电动汽车及其空调系统的制作方法

本发明主要涉及制冷与空调领域，更具体地，涉及一种电动汽车的空调系统。

背景技术：

电动汽车与普通内燃机汽车相比，具有无使用污染、噪声低及节省石油资源等特点，已成为新一代的清洁环保交通工具之一。在传统燃油汽车中，可以方便地获取利用发动机冷却水箱的热量以进行采暖，因此空调系统仅单循环制冷运行。但在电动汽车中没有发动机冷却水箱采暖，市售汽车的制热功能是采用ptc加热模式。但消耗电动汽车上的蓄电池电能，其制热效率相对较低，影响电动汽车的续行里程，制约了电动汽车推广、普及。因此期望有一种新型的冷暖两用式(热泵式)电动汽车空调系统。

另一方面，因汽车空调工作环境的特殊性如须承受频繁震动和冲击、空调的热负载大，压缩机结构空间有限等决定了其设计、安装、技术要求等方面与普通空调有很大区别。其他场合，例如家用的热泵型空调无法直接用于电动汽车。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种电动汽车及其空调系统，具有制冷和制热功能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电动汽车空调系统，包括压缩机、冷凝器、蒸发器、设置在所述冷凝器和所述蒸发器之间的并联的第一支路和第二支路、设置在所述压缩机出口管路和所述压缩机回气管路上的换向四通阀、设置在所述蒸发器输入端和输出端的膨胀阀，所述膨胀阀的一端与所述第一支路连接，所述第一支路包括串联的第一阀门和第二阀门，所述第二支路包括串联的毛细管、第三阀门和第四阀门，其中当所述电动汽车空调系统处于制冷模式时，所述换向四通阀设置将所述压缩机出口管路与所述冷凝器连接且将所述压缩机回气管路与所述蒸发器连接，所述第一阀门和第二阀门导通，所述膨胀阀的另一端与所述压缩机回气管路连接，所述第三阀门和第四阀门截止；当所述电动汽车空调系统处于制热模式时，所述换向四通阀设置将所述压缩机出口管路与所述蒸发器连接且将所述压缩机回气管路与所述冷凝器连接，所述膨胀阀与所述压缩机出口管路连接，所述第一阀门和第二阀门截止，所述第三阀门和第四阀门导通。

在本发明的一实施例中，所述压缩机上设有限压溢流阀，所述限压溢流阀包括多个不同孔径的溢流孔。

在本发明的一实施例中，电动汽车空调系统，还包括设置在所述压缩机和所述冷凝器之间的干燥瓶。

在本发明的一实施例中，电动汽车空调系统还包括控制器，连接所述换向四通阀以及所述第一至第四阀门。

在本发明的一实施例中，电动汽车空调系统还包括：

设于所述蒸发器上的第一温度传感器和第二温度传感器；

设于所述电动汽车内的第三温度传感器和设于所述电动汽车外的第四温度传感器；

所述第一至第四温度传感器电连接所述控制器。

在本发明的一实施例中，电动汽车空调系统还包括：

电磁离合器，用于将所述压缩机与电动汽车的电动机连接；

第一开关，连接所述控制器，用于控制所述电磁离合器的接合与分离。

在本发明的一实施例中，当所述第三温度传感器检测环境温度到达预定区间时，所述控制器控制所述电磁离合器分离。

在本发明的一实施例中，电动汽车空调系统还包括设于所述冷凝器上的风扇，以及设于所述蒸发器上的鼓风机。

本发明还提出一种电动汽车，包括如上所述的电动汽车空调系统，其中所述冷凝器设置于所述电动汽车的前仓内，且位于水箱后方。

在本发明的一实施例中，所述前仓的前面板设有百叶窗，所述控制器根据环境温度开启或关闭所述百叶窗。

与现有技术相比，本发明的电动汽车空调系统，能够进行制冷和制热，从而满足电动汽车的温度调节要求。并且相比电阻发热，本发明的热能效率更高，节能效果显著。另外，本发明的电动汽车空调系统只需在原有的制冷模式的空调系统下增加少量部件，即可实现制热，结构简单。

