一种汽车用空调系统技术方案

本申请公开了一种汽车用空调系统，该空调系统包括：控制单元和电热元件；控制单元设置于汽车中控台内，控制单元用于控制施加在电热元件上的加热电压，电热元件铺设于空调出风口的内壁上，电热元件由外至内依次为固定框架层、隔热反射层以及产热层；固定框架层上依次固定铺设有隔热反射层和产热层，其中，产热层的内侧设置有温度传感器，温度传感器的数据输出端连接于控制单元；产热层获取加热电压后能够产生热量，产热层包括碳系电热复合材料，隔热反射层用于隔离并反射热量至空调出风口内。通过本申请中的技术方案，空调系统发热均匀、制热效率高，可减小车用空调系统所占空间，实现低压制热，保证电动汽车续航里程。

An air conditioning system for automobile

【技术实现步骤摘要】
一种汽车用空调系统
本申请涉及车用空调的
，具体而言，涉及一种汽车用空调系统。
技术介绍
近年来，随着绿色环保理念越来越深入人心，纯电动汽车因具有节能减排的优势而发展迅速。数据显示，2018年我国新能源汽车产销量达到127万辆，其中，纯电动汽车销售125.6万辆。纯电动汽车技术的发展对全球各个国家的新能源汽车行业发展具有重要意义。纯电动汽车区别于传统燃油汽车的一个重要特征在于其未配备发动机，这也导致纯电动汽车在使用时没有发动机冷却液的高温余热，所以传统汽车空调制热采用发动机冷却液的余热作为热源的方式在纯电动汽车上难以适用。目前，纯电动汽车空调制热系统有以下几种类型：PTC热敏电阻加热系统、热泵制热系统和混合制热系统。PTC热敏电阻型加热系统靠电流通过电阻生热，具有结构简单、成本低、制热快等特点，目前已被纯电动汽车(尤其是中低端车型)广泛采用。然而PTC加热器的热能利用率低，耗电量大，对纯电动汽车续航里程有很大影响，直接导致用户对纯电动汽车的使用体验较差。热泵制热系统的功能是将低温热源的热能转移到高温热源，工作原理与空调制冷系统类似，通常与空调制冷系统融合在一起，通过阀门控制热量的转移路径。热泵制热系统能有效利用动力电池冷却系统的预热，与PTC加热器相比热效率更高、能耗更低，对续航里程的影响较小。但其缺点是结构复杂、成本高、制热速度慢，尤其是在低温条件下的加热效果较差。采用热泵和PTC的混合制热系统，在起步阶段通过PTC加热器升温，待冷却液温度上升后再启动热泵制热系统，在降低耗电量的同时可有效维持车厢内温度。然而这种混合模式仍存在结构复杂、成本高的问题，因此仅在一些中高端汽车中使用。若电动汽车仍采用现有能效比较低的空调系统，将耗费10％以上的电功率，这就意味着要在增加电池的制造成本和降低电动汽车的驱动性能指标之间进行选择。与燃油汽车相比，对电动汽车空调系统的节能高效提出了更高的要求。同基于以上背景，空调制热系统的设计和开发对纯电动汽车的进一步发展和推广意义重大。
技术实现思路
本申请的目的在于：提供一种适用于纯电动汽车的空调系统，使用碳系电热复合材料制备而成的电热元件作为热源，取代传统汽车上的暖风芯体，即可直接制备成通风管(出风口)，也可以通过嵌入方法置入通风管的内壁。通电之后电热元件发热，通过鼓风机工作使空气经过该电热元件加热后直接送入车内。该空调系统结构简单，制热效率高，耗电量小，制作成本低，可直接应用于纯电动汽车温控系统，在降低能耗和成本的同时，显著改善纯电动汽车的采暖性能，有利于纯电动汽车的发展和进一步普及使用。本申请的技术方案是：提供了一种汽车用空调系统，适用于纯电动汽车车内制热，纯电动汽车内设置有汽车中控台、鼓风机和空调出风口，汽车中控台控制鼓风机鼓风，鼓风机鼓入的风经过空调出风口进入纯电动汽车内，该空调系统包括：控制单元和电热元件；控制单元设置于汽车中控台内，控制单元用于控制施加在电热元件上的加热电压，电热元件铺设于空调出风口的内壁上，电热元件由外至内依次为固定框架层、隔热反射层以及产热层；固定框架层上依次固定铺设有隔热反射层和产热层，其中，产热层的内侧设置有温度传感器，温度传感器的数据输出端连接于控制单元；产热层获取加热电压后能够产生热量，产热层包括碳系电热复合材料，隔热反射层用于隔离并反射热量至空调出风口内。上述任一项技术方案中，进一步地，该空调系统还包括：固定件；固定件设置于固定框架层的两端，固定件用于将固定框架层固定于空调出风口的内壁上。上述任一项技术方案中，进一步地，电热元件还包括：散热保护层；散热保护层设置于产热层的内侧，散热保护层用于吸收并传递热量至空调出风口内，散热保护层还用于隔离产热层和空调出风口内的风。上述任一项技术方案中，进一步地，控制单元包括：IGBT模块，电压采集模块以及中央处理器模块；IGBT模块设置于供电电源和电热元件之间，IGBT模块的第一控制端连接于中央处理器模块的第一输出端，IGBT模块导通时，产热层获取加热电压；电压采集模块的电压采集端连接于供电电源，电压采集模块的电压输出端连接于中央处理器模块的电压接收端；中央处理器模块用于根据电压采集模块采集到的供电电源的电压，向IGBT模块发送导通或关断指令。上述任一项技术方案中，进一步地，控制单元还包括：电流采集模块以及过载保护模块；电流采集模块的电流采集端连接于产热层，电流采集模块的电流输出端连接于中央处理器模块的电流接收端，电流采集模块7的短路指令输出端连接于IGBT模块5的短路控制端；过载保护模块的数据输入端连接于中央处理器模块的第二输出端，过载保护模块的数据输出端连接于IGBT模块的第二控制端，过载保护模块用于根据中央处理器模块发送的过载保护指令关断IGBT模块。上述任一项技术方案中，进一步地，控制单元还包括：故障反馈模块和状态显示模块；故障反馈模块的输入端连接于中央处理器模块的第三输出端，故障反馈模块的输出端连接于状态显示模块的数据输入端。上述任一项技术方案中，进一步地，固定框架层内至少设置有一层隔板，隔板上依次铺设有产热层和散热保护层。本申请的有益效果是：本技术中电热元件铺设于空调出风口的内壁上，并利用碳系复合材料作为加热源，使得电热元件发热均匀、提高了其热电转换效率，并提高了空气在空调出风口内的加热速率，减小了电热元件加热过程中的耗电量。所用碳系复合材料具有材质轻、防水、耐腐蚀、耐热、可拆换等特点。本技术结构简单，制热效率高，使用低压即可产生高热量，耗电量小，制作成本低，可直接应用于纯电动汽车温控系统，在降低能耗和成本的同时显著改善纯电动汽车的采暖性能，能保证空调制热时可靠性，便于推广应用。有利于纯电动汽车的发展和进一步普及使用。本技术中，由电压采集模块对加热元件的工作电压进行采集，由电流采集模块对其工作电流进行采集，中央处理器模块接收的加热开关指令由汽车中控台的面板输入，各元件连接关系简单。中央处理器模块拾取到过压或过流信号后，立即驱动过载保护模块关闭IGBT模块，能防止过压或过流损坏空调系统中的电路器件；本技术在加热的电路回路中有短路现象发生时，直接由电流采集模块快速关闭IGBT模块，能防止烧毁汽车电源及电路。本技术的电热元件可直接设于暖风机鼓风机的出风口处，用于车内温度的加热，可减小车用空调系统在车内辅助系统中所占空间。附图说明本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本申请的一个实施例的汽车用空调系统的示意图；图2是根据本申请的一个实施例的电热元件的示意图；图3是根据本申请的另一个实施例的电热元件的示意图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。在下面的描述中，阐述了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车用空调系统，适用于纯电动汽车车内制热，所述纯电动汽车内设置有汽车中控台(1)、鼓风机和空调出风口(3)，所述汽车中控台(1)控制所述鼓风机鼓风，所述鼓风机鼓入的风经过所述空调出风口(3)进入所述纯电动汽车内，其特征在于，该空调系统包括：控制单元和电热元件(9)；/n所述控制单元设置于所述汽车中控台(1)内，所述控制单元用于控制施加在所述电热元件(9)上的加热电压，所述电热元件(9)铺设于所述空调出风口(3)的内壁上，所述电热元件(9)由外至内依次为固定框架层(10)、隔热反射层(11)以及产热层(12)；/n所述固定框架层(10)上依次固定铺设有所述隔热反射层(11)和所述产热层(12)，其中，所述产热层(12)的内侧设置有温度传感器，所述温度传感器的数据输出端连接于所述控制单元；/n所述产热层(12)获取所述加热电压后能够产生热量，所述产热层(12)包括碳系电热复合材料，所述隔热反射层(11)用于隔离并反射所述热量至所述空调出风口(3)内。/n

