本文针对纯电动汽车热泵空调系统进行了理论模型仿真与试验 研究。主要研究内容及成果如下:(1)对电机电池的温度特性进 行研究,对整车热负荷进行研究与计算。
(2)建立纯电动汽车热泵系统及其主要零部件的稳态仿真模型, 并进行精度验证,换热量平均相对误差均±15%以内,符合精度要 求,该模型可用于稳态工况点的性能预测与分析。(3)考虑冬季 室外换热器结霜与换热能力问题,对微通道平行流换热器与小管 径翅片管换热器进动汽车由于具有低噪声,低排放,高能效等优点,在全球环境 持续恶劣,能源危机日益严重的环境下成为国内外研究的热点。 相比于传统燃油车,纯电动汽车冬季无法利用发动机余热进行制 热采暖,需设计集制冷与制热双向运行的热泵型空调系统;需同 时兼顾电池冷却与电机余热回收;考虑电动车的续航里程,其热 泵空调系统更关注于能效比。
(5)对整车进行试验研究,在不同环境温度下运行30分钟,制热模 式系统制热量最大为4901W,COP最大为1.86;制冷模式系统制冷 量为5336W,COP为1.6,均满足系统需求。
分别进行稳态模型建立与实验结果对比,平行流换热器换热能力 优于小管径翅片管换热器,作为冷凝器时换热量提升3%-8%,作为 蒸发器时提升11.5%-17.5%。(4)设计并搭建纯电动汽车热泵系 统台架。
为了探究热泵系统性能,进行变工况系统试验,包括最佳制冷剂 充注量试验研究,最佳膨胀阀的开度试验研究,制冷性能试验研 究,制热性能实验研究以及变车速试验研究。结果表明关闭电机 模拟热回路,系统最佳充注量为660g,打开该回路,系统最佳充注 量为800g;不论制冷与制热工况,均存在一个最佳膨胀阀的开度 使得系统获得最佳COP;对电机余热回收的热泵系统能显著地提 高系统制热量和COP;换热能力随迎面车速的增加而增加,同时系 统压缩机功率下降,COP会大幅增加。