CN110530046A - 一种跨临界co2系统温湿自适应除湿除雾系统及控制方法 - Google Patents

一种跨临界co2系统温湿自适应除湿除雾系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了本发明一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统及控制方法，系统包括压缩机、除霜换热器、主换热器、电子膨胀阀、室外换热器、两个开度可调节阀、一个全通节流阀、储液器和两个干湿球温度计。本发明利用开度调节阀和全通节流阀配合空调系统，实现制热模式下的除湿功能，并且针对不同的空气含湿量，提出了三种不同的除湿方法，实现多工况智能除湿；在汽车的空调系统中采用双换热系统，利用除霜换热器与车厢进风空气进行换热后，再通过挡风玻璃直接吹向汽车前挡风玻璃，达到挡风玻璃除雾的目的。

Description

一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统及控制方法
技术领域
本发明属于跨临界二氧化碳系统领域，特别涉及一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统及控制方法。
背景技术
新能源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。新能源汽车不同于燃油汽车，在低环境温度下，无发动机余热可利用于加热车厢空气，因此目前纯新能源汽车冬季基本采用PTC电加热供暖，然而纯新能源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新能源汽车的发展。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。而CO2作为一种天然的制冷剂，优势明显。跨临界CO2热泵循环具有独特的优势，其放热过程温度较高且存在一个相当大的温度滑移(约80～100℃)。研究表明：在蒸发温度为0℃时，水温可以从0℃加热到60℃，其热泵COP可达到4.3，比电热水器和燃气热水器能耗降低75％上。在寒冷地区，传统空气源热泵的制热量和效率随环境温度的降低下降很快，热泵的使用受到限制。而CO2热泵系统在低温环境下能维持较高的供热量及很高的出水温度，大大节约辅助加热设备所耗费的能量。
又由于汽车在行驶过程中，环境多变，遇到严重堵车情况、雨雪以及大雾等天气，因此新能源汽车空调仅仅实现制热、制冷两种功能还远远达不到实际要求，在环境温度较高或者阴雨天气，空气的相对湿度大大增加，行车过程中汽车的前挡风玻璃极易起雾，影响驾驶的可视范围，大大的降低了驾驶安全性，增加了发生交通事故的可能性。
目前已有的跨临界二氧化碳汽车空调系统，一直面临着制热模式下无法实现除湿以及无法对前挡风玻璃进行直接除雾的难题，更无法进一步解决根据实际环境温度和空气湿度达到相应所需的除湿量的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统及控制方法，以解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统，包括压缩机、除霜换热器、四通换向阀、室外换热器、电子膨胀阀、主换热器、第一开度可调阀、第二开度可调阀、全通节流阀和储液器；
压缩机的排气口连接除霜换热器的进口，除霜换热器的出口连接四通换向阀的d接口，四通换向阀的c接口连接全通节流阀的进口，全通节流阀的出口分别连接第一开度可调阀的进口、第二开度可调阀的进口，第一开度可调阀的出口连接主换热器的进口，第二开度可调阀的出口和主换热器的出口连接电子膨胀阀的进口，电子膨胀阀的出口连接室外换热器的进口，室外换热器的出口连接四通换向阀的a接口，四通换向阀的b接口连接储液器的进口，储液器的出口连接压缩机的吸气口。
进一步的，主换热器进风口设有第一干湿球温度计；除霜换热器的出风口设有第二干湿球温度计。
进一步的，第一开度可调阀和第二开度可调阀用来调节制冷剂的流量，全通节流阀用来对制冷剂进行首次节流。
进一步的，当室外环境空气中绝对含湿量de＜5g/kg时，所述一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统工作在纯制热工况除雾模式：
