本實用新型涉及電動汽車技術領域，特別是涉及一種電動汽車空調系統及電動汽車。

背景技術：

一般的純電動汽車的空調系統大多數采用單冷空調系統+PTC(熱敏電阻)系統加熱的方案，即夏季制冷多數采用單冷空調系統作為供冷能量來源；而冬季采暖多采用PTC電加熱，取代原來的發動機作為熱量的來源。這樣，傳統發動機空調系統的結構基本無需改進即可滿足純電動汽車的空調系統需求。但是這種方案由于作為制熱直接能量來源的PTC的效率非常低(最高也不會超過1)，所以冬季制熱模式下，電動汽車的很大一部分電量都要用來制熱，可達到50％，將大大縮短純電動汽車的續航里程。

熱泵空調系統通過四通閥能很好的實現制冷和制熱模式的切換，而且也是需要用電來驅動，且能效較高(一般都在1以上)，對于電動汽車來說是理想的空調解決方案。但兩個換熱器形成的熱泵空調系統在除霜后再供熱時，風道內換熱器上的冷凝水蒸發到車內造成前擋玻璃結霧，影響駕駛安全；另一方面，傳統熱泵空調系統只有一個冷凝器和一個蒸發器，直接將其用在汽車上，除霧效果較差，且除霧過程中會對車內溫度造成沖擊。

技術實現要素：

鑒于現有技術中電動汽車空調系統在除霜過程中會造成前擋風玻璃結霧的問題，本實用新型的目的在于提供一種電動汽車空調系統及電動汽車，避免空調系統在除霜過程中造成的前擋風玻璃結霧的問題，提高空調系統的性能。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種電動汽車空調系統，包括：

熱泵裝置，所述熱泵裝置包括壓縮機、四通閥、車頭換熱器、節流裝置和風箱換熱器，所述四通閥包括第一端口、第二端口、第三端口以及第四端口；所述壓縮機的排氣口連通所述第一端口，所述第二端口依次連接所述風箱換熱器、所述節流裝置和所述車頭換熱器，所述車頭換熱器連接至所述第四端口，所述第三端口連通所述壓縮機的吸氣口；以及

風箱，所述風箱上設置有進風口、出風口以及排風口；所述風箱換熱器置于所述進風口至所述出風口形成的風道內，所述排風口置于所述風箱換熱器的背風側；所述排風口處設置有排風風門；所述排風風門打開時，所述風箱換熱器的背風側與所述出風口之間的風道關閉。

在其中一個實施例中，所述風箱內還設置有位于所述風箱的第一側壁和所述風箱的第二側壁之間的分隔板，所述風箱換熱器置于所述分隔板與所述風箱的第二側壁之間；

所述排風風門打開時，所述排風風門的自由端與所述分隔板的第二端抵接，使所述風箱換熱器的背風側與所述出風口之間的風道關閉。

在其中一個實施例中，所述風箱內還設置有位于所述風箱換熱器的進風側的旋轉風門，所述旋轉風門具有與所述風箱的第一側壁抵接的第一位置、與所述風箱的第二側壁抵接的第二位置，以及介于所述第一位置和所述第二位置之間的第三位置，使空氣可選擇的流經所述風箱換熱器。

在其中一個實施例中，所述旋轉風門的第一端安裝于所述分隔板的第一端，所述旋轉風門的第二端能夠繞所述分隔板的第一端轉動，使所述旋轉風門在所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置之間切換。

在其中一個實施例中，所述進風口處設置有進風風門；

所述進風風門具有與所述進風口的第一端抵接的第一進風位置、與所述進風口的第二端抵接的第二進風位置，以及介于所述第一進風位置和所述第二進風位置之間的第三進風位置；通過切換所述進風風門的進風位置選擇進入所述風箱的空氣來源。

