CN114889401A - 一种车用空调系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车用空调系统，所述系统包括空调循环管路、电池热管理管路和车厢采暖循环管路；所述电池热管理管路与空调循环管路分别通过第一板式换热器和第二板式换热器进行热量交换；所述车厢采暖循环管路与空调循环管路通过第二板式换热器进行热量交换。本发明的空调系统在压机与四通阀之间安装了一个板式换热器，可用于回收压机排气的热量，再通过载冷剂将热量传递到电池侧或散热器侧，可在空调系统运行制冷模式时，优先使用压机排气中的热量来满足车辆部分区域对于热量的需求，而不需要通过电采暖或燃油加热造成整车额外的能耗，同时板式换热器的应用增加了冷凝器换热效果，进一步提高了整车能效。

Description

一种车用空调系统及控制方法
技术领域
本发明涉及汽车空调技术领域，具体涉及一种车用空调系统及控制方法。
背景技术
随着国民经济的发展和人民生活水平的提升，高速公路和空调客车数量均迅速增加，客运作为一种比较常见的出行方式，人们对于客车的舒适性需求越来越高。而客车空调装置用于创造车室舒适的环境，保护驾驶员和乘员的身体健康，改善驾驶员的工作条件等方面起着非常重要的作用，因此客车空调性能的好坏已成为评价客车舒适性的重要依据。但由于客运车辆体积较大、隔热层薄、门窗多、乘员密度大、气流组织分配困难导致隔热性能差，热湿负荷大，车内温度气流均衡性较差。
客车空调由于结构限制往往为布置在客车顶部，空调的送风风道及送风口也安装在车内上部左右两侧，给车内环境供冷供热。此外，由于国家节能环保要求，新能源客车的比重越来越大，空调的作用不仅局限于给给车内环境供冷供热，还要兼顾电池冷却和整车热管理，因而一种多功能且节能的空调成为了发展趋势。
现有的客车空调机组结构在一定程度上可以满足客户对于空调产品的需求，当时仍然具有明显的缺陷：
1、整车尺寸较长时，特别是一些特殊车辆比如双层车，由于结构的限制，部分区域空调风道安装受阻，在这种情况下车内温度和气流调节很难做到分布均匀，尤其是离空调送风口较远的驾驶室位置，不利于改善驾驶员的工作环境；
2、现有的客车空调，对于同时要求供冷和供热时，比如车内制冷+电池加热，车内制热+电池冷却等情况时，很难完全满足；
3、空调运行制冷模式时，吸收车内的热量只能排到车外，而有采暖需求时只能通过电采暖或燃油采暖的方式来解决，但是电采暖或燃油采暖的使用会显著提升整车能耗；
4、对多个区域或部件进行供暖时，热量需求时刻在变化，控制系统会直接通过阀门的切换来满足供热需求，但这样的控制方式会引起能量的波动造成系统的不稳定。
发明内容
为解决上述问题，提供一种车用空调系统及控制方法。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种车用空调系统，所述系统包括空调循环管路、电池热管理管路和车厢采暖循环管路；所述电池热管理管路与空调循环管路分别通过第一板式换热器6和第二板式换热器7进行热量交换；所述车厢采暖循环管路与空调循环管路通过第二板式换热器7进行热量交换。
所述空调循环管路包括压缩机1、电动比例三通阀2、第一板式换热器6、第二板式换热器7、四通阀3、车外换热器4、第一电子膨胀阀8、第二电子膨胀阀9、第三电子膨胀阀10、单冷器11、第一单向阀15、第一单向阀16，车内换热器5和气液分离器25；所述压缩机1的排气口通过管路连接至电动比例三通阀2的A口，电动比例三通阀2的B口通过管路连接至四通阀3的D口、电动比例三通阀2的C口连接至第二板式换热器7的第一进口，第二板式换热器7的出口通过管路连接至四通阀3的D口，四通阀3的C口通过管路连接至车外换热器4的一端，车外换热器4的另一端分为三路，第一路依次连通第三电子膨胀阀10、单冷器11和四通阀3的E口，第二路连通第一单向阀16、第二电子膨胀阀9、第一板式换热器6的第一进口、第一板式换热器6的第一出口和气液分离器25，第三路依次路连通第一电子膨胀阀8和车内换热器5的一端，车内换热器5的另一端通过管路连接中四通阀3的E口，所述四通阀3的S口连接至气液分离器25的一端，气液分离器25的另一端连接至压缩机1的吸气口，车内换热器5与第二电子膨胀阀之间还设有第一单向阀15。
所述电池热管理管路上包括第一循环回路和第二循环回路；所述第一循环回路包括第一膨胀水箱22、第一循环泵21、第一电动两通阀17和电池包12；所述第一板式换热器6的第二出口与膨胀水箱、第一循环泵21、第一电动两通阀17、电池包12和第一板式换热器6的第二进口依次接通构成第一循环回路；所述第二循环回路包括电水加热器14、第二膨胀水箱24、第二循环泵23、第二电动两通阀18、电池包12、第四电动两通阀20；所述第二板式换热器7的第二出口、电水加热器14、第二膨胀水箱24、第二循环泵23、第二电动两通阀18、电池包12、第四电动两通阀20和第二板式换热器7的第二进口依次接通构成第二循环回路。
所述车厢采暖循环管路包括电水加热器14、第二膨胀水箱24、第二循环泵23、第三电动两通阀19、壁挂散热器13；所述第二板式换热器7的第二出口、电水加热器14、第二膨胀水箱24、第二循环泵23、第三电动两通阀19、壁挂散热器13和第二板式换热器7的第二进口依次接通构成循环回路。
