凝器、第二節流閥、外部熱交換器、壓縮機順序相連通構成加熱迴路，壓縮機、內部冷凝器、第二節流閥、外部熱交換器、第一節流閥、內部蒸發器、壓縮機順序相連通構成除霜/除溼迴路，模式切換裝置在三個迴路之間切換。該空調系統能夠解決電動汽車在沒有內燃機散熱作為熱源的情況下採暖、製冷、除霜、除霧等問題，但是由於汽車內部空間有限，其室內換熱器和外部熱交換器的散熱面積難以同時滿足雙向高效匹配，會導致制熱時室內換熱器換熱能力不足，使其制熱量變小，不能滿足使用要求。

【發明內容】

[0006]為解決上述現有技術中的電動汽車空調系統結構複雜、成本過高以及制熱能力不能滿足需要等問題，本發明提供一種結構簡單、成本較低且制熱能力足以滿足需要的電動汽車空調系統。
[0007]本發明提供的電動汽車空調系統包括壓縮機、室外換熱器、室內換熱器、節流閥，還包括第一單向閥、第二單向閥及室內輔助換熱器；所述第二單向閥與室內輔助換熱器串聯，其用於制熱，形成制熱支路，而第一單向閥用於製冷，為製冷支路，該制熱支路與製冷支路並聯。
[0008]優選的是，所述電動汽車空調系統還包括第一電磁閥、第二電磁閥，該第一電磁閥和第二電磁閥通過開啟或關閉其某一埠來調節製冷劑流向制熱支路或製冷支路進而實現制熱或製冷功能及制熱或製冷功能的切換。
[0009]在上述任一方案中優選的是，所述第一電磁閥為三通電磁閥，分別具有第一埠、第二埠、第三埠，所述第二電磁閥同樣為三通電磁閥，也分別具有第一埠、第二埠、第三埠。
[0010]在上述任一方案中優選的是,所述壓縮機排氣口接第一電磁閥第三埠，第一電磁閥第一埠接室外換熱器和第二電磁閥第二埠，室外換熱器依次與節流閥、室內換熱器串聯，室內換熱器接第一電磁閥第二埠和第二電磁閥第一埠，第二電磁閥第三埠接壓縮機入口。
[0011]在上述任一方案中優選的是，所述電動汽車空調系統還包括儲液器。
[0012]進一步優選的是，所述壓縮機排氣口接第一電磁閥第三埠，第一電磁閥第一埠接室外換熱器和第二電磁閥第二埠，室外換熱器依次與節流閥、室內換熱器串聯，室內換熱器接第一電磁閥第二埠和第二電磁閥第一埠，第二電磁閥第三埠接儲液器入口，儲液器出口接壓縮機入口。
[0013]在上述任一方案中優選的是，所述制熱支路和製冷支路組成的並聯線路位於連接節流閥和室內換熱器的管道上。
[0014]在上述任一方案中優選的是，制熱模式下，所述第一電磁閥第二、第三埠打開，第一埠關閉，所述第二電磁閥第二、第三埠打開，第一埠關閉。
[0015]在上述任一方案中優選的是,製冷模式下，所述第一電磁閥第一、第三埠打開，第二埠關閉，所述第二電磁閥第一、第三埠打開，第二埠關閉。
[0016]在上述任一方案中優選的是，所述節流閥為矽膨脹閥。
[0017]本發明提供的電動汽車空調系統在傳統汽車空調的基礎上，去除了制熱系統，在其製冷系統的基礎上實現了製冷及制熱功能，滿足了電動汽車的需要；而且，本發明通過設置一個室內輔助換熱器，相當於增加了室內換熱面積，進而增加了制熱時的制熱量，克服了現有技術中室內換熱器換熱能力不足，制熱能力不能滿足需要的缺陷；同時室內輔助換熱器的增加，可以降低壓縮機轉速提高時壓縮機排氣溫度和系統壓力的提升幅度，可以保證空調系統能夠在壓縮機轉速提高時穩定地正常工作。
[0018]另一方面，本發明提供的電動汽車空調系統的制熱系統和製冷系統共用大部分管道，只有制熱支路和製冷支路是相互獨立的，這樣降低了汽車空調系統的重量，進而減輕了電動汽車的重量，減少了電動汽車的能源消耗。
[0019]本發明的再一積極效果在於，由於沿用現有汽車空調的製冷系統，所以便於以現有汽車空調系統為基礎升級改裝，技術的升級成本和應用成本較低，易於推廣應用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為現有汽車空調系統的結構示意圖；
