本發(fā)明涉及汽車空調(diào)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及新能源汽車用空調(diào)系統(tǒng)，具體的是一種在新能源汽車上使用的客車集中熱管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，汽車在我國已非常普及。現(xiàn)在的汽車就能耗而言分為常規(guī)耗油汽車以及新能源汽車。所謂新能源汽車是指采用非常規(guī)車用燃料作為動(dòng)力來源的汽車，包括純電動(dòng)汽車（bev）、混合動(dòng)力汽車（hev）、燃料電池電動(dòng)汽車（fcev）、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車以及其他新能源，如高效儲(chǔ)能器、二甲醚汽車。而現(xiàn)在不管是常規(guī)汽車還是新能源汽車都會(huì)配置汽車空調(diào)。而配置的汽車空調(diào)也從僅制冷型向制冷制熱通用型轉(zhuǎn)變，尤其在我國北方，帶制熱功能的空調(diào)已成為汽車必備的裝置之一。

常規(guī)汽車空調(diào)系統(tǒng)的供暖方式是利用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的熱量加熱車廂內(nèi)的空氣。此種供暖方式有兩種實(shí)現(xiàn)途徑：一種是將發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液直接接通到車廂底部的暖風(fēng)芯體，通過暖風(fēng)芯體與空氣換熱來加熱車廂里的空氣。這種方式熱空氣是從底部吹出，乘客的感覺會(huì)比較好。另一種是將發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液送到空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器，然后通過蒸發(fā)器與空氣換熱來加熱車廂里的空氣。這種加熱方式的優(yōu)點(diǎn)是利用了發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱，比較節(jié)能；但其缺點(diǎn)是：只能用于常規(guī)汽車，而且只有在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才可以運(yùn)行這種加熱方式，有較大的局限性。

目前，新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的制熱方式主要是利用熱泵與ptc熱敏電阻（ptc）聯(lián)合制熱，即低溫時(shí)通過熱泵系統(tǒng)制熱供車廂內(nèi)采暖；若環(huán)境溫度過低，熱泵制熱量不足，空調(diào)能效比（cop）過小，則自動(dòng)切換到ptc制熱模式，利用ptc熱敏電阻產(chǎn)生的熱量加熱空氣。在這種制熱方式中，ptc熱敏電阻一般設(shè)置在熱泵系統(tǒng)冷凝器（即制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器）的外側(cè)，從回風(fēng)口或新風(fēng)口進(jìn)來的冷空氣流經(jīng)熱泵系統(tǒng)的冷凝器（即制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器），再經(jīng)過ptc熱敏電阻，經(jīng)送風(fēng)口進(jìn)入車廂。這種加熱方式的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)用廣泛，但其缺點(diǎn)是：在ptc模式下空調(diào)系統(tǒng)能耗較大，且熱風(fēng)是從乘客頭頂處吹出，熱空氣容易在車廂頂部堆積，影響乘坐的舒適性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種客車集中熱管理系統(tǒng)，它設(shè)有三個(gè)回路——制冷模式回路、制熱模式回路和液體回路，制熱效果好，換熱效率高，且能降低能耗；產(chǎn)生的熱風(fēng)是從乘客足部位置吹出的，乘坐的舒適性較好；此外，它還能為電池包提供熱量。

為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。

一種客車集中熱管理系統(tǒng)，其特征在于，含有三個(gè)回路：一個(gè)制冷模式回路、一個(gè)制熱模式回路和一個(gè)液體回路；所述制冷模式回路由壓縮機(jī)、四通換向閥、第一換熱器、第二風(fēng)機(jī)、節(jié)流裝置、第一電磁閥、第二換熱器、第一風(fēng)機(jī)、第一單向閥、再經(jīng)四通換向閥回到壓縮機(jī)組成一個(gè)回路；所述制熱模式回路由壓縮機(jī)、四通換向閥、第二電磁閥、第三換熱器、第二單向閥、節(jié)流裝置、第一換熱器、第二風(fēng)機(jī)再經(jīng)四通換向閥回到壓縮機(jī)組成一個(gè)回路；所述液體回路由第三換熱器、電加熱裝置、暖風(fēng)芯體、暖風(fēng)風(fēng)機(jī)、第三電磁閥、膨脹水箱、水泵組成一個(gè)回路；所述制熱模式回路與所述制冷模式回路共用壓縮機(jī)、四通換向閥、第一換熱器、第二風(fēng)機(jī)和節(jié)流裝置；所述第二換熱器與所述第三換熱器并聯(lián)，所述液體回路與所述制熱模式回路共用所述第三換熱器。