除霜换热器的风门打开，四通换向阀的a、b接口连通，c、d接口连通，第二开度可调阀完全关闭，全通节流阀全开，第一开度可调阀全开，压缩机将低温低压的制冷剂压缩到高温高压状态后，制冷剂流向除霜换热器，而后从除霜换热器中流向四通换向阀的d接口，从c接口流出后，通过全通节流阀和第一开度可调阀进入主换热器，从主换热器流出后，经过电子膨胀阀被节流后流向室外换热器，然后经过四通换向阀的a接口，从b接口流向储液器，最终回到压缩机的吸气端；车厢进风先经过主换热器被换热器内的高温制冷剂加热后，再吹向除霜换热器进一步被加热，最后，部分/全部进风通过除霜换热器的风口直接吹向前挡风玻璃对其进行加热除雾。
进一步的，当室外环境空气中绝对含湿量de＜5g/kg时，所述一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统工作在双节流除湿制热工况除雾模式：
除霜换热器的风门及汽车空调系统的其他风门全部打开，四通换向阀的a、b接口连通，c、d接口连通，第一开度可调阀打开一定开度，第二开度可调阀打开一定开度，三通阀打开一定开度，压缩机将低温低压的制冷剂压缩到高温高压状态后，制冷剂流向除霜换热器，而后从除霜换热器中流向四通换向阀的d接口，从c接口流出后，进入全通节流阀，被首次节流后分为两支流体，其中一支进入第一开度可调阀后流向主换热器，另一支进入第二开度可调阀，流出后与来自主换热器出口的制冷剂进行汇合，而后一同流向电子膨胀阀被节流后流向室外换热器，然后经过四通换向阀的a接口，从b接口流向储液器，最终回到压缩机的吸气端；车厢进风先经过主换热器被换热器内的高温制冷剂加热后，再吹向除霜换热器进一步被加热，最后，一部分通过除霜换热器的风口直接吹向前挡风玻璃对其进行加热除雾，另一部分通过汽车空调系统的其他出风口吹进车厢中。
进一步的，当室外环境空气中绝对含湿量de＞15g/kg时，所述一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统工作在纯制冷除湿工况除雾模式：
除霜换热器的风门打开，四通换向阀的a、d接口连通，b、c接口连通，第一开度可调阀完全打开，第二开度可调阀完全关闭，全通节流阀完全打开，压缩机将低温低压的制冷剂压缩到高温高压状态后，制冷剂流向除霜换热器，而后从除霜换热器中流向四通换向阀的d接口，从a接口流出后，进入室外换热器，流出后进入电子膨胀阀被节流后进入主换热器，而后通过第一开度可调阀流向全通节流阀，而后又流向四通换向阀的c接口，从b接口流向储液器，最终回到压缩机的吸气端，车厢进风先经过主换热器低温除湿，再吹向除霜换热器被加热，最后，一部分通过除霜换热器的风口直接吹向前挡风玻璃对其进行加热除雾，另一部分通过汽车空调系统的其他出风口吹进车厢中。
一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统的控制方法，包括：
当室外环境空气中绝对含湿量de＜5g/kg时，包括以下步骤：除霜换热器的风门打开，四通换向阀的a、b接口连通，c、d接口连通，第二开度可调阀完全关闭，全通节流阀全开，第一开度可调阀全开，压缩机将低温低压的制冷剂压缩到高温高压状态后，制冷剂流向除霜换热器，而后从除霜换热器中流向四通换向阀的d接口，从c接口流出后，通过全通节流阀和第一开度可调阀进入主换热器，从主换热器流出后，经过电子膨胀阀被节流后流向室外换热器，然后经过四通换向阀的a接口，从b接口流向储液器，最终回到压缩机的吸气端；车厢进风先经过主换热器被换热器内的高温制冷剂加热后，再吹向除霜换热器进一步被加热，最后，部分/全部进风通过除霜换热器的风口直接吹向前挡风玻璃对其进行加热除雾；
或者，当室外环境空气中绝对含湿量de＜5g/kg时，包括以下步骤：除霜换热器的风门及汽车空调系统的其他风门全部打开，四通换向阀的a、b接口连通，c、d接口连通，第一开度可调阀打开一定开度，第二开度可调阀打开一定开度，三通阀打开一定开度，压缩机将低温低压的制冷剂压缩到高温高压状态后，制冷剂流向除霜换热器，而后从除霜换热器中流向四通换向阀的d接口，从c接口流出后，进入全通节流阀，被首次节流后分为两支流体，其中一支进入第一开度可调阀后流向主换热器，另一支进入第二开度可调阀，流出后与来自主换热器出口的制冷剂进行汇合，而后一同流向电子膨胀阀被节流后流向室外换热器，然后经过四通换向阀的a接口，从b接口流向储液器，最终回到压缩机的吸气端；车厢进风先经过主换热器被换热器内的高温制冷剂加热后，再吹向除霜换热器进一步被加热，最后，一部分通过除霜换热器的风口直接吹向前挡风玻璃对其进行加热除雾，另一部分通过汽车空调系统的其他出风口吹进车厢中；
