CN107499088B - 一种汽车空调热泵、汽车和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车空调热泵、汽车和控制方法，所述汽车空调热泵包括压缩机(1)、室外换热器(2)、室内换热系统(3)和节流装置(4)，所述压缩机(1)、所述室外换热器(2)、所述室内换热系统(3)和所述节流装置(4)通过冷媒管路连成冷媒循环回路，通过所述室内换热系统(3)对车内空间进行制热或制冷作用。本发明相相对于现有技术中的汽车空调在制热时通常采用电加热的方式而言，有效地提高了制热效率、尤其是提高了低温环境下的制热效率，使得汽车的续航时间得到大幅度的延长，延长了汽车尤其是电动车的续航里程。

Description

一种汽车空调热泵、汽车和控制方法

技术领域

本发明属于热泵技术领域，具体涉及一种汽车空调热泵、汽车和控制方法。

背景技术

对于电动车而言，由于北方地区冬季气温低，电池的供电效率也会随环境温度下降而降低，从而影响续航里程；尤其是在开暖风的情况下电池电量消耗过快，这是因为在低环境温度下电池效率本身较低，并且热风取暖是采用PTC进行供热，制热效率低；再者由于纯电动车无发动机废热进行供暖，采用传统的PTC加热空气供暖方式能源利用率低，从而进一步加大了低温环境下的电池电量消耗；因此北方寒冷及严寒地区的电动车在冬季行驶时存在续航时间短的问题。因此亟需高效的供暖方式，提高汽车空调冬季制热能效系数，延长电动车续航时间。

由于现有技术中的新能源汽车空调存在低温环境下制热效率较低、汽车续航时间受到严重影响等技术问题，因此本发明研究设计出一种新的汽车空调热泵、汽车和控制方法。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的新能源汽车空调存在制热效率较低、而影响汽车的续航时间的缺陷，从而提供一种汽车空调热泵、汽车和控制方法。

本发明提供一种汽车空调热泵，其包括压缩机、室外换热器、室内换热系统和节流装置，所述压缩机、所述室外换热器、所述室内换热系统和所述节流装置通过冷媒管路连成冷媒循环回路，通过所述室内换热系统对车内空间进行制热或制冷作用。

优选地，所述室内换热系统包括设置在所述冷媒循环回路上的能够通过冷媒与室内空气进行热交换的室内换热器。

优选地，在所述冷媒循环回路上与所述室内换热器相并联地还设置有冷媒-水换热器，所述冷媒-水换热器同时设置在溶液循环回路上，所述溶液循环回路包括多个溶液管路，所述冷媒循环回路包括多个冷媒管路，使得所述冷媒管路和所述溶液管路在所述冷媒-水换热器内部进行热交换。

优选地，设所述室内换热器所在的冷媒管路为第一并联支路，设所述冷媒-水换热器所在的冷媒管路为第二并联支路，且所述第一并联支路与所述第二并联支路并联，并且在所述第一并联支路上设置有第一通断阀，在所述第二并联支路上设置有第二通断阀。

优选地，在所述溶液循环回路上还设置有散热装置，能将所述溶液管路中的溶液与室内空气之间进行热交换。

优选地，所述散热装置为地暖盘管换热器。

优选地，在所述溶液循环回路上还设置有电池热交换器，能将所述溶液管路中的溶液与汽车电池之间进行热交换。

优选地，在所述电池热交换器的两端还并联地设置有第三通断阀。

优选地，在所述溶液循环回路上还设置有溶液泵。

优选地，所述溶液为水。

优选地，所述冷媒循环回路上还设置有四通阀，所述四通阀的四个端分别连接至所述压缩机的排气端、吸气端、室外换热器和所述室内换热系统。

优选地，在所述压缩机的吸气端与所述四通阀之间还设置有气液分离器。

本发明还提供一种汽车，其包括前述的汽车空调。

本发明还提供一种汽车空调的控制方法，其使用前述的新能源汽车空调，对车内环境进行制冷或制热过程进行控制。

优选地，当车内需要进行制冷、且包括第一通断阀和第二通断阀时，打开第一通断阀、关闭第二通断阀，使得所述室内换热器工作、所述冷媒-水换热器不工作，通过所述室内换热器对车内进行制冷降温。

