电动汽车空调系统及其除霜方法、运行方法、控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种电动汽车空调系统及其除霜方法、运行方法、控制系统。空调系统形成有制冷剂回路和蓄热系统，能够合理利用蓄热回路对空调系统进行化霜，既能提高电动汽车动力电池的工作效率，又能解决电动汽车空调系统冬季化霜效率低的问题，并且在化霜过程制热不停机，车内换热器出风温度波动小，提高车上乘客的热舒适性体验，达到节能减排的目的。

Electric Vehicle Air Conditioning System and Its Defrosting Method, Operation Method and Control System

【技术实现步骤摘要】
电动汽车空调系统及其除霜方法、运行方法、控制系统
本专利技术属于汽车空调
，具体涉及一种电动汽车空调系统及其除霜方法、运行方法、控制系统。
技术介绍
新能源电动汽车解决了燃油汽车的环保问题和化石燃料依赖问题，但是由于新能源汽车在冬季没有发动机余热可以利用，采用电加热辅助的空调系统又会耗费大量的电能制热，缩短了续航里程；现有技术中，为了能够提高新能源电动汽车的冬季制热效率，通常可采用热泵型空调系统，但是热泵系统在冬季低温高湿的室外环境下制热运行时，车外换热器容易出现结霜现象，霜层的不断加厚使得车载空调系统制热能力不断衰减，化霜效率低，并且在车载热泵系统除霜运行时，会将制热模式切换成制冷模式，车内停止供暖，大大影响了乘员舒适性。进一步地，现有新能源电动汽车的动力电池在放电过程中，由于化学反应使得内部产生大量的热，当散热效率低于产热效率时，电池温度迅速升高，而动力电池在20～40℃温度区间内才能高效工作，因此需要对动力电池进行热管理。基于上述电动汽车空调中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种电动汽车空调系统及其除霜方法、控制方法、控制系统，旨在解决现有新能源电动汽车空调化霜效率低的问题。本专利技术提供一种电动汽车空调系统，其设有制冷剂回路，该制冷剂回路上依次设有：压缩机(4)、车内换热器(14)、第一节流装置(8)、车外换热器(13)，第一控制阀(10)；还设有蓄热系统，该蓄热系统包括蓄热器(9)、蓄热流路和放热流路；蓄热流路一端连接在车内换热器(14)与第一节流装置(8)之间，另一端连接在第一节流装置(8)与车外换热器(13)之间；蓄热流路上串联有蓄热器和第二控制阀(12)；放热流路一端连接在车外换热器与第一控制阀(10)之间，另一端连接在第一控制阀(10)与压缩机(4)之间；放热流路上串联有第二节流装置和蓄热器；电动汽车装载有动力电池(7)，蓄热器与该动力电池具有换热关系；当电动汽车空调系统和蓄热系统耦合运行且为制热运行非化霜状态时，蓄热器吸收动力电池余热和/或制冷剂回路的热量进行蓄热；当电动汽车空调系统和蓄热系统耦合运行且在制热运行化霜状态时，使车内换热器(14)流出的制冷剂经第二节流装置进入蓄热器，使蓄热器吸收热量实现蒸发器作用，车外换热器冷凝放热实现冷凝器作用。当电动汽车空调系统和蓄热系统耦合运行且为制热运行非化霜状态时，蓄热器吸收动力电池余热和/或制冷剂回路的热量进行蓄热的方式是：若蓄热器的温度低于动力电池温度但高于车内换热器出口制冷剂温度时，关闭第二节流装置和蓄热流路上的第二控制阀，蓄热器被控制仅吸收动力电池余热进行蓄热；若蓄热器的温度同时低于动力电池温度和车内换热器出口制冷剂温度时，第二节流装置被关闭，第二控制阀被打开一开度，蓄热器吸收动力电池余热和车内换热器出口余热进行蓄热过程。当电动汽车空调系统和蓄热系统耦合运行且在制热运行化霜状态时，第一、第二控制阀均关闭，第一节流装置(8)开到最大不具有节流作用，第二节流装置具有节流作用，车外换热器实现冷凝器作用，使制冷剂凝放热。动力电池和蓄热器间通过热管换热，动力电池设置在热管的蒸发端，蓄热器设置在热管的冷凝端。热管内封闭有流体，当热管蒸发端流体吸收动力电池散发的热量，通过虹吸作用使热管冷凝端将热量释放给蓄热器。蓄热器为相变蓄热器。压缩机进气处设有气液分离器。电动汽车空调系统，还包括流体换向装置，流体换向装置为四通换向阀，和/或节流装置为电子膨胀阀，和/或控制阀为电磁阀。