附图说明

图1是本发明一实施例的电动汽车空调系统的原理图，其中电动汽车空调系统处于制冷模式。

图2是本发明一实施例的电动汽车空调系统处于制热模式下的示意图。

图3是本发明一实施例的电动汽车空调系统的控制器原理图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

图1是本发明一实施例的电动汽车空调系统的原理图及制冷模式下的示意图。图2是本发明一实施例的电动汽车空调系统处于制热模式下的示意图。参考图1和图2所示，本实施例的一种电动汽车空调系统100，主要包括压缩机10、冷凝器20、蒸发器30这三个核心部件。在压缩机出口管路和压缩机回气管路上设有换向四通阀11，换向四通阀可具有四个端口a、b、c、d，它们可以根据不同的模式选择性地连接不同的部件。在冷凝器20和蒸发器30之间的并联有第一支路和第二支路，第一支路包括串联的第一阀门21和第二阀门22，第二支路包括串联的毛细管25、第三阀门23和第四阀门24。在蒸发器30的g、h两端设置膨胀阀31。膨胀阀31的一端x与第一支路连接。膨胀阀31的另一端w根据不同的模式选择性地连接压缩机的不同管路。

在图1中还示出设置在压缩机10和冷凝器20之间的干燥瓶12，用于干燥压缩机10输出的气体。在干燥瓶12之后设置高压开关14。

如图1所示，当电动汽车空调系统100处于制冷模式时，换向四通阀11的端口a、c导通，b、d导通，从而设置将压缩机出口管路与冷凝器20连接且将压缩机回气管路与蒸发器30连接，相应地膨胀阀31的另一端与压缩机回气管路连接。并且第一阀门21和第二阀门22导通，第三阀门23和第四阀门24截止。此时，电动汽车空调系统100的制冷剂循环为：压缩机10→干燥瓶12→高压开关14→换向四通阀11的a和c→接口e→冷凝器20→接口f→截止阀21→截止阀22→膨胀阀入x、y→接口g→蒸发器30→接口h→膨胀阀出z、w→换向四通阀的b和d→压缩机10。

如图2所示，当电动汽车空调系统100处于制热模式时，换向四通阀11的端口a、b导通，c、d导通，从而设置将压缩机出口管路与蒸发器30连接且将压缩机回气管路与冷凝器10连接，膨胀阀31与压缩机出口管路连接，第一阀门21和第二阀门22截止，第三阀门23和第四阀门24导通。此时，电动汽车空调系统100的制冷剂循环为：压缩机10→干燥瓶12→高压开关14→换向四通阀11的a和b→膨胀阀入w、z→接口h→蒸发器30→接口h→截止阀24→截止阀23→毛细管25→接口f→冷凝器20→接口e→换向四通阀c和d→压缩机10。

在本实施例中，压缩机10是通过电磁离合器(图未示出)与电动汽车的电动机连接。当电磁离合器接合时，电动机的动力传递到压缩机10，当电磁离合器分离时，电动机的动力不传递到压缩机10。本发明实施例的电动机可以使用中国公告号cn206490534u中披露的主驱电机，该主驱电机包括前输出轴和后输出轴，传动组件包括轴套法兰、主动带轮、传动带和一个或多个从动带轮；轴套法兰连接前输出轴，主动带轮连接后输出轴，一个或多个从动带轮通过传动带连接主动带轮，且用于带动对应的一个或多个车载功能部件运转。在本发明中，车载功能部件即为压缩机10。该中国公告号cn206490534u的全文以引用的方式附于本发明中。