所述压缩机1的排气口设置排气温度传感器、吸气口设置吸气温度传感器、车外换热器4设置外盘温度传感器、车内换热器5上设置第一内盘温度传感器、单冷器11上设置第二内盘温度传感器、第一板式换热器6的第二出口设置第二出水温度传感器、第一板式换热器(6)的第二进口设置第一回水温度传感器、电水加热器14与第二膨胀水箱24之间设置第一出水温度传感器、第二板式换热器7的第二进口设置第二回水温度传感器。
一种车用空调系统的控制方法，所述控制方法包括如下工作模式：制冷与单冷器模式、制冷与电池冷却模式、制冷与电池加热模式、制冷与车舱采暖模式、制热与单冷器模式、制热与电池冷却模式、制热与电池加热模式、制热与车舱采暖模式、除湿模式；
当空调系统处于制冷与单冷器模式或制冷与电池冷却模式时，所述四通阀3不通电，四通阀3的DC口和ES口接通，电动比例三通阀2的AB口接通：
制冷与单冷器11模式的系统制冷剂流向依次为压缩机1排气口、电动比例三通阀2的AB口、四通阀3的DC口、车外换热器4、一路经第一电子膨胀阀8至车内换热器5和另一路经第三电子膨胀阀10至单冷器11、四通阀3的ES口、气液分离器25、压缩机1吸气口；
制冷与电池冷却模式的系统制冷剂流向依次为压缩机1排气口、电动比例三通阀2的AB口、四通阀3的DC口、车外换热器4、一路经第一电子膨胀阀8至车内换热器5至四通阀3的ES口和另一路经第一单向阀16至第二电子膨胀阀9至第一板式换热器6、气液分离器25、压缩机1吸气口；制冷剂到达第一板式换热器6后，吸收所述电池包12经过电池热管理管路上的第一循环回路传导的热量，实现制冷与电池冷却功能。
当空调系统处于制冷与电池加热模式或制冷与车舱采暖模式时，所述四通阀3不通电、四通阀3的DC口、ES口接通，电动比例三通阀2的AB口和AC口同时接通；
制冷与电池加热模式系统制冷剂流向依次为：压缩机1排气口、电动比例三通阀2的AB口和电动比例三通阀2的AC口至第二板式换热器7、四通阀3的DC口、车外换热器4、第一电子膨胀阀8、车内换热器5、四通阀3的ES口、气液分离器25、压缩机1吸气口；通过第二板式换热器7回收压缩机1排气中的热量以及电池热管理管路上的第二循环回路中的电水加热器14加热，使得经过电池包12循环的水温升至目标水温，实现电池加热；
制冷与车舱采暖模式系统制冷剂流向依次为：压缩机1排气口、电动比例三通阀2的AB口和电动比例三通阀2的AC 口至第二板式换热器7、四通阀3的DC口、车外换热器4、第一电子膨胀阀8、车内换热器5、四通阀3的ES口、气液分离器25、压缩机1吸气口；通过第二板式换热器7回收压缩机1排气中的热量以及车厢采暖循环管路中的电水加热器(14)加热，使得采暖侧水温升至目标水温，给壁挂散热器13供热。
当空调系统处于制热与单冷器模式或制热与电池冷却模式，所述四通阀3通电，四通阀3的DE口与CS口接通，电动比例三通阀2的AB口接通；
制热与单冷器模式系统制冷剂流向依次为：压缩机1排气口、四通阀3的DE口、车内换热器5至第一电子膨胀阀8和单冷器11至第三电子膨胀阀10、车外换热器4、四通阀3的CS口、气液分离器25、压缩机1吸气口；
制热与电池冷却模式系统制冷剂流向依次为：压缩机1排气口、四通阀3的DE口、车内换热器5、第一电子膨胀阀8至车外换热器4至四通阀3的CS口和第一单向阀15至第二电子膨胀阀9至第一板式换热器6、气液分离器25、压缩机1吸气口，制冷剂到达第一板式换热器6后，吸收所述电池包12经过电池热管理管路上的第一循环回路传导的热量，实现电池冷却功能。
当空调系统处于制热与电池加热模式或制热与车舱采暖模式，所述四通阀3通电，四通阀3的DE口、CS口接通，电动比例三通阀2的AB口、AC口同时接通；
制热与电池加热模式系统制冷剂流向依次为：压缩机1排气口、电动比例三通阀2的AB口和电动比例三通阀2的AC口至第二板式换热器7、四通阀3的DE口 、车内换热器5、第一电子膨胀阀8、车外换热器4、四通阀(3)的CS口、气液分离器25、压缩机1吸气口；通过第二板式换热器7回收压缩机1排气中的热量以及电池热管理管路上的第二循环回路中的电水加热器14加热，使得经过电池包12循环的水温升至目标水温，实现电池加热；
制热与车舱采暖模式系统制冷剂流向依次为：压缩机1排气口、电动比例三通阀2的AB口和电动比例三通阀2的AC口至第二板式换热器7、四通阀3的DE口、车内换热器5、第一电子膨胀阀8、车外换热器4、四通阀3的CS口、气液分离器25、压缩机1吸气口，通过第二板式换热器7回收压缩机1排气中的热量以及车厢采暖循环管路中的电水加热器14加热，使得采暖侧水温升至目标水温，给壁挂散热器13供热。
当空调系统处于除湿模式，所述四通阀3不通电，四通阀3的DC口、ES口接通，电动比例三通阀2的AB口、AC口同时接通，第三电动两通阀19打开；系统制冷剂流向依次为：压缩机1排气口、电动比例三通阀2的AB口和电动比例三通阀2的AC口 至第二板式换热器7、四通阀3的DC口、车外换热器4、第一电子膨胀阀8至车内换热器5和第三电子膨胀阀10至单冷器11、四通阀3的ES口、气液分离器25、压缩机1吸气口；通过第二板式换热器7回收压缩机1排气中的热量以及车厢采暖循环管路中的电水加热器14加热，使得采暖侧水温升至目标水温，给壁挂散热器13供热。
