含光热及分级储能的车用CO2热管理系统及其控制方法

含光热及分级储能的车用co2热管理系统及其控制方法
技术领域
1.本发明属于电动车热泵空调及热管理技术领域，特别涉及一种含光热及分级储能的车用co2热管理系统及其控制方法。


背景技术：

2.电动汽车发展迅猛，其性能愈加优良、应用范围也日益广泛；由于存在乘员舱、三电系统等多个对温度控制需求较高的部件，其对热管理系统提出了更高的要求。进一步具体解释性的，电动车的热管理系统当下主要面临四大挑战，包括：冬季电动汽车供暖时热管理系统能耗过高造成续航里程下降，产生里程焦虑；出于安全与性能的要求，电池等部件需要更精准智能的温度控制；在制冷剂替代的国际大背景下，需要发展使用更加环保低碳制冷剂的热管理系统；当前热管理系统对于电机和电池等部件行驶中产生的余热利用率低，导致大量能源被浪费。
3.鉴于上述情况，目前普遍采用“co2热泵空调及热管理系统”的解决方案，通过自动控制系统实现温度管理，通过制冷剂循环满足系统冷热需求：夏季通过蒸汽压缩式制冷系统为乘员舱/三电系统制冷，冬季通过热泵循环方式为乘员舱/三电系统制热；上述方式缓解了冬季供暖时的续航里程焦虑，满足了环保制冷剂替代的需要。然而，上述现有技术尚存在自动控制不够精准智能的技术缺陷，电池、乘员舱等部件温度管理不当问题及安全问题仍然存在；另外，上述现有技术仍无法解决行驶余热产热与系统需热不匹配的问题，能量回收利用率仍旧较低，系统能耗也依然较高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种含光热及分级储能的车用co2热管理系统及其控制方法，以解决上述现有技术存在的冬季续航里程衰减，整车能耗高，以及三电部件的精细化、智能化、一体化控制中的一个或多个技术问题。
5.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.本发明提供的一种含光热及分级储能的车用co2热管理系统，包括：co2热泵循环部、低温储能部和高温储能部；
7.所述co2热泵循环部中，压缩机的出口与第一四通换向阀的a口相连通，第一四通换向阀的b口后分为两路，一路经第二电动阀、室内主换热器与第五电磁阀的进口相连通，另一路经第三电磁阀、第六电动阀与lcc的进口相连通；第五电磁阀的出口与lcc的出口汇合后，经室内次换热器、第七电动阀与第二四通换向阀的a口相连通，第二四通换向阀的b口经回热器的高压侧、第九电动阀与第二四通换向阀的d口相连通；第二四通换向阀的c口分为三路，第一路经室外换热器与第十五电动阀的进口相连通，第二路经室内除湿辅助换热器与第十四电动阀的进口相连通，第三路经第十一电磁阀与chiller的入口相连通，chiller的出口与第十二电动阀的进口相连通；第十五电动阀的出口、第十四电动阀的出口与第十二电动阀的出口汇合后与第一四通换向阀的d口相连通；第一四通换向阀的c口经气
液分离器、回热器的低压侧管道与压缩机的进口相连通；其中，第四电磁阀一端连接在第三电磁阀和第六电动阀间的连通管道，另一端连接在室内主换热器和第五电磁阀间的连通管道；第十电动阀一端连接在第七电动阀和第二四通换向阀的a口间的连通管道，另一端连接在第十一电磁阀和chiller的进口间的连通管道；第十三电磁阀一端连接在chiller的出口和第十二电动阀间的连通管道，另一端连接在第一四通换向阀的b口和第二电动阀间的连通管道；
8.所述低温储能部的回路连接为，第一水泵出口经低温储能部第一电动阀、低温储能设备、低温储能部第三电动阀与chiller的进口相连通，chiller的出口经第一水箱与第一水泵的进口相连通；其中，低温储能部第二电动阀一端连接在第一水泵的出口和低温储能部第一电动阀间的连通管道，另一端与电池换热板相连通；低温储能部第四电动阀一端与电池换热板相连通，另一端连接在第一水箱和chiller的出口间的连通管道；
9.所述高温储能部的回路连接为，第二水泵的出口一路经lcc与高温储能部第三电动阀的进口相连通，另一路分叉为四路，第一路经太阳能集热器与高温储能部第四电动阀的进口相连通，第二路经电控及电子设备换热器与高温储能部第五电动阀的进口相连通，第三路经电池换热板与高温储能部第六电动阀的进口相连通，第四路经电机散热器与高温储能部第七电动阀的进口相连通，高温储能部第四电动阀的出口、高温储能部第五电动阀的出口、高温储能部第六电动阀的出口、高温储能部第七电动阀的出口与高温储能部第三电动阀的出口汇合后，经高温储能设备、高温储能部第一电动阀、第二水箱与第二水泵的进口相连通；其中，高温储能部第二电动阀一端连接在高温储能部第一电动阀和第二水箱间的连通管道，另一端连接在高温储能设备的进口。
10.本发明提供的一种含光热及分级储能的车用co2热管理系统的控制方法，包括：
11.模式a为，第三电磁阀、第五电磁阀、第十三电磁阀和第十电动阀关闭；第四电磁阀、第十一电磁阀和第七电动阀打开；第一四通换向阀的a、b口相连，c、d口相连；第二四通换向阀的a、b口相连，c、d口相连；
12.模式b为，第三电磁阀、第五电磁阀、第十三电磁阀和第十电动阀关闭；第四电磁阀、第十一电磁阀和第七电动阀打开；第一四通换向阀的a、b口相连，c、d口相连；第二四通换向阀的a、b口相连，c、d口相连；
13.模式c为，第三电磁阀、第五电磁阀、第十三电磁阀和第十电动阀关闭；第四电磁阀、第十一电磁阀和第七电动阀打开；第一四通换向阀的a、b口相连，c、d口相连；第二四通换向阀的a、b口相连，c、d口相连；
14.模式d为，第四电磁阀、第十三电磁阀和第十电动阀关闭；第三电磁阀、第五电磁阀、第十一电磁阀和第七电动阀打开；第一四通换向阀的a、b口相连，c、d口相连；第二四通换向阀的a、b口相连，c、d口相连；
15.模式e为，第四电磁阀、第十三电磁阀和第十电动阀关闭；第三电磁阀、第五电磁阀、第十一电磁阀和第七电动阀打开；第一四通换向阀的a、b口相连，c、d口相连；第二四通换向阀的a、b口相连，c、d口相连；
16.模式f为，第四电磁阀、第十三电磁阀和第十电动阀关闭；第三电磁阀、第五电磁阀、第十一电磁阀和第七电动阀打开；第一四通换向阀的a、b口相连，c、d口相连；第二四通换向阀的a、b口相连，c、d口相连；
17.模式g为，第三电磁阀、第四电磁阀和第十一电磁阀关闭；第五电磁阀和第十三电磁阀打开；第一四通换向阀的a、d口相连，c、b口相连；第二四通换向阀的c、b口相连，a、d口相连；
18.模式h为，第三电磁阀、第四电磁阀和第十一电磁阀关闭；第五电磁阀和第十三电磁阀打开；第一四通换向阀的a、d口相连，c、b口相连；第二四通换向阀的c、b口相连，a、d口相连。
19.本发明的进一步改进在于，
20.电池冷却策略用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f、模式g、模式h；其中，低温储能部第四电动阀与获取的电池换热板的温度tc3建立pid调节关系，控制电池换热板温度tc3
set
的计算表达式为，
21.tc3
set
＝a*tc1+b*pc^2+c*pc+d*sqrt(pc)+e；
22.式中，a、b、c、d、e为拟合参数，tc1为获取的低温储能设备的出口温度，pc为获取的第一水泵的出口压力；
23.电池加热策略用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f；其中，高温储能部第六电动阀与获取的电池换热板的温度th3建立调节关系，使得th3稳定在目标温度th3
set
，th3
set
的计算表达式为，
24.th3
set
＝a*th6+b*th7+c*wh+d*wh^2+e*wh^3+f；
25.式中，wh为第二水泵的转速，a、b、c、d、e、f为拟合参数；当th3《th3
