电动汽车用一体化空调系统的制作方法
【专利摘要】电动汽车用一体化空调系统，属于电动汽车空调系统装置【技术领域】。该系统包括电动压缩机总成（1）、新型HVAC总成（2）、空调控制面板（3）、冷凝器总成（4）及空调管路（5）；电动压缩机总成（1）、冷凝器总成（4）与新型HVAC总成（2）通过空调管路（5）形成一个封闭的空调管路；新型HVAC总成（2）与空调控制面板（3）相连；电动压缩机总成（1）、新型HVAC总成（2）的高压端子与车身高压电池相连。本实用新型将电动汽车用空调专用件集成到HVAC总成上，节约系统空间、减轻系统重量、降低能耗，体积小、重量轻、性能好、安全性高，可根据整车情况及顾客的需求调整设计尺寸参数，可广泛应用于混合动力汽车、纯电动汽车或其他新能源汽车上。
【专利说明】电动汽车用一体化空调系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电动汽车用一体化空调系统，属于电动汽车空调系统装置【技术领域】。
【背景技术】
[0002]电动汽车采用高电压的蓄电池供电，蓄电池的能量有限，如何充分利用电池的电能，将整车的能效比得以提升，成为电动汽车研发的重点。而作为汽车的耗能大户一空调系统来说，如何实现降耗节能并保证安全舒适，是当前研究的重要课题。
[0003]电动汽车空调系统降耗节能一般都是从几个方面考虑:1)、减轻空调系统重量、减小占用空间。由于电动汽车的体积一般均较小，如何布置空调系统，又能使空调的性能提升也是当前业内研究的课题；2)、电动压缩机控制方式采用变转速控制，但一般压缩机的转速范围低，能耗的控制上不优良，没有最大限度地降耗；3)、减小整车的换热空间等。
[0004]电动汽车一般有车身高压电池和车身低压电池。车身高压电池，安装在电动车后排座椅下车身底盘上，作用为能够给需要用到高压电(300V?400V)的设备(比如压缩机)提供电能；车身低压电池，安装在电动车发动机舱内，作用为给需要低压电(12V)的设备(夜光灯、控制面板等)提供电能。
[0005]A/C E⑶(空调电子控制单元)，一般安装在蒸发器总成壳体的上方，作用是整个空调系统的神经中枢，采集空调系统运行中的压力、温度、开关信号等各种信号，将信号运算放大后，输入给车身电脑(车身电子控制单元)空调请求信号，最终由车身的控制单元根据此信号，控制压缩机的启停，给相关器件发送制冷或采暖信号。
[0006]本实用新型从减轻空调系统重量、减小占用空间一由于电动汽车的体积一般均较小——如何布置空调系统，又能使空调的性能提升进行研究、考虑。
实用新型内容
[0007]为了克服现有存在的问题，本实用新型的目的是提供一种电动汽车用一体化空调系统。该电动汽车用一体化空调系统在减轻空调系统重量，合理降低系统占用的空间和改善压缩机的控制策略方面及提升系统的安全舒适角度进行了系统的考虑，将空调系统集成、控制策略优化，研发出集成度高、节能性优良、安全性得以保障的新型一体化空调系统。
[0008]本实用新型提供的技术方案是，
[0009]电动汽车用一体化空调系统，该一体化空调系统包括电动压缩机总成、新型HVAC总成、空调控制面板、冷凝器总成及空调管路；电动压缩机总成排气端通过空调管路与冷凝器总成一端相连；冷凝器总成另一端通过空调管路与新型HVAC总成一端相连；新型HVAC总成另一端通过空调管路与电动压缩机总成吸气端相连；至此形成一个封闭的管路；
[0010]空调控制面板通过导线及拉线与新型HVAC总成相连；
[0011]电动压缩机总成驱动端、新型HVAC总成(PTC加热器)通过车身高压线束与车身高压电池相连；[0012]电动压缩机总成、冷凝器总成、空调控制面板及新型HVAC总成通过车身低压线束与车身低压电池相连。