本发明的有益效果：本发明专利与现有客车空调相比，增加了单冷器的应用，解决了特殊车辆部分区域空调风道安装受阻，供冷供热难以送达，车内温度和气流调节分布不均匀的问题。
集成了余热回收系统，通过二次换热回收压缩机的排气热量，解决了空调运行制冷时，只能采用电采暖或燃油采暖导致整车能耗提升的问题，而且此应用提高了冷凝换热效果，进一步提高了整车能效。
增加了电动比例三通阀的应用，根据多参数智能控制，精准调节阀开度，温度波动小，保证了系统稳定性。
本发明专利与现有客车空调相比，具有更大的扩展性，系统中可以根据需求增加或减少相应接口，可接入多个单冷器、壁挂散热器、除霜器、踏步散热器、司机取暖器等零部件实现整车的热管理，满足不同需求。
本发明专利在系统运行制冷或是制热模式，均可对电池和壁挂散热器提供冷量或热量，实现全天候电池与整车的热管理。
与现有的技术相比，该技术具有高兼容性、高扩展性、高集成性的特点。
附图说明
图1是本发明的系统原理图。
图2是本发明制冷与单冷器模式的管路示意图。
图3是本发明制冷与电池冷却模式的管路示意图。
图4是本发明制冷与电池加热模式的管路示意图。
图5是本发明制冷与车舱采暖模式的管路示意图。
图6是本发明制热与单冷器模式的管路示意图。
图7是本发明制热与电池冷却模式的管路示意图。
图8是本发明制热与电池加热模式的管路示意图。
图9是本发明制热与车舱采暖模式的管路示意图。
图10是本发明除湿模式的管路示意图。
其中，1-压缩机，2-电动比例三通阀，3-四通阀，4-车外换热器，5-车内换热器，6-第一板式换热器，7-第二板式换热器，8-第一电子膨胀阀，9-第二电子膨胀阀，10-第三电子膨胀阀，11-单冷器，12-电池包，13-壁挂散热器，14-电水加热器，15-第一单向阀，16-第二单向阀，17-第一电动两通阀 ，18-第二电动两通阀，19-第三电动两通阀，20-第四电动两通阀，21-第一循环泵，22-第一膨胀水箱，23第二循环泵，24-第二膨胀水箱，25-气液分离器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
应该指出，以下详细说明都是例式性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本 申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的技术含义相同。
一种车用空调系统，所述系统包括空调循环管路、电池热管理管路和车厢采暖循环管路；所述电池热管理管路与空调循环管路分别通过第一板式换热器6和第二板式换热器7进行热量交换；所述车厢采暖循环管路与空调循环管路通过第二板式换热器7进行热量交换。
所述空调循环管路包括压缩机1、电动比例三通阀2、第一板式换热器6、第二板式换热器7、四通阀3、车外换热器4、第一电子膨胀阀8、第二电子膨胀阀9、第三电子膨胀阀10、单冷器11、第一单向阀15、第二单向阀16，车内换热器5和气液分离器25；所述压缩机1的排气口通过管路连接至电动比例三通阀2的A口，电动比例三通阀2的B口通过管路连接至四通阀3的D口、电动比例三通阀2的C口连接至第二板式换热器7的第一进口，第二板式换热器7的出口通过管路连接至四通阀3的D口，四通阀3的C口通过管路连接至车外换热器4的一端，车外换热器4的另一端分为三路，第一路依次连通第三电子膨胀阀10、单冷器11和四通阀3的E口，第二路连通第二单向阀16、第二电子膨胀阀9、第一板式换热器6的第一进口、第一板式换热器6的第一出口和气液分离器25，第三路依次连通第一电子膨胀阀8和车内换热器5的一端，车内换热器5的另一端通过管路连接至四通阀3的E口，所述四通阀3的S口连接至气液分离器25的一端，气液分离器25的另一端连接至压缩机1的吸气口，车内换热器5与第二电子膨胀阀9之间还设有第一单向阀15。
所述电池热管理管路上包括第一循环回路和第二循环回路；所述第一循环回路包括第一膨胀水箱22、第一循环泵21、第一电动两通阀17和电池包12；所述第一板式换热器6的第二出口与膨胀水箱、第一循环泵21、第一电动两通阀17、电池包12和第一板式换热器6的第二进口依次接通构成第一循环回路；所述第二循环回路包括电水加热器14、第二膨胀水箱24、第二循环泵23、第二电动两通阀18、电池包12、第四电动两通阀20；所述第二板式换热器7的第二出口、电水加热器14、第二膨胀水箱24、第二循环泵23、第二电动两通阀18、电池包12、第四电动两通阀20和第二板式换热器7的第二进口依次接通构成第二循环回路。
所述车厢采暖循环管路包括电水加热器14、第二膨胀水箱24、第二循环泵23、第三电动两通阀19、壁挂散热器13；所述第二板式换热器7的第二出口、电水加热器14、第二膨胀水箱24、第二循环泵23、第三电动两通阀19、壁挂散热器13和第二板式换热器7的第二进口依次接通构成循环回路。