在其中一個實施例中，所述出風口包括除霜/霧出風口、面部出風口以及腳部出風口；

所述出風風門包括設置在所述除霜/霧出風口處的除霜/霧風門，設置在所述面部出風口處的面部風門，設置在所述腳部出風口處的腳部風門。

在其中一個實施例中，還包括所述輔助加熱裝置；所述輔助加熱裝置置于所述排風口后側。

在其中一個實施例中，所述輔助加熱裝置為電加熱裝置或蓄熱裝置，所述蓄熱裝置用于貯存所述電動汽車電池的余熱和/或所述熱泵裝置的余熱。

在其中一個實施例中，所述風箱內還設置有循環風機，所述循環風機置于與所述進風口相對應的位置。

在其中一個實施例中，所述壓縮機為單級壓縮機或雙級增焓壓縮機。

本實用新型還提供了一種電動汽車，包括上述任一項所述的電動汽車空調系統。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型的電動汽車空調系統及電動汽車，通過在風箱換熱器的背風側開設排風風口及排風風門，在空調系統的化霜過程中，打開排風風門，通過排氣風門將風箱換熱器的背風側與出風口之間的風道關閉，這樣，進氣經風道通過熱泵裝置的風箱換熱器，可以增強化霜過程中風箱換熱器的蒸發效果，從而可以提高化霜速度和化霜過程中熱泵裝置的可靠性。同時，經過風箱換熱器被冷卻的空氣通過排風口直接排出車外，避免對車內溫度造成影響。之后，熱泵系統轉為制熱模式時，風箱換熱器在化霜過程中產生的冷凝水會蒸發并隨著進氣一起通過排氣口排出車外，從而避免這部分熱濕空氣進入車內造成前擋風玻璃結霧。同時，通過設置分隔板，將風道分割為第一風道和第二風道，在空調系統的化霜過程中，可引入一部分空氣通過第一風道，經過輔助加熱裝置進行加熱送到車內，實現連續供熱的功能。

附圖說明

圖1為本實用新型的一實施例的電動汽車空調系統在車頭換熱器化霜模式下的系統框圖；

圖2為圖1中電動汽車空調系統在制熱/制冷模式下的系統框圖；

圖3為圖1中電動汽車空調系統在除霧模式下的系統框圖；

圖4為圖1中電動汽車空調系統在車窗除霜模式下的系統框圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的技術方案更加清楚，以下結合附圖，對本實用新型的電動汽車空調系統及電動汽車作進一步詳細的說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型并不用于限定本實用新型。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

如圖1所示，本實用新型一實施例提供了一種電動汽車空調系統，包括熱泵裝置和風箱200。其中，熱泵裝置包括壓縮機100、風箱換熱器140、節流裝置130、車頭換熱器120和四通閥110，四通閥110包括第一端口、第二端口、第三端口以及第四端口；壓縮機100的排氣口連通第一端口，第二端口依次連接風箱換熱器140、節流裝置130和車頭換熱器120，車頭換熱器120連接至第四端口，第三端口連通所述壓縮機100的吸氣口。本實施例中，壓縮機100可以為單級壓縮機或帶補氣增焓的雙級增焓壓縮機。

四通閥110用于控制該熱泵裝置工作在不同的模式下，當四通閥110的第一端口連通第二端口，第三端口連通第四端口時，該熱泵裝置處于制冷模式。當四通閥110的第一端口連通第四端口，第二端口連通第三端口時，該熱泵裝置處于制熱模式。

壓縮機100、車頭換熱器120置于風箱200外部，風箱換熱器140置于風箱200內。具體地，風箱200上設置有位于風箱換熱器140的進風側的進風口和位于風箱換熱器140的出風側的出風口，風箱換熱器140置于進風口至出風口之間形成的風道內，即風箱換熱器140置于進風口和出風口之間，空氣在風道內從進風口向出風口流動。

風箱200上還設置有置于風箱換熱器140的背風側的排風口以及設置在排風口處的排風風門240，當排風風門240打開時，風箱換熱器140的背風側與出風口之間的風道關閉，使得經風箱換熱器140處理后的空氣從排風口排至車外，而不會通過出風口進入車內。當排風風門240關閉時，整個風道處于暢通狀態，經風箱換熱器140處理后的空氣只能從出風口排出。這樣在空調系統的化霜過程中，打開排風風門，通過排氣風門將風箱換熱器的背風側與出風口之間的風道關閉，通過打開排風風門將化霜過程中產生的冷氣直接排出室外，可以避免化霜過程中對車內溫度的沖擊，從而減小化霜過程中對車內溫度的影響。化霜結束后，通過切換四通閥將熱泵裝置轉換為制熱模式，此時，通過風箱換熱器140產生的高濕度的熱空氣可直接從排風口排出，避免化霜過程中造成的前擋風玻璃結霧。

