一种汽车空调箱、汽车空调总成、汽车及调节方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种汽车空调箱及汽车。

背景技术

新能源汽车已成为全球汽车行业的发展趋势；作为乘用车的重要组成部分，空调系统的耗电量直接影响整车续航里程；风量和温度控制的准确性，影响空调使用感受和舒适性；空调箱是系统中尺寸最大的零部件，对整车内饰布置有较大的影响。

传统空调箱通过混合不同温度的空气调节出风温度，在多分区空调中，存在能量浪费，也难以精准控制温度；由于低温气流与高温气流流通路径中的阻力不同，调节过程中会导致风量波动，影响用户感受；蒸发器与加热器之间需要增加温度风门，用于调节流经加热器的气流流量，导致腔体中流道结构复杂，增加空调箱尺寸。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种汽车空调箱，精确控制乘员舱内各分区温度，提高舒适性，降低电耗；简化结构，设计紧凑，减小空调箱尺寸，提高乘员空间舒适性；简化空调风量和温度的控制逻辑，提高用户体验。

本发明提出一种汽车空调箱，包括箱体、制冷蒸发器、至少两个加热器、除霜出风口、前吹面出风口、前吹足出风口、后吹面出风口、后吹足出风口以及可开合风门；

所述箱体后端面设有开口，箱体的开口端匹配固定有制冷蒸发器；

箱体内部设置有垂向隔板，该垂向隔板将箱体内部空间分隔成左右两通道，构成左右两通道的空调箱，可分别对车辆左半区和车辆右半区进行调温控制，左右两通道靠近制冷蒸发器一端的通道端口处分别匹配固定有至少一个加热器，加热器与制冷蒸发器相临接，取消了制冷蒸发器与加热器之间的温度风门，简化结构，设计紧凑，减小空调箱尺寸，简化空调风量和温度的控制逻辑，避免了传统空调箱调整温度时风量的波动，提高用户的体验；

箱体前部由上至下分别连通有除霜出风口、前吹面出风口、前吹足出风口、后吹面出风口以及后吹足出风口；

可开合风门分别传动连接于每个除霜出风口、每个前吹面出风口、每个前吹足出风口、每个后吹面出风口以及每个后吹足出风口的进风通道处的箱体壁上，每个可开合风门可以单独控制对应的出风口的开度，精确控制乘员舱内各分区温度，提高舒适性，降低电耗。

除霜出风口、前吹面出风口、前吹足出风口、后吹面出风口以及后吹足出风口分别对应左右两通道设置有左、右除霜出风口、左、右前吹面出风口、左、右前吹足出风口、左、右后吹面出风口以及左、右后吹足出风口；除霜出风口设置于箱体前部的上端，以便于缩短与控制台面上的除霜风口之间连通的距离，前吹面出风口设置于箱体前部的斜上部，便于对接前排吹面风口，向前排的驾驶员和成员上肢输送冷暖风，前吹足出风口设置于箱体前部的左右侧壁上部，便于对接前排吹足风口，对前排的驾驶员和成员下肢输送冷暖风，后吹面出风口设置于箱体前部的斜下部的中部，便于对接后排吹面风口，对后排的驾驶员和成员上肢输送冷暖风，后吹足出风口设置于箱体前部的下部左右两端，便于对接后排吹足风口对后排的驾驶员和成员下肢输送冷暖风。

可开合风门包括左、右除霜风门、左、右前吹面风门、左、右前吹足风门、左、右后吹面风门以及左、右后吹足风门；每个除霜风门通过带电机的转轴转动连接于对应的除霜出风口的进风通道处的箱体壁上，除霜风门可对对应的除霜出风口的出风开度进行调节，除霜风门水平时，除霜出风口风量为零，除霜风门旋转至与垂向壁平行时，除霜出风口风量最大化；每个前吹面风门与带电机的齿轮轴啮合，前吹面风门可开合的滑动连接于对应的前吹面出风口的进风通道处，带电机的齿轮轴啮合于对应位置的箱体壁上，前吹面风门通过齿轮轴传动完全滑动到齿轮轴上端时，前吹面出风口风量最大化，前吹面风门通过齿轮轴传动完全滑动遮挡住前吹面出风口处时，前吹面出风口风量为零；每个前吹足风门分别通过带电机的转轴转动连接于对应的前吹足出风口的进风通道处的箱体壁上，前吹足风门通过转轴完全遮挡住前吹足出风口时，前吹足出风口风量为零，反之，前吹足出风口风量最大化；每个后吹面风门与带电机的齿轮轴啮合，后吹面风门可开合的滑动连接于对应的后吹面出风口的进风通道处，带电机的齿轮轴啮合于对应位置的箱体壁上，后吹面风门通过齿轮轴传动完全滑动到齿轮轴下端时，后吹面出风口风量最大化，后吹面风门通过齿轮轴传动完全滑动遮挡住后吹面出风口处时，后吹面出风口风量为零；每个后吹足风门与带电机的齿轮轴啮合，后吹足风门可开合的滑动连接于对应的后吹足出风口的进风通道处，带电机的齿轮轴啮合于对应位置的箱体壁上，后吹足风门通过齿轮轴传动完全滑动到齿轮轴上端时，后吹足出风口风量最大化，后吹足风门通过齿轮轴传动完全滑动遮挡住后吹足出风口处时，后吹足出风口风量为零。

