阅读说明：本技术 一种电动车内温控调节系统 (Temperature control governing system in electric motor car ) 是由 刘志坤 于 2020-05-06 设计创作，主要内容包括：本发明技术方案公开了一种电动车内温控调节系统,调节系统中包括室外换热器、室内换热器、热电装置TED和出风风门；流体回路,其被配置为使制冷剂在室外换热器和室内换热器之间循环；以及控制系统,操作调节系统使制冷剂在流体回路中循环以及调节应用于热电装置TED的电能的极性从而在加热模式和冷却模式之间选择而实现各种模式的功能。通过在电动车内温控调节系统中在空调箱以及空调箱内的室内换热器的不同位置处设置热电装置TED的冷端和热端,在系统运行过程中显著提升了热泵型空调系统的制热和制冷功能；且通过热电装置TED与出风风门之间的配合使冷风或热风通过出风风门排出或不排出空调箱外而实现低负荷制热、低负荷制冷(除湿)、制热除湿功能。(The technical scheme of the invention discloses a temperature control regulating system in an electric vehicle, which comprises an outdoor heat exchanger, an indoor heat exchanger, a thermoelectric device TED and an air outlet door; a fluid circuit configured to circulate refrigerant between the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger; and a control system operating the conditioning system to circulate refrigerant in the fluid circuit and to adjust the polarity of the electrical energy applied to the thermoelectric device TED to select between a heating mode and a cooling mode to achieve the functions of the various modes. The cold end and the hot end of the thermoelectric device TED are arranged at different positions of the air conditioning box and the indoor heat exchanger in the air conditioning box in the temperature control and regulation system in the electric vehicle, so that the heating and refrigerating functions of the heat pump type air conditioning system are obviously improved in the system operation process; and cold air or hot air is discharged or not discharged from the air conditioning box through the air outlet door through the matching between the thermoelectric device TED and the air outlet door, so that the functions of low-load heating, low-load refrigeration (dehumidification) and heating dehumidification are realized.)

一种电动车内温控调节系统

技术领域

本发明涉及电动车技术领域，尤其是涉及一种电动车内温控调节系统。

背景技术

世界各国都把新能源汽车作为汽车工业发展的战略方向。而电池作为核心部件，其成本和容量、重量制约着新能源汽车的发展。

电动汽车/新能源汽车的汽车空调系统，与传统的燃油车的汽车空调系统相比，在整车的装载条件上，主要区别如下：

一、因为没有了发动机，空调压缩机没有了发动机的驱动，只能采用电动压缩机，完全依靠电能来驱动。

二、同样因为没有了发动机，在制热时没有发动机的余热可用，也完全依靠电能，或采用电加热方式(耗电大，效率低)，或采用热泵型空调系统进行制热。

目前的电动汽车/新能源汽车的汽车空调系统，有三大缺陷：

1、开启汽车空调对汽车行驶里程的影响较大，特别是在低温低寒地区。

2、在非高效的系统，特别在低温环境下，这一矛盾将更加突出，即该系统或不具备热泵功能，或该热泵功能在低温下(-10℃或更低)不能工作或制热能力不足，影响了整车的舒适性，且影响了整车的使用范围(非全天候的系统)。

3、新能源汽车若沿用传统燃油车的空调箱结构设计，因为有温度风门的结构存在，在安装结构的设计上比较复杂且安装成本较高，同时开发周期较长，整体开发成本较高。

除了上述的三大缺陷外，尚有以下问题需解决或提升：

非热泵型系统，即电加热系统的耗电大、效率低；热泵型空调系统的结构复杂，控制复杂，开发周期长，且系统成本较高，系统功能不全或不合理。

对于电加热系统，若采用风暖式电加热，高压电进乘客舱；若采用水暖式电加热，除加热器外，还需要有独立的水路系统，结构复杂，控制复杂，成本较高。

在低负荷(低负荷制冷、低负荷制热、低负荷除湿等)情况下，存在两个高压负载(电动压缩机、电加热器)同时工作的情况，功耗大，且控制复杂。对于采用热泵空调系统，在低负荷时，也存在较难实现问题，如除雾功能不好。

