本發(fā)明屬于客車空調(diào)領(lǐng)域，具體涉及一種使用二氧化碳制冷劑的商用車熱管理系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、二氧化碳由于其環(huán)保特性和低溫適應(yīng)性逐漸進(jìn)入主流視野。在汽車行業(yè)內(nèi)，越來(lái)越多的整車企業(yè)和空調(diào)企業(yè)開發(fā)并生產(chǎn)使用二氧化碳作為制冷劑的車輛空調(diào)和熱管理系統(tǒng)。但是二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)由于制冷性能較差、系統(tǒng)壓力高，在實(shí)際應(yīng)用中存在車輛降溫性能差、冷媒系統(tǒng)成本高的弊端。

2、對(duì)應(yīng)在具體的新能源客車使用場(chǎng)景，空調(diào)系統(tǒng)本身需要兼顧制冷和制熱性能，同時(shí)需要在功能上可以聯(lián)動(dòng)司機(jī)區(qū)的冷暖除霜器用于司機(jī)采暖/制冷和前風(fēng)檔的除霜除霧，有必須具備電池?zé)峁芾淼墓δ堋Ｒ虼?，在客車?chǎng)景下應(yīng)用二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)對(duì)于系統(tǒng)性能和功能豐富程度均具有較高的要求，在滿足這些需求的同時(shí)需要成本最優(yōu)。

3、隨著新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如何提高能源利用率、降低整車能耗、降低用戶里程焦慮已經(jīng)是各家主機(jī)廠和零部件供應(yīng)商的工作重點(diǎn)和主要研究方向之一。

4、對(duì)于新能源客車而言，受限于其在整車設(shè)計(jì)時(shí)的實(shí)際需要，各個(gè)熱管理設(shè)備（空調(diào)、除霜器、電機(jī)散熱器、水泵、采暖設(shè)備、加熱器等）分散在整車各個(gè)部位，因此在進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)需要服務(wù)于特定需求（如電池升溫與降溫）的部件往往設(shè)計(jì)為獨(dú)立的循環(huán)系統(tǒng)。因此，零部件間的關(guān)聯(lián)程度較低，難以實(shí)現(xiàn)整車一體式能量管理。

5、二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)在客車上應(yīng)用時(shí)，存在其制冷性能不足、影響整車降溫的行業(yè)痛點(diǎn)，需要在當(dāng)前二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建一種空調(diào)加強(qiáng)散熱功能模式。由于客車在車輛高度和長(zhǎng)度方向上尺寸較大，前風(fēng)檔玻璃較大，司機(jī)需要特性化的降溫與采暖需求。但是由于二氧化碳制冷劑壓力高、系統(tǒng)管路成本高，無(wú)法通過(guò)將制冷劑通到司機(jī)區(qū)除霜器（空調(diào)內(nèi)），難以實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，

6、因此，當(dāng)前的新能源客車熱管理系統(tǒng)采用分布式獨(dú)立控制，主要分為空調(diào)、車廂采暖設(shè)備、司機(jī)除霜器、電機(jī)電驅(qū)冷卻系統(tǒng)、電池冷卻系統(tǒng)，各個(gè)部件相互獨(dú)立，獨(dú)立控制并不關(guān)聯(lián)，需要使用獨(dú)立的傳感器和控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)。

7、盡管從功能實(shí)現(xiàn)的角度上看，當(dāng)前的多種系統(tǒng)獨(dú)立循環(huán)的整車熱管理系統(tǒng)方案可以滿足車輛的使用需求。但是其仍舊存在以下問(wèn)題：

8、1、由于相關(guān)系統(tǒng)是完全獨(dú)立的設(shè)計(jì)，這就導(dǎo)致了相同功能的部件在各個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)中均有需求，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)需要選擇多個(gè)同功能的部件（如車廂加熱器、除霜器加熱器、電池加熱器），難以進(jìn)行有效的整合，成本也較高；

9、2、由于受到整車空間限制，對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的緊湊型要求較高，因此在既定尺寸下，相同的技術(shù)路線難以支撐空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)一步提升其在制冷性能上的短板；

10、3、由于二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)壓力高、易泄露，當(dāng)前的在客車生產(chǎn)加工時(shí)無(wú)法使用現(xiàn)有制冷劑的管路連接形式和設(shè)計(jì)方案，在將司機(jī)除霜器（司機(jī)空調(diào)）和空調(diào)進(jìn)行管路連接時(shí)，需要使用特制的高耐壓管路并使用焊接工藝，生產(chǎn)制造成本極高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何降低整車熱管理系統(tǒng)總成的制造成本，實(shí)現(xiàn)整車零部件復(fù)用，提升整體的性能，提供一種使用二氧化碳制冷劑的新能源商用車熱管理系統(tǒng)及其控制方法。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種使用二氧化碳制冷劑的商用車熱管理系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的高壓側(cè)通過(guò)旁通閥連接四通閥的第一端口，四通閥第二端口連接車外換熱器，車外換熱器通過(guò)第一電子膨脹閥、第三單向閥連接車內(nèi)換熱器，車內(nèi)換熱器的另一端連接四通閥的第三端口，冷媒通過(guò)四通閥的第四端口連接至回?zé)崞?，回?zé)崞鬟B接氣液分離器，氣液分離器連接至壓縮機(jī)的低壓側(cè)；

