一种纯电动汽车电池恒温和空调系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种纯电动汽车电池恒温和空调系统机，该系统包括四通阀、车外换热器、第一双向膨胀阀、车内换热器、气液分离器、水箱、电池盒、制冷盘管、水泵和调温盘管，水泵连接于水箱的出水口和调温盘管；调温盘管的另一端连接于水箱的回水口，制冷盘管设置于水箱内，压缩机的排气口与四通阀的连通，利用四通阀连接压缩机的进气口、吸气口、车外换热器和车内换热器，制冷盘管也连接在冷媒循环系统中，并利用四个控制阀控制调控冷媒的运行路线，进而实现纯电池调温、纯空调运行以及电池和空调同时运行。该电池恒温和空调系统可以调控电池盒内的电池包的温度，使电池在理想的温度环境中运行，还动车的制冷和制热要求。
【专利说明】
一种纯电动汽车电池恒温和空调系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种纯电动汽车电池恒温和空调系统。
【背景技术】
[0002]近年来纯电动汽车已经越来越普及，车辆的驱动全部由主驱动电机完成，而主驱动电机则由电池组供电，作为应用于纯电动汽车的电动空调系统在实际使用时是需要消耗电池组的电能，因此，纯电动汽车的电动空调系统会影响汽车的续航里程。那么如何使纯电动汽车的电动空调系统使用更加的节能，能量的利用率和转换率更高是目前纯电动汽车的电动空调系统上的难题。另外电动空调系统的控制方法是否合理直接影响空调系统是否节能，因此，提供一种电动空调系统的控制方法也尤为重要。
[0003]另外，纯电动车的电池包是电动汽车核心零部件，但由于其先天化学特性使得不能完全直接适应于日常使用的温度环境。电池包性能受环境因素影响十分明显，尤其是在低温条件下电池性能下降十分明显，而在高温条件下虽然能提高使用性能，但如果超过一定的温度则会引起电池的膨胀变形而造成安全隐患。因此，在目前电池性能没有本质上的突破的前提下，如果提高电池的使用性能，使电池工作于最佳温度下充分发挥其作用是提高汽车动力电池性能的关键和有效措施。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的一个技术问题是:提供一种纯电动汽车电池恒温和空调系统，该电池恒温和空调系统不但可以调控电池盒内的电池包的温度，使电池在一个理想的温度环境中运行，而且能满足纯电动车的制冷和制热要求。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是:一种纯电动汽车电池恒温和空调系统，包括压缩机，四通阀、车外换热器、第一双向膨胀阀、车内换热器、气液分离器，所述车外换热器和车内换热器分别配套有车外风机和车内风机，还包括水箱、电池盒、制冷盘管、水栗和调温盘管，所述制冷盘管设置于水箱内，所述调温盘管设置于电池盒内，所述水栗连接于水箱的出水口和调温盘管的一端;所述调温盘管的另一端连接于水箱的回水口，所述制冷盘管设置于水箱内，所述四通阀上设置有进气口、回气口、制冷流向口和制热流向口，所述压缩机的排气口与四通阀的进气口连通，所述四通阀的回气口通过回气管路与压缩机的吸气口连接，所述气液分离器设置于回气管路上，所述车外换热器的气体连接端连接四通阀的制冷流向口，车外换热器的液体连接端通过第一空调管道连接于第一双向膨胀阀的一端，第一双向膨胀阀的另一端连接于车内换热器的液体连接端，所述车内换热器的气体连接端通过第二空调管道连接于四通阀的制热流向口 ；所述制冷盘管的一端通过第一电池恒温管道连接于车外换热器的液体连接端，所述制冷盘管的另一端通过通过第二电池恒温管道连接于四通阀的制热流向口，所述制冷盘管的另一端通过第三电池恒温管道连接于第一双向膨胀阀的另一端与车内换热器的液体连接端之间，所述第一空调管道上设置有第一控制阀，所述第二空调管道上设置有第二控制阀，所述第一电池恒温管道上设置有第二双向膨胀阀，所述第二电池恒温管道上设置有第三控制阀，所述第三电池恒温管道上设置有第四控制阀。
[0006]作为一种优选的方案，所述车外换热器和车内换热器的气体连接端均设置有气体分配器，车外换热器的气体分配器与四通阀的制冷流向口连接，车内换热器的气体分配器与四通阀的制热流向口连接，所述车外换热器和车内换热器的液体连接端均设置有液体分配器，该车外换热器的液体分配器与第一双向膨胀阀的一个端口以及第一电池恒温管道的一端连接，第一双向膨胀阀的另一个端口与车内换热器的液体分配器连接。
[0007]作为一种优选的方案，所述水箱内还设置有第一辅助电加热装置，所述车内换热器风流下游侧设置有第二辅助电加热装置。
[0008]作为一种优选的方案，所述液体分配器包括一个锥形的分配腔室，该分配腔室上设置有一个液体总接口和若干个分配管，该若干个分配管与车外换热器内或车内换热器的换热分管对应连通。
[0009]采用了上述技术方案后，本实用新型的效果是:该电池恒温和空调系统根据电池包温度进行智能调温，利用冷媒的热量对水箱内的水进行制冷或制热，再利用水循环给电池包调温，避免在恶劣环境中或者意外事故中蓄电池着火而引发安全事故。而压缩机的冷媒还可更换不同的运行路线，满足车内制冷或制热的要求。
