热泵式车辆用空调系统以及其除霜方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于电动汽车和混合动力车等的空调装置的热栗式车辆用空调系统以及其除霜方法。
【背景技术】
[0002]在车辆用空调系统中，电动汽车(EV)不能利用引擎排热来暖气。即便在混合动力车(HEV，PHEV)中，由于人们推进的节约燃料费化，将极力控制引擎令其停止，因此人们研究采用由使用制冷剂的热栗暖气系统或将冷却剂作为媒介的电暖器构成的暖气系统。特别是暖气运行的电力消费很大，因此人们希望采用一种能够实现高COP暖气的热栗系统，其中，电暖器的情况下为COPg I。
[0003]另一方面，在热栗系统的情况下，当于较低的外界气温下开着暖气驾车时，车室外热交换器即蒸发器上会出现结霜，导致从外界大气中的吸热量减少，结果会出现暖气效能下降的问题。因此，需要对车室外热交换器即蒸发器进行除霜(defrosting)，而如果使用适用于建筑物用热栗式空调装置的除霜方法，则无法继续进行暖气运行。在车辆用空调装置的情况下，会出现这样的问题:若停止暖气运行，则会导致窗户起雾，从而无法确保行车安全性，因此在车辆行驶过程中进行除霜操作很难。
[0004]在此，专利文献I提供了这样一种适用于EV车和HEV、PHEV车等的优质热栗式车辆用空调系统:共用现有的车辆用空调装置的冷气循环，通过追加最小限度的暖气用线路以及机器，从而能够以较低成本解决车室外蒸发器上的结霜问题。该系统为，对现有系统的冷气循环，连接设置于HVAC单元内的车室内蒸发器的下游一侧的车室内冷凝器，同时在车室外连接车室外蒸发器，从而构成暖气用热栗循环，在暖气运行时，若检测出车室外蒸发器的结霜，切断供应给车室外蒸发器的制冷剂，令制冷剂在车室内蒸发器一侧流通，切换为除湿暖气，得以让暖气继续运行。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献I:日本专利特开2012-158197号公报
【发明内容】
[0008]要解决的技术问题
[0009]在专利文献I的发明中，当暖气运行时，若出现车室外蒸发器结霜的情况，则在车室内蒸发器一侧令制冷剂流通，切换为除湿暖气，让暖气能够继续运行，而这段时间要么令车室外蒸发器自然除霜，要么在车辆停止之后，于无乘员的状态下且在车辆电池充电中或充电后进行除霜操作。
[0010]然而，在除霜操作时，因为没办法直接将热气体导入车室外蒸发器来进行除霜，因此采用利用车室内蒸发器吸热且利用车室内冷凝器散热，然后将暖风通风到车室外蒸发器的方法，所以当外界气温较低时，由于吸热量不足，不仅无法在短时间内有效地进行除霜操作，还会在外界气温低于o°c的情况下出现难以除霜等的问题。
[0011 ]本发明是鉴于这样的事实而制造出来的，其目的在于提供一种热栗式车辆用空调系统及其除霜方法，其在除霜操作时，同时给车室外冷凝器和车室外蒸发器双方流通热气体，从而即便外界气温较低，也能够在短时间内有效地除霜，并且可以直接共用现有的空调系统的冷气用循环。
[0012]技术方案
[0013]为了解决上述问题，本发明的热栗式车辆用空调系统及其除霜方法采用以下的方法。