【技术特征摘要】
1.一种汽车用空调系统，适用于纯电动汽车车内制热，所述纯电动汽车内设置有汽车中控台(1)、鼓风机和空调出风口(3)，所述汽车中控台(1)控制所述鼓风机鼓风，所述鼓风机鼓入的风经过所述空调出风口(3)进入所述纯电动汽车内，其特征在于，该空调系统包括：控制单元和电热元件(9)；
所述控制单元设置于所述汽车中控台(1)内，所述控制单元用于控制施加在所述电热元件(9)上的加热电压，所述电热元件(9)铺设于所述空调出风口(3)的内壁上，所述电热元件(9)由外至内依次为固定框架层(10)、隔热反射层(11)以及产热层(12)；
所述固定框架层(10)上依次固定铺设有所述隔热反射层(11)和所述产热层(12)，其中，所述产热层(12)的内侧设置有温度传感器，所述温度传感器的数据输出端连接于所述控制单元；
所述产热层(12)获取所述加热电压后能够产生热量，所述产热层(12)包括碳系电热复合材料，所述隔热反射层(11)用于隔离并反射所述热量至所述空调出风口(3)内。


2.如权利要求1所述的汽车用空调系统，其特征在于，该空调系统还包括：固定件(14)；
所述固定件(14)设置于所述固定框架层(10)的两端，所述固定件(14)用于将所述固定框架层(10)固定于所述空调出风口(3)的内壁上。


3.如权利要求1所述的汽车用空调系统，其特征在于，所述电热元件(9)还包括：散热保护层(13)；
所述散热保护层(13)设置于所述产热层(12)的内侧，所述散热保护层(13)用于吸收并传递所述热量至所述空调出风口(3)内，所述散热保护层(13)还用于隔离所述产热层(12)和所述空调出风口(3)内的风。


4.如权利要求1所述的汽车用空调系统，其特征在于，所述控制单元包括：IGBT模块(5)，电压采集模块(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辰宇，汪威，杨惠恋，李筝，
申请(专利权)人：碳翁北京科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11