本發(fā)明涉及電動汽車的制冷制熱領(lǐng)域，具體地說是一種電動汽車空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

與常規(guī)的汽車即燃油汽車相比，電動汽車是用電源代替了常規(guī)汽車燃油發(fā)動機(jī)的動力系統(tǒng)，從而致使用在常規(guī)車型上由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)以及通過發(fā)動機(jī)散熱系統(tǒng)來取暖的暖風(fēng)系統(tǒng)不能再使用在電動汽車上。在電動汽車中動力源是電源，所以把空調(diào)系統(tǒng)中的壓縮機(jī)更換成電動壓縮機(jī)，暖風(fēng)系統(tǒng)中的水暖式暖風(fēng)由電加熱器PTC取代。由于電動空調(diào)系統(tǒng)的電動壓縮機(jī)及暖風(fēng)電加熱器均消耗電動汽車的電能，如果空調(diào)系統(tǒng)消耗電能過大則會導(dǎo)致新能源汽車的行駛里程減小。

如何優(yōu)化電動汽車中空調(diào)系統(tǒng)，提高空調(diào)系統(tǒng)的的制冷量以及暖風(fēng)系統(tǒng)的制熱量從而降低整個系統(tǒng)的電能消耗，是需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對以上不足，提供一種電動汽車空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法，來解決的問題為如何提高電動汽車中空調(diào)系統(tǒng)的制熱量和制冷量以降低電能消耗的問題。

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，

電動汽車空調(diào)系統(tǒng)，包括電動壓縮機(jī)、冷凝器總成、空調(diào)主機(jī)以及連通裝置，電動壓縮機(jī)、冷凝器總成以及空調(diào)主機(jī)通過連通裝置連通組成制冷回路以及制熱回路，還包括控制面板，冷凝器總成包括冷凝器和風(fēng)機(jī)，空調(diào)主機(jī)包括蒸發(fā)器、排風(fēng)機(jī)和PTC電加熱器，控制面板包括控制器、電動壓縮機(jī)開關(guān)、風(fēng)機(jī)開關(guān)、排風(fēng)機(jī)開關(guān)以及電加熱開關(guān)，電動壓縮機(jī)、電動壓縮機(jī)開關(guān)、風(fēng)機(jī)開關(guān)、排風(fēng)機(jī)開關(guān)以及電加熱開關(guān)均分別與控制器連接。

冷凝器總成中設(shè)置有輔助電加熱器和溫度傳感器，溫度傳感器用于采集冷凝器表面的溫度，輔助電加熱器用于為冷凝器加熱，輔助電加熱器和溫度傳感器均與控制器連接。

控制面板中設(shè)置有保護(hù)電路、電磁開關(guān)Ⅰ和 電磁開關(guān)Ⅱ，電加熱開關(guān)、控制器、電磁開關(guān)Ⅰ和PTC電加熱器依次連接，溫度傳感器、控制器、電磁開關(guān)Ⅱ和輔助電加熱器依次連接，電磁開關(guān)Ⅰ和電磁開關(guān)Ⅱ均與保護(hù)電路連接。

PTC電加熱器為呈U形或蛇形的PTC電加熱管，輔助電加熱器為低功率的PTC電加熱片組，所述PTC電加熱片組中的多個電加熱片交錯排布呈格柵狀。

控制面板中設(shè)置有變頻器，風(fēng)機(jī)開關(guān)、控制器、變頻器以及風(fēng)機(jī)依次連接，排風(fēng)機(jī)開關(guān)、控制器、變頻器以及排風(fēng)機(jī)依次連接。

連通裝置包括管道Ⅰ、管道Ⅱ、管道Ⅲ、管道Ⅳ、管道Ⅴ、雙向膨脹閥以及多個電磁閥，電動壓縮機(jī)的端口Ⅰ、管道Ⅰ、冷凝器、管道Ⅱ、蒸發(fā)器、管道Ⅲ、電動壓縮機(jī)的端口Ⅱ依次連接組成制冷回路，電動壓縮機(jī)的端口Ⅰ、管道Ⅳ、蒸發(fā)器、管道Ⅱ、冷凝器、管道Ⅴ、電動壓縮機(jī)的端口Ⅱ依次連接組成制暖回路，管道Ⅰ、管道Ⅱ、管道Ⅲ、管道Ⅳ以及管道Ⅴ上均設(shè)置有電磁閥，雙向膨脹閥設(shè)置在管道Ⅲ上，上述雙向膨脹閥以及每個電磁閥均與控制器連接。

電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的控制方法，上述任一項(xiàng)所述的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的控制方法包括：

控制面板控制電動壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)以及PTC電加熱器的工作；

控制面板控制管道Ⅰ、管道Ⅱ以及管道Ⅲ上的電磁閥進(jìn)入工作狀態(tài)，且控制面板控制雙向膨脹閥進(jìn)入工作狀態(tài)， 所述空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入制冷模式；

