一种高原轨道车辆的跨临界CO2空调热泵系统控制方法

一种高原轨道车辆的跨临界co2空调热泵系统控制方法
技术领域
1.本发明涉及轨道车辆空调控制技术领域，特别涉及一种高原轨道车辆的跨临界co2空调热泵系统控制方法。


背景技术：

2.随着环保标准的不断提高，传统hfcs制冷剂gwp指数高与低温制热差的缺点日渐突出，而co2作为一种绿色环保的天然制冷剂，其全球变暖潜能指数gwp仅为1，具有良好的低温制热性能，是未来轨道交通制冷剂的发展方向。
3.目前轨道车辆上的co2空调热泵系统的研发主要针对平原地区，即常规大气压力地区。目前已经有动车组在高原地区行驶，并且青藏铁路也早已通车，针对高原轨道车辆的co2空调热泵系统的探究还几乎空白。高原轨道车辆海拔最高将近5100m，海拔升高空气密度降低，换热能力下降，为保证系统性能，需要调节室内和室外风机的风量，同时一般情况下随着室外大气压力减小，环境温度下降，制冷时空调冷负荷减小，所需的风量减小，而制热时热泵热负荷增加，所需的风量增加，另外风量增加会导致风机功耗增加，系统总体性能可能会下降，因此室内风量的控制需要综合考虑这几个方面的因素。除了室内风量，新风量越高，热负荷越大，也会影响系统性能，同时新风量的调节又涉及到氧气浓度与二氧化碳的调节。最后，co2循环存在最优排气压力，在该压力下系统能效最高，因此需要找到适用于高原列车空调热泵系统的最优排气压力尽可能降低系统能耗。
4.现有技术中，高原轨道车辆的室内风量一般分为两档，强风与弱风，针对于变化的海拔环境尚未提出针对性的控制方法，并且也没有考虑到新风量对系统性能的影响。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对高原轨道车辆上述技术问题，提供一种高原轨道车辆的跨临界co2空调热泵系统控制方法，本发明中调节高原轨道车辆室内风量与新风量适应变化的室外大气压力并提出适用于高原运行的最优排气压力，能够尽可能降低高原轨道车辆的跨临界co2空调热泵系统的能耗。
6.本发明采用的技术方案如下：
7.一种高原轨道车辆的跨临界co2空调热泵系统控制方法，其特征在于，所述跨临界co2空调热泵系统包括空调热泵系统，包括如下步骤：
8.s1、确定初始室内风量，根据空调热泵系统的cop变化对高原轨道车辆的室内风量进行调节并找到最优室内风量，监测内空气的氧浓度与二氧化碳浓度是否处于正常范围，若氧浓度与二氧化碳浓度处于正常范围则不调节空调热泵系统中的新风阀开度，若不在正常范围内则调节新风阀开度以使氧浓度与二氧化碳浓度处于正常范围，同时实时计算空调热泵系统的最优排气压力以保证实时控制空调热泵系统运行在最优排气压力；
9.s2、确定室内风量后再次调节新风阀开度以找到当前室内风量下最优新风阀开度以提升cop，同时计算最优排气压力；
10.s3、再次调节室内风量以寻找最优室内风量并实时计最优排气压力，若cop增加，则室内风量为此次调节风量值，若cop降低，则室内风量为此次调节前的室内风量值并不再调节室内风量；同理，调节室内风量后再次调节新风阀开度并实时计算最优排气压力，若cop增加，则新风阀开度为此次调节值，若cop降低，则新风阀为此次调节前的新风阀开度值并不再调节新风阀开度；
11.s4、判断一段时间内调节次数是否达到预设次数，若满足，则保持室内风量、新风阀开度、排气压力不变，否则返回步骤s3。
12.优选的：
13.cop＝ρ
×v×△
h/(uc×
ic+u
fin
×ifin
+u
fout
×ifout
)
14.其中：ρ为空气密度，v为室内风量，
△
