CN108583204A - 一种co2空调热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种CO₂空调热泵系统，压缩机的出口连接室内气体冷却器的入口、室内气体冷却器的出口连接旁通阀和膨胀阀的入口，室外热交换器的入口连接旁通阀和膨胀阀的出口，回热器的d端入口连接室外热交换器的出口，回热器的d端出口连接三通阀的a端口，三通阀的b端口连接膨胀阀的一端，三通阀的c端口连接回热器的e端出口和储能器的入口，室内热交换器的入口连接膨胀阀的另一端，室内热交换器的出口连接回热器的e端入口，回热器的e端出口连接储能器的入口，储能器的出口连接压缩机的入口。本发明通过合理的设置系统流程，实现了通过控制机组的膨胀阀和各种电磁阀的开闭，可以实验制冷、制热和除湿的三种模式的互相转换，机组功能全面。

Description

一种CO2空调热泵系统

技术领域

本发明属于空调热泵技术领域，特别涉及一种CO₂空调热泵系统。

背景技术

电动汽车克服了燃油汽车的化石燃料依赖问题，能源利用多元化，安静环保，代表着未来汽车发展的趋势。在夏季高温环境中，电动汽车车厢内温度过高，因此需要汽车空调进行制冷，使得车厢内的空气温度降到舒适度要求范围内；在冬季供暖方面，由于纯电动汽车无发动机余热可利用，因此目前纯电动汽车冬季基本采用PTC电加热供暖，然而纯电动汽车的车载电池蓄电能力有限，采用电加热供暖势必会影响汽车的续驶里程。热泵型空调系统运行的制热系数在1以上，与电加热供暖相比，其高效节能的特点更有利于纯电动汽车的发展。在连续多雨天气，车厢内湿度过高，也有必要降低车厢内的湿度。

传统的汽车空调系统使用最广泛的制冷剂为R134a，环保性能差，已经逐渐被淘汰，汽车在行驶过程中，环境多变，遇到严重堵车情况、雨雪以及大雾等天气，根据道路规定，需按要求降低行驶速度，气体冷却器风量减少，对汽车空调制热性能要求更高，因此对于传统工质来讲，也是一个很大的考验，难以满足实际要求。已有的汽车空调循环系统中，虽然对传统的系统有所改进，传统的系统在运行除湿模式时，需要开启辅助加热装置，对除湿后的空气进行加热，以达到舒适的温度。这样的辅助加热装置一方面使系统变得复杂，增加了设备成本，另一方面，提高了系统运行时的能耗，使系统制热效率降低，但是其工作性能和效率仍有待进一步提高。另外，由于电动汽车依靠电池续航，长期行驶在极度不稳定的环境中，导致电动汽车的电池组长时间的工作在一个恶劣的热环境中，这将缩短电池的使用寿命，降低电池的使用性能。并且电池箱内温度场的长久不均匀分布将造成各电池模块、单体性能的不均衡，因此电池组的热监控和热管理对整车运行安全意义重大。

传统的汽车空调系统，对于汽车内的温度场，并没有一个详细清晰地温度控制系统，无法做到在高效精确地控制车内温度的同时，使系统性能最优并且节约能源。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种CO2空调热泵系统，以解决上述技术问题。本发明利用CO₂热泵型式进行制热，通过改变三向阀的接入端口，可以直接将原系统转变为制冷模式；并且除湿模式下不需要电加热，通过控制风阀的开启和关闭，将室内热交换器接入室内风路，再对除湿后的空气进行加热，使其达到适宜的温度；系统还增加了回热器在制冷模式下进行回热，以提高系统的工作效率和循环性能；同时还增设了风道和电池温度控制，通过控制风阀的开启和关闭，对电池所处的工作环境进行温度监控和调节，以确保电动汽车的电池机组处在一个均匀稳定的温度场中，从而改善电池的工作性能，延长电池的使用寿命。同时采用PI控制系统，在制冷模式下，对汽车内的温度进行控制，保证车内温度一直稳定在27℃，同时使空调系统一直处于最优COP状态下运行。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种CO₂空调热泵系统，包括压缩机、室内气体冷却器、旁通阀、膨胀阀、室外热交换器、三通阀、膨胀阀、室内热交换器、回热器和蓄能器；三通阀包括a、b、c三个端口；压缩机的出口连接室内气体冷却器的入口、室内气体冷却器的出口连接旁通阀和膨胀阀的入口，室外热交换器的入口连接旁通阀和膨胀阀的出口，回热器的d端入口连接室外热交换器的出口，回热器的d端出口连接三通阀的a端口，三通阀的b端口连接膨胀阀的一端，三通阀的c端口连接回热器的e端出口和储能器的入口，室内热交换器的入口连接膨胀阀的另一端，室内热交换器的出口连接回热器的e端入口，回热器的e端出口连接储能器的入口，储能器的出口连接压缩机的入口。

