电动车辆中的空调的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种电动车辆中的空调，其能够使用于加热室内空间的电池耗用和发动机耗用均最小化，以增加里程数。该电动车辆具有发动机、马达、及用于驱动所述马达的电池。该空调包括：热芯，用于回收来自所述发动机的废热以加热室内空间；空调单元，包括由马达驱动的压缩机、室内热交换器、和室外热交换器；以及控制器，用于控制所述发动机、热芯、和空调单元的运行。在所述电动车辆的行驶中，所述控制器在电池驱动模式下首先使所述空调单元运行以加热室内空间，并在发动机驱动模式下首先使所述热芯运行以加热室内空间。当所述电动车辆停车时，所述控制器停止所述发动机的运行，并首先使所述空调单元运行以加热室内空间。
【专利说明】电动车辆中的空调
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年11月I日提交的第10_2012_0122881号韩国专利申请的优先权,其全部内容通过引用合并于此。
【技术领域】
[0003]本发明涉及一种电动车辆中的空调，尤其涉及这样一种电动车辆中的空调，其能够使用于加热室内空间的电池耗用和发动机耗用均最小化以增加里程数。
【背景技术】
[0004]随着近来全球环境监管强化以及能量消耗削减的趋势，对于环保EV (ElectricVehicle,电动车辆)的需求正在增长。在美国和欧洲所处的状态下，电动车辆的供应通过清洁空气法(clean air act)的立法得以强制，在韩国，对于绿色汽车的兴趣及研究作为低碳绿色成长活动的一部分也得以积极开展。
[0005]所述电动车辆设置有用于驱动车辆的马达、装设至马达用以操作各种电气单元的电池、以及用于在夏天进行冷却和在冬天进行加热的空调。
[0006]所述空调具有这样的循环，其中制冷剂以压缩、冷凝、膨胀、和蒸发的顺序在空调内流通以用于热传递。得益于所述循环，空调在夏天以制冷循环运行用于将热从室内排放到室外，并在冬天以热泵的加热循环运行，该加热循环与所述制冷循环相反，其中是将热供应到室内。
[0007]同时，混合动力电动车辆是一种复合车辆，其具有装设在一起的马达和发动机，用以在启动和低速运转下使用马达作为动力源，并在高速运转下使用发动机作为动力源。
[0008]在这种情况下，混合动力车辆具有这样的结构，其中在发动机运转中产生的来自发动机的废热(waste heat)被利用于室内加热。然而，尽管车辆以低速行驶或频繁停车的城市驾驶中仅仅为了行驶混合动力车辆并不需要发动机的运行，但发动机要被运行用来加热室内空间。
[0009]同时，为了防止发动机运行仅仅用于室内加热，虽然可使用高压加热器，但由于高压加热器的大功耗，因此高压加热器的使用有需要额外的发动机运行的倾向。
[0010]因此，需要这样一种混合动力电动车辆中的空调，其能够使用于室内加热的发动机耗用和电池耗用均减少。
【发明内容】
[0011]因此，本发明涉及一种混合动力电动车辆中的空调。
[0012]本发明的目的在于提供一种混合动力电动车辆中的空调，其能够使用于室内加热的电池耗用和发动机耗用最小化以增加里程数。
[0013]本发明的另一目的在于提供一种混合动力电动车辆中的空调，其能够首先使用电池用于室内加热，并减少仅用于室内加热的发动机运行。[0014]本发明的又一目的在于提供一种混合动力电动车辆中的空调，其能够实现快速的室内加热，并改善压缩机油的粘稠度。
[0015]本公开的附加优点、目的、及特征中一部分将在后面的说明中举出，另一部分对于本领域普通技术人员而言基于后述说明将显而易见或者从本发明的实践中可以学习到。通过本发明说明书及权利要求书还有说明书附图中特别指出的结构可实现及得到本发明的目的及其他优点。
[0016]为了实现这些目的及其他优点并依据本发明的意旨，如本文所具体实施及宽泛描述的，一种电动车辆中的空调，该电动车辆具有发动机、马达、以及用于驱动所述马达的电池，所述空调包括:热芯(heat core),用于回收来自所述发动机的废热以加热室内空间；空调单元，包括由所述马达驱动的压缩机、室内热交换器、和室外热交换器；以及控制器，用于控制所述发动机、所述热芯、和所述空调单元的运行。
[0017]在这种情况下，于所述电动车辆的行驶中，所述控制器在电池行驶模式下首先使所述空调单元运行以加热所述室内空间，并在发动机行驶模式下首先使所述热芯运行以加热所述室内空间。
[0018]与此不同，当所述电动车辆停车时，所述控制器停止所述发动机的运行，并首先使所述空调单元运行以加热所述室内空间。
[0019]在本发明的另一方面，一种电动车辆中的空调，该电动车辆以电池和发动机作为驱动源来行驶，所述空调包括:热芯，用于用带有回收自所述发动机的废热的冷却水来加热室内空间；空调单元，包括用于压缩制冷剂的压缩机、至少一个室内热交换器、和室外热交换器；以及控制器，用于控制所述发动机、所述热芯、和所述空调单元的运行。
[0020]在这种情况下，所述控制器根据所述冷却水的温度、室温、室外温度、以及所述电动车辆的行驶状态中的至少一个而使所述空调单元、以及所述热芯中的至少一个单独运行或同时运行。
[0021]本发明的有益效果
[0022]如已经描述过的，与本发明一个实施例有关的电动车辆中的空调能够使用于加热室内空间的电池和发动机的耗用最小化，由此增加里程数。
[0023]并且，与本发明一个实施例有关的电动车辆中的空调能够首先使用电池用于室内加热，并减少仅用于室内加热的发动机的运行，允许快速的室内加热，并改善了压缩机油的粘稠度。
[0024]应当理解，前面对于本发明的概括说明和后面对于本发明的详细说明均为示例性和解释性的，并且意在提供对权利要求所请求保护的发明的进一步解释。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]说明书附图包括于此以供进一步理解本公开，其合并于本申请中并组成本申请的一部分，所述说明书附图示出本公开的(多个)实施例，并与说明书一起用于阐述本公开的原理。附图中:
