车辆空调系统和具有其的车辆的制作方法

本发明涉及车辆配件制造技术领域,更具体地，涉及一种车辆空调系统和具有该空调系统的车辆。

背景技术：

随着国内环保要求的不断提高，新能源汽车尤其是纯电动汽车越来越普及。对于传统汽车的冬季采暖需求，一般采用发动机余热的方式解决。新能源汽车传统动力取消后，给空调系统采暖带来了很大的技术难题。

目前，一般采用电加热采暖方式，此方式效率较低，对整车的电量消耗较大，对整车的行驶里程影响较大。而采用热泵空调采暖方式，其换热效率能够提升到1.5以上，但制冷剂的物理性质决定了它的理想工作压力为0.2mpa左右，蒸发温度为0℃左右，当环境温度低于-5℃后，蒸发器的换热无法达到最佳工作状态，其效果会明显降低，无法达到预期的采暖效果。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种车辆空调系统，通过回收和利用轮毂电机产生的热量，能够有效提升车辆空调系统的采暖效果，减少车辆能量损失。

本发明还提供一种具有该空调系统的车辆。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明第一方面实施例的车辆空调系统，包括：电动压缩机，用于压缩并输出制冷剂；车内空调箱，与所述电动压缩机连接,所述车内空调箱能够在制冷模式和采暖模式之间切换，在制冷模式下，对所述电动压缩机输出的压缩后的所述制冷剂吸热，在采暖模式下，对所述电动压缩机输出的压缩后的所述制冷剂放热；车外换热器，与所述车内空调箱连接，所述车外换热器能够在冷凝模式和蒸发模式之间切换，在冷凝模式下，对经所述车内空调箱输出的压缩后的所述制冷剂进行冷凝，在蒸发模式下，对经所述车内空调箱输出的压缩后的所述制冷剂进行蒸发；热交换器，分别与所述车外换热器和所述电动压缩机连接，用于将在所述车外换热器吸热后的所述制冷剂与轮毂电机散热组件中的冷却液一起在所述热交换器中吸热；轮毂电机散热组件，与所述热交换器连接，用于将所述冷却液导入所述热交换器中；控制模块，与所述电动压缩机、所述车内空调箱、所述车外换热器、所述热交换器和所述轮毂电机散热组件连接，在采暖模式下，控制所述电动压缩机、所述车内空调箱、所述车外换热器、所述热交换器和所述轮毂电机散热组件、工作，并控制所述车内空调箱处于采暖模式，所述车外换热器处于蒸发模式，以及控制第一通路连通，所述第一通路包括依次连接的所述电动压缩机、所述车内空调箱、所述车外换热器、所述热交换器、所述轮毂电机散热组件和所述电动压缩机。

进一步地，在制冷模式下，所述控制模块控制控制所述电动压缩机、所述车内空调箱和所述车外换热器工作，并控制所述车内空调箱处于制冷模式，所述车外换热器处于冷凝模式，以及控制第二通路连通，所述第二通路包括依次连接的所述电动压缩机、所述车内空调箱、所述车外换热器和所述电动压缩机。

进一步地，所述车内空调箱包括：车内蒸发器，所述车内蒸发器分别与所述车外换热器和所述电动压缩机相连，在制冷模式下，由所述控制模块控制所述车内蒸发器吸收空气热量；车内冷凝器，所述车内冷凝器分别与车外换热器和所述电动压缩机相连，在采暖模式下，由所述控制模块控制所述车内冷凝器放热以加热车内空气；鼓风机，所述鼓风机用以循环车内空气。

进一步地，所述车内蒸发器通过第一膨胀阀与所述车外换热器相连，所述车内冷凝器通过第二膨胀阀与所述车外换热器相连。

进一步地，所述轮毂电机散热组件包括：轮毂电机；水泵，所述水泵的一端与所述轮毂电机相连，所述水泵的另一端与所述热交换器相连。

进一步地，所述轮毂电机散热组件还包括：第一温度传感器，所述第一温度传感器与所述水泵相连；电加热器，所述电加热器分别与所述第一温度传感器和所述热交换器相连，所述电加热器能够接收所述第一温度传感器所探测的温度信号以控制所述电加热器的启动或关闭；第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述热交换器相连；低温散热器，所述低温散热器分别与所述第二温度传感器和所述轮毂电机相连，所述低温散热器能够接收所述第二温度传感器所探测的温度信号以控制所述低温散热器的启动或关闭。

