CN102442174A - 电动车辆的冷却和加热装置 - Google Patents

Abstract

一种电动车辆的冷却和加热装置包括：鼓风机单元、温度控制单元、热导管和冷却通道。所述鼓风机单元中包括鼓风机，从而强行地吹送进入的空气。所述温度控制单元与所述鼓风机单元连接以接收从所述鼓风机单元吹送的空气。具有热电元件的热交换器芯体布置在所述温度控制单元内部。所述热导管用于传递热量。所述热导管的一端与所述热电元件的一个表面相接触。散热片布置在所述热导管的另一端。所述热导管的散热片包含在该冷却通道中。冷却液在所述冷却通道内部流动，从而使得冷却液与所述散热片进行热交换。所述冷却和加热装置能够用于电动车辆且能够提高冷却效率。

Description

电动车辆的冷却和加热装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年10月4日提交的韩国专利申请第10-2010-0096458号的优先权，该申请的全部内容为了所有目的而通过引用结合于本文中。

技术领域

本发明涉及一种电动车辆的冷却和加热装置，更特别地，本发明涉及这样一种电动车辆的冷却和加热装置，其中设置有由热电元件组成的热交换器芯体，从而对电动车辆进行冷却和加热。

背景技术

一般地，空调器也称为加热通风和空气调节(Heating，Ventilation，and Air Conditioning，HVAC)***，其安装在车辆中以在驾驶员的操作的触发下通过实现多种空气调节功能而向车厢中的驾驶员和乘客提供舒适的环境，这些空气调节功能例如通风、冷却和加热。这种HVAC***能够由驾驶员或乘客利用设置在方向盘的右下方的控制装置来操纵。所述HVAC***也能够通过调节通风道而***作或通过操作自动温度控制单元而使空调器压缩机运行。

图1是示意性地示出了相关技术中的车辆的空调器的状态图。在图中所示的相关技术的车辆的空调器中，流过空调器蒸发器的空气的通风通道描述如下。空气进入门100确定是内部空气还是外部空气成为被吹送的空气源。鼓风机101配置成强行地通过空气进入门100将空气吹送到车辆的车厢中。空调器蒸发器106设置成使从鼓风机101引入的空气从其中流过。空气混合门103配置成使其管制被吹向加热器芯体102的空气的量。空调风管(air duct)104和通风口105配置成向车辆的车厢的单个区域提供已经流过空调器蒸发器106和加热器芯体102的空气。

更加详细地描述通过如上所述的通风通道而提供到车辆的车厢中的空气的流动，鼓风机101吸入来自空气源的空气，所述空气源利用空气进入门100而选定，且鼓风机101强行地吹送空气，从而使得被吹送的空气在被引入到车辆的车厢中之前流过空调器的蒸发器106时被冷却。

在已经流过空调器的蒸发器106之后，在基于空气混合门103的状态而选择性地流过加热器芯体102之后，空气通过空调风管104和通风口105而被引入到车辆的车厢中。流过加热器芯体102的空气与未流过加热器芯体102的空气在混合区域107进行混合，从而使得混合后的空气转换至预定温度。其后，所得空气通过空调风管104和通风口105而被引入到车辆的车厢中。

因此，当流过加热器芯体102的空气量增加时，提供到车辆的车厢中的空气得温度相应地增大。如上文所述，空气混合门103因此用于控制引入到车辆的车厢中的空气的温度。

当然，能够将具有预定温度的空气提供到车辆的车厢中，或者在管制空气的基本通道的同时通过控制通风口开关的程度以及空调器压缩机工作的程度而管制空气的供给。通风口105通常配置成在三个方向吹送空气，即，向驾驶员或乘客的足部、胸部或头部吹送空气。

