跨超临界CO2电池直接冷却加热的车用热管理系统及其控制方法与流程

跨超临界co2电池直接冷却加热的车用热管理系统及其控制方法
技术领域
1.本发明属于车用热管理系统技术领域，特别涉及一种跨超临界co2电池直接冷却加热的车用热管理系统及其控制方法。


背景技术：

2.交通领域是碳排放的主要经济领域之一，发展电动汽车为代表的新能源车辆，减少传统燃油车，对“双碳”目标的实现有重大意义；电动汽车的蓬勃发展已经呈现明显趋势，但续航里程有限，充电速度缓慢制约着电动车辆的发展和推广。电池快速充电过程中会大量产热，导致电池温度升高，影响电池安全性和使用寿命，解决快速充电过程中的电池温度控制问题是实现电池高倍率快速充电的必要条件。
3.目前电动汽车主要通过载冷剂间接冷却电池，通过空调系统冷却作为载冷剂的冷冻液，降温后的冷冻液再通过电池冷板冷却电池，由于冷却液的强制对流换热系数有限，要满足快速充电过程的大制冷量需求，需要较低的冷却液温度，同时为了保证电池温度均匀性，还需要配备大流量水泵以减少电池进出口的冷却液温升。因此，使用冷却液的间接冷却方式无法适应电池高倍率快速充电的场景。
4.利用制冷剂蒸发相变过程中较高的沸腾传热系数，使用制冷剂直接冷却电池，是解决电池高倍率快速充电过程温度控制的可行方案之一。目前车用空调普遍使用的r134a也要逐渐减少使用，co2作为自然制冷剂，环保性能高，加之制热能力强，co2车用热管理系统的发展越来越受到重视，也得到了相当的发展。使用co2作为制冷剂，并直接冷却和加热电池的车用热管理系统，行车过程需要同时考虑乘员舱和电池的温度控制，电池快充过程中，随着电池温度的升高，co2热管理系统可能以跨临界循环和超临界循环的方式冷却电池，其系统和控制方法都需要进一步发展。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种跨超临界co2电池直接冷却加热的车用热管理系统及其控制方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明可以在行车过程中同时加热或冷却乘员舱和电池，并可以在电池快速充电时通过制冷剂直接冷却为电池提供最大的制冷量，控制电池温度不超过最大安全温度，保证充电安全。
6.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.本发明提供的一种跨超临界co2电池直接冷却加热的车用热管理系统，包括：压缩机、室外换热器、一级室内换热器、二级室内换热器、回热器、电池直冷板、双向节流阀、双向节流阀组、全通节流阀、四通换向阀和气液分离器；
8.四通换向阀的a口依次经压缩机、回热器的第一通道、气液分离器与四通换向阀的c口相连通；四通换向阀的b口依次经室外换热器、回热器的第二通道、双向节流阀、一级室内换热器、全通节流阀、二级室内换热器与四通换向阀的d口相连通；
9.双向节流阀组由多个不同开度范围的双向节流阀并联组成；双向节流阀组的一端连通至回热器的第二通道与双向节流阀之间的连通管道，双向节流阀组的另一端与电池直冷板的一端连通，电池直冷板的另一端连通至一级室内换热器与全通节流阀之间的连通管道。
10.本发明系统的进一步改进在于，所述室外换热器采用多层微通道换热器。
11.本发明提供的一种跨超临界co2电池直接冷却加热的车用热管理系统的控制方法，包括以下步骤：
12.制冷模式下，四通换向阀的a口和b口连通，c口和d口连通，经过室外换热器散热以及回热器的第二通道过冷的co2分成两路，一路经过双向节流阀节流后冷却乘员舱进风，另一路经双向节流阀组节流后用于电池冷却；其中，通过调节双向节流阀和双向节流阀组的开度比例调节乘员舱和电池冷却的制冷量分配，使用压缩机控制总制冷量需求；
13.制热模式下，四通换向阀的a口和d口连通，b口和c口连通，压缩机的出口的高温co2经过二级室内换热器散热加热乘员舱进风后，中温co2经过全通节流阀后分成两路，一路通过一级室内换热器加热乘员舱进风，另一路通过电池直冷板加热电池，两路分别通过双向节流阀和双向节流阀组节流后混合；其中，通过调节双向节流阀和双向节流阀组的开度比例调节乘员舱和电池冷却的制热量分配，使用压缩机控制总制热量需求。