优选地，当检测到电池组温度T>Tb而导致电池效率下降、且还包括溶液泵和第三通断阀时，打开溶液泵，且关闭第三通断阀，通过此时室内的冷空气降温溶液循环回路中的溶液、进而通过溶液经由电池热交换器对电池进行降温。

优选地，其中所述Tb的取值范围为：25<Tb<60。

优选地，当车内需要进行制热、且包括第一通断阀和第二通断阀时，关闭第一通断阀、打开第二通断阀，使得所述室内换热器不工作、所述冷媒-水换热器工作，通过所述冷媒-水换热器加热溶液管路中的溶液、进而通过散热器对车内进行制热升温。

优选地，当检测到电池组温度T<Tc而导致供电效率下降时、且还包括溶液泵和第三通断阀时，打开溶液泵，且关闭第三通断阀，通过此时冷媒-水换热器加热溶液循环回路中的溶液、进而通过溶液经由电池热交换器对电池进行升温。

优选地，其中所述Tc的取值范围为：-10<Tc<10。

优选地，设定开机时间，若达到预设开机时间则启动内循环，同时启动空调，同步实时检测车内外环境温度，以该工况下最高效的运行模式进行压缩机、节流部件、风机的控制，其中内循环指车内空气与空调系统进行循环热交换。

优选地，当车内需要制冷时，判断车内外温度，当Tin>Tout-X1，则在预定开机时间到达前t1min开启外循环，其中车内环境温度为Tin，车外环境温度为Tout，X1为制冷预设误差值，外循环指车内和车外的空气进行循环热交换。

优选地，其中时间t1的取值范围是1≤t1≤15，X1的取值范围是1≤X1≤6。

优选地，当车内需要制热时，判断车内外温度，当Tin<Tout+X2，则在预定开机时间到达前t2min开启外循环，其中车内环境温度为Tin，车外环境温度为Tout，X2为制热预设误差值，外循环指车内和车外的空气进行循环热交换。

优选地，其中时间t2的取值范围是1≤t2≤12，X2的取值范围是2≤X2≤6。

优选地，设定在t3时间内，车内温度达到Tset2，采集车内外环境温度，控制器计算降温的最短时间t4：若t3≤t4，则以最大能力输出方式进行系统各器件控制；

若t3>t4，则以能效最优方式进行系统各器件控制，经过t3时间，车内温度达到预期设定的温度Tset2。

优选地，当t3≤t4时，同时计算在t3时间内车内能达到的温度值，通过控制面板或手机屏幕显示出来。

本发明提供的一种汽车空调热泵、汽车和控制方法具有如下有益效果：

1.本发明的汽车空调热泵、汽车和控制方法，通过利用压缩机、室外换热器、室内换热系统和节流装置组成的冷媒循环回路、且通过位于该回路上的室内换热系统对车内空间进行制热或制冷作用，相对于现有技术中的汽车空调在制热时通常采用电加热的方式而言，有效地提高了制热效率、尤其是提高了低温环境下的制热效率，使得汽车的续航时间得到大幅度的延长，延长了汽车尤其是电动车的续航里程；

2.本发明的汽车空调热泵、汽车和控制方法，采用热泵系统进行供热，同时满足夏天制冷和冬季制热需求，同一套热泵系统实现制冷制热控制，并具备较高的低温制热效率，拓宽了电动车热泵系统的运行温度范围；

3.本发明的汽车空调热泵、汽车和控制方法，增加对电动车电池组的热管理，采用热泵系统实现对电池组的冷却和加热控制，具备电池低温加热和高温制冷的能力，解决极端环境温度下电池效率低下的问题，提升电动汽车在极端气候环境下的续航能力；