控制面板控制管道Ⅳ、管道Ⅱ以及管道Ⅴ上的電磁閥進(jìn)入工作狀態(tài)，且控制面板控制雙向膨脹閥進(jìn)入工作狀態(tài)， 所述空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入制熱模式；

控制面板控制電動壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，同時控制面板控制PTC電加熱器和排風(fēng)機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)，所述空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入PTC電加熱器單獨(dú)制熱模式。

所述空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入制熱模式下的制熱控制方法包括：

控制面板控制電動壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)和PTC電加熱器進(jìn)入工作狀態(tài)，所述空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入PTC電加熱輔助制熱模式；

控制面板控制壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)，控制面板控制PTC電加熱器進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，所述電動空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入無輔助制熱模式。

控制方法還包括控制面板獲取冷凝器總成內(nèi)的冷凝器溫度，當(dāng)冷凝器溫度值低于預(yù)定值時，控制面板控制輔助電加熱器進(jìn)入工作狀態(tài)，所述空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入除霜模式。

本發(fā)明的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明中空調(diào)主機(jī)中設(shè)置有PTC電加熱器，當(dāng)電動汽車的電量足時，可通過PTC電加熱器和電動壓縮機(jī)同時制暖，當(dāng)電量不足時，可關(guān)閉電動壓縮機(jī)，開啟PTC電加熱器和排風(fēng)機(jī)，只通過PTC電加熱器供暖，PTC電加熱器具有耗電小、制熱量大的優(yōu)點(diǎn)，從而提高了制熱量、降低了耗電量；

2、本發(fā)明中設(shè)置有風(fēng)機(jī)開關(guān)、排風(fēng)機(jī)開關(guān)，可通過上述開關(guān)分別調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)以及排風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使得冷風(fēng)或暖風(fēng)有效均勻的吹散到車內(nèi)空間里，避免熱量的散失；

3、本發(fā)明中在冷凝器內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器以及輔助電加熱器，當(dāng)溫度過低時，通過輔助電加熱器為冷凝器加熱，使得冷凝器內(nèi)熱交換進(jìn)行的更加徹底，該輔助電加熱器為低功率的PTC電加熱片組，具有耗電小、制熱量大的優(yōu)點(diǎn)，從而提高了制熱制冷能力、降低了耗電量；

4、本發(fā)明中PTC電加熱器中電加熱管為U型管或蛇形管，增加了該P(yáng)TC電加熱器的產(chǎn)熱面積及散熱面積、節(jié)省了電能，輔助電加熱器為低功率的PTC電加熱片組，所述多個電加熱片交錯排布呈格柵狀，該輔助電加熱器具有耗電量小、產(chǎn)熱及散熱面積大的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

附圖1為電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；

附圖2為電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的控制原理框圖；

圖中：1、電動壓縮機(jī)，2、管道Ⅳ，3、管道Ⅰ，4、冷凝器總成，5、輔助電加熱器，6、風(fēng)機(jī)，7、冷凝器，8、溫度傳感器，9、管道Ⅱ，10、雙向膨脹閥，11、電磁閥，12、空調(diào)主機(jī)，13、PTC電加熱器，14、排風(fēng)機(jī)，15、蒸發(fā)器，16、管道Ⅲ，17、管道Ⅴ，18、控制器，19、變頻器，20、電磁開關(guān)Ⅰ，21、電磁開關(guān)Ⅱ，22、電加熱開關(guān)，23、排風(fēng)機(jī)開關(guān)，24、風(fēng)機(jī)開關(guān)，25、保護(hù)電路,26、電動壓縮機(jī)開關(guān)。

具體實(shí)施方式

參照說明書附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法作以下詳細(xì)地說明。

實(shí)施例1：

本發(fā)明的電動汽車空調(diào)系統(tǒng),包括電動壓縮機(jī)1、冷凝器總成4、空調(diào)主機(jī)12、連通裝置和控制面板，冷凝器總成4包括冷凝器7、風(fēng)機(jī)6、溫度傳感器8和輔助電加熱器5，空調(diào)主機(jī)12包括蒸發(fā)器15、排風(fēng)機(jī)14和PTC電加熱器13，連通裝置包括管道Ⅰ3、管道Ⅱ9、管道Ⅲ16、管道Ⅳ2、雙向膨脹閥10以及多個電磁閥11，電動壓縮機(jī)1的端口Ⅰ、管道Ⅰ3、冷凝器7、管道Ⅱ9、蒸發(fā)器15、管道Ⅲ16、電動壓縮機(jī)1的端口Ⅱ依次連接組成制冷回路，電動壓縮機(jī)1的端口Ⅰ、管道Ⅳ2、蒸發(fā)器15、管道Ⅱ9、冷凝器7、管道Ⅴ17、電動壓縮機(jī)1的端口Ⅱ依次連接組成制熱回路，管道Ⅰ3、管道Ⅱ9、管道Ⅲ16、管道Ⅳ2以及管道Ⅴ17上均設(shè)置有電磁閥11，雙向膨脹閥10設(shè)置在管道Ⅲ16上。

