专利名称：一种汽车空调系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车空调技术领域，特别涉及一种电动汽车空调系统。
背景技术：
随着低碳经济的发展，对节能减排提出了更加严格的要求，电动汽车由于有节能环保的特点，成为今后汽车发展方面之一。但电动汽车由于使用电池作为动力来源，其空调系统也不同于原有的汽车空调系统。随着生活品质的不断提高，汽车车厢内的舒适度也越来越受到人们的重视，传统的内燃机式汽车，可以利用内燃机的余热和发动机排气的热量来加热车厢，而电动汽车的动力主要来自于电机，缺少了发动机的热量可以利用，从而很难达到冬天的取暖要求。现有技术中，为了实现电动汽车的车厢内的温度保持在人体感觉舒适的温度，有的采用了多种方式向车厢内加热，如采用独立热源，即利用PTC加热；或者利用汽油、煤油、乙醇等燃料加热；也有的采用回收设备余热，再辅助采用独立热源；还有的采用热泵保证车厢内的温度
坐坐寸寸O然而，上述各种加热方式中，若采用独立热源，比如:纯粹使用PTC进行加热，则需要消耗较多电池的能量，进而会减少汽车的行驶里程；若采用燃料加热，不仅加热效率较低，而且还会对环境产生污染，同时会增加汽车的负载。另外，目前的汽车空调中除雾时车厢内吹出冷风，在天气相对较冷时会造成车厢内的不舒适。如发明名称为电动汽车热泵系统、申请号为200510027576.8的发明，就采用热泵系统对电动汽车进行温度控制，但该空调中对于除雾模式、除霜模式有一定局限性，在冬天，车子内侧玻璃附近的露点温度高于外侧玻璃的温度时，会产生雾气，对司机的视线而产生影响。而当车外的温度低于零度时，可能会有雨水或雪积在车外换热器的表面上，造成制热运行时，能效比降低。所以，对于汽车空调来说，需要有除雾及除冰功能，当需要除雾及除冰时，该专利中不能同时开启内部冷凝器及内部蒸发器；而顶多只能单独开启内部蒸发器，即启动制冷模式，这样会引起车内的温度降低，使车内的舒适度大打折扣；而另外，该专利中没有设置对电池等发热部件的冷却或加温等温度控制，从而要影响汽车的行驶里程及电池等发热部件的使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电动汽车空调系统，使电动汽车空调系统能够在全天候的复杂天气下运行，并且提供除雾模式、除冰模式、电池预暖模式，在任一工作模式时均可以实现对发热部件(比如电机变频器、电池等)的温度控制，使电池等发热部件在正常的温度范围内工作，以保持相对较高的效率，且能够保证空调系统的性价比(初始成本、运行成本及性能)的最优化。本发明采用以下技术方案:
一种汽车空调系统，包括发热部件温控回路与具有冷媒循环回路的热泵系统，其中冷媒循环回路与发热部件温控回路通过双流道热交换器进行热交换，所述双流道热交换器的第一流道与冷媒循环回路连通，双流道热交换器的第二流道与发热部件温控回路连通；所述汽车空调系统具有:制冷模式、制热模式、除雾模式、除冰模式、电池预暖模式共五种工作模式，在除电池预暖模式以外的四种工作模式下所述发热部件温控回路均可以导通对发热部件进行冷却；
所述热泵系统包括压缩机、位于压缩机进气口前的汽液分离器、分别设置的向车厢内提供热量的加热器和向车厢内提供冷量的冷却器、位于车厢外的车厢外热交换器、两个节流阀:第一节流阀与第二节流阀；所述加热器和冷却器根据车厢内的工况需求给所述车厢进行供热、供冷或除雾；
所述空调系统的冷媒从压缩机出来后先通向所述加热器，在所述加热器出来后冷媒分为两路，这两路可通过控制选择性导通其中的一路:其中第一路通往车厢外热交换器、和或所述车厢外热交换器的旁通流路后通过第一节流阀节流；
在所述加热器出来后，另外第二路冷媒通过第二节流阀节流后通往所述双流道热交换器的第一流道、或通往所述双流道热交换器的第一流道的旁通流路；或者第二路冷媒在所述加热器出来后不节流，直接通往所述双流道热交换器的第一流道。优选地，与所述第二节流阀并联设置有旁通流路:第三旁通流路，所述第三旁通流路上设置有第四电磁阀用于控制所述旁通流路的通断，所述第三旁通流路的第四电磁阀在电池预暖模式时导通。优选地，在所述热泵系统的冷媒循环回路中，从所述加热器出来后的两个管路中，其中第一路在制冷模式、除雾模式、除冰模式这三种模式下导通，此时冷媒通过第一节流阀节流；第二路在制热模式、电池预暖模式下导通，在制热模式下先通过第二节流阀进行节流，而在电池预暖模式下冷媒不通过第二节流阀进行节流，而是通过第三旁通流路并通过第一节流阀节流。优选地，针对所述第一节流阀设置有第一旁通流路，在制热模式时所述第一节流阀和所述第一旁通流路可以选择性地导通，即在制热模式时空调系统可以只通过第二节流阀节流，也可以先通过第二节流阀第一次节流、再通过第一节流阀二次节流。优选地，与所述第一节流阀并联设置的所述第一旁通流路上设置有第二电磁阀来控制所述第一旁通流路的通断。优选地，在所述加热器之后的管路中设置有电磁三通阀，电磁三通阀用于控制通往所述车厢外热交换器方向的第一路、或通向所述第二节流阀的第二路中其中一路导通，而另一路切断；
