一種車用CO2熱管理系統(tǒng)、工作方法及車輛與流程
一種車用co2熱管理系統(tǒng)、工作方法及車輛
技術(shù)領(lǐng)域
1.本發(fā)明屬于車用熱管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車用co2熱管理系統(tǒng)、工作方法及車輛。
背景技術(shù)：
2.電動汽車由于缺少發(fā)動機這一巨大熱源，冬季熱量不足，車內(nèi)加熱方法與原理與燃油車產(chǎn)生了較大差別。與燃油車相比，電動汽車還增加了電池這一溫度敏感部件，在低溫下需要熱量更多于燃油車，車內(nèi)熱量流流動模式也更加復(fù)雜，控制邏輯也更加精細。
3.目前電動汽車常用的加熱手段包括ptc加熱及r134a/r410a熱泵系統(tǒng)加熱方案。采用ptc進行加熱的環(huán)境適應(yīng)性較高，但其加熱效率較低，受能量守恒定律限制，其熱效率最高不超過1。采用熱泵系統(tǒng)進行加熱，由于其工作原理為將車外熱量搬運至車內(nèi)，使得其制熱效率可以超過1，因此逐漸成為電動汽車主流制熱方案。但由于r134a/r410a等傳統(tǒng)制冷劑自身熱力學(xué)性質(zhì)限制，現(xiàn)有熱泵系統(tǒng)在低溫下，特別是-10℃以下，其制熱能力無法滿足電動汽車需求，且制熱效率極低。這使得目前電動汽車在低溫環(huán)境中續(xù)航下降極快，因此應(yīng)用受限。
4.co2由于其優(yōu)秀的物理及熱力學(xué)性質(zhì)，在低溫下可以提供優(yōu)秀的制熱能力，且無毒無污染，成本低廉，正逐漸成為取代傳統(tǒng)制冷劑的最佳選擇。目前已有的車用co2熱管理技術(shù)方案主要有兩種：一是在傳統(tǒng)熱管理技術(shù)方案上進行簡單的修改，可實現(xiàn)的功能模式及應(yīng)用場景較多，但其系統(tǒng)方案是根據(jù)傳統(tǒng)制冷劑特性設(shè)計，不能充分發(fā)揮co2工質(zhì)的制熱性能；二是針對co2工質(zhì)設(shè)計的新型熱管理系統(tǒng)方案，此類方案較為簡單，可實現(xiàn)的系統(tǒng)工作模式較少，且不能充分利用車內(nèi)熱量流，不能完全滿足車用熱管理系統(tǒng)需求。
5.因此，電動汽車傳統(tǒng)制熱方案效率低，傳統(tǒng)熱泵系統(tǒng)在低溫下性能差；熱管理系統(tǒng)未能針對co2熱力學(xué)特性進行設(shè)計；熱管理系統(tǒng)工作模式較少，且未對車內(nèi)熱量流進行高效利用，不能完全滿足車用熱管理需求；以上問題成為本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
6.有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種車用co2熱管理系統(tǒng)、工作方法及車輛，可以提升系統(tǒng)制熱量及效率。
7.一種車用co2熱管理系統(tǒng)，包括壓縮機(1)、第一車內(nèi)換熱器(3)、第二車內(nèi)換熱器(2)、車外換熱器(4)、電池換熱器(5)、第八閥(8)、第一閥(9)、第二閥(10)、第四閥(12)、第三閥(13)、第七閥(14)、第六閥(15)、第五閥(16)以及第十一閥(18)；
8.所述壓縮機(1)的出口通過管道連接三通閥s1的第一端，三通閥s1的第二端通過管道連接車外換熱器(4)的第一端口，三通閥s1的第三端通過管道和第八閥(8)連接電池換熱器(5)的第一端口，電池換熱器(5)的第二端口通過管道和第七閥(14)連接到第二車內(nèi)換熱器(2)的第一端口，第二車內(nèi)換熱器(2)的第二端口通過管道和第一閥(9)連接到三通閥s1的第三端；第一車內(nèi)換熱器(3)的第二端口通過管道及閥(12)連接到電池換熱器(5)第一
端口；第一車內(nèi)換熱器(3)的第二端口還通過第十一閥(18)連接到第二車內(nèi)換熱器(2)的第一端口；第一車內(nèi)換熱器(3)的第一端口通過管道及第六閥(15)和第五閥(16)連接到車外換熱器(4)的第二端口，車外換熱器(4)的第一端口通過管道和第三閥(13)連接到壓縮機(1)的入口。
9.進一步的，還包括內(nèi)部換熱器和第十閥(17)；內(nèi)部換熱器的低壓部分(7-1)的一個端口接在壓縮機(1)的入口，另一端口串接第十閥(17)后接在第一車內(nèi)換熱器(3)的第二端口；內(nèi)部換熱器的高壓部分(7-2)接在車外換熱器(4)的第二端口與第五閥(16)之間。
10.進一步的，還包括第九閥(11)；接在第七閥(14)和第五閥(16)之間。
11.進一步的，還包括氣液分離器(6)，其靠近壓縮機(1)的吸氣口設(shè)置。
12.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括電池車廂串聯(lián)制熱模式，具體為：
13.打開三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第八閥(8)、第二閥(10)、第三閥(13)，第七閥(14)全開，第五閥(16)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
14.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括電池車廂串聯(lián)制熱模式，具體為：
15.打開三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第四閥(12)、第三閥(13)，第六閥(15)和第七閥(14)全開，第五閥(16)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
16.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括電池車廂串并聯(lián)制熱模式，具體為：
17.控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第八閥(8)、第十一閥(18)、第三閥(13)，第六閥(15)和第七閥(14)全開，第五閥(16)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
18.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括增強車廂制熱模式，具體為：
19.控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第十一閥(18)、第三閥(13)，第六閥(15)全開，第五閥(16)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