或者，当室外环境空气中绝对含湿量de＞15g/kg时，包括以下步骤：除霜换热器的风门打开，四通换向阀的a、d接口连通，b、c接口连通，第一开度可调阀完全打开，第二开度可调阀完全关闭，全通节流阀完全打开，压缩机将低温低压的制冷剂压缩到高温高压状态后，制冷剂流向除霜换热器，而后从除霜换热器中流向四通换向阀的d接口，从a接口流出后，进入室外换热器，流出后进入电子膨胀阀被节流后进入主换热器，而后通过第一开度可调阀流向全通节流阀，而后又流向四通换向阀的c接口，从b接口流向储液器，最终回到压缩机的吸气端，车厢进风先经过主换热器低温除湿，再吹向除霜换热器被加热，最后，一部分通过除霜换热器的风口直接吹向前挡风玻璃对其进行加热除雾，另一部分通过汽车空调系统的其他出风口吹进车厢中。
进一步的，在主换热器前设有第一干湿球温度计，用来检测进风空气的含湿量de；所述一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统及控制方法根据含湿量de选择对应的除雾模式；
在除霜换热器后设有第二干湿球温度计，用来检测出风空气的含湿量d，以判断空气出口的含湿量d是否等于设定值d0；
以下公式为空气的干湿球温度及含湿量的转换计算：
其中：d为含湿量，单位g/kg；
为相对湿度，无单位；
P为空气压力，单位KPa；
Ps为水蒸气分压力，单位KPa；
公式中的相对湿度空气压力P以及水蒸气分压力Ps均由空气的干湿球温度，通过空气参数表查到。
进一步的，第一开度可调阀、第二开度可调阀和全通节流阀的调节方式为反馈调节，室外环境空气中绝对含湿量5g/kg≤d≤15g/kg时，相应的调节方式如下：
第一步：给定第一开度可调阀、第二开度可调阀和全通节流阀的初始开度分别为各自为最大开度α1max、α2max、α3max的一半：给定开度为α1＝α1max/2，α2＝α2max/2，α3＝α3max/2；
第二步：观察第二干湿球温度计的示数，换算成绝对湿度d；
当d＞d0时，优先增大第一开度可调阀的开度α1，逐渐增大至d＝d0为止；若将第一开度可调阀开度α1调至最大α1max，仍然有d＞d0，则开始减小第二开度可调阀的开度α2，并且保持第一开度可调阀开度值α1max不变，逐渐减小至d＝d0为止；若第二开度可调阀的开度减小至最小值α2min，仍然有d＞d0，则开始减小全通节流阀的开度α3，保持第一开度可调阀开度值α1max和第二开度可调阀的开度值α2min不变，直至d＝d0为止；
当d＜d0时，优先减小第一开度可调阀的开度α1，逐渐减小至d＝d0为止；若将第一开度可调阀开度调至最小α1min，仍然有d＜d0，则开始增大第二开度可调阀的开度α2，并且保持第一开度可调阀开度值α1min不变，逐渐增大至d＝d0为止；若第二开度可调阀的开度增大至最大值α2max，仍然有d＜d0，则开始增大全通节流阀的开度α3，保持第一开度可调阀开度值α1min和第二开度可调阀的开度值α2max不变，直至d＝d0为止。
进一步的，在除湿量要求得到满足的情况下，增大全通节流阀的开度α3使出风温度升高或减小全通节流阀的开度α3使出风温度降低。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统及控制方法，通过利用开度调节阀和全通节流阀配合的空调系统，实现制热模式下的除湿功能，并且针对不同的空气含湿量，提出了三种不同的除湿方法，实现多工况智能除湿；在汽车的空调系统中采用双换热系统，利用除霜换热器与车厢进风空气进行换热后，再通过挡风玻璃直接吹向汽车前挡风玻璃，达到挡风玻璃除雾的目的。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统的结构示意图。
其中：1、压缩机，2、除霜换热器，3、四通换向阀，4、室外换热器，5、电子膨胀阀，6、主换热器，7、第一开度可调阀，8、第二开度可调阀，9、全通节流阀，10、储液器，11、第一干湿球温度计，12、第二干湿球温度器。