所述压缩机1的排气口设置排气温度传感器、吸气口设置吸气温度传感器、车外换热器4设置外盘温度传感器、车内换热器5上设置第一内盘温度传感器、单冷器11上设置第二内盘温度传感器、第一板式换热器6的第二出口设置第二出水温度传感器、第一板式换热器6的第二进口设置第一回水温度传感器、电水加热器14与第二膨胀水箱24之间设置第一出水温度传感器、第二板式换热器7的第二进口设置第二回水温度传感器。（所述传感器未在附图上体现）。
一种车用空调系统的控制方法，所述控制方法包括如下工作模式：制冷与单冷器模式、制冷与电池冷却模式、制冷与电池加热模式、制冷与车舱采暖模式、制热与单冷器模式、制热与电池冷却模式、制热与电池加热模式、制热与车舱采暖模式、除湿模式；
当空调系统处于制冷与单冷器模式或制冷与电池冷却模式时，所述四通阀3不通电，四通阀3的DC口、ES口接通，电动比例三通阀2的AB口接通：
制冷与单冷器11模式的系统制冷剂流向依次为压缩机1排气口、四通阀3的DC口、车外换热器4、一路经第一电子膨胀阀8至车内换热器5和另一路经第三电子膨胀阀10至单冷器11、四通阀3的ES口、气液分离器25、压缩机1吸气口；
制冷与电池冷却模式的系统制冷剂流向依次为压缩机1排气口、四通阀3的DC口、车外换热器4、一路经第一电子膨胀阀8至车内换热器5至四通阀3的ES口和另一路经第二单向阀16至第二电子膨胀阀9至第一板式换热器6、气液分离器25、压缩机1吸气口；制冷剂到达第一板式换热器6后，吸收所述电池包12经过电池热管理管路上的第一循环回路传导的热量，实现制冷与电池冷却功能。
当空调系统处于制冷与电池加热模式或制冷与车舱采暖模式时，所述四通阀3不通电、四通阀3的DC口、ES口接通，电动比例三通阀2的AB口和AC口同时接通；
制冷与电池加热模式系统制冷剂流向依次为：压缩机1排气口、电动比例三通阀2的AB口和电动比例三通阀2的AC口至第二板式换热器7、四通阀3的DC口、车外换热器4、第一电子膨胀阀8、车内换热器5、四通阀3的ES口、气液分离器25、压缩机1吸气口；通过第二板式换热器7回收压缩机1排气中的热量以及电池热管理管路上的第二循环回路中的电水加热器14加热，使得经过电池包12循环的水温升至目标水温，实现电池加热；
制冷与车舱采暖模式系统制冷剂流向依次为：压缩机1排气口、电动比例三通阀2的AB口和电动比例三通阀2的AC口至第二板式换热器7、四通阀3的DC口、车外换热器4、第一电子膨胀阀8、车内换热器5、四通阀3的ES口、气液分离器25、压缩机1吸气口；通过第二板式换热器7回收压缩机1排气中的热量以及车厢采暖循环管路中的电水加热器14加热，使得采暖侧水温升至目标水温，给壁挂散热器13供热。
当空调系统处于制热与单冷器模式或制热与电池冷却模式时，所述四通阀3通电，四通阀3的DE口、CS口接通，电动比例三通阀2的AB口接通；
制热与单冷器模式系统制冷剂流向依次为：压缩机1排气口、四通阀3的DE口、一路经车内换热器5至第一电子膨胀阀8和另一路经单冷器11至第三电子膨胀阀10、车外换热器4、四通阀3的CS口、气液分离器25、压缩机1吸气口；
制热与电池冷却模式系统制冷剂流向依次为：压缩机1排气口、四通阀3的DE口、车内换热器5、一路经第一电子膨胀阀8至车外换热器4至四通阀3的CS口和另一路经第一单向阀15至第二电子膨胀阀9至第一板式换热器6、气液分离器25、压缩机1吸气口，制冷剂到达第一板式换热器6后，吸收所述电池包12经过电池热管理管路上的第一循环回路传导的热量，实现电池冷却功能。
当空调系统处于制热与电池加热模式或制热与车舱采暖模式，所述四通阀3通电，四通阀3的DE口、CS口接通，电动比例三通阀2的AB口、AC口同时接通；
制热与电池加热模式系统制冷剂流向依次为：压缩机1排气口、电动比例三通阀2的AB口和电动比例三通阀2的AC口至第二板式换热器7、四通阀3的DE口、车内换热器5、第一电子膨胀阀8、车外换热器4、四通阀3的CS口、气液分离器25、压缩机1吸气口；通过第二板式换热器7回收压缩机1排气中的热量以及电池热管理管路上的第二循环回路中的电水加热器14加热，使得经过电池包12循环的水温升至目标水温，实现电池加热；
制热与车舱采暖模式系统制冷剂流向依次为：压缩机1排气口、电动比例三通阀2的AB口和电动比例三通阀2的AC口至第二板式换热器7、四通阀3的DE口、车内换热器5、第一电子膨胀阀8、车外换热器4、四通阀3的CS口、气液分离器25、压缩机1吸气口，通过第二板式换热器7回收压缩机1排气中的热量以及车厢采暖循环管路中的电水加热器14加热，使得采暖侧水温升至目标水温，给壁挂散热器13供热。
当空调系统处于除湿模式时，所述四通阀3不通电，四通阀3的DC口、ES口接通，电动比例三通阀2的AB口、AC口同时接通，第三电动两通阀19打开；系统制冷剂流向依次为：压缩机1排气口、电动比例三通阀2的AB口和电动比例三通阀2的AC口至第二板式换热器7、四通阀3的DC口、车外换热器4、一路经第一电子膨胀阀8至车内换热器5和另一路经第三电子膨胀阀10至单冷器11、四通阀3的ES口、气液分离器25、压缩机1吸气口；通过第二板式换热器7回收压缩机1排气中的热量以及车厢采暖循环管路中的电水加热器14加热，使得采暖侧水温升至目标水温，给壁挂散热器13供热。