电动汽车空调系统的除霜方法，其包括如下步骤：S1：当电动汽车空调系统不满足除霜条件，若蓄热器的温度低于动力电池温度但高于车内换热器出口制冷剂温度时，关闭第二节流装置和第一控制阀，蓄热器被控制仅吸收动力电池余热进行蓄热；若蓄热器的温度同时低于动力电池温度和车内换热器出口制冷剂温度时，第二节流装置被关闭，第一控制阀被控制打开一开度，第一节流装置被打开一开度，蓄热器吸收动力电池余热和车内换热器出口余热进行蓄热过程；S2：当所述电动汽车空调系统满足除霜条件时：第一节流装置开度调至最大，第二节流装置实现节流作用，以控制阀、第二控制阀关闭，从压缩机排出的高温高压液态制冷剂，被控制进入车内换热器中冷凝放热后，进入车外换热器继续冷凝放热，达到除霜目的，从车外换热器出来的制冷剂经节流降压后，进入蓄热器吸收热量。电动汽车空调系统的运行方法，其设有四个运行模式：模式一：空调系统单独制热运行时，从压缩机出来的高温高压液态制冷剂，进入车内换热器中冷凝放热，达到加热车内空气的目的，此时高温高压的液态制冷剂经过第一节流装置节流降压后，进入车外换热器，之后再进入压缩机完成一个制热循环；模式二：当电动汽车空调系统和蓄热系统耦合运行时，若蓄热器的温度低于动力电池温度但高于车内换热器出口制冷剂温度时，关闭第二节流装置和蓄热流路上的第二控制阀，蓄热器被控制仅吸收动力电池余热进行蓄热；模式三：当电动汽车空调系统和蓄热系统耦合运行时，若蓄热器的温度同时低于动力电池温度和车内换热器出口制冷剂温度时，第二节流装置被关闭，第二控制阀被打开一开度，蓄热器吸收动力电池余热和车内换热器出口余热进行蓄热过程；模式四：当电动汽车空调系统和蓄热系统耦合运行且在制热运行化霜状态时，第一、第二控制阀均关闭，第一节流装置(8)开到最大只具有导通不具有节流作用，开通第二节流装使其具有节流作用，车外换热器实现冷凝器作用，使制冷剂凝放热除霜。电动汽车空调系统运行方法，其特征在于，包括以下控制过程：S1：检测汽车空调运行工况；S2：当环境温度T外环在第一预设温度范围时，控制空调系统制热运行；S3：判断制热运行下的空调系统是否满足预设化霜条件；S41：当判断满足预设化霜条件时，控制空调系统进入化霜状态，运行模式四；S42：当判断不满足预设化霜条件时，检测相变蓄热器温度：若所述蓄热器的温度低于电池温度但高于车内换热器出口制冷剂温度时，控制空调系统运行模式二；若所述蓄热器的温度同时低于电池温度和车内换热器出口制冷剂温度时，控制空调系统运行模式三。电动汽车空调系统运行方法，当环境温度T外环在第二预设温度范围时，控制空调系统制冷运行。所述方法的控制系统，包括控制器和检测模块，检测模块与所述控制器电连接；检测模块用于检测蓄热器温度、动力电池温度、车内换热器出口制冷剂温度以及车外换热器温度；控制器根据所述检测模块检测的蓄热器温度、动力电池温度、车内换热器出口制冷剂温度以及车外换热器温度控制空调系统的运行。采用上述方案，通过回收动力电池余热和冬季制热运行时车内冷凝器出口制冷剂余热，既提高动力电池的工作效率，又解决电动汽车空调系统冬季化霜效率低的问题，并且在化霜过程制热不停机，车内换热器出风温度波动小，提高了车上乘客的热舒适性体验。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。以下将结合附图对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术一种电动汽车空调系统示意图；图2为本专利技术虹吸作用热力原理图；图3为本专利技术一种电动汽车空调系统模式一工作示意图；图4为本专利技术一种电动汽车空调系统模式二工作示意图；图5为本专利技术一种电动汽车空调系统模式三工作示意图；图6为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车空调系统，其设有制冷剂回路，该制冷剂回路上依次设有：压缩机(4)、车内换热器(14)、第一节流装置(8)、车外换热器(13)，第一控制阀(10)；其特征在于：还设有蓄热系统，该蓄热系统包括蓄热器(9)、蓄热流路和放热流路；所述蓄热流路一端连接在车内换热器(14)与第一节流装置(8)之间，另一端连接在第一节流装置(