进一步的，还包括风道、电池温度控制器和第二风阀；所述第一风阀用于控制室内气体冷却器是否接入室内；电池温度控制器；第二风阀用于控制连通电池仓的风道是否与室内环境接通。

进一步的，制冷模式时，旁通阀打开，膨胀阀关闭，三通阀a端口和b端口都打开，c端口关闭，膨胀阀打开，连接室内热交换器的入口，第一风阀关闭，室内气体冷却器不接入车厢内，回热器的d端入口连接室外热交换器的出口，d端出口连接三通阀的a端口，e端入口连接室内热交换器，e端出口连接储液器；工质经过压缩机压缩后，进入室内气体冷却器，工质只流经室内气体冷却器，并未与车厢内空气进行强烈换热，工质从室内气体冷却器流出后，经过旁通阀进入室外热交换器，与室外空气进行换热后，将热量传递给室外气体，自身温度降低后流向回热器，与室内热交换器中流出的高温工质进行热交换，自身温度进一步降低，然后经过三通阀流向膨胀阀被节流，紧接着进入室内热交换器与车厢内空气进行热交换，带走车厢内空气的热量，使车厢内温度降低，实现制冷；工质从室内热交换器的出口流出后进入回热器中与从室外热交换器中流出的工质进行热交换，温度进一步升高，然后经过储能器回到压缩机1的入口，造成吸气过热。

进一步的，第二风阀打开，车厢内的冷空气通过空气通过风道对电动汽车的电池进行冷却。

进一步的，制热模式时，第一风阀打开，室内气体冷却器接入车厢内，旁通阀关闭，膨胀阀打开，三通阀的a端口打开连接回热器的d端出口，b端口关闭，膨胀阀关闭，室内热交换器和回热器不接入车厢环境中，c端口连接储液器的入口；

工质经过压缩机压缩后，进入室内气体冷却器与车厢内空气进行热交换，放出热量，加热车厢内空气，提高车厢内的温度，达到制热的目的；工质从室内气体冷却器流出后，经过膨胀阀，进入室外热交换器，与室外环境空气进行热量交换，吸收环境热量，然后流经回热器并未发生明显热量交换，继而流经三通阀后，直接进入储能器，最后回到压缩机的入口。

进一步的，第二风阀打开，空气通过风道将电动汽车的电池在工作过程中产生的热量带到车厢内与车厢内的空气进行了热量交换，进行辅助加热。

进一步的，除湿模式时，第一风阀打开，室内气体冷却器接入车厢内，旁通阀打开，膨胀阀关闭，三通阀的a端口打开连接回热器的d端出口，三通阀的b端口打开并连接膨胀阀，c端口关闭；回热器的e端入口连接室内气体冷却器的出口，e端出口连接储能器的入口；

工质经过压缩机压缩后，进入室内气体冷却器与车厢内气体进行热交换，工质从室内气体冷却器流出后，经过旁通阀流入室外热交换器，与外界环境气体进行热交换，然后从室外热交换器流出后，经过回热器进行热交换，将热量传递给从室内热交换器出口流入回热器的工质，紧接着流经三通阀后通过膨胀阀被节流，再进入室内热交换器与车厢内气体进行热量交换，带走车厢内的热量，使车厢内的温度降低，水液化析出，达到除湿的目的；工质从室内热交换器流出后经过回热器，流向储能器，最后回到压缩机的入口。