20.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括車廂制冷模式，具體為：
21.控制三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第五閥(16)全開，第六閥(15)打開成節(jié)流狀態(tài)，打開第十閥(17)，其余閥關(guān)閉。
22.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括回收電池余熱加熱車廂模式，具體為：
23.控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第四閥(12)和第十閥(17)打開，控制第七閥(14)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
24.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括回收車廂熱量加熱電池模式，具體為：
25.控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第八閥(8)、第二閥(10)、第十閥(17)及第六閥(15)全開，第七閥(14)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
26.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括車外換熱器除霜模式，具體為：
27.控制三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第五閥(16)全開，第六閥(15)打開成節(jié)流狀態(tài)，打開第十閥(17)，其余閥關(guān)閉。
28.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括車外換熱器除霜模式，具體為：
29.控制電子三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第五閥(16)全開，打開第九閥(11)、第四閥(12)和第十閥(17)，控制第七閥(14)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
30.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括車外換熱器除霜模式，具體為：
31.控制電子三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第二閥(10)、第四閥(12)、第十閥(17)打開，控制第五閥(16)和第七閥(14)均打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
32.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括電池冷卻模式，具體為：
33.控制三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第五閥(16)全開，控制第九閥(11)、第四閥(12)、第十閥(17)，第七閥(14)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
34.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括一種車廂制冷加電池冷卻模式，具體為：
35.控制三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第五閥(16)全開，控制第九閥(11)、第四閥(12)、第十閥(17)，第七閥(14)和第六閥(15)均打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
36.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括車廂制熱模式，具體為：
37.控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第九閥(11)、第三閥(13)打開，控制第五閥(16)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
38.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括電池制熱模式，具體為：
39.控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第八閥(8)、第九閥(11)、第三閥(13)，第七閥(14)全開，第五閥(16)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
40.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括電池車廂并聯(lián)制熱模式，具體為：
41.控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第八閥(8)、第一閥(9)、第九閥(11)、第三閥(13)及第七閥(14)全開，第五閥(16)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
42.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括吸收電池余熱和車外熱量加熱車廂模式，具體為：
43.控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第四閥(12)、第十閥(17)、第九閥(11)、第三閥(13)打開，控制第五閥(16)和第七閥(14)均打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
44.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括吸收車外和車廂熱量加熱電池模式，具體為：
45.控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第八閥(8)、第九閥(11)、第十閥(17)、第三閥(13)以及第七閥(14)全開，控制第五閥(16)和第六閥(15)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
46.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括車廂除濕制熱模式，具體為：
47.控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第九閥(11)和第十閥(17)打開，控制第六閥(15)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
