CN105783150A - 车辆及其空调*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆及其空调***，空调***包括：压缩机；板式换热器，板式换热器具有第一进口、第一出口、第二进口、第二出口，压缩机的出口与第一进口相连；车内蒸发器，车内蒸发器的进口与第一出口相连，车内蒸发器的出口与压缩机的进口相连；车外蒸发器，车外蒸发器的进口连接在第一出口，车外蒸发器的出口与压缩机的进口相连；车外冷凝器，车外冷凝器连接在第二出口和第二进口之间；车内冷凝器，车内冷凝器的进口连接有第四通断阀，第四通断阀的进口与第三通断阀的进口相连，车内冷凝器的出口与车外冷凝器的出口相连。根据本发明实施例的车辆的空调***解决了无发动机余热循环***的纯电动车辆的空调***可靠性低、耗电等问题。

Description

车辆及其空调***

技术领域

本发明涉及车辆领域，尤其是涉及一种车辆的空调***及具有该空调***的车辆。

背景技术

传统的纯电动车辆的空调***，一般采用热泵空调***或者空调制冷***+PTC(正温度系数热敏电阻)供热采暖的组合方式来实现整车空调制冷、制热功能。

热泵空调***目前基本都是采用四通换向阀换向来实现制冷剂的不同流向进行空调的制冷、制热功能，目前四通换向阀在家用和商用空调上的使用性能较稳定，但是在长期移动、震动的车辆上的运用并不成熟，四通换向阀在车辆上运行时性能不稳定，在工作时存在换向延迟、换向不到位导致制冷剂在空调***中内漏串流等问题，一旦四通换向阀失效，车辆的热泵空调***将无法实现制冷、制热等功能。

车辆空调制冷***+PTC供热采暖的组合方式也可以在车辆的空调***中使用，但PTC消耗的是整车的电功率，PTC电加热产品的制热效率小于1，为了满足整车采暖、除霜、除雾的要求，PTC的功率要求很大，与此同时消耗整车的电功率也很大，故在使用PTC制热时，浪费了较多的整车电量，严重影响了整车的续航里程数。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明需要提出一种车辆的空调***，该车辆的空调***解决了无发动机余热循环***的纯电动车辆的空调***可靠性低、耗电等问题。

本发明还需要提出一种具有该空调***的车辆。

根据本发明第一方面实施例的车辆的空调***，包括：压缩机；板式换热器，所述板式换热器具有第一进口、第一出口、第二进口和第二出口，所述压缩机的出口与所述第一进口相连；车内蒸发器，所述车内蒸发器的进口与所述板式换热器的第一出口相连，且所述车内蒸发器的进口与所述板式换热器的第一出口之间连接有第一通断节流装置，所述车内蒸发器的出口与所述压缩机的进口相连；车外蒸发器，所述车外蒸发器的进口连接有第二通断节流装置，所述第二通断节流装置的进口连接在所述板式换热器的第一出口和所述第一通断节流装置之间，所述车外蒸发器的出口与所述压缩机的进口相连；车外冷凝器，所述车外冷凝器连接在所述板式换热器的第二出口和第二进口之间，所述车外冷凝器的进口和所述板式换热器的第二出口之间连接有第三通断阀；车内冷凝器，所述车内冷凝器的进口连接有第四通断阀，所述第四通断阀的进口与所述第三通断阀的进口相连，所述车内冷凝器的出口与所述车外冷凝器的出口相连。

根据本发明实施例的车辆的空调***，可以在不改变制冷剂循环方向的前提下实现空调***的制冷和制热循环。尤其是该空调***特别适用于无发动机余热循环***的纯电动车辆，该空调***解决了现有技术中纯电动车辆采暖能效低、耗电、采暖舒适性不好等问题，避免了常见车辆热泵空调***由四通换向阀使制冷剂换向而引起的制冷或采暖延迟、舒适性差、四通换向阀长期震动容易失效导致无法实现性能等***问题。

另外，根据本发明的车辆的空调***还可具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述第一通断节流装置包括：第一通断阀和与所述第一通断阀相连的第一节流装置；所述第二通断节流装置包括：第二通断阀和与所述第二通断阀相连的第二节流装置。

根据本发明的一个实施例，车辆空调***还包括第一三通连接器，所述第一三通连接器具有第一口、第二口和第三口，所述板式换热器的第二出口与所述第一口连通，所述第三通断阀的进口与所述第二口连通，所述第四通断阀的进口与所述第三口连通。