可选地，在所述加热器出来的冷媒分成的第一路与第二路这两路中分别设置有电磁阀，以选择性导通其中的一路。可选地，在制冷模式、除雾模式这二种模式下，冷媒从压缩机出来后先通向所述加热器，然后通过第一路通往车厢外热交换器、和或所述车厢外热交换器的旁通流路，然后通过所述第一节流阀节流，节流后的冷媒分成两路，其中一路通过双流道热交换器的第一流道，另一路通过所述冷却器，然后再汇合回到所述汽液分离器；通过所述双流道热交换器的第一流道或所述冷却器的冷媒的比例通过三通流量控制阀控制或通过并联的双流道热交换器的第一流道与所述冷却器这两组管路中分别设置的电磁控制阀控制。优选地，在制冷模式、除雾模式这二种模式下，冷媒从压缩机出来后先通向所述加热器，然后通过第一路通往车厢外热交换器、和或所述车厢外热交换器的旁通流路，然后通过所述第一节流阀节流，节流后的冷媒分成两路，其中一路通过双流道热交换器的第一流道，另一路直接旁通即通过所述双流道热交换器的第一流道的旁通流道，然后这二路冷媒汇合后再通过所述冷却器；
可选的，通过所述双流道热交换器的第一流道的冷媒的比例通过电磁控制阀控制，所述电磁控制阀设置在双流道热交换器的第一流道所在的管路、和或双流道热交换器的第一流道的旁通流道所在的管路中；或通过三通流量控制阀控制，三通流量控制阀设置在节流后的冷媒这两路分开的位置、或这两路汇合所在位置。优选地，在所述加热器的进风口设置有第一风门，第一风门可以无级调节，通过所述第一风门的调节从而实现通过加热器的风量的比例的控制调节；
优选地，所述汽车空调系统在所述车厢内还设置有PTC加热器，在制热模式时通过选择性地动作所述PTC加热器以控制车厢内的温度，且向所述车厢内的风是先通过加热器、再通过所述PTC加热器然后再向车厢内送风的。优选地，所述双流道热交换器为板式换热器。优选地，所述节流组件为电子膨胀阀。优选地，所述汽车空调系统还包括用于向车厢内送风的风机，在所述热泵系统处于除雾模式时，所述风机送出的风是先通过所述冷却器进行除湿，再通过加热器后送向车厢内的；所述加热器可以根据车厢内的工况选择性地给经除湿后的风进行加温或不加温，以保证车厢内的舒适度。与现有技术相比，本发明具有以下优点:本发明的空调系统通过设置电池预暖模式，可以避免使用环境的温度过低对电池寿命产生影响并影响行驶里程的问题，当汽车运行在气温相对较低的情况下如在极端恶劣的大雪天，这时电池外围的环境温度远远低于正常的工作温度，这样当开始启动汽车时，就能对对电池等元件进行预暖，使其快速升温，而在其他模式下，可以对电池等发热部件进行冷却，从而可以保证电池等发热部件长期处于正常工作温度下，从而可以保证电池的使用寿命及保证行驶里程。同时本发明的空调系统，在车厢内设置了冷却器与加热器，两者分别设置，可以避免换热器内高低温的冲击，以提高换热器使用寿命；且除雾模式时，同时开启加热器及冷却器，实现同时除湿又加热的效果，保证车厢内的温湿度，从而满足车厢内的舒适要求。
图1是本发明第一种具体实施方式
在制冷模式时的管路连接示意 图2是本发明第一种具体实施方式
在制热模式时的管路连接示意 图3是本发明第一种具体实施方式
在电池预暖模式时的管路连接示意 图4是本发明第一种具体实施方式
在除雾模式时的管路连接示意图 图5是本发明第一种具体实施方式
在除冰模式时的管路连接示意 图6是本发明第一种具体实施方式
在除雾模式时除湿的焓湿示意 图7是本发明第二种具体实施方式
的管路连接示意图(制冷模式)。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。本发明的空调系统具有:制冷模式、制热模式、除雾模式、除冰模式、电池预暖模式共五种工作模式。本发明的第一种具体实施方式
如图1-图6所示，其中图1是本发明第一种具体实施方式
在制冷模式时的管路连接示意图，图2是本发明第一种具体实施方式
在制热模式时的管路连接示意图，图3是本发明第一种具体实施方式
在电池预暖模式时的管路连接示意图，图4是本发明第一种具体实施方式
在除雾模式时的管路连接示意图，图5是本发明第一种具体实施方式
在除冰模式时的管路连接示意图，图6是本发明第一种具体实施方式