[0013]电动压缩机总成包括外壳、驱动电机、压缩机控制器，电机与压缩机控制器集成在外壳内部；电机与压缩机控制器相连，压缩机控制器控制电机是否启动及控制压缩机的转速。
[0014]所述新型HVAC总成包括暖风总成、蒸发器总成；
[0015]所述暖风总成包括PTC加热器、PTC温度传感器、吹脸风门板、吹脚风门板、除霜风门板、冷暖风门板、暖风上、下壳体副总成；
[0016]PTC加热器在整个暖风总成的最左端，PTC温度传感器用固定卡子安装在PTC加热器上；PTC加热器的右面为冷暖风门；PTC加热器的上、下面通过暖风上、下壳体副总成固定住；PTC加热器的前面为吹脸风门板；PTC加热器的后面为暖风上、下壳体副总成；
[0017]吹脸风门板的左、上、下、前面都是暖风上、下壳体副总成；吹脸风门板的右面为吹脚风门板；
[0018]吹脚风门板的右面为除霜风门板；吹脚风门板的上、下、前面都是暖风上、下壳体副总成；吹脚风门板的后面为冷暖风门板；
[0019]除霜风门板的右、上、下、前面都是暖风上、下壳体副总成；除霜风门板的后面为冷暖风门板；
[0020]冷暖风门板的右、上、下、后面为暖风上、下壳体副总成；
[0021]暖风上、下壳体副总成合上后构成暖风总成的外壳；
[0022]所述蒸发器总成包括蒸发器芯体(带热敏电阻)、鼓风机、调速电阻、内外风门、蒸发器上、下壳体副总成、A/C ECU(空调电子控制单元)、滴水管；
[0023]蒸发器芯体(带热敏电阻)的左、上、下、前、后面连接蒸发器上、下壳体副总成；蒸发器芯体(带热敏电阻)的右面为鼓风机；
[0024]鼓风机是安装在蒸发器上、下壳体副总成的下壳体中的右侧，其中一半的体积露在下壳体的下面外部，另外一半镶嵌在下壳体中；鼓风机的右、后面为蒸发器上、下壳体副总成；鼓风机的上面连接内外风门；鼓风机的前面为调速电阻；
[0025]调速电阻安装在蒸发器上、下壳体副总成的下壳体中的前面的中部，其中一半的体积露在下壳体前面的外部，另外一半镶嵌在下壳体中；调速电阻的左、右、上、下面都是蒸发器上、下壳体副总成；
[0026]内外风门的左、右、前、后面都是蒸发器上、下壳体副总成；
[0027]蒸发器上、下壳体副总成合上后构成蒸发器总成的外壳；
[0028]A/C E⑶(空调电子控制单元)在蒸发器上、下壳体副总成的上壳体上安装，A/CECU(空调电子控制单元)只有下面为蒸发器上、下壳体副总成；
[0029]滴水管在蒸发器上、下壳体副总成的下壳体的外后面的左下角安装；
[0030]所述暖风总成、蒸发器总成之间通过螺钉和固定卡子连接，连接处用衬垫密封处理。
[0031]所述空调控制面板包括模式旋钮、风量旋钮(包含内外循环转换功能)、冷暖旋钮；
[0032]所述模式旋钮通过拉线与新型HVAC总成上的风门(吹脸风门板，吹脚风门板，除霜风门板)相连；风量旋钮通过导线连接调速电阻；同时风量旋钮还通过拉线与内外风门板相连；冷暖旋钮通过拉线与冷暖风门板相连。
[0033]所述冷凝器总成由冷凝器芯体、过冷器和压力开关组成；
[0034]冷凝风机(车身自带)在冷凝器芯体表面起快速散热作用，过冷器在冷凝器芯体出液端起干燥过滤作用，压力开关安装在冷凝器芯体进气端。
[0035]所述空调管路接头部位有螺纹。
[0036]本实用新型是在传统车用空调系统的基础上增加相应的电动汽车空调专用件，并将专用件集成到各相应部位后，加以控制上的优化，以实现集成度高、舒适性提升、安全有保障的目标。本实用新型的组成有:电动压缩机总成、新型HVAC总成、空调控制面板、冷凝器总成及空调管路等。新型HVAC总成包括:暖风总成、蒸发器总成；电动压缩机总成为一体化电动压缩机；冷凝器总成为过冷式冷凝器总成(取消储液器，用过冷器代替储液器)。对于电动汽车空调系统而言，专有件包含:PTC加热器、A/C ECU (空调电子控制单元)、电动压缩机、空调控制面板。