[发明专利]一种新能源汽车用二氧化碳热泵热管理系统及其工作方法

权利要求书

1.一种新能源汽车用二氧化碳热泵热管理系统的工作方法，其特征在于，所述新能源汽车用二氧化碳热泵热管理系统，包括二氧化碳电动压缩机(1)、冷凝换热器(2)、二氧化碳电子膨胀阀(3)、蒸发换热器(4)、HVAC组件(5)、动力电池换热器(6)、车前端换热器(8)、电子风扇(9)、电子水泵一(10)、电子水泵二(11)、电子水泵三(12)、电子水泵四(13)、电动水阀一(14)、电动水阀二(15)、电动水阀三(16)、电动水阀四(17)、电动水阀五(18)、电动水阀六(19)、电动水阀七(20)、膨胀水箱一(21)、膨胀水箱二(22)；二氧化碳电动压缩机(1)的出口连接冷凝换热器(2)的制冷剂入口，冷凝换热器(2)的制冷剂出口通过二氧化碳电子膨胀阀(3)连接蒸发换热器(4)的制冷剂入口，蒸发换热器(4)的制冷剂出口连接二氧化碳电动压缩机(1)的入口；HVAC组件(5)含有车内空气流道a(5-1)、车内空气流道b(5-2)、车内空气流道c(5-3)，车内空气流道a(5-1)的一端、车内空气流道b(5-2)的一端、车内空气流道c(5-3)的一端分别与车内空气相连，车内空气流道a(5-1)的另一端通过风门(5-4)分别与车内空气流道b(5-2)的另一端、车内空气流道c(5-3)的另一端相连，鼓风机(5-5)和客舱换热器一(5-6)固定在车内空气流道a(5-1)内，通过鼓风机(5-5)驱动车内空气流过客舱换热器一(5-6)表面，客舱换热器二(5-7)固定在车内空气流道b(5-2)内；客舱换热器一(5-6)的出水口连接蒸发换热器(4)的入水口，客舱换热器一(5-6)的入水口连接电动水阀一(14)的一端、动力电池换热器(6)的热泵水出口、电动水阀七(20)的一端，电动水阀七(20)的另一端连接车前端换热器(8)的出水口，车前端换热器(8)一侧设有电子风扇(9)，客舱换热器二(5-7)的出水口连接冷凝换热器(2)的入水口，客舱换热器二(5-7)的入水口连接车前端换热器(8)的出水口、电动水阀四(17)的一端、动力电池换热器(6)的热泵水出口，蒸发换热器(4)的出水口连接电子水泵一(10)的入口、电动水阀五(18)的一端，电子水泵一(10)的出口连接电动水阀二(15)的一端、电动水阀一(14)的另一端，车前端换热器(8)的入水口连接电动水阀二(15)的另一端、电动水阀三(16)的一端，冷凝换热器(2)的出水口连接电子水泵二(11)的入口，电子水泵二(11)的出口连接电动水阀三(16)的另一端、电动水阀四(17)的另一端、电动水阀六(19)的一端，电动水阀六(19)的另一端和电动水阀五(18)的另一端连接电子水泵三(12)的入口，电子水泵三(12)的出口连接动力电池换热器(6)的热泵水人口；动力电池换热器(6)的冷却水出口连接电子水泵四(13)的入口，电子水泵四(13)的出口连接动力电池(7)的冷却水入口，动力电池(7)的冷却水出口连接动力电池换热器(6)的冷却水入口；

还包括膨胀水箱一(21)、膨胀水箱二(22)，膨胀水箱一(21)分别连接电动水阀三(16)、电动水阀四(17)和电动水阀六(19)，膨胀水箱二(22)连接动力电池(7)的冷却水入口；