因此，本发明提出一种电动车内温控调节系统，且空调箱可以取消温度风门，特别是以天然的二氧化碳为制冷剂，旨在解决上述的所有问题，为真正的简单、高效、环保、全天候、全功能、低成本的热泵型空调系统。

发明内容

本发明解决的技术问题是现有技术的电动汽车/新能源汽车的汽车空调系统在低温环境下不能工作或制热能力不足，热泵型空调系统结构复杂，控制复杂，开发周期长，系统成本高，在低负荷时除雾功能差。

为解决上述的技术问题，本发明技术方案提供一种电动车内温控调节系统，其中，所述调节系统中包括：

配设有风力驱动设备的室外换热器；

配设有风力驱动设备的室内换热器；

设置于所述空调箱中的热电装置TED；

设于所述空调箱上靠近所述热电装置TED处的出风风门；

流体回路，其被配置为使制冷剂在所述室外换热器和所述室内换热器之间循环；以及

控制系统，其被配置为当进行制热、制冷、低负荷制热、低负荷制冷、除湿、制冷提升和/或制热提升时，操作所述调节系统使所述制冷剂在所述流体回路中循环以及调节应用于所述热电装置TED的电能的极性从而在加热模式和冷却模式之间选择而实现制热、制冷、低负荷制热、低负荷制冷、除湿、制冷提升和/或制热提升的功能。

可选地，所述空调箱上取消设置在所述热电装置TED处的出风风门，控制系统操作所述调节系统使所述制冷剂在所述流体回路中循环以及调节应用于所述热电装置TED的电能的极性从而在加热模式和冷却模式之间选择而实现制热、制冷、低负荷制热、低负荷制冷、除湿、制冷提升和/或制热提升的功能。

可选地，所述热电装置TED的冷端及热端分别位于所述室内换热器的前方和后方。

可选地，所述热电装置TED的冷端及热端设置于所述室内换热器的前方或后方或设置于所述空调箱外。

可选地，所述热电装置TED的热端设置于所述空调箱的除霜风门处。

本发明技术方案的有益效果是：

1)本发明通过在电动车内温控调节系统中在空调箱以及空调箱内的室内换热器的不同位置处设置热电装置TED的冷端和热端，在系统运行过程中显著提升了热泵型空调系统的制热和制冷功能；

2)本发明通过热电装置TED与出风风门之间的配合使冷风或热风通过出风风门排出或不排出空调箱外而实现低负荷制热、低负荷制冷(除湿)、制热除湿功能。

3)本发明的空调箱可以取消温度风门结构，使得空调箱整体体积更紧凑，整体成本更低。

附图说明

图1为本发明实施例中电动车内温控调节系统的结构示意图。

具体实施方式

：

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1所示，示出了一种实施例的电动车内温控调节系统，其中，调节系统中包括：

配设有风力驱动设备(第一冷却风扇10)的室外换热器3；

配设有风力驱动设备(第二冷却风扇11)的室内换热器2；

设置于空调箱1中的热电装置(TED，Thermo-Electric Device)4；

设于空调箱1上靠近热电装置TED4处的出风风门12；

流体回路(虚线区域内)，其被配置为使制冷剂(本实施例中特定二氧化碳为制冷剂，当然在其他实施例中也可以是其他种类的制冷剂，例如R134a) 在室外换热器3和室内换热器2之间循环；以及

控制系统，其被配置为当进行制热、制冷、低负荷制热、低负荷制冷、除湿、制冷提升和/或制热提升时，操作调节系统使制冷剂在流体回路中循环以及调节应用于热电装置TED4的电能的极性从而在加热模式和冷却模式之间选择而实现制热、制冷、低负荷制热、低负荷制冷、除湿、制冷提升和/ 或制热提升的功能。

