CN107487155A - 一种空调换热系统和汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空调换热系统和汽车，其中，该空调换热系统包括：暖风循环管路，连通空调暖风芯片的进水端和出水端；水加热器，设置在暖风循环管路上，通过水加热器，对暖风循环管路中循环滚动的水进行加热，形成暖风水；电池散热循环管路，内部具有用于循环流动的冷却水；换热器，包括第一流通路径和第二流通路径，第一流通路径与暖风循环管路相连通，第二流通路径与电池散热循环管路相连通。本发明实施例中，通过换热器将冷却水与暖风水进行热交换，复用电池散热的冷却水的温度，使得水加热器的耗电量降低，进而能够大幅提高汽车的续航里程。

Description

一种空调换热系统和汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是指一种空调换热系统和汽车。

背景技术

目前，汽车在冬季采用PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系数)水加热器采暖，PTC水加热器所需消耗能量大，这严重影响了汽车续航里程。

另外，汽车上用于电池散热的冷却水的温度为60℃左右，但目前对于冷却水的温度不能很好利用，通常直接通过水箱将热量散发到周围空气中。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种空调换热系统和汽车，能够复用电池散热的冷却水的温度，解决现有技术中采用PTC水加热器采暖消耗能量大，影响汽车续驶里程的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种空调换热系统，包括：

暖风循环管路，连通空调暖风芯片的进水端和出水端；

水加热器，设置在所述暖风循环管路上，通过所述水加热器，对所述暖风循环管路中循环滚动的水进行加热，形成暖风水；

电池散热循环管路，内部具有用于循环流动的冷却水；

换热器，包括第一流通路径和第二流通路径，所述第一流通路径与所述暖风循环管路相连通，所述第二流通路径与所述电池散热循环管路相连通。

其中，上述空调换热系统还包括：

第一控制器，用于获取输送进所述换热器的所述冷却水的温度，当温度达到预设温度时，控制所述换热器启动电源。

其中，上述空调换热系统中，所述换热器包括：

壳体，包括与所述暖风循环管路连接的第一进水口和第一出水口；以及与所述电池散热循环管路连接第二进水口和第二出水口；

半导体换热结构，设置于所述壳体内部；

其中，所述壳体与所述半导体换热结构之间形成连通所述第一进水口和所述第一出水口的所述第一流通路径；所述半导体换热结构内部形成连通所述第二进水口和所述第二出水口的所述第二流通路径。

其中，上述空调换热系统中，所述半导体换热结构包括多个半导体换热片，多个所述半导体换热片围绕形成一空间，所述空间内间隔设置有至少一个隔板，通过所述隔板，所述空间内形成至少两个相互连通的换热腔室；其中，相互连通的至少两个所述换热腔室形成所述第二流通路径，至少两个所述换热腔室中的其中一个与所述第二进水口连通，其中另一个与所述第二出水口连通。

其中，上述空调换热系统还包括：

第二控制器，用于控制所述水加热器开启，并调节所述水加热器的功率；

用于检测输送进所述换热器的暖风水温度的第一温度传感器，与所述第二控制器相连接，所述第一温度传感器设置于所述暖风循环管路上靠近所述换热器的位置。

其中，上述空调换热系统还包括：

用于检测输送进所述换热器的冷却水温度的第二温度传感器，与所述第一控制器相连接，所述第二温度传感器设置于所述电池散热循环管路上靠近所述换热器的位置。

其中，上述空调换热系统中，所述换热器的制热能效比大于1。

其中，上述空调换热系统还包括：

第一循环水泵，设置在所述暖风循环管路上，用于使所述暖风水在所述暖风循环管路中循环输送。

其中，上述空调换热系统还包括：

第二循环水泵，设置在所述电池散热循环管路，用于使所述冷却水在所述电池散热循环管路中循环输送。

第二方面，本发明实施例提供一种汽车，包括上述的空调换热系统。

本发明实施例提供的空调换热系统和汽车，通过换热器将冷却水与暖风水进行热交换，复用电池散热的冷却水的温度，使得水加热器的功率能够在一个很小的幅度内就使暖风水满足汽车内的取暖要求，使得水加热器的耗电量降低，进而能够大幅提高汽车的续航里程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示本发明实施例提供的空调换热系统的结构示意图；