[0026]图1示出本发明第一优选实施例有关的混合动力电动车辆中的空调的示意图；
[0027]图2示出本发明第一优选实施例有关的混合动力电动车辆中的空调的方框图；
[0028]图3示出本发明第二优选实施例有关的混合动力电动车辆中的空调的示意图；[0029]图4示出本发明第三优选实施例有关的混合动力电动车辆中的空调的示意图；
[0030]图5示出本发明第四优选实施例有关的混合动力电动车辆中的空调的示意图；
[0031]图6示出图5中空调的初始室内加热速率的图表；
[0032]图7示出本发明第五优选实施例有关的混合动力电动车辆中的空调的示意图；
[0033]图8示出本发明第六优选实施例有关的混合动力电动车辆中的空调的示意图。
【具体实施方式】
[0034]与本发明第一优选实施例有关的一种电动车辆中的空调(后文为空调)将参照附图加以详细说明。所述说明书附图为本发明的示意性示例方式，其被提供用来更详细地说明本发明，而并非限制本发明的技术范围。
[0035]只要有可能，所有附图中将使用相同的附图标记表示相同或相似的部件，并且将省略这些部件的重复说明，另外，为了便于说明，组件的尺寸或形状可能显示得有些夸张或者不成完美比例。
[0036]同时，虽然可用包括序数(例如第一或第二)的用语来说明各种元件，但这些用语并非用来限制这些元件，而仅仅用来为了使一个元件与其他元件区分开。
[0037]本发明第一优选实施例涉及一种电动车辆中的空调，该电动车辆包括发动机(engine)、马达(motor)、以及用于驱动所述马达的电池。如前文所述，该电动车辆为使用发动机或马达作为驱动源的混合动力电动车辆。
[0038]所述空调包括:热芯，用于回收来自发动机的废热以加热室内空间；空调单元，具有由所述马达驱动的压缩机、室内热交换器、和室外热交换器；以及控制器，用于控制所述发动机、热芯、和空调单元的运行。
[0039]该示例中，在电动车辆行驶时，控制器在电池行驶模式下首先使空调单元运行以加热室内空间，并在发动机行驶模式下首先使热芯运行以加热室内空间。
[0040]并且，当电动车辆停车时，控制器停止发动机的运行，并首先使空调单元运行以加热室内空间。
[0041 ] 术语“室内空间”或“内部空间”是指电动车辆的客舱。术语“室内热交换器”是指与室内空气或者电动车辆的室内空间或内部空间内的空气进行热交换的热交换器。术语“室外热交换器”是指与室外空气或者电动车辆的内部空间外部的空气进行热交换的热交换器。
[0042]空调的不同实施例将参照附图加以详细说明。
[0043]图1示出本发明第一优选实施例有关的一种混合动力车辆中的空调的示意图，图2不出本发明第一优选实施例有关的一种混合动力车辆中的空调的方框图。
[0044]热芯114执行从发动机回收废热用以加热车辆室内空间的功能。发动机111、散热器113、以及热芯114构成废热回收单元110，带有回收自发动机111的废热的冷却水流经该废热回收单元110。
[0045]并且，废热回收单元110可设置有泵112，用于使冷却水流动。在一种操作下，带有回收自发动机111的废热的冷却水流经热芯114，以在冷却水流经热芯114的过程中使冷却水与室内空气之间进行热交换。在这种情况下，由于发动机111的运行而被加热得高于预定温度的冷却水可以加热室内空气，使其能够加热室内空间。[0046]另外，在通过其将室内空气引至电动车辆的室内空间或内部空间的室管(roomduct) 10中，可布置有所述热芯114、控制室内空气流动方向的多个气闸(damper) 13和14、以及风扇15。并且，室内空气入口 11和室内空气出口 12设置于所述室管10中。
[0047]同时，空调单元120包括:压缩机121，用于压缩制冷剂；至少一个室内热交换器122和123以及室外热交换器124，用于冷却或加热室内空间；以及多个阀161至164。空调单元120可包括换流阀(flow change-over valve)(例如，四通阀),用于额外改变制冷剂的流向，以使得室内热交换器根据空调单元120中所流动的制冷剂的流向而作为蒸发器或冷凝器运行，从而利用该运行的结果来加热或冷却室内空间。
[0048]与此不同的是，如果室内热交换器为多个，则室内热交换器122和123可以是布置在室管10中的室内加热热交换器122和室内冷却热交换器123。在压缩机121的制冷剂入口侧可具有蓄积器(accumulator) 126。
[0049]另外，空调100可包括多个温度传感器170和湿度传感器180，用以测量室内温度、室外温度、和室内湿度。
[0050]下面将详细描述室内热交换器122和123为室内加热热交换器122和室内冷却热交换器123的情况。
[0051]参见图1和图2，在室内加热热交换器122与室外热交换器124之间，可具有彼此并联设置的第一电子膨胀阀161和第一电磁阀162,并且,在室内冷却热交换器123与室外热交换器124之间，可具有彼此并联设置的第二电子膨胀阀163和第二电磁阀164。
[0052]电子膨胀阀161和163以及电磁阀162和164可简称为阀160，控制器190可控制阀160的打开/关闭，并且所述阀160可包括至少一个电子膨胀阀161或163以及至少一个电磁阀162或164。
[0053]在空调单元120起到热泵作用的情况下，控制器190关闭第一电磁阀162，并控制第一电子膨胀阀161的打开，以使得经过室内加热热交换器122的制冷剂经过第一电子膨胀阀161。并且，控制器190关闭第二电子膨胀阀163并打开第二电磁阀164，以使得经过室外热交换器124的制冷剂经过第二电磁阀164。
[0054]在压缩机121处经过压缩的制冷剂被引至室内加热热交换器122。在这种情况下，在制冷剂经过室内加热热交换器122的过程中该制冷剂与室内空气进行热交换以冷凝制冷剂，并且由此冷凝的制冷剂由第一电子膨胀阀161膨胀。
