电动客车及其空调系统的制作方法

1.本实用新型涉及空调技术领域，特别是涉及一种电动客车的空调系统。


背景技术：

2.随着纯电动客车的不断增长，各大车厂对纯电空调提出了低温制热、集成电池散热等需求，以满足北方客户的需求，特别是在秋冬寒冷季节的制热需求。传统热泵低温制热衰减严重，甚至无法开启，因此现有电动客车多采用ptc电加热来供暖，高能耗，严重影响客车的续航能力。因此，研发一款超低温制热、高温制冷的客车空调系统，是未来电动客车行业的发展趋势。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电动客车及其空调系统，能够低温制热、高温制冷。
4.本实用新型提供一种空调系统，包括空调模块和增焓模块，所述空调模块包括包括通过制冷剂管路依次连接的压缩机、冷凝器、主路节流器和蒸发器；所述增焓模块包括经济器和辅路节流器，所述经济器包括主路径和辅路径，所述主路径串联于所述冷凝器与所述蒸发器之间的管路上，所述辅路径的进口与所述辅路节流器串联，所述辅路径的出口连接于所述压缩机的入口端，所述辅路节流器远离所述辅路径的一端连接于所述主路径和所述冷凝器之间的管路上，流过所述主路径的制冷剂可与流过所述辅路径的制冷剂进行热交换。
5.进一步地，所述压缩机具有排气口、吸气口以及增焓口，其中，所述排气口设于所述压缩机的出口端，所述吸气口和所述增焓口设于所述压缩机的入口端，所述吸气口与所述蒸发器的出口连接，所述增焓口与所述辅路径的出口连接。
6.进一步地，所述辅路径的出口与所述增焓口之间串接有第一过滤器。
7.进一步地，还包括电池散热模块，所述电池散热模块包括换热器和电池组，所述换热器包括进水口、出水口、冷媒进口和冷媒出口，所述进水口和出水口之间形成水流路径用于流通水流，所述水流路径连接于所述电池组，以对所述电池组散热；所述冷媒进口和冷媒出口之间形成冷媒路径，所述冷媒路径通过制冷剂管路连通所述冷凝器的出口与所述压缩机的入口端，流过所述冷媒路径的制冷剂可与流过所述水流路径的水流形成热交换。
8.进一步地，所述电池散热模块还包括第二节流器，所述第二节流器串联于所述冷凝器的出口与所述冷媒进口之间。
9.进一步地，还包括四通换向阀，所述四通换向阀包括可两两相通的第一接口、第二接口、第三接口以及第四接口，所述压缩机的出口端连接于所述第一接口，所述第二接口连接于所述冷凝器的进口，所述第三接口连接于所述压缩机的入口端，所述第四接口连接于所述蒸发器的出口。
10.进一步地，所述换热器的冷媒出口连接至所述第四接口和所述蒸发器的出口之间
的连接管路上。
11.进一步地，所述压缩机的出口端与所述第一接口之间串接有单向阀，所述第三接口与所述压缩机的入口端之间串接有气液分离器。
12.进一步地，所述蒸发器与所述主路径之间串接有储液器，或者所述冷凝器与所述主路径之间串接有储液器；所述冷凝器与所述主路节流器之间串接有第二过滤器。
13.本实用新型还提供一种包括上述空调系统的电动客车。
14.相较于现有技术，本实用新型电动客车的空调系统通过经济器的主路径与辅路径的热交换，提高制冷剂进入蒸发器前的过冷度，提高整个空调系统的能效，同时其中一部分回流的制冷剂在经济器中进行蒸发吸热并通过增焓口被吸入压缩机中，形成二次压缩、中压冷却循环，特别是在低温环境、高压缩比下，可以有效降低压缩机的排气温度，确保压缩机的可靠运行，保证低温制热、高温制冷的运行效果。
附图说明
15.图1为本实用新型电动客车的空调系统一实施例的系统框图。
16.图2为图1所示空调系统的空调模块的结构示意图。
17.图3为图1所示空调系统的电池散热模块的结构示意图。
18.图4为图1所示空调系统的增焓模块的结构示意图。
具体实施方式
19.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中示例性地给出了本实用新型的一个或多个实施例，以使得本实用新型所公开的技术方案的理解更为准确、透彻。但是，应当理解的是，本实用新型可以以多种不同的形式来实现，并不限于以下所描述的实施例。
20.图1
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3所示为本实用新型电动客车的空调系统的一具体实施例，所述空调系统包括空调模块10、电池散热模块20和增焓模块30。
