[發(fā)明專利]一種電池直冷直熱CO2

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210753536.5
• 申請(qǐng)日: 2022-06-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114953918A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 殷翔;曹鋒;孫西峰;楊旭;宋昱龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);東風(fēng)汽車集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): B60H1/00
• 分類號(hào): B60H1/00;B60L58/24;B60L58/26;B60L58/27
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發(fā)明公開(kāi)了一種電池直冷直熱CO₂車輛熱管理系統(tǒng)及其控制方法，所述系統(tǒng)包括：壓縮機(jī)、室外換熱器、回?zé)崞鳌⒅崩渲睙釗Q熱冷板、氣液分離器、HVAC模塊、室內(nèi)風(fēng)機(jī)、室外風(fēng)機(jī)、第一連通管道、第二連通管道和第三連通管道。本發(fā)明通過(guò)控制室內(nèi)次換熱器的出口干度和直冷直熱換熱冷板入口溫度的方式可實(shí)現(xiàn)乘員艙直冷和電池直冷的控制；通過(guò)第三雙向全通節(jié)流閥的控制可實(shí)現(xiàn)乘員艙制熱和電池直冷或直熱的控制；通過(guò)電磁閥的組合實(shí)現(xiàn)不同除濕量下的大串聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可避免電池直冷直熱系統(tǒng)中，流量不易控、電池?fù)Q熱冷板出口干度難控制易干燒、超臨界CO₂直熱溫度滑移大造成電池加熱不均等技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源汽車熱泵空調(diào)及熱管理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電池直冷直熱CO₂車輛熱管理系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

新能源汽車已成為肩負(fù)未來(lái)出行、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、能源安全、空氣質(zhì)量改善等多重歷史使命的國(guó)家戰(zhàn)略，其行業(yè)發(fā)展也正面臨市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈、發(fā)展動(dòng)力不足、技術(shù)儲(chǔ)備短缺、產(chǎn)業(yè)鏈不健全等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。新能源汽車目前大量使用的氟利昂類工質(zhì)具有強(qiáng)溫室效應(yīng)，采用跨臨界CO₂循環(huán)的熱管理系統(tǒng)對(duì)強(qiáng)溫效應(yīng)氣體減排具有重要意義。

目前，新能源汽車跨臨界CO₂熱管理系統(tǒng)中，電池的冷卻基本采用二次回路(即水冷的形式)，電池的冷卻或加熱依靠冷水或熱水的換熱實(shí)現(xiàn)，而冷水或熱水的獲取通過(guò)跨臨界CO₂系統(tǒng)循環(huán)實(shí)現(xiàn)。上述現(xiàn)有方案雖然相比電加熱，效率得到了提高，但是二次換熱的換熱損失較大，且水的熱容比較高，造成明顯的熱遲滯現(xiàn)象，熱管理時(shí)間增強(qiáng)且對(duì)于頻繁啟停等汽車應(yīng)用場(chǎng)合，熱量損失較大。

直冷直熱技術(shù)是直接將CO₂工質(zhì)通入電池?fù)Q熱冷板，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的直接冷卻或加熱，可大大提高換熱效率，同時(shí)緩減熱遲滯產(chǎn)生的能源浪費(fèi)和熱管理時(shí)間延長(zhǎng)問(wèn)題。然而，直冷直熱技術(shù)工程上一直沒(méi)有得到很好的推廣，究其原因主要包括：一方面，直冷直熱技術(shù)由于兩相工質(zhì)直接與電池?fù)Q熱，工質(zhì)干度過(guò)高則會(huì)影響換熱效率，尤其當(dāng)干度超過(guò)0.8左右的某個(gè)值(具體的臨界值與換熱冷板設(shè)計(jì)相關(guān))，換熱效率急劇下降，造成冷卻不均勻甚至產(chǎn)生干燒；另一方面，直冷直熱技術(shù)與乘員艙往往不為同蒸發(fā)溫度，雙蒸發(fā)溫度系統(tǒng)控制難，兩相冷卻流量不易控制。綜上，亟需研發(fā)新的電池直冷直熱CO₂車輛熱管理系統(tǒng)及其控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種電池直冷直熱CO₂車輛熱管理系統(tǒng)及其控制方法，以解決上述存在的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明能夠解決低溫續(xù)航衰減、高溫續(xù)航衰減瓶頸，可實(shí)現(xiàn)精細(xì)化熱管理，大幅提高直冷直熱穩(wěn)定性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的一種電池直冷直熱CO₂車輛熱管理系統(tǒng)，包括：壓縮機(jī)、室外換熱器、回?zé)崞鳌⒅崩渲睙釗Q熱冷板、氣液分離器、HVAC模塊、室內(nèi)風(fēng)機(jī)、室外風(fēng)機(jī)、第一連通管道、第二連通管道和第三連通管道；其中，所述HVAC模塊包括：風(fēng)道、室內(nèi)主換熱器和室內(nèi)次換熱器；所述風(fēng)道設(shè)置有進(jìn)風(fēng)口和回風(fēng)口，所述進(jìn)風(fēng)口處設(shè)置有所述室內(nèi)風(fēng)機(jī)，所述回風(fēng)口處設(shè)置有風(fēng)門(mén)；

所述壓縮機(jī)的出口依次經(jīng)第一電磁閥、室外換熱器的第一換熱通道與回?zé)崞鞯牡谝粨Q熱通道的進(jìn)口相連通；所述回?zé)崞鞯牡谝粨Q熱通道的出口分為兩路，一路依次經(jīng)第一雙向全通節(jié)流閥、室內(nèi)主換熱器的第一換熱通道、第六電磁閥、氣液分離器以及回?zé)崞鞯牡诙Q熱通道與壓縮機(jī)的進(jìn)口相連通，另一路依次經(jīng)第二雙向全通節(jié)流閥、直冷直熱換熱冷板、第三雙向全通節(jié)流閥、室內(nèi)次換熱器的第一換熱通道以及第二電磁閥與壓縮機(jī)的出口相連通；

所述室外換熱器的第二換熱通道的進(jìn)口或出口處設(shè)置有所述室外風(fēng)機(jī)；

所述第一連通管道上設(shè)置有第五電磁閥，所述第一連通管道的一端與第二電磁閥和室內(nèi)次換熱器的第一換熱通道之間的連通管道相連通，另一端與第六電磁閥和室內(nèi)主換熱器的第一換熱通道之間的連通管道相連通；