h为空调热泵系统中室内换热器的空气进口和空气出口焓差，uc为压缩机电机电压，ic为压缩机电机电流，u
fin
为室内风机电机的电压，i
fin
为室内风机电机的电流，u
fout
为室外风机电机的电压，i
fout
为室外风机电机的电流。
15.优选的，根据车厢容积、室外大气压力与环境温度确定初始室内风量，初始室内风量和室内风量调节的具体过程包括：
16.在制冷运行模式下，初始室内风量vc0＝fc(d，t
amb
，p0)，若车厢温度ta达到设定温度ts℃
±
0.5℃，计算cop后，室内风量减小
△
vc，
△
vc＝fc(
△
t
amb
，
△
p
amb
)，预设时间后再次计算cop，若cop增加，则室内风量减小
△
v，若减小室内风量后cop减小，则室内风量增大
△
v，直到cop最大则室内风量保持不变；
17.在制热运行模式下，初始室内风量vh0＝fh(d，t
amb
，p
amb
)，若车厢温度ta达到设定温度ts℃
±
0.5℃，计算cop后，室内风量减小
△
vh，
△
vh＝fh(
△
t
amb
，
△
p
amb
)，预设时间后再次计算cop，若cop增加，则室内风量继续减小
△
vh，若减小室内风量后cop减小，则室内风量增大
△
vh，直到cop最大则室内风量保持不变；
18.其中，d为车厢容积，t
amb
为环境温度，p
amb
为室外大气压力。
19.优选的，通过调节新风阀开度来控制氧浓度与二氧化碳浓度的过程包括如下步骤：
20.步骤1、设定氧浓度w
o2
的下限为zl
o2
、上限为zh
o2
，二氧化碳浓度w
co2
的上限为z
co2
；
21.步骤2、监测室内氧浓度w
o2
和二氧化碳浓度w
co2
；
22.步骤3、在当前室内风量下，若监测到w
o2
≥zh
o2
、w
co2
≥z
co2
，则增大新风比；若监测到w
o2
≤zl
o2
、w
co2
≥z
co2
，则增加氧浓度并增大新风比；若监测到w
o2
≤zl
o2
、w
co2
≤z
co2
，则减小新风比；若监测到w
o2
≥zl
o2
、w
co2
≥z
co2
，则增大新风比；若监测到zl
o2
＜w
o2
＜zh
o2
且w
co2
＜z
co2
，则新风比不变；在调节新风比时将浓度差转换为新风阀变化量δr
fresh
＝a
×
f(w
o2
，w
co2
，zh
o2
，zl
o2
，z
co2
)，其中a为步长调节系数；
23.步骤4、在确定室内风量后，计算系统cop；先减小新风比δr，如果cop增大且二氧化碳浓度与氧浓度处于正常范围，则继续减小新风比δr(n)＝b
×
|cop(n)-cop(n-1)|，其中b为步长调节系数，δr(n)为该次新风比变化量，cop(n)为该次调节时cop，cop(n-1)为上次调节时cop，再次计算cop，如果cop增加且二氧化碳浓度与氧浓度处于正常范围则减小新风比直到cop最大，如果减小新风比时二氧化碳浓度与氧浓度高于各自的上限时，则先确保安全性，增加新风比；如果先减小新风比，cop减小，则增加新风比，如果cop增大且氧浓度处于正常范围，则继续增大新风比直到cop最大，如果增加新风比时氧浓度低于正常范围，则
先确保氧浓度。
24.优选的，最优排气压力p
op
＝f(t
amb
，r
fresh
，p
amb
，v)，其中，t
amb
为环境温度，r
fresh
为新风比，p
amb
为室外大气压力，v为室内风量，最优排气压力通过实验获得。