图1为一种多功能一拖四集成车用空调系统及控制方法的系统原理图，此系统图为一个单压机系统，主要部件包含一个压缩机、一个气液分离器、两个板式换热器、一个四通阀、三个电子膨胀阀、一个电动比例三通阀、两个单向阀、一个车外换热器、一个车内换热器、一个单冷器、两个循环水泵、两个膨胀水箱、一个电水加热器、一个壁挂散热器、四个电动两通阀。各部件位置如图所示，以下为系统在工作时存在的几个模式：
1、制冷+单冷器模式：此模式下，四通阀3不通电(D口→C口，E口→S口接通)，电动比例三通阀2的A口→B口接通，开机后系统控制器采集车内温度t1，车外温度t2，设定温度t3，得到压缩机初转速R和风机转速F，再通过采集内盘温度、外盘温度、排气温度、吸气温度，空调系统自动调节压缩机转速R，风机转速F和电子膨胀阀1开度K1，调节车内温度t1=设定温度t3。同时，系统控制器采集驾驶室温度t1'，设定温度t3'，控制电子膨胀阀3的开度K3，用来满足驾驶室或其它区域的温度需求，此设定温度t3'可与设定温度t3不同，实现单独管理。系统制冷剂流向如图2所示：压缩机1(排气口)→四通阀3(D口→C口)→车外换热器4→［第一电子膨胀阀8→车内换热器5］和［第三电子膨胀阀10→单冷器11］→四通阀3(E口→S口)→气液分离器25→压缩机1(吸气口)。
2、制冷+电池冷却模式：此模式下，四通阀3不通电(D口→C口，E口→S口接通)，电动比例三通阀2的A口→B口接通，第一电动两通阀17开、第二电动两通阀18关、第三电动两通阀19关、第四电动两通阀20关，开机后系统控制器采集车内温度t1，车外温度t2，设定温度t3，和整车BMS反馈信号，自动得到压缩机初转速R和风机转速F，再通过采集内盘温度、外盘温度、排气温度、吸气温度，系统自动调节压缩机转速R，风机转速F和电子膨胀阀1开度K1，调节车内温度t1=设定温度t3。系统控制器同时控制第一循环泵21开启，在冷媒系统参数外结合第一板式换热器6回水温度tw1和出水温度tw2，调节得到第二电子膨胀阀9目标开度K2，使得电池侧水温降至目标水温，使电池冷却。系统制冷剂流向如图3所示：压缩机1(排气口)→四通阀3(D口→C口)→车外换热器4→［第一电子膨胀阀8→车内换热器5→四通阀3(E口→S口)］和［第二单向阀16→第二电子膨胀阀9→第一板式换热器6］→气液分离器25→压缩机1(吸气口)。
3、制冷+电池加热模式：此模式下，四通阀3不通电(D口→C口，E口→S口接通)，电动比例三通阀2的A口→B口、A口→C口同时接通，第一电动两通阀17关、第二电动两通阀18开、第三电动两通阀19关、第四电动两通阀20开，开机后系统控制器采集车内温度t1，车外温度t2，设定温度t3，系统自动得到压缩机初转速R和风机转速F，再通过采集内盘温度、外盘温度、排气温度、吸气温度，系统自动调节压缩机转速R，风机转速F和第一电子膨胀阀8开度K1，调节车内温度t1=设定温度t3。系统控制器同时控制第二循环泵23开启，在冷媒系统参数外结合第二板式换热器7回水温度tw3和出水温度tw4，调节得到电动比例三通阀2的A口→B口、A口→C口的开度，通过第二板式换热器7回收压机排气中的热量以及电水加热器14加热，使得电池侧水温升至目标水温，给电池供热。系统制冷剂流向如图4所示：压缩机1(排气口)→［电动比例三通阀2(A口→B口)］和［电动比例三通阀2(A口→C口) →第二板式换热器7］→四通阀3(D口→C口)→车外换热器4→第一电子膨胀阀8→车内换热器5→四通阀3(E口→S口)→气液分离器25→压缩机1(吸气口)。
4、制冷+车舱采暖模式：此模式下，四通阀3不通电(D口→C口，E口→S口接通)，电动比例三通阀2的A口→B口、A口→C口同时接通，第一电动两通阀17关、第二电动两通阀18关、第三电动两通阀19开、第四电动两通阀20关，开机后系统控制器采集车内温度t1，车外温度t2，设定温度t3，系统得到压缩机初转速R和风机转速F，再通过采集内盘温度、外盘温度、排气温度、吸气温度，系统自动调节压缩机转速R，风机转速F和第一电子膨胀阀8开度K1，调节车内温度t1=设定温度t3。系统控制器同时控制第二循环泵23开启，在冷媒系统参数外结合第二板式换热器7回水温度tw3和出水温度tw4，调节得到电动比例三通阀2的A口→B口、A口→C口的开度，通过第二板式换热器7回收压缩机1排气中的热量以及电水加热器14加热，使得采暖侧水温升至目标水温，给壁挂散热器13供热。系统制冷剂流向如图5所示：压缩机1(排气口)→［电动比例三通阀2(A口→B口)］和［电动比例三通阀2(A口→C口) →第二板式换热器7］→四通阀3(D口→C口)→车外换热器4→第一电子膨胀阀8→车内换热器5→四通阀3(E口→S口)→气液分离器25→压缩机1(吸气口)。
5、制热+单冷器模式：此模式下，四通阀3通电(D口→E口，C口→S口接通)，电动比例三通阀2的A口→B口接通，开机后系统控制器采集车内温度t1，车外温度t2，设定温度t3，根得到压缩机初转速R和风机转速F，再通过采集内盘温度、外盘温度、排气温度、吸气温度，系统自动调节压缩机转速R，风机转速F和第一电子膨胀阀8开度K1，调节车内温度t1=设定温度t3。同时，系统控制器采集驾驶室温度t1'，设定温度t3'，控制第三电子膨胀阀10的开度K3，用来满足驾驶室或其它区域的温度需求，此设定温度t3'可与设定温度t3不同，实现单独管理。系统制冷剂流向如图6所示：压缩机1(排气口)→四通阀3(D口→E口)→［车内换热器5→第一电子膨胀阀8］和［单冷器11→第三电子膨胀阀10］→车外换热器4→四通阀3(C口→S口) →气液分离器25→压缩机1(吸气口)。
