[發明專利]一種跨臨界CO2

有效

• 申請號: 202010157762.8
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111703274B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 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: B60H1/32
• 分類號: B60H1/32;B60H1/00;F25B9/00;F25B40/06;F25B43/00;F25B45/00;F25B49/02
• 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

本發明公開了一種跨臨界CO2汽車空調熱管理系統及其最佳充注量標定方法，空調系統包括壓縮機、氣體冷卻器、回熱器、質量流量計、節流閥、蒸發器、儲液器。本發明首先指出了該判定方法的選擇的判斷依據參數，然后本發明指出了判斷方法的具體實施工況，最后本發明具體提出了充注量的判定方法的具體實施步驟。本發明對系統充注量的判定綜合且考慮全面，避免了由于充注量的不合適導致的系統性能的不佳甚至是部件的損壞，減少不必要的損失同時有利于節約能源。

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熱管理系統及充注量確定方法。

背景技術

燃油汽車存在化石燃料的依賴問題，隨著科技的發展，化石燃料也被大量而迅速的消耗了，目前，全球面臨著化石燃料緊缺的難題。新能源汽車的出現及時緩解了全球的能源緊缺壓力。與此同時，新能源汽車還具有環境污染小、無噪音、節能、結構簡單、易于維修和適用范圍廣、不受地理位置和環境影響等優點。新電動汽車使用電能驅動，電能屬于二次能源，在駕駛過程中不會產生廢氣污染空氣。相較于傳統燃油汽車在多變道路頻繁啟停造成的大量能源消耗，電動汽車大大提升了能源的利用率。但是，在低環境溫度下，電動汽車無發動機余熱可利用于加熱車廂空氣，因此目前純電動汽車冬季基本采用PTC電加熱供暖，車載電池蓄電能力有限，采用電加熱輔助供暖嚴重減小了汽車的駕駛里程。熱泵型空調系統的出現完美的解決了困擾電動汽車行業的“里程焦慮”難題，其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，在極低溫環境下，制熱性能迅速下降，不足以滿足冬季的車輛制熱需求，并且由于其環保性能較差，已經逐漸被淘汰。CO₂作為一種天然的制冷劑，憑借其優越的制熱性能，成為了替代制冷劑的研究熱點?？缗R界CO₂循環在高壓側溫度和壓力相互獨立，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。充注量是跨臨界CO₂汽車空調研究的一大焦點。系統的制冷能力和制熱能力以及COP值與充注量密切相關。充注量不足會導致制熱/冷能力不足，車廂溫度達不到乘客的舒適度要求，空調性能也十分低下。嚴重的充注量欠缺還會導致蒸發器的出口過熱度過大，從而導致吸氣溫度和排氣溫度過高，損壞壓縮機。過多的充注量對系統的性能也有十分嚴重的負面影響，嚴重過量還會導致壓縮機吸氣待液，長期液擊導致壓縮機損壞。

目前的汽車空調系統，采用固定的充注量，即一旦充注后，汽車無論運行在何種工況下，系統的充注量都無法進行調節，導致汽車空調在很多工況下，都無法達到最優性能，出現空調不僅耗功更多，且時而制冷量/制熱量不足時而制冷量/制熱量太大，導致車廂內的溫度時而過高時而過低，乘客感到忽冷忽熱，無法在所有駕駛情況下都滿足最佳的舒適度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種跨臨界CO2汽車熱管理系統及最佳充注量標定方法，以解決上述技術問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種跨臨界CO₂汽車熱管理系統，包括壓縮機、氣體冷卻器、回熱器、質量流量計、節流閥和蒸發器；

壓縮機的出口通過氣體冷卻器連接回熱器的高壓側入口，回熱器的高壓側出口依次通過質量流量計、節流閥、蒸發器連接回熱器的低壓側入口；回熱器的低壓側出口連接壓縮機的入口；

壓縮機的吸排氣端、節流閥前和蒸發器出口分別安置溫度傳感器，用來測量相應位置的制冷劑溫度；

壓縮機的吸排氣端和蒸發器出口安置壓力傳感器，用來測量相應位置的制冷劑的壓力。

進一步的，還包括儲液器；蒸發器連接氣液分離器的入口；氣液分離器的氣體出口連接回熱器的低壓側入口。

一種跨臨界CO₂汽車熱管理系統的最佳充注量標定方法，包括以下步驟：