[0010]又由于所述水箱内还设置有第一辅助电加热装置，所述车内换热器风流下游侧设置有第二辅助电加热装置，利用第一辅助电加热装置和第二辅助电加热装置可以分别对水箱内的水和车内换热器进行辅助加热，确保制热功能的能正常运行。
[0011]本实用新型还公开了一种纯电动汽车电池恒温和空调系统的控制方法，其包括以下方式:
[0012]A、纯空调模式
[0013]Al、空调制热模式
[0014]All、空调制热模式启动:
[0015]当且仅当车外环境温度小于T外max时制热模式启动，启动后，四通阀切换成制热模式，使四通阀的进气口与制热流向口连通，制冷流向口与回气口连通，第一控制阀和第二控制阀开启，第三控制阀和第四控制阀关闭，压缩机启动，冷媒经过压缩机压缩后变成高温高压的气态冷媒，气态冷媒通过四通阀后均匀进入到车内换热器中热交换，再通过第一双向膨胀阀降压变成低温液态冷媒，低温液态冷媒均匀进入到车外换热器热交换后变成低温的气液混合物，最后经过制冷流向口和回气口流回至气液分离器，低温的气态冷媒经过压缩机的吸气口回流至压缩机进入下一个循环，压缩机根据车内设定温度T内设、车内实时温度IV按和车外实时温度T外实进行智能变频；当车内换热器的芯体温度低于T内min时车内风机停止转动，当车内换热器的芯体温度高于T内max时车内风机以设定的转速档位转动，当车内换热器的芯体温度处于T内min到T内■之间时车内风机以最低转速档位转动；
[0016]A12、空调制热模式关闭:
[0017]关闭制热模式且关闭电源时，先关闭压缩机，而后延迟关闭车内风机，最后将四通阀切换制冷模式，使进气口与制冷流向口连通，制热流向口与回气口连通;而关闭制热模式空调系统处于待机时，先关闭压缩机，车内风机中速档位转动一定时间后再以最低转速档位持续运转，而四通阀切换制冷模式，关闭制热模式后，设定A = Trtg-1V按，当A大于设定值N时制热模式才再次启动；
[0018]A2、空调制冷模式
[0019]A21、空调制冷模式启动:
[0020]当且仅当车外环境温度大于等于T外min时制冷模式启动，启动后，四通阀切换成制冷模式，使进气口与制冷流向口连通，制热流向口与回气口连通;第一控制阀和第二控制阀开启，第三控制阀和第四控制阀关闭，车外风机启动后再启动压缩机，冷媒经过压缩机压缩后变成高温高压的气态冷媒，气态冷媒通过四通阀后均匀进入车外换热器中热交换，再通过第一双向膨胀阀降压变成低温液态冷媒，低温液态冷媒均匀进入车内换热器热交换后变成低温的气液混合物，最后经过制热流向口和回气口流回至气液分离器，低温的气态冷媒经过压缩机的吸气口回流至压缩机进入下一个循环，压缩机根据车内设定温度、车内实时温度进行智能变频；
[0021]A22、空调制冷模式关闭:
[0022]关闭制冷模式时，先关闭压缩机而后关闭车外风机，设定Α1=Τ?τΤ??，当A大于设定值NI时制冷模式才再次启动；
[0023]B、纯电池恒温调节模式
[0024]B1、电池制冷模式
[0025]当电池包温度超过，水箱内水温Τ7?大于，电池制冷模式启动，四通阀切换成制冷模式，使进气口与制冷流向口连通，制热流向口与回气口连通;第三控制阀开启，第一控制阀、第二控制阀第四控制阀关闭，车外风机启动后再启动压缩机，冷媒经过压缩机压缩后变成高温高压的气态冷媒，气态冷媒通过四通阀后均匀进入车外换热器中热交换，再通过第二双向膨胀阀降压变成低温液态冷媒，低温液态冷媒进入到制冷盘管中对水箱内的水进行制冷，水栗启动对电池盒内的电池包降温，冷媒经过热交换后变成低温的气液混合物，最后经过制热流向口和回气口流回至气液分离器，低温的气态冷媒经过压缩机的吸气口回流至压缩机进入下一个循环，压缩机和车外风机根据水箱内的温度进行智能变频;当水箱内水温T7?小于T7K^in时电池制冷模式停止；
[0026]Β2、电池制热模式
[0027]当电池包温度低于T^fcin，水温小于等于T7Mmax时，电池制热模式启动，四通阀切换成制热模式，使进气口与制热流向口连通，制冷流向口与回气口连通;第三控制阀开启，第一控制阀、第二控制阀第四控制阀关闭，压缩机启动，冷媒经过压缩机压缩后变成高温高压的气态冷媒，气态冷媒通过四通阀后进入到制冷盘管中热交换，水栗启动对电池盒内的电池包升温，使气态冷媒变成温度降低，再通过第二双向膨胀阀降压变成低温液态冷媒，低温液态冷媒均匀进入到车外换热器热交换后变成低温的气液混合物，最后经过制冷流向口和回气口流回至气液分离器，低温的气态冷媒经过压缩机的吸气口回流至压缩机进入下一个循环，压缩机和车外风机根据水箱内的温度进行智能变频；当水箱内水温Τ7?大于电池制冷模式停止；
[0028]C、空调和电池恒温混合模式
[0029]Cl空调和电池同时制冷模式