4.本发明的汽车空调热泵、汽车和控制方法，采用地板辐射供暖方式，无噪音，从脚底开始加热，舒适性佳，解决制热舒适性不佳的问题；

5.本发明的汽车空调热泵、汽车和控制方法，提出预先定时控制和预先定时定温控制两种控制方法，可提前对车内空间进行预热，提升舒适性。

附图说明

图1是本发明的汽车空调热泵的结构示意图；

图2是本发明的汽车空调热泵制冷时的预先定时控制示意图；

图3是本发明的汽车空调热泵制热时的预先定时控制示意图；

图4是本发明的汽车空调热泵的预先定时定位控制的控制示意图。

图中附图标记表示为：

1、压缩机；2、室外换热器；3、室内换热系统；31、冷媒-水换热器；32、散热装置；33、电池热交换器；34、溶液泵；4、节流装置；5、室内换热器；61、第一并联支路；62、第二并联支路；71、第一通断阀；72、第二通断阀；73、第三通断阀；8、四通阀；9、气液分离器；10、控制器。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明提供一种汽车空调热泵(优选为新能源汽车空调热泵)，其包括压缩机1、室外换热器2、室内换热系统3和节流装置4，所述压缩机1、所述室外换热器2、所述室内换热系统3和所述节流装置4通过冷媒管路连成冷媒循环回路，通过所述室内换热系统3对车内空间进行制热或制冷作用。

通过利用压缩机、室外换热器、室内换热系统和节流装置组成的冷媒循环回路、且通过位于该回路上的室内换热系统对车内空间进行制热或制冷作用，相对于现有技术中的汽车空调在制热时通常采用电加热的方式而言，有效地提高了制热效率、尤其是提高了低温环境下的制热效率，使得汽车的续航时间得到大幅度的延长，延长了汽车尤其是电动车的续航里程；

采用热泵系统进行供热，同时满足夏天制冷和冬季制热需求，同一套热泵系统实现制冷制热控制，并具备较高的低温制热效率，拓宽了电动车热泵系统的运行温度范围。

优选地，所述室内换热系统3包括设置在所述冷媒循环回路上的能够通过冷媒与室内空气进行热交换的室内换热器5。通过在冷媒循环回路上设置室内换热器的方式，能够有效地通过室内换热器将冷媒与车内空气之间进行换热，以对室内空气完成制热或制冷的效果，相对于现有的采用电加热的方式进行加热采暖的方式，极大的提升了制热效率，这是本发明的完成高制热效率的制热优选结构，除此之外室内换热器还能用于在高温时对室内进行制冷作用、实现室内降温的目的。

优选地，在所述冷媒循环回路上与所述室内换热器5相并联地还设置有冷媒-水换热器31，所述冷媒-水换热器31同时设置在溶液循环回路上，所述溶液循环回路包括多个溶液管路，所述冷媒循环回路包括多个冷媒管路，使得所述冷媒管路和所述溶液管路在所述冷媒-水换热器31内部进行热交换。通过设置冷媒-水换热器，能够相对于室内换热器的冷媒与空气进行换热而言，有效地使得冷媒能够在冷媒-水换热器中与水进行换热，从而使得能够制取热水(优选制取热水)，进而再通过热水可以用来供暖等操作，与室内换热器之间进行并联，能够使得实现室内换热器进行室内空气制热或制冷和/或冷媒-水换热器制取热水，实现多功能的热泵功能，且热水供暖作用相对于室内换热器空气制热而言制热效果更好，提高了舒适性和制热效率。

优选地，设所述室内换热器5所在的冷媒管路为第一并联支路61，设所述冷媒-水换热器31所在的冷媒管路为第二并联支路62，且所述第一并联支路61与所述第二并联支路62并联，并且在所述第一并联支路61上设置有第一通断阀71(优选为电磁阀)，在所述第二并联支路62上设置有第二通断阀72(优选为电磁阀)。通过在两个并联支路上分别设置通断阀的结构形式，能够分别对两个支路进行控制作用，使得根据需要使得室内换热器工作、和/或冷媒-水换热器工作，实现智能控制的作用。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上做出的进一步改进，优选地，在所述溶液循环回路上还设置有散热装置32，能将所述溶液管路中的溶液与室内空气之间进行热交换。通过散热器能够完成将溶液循环回路中的溶液的热量散发至车内空气中、以对车内空气进行加热作用，相对于利用换热器直接对空气进行制热的方式而言，该手段的制热舒适性更好，噪音更低。

优选地，所述散热装置32为地暖盘管换热器。这是本发明的散热装置的优选结构形式，采用地暖盘管换热器、即地板辐射供暖方式，无噪音，从脚底开始加热，舒适性佳，有效地解决了制热舒适性不佳的问题。