14.本发明方法的进一步改进在于，所述制冷模式包括电池单独冷却和乘员舱和电池同时冷却；
15.电池单独冷却时，双向节流阀关闭，通过调节双向节流阀组的开度和双向节流阀组中双向节流阀的开启数量控制系统的排气压力在预设安全范围以内，所述车用热管理系统随着电池温度的升高在跨临界循环和超临界循环转换；
16.乘员舱和电池同时冷却时，车用热管理系统在跨临界模式运行，双向节流阀通过开度调节控制排气压力在设定值，压缩机通过转速调节控制乘员舱的送风温度在设定值，双节节流阀组通过开度调节控制电池温度在设定范围。
17.本发明方法的进一步改进在于，所述电池单独冷却时，双向节流阀关闭，通过调节双向节流阀组的开度和双向节流阀组中双向节流阀的开启数量控制系统的排气压力在预设安全范围以内，所述车用热管理系统随着电池温度的升高在跨临界循环和超临界循环转换的步骤具体包括：
18.假设压缩机的转速为n
comp
，最高转速n
comp_max
，双向节流阀组的总开度为s2，其第x个节流阀的开度为s
2,x
，第x个节流阀的最大开度为s
2,x,max
；
19.当电池开始充电时，使用普通倍率进行慢充，热管理系统的双向节流阀关闭，双向节流阀组的第一节流阀开启，压缩机开启，初始转速为最高转速的一半，开始电池冷却；压缩机以预设速度逐渐加速到最高转速n
comp_max
，双向节流阀组通过开度调节保持排气压力在最大运行压力，使热管理系统以最大制冷量冷却电池；其中，当排气压力低于最大运行压力0.2mpa，表示为p
dis
＜p
dis_max-0.2时，双向节流阀组的总开度减小，当排气压力超过最大运行压力，表示为p
dis
＞p
dis_max
时，双向节流阀组的总开度增加，当排气压力在最大运行压力附近，表示为p
dis_max-0.2≤p
dis
≤p
dis_max
时，双向节流阀组保持当前总开度不变，对于总开度s2，双向节流阀组的第x个节流阀的开度为
20.保持电池慢充冷却状态，直至热管理系统将电池冷却至快充开启温度，快充开启温度的计算表达式为，
21.式中，t
battery_max
是电池的最大安全温度，λ为快充充电倍率，m为电池质量，c为电池比热容，soc为电池充电状态，q
gen
为电池快充时的估计发热量，qc为热管理系统提供的最大制冷量；
22.当电池温度下降到快充开启温度，表示为t
battery
≤t
baterty_fc
时，开始以λc倍率进行快充，压缩机保持最高转速n
comp_max
，双向节流阀组通过开度调节保持排气压力在最大运行压力；当电池温度低于co2临界温度时，热管理系统以跨临界循环运行，电池温度超过co2临界温度后，热管理系统以超临界循环运行。
23.本发明方法的进一步改进在于，所述乘员舱和电池同时冷却时，车用热管理系统在跨临界模式运行，双向节流阀通过开度调节控制排气压力在设定值，压缩机通过转速调节控制乘员舱的送风温度在设定值，双节节流阀组通过开度调节控制电池温度在设定范围的步骤具体包括：
24.通过pi控制器调节压缩机的转速，使乘员舱的送风温度保持在设定值；
25.通过pi控制器调节双向节流阀的开度，使排气压力保持在设定值；
26.通过步长控制调节双向节流阀组的开度，使电池温度维持在设定温度范围；其中，假设电池最佳运行温度的上限为t
opt_max
，双向节流阀组的总开度为s2，双向节流阀的开度为s1；当电池温度上升至电池最佳运行温度的上限时，双向节流阀组的总开度增加δs2且总开度不超过双向节流阀当前开度的κ倍，表示为s2＝min(κs1,s2 δs2)；直至电池温度下降至电池最佳运行温度上限以下δt；当电池温度下降到电池最佳运行温度上限以下δt后，若电池温度低于电池最佳运行温度上限，双向节流阀组的总开度减小δs2，直至总开度为0，表示为s2＝max(s
2-δs2,0)。
27.本发明方法的进一步改进在于，所述制热模式下，通过调节双向节流阀和双向节流阀组的开度比例调节乘员舱和电池冷却的制热量分配，使用压缩机控制总制热量需求的步骤具体包括：
28.当电池温度低于电池的最低安全温度，表示为t
battery
＜t
battery_min
时，双向节流阀关闭，双向节流阀组初始开度为s
2,ini
，压缩机初始转速为最大转速的一半，压缩机以预定速度增加转速，直至到达最高转速n
comp_max