48.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括車廂除濕制熱模式，具體為：
49.控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第九閥(11)、第十閥(17)、第四閥(12)打開，控制第六閥(15)和第七閥(14)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
50.一種車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，包括車廂除濕制熱模式，具體為：
51.控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第九閥(11)、第十閥(17)和第三閥(13)打開，控制第六閥(15)和第五閥(16)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。
52.一種車輛，基于車用co2熱管理系統(tǒng)。
53.一種車輛，車輛使用上述任意一個熱管理方法。
54.本發(fā)明具有如下有益效果：
55.本發(fā)明提供了提供一種車用co2熱管理系統(tǒng)、工作方法及車輛，根據(jù)本發(fā)明的車用co2熱管理系統(tǒng)，通過管路和閥的布置設(shè)計，實現(xiàn)了在較大的環(huán)境溫度范圍內(nèi)使用同一套系統(tǒng)架構(gòu)可以同時滿足車廂與電池的制冷和制熱需求，特別是針對co2的熱力學(xué)特性，通過制冷劑回路的切換和控制，實現(xiàn)電池和車廂的串/并聯(lián)混合加熱模式，從而有效提升系統(tǒng)制熱量及效率。
56.另外，在某些模式下通過對包括電池在內(nèi)的整車電子元器件及環(huán)境空氣熱量的組合利用，有效提高系統(tǒng)制熱量，擴大了系統(tǒng)應(yīng)用的溫度范圍，避免了ptc的使用，提高能量利用效率，有效緩解低溫采暖導(dǎo)致電動汽車續(xù)航里程衰減嚴重的問題。
附圖說明
57.圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
58.圖2為車廂制冷模式工作方法采用實線表示的示意圖；
59.圖3為電池冷卻模式工作方法采用實線表示的示意圖；
60.圖4為車廂制冷+電池冷卻模式工作方法采用實線表示的示意圖；
61.圖5為車廂制熱模式工作方法采用實線表示的示意圖；
62.圖6為增強車廂制熱模式工作方法采用實線表示的示意圖；
63.圖7為電池制熱模式工作方法采用實線表示的示意圖；
64.圖8為電池車廂并聯(lián)制熱模式工作方法采用實線表示的示意圖；
65.圖9為電池車廂串聯(lián)制熱模式一工作方法采用實線表示的示意圖；
66.圖10為電池車廂串聯(lián)制熱模式二工作方法采用實線表示的示意圖；
67.圖11為電池車廂串并聯(lián)制熱模式工作方法采用實線表示的示意圖；
68.圖12為回收電池余熱加熱車廂模式工作方法采用實線表示的示意圖；
69.圖13為吸收電池余熱和車外熱量加熱車廂模式工作方法采用實線表示的示意圖；
70.圖14為回收車廂熱量加熱電池模式工作方法采用實線表示的示意圖；
71.圖15為吸收車外和車廂熱量加熱電池模式工作方法采用實線表示的示意圖；
72.圖16為車廂除濕制熱模式一工作方法采用實線表示的示意圖；
73.圖17為車廂除濕制熱模式二工作方法采用實線表示的示意圖；
74.圖18為車廂除濕制熱模式三工作方法采用實線表示的示意圖；
75.圖19為車外換熱器除霜模式一工作方法采用實線表示的示意圖；
76.圖20為車外換熱器除霜模式二工作方法采用實線表示的示意圖；
77.圖21為車外換熱器除霜模式三工作方法采用實線表示的示意圖。
具體實施方式
78.下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
79.實施例1：
80.本發(fā)明提供了一種車用co2熱管理系統(tǒng)，應(yīng)用二氧化碳制冷劑，包括壓縮機1、第一車內(nèi)換熱器3、第二車內(nèi)換熱器2、車外換熱器4、電池換熱器5、第八閥8、第一閥9、第二閥10、
第四閥12、第三閥13、第七閥14、第六閥15、第五閥16以及第十一閥18；
81.所述壓縮機1的出口通過管道連接三通閥s1的第一端，三通閥s1的第二端通過管道連接車外換熱器4的第一端口，三通閥s1的第三端通過管道和第八閥8連接電池換熱器5的第一端口，電池換熱器5的第二端口通過管道和第七閥14連接到第二車內(nèi)換熱器2的第一端口，第二車內(nèi)換熱器2的第二端口通過管道和第一閥9連接到三通閥s1的第三端；第一車內(nèi)換熱器3的第二端口通過管道及第四閥12連接到電池換熱器5第一端口；第一車內(nèi)換熱器3的第二端口還通過第十一閥18連接到第二車內(nèi)換熱器2的第一端口；第一車內(nèi)換熱器3的第一端口通過管道及第六閥15和第五閥16連接到車外換熱器4的第二端口，車外換熱器4的第一端口通過管道和第三閥13連接到壓縮機1的入口；
82.所述三通閥s1的第一端和第三端之間、第一端與第二端之間均可在外部控制下聯(lián)通或斷開；第八閥8、第一閥9、第二閥10、第四閥12、第三閥13、第七閥14、第六閥15、第五閥16以及第十一閥18可在外部控制下聯(lián)通或斷開所在管路，第五閥16、第六閥15、第七閥14等還可控制管道的節(jié)流程度。
83.需要說明的是，本發(fā)明涉及兩類用于管路系統(tǒng)中的不同流動控制功能的閥件，但不拘泥于其產(chǎn)品形式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可在技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)獲取能夠?qū)崿F(xiàn)前述功能的相應(yīng)閥件，本技術(shù)中僅例舉少量以用作示例性說明。例如，該系統(tǒng)中關(guān)注的一類閥件旨在能同時實現(xiàn)對管路的通斷，如第一閥9、第二閥10、第三閥13、第四閥12、第八閥8、第九閥11、第十閥17、第十一閥18等。具體而言，可采用成熟的電磁閥來用作前述閥件，此時，述及的電磁閥既可以選用上電導(dǎo)通且斷電斷開的型號，也可以選用上電斷開且斷電導(dǎo)通的型號。又如，該系統(tǒng)中關(guān)注的另一類閥件旨在能實現(xiàn)對管路的通斷控制及對管路截面積的調(diào)節(jié)(也即，節(jié)流)，如下文實施例中將述及的第五閥16、第六閥15、第七閥14等。具體而言，可采用成熟的電子膨脹閥來用作前述閥件。當(dāng)然，也可采用電子膨脹閥來用作前述任意閥件。