所述冷凝换热器(2)、蒸发换热器(4)均为板式换热器；

该工作方法包括：当客舱需要降温时，通过控制风门(5-4)使车内空气流道a(5-1)与车内空气流道c(5-3)连通，同时车内空气流道a(5-1)与车内空气流道b(5-2)断开，在鼓风机(5-5)作用下使客舱内空气进入车内空气流道a(5-1)后再经车内空气流道c(5-3)排出，开启电子水泵二(11)、电动水阀三(16)、电子风扇(9)、电子水泵一(10)、电动水阀一(14)，从二氧化碳电动压缩机(1)流出的制冷剂依次经过冷凝换热器(2)、二氧化碳电子膨胀阀(3)、蒸发换热器(4)后进入二氧化碳电动压缩机(1)，制冷剂在流经冷凝换热器(2)时进行冷凝，冷凝过程中将热量传递给流经冷凝换热器(2)的热泵循环水，流经冷凝换热器(2)的热泵循环水再将热量通过车前端换热器(8)散发到车外，制冷剂在流经蒸发换热器(4)时进行蒸发，蒸发过程中吸收流经蒸发换热器(4)的热泵循环水中的热量，流经蒸发换热器(4)的热泵循环水再通过客舱换热器一(5-6)吸收客舱内空气的热量，进而实现客舱降温；当动力电池(7)需要冷却时，通过控制风门(5-4)使车内空气流道a(5-1)与车内空气流道c(5-3)、车内空气流道b(5-2)同时断开，开启电子水泵二(11)、电动水阀三(16)、电子风扇(9)、电子水泵三(12)、电动水阀五(18)、电子水泵四(13)，从二氧化碳电动压缩机(1)流出的制冷剂依次经过冷凝换热器(2)、二氧化碳电子膨胀阀(3)、蒸发换热器(4)后进入二氧化碳电动压缩机(1)，制冷剂在流经冷凝换热器(2)时进行冷凝，冷凝过程中将热量传递给流经冷凝换热器(2)的热泵循环水，流经冷凝换热器(2)的热泵循环水再将热量通过车前端换热器(8)散发到车外，制冷剂在流经蒸发换热器(4)时进行蒸发，蒸发过程中吸收流经蒸发换热器(4)的热泵循环水中的热量，流经蒸发换热器(4)的热泵循环水再通过动力电池换热器(6)吸收电池冷却水中的热量，电池冷却水再流经动力电池(7)并吸收动力电池(7)散发的热量，进而实现动力电池(7)冷却；当客舱需要降温并且动力电池(7)需要冷却时，通过控制风门(5-4)使车内空气流道a(5-1)与车内空气流道c(5-3)连通，同时车内空气流道a(5-1)与车内空气流道b(5-2)断开，在鼓风机(5-5)作用下使客舱内空气进入车内空气流道a(5-1)后再经车内空气流道c(5-3)排出，开启电子水泵二(11)、电动水阀三(16)、电子风扇(9)、电子水泵一(10)、电动水阀一(14)、电子水泵三(12)、电动水阀五(18)、电子水泵四(13)，从二氧化碳电动压缩机(1)流出的制冷剂依次经过冷凝换热器(2)、二氧化碳电子膨胀阀(3)、蒸发换热器(4)后进入二氧化碳电动压缩机(1)，制冷剂在流经冷凝换热器(2)时进行冷凝，冷凝过程中将热量传递给流经冷凝换热器(2)的热泵循环水，流经冷凝换热器(2)的热泵循环水再将热量通过车前端换热器(8)散发到车外，制冷剂在流经蒸发换热器(4)时进行蒸发，蒸发过程中吸收流经蒸发换热器(4)的热泵循环水中的热量，流经蒸发换热器(4)的热泵循环水分为两路，其中一路通过客舱换热器一(5-6)吸收客舱内空气的热量，进而实现客舱降温，另一路通过动力电池换热器(6)吸收电池冷却水中的热量，电池冷却水再流经动力电池(7)并吸收动力电池(7)散发的热量，进而实现动力电池(7)降温；当客舱需要升温时，通过控制风门(5-4)使车内空气流道a(5-1)与车内空气流道b(5-2)连通，同时车内空气流道a(5-1)与车内空气流道c(5-3)断开，在鼓风机(5-5)作用下使客舱内空气进入车内空气流道a(5-1)后再经车内空气流道b(5-2)排出，开启电子水泵一(10)、电动水阀二(15)、电子风扇(9)、电动水阀七(20)、电子水泵二(11)、电动水阀四(17)，从二氧化碳电动压缩机(1)流出的制冷剂依次经过冷凝换热器(2)、二氧化碳电子膨胀阀(