专利名称:电动汽车用制冷制热系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动汽车用新型制冷制热系统，属汽车制冷制热技术领域：
。
背景技术：
由于化石能源的日益枯竭、石油价格的日益高涨、以及人类对地球保护意识的不 断增强，许多工程师和厂家都在努力用电动汽车来取代内燃机汽车。然而，许多因素还妨碍 了电动汽车的快速发展，其中包括电池的体积、重量、价格，充电时间和单次充电的行走距 离、汽车速度等的尖锐矛盾关系。如要求速度快或要求单次充电的行走距离长，比较直接的 办法是加大电池，然而在同等情况下，电池的加大必然导致电池体积和重量的增大以及价 格的增长。显然在不加大电池的条件下使汽车速度的加快和使单次充电的行走距离增长是 许多人的追求目标。本发明就是为了实现这一目标的。
公开号CN200964045公开了一种电动汽车空调取暖装置，该装置在暖风芯体旁设 有电加热装置，当车室内温度达不到驾驶员或乘客预先设定的温度时，ECU自动开启电加 热装置，接通电加热装置的电源，使之发热，从而提高车内温度。公开号CN101196316公开 了一种电动汽车空调系统，该空调系统包括燃油加热器，该燃油加热器与室内侧散热器相 连，用于加热室内侧散热器中的循环介质，以满足车室内的制热要求。公开号CN1431107公 开了一种利用液化天然气冷量的汽车空调器，包括液化天然气杜瓦、盘管换热器、套管换热 器、板翅换热器、蓄冷箱、风冷换热器等，同时与汽车的冷凝器、冷却水箱、发动机直接相连。 在现有的专利文献中尚未查到在电动汽车中同时采用液化气(N2、(A等)作为制冷源向汽 车室内供冷，又采用燃气作为加热源向汽车室内供暖的公开报道。
在普通电动汽车中，电池不仅仅用于驱动车轮，而很大一部分能量被用于其它辅 助设备中。如各种汽车灯具、各类汽车电机与电器、包括制冷供暖的空调系统等的电能消耗 十分可观，如把所有的附加电器同时都开起来，总耗电量可能超过8kW，这是电动汽车电池 的一个沉重负担，它们严重影响了电动汽车的速度和每次充电的最长行驶距离。在电动汽 车的这些附加消耗中，制冷和制热所需的能量是最大的。即使通常这两者不会同时使用，单 个使用所需的能量也是可观的。本发明就是要去掉电动压縮机和去掉电热取暖而用其它办 法来制冷和制热。
发明内容
本发明的目的是解决上述背景技术的不足，为了在不加大电动汽车电池的条件下 使车子的最高速度加快和使单次充电的行驶距离增长。其做法是减少附加电损耗而使电池 的能量更多地用于驱动车轮。
实现本发明目的的技术方案是，本发明提出一种方法，采用液态压縮空气气化制 冷来取代带压縮机的空调装置，用可燃气体燃烧制热来取代电加热器，并根据需要，由控制 系统自动控制车内空气的调节，汽车制冷制热系统均不使用电能(除冬天液态可燃气体贮 罐预热以及送风风扇外)。[0007] 所述液态压縮空气制冷采用液氮、液体二氧化碳或其他安全的液态气体作制冷 剂，制冷剂沿制冷剂输送管道(230)流入吸热交换器(240)气化把热带走，鼓风机再把冷气 吹入车内，变热后的制冷剂废气则随排放管(250)排出。
所述可燃气体燃烧制热采用液化气、酒精、甲醇或其他压縮液态可燃气体作燃料， 液态可燃气体沿可燃气体输送管道(330)流入燃烧室(340)经点火装置(185)点火后燃烧 发出热量并在燃烧室进行热交换，该热量可直接用于车内的取暖，也可用来加热其它热介 质，如空气，液体等，进行热交换，再把加热后的空气或液体输入到车内取暖，如用鼓风机再 把热气吹入车内。
为有效实现电动汽车的制冷制热过程，本发明利用电动汽车微电脑控制中心集中 进行控制在夏天温度较高需要制冷降温的天气里，车内环境控制器根据驾驶员的需求自 动控制制冷气体的释放时间和释放量，并通过鼓风机将冷气吹入车内降温。而在冬天温度 较低需要制热加温的天气里，车内环境控制器根据驾驶员的需求自动控制可燃气体的释放 时间和释放量进行燃烧加热，并通过鼓风机将热气吹入车内加温。
