CN107020913B - 车辆空调设备及具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆空调设备及具有其的车辆。车辆空调设备包括空调风道、压缩机、气体内部冷却器、电池加热换热器、旁通水阀、室外换热器、并联连接的第一旁通阀和第一节流元件、室内换热器和第二旁通阀，气体内部冷却器设在空调风道内，空调风道内设有风门，气体内部冷却器与排气口相连。电池加热换热器包括相互换热的水流路和冷媒回路，水流路的两端适于与电池上的换热流路相连以形成水回路。第一旁通阀串联在室外换热器和冷媒回路之间。室内换热器设在空调风道内。根据本发明实施例的车辆空调设备，可以选择性的利用吸收冷媒回路中的冷媒热量的水流对电池进行加热。

Description

车辆空调设备及具有其的车辆

技术领域

本发明涉及空调领域，尤其是涉及一种车辆空调设备及具有其的车辆。

背景技术

现有的电动汽车电池热管理，对于电池加热，一般直接采用PTC进行电加热，能耗高，影响电池续航里程。

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，本发明提出一种车辆空调设备，可以选择性的利用吸收冷媒回路中的冷媒热量的水流对电池进行加热。

本发明还提出一种具有上述车辆空调设备的车辆。

根据本发明实施例的车辆空调设备，所述车辆空调设备包括朝向车辆内部吹风的空调风道，所述车辆空调设备还包括：压缩机，所述压缩机具有排气口和回气口；气体内部冷却器，所述气体内部冷却器设在所述空调风道内，所述空调风道内设有风门，所述风门在避让位置和阻挡空气流向所述气体内部冷却器的阻挡位置之间可活动，所述气体内部冷却器的进口与所述排气口相连；电池加热换热器，所述电池加热换热器包括相互换热的水流路和冷媒回路，所述冷媒回路与所述气体内部冷却器的出口相连，所述水流路的两端适于与电池上的换热流路相连以形成水回路；用于控制所述水回路通断的旁通水阀；室外换热器，所述室外换热器与所述冷媒回路相连；并联连接的第一旁通阀和第一节流元件，所述第一旁通阀串联在所述室外换热器和所述冷媒回路之间；室内换热器，所述室内换热器设在所述空调风道内，所述室内换热器的第一端通过第一冷媒流路与所述室外换热器相连，所述室内换热器的第二端通过第二冷媒流路与所述回气口相连，所述第一冷媒流路上串联有第二节流元件；第二旁通阀，所述第二旁通阀的第一端与所述第一冷媒流路相连且第二旁通阀的第一端连接至所述室外换热器和所述第二节流元件之间，所述第二旁通阀的第二端与所述第二冷媒流路相连。

根据本发明实施例的车辆空调设备，通过设置电池加热换热器和旁通水阀，可以选择性的利用吸收冷媒回路中的冷媒热量的水流对电池进行加热，节省能耗，可以降低加热过程对电池的续航里程的影响。

在本发明的一些实施例中，车辆空调设备还包括回热器，所述回热器包括独立且相互换热的高温流路和低温流路，所述高温流路构成所述第一冷媒流路的位于所述室外换热器和所述第二节流元件之间的一部分，所述低温流路构成所述第二冷媒流路的一部分，所述第二旁通阀的第二端连接至所述低温流路和所述室内换热器之间。

进一步地，所述回热器包括壳体、冷媒管、注入管和排出管，所述冷媒管设在所述壳体内且所述冷媒管的两端与所述室外换热器和所述第二节流元件相连以限定出所述高温流路，所述注入管和所述排出管限定出所述低温流路，所述注入管的一端敞开且所述注入管的另一端与所述室内换热器相连，所述排出管的入口位于所述壳体的上部且所述排出管的出口与所述回气口相连。

可选地，所述风门可转动地设在所述空调风道内。

可选地，所述第一节流元件为电磁膨胀阀。

可选地，所述第二节流元件为电磁膨胀阀。

可选地，所述第一旁通阀为电磁阀。

可选地，所述第二旁通阀为电磁阀。

在本发明的一些实施例中，所述旁通水阀的两端分别与所述水流路的两端相连。

根据本发明实施例的车辆，包括：电池和根据本发明上述实施例的车辆空调设备，其中电池上设有换热流路。水流路的两端与换热流路相连。

根据本发明实施例的车辆，通过设置上述的车辆空调设备，可以选择性的利用吸收冷媒回路中的冷媒热量的水流对电池进行加热，节省能耗，可以降低加热过程对电池的续航里程的影响。