[0014]S卩，本发明的一个形态所涉及的热栗式车辆用空调系统具备:冷气用冷冻循环，其依次连接有电动压缩机、车室外冷凝器、带有开闭阀功能的第一减压装置、设置在HVAC单元内的车室内蒸发器、蓄能器;车室内冷凝器，其配置在所述HVAC单元内的所述车室内蒸发器的下游一侧，且在借由制冷剂切换装置将制冷剂连接在电动压缩机的吐出线路上的同时，将制冷剂出口连接在所述车室外冷凝器出口一侧的液态制冷剂导管上;车室外蒸发器，其借助带有开闭阀功能的第二减压装置将制冷剂入口连接在所述车室外冷凝器的出口一侧，且制冷剂出口连接在所述蓄能器上，以及，旁路线路，其具有连接所述车室外冷凝器的出口一侧的制冷剂和所述蓄能器之间的带有开闭阀功能的第三减压装置，其中，可以由所述电动压缩机、所述制冷剂切换装置、所述车室内冷凝器、所述液态制冷剂导管、所述带有开闭阀功能的第二减压装置、所述车室外蒸发器、所述蓄能器来构成暖气用的热栗循环，同时在暖气运行时，若所述车室外蒸发器结霜，可构成为:第一除霜线路，其利用所述制冷剂切换装置使来自所述电动压缩机的热气体制冷剂经由所述车室外冷凝器、所述液态制冷剂导管、具有所述带有开闭阀功能的第三减压装置的旁路线路、所述蓄能器来进行循环，从而对所述车室外冷凝器进行除霜;第二除霜线路，其利用所述制冷剂切换装置使来自所述电动压缩机的热气体制冷剂经由所述车室外冷凝器、所述液态制冷剂导管、所述带有开闭阀功能的第二减压装置、所述车室外蒸发器、所述蓄能器来进行循环，从而对所述车室外蒸发器进行除霜。
[0015]根据上述形态，对于由电动压缩机、车室外冷凝器、接收机、带有开闭阀功能的第一减压装置、车室内蒸发器以及蓄能器组成的冷气用循环，因为是借助制冷剂切换装置来连接设置于HVAC单元内的车室内蒸发器的下游一侧的车室内冷凝器，同时在车室外冷凝器的出口一侧液态制冷剂导管上，借助带有开闭阀功能的第二减压装置，连接设置于车室外的车室外蒸发器，还连接了在车室外冷凝器的出口一侧液态制冷剂导管和蓄能器之间具有带有开闭阀功能的第三减压装置的旁路线路的结构，所以能够利用电动压缩机、制冷剂切换装置、车室内冷凝器、液态制冷剂导管、带有开闭阀功能的第二减压装置、车室外蒸发器、蓄能器构成暖气用热栗循环，同样也可以构成为以下两种除霜线路:在暖气运行时，若车室外蒸发器结霜，则利用制冷剂切换装置使来自电动压缩机的热气体制冷剂经由车室外冷凝器、液态制冷剂导管、具有带有开闭阀功能的第三减压装置的旁路线路以及蓄能器来进行循环，从而对车室外冷凝器的雪、结冰等进行除霜的第一除霜线路;利用制冷剂切换装置使来自电动压缩机的热气体制冷剂经由车室外冷凝器、液态制冷剂导管、带有开闭阀功能的第二减压装置、车室外蒸发器、蓄能器来进行循环，从而对车室外蒸发器的霜进行除霜的第二除霜线路。由此，在外界气温较低的情况下进行暖气运行时，即便车室外蒸发器结霜，或者车室外冷凝器上附着了雪、结了冰等，借助第一除霜线路和第二除霜线路，也能够将从电动压缩机吐出的热气体制冷剂导入至车室外冷凝器和车室外蒸发器，分别进行除霜，从而即便在外界气温较低的情况下也能够短时间内有效地进行除霜。并且，因为能够几乎直接共用现有的空调系统的冷气用循环，因此通过追加最小限度的暖气用线路和机器，从而能够提供结构比较简单、低成本、并且搭载性能优越，能够良好地适用于EV车或HEV、PHEV车等的、信赖度高的高效率热栗式车辆用空调系统。
[0016]在上述的热栗式车辆用空调系统中，利用所述暖气用热栗循环来进行暖气运行时，若检测出所述车室外蒸发器结霜，也可以将由所述车室外冷凝器散热而冷凝的制冷剂，经由具有所述带有开闭阀功能的第三减压装置的所述旁路线路，导入至所述蓄能器，切换到被所述电动压缩机吸入的热气体循环，从而可以继续进行暖气运行。