6、制热+电池冷却模式：此模式下，四通阀3通电(D口→E口，C口→S口接通)，电动比例三通阀2的A口→B口同时接通，第一电动两通阀17开、第二电动两通阀18关、第三电动两通阀19关、第四电动两通阀20关，开机后系统控制器采集车内温度t1，车外温度t2，设定温度t3，和整车BMS反馈信号，自动得到压缩机初转速R和风机转速F，再通过采集内盘温度、外盘温度、排气温度、吸气温度，系统自动调节压缩机转速R，风机转速F和第一电子膨胀阀8开度K1，调节车内温度t1=设定温度t3。系统控制器同时控制第一循环泵21开启，在冷媒系统参数外结合第一板式换热器6回水温度tw1和出水温度tw2，调节得到第二电子膨胀阀9目标开度K2，使得电池侧水温降至目标水温，使电池冷却。系统制冷剂流向如图7所示：压缩机1(排气口)→四通阀3(D口→E口)→车内换热器5→［第一电子膨胀阀8→车外换热器4→四通阀3(C口→S口)］和［第一单向阀15→第二电子膨胀阀9→第一板式换热器6］→气液分离器25→压缩机1(吸气口)。
7、制热+电池加热模式：此模式下，四通阀3通电(D口→E口，C口→S口接通)，电动比例三通阀2的A口→B口、A口→C口同时接通，第一电动两通阀17关、第二电动两通阀18开、第三电动两通阀19关、第四电动两通阀20开，开机后系统控制器采集车内温度t1，车外温度t2，设定温度t3，自动得到压缩机初转速R和风机转速F，再通过采集内盘温度、外盘温度、排气温度、吸气温度，系统自动调节压缩机转速R，风机转速F和第一电子膨胀阀8开度K1，调节车内温度t1=设定温度t3。系统控制器同时控制第二循环泵23开启，在冷媒系统参数外结合第二板式换热器7回水温度tw3和出水温度tw4，调节得到电动比例三通阀2的A口→B口、A口→C口的开度，通过第二板式换热器7回收压缩机1排气中的热量以及电水加热器14加热，使得电池侧水温升至目标水温，给电池供热。系统制冷剂流向如图8所示：压缩机1(排气口)→［电动比例三通阀2(A口→B口)］和［电动比例三通阀2(A口→C口) →第二板式换热器7］→四通阀3(D口→E口) →车内换热器5→第一电子膨胀阀8→车外换热器4→四通阀3(C口→S口)→气液分离器25→压缩机1(吸气口)。
8、制热+车舱采暖模式：此模式下，四通阀通电(D口→E口，C口→S口接通)，电动比例三通阀2的A口→B口、A口→C口同时接通，第一电动两通阀17关、第二电动两通阀18关、第三电动两通阀19开、第四电动两通阀20关，开机后系统控制器采集车内温度t1，车外温度t2，设定温度t3，得到压缩机初转速R和风机转速F，再通过采集内盘温度、外盘温度、排气温度、吸气温度，系统自动调节压缩机转速R，风机转速F和电子膨胀阀1开度K1，调节车内温度t1=设定温度t3。系统控制器同时控制第二循环泵23开启，在冷媒系统参数外结合第二板式换热器7回水温度tw3和出水温度tw4，调节得到电动比例三通阀2的A口→B口、A口→C口的开度，通过第二板式换热器7回收压缩机排气中的热量以及电水加热器14加热，使得采暖侧水温升至目标水温，给壁挂散热器13供热。系统制冷剂流向如图9所示：压缩机1(排气口)→［电动比例三通阀2(A口→B口)］和［电动比例三通阀2(A口→C口) →第二板式换热器7］→四通阀3(D口→E口)→车内换热器5→第一电子膨胀阀8→车外换热器4→四通阀3(C口→S口)→气液分离器25→压缩机1(吸气口)。
9、除湿模式: 此模式下，四通阀不通电(D口→C口，E口→S口接通)，电动比例三通阀A口→B口、A口→C口同时接通，第一电动两通阀17关、第二电动两通阀18关、第三电动两通阀19开、第四电动两通阀20关，开机后系统控制器采集车内温度t1，车外温度t2，车内湿度RH1，设定温度t3，设定湿度RH2，得到压缩机初转速R'和风机转速F'，再通过采集内盘温度、外盘温度、排气温度、吸气温度，系统通过PID算法修正运行参数，自动调节压缩机转速R，风机转速F和第一电子膨胀阀8开度K1、第三电子膨胀阀10开度K3，调节车内湿度RH1=设定温度RH2。若此时车内温度低于设定温度，系统控制器同时控制第二循环泵23开启，在冷媒系统参数外结合第二板式换热器7回水温度tw3和出水温度tw4，调节得到电动比例三通阀2的A口→B口、A口→C口的开度，通过第二板式换热器7回收压缩机排气中的热量以及电水加热器14加热，使得采暖侧水温升至目标水温，给壁挂散热器13供热，调节车内温度t1=设定温度t3。系统制冷剂流向如图10所示：压缩机1(排气口)→［电动比例三通阀2(A口→B口)］和［电动比例三通阀2(A口→C口) →第二板式换热器7］→四通阀3(D口→C口)→车外换热器4→［第一电子膨胀阀8→车内换热器5］和［第三电子膨胀阀10→单冷器11］→四通阀3(E口→S口)→气液分离器25→压缩机1(吸气口)。