附图说明

图1为根据本发明一些实施例的车辆空调设备的示意图；

图2为根据本发明另一些实施例的车辆空调设备的示意图。

附图标记：

车辆空调设备100、

空调风道1、进风口A、出风口B、风门14、

压缩机2、排气口C、回气口D、

气体内部冷却器3、

电池加热换热器4、水流路41、冷媒回路42、

室外换热器5、

第一旁通阀6、第一节流元件7、

室内换热器8、

第一冷媒流路9、第二冷媒流路10、

第二节流元件11、

第二旁通阀12、

回热器13、壳体130、冷媒管131、注入管132、排出管133、

风机15、

旁通水阀16。

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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，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”、“轴向”、“径向”、“周向”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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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。

下面参考图1和图2详细描述根据本发明实施例的车辆空调设备100，其中车辆空调设备100应用在车辆上以对车辆的电池进行加热，具体地，电池上设有换热流路。可选地，车辆可以为电动汽车。

如图1-图2所示，根据本发明实施例的车辆空调设备100包括朝向车辆内部吹风的空调风道1，空调风道1具有进风口A和出风口B，可以理解的是，外部空气通过进风口A进入到空调风道1内，空调风道1内经过换热后的空气从出风口B吹入到车辆内部以对车辆内的空间进行调温。

根据本发明实施例的车辆空调设备100还包括：压缩机2、气体内部冷却器3、电池加热换热器4、旁通水阀16、室外换热器5、第一旁通阀6、第一节流元件7、室内换热器8和第二旁通阀12，其中压缩机2具有排气口C和回气口D。可以理解的是，压缩机2的具体结构和工作原理已为现有技术，这里就不对其进行详细描述。

气体内部冷却器3设在空调风道1内，空调风道1内设有风门14，风门14在避让位置和阻挡空气流向气体内部冷却器3的阻挡位置之间可活动，需要进行说明的是，当风门14活动至避让位置时，从进风口A进入到空调风道1内的空气流经气体内部冷却器3以与气体内部冷却器3进行换热。当风门14活动至阻挡位置时，风门14阻挡空气流向气体内部冷却器3，没有空气或者只有少量空气流经气体内部冷却器3。

气体内部冷却器3的进口与排气口C相连。电池加热换热器4包括相互换热的水流路41和冷媒回路42，冷媒回路42与气体内部冷却器3的出口相连，水流路41的两端适于与电池上的换热流路相连以形成水回路。旁通水阀16用于控制水回路通断。具体而言，当需要对电池进行加热时，控制旁通水阀16使得水回路连通，从而与冷媒回路42进行换热后的水流路41中的水流流经电池上的换热流路以对电池进行加热。当控制旁通水阀16使得水回路截止时，水流无法在水回路中形成循环流动，从而停止对电池的加热过程。

优选地，旁通水阀16的两端分别与水流路41的两端相连，当旁通水阀16打开时，对水流路41起到旁通作用，水流不流经水流路41，水回路截止。当旁通水阀16关闭时，水流流经水流路41，水回路连通。

室外换热器5与冷媒回路42相连。第一旁通阀6和第一节流元件7并联连接，第一旁通阀6串联在室外换热器5和冷媒回路42之间，也就是说，第一节流元件7也串联在室外换热器5和冷媒回路42之间，从冷媒回路42流出的冷媒可切换流向第一旁通阀6或者第一节流元件7。具体地，第一节流元件7起到节流降压的作用。可选地，第一节流元件7为电磁膨胀阀。可选地，第一旁通阀6可以为电磁阀。

室内换热器8设在空调风道1内，室内换热器8的第一端通过第一冷媒流路9与室外换热器5相连，室内换热器8的第二端通过第二冷媒流路10与回气口D相连，第一冷媒流路9上串联有第二节流元件11。具体地，第二节流元件11起到节流降压的作用。可选地，第二节流元件11为电磁膨胀阀。

第二旁通阀12的第一端与第一冷媒流路9相连且第二旁通阀12的第一端连接至室外换热器5和第二节流元件11之间，第二旁通阀12的第二端与第二冷媒流路10相连。可选地，第二旁通阀12可以为电磁阀。

具体而言，车辆空调设备100处于制热模式时：设置第一旁通阀6关闭，第二旁通阀12打开，风门14活动至避让位置，空调冷媒经过压缩机2压缩成高温高压状态后进入气体内部冷却器3，此时气体内部冷却器3有空气流过并对空气加热，空调风道1内的空气被气体内部冷却器3加热后从出风口B进入到车辆内部以实现制热的目的。