；双向节流阀组通过调节开度控制排气压力和排气温度不超过安全范围，假设最大工作压力和温度分别为p
dis_max
和t
dis_max
，若排气温度低于t
dis_max-2且排气压力低于p
dis_max-0.2，则双向节流阀组开度减小，若排气温度超过t
dis_max
或排气压力超过p
dis_max
，则双向节流阀组开度增大，若排气温度t
dis_max-2≤t
dis
≤t
dis_max
，则双向节流阀组开度不变；
29.当电池温度高于电池的最低安全温度，表示为t
battery
≥t
battery_min
时，双向节流阀开启，初始开度为s
1,ini
，双向节流阀组初始开度为0，压缩机初始转速为最大转速的一半，通过pi控制器调节压缩机的转速，使乘员舱的送风温度保持在设定值；
30.通过pi控制器调节双向节流阀的开度，使排气压力保持在设定值；
31.通过步长控制调节双向节流阀组的开度，使电池温度逐步升高到设定温度t
battery_set_low
，当电池温度低于设定温度，表示为t
battery
＜t
battery_set_low
时，双向节流阀组的
总开度增加δs2，且总开度不超过双向节流阀当前开度的κ倍，表示为s2＝min(κs1,s2 δs2)，直至电池温度上升至设定温度，表示为t
battery
≥t
battery_set_low
，双向节流阀组的总开度减小δs2，直至总开度为0，表示为s2＝max(s
2-δs2,0)。
32.本发明方法的进一步改进在于，通过调节双向节流阀和双向节流阀组的开度比例调节乘员舱和电池冷却的制冷量分配，使用压缩机控制总制冷量需求或者通过调节双向节流阀和双向节流阀组的开度比例调节乘员舱和电池冷却的制热量分配，使用压缩机控制总制热量需求时，
33.双向节流阀组的最大开度s
2,max
是双向节流阀当前开度的s1的κ倍，比例系数κ的计算表达式为：式中，q
load
为乘员舱的制冷或制热负荷；q
cap
为热管理系统的最大制冷或制热能力；在制冷模式下，取1；在制热模式下，a3和a4分别是一级室内换热器和二级室内换热器的换热面积。
34.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
35.本发明提供了一种跨超临界co2电池直接冷却加热的车用热管理系统，可以在行车过程中同时加热或冷却乘员舱和电池，并可以在电池快速充电时通过制冷剂直接冷却为电池提供最大的制冷量，控制电池温度不超过最大安全温度，保证充电安全。
36.本发明提供跨-超临界co2电池直接冷却加热的车用热管理系统的控制方法，保证行车过程乘员舱和电池的稳定温度控制，充电过程中，先在慢充过程降低电池温度，直至电池温度降低到值，再开启快充，保证快充过程中电池温度不会升高至超过安全范围。
附图说明
37.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。
38.图1是本发明实施例的一种跨-超临界co2电池直接冷却加热的车用热管理系统的结构示意图；
39.图2是本发明实施例中，行车过程电池和乘员舱同时冷却时，双向节流阀组的控制流程示意图；
40.图3是本发明实施例中，电池快速充电时的系统控制流程示意图；
41.图4是本发明实施例中，行车过程电池和乘员舱同时加热的系统控制流程示意图；
42.图中，1、压缩机；2、室外换热器；3、一级室内换热器；4、二级室内换热器；5、回热器；6、电池直冷板；7、双向节流阀；8、双向节流阀组；9、全通节流阀；10、四通换向阀；11、气液分离器。
具体实施方式
43.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。
44.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。
45.请参阅图1，本发明实施例提供了一种跨-超临界co2电池直接冷却加热的车用热管理系统，包括：压缩机1、室外换热器2、一级室内换热器3、二级室内换热器4、回热器5、电池直冷板6、双向节流阀7、双向节流阀组8、全通节流阀9、四通换向阀10和气液分离器11；其中，所述双向节流阀组8由多个不同开度范围的双向节流阀并联组成。