[0055]经过第一电子膨胀阀161的制冷剂被引至室外热交换器124，在制冷剂经过室外热交换器124的过程中与室外空气进行热交换以蒸发室外热交换器124中的制冷剂。从室外热交换器124排出的制冷剂可经过第二电磁阀164，被引至蓄积器126，并接连被引至压缩机121。
[0056]同时，空调单元120可加热室内空间并且除湿。控制器190通过打开第一电磁阀162且关闭第一电子膨胀阀161来控制经过室内加热热交换器122的制冷剂经过第一电磁阀162，并通过关闭第二电磁阀164且控制第二电子膨胀阀163打开来控制经过室外热交换器124的制冷剂经过第二电子膨胀阀163。
[0057]在这种情况下，制冷剂在室内加热热交换器122处被冷凝，并在室内冷却热交换器123处蒸发。同时，室内冷却热交换器123布置得比室内加热热交换器122更靠近室管10的室内空气入口 11。因此，引至室管10的室内空气入口 11的室内空气在室内空气经过室内冷却热交换器123的过程中被除湿，接连在室内空气经过室内加热热交换器122的过程中被加热，并通过室管10中的室内空气出口 12被供应至室内空间。
[0058]与第一实施例有关的空调100的空调单元120可通过控制器190选择性地进行室内空间的加热或者室内空间的加热和除湿。也即，控制器190可使室内加热热交换器122运行用以加热室内空间，或者，如果室内空间的湿度高于预定值，则控制器190可使室内冷却热交换器123和室内加热热交换器122同时均投入运行。
[0059]同时，空调单元120的压缩机121由马达20驱动，并且马达20具有供应自电池30的电力。并且，如果电池30的充电水平低于预定值，则可驱动发动机111用以为电池30充电。相应地，需要适当地控制热芯114和空调单元120用以满足室内加热负载并且改善里程数(mileage)。
[0060]在电动车辆的行驶中，本发明有关的空调100在电池行驶模式下首先使空调单元120运行以加热室内空间，并在发动机行驶模式下首先使热芯114运行以加热室内空间。
[0061]并且，在电动车辆不行驶时，控制器190停止发动机111的运行，并首先使空调单元120运行以加热室内空间。也即，在电动车辆不行驶的情况下，为了防止发动机111仅仅运行用来加热室内空间并为了改善里程数，控制器190首先使空调单元120运行用以加热室内空间。
[0062]电池行驶模式是指这样的状态，其中电动车辆在发动机111不运行的状态下(例如在开始行驶或在低速行驶下)以马达20作为驱动源来行驶，并且，发动机行驶模式是指这样的状态，其中电动车辆在例如高速行驶下以发动机111作为驱动源来行驶。
[0063]电池驱动模式是指这样的状态，其中使用马达20来驱动电动车辆。发动机驱动模式是指这样的状态，其中使用发动机111来驱动电动车辆。
[0064]并且，在电池驱动模式中，如果空调单元120的室内加热能力低于所需的室内加热负载，则控制器190可使空调单元120和热芯114同时运转，以加热室内空间。
[0065]详细而言，在电池驱动模式中，控制器190首先可使空调单元120运行以加热室内空间，并且，在该状态下，如果空调单元120的室内加热能力低于所需的室内加热负载，则控制器190可额外使热芯114运行，以加热室内空间。
[0066]另外，在发动机驱动模式中，如果热芯114的室内加热能力低于所需的室内加热负载，则控制器190可使热芯114和空调单元120同时运转，以加热室内空间。
[0067]详细而言，在发动机驱动模式中，控制器190首先可使热芯114运行以加热室内空间，并且，在该状态下，如果热芯114的室内加热能力低于所需的室内加热负载，则控制器190可额外使空调单元120运行，以加热室内空间。
[0068]与此不同，如果电动车辆从行驶状态转换到静止状态，并且热芯114的室内加热能力高于所需的室内加热负载，则控制器190可在发动机静止的状态下使热芯114加热室内空间。
[0069]如前文所述，当电动车辆在行驶时，冷却水的温度在发动机行驶模式下会随着发动机的运转而升高。
[0070]如果电动车辆转换到静止状态，并且如果由冷却水的流动来加热室内空间的热芯114的加热能力高于所需的室内加热负载，则控制器190可在发动机静止的状态下使热芯114保持加热室内空间。[0071]在发动机静止的状态下使热芯114保持加热室内空间意味着仅使得废热回收单元Iio中的泵112运转。
[0072]同时，热芯114的加热能力随着冷却水的温度而改变。作为实施例的一种方式，由于热芯114在被引至热芯114的冷却水的温度高于大约60°C时可具有足够的室内加热能力，即使电动车辆转换到静止状态，如果被引至热芯114的冷却水的温度高于大约60°C，则考虑到里程数，使泵112运行以用热芯114来加热室内空间是有利的。
[0073]与此不同，如果电动车辆从行驶状态转换到静止状态，并且热芯114的室内加热能力低于所需的室内加热负载，则控制器190在发动机静止的状态下可首先使空调单元120运行以加热室内空间。
[0074]同时，如前文所述，热芯114的加热能力随着冷却水的温度而改变，其中，通常来说，由于热芯114在被引至热芯114的冷却水的温度高于大约60°C时可具有足够的室内加热能力，因此热芯114能够单独来加热室内空间。
[0075]也即，在发动机行驶模式下，发动机运行以产生很多的热，使得能够将热芯114的室内加热能力维持到满足所需的室内加热负载的水平。然而，在发动机不运行的状态下，是用马达来行驶电动车辆，冷却水的温度不得不降低。
[0076]据此，由于热芯114可放置得比室内加热热交换器更靠近室内空气入口 11，并且如果室内热交换器包括室内冷却热交换器123和室内加热热交换器122，则优选沿着始于室内空气入口 11到室内空气出口 12的室管10来接连布置室内冷却热交换器123和室内加热热交换器122。