进一步地，在采暖模式下，当所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别探测到所述热交换器所需的换热能量高于阈值时，所述控制模块控制所述电加热器启动，且由所述控制模块控制三通阀关闭以闭合所述低温散热器与所述热交换器的通道，所述第一通路的冷却液流回所述轮毂电机以形成散热回路。

进一步地，在采暖模式下，当所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别探测到所述热交换器所需的换热能量等于预设值时，所述控制模块控制所述电加热器关闭，且由所述控制模块控制三通阀关闭以闭合所述低温散热器与所述热交换器的通道，所述第一通路的冷却液流回所述轮毂电机以形成散热回路。

进一步地，在采暖模式下，当所述轮毂电机产生的热量等于所述热交换器的换热要求时，所述控制模块控制所述电加热器关闭，且由所述控制模块控制三通阀打开以开启所述低温散热器与所述热交换器的通道，通过所述鼓风机对所述轮毂电机散热。

根据本发明第二方面实施例的车辆，包括根据上述实施例中所述的车辆空调系统。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

根据本发明实施例的车辆空调系统，通过回收和利用轮毂电机产生的热量，能够有效提升车辆空调系统的采暖效果，既能满足车辆冬季采暖的舒适性需求，又能减少车辆能量损失。

附图说明

图1为本发明实施例的车辆空调系统的工作原理图；

图2为本发明实施例的车辆空调系统的制冷原理图；

图3为本发明实施例的车辆空调系统的采暖原理图。

附图标记：

车辆空调系统100；

电动压缩机10；

车内空调箱20；车内蒸发器21；车内冷凝器22；鼓风机23；

车外换热器30；

热交换器40；

轮毂电机51；水泵52；第一温度传感器53；电加热器54；第二温度传感器55；低温散热器56；风机57；

第一膨胀阀61；第二膨胀阀62；

三通阀71；四通阀72。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的车辆空调系统100。

如图1至图3所示，根据本发明实施例的车辆空调系统100包括电动压缩机10、车内空调箱20、车外换热器30、热交换器40、轮毂电机散热组件和控制模块。

具体而言，电动压缩机10用于压缩并输出制冷剂。车内空调箱20与电动压缩机10连接,车内空调箱20能够在制冷模式和采暖模式之间切换，在制冷模式下，对电动压缩机10输出的压缩后的制冷剂吸热，在采暖模式下，对电动压缩机10输出的压缩后的制冷剂放热。车外换热器30与车内空调箱20连接，车外换热器30能够在冷凝模式和蒸发模式之间切换，在冷凝模式下，对经车内空调箱20输出的压缩后的制冷剂进行冷凝，在蒸发模式下，对经车内空调箱20输出的压缩后的制冷剂进行蒸发。热交换器40分别与车外换热器30和电动压缩机10连接，用于将在车外换热器30吸热后的制冷剂与轮毂电机散热组件中的冷却液一起在热交换器40中吸热。轮毂电机散热组件与热交换器40连接，用于将冷却液导入热交换器40中。控制模块与电动压缩机10、车内空调箱20、车外换热器30、热交换器40和轮毂电机散热组件连接，在采暖模式下，控制电动压缩机10、车内空调箱20、车外换热器30、热交换器40和轮毂电机散热组件、工作，并控制车内空调箱20处于采暖模式，车外换热器30处于蒸发模式，以及控制第一通路连通，第一通路包括依次连接的电动压缩机10、车内空调箱20、车外换热器30、热交换器40、轮毂电机散热组件和电动压缩机10。

换言之，根据本发明实施例的车辆空调系统100主要由电动压缩机10、车内空调箱20、车外换热器30、热交换器40、轮毂电机散热组件和控制模块组成。其中，电动压缩机10可以用于压缩并输出制冷剂，电动压缩机10可以将制冷剂压缩成高温高压的气体。车内空调箱20可以与电动压缩机10连接,车内空调箱20能够在制冷模式和采暖模式之间切换。在制冷模式下，车内空调箱20可以对电动压缩机10输出的压缩后的制冷剂吸热。在采暖模式下，车内空调箱20可以对电动压缩机10输出的压缩后的制冷剂放热。

