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原文传递电动汽车热泵空调系统及其控制方法

专利名称：	电动汽车热泵空调系统及其控制方法
摘要：	本发明公开了一种电动汽车热泵空调系统及其控制方法，该系统包括空调压缩机、空调外部换热器、第一热交换器、第一双向膨胀阀、第一电子三通阀、空调内部换热器、动力总成水套、第一水泵、第一膨胀水箱、第二电子三通阀、第三电子三通阀、第二水泵、电池包水套、第四电子三通阀、第二热交换器、第二双向膨胀阀、气液分离器、四通阀、动力总成散热器、电池包散热器、PTC加热器、第二膨胀水箱、截止阀。该电动汽车热泵空调系统，通过合理控制四通阀、第一电子三通阀、第二电子三通阀以及第三电子三通阀的流通状态，配合第一热交换器、气液分离器、动力总成散热器以及PTC加热器，能够实现低温环境持续供暖，同时满足乘员舱供暖和冷却动力电池。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江西;36
申请人：	江铃汽车股份有限公司
发明人：	林金源;游道亮;董冰;汤桃峰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910229033.6
公开号：	CN109895599A
代理机构：	北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	彭琰
分类号：	B60H1/00(2006.01);B;B60;B60H;B60H1
申请人地址：	330001 江西省南昌市迎宾北大道509号
主权项：	1.一种电动汽车热泵空调系统，其特征在于，包括空调压缩机、空调外部换热器、第一热交换器、第一电子三通阀、空调内部换热器、动力总成水套、第一水泵、第一膨胀水箱、四通阀和动力总成散热器；所述空调压缩机的高压端与所述四通阀的第一接口连接，所述空调压缩机的低压端与气液分离器的一端连接；所述气液分离器的另一端与所述四通阀的第四接口连接；所述四通阀的第二接口分别与第二电子三通阀的第三端和第三电子三通阀的第一端连接，所述四通阀的第三接口与所述第三电子三通阀的第二端和所述空调内部换热器的一端连接；所述第三电子三通阀的第三端与第二热交换器的第一冷媒接口连接；所述第二热交换器的第二冷媒接口与第二双向膨胀阀的一端连接；所述空调内部换热器的另一端与第一双向膨胀阀的一端连接；所述第一双向膨胀阀的另一端和所述第二双向膨胀阀的另一端共同连接至截止阀的一端；所述截止阀的另一端分别与所述第一热交换器的第一冷媒接口和所述空调外部换热器的一端连接；所述第一热交换器的第二冷媒接口与所述第二电子三通阀的第二端连接；所述空调外部换热器的另一端与所述第二电子三通阀的第一端连接；所述第一热交换器的冷却液入口与所述第一水泵的一端连接，所述第一热交换器的冷却液出口与所述动力总成水套的一端连接；所述第一水泵的另一端口连接至所述第一电子三通阀的第三端；所述动力总成水套的另一端连接至所述第一电子三通阀的第二端和动力总成散热器的一端；所述动力总成散热器的另一端连接至所述第一电子三通阀的第一端；所述第一膨胀水箱连接在所述第一水泵与所述第一电子三通阀之间。 2.根据权利要求1所述的电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述电动汽车热泵空调系统还包括第二水泵、电池包水套、第四电子三通阀、电池包散热器、PTC加热器、第二膨胀水箱；所述第二热交换器的第一冷却液接口与所述PTC加热器的一端连接；所述PTC加热器的另一端分别与所述电池包散热器的一端和所述电池包水套连接；所述电池包散热器的另一端与所述第四电子三通阀的第一端连接；所述第二热交换器的第二冷却液接口与所述第四电子三通阀的第二端连接，所述第二膨胀水箱连接在所述第二水泵与所述第四电子三通阀的第三端之间。 3.