进一步的，在制冷模式下，当汽车启动后，通过温度计监测车内的回风温度Tc，与控制系统的设定值进行比较，当车内温度高于设定值时，同时采集车速v以及环境温度Te，并将其一同输入到模糊控制系统的传感器中，传感器对信号进行模糊处理后，将信号输入到执行器中，模糊控制器综合以上信号后完成模糊推理，自动实现对控制对象即膨胀阀的开度的调节，然后通过传感器将压缩机的排气压力值反馈到执行器中，执行器结合传感器采集信号以及压缩机排气压力这一反馈信号，再次不断地进行模糊推理，完成膨胀阀的最佳开度调节，在短时间内降低车内温度到设定值；当车内温度降低到设定值以下时，再次同时采集车速v以及环境温度Te，并将其一同输入到模糊控制系统的传感器中，传感器对信号进行模糊处理后，将信号输入到执行器中，模糊控制器综合以上信号后完成模糊推理，自动实现对膨胀阀的开度的调节，然后通过传感器将压缩机的排气压力值反馈到执行器中，执行器结合传感器采集信号以及压缩机排气压力这一反馈信号，不断地进行模糊推理，完成膨胀阀的最佳开度调节，使得系统在最优COP对应下的最优压力下工作，并保持低压低功率运行，使车内温度稳定在设定值。其中，最优COP以及最优COP对应的最优压力对应的公式如式所示：

P＝0.005*t*t-0.02430*t+9

其中，P——通过控制膨胀阀8的开度得到的室内气体冷却器出口的压力，单位为KPa；

t——气体冷却器的进风温度，单位为℃；

进一步的，第一风阀能够左右拨动，用于控制室内气体冷却器是否接入室内环境中，第一风阀拨在左边时，风阀关闭，拨在右边时，风阀打开；第一风阀关闭时，室内气体冷却器不接入系统，第一风阀打开时，室内气体冷却器接入系统，加热车厢内空气到舒适的温度；第二风阀也可以拨动，拨在右边时，风阀关闭，拨在左边时，风阀打开，用于控制风道是否与室内环境接通，促进车厢内空气流通，将电池工作产生的热量用于加热车厢内的空气，同时利用电池温度控制也对电池所处环境进行温度调节。

进一步的，在三种模式下，第二风阀均可开启，通过电池温度控制器对电池温度的监控，给电池散热，使得电池一直处于适宜的温度场中，提高电池的使用效率和电池寿命。

进一步的，汽车空调系统使用了PI控制保证车内温度的稳定，P控制作用有利于系统的稳定，但P控制系统是有差控制系统；I控制系统可以实现无差控制，但是I控制作用对系统的稳定性不利，因此结合使用形成PI控制。由于对膨胀阀开度的控制由众多因素决定：车内的温度、环境温度、最适温度设定值以及压缩机的排气压力。因此还需要模糊控制器与PI控制相结合，将自传感器的实时信号模糊化，将模糊化后的信号作为模糊规则的输入，完成模糊推理，将推理后的输入量加到执行器上。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

本发明通过合理的设置系统流程，实现了通过控制机组的膨胀阀和各种电磁阀的开闭，可以实验制冷、制热和除湿的三种模式的互相转换，使得机组功能全面，满足各种环境下的日常需要；本发明通过增设回热器，使吸气过热，使制冷模式下的系统的循环性能进一步提高；通过电池温度控制器和第二风阀的设置，在制热模式下利用了电池工作过程中产生的热量实现了辅助加热，节约能源的同时提高了加热性能，三种模式下均通过控制风阀的开闭实现了对电池工作环境所处温度场的监控和调节，提高了电池的工作性能，延长了电池的使用寿命。并且采用PI模糊控制技术，在汽车刚刚启动时，调节膨胀阀开度使得系统在高压下运行，实现快速打冷；在温度降低到设定值27℃时，采用PI模糊控制技术自动调节膨胀阀开度使空调系统一直处于最优COP对应的最优压力状态下运行，车内温度稳定在27℃的舒适环境下，并且保持系统在低压低功率下运行。