25.优选的，空调热泵系统包括压缩机、电子四通阀、室外换热器、膨胀阀、室内换热器、气液分离器、回热器、室外风机、室内风机、新风阀、氧浓度探头、二氧化碳浓度探头和数据采集与处理中心，压缩机、室外换热器、室内换热器和气液分离器分别与电子四通阀的不同接口连接，室外风机的一侧与压缩机以及室外换热器连接，室外风机的另一侧与室内换热器以及气液分离器连接，室外风机与室内换热器连接的管路上设有膨胀阀；室内换热器设置于新风通道上，新风通道上在室内换热器的上游设有室内风机，新风通道的入口设有新风阀，新风通道的出口与高原轨道车辆的室内连通，氧浓度探头和二氧化碳浓度探头均设置于高原轨道车辆的室内，室外风机设置于室外换热器处；
26.数据采集与处理中心用于采集信号和发出控制信号，采集的信号包括：压缩机电机电压、压缩机电机电压电流、室内风机电机的电压、室内风机电机的电流、室外风机电机的电压、室外风机电机的电流、室内空气密度、室内风量、室内换热器空气进口和出口的焓差、室外大气压力、环境温度、车厢温度、新风比、氧浓度和二氧化碳浓度；发出的控制信号包括室内风量、新风比和新风阀开度。
27.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
28.现有技术中，高原轨道车辆的室内风量一般分为两档，强风与弱风，针对于变化的海拔环境尚未提出针对性的控制方法，仅有两档风量无法应对列车在高原行驶的各种工况，会造成制冷量与制热量的短缺或过剩，并且新风比对系统性能也有着重要的影响，现有高原轨道车辆技术也没有考虑到新风比对系统性能的影响；本发明不仅二氧化碳循环系统清洁高效，而且控制方法考虑了室外大气压力变化对系统性能的影响，调节室内风量与新风量适应变化的室外大气压力，改善了列车在高原行驶时室外大气压力变化时系统性能恶化或系统产能过剩的状况，并兼顾车内空气质量，同时针对跨临界co2循环提出使用于高原轨道车辆的最优排气压力，考虑了室外大气压力等因素对最优排气压力的影响，节约高原列车空调热泵系统能耗，提升列车整体性能。
附图说明
29.图1是一种高原轨道车辆的跨临界co2空调热泵系统的结构示意图。
30.图中，1压缩机、2电子四通阀、3室外换热器、4膨胀阀、5室内换热器、6气液分离器、7回热器、8室外风机、9室内风机、10新风阀、11氧浓度探头、12二氧化碳浓度探头、13数据采集与处理中心。
具体实施方式
31.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
32.参见附图1，高原轨道车辆的跨临界co2空调热泵系统包括空调热泵系统与控制系统；
33.空调热泵系统包括压缩机1、电子四通阀2、室外换热器3、膨胀阀4、室内换热器5、气液分离器6、回热器7、室外风机8、室内风机9、新风阀10、氧浓度探头11、二氧化碳浓度探
头12和数据采集与处理中心13。系统主要工作模式为夏季制冷模式与冬季制热模式，制冷模式时，电子四通阀的a口与b口相连、c口与d口相连；制热模式时，电子四通阀的a口与d口相连、b口与c口相连。所选膨胀阀4为可调膨胀阀、室内风机9为变频风机、新风阀10为可调新风阀。
34.信号采集、数据计算与发出控制指令均在数据采集与处理中心13进行，需要采集的信号包括但不限于压缩机1电机电压uc与电流ic、室内风机9电机的电压u
fin
与电流i
fin
，室外风机8电机的电压u
fout
与电流i
fout
，室内空气密度ρ，室内风量v，室内侧换热器5空气进出口焓差
△
h、室外大气压力p
amb
、环境温度t
amb
、车厢温度ta、新风比r
fresh
、氧浓度w
o2
、二氧化碳浓度w
co2
，需要发出控制的信号包括但不限于室内风量、新风比、新风阀开度。
35.控制系统，用于控制空调热泵系统适应变化的海拔环境，主要包括调节室内风量与新风比，寻找系统最优运行工况点，根据关联式控制压缩机排气压力，有效提升系统能效。控制系统需要先根据室外大气压力与环境温度确定初始室内风量，再根据系统cop变化量对室内风量进行调节并找到最优室内风量，在调节室内风量同时调节新风阀开度，保证车内空气的氧浓度与二氧化碳浓度正常，确定室内风量后再次调节新风阀开度以提高系统能效，同时实时计算系统最优排气压力以保证实时控制系统运行在最优排气压力。
36.具体的，本发明高原轨道车辆的跨临界co2空调热泵系统控制方法，包括步骤：
37.s1、根据车厢容积、室外大气压力与环境温度确定初始室内风量，根据空调热泵系统cop变化对室内风量进行调节并找到最优室内风量，并监测车内空气的氧浓度与二氧化碳浓度是否处于正常范围，若处于正常范围则不调节新风阀开度，若不在正常范围内则需调节新风阀开度以确保氧浓度与二氧化碳浓度处于正常范围，同时实时计算最优排气压力以保证实时控制空调热泵系统运行在最优排气压力；
38.s2、确定室内风量后再次调节新风阀开度以找到当前室内风量下最优新风阀开度以提升cop，同时计算系统最优排气压力；
39.s3、再次调节室内风量以寻找最优室内风量并实时计算最优排气压力，若cop增加，则室内风量为此次调节风量值，若cop降低，则室内风量为此次调节前的室内风量值并不再调节室内风量；同理，调节室内风量后再次调节新风阀开度并实时计算系统最优排气压力，若cop增加，则新风阀开度为此次调节值，若cop降低，则新风阀为此次调节前的新风阀开度值并不再调节新风阀开度；
40.s4、判断一段时间h内调节次数是否达到k次，若满足，则保持室内风量、新风阀开度、系统排气压力不变，否则返回步骤s3；
41.具体的，本发明上述方案中，空调热泵系统的cop计算公式如下：
42.cop＝w/(pc+p
fin
+p
fout
)＝ρ
×v×△
h/(uc×
ic+u
fin
×ifin
+u
fout
×ifout
)
43.其中：ρ为空气密度，v为室内风量，
△
h为空调热泵系统中室内换热器的空气进口和空气出口焓差，uc为压缩机电机电压，ic为压缩机电机电流，u
fin
为室内风机电机的电压，i
fin
为室内风机电机的电流，u
fout
为室外风机电机的电压，i
fout
为室外风机电机的电流；p
fin
为室内风机功耗，p
fout
为室外风机功耗，pc为压缩机功耗，w为室内换热量。
44.具体的，本发明上述方案中，室内风量调节方法包含如下过程：
45.根据车厢尺寸d、环境温度t
amb
、室外大气压力p
amb
，根据关联式选择初始室内风量，具体的控制关系式根据定量关系，按以下函数通过有限的实验获得；
46.制冷运行模式下，初始室内风量vc0＝fc(d，t
amb
，p0)，若车厢温度ta达到设定温度ts℃
±
0.5℃，计算cop后，室内风量减小
△
vc，风量变化量
△
vc与环境温度变化量
△
t
amb
与室外大气压力变化量
△
p
amb
有关，
△
vc＝fc(
△
t
amb
，
△
p
amb
)，n分钟后再次计算cop，若cop增加，则室内风量继续减小
△
v，若减小风量后cop减小，则室内风量增大
△
v，直到cop值最大则室内风量保持不变。
47.制热运行模式下，初始室内风量vh0＝fh(d，t
amb
，p
amb
)，由于要求的热泵空调制热负荷相较于制冷负荷小，所以即使室外大气压力变化，室内风量变化相较于制冷模式变化小，并且制热负荷变化随着环境温度相较于制冷模式变化小，所以风量随着环境温度变化也较小，因此风量变化量需要与制冷运行模式采用不同的关联式，若车厢温度ta达到设定温度ts℃
