车辆空调设备及具有其的车辆的制作方法

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。同时在电动汽车空调制热时，电池有富裕废热时也不能利用，制热能效低。

技术实现要素：

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第一冷媒回路中的冷媒热量的水流对电池进行加热，在制热时可以利用电池的废热。

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，包括：朝向车辆内部吹风的空调风道；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第一水流路和第一冷媒回路，所述第一冷媒回路与所述气体内部冷却器的出口相连，所述第一水流路的两端适于与电池上的换热流路相连；室外换热器、第一旁通阀和第一节流元件，所述室外换热器与所述第一冷媒回路相连，所述第一旁通阀串联在所述室外换热器和所述第一冷媒回路之间，所述第一节流元件串联在所述室外换热器和所述第一冷媒回路之间；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；电池冷却换热器，所述电池冷却换热器包括相互换热的第二水流路和第二冷媒回路，所述第二水流路的两端适于与所述换热流路相连，所述第二冷媒回路的两端分别与第一冷媒流路和所述第二冷媒流路相连；并联连接的第二旁通阀和第三节流元件，所述第二旁通阀的两端分别与所述第一冷媒流路和所述第二冷媒回路相连，所述第三节流元件具有开闭功能；第一旁通水阀和第二旁通水阀，所述第一旁通水阀用于控制水流流经所述第一水流路或者截止所述第一水流路，所述第二旁通水阀用于控制水流流经所述第二水流路或者截止所述第二水流路。

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第一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，同时可以选择性的利用与第二冷媒回路中的冷媒进行换热的水流对电池进行冷却，在制热时可以利用电池的废热，提高制热能效。

在本发明的一些实施例中，车辆空调设备还包括第一回热器，所述第一回热器包括独立且相互换热的第一高温流路和第一低温流路，所述第一高温流路分别与所述第一冷媒回路和所述第一节流元件相连，所述第一低温流路构成所述第二冷媒流路的一部分。

具体地，所述第一回热器包括壳体、冷媒管、注入管和排出管，所述冷媒管设在所述壳体内以限定出所述第一高温流路，所述注入管和所述排出管限定出所述第一低温流路，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。

在本发明的一些实施例中，所述第一水流路与所述第二水流路相连，所述第一旁通水阀的两端分别与所述第一水流路的两端相连，所述第二旁通水阀的两端分别与所述第二水流路的两端相连。

在本发明的一些实施例中，车辆空调设备还包括散热风机和风冷散热器，所述散热风机转动以将空气导向所述风冷散热器，所述风冷散热器内设有第三水流路，所述第三水流路的两端适于与所述换热流路相连。

在本发明的一些实施例中，车辆空调设备还包括第二回热器，所述第二回热器包括相互换热的第二高温流路和第二低温流路，所述第二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，所述第二旁通阀的一端连接至所述第二高温流路和所述第二节流元件之间，所述第二低温流路的一端与所述回气口相连，所述第二低温流路的另一端分别与所述室内换热器和所述第二冷媒回路相连。

可选地，所述风门可转动地设在所述空调风道内。

可选地，所述第一节流元件至所述第三节流元件分别为电磁膨胀阀。

可选地，所述第一旁通阀和所述第二旁通阀分别为电磁阀。

根据本发明实施例的车辆，包括：电池，所述电池上设有换热流路；根据本发明上述实施例的车辆空调设备，所述第一水流路的两端与所述换热流路相连，所述第二水流路的两端与所述换热流路相连。

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第一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，同时可以选择性的利用与第二冷媒回路中的冷媒进行换热的水流对电池进行冷却，在制热时可以利用电池的废热，提高制热能效。

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、电池200、换热流路201、水泵300、

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、第一水流路41、第一冷媒回路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、

第一回热器13、壳体130、冷媒管131、注入管132、排出管133、

风道风机15、

第一旁通水阀16、第二旁通水阀19、

电池冷却换热器17、第二水流路170、第二冷媒回路171、

第三节流元件18、

散热风机20、风冷散热器21、

第二回热器22、第二高温流路220、第二低温流路221。

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200进行加热，具体地，电池200上设有换热流路201。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、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、电池冷却换热器17、第二旁通阀12、第三节流元件18、第一旁通水阀16和第二旁通水阀19，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包括相互换热的第一水流路41和第一冷媒回路42，第一冷媒回路42与气体内部冷却器3的出口相连，第一水流路41的两端适于与电池200上的换热流路201相连。第一旁通水阀16用于控制水流流经第一水流路41或者截止第一水流路41。具体而言，当需要对电池200进行加热时，控制第一旁通水阀16使得水流可以流经第一水流路41，从而第一水流路41中的水流与第一冷媒回路42进行换热后流经电池200上的换热流路201以对电池200进行加热。当控制第一旁通水阀16使得第一水流路41截止时，水流无法进入到第一水流路41中，从而停止对电池200的加热过程。可选地，第一旁通水阀16为电磁阀。

