專利名稱：一種汽車空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)或混合動(dòng)力的汽車空調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對節(jié)能減排提出了更加嚴(yán)格的要求，電動(dòng)汽車由于有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，成為今后汽車發(fā)展方面之一。但電動(dòng)汽車由于使用電池作為動(dòng)力來源，其空調(diào)系統(tǒng)也不同于原有的汽車空調(diào)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)式汽車，可以利用內(nèi)燃機(jī)的余熱和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的熱量來加熱車廂，而電動(dòng)汽車的動(dòng)力主要來自于電機(jī)，缺少了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量可以利用，從而很難達(dá)到冬天的取暖要求。現(xiàn)有技術(shù)中，為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的車廂內(nèi)的溫度保持在人體感覺舒適的溫度，有的采用了多種方式向車廂內(nèi)加熱，如采用獨(dú)立熱源，即利用PTC加熱；或者利用汽油、煤油、乙醇等燃料加熱；也有的采用回收設(shè)備余熱，再輔助采用獨(dú)立熱源；還有的采用熱泵保證車廂內(nèi)的溫度等等。然而，上述各種加熱方式中，若采用獨(dú)立熱源，比如:純粹使用PTC進(jìn)行加熱，則需要消耗較多電池的能量，進(jìn)而會(huì)減少汽車的行駛里程；若采用燃料加熱，不僅加熱效率較低，而且還會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生污染，同時(shí)會(huì)增加汽車的負(fù)載。另外采用熱泵系統(tǒng)的汽車空調(diào)系統(tǒng)，如圖9所示的、發(fā)明名稱為《電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)》、申請?zhí)枮?00510027576.8的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，它由壓縮機(jī)201、四通閥202、第一單向閥203、內(nèi)部冷凝器204、F型熱力膨脹閥205、第二單向閥206、外部冷凝器207、第一截止閥208、第二截止閥209、H型熱力膨脹閥210、內(nèi)部蒸發(fā)器211、氣液分離器212等組成。其設(shè)置有制冷、制熱兩種工作模式，在夏季工況時(shí)，第二單向閥206和第一截止閥208關(guān)閉，熱泵空調(diào)系統(tǒng)為制冷循環(huán)，其工作過程為:壓縮機(jī)201消耗一定的電能，將低溫低壓的氣態(tài)冷媒壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，在流過外部冷凝器207時(shí)放出熱量，冷媒放出的熱量被環(huán)境空氣吸收，本身發(fā)生相變而冷凝成液態(tài)，液態(tài)冷媒在流過H型膨脹閥210時(shí)，使冷媒降壓降溫，流經(jīng)內(nèi)部蒸發(fā)器211時(shí)吸收室內(nèi)空氣中的熱量，本身發(fā)生相變而蒸發(fā)成氣態(tài)，低溫低壓的氣態(tài)冷媒再被壓縮機(jī)201壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷媒。而在冬季工況時(shí)，第一單向閥203和第二截止閥209關(guān)閉，系統(tǒng)采用供暖循環(huán)。該系統(tǒng)不具備完整的汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)的工作模式，沒有除濕、除冰模式，如車窗結(jié)霧時(shí)如何解決，另外該系統(tǒng)也沒有提及在制熱等模式時(shí)，若外部冷凝器結(jié)冰，系統(tǒng)不能工作，如何解決；另外當(dāng)環(huán)境溫度在_5°C及以下時(shí)，其熱泵空調(diào)系統(tǒng)的效率很低，甚至無法正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種汽車空調(diào)系統(tǒng)，采用熱泵系統(tǒng)，使汽車空調(diào)系統(tǒng)能夠在全天候的復(fù)雜天氣下運(yùn)行，擴(kuò)大適宜使用的溫度范圍，以保證車內(nèi)相對的舒適度，特別是針對相對 較低的環(huán)境溫度下也能正常工作。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種汽車空調(diào)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、汽液分離器、可選擇地與車廂內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換的第一熱交換器與第二熱交換器、可選擇地與外界環(huán)境進(jìn)行熱交換的第三熱交換器、第一節(jié)流元件、第二節(jié)流元件，所述汽車空調(diào)系統(tǒng)還包括中間換熱器，中間換熱器包括第一部份、第二部份，第一部份與第二部份之間可以進(jìn)行熱交換；中間換熱器的第一部份與所述第三熱交換器之間設(shè)置有所述第一節(jié)流元件；