实施例3

本实施例是在实施例1和/或2的基础上做出的进一步改进，优选地，在所述溶液循环回路上还设置有电池热交换器33，能将所述溶液管路中的溶液与汽车电池之间进行热交换。本发明通过上述手段，增加了对电动车电池组的热管理，采用热泵系统实现对电池组的冷却和加热控制，具备电池低温加热和高温制冷的能力，解决极端环境温度下电池效率低下的问题，保持电池的工作温度、提高电池的工作效率，提升电动汽车在极端气候环境下的续航能力。

优选地，在所述电池热交换器33的两端还并联地设置有第三通断阀73。(优选为电磁阀)通过第三通断阀的设置能够对电池热交换器进行控制，即能够在不需要电池热交换器工作时打开该阀以对该电池热交换器形成短路、在需要电池热交换器工作时关闭该阀以使电池热交换器形成通路(保持畅通)，从而实现根据实际情况的需要对电池进行换热的智能控制。(优选根据电池的温度进行控制)。

实施例4

本实施例是在实施例1-3的基础上做出的进一步改进，优选地，在所述溶液循环回路上还设置有溶液泵34。通过设置的溶液泵能够实现对溶液循环回路进行打开或关闭的控制，通过溶液泵的打开、能够泵送相应的溶液进入溶液循环回路中、以完成溶液的循环，达到换热的目的，通过溶液泵的关闭、能够阻止溶液进入该回路中，达到不换热的目的。

优选地，所述溶液为水。这是本发明的溶液循环回路中的优选换热介质，这样能够通过冷媒-水换热器制取相应的热水，进而可用以通过散热器加热室内空气或是通过电池热交换器加热电池或冷却电池，实现换热的目的。

实施例5

本实施例是在实施例1-4的基础上做出的进一步改进，优选地，所述冷媒循环回路上还设置有四通阀8，所述四通阀8的四个端分别连接至所述压缩机1的排气端、吸气端、室外换热器和所述室内换热系统3。通过四通阀的设置能够实现对热泵系统制热模式与制冷模式之间的有效切换，从而完成制热制冷双功能的目的。

优选地，在所述压缩机1的吸气端与所述四通阀8之间还设置有气液分离器9。通过在上述位置设置的气液分离器能够对进入压缩机吸气端的冷媒进行气液分离作用，防止发生液击等情况。

实施例6

本发明还提供一种汽车(优选为新能源汽车)，其包括前述的汽车空调。通过利用压缩机、室外换热器、室内换热系统和节流装置组成的冷媒循环回路、且通过位于该回路上的室内换热系统对车内空间进行制热或制冷作用，相对于现有技术中的汽车空调在制热时通常采用电加热的方式而言，有效地提高了制热效率、尤其是提高了低温环境下的制热效率，使得汽车的续航时间得到大幅度的延长，延长了汽车尤其是电动车的续航里程；

采用热泵系统进行供热，同时满足夏天制冷和冬季制热需求，同一套热泵系统实现制冷制热控制，并具备较高的低温制热效率，拓宽了电动车热泵系统的运行温度范围。

实施例7

本发明还提供一种汽车空调的控制方法，其使用前述的新能源汽车空调，对车内环境进行制冷或制热过程进行控制。通过使用前述的新能源汽车空调，能够利用压缩机、室外换热器、室内换热系统和节流装置组成的冷媒循环回路、且通过位于该回路上的室内换热系统对车内空间进行制热或制冷作用，相对于现有技术中的汽车空调在制热时通常采用电加热的方式而言，有效地提高了制热效率、尤其是提高了低温环境下的制热效率，使得汽车的续航时间得到大幅度的延长，延长了汽车尤其是电动车的续航里程；

采用热泵系统进行供热，同时满足夏天制冷和冬季制热需求，同一套热泵系统实现制冷制热控制，并具备较高的低温制热效率，拓宽了电动车热泵系统的运行温度范围。

优选地，当车内需要进行制冷、且包括第一通断阀71和第二通断阀72时，打开第一通断阀71、关闭第二通断阀72，使得所述室内换热器工作、所述冷媒-水换热器不工作，通过所述室内换热器对车内进行制冷降温。这是本发明的实现车内制冷的优选控制方法，能够通过室内换热器对车内制冷降温，对冷媒-水换热器实现断路而不工作。