set
时，高温储能部给电池供热使其稳定在th3
set
，当th3≥th3
set
时，电池不接入高温储能部，与高温储能部无热量交换。
26.本发明的进一步改进在于，
27.低温储能部的水泵转速控制策略用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f、模式g、模式h；其中，第一水泵转速与第一水泵的出口压力pc建立pid调节关系，控制压力pc
set
的计算表达式为，
28.pc
set
＝a1*tc1+b1*tc1^2+c1*sqrt(tc1)+a2*tc2+b2*tc2^2+c2*sqrt(tc2)+a3*tc3+b3*tc3^2+c3
29.*sqrt(tc3)+d；
30.式中，a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2、c3、d为拟合参数，tc2为获取的chiller的出口温度，tc3为获取的电池换热板的温度；
31.低温储能设备能量充放策略用于模式a、模式d、模式g；其中，低温储能部在能量充足模式下：若低温储能设备的进口温度小于获取的低温储能设备的工质温度tc4，低温储能部第一电动阀打开，低温储能部第二电动阀关闭，载冷剂从低温储能设备处吸收热量；若低温储能设备进口温度大于或等于获取的低温储能设备的工质温度tc4，低温储能部第一电动阀关闭，低温储能部第二电动阀打开，载冷剂不流经低温储能设备；
32.低温储能设备能量充放策略用于模式b、模式e；其中，低温储能部在能量正常模式下：低温储能部第一电动阀打开，低温储能部第二电动阀关闭，载冷剂从低温储能设备处吸收热量或释放热量；
33.低温储能设备能量充放策略用于模式c、模式f、模式h；其中，若低温储能设备的进口温度大于或等于获取的低温储能设备的工质温度tc4，低温储能部第一电动阀打开，低温
储能部第二电动阀关闭，载冷剂向低温储能设备提供热量；若低温储能设备进口温度小于获取的低温储能设备的工质温度tc4，低温储能部第一电动阀关闭，低温储能部第二电动阀打开，载冷剂不流经低温储能设备。
34.本发明的进一步改进在于，
35.chiller能量供应策略用于模式b、模式c、模式e、模式f、模式h；其中，低温储能部第三电动阀与tc2建立pid调节关系，控制chiller水侧出口温度为tc2
set
，tc2
set
＝tc4-x；式中，x为自定义常数；
36.电池过热保护策略用于模式a、模式d、模式g；其中，低温储能部第三电动阀与tc2建立pid调节关系，控制chiller水侧出口温度为tc2
set
，得到开度f1；低温储能部第三电动阀与获取的低温储能设备的入口温度tc5建立pid调节关系，控制低温储能设备进口温度为tc3
set-m，得到开度f2，m为自定义参数；低温储能部第三电动阀开度为f1+f2。
37.本发明的进一步改进在于，
38.高温储能部的水泵转速控制策略用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f；其中，第二水泵的转速与获取的第二水泵的出口压力ph建立pid调节关系，使得ph稳定在预设值ph
set
，ph
set
的计算表达式为，
39.ph
set
＝a*th3+b*th3^2+c*sqrt(th4)+d*sqrt(th6)+e*th7+f*th7^2+g；
40.式中，a、b、c、d、e、f、g为拟合参数，th3为电池换热板的温度，th4为电机散热器的温度，th6为lcc在高温储能部储能设备侧的出口水路温度，th7为高温储能设备的出口温度。
41.本发明的进一步改进在于，
42.高温储能设备能量充放策略用于模式d、模式e、模式f；其中，当th5≥th5
set1
时，高温储能部第一电动阀全通，高温储能部第二电动阀关闭；当th5《th5
set1
时，关闭高温储能部第一电动阀，高温储能部第二电动阀全开，其中，th5为获取的高温储能设备的入口温度，th5
set1
的计算表达式为，th5
set1
＝a*th7+b*th7^2+c；式中，a、b、c为拟合参数；
43.高温储能设备能量充放策略用于模式a、模式b、模式c；其中，高温储能部第一电动阀处于全通状态，高温储能部第二电动阀处于关闭状态；
44.高温储能部不接入策略用于模式g、模式h；其中，第二水泵不工作，高温储能部各电动阀均处于关闭状态。
45.本发明的进一步改进在于，
46.电池过冷保护策略用于模式d、模式e、模式f；其中，高温储能部第三电动阀与th5建立pid调节关系，使得th5稳定于th5
set2
处，th5
set2
＝a*th3+b*th3^2+c*ln(th6)+d；式中，a、b、c、d为拟合参数，th5
set2
《th5
set1
；其中，若高温储能部第三电动阀与th5的pid调节信号与高温储能部第二电动阀的开度信号不相等，则高温储能部第三电动阀的开度取二者较小值；
47.lcc能量供应策略用于模式a、模式b、模式c；其中，高温储能部第三电动阀与th7建立pid调节关系，th7稳定在th7
set
处，th7
set
计算表达式为，
48.th7
set
＝a*th6+b*th6^2+c*th6^3+d*th7+e；
49.式中，a、b、c、d、e为拟合参数。
50.本发明的进一步改进在于，
51.太阳能光热回收策略用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f；其中，高温储能部第四电动阀与获取的太阳能集热器温度th1建立pid调节关系，使得th1稳定在目标温度th1
set
，th1
set
计算表达式为，
52.th1
set
＝a*th1+b*th8+c*th8^2+d*th8^3+e；
53.式中，a、b、c、d、e为拟合参数，th8为第二水泵的出口温度；
54.电控及电子设备能量回收策略用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f；其中，高温储能部第五电动阀与th2建立pid调节关系，控制th2稳定在目标温度th2
set
处，th2
set
计算表达式为，
55.th2
set
＝a*th2+b*th8+c*th8^2+d*th8^3+e；
56.式中，a、b、c、d、e为拟合参数；
57.电机高温余热回收策略用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f；其中，高温储能部第七电动阀与th4建立pid调节关系，控制th4稳定在目标温度th4
set
处，th4
set
计算表达式为，
58.th4
set
＝a*th4+b*th8+c*th8^2+d；式中，a、b、c、d为拟合参数。
59.本发明的进一步改进在于，
60.lcc吸能策略用于模式a、模式b、模式c；其中，比例调节阀门与室内次换热器的第七电动阀一端温度t4建立pid调节关系，目标温度t4set与室内主换热器的第五电磁阀一端co2温度t3相等；
61.室外换热器侧最优流量控制策略用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f；其中，第十五电动阀与室外换热器的co2侧的出口过热度建立pid调节关系，保证室外换热器的第二四通换向阀一端的温度t6的温度始终为当地压力对应饱和温度加x度，x为预设过热度；第十五电动阀开度的范围为(m,1-n)，m、n为两常量；
62.lcc放能策略用于模式d、模式e、模式f；其中，比例调节阀门全关使得风流不通过室内次换热器；第六电动阀与th6建立pid调节关系，th6
set
＝f(tc3,t8)，计算表达式为，
63.th6
set
＝a*tc3+b*ln(c/t8)+d；