所述箱体的左右两通道后端开口的中部水平向前部分别延设有左横隔板和右横隔板；可开合风门还包括左、右风量比例风门，左、右前吹面出风口和左、右后吹面出风口之间的箱体前端面处分别设置有左、右风量比例风门，左、右风量比例风门分别通过带电机的转轴转动连接于对应的箱体壁上，箱体周向侧壁、垂向隔板、左横隔板、右横隔板以及左、右风量比例风门共同构成空调箱四分区通道，该空调箱四分区通道的后端开口处分别固定设置有一个加热器，以分别实现对上下左右各个出风口的温度进行独立调节，左、右风量比例风门的设置可实现四分区通道除霜风量最大化，通过调整每个加热器的功率调整对应分区的出风温度，温度控制更加精确，结合乘员位置、数量，可以按需供电，最大程度降低电量消耗。

所述空调箱四分区通道的上部两通道垂向尺寸大于空调箱四分区通道的下部两通道垂向尺寸，相应的设置于空调箱四分区通道的上部两通道的加热器垂向尺寸大于设置于空调箱四分区通道的下部两通道的加热器垂向尺寸，以便实现前排风量大于后排风量的需要。

所述箱体前部设有中空的两段式凸起结构，该两段式凸起结构截面呈两个相互临接的扇形，且上部凸起结构长于下部凸起结构，以起到避让设计的作用，避免上部出风口和下部出风口结构冲突，上部凸起结构和下部凸起结构的左右侧壁分别位于同一垂向平面上；左、右除霜出风口分别对称设置于上部凸起结构的圆弧面上端，左、右前吹面出风口分别对称设置于上部凸起结构的圆弧面上，左、右前吹足出风口分别对称设置于上部凸起结构的左右侧壁上，左、右后吹面出风口分别对称设置于下部凸起结构的圆弧面上端中部，左、右后吹足出风口分别对称设置于下部凸起结构的圆弧面下端，且左、右后吹足出风口与左、右后吹面出风口的位置错位设置。

所述加热器为水暖PTC(PTC加热器，是一种陶瓷加热器，也是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，其电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高，用于汽车空调制热)、风暖PTC、空调热泵或传统暖风芯体。

一种汽车空调总成，包括汽车空调箱，还包括鼓风机，空调控制器，鼓风机的出风口与汽车空调箱的制冷蒸发器的箱体开口端通过管路连通，空调控制器分别与每个除霜风门的电机、每个前吹面风门的电机、每个前吹足风门的电机、每个后吹面风门的电机、每个后吹足风门的电机以及每个风量比例风门的电机电连接，空调控制器还分别与制冷蒸发器和每个加热器电连接，以分别实现空调箱的制冷、制热以及空调箱分区的吹足、吹面和除霜通风模式的控制。

一种汽车，包含汽车空调总成，还包含车身，所述汽车空调总成设置于车身前部发动机舱内，汽车空调箱的左、右两除霜出风口分别通过管路与仪表台上部的对应吹窗出风口连通，汽车空调箱的左、右两前吹面出风口通过管路与仪表台的对应吹面出风口连通，汽车空调箱的左、右两前吹足出风口通过管路与仪表台下的对应脚部出风口连通，汽车空调箱的左、右两后吹面出风口通过管理与对应的后排吹面出风口连通，汽车空调箱的左、右两后吹足出风口通过管路与对应的后排吹足出风口连通。