4、所述的旁通閥與熱水換熱器并聯(lián)連接；

5、回?zé)崞鞯某鰵鈧?cè)通過(guò)第四單向閥連接第一電子膨脹閥，通過(guò)第一電子膨脹閥進(jìn)入車外換熱器；

6、車外換熱器還通過(guò)干燥過(guò)濾器、第一單向閥、第二電子膨脹閥連接冷水換熱器，冷水換熱器的另一端連接至回?zé)崞髦校?/p>

7、在第一電子膨脹閥與第二電子膨脹閥之間的管路上設(shè)置有第二單向閥。

8、車外換熱器上設(shè)置有車外風(fēng)機(jī)，車內(nèi)換熱器上設(shè)置有車內(nèi)風(fēng)機(jī)。

9、一種采用所述商用車熱管理系統(tǒng)的冷熱水控制方法，在制冷循環(huán)時(shí)，若旁通閥關(guān)閉，則壓縮機(jī)出口的高溫高壓制冷劑會(huì)進(jìn)入熱水換熱器，整車的水路接入熱水換熱器后，制冷劑會(huì)對(duì)水路放熱；制冷劑在經(jīng)過(guò)車外換熱器冷卻液化后，在第一單向閥和第二單向閥的作用下，一路制冷劑會(huì)通過(guò)第一單向閥流向第二電子膨脹閥，此時(shí)第二電子膨脹閥打開，則節(jié)流后的低溫低壓的制冷劑會(huì)流過(guò)冷水換熱器，制冷劑對(duì)接入冷水換熱器的整車水路降溫；另一路制冷劑會(huì)流過(guò)第一電子膨脹閥，并在第三單向閥和第四單向閥的作用下通過(guò)第三單向閥繞過(guò)回?zé)崞?，進(jìn)入車內(nèi)換熱器，避免制冷循環(huán)時(shí)排氣溫度過(guò)高；

10、在制熱循環(huán)時(shí)，若旁通閥關(guān)閉，則壓縮機(jī)出口的高溫高壓制冷劑會(huì)進(jìn)入熱水換熱器，整車的水路接入熱水換熱器后，制冷劑會(huì)對(duì)水路放熱；制冷劑在經(jīng)過(guò)車內(nèi)換熱器冷卻液化后，在第三單向閥和第四單向閥的作用下，會(huì)流入回?zé)崞鞑⒘鹘?jīng)第四單向閥；回?zé)崞鞔藭r(shí)會(huì)對(duì)氣液分離器前的制冷劑進(jìn)行加熱，確保低溫制熱時(shí)系統(tǒng)具有一定的過(guò)熱度，避免壓縮機(jī)液擊；后在第一單向閥和第二單向閥的作用下，一路制冷劑會(huì)通過(guò)第二單向閥流向第二電子膨脹閥，此時(shí)第二電子膨脹閥打開，則節(jié)流后的低溫低壓的制冷劑會(huì)流過(guò)冷水換熱器，制冷劑對(duì)接入冷水換熱器的整車水路降溫。

11、一種采用所述商用車熱管理系統(tǒng)與整車部件的聯(lián)動(dòng)控制方法，包括多通水路閥體，多通水路閥體分別連接二氧化碳制冷劑熱管理系統(tǒng)、除霜器、電機(jī)電控系統(tǒng)、電機(jī)散熱器和車廂采暖設(shè)備，且二氧化碳制冷劑熱管理系統(tǒng)與多通水路閥體之間設(shè)置有熱水接口和冷水接口；

12、電機(jī)、電控，需要液冷；

13、電池，環(huán)境溫度高時(shí)需要液冷、環(huán)境溫度底時(shí)需要液熱；

14、電機(jī)散熱器，向車外散熱，對(duì)水路降溫；

15、車廂采暖設(shè)備，環(huán)境溫度低時(shí)，二氧化碳制冷劑熱管理系統(tǒng)通過(guò)熱水接口向車廂采暖設(shè)備通入熱水；

16、除霜器，環(huán)境溫度高時(shí)，二氧化碳制冷劑熱管理系統(tǒng)通過(guò)冷水接口通入冷水為司機(jī)降溫并冷風(fēng)除霧，環(huán)境溫度低時(shí)通過(guò)熱水接口通入熱水為司機(jī)采暖并熱風(fēng)除霜；