根据权利要求2所述的电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述动力总成散热器安装于所述电池包散热器的后方，所述空调外部换热器安装于所述动力总成散热器的后方。 4.根据权利要求2所述的电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述电动汽车热泵空调系统还包括风扇、鼓风机，所述风扇设置在所述空调外部换热器的后方；所述鼓风机设置在所述空调内部换热器的前方。 5.根据权利要求1所述的电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述动力总成水套包括电机和电机控制器水套。 6.根据权利要求1所述的电动汽车热泵空调系统，其特征在于，所述第一热交换器和所述第二热交换器均为板式换热器。 7.权利要求4所述的电动汽车热泵空调系统的控制方法，其特征在于，包括：第一工作模式，乘员舱制冷，所述四通阀第一接口与第二接口连通，所述四通阀的第三接口与第四接口连通，所述空调压缩机压缩冷媒经过所述四通阀、所述第二电子三通阀至所述空调外部换热器，实现与外部空气换热；冷媒经过所述截止阀、所述第一双向膨胀阀流入所述空调内部换热器，实现与车内空气换热；所述鼓风机向乘员舱提供冷气，膨胀后的冷媒经过所述四通阀、所述气液分离器流入所述空调压缩机吸气口，完成制冷循环；所述第一水泵驱动冷却液经过所述第一热交换器、所述动力总成水套至所述动力总成散热器实现动力总成散热，冷却液经过所述第一电子三通阀流至所述第一水泵入口；当动力电池需要冷却时，所述第二水泵驱动冷却液经过所述电池包水套至所述电池包散热器与外部空气换热，冷却液经过所述第四电子三通阀流至所述第二水泵入口；第二工作模式，乘员舱与动力电池同时进行制冷，所述四通阀的第一接口与第二接口连通，所述四通阀的第三接口与第四接口连通，所述第三电子三通阀的第二端和第三端连通，所述第四电子三通阀的第二端和第三端连通；所述空调内部换热器与所述第二热交换器并联，所述第一双向膨胀阀控制乘员舱制冷，所述第二双向膨胀阀控制所述第二热交换器的冷却；所述PTC加热器不工作，所述第二水泵驱动冷却液经过所述第二热交换器换热，冷却后的冷却液流过所述电池包水套对动力电池进行冷却；第三工作模式，乘员舱无制冷需求，关闭所述第一双向膨胀阀以单独对动力电池冷却；当整车停车充电时，通过控制所述第一水泵实现动力总成的冷却控制。 8.根据权利要求7所述的电动汽车热泵空调系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：第四工作模式，乘员舱制热，所述四通阀的第一接口与第三接口连通，所述四通阀的第二接口与第四接口连通，所述第一电子三通阀的第一端和第三端连通，所述第二电子三通阀的第一端和第三端连通，第三电子三通阀的第二端和第三端连通；所述空调外部换热器作为空调系统蒸发器，所述空调内部换热器作为空调系统冷凝器，所述鼓风机将热空气吹向乘员舱实现制暖；动力总成热量通过所述动力总成散热器传递至外部空气；当所述空调外部换热器结霜时，将所述第一电子三通阀切换至第二端和第三端连通，直至动力总成水套的温度达到第一预设值，再将所述第一电子三通阀切换至第一端和第三端连通；当动力总成水套的温度低于第二预设值时，将所述第一电子三通阀切换至第二端和第三端连通，如此循环直至化霜完成，所述第一预设值大于所述第二预设值；第五工作模式，乘员舱与电池同时制热，所述四通阀的第一接口与第三接口连通，所述四通阀的第二接口与第四接口连通，所述第一电子三通阀的第二端和第三端连通，所述第二电子三通阀的第二端和第三端连通，第三电子三通阀的第二端和第三端连通，第四电子三通阀的第二端和第三端连通；动力总成冷却液经过所述动力总成水套再流向所述第一热交换器；所述第一热交换器作为空调系统蒸发器，吸收动力总成冷却回路的热量；所述空调内部换热器和所述第