在除雾模式时除湿的焓湿示意图；其中图中的虚线表示该处管路被切断不导通。如图1所示，空调系统包括具有冷媒循环回路的热泵系统与发热部件温控回路，其中冷媒循环回路与发热部件温控回路之间通过一个双流道热交换器16进行热交换:双流道热交换器16的第一流道与冷媒循环回路连通，双流道热交换器16的第二流道与发热部件温控回路连通，冷媒循环回路与发热部件温控回路可以在双流道热交换器16进行热交换。发热部件温控回路包括发热部件、水泵22，发热部件包括电池21及电机变频器等其它会发热的部件。热泵系统包括压缩机10、位于压缩机进气口前的汽液分离器11、分别设置的向车厢内提供热量的加热器18和向车厢内提供冷量的冷却器17、位于车厢外的车厢外热交换器13、节流组件；所述车厢内的加热器18和冷却器17可根据车厢内的工况需求选择给所述车厢进行供热、供冷或除雾。加热器18和冷却器17可以设置于车厢内也可以设置于车厢外通过管道向车厢内送风。节流组件包括第一节流阀14与第二节流阀141，第一节流阀14用于制冷模式、除雾模式、除冰模式、电池预暖模式时节流，第二节流阀141用于制热模式时节流。热泵系统还包括控制管路中冷媒流动的控制阀件与管路连接件，具体地，包括设置于加热器18与车厢外热交换器13之间的电磁三通阀124，电磁三通阀124还有一个接口连接到节流的第二节流阀141或其旁通流路；第二节流阀141的另一端分别通过三通管路件36与三通流量控制阀35、双流道热交换器16的第一流道连接；三通流量控制阀35的另外两个接口分别连接冷却器17的出口、通过三通管路件123连接汽液分离器11的进口 ；另外在电磁三通阀124与车厢外热交换器13之间的管路上设置有若干三通管路件，具体如三通管路件121、28，三通管路件121的另一接口连接有第三电磁阀122，第三电磁阀122的另一接口连接有三通管路件123，三通管路件123的另二个接口与汽液分离器11的进口、三通流量控制阀35连接。另外在车厢外热交换器13与双流道热交换器16的第一流道之间还设置有第一节流阀14，同时与第一节流阀14并联设置有一个第一旁通流路，第一旁通流路上设置有第二电磁阀20用于控制第一旁通流路的通断；另外针对车厢外热交换器13还并联设置有第二旁通流路，第二旁通流路上设置有第一电磁阀34用于控制第二旁通流路的通断。另外，在电磁三通阀124与双流道热交换器16的第一流道之间的管路中设置有第二节流阀141，及与第二节流阀141并联设置有第三旁通流路，第三旁通流路中设置有第四电磁阀37用于控制第三旁通流路的通断。当夏天车厢内需要制冷时，热泵系统的冷媒循环回路切换为制冷模式，在制冷模式下，使加热器18的第一风门25开度为零，让风道旁通，不让风经过加热器18 ;电磁三通阀124通向第二节流阀141的接口关闭，通向车厢外热交换器13的接口开启；三通流量控制阀35从冷却器17的出口到汽液分离器的端口开启，三通流量控制阀35从双流道热交换器16到汽液分离器的端口也同时开启，即节流后的冷媒同时流向并联的双流道热交换器16的第一流道与冷却器17，两者的冷媒流量比例通过三通流量控制阀35控制调节；第一电磁阀34关闭，即车厢外热交换器13的第二旁通流路切断；第三电磁阀122、第二电磁阀20关闭。高温高压的气态冷媒从压缩机10出来，经过加热器18时，由于此时没有风经过，所以，经过加热器的冷媒不会与空气产生热交换；冷媒经过电磁三通阀124、再到三通管路件121、28，再到车厢外热交换器13，在这里与空气进行热交换，冷媒向空气排出热量之后，冷媒再通过四通管路件30到第一节流阀14进行节流，节流后冷媒变成低温低压的冷媒，然后通过三通管路件31分成两路冷媒，其中第一路冷媒311流到双流道热交换器16，在双流道热交换器16冷媒与发热部件温控回路进行热交换，以降低电池21等发热元件的温度，同时，发热部件温控回路的水泵22启动，使发热部件温控回路的流体如水进行循环，这样电动汽车的电池21、电机变频器等发热部件的热量就通过传给发热部件温控回路的流体，并进一步通过双流道热交换器16传递给冷媒循环回路中的冷媒。另外的冷媒通过第二路312直接到达冷却器17，在这里与车厢内的空气进行热交换，吸取车厢内多余的热量，达到制冷的目的。冷媒经过冷却器17之后，变成低温低压的气态流体或低温低压气液两相的流体，之后，再通过三通流量控制阀35，与经过双流道热交换器16的第一流道后的第一路311的冷媒汇合再通过三通管路件123后回到汽液分离器11，低温低压的气态冷媒(过热状态)回到压缩机10，通过压缩机10做功，再把低温低压的气态冷媒变成高温高压的气态冷媒，形成一个制冷循环。第一节流阀14可以选用可双向流通的热力膨胀阀；另外本实施例中为保证冷媒流体的节流效果，节流阀优先选用可双向流通的电子膨胀阀。由于电动汽车的电池、电机变频器等发热部件的温度并不是越低越好，而是需要一定的温度以保持较高的效率，为此电动汽车的电池、电机变频器等发热部件是需要适宜的冷却程度；为此，三通流量控制阀35并不单只是单独控制两路通断，而优先采用流量可调的流量控制阀。这样，通过双流道热交换器16的第一流道的冷媒的流量通过三通流量控制阀35进行控制，相应地也保证了电动汽车的电池、电机变频器等发热部件的散热温控的要求。