本发明在制冷模式下，从室内热交换器中出来的高温工质，先经过回热器与室外热交换器出口的低温工质进行热交换，将热量传递给室外热交换器出口的低温制冷剂，自身温度降低，提高系统的循环性能。

在制热模式下，利用风阀的开启和关闭，电动汽车的电池工作产生的热量传递到车厢内用于辅助加热车厢内的空气到舒适的温度，提高了汽车空调热泵系统的加热能力。

三种模式下，均通过电池温度控制，实现了对电动汽车工作过程中电池的温度的监控和调节，适时的对电池进行散热，改善电池在工作环境所处的温度场，从而提高电池的工作性能，延长电池的使用寿命。

采用PI模糊控制系统，对车内空气温度进行控制，当车内空气温度高于27℃时，通过PI控制膨胀阀的开度，使得系统在高压高制冷量的状态下运行，实现快速打冷降低车内温度，缩短了制冷的时间；当车内温度降低到27℃以下时，再次通过传感器输入信号，通过模糊控制器对采集信号的模糊推理，自动调节膨胀阀的开度，使得系统在最优COP对应的最有压力模式下工作，并且维持在低压低功率下运行，保证车内温度稳定在27℃。

现有的汽车空调运行模式单一，始终处于同一个压力下运行，在汽车刚启动时制冷量需求大时无法满足需求，在温度降低后制冷量需求小时又造成能源浪费，而且无法在一套系统上同时达到制冷制热和除湿三种功能。而本发明通过控制阀的开闭，可以在需要时转换制冷、制热和除湿三种模式。在高冷量需求的状态下系统高压高负荷运行，降温到舒适温度后系统低压低功率下运行，节约了能源，在维持舒适度的同时避免了现有的系统长时间工作在同一个压力下对资源的浪费。

CO₂制冷在循环中在临界点附近，为跨临界循环。而在超临界条件下循环的独特之处在于：超临界的高压气体被冷却时，只有温度降低，而不发生相变，温度和压力是相互独立的，因此可以通过提高高压侧的压力的方法来增大单位制冷量和COP。在汽车刚启动时，冷量需求较大，因此需要系统在最高性能下运行，因此控制系统迅速启动并且在高压下运行，实现快速打冷。在制冷模式下，利用温度计测温监测汽车内的回风温度，通过PI控制器控制压缩机的流量从而实现控制循环的制冷量的目的，使得车内的温度一直保持在一个稳定的状态下。

附图说明

图1是本发明一种CO₂空调热泵系统制冷模式下的循环示意图；

图2是本发明一种CO₂空调热泵系统制热模式下的循环示意图；

图3是本发明一种CO₂空调热泵系统除湿模式下的循环示意图；

图4是本发明一种CO₂空调热泵系统制冷模式下的PI模糊控制示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参阅图1，电动汽车空调热管理技术，其中包括：压缩机1、室内气体冷却器2、风阀3、旁通阀4、膨胀阀5、室外热交换器6、三通阀7、膨胀阀8、室内热交换器9、回热器10、蓄能器11、风道12、电池温度控制器13和风阀14。

三通阀7包括a端口、b端口、c端口三个端口；

压缩机1的出口连接室内气体冷却器2的入口、室内气体冷却器2的出口连接旁通阀4和膨胀阀5的入口，室外热交换器6的入口连接旁通阀4和膨胀阀5的出口，回热器10的d端入口连接室外热交换器6的出口，回热器10的d端出口连接三通阀7的a端口，三通阀7的b端口连接膨胀阀8一端，三通阀7的c端口连接回热器10的e端出口储能器11的入口，室内热交换器9的入口连接膨胀阀8另一端，出口连接回热器10的e端入口，回热器10的e端出口连接储能器11的入口，储能器11的出口连接压缩机1的入口。

