[发明专利]一种电池直冷直热CO2

说明书

本发明公开了一种电池直冷直热CO₂车辆热管理系统及其控制方法，所述系统包括：压缩机、室外换热器、回热器、直冷直热换热冷板、气液分离器、HVAC模块、室内风机、室外风机、第一连通管道、第二连通管道和第三连通管道。本发明通过控制室内次换热器的出口干度和直冷直热换热冷板入口温度的方式可实现乘员舱直冷和电池直冷的控制；通过第三双向全通节流阀的控制可实现乘员舱制热和电池直冷或直热的控制；通过电磁阀的组合实现不同除湿量下的大串联系统结构。本发明可避免电池直冷直热系统中，流量不易控、电池换热冷板出口干度难控制易干烧、超临界CO₂直热温度滑移大造成电池加热不均等技术问题。

技术领域

本发明属于新能源汽车热泵空调及热管理技术领域，特别涉及一种电池直冷直热CO₂车辆热管理系统及其控制方法。

背景技术

新能源汽车已成为肩负未来出行、产业发展、能源安全、空气质量改善等多重历史使命的国家战略，其行业发展也正面临市场竞争激烈、发展动力不足、技术储备短缺、产业链不健全等现实问题。新能源汽车目前大量使用的氟利昂类工质具有强温室效应，采用跨临界CO₂循环的热管理系统对强温效应气体减排具有重要意义。

目前，新能源汽车跨临界CO₂热管理系统中，电池的冷却基本采用二次回路(即水冷的形式)，电池的冷却或加热依靠冷水或热水的换热实现，而冷水或热水的获取通过跨临界CO₂系统循环实现。上述现有方案虽然相比电加热，效率得到了提高，但是二次换热的换热损失较大，且水的热容比较高，造成明显的热迟滞现象，热管理时间增强且对于频繁启停等汽车应用场合，热量损失较大。

直冷直热技术是直接将CO₂工质通入电池换热冷板，实现对电池的直接冷却或加热，可大大提高换热效率，同时缓减热迟滞产生的能源浪费和热管理时间延长问题。然而，直冷直热技术工程上一直没有得到很好的推广，究其原因主要包括：一方面，直冷直热技术由于两相工质直接与电池换热，工质干度过高则会影响换热效率，尤其当干度超过0.8左右的某个值(具体的临界值与换热冷板设计相关)，换热效率急剧下降，造成冷却不均匀甚至产生干烧；另一方面，直冷直热技术与乘员舱往往不为同蒸发温度，双蒸发温度系统控制难，两相冷却流量不易控制。综上，亟需研发新的电池直冷直热CO₂车辆热管理系统及其控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池直冷直热CO₂车辆热管理系统及其控制方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明能够解决低温续航衰减、高温续航衰减瓶颈，可实现精细化热管理，大幅提高直冷直热稳定性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种电池直冷直热CO₂车辆热管理系统，包括：压缩机、室外换热器、回热器、直冷直热换热冷板、气液分离器、HVAC模块、室内风机、室外风机、第一连通管道、第二连通管道和第三连通管道；其中，所述HVAC模块包括：风道、室内主换热器和室内次换热器；所述风道设置有进风口和回风口，所述进风口处设置有所述室内风机，所述回风口处设置有风门；

所述压缩机的出口依次经第一电磁阀、室外换热器的第一换热通道与回热器的第一换热通道的进口相连通；所述回热器的第一换热通道的出口分为两路，一路依次经第一双向全通节流阀、室内主换热器的第一换热通道、第六电磁阀、气液分离器以及回热器的第二换热通道与压缩机的进口相连通，另一路依次经第二双向全通节流阀、直冷直热换热冷板、第三双向全通节流阀、室内次换热器的第一换热通道以及第二电磁阀与压缩机的出口相连通；

所述室外换热器的第二换热通道的进口或出口处设置有所述室外风机；

所述第一连通管道上设置有第五电磁阀，所述第一连通管道的一端与第二电磁阀和室内次换热器的第一换热通道之间的连通管道相连通，另一端与第六电磁阀和室内主换热器的第一换热通道之间的连通管道相连通；