所述中間換熱器的第二部份的出口一端與所述汽液分離器或壓縮機(jī)的進(jìn)口連接，而所述中間換熱器的第二部份的進(jìn)口一端還設(shè)置有所述第二節(jié)流元件；
所述汽車空調(diào)系統(tǒng)在制熱模式時(shí)，冷媒從壓縮機(jī)出來后先通過所述第二熱交換器，然后分成兩路通過所述中間換熱器，其中一部分冷媒流向中間換熱器的第一部份，另外的一部分經(jīng)所述第二節(jié)流元件的節(jié)流，流過所述中間換熱器的第二部份，這兩部份冷媒進(jìn)行熱交換，使所述中間換熱器的第二部份的經(jīng)節(jié)流降溫后的冷媒吸收中間換熱器的第一部份中冷媒的熱量，使所述中間換熱器的第一部份中冷媒的溫度進(jìn)一步降低后流向第一節(jié)流元件。優(yōu)選地，所述汽車空調(diào)系統(tǒng)還包括制冷模式、除濕模式(或稱除霧模式)、除冰模式；所述第一熱交換器與所述中間換熱器之間還設(shè)置有控制流路通斷的第一控制閥，第一控制閥通過管路與所述中間換熱器的第一部份、所述第二節(jié)流元件連接。第一控制閥可以采用截止閥或電磁閥進(jìn)行管路的通斷控制。優(yōu)選地，所述第二熱交換器之后的管路中設(shè)置有三通閥，三通閥的第一出口通向所述第三熱交換器、及通過第二控制閥通向所述汽液分離器，三通閥的第二出口通向所述第一截止閥、中間換熱器；其中三通閥為兩個(gè)出口可以選擇性導(dǎo)通其中之一的切換閥;第二控制閥可以采用截止閥或電磁閥進(jìn)行管路的通斷控制?？蛇x地，從所述第二熱交換器之后的管路中設(shè)置有兩個(gè)電磁閥:第一電磁閥、第二電磁閥來分別控制從所述第二熱交換器出來后通向所述第三熱交換器的冷媒流路、及從所述第二熱交換器出來后通向所述中間換熱器的冷媒流路，其中第一電磁閥與第二電磁閥中可選擇性地導(dǎo)通其中之一。

可選地，所述汽車空調(diào)系統(tǒng)還包括四通閥，其中四通閥的高壓進(jìn)口與所述第二熱交換器的出口連接，四通閥的低壓回口與所述汽液分離器的進(jìn)口連接，四通閥的另外兩個(gè)接口:第一接口、第二接口分別連接到所述第三熱交換器、所述中間換熱器與第一截止閥，并在第二接口與中間換熱器和第一截止閥連接的管路中設(shè)置第三電磁閥，這兩個(gè)接口可以根據(jù)運(yùn)行模式的需要進(jìn)行切換，在制冷模式時(shí)，四通閥的高壓進(jìn)口與第一接口導(dǎo)通，而第二接口與低壓回口導(dǎo)通，第三電磁閥關(guān)閉；而在制熱模式時(shí)，四通閥的高壓進(jìn)口與第二接口導(dǎo)通，而第一接口與低壓回口導(dǎo)通，第三電磁閥開啟；在除濕(霧)模式時(shí)，四通閥的高壓進(jìn)口與第一接口導(dǎo)通，而第二接口與低壓回口導(dǎo)通，第三電磁閥關(guān)閉；在除冰模式時(shí)，四通閥的高壓進(jìn)口與第一接口導(dǎo)通，而第二接口與低壓回口導(dǎo)通，第三電磁閥開啟。優(yōu)選地，所述汽車空調(diào)系統(tǒng)在除濕(霧)模式時(shí)，送向車廂內(nèi)的風(fēng)是先經(jīng)過冷媒溫度低的第一熱交換器去濕、然后再通過冷媒溫度高的第二熱交換器的，在所述第二熱交換器系統(tǒng)可以選擇是否進(jìn)行加溫，即可以根據(jù)車廂內(nèi)溫度情況進(jìn)行選擇是否進(jìn)行加溫，然后再將風(fēng)送到車廂內(nèi)；
優(yōu)選地，所述第三熱交換器還設(shè)置有旁通通道，在除濕模式時(shí)，高溫高壓冷媒通過第二熱交換器后，可以選擇是通過所述第三熱交換器或通過所述旁通通道；且所述旁通通道采用截止閥或電磁閥控制通或斷。 可選地，所述壓縮機(jī)為有雙級壓縮功能的壓縮機(jī)，且在制熱模式時(shí)，流經(jīng)所述中間換熱器的第二部份的冷媒，是直接流入壓縮機(jī)的第二級進(jìn)行壓縮，而不是通過汽液分離器再回到壓縮機(jī)的。優(yōu)選地，所述第二節(jié)流元件為帶關(guān)閉功能的電子膨脹閥；
可選地，所述第一節(jié)流元件為可雙向流通的熱力膨脹閥或電子膨脹閥。優(yōu)選地，所述第一節(jié)流元件為可雙向流通的電子膨脹閥，所述汽車空調(diào)系統(tǒng)在除冰模式時(shí)，所述第一節(jié)流元件的開度開到最大，且所述第一節(jié)流元件的開度在除冰模式時(shí)不通過熱度進(jìn)行控制，而是預(yù)先在程序中進(jìn)行設(shè)定控制。優(yōu)選地，在制熱模式時(shí)，經(jīng)所述第二節(jié)流元件節(jié)流并流過所述中間換熱器的第二部份的冷媒的流量少于經(jīng)所述中間換熱器的第一部份的冷媒的流量。優(yōu)選地，在制熱模式時(shí)，經(jīng)所述第二節(jié)流元件節(jié)流并流過所述中間換熱器的第二部份的冷媒的流量是經(jīng)所述中間換熱器的第一部份的冷媒的1/10至1/3之間。優(yōu)選地，所述汽車空調(diào)系統(tǒng)在所述車廂內(nèi)還設(shè)置有電加熱器，在制熱模式時(shí)通過選擇性地運(yùn)行所述電加熱器以控制車廂內(nèi)的溫度，且向所述車廂內(nèi)的風(fēng)是先通過第二熱交換器、再通過所述電加熱器然后再向車廂內(nèi)送風(fēng)的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):由于在制熱模式時(shí)，使通過第二熱交換器后的冷媒中將一部份冷媒分流出來并先通過第二節(jié)流元件進(jìn)行節(jié)流，并使該部份節(jié)流降溫后的冷媒去冷卻其余另一部份冷媒，從而使通過中間換熱器的第一部份的冷媒的溫度進(jìn)一步降低，然后再通過第一節(jié)流元件4節(jié)流，這樣，到達(dá)第三熱交換器的冷媒的溫度相對較低，增加了到達(dá)第三熱交換器的冷媒與外部環(huán)境溫度的溫差，從而使該系統(tǒng)能從較低溫度的低溫環(huán)境中吸收熱 量，擴(kuò)大了熱泵使用的溫度范圍。