±
0.5℃，计算cop后，室内风量减小
△
vh，
△
vh＝fh(
△
t
amb
，
△
p
amb
)，n分钟后再次计算cop，若cop增加，则室内风量继续减小
△
vh，若减小风量后cop减小，则室内风量增大
△
vh，直到cop值最大则室内风量保持不变
48.具体的，本发明上述方案中，新风量调节方法的具体步骤如下：
49.步骤1、设定o2浓度下限为zl
o2
、上限为zh
o2
，co2浓度上限为z
co2
；
50.步骤2、监测车厢内o2浓度w
o2
、co2浓度w
co2
51.步骤3、在当前室内风量下，若监测o2浓度达到上限浓度、co2浓度达到上限浓度，即w
o2
≥zh
o2
、w
co2
≥z
co2
，则增大新风比；若监测o2浓度达到下限浓度、co2浓度达到上限浓度，即w
o2
≤zl
o2
、w
co2
≥z
co2
，则增加制氧量并增大新风比；若监测o2浓度达到下限浓度、co2浓度达到上限浓度，即w
o2
≤zl
o2
、w
co2
≤z
co2
，则减小新风比；若监测o2浓度达到下限浓度、co2浓度达到上限浓度，即w
o2
≥zl
o2
、w
co2
≥z
co2
，则增大新风量即增大新风比；若监测o2浓度处于下限与上限浓度之间、co2浓度低于上限浓度，即zl
o2
＜w
o2
＜zh
o2
且w
co2
＜z
co2
，则新风比不变；在调节新风比时将浓度差转换为新风阀变化量δr
fresh
＝a
×
f(w
o2
，w
co2
，zh
o2
，zl
o2
，z
co2
)，其中a为步长调节系数。
52.步骤4、在确定室内风量后，计算cop；先减小新风比δr，如果cop增大且co2浓度与o2浓度处于正常范围，则继续减小新风比δr(n)＝b
×
|cop(n)-cop(n-1)|，其中b为步长调节系数，δr(n)为该次新风比变化量，cop(n)为该次调节时系统cop，cop(n-1)为上次调节时系统cop，再次计算cop，如果cop增加且co2浓度与o2浓度处于正常范围则减小新风比直到cop最大，如果减小新风比时co2浓度与o2浓度过高(即高于各自上限)时，则优先确保安全性，增加新风比；如果先减小新风比，系统cop减小，则增加新风比，如果系统cop增大且o2浓度处于正常范围，则继续增大新风比直到cop最大，如果增加新风比时o2浓度低于正常范围，则优先确保o2浓度；
53.具体的，本发明上述方案中，排气压力调节方法包含如下过程：
54.跨临界二氧化碳系统最优排气压力p
op
与蒸发温度和气体冷却器出口温度有关，环境温度t
amb
、新风比r
fresh
、室外大气压力p
amb
、室内风量v对蒸发温度和气体冷却器出口温度影响较大，因此最优排气压力与以上因素有关，即
55.最优排气压力p
op
＝f(t
amb
，r
fresh
，p
amb
，v)
56.具体的控制关系式根据定量关系，按以上函数通过有限的实验获得。计算排气压力后，调节阀开度大小以达到计算最优排气压力，实际排气压力较高则增大阀开度，实际排气压力较低则减小阀开度。
57.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

技术特征：