通过双流道热交换器16的第一流道的冷媒流量是可以通过三通流量控制阀35的动作控制进行调节的，同时通过水泵22调节发热部件温控回路的水流量，可以方便地控制电池等发热部件的用冷量。这样，通过水泵22的水流量的控制及三通流量控制阀35的控制调节，可以方便地控制电池等发热部件的用冷量，也可以满足电池的温度控制在其较佳使用的工作温度范围内。当冬天车厢内需要热量时，系统切换为制热模式如图2所示，电磁阀122开启，电磁三通阀124通向车厢外热交换器13即三通管路件121方向的一个接口关闭，通向第二节流阀141的另一接口开启，第一电磁阀34关闭，第四电磁阀37关闭，三通流量控制阀35全部关闭；第一风门25打开，也可如图示开到最大，避免风旁通而不经过加热器18，这时冷媒循环回路的流动方式如下:高温高压的气态冷媒从压缩机10出来，经过加热器18，这里通过的空气与加热器18的高温高压的气态冷媒进行热交换，空气升温后流向车厢以加热车厢内的温度；而冷媒吸收空气中的冷量之后，冷媒经过电磁三通阀124、再到第二节流阀141进行节流，节流后的冷媒通过三通管路件36然后通过双流道热交换器16，在这里可以用以冷却发热部件温控回路的流体，然后通过第二电磁阀20 (第一节流阀14可选择关闭)、再通过四通管路件30到达车厢外热交换器13，冷媒在这里吸收外界空气中的热量后进一步蒸发，冷媒然后通过三通管路件28、121后再通过第三电磁阀122，并进一步通过三通管路件123后流到汽液分离器11、再回到压缩机10 ;这样完成一个循环。在双流道热交换器16，电池、电机变频器等发热元件通过发热部件温控回路与双流道热交换器16的第一流道的冷媒进行热交换散热。这时，由于三通流量控制阀35是关闭的，冷媒是不会通过冷却器17的。而经过汽液分离器11时如果有液态冷媒，液态冷媒就会贮存在汽液分离器11中，以避免压缩机10液击或过冷影响热泵系统的效率。另外，当车外的温度非常低时，还可以关掉第二电磁阀20，启动第一节流阀14，使经过双流道热交换器16之后的冷媒进一步地节流，冷媒温度及压力进一步下降，使冷媒与外界环境之间的温差加大，进而使车厢外热交换器13能够更容易吸取车厢外的空气热量，从而满足汽车空调系统在超低温的室外环境下正常工作。另外，为了使经过双流道热交换器16的冷媒温度不会很低，可以使第二节流阀141的开度最大，通过双流道热交换器16的冷媒再经过第一节流阀二次节流，并使进一步降温后的冷媒在车厢外热交换器吸收外界的热量。为此，第一节流阀14、第二节流阀141优选电子膨胀阀，这样节流的可控性高，但也可以采用热力膨胀阀或节流式电磁阀。另外本发明的汽车空调系统中还包括PTC加热器26，在只启动热泵系统进行制热，而车厢内温度还达不到要求时，PTC加热器26可以启动进行加热，以保证车厢内的温度达到舒适度要求。另外，对于电动汽车而言，使用环境的温度过低也会对电池寿命产生影响并影响行驶里程。当汽车运行在气温相对较低的情况下如在极端恶劣的大雪天，其电池等发热元件同样需要在正常的温度下工作，但外围的环境温度远远低于正常的工作温度，这样开始启动汽车时，就需要对电池等元件进行预暖，使其快速升温，以保证电池的使用寿命及保证行驶里程。具体地，如图3所示，本发明的热泵系统在电池预暖模式时运行情况基本如下:热泵系统运行,压缩机10启动，第一电磁阀34及第二电磁阀20关闭，电磁三通阀124通向车厢外热交换器13的接口关闭，通向第二节流阀141方向的接口开启，第四电磁阀37开启，这样第二节流阀141的旁通流路即第三旁通流路导通。这时冷媒的流动方式如下:高温高压的气态冷媒从压缩机10出来，经过加热器18，这里可以选择是否进行热交换；而冷媒从加热器之后，经过电磁三通阀124，再通过第四电磁阀37、三通管路件36到双流道热交换器16，在这里冷媒可以用以加热发热部件温控回路的流体，通过发热部件温控回路使电池等升温；然后通过第一节流阀14节流后，再通过四通管路件30到达车厢外热交换器13，冷媒在这里吸收外界空气中的热量后进一步蒸发，冷媒然后通过三通管路件28、121后再通过第三电磁阀122，并进一步通过三通管路件123后流到汽液分离器11、再回到压缩机10 ；这样完成一个循环。在双流道热交换器16，电池21、电机变频器等发热元件通过发热部件温控回路与双流道热交换器16的第一流道的冷媒进行热交换吸收热量，达到电池等适宜工作的温度。这时，由于三通流量控制阀35是关闭的，冷媒是不会通过冷却器17的。而经过汽液分离器11时如果有液态冷媒，液态冷媒就会贮存在汽液分离器11中，以避免压缩机10液击或过冷影响热泵系统的效率。这样电池的工作温度得以保证，从而可以提高电池的使用寿命、及行驶里程，并整体系统的效率也得以提高。当需要除掉空气内的湿气或玻璃上的雾气时，启动除雾模式，如图4所示，电磁三通阀124通向第二节流阀141的出口关闭，第二电磁阀20关闭。