根据本发明的一个实施例，车辆空调***还包括第二三通连接器，所述第二三通连接器具有第四口、第五口和第六口，所述板式换热器的第二进口与所述第四口连通，所述车外冷凝器的出口与所述第五口连通，所述车内冷凝器的出口与所述第六口连通。

根据本发明的一个实施例，车辆空调***还包括第五通断阀，所述第五通断阀的进口与所述第二通断节流装置的进口相连，所述第五通断阀的出口与所述第二通断节流装置的出口相连。

根据本发明的一个实施例，车辆空调***还包括：第一单向阀，所述第一单向阀连接在所述车外蒸发器的出口和所述压缩机的进口之间，所述第一单向阀被构造成允许制冷剂从所述车外蒸发器朝向所述压缩机的方向单向导通的结构。

根据本发明的一个实施例，车辆空调***还包括：第二单向阀，所述第二单向阀连接在所述车外冷凝器的出口和所述板式换热器的第二进口之间，所述第二单向阀被构造成允许制冷剂从所述车外冷凝器朝向所述板式换热器的方向单向导通；第三单向阀，所述第三单向阀连接在所述车内冷凝器的出口和所述板式换热器的第二进口之间，所述第三单向阀被构造成允许制冷剂从所述车内冷凝器朝向所述板式换热器的方向单向导通。

根据本发明第二方面实施例的车辆，包括根据本发明第一方面所述的车辆的空调***。

由于根据本发明的空调***具有上述有益效果，由此，通过设置该空调***，从而可以提升车辆的舒适性和可靠性。

可选地，所述车辆为电动汽车，所述电动汽车包括：电机冷却***，所述电机冷却***用于为所述车辆的电机进行散热，其中所述车外蒸发器邻近所述电机冷却***设置。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的车辆的空调***的***原理图；

图2是图1所示的车辆的空调***在制冷模式下的原理图；

图3是图1所示的车辆的空调***在制热模式下的原理图；

图4是图1所示的车辆的空调***在融霜模式下的原理图。

空调***100；

压缩机1；

板式换热器2；第一进口2a；第一出口2b；第二进口2c；第二出口2d；

车内蒸发器3；车外蒸发器4；车外冷凝器5；车内冷凝器6；

第一通断节流装置71；第一通断阀711；第一节流装置712；

第二通断节流装置72；第二通断阀721；第二节流装置722；

第三通断阀73；第四通断阀74；第五通断阀75；

第一三通连接器81；第一口81a；第二口81b；第三口81c；

第二三通连接器82；第四口82a；第五口82b；第六口82c；

第一单向阀92；第二单向阀93；第三单向阀94；第四单向阀91；

第一水泵101；第二水泵102。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，根据本发明实施例的车辆的空调***100，包括：压缩机1、板式换热器2、车内蒸发器3、车外蒸发器4、车外冷凝器5和车内冷凝器6。优选地，压缩机1的进口处还设有气液分离器，由此可以对压缩机1进行保护，避免压缩机1产生液击现象。

可以理解的是，板式换热器2是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器2是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。

如图1所示，板式换热器2具有第一进口2a、第一出口2b和第二进口2c、第二出口2d，压缩机1的出口与第一进口2a相连，其中，板式换热器2中的第一进口2a与第一出口2b连通，第一进口2a与第一出口2b之间限定出一个流路，可供制冷剂流通，制冷剂可以从第一进口2a进入到板式换热器2中并从第一出口2b排出；板式换热器2的第二进口2c和第二出口2d连通，并且第二进口2c和第二出口2d之间限定出另一个流路，该流路中可以供载冷剂流通，载冷剂可以从第二进口2c流入到板式换热器2中并从第二出口2d排出，其与上述的第一进口2a和第一出口2b限定出的流路间隔开，由此制冷剂和载冷剂可以通过板式换热器2进行换热。

其中，车内蒸发器3的进口与板式换热器2的第一出口2b相连，且车内蒸发器3的进口与板式换热器2的第一出口2b之间连接有第一通断节流装置71，车内蒸发器3的出口与压缩机1的进口相连。车外蒸发器4的进口连接有第二通断节流装置72，第二通断节流装置72的进口连接在板式换热器2的第一出口2b和第一通断节流装置71之间，车外蒸发器4的出口与压缩机1的进口相连。

