电动汽车热泵空调系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电动汽车热泵空调系统及其控制方法，该系统包括空调压缩机、空调外部换热器、第一热交换器、第一双向膨胀阀、第一电子三通阀、空调内部换热器、动力总成水套、第一水泵、第一膨胀水箱、第二电子三通阀、第三电子三通阀、第二水泵、电池包水套、第四电子三通阀、第二热交换器、第二双向膨胀阀、气液分离器、四通阀、动力总成散热器、电池包散热器、PTC加热器、第二膨胀水箱、截止阀。该电动汽车热泵空调系统，通过合理控制四通阀、第一电子三通阀、第二电子三通阀以及第三电子三通阀的流通状态，配合第一热交换器、气液分离器、动力总成散热器以及PTC加热器，能够实现低温环境持续供暖，同时满足乘员舱供暖和冷却动力电池。

Electric Vehicle Heat Pump Air Conditioning System and Its Control Method

The invention discloses an electric vehicle heat pump air conditioning system and its control method. The system comprises an air conditioning compressor, an external heat exchanger of air conditioning, a first heat exchanger, a first two-way expansion valve, a first electronic three-way valve, an internal heat exchanger of air conditioning, a power assembly water jacket, a first water pump, a first expansion tank, a second electronic three-way valve, a third electronic three-way valve, a second water pump and electricity. Pool water jacket, fourth electronic three-way valve, second heat exchanger, second two-way expansion valve, gas-liquid separator, four-way valve, power assembly radiator, battery pack radiator, PTC heater, second expansion water tank, globe valve. The heat pump air conditioning system of electric vehicle can realize continuous heating in low temperature environment by reasonably controlling the flow state of four-way valve, first electronic three-way valve, second electronic three-way valve and third electronic three-way valve, cooperating with the first heat exchanger, gas-liquid separator, power assembly radiator and PTC heater, and satisfying the heating and cooling power batteries of passenger compartment.

【技术实现步骤摘要】
电动汽车热泵空调系统及其控制方法
本专利技术涉及电动汽车
，特别是涉及一种电动汽车热泵空调系统及其控制方法。
技术介绍