优选地，当检测到电池组温度T>Tb而导致电池效率下降、且还包括溶液泵34和第三通断阀73时，即需要对车内电池组进行降温时，打开溶液泵34，且关闭第三通断阀73，通过此时室内的冷空气降温溶液循环回路中的溶液、进而通过溶液经由电池热交换器对电池进行降温。这是本发明的电池温度较高情况下的优选控制方法，电池温度较高时通常是室外温度较高、室内需要制冷的情况，此时可利用室内的冷空气对电池进行降温，由于此时冷媒-水换热器被断路而不工作，而溶液循环回路中无法从冷媒端获得冷量，而此时散热器端却与室内冷空气之间进行换热、吸收室内空气冷量，从而使得溶液循环回路中的溶液被降温，关闭电磁阀73能够使得被降温后的溶液进入电池热交换器中、以对电池进行降温吸热的作用，从而完成电池温度较高情况下对电池制冷降温的目的。

优选地，其中所述Tb的取值范围为：25<Tb<60。这是本发明制冷模式下的电池设定温度的优选数值范围，能够有效地保证热泵系统在制冷模式下的电池正常工作。

当制冷运行时，四通阀切换到压缩机排气管与室外换热器相连、室内换热器与汽液分离器相连，电磁阀1开启，电磁阀2关闭；当制热运行时，四通阀换到压缩机排气管与冷媒-水换热器相连、室外换热器与汽液分离器相连，第二电磁阀72开启，第一电磁阀71关闭。

低温低压的气态制冷剂经压缩机压缩后变成高温高压状态，通过四通阀进入室外换热器后变成高压中温液态，然后经过电子膨胀阀节流后成为低温低压的液态冷媒。在制冷运行时，第一电磁阀71开启，第二电磁阀72关闭，低温低温的液态冷媒经过第一电磁阀71进入室内换热器蒸发完全后，变成低温低压的气态，然后经过四通阀进入汽液分离器进行气液分离，气态冷媒进入压缩机被压缩。

当夏季室外环境温度较高(如室外环境温度Tout>a℃,a的取值范围是33<a<40),且电动车长期运行，控制器检测到电池组温度T高于一定值导致电池效率下降时，即T>Tb，Tb的取值范围：25<Tb<60，需同时对电池组进行降温冷却。而当电池温度在正常范围内时则不需冷却，通过电磁阀3和循环水泵的控制可实现电池组的冷却控制。具体方式及原理如下：

当控制器检测到需对电池组进行冷却降温时，循环水泵开启，电磁阀3关闭，由于地暖盘管与车内的地面直接接触，盘管内的溶剂将被车内地面冷却，被冷却的溶剂通过循环水泵的提供的动力进入电池热交换器，吸收电池组的热量而被加热，同时实现了电池组的降温。被加热后溶剂又重新进入地暖盘管被降温，如此循环。

实施例8

本实施例是在实施例7的基础上的模式切换控制方式，优选地，当车内需要进行制热、且包括第一通断阀71和第二通断阀72时，关闭第一通断阀71、打开第二通断阀72，使得所述室内换热器不工作、所述冷媒-水换热器工作，通过所述冷媒-水换热器加热溶液管路中的溶液、进而通过散热器对车内进行制热升温。这是本发明的实现车内制冷的优选控制方法，能够通过室内换热器对车内制冷降温，对冷媒-水换热器实现断路而不工作。

优选地，当检测到电池组温度T<Tc而导致供电效率下降时、且还包括溶液泵34和第三通断阀73时，即需要对车内电池组进行加热升温时，打开溶液泵34，且关闭第三通断阀73，通过此时冷媒-水换热器加热溶液循环回路中的溶液、进而通过溶液经由电池热交换器对电池进行升温。这是本发明的电池温度较低情况下的优选控制方法，电池温度较低时通常是室外温度较低、室内需要制热的情况，此时可利用室内的制热循环对电池进行降温，由于此时室内换热器被断路而不工作，而溶液循环回路通过冷媒-水换热器从冷媒端获得热量，而此时散热器端却与室内空气之间进行换热、加热室内空气而放出热量，同时溶液循环回路中被加热的溶液在关闭电磁阀73时能够进入电池热交换器中、以对电池进行加热升温的作用，从而完成电池温度较低情况下对电池制热升温的目的。