本实施例中，空调箱1上取消设置在热电装置TED4处的出风风门12，控制系统操作调节系统使制冷剂在流体回路中循环以及调节应用于热电装置 TED的电能的极性从而在加热模式和冷却模式之间选择而实现制热、制冷、低负荷制热、低负荷制冷、除湿、制冷提升和/或制热提升的功能。

本实施例中，热电装置TED4的冷端及热端分别位于室内换热器2的前方和后方。

本实施例中，热电装置TED4的冷端及热端设置于室内换热器2的前方或后方或设置于空调箱1外。

本实施例中，热电装置TED4的热端设置于空调箱1的除霜风门13处。

通过以下说明进一步地认识本发明的特性及功能。

继续参见图1所示，本实施例中的流体回路具体包括分别通过管路14 连接的换向阀6、电动压缩机5、气液分离器7、第一节流阀8和第二节流阀9，室外换热器3、电动压缩机5、气液分离器7以及室内换热器2分别连接至换向阀6，气液分离器7分别连接室外换热器3、电动压缩机5和室内换热器2，室外换热器3与气液分离器7之间安装第一节流阀8，室内换热器2 与气液分离器7之间安装第二节流阀9。

具体地，换向阀6为具有A、B、C、D四个接口的四通换向阀，气液分离器7具有E、F、G、H接口，室外换热器3的一端、电动压缩机5的一端、气液分离器7的F接口以及室内换热器2的一端分别连接至换向阀6的A、D、 C、B接口，气液分离器7的G、E、H接口分别连接室外换热器3的另一端、电动压缩机5的另一端和室内换热器2的另一端，室外换热器3与气液分离器7之间安装第一节流阀8，室内换热器2与气液分离器7之间安装第二节流阀9。

其中，制热回路为电动压缩机5-换向阀6-室内换热器2-第二节流阀9- 气液分离器7-第一节流阀8-室外换热器3-换向阀6-气液分离器7-电动压缩机5；制冷回路为电动压缩机5-换向阀6-室外换热器3-第一节流阀8-气液分离器7-第二节流阀9-室内换热器2-换向阀6-气液分离器7-电动压缩机5。

本实施例的电动车内温控调节系统的控制方法如下：

当需要制冷模式时：低温低压的气态制冷剂(如二氧化碳)经电动压缩机5压缩后，变成高温高压的气态制冷剂并排出，经换向阀6导向室外换热器3，在其内进行冷却，把热量通过空气(由第一冷却风扇10驱动) 排到大气环境中。冷却后的制冷剂流经第一节流阀8(为全开状态)，进入气液分离器7(气液分离器7中可集成有中间换热器(未示出)以进行进一步的冷却而以提高系统的制冷能性能)。过冷后的液态制冷剂进入第二节流阀9，经节流变成低温低压的液体，进入室内换热器2，吸收流经室内换热器2表面的空气(由第二冷却风扇11驱动)中的热量，从而把空调箱1中的空气降温并送入到乘客舱(如图1中空调箱1中的箭头所示方向，除霜风门13出口方向即为乘客舱)以实现制冷的目的，变成低温低压的气体，经换向阀6的导向，进入气液分离器7进行气液分离，气体流回电动压缩机5，如此循环。

当需要制热模式时：低温低压的气态制冷剂(如二氧化碳)经电动压缩机5压缩后，变成高温高压的气态制冷剂并排出，经换向阀6导向室内换热器2，在其内进行冷却，通过流经室内换热器2表面的空气(由第二冷却风扇11驱动)把热量送到乘客舱从而把空气加热以实现制热的目的。冷却后的制冷剂进入第二节流阀9(为全开状态)，进入气液分离器7(气液分离器7中可集成有中间换热器(未示出)以进行进一步的冷却而以提高系统的制热能性能)。过冷后的液态制冷剂进入第一节流阀8，经节流变成低温低压的液体，进入室外换热器3，吸收流经其表面的空气(由第一冷却风扇10驱动)中的热量从而实现热泵功能，变成低温低压的气体，经换向阀6的导向，进入气液分离器7进行气液分离，气体流回电动压缩机5，如此循环。