一种汽车空调箱的调节方法，包括吹足模式、吹面模式、除霜模式、吹面吹足模式以及吹足除霜模式；

所述吹足模式调节步骤为：

当选择最大制冷吹足通风模式时，制冷蒸发器最大功率工作，各个加热器不工作，将除霜风门、前吹面风门和后吹面风门关闭，将前吹足风门以及后吹足风门打开至最大，风量比例风门的开度可以根据前、后排吹足风量分配比例进行调整；当选择最大制热吹足通风模式时，制冷蒸发器不工作，各加热器最大功率工作，将除霜风门、前吹面风门和后吹面风门关闭，将前吹足风门以及后吹足风门打开至最大，风量比例风门的开度可以根据前、后排吹足风量分配比例进行调整；可对空调出风口温度通过各加热器功率调节，以实现不同温度采暖需求；

所述吹面模式调节步骤为：

当选择最大制冷吹面通风模式时，制冷蒸发器最大功率工作，各个加热器不工作，将除霜风门、前吹足风门和后吹足风门关闭，将前面风门以及后吹面风门打开至最大，风量比例风门的开度可以根据前、后排吹面风量分配比例进行调整；当选择最大制热吹面通风模式时，制冷蒸发器不工作，各加热器最大功率工作，将除霜风门、前吹足风门和后吹足风门关闭，将前吹面风门以及后吹面风门打开至最大，风量比例风门的开度可以根据前、后排吹面风量分配比例进行调整；可对空调出风口温度通过各加热器功率调节，以实现不同温度采暖需求；

所述除霜模式调节步骤为：

当选择最大除霜通风模式时，制冷蒸发器不工作，各个加热器不工作，将前吹面风门、前吹足风门、后吹面风门以及后吹足风门关闭，将除霜风门打开至最大，风量比例风门的开度最大，起到导流作用；

所述吹面吹足模式调节步骤为：

当选择最大制冷吹面吹足通风模式时，制冷蒸发器最大功率工作，各个加热器不工作，将除霜风门关闭，将前吹面风门、前吹足风门、后吹面风门以及后吹足风门根据风量分配比例需求调整开度，风量比例风门的开度可以根据前、后排吹足风量分配比例进行调整；当选择最大制热吹面吹足通风模式时，制冷蒸发器不工作，各个加热器最大功率工作，将除霜风门关闭，将前吹面风门、前吹足风门、后吹面风门以及后吹足风门根据风量分配比例需求调整开度，风量比例风门的开度可以根据前、后排吹足风量分配比例进行调整；

所述吹足除霜模式调节步骤为：

当选择最大制冷吹足除霜通风模式时，制冷蒸发器不工作，各个加热器不工作，将前吹面风门和后吹面风门关闭，将除霜风门、前吹足风门以及后吹足风门根据风量分配比例需求调整开度，风量比例风门的开度可以根据前、后排吹足风量分配比例进行调整。

有益效果

1、精确控制乘员舱内各分区温度，提高舒适性，降低电耗；通过控制各分区加热器功率，可以精确控制乘员舱内各分区出风温度；结合乘员位置、数量，可以按需供电，最大程度降低电量消耗；

2、简化结构，设计紧凑，减小空调箱尺寸，提高乘员空间舒适性；基于本专利中的加热方案，可以去掉传统空调箱蒸发器与加热器之间的温度风门，以及相应的驱动电机，减小了空调箱尺寸；同时设计了新的流道，简化了风量分配路径，进一步减小空调箱尺寸，使空调箱结构更加紧凑，增加了驾乘空间；

3、简化空调风量和温度的控制逻辑，提高用户体验；传统空调箱通过混合不同温度的空气来调节出风温度；需要降低温度时，增加低温空气流量，同时减少通过加热器的流量；需要提高温度时，增加通过加热器的流量，同时减少低温空气流量；由于低温气流与高温气流流通路径中的阻力不同，因此调整温度的同时风量也会波动，影响用户体验；基于本专利中的加热方案，调整温度仅需要改变对应的加热器功率，不影响风量。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明正视结构示意图。

图3是图2的A-A向剖面结构示意图。

图4是本发明俯视结构示意图。

图5是图4的B-B向剖面结构示意图。

图6是本发明吹足模式调节步骤的工作原理图。

图7是本发明吹面模式调节步骤的工作原理图。

图8是本发明除霜模式调节步骤的工作原理图。

图9是本发明吹面吹足模式调节步骤的工作原理图。

图10是本发明吹足除霜模式调节步骤的工作原理图。

图中：

1、箱体；

11、垂向隔板；

12、左横隔板；

13、右横隔板；

14、上部凸起结构；

15、下部凸起结构；

2、制冷蒸发器；

3、加热器；

4、除霜出风口；

5、前吹面出风口；

6、前吹足出风口；

7、后吹面出风口；

8、后吹足出风口；

9、可开合风门；

91、除霜风门；

92、前吹面风门；

93、前吹足风门；

94、后吹面风门；

95、后吹足风门；

96、风量比例风门。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参见图1-图2所示，一种汽车空调箱，包括箱体1、制冷蒸发器2、两个加热器3、除霜出风口4、前吹面出风口5、前吹足出风口6、后吹面出风口7、后吹足出风口8以及可开合风门9；

