[发明专利]一种电动汽车跨临界循环空调系统及制冷、制热方法

说明书

一种电动汽车跨临界循环空调系统及制冷、制热方法，空调系统包括蒸气压缩循环子系统和换热回路子系统；蒸气压缩循环子系统包括车外侧热交换器、车内侧热交换器、回热热交换器、预冷热交换器以及补气热交换器，换热回路子系统包括液体驱动装置、载冷剂换向装置、风量热交换器、风量调节装置、风量预混装置、风门以及风道，风道包括第一风道和第二风道，风量热交换器设置在第二风道中，预冷热交换器设置在第一风道中，进入第二风道中的风，一部分来自车外环境的新风，另一部分来自车内的回风。本发明空调系统具有制热、制冷、加强制热以及加强制冷四种模式。本发明能够提高汽车空调系统制冷、制热的性能，提升电动汽车续航能力。

技术领域

本发明属于汽车空调系统技术领域，具体涉及一种电动汽车跨临界循环空调系统及制冷、制热方法。

背景技术

由于环境保护的需要，目前汽车空调主要使用的制冷剂R134a将被逐渐替代，CO₂是主要选择之一。研究表明，当环境温度不是很高时，CO₂汽车空调系统能够取得和R134a汽车空调系统一样的制冷效果。然而，现有的CO₂汽车空调系统制冷能效随环境温度升高下降明显，主要原因有：环境温度升高，排气压力随之增加，使得压缩机吸、排气压差增大、排气温度升高、效率下降；压缩过程不可逆损失太大，高压侧制冷剂和空气之间的换热温差也被进一步拉大；由于CO₂本身的物性特点，节流后CO₂的干度很大，膨胀损失大，单位质量制冷量浪费严重。CO₂空调系统具有较为优良的制热性能。由于CO₂本身的物性特点，CO₂空调系统在制热时，存在亟待解决的问题：环境温度降低，压缩机吸、排气压差增大，排气温度升高及效率下降。与R290等制冷剂相比，理论上CO₂低温制热性能较好，但CO₂空调系统压缩机的排气温度相对较高。同时，当前CO₂空调系统在制热时大都在蒸发器和压缩机之间增加回热器，提升制热性能。回热器产生的过热度严重升高了压缩机排气温度，部件热变形问题更加突出。综上，对于CO₂空调系统，在制冷时，需采取措施增加高环境温度条件下系统的能效；在制热时，需要采取措施降低压缩机的排气温度，并保证系统的制热性能。

由于化石能源短缺的影响和环境保护的需要，电动汽车已经成为目前国内汽车行业的主要发展方向。CO₂同样是电动汽车空调制冷剂的新选择之一。电动汽车目前面临的续航里程问题仍未完全解决，因此，节能是CO₂电动汽车空调需要关注的一个重要问题。

在汽车空调中，根据人体对空气质量、相对湿度等要求，会从车外环境引入一定量的新风到乘员舱内，引入新风的方式主要有两种：一种是新风风量不可调式的，即全新风和全循环风交替流过蒸发器空气侧换热通道；另一种是新风风量可调式的，即新风和循环风按一定比例混合后连续流过蒸发器空气侧换热通道。两种方式由于引入新风，都会造成车内一定量温度较低的空气排出乘员舱，这部分低温空气具有的冷量存在较大利用空间。电动汽车的电池存在最佳工作温度区间。电池工作时，由于电池产热，电池的温度会升高。环境温度较高时，电池温度过高，需空调系统对电池进行制冷；环境温度较低时，电池温度过低，需空调系统对电池进行制热。因此，电动汽车空调系统需考虑电池热管理，以经济、高效利用能源。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种电动汽车跨临界循环空调系统及制冷、制热方法，提高汽车空调系统制冷、制热的性能，提升电动汽车续航能力。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：