[发明专利]新能源汽车用二氧化碳热泵空调热管理系统及其控制方法

权利要求书

1.新能源汽车用二氧化碳热泵空调热管理系统，其特征在于，包括客舱制热回路、客舱制冷回路和电池制冷回路；

所述客舱制热回路由依次连接的CO₂电动压缩机(1)、蒸发冷凝器a(2)、储液罐(3)、中间换热器(4)、气液分离罐(5)和蒸发冷凝器b(6)形成；

所述客舱制冷回路由依次连接的CO₂电动压缩机(1)、蒸发冷凝器b(6)、储液罐(3)、中间换热器(4)、气液分离罐(5)和蒸发冷凝器a(2)形成；

所述电池箱制冷回路由依次连接的电池箱(7)、水泵a(8)、冷却器(9)形成，所述冷却器(9)水路出口通过电动三通阀f(17)与电池箱(7)进水口连接，电池箱(7)出水口与水泵a(8)连接，水泵a(8)与冷却器(9)连接，冷却器(9)连接在中间换热器(4)上。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车用二氧化碳热泵空调热管理系统，其特征在于：还包括电池箱自然散热回路，所述电池箱自然散热回路由依次连接的电池箱(7)、水泵a(8)、DC电源模块(14)、散热片、充电器、控制器、TRA温控阀(15)和膨胀水箱形成，其中电池箱(7)与水泵a(8)连接，水泵a(8)通过电动三通阀e(24)与DC电源模块(14)连接，DC电源模块(14)与散热片连接，散热片与TRA温控阀(15)连接，TRA温控阀(15)与充电器连接，充电器与控制器连接，控制器与膨胀水箱连接，膨胀水箱与水泵b(16)连接，水泵b(16)通过电动三通阀f(17)与电池箱(7)连接。

3.根据权利要求1所述的新能源汽车用二氧化碳热泵空调热管理系统，其特征在于：还包括电池箱加热回路，所述电池箱加热回路由电池箱(7)、水泵a(8)、PTC加热器(18)形成，其中电池箱(7)与水泵a(8)连接，水泵a(8)与PTC加热器(18)连接，PTC加热器(18)与电动三通阀f(17)连接，电动三通阀f(17)与电池箱(7)连接。

4.根据权利要求1所述的新能源汽车用二氧化碳热泵空调热管理系统，其特征在于：所述客舱制热回路中CO₂电动压缩机(1)的排气端经过电动三通阀a(10)与蒸发冷凝器a(2)连接，CO₂电动压缩机(1)的吸气端与中间换热器(4)连接，所述蒸发冷凝器a(2)通过电动三通阀b(11)与储液罐(3)连接，储液罐(3)与中间换热器(4)连接，中间换热器(4)上连接气液分离罐(5)，气液分离罐(5)通过电动三通阀c(12)与蒸发冷凝器b(6)连接，蒸发冷凝器b(6)通过电动三通阀d(13)连接在中间换热器(4)上。

5.根据权利要求1所述的新能源汽车用二氧化碳热泵空调热管理系统，其特征在于：所述客舱制冷回路中CO₂电动压缩机(1)的排气端经过电动三通阀a(10)与蒸发冷凝器b(6)连接，CO₂电动压缩机(1)的吸气端与中间换热器(4)连接，蒸发冷凝器b(6)通过电动三通阀b(11)与储液罐(3)连接，储液罐(3)与中间换热器(4)连接，中间换热器(4)上连接气液分离罐(5)，气液分离罐(5)通过电动三通阀c(12)与蒸发冷凝器a(2)连接，蒸发冷凝器b(6)通过电动三通阀d(13)连接在中间换热器(4)上。

6.根据权利要求1所述的新能源汽车用二氧化碳热泵空调热管理系统，其特征在于：所述储液罐(3)和电动三通阀b(11)之间的连通管路上设置有电子膨胀阀c(23)。

7.根据权利要求1所述的新能源汽车用二氧化碳热泵空调热管理系统，其特征在于：所述冷却器(9)与中间换热器(4)之间的连通管路上设置有电子膨胀阀a(19)和电磁阀a(20)。

8.根据权利要求1所述的新能源汽车用二氧化碳热泵空调热管理系统，其特征在于：所述中间换热器(4)与电动三通阀d(13)之间的连接通路上设置有电子膨胀阀b(21)和电磁阀b(22)。

9.根据权利要求1-8任一项所述的新能源汽车用二氧化碳热泵空调热管理系统的控制方法，其特征在于，该控制方法包括：当客舱需要制热时，CO₂电动压缩机(1)将二氧化碳工质压缩成高温高压的气体利用电动三通阀a(10)控制高温介质进入蒸发冷凝器a(2)冷凝散热，给客舱加热，同时利用PTC1给客舱辅助加热，冷凝后的介质通过电动三通阀b(11)控制经过电子膨胀阀c(23)一次节流后进入储液罐(3)储液，经过储液罐的低温冷媒进入中间换热器(4)换热后经过电磁阀b(22)到电子膨胀阀b(21)二级节流后通过电动三通阀d(13)控制介质进入蒸发冷凝器b(6)蒸发，蒸发后的低温低压介质经过电动三通阀c(12)控制进入介质进入气液分离罐(5)，分离后的低温介质经过中间换热器(4)换热后回到CO₂电动压缩机(1)吸气端完成客舱制热循环，PTC1同时进行辅助加热，PTC化霜在制热时蒸发冷凝器b(6)结霜时开启化霜；

当客舱需要制冷时，CO₂电动压缩机(1)将二氧化碳工质压缩成高温高压的气体利用电动三通阀a(10)控制高温介质进入蒸发冷凝器b(6)冷凝散热，冷凝后的介质通过电动三通阀b(11)控制经过电子膨胀阀c(23)一次节流后进入储液罐(3)储液，经过储液罐(3)的低温冷媒进入中间换热器(4)换热后经过电磁阀b(22)到电子膨胀阀b(21)二级节流后通过电动三通阀d(13)控制介质进入蒸发冷凝器a(2)蒸发，给客舱制冷降温，蒸发后的低温低压介质经过电动三通阀c(12)控制介质进入气液分离罐(5)，分离后的低温介质经过中间换热器(4)换热后回到CO2电动压缩机(1)吸气口完成客舱制冷循环；

当电池箱需要制冷时，打开电磁阀a(20)，经过储液罐(3)的低温冷媒进入中间换热器(4)换热后，冷却后的介质通过电磁阀a(20)经过电子膨胀阀a(19)二级节流后进入冷却器(9)过冷后通过三通回到气液分离罐(5)，分离后的低温介质经过中间换热器(4)换热后回到CO₂电动压缩机(1)吸气口完成电池箱冷却循环，电池箱(7)的水路经过水泵a(8)循环进入冷却器(9)将水冷却，冷却后的水通过电动三通阀f(17)控制进入电池箱(7)对电池箱制冷循环；

当电池箱需要自然散热时，电池箱(7)的冷却水通过水泵a(8)循环经过电动三通阀e(24)控制到自带电子风扇的散热片由TRA温控阀(15)控制为合适的温度，再经过水泵b(16)循环由电动三通阀f(17)控制进入电池箱给电池降温；

当电池箱需要加热时，在低温环境下，电池箱(7)需要加热时，关闭电动三通阀e(24)，电池箱(7)的水路经过PTC加热器(18)加热后经过电动三通阀f(17)控制给电池箱(7)加热，经过电池箱散热的水路通过水泵a(8)到PTC加热器(18)循环加热。