另外，本發(fā)明的汽車空調(diào)系統(tǒng)還包括除濕/霧模式與除冰模式，另外針對車廂內(nèi)的溫度控制分別設(shè)置了第一熱交換器與第二熱交換器，兩者分別設(shè)置，且第二熱交換器內(nèi)只通過熱的冷媒，第一熱交換器內(nèi)只通過冷的冷媒或不通過；這樣可以避免這兩個(gè)熱交換器內(nèi)高低溫的沖擊，且除濕/霧模式時(shí)，在開啟第一熱交換器進(jìn)行除霧或除濕的同時(shí)，可以同時(shí)開啟第二熱交換器加溫除濕后的空氣，實(shí)現(xiàn)同時(shí)除濕又加熱的效果，保證了車廂內(nèi)的溫濕度，從而滿足車廂內(nèi)的舒適度要求。


圖1是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在制冷模式時(shí)的管路連接示意 圖2是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在制熱模式時(shí)的管路連接示意 圖3是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在除濕(霧)模式時(shí)的管路連接示意 圖4是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在除冰模式時(shí)的管路連接示意 圖5是本發(fā)明第二種具體實(shí)施方式
管路連接的示意 圖6是本發(fā)明第三種具體實(shí)施方式
管路連接的示意 圖7是本發(fā)明第四種具體實(shí)施方式
管路連接的示意 圖8是本發(fā)明第五種具體實(shí)施方式
管路連接的示意 圖9是一種現(xiàn)有的電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)管路連接的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。本發(fā)明的汽車空調(diào)系統(tǒng)屬于熱泵系統(tǒng)，包括:制冷模式、制熱模式、除濕模式、除冰模式四種工作模式。本發(fā)明的第一種具體實(shí)施方式
如圖1-圖4所示，其中圖1是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在制冷模式時(shí)的管路連接示意圖，圖2是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在制熱模式時(shí)的管路連接示意圖，圖3是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在除濕模式時(shí)的管路連接示意圖，圖4是本發(fā)明第一種具體實(shí)施方式
在除冰模式時(shí)的管路連接示意圖，其中圖中的虛線表示該處管路被切斷不通。如圖所示，本發(fā)明的汽車空調(diào)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)1、位于壓縮機(jī)進(jìn)氣口前的汽液分離器9、與外界環(huán)境進(jìn)行熱交換的第三熱交換器3、第一節(jié)流元件4、空調(diào)箱100，空調(diào)箱100用于調(diào)節(jié)車廂內(nèi)的溫度和或濕度，空調(diào)箱100包括第一熱交換器101、第二熱交換器102、風(fēng)機(jī)104、風(fēng)門105、格柵與風(fēng)道109，第一熱交換器101之前還設(shè)置有第一截止閥7，第一節(jié)流元件4設(shè)置在第三熱交換器3與第一截止閥7之間的管路中，第二熱交換器102之后的管路中設(shè)置有三通閥2，三通閥2的第一出口 210通向第三熱交換器3、及通過第二截止閥8通向汽液分離器9，三通閥2的第二出口 220通向第一截止閥7、中間換熱器5 ;所述第一熱交換器101、第二熱交換器102根據(jù)車廂內(nèi)的工況需求選擇給所述車廂進(jìn)行供熱、供冷或除霧，具體可以設(shè)置于車廂內(nèi)，也可以設(shè)置于車廂外通過送風(fēng)管道向車廂內(nèi)送風(fēng)。該實(shí)施方式中沒有四通閥，這樣避免了四通閥內(nèi)高低溫的兩個(gè)流道之間互相流動(dòng)時(shí)的高低溫傳熱損失，并且流體流動(dòng)時(shí)的阻力也可相對減??；且初期的投入相對較少，制造相對方便，這樣既能保證空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命，同時(shí)制造成本也相對較低。本發(fā)明的空調(diào)系統(tǒng)還包括中間換熱器5，中間換熱器5包括第一部份51、第二部份52 ;第一部份51與第二部份52之間的流體流動(dòng)是獨(dú)立的，但兩者之間可進(jìn)行熱交換；中間換熱器5的第一部份51的一端與第一節(jié)流元件4連接，中間換熱器5的第二部份52的一端與汽液分離器9的進(jìn)口連接、中間換熱器5的第二部份52的另一端還設(shè)置有第二節(jié)流元件6，而中間換熱器5的第一部份51與第二部份52的另一端經(jīng)節(jié)流元件6后匯合在一起并與第一截止閥7、三通閥2的第二出口 220連接。當(dāng)夏天車內(nèi)需要制冷時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)切換為制冷模式。