室外换热器5与第一冷媒回路42相连。第一旁通阀6串联在室外换热器5和第一冷媒回路42之间，第一节流元件7也串联在室外换热器5和第一冷媒回路42之间，从第一冷媒回路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。

电池冷却换热器17包括相互换热的第二水流路170和第二冷媒回路171，第二水流路170的两端适于与电池200的换热流路201相连，第二冷媒回路171的两端分别与第一冷媒流路9和第二冷媒流路10相连。第二旁通水阀19用于控制水流流经第二水流路170或者截止第二水流路170。具体而言，当需要对电池200进行冷却时，控制第二旁通水阀19使得水流可以流经第二水流路170，从而第二水流路170中的水流与第二冷媒回路171进行换热后流经电池200上的换热流路201以对电池200进行冷却。当控制第二旁通水阀19使得第二水流路170截止时，水流无法进入到第二水流路170中，从而停止对电池200的冷却过程。可选地，第二旁通水阀19为电磁阀。

第二旁通阀12和第三节流元件18并联连接，第二旁通阀12的两端分别与第一冷媒流路9和第二冷媒回路171相连，第三节流元件18具有开闭功能，第二旁通阀12的一端连接至室外换热器5和第二节流元件11之间。具体地，第三节流元件18具有节流降压的作用。可选地，第三节流元件18为电磁膨胀阀。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的第一冷媒回路42中。如果此时电池200需要加热，则控制第一旁通水阀16使得水流流经第一水流路41，第一水流路41中的水流获取第一冷媒回路42中的热量对电池200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进入到电池冷却换热器17的第二冷媒回路171中，从第二冷媒回路171排出的冷媒排入到第二冷媒流路10后回到压缩机2。

如果此时电池200在加热，则第二旁通水阀19使得第二水流路170截止，电池冷却换热器17的第二水流路170中无水流经过，电池冷却换热器17不换热。如果需要对电池200进行冷却时，则控制第二旁通水阀19使得水流流经第二水流路170，进入到第二水流路170中的带有电池200热量的水流与第二冷媒回路171中的冷媒进行换热，冷媒在第二冷媒回路171中进一步蒸发，电池200的废热得以利用，提高了车辆空调设备100的制热效率。

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的第一冷媒回路42。如果此时电池200需要加热，则控制第一旁通水阀16使得水流流经第一水流路41，第一水流路41中的水流获取第一冷媒回路42中的热量对电池200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。

如果此时电池200需要冷却，则第三节流元件18打开，从室外换热器5流出的一部分冷媒经过第三节流元件18节流降压后进入到电池冷却换热器17的第二冷媒回路171中进行蒸发，同时控制第二旁通水阀19使得水流流经第二水流路170，进入到第二水流路170中的水流与第二冷媒回路171中的冷媒进行换热实现对电池200进行冷却的目的，从第二冷媒回路171流出的冷媒流入第二冷媒流路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200需要加热，则控制第一旁通水阀16使得水流流经第一水流路，第一水流路41中的水流获取第一冷媒回路42中的热量对电池200加热。如果需要对电池200进行冷却，则第三节流元件18打开且控制第二旁通水阀19使得水流流经第二水流路170，实现对电池200进行冷却的目的。

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和第一旁通水阀16，可以选择性的利用吸收第一冷媒回路42中的冷媒热量的水流对电池200进行加热，节省能耗，可以降低加热过程对电池200的续航里程的影响，同时通过设置电池冷却换热器17、第二旁通水阀19、第二旁通阀12和第三节流元件18，可以选择性的利用与第二冷媒回路171中的冷媒进行换热的水流对电池200进行冷却，在制热时可以利用电池200的废热，提高制热能效。