车外换热器30可以与车内空调箱20连接，车外换热器30能够在冷凝模式和蒸发模式之间切换，车外换热器30可以通过四通阀72实现冷凝器和蒸发器的功能。车外换热器30在冷凝模式下，电动压缩机10工作，将压缩成的高温高压制冷剂经车内空调箱20进入车外换热器30进行冷凝，此时车外换热器30可以作为冷凝器施工场。车外换热器30冷凝处理后再循环进入车内空调箱20，此时车内空调箱20可以吸收空气的热量，达到车内降温的目的。车内空调箱20吸收空气的热量用以将车外换热器30冷凝后的制冷剂进行蒸发处理，蒸发处理后的制冷剂循环至电动压缩机10，保证电动压缩机10的循环工作，完成车辆空调系统100的制冷过程。

车外换热器30在蒸发模式下，控制模块电动压缩机10工作，将压缩的高温高压制冷剂经车内空调箱20进入车外换热器30进行蒸发处理。在此过程中，车内空调箱20进行冷凝放热，加热车内空气，实现车内采暖。车外换热器30可以作为蒸发器使用，通过机舱进行风冷吸热，然后车外换热器30处理后的制冷剂进入热交换器40与轮毂电机散热组件中的冷却液进一步吸热后循环至电动压缩机10，保证电动压缩机10的循环工作，完成车辆空调系统100的采暖过程。在车辆空调系统100的采暖过程中，有效利用了轮毂电机散热组件产生的热量损耗，提升车辆空调系统100的采暖效果，既能满足车辆冬季采暖的舒适性需求，又能减少车辆能量损失。

热交换器40可以分别与车外换热器30和电动压缩机10连接，热交换器40可以用于将在车外换热器30吸热后的制冷剂与轮毂电机散热组件中的冷却液一起在热交换器40中吸热。轮毂电机散热组件可以与热交换器40连接，轮毂电机散热组件可以用于将冷却液导入热交换器40中。控制模块可以与电动压缩机10、车内空调箱20、车外换热器30、热交换器40和轮毂电机散热组件连接。在采暖模式下，控制模块可以控制电动压缩机10、车内空调箱20、车外换热器30、热交换器40和轮毂电机散热组件、工作，同时控制模块可以控制车内空调箱20处于采暖模式，车外换热器30处于蒸发模式。在采暖模式下，控制模块可以控制电动压缩机10、车内空调箱20、车外换热器30、热交换器40、轮毂电机散热组件和电动压缩机10依次连接形成的第一通路连通，实现车辆空调系统100的采暖。

由此，根据本发明实施例的车辆空调系统，通过回收和利用轮毂电机散热组件产生的热量，能够有效提升车辆空调系统100的采暖效果，既能满足车辆冬季采暖的舒适性需求，又能减少车辆能量损失。

根据本发明的一个实施例，在制冷模式下，控制模块控制控制电动压缩机10、车内空调箱20和车外换热器30工作，并控制车内空调箱20处于制冷模式，车外换热器30处于冷凝模式，以及控制第二通路连通，第二通路包括依次连接的电动压缩机10、车内空调箱20、车外换热器30和电动压缩机10。

也就是说，如图2所示，车辆空调系统100在制冷模式下，控制模块可以控制控制电动压缩机10、车内空调箱20和车外换热器30工作，控制模块可以控制车内空调箱20处于制冷模式，控制车外换热器30处于冷凝模式，控制模块可以控制电动压缩机10、车内空调箱20、车外换热器30和电动压缩机10依次连接形成的第二通路连通。具体地，控制模块控制电动压缩机10工作并将制冷剂压缩成高温高压制冷剂，然后经车内空调箱20进入车外换热器30进行冷凝。此时，控制模块控制车外换热器30处于冷凝模式，制冷剂由车外换热器30冷凝处理后再循环进入车内空调箱20，车内空调箱20吸收空气的热量，达到车内降温的目的。车内空调箱20吸收空气的热量用以将车外换热器30导入的冷凝后的制冷剂进行蒸发处理，控制模块可以将蒸发处理后的制冷剂循环至电动压缩机10，保证电动压缩机10的循环工作，完成车辆空调系统100的制冷过程。

根据本发明的一个实施例，车内空调箱20包括车内蒸发器21、车内冷凝器22和鼓风机23。

具体地，车内蒸发器21分别与车外换热器30和电动压缩机10相连，在制冷模式下，由控制模块控制车内蒸发器21吸收空气热量。车内冷凝器22分别与车外换热器30和电动压缩机10相连，在采暖模式下，由控制模块控制车内冷凝器22放热以加热车内空气。鼓风机23用以循环车内空气。

