[发明专利]一种跨临界二氧化碳逆向化霜系统及其控制方法

权利要求书

1.一种跨临界二氧化碳逆向化霜系统的控制方法，其特征在于：基于一种跨临界二氧化碳逆向化霜系统；所述跨临界二氧化碳逆向化霜系统，包括压缩机(1)、除霜换热器(2)、主换热器(3)、室外换热器(4)、电子膨胀阀(5)、四通换向阀(6)、储液器(7)、三通阀(8)和回热器(9)；

压缩机(1)的出口连接除霜换热器(2)的入口，除霜换热器(2)的出口连接四通换向阀(6)的D口，四通换向阀(6)的A口依次通过室外换热器(4)、回热器(9)的第一换热通道、电子膨胀阀(5)、主换热器(3)连接四通换向阀(6)的C口；四通换向阀(6)的B口通过储液器(7)连通三通阀的第一口，三通阀(8)的第二口通过回热器(9)的第二换热通道连接压缩机(1)的入口，三通阀(8)的第三口直接连接压缩机(1)的入口；

通过四通换向阀(6)能够控制跨临界二氧化碳逆向化霜系统工作在制热模式或除霜模式；

制热模式时：压缩机(1)出口高温高压蒸气流经除霜换热器(2)和四通换向阀(6)的D-C通道进入主换热器(3)，释放热量后经过电子膨胀阀(5)节流至低温低压状态，进入室外换热器(4)吸收环境热量，过热气体经过四通换向阀(6)的A-B通道，再经过储液器(7)和三通阀(8)回到压缩机(1)；

化霜模式：压缩机(1)出口的高温高压蒸气流经除霜换热器(2)和四通换向阀(6)的D-A通道，进入室外换热器(4)释放热量化霜，再经过电子膨胀阀(5)节流至低压，进入主换热器(3)吸收热量，依次通过四通换向阀(6)的C-B通道、储液器(7)和三通阀(8)回到压缩机(1)；

跨临界二氧化碳逆向化霜系统在除霜前先在制热模式下继续运行，同时HVAC送风风门关闭，HVAC内部空气被继续加热，随后再切换至化霜模式，回收利用制热余能加快化霜速度；

所述控制方法，包括：

逆向化霜时回收利用系统制热余能，使用室外换热器(4)出口温度过热度ΔT作为判断化霜模式开始的依据，过热度计算公式为：

ΔT＝T_eva，out-T_eva，in

其中，T_eva，out是室外换热器(4)出口制冷剂温度，T_eva，in是室外换热器(4)入口制冷剂温度；

当ΔT＜7℃时，关闭室内HVAC风门，跨临界二氧化碳逆向化霜系统继续制热，加热HVAC内部空气，1min后，四通换向阀(6)的D-A通道的连通，C-B通道连通，跨临界二氧化碳逆向化霜系统切换为化霜模式，制冷剂在主换热器(3)吸收HVAC内部蓄积的热量，经压缩机(1)升压后，高温制冷剂在室外换热器(4)释放热量融化霜层；

压缩机(1)为变频压缩机，且电子膨胀阀(5)开度可调节，在逆向化霜过程中，压缩机(1)转速和电子膨胀阀(5)的开度根据排气温度、HVAC内空气温度动态调节，同时使用排气温度作为化霜结束的判定依据：

阀的开度定义为v，调节梯度Δv＝1，v能够按梯度在0～565范围内调节开度，压缩机转速定义为f，排气温度定义为T_dis，HVAC内空气温度定义为T_HVAC，开始化霜模式后，设定压缩机转速和电子膨胀阀开度分别为：

f＝2500rpm，v＝565

若T_dis＞45℃，则降低压缩机转速f，使T_dis＝45℃；若T_dis＜45℃，则按Δv梯度调节减小v值，使T_dis＝45℃；

随着化霜过程的进行，HVAC内部蓄积的热量被消耗，HVAC内部空气温度T_HVAC逐渐降低，当T_HVAC≤25℃时，增大压缩机转速至f＝3500rpm，同时按梯度Δv调节膨胀阀开度v，使T_dis＝45℃；继续化霜并停止调节压缩机转速和电子膨胀阀开度，当排气温度T_dis＞60℃时，化霜结束。

2.根据权利要求1所述的一种跨临界二氧化碳逆向化霜系统的控制方法，其特征在于：室外换热器空气侧风速随化霜时间调节：化霜过程中，室外换热器风机关闭，同时挡风风门打开，判断化霜结束后，打开风机，并保持最大风速，15s后，整个化霜过程结束，关闭风机和压缩机。

3.根据权利要求1所述的一种跨临界二氧化碳逆向化霜系统的控制方法，其特征在于：化霜结束后，四通换向阀(6)由D-C、A-B联通切换为D-A、C-B联通，系统切换为制热模式，此时HVAC内部风机打开，但送风风门关闭，使空气在HVAC内部流动被加热，当T_HVAC≥35℃时，打开送风风门，对电动汽车乘员舱进行加热。