[0030]当同时满足A2和BI中的条件时，启动空调和电池制冷，第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀打开，第四控制阀关闭，四通阀为制冷模式，压缩机启动使冷媒分别经过第一双向膨胀阀和第二双向膨胀阀进入到车内换热器和制冷盘管中换热，水栗和车内风机启动对电池包和车内进行制冷，压缩机和车外风机的根据τ7?、1>挟、IV般进行智能调频;任一模式满足停止条件时，另一模式均按照单独的运行模式运行；
[0031]C2空调和电池同时制热模式
[0032]当同时满足Al和Β2中的条件时，启动空调和电池制热，第一控制阀和第三控制阀关闭，第二控制阀和第四控制阀打开，四通阀为制热模式，压缩机启动，冷媒先经过车内换热器换热后再经过制冷盘管加热水箱的水，然后通过第二双向膨胀阀变成低温液体，再经过车外换热器换热吸热后从四通阀的回流口流入压缩机内；压缩机和车外风机的根据T7j?、IV挟、IV般进行智能调频;任一模式满足停止条件时，另一模式均按照单独的运行模式运行。
[0033]优选的，所述空调控制方法中的车内换热器还配套了车内辅助电加热；水箱内设置有水箱辅助电加热；
[0034]当同时满足以下条件时才启动车内辅助电加热:I)压缩机运行时间超过2分钟；2)车内风机正持续运行;3)距离上次辅助电加热关闭时间已超过I分钟;4)车内换热器的芯体温度小于预设值T*g; 5)车内温度小于预设值!1—; 6.A值大于设定值N2，该N2大于N;
[0035]当满足以下条件之一时，车内辅助电加热关闭:1、车内换热器的芯体温度大于等于预设值T_;2、A值小于等于设定值N2-1; 3、车内温度大于预设值IVss+l ;4、制热模式和制冷模式切换时；
[0036]当电池包温度低于T_in，水温小于等于T7J^aJt，且电池制热模式下运行超过5分钟，水箱辅助电加热启动，当水温大于等于T7&ax+5时，水箱辅助电加热停止，系统切换成纯空调的制热模式。
[0037]优选的，所述空调控制方法在空调制热模式、电池制热模式或空调电池同时制热模式下均还设置有除霜模式:
[0038]设定车外实时温度为T外实、车外换热器芯体温度T外芯，当T外实-T外芯2设定值N3时，且对应的制热模式下运行时间超过30分钟启动除霜模式，除霜开始时，压缩机、车内风机和车外风机均停止，四通阀切换成制冷模式，第一控制阀和第二控制阀开启，第三控制阀和第四控制阀关闭，而后压缩机启动并逐渐变为满负荷运行，车内风机和车外风机依旧停止，冷媒按照电动空调的纯空调制冷模式路线运行，使高温高压的气态冷媒在车外换热器中通过除霜;当?>|?持续一段时间超过或除霜模式持续运行超过最低除霜时间时停止除霜。
[0039]优选的，空调制热模式下压缩机根据车内设定温度Τ??、车内实时温度和车外实时温度T外实进行智能变频的具体方式为；压缩机转速设定有四档，又慢至快依次为第一档、第二档、第三档和第四档，压缩机根据T外实时大小来限制压缩机的最高转速；
[0040]1、当T外实<9°C时压缩机的最高转速档为第三档；
[0041 ] 2、当1 °C < T外实< 12 °C时，压缩机的最高转速档为第三档；
[0042]3、当13°C <T外实<T>ax时，压缩机的最高转速档为第二档；
[0043]在上述压缩机限制条件下
[0044]11、当2时，压缩机以当前所能运行档位的最高转速档运行；
[0045]12、当O <A<2时，压缩机以第三档转速运行，若压缩机限制条件只允许最高转速为第二档，则以第二档转速运行；
[0046]13.当_3<A<0时，压缩机以第二档转速运行；
[0047]14.当A <-3时，压缩机停止运行；
[0048]空调制冷模式下压缩机根据车内设定温度、车内实时温度进行智能变频具体方式为:
[0049]11、当Al 2 2时，压缩机第三档转速运行；
[0050]12、当OS Al <2时，压缩机以第三档转速运行；
[0051]13.当_3<A1<0时，压缩机以第二档转速运行；
[0052]14.当Al <-3时，压缩机停止运行；
[0053]纯电池制热时，根据水箱内水温T7?，压缩机进行智能变频，当Τ7? < T水Snax时，压缩机第三档转速运行，当T*&ax<T*s < T*&ax+5时，压缩机第二档转速运行，当T*?>T*&ax+5时，压缩机停止；
[0054]纯电池制冷时，根据水箱内水温T7?，压缩机进行智能变频，当水箱内水温T7ffi>T7?in+5时，压缩机第三档转速运行，当T7&in<T7? < T7?in+5时，压缩机第二档转速运行，当T7_? < T水&IinBf，压缩机停止；
[0055]电池和空调同时制热时，压缩机根据Τ7?、?ν^、Τ??进行智能调频；当电池包温度低于丁幅^，水温T7?naX，IV按<?>般时，压缩机第四档转速运行；当T7?nax，I>按=IV般时，压缩机第二档转速运行，IV挟> IV般+3时，压缩机停止工作；
[0056]电池和空调同时制冷时，压缩机根据Τ7?、?ν^、Τ??进行智能调频;当电池包温度超过Τ.3Χ，水箱内水温T水温>T7?nin+5，且1>挟>1>般时，压缩机第四档转速运行，当T7W&iin<T7?