图2表示本发明实施例提供的空调换热系统的换热器的结构示意图之一；

图3表示本发明实施例提供的空调换热系统的换热器的结构示意图之二；

图4表示本发明实施例提供的空调换热系统的换热器的结构示意图之三；

图5表示本发明实施例的换热器的半导体换热结构的结构示意图；

图6表示图5所示的半导体换热结构的A-A截面图；

图7表示图5所示的半导体换热结构的B-B截面图；

图8表示图5所示的半导体换热结构的C-C截面图；

图9表示图5所示的半导体换热结构的D-D截面图；

图10表示图5所示的半导体换热结构的E-E截面图。

[主要附图标记说明]

1-电池装置，2-换热器，21-第二进水口，22-第二出水口，23-第一进水口，24-第一出水口，25-壳体，26-半导体换热结构，261-第一换热腔室，262-第二换热腔室、263-第三换热腔室，264-第四换热腔室，27、28、29、210-第一连通腔，211-空腔，212-第二连通腔，213-第一通孔，214-第二通孔，3-水加热器，4-空调暖风芯片，5-空调HVAC系统，6-电池散热循环管路，7-暖风循环管路，8-第一循环水泵，9-第二循环水泵。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

请参见图1，其示出的是本发明实施例提供的空调换热系统的结构示意图。

本发明实施例提供一种空调换热系统，包括：

暖风循环管路7，连通空调暖风芯片4的进水端和出水端；

水加热器3，设置在所述暖风循环管路7上，通过所述水加热器，对所述暖风循环管路7中循环滚动的水进行加热，形成暖风水；

电池散热循环管路6，内部具有用于循环流动的冷却水；

换热器2，包括第一流通路径和第二流通路径，所述第一流通路径与所述暖风循环管路7相连通，所述第二流通路径与所述电池散热循环管路6分别相连通。

其中，当所述换热器未启动电源时，所述暖风水和所述冷却水分别直接通过所述第一流通路径和所述第二流通路径；当所述换热器启动电源时，所述暖风水和所述冷却水分别在所述第一流通路径和所述第二流通路径内进行热交换后通过。

本实施例中，暖风水通过暖风循环管路7依次流经换热器2和水加热器3后，流入空调暖风芯片4的进水端，再经空调暖风芯片4的出水端流出进入暖风循环管路7，从而循环流通该暖风水；冷却水通过电池散热循环管路6流经换热器2，然后流入电池装置1冷却电池后，再次流入电池散热循环管路6，从而循环流通冷却水。这里，暖风水是先经暖风循环管路7流入换热器2与冷却水进行热交换后，再经暖风循环管路7流入水加热器3进行加热，从而能够降低水加热器3的加热功率，进而降低水加热器3的耗电量。

本发明实施例提供的空调换热系统的工作原理为：在冬季汽车启动加热模式后，随着电池装置1的工作，电池散热循环管路6内部循环流动的冷却水的温度越来越高(一般最高可以达到60℃)，此时启动换热器电源使换热器2工作，换热器2通过消耗电能将冷却水的热量转移到暖风水中，暖风水在流出换热器2后，经设置在所述暖风循环管路7上的水加热器3加热，然后通过暖风循环管路7流入空调暖风芯片4的进水端，此时，通过空调暖风芯体4对暖风水进行换热，使空调暖风芯体4周围的空气被加热，再经空调HVAC(Heating,Ventilation and Air Conditioning，供热通风与空气调节)系统5将加热后的空气吹入汽车内实现供暖。本发明实施例中，该水加热器为PTC水加热器。

本实施例中，通过换热器2将冷却水与暖风水进行热交换，水加热器3的功率在一个很小的幅度内就可以使暖风水满足汽车内的取暖要求，使得水加热器3的耗电量降低，进而能够大幅提高汽车的续航里程。

本发明实施例中，换热器2利用热电效应的原理对冷却水和暖风水进行热交换，将冷却水中的热量转移到暖风水中，这里，换热器2不交换介质，即并未交换冷却水和暖风水，也就是说，本实施例中，所述第一流通路径与所述第二流通路径不导通。