3)、蒸发换热器(4)后进入二氧化碳电动压缩机(1)，制冷剂在流经蒸发换热器(4)时进行蒸发，蒸发过程中吸收流经蒸发换热器(4)的热泵循环水中的热量，流经蒸发换热器(4)的热泵循环水再通过车前端换热器(8)吸收车外空气中的热量，制冷剂在流经冷凝换热器(2)时进行冷凝，冷凝过程中将热量传递给流经冷凝换热器(2)的热泵循环水，流经冷凝换热器(2)的热泵循环水再将热量通过客舱换热器二(5-7)传递给车内空气，进而实现客舱升温；当动力电池(7)需要预热时，通过控制风门(5-4)使车内空气流道a(5-1)与车内空气流道c(5-3)、车内空气流道b(5-2)同时断开，开启电子水泵一(10)、电动水阀二(15)、电子风扇(9)、电动水阀七(20)、电子水泵二(11)、电动水阀六(19)、电子水泵三(12)、电子水泵四(13)，从二氧化碳电动压缩机(1)流出的制冷剂依次经过冷凝换热器(2)、二氧化碳电子膨胀阀(3)、蒸发换热器(4)后进入二氧化碳电动压缩机(1)，制冷剂在流经蒸发换热器(4)时进行蒸发，蒸发过程中吸收流经蒸发换热器(4)的热泵循环水中的热量，流经蒸发换热器(4)的热泵循环水再通过车前端换热器(8)吸收车外空气中的热量，制冷剂在流经冷凝换热器(2)时进行冷凝，冷凝过程中将热量传递给流经冷凝换热器(2)的热泵循环水，流经冷凝换热器(2)的热泵循环水再通过动力电池换热器(6)将热量传递给电池冷却水，电池冷却水再流经动力电池(7)加热动力电池(7)，进而实现动力电池(7)预热；当客舱需要升温并且动力电池(7)需要预热时，通过控制风门(5-4)使车内空气流道a(5-1)与车内空气流道b(5-2)连通，同时车内空气流道a(5-1)与车内空气流道c(5-3)断开，在鼓风机(5-5)作用下使客舱内空气进入车内空气流道a(5-1)后再经车内空气流道b(5-2)排出，开启电子水泵一(10)、电动水阀二(15)、电子风扇(9)、电动水阀七(20)、电子水泵二(11)、电动水阀四(17)、电动水阀六(19)、电子水泵三(12)、电子水泵四(13)，从二氧化碳电动压缩机(1)流出的制冷剂依次经过冷凝换热器(2)、二氧化碳电子膨胀阀(3)、蒸发换热器(4)后进入二氧化碳电动压缩机(1)，制冷剂在流经蒸发换热器(4)时进行蒸发，蒸发过程中吸收流经蒸发换热器(4)的热泵循环水中的热量，流经蒸发换热器(4)的热泵循环水再通过车前端换热器(8)吸收车外空气中的热量，制冷剂在流经冷凝换热器(2)时进行冷凝，冷凝过程中将热量传递给流经冷凝换热器(2)的热泵循环水，流经冷凝换热器(2)的热泵循环水分成两路，其中一路将热量通过客舱换热器二(5-7)传递给车内空气，进而实现客舱升温，另一路通过动力电池换热器(6)将热量传递给电池冷却水，电池冷却水再流经动力电池(7)加热动力电池(7)，进而实现动力电池(7)预热；当客舱需要除湿、除雾时，通过控制风门(5-4)使车内空气流道a(5-1)与车内空气流道b(5-2)连通，同时车内空气流道a(5-1)与车内空气流道c(5-3)断开，在鼓风机(5-5)作用下使客舱内空气进入车内空气流道a(5-1)后再经车内空气流道b(5-2)排出，开启电子水泵一(10)、电动水阀一(14)、电子水泵二(11)、电动水阀四(17)，从二氧化碳电动压缩机(1)流出的制冷剂依次经过冷凝换热器(2)、二氧化碳电子膨胀阀(3)、蒸发换热器(4)后进入二氧化碳电动压缩机(1)，制冷剂在流经蒸发换热器(4)时进行蒸发，蒸发过程中吸收流经蒸发换热器(4)的热泵循环水中的热量，流经蒸发换热器(4)的热泵循环水通过客舱换热器一(5-6)吸收客舱内空气的热量，对车内空气进行除湿，制冷剂在流经冷凝换热器(2)时进行冷凝，冷凝过程中将热量传递给流经冷凝换热器(2)的热泵循环水，流经冷凝换热器(2)的热泵循环水通过客舱换热器二(5-7)将热量传递给车内空气，进而实现对车内空气加热，加热后的干燥热空气通入车内，去除车窗上的水雾。