换句话说，车内空调箱20主要由车内蒸发器21、车内冷凝器22和鼓风机23组成。其中，车内蒸发器21可以分别与车外换热器30和电动压缩机10相连，在制冷模式下，由控制模块控制车内蒸发器21吸收空气热量，控制模块控制电动压缩机10工作并将制冷剂压缩成高温高压制冷剂，然后经车内冷凝器22进入车外换热器30进行冷凝。控制模块控制车外换热器30处于冷凝模式，制冷剂由车外换热器30冷凝处理后再循环进入车内蒸发器21，车内蒸发器21对冷凝后的制冷剂进行蒸发处理以吸收空气的热量，车内空调箱20通过鼓风机23循环车内空气，达到车内降温的目的。

车内冷凝器22可以分别与车外换热器30和电动压缩机10相连，在采暖模式下，由控制模块控制电动压缩机10工作，将压缩的高温高压制冷剂经车内冷凝器22进入车外换热器30进行蒸发处理。在此过程中，制冷剂在车内冷凝器22中进行冷凝放热，加热车内空气，鼓风机23用于循环车内空气，实现车内采暖。车外换热器30可以作为蒸发器使用，通过机舱进行风冷吸热，然后车外换热器30处理后的制冷剂进入热交换器40与轮轮毂电机散热组件中的冷却液进一步吸热后循环至电动压缩机10，保证电动压缩机10的循环工作，完成车辆空调系统100的采暖过程。

根据本发明的一个实施例，车内蒸发器21通过第一膨胀阀61与车外换热器30相连，车内冷凝器22通过第二膨胀阀62与车外换热器30相连。

也就是说，车内蒸发器21可以通过第一膨胀阀61与车外换热器30相连，在制冷模式下，车外换热器30将冷凝后的制冷剂经第一膨胀阀61节流降压后进入车内蒸发器21进行蒸发处理，通过车内蒸发器21的蒸发吸热，达到车内降温的目的。车内冷凝器22可以通过第二膨胀阀62与车外换热器30相连，在采暖模式下，车内冷凝器22对电动压缩机10压缩后的高温高压的制冷剂进行冷凝放热，然后通过第二膨胀阀62节流降压后进入车外换热器30进行蒸发处理，通过机舱进行风冷吸热，车外换热器30处理后的制冷剂进入热交换器40与轮轮毂电机散热组件中的冷却液进一步吸热后循环至电动压缩机10，保证电动压缩机10的循环工作，完成车辆空调系统100的采暖过程。

根据本发明的一个实施例，轮毂电机散热组件包括轮毂电机51、水泵52、第一温度传感器53、电加热器54、第二温度传感器55和低温散热器56组成。

具体地，水泵52的一端与轮毂电机51相连，水泵52的另一端与热交换器40相连。第一温度传感器53与水泵52相连。电加热器54分别与第一温度传感器53和热交换器40相连，电加热器54能够接收第一温度传感器53所探测的温度信号以控制电加热器54的启动或关闭。第二温度传感器55与热交换器40相连。低温散热器56分别与第二温度传感器55和轮毂电机51相连，低温散热器56能够接收第二温度传感器55所探测的温度信号以控制低温散热器56的启动或关闭。

也就是说，轮毂电机散热组件主要由轮毂电机51和水泵52组成。其中，水泵52的一端可以与轮毂电机51相连，水泵52的另一端可以与热交换器40相连。热交换器40可以连接轮毂电机51的散热回路和制冷剂的运行回路，实现制冷剂和水泵52中的水路的换热功能。第一温度传感器53可以与水泵52相连。电加热器54可以分别与第一温度传感器53和热交换器40相连，电加热器54可以给轮毂电机散热回路中的冷却液加热，补充能量，电加热器54能够接收第一温度传感器53所探测的温度信号，并由控制模块根据探测温度信号控制电加热器54的启动或关闭。第二温度传感器55可以与热交换器40相连。低温散热器56可以分别与第二温度传感器55和轮毂电机51相连，低温散热器56可以用于轮毂电机51散热，低温散热器56能够接收第二温度传感器55所探测的温度信号，并由控制模块根据探测的温度信号控制低温散热器56的启动或关闭。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，在采暖模式下，当第一温度传感器53和第二温度传感器55分别探测到热交换器40所需的换热能量高于阈值时，控制模块可以控制电加热器54启动，并且可以由控制模块控制三通阀71关闭，以此闭合低温散热器56与热交换器40的通道，第一通路的冷却液可以流回轮毂电机51以形成散热回路。