图2为制冷剂流量调节逻辑图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
请参阅图1所示，本发明提供一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统，包括压缩机1、除霜换热器2、四通换向阀3、室外换热器4、电子膨胀阀5、主换热器6、第一开度可调阀7、第二开度可调阀8、全通节流阀9、储液器10、第一干湿球温度计11和第二干湿球温度计12。
压缩机1的排气口连接除霜换热器2的进口，除霜换热器2的出口连接四通换向阀3的d端口，四通换向阀3的c端口连接全通节流阀9的入口，全通节流阀9的出口连接第一开度可调阀7和第二开度可调阀8的入口，第一开度可调阀7的出口连接主换热器6的进口，主换热器6的出口和第二开度可调阀8的出口连接电子膨胀阀5的入口，电子膨胀阀5的出口连接室外换热器4，室外换热器4的出口连接四通换向阀3的a端口，四通换向阀3的b端口连接储液器10，储液器10的出口连接压缩机1的吸气端。主换热器6前(HVAC进风风道中)安装第一干湿球温度计11，除霜换热器2的后侧(HVAC出风风道中)安装第二干湿球温度计12。
本发明一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统的控制方法，包括三种不同工况下的新能源汽车前挡风玻璃除雾功能模式：1)、当室外环境空气中绝对含湿量de＜5g/kg时的纯制热工况除雾模式；2)、当室外环境空气中绝对含湿量5g/kg≤de≤15g/kg时的双节流除湿制热工况除雾模式；3)、当室外环境空气中绝对含湿量de＞15g/kg时的纯制冷除湿工况除雾模式。
1)、当室外环境空气中绝对含湿量de＜5g/kg时的纯制热工况除雾模式下：此时空气的含湿量较低，并且环境温度一般较低。故无需对汽车空调的进风进行除湿，但是为了满足乘客的舒适度要求，车厢的进风需要被加热至舒适温度。因此此工况下的多工况适应性调节含湿量的跨临界二氧化碳循环系统采用纯制热循环，直接对车厢进风进行加热，而后通过不同的风门，将热风一部分吹向汽车的前挡风玻璃，用于挡风玻璃除雾或者加热车厢内空气，另一部分吹向车厢的各个方向，满足乘客要求。该工况下的循环系统的除湿除雾方法：除霜换热器2的风门打开，用来对汽车的前挡风玻璃吹风除雾。四通换向阀3的a、b接口连通，c、d接口连通，第二开度可调阀8完全关闭，全通节流阀9全开，第一开度可调阀7全开，压缩机1将低温低压的制冷剂压缩到高温高压状态后，制冷剂流向除霜换热器2，而后从除霜换热器2中流向四通换向阀3的d接口，从c接口流出后，通过全通节流阀9和第一开度可调阀7进入主换热器6，从主换热器6流出后，经过电子膨胀阀5被节流后流向室外换热器4，然后经过四通换向阀3的a接口，从b接口流向储液器10，最终回到压缩机1的吸气端，车厢进风先经过主换热器6被换热器内的高温制冷剂加热后，再吹向除霜换热器2进一步被加热，最后，一部分通过除霜换热器2的风口直接吹向前挡风玻璃对其进行加热除雾，另一部分通过其他出风口吹进车厢中。
2)、当室外环境空气中绝对含湿量5g/kg≤de≤15g/kg时的双节流除湿制热工况除雾模式下：此时，空气的含湿量较大，车厢的前挡风玻璃更易起雾，因此在该工况下，需要对车厢的进风先进行除湿，即先使车厢进风与冷流体进行换热，实现进风的降温冷却，析出多余水分，达到除湿效果。但是由于含湿量并非特别大，故而除湿量不需要太大，因此系统只需要部分制冷剂用于空气除湿。同时该含湿量对应下的空气的温度一般不太高，因此车厢进风最终以旧需要被小幅度的加热至乘客舒适度要求范围内的温度。故而此时系统的除湿除雾方法：除霜换热器2的风门打开，空调(HVAC)系统的其他风门也全部打开，四通换向阀3的a、b接口连通，c、d接口连通，第一开度可调阀7打开一定开度，第二开度可调阀8打开一定开度，三通阀9的打开一定开度。压缩机1将低温低压的制冷剂压缩到高温高压状态后，制冷剂流向除霜换热器2，而后从除霜换热器2中流向四通换向阀3的d接口，从c接口流出后，进入全通节流阀9，被首次节流后流出后分为两支流体，其中一支进入第一开度可调阀7后流向主换热器6，另一支进入第二开度可调阀8，流出后与来自主换热器6出口的制冷剂进行汇合，而后一同流向电子膨胀阀5被节流后流向室外换热器4，然后经过四通换向阀3的a接口，从b接口流向储液器10，最终回到压缩机1的吸气端，车厢进风先经过主换热器6进行低温除湿，再吹向除霜换热器2被加热，最后，一部分通过除霜换热器2的风口直接吹向前挡风玻璃对其进行加热除雾，另一部分通过其他出风口吹进车厢中。
