[发明专利]跨临界二氧化碳电动汽车热管理系统及其无霜控制方法

权利要求书

1.根据跨临界二氧化碳新能源汽车热管理系统的无霜控制方法，其特征在于，所述跨临界二氧化碳新能源汽车热管理系统，包括：压缩机(1)、第一四通换向阀(2)、除霜换热器(3)、主换热器(5)、室内风机(6)、第二四通换向阀(7)、回热器(8)、室外换热器(10)和气液分离器(11)；所述压缩机(1)的出口连接第一四通换向阀(2)的a口，第一四通换向阀(2)的b口与除霜换热器(3)的入口相连，除霜换热器(3)的出口通过全通节流阀(4)与主换热器(5)的入口相连，第二四通换向阀(7)的a口与主换热器(5)的出口相连，第二四通换向阀(7)的c口通过双向节流阀(9)与回热器(8)的d口相连，回热器(8)的c口与第二四通换向阀(7)的b口相连，第二四通换向阀(7)的d口与室外换热器(10)的入口相连，室外换热器(10)的出口与第一四通换向阀(2)的d口相连，第一四通换向阀(2)的c口与气液分离器(11)的入口相连，气液分离器(11)的出口与回热器(8)的b口相连，回热器(8)的a口与压缩机(1)的入口相连；回热器(8)的a口连通回热器(8)的b口；回热器(8)的c口连通回热器(8)的d口；

所述无霜控制方法包括：采集环境温度和相对湿度，根据环境温度和相对湿度控制所述跨临界二氧化碳电动汽车热管理系统的工作模式：

(1)当环境温度T_env和相对湿度H_env满足：

T_env≥5，或

T_env5，T_dew＝f(T_env,H_env)，T_env-T_dew≥N

其中T_dew为露点温度，N＝5；

此时为常规制热工况，控制所述跨临界二氧化碳电动汽车热管理系统运行在常规制热模式；

(2)当环境温度T_env和相对湿度H_env满足：

T_env5时，T_dew＝f(T_env,H_env)，MT_env-T_dewN,

N＝5，M＝3.5；

此时为轻度结霜工况，控制所述跨临界二氧化碳电动汽车热管理系统运行在常规制热模式或低制热量需求无霜控制模式中的一种；

(3)当环境温度T_env和相对湿度H_env满足：

QT_env5时，T_dew＝f(T_env,H_env)，T_env-T_dewM

Q＝-10；

此时为低制热需求重度结霜工况，控制所述跨临界二氧化碳电动汽车热管理系统运行在低制热量需求无霜控制模式；

(4)当环境温度T_env和相对湿度H_env满足：

T_env≤Q时，T_dew＝f(T_env,H_env)，T_env-T_dewM

此时为高制热需求重度结霜工况，控制所述跨临界二氧化碳电动汽车热管理系统运行在高制热需求无霜控制模式；

所述常规制热模式时，控制第一四通换向阀(2)的ab通道接通，cd通道接通，第二四通换向阀(7)的ac通道连接，bd通道连接，回热器(8)为小回热工作模式，双向节流阀(9)后的制冷剂与气液分离器(11)出口的制冷剂换热，换热量最小；

或者，所述低制热量需求无霜控制模式时，控制第一四通换向阀(2)的ab通道接通，cd通道接通，第二四通换向阀(7)的ab通道连接，cd通道连接，回热器(8)为大回热工作模式，主换热器(5)出口的制冷剂与气液分离器(11)出口的制冷剂换热，换热大于常规制热模式时的换热量；

或者，所述高制热需求无霜控制模式时，控制第一四通换向阀(2)的ab通道接通，cd通道接通，第二四通换向阀(7)的ab通道连接，cd通道连接，回热器(8)为大回热工作模式，主换热器(5)出口的制冷剂与气液分离器(11)出口的制冷剂换热，换热量最大；

或者，当环境工况处于结霜工况时，热管理系统一次启动时，为能损失下定制热量运行，控制系统启动无霜控制模式；二次启动时，采用二次启动无霜控制模式，车厢的送风风量和送风温度设定值为定值，自主选择设定值档位，车厢的送风风量由室内风机(6)的转速控制，车厢的送风温度由压缩机(1)的转速控制，具体的确定步骤如下：

第一步：由室外温度计(13)和室外湿度计(14)测量环境的温度，记为T_env；

第二步：该温度对应的最大湿度为H_env-max；

第三步：根据采集的环境温度和湿度值，查询湿空气物性参数表，计算环境空气的露点温度：T_dwe＝f(T_env,H_env-max)；

第四步，控制调节开始，压缩机(1)以初始设定转速启动，当T_evaT_dwe-1时，增大压缩机(1)的转速提升送风温度，同时减小全通节流阀(4)的开度，使排气压力值逼近最优排气压力值，每10s对蒸发温度进行一次判断，当蒸发温度满足T_evaT_dwe-1时，开始增大全通节流阀(4)的开度，直至T_eva＝T_dwe-1且T_sup＝T_sup-aim，此时排气压力的实时值与最优排气压力值间的压差在满足蒸发器无霜运行前提下是最小的，使热管理系统性能的损失最小。