84.基于上述車用co2熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了車輛的以下三種工作模式，具體為：
85.1、電池車廂串聯(lián)制熱模式一工作方法
86.如圖9所示，打開電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第八閥8、第二閥10、第三閥13，第七閥14全開，第五閥16打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的13通道，經(jīng)過第八閥8，在電池換熱器5中放熱，流經(jīng)第七閥14，在第二車內(nèi)換熱器2處繼續(xù)放熱，流經(jīng)第二閥10，經(jīng)過第五閥16節(jié)流后流過車外換熱器4，在車外換熱器處與空氣換熱，經(jīng)第三閥13流入壓縮機入口。采用此種串聯(lián)制熱方法，降低了第五閥16前的入口溫度，更加符合co2工質(zhì)特性，可以顯著提高系統(tǒng)低溫制熱效率。
87.2、電池車廂串聯(lián)制熱模式二工作方法
88.如圖10所示，控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥9、第四閥12、第三閥13，第六閥15和第七閥14全開，第五閥16打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的13通道，經(jīng)過第一閥9，在第二車內(nèi)換熱器2處放熱，流經(jīng)第七閥14，在電池換熱器5中繼續(xù)放熱，流經(jīng)第四閥12，在車內(nèi)換熱器3處繼續(xù)放熱，流經(jīng)第六閥15后，經(jīng)過第五閥16節(jié)流，流過車外換熱器4，在車外換熱器處與空氣換熱，經(jīng)第三閥13流入壓縮機入口。
89.3、電池車廂串并聯(lián)制熱模式工作方法
90.如圖11所示，控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥9、第八閥8、
第十一閥18、第三閥13，第六閥15和第七閥14全開，第五閥16打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的13通道分為兩部分，一部分經(jīng)過第一閥9，在第二車內(nèi)換熱器2處放熱，另一部分經(jīng)過第八閥8，在電池換熱器5處放熱，流經(jīng)第七閥14，與前述部分匯合，經(jīng)過第十一閥18，在車內(nèi)換熱器3處繼續(xù)放熱，流經(jīng)第六閥15后，經(jīng)過第五閥16節(jié)流，流過車外換熱器4，在車外換熱器處與空氣換熱，經(jīng)第三閥13流入壓縮機入口。
91.實施例2：
92.在實施例1的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的一種車用co2熱管理系統(tǒng)還包括內(nèi)部換熱器和第十閥17；內(nèi)部換熱器的低壓部分7-1的一個端口接在壓縮機1的入口，另一端口串接第十閥17后接在第一車內(nèi)換熱器3的第二端口；內(nèi)部換熱器的高壓部分7-2接在車外換熱器4的第二端口與第五閥16之間。較佳的，熱回收換熱器的低壓部分7-1靠近所述壓縮機1的吸氣口設(shè)置。
93.基于本實施例2的熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了一種車廂制冷模式工作方法，具體為：
94.如圖2所示，控制電子三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第五閥16全開，第六閥15打開成節(jié)流狀態(tài)，打開第十閥17，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的12通道，在車外換熱器4中放熱，進一步在內(nèi)部換熱器7-2中與7-1換熱，隨后流經(jīng)全開的第五閥16，經(jīng)過第六閥15節(jié)流后流過車內(nèi)換熱器3，在車內(nèi)換熱器3處吸熱，經(jīng)第十閥17流入壓縮機入口。
95.實施例3：
96.在實施例2的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的一種車用co2熱管理系統(tǒng)還包括第九閥11；接在第七閥14和第五閥16之間。
97.基于本實施例3的熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了一種電池冷卻模式，具體工作方法為：
98.如圖3所示，控制電子三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第五閥16全開，控制第九閥11、第四閥12、第十閥17，第七閥14打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的12通道，在車外換熱器4中放熱，進一步在內(nèi)部換熱器7-2中與7-1換熱，隨后流經(jīng)全開的第五閥16和第九閥11，經(jīng)過第七閥14節(jié)流后流過電池換熱器5，在電池換熱器5處與電池、電機冷卻液換熱，經(jīng)第四閥12、第十閥17流入壓縮機入口。
99.實施例4：
100.基于上述實施例3的熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了一種車廂制冷加電池冷卻模式，具體的工作方法為：
101.如圖4所示，控制電子三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第五閥16全開，控制第九閥11、第四閥12、第十閥17，第七閥14和第六閥15均打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的12通道，在車外換熱器4中放熱，進一步在內(nèi)部換熱器7-2中與7-1換熱，隨后流經(jīng)全開的第五閥16，之后分為兩部分，一部分經(jīng)第九閥11，經(jīng)過第七閥14節(jié)流后流過電池換熱器5，在電池換熱器5處與電池、電機冷卻液換熱，流經(jīng)第四閥12，另一部分經(jīng)過第六閥15節(jié)流后流過車內(nèi)換熱器3，在車內(nèi)換熱器3處吸熱，與
前述部分匯合經(jīng)第十閥17流入壓縮機入口。
102.實施例5：
103.基于上述實施例3的熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了一種車廂制熱模式，具體工作方法為：