其中，在电池刚启动时，电池散热循环管路6内部的冷却水温度比较低，此时，换热器2不进行换热工作(未启动电源)，暖风水通过水加热器3加热，然后输送至空调暖风芯体4中进行换热。

其中，在一实施例中，该空调换热系统还可以包括：第一控制器，用于获取输送进所述换热器2的所述冷却水的温度，当所述温度达到预设温度时，控制所述换热器2启动电源。

本实施例中，通过第一控制器根据输送进换热器2的冷却水的温度，控制换热器2是否启动电源，在第一控制器获取到的输送进换热器2的冷却水的温度达到预设温度时，控制换热器2启动电源，对经过换热器2的暖风水和冷却水进行热交换，否则控制换热器2不启动电源，使暖风水和冷却水分别直接通过换热器2不进行热交换。可选的，本实施例中，该预设温度可以为5℃。

其中，在本发明的一些实施例，上述空调换热系统中，该换热器可以为半导体换热器，请参见图2至图4，该换热器可以包括：

壳体25，包括与所述暖风循环管路7连接的第一进水口23和第一出水口24；以及与所述电池散热循环管路6连接第二进水口21和第二出水口22；

半导体换热结构26，设置于所述壳体25内部；

其中，所述壳体25与所述半导体换热结构26之间形成连通所述第一进水口23和所述第一出水口24的所述第一流通路径；所述半导体换热结构26内部形成连通所述第二进水口21和所述第二出水口22的所述第二流通路径。

本实施例中，壳体25采用隔热材料制成，以隔绝外部热量。

其中，请参见图4和图5，在一实施例中，所述半导体换热结构26可以包括多个半导体换热片，多个所述半导体换热片围绕形成一空间，所述空间内间隔设置有至少一个隔板，通过所述隔板，所述空间内形成至少两个相互连通的换热腔室；其中，相互连通的至少两个所述换热腔室形成所述第二流通路径，至少两个所述换热腔室中的其中一个与所述第二进水口21连通，其中另一个与所述第二出水口22连通。

具体的，参见图4，本实施例中，至少两个换热腔室的数量为四个，包括层叠设置的第一换热腔室261，第二换热腔室262、第三换热腔室263以及第四换热腔室264，其中，结合参见图5至图7，每一换热腔室的两端分别设置有与换热腔室连通的第一连通腔和第二连通腔。所述第一换热腔室261的第一连通腔27与所述第二进水口21连通，且与所述第二换热腔室262的第一连通腔28连通，所述第三换热腔室263的第一连通腔29与所述第四换热腔室264的第一连通腔210连通，所述第一换热腔室261的第二连通腔、第二换热腔室262的第二连通腔以及第三换热腔室263的第二连通腔相连通并形成为空腔211(结合参见图7)，所述第四换热腔室264的第二连通腔212与所述第二出水口22连通。

本实施例中，如图5所示，经所述第二进水口21流入的冷却水，一部分经第一换热腔室261的第一连通腔27进入第一换热腔室261，一部分经第一换热腔室261的第一连通腔27流入第二换热腔室262的第一连通腔28，进入第二换热腔室262，两部分冷却水经空腔211汇集进入第三换热腔室263，并通过第三换热腔室263的第一连通腔29流入第四换热腔室264的第一连通腔210，依次经过第四换热腔室264和第二连通腔212，流出第二出水口22，这样，通过该半导体换热结构能够极大地促进冷却水的热交换，使换热的效率大幅度提高。

需要说明的是，第二换热腔室262的第一连通腔28和第三换热腔室263的第一连通腔29之间通过隔板阻隔(结合参见图5和图9)，第三换热腔室263的第二连通腔和第四换热腔室264的第二连通腔212之间通过隔板阻隔(结合参见图5和图10)，第一换热腔室261的第二连通腔、第二换热腔室262的第二连通腔以及第三换热腔室263的第二连通腔之间可以不设置隔板(结合参见图5、图7、图8和图9)；另外，为避免冷却水经第一换热腔室261的第一连通腔27全部流入第二换热腔室262的第一连通腔28，第一换热腔室261的第一连通腔27和第二换热腔室262的第一连通腔28之间未完全连通，这里，在第一换热腔室261的第一连通腔27和第二换热腔室262的第一连通腔28之间的隔板上开设多个第一通孔213(参见图8)，以供冷却水从第一换热腔室261的第一连通腔27流入第二换热腔室262的第一连通腔28。此外，第三换热腔室263的第一连通腔29和第四换热腔室264的第一连通腔210之间的隔板上开设有多个第二通孔214(参见图10)，以供冷却水从第三换热腔室263的第一连通腔29流入第四换热腔室264的第一连通腔210。