在制冷模式下，壓縮機(jī)I消耗一定的電能，將低溫低壓的氣態(tài)冷媒壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，流經(jīng)第二熱交換器102并通過三通閥2流向第三熱交換器3。高溫高壓冷媒在第三熱交換器3中在冷卻空氣流B的冷卻冷凝下，放出熱量并被釋放到環(huán)境空氣中去，本身經(jīng)冷卻發(fā)生相變而冷凝成液態(tài)。液態(tài)冷媒在流過第一節(jié)流元件4時(shí)，經(jīng)過節(jié)流使冷媒降壓降溫，流經(jīng)中間換熱器5的第一部份51。此時(shí)，第一截止閥7開啟，第二截止閥8關(guān)閉，第二節(jié)流元件6關(guān)閉，另外第二節(jié)流元件6也可以用一個(gè)普通的節(jié)流元件加上一個(gè)控制閥替代；另外，三通閥2通向第三熱交換器3的第一出口 210導(dǎo)通，三通閥2通向第一截止閥7、中間換熱器5的第二出口 220關(guān)閉。低溫低壓的液態(tài)冷媒在第一熱交換器101中，吸收空氣流A中的熱量，冷媒吸收熱量后本身發(fā)生相變或部份相變而蒸發(fā)成氣態(tài)，經(jīng)汽液分離器9的分離，液態(tài)冷媒儲(chǔ)藏在汽液分離器9內(nèi)，低溫低壓的氣態(tài)冷媒再被壓縮機(jī)I壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，如此循環(huán)工作。風(fēng)機(jī)104對空氣流A起輸送作用?？諝饬鰽通過第一熱交換器101被降溫除濕，經(jīng)格柵與風(fēng)道109，送入車室內(nèi)，降低車室內(nèi)的溫度，以提供舒適的乘車環(huán)境。空氣流A溫度的控制是這樣實(shí)現(xiàn)的:可根據(jù)需要，由溫度風(fēng)門105的開啟角度決定流經(jīng)第二熱交換器102的比例，加熱流經(jīng)第二熱交換器102的空氣流，再與原來的空氣流進(jìn)行混合，而達(dá)到所需的溫度。其中，空氣流A為流經(jīng)內(nèi)循環(huán)風(fēng)口 107和新風(fēng)口 108的混合風(fēng)，混合比例可由系統(tǒng)根據(jù)舒適性要求，由循環(huán)風(fēng)門106進(jìn)行控制。而引入內(nèi)循環(huán)風(fēng)可以進(jìn)一步的節(jié)省功耗。另外，在制冷模式下，使第二熱交換器102的溫度風(fēng)門105開度為零，讓風(fēng)道旁通，不讓風(fēng)經(jīng)過第二熱交換器102。當(dāng)高溫高壓的氣態(tài)冷媒從壓縮機(jī)10出來，經(jīng)過第二熱交換器102時(shí)，由于此時(shí)沒有風(fēng)經(jīng)過，所以，經(jīng)過第二熱交換器102的冷媒不會(huì)與空氣產(chǎn)生熱交換。節(jié)流元件可以選用熱力膨脹閥；另外本實(shí)施例中為保證冷媒流體的節(jié)流效果，第一節(jié)流元件優(yōu)先選用可雙向流通進(jìn)行節(jié)流的電子膨脹閥。第一截止閥4與第二截止閥7可以優(yōu)先選用電磁閥，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的需要。由于在制冷模式時(shí)，電動(dòng)汽車的電池、電機(jī)變頻器等發(fā)熱部件是需要一定的冷卻程度，為此，本實(shí)施方式中也可采用相應(yīng)的風(fēng)管從風(fēng)道中引入相應(yīng)的冷風(fēng)對電池進(jìn)行冷卻。另外也可以在車廂內(nèi)設(shè)置一個(gè)回風(fēng)口，將吹向車廂內(nèi)的冷風(fēng)經(jīng)過車廂后再通過風(fēng)管送向電池等發(fā)熱部件，以冷卻電池等發(fā)熱部件。當(dāng)冬天需要熱量時(shí)，系統(tǒng)切換為制熱模式如圖2所示，這時(shí)第一截止閥7關(guān)閉，第二截止閥8開啟，三通閥2通向第三熱交換器3的第一出口 210關(guān)閉，三通閥2通向第一截止閥7、中間換熱器5的第二出口 220開啟。壓縮機(jī)I消耗一定的電能，將低溫低壓的氣態(tài)冷媒壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，流經(jīng)第二熱交換器102，在低溫空氣流A的冷卻下，本身發(fā)生相變而冷凝，然后通過三通閥2的第二出口 220，然后在通過中間換熱器5之前被分流成兩部分:其中一部分221流向中間換熱器5的第一部份51，另外部分222經(jīng)第二節(jié)流元件6的節(jié)流，變成低溫低壓的液態(tài)冷媒，流過中間換熱器5的第二部份52,并吸收中間換熱器的第一部份51中冷媒的熱量,本身發(fā)生相變而蒸發(fā)成氣 態(tài)，然后流向汽液分離器9 ;而中間換熱器51中的冷媒進(jìn)一步被冷凝而使得進(jìn)一步降溫，然后再經(jīng)第一節(jié)流元件4的節(jié)流使其降壓降溫，流向第三熱交換器3，在第三熱交換器3冷媒與低溫空氣流B進(jìn)行熱交換，吸收其熱量蒸發(fā)而變成低溫低壓的氣態(tài)冷媒。這樣，由于此時(shí)采用將一部份冷媒222分流出來并先通過第二節(jié)流元件6進(jìn)行節(jié)流，并使該部份222節(jié)流降溫后的冷媒去冷卻其余另一部份冷媒221，從而使通過中間換熱器5的第一部份51的冷媒的溫度進(jìn)一步降低，然后再通過第一節(jié)流元件4節(jié)流，這樣，到達(dá)第三熱交換器3的冷媒的溫度相對較低，增加了到達(dá)第三熱交換器3的冷媒與外部環(huán)境的溫差，從而使該系統(tǒng)能從較低溫度的低溫環(huán)境中吸收熱量，實(shí)現(xiàn)熱泵的功能。