各专有件的特点:PTC加热器:体积小、重量轻、换热量高，带有过温保护功能;A/C ECU (空调电子控制单元):对压缩机的控制可选:带有各种自我保护功能及PWM控制和CAN总线控制；电动压缩机:体积小，重量轻，效率最高可达2.1，可接收和发出PWM信号和CAN信号等。为达到将空调系统一体化的目的，本实用新型将PTC加热器集成到暖风总成上JfA/C ECU (空调电子控制单元)集成到蒸发器总成上；电动压缩机总成的压缩机控制器集成到压缩机内部，使压缩机总体的占用空间和质量降低，将储液器去掉后用过冷式冷凝器代替，再将暖风总成、蒸发器总成集成，形成新的电动汽车一体化空调系统。空调制冷时，根据系统的压力信号、开关量信号及系统的温度设定，经A/C ECU(空调电子控制单元)的运算后通过总线控制压缩机的转速，压缩机同时将转速、电量消耗、漏电检测、压力信号等反馈回A/C ECU(空调电子控制单元)。采暖时:根据系统采集的温度信号、开关量信号及系统的温度设定，经A/C ECU (空调电子控制单元)后将信号传输给PTC加热器，PTC加热器开始工作；A/C E⑶(空调电子控制单元)同时还与车身VMS (车载电脑)通过CAN总线互动，时时将空调系统的运行状态上报VMS，VMS根据车身电量状态决定是否允许空调系统运行。A/CECU(空调电子控制单元)和车身VMS的互动及对压缩机和PTC加热器形成的闭环控制，大大提升了系统的降耗和安全性。
[0037]本实用新型的特点是将电动汽车用空调专用件(除电动压缩机外)集成到新型HVAC总成上后，在总成电器部件上添加新的控制策略，使得总成具有节约系统的空间、减轻系统重量、降低能耗的特点。本实用新型的有益效果是:本实用新型具有体积小、重量轻、性能好及安全性高的特点。可根据整车情况合理布局及根据顾客的需求调整设计尺寸参数。可广泛应用于如下领域:1)混合动力汽车；2)纯电动汽车；3)其他新能源汽车上。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1是本实用新型结构示意图。其中，图中，1-电动压缩机总成，2-新型HVAC总成，3-空调控制面板，4-冷凝器总成，5-空调管路。
[0039]图2是本实用新型HVAC总成2的结构示意图。其中，图中:6_暖风总成，7_蒸发器总成。
[0040]图3是本实用新型暖风总成6结构示意图。其中，图(a)为暖风总成6的外部结构示意图，图(b)为暖风总成6的内部结构示意图即为去掉暖风总成6的上壳体的俯视图；图中:8-PTC加热器，9-PTC温度传感器，10-吹脸风门板，11-吹脚风门板，12除霜风门板，13-冷暖风门板，14-暖风上、下壳体副总成。
[0041]图4是本实用新型蒸发器总成7结构示意图。其中，图(a)为蒸发器总成7的外部结构示意图，图(b)为蒸发器总成7的内部结构示意图即为去掉蒸发器总成7的上壳体的俯视图；图中:15_蒸发器芯体(带热敏电阻)，16-鼓风机，17-调速电阻，18-内外风门板，19-蒸发器上、下壳体副总成，20-A/C EOT (空调电子控制单元)，21-滴水管。
[0042]其中，说明书中所描述的上、下、左、右、前、后各个方向全部是按(a)图上的坐标轴定义的。把图3上(a)图放在左侧把图4上的(a)图放在右侧对接能够组成图2的正视图。
【具体实施方式】
[0043]下面结合附图和实施例进行详细说明，以求对本实用新型的目的、特征和优点得到更深入地了解。
[0044]图1是本实用新型结构示意图。图中，1_电动压缩机总成,2-新型HVAC总成，3-空调控制面板，4-冷凝器总成，5-空调管路。如图1所示，电动汽车用一体化空调系统，该一体化空调系统主要包括电动压缩机总成1、新型HVAC总成2、空调控制面板3、冷凝器总成