104.如圖5所示，控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥9、第九閥11、第三閥13打開，第五閥16打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的13通道，經(jīng)過第一閥9，在第二車內(nèi)換熱器2中放熱，流經(jīng)第九閥11，經(jīng)過第五閥16節(jié)流后流過車外換熱器4，在車外換熱器處與空氣換熱，經(jīng)第三閥13流入壓縮機入口。
105.實施例6：
106.基于上述實施例1的熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了一種增強車廂制熱模式，具體工作方法為：
107.如圖6所示，控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥9、第十一閥18、第三閥13，第六閥15全開，第五閥16打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的13通道，經(jīng)過第一閥9，在第二車內(nèi)換熱器2中放熱，流經(jīng)第十一閥18，繼續(xù)在車內(nèi)換熱器3處放熱，流過第六閥15，經(jīng)過第五閥16節(jié)流后流過車外換熱器4，在車外換熱器處與空氣換熱，經(jīng)第三閥13流入壓縮機入口。
108.實施例7：
109.基于上述實施例3的熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了一種電池制熱模式，具體工作方法為：
110.如圖7所示，控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第八閥8、第九閥11、第三閥13，第七閥14全開，第五閥16打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的13通道，經(jīng)過第八閥8，在電池換熱器5中放熱，流經(jīng)第七閥14，第九閥11，經(jīng)過第五閥16節(jié)流后流過車外換熱器4，在車外換熱器處與空氣換熱，經(jīng)第三閥13流入壓縮機入口。
111.實施例8：
112.基于上述實施例3的熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了一種電池車廂并聯(lián)制熱模式，具體工作方法為：
113.如圖8所示，控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第八閥8、第一閥9、第九閥11、第三閥13及第七閥14全開，控制第五閥16打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的13通道后分為兩部分，一部分經(jīng)過第八閥8，在電池換熱器5中放熱，流經(jīng)第七閥14，另一部分經(jīng)過第一閥9，在第二車內(nèi)換熱器2中放熱，與前述部分匯合后流經(jīng)第九閥11，經(jīng)過第五閥16節(jié)流后流過車外換熱器4，在車外換熱器處與空氣換熱，經(jīng)第三閥13流入壓縮機入口。
114.實施例9：
115.基于上述實施例2的熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了一種回收電池余熱加熱車廂模式，具體工作方法為：
116.如圖12所示，控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥9、第四閥12和第十閥17打開，控制第七閥14打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫
高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的13通道，經(jīng)過第一閥9，在第二車內(nèi)換熱器2處放熱，經(jīng)過第七閥14節(jié)流，在電池換熱器5中與冷卻液進行換熱，流經(jīng)第四閥12，經(jīng)第十閥17流入壓縮機入口。
117.實施例10：
118.基于上述實施例3的熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了一種吸收電池余熱和車外熱量加熱車廂模式，具體工作方法為：
119.如圖13所示，控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥9、第四閥12、第十閥17、第九閥11、第三閥13打開，控制第五閥16和第七閥14均打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的13通道，經(jīng)過第一閥9，在第二車內(nèi)換熱器2處放熱，之后分為兩部分，一部分經(jīng)過第七閥14節(jié)流，在電池換熱器5中與冷卻液進行換熱，流經(jīng)第四閥12，經(jīng)第十閥17流入壓縮機入口；另一部分流經(jīng)第九閥11，經(jīng)過第五閥16節(jié)流后，在車外換熱器4處與空氣換熱，經(jīng)第三閥13流入壓縮機入口。
120.實施例11：
121.基于上述實施例2的熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了一種回收車廂熱量加熱電池模式，具體工作方法為：
122.如圖14所示，控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第八閥8、第二閥10、第十閥17及第六閥15全開，第七閥14打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的13通道，經(jīng)過第八閥8，在電池換熱器5處與冷卻液換熱，經(jīng)過第七閥14節(jié)流，在第二車內(nèi)換熱器2中吸熱，流經(jīng)第二閥10，第六閥15后在車內(nèi)換熱器3中繼續(xù)吸熱，經(jīng)第十閥17流入壓縮機入口。
123.實施例12：
124.基于上述實施例3的熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了一種吸收車外和車廂熱量加熱電池模式，具體工作方法為：
125.如圖15所示，控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第八閥8、第九閥11、第十閥17、第三閥13以及第七閥14全開，控制第五閥16和第六閥15打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的13通道，經(jīng)過第八閥8，在電池換熱器5處與冷卻液換熱，流經(jīng)第七閥14，經(jīng)過第九閥11后分為兩部分，一部分經(jīng)過第五閥16節(jié)流，在車外換熱器4處和空氣換熱，經(jīng)第三閥13流入壓縮機入口；另一部分經(jīng)過第六閥15節(jié)流，在車內(nèi)換熱器3處和空氣換熱，經(jīng)第十閥17流入壓縮機1入口。