進(jìn)一步，所述液體回路設(shè)有一套或若干套暖風(fēng)芯體和暖風(fēng)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，在所述液體回路的暖風(fēng)芯體和暖風(fēng)風(fēng)機(jī)與第三電磁閥之間設(shè)有第四電磁閥，所述第四電磁閥的前端連接一組或幾組電池包，所述電池包的回路管道連接在第三電磁閥與膨脹水箱之間的連接管道上。

進(jìn)一步，所述壓縮機(jī)為立式或臥式壓縮機(jī)。

進(jìn)一步，所述壓縮機(jī)為噴氣或噴液增焓壓縮機(jī)。

進(jìn)一步，所述第一換熱器、第二換熱器為管片式換熱器或平行流換熱器。

進(jìn)一步，所述第三換熱器為板式換熱器或套管式換熱器。

進(jìn)一步，所述節(jié)流裝置為膨脹閥或毛細(xì)管節(jié)流裝置或多組節(jié)流裝置。

進(jìn)一步，所述電加熱裝置包括液體加熱器、ptc熱敏電阻和電加熱管。

本發(fā)明一種客車集中熱管理系統(tǒng)的積極效果：

（1）設(shè)有三個(gè)回路——制冷模式回路、制熱模式回路和液體回路，設(shè)置的第三換熱器具有較高的換熱效率，使本發(fā)明的客車集中熱管理系統(tǒng)制熱效果好，換熱效率高，且能降低能耗。

（2）暖風(fēng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在車廂底部，熱風(fēng)是從乘客的足部位置吹出，能有效避免熱空氣在車廂頂部堆積，乘坐的舒適性較好。

（3）不僅可為車廂提供熱量，還能為電池包提供熱量。

（4）能集常規(guī)客車供暖方式與新能源客車制熱方式的優(yōu)點(diǎn)于一體，既保留了原有新能源客車制冷效果較好的優(yōu)點(diǎn)，又提高了其制熱效果，使用了專用噴氣或噴液的增焓壓縮機(jī)后，該系統(tǒng)在低溫環(huán)境中的運(yùn)行效率也更好了，能滿足我國廣大地區(qū)，尤其是北方地區(qū)對(duì)新能源汽車用空調(diào)系統(tǒng)的要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種客車集中熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中的標(biāo)號(hào)分別為：

1、壓縮機(jī)；2、四通換向閥；

3、第一換熱器；4、節(jié)流裝置；

5、第一電磁閥；6、第二換熱器

7、第一單向閥；8、第一風(fēng)機(jī)；

9、第二風(fēng)機(jī)；10、第二電磁閥；

11、第三換熱器；12、第二單向閥；

13、電加熱裝置；14、暖風(fēng)芯體；

15、暖風(fēng)風(fēng)機(jī)；16、第三電磁閥；

17、第四電磁閥；18、電池包；

19、膨脹水箱；20、水泵。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖給出本發(fā)明一種客車集中熱管理系統(tǒng)的具體實(shí)施方式。但是應(yīng)該指出，本發(fā)明的實(shí)施不限于以下的實(shí)施方式。

參見圖1。一種客車集中熱管理系統(tǒng)，含有壓縮機(jī)1、四通換向閥2、第一換熱器3、節(jié)流裝置4、第一電磁閥5、第二換熱器6、第一單向閥7、第一風(fēng)機(jī)8、第二風(fēng)機(jī)9、第二電磁閥10、第三換熱器11、第二單向閥12、電加熱裝置13、暖風(fēng)芯體14、暖風(fēng)風(fēng)機(jī)15、第三電磁閥16、第四電磁閥17、電池包18、膨脹水箱19和水泵20。所述結(jié)構(gòu)組成三個(gè)回路：一個(gè)制冷模式回路（圖中“”箭頭所示）、一個(gè)制熱模式回路（圖中“”箭頭所示）和一個(gè)液體回路（圖中“”箭頭所示）。