46.所述四通换向阀10设置有a口、b口、c口和d口，四通换向阀10的a口依次连接压缩机1、回热器5的第一通道(图中以标号
①
示出)、气液分离器11和四通换向阀10的c口，四通换向阀10的b口依次连接室外换热器2、回热器5的第二通道(图中以标号
②
示出)、双向节流阀7、一级室内换热器3、全通节流阀9、二级室内换热器4和四通换向阀10的d口，双向节流阀组8一端连接至回热器5第二通道和双向节流阀7之间，另一端和电池直冷板6连接，电池直冷板6的另一端连接至一级室内换热器3和全通节流阀9之间。
47.制冷模式下，四通换向阀10的a口和b口连通，c口和d口连通，经过室外换热器2散热和回热器5第二通道过冷的co2分成两路，一路经过双向节流阀7节流后冷却乘员舱进风，一路经双向节流阀组8节流后用于电池冷却。本发明实施例提供的系统中，通过调节双向节流阀7和双向节流阀组8的开度比例，用于调节乘员舱和电池冷却的制冷量分配，使用压缩机1控制总制冷量需求。
48.特别的，电池单独冷却时，双向节流阀7关闭，通过调节双向节流阀组8的开度和开启数量控制系统的排气压力不超过安全范围，热管理系统随着电池温度的升高在跨临界循环和超临界循环转换。
49.制热模式下，四通换向阀10的a口和d口连通，b口和c口连通，压缩机1出口的高温co2经过二级室内换热器4散热加热乘员舱进风后，中温co2经过全通节流阀9后分成两路，一路通过一级室内换热器3加热乘员舱进风，另一路通过电池直冷板6加热电池，两路分别通过双向节流阀7和双向节流阀组8节流后混合。本发明实施例提供的系统中，通过调节双向节流阀7和双向节流阀组8的开度比例，用于调节乘员舱和电池冷却的制热量分配，使用压缩机1控制总制热量需求。
50.本发明实施例提供的系统中，室外换热器2使用多层微通道换热器，并在以下工况设计：
51.系统在电池单独冷却模式下工作，假设电池快充允许的最高环境温度为t
amb_max
，电池最高安全温度为t
battery_max
，使压缩机1以最高转速n
comp_max
运行，双向节流阀组8通过开度调节使排气压力在最大值附近，即p
dis_max-0.2≤p
dis
≤p
dis_max
，室外风机以最大转速开启，
增加室外换热器2层数，使出口制冷剂温度于环境温度差值不超过2度，即t
ohx_exit-t
amb_max
≤2。
52.本发明实施例提供的系统中，双向节流阀组的阀件个数的确定方式如下：
53.系统工作在单电池冷却模式，环境温度为电池快充允许的最高环境温度t
amb_max
，室外风机工作在最高转速n
fan_max
，压缩机工作在最高转速n
comp_max
，电池温度为最高安全温度t
battery_max
，假设双向节流阀组8中节流阀的个数为x，当全部阀件开度最大时，系统排气压力p
dis
《12mpa。
54.请参阅图2，本发明实施例提供的一种跨超临界co2电池直接冷却加热的车用热管理系统在行车过程中同时进行乘员舱和电池冷却的控制方式：乘员舱和电池同时冷却时，系统在跨临界模式运行，双向节流阀7通过开度调节控制排气压力在设定值，压缩机1通过转速调节控制乘员舱的送风温度在设定值，双节节流阀组8通过开度调节控制电池温度在设定范围。
55.本发明实施例具体的，初始时，压缩机1的初始转速为最高转速的一半，双向节流阀7开启，双向节流阀组8关闭；通过pi控制器调节压缩机1的转速，使乘员舱的送风温度保持在设定值，设定的送风温度与车厢设定温度、实际温度、环境温度和太阳辐射强度相关：
56.t
air_exit
＝f(t
cabin_set
,t
cabin
,t
amb
,sf)；
57.通过pi控制器调节双向节流阀7的开度，使排气压力保持在设定值，排气压力设定值为经验公式计算的最优排气压力：
[0058][0059]
通过步长控制调节双向节流阀组8的开度，使电池温度维持在设定温度范围，假设电池最佳运行温度的上限为t
opt_max
，双向节流阀组8的总开度为s2，双向节流阀7的开度为s1。
[0060]
当电池温度上升至电池最佳运行温度的上限，即t
battery
≥t
opt_max
时，双向节流阀组8的总开度增加δs2，且总开度不超过双向节流阀7当前开度的κ倍，即
[0061]
s2＝min(κs1,s2 δs2).
