[发明专利]一种具有制冷/制热/辅助电池包散热功能的二氧化碳系统

说明书

本发明公开一种具有制冷/制热/辅助电池包散热功能的二氧化碳系统，该系统可以实现夏季制冷模式下电池包散热、冬季制热模式下电池包的散热以及废热利用和电池快速充电模式下的电池包的紧急降温散热三个功能。使得无论新能源汽车工作在何等恶劣的路况环境下，电池的温度始终维持在一个合理的波动范围内，提高了电池的充放电效率和工作寿命，从而进一步大大的提升了新能源汽车的行驶里程。在冬季制热模式下，利用电池包的废热辅助加热，提高了系统的制热性能，环保且节约能源，符合当下的绿色发展的趋势要求。更重要的是，本发明还考虑到快速充电模式的电池散热问题，解决了快速充电时电池温度场迅速恶化的难题。

技术领域

本发明属于跨临界二氧化碳系统领域，特别涉及一种新能源汽车用具有制冷/制热/辅助电池包散热功能的二氧化碳系统。

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。在夏季高温环境中，新能源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，由于纯新能源汽车无发动机余热可利用，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。

由于新能源汽车依靠电池续航，长期行驶在极度不稳定的环境中，导致新能源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，伴随着电池的升温损害了电池的充放电性能，严重的影响了新能源汽车的驾驶里程，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。这也是新能源汽车发展的目前的一个技术瓶颈，因此在工作工况下，时刻监督电池的温度，并及时对电池表面进行降温保护，不仅可以提高电池的充放电效率，还可以延长电池的工作寿命，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。已有的新能源汽车空调系统，均为独立的车厢内空气调节系统，并未能将空气调节循环与电池的热管理成功的结合为一体，未能实现在对车厢内空气进行调节时，对电池包的温度进行降温调节，故而新能源汽车在实际应用的过程中一直备受电池的工作效率以及寿命的制约。已有的新能源汽车空调系统缺乏对新能源汽车的电池的热管理，导致由于新能源汽车长期行驶在极度不稳定的环境中，电池组长时间的工作在一个恶劣的热环境中，缩短了电池的使用寿命，降低电池的使用性能，伴随着电池的升温损害了电池的充放电性能，严重的影响了新能源汽车的驾驶里程，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、单体性能的不均衡等一系列问题，阻碍了新能源汽车的进一步发展和普及使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有制冷/制热/辅助电池包散热功能的二氧化碳系统，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：