[發明專利]一種電動汽車跨臨界循環空調系統及制冷、制熱方法

有效

• 申請號: 202210082508.5
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114379324B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 趙子博;吳建華;鐘華;張帥;李佳宸;朱振華
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B60H1/00
• 分類號: B60H1/00;B60H1/22;B60H1/32
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

一種電動汽車跨臨界循環空調系統及制冷、制熱方法，空調系統包括蒸氣壓縮循環子系統和換熱回路子系統；蒸氣壓縮循環子系統包括車外側熱交換器、車內側熱交換器、回熱熱交換器、預冷熱交換器以及補氣熱交換器，換熱回路子系統包括液體驅動裝置、載冷劑換向裝置、風量熱交換器、風量調節裝置、風量預混裝置、風門以及風道，風道包括第一風道和第二風道，風量熱交換器設置在第二風道中，預冷熱交換器設置在第一風道中，進入第二風道中的風，一部分來自車外環境的新風，另一部分來自車內的回風。本發明空調系統具有制熱、制冷、加強制熱以及加強制冷四種模式。本發明能夠提高汽車空調系統制冷、制熱的性能，提升電動汽車續航能力。

技術領域

本發明屬于汽車空調系統技術領域，具體涉及一種電動汽車跨臨界循環空調系統及制冷、制熱方法。

背景技術

由于環境保護的需要，目前汽車空調主要使用的制冷劑R134a將被逐漸替代，CO₂是主要選擇之一。研究表明，當環境溫度不是很高時，CO₂汽車空調系統能夠取得和R134a汽車空調系統一樣的制冷效果。然而，現有的CO₂汽車空調系統制冷能效隨環境溫度升高下降明顯，主要原因有：環境溫度升高，排氣壓力隨之增加，使得壓縮機吸、排氣壓差增大、排氣溫度升高、效率下降；壓縮過程不可逆損失太大，高壓側制冷劑和空氣之間的換熱溫差也被進一步拉大；由于CO₂本身的物性特點，節流后CO₂的干度很大，膨脹損失大，單位質量制冷量浪費嚴重。CO₂空調系統具有較為優良的制熱性能。由于CO₂本身的物性特點，CO₂空調系統在制熱時，存在亟待解決的問題：環境溫度降低，壓縮機吸、排氣壓差增大，排氣溫度升高及效率下降。與R290等制冷劑相比，理論上CO₂低溫制熱性能較好，但CO₂空調系統壓縮機的排氣溫度相對較高。同時，當前CO₂空調系統在制熱時大都在蒸發器和壓縮機之間增加回熱器，提升制熱性能。回熱器產生的過熱度嚴重升高了壓縮機排氣溫度，部件熱變形問題更加突出。綜上，對于CO₂空調系統，在制冷時，需采取措施增加高環境溫度條件下系統的能效；在制熱時，需要采取措施降低壓縮機的排氣溫度，并保證系統的制熱性能。

由于化石能源短缺的影響和環境保護的需要，電動汽車已經成為目前國內汽車行業的主要發展方向。CO₂同樣是電動汽車空調制冷劑的新選擇之一。電動汽車目前面臨的續航里程問題仍未完全解決，因此，節能是CO₂電動汽車空調需要關注的一個重要問題。

在汽車空調中，根據人體對空氣質量、相對濕度等要求，會從車外環境引入一定量的新風到乘員艙內，引入新風的方式主要有兩種：一種是新風風量不可調式的，即全新風和全循環風交替流過蒸發器空氣側換熱通道；另一種是新風風量可調式的，即新風和循環風按一定比例混合后連續流過蒸發器空氣側換熱通道。兩種方式由于引入新風，都會造成車內一定量溫度較低的空氣排出乘員艙，這部分低溫空氣具有的冷量存在較大利用空間。電動汽車的電池存在最佳工作溫度區間。電池工作時，由于電池產熱，電池的溫度會升高。環境溫度較高時，電池溫度過高，需空調系統對電池進行制冷；環境溫度較低時，電池溫度過低，需空調系統對電池進行制熱。因此，電動汽車空調系統需考慮電池熱管理，以經濟、高效利用能源。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術中的問題，提供一種電動汽車跨臨界循環空調系統及制冷、制熱方法，提高汽車空調系統制冷、制熱的性能，提升電動汽車續航能力。

為了實現上述目的，本發明有如下的技術方案：