还包括风阀3、风道12、电池温度控制器13和风阀14，风阀3能够左右拨动，用于控制室内气体冷却器2是否接入室内环境中，风阀3拨在左边时，风阀关闭，拨在右边时，风阀打开。风阀3关闭时，室内气体冷却器2不接入系统，风阀3打开时，室内气体冷却器2接入系统，加热车厢内空气到舒适的温度。风阀14也可以拨动，拨在右边时，风阀关闭，拨在左边时，风阀打开，用于控制风道12是否与室内环境接通，促进车厢内空气流通，将电池工作产生的热量用于加热车厢内的空气，同时利用电池温度控制器13也对电池所处环境进行温度调节。

还包括PI控制调节系统，通过温度计22对汽车内回风温度的采集，输入PI控制系统中，调节压缩机1的流量，使车内温度处于一个稳定的状态。在制冷模式下，当汽车启动后，通过温度计22监测车内的回风温度，与控制系统的设定值27℃进行比较，当车内温度高于设定值27℃时，控制开关24接通f端，然后利用PI控制，控制膨胀阀8的开度，使得系统在高压下运行，得到较高的制冷量，从而实现快速打冷，在短时间内降低车内温度到设定值27℃；当车内温度降低到设定值27℃以下时，控制开关24接通g端，利用PI控制，调节控制膨胀阀8的开度，使得系统在最优COP对应下的最优压力下工作，并保持低压低功率运行，使车内温度稳定在设定值27℃。其中，最优COP以及最优COP对应的最优压力通过对环境温度的监测，再利用函数关系式所得，再输入控制系统中。

P＝0.005*t*t-0.02430*t+9

其中，P——通过控制膨胀阀8的开度得到的气体冷却器出口的压力，单位为KPa；

t——气体冷却器的进风温度，单位为℃；

为了保证系统在环境温度改变时可以做到供冷、供热的需求，并且在此基础上解决除湿的问题，本发明设置了三种运行的模式：

制冷模式：请参照附图1所示，旁通阀4打开，膨胀阀5关闭，三通阀7a端口和b端口都打开，c端口关闭，膨胀阀8打开，连接室内热交换器9的入口，风阀3关闭，室内气体冷却器2不接入车厢内，回热器10的d端入口连接室外热交换器6的出口，d端出口连接三通阀7的a端口，e端入口连接室内热交换器9，e端出口连接储液器。工质经过压缩机1压缩后，进入室内气体冷却器2，但是风阀3处于关闭状态，因此工质只是流经室内气体冷却器2，并未与车厢内空气进行强烈换热，工质从室内气体冷却器2流出后，经过旁通阀4进入室外热交换器6，与室外空气进行换热后，将热量传递给室外气体，自身温度降低后流向回热器10，与室内热交换器9中流出的高温工质进行热交换，自身温度进一步降低，然后经过三通阀7流向膨胀阀8被节流，紧接着进入室内热交换器9与车厢内空气进行热交换，带走车厢内空气的热量，使车厢内温度降低，实现制冷；工质从室内热交换器9的出口流出后进入回热器10中与从室外热交换器6中流出的工质进行热交换，温度进一步升高，然后经过储能器11回到压缩机1的入口，造成吸气过热，从而提高了制冷循环的循环性能。

制热模式：请参照图2所示，风阀3打开，室内气体冷却器2接入车厢内，旁通阀4关闭，膨胀阀阀5打开，三通阀7的a端口打开，连接回热器11的d端出口，b端口关闭，膨胀阀8关闭，室内热交换器9和回热器10不接入车厢环境中，c端口连接储液器11的入口，风阀14打开。工质经过压缩机1压缩后，进入室内气体冷却器2，因为风阀3是打开的，因此室内气体冷却器2接入车厢内，与车厢内空气进行热交换，放出热量，加热车厢内空气，提高车厢内的温度，达到制热的目的。工质从室内气体冷却器2流出后，经过膨胀阀5，进入室外热交换器6，与室外环境空气进行热量交换，吸收环境热量，然后流经回热器10，但是由于三通阀7的b端口和膨胀阀8均处于关闭状态，因此工质在流经回热器10的过程中，并未发生明显热量交换，继而流经三通阀7后，直接进入储能器，最后回到压缩机1的入口。需要注意的是，在制热模式下，风阀14打开，空气通过风道12将电动汽车的电池在工作过程中产生的热量带到车厢内与车厢内的空气进行了热量交换，起到了辅助加热的作用。