控制面板中設(shè)置有保護(hù)電路25、電磁開關(guān)Ⅰ20和 電磁開關(guān)Ⅱ21，電加熱開關(guān)22、控制器18、電磁開關(guān)Ⅰ20和PTC電加熱器13依次連接，溫度傳感器8、控制器18、電磁開關(guān)Ⅱ21和輔助電加熱器5依次連接，電磁開關(guān)Ⅰ20和電磁開關(guān)Ⅱ21均與保護(hù)電路25連接。保護(hù)電路25外接電動汽車中的蓄電池組。

溫度傳感器8用于感知冷凝器7表面的溫度并將溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破?8；輔助電加熱器5為低功率的PTC電加熱片組，PTC電加熱片組中的多個電加熱片交錯排布呈格柵狀，當(dāng)冷凝器7表面的溫度較低時，控制器18通過電磁開關(guān)Ⅱ21開啟輔助電加熱器5，輔助電加熱器5為冷凝器7提供熱能，從而使得冷凝器7中熱交換更好的進(jìn)行，該輔助電加熱器5可在消耗少量電能的情況下為冷凝器7供暖，在節(jié)省電能的情況下提高了該空調(diào)系統(tǒng)的制熱能力。

PTC電加熱器13為呈U形的PTC電加熱管，PTC電加熱器13用于輔助空調(diào)制熱，當(dāng)汽車內(nèi)溫度較低時，可通過電加熱開關(guān)22開啟PTC電加熱器13，PTC電加熱器13可輔助輔助空調(diào)制熱；或者當(dāng)汽車內(nèi)蓄電池的電量較少時，停止壓縮機(jī)，僅由PTC電加熱器13供熱，從而可在節(jié)省電能的情況下提高該空調(diào)系統(tǒng)的制熱能力。PTC電加熱器13也可選用蛇形的電加熱管，U型或蛇形均能夠增加PTC電加熱器13的產(chǎn)熱和散熱面積，從而可有效利用電能產(chǎn)生大量熱能。

控制面板中還包括電動壓縮機(jī)開關(guān)26、風(fēng)機(jī)開關(guān)24、排風(fēng)機(jī)開關(guān)23以及變頻器19，電動機(jī)壓縮開關(guān)26與控制器18連接，用于調(diào)節(jié)電動壓縮機(jī)1的開啟或關(guān)閉；風(fēng)機(jī)開關(guān)24、控制器18、變頻器19和風(fēng)機(jī)6依次連接，可通過風(fēng)機(jī)開關(guān)24調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)6的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，使得熱風(fēng)有效吹散到空間內(nèi)，進(jìn)而在節(jié)省了電能的情況下提高該空調(diào)系統(tǒng)的制熱量；排風(fēng)機(jī)開關(guān)23、控制器18、變頻器19和排風(fēng)機(jī)14依次連接，可通過排風(fēng)機(jī)開關(guān)23調(diào)節(jié)排風(fēng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，使得冷風(fēng)有效吹散到空間內(nèi)，進(jìn)而在節(jié)省了電能的情況下提高該空調(diào)系統(tǒng)的制冷量。

本發(fā)明電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的使用方法為：當(dāng)車內(nèi)溫度較低時，該空調(diào)系統(tǒng)可通過蒸發(fā)器15（作為冷凝器7）中釋放熱量的制熱，或者通過PTC電加熱器13輔助蒸發(fā)器15（作為冷凝器7）進(jìn)行制熱，或者PTC電加熱器13單獨(dú)制熱；當(dāng)車內(nèi)溫度較高時，可通過蒸發(fā)器15吸收熱量進(jìn)行制冷；在制熱或制冷的過程中，可調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)6或排風(fēng)機(jī)14的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速；當(dāng)車內(nèi)溫度過低影響冷凝器7工作時，可通過輔助電加熱器5制熱為冷凝器7加熱。

實(shí)施例2：

本發(fā)明電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的控制方法為實(shí)施例1中的電動空調(diào)系統(tǒng)的控制方法，包括：

控制面板控制電動壓縮機(jī)1、風(fēng)機(jī)6、排風(fēng)機(jī)14以及PTC電加熱器13的工作；

控制面板控制管道Ⅰ3、管道Ⅱ9以及管道Ⅲ16上的電磁閥11進(jìn)入工作狀態(tài)，且控制面板控制雙向膨脹閥10進(jìn)入工作狀態(tài)， 所述空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入制冷模式；