相关技术的车辆的空调器配置成控制车辆的车厢的温度，当设置在方向盘的右下方的仪表板的一部分上的控制装置受到操作时，其驱动冷却器或加热器来冷却或加热车辆的车厢。

在这种组合的车辆的空调器中，车辆的加热器的发动机冷却剂被加热，且被鼓风机101吸入的空气在流过设置在冷却剂循环路径中的加热器芯体102时吸收加热车辆所必须的热量。

然而，在相关技术的车辆的空调器旨在应用于电动车辆的情况下，电动车辆不需要发动机冷却剂，则难于利用现存的HVAC结构来进行加热。还存在的问题是难于安装加热器芯体102。此外，在只使用热电元件的情况下，对提高冷却效率的能力存在限制。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面致力于提供一种电动车辆的冷却和加热装置，其能够用于电动车辆且能够提高冷却效率。

本发明还提供了这样一种电动车辆的冷却和加热装置，其旨在使用热导管来提高冷却和加热效率。

在本发明的一个方面中，所述电动车辆的冷却和加热装置包括：鼓风机单元、温度控制单元、热导管和冷却通道。所述鼓风机单元中包括鼓风机，从而强行地吹送进入的空气。所述温度控制单元与所述鼓风机单元连接以从所述鼓风机单元接收被吹送的空气。具有热电元件的热交换器芯体布置在所述温度控制单元内部。所述热导管用于传递热量。所述热导管的一端与所述热电元件的一个表面相接触。散热片布置在所述热导管的另一端。所述热导管的散热片包含在该冷却通道中。冷却液在所述冷却通道内部流动，从而使得冷却液与所述散热片进行热交换。

所述的冷却和加热装置可以包括多个所述热导管。

所述热交换器芯体可以布置在所述热导管的一端。所述热交换器芯体可以包括：多个热电元件，其中所述多个热电元件的每一个的一个表面与所述热导管的外表面相接触；热交换器片，其与所述多个热电元件的每一个的另一表面相接触；以及绝缘体，其布置在所述热导管和所述热交换器片之间，从而固定所述热电元件。

所述冷却通道可以包括：循环泵，其用于使所述冷却液循环；以及水冷鼓风扇，其用于向在所述循环泵的作用下进行循环的所述冷却液吹送外部空气。

热交换器腔可以布置在所述循环泵和所述水冷鼓风扇之间，所述散热片可以布置在所述热交换器腔中。

所述水冷鼓风扇可以布置在水冷热交换器中，所述散热片可以布置在所述水冷热交换器的下集管(lower header)的内部。

所述散热片可以设置在比所述热交换器芯体更高的位置。

所述温度控制单元还可以包括排水管道。所述排水管道将所述热交换器芯体产生的水分排放到车辆外部。

根据本发明的各个方面，电动车辆的冷却和加热装置能够利用热电元件组成的热交换器芯体可选择地进行电动车辆中的冷却和加热。

另外，由于热导管与所述热电元件连接，所以当进行冷却时，热量快速地从所述温度控制单元释放，当进行加热时，冷空气快速地从所述温度控制单元释放，从而改进了冷却和加热效率。

此外，因为利用冷却液流过的冷却通道而使热交换在热导管上的热交换器片上有效地进行，所以具有提高了冷却和加热效率的优点。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以阐明。

附图说明

图1是示意性地示出了相关技术中的车辆的空调器的状态图。

图2是示出了根据本发明的示例性的电动车辆的冷却和加热装置的状态图。

图3是示出了图2中所示的热交换器芯体的剖视图。

图4是示出了根据本发明的另一示例性的电动车辆的冷却和加热装置的状态图。

具体实施方式

现在将对本发明的各个实施方式详细地作出引用，这些实施方式的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方式。