<T7?nin+5，且IV挟=IV般时，压缩机第三档转速运行，当T7?ninBf，压缩机停止。
[0057]优选的，该电池恒温和空调系统的控制方法对车外风机和车内风机进行变频控制，其具体方式为
[0058]纯空调制热模式时车外风机根据车外的温度进行变频，当T外实小于或等于预设的T外聯温度时，车外风机以100%转速运行；当T外实大于预设的T外聯温度时，车外风机降频以85%转速运行;制热模式时车内风机可手动调节档位或者根据A值的大小进行自动调节:当A 2 2时，车内风机100 %转速运行；当0^<2时，车内风机80 %转速运行；当-3 < A<0时，车内风机60 %转速运行;当A < -3时，车内风机60 %转速运行；
[0059]纯空调制冷模式下车外风机根据车外换热器芯体温度进行变频，当T外芯小于预设的T外揭界时，车外风机以75 %转速运行；当T外芯_ι<Τ外芯CT外芯_ι+5时，车外风机以85%转速运行;T外芯外芯i界+5时，车外风机以100%转速运行；而制冷模式下车内风机可手动调节档位或者根据Al值的大小进行自动调节:当Al > 2时，车内风机100 %转速运行；当0 < Al <2时，车内风机80 %转速运行;当-3 <Al <O时，车内风机60 %转速运行。
[0060]采用了上述技术方案后，本实用新型的效果是:由于该电池恒温和空调系统的控制方法合理，根据实际的运行模式和环境情况压缩机智能变频工作，利用压缩机对水箱内的水进行制冷或制热，而后利用循环水调节电池包的温度，不但使电池处于一个理想的温度环境中，使电动空调的能量利用率更高，同时，电池恒温和空调系统的控制方法有效的防冷风吹入车内，在制热关闭时充分的利用了余热。
[0061]另外，该电动空调的控制方法还具有除霜功能，可以在一些极端天气中使用，使制热效果正常使用。同时，压缩机、车内风机和车外风机均可实现智能调频，在不同模式进行智能切换频率，使系统运行更加节能。
【附图说明】
[0062]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0063]图1是本实用新型实施例的系统图；
[0064]附图中:1.压缩机;2.温度开关;3.高压开关;4.四通阀；41.进气口；42.回气口；43.制热流向口； 44.制冷流向口； 5.车外换热器;6.车外换热器温度传感器;7.车外温度传感器;8.第一控制阀；9.第一双向膨胀阀；10.车外风机；11.车内换热器；12.第二辅助电加热装置；13.车内换热器温度传感器；14.车内风机；15.第二控制阀；16.储气箱；17.气液分离器；18.第三控制阀；19.第四控制阀；20.第二双向膨胀阀；21.补水箱;22.低压开关;23.电池盒;24.调温盘管；25.电池包温度传感器;26.第一辅助电加热装置;27.制冷盘管；28.水温传感器;29.水栗。
【具体实施方式】
[0065]下面通过具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
[0066]如图1所示，一种纯电动汽车电池恒温和空调系统，包括压缩机I，四通阀4、车外换热器5、第一双向膨胀阀9、车内换热器11、气液分离器17，所述车外换热器5和车内换热器11分别配套有车外风机10和车内风机14，还包括水箱、电池盒23、制冷盘管27、水栗29和调温盘管24，所述制冷盘管27设置于水箱内，水箱连接有补水箱21，所述调温盘管24设置于电池盒23内且位于底部，电池包设置于电池盒23内，电池包上设置有电池包温度传感器25，用于检测电池包的温度，电池盒23的底部设置有漏水孔，方便漏水，避免积水。所述水栗29连接于水箱的出水口和调温盘管24的一端;所述调温盘管24的另一端连接于水箱的回水口，所述制冷盘管27设置于水箱内，所述四通阀4上设置有进气口41、回气口42、制冷流向口44和制热流向口 43，所述压缩机I的排气口与四通阀4的进气口 41连通，压缩机I的排气口设置有温度开关2和高压开关3，所述四通阀4的回气口 42通过回气管路与压缩机I的吸气口连接，压缩机I的吸气口处设置有低压开关22，所述气液分离器17设置于回气管路上，所述车外换热器5的气体连接端连接四通阀4的制冷流向口 44，车外换热器的液体连接端通过第一空调管道连接于第一双向膨胀阀9的一端，第一双向膨胀阀9的另一端连接于车内换热器11的液体连接端，所述车内换热器11的气体连接端通过第二空调管道连接于四通阀4的制热流向口 43;所述制冷盘管27的一端通过第一电池恒温管道连接于车外换热器的液体连接端，所述制冷盘管27的另一端通过通过第二电池恒温管道连接于四通阀4的制热流向口 43，所述制冷盘管27的另一端通过第三电池恒温管道连接于第一双向膨胀阀9的另一端与车内换热器11的液体连接端之间，所述第一空调管道上设置有第一控制阀7，所述第二空调管道上设置有第二控制阀15，所述第一电池恒温管道上设置有第二双向膨胀阀20，所述第二电池恒温管道上设置有第三控制阀18，所述第三电池恒温管道上设置有第四控制阀19，所述第一控制阀7、第二控制阀15、第三控制阀18和第四控制阀19均为电磁阀，所述第二电池恒温管道和第二空调管道汇集于一个储气箱16，并通过储气箱16与制热流向口 43连通。