64.式中，a、b、c、d为拟合参数，t8为室内次换热器的室内主换热器一侧的温度。
65.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
66.本发明提供的含光热及分级储能的车用co2热管理系统，具体是一种包含太阳能光热功能的多级能量回收的co2一体化电动车热管理系统，其通过引入低温、高温两级储能设备与一体化控制，能够解决现有技术存在的温度控制不精准的问题及行驶余热回收利用率低的问题。具体解释性的，本发明将co2热泵循环部分与低温储能部、高温储能部耦合连接、协同控制，可实现太阳能、车辆梯级余热的分级收集、储存和使用，实现整车热管理的精细化智能化一体化控制，能够较大程度增加太阳能与行驶余热的利用效率，减少系统能耗，提高车辆部件热管理的精度，提高电动车续航里程。
67.本发明控制方法中，精细化、智能化、一体化精细热管理架构，可准确控制电池和电机的工作温度；将co2热泵循环回路与低温储能区、高温储能区耦合连接、协同控制，实现了太阳能及电池、电机、电控、电子设备余热的分级收集、储存和利用，提高了整车的能量利用效率，实现了更加绿色高效的整车热管理；采用分级储能区回收热量，换热性能好、布局灵活、结构紧凑。
附图说明
68.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
69.图1是本发明实施例提供的一种含光热及分级储能的车用co2热管理系统的结构示意图；
70.图2是本发明实施例中，热管理系统初始状态判断流程示意图；
71.图3是本发明实施例中，低温储能部模式转换示意图；
72.图4是本发明实施例中，高温储能部模式转换示意图；
73.图5是本发明实施例中，运行模式转换拓扑示意图；
74.图中，1、压缩机；2、室内主换热器；3、室内次换热器；4、室外换热器；5、室内除湿辅助换热器；6、chiller；7、lcc；8、回热器；9、气液分离器；10、第一水泵；11、第二水泵；12、低温储能设备；13、高温储能设备；14、电池换热板；15、电机散热器；16、电控及电子设备换热器；17、太阳能集热器；
75.18、第一四通换向阀；19、第二电动阀；20、第三电磁阀；21、第四电磁阀；22、第五电磁阀；23、第六电动阀；24、第七电动阀；25、第二四通换向阀；26、第九电动阀；27、第十电动阀；28、第十一电磁阀；29、第十二电动阀；30、第十三电磁阀；31、第十四电动阀；32、第十五电动阀；
76.33、低温储能部第一电动阀；34、低温储能部第二电动阀；35、低温储能部第三电动阀；36、低温储能部第四电动阀；37、高温储能部第一电动阀；38、高温储能部第二电动阀；39、高温储能部第三电动阀；40、高温储能部第四电动阀；41、高温储能部第五电动阀；42、高温储能部第六电动阀；43、高温储能部第七电动阀；
77.44、空调箱；45、室内风机；46、比例调节风机；47、室外风机；48、第一水箱；49、第二水箱；
78.50、co2热泵循环部；51、低温储能部；52、高温储能部。
具体实施方式
79.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
80.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品
或设备固有的其它步骤或单元。
81.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
82.请参阅图1，本发明实施例提供的一种含光热及分级储能的车用co2热管理系统，包括：co2热泵循环部50、低温储能部51和高温储能部52；其中，
83.低温储能部51、高温储能部52分别用于储存低温、高温余热能量，以实现能量的时空调节，保障系统能量的实时回收与利用。
84.本发明实施例中，
85.所述co2热泵循环部中，压缩机1的出口与第一四通换向阀18的a口相连通，第一四通换向阀18的b口后分为两路，一路经第二电动阀19、室内主换热器2与第五电磁阀22的进口相连通，另一路经第三电磁阀20、第六电动阀23与lcc7的进口相连通；第五电磁阀22的出口与lcc7的出口汇合后，经室内次换热器3、第七电动阀24与第二四通换向阀25的a口相连通，第二四通换向阀25的b口经回热器8的高压侧、第九电动阀26与第二四通换向阀25的d口相连通；第二四通换向阀25的c口分为三路，第一路经室外换热器4与第十五电动阀32的进口相连通，第二路经室内除湿辅助换热器5与第十四电动阀31的进口相连通，第三路经第十一电磁阀28与chiller6的入口相连通，chiller6的出口与第十二电动阀29的进口相连通；第十五电动阀32的出口、第十四电动阀31的出口与第十二电动阀29的出口汇合后与第一四通换向阀18的d口相连通；第一四通换向阀18的c口经气液分离器9、回热器8的低压侧与压缩机1的进口相连通；其中，第四电磁阀21一端连接在第三电磁阀20和第六电动阀23间的连通管道，另一端连接在室内主换热器2和第五电磁阀22间的连通管道；第十电动阀27一端连接在第七电动阀24和第二四通换向阀25的a口间的连通管道，另一端连接在第十一电磁阀28和chiller6的进口间的连通管道；第十三电磁阀30一端连接在chiller6的出口和第十二电动阀29间的连通管道，另一端连接在第一四通换向阀18的b口和第二电动阀19间的连通管道；
86.所述低温储能部的回路连接为，第一水泵10出口经低温储能部第一电动阀33、低温储能设备12、低温储能部第三电动阀35与chiller6的进口相连通，chiller6的出口经第一水箱48与第一水泵10的进口相连通；其中，低温储能部第二电动阀34一端连接在第一水泵10的出口和低温储能部第一电动阀33间的连通管道，另一端与电池换热板14相连通；低温储能部第四电动阀36一端与电池换热板14相连通，另一端连接在第一水箱48和chiller6的出口间的连通管道；
87.所述高温储能部的回路连接为，第二水泵11的出口一路经lcc7与高温储能部第三电动阀39的进口相连通，另一路分叉为四路，第一路经太阳能集热器17与高温储能部第四电动阀40的进口相连通，第二路经电控及电子设备换热器16与高温储能部第五电动阀41的进口相连通，第三路经电池换热板14与高温储能部第六电动阀42的进口相连通，第四路经电机散热器15与高温储能部第七电动阀43的进口相连通，高温储能部第四电动阀40的出口、高温储能部第五电动阀41的出口、高温储能部第六电动阀42的出口、高温储能部第七电动阀43的出口与高温储能部第三电动阀39的出口汇合后，经高温储能设备13、高温储能部第一电动阀37、第二水箱49与第二水泵11的进口相连通；其中，高温储能部第二电动阀38一端连接在高温储能部第一电动阀37和第二水箱49间的连通管道，另一端连接在高温储能设备13的进口。
88.进一步补充解释性的，室内主换热器2是用于空调箱44内与空气进行热交换，以提高乘员舱合适的冷风或暖风的主要换热装置；室内次换热器3是用于空调箱44内与空气进行热交换，以提高乘员舱合适的冷风或暖风的次要换热装置；室外换热器4用于乘员舱外与空气进行热交换的换热装置；室内除湿辅助换热器5是用于用户选择除雾功能时提供空气冷量使空气含水量降低的装置；chiller6是用于co2热泵循环部的温度较低的co2制冷剂与低温储能部的水载冷剂进行换热的装置；lcc7是用于co2热泵循环部的温度较高的co2制冷剂与高温储能部的水载冷剂进行换热的装置；电池换热板14是用于给电池热管理提供适宜所需的冷水或热水的装置；电机散热器15是用于回收电机的热量给电机提供适宜温度的水进行换热的装置；电控及电子设备换热器16是用于回收电控及电子设备的热量给电机提供适宜温度的水进行换热的装置；太阳能集热器17是用于吸收太阳的光能并将其转换为水载冷剂的热能的装置；空调箱44是用于提供乘员舱舒适冷风或暖风的，可包括换热装置、风道及风门调节装置总成；室内风机45是用于空调箱44内为乘员舱提供适宜风量的装置；比例调节风机46是用于调节通过室内主换热器2与室内次换热器3使得可以充分利用高温储能设备13的热量与改善系统对乘员舱制热能力的装置；室外风机47是用于在车速较低时为室外换热量提供强制对流风量保障系统制热与制冷能力的装置。具体的，室内主换热器2、室内次换热器3、室内风机45和室内除湿辅助换热器5置于空调箱44内，空调箱44设置有风门；室外风机47用于乘员舱外提供室外换热器4的强制对流风量；室内风机45用于空调箱44内为乘员舱提供风量。