圖2為本發明提供的電動汽車空調系統的一優選實施方式的結構示意圖；
圖3為圖2所示優選實施方式的製冷模式示意圖；
圖4為圖2所示優選實施方式的制熱模式示意圖；
圖5為本發明提供的電動汽車空調系統的另一實施方式的結構示意圖； 圖6為圖5所示實施方式的製冷模式示意圖；
圖7為圖5所示實施方式的制熱模式示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0022]首先，在對本發明的【具體實施方式】詳細說明之前需要對傳統的汽車空調系統進行簡要說明。
[0023]請參看圖1，圖1為傳統的汽車空調系統的結構示意圖。如圖1所示，傳統的汽車空調通過如下工作循環來實現製冷:壓縮機Xl將高溫高壓氣態的製冷劑(例如R134a)輸送到室外換熱器X2中，在室外換熱器X2中製冷劑釋放熱量，高溫高壓氣態的製冷劑變為中溫高壓液態，而後進入到儲液器X3中，之後經過節流閥X4的節流降壓，製冷劑變為低溫低壓的溼蒸氣，之後進入到室內換熱器X5中，在室內換熱器X5中，製冷劑在蒸發器的作用下吸收車室內熱量，吹出冷風，降低車室內溫度，達成製冷的效果，而製冷劑則轉變成低溫低壓的氣態製冷劑，進入到壓縮機Xl中，壓縮機Xl做功將低溫低壓氣態的製冷劑變為高溫高壓氣態，然後進入到室外換熱器X2中，繼續下一個製冷循環。
[0024]繼續參看圖1，傳統的汽車空調系統的制熱是通過不同於上述製冷系統的另外的一套系統來實現的，其工作原理如下:傳統汽車使用內燃機作為動力系統，由於內燃機在工作時散發大量的熱量，這些散發的熱量不僅造成了能量的浪費，而且如果無法及時的散熱，這些熱量也影響內燃機的正常工作，所以，人們在內燃機的附近位置設置一個水側室外換熱器X6，其內部裝有冷卻水，這些冷卻水可以吸收這些熱量，給內燃機降溫，冷卻水吸收這些熱量之後變為熱水，人們利用這些熱水將其通過管道輸送到水側室內換熱器X7中，在水側室內換熱器X7中，熱水釋放熱量，使車室內溫度升高，而熱水釋放熱量後變為冷水，再通過管道進入到水側室外換熱器X6中，作為內燃機的冷卻水，吸收內燃機散發的熱量變為熱水，形成一個完整的工作循環。
[0025]本發明的電動汽車空調系統以上述現有傳統汽車空調系統的製冷系統為基礎，去除其制熱系統並增加一個室內輔助換熱器來實現製冷及制熱功能，滿足電動汽車對製冷及採暖的需要。下面以兩個優選實施方式為例說明本發明的電動汽車空調系統的技術方案及積極效果。
[0026]請參看圖2，圖2為本發明提供的電動汽車空調系統的一優選實施方式的結構示意圖。如圖2所示，電動汽車空調系統包括壓縮機1、室外換熱器2、室內換熱器3、節流閥
4、儲液器5、以及第一電磁閥8、第二電磁閥9和第一單向閥10、第二單向閥11、室內輔助換熱器6。
[0027]室內輔助換熱器6和第二單向閥11組成一支路，用於制熱，為制熱支路，其與第一單向閥10所在的製冷支路並聯，並安裝於連接節流閥4和室內換熱器3的管道上。
[0028]第一電磁閥8和第二電磁閥9都是三通電磁閥，都分別具有三個埠。其中，第一電磁閥8第三埠和壓縮機I排氣口連接，第一電磁閥8第一埠接室外換熱器2和第二電磁閥9第二埠，室內換熱器3接第一電磁閥8第二埠和第二電磁閥9第一埠，第二電磁閥9第三埠接儲液器5入口。
[0029]室外換熱器2依次與節流閥4、室內換熱器3串聯，儲液器5出口接壓縮機I入口。[0030]節流閥4為矽膨脹閥，由於電動汽車空調系統運行工況惡劣，所以選用抗震動性能好的矽膨脹閥可以很好的適應電動汽車空調系統的工作環境，提高了汽車空調系統的可靠性。
[0031]節流閥4由電壓為直流12V的電源驅動，該電壓與電動汽車除驅動電動機和壓縮機的電源外其他設備所共用的電源電壓相同，節流閥4使用具有該電壓的電源驅動，可以提高其與電動汽車其他設備的通用性。