第一风门25可以处于半开或相应的开度位置。其冷媒的流动为:高温高压的气态冷媒从压缩机10出来，经过加热器18，这时风机24是开启的，所以有风经过加热器18，这样经过加热器18的冷媒会与空气产生热交换，加热车内空气；冷媒经过电磁三通阀124、再到三通管路件121、28，再到车厢外热交换器13，在这里可以根据气候工况选择是否与空气进行热交换，冷媒向空气排出热量之后，冷媒再通过四通管路件30到第一节流阀14进行节流，节流后冷媒变成低温低压的冷媒，然后通过三通管路件31分成两路冷媒，其中第一路311流到双流道热交换器16，在双流道热交换器16冷媒与发热部件温控回路进行热交换，以降低电池21等发热元件的温度，同时，发热部件温控回路的水泵22启动，使发热部件温控回路的流体如水进行循环，这样电动汽车的电池21、电机变频器等发热部件的热量就通过传给发热部件温控回路的流体，并进一步通过双流道热交换器16传递给冷媒循环回路中的冷媒。另外的冷媒通过第二路312直接到达冷却器17，在这里与车厢内的空气进行热交换，由于冷却器的表面温度相对车厢内温度要低得多，因此在此过程中，如果此时空气的露点温度高于冷却器的表面温度，就会有水分在冷却器的表面上冷凝而析出并通过设置的管道排出，这样就降低了车厢内空气中的水蒸汽的含量即降低了相对湿度，从而达到车厢内除雾的目的。另外如果需要快速除去玻璃上的雾气或水汽时，可直接关闭第一风门25，并通过相应的风管，直接把冷风吹向玻璃，达到快速除去玻璃表面雾的目的。冷媒经过冷却器17之后，变成低温低压的气态流体或低温低压气液两相的流体，之后，再通过三通流量控制阀35，与经过双流道热交换器16的第一流道后的第一路311的冷媒汇合再通过三通管路件123后回到气液分离器11，低温低压的气态冷媒(过热状态)回到压缩机10，通过压缩机10做功，再把低温低压的气态冷媒变成高温高压的气态冷媒，形成一个循环。而送向车厢内的风是先经过冷却器17去湿、然后再通过加热器18，在加热器18可以选择是否进行加温，然后再将风送到车厢内，这样，除了湿度还同时保证了车厢内的温度，即满足了舒适度要求。从上可以看出，本发明的热泵系统中在除雾模式时设置了加热器、车厢外热交换器两个散热器，可以选择性进行热交换。如温度较低时，车厢外热交换器可以选择不与外部进行热交换，而将热量用于加热经除湿后温度较低的空气，而提高车厢内的舒适度。为此空调系统针对车厢外热交换器还设置了一个第二旁通流路，为了控制第二旁通流路的通、断，还设置有第一电磁阀34。在此模式中，可以打开第一电磁阀34，使车厢外热交换器13旁通，这样，冷媒就不会通过车厢外热交换器13，从而可以节省能量，提高气温较低时在除雾模式时的舒适度。为了减少能量的浪费，也可以将经过电磁三通阀124后的高温高压的冷媒通过三通分为两路，其中第一支路流向车厢外侧热交换器13，与车外侧空气进行热交换；另一支路通过第一电磁阀34，然后与第一支路混合。也就是说，针对通过车厢外侧热交换器设置了一个第二旁通流道，并设置第一电磁阀34控制该旁通流道的通流量，从而保证通过车厢外侧热交换器13的冷媒流量；另外还可以关掉吹向车厢外热交换器13的风机，在除雾的过程中，减少车厢外热交换器13向车外散发的热量。另外，温度较高时，则可以选择车厢外热交换器13进行散热，而使加热器18不发生热交换。
具体地，除雾过程的焓湿图如图6所示，图6是本发明第一种具体实施方式
在除湿时的焓湿示意图:首先由室外的新风W点与室内的N点，一起混合至C点，经过冷却器冷却至L点(露点温度)，空气接触到冷却器17后高于露点温度的会冷凝析出水分，再将析出水分后的空气通过加热器18加热至O点(即送风状态点)；这样，本发明既能有效地满足车内除湿的需要，又保证了车内的舒适度。另外，本实施方式时的除雾模式避免了制冷与制热模式的反复切换，相对于传统的空调中，加热器和冷却器为同一个换热器，这样在除雾时，需要不断地切换制冷及制热模式，使换热器芯体总是处于冷热冲击状态，这样浪费能量，随着切换模式的增加，很容易引起换热器的失效。而本发明的实施方式只需要控制电磁控制阀组件即可完成相应的切换，且加热器只走热的冷媒，而冷却器也只走冷的冷媒，这样完全可以避免冷热冲击，节省能源。同时在除湿的同时，又能加热除湿之后的空气，满足车内的舒适度。本发明的实施方式中，车厢内风机24吹出的风是先通过冷却器17进行除湿后再通过加热器18，这样最后吹出的风就能保持一定的温度与湿度，从而避免了冷风直接吹向车厢内，解决了现有的汽车空调中除湿或除雾时吹出冷风造成人的舒适度降低的问题。另夕卜，吹出的风的温度可以通过控制第一风门25的开度来进行适当调节，需要温度相对高时，第一风门25的开度相对大一些，这样有利于保持车厢内的舒适度。另外，风机24的进风包括新风与回风，两者的比例通过第二风门23来控制的。