3)、当室外环境空气中绝对含湿量de＞15g/kg时的纯制冷除湿工况除雾模式下：车厢进风的空气含湿量过大，需要更大的除湿量，所对应的环境温度一般较高，因此系统采用制冷循环，直接采用主换热器2对车厢进风进行冷却除湿。此时系统的除湿除雾方法：除霜换热器2的风门打开，用来实现对汽车的前挡风玻璃吹风除雾的目的。四通换向阀3的a、d接口连通，b、c接口连通，第一开度可调阀7完全打开，第二开度可调阀8完全关闭，全通节流阀9完全打开。压缩机1将低温低压的制冷剂压缩到高温高压状态后，制冷剂流向除霜换热器2，而后从除霜换热器2中流向四通换向阀3的d接口，从a接口流出后，进入室外换热器4，流出后进入电子膨胀阀5被节流后进入主换热器6，而后通过第一开度可调阀7流向全通节流阀9，而后又流向四通换向阀3的c接口，从b接口流向储液器10，最终回到压缩机1的吸气端，车厢进风先经过主换热器6低温除湿后，再吹向除霜换热器2进行加热，最后，一部分通过除霜换热器2的风口直接吹向前挡风玻璃对其进行加热除雾，另一部分通过其他出风口吹进车厢中。
新能源汽车的HVAC系统中，进风口只有一个，出风口多个。分别用来向车厢内不同的位置进行吹风，满足新能源汽车前挡风玻璃除雾、乘客吹面、吹脚等多个功能。并且车厢进风先经过主换热器6，与制冷剂换热后再吹向除霜换热器2，而后通过各个出风口吹向车内。在HVAC进风口内(即室内换热器6前)有一个第一干湿球温度计11，用来检测进风空气的含湿量de，以判断不同的进风下系统选择合适的除雾模式。在HVAC出风口处(即除霜换热器2后)有一个第二干湿球温度计12，用来检测出风空气的含湿量，以判断空气出口的湿度是否满足除湿要求，即出风含湿量d是否等于设定值d0(d＝d0)。该要求可由新能源汽车厂家或者用户自行设定。以下公式为空气的干湿球温度及含湿量的转换计算：
其中：d为含湿量，单位g/kg；
为相对湿度，无单位；
P为空气压力，单位KPa；
Ps为水蒸气分压力，单位KPa；
公式中的相对湿度、P空气压力以及Ps水蒸气分压力均由空气的干湿球温度，通过空气参数表查到。
本发明中加入了第一开度可调阀7、第二开度可调阀8和全通节流阀9。第一开度可调阀7和第二开度可调阀8用来调节制冷剂的流量，全通节流阀9用来对制冷剂进行首次节流。这是为了解决以下问题：压缩机在一次停机后不能立即再次开机，需要为压缩机回油预留一段暂停时间。由于开机过程中，二氧化碳循环系统的压比很大，四通换向阀3换向需要克服过大的压差，故无法在开机过程中实现换向，必须在系统停机时完成换向，因此系统无法在制热模式和除湿模式间进行切换(即主要针对室外环境空气中绝对含湿量5g/kg≤de≤15g/kg时的双节流除湿制热工况除雾模式)，因此本发明中加入以上三个部件来解决该问题。第一开度可调阀7和第二开度可调阀8主要用来调节系统的除湿量的大小，全通节流阀9主要用来调节车厢内的制热量，辅助调节除湿量。
请参阅图2所示，第一开度可调阀7、第二开度可调阀8和全通节流阀9的调解方式为反馈调节。具体操作逻辑如下：室外环境空气中绝对含湿量5g/kg≤d≤15g/kg时，此时所对应的环境温度一般介于寒冷和炎热之间，不同的乘客对于车厢内的出风温度要求不同，因此该工况下的进风被加热的程度也不同，即所需要的制热量不同。因此此时主换热器6中制冷剂为低温制冷剂，将进风先进行冷却除湿，再吹向除霜换热器2进行加热后吹进车厢。相应的调节方式如下：
第一步：给定第一开度可调阀7、第二开度可调阀8和全通节流阀9的开度分别为各自为最大开度α1max、α2max、α3max的一半，即给定开度为α1＝α1max/2，α2＝α2max/2，α3＝α3max/2。
第二步：观察第二干湿球温度计12的示数，换算成绝对湿度d；
当d＞d0，则说明除湿量太小，则优先增大第一开度可调阀7的开度α1，逐渐增大至d＝d0为止。若将第一开度可调阀7开度α1调至最大α1max，仍然有d＞d0，则开始减小第二开度可调阀8的开度α2，并且保持第一开度可调阀7开度值α1max不变，逐渐减小至d＝d0为止。若第二开度可调阀8的开度减小至最小值α2min，仍然有d＞d0，则开始减小全通节流阀9的开度α3，保持第一开度可调阀7开度值α1max和第二开度可调阀8的开度值α2min不变，直至d＝d0为止。由系统原理可知，通过调节全通节流阀9的开度一定会满足除湿量要求；