[0067]所述车外换热器5和车内换热器11的气体连接端均设置有气体分配器，车外换热器5的气体分配器与四通阀4的制冷流向口 44连接，车内换热器11的气体分配器与四通阀4的制热流向口 43连接，所述车外换热器5和车内换热器11的液体连接端均设置有液体分配器，该车外换热器5的液体分配器与第一双向膨胀阀9的一个端口以及第一电池恒温管道的一端连接，第一双向膨胀阀9的另一个端口与车内换热器11的液体分配器连接。
[0068]所述液体分配器包括一个锥形的分配腔室，该分配腔室上设置有一个液体总接口和若干个分配管，该若干个分配管与车外换热器5内或车内换热器11的换热分管一一对应连通。
[0069]所述车外换热器5上的气体分配器包括一个储气管，该储气管固定于车外换热器5的气体连接端，该储气管上设置有一个气体总接口和若干个分配口，所述总接口与四通阀4的制冷流向口44连接，所述若干个分配口与车外换热器5内的换热分管——对应连通。车内换热器11的气体分配器结构与车外的气体分配器结构相同。
[0070]所述水箱内还设置有第一辅助电加热装置26，所述车内换热器11风流下游侧设置有第二辅助电加热装置12。
[0071]所述电动空调系统还包括设置于车内的车内温度传感器、设置于车外的车外传感器、设置于车外换热器5芯体上的车外换热器温度传感器6、设置于车内换热器11芯体上的车内换热器温度传感器13，该车内温度传感器、车外温度传感器7、车外换热器温度传感器6和车内换热器温度传感器13均与中控装置连接，该中控装置与车内风机14、车外风机10以及压缩机I电连接。水箱内也设置有水温传感器28。
[0072]另外，本实施例还一种纯电动汽车电池恒温和空调系统的控制方法，其包括以下方式:
[0073]A、纯空调模式
[0074]Al、空调制热模式
[0075]All、空调制热模式启动:
[0076]当且仅当车外环境温度小于T^ax时制热模式启动，启动后，一般设定T^ax= 16°C，那么只有在车外温度小于16°C时制热模式才可启动，这样可避免驾驶员误操作，四通阀4切换成制热模式，使四通阀4的进气口 41与制热流向口 43连通，制冷流向口 44与回气口 42连通，第一控制阀7和第二控制阀15开启，第三控制阀18和第四控制阀19关闭，压缩机I启动，冷媒经过压缩机I压缩后变成高温高压的气态冷媒，气态冷媒通过四通阀4后均匀进入到车内换热器11中热交换，再通过第一双向膨胀阀9降压变成低温液态冷媒，低温液态冷媒均匀进入到车外换热器5热交换后变成低温的气液混合物，最后经过制冷流向口 44和回气口 42流回至气液分离器17，低温的气态冷媒经过压缩机I的吸气口回流至压缩机I进入下一个循环，压缩机I根据车内设定温度!>般、车内实时温度!>*和车外实时温度T外实进行智能变频;当车内换热器11的芯体温度低于T内min时车内风机14停止转动，当车内换热器11的芯体温度高于T内max时车内风机14以设定的转速档位转动，当车内换热器11的芯体温度处于T内MrJljIV3max之间时车内风机14以最低转速档位转动；实际设定时，T内min温度取26°C，而T内max取35 °C。这样在车内换热器11芯体温度较低时车内风机14停止转动，可以有效的防止冷风吹进车内。
[0077]A12、空调制热模式关闭:
[0078]关闭制热模式且关闭电源时，先关闭压缩机I，而后延迟关闭车内风机14，最后将四通阀4切换制冷模式，使进气口 41与制冷流向口 44连通，制热流向口 43与回气口 42连通；而关闭制热模式空调系统处于待机时，先关闭压缩机I，车内风机14中速档位转动一定时间后再以最低转速档位持续运转，而四通阀4切换制冷模式，关闭制热模式后，设定A = T内设-TV挟，当A大于设定值N时制热模式才再次启动;N为-1;
[0079]A2、空调制冷模式
[0080]A21、空调制冷模式启动:
[0081 ]当且仅当车外环境温度大于等于T外min时制冷模式启动，该T外min取13°C，当车外环境温度大于等于13°C，制冷模式才启动，而小于13°C，制冷模式是无法启动，压缩机I保护，启动后，四通阀4切换成制冷模式，使进气口 41与制冷流向口 44连通，制热流向口 43与回气口42连通;第一控制阀7和第二控制阀15开启，第三控制阀18和第四控制阀19关闭，车外风机10启动后再启动压缩机I，冷媒经过压缩机I压缩后变成高温高压的气态冷媒，气态冷媒通过四通阀4后均匀进入车外换热器5中热交换，再通过第一双向膨胀阀9降压变成低温液态冷媒，低温液态冷媒均匀进入车内换热器11热交换后变成低温的气液混合物，最后经过制热流向口 43和回气口 42流回至气液分离器17，低温的气态冷媒经过压缩机I的吸气口回流至压缩机I进入下一个循环，压缩机I根据车内设定温度、车内实时温度进行智能变频；
[0082]A22、空调制冷模式关闭:
[0083]关闭制冷模式时，先关闭压缩机I而后关闭车外风机10，设定Al= T内实-1V般，当A大于设定值NI时制冷模式才再次启动;该NI也为-1。
[0084]B、纯电池恒温调节模式
[0085]B1、电池制冷模式
[0086]当电池包温度超过，水箱内水温Τ7?大于T7&ir^，电池制冷模式启动，实际!'?^取361€，。四通阀4切换成制冷模式，使进气口 41与制冷流向口 44连通，制热流向口43与回气口42连通;第三控制阀18开启，第一控制阀7、第二控制阀15第四控制阀19关闭，车外风机10启动后再启动压缩机I，冷媒经过压缩机I压缩后变成高温高压的气态冷媒，气态冷媒通过四通阀4后均匀进入车外换热器5中热交换，再通过第二双向膨胀阀20降压变成低温液态冷媒，低温液态冷媒进入到制冷盘管27中对水箱内的水进行制冷，水栗29启动对电池盒23内的电池包降温，冷媒经过热交换后变成低温的气液混合物，最后经过制热流向口 43和回气口 42流回至气液分离器17，低温的气态冷媒经过压缩机I的吸气口回流至压缩机I进入下一个循环，压缩机I和车外风机10根据水箱内的温度进行智能变频；当水箱内水温T7Ka小于T7K^in时电池制冷模式停止；
[0087]B2、电池制热模式
[0088]当电池包温度低于Tiitain，水温小于等于T7Mmax时，实际中，Tiitain为10 °C时，电池制热模式启动，四通阀4切换成制热模式，使进气口 41与制热流向口 43连通，制冷流向口 44与回气口 42连通;第三控制阀18开启，第一控制阀7、第二控制阀15第四控制阀19关闭，压缩机I启动，冷媒经过压缩机I压缩后变成高温高压的气态冷媒，气态冷媒通过四通阀4后进入到制冷盘管27中热交换，水栗29启动对电池盒23内的电池包升温，使气态冷媒变成温度降低，再通过第二双向膨胀阀20降压变成低温液态冷媒，低温液态冷媒均匀进入到车外换热器5热交换后变成低温的气液混合物，最后经过制冷流向口 44和回气口 42流回至气液分离器17，低温的气态冷媒经过压缩机I的吸气口回流至压缩机I进入下一个循环，压缩机I和车外风机10根据水箱内的温度进行智能变频；当水箱内水温T7?大于T*&ax时电池制冷模式停止；
[0089]C、空调和电池恒温混合模式
[0090]Cl空调和电池同时制冷模式
[0091 ]当同时满足A2和BI中的条件时，启动空调和电池制冷，第一控制阀7、第二控制阀15和第三控制阀18打开，第四控制阀19关闭，四通阀4为制冷模式，压缩机I启动使冷媒分别经过第一双向膨胀阀9和第二双向膨胀阀20进入到车内换热器11和制冷盘管27中换热，水栗29和车内风机14启动对电池包和车内进行制冷，压缩机I和车外风机10的根据T7?、T_、IV般进行智能调频;任一模式满足停止条件时，另一模式均按照单独的运行模式运行；
[0092]C2空调和电池同时制热模式
[0093]当同时满足Al和Β2中的条件时，启动空调和电池制热，第一控制阀7和第三控制阀18关闭，第二控制阀15和第四控制阀19打开，四通阀4为制热模式，压缩机I启动，冷媒先经过车内换热器11换热后再经过制冷盘管27加热水箱的水，然后通过第二双向膨胀阀20变成低温液体，再经过车外换热器5换热吸热后从四通阀4的回流口流入压缩机I内；压缩机I和车外风机10的根据Τ7?、?ν*、Τ??进行智能调频;任一模式满足停止条件时，另一模式均按照单独的运行模式运行。
[0094]所述空调控制方法中的车内换热器11还配套了车内辅助电加热;水箱内设置有水箱辅助电加热；