其中，车内蒸发器3设置在车辆的车厢内部，车外蒸发器4设置在车辆的车厢外部。

其中第一通断节流装置71即具有导通、截断其所在的管路的作用，而且还具有节流制冷剂的作用，具体地，第一通断节流装置71可以包括第一通断阀711和与第一通断阀711相连的第一节流装置712，也就是说，车内蒸发器3的进口处连接有第一通断阀711和第一节流装置712，第一通断阀711可以导通或截断其所在的管路，进而可以导通或截断制冷剂在该管路内的流动。而且第一节流装置712可以对制冷剂起到节流的作用。

相应地，其中第二通断节流装置72即具有导通、截断其所在的管路的作用，而且还具有节流制冷剂的作用，具体地，第二通断节流装置72可以包括第二通断阀721和与第二通断阀721相连的第二节流装置722，也就是说，车外蒸发器4的进口处可以连接有第二通断阀721和第二节流装置722，第二通断阀721可以导通或截断其所在的管路，进而可以导通或截断制冷剂在该管路内的流动。而且第二节流装置722可以对制冷剂起到节流的作用。

如图1所示，也就是说，第一通断节流装置71和车内蒸发器3、与第二通断阀721节流装置和车外蒸发器4之间并联，通过第一通断阀711和第二通断阀721的控制，可以使制冷剂在车内蒸发器3内流动，或者可以使制冷剂在车外蒸发器4内流动。

如图1所示，车外冷凝器5连接在板式换热器2的第二出口2d和第二进口2c之间，车外冷凝器5的进口和板式换热器2的第二出口2d之间连接有第三通断阀73。车内冷凝器6的进口连接有第四通断阀74，第四通断阀74的进口与第三通断阀73的进口相连，车内冷凝器6的出口与车外冷凝器5的出口相连。

也就是说，如图1所示，第三通断阀73和车外冷凝器5、与第四通断阀74和车内冷凝器6并联，通过第三通断阀73和第四通断阀74的控制，可以使载冷剂在车外冷凝器5内流动，或者可以使载冷剂在车内蒸发器3内流动。

根据本发明实施例的车辆的空调***100，可以具有制冷模式和制热模式，下面参照图1和图2，描述制冷模式时的空调***100。

在空调***100进行制冷时，第一通断节流装置71和第三通断阀73打开，第二通断节流装置72和第四通断阀74关闭。

制冷剂循环路径：从压缩机1排出的高温高压气态制冷剂流入到板式换热器2，与板式换热器2内部的载冷剂换热成为中温高压的液态制冷剂，经第一通断节流装置71的节流作用成为低温低压的液态制冷剂，然后进入车内蒸发器3与车内空气进行热交换升温成为低温低压的气态制冷剂，从而对车内降温制冷，最后流回压缩机1，由此完成制冷工况空调***100的制冷剂的循环。

载冷剂循环路径：首先，空调***100中还可以包括第一水泵101，第一水泵101连接在车外冷凝器5的进口和板式换热器2的第二出口2d之间，在第一水泵101的驱动下，载冷剂流经板式换热器2与高温高压的气态制冷剂换热后升温为高温载冷剂，再流经车外冷凝器5与车外空气进行热交换降温，再流回板式换热器2进行换热，由此完成制冷工况空调***100的载冷剂循环。

下面参照图2和图3，描述制热模式时的空调***100。

在空调***100进行制热时，第一通断节流装置71和第三通断阀73关闭，第二通断节流装置72和第四通断阀74打开。

制冷剂循环路径：从压缩机1排出的高温高压气态制冷剂流入到板式换热器2，与板式换热器2内部的载冷剂换热成为中温高压的液态制冷剂，经第二通断节流装置72的节流作用成为低温低压的液态制冷剂，然后进入车外蒸发器4与车外空气进行热交换升温成为低温低压的气态制冷剂，最后流回压缩机1，由此完成制热工况空调***100的制冷剂的循环。

载冷剂循环路径：首先，空调***100中还可以包括第二水泵102，第二水泵102连接在车内冷凝器6的进口和板式换热器2的第二出口2d之间，在第二水泵102的驱动下，载冷剂流经板式换热器2与高温高压的气态制冷剂换热后升温为高温载冷剂，再流经车内冷凝器6与车内空气进行热交换降温，进而对车内升温采暖，再流回板式换热器2进行换热，由此完成制热工况空调***100的载冷剂循环。