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内设置风道风机15，风道风机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，风道风机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还包括第一回热器13，第一回热器13包括独立且相互换热的第一高温流路和第一低温流路，第一高温流路分别与第一节流元件7和第一冷媒回路42相连，第一低温流路构成第二冷媒流路10的一部分。也就是说，第一高温流路和第一低温流路是两个独立的冷媒流动通道，第一高温流路内的冷媒可与第一低温流路内的冷媒进行换热。

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，从第一冷媒回路42流出的冷媒流入到第一回热器13的第一高温流路中，从第一高温流路流出的冷媒经过第一节流元件7节流降压后流入到室外换热器5中，从室外换热器5流出的冷媒经过第一冷媒流路9、第二旁通阀12流入到第一低温流路，第一低温流路流出的冷媒回到压缩机2中。由于制热模式时，流入到第一高温流路内的冷媒温度高于流入到第一低温流路内的冷媒温度，因此第一回热器13具有回热作用，可以提高制热效果。

在车辆空调设备100处于制冷模式时，从第一冷媒回路42流出的冷媒通过第一旁通阀6直接流入到室外换热器5中，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，冷媒从室内换热器8流出后进入第一低温流路，第一低温流路流出的冷媒回到压缩机2中。在制冷模式时，由于第一回热器13的第一高温流路中无冷媒流过，因此第一回热器13无回热作用。

在本发明的一些具体实施例中，如图1和图2所示，第一回热器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内以限定出第一高温流路，注入管132和排出管133限定出第一低温流路，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。

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还包括第二回热器22，第二回热器22包括相互换热的第二高温流路220和第二低温流路221，第二高温流路220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，也就是说，第二高温流路220为第一冷媒流路9的一部分，第二高温流路220位于室外换热器5和第二节流元件11之间。

第二旁通阀12的一端连接至第二高温流路220和第二节流元件11之间，第二低温流路221的一端与回气口d相连，第二低温流路221的另一端分别与室内换热器8和第二冷媒回路171相连。

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排出的冷媒经过第二高温流路220后通过第二旁通阀12流入到第二低温流路221，第二低温流路221流出的冷媒回到压缩机2中。由此可知，第二高温流路220和第二低温流路221中的冷媒都是低温冷媒，第二高温流路220和第二低温流路221中的冷媒温差接近于0，因此第二回热器22在制热时无回热作用。

在车辆空调设备100处于制冷模式时，从室外换热器5排出的冷媒经过第二高温流路220后经过第一冷媒流路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，冷媒从室内换热器8流出后进入第二低温流路221，第二低温流路221流出的冷媒回到压缩机2中。由此可知，第二高温流路220中的冷媒温度高于第二低温流路221中的冷媒温度，第二回热器22具有回热作用，从而可以提高制冷效果。

在本发明的具体实施例中，如图1和图2所示，车辆空调设备100包括第一回热器13和第二回热器22，第二回热器22的第二低温流路221的一端通过第一回热器13的第一低温流路与回气口d相连，冷媒依次流经第二低温流路221和第一低温流路后流回到压缩机2中。

在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，第一水流路与第二水流路170相连，第一旁通水阀16的两端分别与第一水流路的两端相连，第二旁通水阀19的两端分别与第二水流路170的两端相连。由此可知，第一水流路、第二水流路170和换热流路201组成水回路。当第一旁通水阀16打开时截止第一水流路，当第二旁通水阀19打开时截止第二水流路170。可选地，水回路上串联有水泵300。

如图2所示，在本发明的进一步实施例中，车辆空调设备100还包括散热风机20和风冷散热器21，散热风机20转动以将空气导向风冷散热器21，风冷散热器21内设有第三水流路，第三水流路的两端适于与电池200上的换热流路201相连。具体而言，当散热风机20转动时，风冷散热器21可以起到散热的作用，可以利用风冷散热器21对电池200进行散热。具体地，可以根据散热负荷及空调需求单独通过风冷散热器21对电池200进行冷却，而无需开启压缩机2。在图2所示的示例中，第三水流路串联在水回路上。

根据本发明实施例的车辆，包括：电池200和根据本发明上述实施例的车辆空调设备100，其中电池200上设有换热流路201。第一水流路41的两端与换热流路201相连，第二水流路170的两端与换热流路201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第一冷媒回路42中的冷媒热量的水流对电池200进行加热，节省能耗，可以降低加热过程对电池200的续航里程的影响，可以选择性的利用与第二冷媒回路171中的冷媒进行换热的水流对电池200进行冷却，在制热时可以利用电池200的废热，提高制热能效。

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。