随着汽车工业的飞速发展和人们生活条件的不断改善，汽车已经成为人们出行不可或缺的交通工具之一。汽车保有量逐年增加，越来越多的人拥有了私家车。目前随着人们环保意识的不断提升，新能源汽车，尤其是电动汽车得到快速发展。电动汽车的制暖一般采用PTC(PositiveTemperatureCoefficient，简称PTC，指正温度系数热敏电阻)电加热器，但PTC制暖效率低，增加动力电池的耗电量，电池在低温条件下放电容量下降，这些因素严重降低冬季续航里程。而采用热泵空调可以提高制暖能效，是目前普通采用的技术方案，但现有的电动汽车的热泵空调系统，在外界温度较低时，需要间歇性对蒸发器进行除霜，不能持续供暖，影响乘员舱舒适性，且不能同时满足乘员舱供暖和冷却动力电池。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提出一种电动汽车热泵空调系统，以实现低温环境持续供暖，同时满足乘员舱供暖和冷却动力电池。一种电动汽车热泵空调系统，包括空调压缩机、空调外部换热器、第一热交换器、第一电子三通阀、空调内部换热器、动力总成水套、第一水泵、第一膨胀水箱、四通阀和动力总成散热器；所述空调压缩机的高压端与所述四通阀的第一接口连接，所述空调压缩机的低压端与气液分离器的一端连接；所述气液分离器的另一端与所述四通阀的第四接口连接；所述四通阀的第二接口分别与第二电子三通阀的第三端和第三电子三通阀的第一端连接，所述四通阀的第三接口与所述第三电子三通阀的第二端和所述空调内部换热器的一端连接；所述第三电子三通阀的第三端与第二热交换器的第一冷媒接口连接；所述第二热交换器的第二冷媒接口与第二双向膨胀阀的一端连接；所述空调内部换热器的另一端与第一双向膨胀阀的一端连接；所述第一双向膨胀阀的另一端和所述第二双向膨胀阀的另一端共同连接至截止阀的一端；所述截止阀的另一端分别与所述第一热交换器的第一冷媒接口和所述空调外部换热器的一端连接；所述第一热交换器的第二冷媒接口与所述第二电子三通阀的第二端连接；所述空调外部换热器的另一端与所述第二电子三通阀的第一端连接；所述第一热交换器的冷却液入口与所述第一水泵的一端连接，所述第一热交换器的冷却液出口与所述动力总成水套的一端连接；所述第一水泵的另一端口连接至所述第一电子三通阀的第三端；所述动力总成水套的另一端连接至所述第一电子三通阀的第二端和动力总成散热器的一端；所述动力总成散热器的另一端连接至所述第一电子三通阀的第一端；所述第一膨胀水箱连接在所述第一水泵与所述第一电子三通阀之间。根据本专利技术提出的电动汽车热泵空调系统，通过合理控制四通阀、第一电子三通阀、第二电子三通阀以及第三电子三通阀的流通状态，配合第一热交换器、气液分离器、动力总成散热器以及PTC加热器，能够实现多种制热和制冷模式，其中，动力总成热量能够通过动力总成散热器传递至外部空气，提高了空调外部换热器的进风温度从而更大程度避免空调外部换热器结霜；当空调外部换热器结霜时，切换第一电子三通阀的流通状态，可提高动力总成散热器的温度，加快空调外部换热器化霜，且空调内部换热器能够将热空气吹向乘员舱实现制暖，避免了现有的热泵空调化霜模式间断供暖的问题，可以实现低温环境持续供暖，利用动力总成产生的热量能够减少制暖能耗，可以利用动力总成热量给动力电池加热和辅助除霜，极低温度启动阶段可以借助电辅热提升系统性能，整车持续充放电工况下，能够在给乘员舱供暖的同时实现动力电池的冷却。另外，根据本专利技术提供的电动汽车热泵空调系统，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，所述电动汽车热泵空调系统还包括第二水泵、电池包水套、第四电子三通阀、电池包散热器、PTC加热器、第二膨胀水箱；所述第二热交换器的第一冷却液接口与所述PTC加热器的一端连接；所述PTC加热器的另一端分别与所述电池包散热器的一端和所述电池包水套连接；所述电池包散热器的另一端与所述第四电子三通阀的第一端连接；所述第二热交换器的第二冷却液接口与所述第四电子三通阀的第二端连接，所述第二膨胀水箱连接在所述第二水泵与所述第四电子三通阀的第三端之间。进一步地，所述动力总成散热器安装于所述电池包散热器的后方，所述空调外部换热器安装于所述动力总成散热器的后方。进一步地，所述电动汽车热泵空调系统还包括风扇、鼓风机，所述风扇设置在所述空调外部换热器的后方；所述鼓风机设置在所述空调内部换热器的前方。进一步地，所述动力总成水套包括电机和电机控制器水套。