吸收熱量發(fā)生相變而蒸發(fā)的低溫低壓冷媒與前面一股低溫低壓冷媒匯合一起流向汽液分離器9，經(jīng)汽液分離器9的分離，液態(tài)冷媒儲(chǔ)藏在汽液分離器9內(nèi)，低溫低壓的氣態(tài)冷媒再被壓縮機(jī)I壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，如此循環(huán)工作。通過中間換熱器5，該熱泵的工作范圍能獲得增大，效率提高。中間換熱器5可以采用套管式換熱器，使第一部份或第二部份密封地套設(shè)在另一部份的管子中；也可以采用雙流道換熱器使這兩部份完成熱交換即可。風(fēng)機(jī)104對空氣流A起輸送作用。空氣流A通過第二熱交換器102被加熱，經(jīng)格柵與風(fēng)道109，送入車室內(nèi)，增加車室內(nèi)的溫度，提供舒適的乘車環(huán)境。其中，空氣流A為流經(jīng)內(nèi)循環(huán)風(fēng)口 107和新風(fēng)口 108的混合風(fēng)，混合比例可系統(tǒng)根據(jù)舒適性要求，由循環(huán)風(fēng)門106進(jìn)行控制。而內(nèi)循環(huán)風(fēng)的比例以不引起車窗結(jié)霧為目標(biāo)。而引入內(nèi)循環(huán)風(fēng)可以進(jìn)一步的節(jié)省功耗。如果環(huán)境溫度太低，熱泵的加熱性能不足，或?qū)е聼岜眯瘦^低，或甚至導(dǎo)致熱泵無法工作時(shí)，可使用電加熱器103來輔助加熱，與熱泵系統(tǒng)一起實(shí)現(xiàn)加熱功能。這樣，該系統(tǒng)的工作范圍進(jìn)一步加大，從而擴(kuò)大了汽車空調(diào)的使用范圍，特別是在低溫低寒區(qū)域。本發(fā)明的汽車空調(diào)系統(tǒng)中制熱時(shí)是不讓冷媒通過第一熱交換器101，這樣風(fēng)機(jī)104吹出的風(fēng)通過第一熱交換器101時(shí)不會(huì)進(jìn)行熱交換，而直接到達(dá)冷媒溫度高的第二熱交換器102進(jìn)行熱交換。當(dāng)需要除掉車廂內(nèi)空氣的濕氣或玻璃上的霧氣時(shí)，啟動(dòng)除濕模式，有的稱為除霧模式。如圖3所示，第一截止閥7開啟，第二截止閥8關(guān)閉，第二節(jié)流元件6關(guān)閉，三通閥2通向第三熱交換器3的第一出口 210導(dǎo)通,三通閥2通向第一截止閥7、中間換熱器5的第二出口 220關(guān)閉。在除霧/除濕模式下，壓縮機(jī)I消耗一定的電能，將低溫低壓的氣態(tài)冷媒壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，流經(jīng)第二熱交換器102，在第二熱交換器102系統(tǒng)可以選擇冷媒是否與空氣流進(jìn)行熱交換，即在氣溫較低時(shí)可以在第二熱交換器102與冷卻空氣流A進(jìn)行熱交換，而在氣溫相對較高時(shí)也可以不在第二熱交換器102進(jìn)行熱交換，而是選擇在第三熱交換器3與外部空氣進(jìn)行熱交換。高溫高壓的冷媒通過三通閥2流向第三熱交換器3。此時(shí)，冷卻風(fēng)扇根據(jù)環(huán)境工況選擇工作或不工作。冷媒在冷卻后流過第一節(jié)流元件4時(shí)，使冷媒經(jīng)節(jié)流而降壓降溫，流經(jīng)中間換熱器5的第一部份51，然后經(jīng)第一截止閥7到達(dá)第一熱交換器101，在這里冷媒與車室內(nèi)的空氣進(jìn)行熱交換，由于第一熱交換器101的表面溫度相對車廂內(nèi)溫度要低得多，因此在此過程中，第一熱交換器101前的空氣的露點(diǎn)溫度高于第一熱交換器101的表面溫度，這樣就會(huì)有水分在第一熱交換器101的表面上冷凝而析出并通過設(shè)置的管道排出，這樣就降低了車廂內(nèi)空氣中的水蒸汽的含量即降低了相對濕度，從而達(dá)到車廂內(nèi)除濕或除霧的目的。而冷媒吸收空氣流A中的熱量，本身發(fā)生相變而蒸發(fā)成氣態(tài)，經(jīng)汽液分離器9的分離，液態(tài)冷媒儲(chǔ)藏在汽液分離器9內(nèi)，低溫低壓的氣態(tài)冷媒再被壓縮機(jī)I壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，如此循環(huán)工作?？諝饬鰽通過第一熱交換器101被降溫除濕，而后經(jīng)過第二熱交換器102時(shí)又可以選擇是否被第二熱交換器102加熱，經(jīng)格柵與風(fēng)道109，送入車室內(nèi)·或車窗上，升高車室內(nèi)的溫度，提供舒適的乘車環(huán)境，防止車窗結(jié)霧。其中，空氣流A為流經(jīng)內(nèi)循環(huán)風(fēng)口 107和新風(fēng)口 108的混合風(fēng)，混合比例可系統(tǒng)根據(jù)舒適性要求，由循環(huán)風(fēng)門106進(jìn)行控制。而引入內(nèi)循環(huán)風(fēng)可以進(jìn)一步的節(jié)省功耗。這樣除濕(霧)模式時(shí)，送向車廂內(nèi)的風(fēng)是先經(jīng)過冷媒溫度低的第一熱交換器101去濕、然后再通過冷媒溫度高的第二熱交換器102的，在第二熱交換器102可以選擇是否進(jìn)行加溫，即可以根據(jù)車廂內(nèi)溫度情況進(jìn)行選擇是否進(jìn)行加溫，然后再將風(fēng)送到車廂內(nèi)，如果氣溫較高，就可以將溫度風(fēng)門105關(guān)閉，使冷媒在第二熱交換器102與空氣不進(jìn)行熱交換；而氣溫較低，就可以將溫度風(fēng)門105打開一定程度，使冷媒在第二熱交換器102與空氣進(jìn)行熱交換。這樣，保證了車廂內(nèi)的濕度與溫度，即滿足了舒適度要求。