本技術(shù)涉及新能源汽車，尤其是涉及一種應(yīng)用于新能源汽車的集成式余熱回收型co2熱泵熱管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、發(fā)展新能源汽車有助于推動(dòng)道路交通低碳轉(zhuǎn)型，為綠色低碳社會(huì)的建設(shè)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)，但新能源汽車在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)層面仍有進(jìn)一步提升的空間，特別是在整車熱管理系統(tǒng)中環(huán)保制冷劑的替代以及熱管理系統(tǒng)的節(jié)能增效的研究。隨著新能源汽車的快速發(fā)展，車用空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)由制冷難轉(zhuǎn)變成制熱難。作為新能源汽車的主要?jiǎng)恿碓矗囯x子電池在低溫環(huán)境下存在充放電效率低、充放電功率下降、充電極化大和易析鋰等問題。整車熱管理系統(tǒng)是新能源車的關(guān)鍵組成部分，它承擔(dān)著保障車輛高效運(yùn)行、行車安全和駕駛舒適性等多重任務(wù)，并且其能效將對(duì)車輛續(xù)航里程產(chǎn)生重要影響。

2、當(dāng)前汽車熱管理系統(tǒng)介質(zhì)主要采用的制冷劑gwp值較高，不滿足環(huán)保要求；另一方面其熱泵系統(tǒng)存在低溫環(huán)境下性能衰減，甚至無法正常運(yùn)行的問題，無法滿足新能源汽車寬溫域運(yùn)行的要求。co2的優(yōu)異低溫制熱性能能夠滿足電動(dòng)汽車在極端嚴(yán)寒地區(qū)的供熱需求，并且以co2作為循環(huán)工質(zhì)的熱泵熱管理系統(tǒng)可有助于減少熱管理系統(tǒng)能耗，提升車輛續(xù)航里程。因此，天然工質(zhì)co2是一種理想的電動(dòng)汽車環(huán)保制冷劑替代方案。

3、由于早期新能源汽車油改電的架構(gòu)限制、零部件供應(yīng)商集成能力不足等原因，新能源汽車熱管理的各子系統(tǒng)一般采用分散架構(gòu)。分散的熱管理系統(tǒng)由于零部件和管路冗余導(dǎo)致成本較高，且無法對(duì)整車熱管理進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，能效較低。隨著技術(shù)的進(jìn)步，通過采用子系統(tǒng)并聯(lián)的方式，即熱泵系統(tǒng)中并聯(lián)換熱器同時(shí)滿足乘員艙和電池的溫控需求，來提升集成化和熱管理效率成為車企的選擇。盡管這種方式提升了集成化程度，但是電池、電機(jī)余熱并得到有效利用。由于現(xiàn)有熱泵系統(tǒng)低溫環(huán)境制熱能效較低，導(dǎo)致其在低溫環(huán)境下應(yīng)用受限，當(dāng)前車企主流選擇配備一個(gè)ptc輔助加熱，但這會(huì)消耗大量的能量，消減車輛續(xù)航里程。若可以回收利用電池電機(jī)余熱，則能在不額外增加能耗的同時(shí)提升其性能。目前，在電機(jī)電池余熱回收方面，主要是通過一個(gè)板式換熱器來來冷卻和回收電池的熱量，一個(gè)板式換熱器來回收電機(jī)的熱量，回收電機(jī)熱量的板式換熱器有兩種布置方式，一種置于乘員艙內(nèi)，和hvac系統(tǒng)集成，將電機(jī)熱量直接用于加熱乘員艙空氣；一種置于熱泵系統(tǒng)中，增加熱泵低壓側(cè)的換熱量。通過兩個(gè)板式換熱器來回收電池電機(jī)熱量，增加了系統(tǒng)零部件并且系統(tǒng)回路和閥件較多，不利于成本降低。并且電池和電機(jī)子回路相互獨(dú)立，電機(jī)余熱無法用于加熱電池。

4、綜上所述，從整車層面對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行能量流管理，合理分配整車能量成為趨勢(shì)。但傳統(tǒng)新能源汽車乘員艙空調(diào)、電池?zé)峁芾砼c電機(jī)冷卻相互獨(dú)立，缺乏統(tǒng)籌管理，并且現(xiàn)有的集成式熱管理系統(tǒng)仍有可優(yōu)化的空間，因此新能源汽車熱管理系統(tǒng)性能還需進(jìn)一步研究提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的就是為了提供一種降低能耗的應(yīng)用于新能源汽車的集成式余熱回收型co2熱泵熱管理系統(tǒng)。

2、本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

3、一種應(yīng)用于新能源汽車的集成式余熱回收型co2熱泵熱管理系統(tǒng)，包括制冷劑回路和冷卻液回路，

4、所述制冷劑回路包括壓縮機(jī)、三個(gè)電子膨脹閥、室內(nèi)換熱器、蒸發(fā)器、室外換熱器、板式換熱器的a1口和b1口、氣液分離器、兩個(gè)四通閥和第一截止閥，所述壓縮機(jī)與第一四通閥和氣液分離器連接，第一電子膨脹閥與室內(nèi)換熱器、蒸發(fā)器和第一截止閥連接，第二電子膨脹閥與氣液分離器和蒸發(fā)器連接，第三電子膨脹閥與蒸發(fā)器和板式換熱器的b1口連接，所述室內(nèi)換熱器與第一四通閥連接，所述室外換熱器與第一四通閥和氣液分離器連接，所述板式換熱器的a1口與第一四通閥和第二四通閥連接，所述氣液分離器與第二四通閥連接，所述第二四通閥與室外換熱器和蒸發(fā)器連接，所述第一截止閥與室內(nèi)換熱器的b口和蒸發(fā)器連接；