当需要低负荷的制冷(制冷除湿)模式时，可以有两种选择：

1、同制冷模式，此时电动压缩机5工作在较低转速下，当电动压缩机5工作在最低转速时，若其最低制冷能力仍有富余，此时控制系统停止电动压缩机工作，引起空调出风温度的波动，影响舒适性。

2、半导体制冷模式：即让调节系统仅仅工作在热电装置TED4的半导体制冷模式。热电装置TED4的热端产生的热风经由出风风门12排到车外，热电装置TED4的制冷能力是经过设计计算的，此时的制冷效率比电动压缩机5工作在低转速的效率高，节能的同时舒适性也提高；同时提升了电动压缩机5的使用寿命和系统的可靠性。而且，在制冷时，用户大部分的使用时间为低负荷状态，这样进一步提示整体调节系统的使用效率(EER， EnergyEfficiency Ratio)。

当需要低负荷的制热模式时，可以有两种选择：

1、同制热模式，此时电动压缩机5工作在较低转速下。当电动压缩机5工作在最低转速时，若其最低制热能力仍有富余，此时控制系统停止电动压缩机工作，引起空调出风温度的波动，影响舒适性。

2、半导体制热模式：即让系统仅仅工作在热电装置TED4的半导体制热模式。热电装置TED4的冷端产生的冷风经由出风风门12排到车外，热电装置TED4的制热能力是经过设计计算的，此时的制热效率比电动压缩机5工作在低转速的效率高，节能的同时舒适性也提高；同时提升了电动压缩机5的使用寿命和系统的可靠性。而且，在制热时，用户大部分的使用时间为低负荷状态，这样，进一步提示系统的使用效率(EER，Energy EfficiencyRatio)。

当需要低负荷制热除湿(除雾)模式时，可以有两种选择：

1、调节系统工作在制冷模式，同时热电装置TED4工作在制热模式。这样的工作状态下，两个耗电元件(电动压缩机5和热电装置TED4)同时工作，耗电高，与低负荷应低电耗的设计原则违背。而且，如果电动压缩机5工作在最低转速时其制冷(除湿)能力仍有富余，导致出风温度过低，引起不舒适；若通过增大热电装置TED4的制热能力来解决，势必增大热电装置TED4的尺寸，使热电装置TED4在空调箱1的空间中布置困难，同时会增大空调箱1的外形尺寸，使热电装置TED4在整车的空间上布置困难。同时，产品的设计成本也会增加。

2、半导体全模式，即热电装置TED4的冷端制冷除湿，热电装置TED4 的热端加热，此时，出风风门12关闭或设计上取消。

当需要制冷提升模式时：系统工作在制冷模式，热电装置TED4工作在制冷模式。这样系统的元器件，如电动压缩机5、室外换热器3、空调箱1等尺寸可以设计的更小些，从而，进一步降低系统的设计成本。

当需要制热提升模式时：系统工作在制热模式，热电装置TED4工作在制热模式。这样系统的元器件，如电动压缩机5、室外换热器3、空调箱1等尺寸可以设计的更小些，从而，进一步降低系统的设计成本。或者，进一步增大系统低温低寒地区的使用范围。

在上述整个工作模式和工作状态中，制冷制热等系统能力的调节，无需空调箱中温度风门的配合(不像传统的设计)，即本发明的控制系统可以实现对电动压缩机和热电装置的无极调节，从而使空调箱中的温度风门被取消(即空调箱中不设置温度风门)，使空调箱的结构设计更简单，体积更紧凑。

综上所述，本发明通过在电动车内温控调节系统中在空调箱以及空调箱内的室内换热器的不同位置处设置热电装置TED的冷端和热端，在系统运行过程中显著提升了热泵型空调系统的制热和制冷功能；且通过热电装置TED与出风风门之间的配合使冷风或热风通过出风风门排出空调箱外而实现低负荷制热、制冷、制热除湿功能。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。