實(shí)施中，所述壓縮機(jī)1可采用立式或臥式壓縮機(jī)。為提高車用空調(diào)在低溫環(huán)境中的運(yùn)行效率或者可采用噴氣或噴液增焓壓縮機(jī)。所述第一換熱器3、第二換熱器6可采用管片式換熱器或平行流換熱器。所述第三換熱器11可采用板式換熱器或套管式換熱器。所述節(jié)流裝置4可采用膨脹閥或毛細(xì)管節(jié)流裝置或多組節(jié)流裝置。所述電加熱裝置13可采用液體加熱器、ptc熱敏電阻或電加熱管以及它們之間的組合。所述暖風(fēng)芯體14和暖風(fēng)風(fēng)機(jī)15可根據(jù)不同車型或需求進(jìn)行配置，可設(shè)置一套或若干套暖風(fēng)芯體14和暖風(fēng)風(fēng)機(jī)15結(jié)構(gòu)。實(shí)施中，其他部件可采用現(xiàn)有使用的配件。

實(shí)施中，所述液體回路可采用乙二醇溶液、硅油等防凍液體。

本發(fā)明的制冷模式回路由壓縮機(jī)1、四通換向閥2、第一換熱器3、第二風(fēng)機(jī)9、節(jié)流裝置4、第一電磁閥5、第二換熱器6、第一風(fēng)機(jī)8、第一單向閥7組成。制冷劑由壓縮機(jī)1、四通換向閥2、第一換熱器3、節(jié)流裝置4、第一電磁閥5、第二換熱器6、第一單向閥7再經(jīng)四通換向閥2回到壓縮機(jī)1形成制冷模式回路。

本發(fā)明的制熱模式回路由壓縮機(jī)1、四通換向閥2、第二電磁閥10、第三換熱器11、第二單向閥12、節(jié)流裝置4、第一換熱器3、第二風(fēng)機(jī)9組成。制冷劑由壓縮機(jī)1、四通換向閥2、第二電磁閥10、第三換熱器11、第二單向閥12、節(jié)流裝置4、第一換熱器3再經(jīng)四通換向閥2回到壓縮機(jī)1形成制熱模式回路。

本發(fā)明的液體回路由第三換熱器11、電加熱裝置13、暖風(fēng)芯體14、暖風(fēng)風(fēng)機(jī)15、第三電磁閥16、膨脹水箱19、水泵20組成并形成一個(gè)回路。

實(shí)施中，所述制熱模式回路與所述制冷模式回路共用壓縮機(jī)1、四通換向閥2、第一換熱器3、第二風(fēng)機(jī)9和節(jié)流裝置4。將所述第二換熱器6與所述第三換熱器11并聯(lián)設(shè)置，所述液體回路與所述制熱模式回路能共用所述第三換熱器11。

實(shí)施中，在所述液體回路的暖風(fēng)芯體14和暖風(fēng)風(fēng)機(jī)15與第三電磁閥16之間設(shè)置一個(gè)第四電磁閥17，在所述第四電磁閥17的前端連接一組或幾組電池包18，所述電池包18的回路管道連接在第三電磁閥16與膨脹水箱19之間的連接管道上。這樣，當(dāng)電池包18需要加熱時(shí)，開啟第四電磁閥17同時(shí)關(guān)閉第三電磁閥16，讓從暖風(fēng)芯體14流出的高溫液體能進(jìn)入電池包18，為車載電池加熱就可以了。

