一種純電動(dòng)汽車電池恒溫和空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種純電動(dòng)汽車電池恒溫和空調(diào)系統(tǒng)，同時(shí)還設(shè)計(jì)了該純電動(dòng)汽車的電池恒溫和空調(diào)系統(tǒng)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來純電動(dòng)汽車已經(jīng)越來越普及，車輛的驅(qū)動(dòng)全部由主驅(qū)動(dòng)電機(jī)完成，而主驅(qū)動(dòng)電機(jī)則由電池組供電，作為應(yīng)用于純電動(dòng)汽車的電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)際使用時(shí)是需要消耗電池組的電能，因此，純電動(dòng)汽車的電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)會(huì)影響汽車的續(xù)航里程。那么如何使純電動(dòng)汽車的電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)使用更加的節(jié)能，能量的利用率和轉(zhuǎn)換率更高是目前純電動(dòng)汽車的電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)上的難題。另外電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的控制方法是否合理直接影響空調(diào)系統(tǒng)是否節(jié)能，因此，提供一種電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的控制方法也尤為重要。
[0003]另外，純電動(dòng)車的電池包是電動(dòng)汽車核心零部件，但由于其先天化學(xué)特性使得不能完全直接適應(yīng)于日常使用的溫度環(huán)境。電池包性能受環(huán)境因素影響十分明顯，尤其是在低溫條件下電池性能下降十分明顯，而在高溫條件下雖然能提高使用性能，但如果超過一定的溫度則會(huì)引起電池的膨脹變形而造成安全隱患。因此，在目前電池性能沒有本質(zhì)上的突破的前提下，如果提高電池的使用性能，使電池工作于最佳溫度下充分發(fā)揮其作用是提高汽車動(dòng)力電池性能的關(guān)鍵和有效措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是:提供一種純電動(dòng)汽車電池恒溫和空調(diào)系統(tǒng)，該電池恒溫和空調(diào)系統(tǒng)不但可以調(diào)控電池盒內(nèi)的電池包的溫度，使電池在一個(gè)理想的溫度環(huán)境中運(yùn)行，而且能滿足純電動(dòng)車的制冷和制熱要求。
[0005]本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是:提供一種純電動(dòng)汽車電池恒溫和空調(diào)系統(tǒng)的控制方法，該電池恒溫和空調(diào)系統(tǒng)的控制方法不但可以智能調(diào)控電池盒內(nèi)的電池包的溫度，使電池在一個(gè)理想的溫度環(huán)境中運(yùn)行，而且能滿足純電動(dòng)車的制冷和制熱要求，使電動(dòng)汽車空調(diào)的運(yùn)行更加合理。
[0006]為解決上述第一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種純電動(dòng)汽車電池恒溫和空調(diào)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)，四通閥、車外換熱器、第一雙向膨脹閥、車內(nèi)換熱器、氣液分離器，所述車外換熱器和車內(nèi)換熱器分別配套有車外風(fēng)機(jī)和車內(nèi)風(fēng)機(jī)，還包括水箱、電池盒、制冷盤管、水栗和調(diào)溫盤管，所述制冷盤管設(shè)置于水箱內(nèi)，所述調(diào)溫盤管設(shè)置于電池盒內(nèi)，所述水栗連接于水箱的出水口和調(diào)溫盤管的一端;所述調(diào)溫盤管的另一端連接于水箱的回水口，所述制冷盤管設(shè)置于水箱內(nèi)，所述四通閥上設(shè)置有進(jìn)氣口、回氣口、制冷流向口和制熱流向口，所述壓縮機(jī)的排氣口與四通閥的進(jìn)氣口連通，所述四通閥的回氣口通過回氣管路與壓縮機(jī)的吸氣口連接，所述氣液分離器設(shè)置于回氣管路上，所述車外換熱器的氣體連接端連接四通閥的制冷流向口，車外換熱器的液體連接端通過第一空調(diào)管道連接于第一雙向膨脹閥的一端，第一雙向膨脹閥的另一端連接于車內(nèi)換熱器的液體連接端，所述車內(nèi)換熱器的氣體連接端通過第二空調(diào)管道連接于四通閥的制熱流向口 ；所述制冷盤管的一端通過第一電池恒溫管道連接于車外換熱器的液體連接端，所述制冷盤管的另一端通過通過第二電池恒溫管道連接于四通閥的制熱流向口，所述制冷盤管的另一端通過第三電池恒溫管道連接于第一雙向膨脹閥的另一端與車內(nèi)換熱器的液體連接端之間，所述第一空調(diào)管道上設(shè)置有第一控制閥，所述第二空調(diào)管道上設(shè)置有第二控制閥，所述第一電池恒溫管道上設(shè)置有第二雙向膨脹閥，所述第二電池恒溫管道上設(shè)置有第三控制閥，所述第三電池恒溫管道上設(shè)置有第四控制閥。
[0007]作為一種優(yōu)選的方案，所述車外換熱器和車內(nèi)換熱器的氣體連接端均設(shè)置有氣體分配器，車外換熱器的氣體分配器與四通閥的制冷流向口連接，車內(nèi)換熱器的氣體分配器與四通閥的制熱流向口連接，所述車外換熱器和車內(nèi)換熱器的液體連接端均設(shè)置有液體分配器，該車外換熱器的液體分配器與第一雙向膨脹閥的一個(gè)端口以及第一電池恒溫管道的一端連接，第一雙向膨脹閥的另一個(gè)端口與車內(nèi)換熱器的液體分配器連接。
[0008]作為一種優(yōu)選的方案，所述水箱內(nèi)還設(shè)置有第一輔助電加熱裝置，所述車內(nèi)換熱器風(fēng)流下游側(cè)設(shè)置有第二輔助電加熱裝置。
[0009]作為一種優(yōu)選的方案，所述液體分配器包括一個(gè)錐形的分配腔室，該分配腔室上設(shè)置有一個(gè)液體總接口和若干個(gè)分配管，該若干個(gè)分配管與車外換熱器內(nèi)或車內(nèi)換熱器的換熱分管對應(yīng)連通。
[0010]采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的效果是:該電池恒溫和空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)電池包溫度進(jìn)行智能調(diào)溫，利用冷媒的熱量對水箱內(nèi)的水進(jìn)行制冷或制熱，再利用水循環(huán)給電池包調(diào)溫，避免在惡劣環(huán)境中或者意外事故中蓄電池著火而引發(fā)安全事故。而壓縮機(jī)的冷媒還可更換不同的運(yùn)行路線，滿足車內(nèi)制冷或制熱的要求。
[0011]又由于所述水箱內(nèi)還設(shè)置有第一輔助電加熱裝置，所述車內(nèi)換熱器風(fēng)流下游側(cè)設(shè)置有第二輔助電加熱裝置，利用第一輔助電加熱裝置和第二輔助電加熱裝置可以分別對水箱內(nèi)的水和車內(nèi)換熱器進(jìn)行輔助加熱，確保制熱功能的能正常運(yùn)行。
[0012]為解決上述第二個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種純電動(dòng)汽車電池恒溫和空調(diào)系統(tǒng)的控制方法，其包括以下方式:
[0013]A、純空調(diào)模式
[0014]Al、空調(diào)制熱模式
[0015]All、空調(diào)制熱模式啟動(dòng):
[0016]當(dāng)且僅當(dāng)車外環(huán)境溫度小于T外max時(shí)制熱模式啟動(dòng)，啟動(dòng)后，四通閥切換成制熱模式，使四通閥的進(jìn)氣口與制熱流向口連通，制冷流向口與回氣口連通，第一控制閥和第二控制閥開啟，第三控制閥和第四控制閥關(guān)閉，壓縮機(jī)啟動(dòng)，冷媒經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后變成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，氣態(tài)冷媒通過四通閥后均勻進(jìn)入到車內(nèi)換熱器中熱交換，再通過第一雙向膨脹閥降壓變成低溫液態(tài)冷媒，低溫液態(tài)冷媒均勻進(jìn)入到車外換熱器熱交換后變成低溫的氣液混合物，最后經(jīng)過制冷流向口和回氣口流回至氣液分離器，低溫的氣態(tài)冷媒經(jīng)過壓縮機(jī)的吸氣口回流至壓縮機(jī)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，壓縮機(jī)根據(jù)車內(nèi)設(shè)定溫度T內(nèi)設(shè)、車內(nèi)實(shí)時(shí)溫度IV按和車外實(shí)時(shí)溫度T外實(shí)進(jìn)行智能變頻；當(dāng)車內(nèi)換熱器的芯體溫度低于T內(nèi)min時(shí)車內(nèi)風(fēng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)車內(nèi)換熱器的芯體溫度高于T內(nèi)max時(shí)車內(nèi)風(fēng)機(jī)以設(shè)定的轉(zhuǎn)速檔位轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)車內(nèi)換熱器的芯體溫度處于T內(nèi)min到T內(nèi)■之間時(shí)車內(nèi)風(fēng)機(jī)以最低轉(zhuǎn)速檔位轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0017]A12、空調(diào)制熱模式關(guān)閉:
[0018]關(guān)閉制熱模式且關(guān)閉電源時(shí)，先關(guān)閉壓縮機(jī)，而后延遲關(guān)閉車內(nèi)風(fēng)機(jī)，最后將四通閥切換制冷模式，使進(jìn)氣口與制冷流向口連通，制熱流向口與回氣口連通;而關(guān)閉制熱模式空調(diào)系統(tǒng)處于待機(jī)時(shí)，先關(guān)閉壓縮機(jī)，車內(nèi)風(fēng)機(jī)中速檔位轉(zhuǎn)動(dòng)一定時(shí)間后再以最低轉(zhuǎn)速檔位持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而四通閥切換制冷模式，關(guān)閉制熱模式后，設(shè)定A = Trtg-1V按，當(dāng)A大于設(shè)定值N時(shí)制熱模式才再次啟動(dòng)；
[0019]A2、空調(diào)制冷模式
[0020]A21、空調(diào)制冷模式啟動(dòng):
[0021]當(dāng)且僅當(dāng)車外環(huán)境溫度大于等于T外min時(shí)制冷模式啟動(dòng)，啟動(dòng)后，四通閥切換成制冷模式，使進(jìn)氣口與制冷流向口連通，制熱流向口與回氣口連通;第一控制閥和第二控制閥開啟，第三控制閥和第四控制閥關(guān)閉，車外風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后再啟動(dòng)壓縮機(jī)，冷媒經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后變成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，氣態(tài)冷媒通過四通閥后均勻進(jìn)入車外換熱器中熱交換，再通過第一雙向膨脹閥降壓變成低溫液態(tài)冷媒，低溫液態(tài)冷媒均勻進(jìn)入車內(nèi)換熱器熱交換后變成低溫的氣液混合物，最后經(jīng)過制熱流向口和回氣口流回至氣液分離器，低溫的氣態(tài)冷媒經(jīng)過壓縮機(jī)的吸氣口回流至壓縮機(jī)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，壓縮機(jī)根據(jù)車內(nèi)設(shè)定溫度、車內(nèi)實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行智能變頻；
[0022]A22、空調(diào)制冷模式關(guān)閉:
[0023]關(guān)閉制冷模式時(shí)，先關(guān)閉壓縮機(jī)而后關(guān)閉車外風(fēng)機(jī)，設(shè)定Α1=Τ?τΤ??，當(dāng)A大于設(shè)定值NI時(shí)制冷模式才再次啟動(dòng)；