优选地，其中所述Tc的取值范围为：-10<Tc<10。这是本发明制热模式下的电池设定温度的优选数值范围，能够有效地保证热泵系统在制冷模式下的电池正常工作。

制热运行：

低温环境下(如室外温度Tout<b，b取值范围：-15<b<5),车内需进行供热，如此时电池组温度T低于一定值导致供电效率下降时，即T<Tc,Tc的取值范围：-10<Tc<10，需同时对电池进行加热；当电池温度在正常范围内时则不需加热，通过第三电磁阀73的控制可实现电池组的供热控制。具体方式如下：

在压缩机启动同时，循环水泵开启，低温低压的制冷剂经压缩机压缩后变成高温高压状态，经过四通阀进入冷媒-水换热器后变成高压中温液态，然后经过电子膨胀阀节流变成低温低压液态，然后进入室外换热器吸热蒸发，变成低温低压的气态冷媒然后进入压缩机进行下一轮压缩循环。

在冷媒-水换热器、循环水泵及地暖盘管、第三电磁阀73、电池组热交换器构成的系统内，循环一种防冻溶液，在制热循环时该溶液在冷媒-水换热器被冷媒加热，然后由循环水泵提供循环动力，被加热的高温溶液进入地暖盘管放热从而提升车内温度，当电池组温度偏低时，电磁阀3关闭，高温溶液从地暖盘管出来后被溶液泵34带入电池组热交换器，将剩余热量通过电池组热交换器释放给电池组从而提升电池组温度，同时溶液被进一步冷却，然后进入冷媒-水换热器被加热，如此循环；而当电池组温度正常时，不需要对其进行加热，此时第三电磁阀73开启，溶液从地暖盘管出来后经过第三电磁阀73而进入冷媒-水换热器被加热，如此循环。

由于采用地板辐射供暖的方式，一方面热泵系统运行压力可以适当降低(由于热水供暖的制热效率比空气制热高，释放的热量更多、高压温度降低、压力降低)，提高了常规温度环境下的热泵制热能效比(降低压缩机的输入功率)，节省了电池组的能耗；另一方面，即使在寒冷及严寒地区，环境温度达到-20℃甚至更低的环境温度下，地暖系统由于其高效换热特性以及保温特性，可满足电动车供暖需求，拓宽了电动车热泵系统的运行范围，同时也兼顾了电池组的热管理，提升了电池组在低环境温度下的效率。

实施例9

优选地，设定开机时间，若达到预设开机时间则启动内循环，同时启动空调，同步实时检测车内外环境温度，以该工况下最高效的运行模式进行压缩机、节流部件、风机的控制，其中内循环指车内空气与空调系统进行循环热交换。这是本发明的预先定时控制的具体控制手段，预先控制是指是乘客或司机还未上车的情况下，由司机通过车上空调控制器或手机APP远程定时开机(即预先定时控制)或远程设置车内温度在预定时间需达到的预设值(预先定时定温空调)。控制方法如下：

预先定时控制：在乘客未达到，司机先上车的情况下可使用车上空调控制器设定空调开机时间，即定时开机，也可直接设定在某个时间需达到的车内温度。以上操作也可以通过手机APP远程控制完成，手机APP兼具车上控制器功能。

定时开机即在预定的时间启动机组，然后根据车内外环境温度智能调节空调模式及能力输出，压缩机频率、风机控制及节流部件控制均按该工况下最高效的运行模式进行控制。

令设定温度为Tset1，车内环境温度为Tin，车外环境温度为Tout。

优选地，当车内需要制冷时，判断车内外温度，当Tin>Tout-X1，则在预定开机时间到达前t1min开启外循环，其中车内环境温度为Tin，车外环境温度为Tout，X1为制冷预设误差值，外循环指车内和车外的空气进行循环热交换。这是本发明的预先定时控制在热泵制冷运行模式下的具体控制手段，能够实现对汽车空调热泵的制冷预先定时控制。制冷运行定时控制方式如下图2所示。此处检测车内外温度并在一定条件下开启外循环，是利用环境的温度差进行车内降温，可以节省空调的能耗。

优选地，其中时间t1的取值范围是1≤t1≤15，X1的取值范围是1≤X1≤6。这是本发明的t1和X1的优选数值范围，是经过大量实验研究得到的，能够有效地提高车内的人体舒适程度。

