一种纯电动汽车电池恒温和空调系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纯电动汽车电池恒温和空调系统，同时还设计了该纯电动汽车的电池恒温和空调系统的控制方法。
【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。
【发明内容】
[0004]本发明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]本发明所要解决的另一个技术问题是:提供一种纯电动汽车电池恒温和空调系统的控制方法，该电池恒温和空调系统的控制方法不但可以智能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，使电动汽车空调的运行更加合理。
[0006]为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是: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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]采用了上述技术方案后，本发明的效果是: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。
[0011]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。
[0012]为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是: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:
[0013]A、纯空调模式
[0014]Al、空调制热模式
[0015]All、空调制热模式启动:
[0016]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；
[0017]A12、空调制热模式关闭:
[0018]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；
[0019]A2、空调制冷模式
[0020]A21、空调制冷模式启动:
[0021]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；
[0022]A22、空调制冷模式关闭:
[0023]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；
[0024]B、纯电池恒温调节模式
[0025]B1、电池制冷模式
[0026]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；
[0027]Β2、电池制热模式
[0028]当电池包温度低于T_in，水温小于等于T7J^aJt，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T7?大于电池制冷模式停止；
[0029]C、空调和电池恒温混合模式
[0030]Cl空调和电池同时制冷模式
[0031 ]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；
[0032]C2空调和电池同时制热模式
[0033]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