对于制冷和制热的控制由电动汽车的微电脑控制中心控制执行，控制系统结构框 图如附图l所示。所述控制系统分为3大部分输入部分，控制器部分，输出部分，输入部 分包括各类传感器(包括车温度传感器、火温度传感器、压力传感器、微量可燃气体传感器 等)，传感器将非电量的信号转换电信号输入至控制器；控制器包括微电脑，主要将输入信 号进行处理，并发出指令，发送到输出执行机构；输出部分包括各类阀门(制冷气体阀门、 可燃气体阀门等)、开关及指示灯，执行控制器的指令，并发出警示。
制冷系统的控制过程当控制器(150)打开制冷剂控制阀门(170)后，制冷剂即沿 制冷剂输送管道(230)流入吸热交换器(240)气化把热带走，鼓风机再把冷气吹入车内。变 热后的制冷剂废气则随排放管(250)排出。制冷剂压力传感器(155)是用来自动监测制冷 剂储存罐(210)内存有制冷剂的量，罐内液态制冷剂愈少，其压力愈低。当压力传感器显示 罐内压力接近常压，即制冷剂的量不够时，控制器(150)会点亮相关指示灯要求驾驶员添 加制冷剂或换新的制冷剂储存罐(210)。为了降低造价，简化系统，本发明可不用压力传感 器而用在线系统辨识的方法对制冷效果进行评估，然后从制冷效果间接估计剂在单位时间 里的释放量，当释放速率较低时，可预测罐内制冷剂的储存量接近尾声而点亮相关指示灯。 这样，不用传感器也可得到同样甚至更好的效果。由于本发明制冷系统不涉及压縮机，其故 障率较低，本发明故障主要源自管路是否畅通，控制器可以根据车温度传感器(110)反应 的温度进行在线检测，判别故障的原因和做出报警提示。
制热系统的控制过程当控制器(150)打开液态可燃气体控制阀门(180)后，可燃 气体即沿可燃气体输送管道(330)流入燃烧室(340)经点火装置(185)点火后燃烧发出热 量并在燃烧室进行热交换。该热量可直接用于车内的取暖，也可用来加热其它热介质，如空 气，液体等，即进行热交换，再把加热后的空气或液体输入到车内取暖，如用鼓风机把热气 吹入车内。可燃气体压力传感器(155)是用来自动监测可燃气体储存罐(210)内存有气体 的量，罐内可燃气体愈少，其压力愈低。当压力传感器显示罐内压力接近常压，即可燃气体 的量不够时，控制器(150)会点亮相关指示灯要求驾驶员添加可燃气体或换新的可燃气体 储存罐(310)。和制冷系统相类似，为了降低造价，简化系统，本发明可不用压力传感器而 用在线系统辨识的方法对加热效果进行估计，然后从加热效果间接估计燃烧剂在单位时间里的释放量，当释放速率较低时，可预测罐内制燃烧剂的储存量接近尾声而点亮相关指示 灯。这样，不用传感器也可得到同样甚至更好的效果。燃烧后的废气则随排放管(350)排 出。制热系统在车内还设置了微量可燃气体传感器(165)及其故障在线检测装置，一旦可 燃气体管道系统有任何泄漏或燃烧室燃烧不完全，控制器(150)会根据检测情况发出报警 指令，并自动切断供给可燃气体的来源，及早避免事故的发生。
考虑到在低温情况下，压縮液态可燃气体不易释放的问题，可燃气体储存罐(310) 必须安装自动加热装置。自动加热装置先由电产生热量进行加热，一旦燃烧开始即可关掉 电加热器而靠自身发出的热量供给储存罐(310)的加热，也可以用电动机的发热来预热和 加热燃气罐，这样可以节约电能。
本发明与现有技术相比较的有益效果是，由于本发明采用了压縮气体制冷来取代 带压縮机的空调装置和用可燃气体燃烧制热来取代电加热器的方法，大大减少了现有电动 汽车空调系统对电能的消耗，使之能将节约的电能用于动力消耗的需求，从而使电动汽车 的行驶距离和时间增长。
本发明适用于电动汽车，但不限于电动汽车使用，可适用于任何需要在无电能情 况下制冷制热的地方。
图1是制冷制热控制系统结构图。
图中图号表示汽车室内温度传感器(110)，火温度传感器(120)，控制按钮 (130)，控制旋钮(140)，通讯线路(145)，微电脑控制器(150)，压力传感器(155)，鼓风机 (160)，微量可燃气体传感器(165，)制冷气体阀(170)，可燃气体阀(180)，点火开关(185)， 风路控制(190)，指示灯(195)。
图2是用压縮气体制冷来取代带压縮机的空调装置原理图。
图中图号表示制冷剂储存罐(210)，制冷剂控制阀门(170)，制冷剂输送管道
(230)，吸热转换器(240)，制冷剂废气排放管(250)，制冷剂压力传感器(155)。