5、所述冷卻液回路包括電池子回路和電機(jī)子回路，所述電池子回路包括板式換熱器的a2口和b2口、兩個(gè)三通閥、第一pump、第二截止閥、電池包和ptc加熱器，所述電機(jī)子回路包括第二pump、風(fēng)冷散熱器、冷卻液泵、電控和電機(jī)，板式換熱器依次串聯(lián)連接第二三通閥、第一pump、電池包、ptc加熱器和第一三通閥，所述第二截止閥與第二三通閥和電池包連接，所述風(fēng)冷散熱器依次串聯(lián)連接第二pump、電控和電機(jī)，所述風(fēng)冷散熱器還與所述第一三通閥和第二三通閥連接，所述冷卻液泵連接在風(fēng)冷散熱器所處的管路上。

6、進(jìn)一步地，所述壓縮機(jī)有兩個(gè)端口，所述壓縮機(jī)的出口和進(jìn)口分別與第一四通閥和氣液分離器連接。

7、進(jìn)一步地，所述第一電子膨脹閥、第二電子膨脹閥和第三電子膨脹閥均有兩個(gè)端口，所述第一電子膨脹閥的a口和b口分別與室內(nèi)換熱器和蒸發(fā)器連接，所述第二電子膨脹閥的a口和b口分別與氣液分離器和蒸發(fā)器連接，所述第三電子膨脹閥的a口和b口分別與蒸發(fā)器和板式換熱器連接。

8、進(jìn)一步地，所述室內(nèi)換熱器和蒸發(fā)器均有兩個(gè)端口，所述室內(nèi)換熱器的a口和b口分別與第一四通閥和第一截止閥連接，所述蒸發(fā)器的a口和b口分別與第一電子膨脹閥和第二電子膨脹閥連接。

9、進(jìn)一步地，所述室外換熱器有兩個(gè)端口，所述室外換熱器的a口和b口分別與第一四通閥和氣液分離器連接。

10、進(jìn)一步地，所述氣液分離器有四個(gè)端口，所述氣液分離器的1口、2口、3口和4口分別與室外換熱器、壓縮機(jī)、第二電子膨脹閥和第二四通閥連接。

11、進(jìn)一步地，所述第一四通閥和第二四通閥均有4個(gè)通道，所述第一四通閥的1通道、2通道、3通道和4通道分別與氣液分離器、板式換熱器的a1口、室內(nèi)換熱器和壓縮機(jī)連接，所述第二四通閥的1通道、2通道、3通道和4通道分別與氣液分離器、室外換熱器、蒸發(fā)器和板式換熱器的a1口連接。

12、進(jìn)一步地，所述第一三通閥和第二三通閥均有三個(gè)通道，所述第一三通閥的1通道、2通道和3通道分別與板式換熱器的b2口、ptc加熱器和風(fēng)冷散熱器連接，所述第二三通閥的1通道、2通道和3通道分別與板式換熱器的a2口、風(fēng)冷散熱器和第一pump連接。

13、進(jìn)一步地，所述第一截止閥和第二截止閥均有兩個(gè)端口，所述第一截止閥的a口和b口分別與室內(nèi)換熱器和蒸發(fā)器連接，所述第二截止閥的a口和b口分別與第二三通閥和電池包連接。

14、進(jìn)一步地，所述風(fēng)冷散熱器有兩個(gè)端口，所述風(fēng)冷散熱器的a口和b口分別與第二三通閥和電機(jī)連接。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

16、(1)本實(shí)用新型系統(tǒng)高壓側(cè)通過串聯(lián)換熱器來增大換熱量，通過三個(gè)電子膨脹閥協(xié)同調(diào)節(jié)分配換熱器中的制冷劑流量，實(shí)現(xiàn)熱管理系統(tǒng)在低溫環(huán)境中迅速制熱，降低能耗的目標(biāo)。

17、(2)本實(shí)用新型系統(tǒng)在單級(jí)壓縮的co2熱泵空調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用了二次節(jié)流設(shè)計(jì)，提升系統(tǒng)性能的同時(shí)兼顧了控制調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性，給新能源汽車熱管理提供了一種高效、可靠的解決方案，能夠滿足新能源汽車寬溫域運(yùn)行需求，降低熱管理系統(tǒng)能耗，從而提高新能源汽車的續(xù)航里程。

18、(3)本實(shí)用新型系統(tǒng)利用三個(gè)雙向電子膨脹閥來協(xié)同調(diào)節(jié)制冷劑在三個(gè)換熱器中的質(zhì)量分布，提升了co2在換熱器中的換熱性能，且通過分級(jí)調(diào)控系統(tǒng)壓力的方式優(yōu)化了壓比，降低了熱泵系統(tǒng)的制冷劑質(zhì)量流量，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)能耗的降低。

19、(4)本實(shí)用新型系統(tǒng)使得空氣與制冷劑在hvac內(nèi)的兩個(gè)換熱器中形成雙逆流設(shè)計(jì)，有助于提升換熱效果，加快升溫速度。