所述箱体1后端面设有开口，箱体1的开口端匹配固定有制冷蒸发器2；

箱体1内部设置有垂向隔板11，该垂向隔板11将箱体内部空间分隔成左右两通道，构成空调箱两分区通道，左右两通道靠近制冷蒸发器2一端的通道端口处分别匹配固定有一个加热器3；

箱体1前部由上至下分别连通有除霜出风口4、前吹面出风口5、前吹足出风口6、后吹面出风口7以及后吹足出风口8；

可开合风门9分别传动连接于每个除霜出风口4、每个前吹面出风口5、每个前吹足出风口6、每个后吹面出风口7以及每个后吹足出风口8的进风通道处的箱体壁上。

除霜出风口4、前吹面出风口5、前吹足出风口6、后吹面出风口7以及后吹足出风口8分别对应左右两通道设置有左除霜出风口4、右除霜出风口4、左前吹面出风口5、右前吹面出风口5、左前吹足出风口6、右前吹足出风口6、左后吹面出风口7、右后吹面出风口7、左后吹足出风口8、右后吹足出风口8；除霜出风口4设置于箱体1前部的上端，前吹面出风口5设置于箱体1前部的斜上部，前吹足出风口6设置于箱体1前部的左右侧壁上部，后吹面出风口7设置于箱体1前部的斜下部的中部，后吹足出风口8设置于箱体1前部的下部左右两端。

可开合风门9包括左、右除霜风门91、左、右前吹面风门92、左、右前吹足风门93、左、右后吹面风门94以及左、右后吹足风门95；每个除霜风门91通过带电机的转轴转动连接于对应的除霜出风口的进风通道处的箱体壁上；每个前吹面风门92与带电机的齿轮轴啮合，前吹面风门92可开合的滑动连接于对应的前吹面出风口的进风通道处，带电机的齿轮轴啮合于对应位置的箱体壁上；每个前吹足风门93分别通过带电机的转轴转动连接于对应的前吹足出风口的进风通道处的箱体壁上；每个后吹面风门94与带电机的齿轮轴啮合，后吹面风门94可开合的滑动连接于对应的后吹面出风口的进风通道处，带电机的齿轮轴啮合于对应位置的箱体壁上；每个后吹足风门95与带电机的齿轮轴啮合，后吹足风门95可开合的滑动连接于对应的后吹足出风口的进风通道处，带电机的齿轮轴啮合于对应位置的箱体壁上。

实施例2

参见图1-图5所示，一种汽车空调箱，其与实施例1不同之处在于，包括四个加热器3；

所述箱体1的左右两通道后端开口的中部水平向前部分别延设有左横隔板12和右横隔板13；可开合风门9还包括左、右风量比例风门96，左、右前吹面出风口5和左、右后吹面出风口7之间的箱体1前端面处分别设置有左、右风量比例风门96，左、右风量比例风门96分别通过带电机的转轴转动连接于对应的箱体壁上，箱体1周向侧壁、垂向隔板11、左横隔板12、右横隔板13以及左、右风量比例风门96共同构成空调箱四分区通道，该空调箱四分区通道的后端开口处分别固定设置有一个加热器3。

所述空调箱四分区通道的上部两通道垂向尺寸大于空调箱四分区通道的下部两通道垂向尺寸，相应的设置于空调箱四分区通道的上部两通道的加热器3垂向尺寸大于设置于空调箱四分区通道的下部两通道的加热器3垂向尺寸。

所述箱体1前部设有中空的两段式凸起结构，该两段式凸起结构截面呈两个相互临接的扇形，且上部凸起结构14长于下部凸起结构15，上部凸起结构14和下部凸起结构15的左右侧壁分别位于同一垂向平面上；左、右除霜出风口4分别对称设置于上部凸起结构的圆弧面上端，左、右前吹面出风口5分别对称设置于上部凸起结构14的圆弧面上，左、右前吹足出风口6分别对称设置于上部凸起结构14的左右侧壁上，左、右后吹面出风口7分别对称设置于下部凸起结构15的圆弧面上端中部，左、右后吹足出风口8分别对称设置于下部凸起结构15的圆弧面下端，且左、右后吹足出风口8与左、右后吹面出风口7的位置错位设置。