21.请参阅图2，所述空调模块10包括压缩机11、室外热交换器12、主路节流器13、室内热交换器14以及顺序连接上述各个器件的制冷剂管路，制冷剂沿着管路在各个器件之间流动，实现室内外的热量交换。
22.压缩机11用于对低温低压的制冷剂蒸汽做功使其变为高温高压的气体，本实施例中压缩机11采用增焓压缩机，包括排气口110、吸气口112以及增焓口114，其中排气口110作为压缩机11的出口端，吸气口112和增焓口114作为压缩机11的入口端。所述排气口110、吸气口112分别与室外热交换器12、室内热交换器14连接，增焓口114与增焓模块30连接。室内热交换器14吸收室内的热量、室外热交换器12将吸收的室内热量释放至室外以实现制冷；或者，室外热交换器12吸收室外的热量、室内热交换器14将吸收的室外热量释放至室内以实现制热。较佳地，室外热交换器12、室内热交换器14分别搭配有风机15，提供强制气流加强热交换效率。主路节流器13连接于室外热交换器12与室内热交换器14之间，优选地为电子膨胀阀，对流过的制冷剂起到节流降压作用。
23.本实施例中，压缩机11与室内热交换器14、室外热交换器12通过四通换向阀40连接，通过四通换向阀40的换向改变制冷剂的流动方向，实现制冷与制热的转换。所述四通换
向阀40包括四个接口：第一接口、第二接口、第三接口、第四接口，所述四个接口两两连通。其中，第一接口为排气接口d，与压缩机11的排气口110连接；第三接口为回气接口s，与压缩机11的吸气口112连接；第二接口和第四接口分别与冷凝器和蒸发器连接。图示中，第二接口和第四接口其中之一为室外机接口c、另一位室内机接口e，室外机接口c与室外热交换器12连接，室内机接口e与室内热交换器14连接。四通换向阀40不带电时，其室外机接口c与排气接口d连通、室内机接口e与回气接口s连通；四通换向阀40带电时，其室外机接口c与回气接口s连通、室内机接口e与排气接口d连通。
24.空调模块10为制模式冷时，四通换向阀40不带电。此时，室外热交换器12作为冷凝器、室内热交换器14作为蒸发器，室外机接口c作为第二接口与冷凝器连接、室内机接口e作为第四接口与蒸发器连接。如图1中空心箭头所示，压缩机11排出的高温高压的制冷剂气体通过四通换向阀40的接口d、c流向室外热交换器12，在室外热交换器12放热冷凝成中温中压的液体。之后，冷凝液体通过主路节流器13的节流作用转变为低温低压的液体并流向室内热交换器14。低温低压的液体在室内热交换器14蒸发吸热为低温低压的气体，通过四通换向阀的接口e、s回到压缩机11，在压缩机11内再次压缩为高温高压的气体，完成一个制冷循环。制冷剂在室内热交换器14蒸发吸热、在室外热交换器12冷凝放热，将室内空气中的热量转移至室外，从而实现制冷。
25.空调模块10运行制热模式时，四通换向阀40带电。此时，室内热交换器14作为冷凝器、室外热交换器12作为蒸发器，室内机接口e作为第二接口与冷凝器连接、室外机接口c作为第四接口与蒸发器连接。如图1中实心箭头所示，压缩机11排出的高温高压的制冷剂气体通过四通换向阀40的接口d、e流向室内热交换器14，在室内热交换器14放热冷凝成中温中压的液体。之后，冷凝液体通过主路节流器13的节流作用转变为低温低压的液体并流向室外热交换器12。低温低压的液体在室外热交换器12蒸发吸热为低温低压的气体，通过四通换向阀的接口c、s回到压缩机11，在压缩机11内再次压缩为高温高压的气体，完成一个制热循环。制冷剂在室外热交换器12蒸发吸热、在室内热交换器14冷凝放热，将室外空气中的热量转移至室内，从而实现制热。
26.本实用新型采用四通换向阀40连接压缩机11与室外热交换器12、室内热交换器14，通过四通换向阀40的带电和不带电改变制冷剂在空调模块10中的流动方向，实现制冷与制热的转换。四通换向阀40的带电与不带电可以根据环境温度自动调节，使得空调模块10的运行更为智能。较佳地，压缩机11与四通换向阀40之间还串接有单向阀16，空调系统停机时，在低温环境中，防止过多的制冷剂回流到压缩机11中，形成液击，损坏压缩机。
