【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电动汽车热管理，特别是涉及一种二氧化碳热泵直冷直热式电动车辆综合热管理系统。
技术介绍
1、目前基于co2热泵的电动汽车热管理系统中，电池的冷却基本采用二次回路。二次回路的换热损失较大、热迟滞现象明显，导致热管理时间延长。此外，目前跨临界co2系统在电池制热模式下，进入电池换热装置的工质处于超临界状态。此状态co2工质温度滑移大，对电池会造成加热不均的问题。
2、电动汽车续航里程由电池运行特性决定，而电池运行特性受温度场影响。同时，电动汽车在运行过程中，电机及电控设备产生的热量可以作为余热进行利用。所以，电动汽车的热管理系统需要对电池、电机及电控设备与乘员舱进行统一管理。
3、电动汽车的运行模式多样。完善的电动汽车热管理系统需要能完成乘员舱温度控制的前提下，基于当前电动汽车运行情况，选取最佳的热管理模式，从而达到各个情况下的最高能量利用效率。因此，发展具备多模式的电动汽车热管理系统需要进一步讨论。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种二氧化碳热泵直冷直热式电动车辆综合热管理系统，可实现多种运行模式的切换，多种运行模式能够提高系统不同运行情况下系统的能量利用效率。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种二氧化碳热泵直冷直热式电动车辆综合热管理系统，所述系统包括：压缩机1、第一四通换向阀2、第一分流阀3、第二分流阀4、第二四通换向阀5、第一三通阀6、第二三通阀7、第三三通阀8、第四三通阀9、第一膨胀
4、第一四通换向阀2的a口与压缩机1的出口连接，第一四通换向阀2的b口与第二分流阀4的a口连接，第一四通换向阀2的c口与室内换热器19的第一通风口连接，第一四通换向阀2的d口与第二三通阀7的b口连接。
5、第二三通阀7的a口与第一三通阀6的b口连接，第二三通阀7的c口与第二膨胀阀11的第一端口连接；第二膨胀阀11的第二端口与第四三通阀9的b口连接，第四三通阀9的a口与室外换热器18的第一通风口连接，第四三通阀9的c口与第二四通换向阀5的a口连接；室外换热器18的第二通风口与第三三通阀8的b口连接，第三三通阀8的a口经回热器16的第一换热通道与第一分流阀3的b口连接，第三三通阀8的c口与第二四通换向阀5的d口连接；第二四通换向阀5的b口与气液分离器17的入口连接，气液分离器17的出口与压缩机1的入口连接。
6、第一三通阀6的a口与第一膨胀阀10的第一端口连接，第一三通阀6的c口与第一分流阀3的a口连接；第一膨胀阀10的第二端口与室内次换热器22的第一通风口连接，室内次换热器22的第二通风口与第七膨胀阀23的第一端口连接，第七膨胀阀23的第二端口与室内换热器19的第二通风口连接。
7、第二分流阀4的b口经回热器16的第二换热通道与第二四通换向阀5的c口连接，第二分流阀4的c口与第四膨胀阀13的第一端口连接，第二分流阀4的d口与第六膨胀阀15的第一端口连接。第一分流阀3的c口与第三膨胀阀12的第一端口连接，第一分流阀3的d口与第五膨胀阀14的第一端口连接。
8、第三膨胀阀12的第二端口与电池20的换热装置的入口连接，第四膨胀阀13的第二端口与电池20的换热装置的出口连接；第五膨胀阀14的第二端口与电机电控设备21的换热装置的入口连接，第六膨胀阀15的第二端口与电机电控设备21的换热装置的出口连接。
9、所述系统的运行模式包括：仅乘员舱制冷模式，乘员舱制冷同时电池冷却模式，乘员舱制冷同时电机电控设备冷却模式，乘员舱制冷同时电池、电机电控设备冷却模式，仅电池冷却模式，仅电机电控设备冷却模式，仅乘员舱制热模式，乘员舱制热同时电池余热利用模式，乘员舱制热同时电机电控设备余热利用模式，乘员舱制热同时电池、电机电控设备余热利用模式，乘员舱制热同时电池预热模式和除雾除湿模式。
10、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
11、本专利技术实施例的一种二氧化碳热泵直冷直热式电动车辆综合热管理系统，系统的运行模式包括：仅乘员舱制冷模式，乘员舱制冷同时电池冷却模式，乘员舱制冷同时电机电控设备冷却模式，乘员舱制冷同时电池、电机电控设备冷却模式，仅电池冷却模式，仅电机电控设备冷却模式，仅乘员舱制热模式，乘员舱制热同时电池余热利用模式，乘员舱制热同时电机电控设备余热利用模式，乘员舱制热同时电池、电机电控设备余热利用模式，乘员舱制热同时电池预热模式和除雾除湿模式。基于当前电动汽车运行情况，选取对应的运行模式，可实现多种运行模式的切换，多种运行模式能够提高系统不同运行情况下系统的能量利用效率。
12、在乘员舱制冷模式下，可以单独或同时为电池和电机电控设备进行散热。在乘员舱不需要加热时，系统仍可以单独为电池或电机电控设备进行散热。系统在乘员舱制热模式下，可以单独或同时回收利用电池和电机电控设备的热量，对乘员舱进行加热；在冬季启动条件下，系统可以对电池进行预热，改善电池由于初温过低带来的行驶里程下降问题。且预热模式下，电池的换热装置与室内换热器串联，通过控制进入电池的换热装置的co2工质运行在亚临界循环，从而改善电池换热过程中的温均性，提升换热性能。采用直冷直热技术具备结构紧凑的优势，同时可以利用co2工质直接与电池进行换热可以提高换热效率，能量分配控制容易，提升热管理的响应速度。