4、空调管路5 ;所述电动压缩机总成1排气端通过空调管路5与冷凝器总成4 一端相连；冷凝器总成4另一端通过空调管路5与新型HVAC总成2 —端相连；新型HVAC总成2另一端通过空调管路5与电动压缩机总成1吸气端相连，至此形成一个封闭的管路。空调控制面板3通过导线与拉线与新型HVAC总成2相连；电动压缩机总成1、新型HVAC总成2通过车身高压线束由车身高压电池提供；电动压缩机总成1、冷凝器总成4、空调控制面板3及新型HVAC总成2通过车身低压线束由车身低压电池提供。
[0045]所述电动压缩机总成1是由外壳、电机及压缩机控制器构成，压缩机控制器与电机集成在外壳内部；压缩机控制器与电机相连，压缩机控制器控制电机是否启动及控制压缩机的转速。
[0046]图2是本实用新型HVAC总成2的结构示意图。图中，6_暖风总成，7_蒸发器总成。所述新型HVAC总成2包括暖风总成6、蒸发器总成7。暖风总成6、蒸发器总成7之间通过螺钉和固定卡子连接，连接处用衬垫密封处理。
[0047]本文中所描述的上、下、左、右、前、后各个方向全部是按(a)图上的坐标轴定义的。把图3上(a)图放在左侧把图4上的(a)图放在右侧对接能够组成图2的正视图。
[0048]图3是本实用新型暖风总成6结构示意图。图中:8_PTC加热器，9-PTC温度传感器，10-吹脸风门板，11-吹脚风门板，12-除霜风门板，13-冷暖风门，14-暖风上、下壳体副总成，如图3所示，PTC加热器8在整个暖风总成6的最左端，PTC温度传感器9用固定卡子安装在PTC加热器8上；PTC加热器8的右面为冷暖风门13 ;PTC加热器8的上、下面通过暖风上、下壳体副总成14固定住；PTC加热器8的前面为吹脸风门板10 ;PTC加热器8的后面为暖风上、下壳体副总成14 ；
[0049]吹脸风门板10的左、上、下、前面都是暖风上、下壳体副总成14 ;吹脸风门板10的右面为吹脚风门板11 ;
[0050]吹脚风门板11的右面为除霜风门板12 ;吹脚风门板11的上、下、前面都是暖风上、下壳体副总成14 ;吹脚风门板11的后面为冷暖风门板13 ；
[0051]除霜风门板12的右、上、下、前面都是暖风上、下壳体副总成14 ;除霜风门板12的后面为冷暖风门板13 ；
[0052]冷暖风门板13的右、上、下、后面为暖风上、下壳体副总成14 ；
[0053]暖风上、下壳体副总成14合上后构成暖风总成6的外壳。
[0054]图4是本实用新型蒸发器总成7结构示意图。图中:15_蒸发器芯体(带热敏电阻)，16-鼓风机，17-调速电阻，18-内外风门板，19-蒸发器上、下壳体副总成,20-A/C EQJ(空调电子控制单元)。如图4所示，蒸发器芯体(带热敏电阻)15的左、上、下、前、后面连接蒸发器上、下壳体副总成19 ;蒸发器芯体(带热敏电阻)15的右面为鼓风机16 ；
[0055]鼓风机16是安装在蒸发器上、下壳体副总成19的下壳体中的右侧，其中一半的体积露在下壳体的下面外部，另外一半镶嵌在下壳体中；鼓风机16的右、后面为蒸发器上、下壳体副总成19 ;鼓风机16的上面连接内外风门18 ;鼓风机16的前面为调速电阻17 ；
[0056]调速电阻17安装在蒸发器上、下壳体副总成19的下壳体中的前面的中部，其中一半的体积露在下壳体前面的外部，另外一半镶嵌在下壳体中；调速电阻17的左、右、上、下面都是蒸发器上、下壳体副总成19 ；
[0057]内外风门18的左、右、前、后面都是蒸发器上、下壳体副总成19 ；
[0058]蒸发器上、下壳体副总成19合上后构成蒸发器总成7的外壳；
[0059]A/C E⑶(空调电子控制单元)20在蒸发器上、下壳体副总成19的上壳体上安装，A/C ECU (空调电子控制单元)20只有下面为蒸发器上、下壳体副总成19 ；