进一步地，所述第一热交换器和所述第二热交换器均为板式换热器。本专利技术的另一个目的在于提出上述电动汽车热泵空调系统的控制方法，包括：第一工作模式，乘员舱制冷，所述四通阀第一接口与第二接口连通，所述四通阀的第三接口与第四接口连通，所述空调压缩机压缩冷媒经过所述四通阀、所述第二电子三通阀至所述空调外部换热器，实现与外部空气换热；冷媒经过所述截止阀、所述第一双向膨胀阀流入所述空调内部换热器，实现与车内空气换热；所述鼓风机向乘员舱提供冷气，膨胀后的冷媒经过所述四通阀、所述气液分离器流入所述空调压缩机吸气口，完成制冷循环；所述第一水泵驱动冷却液经过所述第一热交换器、所述动力总成水套至所述动力总成散热器实现动力总成散热，冷却液经过所述第一电子三通阀流至所述第一水泵入口；当动力电池需要冷却时，所述第二水泵驱动冷却液经过所述电池包水套至所述电池包散热器与外部空气换热，冷却液经过所述第四电子三通阀流至所述第二水泵入口；第二工作模式，乘员舱与动力电池同时进行制冷，所述四通阀的第一接口与第二接口连通，所述四通阀的第三接口与第四接口连通，所述第三电子三通阀的第二端和第三端连通，所述第四电子三通阀的第二端和第三端连通；所述空调内部换热器与所述第二热交换器并联，所述第一双向膨胀阀控制乘员舱制冷，所述第二双向膨胀阀控制所述第二热交换器的冷却；所述PTC加热器不工作，所述第二水泵驱动冷却液经过所述第二热交换器换热，冷却后的冷却液流过所述电池包水套对动力电池进行冷却；第三工作模式，乘员舱无制冷需求，关闭所述第一双向膨胀阀以单独对动力电池冷却；当整车停车充电时，通过控制所述第一水泵实现动力总成的冷却控制。进一步的，所述方法还包括：第四工作模式，乘员舱制热，所述四通阀的第一接口与第三接口连通，所述四通阀的第二接口与第四接口连通，所述第一电子三通阀的第一端和第三端连通，所述第二电子三通阀的第一端和第三端连通，第三电子三通阀的第二端和第三端连通；所述空调外部换热器作为空调系统蒸发器，所述空调内部换热器作为空调系统冷凝器，所述鼓风机将热空气吹向乘员舱实现制暖；动力总成热量通过所述动力总成散热器传递至外部空气；当所述空调外部换热器结霜时，将所述第一电子三通阀切换至第二端和第三端连通，直至动力总成水套的温度达到第一预设值，再将所述第一电子三通阀切换至第一端和第三端连通；当动力总成水套的温度低于第二预设值时，将所述第一电子三通阀切换至第二端和第三端连通，如此循环直至化霜完成，所述第一预设值大于所述第二预设值；第五工作模式，乘员舱与电池同时制热，所述四通阀的第一接口与第三接口连通，所述四通阀的第二接口与第四接口连通，所述第一电子三通阀的第二端和第三端连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车热泵空调系统，其特征在于，包括空调压缩机、空调外部换热器、第一热交换器、第一电子三通阀、空调内部换热器、动力总成水套、第一水泵、第一膨胀水箱、四通阀和动力总成散热器；所述空调压缩机的高压端与所述四通阀的第一接口连接，所述空调压缩机的低压端与气液分离器的一端连接；所述气液分离器的另一端与所述四通阀的第四接口连接；所述四通阀的第二接口分别与第二电子三通阀的第三端和第三电子三通阀的第一端连接，所述四通阀的第三接口与所述第三电子三通阀的第二端和所述空调内部换热器的一端连接；所述第三电子三通阀的第三端与第二热交换器的第一冷媒接口连接；所述第二热交换器的第二冷媒接口与第二双向膨胀阀的一端连接；所述空调内部换热器的另一端与第一双向膨胀阀的一端连接；所述第一双向膨胀阀的另一端和所述第二双向膨胀阀的另一端共同连接至截止阀的一端；所述截止阀的另一端分别与所述第一热交换器的第一冷媒接口和所述空调外部换热器的一端连接；所述第一热交换器的第二冷媒接口与所述第二电子三通阀的第二端连接；所述空调外部换热器的另一端与所述第二电子三通阀的第一端连接；所述第一热交换器的冷却液入口与所述第一水泵的一端连接，所述第一热交换器的冷却液出口与所述动力总成水套的一端连接；所述第一水泵的另一端口连接至所述第一电子三通阀的第三端；所述动力总成水套的另一端连接至所述第一电子三通阀的第二端和动力总成散热器的一端；所述动力总成散热器的另一端连接至所述第一电子三通阀的第一端；所述第一膨胀水箱连接在所述第一水泵与所述第一电子三通阀之间。...