[0077]详细而言，考虑到室内加热可按如下来布置热芯114和室内加热热交换器122。在电动车辆用马达20而非发动机111来行驶的状态下，冷却水的温度不得不降低。在该情况下有利的是，室内空气首先在具有相对较低温度的热芯114处进行热交换，在具有相对较高温度的室内加热热交换器122处再次进行热交换，并排放至室内空间。
[0078]并且，如果在热芯114中流通的冷却水的温度低于预定温度，则控制器190可同时运行热芯114和室内加热热交换器122以加热室内空间。
[0079]与此不同，如果在热芯114中流通的冷却水的温度高于预定温度(大约60°C)，则控制器190单独运行热芯114来加热室内空间。
[0080]同时，在第一实施例中，目前为止描述了空调单元120和热芯114的单独或同时运行用以增加里程数，并且所有这种控制方法均可适用于下面将要描述的每个实施例。下面要描述的这些实施例中的空调与第一实施例中的空调100区别之处在于空调单元的配置和热芯的位置。将着重于该区别来描述这些实施例。
[0081]图3示出本发明第二优选实施例有关的混合动力电动车辆中的空调的示意图。
[0082]参见图3，空调200包括用于回收来自发动机211的废热的废热回收单元210，以及空调单元220。
[0083]发动机211、散热器213、和热芯214构成废热回收单元210，带有回收自发动机211的废热的冷却水流经该废热回收单元210。并且，废热回收单元210可设置有泵212，用以使冷却水流动。
[0084]在第二实施例中，热芯214并不直接使用冷却水的热来加热室内空间，而是与来自室内热交换器222的制冷剂进行热交换以执行加热被引至室外热交换器224的制冷剂的功能。也即，热芯214可执行用来自发动机211的废热提升制冷剂的蒸发温度的功能。
[0085]详细而言，带有回收自发动机211的废热的冷却水流经热芯214，以在流经热芯214的过程中与来自室内热交换器222的制冷剂进行热交换。
[0086]由于发动机211的运转而加热得高于预定温度的冷却水可加热来自室内热交换器222的制冷剂以提升该制冷剂的蒸发温度。
[0087]同时，空调单元220包括:压缩机221，用以压缩制冷剂；多个室内热交换器222和223及室外热交换器224，以及多个阀261至265，用以冷却或加热室内空间。空调单元220包括:换流阀227，用以改变制冷剂的方向；以及蓄积器226，设置于压缩机221的制冷剂入□。
[0088]所述多个室内热交换器222和223可为第一室内热交换器222和第二室内热交换器223，其中第一室内热交换器222可布置得比第二室内热交换器223更靠近室内空气出口12。
[0089]如第一实施例的说明中所描述的，控制器可控制每一个阀261至265的打开/关闭以使第一室内热交换器222和第二室内热交换器223分别作为冷凝器或蒸发器运行。
[0090]也即，如果想要用空调单元220来加热室内空间，则可通过使第一室内热交换器222单独运行以将制冷剂仅引至第一热交换器222来加热室内空间，或者可通过使第一室内热交换器222和第二室内热交换器223运行以将制冷剂引至第一和第二室内热交换器222和223来加热室内空间。
[0091]并且，如果室内空间的湿度高于预定湿度，则控制器可使第一室内热交换器222作为冷凝器运行用以加热室内空间，并使第二室内热交换器223作为蒸发器运行以对被引至室管的室内空气除湿。
[0092]同时，在第二实施例中，只要冷却水的温度高于室外温度时，控制器就可控制冷却水与来自第一室内热交换器222的制冷剂进行热交换。
[0093]详细而言，如果冷却水的温度高于室外温度，则控制器打开第一电子膨胀阀261，并关闭第二电子膨胀阀262，以使制冷剂与流经热芯214的冷却水进行热交换。
[0094]与此不同，如果冷却水的温度低于室外温度，则控制器关闭第一电子膨胀阀261，并打开第二电子膨胀阀262，以使制冷剂不与冷却水进行热交换，而直接被引至室外热交换器 224。
[0095]图4示出本发明第三优选实施例有关的混合动力电动车辆中的空调的示意图。
[0096]参见图4，空调300包括用于回收来自发动机311的废热的废热回收单元310，以及空调单元320。
[0097]发动机311、散热器313、第一热芯314和第二热芯315构成废热回收单元310，带有回收自发动机311的废热的冷却水流经该废热回收单元310。并且，废热回收单元310可设置有泵312，用以使冷却水流动。
[0098]在第三实施例中，第一热芯314布置于室管10 (电动车辆的室内空气被引至该室管10)中用以执行用冷却水的热来加热室内空间的功能。如前文所述，室管10中可设有用于控制室内空气流向的多个气闸13和14，以及风扇15。
[0099]第一热芯314执行用回收自发动机的废热来加热车辆的室内空间的功能。作为一种操作，带有回收自发动机311的废热的冷却水流至第一热芯314，以在流经第一热芯314的过程中与室内空气进行热交换。这时，由于发动机311的运转而加热得高于预定温度的冷却水可加热所述室内空气以加热室内空间。
[0100]同时，第二热芯315执行这样的功能:其并非直接用冷却水的热来加热室内空间，而是通过与来自室内热交换器322的制冷剂进行热交换来加热要被引至室外热交换器324的制冷剂。也即，第二热芯315可执行用回收自发动机的废热来提升制冷剂的蒸发温度的功能。
[0101]详细而言，带有回收自发动机311的废热的冷却水流经第二热芯315，以在冷却水流经第二热芯315的过程中与来自室内热交换器的制冷剂进行热交换，以提升制冷剂的蒸
发温度。
[0102]总之，与第三实施例有关的废热回收单元310能够执行第一实施例的废热回收单元110和第二实施例的废热回收单元210的所有功能。