[0060]滴水管21在蒸发器上、下壳体副总成19的下壳体外后面的左下角安装。
[0061]所述空调控制面板3包括模式旋钮、风量旋钮(包含内外循环转换功能)、冷暖旋钮。模式旋钮通过拉线控制新型HVAC总成2上的风门(10-吹脸风门板，11-吹脚风门板，12-除霜风门板)角度；风量旋钮通过导线连接调速电阻17，根据风量旋钮的档位来控制鼓风机16的风量；同时风量旋钮还通过拉线控制内外风门18是在内循环状态还是在外循环状态；冷暖旋钮通过拉线控制冷暖风门板13的打开角度并控制冷暖风出风量。
[0062]所述冷凝器总成4是由冷凝器芯体、过冷器和压力开关组成；冷凝风机(车身自带)在冷凝器芯体表面起快速散热作用，过冷器在冷凝器芯体出液端起干燥过滤作用，压力开关安装冷凝器芯体上，监测空调系统压力。
[0063]各总成之间可通过螺钉和固定卡子连接，连接部分用衬垫密封处理。
[0064]所述空调管路5是将各部件连接起来的装置，接头部位可有螺纹，用于连接部件。
[0065]本实用新型的特点是将电动汽车用空调专用件(除电动压缩机外)集成到新型HVAC总成2上后，在总成电器部件上添加新的控制策略，使得总成具有节约系统的空间、减轻系统重量、降低能耗的特点。
[0066]本实用新型将PTC加热器8集成到暖风总成6上；将A/C E⑶(空调电子控制单元)20集成到蒸发器总成7上；电动压缩机总成I的压缩机控制器集成到压缩机内部，使压缩机总体的占用空间和质量降低，将储液器去掉后用过冷式冷凝器代替，再将暖风总成、蒸发器总成集成，形成新的电动汽车一体化空调系统。
[0067]本实用新型的使用及优化性能设计:
[0068](I)制冷:A/C E⑶(空调电子控制单元)20时时采集电动压缩机的运行信号、各传感器的检测信号及各开关量信号，通过运算后发出压缩机的转速指示信号，使得压缩机根据实际需求平稳运转，此系统在降低能耗的同时压缩机的震动及噪音也相应的降低。
[0069](2)采暖:A/C E⑶(空调电子控制单元)20根据人工设定的温度信号、各传感器的检测信号及各开关量信号，通过运算后控制PTC加热器8的启停，使得PTC的功率根据需求合理地变化，解决了 PTC —直恒功率工作的问题，降低了系统的能耗，使得能源得以合理利用。
[0070]本实用新型体积小、重量轻、性能好及安全性高。可根据整车情况合理布局及根据顾客整车的需求调整本实用新型设计尺寸参数；可广泛应用于混合动力汽车、纯电动汽车、其他新能源汽车上。
【权利要求】
1.电动汽车用一体化空调系统，其特征在于，所述一体化空调系统包括电动压缩机总成(I)、新型HVAC总成(2)、空调控制面板(3)、冷凝器总成(4)及空调管路(5)； 电动压缩机总成(I)排气端通过空调管路(5)与冷凝器总成(4) 一端相连，冷凝器总成(4)另一端通过空调管路(5)与新型HVAC总成(2) —端相连，新型HVAC总成(2)另一端通过空调管路(5)与电动压缩机总成(I)吸气端相连，至此形成一个闭合的管路； 空调控制面板(3)通过导线及拉线与新型HVAC总成(2)相连； 电动压缩机总成(I)、新型HVAC总成(2)通过车身高压线束与车身高压电池相连； 电动压缩机总成(I)、冷凝器总成(2)、空调控制面板(3)及新型HVAC总成(4)通过车身低压线束与车身低压电池相连。
2.根据权利要求1所述的电动汽车用一体化空调系统，其特征在于，所述电动压缩机总成(I)包括外壳、驱动电机、压缩机控制器，电机与压缩机控制器集成在外壳内部，压缩机控制器与电机通过导线相连。
3.根据权利要求1所述的电动汽车用一体化空调系统，其特征在于，所述新型HVAC总成(2)包括暖风总成(6)、蒸发器总成(7);所述暖风总成(6)、蒸发器总成(7)之间通过螺钉及固定卡子连接，连接处有密封衬垫。