二热交换器并联作为空调系统冷凝器，所述鼓风机将热空气吹向乘员舱实现制暖；动力电池系统冷却液通过所述第二热交换器换热，再流向所述电池包水套实现对动力电池加热；第六工作模式，乘员舱制热、且对动力电池PTC加热，所述四通阀的第一接口与第三接口连通，所述四通阀的第二接口与第四接口连通，所述第一电子三通阀的第二端和第三端连通，所述第二电子三通阀的第二端和第三端连通，所述第三电子三通阀的第二端和第三端连通，所述第四电子三通阀的第二端和第三端连通，所述第二双向膨胀阀处于关闭状态；通过所述PTC加热器对动力电池加热，所述PTC加热器加热冷却液流经所述第二热交换器、所述第四电子三通阀、所述第二水泵至所述电池包水套实现对动力电池加热；当动力电池不需要加热时，关闭所述PTC加热器、关闭所述第二水泵，停止动力电池加热回路工作；所述第一热交换器作为空调系统蒸发器，吸收动力总成冷却回路的热量；所述空调内部换热器作为空调系统冷凝器，所述鼓风机将热空气吹向乘员舱实现制暖；空调系统利用动力总成余热给乘员舱制暖；第七工作模式，乘员舱制热、同时对动力电池冷却，所述四通阀的第一接口与第三接口连通，所述四通阀的第二接口与第四接口连通，所述第一电子三通阀的第二端和第三端连通，第二电子三通阀的第二端和第三端连通，第三电子三通阀的第二端和第三端连通，第四电子三通阀的第一端和第三端连通，所述第二双向膨胀阀处于关闭状态；所述第一热交换器作为空调系统蒸发器，吸收动力总成冷却回路的热量；所述空调内部换热器作为空调系统冷凝器，所述鼓风机将热空气吹向乘员舱实现制暖；空调系统利用动力总成余热给乘员舱制暖，当动力总成冷却液的温度高于第三预设值时，所述第三预设值小于所述第一预设值，且大于所述第二预设值，将所述第一电子三通阀切换至第一端和第三端连通，动力总成冷却液通过所述动力总成散热器与外部空气换热降低温度，当所述动力总成冷却液的温度低于所述第二预设值时，将第一电子三通阀调整回第二端和第三端连通；动力电池冷却液通过所述动力电池散热器散热降温，再经过所述第四电子三通阀、所述第二水泵至所述电池包水套对动力电池进行冷却；第八工作模式，乘员舱制热；所述四通阀的第一接口与第三接口连通，所述四通阀的第二接口与第四接口连通，所述第一电子三通阀的第一端和第三端连通，所述第二电子三通阀的第二端和第三端连通，所述第三电子三通阀的第一端和第三端连通，所述第四电子三通阀的第二端和第三端连通；所述截止阀处于关闭状态；所述第二热交换器作为空调系统蒸发器，吸收动力电池冷却回路的热量，实现动力电池余热回收并对动力电池进行冷却；所述空调内部换热器作为空调系统冷凝器，所述鼓风机将热空气吹向乘员舱实现制暖。 9.根据权利要求8所述的电动汽车热泵空调系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：第九工作模式，低温启动，所述四通阀的第一接口与第三接口连通，所述四通阀的第二接口与第四接口连通，所述第一电子三通阀的第二端和第三端连通，所述第二电子三通阀的第二端和第三端连通，所述第三电子三通阀的第一端和第三端连通，所述第四电子三通阀的第二端和第三端连通，所述截止阀处于关闭状态，动力总成冷却液经过所述动力总成水套再流向所述第一热交换器；所述PTC加热器加热冷却液流经所述第二热交换器，所述第二热交换器作为空调系统蒸发器，吸收动力电池冷却液热量，冷却液经过所述第四电子三通阀、所述第二水泵至所述电池包水套实现对动力电池加热；所述空调内部换热器作为空调系统冷凝器，所述鼓风机将热空气吹向乘员舱实现制暖。 10.根据权利要求9所述的电动汽车热泵空调系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：第十工作模式，低温充电，由所述PTC加热器对动力电池冷却液加热，冷却液流经所述第二热交换器、所述第四电子三通阀、所述第二水泵至所述电池包水套实现对动力电池加热。
所属类别：	发明专利