126.實施例13：
127.基于上述實施例3的熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了第一種車廂除濕制熱模式，具體工作方法為：
128.如圖16所示，控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥9、第九閥11和第十閥17打開，控制第六閥15打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的13通道，經(jīng)過第一閥9，在第二車內(nèi)換熱器2處放熱，流經(jīng)第九閥11，經(jīng)過第六閥15節(jié)流，在車內(nèi)換熱器3中吸熱，經(jīng)第十閥17流入壓縮機入口。
129.實施例14：
130.基于上述實施例3的熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了第二種車廂除濕制熱模式，具體工作方法為：
131.如圖17所示，控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥9、第九閥11、第十閥17、第四閥12打開，控制第六閥15和第七閥14打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的13通道，經(jīng)過第一閥9，在第二車內(nèi)換熱器2處放熱，之后分為兩部分，一部分流經(jīng)第九閥11，經(jīng)過第六閥15節(jié)流，在車內(nèi)換熱器3中吸熱；另一部分經(jīng)過第七閥14節(jié)流，在電池換熱器5處吸熱，流經(jīng)第四閥12，與前述部分匯合后經(jīng)第十閥17流入壓縮機入口。
132.實施例15：
133.基于上述實施例3的熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了第三種車廂除濕制熱模式，具體工作方法為：
134.如圖18所示，控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥9、第九閥11、第十閥17和第三閥13打開，控制第六閥15和第五閥16打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的13通道，經(jīng)過第一閥9，在第二車內(nèi)換熱器2處放熱，流經(jīng)第九閥11后分為兩部分，一部分經(jīng)過第六閥15節(jié)流，在車內(nèi)換熱器3中吸熱，經(jīng)第十閥17流入壓縮機1入口；另一部分經(jīng)過第五閥16節(jié)流，在車外換熱器4中吸熱，經(jīng)第三閥13流入壓縮機1入口。
135.實施例16：
136.基于上述實施例2的熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了一種車外換熱器除霜模式，其工作方法為：
137.如圖19所示，控制電子三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第五閥16全開，第六閥15打開成節(jié)流狀態(tài)，打開第十閥17，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的12通道，在車外換熱器4中放熱，進一步在內(nèi)部換熱器7-2中與7-1換熱，隨后流經(jīng)全開的第五閥16，經(jīng)過第六閥15節(jié)流后流過車內(nèi)換熱器3，在車內(nèi)換熱器3處吸熱，經(jīng)第十閥17流入壓縮機入口。
138.實施例17：
139.基于上述實施例2的熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了第二種車外換熱器除霜模式，其工作方法為：
140.如圖20所示，控制電子三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第五閥16全開，打開第九閥11、第四閥12和第十閥17，控制第七閥14打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的12通道，在車外換熱器4中放熱，進一步在內(nèi)部換熱器7-2中與7-1換熱，隨后流經(jīng)全開的第五閥16和第九閥11，經(jīng)過第七閥14節(jié)流后流過電池換熱器5，在電池換熱器5處與電池、電機冷卻液換熱，經(jīng)第四閥12、第十閥17流入壓縮機入口。
141.實施例18：
142.基于上述實施例2的熱管理系統(tǒng)，本發(fā)明提供了第三種車外換熱器除霜模式，其工作方法為：
143.如圖21所示，控制電子三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第二閥10、第四閥12、第十閥17打開，控制第五閥16和第七閥14均打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。從壓縮機1出口流出的高溫高壓氣體，經(jīng)電子三通閥s1的12通道，在車外換熱器4中放熱，進一步在內(nèi)部換熱器7-2中與7-1換熱，經(jīng)過第五閥16節(jié)流后，流經(jīng)第二閥10，在第二車內(nèi)換熱器處吸熱，
經(jīng)過第七閥14節(jié)流后，在電池換熱器5處吸熱，流經(jīng)第四閥12，經(jīng)第十閥17流入壓縮機入口。
144.實施例19：
145.可選的，在上述實施例1-3的任一熱管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還可以包括氣液分離器6，其靠近壓縮機1的吸氣口設(shè)置。
146.實施例20：
147.較佳的，在上述實施例1-3的任一熱管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，車外換熱器4、第一車內(nèi)換熱器3及第二車內(nèi)換熱器2的任一可被配置為制冷劑-空氣換熱器；電池換熱器5被配置為制冷劑-冷卻液換熱器，其中，冷卻液在所述電池換熱器5與車用電池和/或電機和/或電子元器件之間循環(huán)流動。
148.實施例21：
149.本發(fā)明還提供了一種基于上述實施例1、2、3、19和20中任一熱管理系統(tǒng)的車輛。
150.實施例22：
151.本發(fā)明還提供了一種使用實施例1-18中任一車用熱管理方法的車輛。
152.綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
技術(shù)特征：