控制面板控制管道Ⅳ2、管道Ⅱ以及管道Ⅴ上的電磁閥進(jìn)入工作狀態(tài)，且控制面板控制雙向膨脹閥10進(jìn)入工作狀態(tài)， 所述空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入制熱模式；

控制面板控制電動壓縮機(jī)1和風(fēng)機(jī)6進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，同時控制面板控制PTC電加熱器13和排風(fēng)機(jī)14進(jìn)入工作狀態(tài)，所述空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入PTC電加熱器13單獨(dú)制熱模式；

控制面板獲取冷凝器總成4內(nèi)的冷凝器7的溫度，當(dāng)冷凝器7的溫度值低于預(yù)定值時，控制面板控制輔助電加熱器5進(jìn)入工作狀態(tài)，所述空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入除霜模式。

其中，空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入制熱模式下的制熱控制方法包括：

控制面板控制電動壓縮機(jī)1、風(fēng)機(jī)6、排風(fēng)機(jī)14和PTC電加熱器13進(jìn)入工作狀態(tài)，所述空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入PTC電加熱輔助制熱模式；

控制面板控制電動壓縮機(jī)1、風(fēng)機(jī)6和排風(fēng)機(jī)14進(jìn)入工作狀態(tài)，控制面板控制PTC電加熱器13進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，所述電動空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入無輔助制熱模式。

具體地，本發(fā)明電動汽車空調(diào)系統(tǒng)在制冷模式下的工作過程為：

（1）、在控制器18的控制下開啟管道Ⅰ3、管道Ⅱ9以及管道Ⅲ16上的電磁閥，并開啟雙向膨脹閥10，使得電動壓縮機(jī)1的端口Ⅰ、管道Ⅰ3、冷凝器7、管道Ⅱ9、蒸發(fā)器15、管道Ⅲ16、電動壓縮機(jī)1的端口Ⅱ依次連接組成制冷回路；

（2）、啟動電動壓縮機(jī)開關(guān)26，開啟電動壓縮機(jī)1，蒸發(fā)器15吸收熱量，排風(fēng)機(jī)14使得經(jīng)過蒸發(fā)器15的低溫氣體流動形成制冷效果；

（3）、根據(jù)環(huán)境需要，通過排風(fēng)機(jī)開關(guān)23調(diào)節(jié)排風(fēng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，使得冷風(fēng)吹向車內(nèi)空間。

本發(fā)明電動汽車空調(diào)系統(tǒng)在制冷模式下的工作過程為：

（1）、在控制器18的控制下開啟管道Ⅳ2、管道Ⅱ9以及管道Ⅴ17上的電磁閥11，并開啟雙向膨脹閥10，使得電動壓縮機(jī)1的端口Ⅰ、管道Ⅳ2、蒸發(fā)器15、管道Ⅱ9、冷凝器7、管道Ⅴ17、電動壓縮機(jī)1的端口Ⅱ依次連接組成制熱回路；

（2）、啟動電動壓縮機(jī)開關(guān)26，開啟電動壓縮機(jī)1，此回路中蒸發(fā)器15作為冷凝器7散發(fā)熱量，冷凝器7作為蒸發(fā)器15吸收熱量，排風(fēng)機(jī)14使得經(jīng)過冷凝器7的高溫氣體形成制熱效果；

（3）、當(dāng)環(huán)境溫度過低時，單純依靠蒸發(fā)器15制熱效果不好，可通過電加熱開關(guān)22開啟PTC電加熱器13，PTC電加熱器13輔助制熱；

（4）、當(dāng)車載蓄電池電量較少時，可通過電動壓縮機(jī)開關(guān)26關(guān)閉電動壓縮機(jī)1，并通過風(fēng)機(jī)開關(guān)24關(guān)閉風(fēng)機(jī)6，通過排風(fēng)機(jī)開關(guān)23開啟排風(fēng)機(jī)14，即由PTC電加熱器13單獨(dú)制熱，排風(fēng)機(jī)14將PTC電加熱器13產(chǎn)生的熱量吹散到車內(nèi)空間；

（5）、當(dāng)外部環(huán)境溫度過低，冷凝器7的溫度低于預(yù)設(shè)值時，在控制器18控制下開啟輔助電加熱器5，輔助電加熱器5為冷凝器7制熱，使得冷凝器7內(nèi)熱交換進(jìn)行的更徹底；

（6）、根據(jù)環(huán)境需要，通過排風(fēng)機(jī)開關(guān)23調(diào)節(jié)排風(fēng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，使得熱風(fēng)吹向車內(nèi)空間。

通過上面具體實(shí)施方式，所述技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于上述的具體實(shí)施方式。在公開的實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，所述技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可任意組合不同的技術(shù)特征，從而實(shí)現(xiàn)不同的技術(shù)方案。除說明書所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。