图3是用可燃气体燃烧制热来取代电加热器的取暖装置原理图。
图中图号表示可燃气体储存罐(310)，可燃气体控制阀门(180)，可燃气体输送
管道(330)，燃烧室(340)，可燃气体燃烧后废气排放管(350)，可燃气体压力传感器(155)。
图4为控制逻辑流程方框图。
具体实施方式
本发明实施例主要包括所述的制冷制热系统和控制系统。
本发明实施例的制冷系统如图2所示，该图是用液态压縮气体制冷来取代带压縮 机的空调装置示意图。图中制冷剂储存罐(210)内存有液态制冷剂。本实施例制冷剂采用 液氮，当控制器(150)打开制冷剂控制阀门(170)后，制冷剂即沿制冷剂输送管道(230)流 入吸热交换器(240)气化把热带走，鼓风机再把冷气吹入车内。变热后的制冷剂废气则随 排放管(250)排出。制冷剂压力传感器(155)是用来自动监测制冷剂储存罐(210)内存有 制冷剂的量。当制冷剂的量不够时，控制器(150)会点亮相关指示灯要求驾驶员添加制冷 剂或换新的制冷剂储存罐(210)。[0025] 本发明实施例的制热系统如图3所示，该图是燃烧压縮液态可燃气体制热来取代 电加热器取暖装置的示意图。图中可燃气体储存罐(310)内存有可燃气体，常见的可燃烧 气体如液化气，酒精，甲醇等均可，但不限于这几种。本实施例可燃液体燃料采用液化气，当 控制器(150)打开可燃气体控制阀门(180)后，液态可燃气体即沿可燃气体输送管道(330) 流入燃烧室(340)经点火装置(185)点火后燃烧发出热量并在燃烧室进行热交换。该热量 可直接用于车内的取暖，也可用来加热其它热介质，如空气，液体等，即进行热交换，再把加 热后的空气或液体输入到车内取暖，如用鼓风机再把热气吹入车内。可燃气体压力传感器 (155)是用来自动监测可燃气体储存罐(210)内存有气体的量。当可燃气体的量不够时，控 制器(150)会点亮相关指示灯要求驾驶员添加可燃气体或换新的可燃气体储存罐(310)。 燃烧后的废气则随排放管(350)排出。
本发明实施例制热系统在车内还设置了微量液化气传感器(165)及其故障在线
检测装置，一旦液化气管道系统有任何泄漏或燃烧室燃烧不完全，控制器(150)会根据检
测情况发出报警指令，并自动切断供给液化气的来源，及早避免事故的发生。
考虑到在低温情况下，压縮液态可燃气体不易释放的问题，可燃气体储存罐(310)
必须安装自动加热装置。自动加热装置先由电产生热量进行加热，一旦燃烧开始即可关掉
电加热器而靠自身发出的热量供给储存罐(310)的加热，这样可以节约电能。
图1所示为本发明实施例制冷制热控制系统结构图。所述控制系统分为3大部
分输入部分，控制器部分，输出控制部分。其输入部分中的汽车室内温度传感器(110)，控
制按钮(130)，控制旋钮(140)，和通讯线路(145)和通常的汽车空调取暖系统相类似，操作
方法也可以一样。
制热系统由火温度传感器(120)用于探测取暖时可燃气体的燃烧情况，并将探测 信号传到控制器，控制器根据需要，控制点火开关(185)和可燃气体阀(180)关闭或释放 最佳量的可燃气体并适时点火。对输出部分中的鼓风机(160)，风路控制(190)，和指示灯 (195)和通常的汽车空调取暖系统相类似。
制冷系统由制冷气体阀(170)，可燃气体阀(180)，点火开关(185)执行控制命令， 在控制器(150)从输入信号里探测到驾驶员需要降温，控制器(150)就控制制冷气体阀 (170)释放最佳量的制冷剂。相应在控制器(150)从输入信号里探测到驾驶员需要升温时， 控制器(150)就控制点火开关(185)和可燃气体阀(180)释放最佳量的可燃气体并适时点 火。当燃烧不正常时，要调节释放可燃气体的量。如不能燃烧，要及时停止释放可燃气体。 图4为控制逻辑流程框图，根据该框图可以对本发明的汽车空调系统进行控制。 为了简化系统、縮小制冷加热装置的尺寸和体积、降低成本，可将制冷和制热系统 结合到一起。只要使用不同的气体就可以在同一个系统上制冷和制热，即在热天里装上制 冷剂储存罐，在冷天里装上可燃气体储存罐。这两种罐的接口可做成相同，或罐的尺寸相近 以便互换。阀门、传感器、管道可完全共用。冷、热传导介质也可相同而在燃烧室进行热交 换，这样具有理想温度的空气可以通过鼓风机吹入车内。储存罐大小可根据需要确定， 一般 储存罐的容量以可用上l-3天即可。