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1.一种二氧化碳热泵直冷直热式电动车辆综合热管理系统，其特征在于，所述系统包括：压缩机(1)、第一四通换向阀(2)、第一分流阀(3)、第二分流阀(4)、第二四通换向阀(5)、第一三通阀(6)、第二三通阀(7)、第三三通阀(8)、第四三通阀(9)、第一膨胀阀(10)、第二膨胀阀(11)、第三膨胀阀(12)、第四膨胀阀(13)、第五膨胀阀(14)、第六膨胀阀(15)、回热器(16)、气液分离器(17)、室外换热器(18)、室内换热器(19)、电池(20)、电机电控设备(21)、室内次换热器(22)和第七膨胀阀(23)；
2.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵直冷直热式电动车辆综合热管理系统，其特征在于，所述系统的运行模式为仅乘员舱制冷模式时，第一四通换向阀(2)的a口与d口连通；第二三通阀(7)的b口与c口连通；第二膨胀阀(11)开启，第四三通阀(9)的b口与a口连通，第三三通阀(8)的b口与a口连通；第一分流阀(3)的b口与a口连通，第一三通阀(6)的c口与a口连通，第一膨胀阀(10)处于节流状态，第七膨胀阀(23)开启；第一四通换向阀(2)的c口与b口连通，第二分流阀(
3.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵直冷直热式电动车辆综合热管理系统，其特征在于，所述系统的运行模式为乘员舱制冷同时电池冷却模式时，第一四通换向阀(2)的a口与d口连通，第二三通阀(7)的b口与c口连通；第二膨胀阀(11)开启，第四三通阀(9)的b口与a口连通，第三三通阀(8)的b口与a口连通；第一分流阀(3)的b口分别与a口和c口连通；第三膨胀阀(12)处于节流状态，第四膨胀阀(13)处于开启状态；第一三通阀(6)的c口与a口连通，第一膨胀阀(10)处于节流状态，第七膨胀阀(23)处于开启状态，第一四通换向阀(2)的c口与b口连通，第二分流阀(4)的a口、c口与b口连通，第二四通换向阀(5)的c口与b口连通；
4.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵直冷直热式电动车辆综合热管理系统，其特征在于，所述系统的运行模式为乘员舱制冷同时电机电控设备冷却模式时，第一四通换向阀(2)的a口与d口连通；第二三通阀(7)的b口与c口连通；第二膨胀阀(11)开启，第四三通阀(9)的b口与a口连通，第三三通阀(8)的b口与a口连通；第一分流阀(3)的b口与a口、d口连通；第五膨胀阀(14)处于节流状态，第六膨胀阀(15)处于开启状态；第一三通阀(6)的c口与a口连通，第一膨胀阀(10)处于节流状态，第七膨胀阀(23)处于开启状态，第一四通换向阀(2)的c口与b口连通，第二分流阀(4)的a口、d口与b口连通，第二四通换向阀(5)的c口与b口连通；
5.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵直冷直热式电动车辆综合热管理系统，其特征在于，所述系统的运行模式为乘员舱制冷同时电池、电机电控设备冷却模式时，第一四通换向阀(2)的a口与d口连通；第二三通阀(7)的b口与c口连通；第二膨胀阀(11)开启，第四三通阀(9)的b口与a口连通，第三三通阀(8)的b口与a口连通；第一分流阀(3)的b口与a口、d口、c口连通；第五膨胀阀(14)处于节流状态，第六膨胀阀(15)处于开启状态；第三膨胀阀(12)处于节流状态，第四膨胀阀(13)处于开启状态；第一三通阀(6)的c口与a口连通，第一膨胀阀(10)处于节流状态，第七膨胀阀(23)处于开启状态，第一四通换向阀(2)的c口与b口连通，第二分流阀(4)的a口、d口、c口与b口连通，第二四通换向阀(5)的c口与d口连通；
6.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵直冷直热式电动车辆综合热管理系统，其特征在于，所述系统的运行模式为仅电池冷却模式时，第一四通换向阀(2)的a口与d口连通；第二三通阀(7)的b口与c口连通；第二膨胀阀(11)开启，第四三通阀(9)的b口与a口连通，第三三通阀(8)的b口与a口连通；第一分流阀(3)的b口与c口连通；第三膨胀阀(12)处于节流状态，第四膨胀阀(13)处于开启状态；第二分流阀(4)的c口与b口连通，第二四通换向阀(5)的c口与b口连通；
7.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵直冷直热式电动车辆综合热管理系统，其特征在于，所述系统的运行模式为仅电机电控设备冷却模式时，第一四通换向阀(2)的a口与d口连通；第二三通阀(7)的b口与c口连通；第二膨胀阀(11)开启，第四三通阀(9)的b口与a口连通，第三三通阀(8)的b口与a口连通；第一分流阀(3)的b口与d口连通；第五膨胀阀(14)处于节流状态，第六膨胀阀(15)处于开启状态；第二分流阀(4)的d口与b口连通，第二四通换向阀(5)的c口与b口连通；