[0062]
直至电池温度下降至电池最佳运行温度上限以下δt，即t
battery
≤t
opt_max-δt。
[0063]
当电池温度下降到电池下降到最佳运行温度上限以下δt后，若电池温度低于电池最佳运行温度上限，即t
battery
＜t
opt_max
，双向节流阀组8的总开度减小δs2，直至总开度为0，即
[0064]
s2＝max(s
2-δs2,0)；
[0065]
若电池温度上升至电池最佳运行温度的上限，即t
battery
≥t
opt_max
，则重复上述过程。
[0066]
请参阅图3，本发明实施例提供的一种跨超临界co2电池直接冷却加热的车用热管理系统在充电过程中的系统控制方法，包括：
[0067]
进行电池快充时，co2热管理系统存在跨临界循环到超临界循环的转化，热管理系统首先在慢充状态下将电池冷却到合适温度后，再开启快充模式，热管理系统以最大制冷量冷却电池，保证在充电结束前电池温度不超过最大安全温度。
[0068]
具体的，假设压缩机1的转速为n
comp
，最高转速n
comp_max
，双向节流阀组8的总开度为
s2，其第x个节流阀的开度为s
2,x
，第x个节流阀的最大开度为s
2,x,max
；
[0069]
当电池开始充电时，使用普通倍率进行慢充，热管理系统的双向节流阀7关闭，双向节流阀组8的第一节流阀开启，压缩机1开启，初始转速为最高转速的一半，开始电池冷却；
[0070]
压缩机1以一定速度逐渐加速到最高转速n
comp_max
，同时双向节流阀组8通过开度调节保持排气压力在最大运行压力附近，使热管理系统以最大制冷量冷却电池；具体的，当排气压力低于最大运行压力0.2mpa，即p
dis
＜p
dis_max-0.2时，双向节流阀组8的总开度减小，当排气压力超过最大运行压力，即p
dis
＞p
dis_max
时，双向节流阀组8的总开度增加，当排气压力在最大运行压力附近，即p
dis_max-0.2≤p
dis
≤p
dis_max
时，双向节流阀组8保持当前总开度不变，对于总开度s2，双向节流阀组8的第x个节流阀的开度为，
[0071][0072]
系统保持上述电池慢充冷却状态，直至热管理系统将电池冷却至快充开启温度，该温度由以下公式确定：
[0073][0074]
其中，t
battery_max
是电池的最大安全温度，λ为快充充电倍率，m为电池质量，c为电池比热容，soc为电池充电状态，q
gen
为电池快充时的估计发热量，qc为热管理系统提供的最大制冷量。
[0075]
当电池温度下降到快充开启温度，即t
battery
≤t
baterty_fc
时，开始以λc倍率进行快充，压缩机1保持最高转速n
comp_max
，双向节流阀组8继续通过开度调节保持排气压力在最大运行压力附近。当电池温度低于co2临界温度时，co2热管理系统以跨临界循环运行，电池温度超过co2临界温度后，co2热管理系统以超临界循环运行，继续延缓电池升温速度，至充电结束。
[0076]
请参阅图4，本发明实施例提供的一种跨超临界co2电池直接冷却加热的车用热管理系统在行车过程中同时进行乘员舱和电池加热的控制方式：
[0077]
压缩机1通过调节转速控制送风温度在目标值，双向节流阀7通过调节开度控制排气压力在最优排气压力，双向节流阀组8通过调节总开度控制用于电池升温的加热量，双向节流阀组8允许的最大开度与电池温度相关，特别的，当电池温度低于安全温度时，双向节流阀7关闭，经过二级室内换热器4散热的中温co2全部用于电池加热。
[0078]
本发明实施例具体的，当电池温度低于电池的最低安全温度，即t
battery
＜t
battery_min
时，双向节流阀7关闭，双向节流阀组8初始开度为s
2,ini
，压缩机1初始转速为最大转速的一半，压缩机1以一定速度增加转速，直至到达最高转速n
comp_max
，同时，双向节流阀组8通过调节开度控制排气压力和排气温度不超过安全范围，假设最大工作压力和温度分别为p