另外如果需要快速除去玻璃上的霧氣或水汽時(shí)，可直接關(guān)閉溫度風(fēng)門105，并通過相應(yīng)的風(fēng)管，直接把冷風(fēng)吹向玻璃，達(dá)到快速除去玻璃表面霧的目的。另外在冬天時(shí)，由于有些地區(qū)的車外溫度較低，當(dāng)外界溫度低于零度或接近零度時(shí)，由于制熱模式時(shí)，第三熱交換器3是用于散冷的，在制熱模式工作時(shí)間過長后，這樣容易使第三熱交換器3結(jié)霜或結(jié)冰，進(jìn)而影響熱泵運(yùn)行的能效甚至喪失散熱性能，所以，需要啟動(dòng)除冰/除霜模式。具體地，本發(fā)明的空調(diào)系統(tǒng)在除冰模式時(shí)運(yùn)行情況如圖4所示，這時(shí)，第一截止閥7開啟，第二截止閥8關(guān)閉，第二節(jié)流元件6關(guān)閉，三通閥2通向第三熱交換器3的第一出口 210導(dǎo)通，三通閥2通向第一截止閥7、中間換熱器5的第二出口 220關(guān)閉，風(fēng)機(jī)104關(guān)閉。壓縮機(jī)I消耗一定的電能，將低溫低壓的氣態(tài)冷媒壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，流經(jīng)第二熱交換器102。此時(shí)，風(fēng)機(jī)104不工作，所以沒有空氣流A。此時(shí)高溫高壓的氣態(tài)冷媒通過三通閥2的第一出口 210流向第三熱交換器3，放出熱量，使第三熱交換器3表面的冰(霜)迅速除去，恢復(fù)制熱性能。冷媒本身發(fā)生相變而冷凝成液態(tài)。液態(tài)冷媒在流過第一節(jié)流元件4時(shí)，使冷媒降壓降溫，流經(jīng)中間換熱器5的第一部份51。低溫低壓的液態(tài)冷媒在第一熱交換器101基本沒有熱交換。低溫低壓的汽液混合冷媒，經(jīng)汽液分離器9的分離，液態(tài)冷媒儲(chǔ)藏在汽液分離器9內(nèi)，低溫低壓的氣態(tài)冷媒再被壓縮機(jī)I壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，如此循環(huán)工作。這樣，該系統(tǒng)的工作范圍進(jìn)一步加大，從而擴(kuò)大了電動(dòng)汽車的使用范圍，特別是在低溫低寒區(qū)域。在除冰模式剛開始除冰時(shí)至除冰結(jié)束時(shí)，其冷媒的壓焓圖是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程，當(dāng)除冰模式剛開始時(shí)，通過汽液分離器9之前的氣液兩相的冷媒，經(jīng)過汽液分離器9的分離，通往壓縮機(jī)I吸氣口的冷媒為飽和氣態(tài)冷媒，液態(tài)冷媒留貯在汽液分離器9的冷媒液體貯存空間，所以汽液分離器9的冷媒液體貯存空間的容量要求在所述熱泵系統(tǒng)冷媒充注量的30-60%，這樣可以確保通過汽液分離器9后的冷媒為氣態(tài)冷媒；當(dāng)除冰狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)，其出口狀態(tài)慢慢地達(dá)到過熱狀態(tài)，不會(huì)引起壓縮機(jī)I的濕壓縮。另外，在第二熱交換器102也可以選擇是否進(jìn)行熱交換，如要快速除冰即可以不讓第二熱交換器102進(jìn)行熱交換，這樣到達(dá)第三熱交換器3的冷媒的溫度會(huì)更高一些，除霜或冰的時(shí)間就可以更短。一般地，除冰模式運(yùn)行的時(shí)間都相對比較短，一般在3-4分鐘左右。等到除冰結(jié)束后，可以將工作模式恢復(fù)到制熱模式運(yùn)行。

從上面的四種工作模式可以看出，本發(fā)明的汽車空調(diào)系統(tǒng)針對車廂內(nèi)的溫濕度控制分別設(shè)置了第一熱交換器101與第二熱交換器102，第二熱交換器102只通過熱的冷媒，而第一熱交換器101只通過低溫冷媒，兩者分別設(shè)置，且第一熱交換器101與第二熱交換器102是沒有高低溫的交替變換的，可以避免這兩個(gè)換熱器內(nèi)高低溫的沖擊，這樣兩者可以分別進(jìn)行設(shè)計(jì)以提高其換熱效率，同時(shí)可以避免這兩個(gè)換熱器內(nèi)高低溫的沖擊，這樣可提高使用壽命；且除濕(霧)模式時(shí)，可以同時(shí)通過第一熱交換器101與第二熱交換器102，實(shí)現(xiàn)同時(shí)除濕又加熱的效果，保證車廂內(nèi)的溫濕度，從而滿足車廂內(nèi)的舒適要求。下面介紹本發(fā)明的第二種具體實(shí)施方式
，圖5是本發(fā)明第二種具體實(shí)施方式
的管路連接示意圖。本實(shí)施方式是在上面第一種具體實(shí)施方式
上的一種改進(jìn)，具體地，本實(shí)施方式中壓縮機(jī)I為有雙級壓縮功能的壓縮機(jī)。且在制熱模式時(shí)，流經(jīng)中間換熱器5的第二部份52的冷媒，是直接流入壓縮機(jī)I的第二級進(jìn)行壓縮，而不是通過汽液分離器9再到壓縮機(jī)I的，這樣設(shè)置可以減少壓縮機(jī)的功耗，提高效率，節(jié)省電能，從而提高行駛里程；另外還可以提高壓縮機(jī)的排氣溫度，提高制熱性能；同時(shí)，也增大了熱泵系統(tǒng)的工作范圍，從而進(jìn)一步擴(kuò)大了電動(dòng)汽車的使用范圍，特別是在低溫嚴(yán)寒區(qū)域。下面介紹本發(fā)明的第三種具體實(shí)施方式
，圖6是本發(fā)明第三種具體實(shí)施方式
的管路連接示意圖。本實(shí)施方式是在上面第一種具體實(shí)施方式