根据本发明实施例的车辆的空调***100，可以在不改变制冷剂循环方向的前提下实现空调***100的制冷和制热循环。尤其是该空调***100特别适用于无发动机余热循环***的纯电动车辆，该空调***100解决了现有技术中纯电动车辆采暖能效低、耗电、采暖舒适性不好等问题，避免了常见车辆热泵空调***由四通换向阀使制冷剂换向而引起的制冷或采暖延迟、舒适性差、四通换向阀长期震动容易失效导致无法实现性能等***问题。

综上，根据本发明实施例的车辆的空调***100，结构简单，可靠性高，耗电低。

可选地，本发明实施例的空调***100还可以包括第一三通连接器81，第一三通连接器81具有第一口81a、第二口81b和第三口81c，板式换热器2的第二出口2d与第一口81a连通，第三通断阀73的进口与第二口81b连通，第四通断阀74的进口与第三口81c连通。也就是说，板式换热器2的第二出口2d、第三通断阀73的进口和第四通断阀74的进口之间可以通过三通连接器相连，由此可以使板式换热器2的第二出口2d、第三通断阀73的进口和第四通断阀74的进口之间的连接更加简单，管路连接结构更加简洁。

同理，空调***100还可以包括第二三通连接器82，第二三通连接器82具有第四口82a、第五口82b和第六口82c，板式换热器2的第二进口2c与第四口82a连通，车外冷凝器5的出口与第五口82b连通，车内冷凝器6的出口与第六口82c连通。也就是说，板式换热器2的第二进口2c、车外冷凝器5的出口和车内冷凝器6的出口之间可以通过三通连接器相连，由此可以使板式换热器2的第二进口2c、车外冷凝器5的出口和车内冷凝器6的出口之间的连接更加简单，管路连接结构更加简洁。

在本发明的一些实施例中，空调***100还包括第五通断阀75，第五通断阀75的进口与第二通断节流装置72的进口相连，第五通断阀75的出口与第二通断节流装置72的出口相连。第五通断阀75具有可断开或导通其所在的管路的作用。当第五通断阀75断开其所在管路时，制冷剂可以进行上述的制冷模式或者制热模式，当第五通断阀75导通其所在管路时，从板式换热器2的第一出口2b流出的制冷剂可以直接通过该第五通断阀75所在的管路流至车外蒸发器4中，由此，从板式换热器2的第一出口2b流出中温高压的液态制冷剂直接流向车外蒸发器4中，可以对车外蒸发器4进行融霜作用。

具体地，参考图1和图4描述融霜模式下的空调***100。

需要对车外蒸发器4进行融霜时，第四通断阀74和第五通断阀75打开，第一通断节流装置71、第二通断节流装置72和第三通断阀73关闭。

制冷剂循环路径：从压缩机1排出的高温高压气态制冷剂流入到板式换热器2，与板式换热器2内部的载冷剂换热成为中温高压的液态制冷剂，经第五通断阀75直接流向车外蒸发器4，为其升温融霜变为低温低压制冷剂，最后流回压缩机1，由此完成融霜工况空调***100的制冷剂循环。

载冷剂循环路径：在第二水泵102的驱动下，载冷剂流经板式换热器2与高温高压的气态制冷剂换热后升温为高温载冷剂，再流经车内冷凝器6与车内空气进行热交换降温，进而对车内升温采暖，再流回板式换热器2进行换热，由此完成制热工况空调***100的载冷剂循环。

其中，当对车外蒸发器4进行融霜时，车内仍然可以进行采暖，这与现有技术中的热泵空调***不同，现有技术中的热泵空调***在进行室外换热器融霜时，车内的换热器无法对车内的空气进行制热，导致人们的舒适度大大降低。

可选地，空调***100还包括：第一单向阀92，第一单向阀92连接在车外蒸发器4的出口和压缩机1的进口之间，第一单向阀92被构造成允许制冷剂从车外蒸发器4朝向压缩机1的方向单向导通的结构。由此通过设置第一单向阀92，可以避免制冷剂回流，进而可以提高空调***100的可靠性。

空调***100还包括第二单向阀93，第二单向阀93连接在车外冷凝器5的出口和板式换热器2的第二进口2c之间，第二单向阀93被构造成允许制冷剂从车外冷凝器5朝向板式换热器2的方向单向导通。通过设置第二单向阀93，可以避免制冷剂回流，进而可以提高空调***100的可靠性。

空调***100还包括第三单向阀94，第三单向阀94连接在车内冷凝器6的出口和板式换热器2的第二进口2c之间，第三单向阀94被构造成允许制冷剂从车内冷凝器6朝向板式换热器2的方向单向导通。通过设置第三单向阀94，可以避免制冷剂回流，进而可以提高空调***100的可靠性。