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车热泵空调系统，其特征在于，包括空调压缩机、空调外部换热器、第一热交换器、第一电子三通阀、空调内部换热器、动力总成水套、第一水泵、第一膨胀水箱、四通阀和动力总成散热器；所述空调压缩机的高压端与所述四通阀的第一接口连接，所述空调压缩机的低压端与气液分离器的一端连接；所述气液分离器的另一端与所述四通阀的第四接口连接；所述四通阀的第二接口分别与第二电子三通阀的第三端和第三电子三通阀的第一端连接，所述四通阀的第三接口与所述第三电子三通阀的第二端和所述空调内部换热器的一端连接；所述第三电子三通阀的第三端与第二热交换器的第一冷媒接口连接；所述第二热交换器的第二冷媒接口与第二双向膨胀阀的一端连接；所述空调内部换热器的另一端与第一双向膨胀阀的一端连接；所述第一双向膨胀阀的另一端和所述第二双向膨胀阀的另一端共同连接至截止阀的一端；所述截止阀的另一端分别与所述第一热交换器的第一冷媒接口和所述空调外部换热器的一端连接；所述第一热交换器的第二冷媒接口与所述第二电子三通阀的第二端连接；所述空调外部换热器的另一端与所述第二电子三通阀的第一端连接；所述第一热交换器的冷却液入口与所述第一水泵的一端连接，所述第一热交换器的冷却液出口与所述动力总成水套的一端连接；所述第一水泵的另一端口连接至所述第一电子三通阀的第三端；所述动力总成水套的另一端连接至所述第一电子三通阀的第二端和动力总成散热器的一端；所述动力总成散热器的另一端连接至所述第一电子三通阀的第一端；所述第一膨胀水箱连接在所述第一水泵与所述第一电子三通阀之间。2.根据权利要求1所述的电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述电动汽车热泵空调系统还包括第二水泵、电池包水套、第四电子三通阀、电池包散热器、PTC加热器、第二膨胀水箱；所述第二热交换器的第一冷却液接口与所述PTC加热器的一端连接；所述PTC加热器的另一端分别与所述电池包散热器的一端和所述电池包水套连接；所述电池包散热器的另一端与所述第四电子三通阀的第一端连接；所述第二热交换器的第二冷却液接口与所述第四电子三通阀的第二端连接，所述第二膨胀水箱连接在所述第二水泵与所述第四电子三通阀的第三端之间。3.根据权利要求2所述的电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述动力总成散热器安装于所述电池包散热器的后方，所述空调外部换热器安装于所述动力总成散热器的后方。4.根据权利要求2所述的电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述电动汽车热泵空调系统还包括风扇、鼓风机，所述风扇设置在所述空调外部换热器的后方；所述鼓风机设置在所述空调内部换热器的前方。5.根据权利要求1所述的电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述动力总成水套包括电机和电机控制器水套。6.根据权利要求1所述的电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述第一热交换器和所述第二热交换器均为板式换热器。7.权利要求4所述的电动汽车热泵空调系统的控制方法，其特征在于，包括：第一工作模式，乘员舱制冷，所述四通阀第一接口与第二接口连通，所述四通阀的第三接口与第四接口连通，所述空调压缩机压缩冷媒经过所述四通阀、所述第二电子三通阀至所述空调外部换热器，实现与外部空气换热；冷媒经过所述截止阀、所述第一双向膨胀阀流入所述空调内部换热器，实现与车内空气换热；所述鼓风机向乘员舱提供冷气，膨胀后的冷媒经过所述四通阀、所述气液分离器流入所述空调压缩机吸气口，完成制冷循环；所述第一水泵驱动冷却液经过所述第一热交换器、所述动力总成水套至所述动力总成散热器实现动力总成散热，冷却液经过所述第一电子三通阀流至所述第一水泵入口；当动力电池需要冷却时，所述第二水泵驱动冷却液经过所述电池包水套至所述电池包散热器与外部空气换热，冷却液经过所述第四电子三通阀流至所述第二水泵入口；第二工作模式，乘员舱与动力电池同时进行制冷，所述四通阀的第一接口与第二接口连通，所述四通阀的第三接口与第四接口连通，所述第三电子三通阀的第二端和第三端连通，所述第四电子三通阀的第二端和第三端连通；所述空调内部换热器与所述第二热交换器并联，所述第一双向膨胀阀控制乘员舱制冷，所述第二双向膨胀阀控制所述第二热交换器的冷却；所述PTC加热器不工作，所述第二水泵驱动冷却液经过所述第二热交换器换热，冷却后的冷却液流过所述电池包水套对动力电池进行冷却；第三工作模式，乘员舱无制冷需求，关闭所述第一双向膨胀阀以单独对动力电池冷却；当整车停车充电时，通过控制所述第一水泵实现动力总成的冷却控制。8.根据权利要求7所述的电动汽车热泵空调系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：第四工作模式，乘员舱制热，所述四通阀的第一接口与第三接口连通，所述四通阀的第二接口与第四接口连通，所述第一电子三通阀的第一端和第三端连通，所述第二电子三通阀的第一端和第三端连通，第三电子三通阀的第二端和第三端连通；所述空调外部换热器作为空调系...

【专利技术属性】
技术研发人员：林金源，游道亮，董冰，汤桃峰，
申请(专利权)人：江铃汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36