上的一種改進(jìn)，具體地，本實(shí)施方式將第三熱交換器3設(shè)置了一個(gè)旁通通道，在除濕模式時(shí)，高溫高壓液態(tài)冷媒通過三通閥2后，可以選擇通過第三熱交換器3進(jìn)行熱交換或不流向第三熱交換器3，而是通過旁通通道。另外，旁通通道采用截止閥或電磁閥11控制通或斷。這樣在氣溫較低時(shí)，可以選擇不通過第三熱交換器3，從而可以減少因冷媒流經(jīng)第三熱交換器3而向室外散熱，從而造成熱量損失，從而節(jié)省電能，提高行駛里程；另外因冷媒不流向第三熱交換器3，而是直接流經(jīng)旁通通道。這樣，冷媒直接從旁通流路中通過，這樣同樣可以組成完整的熱泵系統(tǒng)，冷媒側(cè)壓力損失可以降低，從而提高系統(tǒng)的效率，避免了能源的浪費(fèi)，提高熱泵系統(tǒng)的能效比。其他三種運(yùn)行模式可以參照上面的第一種具體實(shí)施方式
，這里就不再說明。上面介紹的幾種實(shí)施方式中，通過第二熱交換器后的冷媒是通過三通閥2進(jìn)行流動(dòng)方式的控制，三通閥具體可以采用電磁切換方式控制，使其的一個(gè)出口導(dǎo)通，另一出口關(guān)閉；但本發(fā)明并不限于此，還可以采用其他方式來進(jìn)行控制，如圖7所示，采用兩個(gè)電磁閥:第一電磁閥21、第二電磁閥22來分別控制從第二熱交換器出來后通向第三熱交換器3的冷媒流路210、從第二熱交換器出來后通向中間換熱器5的冷媒流路220，其中第一電磁閥21與第二電磁閥22中選擇性地導(dǎo)通其中之一，這樣同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，具體地運(yùn)行模式可以參照第一實(shí)施方式，這里不再復(fù)述。另外，還可以采用四通閥來進(jìn)行冷媒流動(dòng)方式的控制，如圖8所示，本發(fā)明的第五種具體實(shí)施方式
是采用一個(gè)四通閥25、第三電磁閥26替代了上面實(shí)施方式中的三通閥2、第二截止閥8，其中四通閥25的高壓進(jìn)口與第二熱交換器102的出口連接，四通閥25的低壓回口 254與汽液分離器9的進(jìn)口連接，四通閥25的另外兩個(gè)接口:第一接口 252、第二接口 253分別連接到第三熱交換器3、中間換熱器5與第一截止閥，并在第二接口 253與中間換熱器5和第一截止閥連接的管路中設(shè)置第三電磁閥26，這兩個(gè)接口 252、253可以根據(jù)運(yùn)行模式的需要進(jìn)行切換，在制冷模式時(shí)，四通閥25的高壓進(jìn)口與第一接口 252導(dǎo)通，而第二接口 253與低壓回口 254導(dǎo)通，第三電磁閥26關(guān)閉，第一截止閥7開啟；而在制熱模式時(shí)，四通閥25的高壓進(jìn)口與第二接口 253導(dǎo)通，而第一接口 252與低壓回口 254導(dǎo)通，第三電磁閥26開啟，第一截止閥7關(guān)閉；在除濕(霧)模式時(shí)，四通閥25的高壓進(jìn)口與第一接口 252導(dǎo)通，而第二接口 253與低壓回口 254導(dǎo)通，第三電磁閥26關(guān)閉，第一截止閥7開啟；在除冰模式時(shí)，四通閥25的高壓進(jìn)口與第一接口 252導(dǎo)通，而第二接口 253與低壓回口 254導(dǎo)通，第三電磁閥26開啟，第一截止閥7關(guān)閉；具體冷媒的流動(dòng)方式與運(yùn)行方式參照上面第一實(shí)施方式，這里不再詳細(xì)描述。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，如進(jìn)行組合、或替代等等。因此，凡是未脫 離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種汽車空調(diào)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、汽液分離器、可選擇地與車廂內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換的第一熱交換器與第二熱交換器、可選擇地與外界環(huán)境進(jìn)行熱交換的第三熱交換器、第一節(jié)流元件、第二節(jié)流元件，所述汽車空調(diào)系統(tǒng)還包括中間換熱器，中間換熱器包括第一部份、第二部份，第一部份與第二部份之間可以進(jìn)行熱交換；中間換熱器的第一部份與所述第三熱交換器之間設(shè)置有所述第一節(jié)流元件； 所述中間換熱器的第二部份的出口一端與所述汽液分離器或壓縮機(jī)的進(jìn)口連接，而所述中間換熱器的第二部份的進(jìn)口一端還設(shè)置有所述第二節(jié)流元件； 所述汽車空調(diào)系統(tǒng)在制熱模式時(shí)，冷媒從壓縮機(jī)出來后先通過所述第二熱交換器，然后分成兩路通過所述中間換熱器，其中一部分冷媒流向中間換熱器的第一部份，另外的一部分經(jīng)所述第二節(jié)流元件的節(jié)流，流過所述中間換熱器的第二部份，這兩部份冷媒進(jìn)行熱交換，使所述中間換熱器的第二部份的經(jīng)節(jié)流降溫后的冷媒吸收中間換熱器的第一部份中冷媒的熱量，使所述中間換熱器的第一部份中冷媒的溫度進(jìn)一步降低后流向第一節(jié)流元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述汽車空調(diào)系統(tǒng)還包括制冷模式、除濕模式、除冰模式；所述第一熱交換器與所述中間換熱器之間還設(shè)置有控制流路通斷的第一控制閥，第一控制閥通過管路與所述中間換熱器的第一部份、所述第二節(jié)流元件連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二熱交換器之后的管路中設(shè)置有三通閥，三通閥的第一出口通向所述第三熱交換器、及通過第二控制閥通向所述汽液分離器，三通閥的第二出口通向所述第一控制閥、中間換熱器； 