当d＜d0，则说明除湿量太大，则优先减小第一开度可调阀7的开度α1，逐渐减小至d＝d0为止。若将第一开度可调阀7开度调至最小α1min，仍然有d＜d0，则开始增大第二开度可调阀8的开度α2，并且保持第一开度可调阀7开度值α1min不变，逐渐增大至d＝d0为止。若第二开度可调阀8的开度增大至最大值α2max，仍然有d＜d0，则开始增大全通节流阀9的开度α3，保持第一开度可调阀7开度值α1min和第二开度可调阀8的开度值α2max不变，直至d＝d0为止。由系统原理可知，通过调节全通节流阀9的开度一定会满足除湿量要求。
若在以上调节第一开度可调阀7和第二开度可调阀8过程中，可满足除湿量要求，但是车厢内的环境温度并未达到乘客要求。即出风温度过低或者过高，则可以通过调节全通节流阀9来进行调节。若车厢内空气温度过低，则可以适当增大全通节流阀9的开度α3，反之若车厢内空气温度过高，则可以适当减小全通节流阀9的开度α3。
系统中的电子膨胀阀5和全通节流阀9采用双向阀，可以实现系统在制热和制冷循环的切换时，制冷剂的流向相反的工况下，均可以实现对制冷剂的节流。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统，其特征在于，包括压缩机(1)、除霜换热器(2)、四通换向阀(3)、室外换热器(4)、电子膨胀阀(5)、主换热器(6)、第一开度可调阀(7)、第二开度可调阀(8)、全通节流阀(9)和储液器(10)；
压缩机(1)的排气口连接除霜换热器(2)的进口，除霜换热器(2)的出口连接四通换向阀(3)的d接口，四通换向阀(3)的c接口连接全通节流阀(9)的进口，全通节流阀(9)的出口分别连接第一开度可调阀(7)的进口、第二开度可调阀(8)的进口，第一开度可调阀(7)的出口连接主换热器(6)的进口，第二开度可调阀(8)的出口和主换热器(6)的出口连接电子膨胀阀(5)的进口，电子膨胀阀(5)的出口连接室外换热器(4)的进口，室外换热器(4)的出口连接四通换向阀(3)的a接口，四通换向阀(3)的b接口连接储液器(10)的进口，储液器(10)的出口连接压缩机(1)的吸气口。
2.根据权利要求1所述的一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统，其特征在于，主换热器(6)进风口设有第一干湿球温度计(11)；除霜换热器(2)的出风口设有第二干湿球温度计(12)。
3.根据权利要求1所述的一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统，其特征在于，第一开度可调阀(7)和第二开度可调阀(8)用来调节制冷剂的流量，全通节流阀(9)用来对制冷剂进行首次节流。
4.根据权利要求1所述的一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统，其特征在于，当室外环境空气中绝对含湿量de＜5g/kg时，所述一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统工作在纯制热工况除雾模式：
除霜换热器(2)的风门打开，四通换向阀(3)的a、b接口连通，c、d接口连通，第二开度可调阀(8)完全关闭，全通节流阀(9)全开，第一开度可调阀(7)全开，压缩机(1)将低温低压的制冷剂压缩到高温高压状态后，制冷剂流向除霜换热器(2)，而后从除霜换热器(2)中流向四通换向阀(3)的d接口，从c接口流出后，通过全通节流阀(9)和第一开度可调阀(7)进入主换热器(6)，从主换热器(6)流出后，经过电子膨胀阀(5)被节流后流向室外换热器(4)，然后经过四通换向阀(3)的a接口，从b接口流向储液器(10)，最终回到压缩机(1)的吸气端；车厢进风先经过主换热器(6)被换热器内的高温制冷剂加热后，再吹向除霜换热器(2)进一步被加热，最后，部分/全部进风通过除霜换热器(2)的风口直接吹向前挡风玻璃对其进行加热除雾。