图2是示出了根据本发明的各实施方式的电动车辆的冷却和加热装置的状态图，图3是示出了图2中所示的热交换器芯体的剖视图。如图2和3所示，各实施方式的电动车辆的冷却和加热装置可以包括鼓风机单元10、温度控制单元20、热导管40和冷却通道50。鼓风机11布置在鼓风机单元10的内部。温度控制单元20与鼓风机单元10连通。多个热交换器芯体30布置在温度控制单元20的内部。热导管40的一端与多个热交换器芯体30相接触。散热片41布置在热导管40的另一端。散热片41包含在冷却通道50的内部，冷却液在冷却通道50中流过。

鼓风机单元10还包括进气门12，该进气门12决定是内部空气还是外部空气成为被吹送的空气源。鼓风机11强制地吹送空气，该空气通过进气门12而引入到温度控制单元20。

温度控制单元20的一个部分与鼓风机单元10连通，使得其从鼓风机单元10接收被强制吹送的空气，且多个热交换器芯体30布置在温度控制单元20内部。温度控制单元20还与空调风管21或通风孔22连接，从而使得已经通过多个热交换器芯体30的空气能够被提供到车辆的单个部分。此外，排水管道23设置在温度控制单元20的下部，且排水管道23将多个热交换器芯体30产生的水分排出到车辆外部。

多个热交换器芯体30中的每一个包括多个热电元件31，这些热电元件31连接到热导管40，从而使得这些热电元件31的每一第一表面31a与热导管40的外圆周相接触。热交换器片32与这些热电元件31的第二表面31b相接触，第二表面31b在第一表面31a的对面。绝缘体33布置在热导管40和热交换器片32之间，使得该绝缘体33固定这些热电元件31。

热导管40是导体，其一般用于传递热量。在各个实施方式中，优选地是，多个导热管40成对布置。热导管40一般形成为圆形横截面的管。

冷却通道50设置成使冷却液通过其内部而循环。在冷却通道50中，循环泵51使冷却液循环，热交换器53设置在布置有水冷鼓风扇52的部分中，水冷鼓风扇52向循环的冷却液吹送外部空气。此外，热交换器腔54布置在循环泵51和热交换器53之间。热交换器腔54中包含有上述的热导管40的另一端，散热片41安装在该另一端上。在各个实施方式中，优选地是，散热片41设置在比多个热交换器芯体30更高的位置，从而使得热量能够被有效地传递。热交换器53具有典型的结构，其中多个散热片53c设置在通道中，该通道将上集管(upperheader)53a连接到下集管(lower header)53b，使得冷却液能够从其中流过。

在具有上述结构的各个实施方式的车辆的冷却和加热装置中，当需要冷却车辆的车厢时，流过热电元件31的电流的方向受到控制，从而使得第二表面31b变冷，但第一表面31a变热。第二表面31b的低温状态转移到热交换器片32，热交换器片32转而使温度控制单元20的内部保持在低温状态。已经在第一表面31a上产生的热量被转移到热导管40。已经被转移到热导管40的一个部分的热量被转移到布置在热导管40的另一端的散热片41，且与在冷却通道50内部循环的冷却液发生热交换。冷却液受到循环泵51的驱动，使得其循环流过冷却通道50的内部。当冷却液流过热交换器53时，从散热片41传递来的热量通过由水冷鼓风扇52强制吹送的外部空气而被散逸到外部。通过重复上述过程，由于冷却和加热装置能够使来自布置在多个热导管40上的散热片41的热量散发到外部，因此，布置在温度控制单元20内部的多个热交换器芯体30能够具有改进的冷却和加热性能。

当鼓风机单元10在这样的状态下工作时，被强制吹送的空气在流过多个热交换器芯体30时被冷却。被冷却的空气因此通过空调风管21或通风孔22而被排放到车厢的单个区域中。