除湿模式：请参照图3所示，风阀3打开，室内气体冷却器2接入车厢内，旁通阀4打开，膨胀阀5关闭，三通阀7的a端口打开，连接回热器10的d端出口，三通阀7的b端口打开并连接膨胀阀8，c端口关闭；回热器10的e端入口连接室内气体冷却器2的出口，e端出口连接储能器的入口。工质经过压缩机1压缩后，进入室内气体冷却器2，由于风阀3打开，因此室内气体冷却器2接入车厢内，因此工质与车厢内气体进行热交换，将其加热到舒适的温度，工质从室内气体冷却器2流出后，经过旁通阀4流入室外热交换器6，与外界环境气体进行热交换，然后从室外热交换器6流出后，经过回热器10进行热交换，将热量传递给从室内热交换器9出口流入回热器10的工质，紧接着流经三通阀7后通过膨胀阀8被节流，再进入室内热交换器9与车厢内气体进行热量交换，带走车厢内的热量，使车厢内的温度降低，水液化析出，达到除湿的目的，再由室内气体冷却器2将车厢内温度加热到舒适的温度。工质从室内热交换器9流出后经过回热器10，流向储能器11，最后回到压缩机的1入口。

三种模式下，均利用电池温度控制器13对电池所处的工作环境的温度场进行监控和调节，实验表明，电动汽车电池组会长时间工作在比较恶劣的热环境中，这将缩短电池使用寿命、降低电池性能；电池箱内温度场的长久不均匀分布将造成各电池模块、单体性能的不均衡，实验数据表明，当电池温度处于10℃～40℃之间时，电池的效率最高，可以稳定在92％以上，当温度高于40℃或低于10℃时，电池效率迅速下降，因此，可通过电池温度控制器13的温度监测作用，监测电池的实时温度，当监测到电池的温度达到40℃以上时，打开风阀14，通过风道中的空气流动将电池的热量带出，对车厢内的气体进行辅助加热，同时达到适当给电池散热的目的，当检测到电池的温度低于10℃时，也打开风阀14，使得来自气体冷却器2中的被加热的空气进入风道中给电池加热，使得电池温度升高，并最终稳定在10℃～40℃之间，达到改善电池工作环境的温度场的目的，从而有利于提高电池的工作性能，延长电池的使用寿命。

另外，对于制冷模式，还采用了PI模糊控制原理，对汽车内的温度进行了自动调节控制，请参照图4：其中细实线为汽车空调循环简图；⊙为各点的压力采集点；粗实线为控制路线图：其中s路为汽车内空气温度采集控制输入信号，x路为车速采集控制输入信号，y路为环境温度采集输入信号，z路为压缩机排气压力反馈信号；虚线为汽车内与蒸发器之间的进气和回风的空气循环图。汽车刚刚启动时，通过温度计22监测车内的回风温度Tc，与控制系统的设定值27℃进行比较，当车内温度高于设定值27℃时，同时采集车速v以及环境温度Te，并将其一同输入到模糊控制系统的传感器中，传感器对信号进行模糊处理后，将信号输入到执行器中，模糊控制器综合以上信号后完成模糊推理，自动实现对控制对象即膨胀阀8的开度的调节，然后通过传感器将压缩机的排气压力值P反馈到执行器中，执行器结合传感器采集信号以及压缩机排气压力这一反馈信号，再次不断地进行模糊推理，完成对参数的最佳调节即膨胀阀8的最佳开度使得系统在高压下运行，得到较高的制冷量，从而实现快速打冷，在短时间内降低车内温度到设定值27℃；当车内温度降低到设定值27℃以下时，再次同时采集车速v以及环境温度Te，并将其一同输入到模糊控制系统的传感器中，传感器对信号进行模糊处理后，将信号输入到执行器中，模糊控制器综合以上信号后完成模糊推理，自动实现对控制对象即膨胀阀8的开度的调节，然后通过传感器将压缩机的排气压力值P反馈到执行器中，执行器结合传感器采集信号以及压缩机排气压力P这一反馈信号，不断地进行模糊推理，完成对参数的最佳调节即膨胀阀8的最佳开度，使得系统在最优COP对应下的最优压力下工作，并保持低压低功率运行，使车内温度稳定在设定值27℃。