本发明的空调系统在压机与四通阀之间安装了一个板式换热器，可用于回收压机排气的热量，再通过载冷剂将热量传递到电池侧或散热器侧，可在空调系统运行制冷模式时，优先使用压机排气中的热量来满足车辆部分区域对于热量的需求，而不需要通过电采暖或燃油加热造成整车额外的能耗，同时板式换热器的应用增加了冷凝器换热效果，进一步提高了整车能效。
空调系统在压机与四通阀之间，增加了电动比例三通阀的应用，此阀可以根据能量需求，精准调节进入板式换热器的制冷剂流量，控制板换出水温度，使整车供热稳定可靠。
空调系统在蒸发侧和冷凝侧之间，增加了单冷器的应用，可以解决整车较长或特殊结构车辆风道安装受阻，冷量或热量难以送达时，通过单冷器单独给这些区域供冷供热，单冷器的数量还可根据需要增加，以满足不同功能需求。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车用空调系统，其特征在于：所述系统包括空调循环管路、电池热管理管路和车厢采暖循环管路；所述电池热管理管路与空调循环管路分别通过第一板式换热器(6)和第二板式换热器(7)进行热量交换；所述车厢采暖循环管路与空调循环管路通过第二板式换热器(7)进行热量交换。
2.根据权利要求1所述的车用空调系统，其特征在于：所述空调循环管路包括压缩机(1)、电动比例三通阀(2)、第一板式换热器(6)、第二板式换热器(7)、四通阀(3)、车外换热器(4)、第一电子膨胀阀(8)、第二电子膨胀阀(9)、第三电子膨胀阀(10)、单冷器(11)、第一单向阀(15)、第一单向阀(16)，车内换热器(5)和气液分离器(25)；所述压缩机(1)的排气口通过管路连接至电动比例三通阀(2)的A口，电动比例三通阀(2)的B口通过管路连接至四通阀(3)的D口、电动比例三通阀(2)的C口连接至第二板式换热器(7)的第一进口，第二板式换热器(7)的出口通过管路连接至四通阀(3)的D口，四通阀(3)的C口通过管路连接至车外换热器(4)的一端，车外换热器(4)的另一端分为三路，第一路依次连通第三电子膨胀阀(10)、单冷器(11)和四通阀(3)的E口，第二路连通第一单向阀(16)、第二电子膨胀阀(9)、第一板式换热器(6)的第一进口、第一板式换热器(6)的第一出口和气液分离器(25)，第三路依次路连通第一电子膨胀阀(8)和车内换热器(5)的一端，车内换热器(5)的另一端通过管路连接中四通阀(3)的E口，所述四通阀(3)的S口连接至气液分离器(25)的一端，气液分离器(25)的另一端连接至压缩机(1)的吸气口，车内换热器(5)与第二电子膨胀阀之间还设有第一单向阀(15)。
3.根据权利要求2所述的车用空调系统，其特征在于：所述电池热管理管路上包括第一循环回路和第二循环回路；所述第一循环回路包括第一膨胀水箱(22)、第一循环泵(21)、第一电动两通阀(17)和电池包(12)；所述第一板式换热器(6)的第二出口与膨胀水箱、第一循环泵(21)、第一电动两通阀(17)、电池包(12)和第一板式换热器(6)的第二进口依次接通构成第一循环回路；所述第二循环回路包括电水加热器(14)、第二膨胀水箱(24)、第二循环泵(23)、第二电动两通阀(18)、电池包(12)、第四电动两通阀(20)；所述第二板式换热器(7)的第二出口、电水加热器(14)、第二膨胀水箱(24)、第二循环泵(23)、第二电动两通阀(18)、电池包(12)、第四电动两通阀(20)和第二板式换热器(7)的第二进口依次接通构成第二循环回路。
4.根据权利要求2所述的车用空调系统，其特征在于：所述车厢采暖循环管路包括电水加热器(14)、第二膨胀水箱(24)、第二循环泵(23)、第三电动两通阀(19)、壁挂散热器(13)；所述第二板式换热器(7)的第二出口、电水加热器(14)、第二膨胀水箱(24)、第二循环泵(23)、第三电动两通阀(19)、壁挂散热器(13)和第二板式换热器(7)的第二进口依次接通构成循环回路。
5.根据权利要求1所述的车用空调系统，其特征在于：所述压缩机(1)的排气口设置排气温度传感器、吸气口设置吸气温度传感器、车外换热器(4)设置外盘温度传感器、车内换热器(5)上设置第一内盘温度传感器、单冷器(11)上设置第二内盘温度传感器、第一板式换热器(6)的第二出口设置第二出水温度传感器、第一板式换热器(6)的第二进口设置第一回水温度传感器、电水加热器(14)与第二膨胀水箱(24)之间设置第一出水温度传感器、第二板式换热器(7)的第二进口设置第二回水温度传感器。
6.一种应用权利要求1-5任一项所述的车用空调系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括如下工作模式：制冷与单冷器模式、制冷与电池冷却模式、制冷与电池加热模式、制冷与车舱采暖模式、制热与单冷器模式、制热与电池冷却模式、制热与电池加热模式、制热与车舱采暖模式、除湿模式；
当空调系统处于制冷与单冷器模式或制冷与电池冷却模式时，所述四通阀(3)不通电，四通阀(3)的DC口和ES口接通，电动比例三通阀(2)的AB口接通：
制冷与单冷器(11)模式的系统制冷剂流向依次为压缩机(1)排气口、电动比例三通阀(2)的AB口、四通阀(3)的DC口、车外换热器(4)、一路经第一电子膨胀阀(8)至车内换热器(5)和另一路经第三电子膨胀阀(10)至单冷器(11)、四通阀(3)的ES口、气液分离器(25)、压缩机(1)吸气口；
