[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

说明书

本发明属于二氧化碳系统技术领域，公开了一种跨临界二氧化碳电动汽车热管理系统及其无霜控制方法，所述系统：第一四通换向阀a口压缩机出口相连，b口与除霜换热器入口相连，除霜换热器出口通过全通节流阀与主换热器入口相连，第二四通换热阀a口与主换热器出口相连，c口通过双向节流阀与回热器d口相连，b口与回热器c口相连，第二四通换向阀d口与室外换热器入口相连，室外换热器出口与第一四通换向阀d口相连，第一四通换向阀c口与气液分离器入口相连，气液分离器出口与回热器b口相连，回热器a口与压缩机入口相连。还提出每种工况下的无霜控制方法。本发明能实现无霜运行，制热性能不易严重衰减；且热管理系统架构简单，成本低。

技术领域

本发明属于跨临界二氧化碳系统技术领域，特别涉及一种跨临界二氧化碳电动汽车热管理系统及其无霜控制方法。

背景技术

热泵系统能够将环境和废热再循环回供热过程，具有高效，节能的优点。科学家和学者为了减轻能源短缺和环境污染的加剧做出了许多努力，电动汽车相关技术的逐渐成熟和电动汽车的普及是代表性的措施之一。然而，与电动汽车有关的其他隐患正逐渐被发现。例如，冬天制冷剂的加热能力不足，通常需要使用正温度系数热敏电阻(PositiveTemperature Coefficient，简称PTC)来辅助加热车厢，消耗了大量的电池电量，导致电动汽车的驾驶里程骤减。独立的热泵系统的开发对于电动汽车的普及至关重要。自2017年1月1日起，禁止使用全球变暖潜能值(Global Warming Potential，简称GWP)高于150的制冷剂，R134a(1，1，1，2-四氟乙烷)将逐渐被淘汰。寻找新的天然和环保替代制冷剂是当前新的研究热点。CO₂的寿命期气候性能(Life Cycle Climate Performance，简称LCCP)比R134a低18％-49％，作为天然制冷剂，CO2具有环境友好，低成本和制热性能优越等优势，将成为冬季汽车空调加热的最理想制冷剂之一。

但是，在低温制热时，制冷系统最大的潜在性能隐患是当蒸发温度低于空气的露点温度时蒸发器表面会结霜。蒸发器表面结霜会增大蒸发器中制冷剂和空气的换热热阻和风阻。随着霜层厚度的增加，传热性能逐渐降低。导致制热量迅速恶化，因此，研究除霜对于提高冬季采暖系统的性能非常重要。这一缺点严重的阻碍了跨临界CO₂的全面的推广应用，拖累了绿色制冷剂发展的前进的步伐。

发明内容

本发明的目的在于提供跨临界二氧化碳电动汽车热管理系统及其无霜控制方法，以解决CO₂作为天然制冷剂时，因蒸发器表面结霜会增大蒸发器中制冷剂和空气的换热热阻和风阻；随着霜层厚度的增加，传热性能逐渐降低，导致制热量迅速恶化的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

跨临界二氧化碳电动汽车热管理系统，包括：压缩机、第一四通换向阀、除霜换热器、主换热器、室内风机、第二四通换向阀、回热器、室外换热器和气液分离器；

所述压缩机的出口连接第一四通换向阀的a口，第一四通换向阀的b口与除霜换热器的入口相连，除霜换热器的出口通过全通节流阀与主换热器的入口相连，第二四通换热阀的a口与主换热器的出口相连，第二四通换向阀的c口通过双向节流阀与回热器的d口相连，回热器的c口与第二四通换向阀的b口相连，第二四通换向阀的d口与室外换热器的入口相连，室外换热器的出口与第一四通换向阀的d口相连，第一四通换向阀的c口与气液分离器的入口相连，气液分离器的出口与回热器的b口相连，回热器的a口与压缩机的入口相连；回热器的a口连通回热器的b口；回热器的c口连通回热器的d口。

本发明进一步的改进在于：所述室外换热器旁侧设置有室外风机；所述室外换热器处设置有室外温度计和室外湿度计。

跨临界二氧化碳电动汽车热管理系统的无霜控制方法，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：