所述加热器3为风暖PTC。

实施例3

一种汽车空调总成，包括汽车空调箱，还包括鼓风机，空调控制器，鼓风机的出风口与汽车空调箱的制冷蒸发器2的箱体开口端通过管路连通，空调控制器分别与每个除霜风门的电机、每个前吹面风门的电机、每个前吹足风门的电机、每个后吹面风门的电机、每个后吹足风门的电机以及每个风量比例风门的电机电连接，空调控制器还分别与制冷蒸发器2和每个加热器3电连接。

实施例4

一种汽车，包含汽车空调总成，还包含车身，所述汽车空调总成设置于车身前部发动机舱内，汽车空调箱的左、右两除霜出风口4分别通过管路与仪表台上部的对应吹窗出风口连通，汽车空调箱的左、右两前吹面出风口5通过管路与仪表台的对应吹面出风口连通，汽车空调箱的左、右两前吹足出风口6通过管路与仪表台下的对应脚部出风口连通，汽车空调箱的左、右两后吹面出风口7通过管理与对应的后排吹面出风口连通，汽车空调箱的左、右两后吹足出风口8通过管路与对应的后排吹足出风口连通。

实施例5

参见图6所示，一种汽车空调箱的调节方法，包括吹足模式；

所述吹足模式调节步骤为：

当选择最大制冷吹足通风模式时，制冷蒸发器最大功率工作，各个加热器不工作，将除霜风门、前吹面风门和后吹面风门关闭，将前吹足风门以及后吹足风门打开至最大，风量比例风门的开度可以根据前、后排吹足风量分配比例进行调整；当选择最大制热吹足通风模式时，制冷蒸发器不工作，各加热器最大功率工作，将除霜风门、前吹面风门和后吹面风门关闭，将前吹足风门以及后吹足风门打开至最大，风量比例风门的开度可以根据前、后排吹足风量分配比例进行调整；可对空调出风口温度通过各加热器功率调节，以实现不同温度采暖需求；

实施例6

参见图7所示，一种汽车空调箱的调节方法，包括吹面模式；

所述吹面模式调节步骤为：

当选择最大制冷吹面通风模式时，制冷蒸发器最大功率工作，各个加热器不工作，将除霜风门、前吹足风门和后吹足风门关闭，将前面风门以及后吹面风门打开至最大，风量比例风门的开度可以根据前、后排吹面风量分配比例进行调整；当选择最大制热吹面通风模式时，制冷蒸发器不工作，各加热器最大功率工作，将除霜风门、前吹足风门和后吹足风门关闭，将前吹面风门以及后吹面风门打开至最大，风量比例风门的开度可以根据前、后排吹面风量分配比例进行调整；可对空调出风口温度通过各加热器功率调节，以实现不同温度采暖需求；

实施例7

参见图8所示，一种汽车空调箱的调节方法，包括除霜模式；

所述除霜模式调节步骤为：

当选择最大除霜通风模式时，制冷蒸发器不工作，各个加热器不工作，将前吹面风门、前吹足风门、后吹面风门以及后吹足风门关闭，将除霜风门打开至最大，风量比例风门的开度最大，起到导流作用；

实施例8

参见图9所示，一种汽车空调箱的调节方法，包括吹面吹足模式；

所述吹面吹足模式调节步骤为：

当选择最大制冷吹面吹足通风模式时，制冷蒸发器最大功率工作，各个加热器不工作，将除霜风门关闭，将前吹面风门、前吹足风门、后吹面风门以及后吹足风门根据风量分配比例需求调整开度，风量比例风门的开度可以根据前、后排吹足风量分配比例进行调整；当选择最大制热吹面吹足通风模式时，制冷蒸发器不工作，各个加热器最大功率工作，将除霜风门关闭，将前吹面风门、前吹足风门、后吹面风门以及后吹足风门根据风量分配比例需求调整开度，风量比例风门的开度可以根据前、后排吹足风量分配比例进行调整；

实施例9

参见图10所示，一种汽车空调箱的调节方法，包括吹足除霜模式；

所述吹足除霜模式调节步骤为：

当选择最大制冷吹足除霜通风模式时，制冷蒸发器不工作，各个加热器不工作，将前吹面风门和后吹面风门关闭，将除霜风门、前吹足风门以及后吹足风门根据风量分配比例需求调整开度，风量比例风门的开度可以根据前、后排吹足风量分配比例进行调整。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。