89.本发明实施例的co2热泵循环部中，具有室内主换热器2串联lcc7串联室内次换热器3的连接方式，以及室内主换热器2并联lcc7再串联室内次换热器3的连接方式；其中，前者连接方式可以保证系统在制热时能够利用高温储能设备13中的能量提升系统的cop，后者连接方式可以保证在高温储能设备13能量不足时，用co2侧的热量满足电池的制热需求；第二四通换向阀25、回热器8、第九电动阀26串联，通过改变第二四通换向阀25的状态，能够改变co2流经回热器8和第九电动阀26的顺序，可保证系统在制冷和制热模式下正常工作，简化了系统结构；chiller6与室外换热器4、室内除湿辅助换热器5并联，结合气液分离器9吸热压力升高放热压力降低的特性可以实现在制热模式下自动分配通过chiller6与室外换热器4、室内除湿辅助换热器5的co2流量同时实现除湿功能与自动寻找最高压缩机1进气压力，提升了系统性能。
90.本发明实施例的高温储能部中，水路自第二水泵11出来后并联经过lcc7、太阳能集热器17、电控及电子设备换热器16、电池换热板14和电机散热器15，与高温储能设备13入口相通；高温储能设备13并联一条水路后与第二水泵11入口连通。高温储能部保证电池制热需求，并从太阳能集热、电控及电子设备、电机处回收热量，通过调节第二水泵11的转速控制第二水泵11出口压力，再通过调节高温储能部各电动阀的开度控制阻力系数，从而保证水路流量适宜，满足高温储能部各设备的换热需求。进一步解释性的，在高温储能部能量不足模式下，若电池制热需求过大，高温储能部通过lcc7从co2热泵循环部分吸热，电池制热处于优先级，高温储能设备13不接入高温储能部，若电池制热需求较小，高温储能设备13从高温储能部吸收热量，lcc7不接入高温储能部；在高温储能部能量充足模式下，高温储能设备13向高温储能部释放热量，高温储能部通过lcc7向co2热泵循环部分供热，提高cop性能，同时保证电池制热需求；若co2热泵循环部分选择制冷模式，高温储能部进入高温储能
部不接入模式，此时第二水泵11停止工作，高温储能部各电动阀处于关闭状态，高温储能部与co2热泵循环部分无热量交换。
91.本发明实施例中，电池换热板14接入低温储能部管路与高温储能部管路，为保证电池工作在适宜温度范围内，若电池换热板14温度过低，高温储能部向电池供热，满足电池制热需求，此时电池换热板14不接入低温储能部；若电池换热板14温度过高，低温储能部从电池吸收余热，同时满足电池冷却需求，此时电池换热板14不接入高温储能部。
92.本发明实施例中的低温储能部中，低温储能设备12、chiller6、电池换热板14和低温储能部第一电动阀33、低温储能部第二电动阀34、低温储能部第三电动阀35、低温储能部第四电动阀36的连接方式和开闭方式可以保证通过低温储能部第一电动阀33、低温储能部第二电动阀34、低温储能部第三电动阀35、低温储能部第四电动阀36的开闭方式实现低温储能设备12串联电池换热板14的连接方式，chiller6并联电池换热板14再串联低温储能设备12的连接方式与chiller6串联电池换热板14的连接方式。其中，低温储能设备12串联电池换热板14的连接方式保证低温储能部处于能量不足模式时，可以用低温储能部的冷量满足电池换热板14的制冷需求；chiller6并联电池换热板14再串联低温储能设备12的连接方式可以保证低温储能部处于能量正常模式时，满足电池换热板14的制冷需求的同时利用低温储能设备12中的能量以提升系统的cop，chiller6串联电池换热板14的连接方式可以保证低温储能部处于能量充足模式时，可以用co2侧的冷量满足电池换热板14的制冷需求。此外，该独特连接方式能够实现通过第一水泵10出口压力与各阀的开度控制流量。
93.本发明实施例提供的技术方案中的电动车热管理控制，由co2热泵循环部、低温储能部、高温储能部的工作状态共同决定，co2热泵循环部分包含制热模式、制冷模式，低温储能部包含低温储能部能量充足模式、低温储能部能量正常模式、低温储能部能量不足模式，高温储能部包含高温储能部能量充足模式、高温储能部能量不足模式，实际运行过程中的整体系统运行模式参考图5。
94.本发明实施例提供的一种含光热及分级储能的车用co2热管理系统的控制方法，包括：
95.模式a为，第三电磁阀20、第五电磁阀22、第十三电磁阀30和第十电动阀27关闭；第四电磁阀21、第十一电磁阀28和第七电动阀24打开；第一四通换向阀18的a、b口相连，c、d口相连；第二四通换向阀25的a、b口相连，c、d口相连；
96.模式b为，第三电磁阀20、第五电磁阀22、第十三电磁阀30和第十电动阀27关闭；第四电磁阀21、第十一电磁阀28和第七电动阀24打开；第一四通换向阀18的a、b口相连，c、d口相连；第二四通换向阀25的a、b口相连，c、d口相连；
97.模式c为，第三电磁阀20、第五电磁阀22、第十三电磁阀30和第十电动阀27关闭；第四电磁阀21、第十一电磁阀28和第七电动阀24打开；第一四通换向阀18的a、b口相连，c、d口相连；第二四通换向阀25的a、b口相连，c、d口相连；
98.模式d为，第四电磁阀21、第十三电磁阀30和第十电动阀27关闭；第三电磁阀20、第五电磁阀22、第十一电磁阀28和第七电动阀24打开；第一四通换向阀18的a、b口相连，c、d口相连；第二四通换向阀25的a、b口相连，c、d口相连；
99.模式e为，第四电磁阀21、第十三电磁阀30和第十电动阀27关闭；第三电磁阀20、第五电磁阀22、第十一电磁阀28和第七电动阀24打开；第一四通换向阀18的a、b口相连，c、d口
相连；第二四通换向阀25的a、b口相连，c、d口相连；
100.模式f为，第四电磁阀21、第十三电磁阀30和第十电动阀27关闭；第三电磁阀20、第五电磁阀22、第十一电磁阀28和第七电动阀24打开；第一四通换向阀18的a、b口相连，c、d口相连；第二四通换向阀25的a、b口相连，c、d口相连；
101.模式g为，第三电磁阀20、第四电磁阀21和第十一电磁阀28关闭；第五电磁阀22和第十三电磁阀30打开；第一四通换向阀18的a、d口相连，c、b口相连；第二四通换向阀25的c、b口相连，a、d口相连；
102.模式h为，第三电磁阀20、第四电磁阀21和第十一电磁阀28关闭；第五电磁阀22和第十三电磁阀30打开；第一四通换向阀18的a、d口相连，c、b口相连；第二四通换向阀25的c、b口相连，a、d口相连。
