比亚迪海豚的热泵空调系统

关于整车热管理，之前的文章分享过其发展(回送门：纯电车的整车热管理需求，发展历程)。热泵空调凭借其制热效能高，同时还可以与动力电池、电机及电机控制器等互联形成智能化的热管理系统，实现整车热量的综合利用。被各大主机厂广泛使用。

下面以比亚迪海豚为例，来理一理其热泵空调技术。

海豚的热泵空调系统主要由电动空调压缩、电子风扇、电机散热器、车外冷凝器、车内冷凝器与车内蒸发器、动力电池直冷直热板、气液分离器、热管理集成模块以及板式换热器等组成，如下图所示。制冷剂为R134a。热管理集成模块上集成了6个电磁阀、3个电子膨胀阀以及9个制冷剂管接头。

图2 海豚热泵空调系统

海豚的热泵系统中的阀岛设计采用了类似特斯拉集成化，比亚迪对冷媒回路进行了大规模集成，阀岛结构把制冷剂回路大部分控制组件进行了集成，实物和各个接口的定义如下。

图3 海豚热泵阀岛

基于图1，整理出整个热泵空系统的原理示意图，如图4所示。

图4海豚车热泵空调原理示意图

其中图中PT-1、PT-2表示两个制冷剂压力及温度传感器，P-1表示制冷剂压力传感器，T-1、T-2表示两个制冷剂温度传感器。

下面来看下各个场景下热泵空调的运行逻辑。

当打开空调系统制热时，热泵空调系统开启电动压缩机，采暖电子膨胀阀工作、水源换热电磁阀及空调采暖电磁阀均打开，制冷剂通过车内冷凝器放热，通过板式换热器吸收驱动电机、电机控制器等电驱动单元的热量。极低温情况下，开启PTC加热器辅助加热，提高热泵空调的适用温度范围。

空调制热时，制冷剂的流动路线为：压缩机→车内冷凝器→采暖电子膨胀阀→水源换热电磁阀→板式换热器→空调采暖电磁阀→气液分离器→压缩机，如下图所示。

图5空调制热循环

当空调系统制冷时，热泵空调系统开启电动压缩机，制冷电子阀膨胀阀工作，空调制冷磁阀及空气换热电磁阀均打开，制冷剂通过车外冷凝器放热，车内蒸发器吸收车内热量。

空调制冷时，制冷剂的流动路线为：压缩机→车内冷凝器→空调制冷电磁阀→空气换热电磁阀→单向阀5→制冷电子膨胀阀→车内蒸发器→单向阀4→气液分离器→压缩机，如下图所示。

图6 空调制冷

当低温环境下充电，为缩短充电时间，或者是车辆低温行驶时，为改善低温下整车的动力性，热泵空调工作对动力电池直接进行加热。此时，电池电子膨胀阀开启工作，电池加热电磁阀、水源换热电磁阀和空调采暖暖电子膨胀阀和电池电子膨胀阀同时开启工作，水源换热电磁阀、电池加热电磁阀及空调采暖电磁阀均打开，吸收电驱动单元余热，车内冷凝器和动力电池直冷直热板放热。

图7 电池加热

为了防止动力电池温度过高，热泵空调工作，对 动 力 电 池 直 接 进 行 冷 却 ；车 辆 行 驶时，当动力电池温度高于设定值，热泵空调也开始工作。此时，电池电子膨胀阀开启工作，空调制冷电磁阀、空气换热电磁阀和电池冷却电磁阀均打开。制冷剂通过车外换热器放热，通过动力电池直冷直热板吸热。

动力电池冷却时，制冷剂的流动路线为：压缩机→车内冷凝器→空调制冷电磁阀→空气换热电磁阀→单向阀5→单向阀2→电池电子膨胀阀→动力电池直冷直热板→电池冷却电磁阀→单向阀3→气液分离器→压缩机。

图8 电池冷却

最后来看下热泵空调系统的各个ECU之间的连接，各个之间的接口就不整理成表格了，直接上图。