如图1所示，压缩机10上还设有限压溢流阀13，限压溢流阀13包括多个不同孔径的溢流孔。这些溢流孔可以是内置或外置于压缩机。当压缩机10处于高转速时，由大孔径溢流孔限压；处于中转速时由中孔径溢流孔限压；处于低转速时由小孔径溢流限压。这样，可以实现在全转速(例如600-3600转/分)范围内均能可靠在限压值内稳定运行。

图3是本发明一实施例的电动汽车空调系统的控制器原理图。如图3所示，电动汽车空调系统100可包括控制器40，连接换向四通阀11以及第一至第四阀门21-24。控制器40还连接电源开关k1、制冷开关k2和制热开关k3。电源开关k1打开时，压缩机10的电磁离合器接合，电动汽车空调系统100开始运转；电源开关k2关闭时，压缩机10的电磁离合器分离，电动汽车空调系统100停止运转。

制冷时，开关k2打开，开关k3关闭，换向四通阀的a、c端导通，和b、d端导通，第一阀门21、第二阀门22导通，第三阀门23、第四阀门24截止。制热时，开关k3打开，开关k2关闭，换向四通阀的a、b端导通，c、d端导通，第一阀门21、第二阀门22截止，第三阀门23、第四阀门24导通。

接合图1和图3所示，电动汽车空调系统100可包括设于蒸发器30上的第一温度传感器33和第二温度传感器34，以及设于电动汽车内的第三温度传感器35和设于电动汽车外的第四温度传感器36。第一至第四温度传感器33-36电连接控制器40。控制器40可根据车内设定的制冷或制热温度，结合各温度传感器检测的温度，进行温度控制。例如当设定温度为26℃±1°c时，如果第三温度传感器35检测到的温度未达到这一区间，则系统正常工作；如果第三温度传感器35检测到的温度达到这一区间，则控制器40控制电磁离合器分离，压缩机10关闭。

另外，冷凝器20上可设置风扇21，用于进行冷热交换。风扇21的电机m1的转速可以由控制器40调节，从而控制冷凝器20的冷热交换效率。

另外，蒸发器30上可设置鼓风机32，鼓风机32的风速和风量是可以调节的。调节方式例如是手控调节，设置多个档位。当使用者调节了风速和风量时，控制器40据此输出控制信号给鼓风机32。

本发明实施例的控制器40可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。对于硬件实施而言，本文中所描述的实施例可在一个或多个专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理器件(dapd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行上述功能的其它电子装置或上述装置的选择组合来加以实施。在部分情况下，这类实施例可以通过控制器进行实施。对软件实施而言，本文中所描述的实施例可通过诸如程序模块(procedures)和函数模块(functions)等独立的软件模块来加以实施，其中每一个模块执行一个或多个本文中描述的功能和操作。软件代码可通过在适当编程语言中编写的应用软件来加以实施，可以储存在内存中，由控制器或处理器执行。

本发明的实施例还提出一种电动汽车，包括如上所述的电动汽车空调系统。电动汽车空调系统在制热时面临的一个问题是低温环境下制热能力不足。本发明为此提出了一些优化的设计。在一个较佳实施例中，冷凝器20可以设置于电动汽车的前仓内，且位于水箱后方。这一设计的优势是，当环境温度很冷时，水箱后方的位置具有相对于周围环境更高的温度，从而冷凝器20可以更容易地从环境中吸收热量。另外，可以利用有些电动汽车前仓的前面板设置的百叶窗。当环境温度较高(例如达到33℃以上)时，控制器40可以打开百叶窗，以便散热；当环境温度较低(例如达到10℃以下)时，控制器40可以关闭百叶窗，以便蓄热。由此，控制器根据环境温度开启或关闭百叶窗，可以提高冷凝器的热交换效率。

本发明上述实施例的电动汽车空调系统，能够进行制冷和制热，从而满足电动汽车的温度调节要求。并且相比电阻发热，本发明的热能效率更高，节能效果显著。另外，本发明的电动汽车空调系统只需在原有的制冷模式的空调系统下增加少量部件，即可实现制热，结构简单。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。