Claims (8)

1.一种CO₂空调热泵系统，其特征在于：包括压缩机(1)、室内气体冷却器(2)、旁通阀(4)、膨胀阀(5)、室外热交换器(6)、三通阀(7)、膨胀阀(8)、室内热交换器(9)、回热器(10)和蓄能器(11)；

三通阀(7)包括a、b、c三个端口；压缩机(1)的出口连接室内气体冷却器(2)的入口、室内气体冷却器(2)的出口连接旁通阀(4)和膨胀阀(5)的入口，室外热交换器(6)的入口连接旁通阀(4)和膨胀阀(5)的出口，回热器(10)的d端入口连接室外热交换器(6)的出口，回热器(10)的d端出口连接三通阀(7)的a端口，三通阀(7)的b端口连接膨胀阀(8)的一端，三通阀(7)的c端口连接回热器(10)的e端出口(21)和储能器(11)的入口，室内热交换器(9)的入口连接膨胀阀(8)的另一端，室内热交换器(9)的出口连接回热器(10)的e端入口，回热器(10)的e端出口连接储能器(11)的入口，储能器(11)的出口连接压缩机(1)的入口。

2.根据权利要求1所述的一种CO₂空调热泵系统，其特征在于：还包括风道(12)、电池温度控制器(13)和第二风阀(14)；所述第一风阀(3)用于控制室内气体冷却器(2)是否接入室内；电池温度控制器(13)；第二风阀(14)用于控制连通电池仓的风道(12)是否与室内环境接通。

3.根据权利要求1所述的一种CO₂空调热泵系统，其特征在于：制冷模式时，旁通阀(4)打开，膨胀阀(5)关闭，三通阀(7)a端口和b端口都打开，c端口关闭，膨胀阀(8)打开，连接室内热交换器(9)的入口，第一风阀(3)关闭，室内气体冷却器(2)不接入车厢内，回热器(10)的d端入口连接室外热交换器(6)的出口，d端出口连接三通阀(7)的a端口，e端入口连接室内热交换器(9)，e端出口连接储液器；

工质经过压缩机(1)压缩后，进入室内气体冷却器(2)，工质只流经室内气体冷却器(2)，并未与车厢内空气进行强烈换热，工质从室内气体冷却器(2)流出后，经过旁通阀(4)进入室外热交换器(6)，与室外空气进行换热后，将热量传递给室外气体，自身温度降低后流向回热器(10)，与室内热交换器(9)中流出的高温工质进行热交换，自身温度进一步降低，然后经过三通阀(7)流向膨胀阀(8)被节流，紧接着进入室内热交换器(9)与车厢内空气进行热交换，带走车厢内空气的热量，使车厢内温度降低，实现制冷；工质从室内热交换器(9)的出口流出后进入回热器(10)中与从室外热交换器(6)中流出的工质进行热交换，温度进一步升高，然后经过储能器(11)回到压缩机1的入口，造成吸气过热。

4.根据权利要求1所述的一种CO₂空调热泵系统，其特征在于：第二风阀(14)打开，车厢内的冷空气通过空气通过风道(12)对电动汽车的电池进行冷却。

5.根据权利要求1所述的一种CO₂空调热泵系统，其特征在于：制热模式时，第一风阀(3)打开，室内气体冷却器(2)接入车厢内，旁通阀(4)关闭，膨胀阀(5)打开，三通阀(7)的a端口打开连接回热器(11)的d端出口，b端口关闭，膨胀阀(8)关闭，室内热交换器(9)和回热器(10)不接入车厢环境中，c端口连接储液器(11)的入口；