1.一种高原轨道车辆的跨临界co2空调热泵系统控制方法，其特征在于，所述跨临界co2空调热泵系统包括空调热泵系统，包括如下步骤：s1、确定初始室内风量，根据空调热泵系统的cop变化对高原轨道车辆的室内风量进行调节并找到最优室内风量，监测内空气的氧浓度与二氧化碳浓度是否处于正常范围，若氧浓度与二氧化碳浓度处于正常范围则不调节空调热泵系统中的新风阀开度，若不在正常范围内则调节新风阀开度以使氧浓度与二氧化碳浓度处于正常范围，同时实时计算空调热泵系统的最优排气压力以保证实时控制空调热泵系统运行在最优排气压力；s2、确定室内风量后再次调节新风阀开度以找到当前室内风量下最优新风阀开度以提升cop，同时计算最优排气压力；s3、再次调节室内风量以寻找最优室内风量并实时计最优排气压力，若cop增加，则室内风量为此次调节风量值，若cop降低，则室内风量为此次调节前的室内风量值并不再调节室内风量；同理，调节室内风量后再次调节新风阀开度并实时计算最优排气压力，若cop增加，则新风阀开度为此次调节值，若cop降低，则新风阀为此次调节前的新风阀开度值并不再调节新风阀开度；s4、判断一段时间内调节次数是否达到预设次数，若满足，则保持室内风量、新风阀开度、排气压力不变，否则返回步骤s3。2.根据权利要求1所述的一种高原轨道车辆的跨临界co2空调热泵系统控制方法，其特征在于：cop＝ρ
×v×△
h/(u
c
×
i
c
+u
fin
×
i
fin
+u
fout
×
i
fout
)其中：ρ为空气密度，v为室内风量，
△
h为空调热泵系统中室内换热器的空气进口和空气出口焓差，u
c
为压缩机电机电压，i
c
为压缩机电机电流，u
fin
为室内风机电机的电压，i
fin
为室内风机电机的电流，u
fout
为室外风机电机的电压，i
fout
为室外风机电机的电流。3.根据权利要求1所述的一种高原轨道车辆的跨临界co2空调热泵系统控制方法，其特征在于，根据车厢容积、室外大气压力与环境温度确定初始室内风量，初始室内风量和室内风量调节的具体过程包括：在制冷运行模式下，初始室内风量vc0＝fc(d，t
amb
，p0)，若车厢温度t
a
达到设定温度ts℃
±
0.5℃，计算cop后，室内风量减小
△
vc，
△
vc＝fc(
△
t
amb
，
△
p
amb
)，预设时间后再次计算cop，若cop增加，则室内风量减小
△
v，若减小室内风量后cop减小，则室内风量增大
△
v，直到cop最大则室内风量保持不变；在制热运行模式下，初始室内风量vh0＝fh(d，t
amb
，p
amb
)，若车厢温度t
a
达到设定温度t
s
℃
±
0.5℃，计算cop后，室内风量减小
△
vh，
△
vh＝fh(
△
t
amb
，
△
p
amb
)，预设时间后再次计算cop，若cop增加，则室内风量继续减小
△
vh，若减小室内风量后cop减小，则室内风量增大
△
vh，直到cop最大则室内风量保持不变；其中，d为车厢容积，t
amb
为环境温度，p
amb
为室外大气压力。4.根据权利要求1所述的一种高原轨道车辆的跨临界co2空调热泵系统控制方法，其特征在于，通过调节新风阀开度来控制氧浓度与二氧化碳浓度的过程包括如下步骤：步骤1、设定氧浓度w
o2
的下限为zl
o2
、上限为zh
o2
，二氧化碳浓度w
co2
的上限为z
co2
；步骤2、监测室内氧浓度w
o2
和二氧化碳浓度w
co2
；步骤3、在当前室内风量下，若监测到w
o2
≥zh
o2
、w
co2
≥z
co2
，则增大新风比；若监测到w
o2
≤zl
o2
、w
co2
≥z
co2
，则增加氧浓度并增大新风比；若监测到w
o2
≤zl
o2
、w
co2
≤z
co2
，则减小新风比；若监测到w
o2
≥zl
o2
、w
co2
≥z
co2
，则增大新风比；若监测到zl
o2
＜w
o2
＜zh
o2
且w
co2
＜z
co2
，则新风比不变；在调节新风比时将浓度差转换为新风阀变化量δr
fresh
＝a
×
f(w
o2