5.根据权利要求1所述的一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统，其特征在于，当室外环境空气中绝对含湿量de＜5g/kg时，所述一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统工作在双节流除湿制热工况除雾模式：
除霜换热器(2)的风门及汽车空调系统的其他风门全部打开，四通换向阀(3)的a、b接口连通，c、d接口连通，第一开度可调阀(7)打开一定开度，第二开度可调阀(8)打开一定开度，三通阀(9)打开一定开度，压缩机(1)将低温低压的制冷剂压缩到高温高压状态后，制冷剂流向除霜换热器(2)，而后从除霜换热器(2)中流向四通换向阀(3)的d接口，从c接口流出后，进入全通节流阀(9)，被首次节流后分为两支流体，其中一支进入第一开度可调阀(7)后流向主换热器(6)，另一支进入第二开度可调阀(8)，流出后与来自主换热器(6)出口的制冷剂进行汇合，而后一同流向电子膨胀阀(5)被节流后流向室外换热器(4)，然后经过四通换向阀(3)的a接口，从b接口流向储液器(10)，最终回到压缩机(1)的吸气端；车厢进风先经过主换热器(6)被换热器内的高温制冷剂加热后，再吹向除霜换热器(2)进一步被加热，最后，一部分通过除霜换热器(2)的风口直接吹向前挡风玻璃对其进行加热除雾，另一部分通过汽车空调系统的其他出风口吹进车厢中。
6.根据权利要求1所述的一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统，其特征在于，当室外环境空气中绝对含湿量de＞15g/kg时，所述一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统工作在纯制冷除湿工况除雾模式：
除霜换热器(2)的风门打开，四通换向阀(3)的a、d接口连通，b、c接口连通，第一开度可调阀(7)完全打开，第二开度可调阀(8)完全关闭，全通节流阀(9)完全打开，压缩机(1)将低温低压的制冷剂压缩到高温高压状态后，制冷剂流向除霜换热器(2)，而后从除霜换热器(2)中流向四通换向阀(3)的d接口，从a接口流出后，进入室外换热器(4)，流出后进入电子膨胀阀(5)被节流后进入主换热器(6)，而后通过第一开度可调阀(7)流向全通节流阀(9)，而后又流向四通换向阀(3)的c接口，从b接口流向储液器(10)，最终回到压缩机(1)的吸气端，车厢进风先经过主换热器(6)低温除湿，再吹向除霜换热器(2)被加热，最后，一部分通过除霜换热器(2)的风口直接吹向前挡风玻璃对其进行加热除雾，另一部分通过汽车空调系统的其他出风口吹进车厢中。
7.权利要求1至3中任一项所述的一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统的控制方法，其特征在于，包括：
当室外环境空气中绝对含湿量de＜5g/kg时，包括以下步骤：除霜换热器(2)的风门打开，四通换向阀(3)的a、b接口连通，c、d接口连通，第二开度可调阀(8)完全关闭，全通节流阀(9)全开，第一开度可调阀(7)全开，压缩机(1)将低温低压的制冷剂压缩到高温高压状态后，制冷剂流向除霜换热器(2)，而后从除霜换热器(2)中流向四通换向阀(3)的d接口，从c接口流出后，通过全通节流阀(9)和第一开度可调阀(7)进入主换热器(6)，从主换热器(6)流出后，经过电子膨胀阀(5)被节流后流向室外换热器(4)，然后经过四通换向阀(3)的a接口，从b接口流向储液器(10)，最终回到压缩机(1)的吸气端；车厢进风先经过主换热器(6)被换热器内的高温制冷剂加热后，再吹向除霜换热器(2)进一步被加热，最后，部分/全部进风通过除霜换热器(2)的风口直接吹向前挡风玻璃对其进行加热除雾；
或者，当室外环境空气中绝对含湿量de＜5g/kg时，包括以下步骤：除霜换热器(2)的风门及汽车空调系统的其他风门全部打开，四通换向阀(3)的a、b接口连通，c、d接口连通，第一开度可调阀(7)打开一定开度，第二开度可调阀(8)打开一定开度，三通阀(9)打开一定开度，压缩机(1)将低温低压的制冷剂压缩到高温高压状态后，制冷剂流向除霜换热器(2)，而后从除霜换热器(2)中流向四通换向阀(3)的d接口，从c接口流出后，进入全通节流阀(9)，被首次节流后分为两支流体，其中一支进入第一开度可调阀(7)后流向主换热器(6)，另一支进入第二开度可调阀(8)，流出后与来自主换热器(6)出口的制冷剂进行汇合，而后一同流向电子膨胀阀(5)被节流后流向室外换热器(4)，然后经过四通换向阀(3)的a接口，从b接口流向储液器(10)，最终回到压缩机(1)的吸气端；车厢进风先经过主换热器(6)被换热器内的高温制冷剂加热后，再吹向除霜换热器(2)进一步被加热，最后，一部分通过除霜换热器(2)的风口直接吹向前挡风玻璃对其进行加热除雾，另一部分通过汽车空调系统的其他出风口吹进车厢中；