1.一種車用co2熱管理系統(tǒng)，其特征在于，包括壓縮機(1)、第一車內(nèi)換熱器(3)、第二車內(nèi)換熱器(2)、車外換熱器(4)、電池換熱器(5)、第八閥(8)、第一閥(9)、第二閥(10)、第四閥(12)、第三閥(13)、第七閥(14)、第六閥(15)、第五閥(16)以及第十一閥(18)；所述壓縮機(1)的出口通過管道連接三通閥s1的第一端，三通閥s1的第二端通過管道連接車外換熱器(4)的第一端口，三通閥s1的第三端通過管道和第八閥(8)連接電池換熱器(5)的第一端口，電池換熱器(5)的第二端口通過管道和第七閥(14)連接到第二車內(nèi)換熱器(2)的第一端口，第二車內(nèi)換熱器(2)的第二端口通過管道和第一閥(9)連接到三通閥s1的第三端；第一車內(nèi)換熱器(3)的第二端口通過管道及閥(12)連接到電池換熱器(5)第一端口；第一車內(nèi)換熱器(3)的第二端口還通過第十一閥(18)連接到第二車內(nèi)換熱器(2)的第一端口；第一車內(nèi)換熱器(3)的第一端口通過管道及第六閥(15)和第五閥(16)連接到車外換熱器(4)的第二端口，車外換熱器(4)的第一端口通過管道和第三閥(13)連接到壓縮機(1)的入口。2.如權(quán)利要求1所述的一種車用co2熱管理系統(tǒng)，其特征在于，還包括內(nèi)部換熱器和第十閥(17)；內(nèi)部換熱器的低壓部分(7-1)的一個端口接在壓縮機(1)的入口，另一端口串接第十閥(17)后接在第一車內(nèi)換熱器(3)的第二端口；內(nèi)部換熱器的高壓部分(7-2)接在車外換熱器(4)的第二端口與第五閥(16)之間。3.如權(quán)利要求2所述的一種車用co2熱管理系統(tǒng)，其特征在于，還包括第九閥(11)；接在第七閥(14)和第五閥(16)之間。4.如權(quán)利要求1所述的一種車用co2熱管理系統(tǒng)，其特征在于，還包括氣液分離器(6)，其靠近壓縮機(1)的吸氣口設(shè)置。5.一種基于權(quán)利要求1所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括電池車廂串聯(lián)制熱模式，具體為：打開三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第八閥(8)、第二閥(10)、第三閥(13)，第七閥(14)全開，第五閥(16)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。6.一種基于權(quán)利要求1所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括電池車廂串聯(lián)制熱模式，具體為：打開三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第四閥(12)、第三閥(13)，第六閥(15)和第七閥(14)全開，第五閥(16)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。7.一種基于權(quán)利要求1所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括電池車廂串并聯(lián)制熱模式，具體為：控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第八閥(8)、第十一閥(18)、第三閥(13)，第六閥(15)和第七閥(14)全開，第五閥(16)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。8.一種基于權(quán)利要求1所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括增強車廂制熱模式，具體為：控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第十一閥(18)、第三閥(13)，第六閥(15)全開，第五閥(16)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。9.一種基于權(quán)利要求2所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括車廂制冷模式，具體為：控制三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第五閥(16)全開，第六閥(15)打開成節(jié)流
狀態(tài)，打開第十閥(17)，其余閥關(guān)閉。10.一種基于權(quán)利要求2所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括回收電池余熱加熱車廂模式，具體為：控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第四閥(12)和第十閥(17)打開，控制第七閥(14)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。11.一種基于權(quán)利要求2所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括回收車廂熱量加熱電池模式，具體為：控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第八閥(8)、第二閥(10)、第十閥(17)及第六閥(15)全開，第七閥(14)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。12.一種基于權(quán)利要求2所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括車外換熱器除霜模式，具體為：控制三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第五閥(16)全開，第六閥(15)打開成節(jié)流狀態(tài)，打開第十閥(17)，其余閥關(guān)閉。13.一種基于權(quán)利要求2所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括車外換熱器除霜模式，具體為：控制電子三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第五閥(16)全開，打開第九閥(11)、第四閥(12)和第十閥(17)，控制第七閥(14)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。14.