[0103]并且，在与第三实施例有关的废热回收单元310中，显而易见的是，虽然是使带有回收自发动机的废热的冷却水接连流经第二热芯315和第一热芯314 (见图4)，但也可以使带有回收自发动机的废热的冷却水接连流经(未示出)第一热芯314和第二热芯315。
[0104]同时，空调单元320包括:压缩机321，用以压缩制冷剂；多个室内热交换器322和323及室外热交换器，以及多个阀361至365，用以加热或冷却室内空间。空调单元320包括:换流阀327，用以改变制冷剂的方向；以及蓄积器326，设置于压缩机321的制冷剂入□。
[0105]所述多个室内热交换器322和323可为第一室内热交换器322和第二室内热交换器323，其中第一室内热交换器322可布置得比第二室内热交换器323更靠近室内空气出口12。
[0106]如第一和第二实施例的说明中所描述的，控制器可控制每一个阀361至365的打开/关闭，以使第一室内热交换器322和第二室内热交换器323作为冷凝器或蒸发器运行。
[0107]详细而言，如果想要用空调单元320来加热室内空间，则可通过使第一室内热交换器单独运行以将制冷剂仅引至第一热交换器322来加热室内空间，或者可通过使第一室内热交换器322和第二室内热交换器323运行以将制冷剂引至第一和第二室内热交换器来加热室内空间。
[0108]同时，第一室内热交换器322可为前文所述的室内加热热交换器，并且第二室内热交换器323可为室内冷却热交换器。如果室内空间的湿度高于预定湿度，则控制器可使第一室内热交换器322作为冷凝器运行用以加热室内空间，并使第二室内热交换器323作为蒸发器运行以对被引至室管10的室内空气除湿。
[0109]另外，出于第一实施例中所描述的理由，第二室内热交换器323、第一热芯314和第一室内热交换器322被接连地布置于始自室内空气入口 11到室内空气出口 12之间。
[0110]图5示出与本发明第四优选实施例有关的混合动力电动车辆中的空调的示意图。
[0111]参见图5，空调400包括用于回收来自发动机411的废热的废热回收单元410，以及空调单元420。
[0112]发动机411、散热器413、第一热芯414和第二热芯415构成废热回收单元410，带有回收自发动机411的废热的冷却水流经该废热回收单元410。并且，废热回收单元410可设置有泵412，用以使冷却水流动。[0113]第四实施例中的第一热芯414布置于室管10(电动车辆的室内空气被引至该室管10)中用以执行用冷却水的热来加热室内空间的功能。如前文所述，室管10中可设有用于控制室内空气流向的多个气闸13和14，以及风扇15。
[0114]第一热芯414执行用回收自发动机的废热来加热车辆的室内空间的功能。详细而言，带有回收自发动机411的废热的冷却水流经第一热芯414，以在流经第一热芯414的过程中与室内空气进行热交换。这时，由于发动机411的运转而加热得高于预定温度的冷却水可加热所述室内空气以加热室内空间。
[0115]同时，第二热芯415执行这样的功能:其并非直接用冷却水的热来加热室内空间，而是通过与来自室内热交换器的制冷剂进行热交换来加热要被引至压缩机421的制冷剂。
[0116]详细而言，带有回收自发动机411的废热的冷却水流经第二热芯415，以在冷却水流经第二热芯415的过程中与来自室内热交换器422的制冷剂进行热交换。
[0117]并且，在与第四实施例有关的废热回收单元410中，显而易见的是，虽然是使带有回收自发动机的废热的冷却水接连流经第一热芯414和第二热芯415 (见图4)，但也可以使带有回收自发动机的废热的冷却水接连流经(未示出)第二热芯415和第一热芯414。
[0118]同时，空调单元420包括:压缩机421，用以压缩制冷剂；多个室内热交换器422和423及室外热交换器424，以及多个阀461至464，用以冷却或加热室内空间。
[0119]所述多个室内热交换器422和423可为第一室内热交换器422和第二室内热交换器423，其中第一室内热交换器422可布置得比第二室内热交换器423更靠近室内空气出口12。
[0120]如第一和第二实施例的说明中所描述的，控制器可控制每一个阀461至464的打开/关闭以使第一室内热交换器422和第二室内热交换器423分别作为冷凝器或蒸发器运行。
[0121]也即，如果想要用空调单元420来加热室内空间，则可通过使第一室内热交换器422单独运行以将制冷剂仅引至第一热交换器422来加热室内空间。
[0122]并且，如果室内空间的湿度高于预定湿度，则控制器可使第一室内热交换器422作为冷凝器运行用以加热室内空间，并使第二室内热交换器423作为蒸发器运行以对被引至室管的室内空气除湿。
[0123]另外，出于第一实施例中所描述的理由，第二室内热交换器423、第一热芯414和第一室内热交换器422被接连地布置于始自室内空气入口 11到室内空气出口 12之间。
[0124]在第四实施例中，废热回收单元410包括水套(water jacket)416,冷却水通过该水套416用以回收来自发动机的废热。水套416设置于压缩机421处。
[0125]冷却水在通过水套416的过程中加热压缩机421中的油，并且因为油的粘稠度(viscosity)在空调单元420中变高,所以能够迅速得到室内加热效果。
[0126]图6示出显示图5中空调的性能的图表，显示了得益于水套的初始室内加热速率，其中纵轴表示加热能力并且横轴表示时间。
[0127]参见图6，可注意到，其中使用了水套的示例LI与其中未使用水套的示例L2相比，初始加热速率在大约30%的范围内得到了改善。
[0128]并且，如果室外温度高于预定值，则控制器可控制以使得冷却水被直接引至热芯(第一热芯或第二热芯)，并且，如果室外温度低于预定值，则控制器可控制以使得冷却水在通过水套416后被引至热芯(第一热芯或第二热芯)。如果室外温度高于所述预定值，则得益于水套416的效果实际上并不高，而在室外温度变得较低时，得益于水套416的效果变得较闻。