[0032]請參看圖3,圖3為圖2所示優選實施方式的製冷模式示意圖。如圖3所示,在製冷模式下，第一電磁閥8的第一、第三埠打開,第二埠關閉,第二電磁閥9的第一、第三埠打開，第二埠關閉。
[0033]在此情況下，電動汽車空調系統製冷工作循環如圖3中箭頭與實線所示:壓縮機I —第一電磁閥8 —室外換熱器2 —節流閥4 —第一單向閥10 —室內換熱器3 —第二電磁閥9 —儲液器5 —壓縮機I。壓縮機I從其排氣口排出製冷劑(例如R134a)，此時製冷劑為為高溫高壓氣態，通過第一電磁閥8進入到室外換熱器2中，進行放熱，製冷劑冷凝變為中溫高壓液態，之後經過節流閥4的節流降壓，製冷劑變為低溫低壓的溼蒸氣，而後經第一單向閥10所在的製冷支路進入到室內換熱器3中，在室內換熱器3中製冷劑吸收車室內熱量，吹出冷風，使車室內溫度降低，產生製冷效果，而製冷劑則吸熱變為氣態，經過第二電磁閥9進入到儲液器5中，而後從儲液器5進入到壓縮機I中，壓縮機I做功將低溫低壓氣態的製冷劑變為高溫高壓氣態，而後從壓縮機I排氣口排出通過第一電磁閥8進入到室外換熱器2中，從而形成一個完整的製冷循環。
[0034]請參看圖4,圖4為圖2所示優選實施方式的制熱模式示意圖。如圖4所示,在制熱模式下，第一電磁閥8的第二、第三埠打開，第一埠關閉，第二電磁閥9的第二、第三埠打開，第一埠關閉。
[0035]在此情況下，電動汽車空調系統制熱工作循環如圖4中箭頭和實線所示:壓縮機I —第一電磁閥8 —室內換熱器3 —室內輔助換熱器6 —第二單向閥11 —節流閥4 —室外換熱器2 —第二電磁閥9 —儲液器5 —壓縮機I。壓縮機I從其排氣口排出製冷劑，此時製冷劑為高溫高壓氣態，經第一電磁閥8進入到室內換熱器3中，釋放熱量，吹出熱風，使車室內溫度升高，產生制熱效果，而由於汽車內部空間限制，室內換熱器3的冷凝面積相對較小，高溫高壓氣態製冷劑無法充分換熱，進而導致制熱能力不足，無法滿足需要，所以經過室內換熱器3後，車室內溫度升高，但仍無法滿足人們對車室內採暖的需要。
[0036]經過室內換熱器3後的製冷劑繼續沿著管道進入到室內輔助換熱器6中，在室內輔助換熱器6中，製冷劑進一步釋放熱量，進一步升高車室內溫度，達到需要的制熱效果，而製冷劑到此時釋放完熱量後變為液態，而後經第二單向閥11進入到節流閥4中，經節流閥4的節流降壓，進入到室外換熱器2中吸收熱量，製冷劑變為氣態，而後經過第二電磁閥9，進入到儲液器5中，再從儲液器5進入到壓縮機I中，經壓縮機I做功又變為高溫高壓氣體，之後經過第一電磁閥8進入到室內換熱器3中釋放熱量，開始下一個制熱循環。
[0037]請參看圖5-圖7，圖5-圖7分別是本發明的電動汽車空調系統的另一優選實施方式的結構示意圖，製冷模式示意圖，制熱模式示意圖。與第一個實施例不同的是，本實施例去除了儲液器，使第二電磁閥第三埠直接與壓縮機入口相接，其他均與第一個實施例相同，相比第一個實施例，本實施例更加簡化了結構以及工作循環的流程，也更加節省了成本。
[0038]在上述兩個實施例的工作循環中，相比現有技術增加的室內輔助換熱器6，其相當於相比現有技術增加了室內換熱面積，起到使製冷劑更加徹底地釋放熱量的作用，從而可以達到更好的制熱效果，克服了現有技術中制熱不足，無法滿足車室內採暖需要的缺陷；而且在壓縮機轉速提高時，其可以降低壓縮機的排氣溫度及系統壓力的提升幅度，可以保證系統正常工作，避免出現因為壓縮機轉速提高導致壓縮機排氣溫度及系統壓力的急劇升高導致系統無法工作的情況。
[0039]在具體的實施中，室外換熱器及室內換熱器均可沿用傳統汽車空調系統中的室外換熱器及室內換熱器，室內輔助換熱器可以設置於傳統汽車空調系統的室內水側換熱器的位置，並且室內輔助換熱器的外形尺寸也可設計成與傳統汽車空調系統的室內水側換熱器相同的外形尺寸。