[0024]B、純電池恒溫調(diào)節(jié)模式
[0025]B1、電池制冷模式
[0026]當(dāng)電池包溫度超過，水箱內(nèi)水溫Τ7?大于，電池制冷模式啟動(dòng)，四通閥切換成制冷模式，使進(jìn)氣口與制冷流向口連通，制熱流向口與回氣口連通;第三控制閥開啟，第一控制閥、第二控制閥第四控制閥關(guān)閉，車外風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后再啟動(dòng)壓縮機(jī)，冷媒經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后變成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，氣態(tài)冷媒通過四通閥后均勻進(jìn)入車外換熱器中熱交換，再通過第二雙向膨脹閥降壓變成低溫液態(tài)冷媒，低溫液態(tài)冷媒進(jìn)入到制冷盤管中對水箱內(nèi)的水進(jìn)行制冷，水栗啟動(dòng)對電池盒內(nèi)的電池包降溫，冷媒經(jīng)過熱交換后變成低溫的氣液混合物，最后經(jīng)過制熱流向口和回氣口流回至氣液分離器，低溫的氣態(tài)冷媒經(jīng)過壓縮機(jī)的吸氣口回流至壓縮機(jī)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，壓縮機(jī)和車外風(fēng)機(jī)根據(jù)水箱內(nèi)的溫度進(jìn)行智能變頻;當(dāng)水箱內(nèi)水溫T7?小于T7K^in時(shí)電池制冷模式停止；
[0027]Β2、電池制熱模式
[0028]當(dāng)電池包溫度低于T_in，水溫小于等于T7J^aJt，電池制熱模式啟動(dòng)，四通閥切換成制熱模式，使進(jìn)氣口與制熱流向口連通，制冷流向口與回氣口連通;第三控制閥開啟，第一控制閥、第二控制閥第四控制閥關(guān)閉，壓縮機(jī)啟動(dòng)，冷媒經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后變成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，氣態(tài)冷媒通過四通閥后進(jìn)入到制冷盤管中熱交換，水栗啟動(dòng)對電池盒內(nèi)的電池包升溫，使氣態(tài)冷媒變成溫度降低，再通過第二雙向膨脹閥降壓變成低溫液態(tài)冷媒，低溫液態(tài)冷媒均勻進(jìn)入到車外換熱器熱交換后變成低溫的氣液混合物，最后經(jīng)過制冷流向口和回氣口流回至氣液分離器，低溫的氣態(tài)冷媒經(jīng)過壓縮機(jī)的吸氣口回流至壓縮機(jī)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，壓縮機(jī)和車外風(fēng)機(jī)根據(jù)水箱內(nèi)的溫度進(jìn)行智能變頻；當(dāng)水箱內(nèi)水溫T7?大于電池制冷模式停止；
[0029]C、空調(diào)和電池恒溫混合模式
[0030]Cl空調(diào)和電池同時(shí)制冷模式
[0031 ]當(dāng)同時(shí)滿足A2和BI中的條件時(shí)，啟動(dòng)空調(diào)和電池制冷，第一控制閥、第二控制閥和第三控制閥打開，第四控制閥關(guān)閉，四通閥為制冷模式，壓縮機(jī)啟動(dòng)使冷媒分別經(jīng)過第一雙向膨脹閥和第二雙向膨脹閥進(jìn)入到車內(nèi)換熱器和制冷盤管中換熱，水栗和車內(nèi)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)對電池包和車內(nèi)進(jìn)行制冷，壓縮機(jī)和車外風(fēng)機(jī)的根據(jù)τ7?、1>挾、IV般進(jìn)行智能調(diào)頻;任一模式滿足停止條件時(shí)，另一模式均按照單獨(dú)的運(yùn)行模式運(yùn)行；
[0032]C2空調(diào)和電池同時(shí)制熱模式
[0033]當(dāng)同時(shí)滿足Al和Β2中的條件時(shí)，啟動(dòng)空調(diào)和電池制熱，第一控制閥和第三控制閥關(guān)閉，第二控制閥和第四控制閥打開，四通閥為制熱模式