[0129]图7示出与本发明第五优选实施例有关的混合动力电动车辆中的空调500的示意图。
[0130]参见图7，空调500包括用于回收来自发动机511的废热的废热回收单元510，主空调单元520，以及副空调单元530。
[0131]发动机511、散热器513、第一热芯514、和第二热芯515构成废热回收单元510，带有回收自发动机511的废热的冷却水流经该废热回收单元510。并且，废热回收单元510可设置有泵512，用以使冷却水流动。
[0132]第五实施例中的第一热芯514布置于室管10(电动车辆的室内空气被引至该室管10)中用以执行用冷却水的热来加热室内空间的功能。如前文所述，室管10中可设有用于控制室内空气流向的多个气闸13和14，以及风扇15。
[0133]第一热芯514执行用回收自发动机511的废热来加热车辆的室内空间的功能。详细而言，带有回收自发动机511的废热的冷却水流经第一热芯514，以在流经第一热芯514的过程中与室内空气进行热交换。这时，由于发动机511的运转而加热得高于预定温度的冷却水可加热所述室内空气以加热室内空间。
[0134]同时，主空调单元520包括:压缩机521，用以压缩制冷剂；室内热交换器522和室外热交换器524，用以冷却或加热室内空间；以及至少一个阀561。主空调单元520可被配置为仅在室内加热循环或室内冷却循环二者之一中运行。
[0135]并且，副空调单元530包括:压缩机531，用以压缩制冷剂；室内热交换器532和室外热交换器515，用以冷却或加热室内空间；以及至少一个阀562。副空调单元530可被配置为仅在室内加热循环或室内冷却循环二者之一中运行。
[0136]主空调单元520的压缩机521的容量可大于副空调单元530的压缩机531，并且，作为该实施例的一种方式，副空调单元530的压缩机531的容量可为主空调单元520容量的 1/3。
[0137]另外，主空调单元520的室内热交换器522和第一热芯514以及副空调单元530的室内热交换器532可被接连地布置于始自室内空气入口 11到室内空气出口 12之间。
[0138]同时，第二热芯515执行副空调单元530的室外热交换器的功能。也即，副空调单元530的室外热交换器(第二热芯)并非在制冷剂与室外空气之间而是在制冷剂与冷却水之间进行热交换。
[0139]控制器根据室外温度、冷却水的温度、以及所需的室内加热负载来使主空调单元520、副空调单元530、和第一热芯514中的至少一个单独运行或同时运行，用以加热室内空间。
[0140]作为本实施例的一种方式，如果主空调单元520被配置为仅在室内冷却循环中运行，并且副空调单元530被配置为仅在室内加热循环中运行，则控制器可根据室外温度、冷却水的温度、以及所需的室内加热负载使副空调单元530和第一热芯514中的至少一个单独运行或同时运行来加热室内空间。这种情况与前文所述的第一实施例相同。
[0141]在这种情况下，仅用于室内加热的副空调单元530的压缩机531的容量可为主空调单元520的压缩机521的容量的1/3，使得能够减小用于驱动压缩机的电池功耗。
[0142]作为本实施例的另一种方式，如果主空调单元520被配置为在室内冷却/室内加热循环中运行，并且副空调单元530被配置为仅在室内加热循环中运行，则控制器可根据室外温度、冷却水的温度、以及所需的室内加热负载使主空调单元520、副空调单元530、以及第一热芯514中的至少一个单独运行或同时运行来加热室内空间。
[0143]尤其是，在室外温度低于预设温度(例如，_7°C)的寒冷区域，控制器可通过同时运行主空调单元520、副空调单元530、以及第一热芯514来满足室内空间所需的室内加热负载。
[0144]另外，通过室内加热能力较大的主空调单元520和室内加热能力较小的副空调单元530的选择性运行，能够减小电池功耗，使得能够增加电动车辆的里程数。
[0145]图8示出与本发明第六优选实施例有关的混合动力电动车辆中的空调600的示意图。
[0146]与第六实施例有关的空调600包括用于回收来自发动机611的废热的废热回收单元610，以及空调单元620。
[0147]参见图8，发动机611、散热器613、和热芯614构成废热回收单元610，带有回收自发动机的废热的冷却水流经该废热回收单元610。并且，废热回收单元610可设置有泵612，用以使冷却水流动。
[0148]同时，在第六实施例中，热芯614执行这样的功能，其并不直接使用冷却水的热来加热室内空间，而是通过与制冷剂进行热交换来加热从室内热交换器622被引至压缩机621的制冷剂。
[0149]并且，空调单元620包括:压缩机621，用以压缩制冷剂；至少一个室内热交换器622，室外热交换器624，以及多个阀661至665，用以冷却或加热室内空间。
[0150]并且，如果室内热交换器为多个，则室内热交换器622和623可为室内加热热交换器622和室内冷却热交换器623，且室内加热热交换器622和室内冷却热交换器623布置于
室管10中。
[0151]另外，空调单元620包括气液分离器(gas/liquid separator) 626,用以将来自室内热交换器622的制冷剂分离成气体制冷剂和液体制冷剂。
[0152]在这种情况下，从气液分离器626分离出的气体制冷剂可被以中等压力供应至压缩机。
[0153]作为本实施例的一种方式，压缩机611具有多级，例如，具有低压压缩部和闻压压缩部。详细而言，来自室内加热热交换器622的制冷剂可被引至所述低压压缩部，而在气液分离器626处分离的气体制冷剂可被弓I至高压压缩部。另外，可设置连接于气液分离器626与高压压缩部之间的注入管道，并且，所述注入管道可设置有注入阀。