另外在冬天时，由于有些地区的车外温度较低，当外界温度低于零度或接近零度时，使用制热模式时，车厢外侧热交换器13是用于散冷的，这样容易使车厢外热交换器13结霜或结冰，进而影响热泵运行的能效，所以，需要启动除冰模式。具体地，本发明的空调系统在除冰模式时运行情况如图5所示，这时第一电磁阀34关闭，第二电磁阀20关闭，三通流量控制阀35从冷却器17过来的接口关闭。冷媒的流动方向如下:空调热泵系统运行，压缩机10启动，高温高压的气态冷媒从压缩机10出来，先进入加热器18，经过加热器18时，系统可以选择是否与车厢内进行热交换，如果不进行热交换，关闭第一风门25与风机24，这样就没有风经过加热器18，所以，经过加热器18的冷媒不会与空气产生热交换；冷媒经过电磁三通阀124、再到三通管路件121、28，再到车厢外热交换器13，在这里加热车厢外热交换器13,使车厢外热交换器13表面的霜或冰融化,冷媒向车厢外热交换器13排出热量之后，冷媒再通过四通管路件30到第一节流阀14进行节流，这时第一节流阀14如电子膨胀阀的开度可以开至最大；节流后冷媒变成低温低压的冷媒，然后通过三通管路件33、31再到双流道热交换器16的第一流道，在双流道热交换器16冷媒与发热部件温控回路可选择进行热交换，以降低电池21等发热元件的温度，同时，发热部件温控回路的水泵22启动，使发热部件温控回路的流体如水进行循环，这样电动汽车的电池21、电机变频器等发热部件的热量就传给发热部件温控回路的流体，并进一步通过双流道热交换器16传递给冷媒循环回路中的冷媒。经过双流道热交换器16的第一流道后冷媒再通过三通流量控制阀35流向三通管路件123，再流向汽液分离器11，在汽液分离器11，汽液分离器11可以使汽液两相的液体进行分离，液态冷媒留在汽液分离器11内，气态冷媒回到压缩机10进行下一个循环。另外，如果为了快速除霜或除冰，还可以将车厢内的加热器18的第一风门关闭，即不让加热器18进行热交换，这样到达车厢外热交换器13的冷媒的温度会更高一些，除霜或冰的时间就可以更短。一般地，除冰模式运行的时间都相对比较短，一般在3-4分钟左右。等到除冰结束后，可以将工作模式切换到制热模式运行。这样车厢内的加热器与冷却器是没有高低温的交替变换的。上面所述实施方式中三通流量控制阀是设置在双流道热交换器、冷却器与汽液分离器之间的，另外还可以设置在双流道热交换器、冷却器与第一节流阀之间，如将现有系统中设置的三通管路件31的位置改为设置三通流量控制阀、而将现在设置三通流量控制阀35的位置改为三通管路件同样可以实现发明目的。另外三通流量控制阀还可以通过两个可控制流量的电磁控制阀替代，电磁控制阀分别设置在双流道热交换器的第一流道与所述冷却器这两组并联的管路中，其中一个可以设置在双流道热交换器的第一流道的前、后的管路中；另外一个电磁控制阀可以设置在冷却器17前、后的管路中。具体的运行模式及运行过程这里不再复述。另外，上面实施方式中的电磁三通阀可以通过二个电磁阀来进行替代，而上面实施方式中的电磁阀的设置位置也可以作相应调整；另外在现有实施方式中设置三通管路件28的位置改为一个电磁三通阀，则第一电磁阀34与三通管路件28可以不要；如三通管路件33、31这样两个可以通过一个四通管路件来替代；这样同样可以实现本发明目的。所以本发明的管路连接与控制并不限于上面所描述的实施方式。下面介绍本发明的第二种具体实施方式
，图7是本发明第二种具体实施方式
在制冷模式时的管路连接示意图。本实施方式是在上面第一种具体实施方式
上的一种改进，具体地，上面实施方式中双流道热交换器16与冷却器17在制冷模式与除雾模式时是呈并联设置的，而第二种具体实施方式
中是可以串联设置，具体如图7所示。在通过第一节流阀14之后的管路中，冷媒先通过双流道热交换器16的第一流道或其旁通流路，然后再通过冷却器17 ;另外为了控制通过双流道热交换器16的第一流道的冷媒的流量，针对双流道热交换器16的第一流道，系统设置有第四旁通流路，第四旁通流路中设置有电磁控制阀15控制通过该旁通流路的冷媒的流量；然后针对冷却器17，系统设置有第五旁通流路，针对第五旁通流路设置有第二电磁三通阀19控制冷却器17或其旁通流路的通断。在制冷模式下，第一电磁阀34关闭，即车厢外热交换器13的第二旁通流路切断；第三电磁阀122、第二电磁阀20关闭；使加热器18的第一风门25开度为零，让风道旁通，不让风经过加热器18 ;电磁三通阀124通向第二节流阀141的接口关闭，通向车厢外热交换器13的接口开启；第二电磁三通阀19通向冷却器的接口开启，而通向第五旁通流路的接口关闭，即节流后的冷媒通过或部份通过双流道热交换器16的第一流道后，全部冷媒都通过冷却器17后再回到汽液分离器11。