本發(fā)明的客車集中熱管理系統(tǒng)制冷時(shí)只有制冷模式回路工作，而供暖時(shí)制熱模式回路與液體回路一起工作。

本發(fā)明的制冷模式的工作流程為：第一電磁閥5開啟，第二電磁閥10關(guān)閉，制冷劑沿圖中“”箭頭方向走（見圖1）。此循環(huán)的連接順序?yàn)椋簤嚎s機(jī)1→四通換向閥2（a端口進(jìn)、c端口出）→第一換熱器3→節(jié)流裝置4→第一電磁閥5→第二換熱器6→第一單向閥7→四通換向閥2（b端口進(jìn)、d端口出）→壓縮機(jī)1。在制冷模式下，壓縮機(jī)1排出的高溫高壓制冷劑氣體經(jīng)四通換向閥2換向后，依次經(jīng)第一換熱器3、節(jié)流裝置4、第一電磁閥5、第二換熱器6、第一單向閥7，再經(jīng)四通換向閥2回到壓縮機(jī)1，構(gòu)成制冷回路循環(huán)。第二風(fēng)機(jī)9為與第一換熱器3進(jìn)行換熱的空氣提供動(dòng)力。第一風(fēng)機(jī)8為與第二換熱器6進(jìn)行換熱的空氣提供動(dòng)力。

本發(fā)明的制熱模式的工作流程為：第二電磁閥10開啟，第一電磁閥5關(guān)閉，制冷劑沿“”箭頭（見圖1）方向走。此循環(huán)的連接順序?yàn)椋簤嚎s機(jī)1→四通換向閥2（a端口進(jìn)、b端口出）→第二電磁閥10→第三換熱器11→第二單向閥12→節(jié)流裝置4→第一換熱器3→四通換向閥2（c端口進(jìn)、d端口出）→壓縮機(jī)1。從壓縮機(jī)1排出的高溫高壓氣體依次經(jīng)過四通換向閥2、第二電磁閥10、第三換熱器11、第二單向閥12、節(jié)流裝置4、第一換熱器3、四通換向閥2回到壓縮機(jī)1，形成制熱回路循環(huán)。第二風(fēng)機(jī)9為與第一換熱器3進(jìn)行換熱的空氣提供動(dòng)力。

在本發(fā)明的制熱模式下，液體回路中的液體通過第三換熱器11與制冷劑換熱，在液體回路中，第三換熱器11的出口連接電加熱裝置13的入口，電加熱裝置13的出口連接暖風(fēng)芯體14的入口；所述暖風(fēng)芯體14與暖風(fēng)風(fēng)機(jī)15的數(shù)量可根據(jù)不同車型或需求進(jìn)行配置；在暖風(fēng)芯體14出口與膨脹水箱19之間設(shè)置第三電磁閥16，其中在暖風(fēng)芯體14出口與第三電磁閥16之間通過管道設(shè)置第四電磁閥17，所述第四電磁閥17的另一端連接一組或幾組電池包18，所述電池包18的回路管道連接在第三電磁閥16與膨脹水箱19之間的連接管道上，它們都位于水泵20的前端（若需要加熱電池包18，則關(guān)閉第三電磁閥16、開啟第四電磁閥17，從暖風(fēng)芯體14流出的液體流向電池包18為電池包18提供熱量之后回到水泵20；若不需要加熱電池包18，則開啟第三電磁閥16，關(guān)閉第四電磁閥17，使從暖風(fēng)芯體14流出的液體直接回到水泵20），膨脹水箱19能為液體回路及時(shí)補(bǔ)充液體并能及時(shí)排出液體中的氣體，從水泵20排出的液體通過第三換熱器11與制冷劑換熱，溫度升高，經(jīng)電加熱裝置13再流入暖風(fēng)芯體14，形成一個(gè)循環(huán)。

在熱泵供熱能力充足的情況下，可不啟用電加熱裝置13。只有在熱泵供暖不足的情況下才啟動(dòng)電加熱裝置13，這樣，從第三換熱器11流過來的液體被進(jìn)一步加熱，使暖風(fēng)芯體14的工作狀態(tài)更好。

再將暖風(fēng)芯體14設(shè)置在車廂內(nèi)乘客座位的底下，使熱風(fēng)是從乘客的足部位置吹出，能有效避免熱空氣在車廂頂部堆積，乘坐的舒適性更好。