或者，当室外环境空气中绝对含湿量de＞15g/kg时，包括以下步骤：除霜换热器(2)的风门打开，四通换向阀(3)的a、d接口连通，b、c接口连通，第一开度可调阀(7)完全打开，第二开度可调阀(8)完全关闭，全通节流阀(9)完全打开，压缩机(1)将低温低压的制冷剂压缩到高温高压状态后，制冷剂流向除霜换热器(2)，而后从除霜换热器(2)中流向四通换向阀(3)的d接口，从a接口流出后，进入室外换热器(4)，流出后进入电子膨胀阀(5)被节流后进入主换热器(6)，而后通过第一开度可调阀(7)流向全通节流阀(9)，而后又流向四通换向阀(3)的c接口，从b接口流向储液器(10)，最终回到压缩机(1)的吸气端，车厢进风先经过主换热器(6)低温除湿，再吹向除霜换热器(2)被加热，最后，一部分通过除霜换热器(2)的风口直接吹向前挡风玻璃对其进行加热除雾，另一部分通过汽车空调系统的其他出风口吹进车厢中。
8.权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在主换热器(6)前设有第一干湿球温度计(11)，用来检测进风空气的含湿量de；所述一种跨临界CO2系统温湿自适应除湿除雾系统及控制方法根据含湿量de选择对应的除雾模式；
在除霜换热器(2)后设有第二干湿球温度计(12)，用来检测出风空气的含湿量d，以判断空气出口的含湿量d是否等于设定值d0；
以下公式为空气的干湿球温度及含湿量的转换计算：
其中：d为含湿量，单位g/kg；
为相对湿度，无单位；
P为空气压力，单位KPa；
Ps为水蒸气分压力，单位KPa；
公式中的相对湿度空气压力P以及水蒸气分压力Ps均由空气的干湿球温度，通过空气参数表查到。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，第一开度可调阀(7)、第二开度可调阀(8)和全通节流阀(9)的调节方式为反馈调节，室外环境空气中绝对含湿量5g/kg≤d≤15g/kg时，相应的调节方式如下：
第一步：给定第一开度可调阀(7)、第二开度可调阀(8)和全通节流阀(9)的初始开度分别为各自为最大开度α1max、α2max、α3max的一半：给定开度为α1＝α1max/2，α2＝α2max/2，α3＝α3max/2；
第二步：观察第二干湿球温度计(12)的示数，换算成绝对湿度d；
当d＞d0时，优先增大第一开度可调阀(7)的开度α1，逐渐增大至d＝d0为止；若将第一开度可调阀(7)开度α1调至最大α1max，仍然有d＞d0，则开始减小第二开度可调阀(8)的开度α2，并且保持第一开度可调阀(7)开度值α1max不变，逐渐减小至d＝d0为止；若第二开度可调阀(8)的开度减小至最小值α2min，仍然有d＞d0，则开始减小全通节流阀(9)的开度α3，保持第一开度可调阀(7)开度值α1max和第二开度可调阀(8)的开度值α2min不变，直至d＝d0为止；
当d＜d0时，优先减小第一开度可调阀(7)的开度α1，逐渐减小至d＝d0为止；若将第一开度可调阀(7)开度调至最小α1min，仍然有d＜d0，则开始增大第二开度可调阀(8)的开度α2，并且保持第一开度可调阀(7)开度值α1min不变，逐渐增大至d＝d0为止；若第二开度可调阀(8)的开度增大至最大值α2max，仍然有d＜d0，则开始增大全通节流阀(9)的开度α3，保持第一开度可调阀(7)开度值α1min和第二开度可调阀(8)的开度值α2max不变，直至d＝d0为止。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在除湿量要求得到满足的情况下，增大全通节流阀(9)的开度α3使出风温度升高或减小全通节流阀(9)的开度α3使出风温度降低。
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