[0154]总之，由于高压压缩部对气液分离器626处分离出的气体制冷剂和低压压缩部处压缩的制冷剂一起进行压缩，所以减小了施加至压缩机611的压缩功(compressionwork)，得到增大压缩机611工作范围的效果。即，空调单元620也可被配置于注入循环中。
[0155]目前为止，已经描述了空调单元的结构和热芯的布置发生变化的多个不同实施例。如前文所述，前述的技术特性并非仅适用于所在的实施例，而是也反复适用于其他实施例。[0156]总之，与本发明一个实施例有关的电动车辆中的空调包括:热芯，用于用带有回收自发动机的废热的冷却水来加热室内空间；空调单元，其具有用于压缩制冷剂的压缩机、至少一个室内热交换器、和室外热交换器；以及控制器，用于控制所述发动机、热芯、和空调单元的运行。
[0157]在该示例中，控制器根据冷却水的温度、室温、室外温度、以及电动车辆的运行状态而使空调单元和热芯中的至少一个单独运行或同时运行，用以加热室内空间。
[0158]如前文所述，在电动车辆的初始行驶中，控制器可使空调单元和热芯同时运行用以加热室内空间，并且，如果仅用空调单元就能满足室内空间所需的室内加热负载，则可不额外运行发动机用于热芯的运行。特别地，如果室外温度低于预定温度，则将冷却水引至前述的水套用以增大初始加热速率，并减少发动机的使用。
[0159]如前文所述，热芯被放置得比室内热交换器更靠近室内空气入口。
[0160]与此不同，当电动车辆以低速行驶时，并且冷却水温度低于室温，则控制器可使空调单元单独运行用以加热室内空间。
[0161]与此不同，当电动车辆以高速行驶时，则控制器可使热芯单独运行用以加热室内空间。当然，如果仅用热芯存在加热能力的不足，则可通过空调单元来补充加热能力的不足。
[0162]与此相关，控制器在电动车辆的初始行驶中可使压缩机以最大工作频率运行，并在冷却水的温度变高或室温处于预设温度范围时可降低工作频率。也即，压缩机能够以最大速率运行以快速响应于初始运行时所需的室内加热负载，并且在冷却水的温度变高或室温处于预设温度范围时，可通过逐渐降低压缩机的工作频率来减小电池功耗。
[0163]作为本实施例的一种方式，如果冷却水的温度高于第一温度(例如，大约50°C)，则压缩机可以最大工作频率的1/3运行，并且如果冷却水的温度高于第二温度(例如，大约600C )，则压缩机可不运行。如前文所述，由于在冷却水的温度高于60°C时就能够满足室内空间所需的室内加热负载，因此能够减小用于压缩机的电池功耗。
[0164]同时，在室外温度低于预定温度(大约-7 V)的寒冷区域，控制器可使压缩机持续以最大工作频率运行。由于这种情况下室外温度非常低，因此压缩机持续以最大工作频率运行用以加热室内空间。
[0165]并且，如前文所述，控制器在电池行驶模式下可首先使空调单元运行以加热室内空间，并在发动机运行模式下首先使热芯运行以加热室内空间。
[0166]正如已经描述过的，与本发明一个实施例有关的电动车辆中的空调能够使用于加热室内空间的电池和发动机的耗用最小化，由此增加里程数。
[0167]并且，与本发明一个实施例有关的电动车辆中的空调能够首先使用电池用于室内加热，并减小仅用于室内加热的发动机的运行，实现快速室内加热，并改善压缩机油的粘稠度。
[0168]对于本领域普通技术人员显而易见的是，在不脱离本发明精神和范围的前提下可做出多种修改及变型。因而，本发明意欲涵盖落入所附权利要求及其等同范围内的该发明的修改及变型。
【权利要求】
1.一种电动车辆中的空调，所述电动车辆包括发动机、马达、以及用于驱动所述马达的电池，所述空调包括: 热芯,用于回收来自所述发动机的废热以加热室内空间； 空调单元，包括由所述马达驱动的压缩机、室内热交换器、和室外热交换器；以及 控制器，用于控制所述发动机、所述热芯、和所述空调单元的运行， 其中，在所述电动车辆的行驶中，所述控制器在电池驱动模式下首先使所述空调单元运行以加热所述室内空间，并在发动机驱动模式下首先使所述热芯运行以加热所述室内空间，并且 当所述电动车辆停车时，所述控制器停止所述发动机的运行，并首先使所述空调单元运行以加热所述室内空间。
2.如权利要求1所述的空调，其中， 在所述电池驱动模式中如果所述空调单元的室内加热能力低于所需的室内加热负载，则所述控制器使所述空调单元和所述热芯同时运行以加热所述室内空间，并且 在所述发动机驱动模式中如果所述热芯的室内加热能力低于所需的室内加热负载，则所述控制器使所述热芯和所述空调单元同时运行以加热所述室内空间。
3.如权利要求1所述的空调，其中， 如果所述电动车辆从行驶状态转换到静止状态并且所述热芯的室内加热能力高于所需的室内加热负载，则所述控制器在所述发动机的驱动停止的状态下用所述热芯来加热所述室内空间，并且 如果所述电动车辆从行驶状态转换到静止状态并且所述热芯的室内加热能力低于所需的室内加热负载，则所述控制器通过在所述发动机的驱动停止的状态下使所述空调单元运行来加热所述室内空间。
4.如权利要求2或3所述的空调，其中所述热芯被放置得比所述室内热交换器更靠近室内空气入口。
5.如权利要求1所述的空调，其中所述空调单元包括室内冷却热交换器和室内加热热交换器，并且 所述室内冷却热交换器、所述热芯、以及所述室内加热热交换器被接连布置于始自室内空气入口到室内空气出口之间。
6.如权利要求5所述的空调，其中， 如果经所述热芯流通的冷却水的温度低于预定温度，则所述控制器使所述热芯和所述室内加热热交换器同时运行用以加热所述室内空间，并且 如果经所述热芯流通的冷却水的温度高于所述预定温度，则所述控制器仅使所述热芯单独运行用以加热所述室内空间。
7.如权利要求6所述的空调，其中，如果所述室内空间的湿度低于预定值，则所述控制器使所述室内冷却热交换器和所述室内加热热交换器同时运行。
8.如权利要求1所述的空调，其中，所述压缩机设置有水套，用于使所述冷却水通过以回收来自所述发动机的废热。
9.如权利要求8所述的空调，其中，如果室外温度高于预定值，则所述控制器控制使所述冷却水直接被引至所述热芯；并且如果室外温度低于预定值，则所述控制器控制使所述冷却水在经过所述水套后被引至所述热芯。