在一個實施例中，風箱200內設置有分隔板290，分隔板290置于風箱200的第一側壁和風箱200的第二側壁之間，分隔板290將風道分為靠近風箱200的第一側壁的第一風道和靠近風箱200的第二側壁的第二風道。風箱換熱器140置于第二風道內，即風箱換熱器140置于分隔板290和風箱200的第二側壁之間。排風風門240打開時，排風風門240的自由端與分隔板290的第二端抵接，使得風箱換熱器140的背風側與出風口之間的第二風道關閉。此時，流經第一風道的空氣通過出風口排出，流經第二風道的空氣經過風箱換熱器140的空氣只能從排風口排出，而不能進入車內。

在一個實施例中，風箱200內還設置有位于風箱換熱器140的進風側的旋轉風門230，旋轉風門230具有與風箱200的第一側壁抵接的第一位置A、與風箱200的第二側壁抵接的第二位置C，以及介于第一位置A和第二位置C之間的第三位置B，使空氣可選擇的流經風箱換熱器140。

當旋轉風門230置于第一位置A時，旋轉風門230與風箱200的第一側壁抵接，使得風箱200內的空氣只能通過風箱換熱器140流動至出風口。當旋轉風門230處于第二位置C時，旋轉風門230與風箱200的第二側壁抵接，從而將風箱換熱器140的進風側關閉，使得風箱200內的空氣直接從進風口流向出風口，而不經過風箱換熱器140。當旋轉風門230置于第三位置B時，一部分空氣直接從進風口向出風口流動，而不經過風箱換熱器140，另一部分空氣流經風箱換熱器140到達出風口。

進一步地，旋轉風門230的第一端安裝于分隔板290的第一端，旋轉風門230的第二端能夠繞分隔板290的第一端轉動，使旋轉風門230在第一位置A、第二位置C和第三位置B之間切換。通過設置旋轉風門230，空氣可以選擇性進入熱泵裝置進行處理，提高了該空調系統的性能。

這樣，在該空調系統對前擋風玻璃的除霧的過程中，可以根據空氣的濕度情況切換旋轉風門230的位置，從而采用不同的除霧方式對前擋風玻璃進行除霧。例如，當空氣的濕度較大時，可以將旋轉風門230切換至第一位置A，使得空氣均經過風箱換熱器140進行制冷處理，以得到干燥的空氣。當空氣較為干燥時，可以將旋轉風門230切換至第二位置C，使得空氣直接從出風口排出進行除霧，從而提高了該空調系統的性能。

在一個實施例中，進風風門210置于進風口處，用于對進入風箱200的空氣來源進行選擇和切換。進風風門210具有與進風口的第一端抵接的第一進風位置A1、與進風口的第二端抵接的第二進風位置C1，以及介于第一進風位置A1和第二進風位置C1之間的第三進風位置B1；通過切換進風風門210的進風位置選擇進入風箱200的空氣來源。其中，空氣來源可以是車外的新鮮空氣、車內空氣或者車外空氣與車內空氣的混合。

當進風風門210置于第一進風位置A1時，車內空氣經進風口進入風箱200內；當進風風門210置于第二進風位置C1時，車外的新鮮空氣經進風口進入風箱200內；當進風風門210置于第三進風位置B1時，一部分車內空氣和一部分車外的新鮮空氣形成的混合空氣經進風口進入風箱200內。通過設置具有三個進風位置的進風風門210，使得該空調系統可以根據其具體的運行模式進行空氣來源的選擇，從而可以最大限度的減少風箱換熱器140的負荷，進一步提高了該空調系統的性能。

具體的，本實施例中的進風風門210的一端固定安裝于電動汽車的安裝部上，進風風門210的另一端作為自由端，可以繞安裝部從第一進風位置旋轉至第二進風位置，從而實現各個進風位置之間的切換。