优选地，当车内需要制热时，判断车内外温度，当Tin<Tout+X2，则在预定开机时间到达前t2min开启外循环，其中车内环境温度为Tin，车外环境温度为Tout，X2为制热预设误差值，外循环指车内和车外的空气进行循环热交换。这是本发明的预先定时控制在热泵制热运行模式下的具体控制手段，能够实现对汽车空调热泵的制热预先定时控制。制热运行定时控制方式如下图3所示。此处检测车内外温度并在一定条件下开启外循环，是在有制热需求时利用环境的温度差进行车内升温，可以节省空调的能耗。

优选地，其中时间t2的取值范围是1≤t2≤12，X2的取值范围是2≤X2≤6。这是本发明的t1和X1的优选数值范围，是经过大量实验研究得到的，能够有效地提高车内的人体舒适程度。

实施例10

优选地，设定在t3时间内，车内温度达到Tset2，采集车内外环境温度，控制器计算降温的最短时间t4：若t3≤t4，则以最大能力输出方式进行系统各器件控制；

若t3>t4，则以能效最优方式进行系统各器件控制(能效最优方式可以根据不同的情况设计植入算法，计算出能效最优的降温/升温模式)，进行系统控制，经过t3时间，车内温度达到预期设定的温度Tset2。

除了可以定时开机外，本空调还可以通过车内控制器或手机APP实现预先定时定温控制。即预设空调机组使车内温度在固定的时间达到预设的值。

在预先定时定温控制模式下，空调系统会结合车内外温度，根据预设的时间和即将达到的预设温度自动调节能力输出。基于车内这一封闭空间并不大，因此可以通过系统前期匹配植入的算法，计算出空调负荷及降温或升温需要的时间，选择最优的降温方式，以能效最高的运行模式在预定的时间内使车内温度达到预期设定温度值。

具体控制方式如下图4：预先定时定温控制可以更准确的满足客户的需求，对车内温度的舒适性给出可量化的指标，同时可以结合车内温升/温降模式选择效率最高的系统控制方案，节省了空调电耗。

优选地，当t3≤t4时，同时计算在t3时间内车内能达到的温度值，通过控制面板或手机屏幕显示出来。当系统计算按照最大能力输出方式仍不能达到预设的要求时，会通过控制器面板显示出来，一方面提醒用户机组无法达到预设温度值，并给出可达到温度值；另一方面，告诉用户在当前状态下车内温度要达到设定温度的预计时间，以便下一次用户提前进行定时定温控制设置。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种汽车空调热泵，其特征在于：包括压缩机（1）、室外换热器（2）、室内换热系统（3）和节流装置（4），所述压缩机（1）、所述室外换热器（2）、所述室内换热系统（3）和所述节流装置（4）通过冷媒管路连成冷媒循环回路，通过所述室内换热系统（3）对车内空间进行制热或制冷作用；所述室内换热系统（3）包括设置在所述冷媒循环回路上的能够通过冷媒与室内空气进行热交换的室内换热器（5）；在所述冷媒循环回路上与所述室内换热器（5）相并联地还设置有冷媒-水换热器（31），所述冷媒-水换热器（31）同时设置在溶液循环回路上，所述溶液循环回路包括多个溶液管路，所述冷媒循环回路包括多个冷媒管路，使得所述冷媒管路和所述溶液管路在所述冷媒-水换热器（31）内部进行热交换；设所述室内换热器（5）所在的冷媒管路为第一并联支路（61），设所述冷媒-水换热器（31）所在的冷媒管路为第二并联支路（62），且所述第一并联支路（61）与所述第二并联支路（62）并联，并且在所述第一并联支路（61）上设置有第一通断阀（71），在所述第二并联支路（62）上设置有第二通断阀（72）；在所述溶液循环回路上还设置有电池热交换器（33），能将所述溶液管路中的溶液与汽车电池之间进行热交换；在所述电池热交换器（33）的两端还并联地设置有第三通断阀（73）；在所述溶液循环回路上还设置有溶液泵（34）；

当车内需要进行制冷时，打开第一通断阀（71）、关闭第二通断阀（72），使得所述室内换热器工作、所述冷媒-水换热器不工作 ，通过所述室内换热器对车内进行制冷降温；当检测到电池组温度T>Tb而导致电池效率下降时，打开溶液泵（34），且关闭第三通断阀（73），通过此时室内的冷空气降温溶液循环回路中的溶液、进而通过溶液经由电池热交换器对电池进行降温。