此时冷媒的流动方向如下:高温高压的气态冷媒从压缩机10出来，经过加热器18，由于此时没有风经过，所以，经过加热器的冷媒不会与空气产生热交换；冷媒经过电磁三通阀124、再到三通管路件121、28，再到车厢外热交换器13，在这里与空气进行热交换，冷媒向空气排出热量之后，冷媒再通过四通管路件30到第一节流阀14进行节流，节流后冷媒变成低温低压的冷媒，然后通过三通管路件31分成两路冷媒，其中第一路冷媒311流到双流道热交换器16，在双流道热交换器16冷媒与发热部件温控回路进行热交换，以降低电池21等发热元件的温度，同时，发热部件温控回路的水泵22启动，使发热部件温控回路的流体如水进行循环，这样电动汽车的电池21、电机变频器等发热部件的热量就通过传给发热部件温控回路的流体，并进一步通过双流道热交换器16传递给冷媒循环回路中的冷媒。另外的冷媒通过第二路312通过电磁控制阀15、四通管路件29，然后与通过双流道热交换器16的冷媒汇合后到达第二电磁三通阀19，然后到达冷却器17，在这里与车厢内的空气进行热交换，吸取车厢内多余的热量，达到制冷的目的。冷媒经过冷却器17之后，变成低温低压的气态流体或低温低压气液两相的流体，之后，再通过三通管路件32、123后回到汽液分离器11，低温低压的气态冷媒(过热状态)回到压缩机10，通过压缩机10做功，再把低温低压的气态冷媒变成高温高压的气态冷媒，形成一个制冷循环。第一节流阀14、第二节流阀141优先选用电子膨胀阀。电磁控制阀15可以控制通过第四旁通流路的冷媒的流量，这样，通过双流道热交换器16的第一流道的冷媒的流量也就相对可以控制了，再加上水泵22的水流量的控制，可以方便地控制电池等发热部件的用冷量，也可以满足电池的温度控制在其较佳使用的工作温度范围内。在除雾模式时，冷媒的流动方式与上面所述相同，区别在于除雾模式时加热器18与车厢外热交换器13可以根据气温情况选择进行热交换，而第一风门也相应根据气温情况选择开度或关闭，其他的可参照上面所述制冷模式及第一实施方式的除雾模式。而在制热模式时，本实施方式中:冷媒同样不通过冷却器，而本实施方式是通过第二电磁三通阀19全部关闭，第四电磁阀37关闭，冷媒从压缩机10出来后通过加热器18进行热交换放出热量，然后通过电磁三通阀124，后再通过第二节流阀141节流通向三通管路件36、四通管路件29后，流向双流道热交换器16的第一流道，或部份流向双流道热交换器16的第一流道、部份通过第四旁通流路，然后冷媒再通过第一节流阀14节流后通过车厢外热交换器进行热交换，然后再通过第三电磁阀122回到汽液分离器11，并回到压缩机完成一个循环。而除冰模式时，本实施方式中在经过第一节流阀14节流后，冷媒通过三通管路件33、31后，流向双流道热交换器16的第一流道，或部份流向双流道热交换器16的第一流道、部份通过第四旁通流路，然后冷媒再通过四通管路件29、并通过针对冷却器17的第五旁通流路后回到汽液分离器11，并回到压缩机完成一个循环。而电池预暖模式时，第二电磁三通阀19全部关闭，第四旁通流路的电磁控制阀15关闭，第四电磁阀37开启，冷媒从压缩机出来后经过加热器18、电磁三通阀124，然后直接通过第三旁通流路即通过第四电磁阀37、三通管路件36，然后通过四通管路件29到达双流道热交换器16，将热量传递给发热部件温控回路的流体，并传给电池等部件，使电池能快速升温到正常工作温度；然后冷媒通过第一节流阀14节流后到车厢外热交换器13，吸收外界的热量后回到汽液分离器11，并回到压缩机完成一个循环。等电池升温达到正常工作温度后，空调系统就可以转换到制热模式运行。本实施方式中其他方面与上面所述第一实施方式类同，这里就不再复述，且其他模式的管路连接、流动示意图也可以参照制冷模式及上面第一实施方式，同样地，电磁三通阀等控制阀件、管路件也可以作其他替代。而电磁控制阀15还可以设置在通向双流道热交换器16的第一流道所在管路中；也可以这两路管路中都进行设置；另外电磁控制阀15可以用三通流量控制阀替代，三通流量控制阀可以设置在节流后的冷媒这两路分开的位置如图中三通管路件31的位置、或这两路管路汇合所在位置如图中四通管路件29的位置。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种汽车空调系统，包括发热部件温控回路与具有冷媒循环回路的热泵系统，其中冷媒循环回路与发热部件温控回路通过双流道热交换器进行热交换，所述双流道热交换器的第一流道与冷媒循环回路连通，双流道热交换器的第二流道与发热部件温控回路连通； 所述汽车空调系统具有:制冷模式、制热模式、除雾模式、除冰模式、电池预暖模式共五种工作模式，在除电池预暖模式以外的四种工作模式下所述发热部件温控回路可以对发热部件进行冷却； 所述热泵系统包括压缩机、位于压缩机进气口前的汽液分离器、分别设置的向车厢内提供热量的加热器和向车厢内提供冷量的冷却器、位于车厢外的车厢外热交换器、两个节流阀:第一节流阀与第二节流阀；所述加热器和冷却器根据车厢内的工况需求给所述车厢进行供热、供冷或除雾； 所述空调系统的冷媒从所述压缩机出来后先通向所述加热器，在所述加热器出来后冷媒分为两路，这两路可通过控制选择性导通其中的一路:其中第一路通往车厢外热交换器、和或所述车厢外热交换器的旁通流路后通过第一节流阀节流； 在所述加热器出来后 ，另外第二路冷媒通过第二节流阀节流后通往所述双流道热交换器的第一流道、或通往所述双流道热交换器的第一流道的旁通流路；或者第二路冷媒在所述加热器出来后不节流，直接通往所述双流道热交换器的第一流道。