同理，空调***100还包括第四单向阀91，第四单向阀91连接在车内蒸发器3的出口和压缩机1的进口之间，第四单向阀91被构造成允许制冷剂从车内蒸发器3朝向压缩机1的方向单向导通的结构，由此通过设置第四单向阀91，可以避免制冷剂回流，进而可以提高空调***100的可靠性。

根据本发明第二方面实施例的车辆，包括根据本发明第一方面实施例的车辆的空调***100，由于根据本发明的空调***100具有上述有益效果，由此，通过设置该空调***100，从而可以提升车辆的舒适性和可靠性。

进一步地，车辆可以为电动汽车，电动汽车包括：电机冷却***，电机冷却***用于为车辆的电机进行散热，其中所述车外蒸发器4邻近所述电机冷却***设置。这样，可以利用电机冷却***吸收的电机的余热，提高车外蒸发器4的换热量，延长车外蒸发器4的结霜周期，缩短融霜时间，进而提高车辆的空调***100的制热能效比，增加车内的舒适性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种车辆的空调***，其特征在于，包括：

压缩机；

板式换热器，所述板式换热器具有第一进口、第一出口、第二进口和第二出口，所述压缩机的出口与所述第一进口相连；

车内蒸发器，所述车内蒸发器的进口与所述板式换热器的第一出口相连，且所述车内蒸发器的进口与所述板式换热器的第一出口之间连接有第一通断节流装置，所述车内蒸发器的出口与所述压缩机的进口相连；

车外蒸发器，所述车外蒸发器的进口连接有第二通断节流装置，所述第二通断节流装置的进口连接在所述板式换热器的第一出口和所述第一通断节流装置之间，所述车外蒸发器的出口与所述压缩机的进口相连；

车外冷凝器，所述车外冷凝器连接在所述板式换热器的第二出口和第二进口之间，所述车外冷凝器的进口和所述板式换热器的第二出口之间连接有第三通断阀；

车内冷凝器，所述车内冷凝器的进口连接有第四通断阀，所述第四通断阀的进口与所述第三通断阀的进口相连，所述车内冷凝器的出口与所述车外冷凝器的出口相连。

2.根据权利要求1所述的车辆的空调***，其特征在于，所述第一通断节流装置包括：第一通断阀和与所述第一通断阀相连的第一节流装置；

所述第二通断节流装置包括：第二通断阀和与所述第二通断阀相连的第二节流装置。

3.根据权利要求1所述的车辆的空调***，其特征在于，还包括第一三通连接器，所述第一三通连接器具有第一口、第二口和第三口，所述板式换热器的第二出口与所述第一口连通，所述第三通断阀的进口与所述第二口连通，所述第四通断阀的进口与所述第三口连通。

4.根据权利要求1所述的车辆的空调***，其特征在于，还包括第二三通连接器，所述第二三通连接器具有第四口、第五口和第六口，所述板式换热器的第二进口与所述第四口连通，所述车外冷凝器的出口与所述第五口连通，所述车内冷凝器的出口与所述第六口连通。

5.根据权利要求1所述的车辆的空调***，其特征在于，还包括第五通断阀，所述第五通断阀的进口与所述第二通断节流装置的进口相连，所述第五通断阀的出口与所述第二通断节流装置的出口相连。

6.根据权利要求1所述的车辆的空调***，其特征在于，还包括：

第一单向阀，所述第一单向阀连接在所述车外蒸发器的出口和所述压缩机的进口之间，所述第一单向阀被构造成允许制冷剂从所述车外蒸发器朝向所述压缩机的方向单向导通的结构。

7.根据权利要求6所述的车辆的空调***，其特征在于，还包括：

第二单向阀，所述第二单向阀连接在所述车外冷凝器的出口和所述板式换热器的第二进口之间，所述第二单向阀被构造成允许制冷剂从所述车外冷凝器朝向所述板式换热器的方向单向导通。

8.根据权利要求7所述的车辆的空调***，其特征在于，还包括：

第三单向阀，所述第三单向阀连接在所述车内冷凝器的出口和所述板式换热器的第二进口之间，所述第三单向阀被构造成允许制冷剂从所述车内冷凝器朝向所述板式换热器的方向单向导通。

9.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的车辆的空调***。

10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述车辆为电动汽车，所述电动汽车包括：

电机冷却***，所述电机冷却***用于为所述车辆的电机进行散热，其中所述车外蒸发器邻近所述电机冷却***设置。