在其中一個實施例中，風箱200上的出風口處設置有出風風門；本實施例中，出風口包括除霜/霧出風口、面部出風口以及腳部出風口；其中，除霜/霧出風口用于車前擋風玻璃的除霧或除霜，面部出風口用于向面部送風，腳部出風口用于向腳部送風。相應的，出風風門包括設置在除霜/霧出風口處的除霜/霧風門260，設置在面部出風口處的面部風門270，設置在腳部出風口處的腳部風門280。當需要對前擋風玻璃進行除霜/除霧時，打開除霜/霧風門260。當需要向面部送風時，打開面部風門270；當需要向腳部送風時，打開腳部風門280。

進一步地，還包括輔助加熱裝置250，輔助加熱裝置250置于風箱換熱器140的背風側，以進一步提高風箱200的出風溫度。具體地，輔助加熱裝置250置于排風口的后側，當排風風門打開時，經風箱換熱器處理后的空氣直接從排風口排出，且不會流動至輔助加熱裝置250。其中，輔助加熱裝置250為可調功率的電加熱裝置或蓄熱裝置，蓄熱裝置用于貯存電動汽車電池的余熱和/或熱泵裝置的余熱。本實施例中，輔助加熱裝置250可以根據需要自行進行手動開關或自動控制開關。

風箱200內還設置有循環風機220，循環風機220置于與進風口相對應的位置，用于對從進風口進入的風箱200的空氣進行牽引的作用，也可以加速風箱200內的空氣流動。

下面結合附圖舉例說明該電動汽車空調系統的工作原理：

如圖1所示，當該空調系統需要對車頭換熱器120進行化霜時，控制四通閥110的第一端口連通第二端口，第三端口連通第四端口，該熱泵裝置處于制冷模式。從壓縮機100排出的冷媒首先進入車頭換熱器120中，對車頭換熱器120進行化霜，然后冷媒通過節流裝置130進入風箱換熱器140中進行換熱后回到壓縮機100。

此時進風風門210可以置于第一進風位置A1、第二進風位置C1或第三進風位置B1，即從進風口進入風箱200內的空氣可以是車內空氣、車外的新鮮空氣或者車外新鮮空氣與車內空氣的混合，之后進氣經循環風機220的牽引向出風口方向流動。

在車頭換熱器120化霜的過程中，排風風門240始終處于打開的狀態，即排風風門240始終處于B2位置，使得風箱換熱器的背風側與出風口之間的第二風道關閉。

旋轉風門230也可以位于第三位置B或第二位置C，當旋轉風門230處于第三位置B時，一部分進氣經第一風道通過輔助加熱裝置250進行加熱處理，以實現對進氣的制熱，以保證化霜過程中車內的連續制熱，保證車內溫度的均衡。另一部分進氣經第二風道通過熱泵裝置的風箱換熱器140，可以增強化霜過程中風箱換熱器140的蒸發效果，從而可以提高化霜速度和化霜過程中熱泵裝置的可靠性。同時，經過風箱換熱器140被冷卻的空氣通過排風口直接排出車外，避免對車內溫度造成影響。化霜結束后，將熱泵裝置轉換為制熱模式，風箱換熱器140在化霜過程中產生的冷凝水會蒸發并隨著進氣一起通過排氣口排出車外，從而避免這部分熱濕空氣進入車內造成前擋風玻璃結霧。

當旋轉風門230置于第二位置C時，進氣不經過熱泵裝置的處理。此時，風箱換熱器140處于旋轉風門230、風箱200的第二側壁、排風風門240和分隔板290形成的密閉空間內。風箱換熱器140在密閉空間內進行蒸發，化霜結束后，將熱泵裝置轉換為制熱模式時，風箱換熱器140在化霜過程中產生的冷凝水會蒸發并隨著進氣一起通過排氣口排出車外，從而避免這部分熱濕空氣進入車內造成前擋風玻璃結霧。從進風口進入風箱200的所有進氣均通過輔助加熱裝置250進行加熱，以保證化霜過程中車內的連續制熱，保證車內溫度的均衡。