103.各运行模式的初始模式选择判别条件参考图2，低温储能部的状态转化参考图3，高温储能部的状态转化参考图4。本发明实施例提供的一种包含太阳能光热功能的多级能量回收的co2一体化电动车热管理系统，由co2热泵循环部分、低温储能部分、高温储能部分的工作状态共同决定，co2热泵循环部分包含制热模式、制冷模式，低温储能部分包含低温储能部分能量充足模式、低温储能部分能量正常模式、低温储能部分能量不足模式，高温储能部分包含高温储能部分能量充足模式、高温储能部分能量不足模式，具体有：高温储能部分能量充足且低温储能部分能量充足下co2制热模式、高温储能部分能量充足且低温储能部分能量正常下co2制热模式、高温储能部分能量充足且低温储能部分能量不足下co2制热模式、高温储能部分能量不足且低温储能部分能量充足下co2制热模式、高温储能部分能量不足且低温储能部分能量正常下co2制热模式、高温储能部分能量不足且低温储能部分能量不足下co2制热模式、低温储能部分能量充足下co2制冷模式、低温储能部分能量不足下co2制冷模式。其中，
104.开机时，采集室外温度t0，若t0》30℃，则co2热泵循环部分开启制冷模式，若低温储能部分初始能量高于容量的50％，低温储能部分进入能量充足模式；若低温储能部分能量低于容量的50％，低温储能部分进入能量不足模式；若低温储能部分能量增加至容量的60％，低温储能部分由能量不足模式进入能量充足模式；若低温储能部分能量减少至容量的40％，低温储能部分由能量充足模式进入能量不足模式；
105.开机时，采集室外温度t0，若t0》30℃，则co2热泵循环部分开启制冷模式，高温部分处于不接入模式，在保持co2制冷模式下，无法转入高温储能部分能量不足模式或高温储能部分能量充足模式；
106.开机时，采集室外温度t0，若t0《10℃，则co2热泵循环部分开启制热模式，若低温储能部分初始能量高于容量的70％，低温储能部分进入能量充足模式；若低温储能部分初始能量低于容量的30％，低温储能部分进入能量不足模式；若初始能量高于容量的30％且低于容量的70％，低温储能部分进入能量正常模式；若低温储能部分能量增加至容量的35％，低温储能部分由能量不足模式进入能量正常模式；若低温储能部分能量增加至容量的75％，低温储能部分由能量正常模式进入能量充足模式；若低温储能部分能量减少至容量的65％，低温储能部分由能量充足模式进入能量正常模式；若低温储能部分能量减少至容量的25％，低温储能部分由能量正常模式进入能量不足模式；
107.开机时，采集室外温度t0，若t0《10℃，则co2热泵循环部分开启制热模式，高温储
能部分储能设备能量不足50％时，高温储能部分处于高温储能部分能量不足模式；若高温储能部分储能设备能量超过80％，高温储能部分转入高温储能部分能量充足模式；
108.开机时，采集室外温度t0，若t0《10℃，则co2热泵循环部分开启制热模式，高温储能部分储能设备能量超过50％时，高温储能部分处于高温储能部分能量充足模式；若高温储能部分储能设备能量低于20％，高温储能部分转入高温储能部分能量不足模式；
109.开机时，采集室外温度t0，若10℃《t0《30℃，则热管理系统不工作。
110.具体的，本发明实施例提供的一种含光热及分级储能的车用co2热管理系统的控制方法，包括以下步骤：
111.获取低温储能设备的出口温度tc1，chiller的出口温度tc2，电池换热板的温度tc3，低温储能设备的工质温度tc4，低温储能设备的入口温度tc5，第一水泵的出口压力pc；
112.获取第二水泵的出口压力ph，太阳能集热器的吸热板温度th1，电控及电子设备换热器的温度th2，电池换热板的温度th3，电机散热器的温度th4，高温储能设备的入口温度th5，lcc在高温储能部储能设备侧的出口水路温度th6，高温储能设备的出口温度为th7，第二水泵的出口温度为th8；
113.获取环境温度t0，乘员舱温度t1，室内主换热器的出风温度t2，室内主换热器的第五电磁阀一端co2温度t3，室内次换热器的第七电动阀一端温度t4，chiller的第十二电动阀一端的温度t5，室外换热器的第二四通换向阀一端的温度t6，室内次换热器的第九电动阀一侧温度t7，室内次换热器的室内主换热器一侧的温度t8，气液分离器的压缩机出口压力p1，压缩机进口压力p2。
114.本发明实施例中，低温储能部控制策略如下：
115.电池冷却策略，用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f、模式g、模式h；低温储能部第四电动阀与电池换热板的温度tc3建立pid调节关系，控制电池换热板温度为tc3
set
，tc3
set
＝f(tc1,pc)，电池换热板温度应在一定范围内，计算表达式为，
116.tc3
set
＝a*tc1+b*pc^2+c*pc+d*sqrt(pc)+e；式中，a、b、c、d、e为拟合参数。
117.低温储能部水泵转速控制策略，用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f、模式g、模式h；第一水泵转速与第一水泵的出口压力pc建立pid调节关系，使流量可以在足够大的区间内合理地变化，控制压力为pc
set
，pc
set
＝f(tc1,tc2,tc3)，第一水泵转速应在一定范围内，计算表达式为，
118.pc
set
＝a1*tc1+b1*tc1^2+c1*sqrt(tc1)+a2*tc2+b2*tc2^2+c2*sqrt(tc2)+a3*tc3+b3*tc3^2+c3
119.*sqrt(tc3)+d；式中，a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2、c3、d为拟合参数。
120.低温储能设备能量充放策略(过满)，用于模式a、模式d、模式g；低温储能部在能量充足模式下：若低温储能设备进口温度小于tc4，低温储能部第一电动阀打开，低温储能部第二电动阀关闭，载冷剂从低温储能设备处吸收热量；若低温储能设备进口温度大于或等于tc4，低温储能部第一电动阀关闭，低温储能部第二电动阀打开，载冷剂不流经低温储能设备。
121.低温储能设备能量充放策略(正常)，用于模式b、模式e；低温储能部在能量正常模式下：低温储能部第一电动阀打开，低温储能部第二电动阀关闭，载冷剂从低温储能设备处吸收热量或释放热量。
122.低温储能设备能量充放策略(不足)，用于模式c、模式f、模式h；若低温储能设备进口温度大于或等于tc4，低温储能部第一电动阀打开，低温储能部第二电动阀关闭，载冷剂向低温储能设备提供热量；若低温储能设备进口温度小于tc4，低温储能部第一电动阀关闭，低温储能部第二电动阀打开，载冷剂不流经低温储能设备。
123.chiller能量供应策略，用于模式b、模式c、模式e、模式f、模式h；低温储能部第三电动阀与tc2建立pid调节关系，控制chiller水侧出口温度为tc2
set
。tc2
set
＝tc4-x式中，x为自定义常数，根据电池温度特性与chiller换热器性能确定；
124.电池过热保护策略，用于模式a、模式d、模式g；低温储能部第三电动阀与tc2建立pid调节关系，控制chiller水侧出口温度为tc2
set
，得到开度f1。tc2
set
＝tc4-x式中，x为自定义常数，根据电池温度特性与chiller换热器性能确定。在此基础上，低温储能部第三电动阀与tc5建立pid调节关系，控制低温储能设备进口温度为tc3
set-m，得到开度f2。其中m为自定义参数，根据电池温度特性确定。低温储能部第三电动阀开度为f1+f2。
125.本发明实施例中，高温储能部控制策略如下：
126.高温储能部水泵转速控制策略，用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f；第二水泵的转速与ph建立pid调节关系，使得ph稳定在预设值ph
set
，ph
set
＝f(th3,th4,th6,th7)，ph
set
应在一定范围内，计算表达式为，
127.ph
set
＝a*th3+b*th3^2+c*sqrt(th4)+d*sqrt(th6)+e*th7+f*th7^2+g；式中，a、b、c、d、e、