，w
co2
，zh
o2
，zl
o2
，z
co2
)，其中a为步长调节系数；步骤4、在确定室内风量后，计算系统cop；先减小新风比δr，如果cop增大且二氧化碳浓度与氧浓度处于正常范围，则继续减小新风比δr(n)＝b
×
|cop(n)-cop(n-1)|，其中b为步长调节系数，δr(n)为该次新风比变化量，cop(n)为该次调节时cop，cop(n-1)为上次调节时cop，再次计算cop，如果cop增加且二氧化碳浓度与氧浓度处于正常范围则减小新风比直到cop最大，如果减小新风比时二氧化碳浓度与氧浓度高于各自的上限时，则先确保安全性，增加新风比；如果先减小新风比，cop减小，则增加新风比，如果cop增大且氧浓度处于正常范围，则继续增大新风比直到cop最大，如果增加新风比时氧浓度低于正常范围，则先确保氧浓度。5.根据权利要求1所述的一种高原轨道车辆的跨临界co2空调热泵系统控制方法，其特征在于，最优排气压力p
op
＝f(t
amb
，r
fresh
，p
amb
，v)，其中，t
amb
为环境温度，r
fresh
为新风比，p
amb
为室外大气压力，v为室内风量，最优排气压力通过实验获得。6.根据权利要求1所述的一种高原轨道车辆的跨临界co2空调热泵系统控制方法，其特征在于，空调热泵系统包括压缩机(1)、电子四通阀(2)、室外换热器(3)、膨胀阀(4)、室内换热器(5)、气液分离器(6)、回热器(7)、室外风机(8)、室内风机(9)、新风阀(10)、氧浓度探头(11)、二氧化碳浓度探头(12)和数据采集与处理中心(13)，压缩机(1)、室外换热器(3)、室内换热器(5)和气液分离器(6)分别与电子四通阀(2)的不同接口连接，室外风机(7)的一侧与压缩机(1)以及室外换热器(3)连接，室外风机(7)的另一侧与室内换热器(5)以及气液分离器(6)连接，室外风机(7)与室内换热器(5)连接的管路上设有膨胀阀(4)；室内换热器(5)设置于新风通道上，新风通道上在室内换热器(5)的上游设有室内风机(9)，新风通道的入口设有新风阀(10)，新风通道的出口与高原轨道车辆的室内连通，氧浓度探头(11)和二氧化碳浓度探头(12)均设置于高原轨道车辆的室内，室外风机(8)设置于室外换热器(3)处；数据采集与处理中心(13)用于采集信号和发出控制信号，采集的信号包括：压缩机电机电压、压缩机电机电压电流、室内风机电机的电压、室内风机电机的电流、室外风机电机的电压、室外风机电机的电流、室内空气密度、室内风量、室内换热器空气进口和出口的焓差、室外大气压力、环境温度、车厢温度、新风比、氧浓度和二氧化碳浓度；发出的控制信号包括室内风量、新风比和新风阀开度。7.根据权利要求6所述的一种高原轨道车辆的跨临界co2空调热泵系统控制方法，其特征在于，膨胀阀(4)采用调膨胀阀，室内风机(9)采用变频风机，新风阀(10)采用可调新风阀。

技术总结
本发明公开了一种高原轨道车辆的跨临界CO2空调热泵系统控制方法，针对高原轨道车辆，本发明控制方法包括调节室内风量以匹配随着海拔变化的冷负荷与热负荷，并寻找最优风量；调节新风比以确保车厢的氧浓度与二氧化碳浓度处于安全范围，并寻找最小新风比；实时计算二氧化碳循环最优排气压力。系统使用制冷剂二氧化碳，节能环保；控制方法旨在满足系统正常功能的同时，减少能源浪费、有效提升系统能效。有效提升系统能效。有效提升系统能效。


技术研发人员：曹锋 任佳航 宋昱龙 刘宇轩
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2022.12.01
技术公布日：2023/3/7