10.如权利要求1所述的空调，其中所述空调单元还包括气液分离器、连接在所述气液分离器与所述压缩机之间的注入管、以及设置于所述注入管的注入阀， 其中在所述气液分离器处被分离出的气体制冷剂通过所述注入管被以中等压力供应至所述压缩机。
11.如权利要求1所述的空调，其中所述空调单元包括主空调单元和副空调单元，并且所述主空调单元的压缩机的容量大于所述副空调单元； 其中所述主空调单元的室内热交换器和热芯以及所述副空调单元的室内热交换器被接连布置于始自室内空气入口到室内空气出口之间。
12.如权利要求11所述的空调，其中所述控制器根据室外温度、冷却水的温度、以及所需的室内加热负载中的至少一个使所述主空调单元、所述副空调单元、以及所述热芯中的至少一个单独运行或同时运行。
13.如权利要求12所述的空调，其中，在所述室外温度低于预定温度的寒冷区域，所述控制器使所述主空调单元、所述副空调单元、以及所述热芯同时运行。
14.一种电动车辆中的空调，所述电动车辆以电池和发动机作为驱动源来行驶，所述空调包括: 热芯，用于用带有回收自所述发动机的废热的冷却水来加热室内空间； 空调单元，包括用于压缩制冷剂的压缩机、至少一个室内热交换器、和室外热交换器；以及 控制器，用于控制所述发动机、所述热芯、和所述空调单元的运行， 其中所述控制器根据所述冷却水的温度、室温、室外温度、以及所述电动车辆的行驶状态中的至少一个使所述空调单元、以及所述热芯中的至少一个单独运行或同时运行。
15.如权利要求14所述的空调，其中，在所述电动车辆的初始行驶中所述控制器使所述空调单元和所述热芯同时运行以加热所述室内空间，并且 所述热芯被放置得比所述室内热交换器更靠近室内空气入口。
16.如权利要求14所述的空调，其中，在所述电动车辆的低速行驶中如果所述冷却水的温度低于所述室温，则所述控制器通过仅使所述空调单元单独运行来加热所述室内空间，并且 所述热芯被放置得比所述室内热交换器更靠近室内空气入口。
17.如权利要求14所述的空调，其中，在所述电动车辆的高速行驶中所述控制器通过仅使所述热芯运行来加热所述室内空间。
18.如权利要求14所述的空调，其中，在初始行驶中，所述控制器使所述压缩机以最大工作频率运行；并且，如果所述冷却水的温度变得更高或所述室温处于预设温度范围内，则所述控制器降低所述压缩机的工作频率。
19.如权利要求14所述的空调，其中，如果所述冷却水的温度高于第一温度，则所述控制器使所述压缩机以最大工 作频率的1/3运行；并且如果所述冷却水的温度高于比所述第一温度高的第二温度，则所述控制器关闭所述压缩机。
20.如权利要求14所述的空调，其中，在室外温度低于预定温度的寒冷区域，所述控制器使所述压缩机持续以所述最大工作频率运行。
21.如权利要求14所述的空调，其中，所述压缩机设置有水套，用于使带有回收自所述发动机的废热的所述冷却水通过，并且， 如果所述室外温度低于预定温度，则所述控制器控制使得所述冷却水在经过所述水套之后被引至所述热芯。
22.如权利要求14所述的空调，其中，在电池驱动模式下所述控制器首先使所述空调单元运行以加热所述室内空间，并且在发动机驱动模式下所述控制器首先使所述热芯运行以加热所述室内空间。
23.—种电动车辆中的空调，所述电动车辆包括发动机、马达、以及用于驱动所述马达的电池，所述空调包括: 至少一个热芯，用于回收来自所述发动机的热量； 至少一个空调装置，包括由所述马达驱动的压缩机、至少一个室内热交换器、和室外热交换器；以及 控制器，用于控制所述发动机、所述至少一个热芯、和所述至少一个空调装置的运行，其中， 如果经所述至少一个热芯循环的冷却水的温度等于或低于预定温度，则所述控制器同时运行所述至少一个热芯和所述至少一个空调装置；如果所述冷却水的温度高于所述预定温度，则所述控制器仅运行所述至少一个空调装置。
24.如权利要求23所述的空调，其中，当所述至少一个热芯和所述至少一个空调装置同时运行时，如果所述至少一个热芯和所述至少一个空调装置的内部空间加热能力低于所需的内部空间加热能力，则运行所述发动机。
25.—种电动车辆中的空调，所述电动车辆包括发动机、马达、以及用于驱动所述马达的电池，所述空调包括: 至少一个热芯，用于回收来自所述发动机的热量； 至少一个空调装置，包括由所述马达驱动的压缩机、至少一个室内热交换器、和室外热交换器；以及 控制器，用于控制所述发动机、所述至少一个热芯、和所述至少一个空调装置的运行，其中， 如果经所述至少一个热芯循环的冷却水的温度大于或等于室外温度，则所述控制器控制所述至少一个空调装置的制冷剂与所述至少一个热芯进行热交换；如果所述冷却水的温度低于室外温度，则所述控制器控制所述制冷剂与所述室外热交换器进行热交换。
26.—种电动车辆中的空调，所述电动车辆包括发动机、马达、以及用于驱动所述马达的电池，所述空调包括: 至少一个热芯，用于回收来自所述发动机的热量； 至少一个空调装置，包括由所述马达驱动的压缩机、至少一个室内热交换器、和室外热交换器；以及 控制器，用于控制所述发动机、所述至少一个热芯、和所述至少一个空调装置的运行，其中，所述空调装置还包括: 分离器，用于从液体制冷剂分离出气体制冷剂； 注入管，连接在所述分离器与所述压缩机之间；以及注入阀，设置于所述注入管上，其中， 在所述分离器处分离出的气体制冷剂通过所述注入管被以中等压力供应至所述压缩机，并且，在所述分离器处分离出的液体制冷剂在被引入所述压缩机之前与所述至少一个热 芯进行热交换。
【文档编号】B60H1/22GK103802635SQ201310534102
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2012年11月1日
【发明者】姜致硕, 金镇文, 元载泳, 李东赫 申请人:Lg电子株式会社