气体内部冷却器3内的冷媒初步冷却后进入电池加热换热器4的冷媒回路42中。如果此时电池需要加热，则控制旁通水阀16使得水回路流通，水流路41中的水流获取冷媒回路42中的热量对电池加热并进一步冷却冷媒。因为第一旁通阀6关闭，冷媒流出电池加热换热器4后经过第一节流元件7节流后变为低温低压进入室外换热器5进行蒸发，然后经过第一冷媒流路9和第二旁通阀12进入第二冷媒流路10后回到压缩机2。

车辆空调设备100处于制冷模式时：此时设置第一旁通阀6打开，第二旁通阀12关闭，风门14活动至阻挡位置，空调冷媒经过压缩机2压缩成高温高压状态后进入气体内部冷却器3，此时由于气体内部冷却器3无空气流过不换热，气体内部冷却器3内的高温冷媒随后进入电池加热换热器4的冷媒回路42。如果此时电池需要加热，则控制旁通水阀16使得水回路流通，水流路41中的水流获取冷媒回路42中的热量对电池加热并进一步冷却冷媒。由于第一旁通阀6打开，冷媒流出电池加热换热器4后经过第一旁通阀6直接进入室外换热器5进行换热，此时室外换热器5作为气冷器或冷凝器使用。从室外换热器5排出的冷媒经过第一冷媒流路9上的第二节流元件11的节流降压后变为低温低压冷媒进入室内换热器8进行蒸发制冷，空调风道1内的空气被室内换热器8冷却后从出风口B进入到车辆内部以实现制冷的目的。冷媒从室内换热器8流出后进入第二冷媒流路10并流回到压缩机2。

车辆空调设备100处于除湿模式时：此时可设置第一旁通阀6及第二旁通阀12均关闭，风门14活动至避让位置，此时空调风道1内的空气与室内换热器8及气体内部冷却器3同时换热，并调节第一节流元件7和第二节流元件11到合适的状态，使得室内换热器8及气体内部冷却器3的温度处在适合除湿的模式。如果此时电池需要加热，则控制旁通水阀16使得水回路流通，水流路41中的水流获取冷媒回路42中的热量对电池加热。

根据本发明实施例的车辆空调设备100，通过设置电池加热换热器4和旁通水阀16，可以选择性的利用吸收冷媒回路42中的冷媒热量的水流对电池进行加热，节省能耗，可以降低加热过程对电池的续航里程的影响。

在本发明的具体实施例中，室内换热器8位于气体内部冷却器3的上游，空调风道1内设置隔板以限定出两个分流道，室内换热器8位于两个分流道的上游，气体内部冷却器3设在其中一个分流道内，每个分流道具有一个出风口B，风门14控制其中一个分流道与进风口A连通。从而可以保证在制冷模式时气体内部冷却器3无空气流过不换热。具体地，空调风道1内设置风机15，风机15转动以将外界空气通过进风口A导入到空调风道1内。在本发明的一些具体示例中，风机15位于室内换热器8的上游。可选地，进风口A为多个。

在本发明的具体实施例中，风门14可转动地设在空调风道1内，从而使得风门14的活动方式简单。

如图1和图2所示，在本发明的一些实施例中，车辆空调设备100还包括回热器13，回热器13包括独立且相互换热的高温流路和低温流路，高温流路构成第一冷媒流路9的位于室外换热器5和第二节流元件11之间的一部分，低温流路构成第二冷媒流路10的一部分，第二旁通阀12的第二端连接至低温流路和室内换热器8之间。也就是说，高温流路和低温流路是两个独立的冷媒流动通道，高温流路内的冷媒可与低温流路内的冷媒进行换热，高温流路为第一冷媒流路9的一部分，高温流路位于室外换热器5和第二节流元件11之间。在图1所示的示例中，第二旁通阀12的第一端连接至高温流路和第二节流元件11之间。在图2所示的示例中，第二旁通阀12的第一端连接至高温流路和室外换热器5之间。

需要进行说明的是，在本发明的描述中，高温流路和低温流路中的“高温”和“低温”并不特指具体的温度，仅是为了指出流入到高温流路内的冷媒温度可以高于流入到低温流路内的冷媒温度。

具体而言，在车辆空调设备100处于制热模式时，从室外换热器5流出的冷媒流入到回热器13的高温流路中，从高温流路流出的冷媒经过第二旁通阀12流入到低温流路中，从低温流路流出的冷媒回到压缩机2中。由于制热模式时高温流路中的冷媒和低温流路中的冷媒的温差接近于0，因此回热器13无回热作用。