128.f、g为拟合参数。
129.太阳能光热回收策略，用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f；高温储能部第四电动阀与th1建立pid调节关系，使得th1稳定在目标温度th1
set
，th1
set
＝f(th1,th8)，计算表达式为，
130.th1
set
＝a*th1+b*th8+c*th8^2+d*th8^3+e；式中，a、b、c、d、e为拟合参数。
131.电控及电子设备能量回收策略，用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f。高温储能部第五电动阀与th2建立pid调节关系，控制th2稳定在目标温度th2
set
处，th2
set
＝f(th2,th8)，计算表达式为，
132.th2
set
＝a*th2+b*th8+c*th8^2+d*th8^3+e；式中，a、b、c、d、e为拟合参数。
133.电池加热策略，用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f；高温储能部第六电动阀与th3建立调节关系，使得th3稳定在目标温度th3
set
，th3
set
＝f(th6,th7,wh)，当电池换热板的温度th3《th3
set
时，高温储能部给电池供热使其稳定在th3
set
，当th3≥th3
set
时，电池不接入高温储能部，与高温储能部无热量交换，计算表达式为，
134.th3
set
＝a*th6+b*th7+c*wh+d*wh^2+e*wh^3+f；式中，wh为第二水泵11的转速，a、b、c、d、e、f为拟合参数。
135.电机高温余热回收策略，用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f；高温储能部第七电动阀与th4建立pid调节关系，控制th4稳定在目标温度th4
set
处，其中th4
set
＝f(th4,th8)，计算表达式为，
136.th4
set
＝a*th4+b*th8+c*th8^2+d；式中，a、b、c、d为拟合参数。
137.高温储能设备能量充放策略(不足)，用于模式d、模式e、模式f；当th5≥th5
set1
时，高温储能部第一电动阀全通，高温储能部第二电动阀关闭；当th5《th5
set1
时，关闭高温储能
部第一电动阀，高温储能部第二电动阀全开，其中，th5
set1
与高温储能设备出口水路温度th7高度相关，计算表达式为，
138.th5
set1
＝a*th7+b*th7^2+c；式中，a、b、c为拟合参数。
139.电池过冷保护策略，用于模式d、模式e、模式f；高温储能部第三电动阀与th5建立pid调节关系，使得th5稳定于th5
set2
处，th5
set2
《th5
set1
且满足th5
set2
＝f(th3,th6)，若高温储能部第三电动阀与th5的pid调节信号与高温储能部第二电动阀的开度信号不相等，高温储能部第三电动阀的开度取二者较小值，计算表达式为，
140.th5
set
＝a*th3+b*th3^2+c*ln(th6)+d；式中，a、b、c、d为拟合参数。
141.lcc能量供应策略，用于模式a、模式b、模式c；高温储能部第三电动阀与th7建立pid调节关系，th7稳定在th7
set
处，th7
set
＝f(th6,th7)，计算表达式为，
142.th7
set
＝a*th6+b*th6^2+c*th6^3+d*th7+e；式中，a、b、c、d、e为拟合参数。
143.高温储能设备能量充放策略(充足)，用于模式a、模式b、模式c；高温储能部第一电动阀处于全通状态，高温储能部第二电动阀处于关闭状态；
144.高温储能部不接入策略，用于模式g、模式h；第二水泵不工作，高温储能部各电动阀均处于关闭状态。
145.本发明实施例中，co2热泵循环部的控制策略如下：
146.lcc吸能策略，用于模式a、模式b、模式c；比例调节阀门与t4建立pid调节关系，目标温度t4set与t3相等，使来自高温储能设备的高品位能量尽可能被利用。
147.室外换热器侧最优流量控制策略，用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f；第十五电动阀与室外换热器的co2侧的出口过热度建立pid调节关系，pid意图使保证t6的温度始终为当地压力对应饱和温度加x度，x为预设过热度；第十五电动阀开度的范围为(m,1-n)，m、n为两常量。
148.lcc放能策略，用于模式d、模式e、模式f；比例调节阀门全关使得风流不通过室内次换热器；第六电动阀与th6建立pid调节关系，th6
set
＝f(tc3,t8)，计算表达式为，
149.th6
set
＝a*tc3+b*ln(c/t8)+d；式中，a、b、c、d为拟合参数。
150.乘员舱温度控制策略，用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f、模式g、模式h：为保证乘员舱温度恒定为t1
set
，室内风机量与乘员舱温度t1建立pid调节关系，视温度增大或减少风量，t1
set
由用户给定；第二电动阀与t2建立pid调节关系，以控制出风温度t2，目标温度t2
set
＝f(t0，t1)，在乘员舱温度较低时t2
set
较高以保证乘员舱温度迅速达到设定值，乘员舱温度较低时t2
set
较低，以保证室内风机流速增高以提升室内主、次换热器效率，温度不宜过低导致室内风机负荷过大，出风温度应在一定范围内，计算表达式为，
151.t2
set
＝a*t0+b*t1+c*t1^2+d*sqrt(t1)+e；式中，a、b、c、d、e为拟合参数；
152.除雾控制策略，用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f：第十四电动阀若用户不选择除雾功能全关，若选择则开到一定值保持一定时间(示例性的，阀的开度为保证流量时其余支路和的1/10的开度时间为120s)；
153.压缩机最优排气压力控制策略，用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f、模式g、模式h：压缩机转速与p1建立pid调节关系，p1
set
＝f(t7,t2
set
,p2)，排气压力p1
set
过高能耗增加，过低乘员舱制热不能达到要求，计算表达式为，
154.p1
set
＝a*t7+b*t7^2+c*t7^3+d*g(p2,t2
set
)：式中，a、b、c、d为拟合参数；g(p2,
t2
set
)是co2经等熵过程由压力为p2，干度为1状态变化到温度为t2
set
时的压力。
155.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种含光热及分级储能的车用co2热管理系统，其特征在于，包括：co2热泵循环部(50)、低温储能部(51)和高温储能部(52)；所述co2热泵循环部(50)中，压缩机(1)的出口与第一四通换向阀(18)的a口相连通，第一四通换向阀(18)的b口后分为两路，一路经第二电动阀(19)、室内主换热器(2)与第五电磁阀(22)的进口相连通，另一路经第三电磁阀(20)、第六电动阀(23)与lcc(7)的进口相连通；第五电磁阀(22)的出口与lcc(7)的出口汇合后，经室内次换热器(3)、第七电动阀(24)与第二四通换向阀(25)的a口相连通，第二四通换向阀(25)的b口经回热器(8)的高压侧、第九电动阀(26)与第二四通换向阀(25)的d口相连通；第二四通换向阀(25)的c口分为三路，第一路经室外换热器(4)与第十五电动阀(32)的进口相连通，第二路经室内除湿辅助换热器(5)与第十四电动阀(31)的进口相连通，第三路经第十一电磁阀(28)与chiller(6)的入口相连通，chiller(6)的出口与第十二电动阀(29)的进口相连通；第十五电动阀(32)的出口、第十四电动阀(31)的出口与第十二电动阀(29)的出口汇合后与第一四通换向阀(18)的d口相连通；第一四通换向阀(18)的c口经气液分离器(9)、回热器(8)的低压侧与压缩机(1)的进口相连通；其中，第四电磁阀(21)一端连接在第三电磁阀(20)和第六电动阀(23)间的连通管道，另一端连接在室内主换热器(2)和第五电磁阀(22)间的连通管道；第十电动阀(27)一端连接在第七电动阀(24)和第二四通换向阀(25)的a口间的连通管道，另一端连接在第十一电磁阀(28)和chiller(6)的进口间的连通管道；第十三电磁阀(30)一端连接在chiller(6)的出口和第十二电动阀(29)间的连通管道，另一端连接在第一四通换向阀(18)的b口和第二电动阀(19)间的连通管道；所述低温储能部(51)的回路连接为，第一水泵(10)出口经低温储能部第一电动阀(33)、低温储能设备(12)、低温储能部第三电动阀(35)与chiller(6)的进口相连通，chiller(6)的出口经第一水箱(48)与第一水泵(10)的进口相连通；其中，低温储能部第二电动阀(34)一端连接在第一水泵(10)的出口和低温储能部第一电动阀(33)间的连通管道，另一端与电池换热板(14)相连通；低温储能部第四电动阀(36)一端与电池换热板(14)相连通，另一端连接在第一水箱(48)和chiller(6)的出口间的连通管道；所述高温储能部(52)的回路连接为，第二水泵(11)的出口一路经lcc(7)与高温储能部第三电动阀(39)的进口相连通，另一路分叉为四路，第一路经太阳能集热器(17)与高温储能部第四电动阀(40)的进口相连通，第二路经电控及电子设备换热器(16)与高温储能部第五电动阀(41)的进口相连通，第三路经电池换热板(14)与高温储能部第六电动阀(42)的进口相连通，第四路经电机散热器(15)与高温储能部第七电动阀(43)的进口相连通，高温储能部第四电动阀(40)的出口、高温储能部第五电动阀(41)的出口、高温储能部第六电动阀(42)的出口、高温储能部第七电动阀(43)的出口与高温储能部第三电动阀(39)的出口汇合后，经高温储能设备(13)、高温储能部第一电动阀(37)、第二水箱(49)与第二水泵(11)的进口相连通；其中，高温储能部第二电动阀(38)一端连接在高温储能部第一电动阀(37)和第二水箱(49)间的连通管道，另一端连接在高温储能设备(13)的进口。2.一种权利要求1所述的含光热及分级储能的车用co2热管理系统的控制方法，其特征在于，包括：模式a为，第三电磁阀(20)、第五电磁阀(22)、第十三电磁阀(30)和第十电动阀(27)关闭；第四电磁阀(21)、第十一电磁阀(28)和第七电动阀(24)打开；第一四通换向阀(18)的a、
b口相连，c、d口相连；第二四通换向阀(25)的a、b口相连，c、d口相连；模式b为，第三电磁阀(20)、第五电磁阀(22)、第十三电磁阀(30)和第十电动阀(27)关闭；第四电磁阀(21)、第十一电磁阀(28)和第七电动阀(24)打开；第一四通换向阀(18)的a、b口相连，c、d口相连；第二四通换向阀(25)的a、b口相连，c、d口相连；模式c为，第三电磁阀(20)、第五电磁阀(22)、第十三电磁阀(30)和第十电动阀(27)关闭；第四电磁阀(21)、第十一电磁阀(28)和第七电动阀(24)打开；第一四通换向阀(18)的a、b口相连，c、d口相连；第二四通换向阀(25)的a、b口相连，c、d口相连；模式d为，第四电磁阀(21)、第十三电磁阀(30)和第十电动阀(27)关闭；第三电磁阀(20)、第五电磁阀(22)、第十一电磁阀(28)和第七电动阀(24)打开；第一四通换向阀(18)的a、b口相连，c、d口相连；第二四通换向阀(25)的a、b口相连，c、d口相连；模式e为，第四电磁阀(21)、第十三电磁阀(30)和第十电动阀(27)关闭；第三电磁阀(20)、第五电磁阀(22)、第十一电磁阀(28)和第七电动阀(24)打开；第一四通换向阀(18)的a、b口相连，c、d口相连；第二四通换向阀(25)的a、b口相连，c、d口相连；模式f为，第四电磁阀(21)、第十三电磁阀(30)和第十电动阀(27)关闭；第三电磁阀(20)、第五电磁阀(22)、第十一电磁阀(28)和第七电动阀(24)打开；第一四通换向阀(18)的a、b口相连，c、d口相连；第二四通换向阀(25)的a、b口相连，c、d口相连；模式g为，第三电磁阀(20)、第四电磁阀(21)和第十一电磁阀(28)关闭；第五电磁阀(22)和第十三电磁阀(30)打开；第一四通换向阀(18)的a、d口相连，c、b口相连；第二四通换向阀(25)的c、b口相连，a、d口相连；模式h为，第三电磁阀(20)、第四电磁阀(21)和第十一电磁阀(28)关闭；第五电磁阀(22)和第十三电磁阀(30)打开；第一四通换向阀(18)的a、d口相连，c、b口相连；第二四通换向阀(25)的c、b口相连，a、d口相连。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，电池冷却策略用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f、模式g、模式h；其中，低温储能部第四电动阀与获取的电池换热板的温度tc3建立pid调节关系，控制电池换热板温度tc3
set
的计算表达式为，tc3
set
＝a*tc1+b*pc^2+c*pc+d*sqrt(pc)+e；式中，a、b、c、d、e为拟合参数，tc1为获取的低温储能设备的出口温度，pc为获取的第一水泵的出口压力；电池加热策略用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f；其中，高温储能部第六电动阀与获取的电池换热板的温度th3建立调节关系，使得th3稳定在目标温度th3
set
，th3
set
的计算表达式为，th3
set
＝a*th6+b*th7+c*wh+d*wh^2+e*wh^3+f；式中，wh为第二水泵的转速，a、b、c、d、e、f为拟合参数；当th3<th3
set
时，高温储能部给电池供热使其稳定在th3
set
，当th3≥th3
set
时，电池不接入高温储能部，与高温储能部无热量交换。4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，低温储能部的水泵转速控制策略用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f、模式g、模式h；其中，第一水泵转速与第一水泵的出口压力pc建立pid调节关系，控制压力pc
set
的
计算表达式为，pc
set