一種基于權(quán)利要求2所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括車外換熱器除霜模式，具體為：控制電子三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第二閥(10)、第四閥(12)、第十閥(17)打開，控制第五閥(16)和第七閥(14)均打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。15.一種基于權(quán)利要求3所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括電池冷卻模式，具體為：控制三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第五閥(16)全開，控制第九閥(11)、第四閥(12)、第十閥(17)，第七閥(14)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。16.一種基于權(quán)利要求3所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括車廂制冷加電池冷卻模式，具體為：控制三通閥s1的第一端和第二端接通，控制第五閥(16)全開，控制第九閥(11)、第四閥(12)、第十閥(17)，第七閥(14)和第六閥(15)均打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。17.一種基于權(quán)利要求3所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括車廂制熱模式，具體為：控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第九閥(11)、第三閥(13)打開，控制第五閥(16)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。18.一種基于權(quán)利要求3所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括電池制熱模式，具體為：控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第八閥(8)、第九閥(11)、第三閥(13)，第七閥(14)全開，第五閥(16)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。19.一種基于權(quán)利要求3所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括電池車廂并聯(lián)制熱模式，具體為：
控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第八閥(8)、第一閥(9)、第九閥(11)、第三閥(13)及第七閥(14)全開，第五閥(16)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。20.一種基于權(quán)利要求3所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括吸收電池余熱和車外熱量加熱車廂模式，具體為：控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第四閥(12)、第十閥(17)、第九閥(11)、第三閥(13)打開，控制第五閥(16)和第七閥(14)均打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。21.一種基于權(quán)利要求3所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括吸收車外和車廂熱量加熱電池模式，具體為：控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第八閥(8)、第九閥(11)、第十閥(17)、第三閥(13)以及第七閥(14)全開，控制第五閥(16)和第六閥(15)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。22.一種基于權(quán)利要求3所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括車廂除濕制熱模式，具體為：控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第九閥(11)和第十閥(17)打開，控制第六閥(15)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。23.一種基于權(quán)利要求3所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括車廂除濕制熱模式，具體為：控制三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第九閥(11)、第十閥(17)、第四閥(12)打開，控制第六閥(15)和第七閥(14)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。24.一種基于權(quán)利要求3所述的車用co2熱管理系統(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，包括車廂除濕制熱模式，具體為：控制電子三通閥s1的第一端和第三端接通，控制第一閥(9)、第九閥(11)、第十閥(17)和第三閥(13)打開，控制第六閥(15)和第五閥(16)打開成節(jié)流狀態(tài)，其余閥關(guān)閉。25.一種車輛，其特征在于，所述車輛基于權(quán)利要求1、2或3的車用co2熱管理系統(tǒng)。26.一種車輛，其特征在于，所述車輛使用權(quán)利要求4-24中任意一個的熱管理方法。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了提供一種車用CO2熱管理系統(tǒng)、工作方法及車輛，根據(jù)本發(fā)明的車用CO2熱管理系統(tǒng)，通過管路和閥的布置設(shè)計，實現(xiàn)了在較大的環(huán)境溫度范圍內(nèi)使用同一套系統(tǒng)架構(gòu)可以同時滿足車廂與電池的制冷和制熱需求，特別是針對CO2的熱力學(xué)特性，通過制冷劑回路的切換和控制，實現(xiàn)電池和車廂的串/并聯(lián)混合加熱模式，從而有效提升系統(tǒng)制熱量及效率；在某些模式下通過對包括電池在內(nèi)的整車電子元器件及環(huán)境空氣熱量的組合利用，有效提高系統(tǒng)制熱量，擴大了系統(tǒng)應(yīng)用的溫度范圍，避免了PTC的使用，提高能量利用效率，有效緩解低溫采暖導(dǎo)致電動汽車續(xù)航里程衰減嚴重的問題。電動汽車續(xù)航里程衰減嚴重的問題。電動汽車續(xù)航里程衰減嚴重的問題。