2.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于，与所述第二节流阀并联设置有旁通流路:第三旁通流路，所述第三旁通流路上设置有第四电磁阀用于控制所述旁通流路的通断，所述第三旁通流路的第四电磁阀在电池预暖模式时导通。
3.根据权利要求2所述的汽车空调系统，其特征在于，在所述热泵系统的冷媒循环回路中，从所述加热器出来后的两个管路中，其中第一路在制冷模式、除雾模式、除冰模式这三种模式下导通，此时冷媒通过第一节流阀节流；第二路在制热模式、电池预暖模式下导通，在制热模式下先通过第二节流阀进行节流，而在电池预暖模式下所述空调系统的冷媒不通过第二节流阀进行节流，而是通过所述第三旁通流路，并通过第一节流阀节流。
4.根据权利要求3所述的汽车空调系统，其特征在于，针对所述第一节流阀设置有第一旁通流路，在制热模式时所述第一节流阀和所述第一旁通流路可以选择性地导通，即在制热模式时空调系统可以只通过第二节流阀节流，也可以先通过第二节流阀第一次节流、再通过第一节流阀二次节流。
5.根据权利要求4所述的汽车空调系统，其特征在于，与所述第一节流阀并联设置的所述第一旁通流路上设置有第二电磁阀来控制所述第一旁通流路的通断。
6.根据权利要求1-5其中任一所述的汽车空调系统，其特征在于，在所述加热器之后的管路中设置有电磁三通阀，电磁三通阀用于控制通往所述车厢外热交换器方向的第一路、或通向所述第二节流阀的第二路中其中一路导通，而另一路切断； 或者在所述加热器出来的冷媒分成的第一路与第二路这两路中分别设置有电磁阀，以选择性导通其中的一路。
7.根据权利要求1-5其中任一所述的汽车空调系统，其特征在于，在制冷模式、除雾模式这二种模式下，冷媒从压缩机出来后先通向所述加热器，然后通过第一路通往车厢外热交换器、和或所述车厢外热交换器的旁通流路，然后通过所述第一节流阀节流，节流后的冷媒分成两路，其中一路通过双流道热交换器的第一流道，另一路通过所述冷却器，然后再汇合回到所述汽液分离器；通过所述双流道热交换器的第一流道或所述冷却器的冷媒的比例通过三通流量控制阀控制或通过并联的双流道热交换器的第一流道与所述冷却器这两组管路中分别设置的电磁控制阀控制。
8.根据权利要求1-5其中任一所述的汽车空调系统，其特征在于，在制冷模式、除雾模式这二种模式下，冷媒从压缩机出来后先通向所述加热器，然后通过第一路通往车厢外热交换器、和或所述车厢外热交换器的旁通流路，然后通过所述第一节流阀节流，节流后的冷媒分成两路，其中一路通过双流道热交换器的第一流道，另一路直接旁通即通过所述双流道热交换器的第一流道的旁通流道:第四旁通流路，然后这二路冷媒汇合后再通过所述冷却器；通过所述双流道热交换器的第一流道的冷媒的比例通过电磁控制阀控制或通过三通流量控制阀控制。
9.根据权利要求8所述的汽车空调系统，其特征在于，所述电磁控制阀设置在双流道热交换器的第一流道所在的管路、和或第四旁通流路所在的管路中；或者三通流量控制阀设置在节流后的冷媒这两路分开的位置、或这两路汇合所在位置。
10.根据上述权利要求任一所述的汽车空调系统，其特征在于，所述汽车空调系统还包括用于向车厢内送风的风机，在所述热泵系统处于除雾模式时，所述风机送出的风是先通过所述冷却器进行除湿，再通过加热器后送向车厢内的；所述加热器可以根据车厢内的工况选择性地给经除湿后的风进行加温或 不加温，以保证车厢内的舒适度。
全文摘要
汽车空调系统具有制冷模式、制热模式、除雾模式、除冰模式、电池预暖模式共五种工作模式，包括发热部件温控回路与热泵系统，其中冷媒循环回路与发热部件温控回路通过双流道热交换器进行热交换，双流道热交换器的第一流道与冷媒循环回路连通，双流道热交换器的第二流道与发热部件温控回路连通；发热部件温控回路可以选择对发热部件进行冷却或加温；使电池等发热部件在正常的温度范围内工作，以保持相对较高的效率。
文档编号B60H1/00GK103192675SQ20121000167
公开日2013年7月10日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者黄宁杰, 李雄林 申请人:杭州三花研究院有限公司