dis_max
和t
dis_max
，若排气温度低于t
dis_max-2，且排气压力低于p
dis_max-0.2，双向节流阀组(8)开度减小，若排气温度超过t
dis_max
或排气压力超过p
dis_max
，双向节流阀组8开度增大，若排气温度t
dis_max-2≤t
dis
≤t
dis_max
，双向节流阀组8开度不变。
[0079]
当电池温度高于电池的最低安全温度，即t
battery
≥t
battery_min
时，双向节流阀7开启，初始开度为s
1,ini
，双向节流阀组8初始开度为0，压缩机1初始转速为最大转速的一半，通
过pi控制器调节压缩机1的转速，使乘员舱的送风温度保持在设定值，设定的送风温度与车厢设定温度、实际温度、环境温度和太阳辐射强度相关：t
air_exit
＝f(t
cabin_set
,t
cabin
,t
amb
,sf)；
[0080]
通过pi控制器调节双向节流阀7的开度，使排气压力保持在设定值，排气压力设定值为经验公式计算的最优排气压力：p
dis_set
＝f(t
fhx,exit
,p
suc
)；
[0081]
通过步长控制调节双向节流阀组8的开度，使电池温度逐步升高到设定温度t
battery_set_low
，当电池温度低于设定温度，即t
battery
＜t
battery_set_low
时，双向节流阀组(8)的总开度增加δs2，且总开度不超过双向节流阀7当前开度的κ倍，即s2＝min(κs1,s2 δs2)；
[0082]
直至电池温度上升至设定温度，即t
battery
≥t
battery_set_low
，双向节流阀组(8)的总开度减小δs2，直至总开度为0，即s2＝max(s
2-δs2,0)；
[0083]
特别的，参照附图2和附图4所示，乘员舱和电池同时制冷或加热，双向节流阀7和双向节流阀组8通过开度调节制冷量或制热量分配时，由于电池热容较大，加热或冷却存在明显迟滞，会根据当前环境乘员舱的热负荷和热管理系统最大制冷或制热能力，限制双向节流阀组8的最大开度s
2,max
为双向节流阀7当前开度的s1的κ倍，以限制电池冷量分配，保证乘员舱舒适性。
[0084]
本发明实施例具体的，乘员舱的制冷或制热负荷q
load
通过不同车型在不同环境下标定获得，其与环境温度t
amb
、车内设定温度t
cabin_set
、太阳辐射sf和车速u
car
相关：q
load
＝f(t
amb
,t
cabin_set
,sf,u
car
)；
[0085]
热管理系统的最大制冷或制热能力q
cap
通过不同系统在不同环境下标定获得，其与环境温度t
amb
和车速u
car
相关：q
cap
＝f(t
amb
,u
car
)；
[0086]
则双向节流阀组8的最大开度s
2,max
是双向节流阀当前开度7的s1的比例系数κ为：
[0087][0088]
在制冷模式下，的推荐值为1；在制热模式下，其中，a3和a4分别是一级室内换热器3和二级室内换热器4的换热面积。
[0089]
综上所述，本发明实施例公开了一种跨-超临界co2电池直接冷却加热的车用热管理系统及其控制方法，系统包括：压缩机，室外换热器，一级室内换热器，二级室内换热器，回热器，电池直冷板，双向节流阀，双向节流阀组，全通节流阀，四通换向阀，气液分离器，系统可以同时对电池和乘员舱进行加热或冷却，并在电池快充过程中为电池提供大制冷量，同时，本发明公开了行车过程对电池和乘员舱同时进行加热、电池充电过程单独对电池进行冷却和行车过程对电池和乘员舱同时进行加热的不同场景的系统控制方法，保持热管理系统运行过程中乘员舱和电池温度控制的稳定，保证乘员舱舒适性和系统安全性，解决电池高倍率充电大量产热导致的电池升温问题。
[0090]
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。