本实施例中，半导体换热结构的26的多个半导体换热片形成为立体结构，并形成有四个换热腔室，从而将经第二进水口21流入的冷却水通过几个换热腔室换热，使冷却水与半导体换热片充分接触，使得换热更充分；另外，在实施例中，采用将冷却水分为两部分进行换热的独特流程，在减少冷却水流阻的同时，能够进一步提高换热。

在本发明实施例中，所述换热器2的制热能效比(Coefficient of Performance，COP)大于1。这里，为确保换热器2的换热效果，换热器2的制热能效比至少大于1。

其中，在一实施例中，上述空调换热系统还可以包括：第二控制器，用于控制所述水加热器3开启，并调节所述水加热器的功率；用于检测输送进所述换热器2的暖风水温度的第一温度传感器，与所述第二控制器相连接，所述第一温度传感器设置于所述暖风循环管路7上靠近所述换热器2的位置。

本实施例中，第二控制器根据汽车的室内温度传感器(一般汽车上均有设置)控制水加热器3的开启与功率的调节。

在一实施例中，所述第一温度传感器设置于所述暖风循环管路7且邻近于所述第一进水口23的位置，第二控制器与第一温度传感器连接，第一控制器与第二控制器连接，第一控制器将换热器2的功率信号发给第二控制器，第二控制器根据第一温度传感器检测到的暖风水温度、换热器2的功率信号以及汽车室内温度调节水加热器3的功率。由于冷却水热量的加入，在保持汽车内温度的前提下，水加热器3本身的功率可以大幅下降，而且随着冷却水温度的提高，通过换热器2的换热工作，水加热器3的功率能够进一步下降，从而能够大幅度降低水加热器3的耗电量，进而提高续航里程。

其中，在一实施例中，上述空调换热系统还可以包括：用于检测输送进所述换热器2的冷却水温度的第二温度传感器，与所述第一控制器相连接，所述第二温度传感器设置于所述电池散热循环管路6上靠近所述换热器2的位置。

本实施例中，通过第二温度传感器检测输送进换热器2的冷却水的温度，以便于使第一控制器根据该温度控制换热器2启动电源。具体的，在一实施例中，第二温度传感器设置于电池散热循环管路6上且邻近于第二进水口21的位置，第一控制器与该第二温度传感器连接，通过该第二温度传感器，第一控制器能够获取输送进所述换热器2的所述冷却水的温度，从而能够在输送进所述换热器2的所述冷却水的温度达到预设温度时，控制所述换热器2启动电源。

其中，请参见图1，在一实施例中，该空调换热系统还可以包括：第一循环水泵8，设置在所述暖风循环管路7上，用于使所述暖风水在所述暖风循环管路7中循环输送。

在一实施例中，该第一循环水泵8设置于邻近第一进水口23的位置，此时，第一温度传感器可以设置在第一循环水泵8内。这里，暖风水通过暖风循环管路7依次经过第一循环水泵8、换热器2和水加热器3，然后流经空调暖风芯片4后再次流入暖风循环管路7，从而循环流通该暖风水。

其中，请参见图1，在一实施例种，该空调换热系统还可以包括：第二循环水泵9，设置在所述电池散热循环管路6，用于使所述冷却水在所述电池散热循环管路6中循环输送。

在一实施例中，该第二循环水泵9设置于邻近第二进水口21的位置，此时第二温度传感器可以设置在第二循环水泵9内。这里，冷却水通过电池散热循环管路6依次经过第二循环水泵9和换热器2，然后流入电池装置1冷却电池后，再次流入电池散热循环管路6，从而循环流通冷却水。

本发明实施例提供的空调换热系统，通过换热器将冷却水与暖风水进行热交换，复用电池散热的冷却水的温度，使得水加热器的功率能够在一个很小的幅度内就使暖风水满足汽车内的取暖要求，使得水加热器的耗电量降低，进而能够大幅提高汽车的续航里程。

