电动汽车空调系统及其控制方法与流程

本发明涉及电动汽车的制冷制热领域，具体地说是一种电动汽车空调系统及其控制方法。

背景技术：

与常规的汽车即燃油汽车相比，电动汽车是用电源代替了常规汽车燃油发动机的动力系统，从而致使用在常规车型上由发动机驱动的空调系统的压缩机以及通过发动机散热系统来取暖的暖风系统不能再使用在电动汽车上。在电动汽车中动力源是电源，所以把空调系统中的压缩机更换成电动压缩机，暖风系统中的水暖式暖风由电加热器PTC取代。由于电动空调系统的电动压缩机及暖风电加热器均消耗电动汽车的电能，如果空调系统消耗电能过大则会导致新能源汽车的行驶里程减小。

如何优化电动汽车中空调系统，提高空调系统的的制冷量以及暖风系统的制热量从而降低整个系统的电能消耗，是需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种电动汽车空调系统及其控制方法，来解决的问题为如何提高电动汽车中空调系统的制热量和制冷量以降低电能消耗的问题。

本发明的技术任务是按以下方式实现的，

电动汽车空调系统，包括电动压缩机、冷凝器总成、空调主机以及连通装置，电动压缩机、冷凝器总成以及空调主机通过连通装置连通组成制冷回路以及制热回路，还包括控制面板，冷凝器总成包括冷凝器和风机，空调主机包括蒸发器、排风机和PTC电加热器，控制面板包括控制器、电动压缩机开关、风机开关、排风机开关以及电加热开关，电动压缩机、电动压缩机开关、风机开关、排风机开关以及电加热开关均分别与控制器连接。

冷凝器总成中设置有辅助电加热器和温度传感器，温度传感器用于采集冷凝器表面的温度，辅助电加热器用于为冷凝器加热，辅助电加热器和温度传感器均与控制器连接。

控制面板中设置有保护电路、电磁开关Ⅰ和 电磁开关Ⅱ，电加热开关、控制器、电磁开关Ⅰ和PTC电加热器依次连接，温度传感器、控制器、电磁开关Ⅱ和辅助电加热器依次连接，电磁开关Ⅰ和电磁开关Ⅱ均与保护电路连接。

PTC电加热器为呈U形或蛇形的PTC电加热管，辅助电加热器为低功率的PTC电加热片组，所述PTC电加热片组中的多个电加热片交错排布呈格栅状。

控制面板中设置有变频器，风机开关、控制器、变频器以及风机依次连接，排风机开关、控制器、变频器以及排风机依次连接。

连通装置包括管道Ⅰ、管道Ⅱ、管道Ⅲ、管道Ⅳ、管道Ⅴ、双向膨胀阀以及多个电磁阀，电动压缩机的端口Ⅰ、管道Ⅰ、冷凝器、管道Ⅱ、蒸发器、管道Ⅲ、电动压缩机的端口Ⅱ依次连接组成制冷回路，电动压缩机的端口Ⅰ、管道Ⅳ、蒸发器、管道Ⅱ、冷凝器、管道Ⅴ、电动压缩机的端口Ⅱ依次连接组成制暖回路，管道Ⅰ、管道Ⅱ、管道Ⅲ、管道Ⅳ以及管道Ⅴ上均设置有电磁阀，双向膨胀阀设置在管道Ⅲ上，上述双向膨胀阀以及每个电磁阀均与控制器连接。

电动汽车空调系统的控制方法，上述任一项所述的电动汽车空调系统的控制方法包括：

控制面板控制电动压缩机、风机、排风机以及PTC电加热器的工作；

控制面板控制管道Ⅰ、管道Ⅱ以及管道Ⅲ上的电磁阀进入工作状态，且控制面板控制双向膨胀阀进入工作状态， 所述空调系统进入制冷模式；

控制面板控制管道Ⅳ、管道Ⅱ以及管道Ⅴ上的电磁阀进入工作状态，且控制面板控制双向膨胀阀进入工作状态， 所述空调系统进入制热模式；

控制面板控制电动压缩机和风机进入关闭状态，同时控制面板控制PTC电加热器和排风机进入工作状态，所述空调系统进入PTC电加热器单独制热模式。

所述空调系统进入制热模式下的制热控制方法包括：

控制面板控制电动压缩机、风机、排风机和PTC电加热器进入工作状态，所述空调系统进入PTC电加热辅助制热模式；

控制面板控制压缩机、风机和排风机进入工作状态，控制面板控制PTC电加热器进入关闭状态，所述电动空调系统进入无辅助制热模式。

控制方法还包括控制面板获取冷凝器总成内的冷凝器温度，当冷凝器温度值低于预定值时，控制面板控制辅助电加热器进入工作状态，所述空调系统进入除霜模式。

本发明的电动汽车空调系统具有以下优点：

1、本发明中空调主机中设置有PTC电加热器，当电动汽车的电量足时，可通过PTC电加热器和电动压缩机同时制暖，当电量不足时，可关闭电动压缩机，开启PTC电加热器和排风机，只通过PTC电加热器供暖，PTC电加热器具有耗电小、制热量大的优点，从而提高了制热量、降低了耗电量；

