[发明专利]一种跨临界CO2

说明书

本发明公开了一种跨临界CO2汽车空调热管理系统及其最佳充注量标定方法，空调系统包括压缩机、气体冷却器、回热器、质量流量计、节流阀、蒸发器、储液器。本发明首先指出了该判定方法的选择的判断依据参数，然后本发明指出了判断方法的具体实施工况，最后本发明具体提出了充注量的判定方法的具体实施步骤。本发明对系统充注量的判定综合且考虑全面，避免了由于充注量的不合适导致的系统性能的不佳甚至是部件的损坏，减少不必要的损失同时有利于节约能源。

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热管理系统及充注量确定方法。

背景技术

燃油汽车存在化石燃料的依赖问题，随着科技的发展，化石燃料也被大量而迅速的消耗了，目前，全球面临着化石燃料紧缺的难题。新能源汽车的出现及时缓解了全球的能源紧缺压力。与此同时，新能源汽车还具有环境污染小、无噪音、节能、结构简单、易于维修和适用范围广、不受地理位置和环境影响等优点。新电动汽车使用电能驱动，电能属于二次能源，在驾驶过程中不会产生废气污染空气。相较于传统燃油汽车在多变道路频繁启停造成的大量能源消耗，电动汽车大大提升了能源的利用率。但是，在低环境温度下，电动汽车无发动机余热可利用于加热车厢空气，因此目前纯电动汽车冬季基本采用PTC电加热供暖，车载电池蓄电能力有限，采用电加热辅助供暖严重减小了汽车的驾驶里程。热泵型空调系统的出现完美的解决了困扰电动汽车行业的“里程焦虑”难题，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，在极低温环境下，制热性能迅速下降，不足以满足冬季的车辆制热需求，并且由于其环保性能较差，已经逐渐被淘汰。CO₂作为一种天然的制冷剂，凭借其优越的制热性能，成为了替代制冷剂的研究热点。跨临界CO₂循环在高压侧温度和压力相互独立，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：在零下20℃的环境工况下，跨临界二氧化碳热泵空调依然具有十分可观的制热性能。充注量是跨临界CO₂汽车空调研究的一大焦点。系统的制冷能力和制热能力以及COP值与充注量密切相关。充注量不足会导致制热/冷能力不足，车厢温度达不到乘客的舒适度要求，空调性能也十分低下。严重的充注量欠缺还会导致蒸发器的出口过热度过大，从而导致吸气温度和排气温度过高，损坏压缩机。过多的充注量对系统的性能也有十分严重的负面影响，严重过量还会导致压缩机吸气待液，长期液击导致压缩机损坏。

目前的汽车空调系统，采用固定的充注量，即一旦充注后，汽车无论运行在何种工况下，系统的充注量都无法进行调节，导致汽车空调在很多工况下，都无法达到最优性能，出现空调不仅耗功更多，且时而制冷量/制热量不足时而制冷量/制热量太大，导致车厢内的温度时而过高时而过低，乘客感到忽冷忽热，无法在所有驾驶情况下都满足最佳的舒适度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种跨临界CO2汽车热管理系统及最佳充注量标定方法，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：

一种跨临界CO₂汽车热管理系统，包括压缩机、气体冷却器、回热器、质量流量计、节流阀和蒸发器；

压缩机的出口通过气体冷却器连接回热器的高压侧入口，回热器的高压侧出口依次通过质量流量计、节流阀、蒸发器连接回热器的低压侧入口；回热器的低压侧出口连接压缩机的入口；

压缩机的吸排气端、节流阀前和蒸发器出口分别安置温度传感器，用来测量相应位置的制冷剂温度；

压缩机的吸排气端和蒸发器出口安置压力传感器，用来测量相应位置的制冷剂的压力。

进一步的，还包括储液器；蒸发器连接气液分离器的入口；气液分离器的气体出口连接回热器的低压侧入口。

一种跨临界CO₂汽车热管理系统的最佳充注量标定方法，包括以下步骤：