本发明实施例提供一种汽车，包括上述的空调换热系统。

其中，由于汽车本体的结构是现有技术，空调换热系统的结构原理在上述实施例中已进行详细说明，因此，本实施例中对于具体的汽车的结构不再赘述。

本发明实施例中，带有上述空调换热系统的汽车，由于空调换热系统能够解决现有技术中采用PTC水加热器采暖消耗能量大，影响汽车续驶里程的问题，因此能够降低汽车行驶的能耗，提高汽车续航里程，保证汽车的使用可靠性、舒适性和稳定性。

应理解，说明书的描述中，提到的参考术语“一实施例”、“一个实施例”或“一些实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例或示例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一实施例中”、“在一个实施例中”或“在一些实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，在本发明的一个附图或一种实施例中描述的元素、结构或特征可以与一个或多个其它附图或实施例中示出的元素、结构或特征以任意适合的方式相结合。

另外，在本文中的一个或多个实施例中，诸如“包括”或“包含”用于说明存在列举的特征或组件，但不排除存在一个或多个其它列举的特征或者一个或多个其它组件。

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”、“设置”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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

此外，在发明实施例中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种空调换热系统，其特征在于，包括：

暖风循环管路，连通空调暖风芯片的进水端和出水端；

水加热器，设置在所述暖风循环管路上，通过所述水加热器，对所述暖风循环管路中循环滚动的水进行加热，形成暖风水；

电池散热循环管路，内部具有用于循环流动的冷却水；

换热器，包括第一流通路径和第二流通路径，所述第一流通路径与所述暖风循环管路相连通，所述第二流通路径与所述电池散热循环管路相连通。

2.根据权利要求1所述的空调换热系统，其特征在于，所述空调换热系统还包括：

第一控制器，用于获取输送进所述换热器的所述冷却水的温度，当所述温度达到预设温度时，控制所述换热器启动电源。

3.根据权利要求1所述的空调换热系统，其特征在于，所述换热器包括：

壳体，包括与所述暖风循环管路连接的第一进水口和第一出水口；以及与所述电池散热循环管路连接第二进水口和第二出水口；

半导体换热结构，设置于所述壳体内部；

其中，所述壳体与所述半导体换热结构之间形成连通所述第一进水口和所述第一出水口的所述第一流通路径；所述半导体换热结构内部形成连通所述第二进水口和所述第二出水口的所述第二流通路径。

4.根据权利要求3所述的空调换热系统，其特征在于，所述半导体换热结构包括多个半导体换热片，多个所述半导体换热片围绕形成一空间，所述空间内间隔设置有至少一个隔板，通过所述隔板，所述空间内形成至少两个相互连通的换热腔室；其中，相互连通的至少两个所述换热腔室形成所述第二流通路径，至少两个所述换热腔室中的其中一个与所述第二进水口连通，其中另一个与所述第二出水口连通。

5.根据权利要求1所述的空调换热系统，其特征在于，所述空调换热系统还包括：

第二控制器，用于控制所述水加热器开启，并调节所述水加热器的功率；

用于检测输送进所述换热器的暖风水温度的第一温度传感器，与所述第二控制器相连接，所述第一温度传感器设置于所述暖风循环管路上靠近所述换热器的位置。

6.根据权利要求2所述的空调换热系统，其特征在于，所述空调换热系统还包括：

用于检测输送进所述换热器的冷却水温度的第二温度传感器，与所述第一控制器相连接，所述第二温度传感器设置于所述电池散热循环管路上靠近所述换热器的位置。

7.根据权利要求1所述的空调换热系统，其特征在于，所述换热器的制热能效比大于1。

8.根据权利要求1所述的空调换热系统，其特征在于，所述空调换热系统还包括：

第一循环水泵，设置在所述暖风循环管路上，用于使所述暖风水在所述暖风循环管路中循环输送。

9.根据权利要求1所述的空调换热系统，其特征在于，所述空调换热系统还包括：

第二循环水泵，设置在所述电池散热循环管路，用于使所述冷却水在所述电池散热循环管路中循环输送。

10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的空调换热系统。