本发明解决了电动汽车主要附件的能耗问题，使有限的电池能量尽最大可能地用 来驱动车轮，即在不增加电池的情况下，能保证车速、每次充电的行驶距离达到最佳。本发 明披露的非电能制冷制热系统很适用于电动汽车，但不限于电动汽车使用，而可适用于任何需要在无电能情况下制冷制热的地方'
权利要求
一种电动汽车用制冷制热系统，其特征在于，所述制冷系统采用液态压缩空气气化制冷来取代带压缩机的空调装置，所述制热系统采用可燃气体燃烧制热来取代电加热器。
2. 根据权利要求
1所述的电动汽车用制冷制热系统，其特征在于，所述液态压縮空气 制冷采用液氮、液体二氧化碳或其他安全的液态气体作制冷剂，制冷剂沿制冷剂输送管道 (230)流入吸热交换器(240)气化把热带走，鼓风机再把冷气吹入车内，变热后的制冷剂废 气则随排放管(250)排出。
3. 根据权利要求
1所述的电动汽车用制冷制热系统，其特征在于，所述可燃气体燃烧 制热采用液化气、酒精、甲醇或其他压縮液态可燃气体作燃料，液态可燃气体沿可燃气体输 送管道(330)流入燃烧室(340)经点火装置(185)点火后燃烧发出热量并在燃烧室进行热 交换，该热量可直接用于车内的取暖，也可用来加热其它热介质，如空气，液体等，进行热交 换，再把加热后的空气或液体输入到车内取暖，如用鼓风机再把热气吹入车内。
4. 根据权利要求
1所述的电动汽车用制冷制热系统，其特征在于，所述可燃气体燃烧 制热系统的控制采用火温度传感器(120)探测可燃气体的燃烧状况，控制器根据需要，控 制点火开关(185)和可燃气体阀(180)的关闭或释放最佳量的可燃气体并适时点火；所述 制热系统采用可燃气体压力传感器(155)自动监测可燃气体储存罐(210)内存有气体的 量，当可燃气体的量不够时，控制器(150)会点亮相关指示灯要求驾驶员添加可燃气体或 换新的可燃气体储存罐(310);所述制热系统在车内还设置了微量可燃气体传感器及其故 障在线检测装置， 一旦可燃气体管道系统有任何泄漏或燃烧室燃烧不完全，控制器(150) 会发出报警指令，并自动切断供给可燃气体的来源，及早避免事故的发生。
5. 根据权利要求
1所述的电动汽车用制冷制热系统，其特征在于，所述压縮气体制冷 的控制采用制冷剂压力传感器(155)来自动监测制冷剂储存罐(210)内存有制冷剂的量， 当制冷剂的量不够时，控制器(150)会点亮相关指示灯要求驾驶员添加制冷剂或换新的制 冷剂储存罐(210)。
6. 根据权利要求
1所述的电动汽车用制冷制热系统，其特征在于，所述制冷制热系统 中可以用在线系统辨识的方法对制冷或制热效果进行评估，然后从制冷或制热效果间接估 计制冷剂或燃气在单位时间里的释放量，当释放速率较低时，可预测罐内制冷剂或贮气罐 内燃气的储存量接近尾声而点亮相关指示灯，这样，不用传感器也可得到同样甚至更好的 效果。
专利摘要
一种电动汽车用制冷制热系统，该制冷系统采用液态压缩空气气化制冷来取代带压缩机的空调装置，利用液氮、液体二氧化碳或其他安全的液态气体作制冷剂，制冷剂沿输送管道流入吸热交换器把热带走，鼓风机把冷气吹入车内。所述制热系统采用可燃气体燃烧制热来取代电加热器，利用液化气、酒精、甲醇或其他液态可燃气体作燃料，液态可燃气体沿输送管道流入燃烧室经点火装置点火后燃烧发出热量并在燃烧室进行热交换，该热量可直接用于车内的取暖，也可用来加热其它介质，进行热交换，把加热后的空气输入到车内取暖。本发明带有系统自动检测以保安全和预测气体存储罐内气体的剩余量。本发明适用于电动汽车，还可适用于任何需要在无电能情况下制冷制热的地方。
文档编号F25B29/00GKCN101737999SQ200910186615
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月4日
发明者刘贻樟, 江从寿, 邹益华, 陈汉雄 申请人:江从寿;陈汉雄;邹益华;刘贻樟导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan