CN115366616B - 一种车辆直接、间接采暖的热管理***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种车辆直接、间接采暖的热管理***及其控制方法，该***包括：压缩机；第一换热器，压缩机的出口连接第一换热器；低压吸热装置和第一节流装置、第一节流装置、低压吸热装置、压缩机、第一换热器依次连接形成第一回路；第二换热器和第二节流装置、第二节流装置、第二换热器、压缩机、第一换热器依次连接形成第二回路；其中，第二换热器和低压吸热装置分别连接至压缩机的入口，且第一节流装置、第二节流装置分别连接至第一换热器；热管理控制器，热管理控制器分别连接第一节流装置、第二节流装置和压缩机，并且根据至少一个车内传感器数据调节第一节流装置、第二节流装置和压缩机的工作状态。本发明将环境热量、电机热量等不同热源进行耦合利用。

Description

一种车辆直接、间接采暖的热管理***及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种车辆热管理***及其控制方法，更具体地说，涉及一种车辆直接、间接采暖的热管理***及其控制方法。
背景技术
随着全球经济的快速发展，绿色能源资源趋于紧张。各国纷纷制定有效措施，大力发展新能源汽车也成为节约能源的重要手段之一。
新能源纯电动汽车越来越重视整车热管理技术，整车热量管理可以使电机、电池处于最佳工作温度区间，效率最高，结合热泵空调技术，可以进一步提高整车续航。但在较低环境温度下，新能源车即使采用热泵技术从环境中吸取热量，空调功耗仍较高，使整车续航衰减进一步加大。当环境温度低于一定程度，常规如-10℃时，部分热管理***仅能使用电加热器进行采暖，压缩机受限较低的环境温度无法启动，此时续航衰减更为严重。电机在冬季无散热需求，其自身是一个发热体，将其热量进行合理利用，可以减少冬季整车续航的衰减，减少客户的抱怨。虽然现有的新能源车都致力于整车热管理技术，但现有的热管理技术各有优劣，并且对实际的、广泛的应用仍有一定的距离。
发明内容
针对现有技术存在的新能源整车热管理效率不高的问题，本发明提供一种车辆直接、间接采暖的热管理***及其控制方法，至少能解决低温环境下的整车热管理效率问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种车辆热管理***，包括：压缩机；第一换热器，压缩机的出口连接第一换热器；低压吸热装置和第一节流装置，第一节流装置、低压吸热装置、压缩机、第一换热器依次连接形成第一回路；第二换热器和第二节流装置，第二节流装置、第二换热器、压缩机、第一换热器依次连接形成第二回路；其中，第二换热器和低压吸热装置分别连接至压缩机的入口，且第一节流装置、第二节流装置分别连接至第一换热器；热管理控制器，热管理控制器分别连接第一节流装置、第二节流装置和压缩机，并且根据至少一个车内传感器数据调节第一节流装置、第二节流装置和压缩机的工作状态。
为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：
一种车辆直接采暖的热管理***，包括：压缩机；空调箱总成，空调箱总成包括车内冷凝器，且压缩机的出口连接车内冷凝器；低压吸热装置和第一节流装置，第一节流装置、低压吸热装置、压缩机、车内冷凝器依次连接形成第一回路；第二换热器和第二节流装置，第二节流装置、第二换热器、压缩机、车内冷凝器依次连接形成第二回路；其中，第二换热器和低压吸热装置分别连接至压缩机的入口，且第一节流装置、第二节流装置分别连接至车内冷凝器。热管理控制器，热管理控制器分别连接第一节流装置、第二节流装置、压缩机，并且根据至少一个车内传感器数据调节第一节流装置、第二节流装置、压缩机的工作状态。
为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：
一种车辆间接采暖的热管理***，包括：压缩机；水冷冷凝器，压缩机的出口连接水冷冷凝器；水加热器，水加热器连接水冷冷凝器；低压吸热装置和第一节流装置，第一节流装置、低压吸热装置、压缩机、水冷冷凝器依次连接形成第一回路；第二换热器和第二节流装置，第二节流装置、第二换热器、压缩机、水冷冷凝器依次连接形成第二回路；其中，第二换热器和低压吸热装置分别连接至压缩机的入口，且第一节流装置、第二节流装置分别连接至水冷冷凝器；热管理控制器，热管理控制器分别连接第一节流装置、第二节流装置、压缩机，并且根据至少一个车内传感器数据调节第一节流装置、第二节流装置、压缩机的工作状态。
为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：
一种车辆直接采暖的热管理***的控制方法，包括：关闭第一节流装置及低压吸热装置；获取出风温度目标及风量，根据出风温度目标及风量计算风加热器目标出风温度，以此调节风加热器的功率；监测电机冷却液温度，根据电机冷却液温度调节第二节流装置的开度及压缩机的开启或关闭；在压缩机开启的状态下，进一步获取压缩机排气压力和压缩机吸气压力，根据压缩机排气压力和压缩机吸气压力调节压缩机转速。
为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：
一种车辆直接采暖的热管理***的控制方法，包括：获取出风温度目标及风量，根据出风温度目标及风量计算风加热器目标出风温度，以此调节风加热器的功率；监测电机冷却液温度，根据电机冷却液温度调节第二节流装置的开度；启动压缩机，获取压缩机排气压力和压缩机吸气压力，根据压缩机排气压力和压缩机吸气压力调节压缩机转速；根据出风温度目标及风量计算***目标过冷度，并根据***目标过冷度调节第一节流装置的开度。
为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：
一种车辆间接采暖的热管理***的控制方法，包括：关闭第一节流装置及低压吸热装置；获取出风温度目标及风量，根据出风温度目标及风量计算空调箱总成进口冷却液目标温度，以此调节水加热器的功率；监测电机冷却液温度，根据电机冷却液温度调节第二节流装置的开度及压缩机的开启或关闭；在压缩机开启的状态下，进一步获取压缩机排气压力和压缩机吸气压力，根据压缩机排气压力和压缩机吸气压力调节压缩机转速。
为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：
一种车辆间接采暖的热管理***的控制方法，包括：获取出风温度目标及风量，根据出风温度目标及风量计算空调箱总成进口冷却液目标温度，以此调节水加热器的功率；监测电机冷却液温度，根据电机冷却液温度调节第二节流装置的开度；启动压缩机，获取压缩机排气压力和压缩机吸气压力，根据压缩机排气压力和压缩机吸气压力调节压缩机转速；根据出风温度目标及风量计算***目标过冷度，并根据***目标过冷度调节第一节流装置的开度。
作为本发明的一种实施方式，热管理***还包括水加热器、空调箱总成和水泵。第一换热器为水冷冷凝器，第一换热器、水加热器、空调箱总成、水泵依次连接形成第三回路。
作为本发明的一种实施方式，热管理控制器连接水加热器，并且根据至少一个车内传感器数据调节水加热器的工作状态。
作为本发明的一种实施方式，热管理***，还包括空调箱总成。空调箱总成包括风加热器和车内冷凝器，风加热器对车内冷凝器出风进行再次加热，并且车内冷凝器作为第一换热器。
作为本发明的一种实施方式，热管理控制器连接风加热器，并且根据至少一个车内传感器数据调节风加热器的工作状态。
作为本发明的一种实施方式，第二换热器连接车辆的发热器件。
作为本发明的一种实施方式，低压吸热装置包括空气换热器和电子风扇的组合，或者散热水箱、电子风扇和第二换热器的组合。
作为本发明的一种实施方式，在第一运行模式下，第一节流装置关闭，低压吸热装置不工作；压缩机排出高温高压状态的制冷剂气体进入车内冷凝器，进行热交换后成为中温中压液态制冷剂；中温中压液态制冷剂经第二节流装置节流，成为低温低压两相态制冷剂并进入第二换热器；低温低压两相态制冷剂在第二换热器中与车辆的发热器件进行换热，成为低温低压近饱和气态制冷剂并进入压缩机，其中换热形成的余热回收释放在车内冷凝器的空气侧。
作为本发明的一种实施方式，在第二运行模式下，压缩机排出高温高压状态的制冷剂气体进入车内冷凝器，进行热交换后成为中温中压液态制冷剂；中温中压液态制冷剂分为两路：第一路经第一节流装置进入低压吸热装置，在低压吸热装置内进行换热成为低温低压近饱和气态制冷剂；第二路经第二节流装置节流，成为低温低压两相态制冷剂并进入第二换热器，在第二换热器中与车辆的发热器件进行换热，成为低温低压近饱和气态制冷剂，其中换热形成的余热回收释放在车内冷凝器的空气侧；第一路和第二路形成的低温低压近饱和气态制冷剂汇合，进入压缩机。
作为本发明的一种实施方式，输出与电机冷却液温度相应的信号的电机冷却液温度传感器；输出与环境温度相应的信号的环境温度传感器；输出与APTC出风温度相应的信号的风加热器出风温度传感器；输出与压缩机排气压力相应的信号的压缩机排气压力传感器；输出与压缩机吸气压力相应的信号的压缩机吸气压力传感器；输出与车内冷凝器出口制冷剂温度相应的信号的车内冷凝器出口制冷剂温度传感器；输出与车内温度相应的信号的车内温度传感器。
在上述技术方案中，本发明将环境热量、电机热量、电加热器热量等不同热源进行耦合利用，实现***能效最大化；依据环境温度区间对热管理***采暖进行不同模式划分，实现模式快速切换；结合被控部件，合理定义控制目标，实现“一对一”控制，满足乘客舱舒适性前提下，使控制更精细化、响应更快。
附图说明
图1是本发明直接采暖的热管理***的结构示意图；
图2是本发明间接采暖的热管理***的结构示意图；
图3是本发明***启动的流程图；
图4是本发明直接采暖的热管理***的第一运行模式结构示意图；
图5是本发明直接采暖的热管理***的第一运行模式的控制方法流程图；
图6是本发明直接采暖的热管理***的第二运行模式结构示意图；
图7是本发明直接采暖的热管理***的第二运行模式的控制方法流程图；
图8是本发明间接采暖的热管理***的第一运行模式结构示意图；
图9是本发明间接采暖的热管理***的第一运行模式的控制方法流程图；
图10是本发明间接采暖的热管理***的第二运行模式结构示意图；
图11是本发明间接采暖的热管理***的第二运行模式的控制方法流程图；
图中：
1-压缩机、2A-车内冷凝器、2B-水冷冷凝器、3-第一节流装置、4-第二节流装置、5-低压吸热装置、6-第二换热器、7-车辆的发热器件（电机及其他发热部件组合）、8A-空调箱总成、8B-水加热器（WPTC）、9A-鼓风机、9B空调箱总成、10A-风加热器（APTC）、10B-水泵、11-电机冷却液温度传感器、12-环境温度传感器、13-空调箱总成出风温度传感器、14-空调箱总成进口冷却液温度传感器、15-压缩机排气压力传感器、16-压缩机吸气压力传感器、17-水冷冷凝器出口制冷剂温度传感器、18-车内温度传感器、19-热管理控制器、20-接收器、21-输出器、22-运算处理器、23-风加热器出风温度传感器、24-车内冷凝器出口制冷剂温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明实施例中的技术方案进一步作清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例用来作为解释本发明技术方案之用，并非意味着已经穷举了本发明所有的实施方式。
所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参照图1和图2，本发明首先公开一种车辆热管理***，该热管理***具备直接采暖或者间接采暖功能。本发明的热管理***主要由3部分回路构成，分别是由压缩机1、第一换热器、第二换热器6、低压吸热装置5、第一节流装置3、第二节流装置4所构成的控制回路（即图1和图2所示的中间部分回路），以及与主回路相连接的第一换热回路和第二换热回路（即图1和图2所示的左右两侧部分回路）。
除了上述3部分回路，本发明的热管理***还具有热管理控制器19，热管理控制器19分别连接控制回路和热管理回路中的部分器件，以此对整体热管理回路进行控制。热管理控制器19相当于整车空调的“大脑”，其内部可以简单理解为包括接收器20、运算处理器22和输出器21。接收器20接收到的信号来源于布置在热管理***中的至少一个车内传感器，各种传感器输出的信号经由接收器20被输入到运算处理器22，由运算处理器22得到的针对各传感器信号及内部操作指令，经由输出器21从热管理控制器19输出。
结合图1和图2所示，在主回路中，压缩机1的出口连接第一换热器的第一端，第二换热器6的第一端和低压吸热装置5的第一端分别连接至压缩机1的入口，低压吸热装置5的第二端连接第一节流装置3的第一端，第二换热器6的第二端连接第二节流装置4的第一端。第一节流装置3、第二节流装置4的第二端分别连接至第一换热器的第二端。对于直接采暖的热管理***，第一换热器可以是图1中的车内冷凝器2A。对于间接采暖的热管理***，第一换热器可以是图2中的水冷冷凝器2B。通过上述连接方式，第一节流装置3、低压吸热装置5、压缩机1、第一换热器依次连接形成第一回路，并且第二节流装置4、第二换热器6、压缩机1、第一换热器依次连接形成第二回路。第二换热器6另外连接车辆的发热器件7，例如电机及其他发热部件的组合。
参照图1，对于直接采暖的热管理***，右侧的第二换热回路主要设置于空调箱总成8A内。空调箱总成8A内置风加热器10A（APTC）、车内冷凝器2A、鼓风机9A、车内蒸发器等部件，风加热器10A对车内冷凝器2A出风进行再次加热，并且此时车内冷凝器2A作为第一换热器。对于直接采暖的热管理***，热管理控制器19分别连接第一节流装置3、第二节流装置4、压缩机1、风加热器10A，并且根据至少一个车内传感器数据调节第一节流装置3、第二节流装置4、压缩机1、风加热器10A的工作状态。
继续参照图1，对于直接采暖的热管理***，上述至少一个车内传感器包括以下传感器和/或其组合：
输出与电机冷却液温度相应的信号的电机冷却液温度传感器11；
输出与环境温度相应的信号的环境温度传感器12；
输出与风加热器出风温度相应的信号的风加热器出风温度传感器23；
输出与压缩机排气压力相应的信号的压缩机排气压力传感器15；
输出与压缩机吸气压力相应的信号的压缩机吸气压力传感器16；
输出与车内冷凝器出口制冷剂温度相应的信号的车内冷凝器出口制冷剂温度传感器24；
输出与车内温度相应的信号的车内温度传感器18。
运算处理器22对上述信号进行处理，并通过输出器21输出指令控制，以此调节热管理***中的被控部件。对于直接采暖的热管理***，被控部件包括：第一节流装置3的开度大小、第二节流装置4的开度大小、压缩机1的工作状态及转速的大小、风加热器10A的功率的大小。
参照图2，对于间接采暖的热管理***，右侧的第二换热回路主要包括水加热器8B（WPTC）、空调箱总成9B和水泵10B，第一换热器、水加热器8B、空调箱总成9B、水泵10B依次连接形成第三回路，并且此时水冷冷凝器2B作为第一换热器。对于间接采暖的热管理***，热管理控制器19分别连接第一节流装置3、第二节流装置4、压缩机1、水加热器8B，并且根据至少一个车内传感器数据调节第一节流装置3、第二节流装置4、压缩机1、水加热器8B的工作状态。
继续参照图2，对于间接采暖的热管理***，上述至少一个车内传感器包括以下传感器和/或其组合：
输出与电机冷却液温度相应的信号的电机冷却液温度传感器11；
输出与环境温度相应的信号的环境温度传感器12；
输出与空调箱总成出风温度相应的信号的空调箱总成出风温度传感器13；
输出与空调箱总成进口冷却液温度相应的信号的空调箱总成进口冷却液温度传感器14；
输出与压缩机排气压力相应的信号的压缩机排气压力传感器15；
输出与压缩机吸气压力相应的信号的压缩机吸气压力传感器16；
输出与水冷冷凝器出口温度相应的信号的水冷冷凝器出口制冷剂温度传感器17；
输出与车内温度相应的信号的车内温度传感器18。
运算处理器22对上述信号进行处理，并通过输出器21输出指令控制，以此调节热管理***中的被控部件。对于间接采暖的热管理***，被控部件包括：第一节流装置3的开度大小、第二节流装置4的开度大小、压缩机1的工作状态及转速的大小、水加热器8B的功率的大小。
作为本发明的一种优选实施方式，低压吸热装置5可以是空气换热器和电子风扇的组合，或者散热水箱、电子风扇和第二换热器6的组合（此时低压吸热装置5内含了第二换热器6），均可以实现本发明的技术目的，达到本发明的技术效果。
本领域的技术人员可以理解，上述各个元器件的选型，例如第一换热器可选择为车内冷凝器2A或水冷冷凝器2B，或者低压吸热装置5可选择为空气换热器和电子风扇的组合等等，这些选择均是示意性的，而并非本发明的限制。在本发明的其他等同实施方式中，上述各个元器件还可以选择其他合理的形式，均属于本发明的保护范围内。
参照图3，本发明提出的直接、间接采暖的热管理***的控制方法分别有两种采暖模式，分别是第一运行模式和第二运行模式。即，直接采暖的控制方法具有第一运行模式和第二运行模式，并且间接采暖的控制方法也具有第一运行模式和第二运行模式。
如图3所示，本发明的热管理***首先判断***进入哪种运行模式，其主要包括以下步骤：
步骤S1：开启空调；
步骤S2：读取环境温度Tam、空调设定数据Tset；
步骤S3：根据环境温度Tam和空调设定数据Tset，判定空调运行制热模式；
步骤S4：预设环境温度阈值T1，当环境温度Tam＜T1时；
步骤S5：***进入第一运行模式；
步骤S6：若否，则***进入第二运行模式。
下面分别就直接采暖、间接采暖的热管理***及其控制方法进一步说明。
直接采暖：
当***进入第一运行模式时，其等效热管理***如图4所示。此时，第一节流装置3关闭，低压吸热装置5不工作。
在第一运行模式下，压缩机1排出的高温高压状态的制冷剂气体进入车内冷凝器2A，与空调箱总成8A内鼓风机9A引进的低温气体进行热交换后成为中温中压液态制冷剂。从车内冷凝器2A排出的被加热后的气体经过风加热器10A进一步加热后进入乘客舱，以此加热乘客舱。另一方面，从车内冷凝器2A出来的中温中压液态制冷剂经第二节流装置4节流，成为低温低压两相态制冷剂并进入第二换热器6，在第二换热器6中与车辆的发热器件7（电机及其他发热部件组合）进行换热，从而将电机及其他发热电器件的余热进行回收并释放在车内冷凝器2A中的空气侧，进而经空调箱总成8A加热空气侧，如此可以进一步降低能耗。同时，从第二换热器6出来的低温低压近饱和气态制冷剂进入压缩机1，开始新的循环。此时，风加热器10A开启，对车内冷凝器2A排出的空气进行温度补偿，其工作时间及功率大小随车内温度变化而变化。
第一运行模式的控制方法流程如图5所示，热管理控制器19的控制方法主要包括以下步骤：
步骤SA11：首先判定***是否处于第一运行模式；
步骤SA12：获取出风温度目标Tao及风量Gair；
步骤SA13：依据出风温度目标Tao及风量Gair，计算风加热器10A目标出风温度TAPTCOUT；
步骤SA14：输出风加热器10A目标出风温度TAPTCOUT；
步骤SA15：风加热器出风温度传感器23对风加热器出风温度TAPTC进行实时监测，TAPTC与风加热器10A目标出风温度TAPTCOUT进行对比，以此实现对风加热器10A（APTC）的功率的反馈调节；
步骤SA16：电机冷却液温度传感器11对电机冷却液温度TEDS进行监测。当电机冷却液温度TEDS＞电机冷却液目标温度阈值时，进入步骤SA18和SA19，否则进入步骤SA17；
步骤SA17：当电机冷却液温度TEDS＜电机冷却液目标温度阈值时，意味着电机及其他电器件没有多余的热量可以利用，此时关闭压缩机1；
步骤SA18：当电机冷却液温度TEDS＞电机冷却液目标温度阈值时，依据电机冷却液目标温度阈值反馈调节第二节流装置4的开度；
步骤SA19：另一方面，当电机冷却液温度TEDS＞电机冷却液目标温度阈值时，意味着电机及其他电器件有多余的热量可以利用，此时启动压缩机1；
步骤SA110：压缩机排气压力传感器15和压缩机吸气压力传感器16分别监测压缩机排气压力Hp和压缩机吸气压力Lp，将压缩机排气压力Hp和压缩机吸气压力Lp分别与阈值进行对比；
步骤SA111：当压缩机排气压力Hp＜阈值1且压缩机吸气压力Lp＞阈值2时，压缩机1进行增加转速动作；
步骤SA112：反之，步骤SA111的条件有任一条不满足，则压缩机1进行降转速动作，
当***进入第二运行模式时，其等效热管理***如图6所示。此时，所有的部件均参与工作。
在第二运行模式下，压缩机1排出的高温高压状态的制冷剂气体进入车内冷凝器2A，与空调箱总成8A内鼓风机9A引进的低温气体进行热交换后成为中温中压液态制冷剂。从车内冷凝器2A排出的被加热后的气体经过风加热器10A（APTC）进一步加热后进入乘客舱，以此加热乘客舱。另一方面，从车内冷凝器2A出来的中温中压液态制冷剂分两路，第一路经第一节流装置3进入低压吸热装置5，与低温气体或冷却液进行换热成为低温低压近饱和气态制冷剂；第二路经第二节流装置4节流成为低温低压两相态制冷剂并进入第二换热器6，与车辆的发热器件7（电机及其他发热部件组合）进行换热，从而将电机及其他发热电器件的余热进行回收并释放在车内冷凝器2A中的空气侧，进而经空调箱总成8A加热空气侧，如此可以进一步降低能耗。同时，从第二换热器6出来的低温低压近饱和气态制冷剂（第二路）与从低压吸热装置5流出的低温低压近饱和气态制冷剂（第一路）汇合，进入压缩机1开始新的循环。此时，风加热器10A（APTC）开启，对车内冷凝器2A排出的空气进行温度补偿，其工作时间及功率大小随车内温度变化而变化。
第二运行模式的控制方法流程如图7所示，热管理控制器19的控制方法主要包括以下步骤：
步骤SA21：首先判定***是否处于第二运行模式；
步骤SA22：获取出风温度目标Tao及风量Gair；
步骤SA23：依据出风温度目标Tao及风量Gair，计算风加热器10A目标出风温度TAPTCOUT；
步骤SA24：输出风加热器10A目标出风温度TAPTCOUT；
步骤SA25：风加热器出风温度传感器23对风加热器出风温度TAPTC进行实时监测，将TAPTC与风加热器10A目标出风温度TAPTCOUT进行对比，实现对风加热器10A（APTC）的功率的反馈调节；
步骤SA26：同时，电机冷却液温度传感器11对电机冷却液温度TEDS进行监测。当电机冷却液温度TEDS＞电机冷却液目标温度阈值时，意味着电机及其他电器件有多余的热量可以利用，此时进入步骤SA27，否则进入步骤SA28；
步骤SA27：依据电机冷却液目标温度阈值反馈调节第二节流装置4的开度；
步骤SA28：当电机冷却液温度TEDS＜电机冷却液目标温度阈值时，意味着电机及其他电器件没有多余的热量可以利用，此时关闭第二节流装置4，其开度为0；
步骤SA29：启动压缩机1；
步骤SA210：压缩机排气压力传感器15和压缩机吸气压力传感器16分别监测压缩机排气压力Hp和压缩机吸气压力Lp，将压缩机排气压力Hp和压缩机吸气压力Lp分别与阈值进行对比；
步骤SA211：当压缩机排气压力Hp＜阈值1且压缩机吸气压力Lp＞阈值2时，压缩机1进行增加转速动作；
步骤SA212：反之，步骤SA211的条件有任一条不满足，则压缩机1进行降转速动作；
步骤SA213：同时，依据出风温度目标Tao及风量Gair计算***目标过冷度SC；
步骤SA214：输出***目标过冷度SC；
步骤SA215：压缩机排气压力传感器15监测压缩机排气压力Hp，利用压缩机排气压力Hp与车内冷凝器出口压力Hcondout之间的关系，计算车内冷凝器出口压力Hcondout。车内冷凝器出口制冷剂温度传感器24监测车内冷凝器出口制冷剂温度Tcondout，利用车内冷凝器出口压力Hcondout和车内冷凝器出口制冷剂温度Tcondout，计算车内冷凝器出口过冷度SC，并将其与***目标过冷度SC进行对比，实现对第一节流装置3开度的反馈调节。
间接采暖
当***进入第一运行模式时，其等效热管理***如图8所示。此时，第一节流装置3关闭，低压吸热装置5不工作。
在第一运行模式下，压缩机1排出的高温高压状态的制冷剂气体进入水冷冷凝器2B，与低温冷却液换热冷却后成为中温中压液态制冷剂。从水冷冷凝器2B出来的被加热后的冷却液进入空调箱总成9B，与车内低温气体进行换热，以此加热乘客舱。另一方面，从水冷冷凝器2B出来的中温中压液态制冷剂经第二节流装置4节流，成为低温低压两相态制冷剂并进入第二换热器6，与车辆的发热器件7（电机及其他发热部件组合）进行换热，从而将电机及其他发热电器件的余热进行回收并释放在水冷冷凝器2B中的冷却液侧，进而经空调箱总成9B加热空气侧，如此可以进一步降低能耗。同时，从第二换热器6出来的低温低压近饱和气态制冷剂进入压缩机1，开始新的循环。此时，水加热器8B（WPTC）开启，对空调箱总成9B冷却液回路进行温度补偿，其工作时间及功率大小随车内温度变化而变化。
第一运行模式的控制方法流程如图9所示，热管理控制器19的控制方法主要包括以下步骤：
步骤SB11：首先判定***是否处于第一运行模式；
步骤SB12：获取出风温度目标Tao及风量Gair；
步骤SB13：依据出风温度目标Tao及风量Gair，计算空调箱总成进口冷却液目标温度THVACin；
步骤SB14：输出空调箱总成进口冷却液目标温度THVACin；
步骤SB15：空调箱总成进口冷却液温度传感器14对空调箱总成进口冷却液温度THVAC进行实时监测，将THVAC与空调箱总成进口冷却液目标温度THVACin进行对比，实现对水加热器8B（WPTC）功率的反馈调节；
步骤SB16：电机冷却液温度传感器11对电机冷却液温度TEDS进行监测。当电机冷却液温度TEDS＞电机冷却液目标温度阈值时，进入步骤SB18和SB19，否则进入步骤SB17；
步骤SB17：当电机冷却液温度TEDS＜电机冷却液目标温度阈值时，意味着电机及其他电器件没有多余的热量可以利用，此时关闭压缩机1；
步骤SB18：当电机冷却液温度TEDS＞电机冷却液目标温度阈值时，依据电机冷却液目标温度阈值反馈调节第二节流装置4的开度；
步骤SB19：另一方面，当电机冷却液温度TEDS＞电机冷却液目标温度阈值时，意味着电机及其他电器件有多余的热量可以利用，此时启动压缩机1；
步骤SB110：压缩机排气压力传感器15和压缩机吸气压力传感器16分别监测压缩机排气压力Hp和压缩机吸气压力Lp，将压缩机排气压力Hp和压缩机吸气压力Lp分别与阈值进行对比；
步骤SB111：当压缩机排气压力Hp＜阈值1且压缩机吸气压力Lp＞阈值2时，压缩机1进行增加转速动作；
步骤SB112：反之，步骤SB111的条件有任一条不满足，则压缩机1进行降转速动作。
当***进入第二运行模式时，其等效热管理***如图10所示。此时，所有的部件均参与工作。
在第二运行模式下，压缩机1排出的高温高压状态的制冷剂气体进入水冷冷凝器2B，与低温冷却液换热冷却后成为中温中压液态制冷剂。从水冷冷凝器2B出来的被加热后的冷却液进入空调箱总成9B，与车内低温气体进行换热，以此加热乘客舱。另一方面，从水冷冷凝器2B出来的中温中压液态制冷剂分两路，第一路经第一节流装置3进入低压吸热装置5，与低温气体或冷却液进行换热成为低温低压近饱和气态制冷剂；第二路经第二节流装置4节流，成为低温低压两相态制冷剂并进入第二换热器6，与车辆的发热器件7（电机及其他发热部件组合）进行换热，从而将电机及其他发热电器件的余热进行回收并释放在水冷冷凝器2B中的冷却液侧，进而经空调箱总成9B加热空气侧，如此可以进一步降低能耗。同时，从第二换热器6出来的低温低压近饱和气态制冷剂（第二路）与从低压吸热装置5流出的低温低压近饱和气态制冷剂（第一路）汇合，进入压缩机1开始新的循环。此时，水加热器8B（WPTC）开启，对空调箱总成9B冷却液回路进行温度补偿，其工作时间及功率大小随车内温度变化而变化。
第二运行模式的控制方法流程如图11所示，热管理控制器19的控制方法主要包括以下步骤：
步骤SB21：首先判定***是否处于第二运行模式；
步骤SB22：获取出风温度目标Tao及风量Gair；
步骤SB23：依据出风温度目标Tao及风量Gair，计算空调箱总成进口冷却液目标温度THVACin；
步骤SB24：输出空调箱总成进口冷却液目标温度THVACin；
步骤SB25：空调箱总成进口冷却液温度传感器14对空调箱总成进口冷却液温度THVAC进行实时监测，THVAC与空调箱总成进口冷却液目标温度THVACin进行对比，实现对水加热器8B（WPTC）的功率的反馈调节；
步骤SB26：同时，电机冷却液温度传感器11对电机冷却液温度TEDS进行监测。当电机冷却液温度TEDS＞电机冷却液目标温度阈值时，意味着电机及其他电器件有多余的热量可以利用，此时进入步骤SB27，否则进入步骤SB28；
步骤SB27：依据电机冷却液目标温度阈值反馈调节第二节流装置4的开度；
步骤SB28：当电机冷却液温度TEDS＜电机冷却液目标温度阈值时，意味着电机及其他电器件没有多余的热量可以利用，此时关闭第二节流装置4，其开度为0；
步骤SB29：启动压缩机1；
步骤SB210：压缩机排气压力传感器15和压缩机吸气压力传感器16分别监测压缩机排气压力Hp和压缩机吸气压力Lp，将压缩机排气压力Hp和压缩机吸气压力Lp分别与阈值进行对比；
步骤SB211：当压缩机排气压力Hp＜阈值1且压缩机吸气压力Lp＞阈值2时，压缩机1进行增加转速动作；
步骤SB212：反之，步骤SB211的条件有任一条不满足，则压缩机1进行降转速动作；
步骤SB213：同时，依据出风温度目标Tao及风量Gair计算***目标过冷度SC；
步骤SB214：输出***目标过冷度SC；
步骤SB215：压缩机排气压力传感器15监测压缩机排气压力Hp，利用压缩机排气压力Hp与水冷冷凝器出口压力Hwcdsout之间的关系，计算水冷冷凝器出口压力Hwcdsout。水冷冷凝器出口制冷剂温度传感器17监测水冷冷凝器出口制冷剂温度Twcdsout，利用水冷冷凝器出口压力Hwcdsout和水冷冷凝器出口制冷剂温度Twcdsout，计算水冷冷凝器出口过冷度SC，并将其与***目标过冷度SC进行对比，实现对第一节流装置3开度的反馈调节。
在本发明的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本领域的技术人员可以理解，本发明所列举的各个实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，这些计算机程序可以集中或分布式地存储于一个或多个计算机装置中，例如存储于可读存储介质中。上述计算机装置包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-timeProgrammable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (16)

1.一种车辆直接采暖的热管理***，其特征在于，包括：
压缩机；
空调箱总成，所述空调箱总成包括车内冷凝器，且所述压缩机的出口连接车内冷凝器；
低压吸热装置和第一节流装置，所述第一节流装置、低压吸热装置、压缩机、车内冷凝器依次连接形成第一回路；
第二换热器和第二节流装置，所述第二节流装置、第二换热器、压缩机、车内冷凝器依次连接形成第二回路；
其中，所述第二换热器和低压吸热装置分别连接至压缩机的入口，且第一节流装置、第二节流装置分别连接至车内冷凝器；
热管理控制器，所述热管理控制器分别连接所述第一节流装置、第二节流装置、压缩机，并且根据至少一个车内传感器数据调节第一节流装置、第二节流装置、压缩机的工作状态；
其中，在第一运行模式下，第一节流装置关闭，低压吸热装置不工作；
压缩机排出高温高压状态的制冷剂气体进入车内冷凝器，进行热交换后成为中温中压液态制冷剂；
中温中压液态制冷剂经第二节流装置节流，成为低温低压两相态制冷剂并进入第二换热器；
低温低压两相态制冷剂在第二换热器中与车辆的发热器件进行换热，成为低温低压近饱和气态制冷剂并进入压缩机，其中换热形成的余热回收释放在车内冷凝器的空气侧；
在第二运行模式下，压缩机排出高温高压状态的制冷剂气体进入车内冷凝器，进行热交换后成为中温中压液态制冷剂；
中温中压液态制冷剂分为两路：
第一路经第一节流装置进入低压吸热装置，在低压吸热装置内进行换热成为低温低压近饱和气态制冷剂；
第二路经第二节流装置节流，成为低温低压两相态制冷剂并进入第二换热器，在第二换热器中与车辆的发热器件进行换热，成为低温低压近饱和气态制冷剂，其中换热形成的余热回收释放在车内冷凝器的空气侧；
第一路和第二路形成的低温低压近饱和气态制冷剂汇合，进入压缩机。
2.如权利要求1所述的车辆直接采暖的热管理***，其特征在于，所述空调箱总成还包括风加热器，所述风加热器对所述车内冷凝器出风进行再次加热。
3.如权利要求2所述的车辆直接采暖的热管理***，其特征在于：
所述热管理控制器连接所述风加热器，并且根据至少一个车内传感器数据调节风加热器的工作状态。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的车辆直接采暖的热管理***，其特征在于，所述车内传感器数据包括以下传感器或其组合：
输出与电机冷却液温度相应的信号的电机冷却液温度传感器；
输出与环境温度相应的信号的环境温度传感器；
输出与APTC出风温度相应的信号的风加热器出风温度传感器；
输出与压缩机排气压力相应的信号的压缩机排气压力传感器；
输出与压缩机吸气压力相应的信号的压缩机吸气压力传感器；
输出与车内冷凝器出口制冷剂温度相应的信号的车内冷凝器出口制冷剂温度传感器；
输出与车内温度相应的信号的车内温度传感器。
5.一种车辆间接采暖的热管理***，其特征在于，包括：
压缩机；
水冷冷凝器，所述压缩机的出口连接水冷冷凝器；
水加热器，所述水加热器连接所述水冷冷凝器；
低压吸热装置和第一节流装置，所述第一节流装置、低压吸热装置、压缩机、水冷冷凝器依次连接形成第一回路；
第二换热器和第二节流装置，所述第二节流装置、第二换热器、压缩机、水冷冷凝器依次连接形成第二回路；
其中，所述第二换热器和低压吸热装置分别连接至压缩机的入口，且第一节流装置、第二节流装置分别连接至水冷冷凝器；
热管理控制器，所述热管理控制器分别连接所述第一节流装置、第二节流装置、压缩机，并且根据至少一个车内传感器数据调节第一节流装置、第二节流装置、压缩机的工作状态；
其中，在第一运行模式下，第一节流装置关闭，低压吸热装置不工作；
压缩机排出高温高压状态的制冷剂气体进入水冷冷凝器，进行热交换后成为中温中压液态制冷剂；
中温中压液态制冷剂经第二节流装置节流，成为低温低压两相态制冷剂并进入第二换热器；
低温低压两相态制冷剂在第二换热器中与车辆的发热器件进行换热，成为低温低压近饱和气态制冷剂并进入压缩机，其中换热形成的余热回收释放在水冷冷凝器的冷却液侧；
在第二运行模式下，压缩机排出高温高压状态的制冷剂气体进入水冷冷凝器，进行热交换后成为中温中压液态制冷剂；
中温中压液态制冷剂分为两路：
第一路经第一节流装置进入低压吸热装置，在低压吸热装置内进行换热成为低温低压近饱和气态制冷剂；
第二路经第二节流装置节流，成为低温低压两相态制冷剂并进入第二换热器，在第二换热器中与车辆的发热器件进行换热，成为低温低压近饱和气态制冷剂，其中换热形成的余热回收释放在水冷冷凝器的冷却液侧；
第一路和第二路形成的低温低压近饱和气态制冷剂汇合，进入压缩机。
6.如权利要求5所述的车辆间接采暖的热管理***，其特征在于，还包括水加热器、空调箱总成和水泵；
所述水冷冷凝器、水加热器、空调箱总成、水泵依次连接形成第三回路。
7.如权利要求6所述的车辆间接采暖的热管理***，其特征在于：
所述热管理控制器连接所述水加热器，并且根据至少一个车内传感器数据调节水加热器的工作状态。
8.如权利要求5-7中任意一项所述的车辆间接采暖的热管理***，其特征在于，所述车内传感器包括以下传感器或其组合：
输出与电机冷却液温度相应的信号的电机冷却液温度传感器；
输出与环境温度相应的信号的环境温度传感器；
输出与空调箱总成出风温度相应的信号的空调箱总成出风温度传感器；
输出与空调箱总成进口冷却液温度相应的信号的空调箱总成进口冷却液温度传感器；
输出与压缩机排气压力相应的信号的压缩机排气压力传感器；
输出与压缩机吸气压力相应的信号的压缩机吸气压力传感器；
输出与水冷冷凝器出口温度相应的信号的水冷冷凝器出口制冷剂温度传感器；
输出与车内温度相应的信号的车内温度传感器。
9.一种如权利要求1-4中任意一项所述的车辆直接采暖的热管理***的控制方法，其特征在于，包括：
关闭第一节流装置及低压吸热装置；
获取出风温度目标及风量，根据出风温度目标及风量计算风加热器目标出风温度，以此调节风加热器的功率；
监测电机冷却液温度，根据电机冷却液温度调节第二节流装置的开度及压缩机的开启或关闭；
在压缩机开启的状态下，进一步获取压缩机排气压力和压缩机吸气压力，根据压缩机排气压力和压缩机吸气压力调节压缩机转速。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，
压缩机排出高温高压状态的制冷剂气体进入车内冷凝器，进行热交换后成为中温中压液态制冷剂；
中温中压液态制冷剂经第二节流装置节流，成为低温低压两相态制冷剂并进入第二换热器；
低温低压两相态制冷剂在第二换热器中与车辆的发热器件进行换热，成为低温低压近饱和气态制冷剂并进入压缩机，其中换热形成的余热回收释放在车内冷凝器的空气侧。
11.一种如权利要求1-4中任意一项所述的车辆直接采暖的热管理***的控制方法，其特征在于，包括：
获取出风温度目标及风量，根据出风温度目标及风量计算风加热器目标出风温度，以此调节风加热器的功率；
监测电机冷却液温度，根据电机冷却液温度调节第二节流装置的开度；
启动压缩机，获取压缩机排气压力和压缩机吸气压力，根据压缩机排气压力和压缩机吸气压力调节压缩机转速；
根据出风温度目标及风量计算***目标过冷度，并根据***目标过冷度调节第一节流装置的开度。
12.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于：
压缩机排出高温高压状态的制冷剂气体进入车内冷凝器，进行热交换后成为中温中压液态制冷剂；
中温中压液态制冷剂分为两路：
第一路经第一节流装置进入低压吸热装置，在低压吸热装置内进行换热成为低温低压近饱和气态制冷剂；
第二路经第二节流装置节流，成为低温低压两相态制冷剂并进入第二换热器，在第二换热器中与车辆的发热器件进行换热，成为低温低压近饱和气态制冷剂，其中换热形成的余热回收释放在车内冷凝器的空气侧；
第一路和第二路形成的低温低压近饱和气态制冷剂汇合，进入压缩机。
13.一种如权利要求5-8中任意一项所述的车辆间接采暖的热管理***的控制方法，其特征在于，包括：
关闭第一节流装置及低压吸热装置；
获取出风温度目标及风量，根据出风温度目标及风量计算空调箱总成进口冷却液目标温度，以此调节水加热器的功率；
监测电机冷却液温度，根据电机冷却液温度调节第二节流装置的开度及压缩机的开启或关闭；
在压缩机开启的状态下，进一步获取压缩机排气压力和压缩机吸气压力，根据压缩机排气压力和压缩机吸气压力调节压缩机转速。
14.如权利要求13所述的控制方法，其特征在于，
压缩机排出高温高压状态的制冷剂气体进入水冷冷凝器，进行热交换后成为中温中压液态制冷剂；
中温中压液态制冷剂经第二节流装置节流，成为低温低压两相态制冷剂并进入第二换热器；
低温低压两相态制冷剂在第二换热器中与车辆的发热器件进行换热，成为低温低压近饱和气态制冷剂并进入压缩机，其中换热形成的余热回收释放在水冷冷凝器的冷却液侧。
15.一种如权利要求5-8中任意一项所述的车辆间接采暖的热管理***的控制方法，其特征在于，包括：
获取出风温度目标及风量，根据出风温度目标及风量计算空调箱总成进口冷却液目标温度，以此调节水加热器的功率；
监测电机冷却液温度，根据电机冷却液温度调节第二节流装置的开度；
启动压缩机，获取压缩机排气压力和压缩机吸气压力，根据压缩机排气压力和压缩机吸气压力调节压缩机转速；
根据出风温度目标及风量计算***目标过冷度，并根据***目标过冷度调节第一节流装置的开度。
16.如权利要求15所述的控制方法，其特征在于：
压缩机排出高温高压状态的制冷剂气体进入水冷冷凝器，进行热交换后成为中温中压液态制冷剂；
中温中压液态制冷剂分为两路：
第一路经第一节流装置进入低压吸热装置，在低压吸热装置内进行换热成为低温低压近饱和气态制冷剂；
第二路经第二节流装置节流，成为低温低压两相态制冷剂并进入第二换热器，在第二换热器中与车辆的发热器件进行换热，成为低温低压近饱和气态制冷剂，其中换热形成的余热回收释放在水冷冷凝器的冷却液侧；
第一路和第二路形成的低温低压近饱和气态制冷剂汇合，进入压缩机。
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