27.较佳地，压缩机11的吸气口112与蒸发器之间还串接有气液分离器17，用于分离蒸发器向压缩机11输送的制冷剂中的液体，避免造成带液压缩而损伤压缩机11。图示实施例中，气液分离器17连接于压缩机11的吸气口112与四通换向阀40的回气接口s之间。当空调模块10制冷时，室内热交换器14作为蒸发器，通过四通换向阀40的接口e、s与气液分离器17连通；当空调模块10制热时，室外热交换器12作为蒸发器，通过四通换向阀40的接口c、s与气液分离器17连通。
28.较佳地，主路节流器13的出口与蒸发器的进口之间还串接有储液器18，用于暂存不进入循环的液态制冷剂，避免过多制冷剂进入蒸发器中，保证蒸发器出口不带液。图示实施例中，储液器18连接于主路节流器13与室内热交换器14之间。在其它实施例中，储液器18
页可以串接于室外热交换器12与主路节流器13之间。较佳地，冷凝器与蒸发器之间还串接有过滤器19a，用于过滤水分。图示实施例中，过滤器19a连接于室外热交换器12与主路节流器13之间。
29.请同时参阅图3，所述电池散热模块20用于对汽车电池散热，包括换热器21和第二节流器22。其中，换热器21串接于冷凝器与压缩机11之间；第二节流器22串接于冷凝器与换热器21之间，优选地为电子膨胀阀，将冷凝器出来的部分冷凝液体节流降压后输送至换热器21。主路节流器13、第二节流器22均连接至冷凝器的出口，两者呈并联设置，制冷剂大部分通过主路节流器13在空调模块10的管路内进行制冷/制热循环，一部分通过第二节流器22流过电池散热模块20对电池散热后回到空调模块10的管路内并再次进入制冷/制热循环。
30.换热器21优选地为板式换热器，包括有进水口23、出水口24、冷媒进口25和冷媒出口26。其中，进水口23和出水口24连通，在换热器21内构成水流路径；冷媒进口25和冷媒出口26连通，在换热器21内构成冷媒路径。较佳地，冷媒进口25位于换热器21的底部、冷媒出口26位于换热器21的顶部，制冷剂在换热器21的冷媒路径内由下向上流动；出水口24位于换热器21的底部、进水口23位于换热器21的顶部，水流在换热器21的水流路径内由上向下流动。如此，水流与制冷剂在换热器21内的流动方向相反，可以充分地进行热交换从而带走电池的热量。
31.具体地，进水口23、出水口24通过水管分别与水泵、电池连接构成完整的水循环回路。水泵串接于电池与换热器21的进水口23之间，即串接于换热器21的进水管路上。较佳地，水泵的进口还并接有水箱。冷却水在水泵的驱动下流过电池并吸收电池所产生的热量，吸热后的热水由进水口23流入换热器21，沿换热器21内的水流路径流动并释放热量，被制冷剂冷却的水由出水口24流出并回到电池再次吸热，如此水流不断循环将电池的热量及时地带走，使电池的工作温度保持在适当的范围内，保证电气安全。
32.换热器21的冷媒进口25通过管路与冷凝器的出口连接、冷媒出口26通过管路与压缩机11的吸气口112连接。电池散热模块20一般在炎热的时节启动，确保在高温环境下电池的工作温度处于安全温度范围内。此时，空调模块10处于制冷模式下，室外热交换器12作为冷凝器、室内热交换器14作为蒸发器。较佳地，室外热交换器12的出口与第二节流器22的进口连接、第二节流器22的出口与冷媒进口25连接，如图示中第二节流器22的进口连接于过滤器19a与主路节流器13之间的连接管路上；冷媒出口26连接于室内热交换器14的出口上，如图示中连接于室内热交换器14的出口与四通换向阀40的室内机接口e之间的连接管路上。
33.从冷凝器出来的冷凝液体在向蒸发器流动的过程中，如由室外热交换器12向室内热交换器14流动的过程中，部分冷凝液体通过第二节流器22节流降压后经冷媒进口25流入换热器21中，在热交换器21沿着冷媒路径流动并吸收水流在流过热交换器21的过程中所释放的热量，这部分冷凝液体吸热后再次蒸发并通过四通换向阀40的室内机接口e、回气接口s流向气液分离器17，经过气液分离后通过吸气口112回到压缩机11，再次进入空调模块10的制冷/制热循环。应当理解地，冷媒出口26也可以连接至四通换向阀40的回气接口s与气液分离器17的连接管路上。
34.请同时参阅图4，所述增焓模块30主要用于加强整个空调系统的制热性能，包括经
济器31和辅路节流器32。