＝a1*tc1+b1*tc1^2+c1*sqrt(tc1)+a2*tc2+b2*tc2^2+c2*sqrt(tc2)+a3*tc3+b3*tc3^2+c3*sqrt(tc3)+d；式中，a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2、c3、d为拟合参数，tc2为获取的chiller的出口温度，tc3为获取的电池换热板的温度；低温储能设备能量充放策略用于模式a、模式d、模式g；其中，低温储能部在能量充足模式下：若低温储能设备的进口温度小于获取的低温储能设备的工质温度tc4，低温储能部第一电动阀打开，低温储能部第二电动阀关闭，载冷剂从低温储能设备处吸收热量；若低温储能设备进口温度大于或等于获取的低温储能设备的工质温度tc4，低温储能部第一电动阀关闭，低温储能部第二电动阀打开，载冷剂不流经低温储能设备；低温储能设备能量充放策略用于模式b、模式e；其中，低温储能部在能量正常模式下：低温储能部第一电动阀打开，低温储能部第二电动阀关闭，载冷剂从低温储能设备处吸收热量或释放热量；低温储能设备能量充放策略用于模式c、模式f、模式h；其中，若低温储能设备的进口温度大于或等于获取的低温储能设备的工质温度tc4，低温储能部第一电动阀打开，低温储能部第二电动阀关闭，载冷剂向低温储能设备提供热量；若低温储能设备进口温度小于获取的低温储能设备的工质温度tc4，低温储能部第一电动阀关闭，低温储能部第二电动阀打开，载冷剂不流经低温储能设备。5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，chiller能量供应策略用于模式b、模式c、模式e、模式f、模式h；其中，低温储能部第三电动阀与tc2建立pid调节关系，控制chiller水侧出口温度为tc2
set
，tc2
set
＝tc4-x；式中，x为自定义常数；电池过热保护策略用于模式a、模式d、模式g；其中，低温储能部第三电动阀与tc2建立pid调节关系，控制chiller水侧出口温度为tc2
set
，得到开度f1；低温储能部第三电动阀与获取的低温储能设备的入口温度tc5建立pid调节关系，控制低温储能设备进口温度为tc3
set-m，得到开度f2，m为自定义参数；低温储能部第三电动阀开度为f1+f2。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，高温储能部的水泵转速控制策略用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f；其中，第二水泵的转速与获取的第二水泵的出口压力ph建立pid调节关系，使得ph稳定在预设值ph
set
，ph
set
的计算表达式为，ph
set
＝a*th3+b*th3^2+c*sqrt(th4)+d*sqrt(th6)+e*th7+f*th7^2+g；式中，a、b、c、d、e、f、g为拟合参数，th3为电池换热板的温度，th4为电机散热器的温度，th6为lcc在高温储能部储能设备侧的出口水路温度，th7为高温储能设备的出口温度。7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，高温储能设备能量充放策略用于模式d、模式e、模式f；其中，当th5≥th5
set1
时，高温储能部第一电动阀全通，高温储能部第二电动阀关闭；当th5<th5
set1
时，关闭高温储能部第一电动阀，高温储能部第二电动阀全开，其中，th5为获取的高温储能设备的入口温度，th5
set1
的计算表达式为，th5
set1
＝a*th7+b*th7^2+c；式中，a、b、c为拟合参数；
高温储能设备能量充放策略用于模式a、模式b、模式c；其中，高温储能部第一电动阀处于全通状态，高温储能部第二电动阀处于关闭状态；高温储能部不接入策略用于模式g、模式h；其中，第二水泵不工作，高温储能部各电动阀均处于关闭状态。8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，电池过冷保护策略用于模式d、模式e、模式f；其中，高温储能部第三电动阀与th5建立pid调节关系，使得th5稳定于th5
set2
处，th5
set2
＝a*th3+b*th3^2+c*ln(th6)+d；式中，a、b、c、d为拟合参数，th5
set2
<th5
set1
；其中，若高温储能部第三电动阀与th5的pid调节信号与高温储能部第二电动阀的开度信号不相等，则高温储能部第三电动阀的开度取二者较小值；lcc能量供应策略用于模式a、模式b、模式c；其中，高温储能部第三电动阀与th7建立pid调节关系，th7稳定在th7
set
处，th7
set
计算表达式为，th7
set
＝a*th6+b*th6^2+c*th6^3+d*th7+e；式中，a、b、c、d、e为拟合参数。9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，太阳能光热回收策略用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f；其中，高温储能部第四电动阀与获取的太阳能集热器温度th1建立pid调节关系，使得th1稳定在目标温度th1
set
，th1
set
计算表达式为，th1
set
＝a*th1+b*th8+c*th8^2+d*th8^3+e；式中，a、b、c、d、e为拟合参数，th8为第二水泵的出口温度；电控及电子设备能量回收策略用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f；其中，高温储能部第五电动阀与th2建立pid调节关系，控制th2稳定在目标温度th2
set
处，th2
set
计算表达式为，th2
set
＝a*th2+b*th8+c*th8^2+d*th8^3+e；式中，a、b、c、d、e为拟合参数；电机高温余热回收策略用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f；其中，高温储能部第七电动阀与th4建立pid调节关系，控制th4稳定在目标温度th4
set
处，th4
set
计算表达式为，th4
set
＝a*th4+b*th8+c*th8^2+d；式中，a、b、c、d为拟合参数。10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，lcc吸能策略用于模式a、模式b、模式c；其中，比例调节阀门与室内次换热器的第七电动阀一端温度t4建立pid调节关系，目标温度t4set与室内主换热器的第五电磁阀一端co2温度t3相等；室外换热器侧最优流量控制策略用于模式a、模式b、模式c、模式d、模式e、模式f；其中，第十五电动阀与室外换热器的co2侧的出口过热度建立pid调节关系，保证室外换热器的第二四通换向阀一端的温度t6的温度始终为当地压力对应饱和温度加x度，x为预设过热度；第十五电动阀开度的范围为(m,1-n)，m、n为两常量；lcc放能策略用于模式d、模式e、模式f；其中，比例调节阀门全关使得风流不通过室内次换热器；第六电动阀与th6建立pid调节关系，th6
set
＝f(tc3,t8)，计算表达式为，th6
set
＝a*tc3+b*ln(c/t8)+d；
式中，a、b、c、d为拟合参数，t8为室内次换热器的室内主换热器一侧的温度。

技术总结
本发明属于电动车热泵空调及热管理技术领域，公开了一种含光热及分级储能的车用CO2热管理系统及其控制方法；所述车用CO2热管理系统包括：CO2热泵循环部、低温储能部和高温储能部，低温储能部、高温储能部分别用于储存低温、高温余热能量，以实现能量的时空调节，保障系统能量的实时回收与利用。本发明将CO2热泵循环部分与低温储能部、高温储能部耦合连接、协同控制，可实现太阳能、车辆梯级余热的分级收集、储存和使用，实现整车热管理的精细化智能化一体化控制，能够较大程度增加太阳能与行驶余热的利用效率，减少系统能耗，提高车辆部件热管理的精度，提高电动车续航里程。提高电动车续航里程。提高电动车续航里程。


技术研发人员：宋昱龙 叶家卿 羊金载 吴熙 贾新瑜 王博 梅家乐 谢朝辉
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/8/28