制冷与电池冷却模式的系统制冷剂流向依次为压缩机(1)排气口、电动比例三通阀(2)的AB口、四通阀(3)的DC口、车外换热器(4)、一路经第一电子膨胀阀（8）至车内换热器(5)至四通阀(3)的ES口和另一路经第一单向阀(16)至第二电子膨胀阀(9)至第一板式换热器(6)、气液分离器(25)、压缩机(1)吸气口；制冷剂到达第一板式换热器(6)后，吸收所述电池包(12)经过电池热管理管路上的第一循环回路传导的热量，实现制冷与电池冷却功能。
7.根据权利要求6所述的车用空调系统的控制方法，其特征在于：
当空调系统处于制冷与电池加热模式或制冷与车舱采暖模式时，所述四通阀(3)不通电、四通阀(3)的DC口、ES口接通，电动比例三通阀(2)的AB口和AC口同时接通；
制冷与电池加热模式系统制冷剂流向依次为：压缩机(1)排气口、电动比例三通阀(2)的AB口和电动比例三通阀(2)的AC口至第二板式换热器(7)、四通阀(3)的DC口、车外换热器(4)、第一电子膨胀阀(8)、车内换热器(5)、四通阀(3)的ES口、气液分离器(25)、压缩机(1)吸气口；通过第二板式换热器(7)回收压缩机(1)排气中的热量以及电池热管理管路上的第二循环回路中的电水加热器(14)加热，使得经过电池包(12)循环的水温升至目标水温，实现电池加热；
制冷与车舱采暖模式系统制冷剂流向依次为：压缩机(1)排气口、电动比例三通阀(2)的AB口和电动比例三通阀(2)的AC 口至第二板式换热器(7)、四通阀(3)的DC口、车外换热器(4)、第一电子膨胀阀(8)、车内换热器(5)、四通阀(3)的ES口、气液分离器(25)、压缩机(1)吸气口；通过第二板式换热器(7)回收压缩机(1)排气中的热量以及车厢采暖循环管路中的电水加热器(14)加热，使得采暖侧水温升至目标水温，给壁挂散热器(13)供热。
8.根据权利要求6所述的车用空调系统的控制方法，其特征在于：当空调系统处于制热与单冷器模式或制热与电池冷却模式，所述四通阀(3)通电，四通阀(3)的DE口与CS口接通，电动比例三通阀(2)AB口接通；
制热与单冷器模式系统制冷剂流向依次为：压缩机(1)排气口、四通阀(3)的DE口、车内换热器(5)至第一电子膨胀阀(8)和单冷器(11)至第三电子膨胀阀(10)、车外换热器(4)、四通阀(3)的CS口、气液分离器(25)、压缩机(1)吸气口；
制热与电池冷却模式系统制冷剂流向依次为：压缩机(1)排气口、四通阀(3)DE口、车内换热器(5)、第一电子膨胀阀(8)至车外换热器(4)至四通阀(3)CS口和第一单向阀(15)至第二电子膨胀阀(9)至第一板式换热器(6)、气液分离器(25)、压缩机(1)吸气口，制冷剂到达第一板式换热器(6)后，吸收所述电池包(12)经过电池热管理管路上的第一循环回路传导的热量，实现电池冷却功能。
9.根据权利要求6所述的车用空调系统的控制方法，其特征在于：当空调系统处于制热与电池加热模式或制热与车舱采暖模式，所述四通阀(3)通电，四通阀(3)的DE口、CS口接通，电动比例三通阀(2)的AB口、AC口同时接通；
制热与电池加热模式系统制冷剂流向依次为：压缩机(1)排气口、电动比例三通阀(2)的AB口和电动比例三通阀(2)的AC口至第二板式换热器(7)、四通阀(3)的DE口 、车内换热器(5)、第一电子膨胀阀(8)、车外换热器(4)、四通阀(3)的CS口、气液分离器(25)、压缩机(1)吸气口；通过第二板式换热器(7)回收压缩机(1)排气中的热量以及电池热管理管路上的第二循环回路中的电水加热器(14)加热，使得经过电池包(12)循环的水温升至目标水温，实现电池加热；
制热与车舱采暖模式系统制冷剂流向依次为：压缩机(1)排气口、电动比例三通阀(2)的AB口和电动比例三通阀(2)的AC口至第二板式换热器(7)、四通阀(3)的DE口、车内换热器(5)、第一电子膨胀阀(8)、车外换热器(4)、四通阀(3)的CS口、气液分离器(25)、压缩机(1)吸气口，通过第二板式换热器(7)回收压缩机(1)排气中的热量以及车厢采暖循环管路中的电水加热器(14)加热，使得采暖侧水温升至目标水温，给壁挂散热器(13)供热。
10.根据权利要求6所述的车用空调系统的控制方法，其特征在于：当空调系统处于除湿模式，所述四通阀(3)不通电，四通阀(3)的DC口、ES口接通，电动比例三通阀(2)的AB口、AC口同时接通，第三电动两通阀(19)打开；系统制冷剂流向依次为：压缩机(1)排气口、电动比例三通阀(2)的AB口和电动比例三通阀(2)的AC口 至第二板式换热器(7)、四通阀(3)的DC口、车外换热器(4)、第一电子膨胀阀(8)至车内换热器(5)和第三电子膨胀阀(10)至单冷器(11)、四通阀(3)的ES口、气液分离器(25)、压缩机(1)吸气口；通过第二板式换热器(7)回收压缩机(1)排气中的热量以及车厢采暖循环管路中的电水加热器(14)加热，使得采暖侧水温升至目标水温，给壁挂散热器(13)供热。
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