2、本发明中设置有风机开关、排风机开关，可通过上述开关分别调节风机以及排风机的转速，使得冷风或暖风有效均匀的吹散到车内空间里，避免热量的散失；

3、本发明中在冷凝器内设置有温度传感器以及辅助电加热器，当温度过低时，通过辅助电加热器为冷凝器加热，使得冷凝器内热交换进行的更加彻底，该辅助电加热器为低功率的PTC电加热片组，具有耗电小、制热量大的优点，从而提高了制热制冷能力、降低了耗电量；

4、本发明中PTC电加热器中电加热管为U型管或蛇形管，增加了该PTC电加热器的产热面积及散热面积、节省了电能，辅助电加热器为低功率的PTC电加热片组，所述多个电加热片交错排布呈格栅状，该辅助电加热器具有耗电量小、产热及散热面积大的优点。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图1为电动汽车空调系统的结构原理图；

附图2为电动汽车空调系统的控制原理框图；

图中：1、电动压缩机，2、管道Ⅳ，3、管道Ⅰ，4、冷凝器总成，5、辅助电加热器，6、风机，7、冷凝器，8、温度传感器，9、管道Ⅱ，10、双向膨胀阀，11、电磁阀，12、空调主机，13、PTC电加热器，14、排风机，15、蒸发器，16、管道Ⅲ，17、管道Ⅴ，18、控制器，19、变频器，20、电磁开关Ⅰ，21、电磁开关Ⅱ，22、电加热开关，23、排风机开关，24、风机开关，25、保护电路,26、电动压缩机开关。

具体实施方式

参照说明书附图和具体实施例对本发明的电动汽车空调系统及其控制方法作以下详细地说明。

实施例1：

本发明的电动汽车空调系统,包括电动压缩机1、冷凝器总成4、空调主机12、连通装置和控制面板，冷凝器总成4包括冷凝器7、风机6、温度传感器8和辅助电加热器5，空调主机12包括蒸发器15、排风机14和PTC电加热器13，连通装置包括管道Ⅰ3、管道Ⅱ9、管道Ⅲ16、管道Ⅳ2、双向膨胀阀10以及多个电磁阀11，电动压缩机1的端口Ⅰ、管道Ⅰ3、冷凝器7、管道Ⅱ9、蒸发器15、管道Ⅲ16、电动压缩机1的端口Ⅱ依次连接组成制冷回路，电动压缩机1的端口Ⅰ、管道Ⅳ2、蒸发器15、管道Ⅱ9、冷凝器7、管道Ⅴ17、电动压缩机1的端口Ⅱ依次连接组成制热回路，管道Ⅰ3、管道Ⅱ9、管道Ⅲ16、管道Ⅳ2以及管道Ⅴ17上均设置有电磁阀11，双向膨胀阀10设置在管道Ⅲ16上。

控制面板中设置有保护电路25、电磁开关Ⅰ20和 电磁开关Ⅱ21，电加热开关22、控制器18、电磁开关Ⅰ20和PTC电加热器13依次连接，温度传感器8、控制器18、电磁开关Ⅱ21和辅助电加热器5依次连接，电磁开关Ⅰ20和电磁开关Ⅱ21均与保护电路25连接。保护电路25外接电动汽车中的蓄电池组。

温度传感器8用于感知冷凝器7表面的温度并将温度数据传输到控制器18；辅助电加热器5为低功率的PTC电加热片组，PTC电加热片组中的多个电加热片交错排布呈格栅状，当冷凝器7表面的温度较低时，控制器18通过电磁开关Ⅱ21开启辅助电加热器5，辅助电加热器5为冷凝器7提供热能，从而使得冷凝器7中热交换更好的进行，该辅助电加热器5可在消耗少量电能的情况下为冷凝器7供暖，在节省电能的情况下提高了该空调系统的制热能力。

PTC电加热器13为呈U形的PTC电加热管，PTC电加热器13用于辅助空调制热，当汽车内温度较低时，可通过电加热开关22开启PTC电加热器13，PTC电加热器13可辅助辅助空调制热；或者当汽车内蓄电池的电量较少时，停止压缩机，仅由PTC电加热器13供热，从而可在节省电能的情况下提高该空调系统的制热能力。PTC电加热器13也可选用蛇形的电加热管，U型或蛇形均能够增加PTC电加热器13的产热和散热面积，从而可有效利用电能产生大量热能。