在车辆空调设备100处于制冷模式时，从室外换热器5流出的冷媒流入到回热器13的高温流路中，从高温流路流出的冷媒经过第二节流元件11的节流降压后排入到室内换热器8中进行换热，从室内换热器8流出的冷媒流入到低温流路中，从低温流路流出的冷媒回到压缩机2中。由于流入到高温流路内的冷媒温度高于流入到低温流路内的冷媒温度，因此回热器13具有回热作用，从而可以提高车辆空调设备100的制热效果。

在本发明的一些具体实施例中，如图1和图2所示，回热器13包括壳体130、冷媒管131、注入管132和排出管133，冷媒管131设在壳体130内且冷媒管131的两端与室外换热器5和第二节流元件11相连以限定出高温流路，注入管132和排出管133限定出低温流路，注入管132的一端敞开且注入管132的另一端与室内换热器8相连，排出管133的入口位于壳体130的上部且排出管133的出口与回气口D相连。具体而言，从注入管132排入到壳体130内的冷媒会在壳体130内进行气液分离，分离出来的气态冷媒再通过排出管133排回到压缩机2中，从而可以降低排回到压缩机2中的冷媒的液体含量，避免压缩机2发生液击现象。

根据本发明实施例的车辆，包括：电池和根据本发明上述实施例的车辆空调设备100，其中电池上设有换热流路。水流路41的两端与换热流路相连。

根据本发明实施例的车辆，通过设置上述的车辆空调设备100，可以选择性的利用吸收冷媒回路42中的冷媒热量的水流对电池进行加热，节省能耗，可以降低加热过程对电池的续航里程的影响。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种车辆空调设备，其特征在于，所述车辆空调设备包括朝向车辆内部吹风的空调风道，所述车辆空调设备还包括：

压缩机，所述压缩机具有排气口和回气口；

气体内部冷却器，所述气体内部冷却器设在所述空调风道内，所述空调风道内设有风门，所述风门在避让位置和阻挡空气流向所述气体内部冷却器的阻挡位置之间可活动，所述气体内部冷却器的进口与所述排气口相连；

电池加热换热器，所述电池加热换热器包括相互换热的水流路和冷媒回路，所述冷媒回路与所述气体内部冷却器的出口相连，所述水流路的两端适于与电池上的换热流路相连以形成水回路；

用于控制所述水回路通断的旁通水阀；

室外换热器，所述室外换热器与所述冷媒回路相连；

并联连接的第一旁通阀和第一节流元件，所述第一旁通阀串联在所述室外换热器和所述冷媒回路之间；

室内换热器，所述室内换热器设在所述空调风道内，所述室内换热器的第一端通过第一冷媒流路与所述室外换热器相连，所述室内换热器的第二端通过第二冷媒流路与所述回气口相连，所述第一冷媒流路上串联有第二节流元件；

第二旁通阀，所述第二旁通阀的第一端与所述第一冷媒流路相连且第二旁通阀的第一端连接至所述室外换热器和所述第二节流元件之间，所述第二旁通阀的第二端与所述第二冷媒流路相连。

2.根据权利要求1所述的车辆空调设备，其特征在于，还包括回热器，所述回热器包括独立且相互换热的高温流路和低温流路，所述高温流路构成所述第一冷媒流路的位于所述室外换热器和所述第二节流元件之间的一部分，所述低温流路构成所述第二冷媒流路的一部分，所述第二旁通阀的第二端连接至所述低温流路和所述室内换热器之间。

3.根据权利要求2所述的车辆空调设备，其特征在于，所述回热器包括壳体、冷媒管、注入管和排出管，所述冷媒管设在所述壳体内且所述冷媒管的两端与所述室外换热器和所述第二节流元件相连以限定出所述高温流路，所述注入管和所述排出管限定出所述低温流路，所述注入管的一端敞开且所述注入管的另一端与所述室内换热器相连，所述排出管的入口位于所述壳体的上部且所述排出管的出口与所述回气口相连。

4.根据权利要求1所述的车辆空调设备，其特征在于，所述风门可转动地设在所述空调风道内。

5.根据权利要求1所述的车辆空调设备，其特征在于，所述第一节流元件为电磁膨胀阀。

6.根据权利要求1所述的车辆空调设备，其特征在于，所述第二节流元件为电磁膨胀阀。

7.根据权利要求1所述的车辆空调设备，其特征在于，所述第一旁通阀为电磁阀。

8.根据权利要求1所述的车辆空调设备，其特征在于，所述第二旁通阀为电磁阀。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的车辆空调设备，其特征在于，所述旁通水阀的两端分别与所述水流路的两端相连。

10.一种车辆，其特征在于，包括：

电池，所述电池上设有换热流路；

根据权利要求1-9中任一项所述的车辆空调设备，所述水流路的两端与所述换热流路相连。

Images