8)与车外换热器(13)之间；所述蓄热流路上串联有蓄热器和第二控制阀(12)；所述放热流路一端连接在车外换热器与第一控制阀(10)之间，另一端连接在第一控制阀(10)与压缩机(4)之间；放热流路上串联有第二节流装置和蓄热器；电动汽车装载有动力电池(7)，所述蓄热器与该动力电池具有换热关系；当电动汽车空调系统和蓄热系统耦合运行且为制热运行非化霜状态时，所述蓄热器吸收动力电池余热和/或制冷剂回路的热量进行蓄热；当电动汽车空调系统和蓄热系统耦合运行且在制热运行化霜状态时，使所述车内换热器(14)流出的制冷剂经第二节流装置进入蓄热器，使蓄热器吸收热量实现蒸发器作用，车外换热器冷凝放热实现冷凝器作用。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车空调系统，其设有制冷剂回路，该制冷剂回路上依次设有：压缩机(4)、车内换热器(14)、第一节流装置(8)、车外换热器(13)，第一控制阀(10)；其特征在于：还设有蓄热系统，该蓄热系统包括蓄热器(9)、蓄热流路和放热流路；所述蓄热流路一端连接在车内换热器(14)与第一节流装置(8)之间，另一端连接在第一节流装置(8)与车外换热器(13)之间；所述蓄热流路上串联有蓄热器和第二控制阀(12)；所述放热流路一端连接在车外换热器与第一控制阀(10)之间，另一端连接在第一控制阀(10)与压缩机(4)之间；放热流路上串联有第二节流装置和蓄热器；电动汽车装载有动力电池(7)，所述蓄热器与该动力电池具有换热关系；当电动汽车空调系统和蓄热系统耦合运行且为制热运行非化霜状态时，所述蓄热器吸收动力电池余热和/或制冷剂回路的热量进行蓄热；当电动汽车空调系统和蓄热系统耦合运行且在制热运行化霜状态时，使所述车内换热器(14)流出的制冷剂经第二节流装置进入蓄热器，使蓄热器吸收热量实现蒸发器作用，车外换热器冷凝放热实现冷凝器作用。2.根据权利要求1所述的电动汽车空调系统，其特征在于，当电动汽车空调系统和蓄热系统耦合运行且为制热运行非化霜状态时，所述蓄热器吸收动力电池余热和/或制冷剂回路的热量进行蓄热的方式是：若所述蓄热器的温度低于动力电池温度但高于车内换热器出口制冷剂温度时，关闭所述第二节流装置和蓄热流路上的第二控制阀，蓄热器被控制仅吸收动力电池余热进行蓄热；若所述蓄热器的温度同时低于动力电池温度和车内换热器出口制冷剂温度时，第二节流装置被关闭，第二控制阀被打开一开度，蓄热器吸收动力电池余热和车内换热器出口余热进行蓄热过程。3.根据权利要求1所述的电动汽车空调系统，其特征在于，当电动汽车空调系统和蓄热系统耦合运行且在制热运行化霜状态时，第一、第二控制阀均关闭，第一节流装置(8)开到最大不具有节流作用，第二节流装置具有节流作用，车外换热器实现冷凝器作用，使制冷剂凝放热。4.根据权利要求1所述的电动汽车空调系统，其特征在于：所述动力电池和所述蓄热器间通过热管换热，所述动力电池设置在热管的蒸发端，蓄热器设置在热管的冷凝端。5.根据权利要求4所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述热管内封闭有流体，当所述热管蒸发端流体吸收所述动力电池散发的热量，通过虹吸作用使所述热管冷凝端将热量释放给所述蓄热器。6.根据权利要求1所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述蓄热器为相变蓄热器。7.根据权利要求1所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述压缩机进气处设有气液分离器。8.根据权利要求1所述的电动汽车空调系统，其特征在于，还包括流体换向装置，所述流体换向装置为四通换向阀，和/或所述节流装置为电子膨胀阀，和/或所述控制阀为电磁阀。9.一种根据权利要求1-8任一项所述的电动汽车空调系统的除霜方法，其包括如下步骤：S1：当所述电动汽车空调系统不满足除霜条件，若所述蓄热器的温度低于动力电池温度但高于车内换热器出口制冷剂温...

【专利技术属性】
技术研发人员：张有林，沈军，谭锋，李珂，陈付齐，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44