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1.一种二氧化碳热泵直冷直热式电动车辆综合热管理系统，其特征在于，所述系统包括：压缩机(1)、第一四通换向阀(2)、第一分流阀(3)、第二分流阀(4)、第二四通换向阀(5)、第一三通阀(6)、第二三通阀(7)、第三三通阀(8)、第四三通阀(9)、第一膨胀阀(10)、第二膨胀阀(11)、第三膨胀阀(12)、第四膨胀阀(13)、第五膨胀阀(14)、第六膨胀阀(15)、回热器(16)、气液分离器(17)、室外换热器(18)、室内换热器(19)、电池(20)、电机电控设备(21)、室内次换热器(22)和第七膨胀阀(23)；
2.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵直冷直热式电动车辆综合热管理系统，其特征在于，所述系统的运行模式为仅乘员舱制冷模式时，第一四通换向阀(2)的a口与d口连通；第二三通阀(7)的b口与c口连通；第二膨胀阀(11)开启，第四三通阀(9)的b口与a口连通，第三三通阀(8)的b口与a口连通；第一分流阀(3)的b口与a口连通，第一三通阀(6)的c口与a口连通，第一膨胀阀(10)处于节流状态，第七膨胀阀(23)开启；第一四通换向阀(2)的c口与b口连通，第二分流阀(4)的a口与b口连通，第二四通换向阀(5)的c口与b口连通；
3.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵直冷直热式电动车辆综合热管理系统，其特征在于，所述系统的运行模式为乘员舱制冷同时电池冷却模式时，第一四通换向阀(2)的a口与d口连通，第二三通阀(7)的b口与c口连通；第二膨胀阀(11)开启，第四三通阀(9)的b口与a口连通，第三三通阀(8)的b口与a口连通；第一分流阀(3)的b口分别与a口和c口连通；第三膨胀阀(12)处于节流状态，第四膨胀阀(13)处于开启状态；第一三通阀(6)的c口与a口连通，第一膨胀阀(10)处于节流状态，第七膨胀阀(23)处于开启状态，第一四通换向阀(2)的c口与b口连通，第二分流阀(4)的a口、c口与b口连通，第二四通换向阀(5)的c口与b口连通；
4.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵直冷直热式电动车辆综合热管理系统，其特征在于，所述系统的运行模式为乘员舱制冷同时电机电控设备冷却模式时，第一四通换向阀(2)的a口与d口连通；第二三通阀(7)的b口与c口连通；第二膨胀阀(11)开启，第四三通阀(9)的b口与a口连通，第三三通阀(8)的b口与a口连通；第一分流阀(3)的b口与a口、d口连通；第五膨胀阀(14)处于节流状态，第六膨胀阀(15)处于开启状态；第一三通阀(6)的c口与a口连通，第一膨胀阀(10)处于节流状态，第七膨胀阀(23)处于开启状态，第一四通换向阀(2)的c口与b口连通，第二分流阀(4)的a口、d口与b口连通，第二四通换向阀(5)的c口与b口连通；
5.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵直冷直热式电动车辆综合热管理系统，其特征在于，所述系统的运行模式为乘员舱制冷同时电池、电机电控设备冷却模式时，第一四通换向阀(2)的a口与d口连通；第二三通阀(7)的b口与c口连通；第二膨胀阀(11)开启，第四三通阀(9)的b口与a口连通，第三三通阀(8)的b口与a口连通；第一分流阀(3)的b口与a口、d口、c口连通；第五膨胀阀(14)处于节流状态，第六膨胀阀(15)处于开启状态；第三膨胀阀(12)处于节流状态，第四膨胀阀(13)处于开启状态；第一三通阀(6)的c口与a口连通，第一膨胀阀(10)处于节流状态，第七膨胀阀(23)处于开启状态，第一四通换向阀(2)的c口与b口连通，第二分流阀(4)的a口、d口、c口与b口连通，第二四通换向阀(5)的c口与d口连通；
6.根据权利要求1所述的二氧化碳热泵直冷直热式电动车辆综合热管理系统，其特征在于，所述系统的运行模式为仅电池冷却模式时，第一四通换向阀(2)的a口与d口连通；第二三通阀(7)的b口与c口连通；第二膨胀阀(11)开启，第四三通阀(9)的b口与a口连通，第三三通阀(8)的b口与a口连通；第一分流阀(3)的b口与c口连通；第三膨胀阀(12)处于节流状态，第四膨胀阀(13)处于开启状态；第二分流阀(4...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋盼盼，石天奕，安钟衍，魏名山，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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