[发明专利]一种二氧化碳空调热泵系统及其通风控制方法

说明书

本发明公开了一种二氧化碳空调热泵系统及其通风控制方法，设置了开关控制器、第一PI控制器和第二PI控制器；通过开关控制器的切换可以控制汽车热泵系统进行送风控制和回风控制的切换。当汽车启动时，需要车内的温度较低，需要大量的热量，因此采用送风温度控制，将较高温度的热风直接送入车厢内，乘客会感到较为舒适；当汽车运行稳定后，车厢内的温度较高，此时较高温度的热风会使得乘客感到不适，因此将采用回风温度控制，控制车厢的回风温度恒定，从而保证了车厢的平均温度较为适宜。

技术领域

本发明属于汽车热泵技术领域，特别涉及一种二氧化碳空调热泵系统及其通风控制方法。

背景技术

电动汽车的里程成为近些年的研究重点，国家对里程长的电动汽车进行重点补贴。为了提高里程，一部分人从电池容量出发，提高电池性能，从而提高里程。我们从电动汽车的第一大耗电配件系统，热泵系统出发，尽量减小系统的能耗，提高系统的运行COP，从节省电能的角度来提高电动汽车的里程。

电动汽车的智能控制俨然已经成为现阶段的研究热点，不少车辆的已经可以自动驾驶，大大的节约了人力成本。当汽车自动驾驶时，汽车空调系统也应该顺应潮流，进行自动控制，更大程度上解放人力，提供更舒适的出行方式。

汽车的新风比、运行速度，运行环境，车内乘客数量，窗的开关等等众多因素都会影响到车内的热负荷，而且车内的空间较小，温度变化的较快，因此对系统的运行精度也就越高，传统的控制系统较为简单，越来越不能满足实际需求。汽车空调热泵性能的影响因素过多，工况变化太多，且复杂，设计一个可以自动调整运行的控制逻辑，保证系统运行稳定，车厢内环境舒适。

传统的控制逻辑是和制冷热泵系统分开设计的，没有考虑动态响应，只是将工况大致划分，粗略的确定阀的开度和压缩机的转速，这样的系统耗电量大，但是在传统的汽车上是可以接受的，因为传统汽车的电量的问题较好解决，电动汽车的电量因为是其动力来源，更高的电量也就意味着更高的里程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二氧化碳空调热泵系统及其通风控制方法，保证在启动阶段和运行阶段车厢内的环境温度适宜，通过调整新风比保证系统运行的COP最优，以解决现有二氧化碳空调热泵系统耗电量大的问题。

为了实现上述的目的，本发明采用的技术方案是：

一种二氧化碳空调热泵系统，包括压缩机、气体冷却器、节流阀、蒸发器、风扇、风门、车厢、回风温度传感器T1、送风温度传感器T2、开关控制器、第一PI控制器和第二PI控制器；

气体冷却器包括a端口、b端口、c端口、d端口；

蒸发器包括f端口、h端口；

开关控制器包括i端口、j端口、k端口；

风门包括l端口、m端口、n端口；

压缩机出气口连接气体冷却器的d端口，气体冷却器的b端口连接节流阀的进口，节流阀的出口连接蒸发器的h端口，蒸发器的f端口连接压缩机的进气口；气体冷却器的c端口连接车厢的进风口，车厢的出风口连接风门的m端口，风门的l端口连接风扇的进气口，风扇的出气口连接气体冷却器的a端口，风门的n端口连接到环境；回风温度传感器设置于车厢的出风口，回风温度传感器连接第二PI控制器的输入；送风温度传感器设置于车厢的进风口，送风温度传感器连接第一PI控制器的输入，第一PI控制器的输出连接开关控制器的j端口，第二PI控制器的输出连接开关控制器的k端口，开关控制器的i端口连接压缩机的转速输入端。

进一步的，蒸发器还包括e端口和g端口，蒸发器的e端口和g端口连接到环境。

一种二氧化碳空调热泵系统的通风控制方法，包括通过开关控制器对送风温度控制和回风温度控制进行切换。

进一步的，当启动阶段，开启送风温度控制；当运行稳定阶段，开启回风温度控制；切换的时间t由下述公式计算：