[0017]根据上述形态，当利用暖气用热栗循环进行暖气运行时，若检测出车室外蒸发器结霜，将由车室外冷凝器散热而冷凝的制冷剂，经由具有带有开闭阀功能的第三减压装置的所述旁路线路导入至蓄能器，切换到被电动压缩机吸入的热气体循环，从而继续进行暖气运行，因此即便由于在外界气温较低的情况下进行暖气运行而导致车室外蒸发器结霜，当将外界大气作为热源的热栗暖气困难时，通过切换为热气体循环，能够继续令暖气运行。由此，能够避免暖气运行的中断以及窗户起雾等问题，确保暖气效果和安全性。
[0018]在上述的热栗式车辆用空调系统中，也可以在将接收机设置于所述车室外冷凝器的出口一侧液态制冷剂导管的同时，将所述车室内蒸发器入口一侧的所述带有开闭阀功能的第一减压装置作为带有电磁阀的温度式自动膨胀阀。
[0019]根据上述的形态，在将接收机设置于车室外冷凝器的出口一侧液态制冷剂导管的同时，将车室内蒸发器入口一侧的带有开闭阀功能的第一减压装置作为带有电磁阀的温度式自动膨胀阀，因此通过与接收机的组合，可以使用温度式自动膨胀阀，通过使车室内蒸发器7的蒸发性能变得稳定，可以确保其控制性和信赖性，提升冷气性能，同时可以实现设置带有电磁阀的温度式自动膨胀阀的HVAC单元2周围的结构以及其控制系统变得简单。
[0020]在上述任意一个热栗式车辆用空调系统中，在令制冷剂于所述暖气用热栗循环中进行循环的状态下，也可以令所述车室内蒸发器入口一侧的所述带有开闭阀功能的第一减压装置的开闭阀功能打开，且将所述车室内蒸发器和所述车室外蒸发器双方或者所述带有开闭阀功能的第二减压装置关闭，从而令制冷剂流通于所述车室内蒸发器，这么一来可以选择除湿模式。
[0021]根据上述形态，在令制冷剂于暖气用热栗循环中进行循环的状态下，令车室内蒸发器入口一侧的带有开闭阀功能的第一减压装置的开闭阀功能打开，且将车室内蒸发器和车室外蒸发器双方或者带有开闭阀功能的第二减压装置关闭，从而令制冷剂流通于车室内蒸发器，这么一来可以选择除湿模式，因此在冷气或者暖气运行时，可以根据需要选择除湿模式，把车室内冷凝器切换为，将散热器、车室外蒸发器以及车室内蒸发器的双方或者单独车室内蒸发器作为蒸发器起作用的除湿操作，从而能够进行温度调节控制。由此，当冷气或暖气运行时，可以切换到适合的除湿模式来进行温度调节控制，从而能够执行舒适的除湿操作。该除湿操作时，通过同时使用车室内蒸发器和车室外蒸发器，能够提升温度线性特性即对设定温度的追踪性。
[0022]在上述任意一个热栗式车辆用空调系统中，所述车室外蒸发器的构成也可以为，在所述车室外冷凝器用的车室外风扇的通气道中，被配置在所述车室外冷凝器的下游一侦U，同时在使用所述第一除霜线路以及所述第二除霜线路进行除霜操作时，令所述车室外风扇处于停止状态。
[0023]根据上述形态，车室外蒸发器为，在车室外冷凝器用的车室外风扇的通气道中，被配置在车室外冷凝器的下游一侧，同时在使用第一除霜线路以及第二除霜线路进行除霜操作时，令车室外风扇处于静止状态的结构，因此通过将车室外风扇共用化为车室外冷凝器以及车室外蒸发器用，能够实现系统结构的简单化、低成本化的目的。此外，因为是让车室外冷凝器以及车室外蒸发器通过热气体制冷剂从内部加热来除霜的方法，因此在利用第一除霜线路以及第二除霜线路进行除霜操作时，能够停止车室外风扇而进行除霜，从而能够减少用于除霜操作的电力消耗。
[0024]在上述任意一个热栗式车辆用空调系统的除霜方法中，在所述车室外蒸发器结霜的情况下，也可以借助所述第一除霜线路，将附着于所述车室外冷凝器一侧的雪以及溅起来的水分形成的结冰等利用热气体制冷剂来进行除霜，之后切换为所述第二除霜线路，将所述车室外蒸发器的结霜利用热气体制冷剂来进行除霜。
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