当第一温度传感器53和第二温度传感器55分别探测到热交换器40所需的换热能量等于预设值时，控制模块可以控制电加热器54关闭，并且可以由控制模块控制三通阀71关闭，以此闭合低温散热器56与热交换器40的通道，第一通路的冷却液可以流回轮毂电机51以形成散热回路。

当轮毂电机51产生的热量等于热交换器40的换热要求时，控制模块可以控制电加热器54关闭，并且可以由控制模块控制三通阀71打开，以此开启低温散热器56与热交换器40的通道，通过鼓风机23对轮毂电机51散热。

总而言之，根据本发明实施例的车辆空调系统，通过回收和利用轮毂电机51产生的热量，能够有效提升车辆空调系统100的采暖效果，既能满足车辆冬季采暖的舒适性需求，又能减少车辆能量损失。

下面参照附图并结合具体实施例描述本发明的车辆空调系统100的工作原理。

如图1和图2所示，当车辆空调系统100运行在制冷模式状态时，控制模块控制电动压缩机10工作，由电动压缩机10压缩后形成的高温高压制冷剂经车内冷凝器22进入车外换热器30进行冷凝，此时车外换热器30作为冷凝器施工，然后通过第一膨胀阀61节流降压后进入车内蒸发器21，车辆空调箱通过鼓风机23循环车内空气，车内蒸发器21可以吸收空气热量，达到车内降温的目的。车辆空调系统100可以通过调节电动压缩机10转速实现车内温度控制。当车内有除霜、除雾需求时，可以按下除霜按键，车内蒸发器21可以用于降低车内湿度，车辆空调系统100会调节车内空调箱20的冷暖风门角度，车内空气经车内冷凝器22后混合，能够保持车内空调箱20一定的出风温度。

如图1和图3所示，当车辆空调系统100运行在采暖模式下，控制模块可以控制电动压缩机10工作，电动压缩机10压缩后产生的高温高压制冷剂经车内冷凝器22通过四通换向阀和第二膨胀阀62进入车外换热器30，此时车外换热器30作为蒸发器使用，通过机舱进行风冷吸热，然后进入热交换器40与轮毂电机51的冷却液进一步吸热后进入电动压缩机10。车内空调箱20通过鼓风机23循环车内空气，车内冷凝器22加热车内空气，实现车内采暖功能。车辆空调系统100通过调节电动压缩机10的转速控制车内温度。当车内有除霜、除雾需求时，通过三通阀71进行换向，热交换器40流出的制冷剂导入车内蒸发器21，车内蒸发器21用于降低车内湿度，车辆空调系统100会调节车内空调箱20的冷暖风门角度，车内空气经车内冷凝器22后混合，能够保持车内空调箱20一定的出风温度。

对于轮毂电机散热回路，车辆空调控制系统可以控制水泵52运行。当轮毂电机51产生的热量不满足热交换器40的换热需求时，车辆空调系统100可以通过第一温度传感器53和第二温度传感器55检测热交换器40两端的冷却液温度，由控制模块控制电加热器54的输出，并控制三通阀71关闭以截止低温散热器56的通道，冷却液流回轮毂电机51形成散热回路，到达空调系统快速采暖的目的。

当轮毂电机51产生的热量正好满足热交换器40的换热需求时，车辆空调系统100通过检测热交换器40两端的冷却液温度，控制电加热器54无功率输出，并控制三通阀71关闭以截止低温散热器56的通道，冷却液流回轮毂电机51形成散热回路。当轮毂电机51产生的热量正好满足热交换器40的换热需求时，车辆空调系统100通过检测热交换器40两端的冷却液温度，控制电加热器54无功率输出，并控制三通阀71开启以打开低温散热器56的通道，通过风机57以风冷方式对轮毂电机51进行散热。

根据本发明第二方面实施例的车辆包括根据上述实施例中的车辆空调系统100。由于根据本发明实施例的车辆空调系统100具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的车辆也具有相应的技术效果，即通过回收和利用轮毂电机51产生的热量，能够有效提升车辆空调系统100的采暖效果，既能满足车辆冬季采暖的舒适性需求，又能减少车辆能量损失。

根据本发明实施例的车辆的其他结构和操作对于本领域技术人员而言都是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。

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”、“优选实施例”、“具体实施方式”、或“优选实施方式”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。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。