當化霜完成時，等到風箱換熱器140上的冷凝水完全蒸發后，關閉排風風門240，即將排風風門240切換為A2位置，之后，該空調系統可以進行常規的制冷或制熱，除霜或除霧運行模式。

如圖2所示，當該電動汽車空調系統需要常規制熱或制冷時，排風風門240始終處于關閉狀態，即排風風門240始終處于A2位置。此時進風風門210可以置于第一進風位置A1、第二進風位置C1或第三進風位置B1，即從進風口進入風箱200內的空氣可以是車內空氣、車外的新鮮空氣或者車外新鮮空氣與車內空氣的混合，之后進氣經循環風機220的牽引向出風口方向流動。此時，旋轉風門230也可以位于第一位置A、第二位置C或第三位置B。

當該空調系統需要進行制冷時，控制四通閥110切換為制冷狀態，使得四通閥110的第一端口與第二端口連通，第三端口與第四端口連通，該熱泵裝置處于制冷模式，從壓縮機100排出的冷媒依次通過車頭換熱器120、節流裝置130和風箱換熱器140后回到壓縮機100。此時可以將旋轉風門230切換至第一位置A或第三位置B，進氣將全部或部分經過風箱換熱器140，以制取冷風，實現制冷的功能。當然，旋轉風門230也可以位于第二位置C，即進氣不經過風箱換熱器140的處理，通過向風箱200內送風實現制冷的作用，此時，風箱200相當于風扇的作用，實現車內的換氣。之后，通過風箱200上不同出風風門的打開或關閉，將制取的冷風送至不同的位置。

當該空調系統需要進行制熱時，控制四通閥110切換為制熱狀態，即四通閥110的第一端口連通第四端口，第二端口連通第三端口，熱泵裝置處于制熱模式，從壓縮機100排出的冷媒依次經過風箱換熱器140、節流裝置130和車頭換熱器120的換熱后回到壓縮機100。此時，旋轉風門230可以位于第一位置A、第二位置C或第三位置B，當旋轉風門230置于第一位置A和第三位置B時，通過熱泵裝置和/或輔助加熱裝置250對進氣進行處理，實現車內制熱。當旋轉風門230位于第二位置C時，進氣不經過熱泵裝置的處理，此時，熱泵裝置可以處于停機狀態，控制輔助加熱裝置250對進氣進行加熱，以實現車內制熱。之后，通過風箱200上不同出風風門的打開或關閉，將制取的熱風送至不同的位置。

如圖3所示，當該電動汽車空調系統需要對擋風玻璃進行除霧時，排風風門240始終處于關閉狀態，即排風風門240始終處于A2位置。此時進風風門210可以置于第二進風位置C1或第三進風位置B1，即從進風口進入風箱200內的空氣可以是車外的新鮮空氣或者車外新鮮空氣與車內空氣的混合，之后進氣經循環風機220的牽引向出風口方向流動。本實施例中，可以根據進風的具體情況選擇具體的除霧方式。

當進氣的濕度較大時，可以將旋轉風門230切換至第一位置A，并將四通閥110切換為制冷狀態，使得四通閥110的第一端口與第二端口連通，第三端口與第四端口連通，該熱泵裝置處于制冷模式，從壓縮機100排出的冷媒依次通過車頭換熱器120、節流裝置130和風箱換熱器140后回到壓縮機100，完成制冷循環。此時，進氣將全部經過風箱換熱器140進行除濕。通過熱泵裝置進行除濕之后，可以啟動輔助加熱裝置250進一步對進氣進行加熱，以獲得干燥的熱空氣。通過制冷和輔助加熱的方式對前擋風玻璃進行除霧，從而可以提高該空調系統的除霧效果，并可以縮短除霧的時間。