控制面板中还包括电动压缩机开关26、风机开关24、排风机开关23以及变频器19，电动机压缩开关26与控制器18连接，用于调节电动压缩机1的开启或关闭；风机开关24、控制器18、变频器19和风机6依次连接，可通过风机开关24调节风机6的转速及转向，使得热风有效吹散到空间内，进而在节省了电能的情况下提高该空调系统的制热量；排风机开关23、控制器18、变频器19和排风机14依次连接，可通过排风机开关23调节排风机14的转速和转向，使得冷风有效吹散到空间内，进而在节省了电能的情况下提高该空调系统的制冷量。

本发明电动汽车空调系统的使用方法为：当车内温度较低时，该空调系统可通过蒸发器15（作为冷凝器7）中释放热量的制热，或者通过PTC电加热器13辅助蒸发器15（作为冷凝器7）进行制热，或者PTC电加热器13单独制热；当车内温度较高时，可通过蒸发器15吸收热量进行制冷；在制热或制冷的过程中，可调节风机6或排风机14的转向和转速；当车内温度过低影响冷凝器7工作时，可通过辅助电加热器5制热为冷凝器7加热。

实施例2：

本发明电动汽车空调系统的控制方法为实施例1中的电动空调系统的控制方法，包括：

控制面板控制电动压缩机1、风机6、排风机14以及PTC电加热器13的工作；

控制面板控制管道Ⅰ3、管道Ⅱ9以及管道Ⅲ16上的电磁阀11进入工作状态，且控制面板控制双向膨胀阀10进入工作状态， 所述空调系统进入制冷模式；

控制面板控制管道Ⅳ2、管道Ⅱ以及管道Ⅴ上的电磁阀进入工作状态，且控制面板控制双向膨胀阀10进入工作状态， 所述空调系统进入制热模式；

控制面板控制电动压缩机1和风机6进入关闭状态，同时控制面板控制PTC电加热器13和排风机14进入工作状态，所述空调系统进入PTC电加热器13单独制热模式；

控制面板获取冷凝器总成4内的冷凝器7的温度，当冷凝器7的温度值低于预定值时，控制面板控制辅助电加热器5进入工作状态，所述空调系统进入除霜模式。

其中，空调系统进入制热模式下的制热控制方法包括：

控制面板控制电动压缩机1、风机6、排风机14和PTC电加热器13进入工作状态，所述空调系统进入PTC电加热辅助制热模式；

控制面板控制电动压缩机1、风机6和排风机14进入工作状态，控制面板控制PTC电加热器13进入关闭状态，所述电动空调系统进入无辅助制热模式。

具体地，本发明电动汽车空调系统在制冷模式下的工作过程为：

（1）、在控制器18的控制下开启管道Ⅰ3、管道Ⅱ9以及管道Ⅲ16上的电磁阀，并开启双向膨胀阀10，使得电动压缩机1的端口Ⅰ、管道Ⅰ3、冷凝器7、管道Ⅱ9、蒸发器15、管道Ⅲ16、电动压缩机1的端口Ⅱ依次连接组成制冷回路；

（2）、启动电动压缩机开关26，开启电动压缩机1，蒸发器15吸收热量，排风机14使得经过蒸发器15的低温气体流动形成制冷效果；

（3）、根据环境需要，通过排风机开关23调节排风机14的转速及转向，使得冷风吹向车内空间。

本发明电动汽车空调系统在制冷模式下的工作过程为：

（1）、在控制器18的控制下开启管道Ⅳ2、管道Ⅱ9以及管道Ⅴ17上的电磁阀11，并开启双向膨胀阀10，使得电动压缩机1的端口Ⅰ、管道Ⅳ2、蒸发器15、管道Ⅱ9、冷凝器7、管道Ⅴ17、电动压缩机1的端口Ⅱ依次连接组成制热回路；

（2）、启动电动压缩机开关26，开启电动压缩机1，此回路中蒸发器15作为冷凝器7散发热量，冷凝器7作为蒸发器15吸收热量，排风机14使得经过冷凝器7的高温气体形成制热效果；

（3）、当环境温度过低时，单纯依靠蒸发器15制热效果不好，可通过电加热开关22开启PTC电加热器13，PTC电加热器13辅助制热；

（4）、当车载蓄电池电量较少时，可通过电动压缩机开关26关闭电动压缩机1，并通过风机开关24关闭风机6，通过排风机开关23开启排风机14，即由PTC电加热器13单独制热，排风机14将PTC电加热器13产生的热量吹散到车内空间；

（5）、当外部环境温度过低，冷凝器7的温度低于预设值时，在控制器18控制下开启辅助电加热器5，辅助电加热器5为冷凝器7制热，使得冷凝器7内热交换进行的更彻底；

（6）、根据环境需要，通过排风机开关23调节排风机14的转速及转向，使得热风吹向车内空间。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。