[發明專利]一種CO2

有效

• 申請號: 202010121244.0
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111336710B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 曹鋒;王靜;方健珉;殷翔
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F25B13/00
• 分類號: F25B13/00;F25B40/06;F25B45/00;F25B49/02;B60H1/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開一種CO₂循環性能最優的制冷劑充注量控制系統及方法，包括壓縮機、輔換熱器、主換熱器、雙向節流閥、室外換熱器、回熱器、2個儲液器、三通閥、四通換向閥、2個電磁閥和兩個干度計；本發明首先提出了該空調系統在運行工況發生變化后，系統最佳充注量的控制方法，采用負反饋PI控制邏輯，結合本發明的判斷準則即可及時精準的達到始終控制系統的充注量為最佳值的目的；并且本發明具體提出了在不同的運行工況的變化中，系統充注量的變化規律以及變化后具體準確的控制方法。本發明對系統充注量的調節控制所覆蓋的工況變化范圍廣，可適用于任何工況變化下的充注量調節，使系統始終運行在最佳性能下，減少不必要的功耗，節約能源。

技術領域

本發明屬于跨臨界二氧化碳系統領域，特別涉及一種新能源汽車空調系統中的多環境工況下的充注量調節控制系統及方法。

背景技術

新能源汽車克服了燃油汽車的化石燃料依賴問題，能源利用多元化，安靜環保，代表著未來汽車發展的趨勢。新能源汽車不同于燃油汽車，在低環境溫度下，無發動機余熱可利用于加熱車廂空氣，因此目前純新能源汽車冬季基本采用PTC電加熱供暖，然而純新能源汽車的車載電池蓄電能力有限，采用電加熱供暖勢必會影響汽車的續駛里程。與電加熱供暖相比，熱泵型空調系統高效節能的特點更有利于純新能源汽車的發展。傳統的汽車空調系統使用最廣泛的制冷劑為R134a，環保性能差，已經逐漸被淘汰，汽車在行駛過程中，環境多變，遇到嚴重堵車情況、雨雪以及大霧等天氣，根據道路規定，需按要求降低行駛速度，氣體冷卻器風量減少，對汽車空調制熱性能要求更高，因此對于傳統工質來講，也是一個很大的考驗，難以滿足實際要求。而CO₂作為一種天然的制冷劑，優勢明顯。跨臨界CO₂熱泵循環具有獨特的優勢，其放熱過程溫度較高且存在一個相當大的溫度滑移(約80～100℃)。研究表明：在零下20℃的環境工況下，跨臨界二氧化碳熱泵空調依然具有十分可觀的制熱性能。

由于汽車在行駛過程中，環境多變，汽車空調一般設有全新風和全回風兩種模式，當汽車長時間運行，車廂內新鮮氣體量減少，乘客容易感到不適，因此會采用全新風和全回風交替模式，兩種工作模式的進風溫度相差很大，導致系統對充注量的需求也相差較大；夏季環境溫度高，空調需要實現制冷的功能，但是環境溫度跨度大，一天內的晝夜溫差最大可超過10℃，而汽車空調的最佳充注量受環境溫度的影響很大，傍晚或夜晚30℃的環境溫度下熱泵空調系統的最佳充注量與正午40℃的高溫環境工況下所需要的充注量完全不一致，導致一天內空調的制冷性能時好時壞，無法始終運行在最佳性能下；冬季環境溫度過低，汽車空調需要實現制熱功能，由于制熱與制冷工作模式的環境工況差別巨大，空調系統的充注量的要求也差別很大，同一個充注量無法同時滿足系統在制冷和制熱兩個工作模式下的最佳性能的要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種CO₂循環性能最優的制冷劑充注量控制系統及方法，以滿足在不同駕駛工況下都可以及時對系統的充注量進行調節，實現在任何條件下都達到車廂最佳舒適度的目標。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種CO₂循環性能最優的制冷劑充注量控制系統，包括：壓縮機、輔換熱器、四通換向閥、室外換熱器、回熱器、雙向節流閥、主換熱器、儲液器、三通閥、儲液器、第一電磁閥、第二電磁閥、若干溫度和壓力傳感器；

壓縮機的出口連接輔換熱器的進口，輔換熱器的出口連接四通換向閥的b接口，四通換向閥的a接口連接室外換熱器的進口，室外換熱器的出口連接回熱器的高壓側進口，高壓側出口連接雙向節流閥的一端，雙向節流閥的另一端連接主換熱器的進口，出口連接四通換向閥的c接口，d接口連接儲液器的進口，儲液器的出口連接三通閥的a接口，三通閥的b接口與回熱器的低壓出口匯合后共同連接壓縮機的吸氣口，三通閥的c接口連接回熱器的低壓進口，儲液器的進出口分別連接第一電磁閥和第二電磁閥，而后與壓縮機并聯。