[发明专利]跨临界二氧化碳新能源车辆热管理系统的控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种跨临界二氧化碳新能源车辆热管理系统的控制系统及方法，所述控制系统包括：排气压力PID控制器，输入量为排气压力值，输出量为第二双向节流阀的开度；出水温度PID控制器，输入量为冷却液的出水温度值，输出量为第一双向节流阀的开度；送风温度PID控制器，输入量为车厢送风温度值，输出量为压缩机的转速；车厢温度PID控制器，输入量为车厢温度值，输出量为室内风机的转速；中间温度PID控制器，输入量为中间温度值，输出量为全通节流阀的开度。本发明可提升跨临界CO₂新能源汽车热管理系统的动态控制的响应速度和稳定性，可实现对车厢的温湿度、电池的温度进行实时精准的优化控制。

技术领域

本发明属于新能源车辆热管理技术领域，特别涉及一种跨临界二氧化碳新能源车辆热管理系统的控制系统及方法。

背景技术

新能源电动汽车的应用、普及缓解了环境污染、化石能源短缺的问题，由于缺少可回收的发动机余热，独立的热泵系统成为了新能源电动汽车不可缺少的一部分。

目前，电动汽车主要采用R134a热泵空调系统；但是，R134a的冬季制热性能低下，为了保障乘客的热舒适度，电动汽车常采用PTC辅助电加热为车厢提供额外的热量；另外，R134a的GWP值高达1430，对环境十分不友好，正面临着被全面淘汰的现状。

CO₂作为纯天然制冷剂，凭借无毒无污染并且价格低廉等特性成为了新一代最为理想的替代制冷剂选择之一；与PTC辅助电加热相比，CO₂热泵的制热性能优越，冬季可以节约大量的电池电量，间接的延长电动汽车的驾驶里程。CO₂热管理系统的可优化参数众多，控制十分复杂：首先，电动汽车的驾驶工况复杂多样，导致车厢的温湿度控制的干扰量过多；其次，电动汽车的电池对工作温度要求十分严格，必须对电池温度进行实时监控和控制；再有，CO₂循环与传统制冷循环相比，存在额外的性能优化对象即最优排气压力。

综上，在复杂多样的工作环境中，对车厢的温湿度、电池的温度进行实时精准的优化控制，并且保障系统的运行功耗最小，成为了电动汽车热管理系统现阶段面临的巨大挑战之一，亟需一种新的跨临界二氧化碳新能源车辆热管理系统的控制系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种跨临界二氧化碳新能源车辆热管理系统的控制系统及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的技术方案可提升跨临界CO₂新能源汽车热管理系统的动态控制的响应速度和稳定性，可实现对车厢的温湿度、电池的温度进行实时精准的优化控制。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种跨临界二氧化碳新能源车辆热管理系统的控制系统，

所述跨临界二氧化碳新能源车辆热管理系统包括：压缩机、四通换向阀、室外换热器、回热器、水冷器、主换热器、辅助换热器、储液器、第一双向节流阀、第二双向节流阀和全通节流阀；

所述压缩机、四通换向阀、室外换热器、回热器、水冷器、主换热器、辅助换热器、储液器、第一双向节流阀、第二双向节流阀和全通节流阀组成制冷剂循环回路；其中，所述第一双向节流阀设置于所述回热器和所述水冷器之间的连通管道上，所述第二双向节流阀设置于所述主换热器与所述回热器之间的连通管道上，所述全通节流阀设置于所述主换热器和所述辅助换热器之间的连通管道上；

所述主换热器和所述辅助换热器用于实现制冷剂换热并向车厢送风；

所述水冷器用于实现制冷剂换热并输出用于冷却电池、电机的冷却液；

所述控制系统包括：

排气压力PID控制器，输入量为排气压力值，输出量为第二双向节流阀的开度；

出水温度PID控制器，输入量为冷却液的出水温度值，输出量为第一双向节流阀的开度；