[发明专利]一种热泵系统及其控制方法

说明书

本发明公开一种热泵系统及其控制方法，该系统包括：气路调控单元，设置于乘客舱，包括第一、第二室内换热器和室外换热器，制冷剂在所述压缩机的带动下，在所述气路调控单元中循环流动；水路调控单元，设置于电池侧，包括水泵和电池水路换热器，循环水由所述水泵驱动流经所述电池水路换热器和所述电池，将热量或冷量从所述电池换热器传递给所述电池；其中，所述压缩机的输出端分别通过若干控制开关连接所述气路调控单元和所述水路调控单元，实现对所述乘客舱和所述电池的调控模式。本发明的系统和方法既可以对乘客舱进行制热或制冷，又可以实现电池的加热或冷却，充分利用热泵系统的节能效果，从而降低低温工况下的整车能耗，增加电动车续航里程。

技术领域

本发明涉及汽车空调领域，尤其是一种可以为乘客舱与电池同时或分别加热或制冷的热泵系统及其控制方法。

背景技术

随着环境保护法规的加强和碳排放要求的日渐提高，新能源汽车得到了快速发展和大力推广。由于新能源汽车没有发动机提供额外热量，冬季空调采暖使用的热能完全来自于电池电量，这直接缩短了车辆的续航里程，加剧了电动车的里程焦虑。因此，设计出一种更加节能的电动车采暖装置，是提升电动车续航里程与驾驶体验的关键一环。电动车运行过程中，需要保证电池的工作温度在一个适宜范围内，否则电池的续航里程和寿命都会受到影响，因此电动车空调系统在保证乘客舱舒适性的同时，也必须满足电池加热或冷却的需求。

目前电动车采暖主流解决方案有PTC加热和热泵空调。PTC(PositiveTemperature Coefficient，正温度系数热敏电阻)是一种通电后会发热的陶瓷半导体元件，PTC将电能转化为热能，能效比(制热量与消耗电能之比)低于1，能耗较大，会显著降低电动车冬季续航里程。热泵空调技术，是依据卡诺循环原理，利用压缩机、换热器和膨胀阀，将环境空气中的热能转移至乘客舱中，能效比高于1，可达到2或更高。所以相同制热量下，热泵空调系统能耗为PTC能耗的一半左右或更少，更加节能。但目前市面上采用热泵的电动车绝大多数仍然采用传统制冷剂R134a或R1234yf作为制冷剂，由于这两种制冷剂在0℃以下能量密度急速衰减，使热泵空调整体工作范围受限，在低温环境(低于-5℃)下制热能力不足，仍然需要通过PTC来补足热量。

二氧化碳作为一种天然工质，具有良好的低温热力学性能，同时也具备环保与价格优势，因此有很大潜力应用于汽车热泵空调中。目前大众已经量产搭载二氧化碳热泵系统的电动车，但这些车型仅将热泵系统应用于乘客舱舒适性和电池冷却，低温工况下电池仍然需要依靠PTC进行加热。针对PTC能耗较高，传统制冷剂热泵低温下性能较差的问题，同时为了降低系统能耗，满足电动车热泵空调系统同时为乘客舱和电池加热或冷却的需求，

发明内容

本发明提供一种新型的热泵系统及其控制方法，具有乘客舱制热、除湿、制冷和电池加热、冷却等多种工作模式，可以同时或分别为乘客舱和电池进行加热或冷却。本发明阐述了该热泵系统如何在不同模式之间切换，如何调节空调对乘客舱和电池的制热与制冷量分配，从而不仅可以覆盖乘客舱舒适性需求，还可以满足电池所需的工作环境的要求。

应当理解，本公开以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为本公开提供进一步的解释。

本发明提供了一种热泵系统，包括压缩机，其特征在于，所述系统包括：

气路调控单元，设置于乘客舱，包括第一、第二室内换热器和室外换热器，制冷剂在所述压缩机的带动下，在所述气路调控单元中循环流动；

水路调控单元，设置于电池侧，包括水泵和电池水路换热器，循环水由所述水泵驱动流经所述电池水路换热器和所述电池，将热量或冷量从所述电池换热器传递给所述电池；

其中，所述压缩机的输出端分别通过若干控制开关连接所述气路调控单元和所述水路调控单元，实现对所述乘客舱和所述电池的调控模式。

比较好的是，本发明进一步提供了一种热泵系统，其特征在于，