工质经过压缩机(1)压缩后，进入室内气体冷却器(2)与车厢内空气进行热交换，放出热量，加热车厢内空气，提高车厢内的温度，达到制热的目的；工质从室内气体冷却器(2)流出后，经过膨胀阀(5)，进入室外热交换器(6)，与室外环境空气进行热量交换，吸收环境热量，然后流经回热器(10)并未发生明显热量交换，继而流经三通阀(7)后，直接进入储能器，最后回到压缩机(1)的入口。

6.根据权利要求5所述的一种CO₂空调热泵系统，其特征在于：第二风阀(14)打开，空气通过风道(12)将电动汽车的电池在工作过程中产生的热量带到车厢内与车厢内的空气进行了热量交换，进行辅助加热。

7.根据权利要求1所述的一种CO₂空调热泵系统，其特征在于：除湿模式时，第一风阀(3)打开，室内气体冷却器(2)接入车厢内，旁通阀(4)打开，膨胀阀(5)关闭，三通阀(7)的a端口打开连接回热器(10)的d端出口，三通阀(7)的b端口打开并连接膨胀阀(8)，c端口关闭；回热器(10)的e端入口连接室内气体冷却器(2)的出口，e端出口连接储能器的入口；

工质经过压缩机(1)压缩后，进入室内气体冷却器(2)与车厢内气体进行热交换，工质从室内气体冷却器(2)流出后，经过旁通阀(4)流入室外热交换器(6)，与外界环境气体进行热交换，然后从室外热交换器(6)流出后，经过回热器(10)进行热交换，将热量传递给从室内热交换器(9)出口流入回热器(10)的工质，紧接着流经三通阀(7)后通过膨胀阀(8)被节流，再进入室内热交换器(9)与车厢内气体进行热量交换，带走车厢内的热量，使车厢内的温度降低，水液化析出，达到除湿的目的；工质从室内热交换器(9)流出后经过回热器(10)，流向储能器(11)，最后回到压缩机的(1)入口。

8.根据权利要求1所述的一种CO₂空调热泵系统，其特征在于：在制冷模式下，当汽车启动后，通过温度计监测车内的回风温度Tc，与控制系统的设定值进行比较，当车内温度高于设定值时，同时采集车速v以及环境温度Te，并将其一同输入到模糊控制系统的传感器中，传感器对信号进行模糊处理后，将信号输入到执行器中，模糊控制器综合以上信号后完成模糊推理，自动实现对控制对象即膨胀阀(8)的开度的调节，然后通过传感器将压缩机的排气压力值反馈到执行器中，执行器结合传感器采集信号以及压缩机排气压力这一反馈信号，再次不断地进行模糊推理，完成膨胀阀的最佳开度调节，在短时间内降低车内温度到设定值；当车内温度降低到设定值以下时，再次同时采集车速v以及环境温度Te，并将其一同输入到模糊控制系统的传感器中，传感器对信号进行模糊处理后，将信号输入到执行器中，模糊控制器综合以上信号后完成模糊推理，自动实现对膨胀阀(8)的开度的调节，然后通过传感器将压缩机的排气压力值反馈到执行器中，执行器结合传感器采集信号以及压缩机排气压力这一反馈信号，不断地进行模糊推理，完成膨胀阀(8)的最佳开度调节，使得系统在最优COP对应下的最优压力下工作，并保持低压低功率运行，使车内温度稳定在设定值；其中，最优COP以及最优COP对应的最优压力对应的公式如式(1)所示：

P＝0.005*t*t-0.02430*t+9 (1)

其中，P——通过控制膨胀阀8的开度得到的室内气体冷却器出口的压力，单位为KPa；

t——气体冷却器的进风温度，单位为℃。