當進氣的濕度較小時，即進氣本身就比較干燥時，此時，只需對進氣進行加熱獲得干燥的熱空氣即可，此時，可以將旋轉風門230切換為第一位置A或第二位置C。當旋轉風門230處于第一位置A時，控制四通閥110處于制熱狀態，即四通閥110的第一端口連通第四端口，第二端口連通第三端口，熱泵裝置處于制熱模式，壓縮機排出的冷媒首先進入風箱換熱器140中對進氣進行加熱，之后依次經節流裝置130、車頭換熱器120回到壓縮機100。進氣經風箱換熱器140加熱后再經過輔助加熱裝置250進行加熱(當然，輔助加熱裝置250也可以處于關閉狀態)，以得到干燥的熱空氣，從而實現對前擋風玻璃的除霧過程。當旋轉風門230處于第二位置C時，控制該熱泵裝置停機，通過輔助加熱裝置250對進氣進行加熱以獲得干燥的熱空氣。當然，輔助加熱裝置250也可以處于關閉狀態，使得干燥的進氣直接送至出風口，此時通過送風的方式實現除霧的功能。

在其他實施例中，旋轉風門230也可以位于第三位置B，此時可以通過熱泵裝置和/或輔助加熱裝置250對進氣進行加熱處理，以獲得干燥的熱空氣，進行除霧操作。

如圖4所示，當該空調系統需要對前擋風玻璃進行除霜時，排風風門240始終處于關閉狀態，即排風風門240始終處于A位置。此時進風風門210可以置于第一進風位置、第二進風位置或第三進風位置，即從進風口進入風箱200內的空氣可以是車內空氣、車外的新鮮空氣或者車外新鮮空氣與車內空氣的混合，之后進氣經循環風機220的牽引向出風口方向流動。

熱泵裝置處于制熱模式，控制四通閥110處于制熱狀態，即四通閥110的第一端口連通第四端口，第二端口連通第三端口，從壓縮機100排出的冷媒依次經過風箱換熱器140、節流裝置130和車頭換熱器120的換熱后回到壓縮機100。此時，旋轉風門230可以位于第一位置A，全部進氣通過熱泵裝置和/或輔助加熱裝置250進行加熱處理，實現對進氣的快速制熱，提高除霜效果。然后，通過打開除霜/霧風門260，使得熱空氣能夠對車窗前擋風玻璃進行除霜。當然，此時也可以不開啟輔助加熱裝置250。

當然，在其他實施例中，旋轉風門230也可以位于第三位置B或第二位置C。當旋轉風門230處于第三位置B時，部分進氣通過熱泵裝置進行加熱處理，部分進氣通過輔助加熱裝置250進行加熱處理，以實現對進氣的制熱，提高除霜效果。然后，通過打開除霜/霧風門260，使得熱空氣能夠對車窗前擋風玻璃進行除霜。當然，此時也可以不開啟輔助加熱裝置250。

當旋轉風門230置于第二位置C時，進氣不經過熱泵裝置的處理，此時，熱泵裝置可以處于停機狀態，控制輔助加熱裝置250對進氣進行加熱，然后通過打開除霜/霧風門260，使得熱空氣能夠對車窗前擋風玻璃進行除霜。

本實用新型一實施例中還提供了一種電動汽車，包括上述任一實施例的電動汽車空調系統。

本實用新型的電動汽車空調系統及電動汽車，通過在風箱換熱器的背風側開設排風風口及排風風門，在空調系統的化霜過程中，打開排風風門，通過排氣風門將風箱換熱器的背風側與出風口之間的風道關閉，這樣，進氣經風道通過熱泵裝置的風箱換熱器，可以增強化霜過程中風箱換熱器的蒸發效果，從而可以提高化霜速度和化霜過程中熱泵裝置的可靠性。同時，經過風箱換熱器被冷卻的空氣通過排風口直接排出車外，避免對車內溫度造成影響。之后，熱泵系統轉為制熱模式時，風箱換熱器在化霜過程中產生的冷凝水會蒸發并隨著進氣一起通過排氣口排出車外，從而避免這部分熱濕空氣進入車內造成前擋風玻璃結霧。同時，通過設置分隔板，將風道分割為第一風道和第二風道，在空調系統的化霜過程中，可引入一部分空氣通過第一風道，經過輔助加熱裝置進行加熱送到車內，實現連續供熱的功能。同時，本實用新型的電動汽車空調系統及電動汽車，通過設置具有第一進風位置、第二進風位置及第三進風位置的進風風門，從而便于該空調系統在制冷/制熱、除霜/除霧或化霜等各個模式下的空氣來源選擇。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。