或者從所述第二熱交換器之后的管路中設(shè)置有兩個(gè)電磁閥第一電磁閥、第二電磁閥來分別控制從所述第二熱交換器出來后通向所述第三熱交換器的冷媒流路、及從所述第二熱交換器出來后通向所述中間換熱器的冷媒流路的通斷，其中第一電磁閥與第二電磁閥中可選擇性地導(dǎo)通其中之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述汽車空調(diào)系統(tǒng)包括四通閥，其中四通閥的高壓進(jìn)口與所述第二熱交換器的出口連接，四通閥的低壓回口與所述汽液分離器的進(jìn)口連接，四通閥的另外兩個(gè)接口 第一接口、第二接口分別連接到所述第三熱交換器、所述中間換熱器與第一控制閥，并在第二接口與中間換熱器和第一控制閥連接的管路中設(shè)置第三電磁閥，這兩個(gè)接口可以根據(jù)運(yùn)行模式的需要進(jìn)行切換，在制冷模式時(shí)，四通閥的高壓進(jìn)口與第一接口導(dǎo)通，而第二接口與低壓回口導(dǎo)通，第三電磁閥關(guān)閉；而在制熱模式時(shí)，四通閥的高壓進(jìn)口與第二接口導(dǎo)通，而第一接口與低壓回口導(dǎo)通，第三電磁閥開啟；在除濕模式時(shí)，四通閥的高壓進(jìn)口與第一接口導(dǎo)通，而第二接口與低壓回口導(dǎo)通，第三電磁閥關(guān)閉；在除冰模式時(shí)，四通閥的高壓進(jìn)口與第一接口導(dǎo)通，而第二接口與低壓回口導(dǎo)通，第三電磁閥開啟。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述汽車空調(diào)系統(tǒng)在除濕模式時(shí)，送向車廂內(nèi)的風(fēng)是先經(jīng)過冷媒溫度低的第一熱交換器去濕、然后再通過冷媒溫度高的第二熱交換器的，在所述第二熱交換器系統(tǒng)可以選擇是否進(jìn)行加溫，即可以根據(jù)車廂內(nèi)溫度情況進(jìn)行選擇是否進(jìn)行加溫，然后再將風(fēng)送到車廂內(nèi)； 所述第三熱交換器還設(shè)置有旁通通道，在除濕模式時(shí)，高溫高壓冷媒通過第二熱交換器后，可以選擇是通過所述第三熱交換器或通過所述旁通通道；且所述旁通通道采用截止閥或電磁閥控制通或斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5其中任一所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī)為有雙級壓縮功能的壓縮機(jī)，且在制熱模式時(shí)，流經(jīng)所述中間換熱器的第二部份的冷媒，是直接流入壓縮機(jī)的第二級進(jìn)行壓縮，而不是通過汽液分離器再回到壓縮機(jī)的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5其中任一所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二節(jié)流元件為帶關(guān)閉功能的電子膨脹閥； 和、或所述第一節(jié)流元件為可雙向流通的熱力膨脹閥或電子膨脹閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一節(jié)流元件為可雙向流通的電子膨脹閥，所述汽車空調(diào)系統(tǒng)在除冰模式時(shí)，所述第一節(jié)流元件的開度開到最大，且所述第一節(jié)流元件的開度在除冰模式時(shí)不通過熱度進(jìn)行控制，而是預(yù)先在程序中進(jìn)行設(shè)定控制。
9.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，在制熱模式時(shí)，經(jīng)所述第二節(jié)流元件節(jié)流并流過所述中間換熱器的第二部份的冷媒的流量少于經(jīng)所述中間換熱器的第一部份的冷媒的流量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，在制熱模式時(shí)，經(jīng)所述第二節(jié)流元件節(jié)流并流過所述中間換熱器的第二部份的冷媒的流量是經(jīng)所述中間換熱器的第一部份的冷媒的1/10至1/3之間。
全文摘要
一種汽車空調(diào)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、汽液分離器、第一熱交換器與第二熱交換器、可選擇地與外界環(huán)境進(jìn)行熱交換的第三熱交換器、第一節(jié)流元件、第二節(jié)流元件、中間換熱器，在制熱模式時(shí)，冷媒從壓縮機(jī)出來后先通過第二熱交換器，然后分成兩路通過中間換熱器，其中一部分冷媒流向中間換熱器的第一部份，另外的一部分經(jīng)第二節(jié)流元件的節(jié)流流過中間換熱器的第二部份，這兩部份冷媒進(jìn)行熱交換，使中間換熱器的第一部份中冷媒的溫度進(jìn)一步降低后流向第一節(jié)流元件。這樣，到達(dá)第三熱交換器的冷媒的溫度相對較低，使冷媒與外部環(huán)境溫度的溫差加大，從而使該系統(tǒng)能從較低溫度的低溫環(huán)境中吸收熱量，擴(kuò)大了熱泵使用的溫度范圍。
文檔編號B60H1/00GK103256747SQ201210034960
公開日2013年8月21日 申請日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月16日
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