另外，当需要使车辆的车厢变暖时，流过热电元件31的电流的方向受到控制，使得其与冷却车辆的车厢时流过热电元件31的电流的方向相反，从而第二表面31b变热，但第一表面31a变冷。第二表面31b的高温状态被转移到热交换器片32，热交换器片32转而使温度控制单元20的内部保持在高温状态。低温状态的第一表面31a从热导管40吸收热量，热导管40转而使该热导管40的另一端的散热片41的温度降低。因此，散热片41与在冷却通道50内部循环的冷却液发生热交换。冷却液在循环泵51的作用下通过冷却通道50循环时，该冷却液与散热片41进行热交换。通过重复上述过程，由于各个实施方式的冷却和加热装置能够从布置在多个热导管40上的散热片41产生冷空气，因此，布置在温度控制单元20内部的多个热交换器芯体30能够具有改进的加热性能。

当水冷鼓风扇52在这样的状态下工作时，已经被强制吹送的空气在流过多个热交换器芯体30时被加热。被加热的空气因此通过空调风管21或通风孔22而被排放到车厢的单个区域中。

同样地，如图4中所示，根据本发明的其它实施方式的电动车辆的冷却和加热装置设置成使热导管40的另一端布置在热交换器53的下集管53b的内部，且散热片41设置在热导管40的该另一端。除了热导管40的该另一端设置在下集管53b中而非热交换器腔54的内部之外，图4中所示的实施方式具有与本发明的前述示例性实施方式相同的结构和工作方式。在所示的实施方式中，省略了热交换器腔54。

如上文所述，各个实施方式的车辆的冷却和加热装置的特征在于，热量通过设置在热导管上的散热片41而被有效地散逸，从而使得冷却效率通过多个热交换器芯体30而能够得到改进。

并且，由于散热片41布置在比多个热交换器芯体30更高的位置，所以高温的热量能够比较容易地向散热片41传递且从散热片41散逸。

为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“上”或“下”、“内”等等用于参考在图中所示的示例性实施方式的特征的位置来对这些特征进行描述。

前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (8)

1.一种电动车辆的冷却和加热装置，该装置包括：

鼓风机单元，其中包括鼓风机，从而强行地吹送进入的空气；

温度控制单元，其与所述鼓风机单元连接以接收从所述鼓风机单元吹送的空气，其中具有热电元件的热交换器芯体布置在所述温度控制单元内部；

热导管，其用于传递热量，其中所述热导管的一端与所述热电元件的一个表面相接触，并且散热片布置在所述热导管的另一端；以及

冷却通道，所述热导管的散热片包含在该冷却通道中，其中冷却液在所述冷却通道内部流动，从而使得冷却液与所述散热片进行热交换。

2.根据权利要求1所述的电动车辆的冷却和加热装置，包括多个用于传递热量的热导管。

3.根据权利要求1所述的电动车辆的冷却和加热装置，其中所述热交换器芯体布置在所述热导管的一端，且包括：

多个热电元件，其中所述多个热电元件的每一个的一个表面与所述热导管的外表面相接触；

热交换器片，其与所述多个热电元件的每一个的另一表面相接触；以及

绝缘体，其布置在所述热导管和所述散热片之间，从而固定所述热电元件。

4.根据权利要求1所述的电动车辆的冷却和加热装置，其中所述冷却通道包括：

循环泵，其用于使所述冷却液循环；以及

水冷鼓风扇，其用于向所述冷却液吹送外部空气，所述冷却液通过所述循环泵的作用而进行循环。

5.根据权利要求4所述的电动车辆的冷却和加热装置，其中热交换器腔布置在所述循环泵和所述水冷鼓风扇之间，所述散热片布置在所述热交换器腔中。

6.根据权利要求4所述的电动车辆的冷却和加热装置，其中所述水冷鼓风扇布置在水冷热交换器中，所述散热片布置在所述水冷热交换器的下集管的内部。

7.根据权利要求1所述的电动车辆的冷却和加热装置，其中所述散热片设置在比所述热交换器芯体更高的位置。

8.根据权利要求1所述的电动车辆的冷却和加热装置，其中所述温度控制单元还包括排水管道，其中所述排水管道将所述热交换器芯体产生的水分排放到车辆外部。

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