[0040]通過上述方式，可以最大限度的提高電動汽車空調系統和傳統汽車空調系統的通用性，減少對傳統汽車空調系統的改動，這樣做的好處是:成本低、技術成熟度高、性能可靠，並且通過對傳統汽車空調系統很簡單的改造即可將其改造為電動汽車空調系統，易於推廣應用。
[0041]上面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做了詳細的說明，但是本發明並不限於上述說明，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化，其均屬於本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.電動汽車空調系統，包括壓縮機(I)、室外換熱器(2)、室內換熱器(3)、節流閥(4)，其特徵在於，還包括第一單向閥(10)、第二單向閥(11)及室內輔助換熱器(6);所述第二單向閥(11)與室內輔助換熱器(6)串聯，其用於制熱，形成制熱支路，而第一單向閥(10)用於製冷，為製冷支路，該制熱支路與製冷支路並聯。
2.權利要求1所述的電動汽車空調系統，其特徵在於，所述電動汽車空調系統還包括第一電磁閥(8)、第二電磁閥(9)，該第一電磁閥(8)和第二電磁閥(9)通過開啟或關閉其某一埠來調節製冷劑流向制熱支路或製冷支路進而實現制熱或製冷功能及制熱或製冷功能的切換。
3.權利要求2所述的電動汽車空調系統，其特徵在於，所述第一電磁閥(8)為三通電磁閥，分別具有第一埠、第二埠、第三埠，所述第二電磁閥(9)同樣為三通電磁閥，也分別具有第一埠、第二埠、第三埠。
4.根據權利要求3所述的電動汽車空調系統，其特徵在於，所述壓縮機(I)排氣口接第一電磁閥(8)的第三埠，第一電磁閥(8)第一埠接室外換熱器(2)和第二電磁閥(9)第二埠，室外換熱器(2 )依次與節流閥(4)、室內換熱器(3 )串聯，室內換熱器(3 )接第一電磁閥(8)第二埠和第二電磁閥(9)第一埠，第二電磁閥(9)第三埠接壓縮機(I)入□。
5.根據權利要求1或3所述的電動汽車空調系統，其特徵在於，所述電動汽車空調系統還包括儲液器(5)。
6.根據權利要求5所述的電動汽車空調系統，其特徵在於，所述壓縮機(I)排氣口接第一電磁閥(8)的第三埠，第一電磁閥(8)的第一埠接室外換熱器(2)和第二電磁閥(9)的第二埠，室外換熱器(2 )依次與節流閥(4)、室內換熱器(3 )串聯，室內換熱器(3 )接第一電磁閥(8)的第二埠和第二電磁閥(9)的第一埠，第二電磁閥(9)的第三埠接儲液器(5)入口，儲液器(5)出口接壓縮機(I)入口。
7.根據權利要求1、4、6中任一項所述的電動汽車空調系統，其特徵在於，所述制熱支路和製冷支路組成的並聯線路位於連接節流閥(4)和室內換熱器(3)的管道上。
8.根據權利要求3、4、6中任一項所述的電動汽車空調系統，其特徵在於:在制熱模式下，所述第一電磁閥(8)的第二、第三埠打開，第一埠關閉，所述第二電磁閥(9)的第二、第三埠打開，第一埠關閉。
9.根據權利要求3、4、6中任一項所述的電動汽車空調系統，其特徵在於，在製冷模式下，所述第一電磁閥(8)的第一、第三埠打開，第二埠關閉，所述第二電磁閥(9)的第一、第三埠打開，第二埠關閉。
10.根據權利要求1所述的電動汽車空調系統，其特徵在於，所述節流閥(4)為矽膨脹閥。
【文檔編號】F25B41/04GK103925730SQ201310015507
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月16日 優先權日:2013年1月16日
【發明者】王鑫楠, 康志軍 申請人:浙江盾安人工環境股份有限公司