[0095]当同时满足以下条件时才启动车内辅助电加热:I)压缩机I运行时间超过2分钟；2)车内风机14正持续运行;3)距离上次辅助电加热关闭时间已超过I分钟;4)车内换热器11的芯体温度小于预设值T*g;其中，预设值T*g为50°C，5)车内温度小于预设值!1—;预设值丁_为20 °C,6.A值大于设定值N2，该N2大于N ； N2为3。
[0096]当满足以下条件之一时，车内辅助电加热关闭:1、车内换热器11的芯体温度大于等于预设值T*g;2、A值小于等于设定值N2-1;由上可知N2为3，那么A值小于等于2时辅助电加热关闭；3、车内温度大于预设值IV振s+1 ;4、制热模式和制冷模式切换时；
[0097]当电池包温度低于T_in，水温小于等于T7J^aJt，且电池制热模式下运行超过5分钟，水箱辅助电加热启动，T7&ax取30°C，当水温大于等于T7&ax+5时，水箱辅助电加热停止，系统切换成纯空调的制热模式。
[0098]在制热模式时，由于低温冷媒需要在车外换热器5中吸热气化，因此，车外换热器5可能结霜，这样降低了车外换热器5的换热效率。所述空调控制方法在空调制热模式、电池制热模式或空调电池同时制热模式下均还设置有除霜模式:
[0099]设定车外实时温度为T外实、车外换热器5芯体温度T外芯，当T外实-T外芯2设定值N3时，且对应的制热模式下运行时间超过30分钟启动除霜模式，N3优选为9°C，除霜开始时，压缩机
1、车内风机14和车外风机10均停止，四通阀4切换成制冷模式，第一控制阀7和第二控制阀15开启，第三控制阀18和第四控制阀19关闭，而后压缩机I启动并逐渐变为满负荷运行，车内风机14和车外风机10依旧停止，冷媒按照电动空调的纯空调制冷模式路线运行，使高温高压的气态冷媒在车外换热器5中通过除霜；当T外芯持续一段时间超过T外&in或除霜模式持续运行超过最低除霜时间时停止除霜。!'外&化选定为7 0C时，需要持续80秒超过7 °C才停止，当T外&in选定为12 °C时，只要持续5秒超过12 0C即停止，而最低除霜时间一般设定为3分钟。
[0100]空调制热模式下压缩机I根据车内设定温度Τ??、车内实时温度T喊和车外实时温度T外实进行智能变频的具体方式为;压缩机I转速设定有四档，又慢至快依次为第一档、第二档、第三档和第四档，压缩机I根据T外实时大小刺艮制压缩机I的最高转速；
[0101]1、当T外实<9°C时压缩机I的最高转速档为第三档;压缩机I可在第一档、第二档、第三档中任一转速档运行。
[0102]2、当1 °C < T外实< 12 °C时，压缩机I的最高转速档为第三档;在该温度范围内，压缩机I只能在第一档、第二档和第三档转速下运行
[0103]3、当13°C<T外实<T外max时，压缩机I的最高转速档为第二档；只能第一档和第二档运行。
[0104]在上述压缩机I限制条件下
[0105]11、当A 2 2时，压缩机I以当前所能运行档位的最高转速档运行;例如，当T外实<9°C时，压缩机11以最高转速第三档运行，当1 °C < T外实< 12 °C时，以第三档运行，当13 °C < T外实
<T^ax时，以第二档运行。
[0106]12、当OS A<2时，压缩机I以第三档转速运行，若压缩机I限制条件只允许最高转速为第二档，则以第二档转速运行；
[0107]13.当_3<A<0时，压缩机I以第二档转速运行；
[0108]14.当A <-3时，压缩机I停止运行;压缩机I根据上述逻辑进行智能调频运行，避免压缩机I功率溢出。
[0109]空调制冷模式下压缩机I根据车内设定温度、车内实时温度进行智能变频具体方式为:
[0110]11、当Al 2 2时，压缩机I第三档转速运行；
[0111]12、当O SAl <2时，压缩机I以第三档转速运行；
[0112]13.当-3〈Al<O时，压缩机I以第二档转速运行；
[0113]14.当Al <-3时，压缩机I停止运行；
[0114]纯电池制热时，根据水箱内水温T水温，压缩机I进行智能变频，当T水温max时，T7&ax为30°C，压缩机I第三档转速运行，iT7&ax<T7K^ T7&ax+5时，压缩机I第二档转速运行，当T7_?> T7?naX+5时，压缩机I停止；
[0115]纯电池制冷时，根据水箱内水温T7?，压缩机I进行智能变频，当水箱内水温τ7?>T7K&in+5时，T7?inS4°C，压缩机I第三档转速运行，iT7?in<T7Kg < T7?in+5时，压缩机I第二档转速运行，当T7_l温< T水&IinBf，压缩机I停止；
[0116]电池和空调同时制热时，压缩机I根据T7?、T_、Trtg进行智能调频；当电池包温度低于TE?nin，水温T7?nax，I>按<!>般时，压缩机I第四档转速运行；当T7? 2 T7?naX，IV按=IV般时，压缩机I第二档转速运行，IV挟>!>般+3时，压缩机I停止工作；