35.经济器31串接于冷凝器与蒸发器之间，图示实施例中经济器31串接于储液器18与主路节流器13之间。经济器31包括有主路进口33、主路出口34、辅路进口35以及辅路出口36。其中，主路进口33与主路出口34连通，在经济器31内构成制冷剂流动的主路径；辅路进口35与辅路出口36连通，在经济器31内构成制冷剂流动的辅路径。较佳地，主路进口33设置于经济器31顶部、主路出口34设置于经济器31底部，制冷剂在主路径内由上向下流动；辅路进口35设置于经济器31底部、辅路出口36设置于经济器31顶部，制冷剂在辅路径由下向上流动，如此经济器31内的主路径、辅路径的流向相反。
36.空调模块10在制热模式下，室内热交换器14作为冷凝器、室外热交换器12作为蒸发器。储液器18的进口与热交换器14、出口与主路进口33连接、主路出口34与主路节流器13的进口连接。在其它实施例中，储液器18也可以串接于经济器31与室外热交换器12之间，此时经济器31的主路进口33与室内热交换器14的出口连接，主路出口34与储液器18的进口连接，储液器18的接口与室外热交换器12的进口连接。经济器31的辅路进口35连接于主路出口34与主路节流器13之间的连接管路上，从而由主路出口34流出制冷剂分流，部分朝向主路节流器13流动、部分朝向辅路进口35回流。辅路出口36与压缩机11的增焓口114连接，较佳地两者之间串接有过滤器19b，滤除向增焓口114输送的制冷剂中的杂质，以免损坏压缩机。辅路节流器32串接于主路出口34与辅路进口35之间，优选地为电子膨胀阀，对向辅路进口35回流的制冷剂节流降压，使得回流到辅路进口35的制冷剂的温度下降，与主路径中的制冷剂形成温差，增加主流路中制冷剂过冷度。
37.由室内热交换器14出来的冷凝液体在经过经济器31的主路径流出后分流，部分冷凝液体通过辅路节流器32后由辅路进口35回流入经济器31、沿辅路径向辅路出口36流动。回流的冷凝液体温度低于沿经济器31的主路径流动的冷凝液体的温度。如此，沿主路径流过经济器31的冷凝液体在经济器31内释放热量而进一步降温，然后由主路出口34流向蒸发器，也就是流向室外热交换器12；沿辅路径回流的冷凝液体在经济器31内吸热再蒸发并通过增焓口114被吸入压缩机11中，与室外热交换器12通过吸气口112输送至压缩机11的制冷剂蒸汽混合并进入空调模块10的制冷/制热循环中。
38.所述增焓模块30通过辅路节流器32降低回流至经济器31的制冷剂的温度，使其与流过经济器31主路径的制冷剂形成热交换，降低通过经济器31流向蒸发器的制冷剂的温度，提高制冷剂进入蒸发器前的过冷度，而过冷度的提高使得制冷剂单位制冷量有较大提高，提高整个空调系统的能效；回流的制冷剂在经济器31内蒸发吸热并通过增焓口114被吸入压缩机11中，实现热回收并使回流至压缩机11的制冷剂保持气态，形成二次压缩、中压冷却循环，特别是在低温环境、高压缩比下，可以有效降低压缩机11的排气温度，确保压缩机11的可靠运行，提高压缩机11的使用寿命。经验证，本实用新型空调系统可保证在
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25℃正常制热。
39.本实用新型空调系统在空调模块10的基础上集成电池散热模块20，通过换热器21的水流路径与冷媒路径的热交换，水流将吸收的电池热量在换热器21内释放、制冷剂在换热器21内吸收水流释放的热量并再次蒸发而回到压缩机11，对电池形成有效降温的同时实现热量回收。本实用新型空调系统在空调模块10的基础上集成增焓模块30，通过经济器31的主路径与辅路径的热交换，流向蒸发器的制冷剂在经济器31内放热、回流的制冷剂在经
济器31内蒸发吸热，在提高进入蒸发器的制冷剂的过冷度的同时，蒸发吸热的制冷剂回到压缩机11形成二次压缩、中压冷却循环，保证空调系统在低温环境，如
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25℃能够正常制热。所述空调系统应用于电动客车时，可以为整车实现低温取暖、高温制冷并给电池散热，而电池散热模块20、增焓模块30集成在空调模块10上，可以节约整车布局空间、综合成本低、节能高效。
40.需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式，根据本实用新型的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本实用新型的创造精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。