4.根据权利要求3所述的电动汽车用一体化空调系统，其特征在于，所述暖风总成(6)包括PTC加热器(8)、PTC温度传感器(9)、吹脸风门板(10)、吹脚风门板(11)、除霜风门板(12)、冷暖风门板(13)、暖风上、下壳体副总成(14)； PTC加热器(8)在整个暖风总成(6)的最左端，PTC温度传感器(9)用固定卡子安装在PTC加热器(8)上；PTC加热器(8)的右面连接冷暖风门(13) ；PTC加热器(8)的上、下面通过暖风上、下壳体副总成(14)固定住；PTC加热器(8)的前面连接吹脸风门板(10) ；PTC加热器(8)的后面连接暖风上、下壳体副总成(14)； 吹脸风门板(10)的左、上、下、前面连接暖风上、下壳体副总成(14);吹脸风门板(10)的右面连接吹脚风门板(11); 吹脚风门板(11)的右面连接除霜风门板(12);吹脚风门板(11)的上、下、前面连接暖风上、下壳体副总成(14);吹脚风门板(11)的后面连接冷暖风门板(13)； 除霜风门板(12)的右、上、下、前面连接暖风上、下壳体副总成(14);除霜风门板(12)的后面连接冷暖风门板(13); 冷暖风门板(13)的右、上、下、后面连接暖风上、下壳体副总成(14)。
5.根据权利要求3所述的电动汽车用一体化空调系统，其特征在于，所述蒸发器总成(7)包括带热敏电阻的蒸发器芯体(15)、鼓风机(16)、调速电阻(17)、内外风门(18)、蒸发器上、下壳体副总成(19)、A/C E⑶空调电子控制单元(20)、滴水管(21)； 带热敏电阻的蒸发器芯体(15)的左、上、下、前、后面连接蒸发器上、下壳体副总成(19);带热敏电阻的蒸发器芯体(15)的右面连接鼓风机(16)； 鼓风机(16)安装在蒸发器上、下壳体副总成(19)的下壳体中的右侧，其中一半的体积露在下壳体的下面外部，另外一半镶嵌在下壳体中；鼓风机(16)的右、后面连接蒸发器上、下壳体副总成(19);鼓风机(16)的上面连接内外风门(18);鼓风机(16)的前面连接调速电阻(17)； 调速电阻(17)安装在蒸发器上、下壳体副总成(19)的下壳体中的前面的中部，其中一半的体积露在下壳体前面的外部，另外一半镶嵌在下壳体中；调速电阻(17)的左、右、上、下面连接蒸发器上、下壳体副总成(19)；内外风门(18)的左、右、前、后面连接蒸发器上、下壳体副总成(19)；A/C E⑶空调电子控制单元(20)在蒸发器上、下壳体副总成(19)的上壳体上安装，滴水管(21)在蒸发器上、下壳体副总成(19)的下壳体外左下角安装。
6.根据权利要求5所述的电动汽车用一体化空调系统，其特征在于，所述蒸发器总成(7)上有3个所述A/C E⑶空调电子控制单元安装点，所述A/C E⑶空调电子控制单元通过螺钉安装在安装点上。
7.根据权利要求1所述的电动汽车用一体化空调系统，其特征在于，所述空调控制面板(3)包括模式旋钮、风量旋钮、冷暖旋钮；所述模式旋钮通过拉线与新型HVAC总成(2)上的吹脸风门板(10)、吹脚风门板(11)、除霜风门板(12)相连；风量旋钮通过导线连接调速电阻(17);同时风量旋钮还通过拉线与内外风门板(18)相连；冷暖旋钮通过拉线与冷暖风门板(13)相连。
8.根据权利要求1所述的电动汽车用一体化空调系统，其特征在于，所述冷凝器总成(4)由冷凝器芯体、过冷器和压力开关组成；车身自带的冷凝风机在冷凝器芯体表面，过冷器在冷凝器芯体出液端，压力开关安装在冷凝器芯体上。
9.根据权利要求1所述的电动汽车用一体化空调系统，其特征在于，所述空调管路(5)接头部位有螺纹。`
【文档编号】F24F1/02GK203518050SQ201320680915
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】赵艳华 申请人:北京首钢福田汽车空调器有限公司