[0117]电池和空调同时制冷时，压缩机I根据T7?、T_、Trtg进行智能调频；当电池包温度超过，水箱内水温T7KS> tein+5，且1>按> IV般时，压缩机I第四档转速运行，当T7Mmin<T/KS < T7?nin+5，且IV挟=IV般时，压缩机I第三档转速运行，当T7? < T/W&iinBt，压缩机I停止。
[0118]该电池恒温和空调系统的控制方法对车外风机10和车内风机14进行变频控制，其具体方式为
[0119]纯空调制热模式时车外风机10根据车外的温度进行变频，当T外实小于或等于预设的!>_温度时，车外风机10以100%转速运行；当T外实大于预设的T外零界温度时，车外风机10降频以85%转速运行;该T外零界优选为7°C，制热模式时车内风机14可手动调节档位或者根据A值的大小进行自动调节:当A 2 2时，车内风机14以100 %转速运行；当0 ^ A<2时，车内风机14以80%转速运行；当-3<A<0时，车内风机14以60%转速运行；当A < _3时，车内风机14以60%转速运行；
[0120]纯空调制冷模式下车外风机10根据车外换热器5芯体温度进行变频，当T外芯小于预设的!>_时，车外风机10以75%转速运行；当T外芯i界<T外芯<T外芯i界+5时，车外风机10以85%转速运行;T外芯> T外芯_+5时，车外风机10以100 %转速运行；该T外151^优选为40 °C ;而制冷模式下车内风机14可手动调节档位或者根据Al值的大小进行自动调节:当Al 2 2时，车内风机14以100%转速运行；当O < Al<2时，车内风机14以80%转速运行；当-3<A1<0时，车内风机14以60%转速运行。
[0121]以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种纯电动汽车电池恒温和空调系统，包括压缩机，四通阀、车外换热器、第一双向膨胀阀、车内换热器、气液分离器，所述车外换热器和车内换热器分别配套有车外风机和车内风机，其特征在于:还包括水箱、电池盒、制冷盘管、水栗和调温盘管，所述制冷盘管设置于水箱内，所述调温盘管设置于电池盒内，所述水栗连接于水箱的出水口和调温盘管的一端;所述调温盘管的另一端连接于水箱的回水口，所述制冷盘管设置于水箱内，所述四通阀上设置有进气口、回气口、制冷流向口和制热流向口，所述压缩机的排气口与四通阀的进气口连通，所述四通阀的回气口通过回气管路与压缩机的吸气口连接，所述气液分离器设置于回气管路上，所述车外换热器的气体连接端连接四通阀的制冷流向口，车外换热器的液体连接端通过第一空调管道连接于第一双向膨胀阀的一端，第一双向膨胀阀的另一端连接于车内换热器的液体连接端，所述车内换热器的气体连接端通过第二空调管道连接于四通阀的制热流向口 ；所述制冷盘管的一端通过第一电池恒温管道连接于车外换热器的液体连接端，所述制冷盘管的另一端通过通过第二电池恒温管道连接于四通阀的制热流向口，所述制冷盘管的另一端通过第三电池恒温管道连接于第一双向膨胀阀的另一端与车内换热器的液体连接端之间，所述第一空调管道上设置有第一控制阀，所述第二空调管道上设置有第二控制阀，所述第一电池恒温管道上设置有第二双向膨胀阀，所述第二电池恒温管道上设置有第三控制阀，所述第三电池恒温管道上设置有第四控制阀。2.如权利要求1所述的一种纯电动汽车电池恒温和空调系统，其特征在于:所述车外换热器和车内换热器的气体连接端均设置有气体分配器，车外换热器的气体分配器与四通阀的制冷流向口连接，车内换热器的气体分配器与四通阀的制热流向口连接，所述车外换热器和车内换热器的液体连接端均设置有液体分配器，该车外换热器的液体分配器与第一双向膨胀阀的一个端口以及第一电池恒温管道的一端连接，第一双向膨胀阀的另一个端口与车内换热器的液体分配器连接。3.如权利要求2所述的一种纯电动汽车电池恒温和空调系统，其特征在于:所述水箱内还设置有第一辅助电加热装置，所述车内换热器风流下游侧设置有第二辅助电加热装置。4.如权利要求3所述的一种纯电动汽车电池恒温和空调系统，其特征在于:所述液体分配器包括一个锥形的分配腔室，该分配腔室上设置有一个液体总接口和若干个分配管，该若干个分配管与车外换热器内或车内换热器的换热分管一一对应连通。
【文档编号】F25B49/02GK205536664SQ201620095715
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】黄伟
【申请人】苏州赛尔科凌空调有限公司