2.根据权利要求1所述的汽车空调热泵，其特征在于：在所述溶液循环回路上还设置有散热装置（32），能将所述溶液管路中的溶液与室内空气之间进行热交换。

3.根据权利要求2所述的汽车空调热泵，其特征在于：所述散热装置（32）为地暖盘管换热器。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的汽车空调热泵，其特征在于：所述溶液为水。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的汽车空调热泵，其特征在于：所述冷媒循环回路上还设置有四通阀（8），所述四通阀（8）的四个端分别连接至所述压缩机（1）的排气端、吸气端、室外换热器和所述室内换热系统（3）。

6.根据权利要求5所述的汽车空调热泵，其特征在于：在所述压缩机（1）的吸气端与所述四通阀（8）之间还设置有气液分离器（9）。

7.一种汽车，其特征在于：包括权利要求1-6中任一项所述的汽车空调热泵。

8.一种汽车空调热泵的控制方法，其特征在于：使用权利要求1-6中任一项所述的汽车空调热泵，对车内环境进行制冷或制热过程进行控制；当车内需要进行制冷、且包括第一通断阀（71）和第二通断阀（72）时，打开第一通断阀（71）、关闭第二通断阀（72），使得所述室内换热器工作、所述冷媒-水换热器不工作 ，通过所述室内换热器对车内进行制冷降温；当检测到电池组温度T>Tb而导致电池效率下降、且还包括溶液泵（34）和第三通断阀（73）时，打开溶液泵（34），且关闭第三通断阀（73），通过此时室内的冷空气降温溶液循环回路中的溶液、进而通过溶液经由电池热交换器对电池进行降温。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：其中所述Tb的取值范围为：25<Tb<60。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：当在所述溶液循环回路上还设置有散热装置（32），能将所述溶液管路中的溶液与室内空气之间进行热交换时，且当车内需要进行制热、且包括第一通断阀（71）和第二通断阀（72）时，关闭第一通断阀（71）、打开第二通断阀（72），使得所述室内换热器不工作、所述冷媒-水换热器工作 ，通过所述冷媒-水换热器加热溶液管路中的溶液、进而通过散热装置对车内进行制热升温。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于：当检测到电池组温度T<Tc而导致供电效率下降时、且还包括溶液泵（34）和第三通断阀（73）时，打开溶液泵（34），且关闭第三通断阀（73），通过此时冷媒-水换热器加热溶液循环回路中的溶液、进而通过溶液经由电池热交换器对电池进行升温。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于：其中所述 Tc的取值范围为：-10<Tc<10。

13.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：设定开机时间，若达到预设开机时间则启动内循环，同时启动空调，同步实时检测车内外环境温度，以该工况下最高效的运行模式进行压缩机、节流部件、风机的控制，其中内循环指车内空气与空调系统进行循环热交换。

14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于：当车内需要制冷时，判断车内外温度，当Tin>Tout-X1，则在预定开机时间到达前t1 min开启外循环，其中车内环境温度为Tin，车外环境温度为Tout，X1为制冷预设误差值，外循环指车内和车外的空气进行循环热交换。

15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于：其中时间t1的取值范围是1≤t1≤15， X1的取值范围是1≤X1≤6。

16.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于：当车内需要制热时，判断车内外温度，当Tin<Tout+X2，则在预定开机时间到达前t2min开启外循环，其中车内环境温度为Tin，车外环境温度为Tout，X2为制热预设误差值，外循环指车内和车外的空气进行循环热交换。

17.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于：其中时间t2的取值范围是1≤t2≤12，X2的取值范围是2≤X2≤6。

18.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：设定在t3时间内，车内温度达到Tset2，采集车内外环境温度，控制器计算降温的最短时间t4：若t3≤t4，则以最大能力输出方式进行系统各器件控制；

若t3>t4，则以能效最优方式进行系统各器件控制，经过t3时间，车内温度达到预期设定的温度Tset2。

19.根据权利要求18所述的控制方法，其特征在于：当t3≤t4时，同时计算在t3时间内车内能达到的温度值，通过控制面板或手机屏幕显示出来。

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