17、冷水回路工作時(shí)，第二電子膨脹閥工作。

18、熱水回路工作時(shí)，旁通閥關(guān)閉。

19、所述的多通水路閥體包括14個(gè)流道，7對(duì)接口。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明可以在條件允許是利用整車的三電系統(tǒng)的散熱部件進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)散熱，提升空調(diào)制冷能力，又可以在實(shí)現(xiàn)電池?zé)峁芾淼耐瑫r(shí)通過(guò)水路回收整車系統(tǒng)廢熱，提升空調(diào)采暖能力。同時(shí)，通過(guò)制備冷熱水功能，滿足車廂采暖、電池加熱和司機(jī)區(qū)制冷的需求。

技術(shù)特征：

1.一種使用二氧化碳制冷劑的商用車熱管理系統(tǒng)，其特征在于：包括壓縮機(jī)（1），壓縮機(jī)（1）的高壓側(cè)通過(guò)旁通閥（2）連接四通閥（3）的第一端口，四通閥（3）第二端口連接車外換熱器（4），車外換熱器（4）通過(guò)第一電子膨脹閥（5）、第三單向閥（6）連接車內(nèi)換熱器（7），車內(nèi)換熱器（7）的另一端連接四通閥（3）的第三端口，冷媒通過(guò)四通閥（3）的第四端口連接至回?zé)崞鳎?），回?zé)崞鳎?）連接氣液分離器（9），氣液分離器（9）連接至壓縮機(jī)（1）的低壓側(cè)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用二氧化碳制冷劑的商用車熱管理系統(tǒng)，其特征在于：車外換熱器（4）上設(shè)置有車外風(fēng)機(jī)（11），車內(nèi)換熱器（7）上設(shè)置有車內(nèi)風(fēng)機(jī)（12）。

3.一種采用權(quán)利要求1或2所述商用車熱管理系統(tǒng)的冷熱水控制方法，其特征在于：在制冷循環(huán)時(shí)，若旁通閥（2）關(guān)閉，則壓縮機(jī)（1）出口的高溫高壓制冷劑會(huì)進(jìn)入熱水換熱器（10），整車的水路接入熱水換熱器（10）后，制冷劑會(huì)對(duì)水路放熱；制冷劑在經(jīng)過(guò)車外換熱器（4）冷卻液化后，在第一單向閥（15）和第二單向閥（18）的作用下，一路制冷劑會(huì)通過(guò)第一單向閥（15）流向第二電子膨脹閥（16），此時(shí)第二電子膨脹閥（16）打開，則節(jié)流后的低溫低壓的制冷劑會(huì)流過(guò)冷水換熱器（17），制冷劑對(duì)接入冷水換熱器（17）的整車水路降溫；另一路制冷劑會(huì)流過(guò)第一電子膨脹閥（5），并在第三單向閥（6）和第四單向閥（13）的作用下通過(guò)第三單向閥（6）繞過(guò)回?zé)崞鳎?），進(jìn)入車內(nèi)換熱器（7），避免制冷循環(huán)時(shí)排氣溫度過(guò)高；

4.一種采用權(quán)利要求1或2所述商用車熱管理系統(tǒng)與整車部件的聯(lián)動(dòng)控制方法，其特征在于：包括多通水路閥體（20），多通水路閥體（20）分別連接二氧化碳制冷劑熱管理系統(tǒng)、除霜器、電機(jī)電控系統(tǒng)、電機(jī)散熱器和車廂采暖設(shè)備，且二氧化碳制冷劑熱管理系統(tǒng)與多通水路閥體（20）之間設(shè)置有熱水接口（21）和冷水接口（22）；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述商用車熱管理系統(tǒng)與整車部件的聯(lián)動(dòng)控制方法，其特征在于：所述的多通水路閥體（20）包括14個(gè)流道，7對(duì)接口。

技術(shù)總結(jié)
一種使用二氧化碳制冷劑的商用車熱管理系統(tǒng)及控制方法，壓縮機(jī)的高壓側(cè)通過(guò)旁通閥連接四通閥的第一端口，四通閥第二端口連接車外換熱器，車外換熱器通過(guò)第一電子膨脹閥、第三單向閥連接車內(nèi)換熱器，車內(nèi)換熱器的另一端連接四通閥的第三端口，冷媒通過(guò)四通閥的第四端口連接至回?zé)崞?，回?zé)崞鬟B接氣液分離器，氣液分離器連接至壓縮機(jī)的低壓側(cè)；所述的旁通閥與熱水換熱器并聯(lián)連接；回?zé)崞鞯某鰵鈧?cè)通過(guò)第四單向閥連接第一電子膨脹閥，通過(guò)第一電子膨脹閥進(jìn)入車外換熱器；在第一電子膨脹閥與第二電子膨脹閥之間的管路上設(shè)置有第二單向閥。本發(fā)明提升空調(diào)制冷能力，又可以在實(shí)現(xiàn)電池?zé)峁芾淼耐瑫r(shí)通過(guò)水路回收整車系統(tǒng)廢熱，提升空調(diào)采暖能力。

技術(shù)研發(fā)人員：徐博涵,鄧榮斌,陳留杰,趙聰聰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鄭州科林車用空調(diào)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23