电动汽车热泵空调系统性能分析平台设计
发布时间：2021-04-09 06:09
随着社会经济的发展以及环保要求的提升,汽车行业进入了重大的变革期,电动化、智能化、网联化、共享化、国际化成为主流发展方向,对于电动汽车来说,电动汽车的动力源与传统汽车存在着很大的不同,为了适应汽车的动力源的更换所带来的一系列变化,汽车空调在形式上也需要做出相应的改变。本文基于电动汽车空调系统的功能性需求,设计了一套具有乘员舱制冷与制热、电池冷却与预热、除雾、除霜和PTC加热器加热等多种工作模式的热泵空调系统,该系统在除霜模式下具有更好的乘员舱热舒适性,并且目前针对于热泵空调系统性能的研究大多是基于热力学第一定律的。本文从有效能的角度对系统进行了性能分析,为热泵空调系统总结了优化方向。同时为了节约分析系统性能时的时间与成本,设计并搭建了热泵空调系统性能仿真分析平台,可用于分析不同工作模式下系统的性能。本文的主要研究内容如下:（1）建立了热泵空调系统主要部件的仿真模型,包括涡旋压缩机模型、平行流冷凝器模型、平行流蒸发器模型、板式蒸发器模型、膨胀阀模型,并建立了关于压缩机容积效率与等熵效率预测的RBF神经网络模型;对平行流冷凝器、平行流蒸发器、板式蒸发器仿真模型的精度进行了验证,经验证模型误...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PTC风暖加热器结构图
热器的趋势，结构形式如图1.2所示，水暖PTC加热器采暖系统的结构形式与传统汽车空调采暖系统相似，主要区别是将热源由发动机替换为PTC加热器，将PTC加热器与空调箱内暖风芯体相连，通过冷却液将热量传递给空气，比风暖PTC加热器的出风更为温和，热舒适性更好，并且高电压水暖PTC加热器不需要放置在空调箱内，更为安全。目前国内外很多电动汽车，如TESLAMODELS、福克斯、比亚迪秦等均采用PTC加热器用于采暖[7]，并且针对PTC加热器国内外学者进行了大量的研究。图1.1PTC风暖加热器结构图Fig.1.1PTCairheaterschematic图1.2PTC水暖加热器结构图Fig.1.2PTCwaterheaterschematic
吉林大学硕士学位论文4何贤等人[16]结合热泵空调技术与汽车空调的结构特点，提出了两种热泵空调系统，一种为采用电磁四通阀的两换热器热泵空调系统，如图1.3所示，另一种是采用四个电磁阀进行制冷与制热模式切换的两换热器热泵空调系统，如图1.4所示，并在焓差实验室中进行了制冷制热性能对比分析，在振动实验台上进行了可靠性测试。从性能分析结果可以看出，方案1与方案2在相同工况下的换热量基本相同，两个系统的名义制冷量及制热量均约为2kW，但在环境温度为-15℃的低温工况下制热量急剧下降，小于1kW。从可靠性方面来看，方案1中的四通阀在振动情况下可靠性低，高低压易窜气从而损坏系统零部件。因此综合考虑应该尽量避免使用四通阀。图1.3方案1[16]Fig.1.3Case1图1.4方案2[16]Fig.1.4Case2轩小波等人[17]为了解决室内换热器在制热模式下换热性能不足的问题设计了一种用于电动汽车采暖的三换热器热泵空调系统，如图1.5所示，在室内使用2个串联的换热器，既充分利用了总成中的有限空间，又提升了室内换热器在制热模式下的换热性能。该文还分析了室内换热器数量对热泵空调系统性能的影响，由实验结果分析可得在相同的环境温度下，三换热器系统的制热量大于双换热器系统，并随着环境温度的增大，制热量提升的比例越大。在相同的环境温度下，通过测量除霜出风口温度可知，三换热器系统除霜、除雾速度更快。故可以使用两个室内换热器来缓解热泵空调系统低温工况下制热量低的问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于RBF神经网络的车内声品质预测及分析[J]. 张勇,王坤祥,欧健,柳亚. 控制工程. 2019(11)
[2]跨临界CO2电动汽车空调系统性能分析[J]. 俞彬彬,王丹东,向伟,余浩弘,陈江平. 上海交通大学学报. 2019(07)
[3]电动汽车热泵空调系统在严寒地区的试验研究[J]. 姜继周,李志亮,陈新强,彭大卫,董安乐,冯翠花. 制冷与空调. 2019(06)
[4]应用R410A制冷剂的补气增焓热泵型电动汽车空调的制热性能实验研究[J]. 张磊,贺春辉,张威,何林,肖彪,罗建飞. 暖通空调. 2019(06)
[5]电动汽车热泵空调系统技术研究[J]. 胡志林,张昶,杨钫,付磊. 汽车文摘. 2019(05)
[6]废热回收型纯电动汽车热泵系统试验研究[J]. 李萍,谷波,缪梦华. 上海交通大学学报. 2019(04)
[7]汽车空调产品中PTC电加热器可行性研究[J]. 杨英松. 山东工业技术. 2019(12)
[8]电动空调PTC加热器控制方案设计[J]. 王新树,孔令静,付超,张飞. 北京汽车. 2019(02)
[9]电动汽车热泵空调低温环境应用技术问题分析[J]. 高兵,牟连嵩,张淼. 内燃机与配件. 2019(06)
[10]热泵型纯电动汽车空调系统特性[J]. 张文嵘,刘丽娜,钱程,楼军. 制冷学报. 2018(06)
硕士论文
[1]纯电动汽车用热泵空调系统的开发与仿真研究[D]. 杨雨燊.郑州大学 2019
[2]大型纯电动公交车专用冷暖热泵空调特性研究[D]. 苏飞翔.中原工学院 2019
[3]纯电动汽车热泵空调系统特性研究[D]. 马磊.上海交通大学 2017
[4]电动汽车热泵空调结霜融霜实验研究[D]. 李会喜.华南理工大学 2015
[5]基于微通道平行流蒸发器的电动汽车空调系统性能研究[D]. 方继华.上海交通大学 2015
本文编号：3127072
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PTC风暖加热器结构图
热器的趋势，结构形式如图1.2所示，水暖PTC加热器采暖系统的结构形式与传统汽车空调采暖系统相似，主要区别是将热源由发动机替换为PTC加热器，将PTC加热器与空调箱内暖风芯体相连，通过冷却液将热量传递给空气，比风暖PTC加热器的出风更为温和，热舒适性更好，并且高电压水暖PTC加热器不需要放置在空调箱内，更为安全。目前国内外很多电动汽车，如TESLAMODELS、福克斯、比亚迪秦等均采用PTC加热器用于采暖[7]，并且针对PTC加热器国内外学者进行了大量的研究。图1.1PTC风暖加热器结构图Fig.1.1PTCairheaterschematic图1.2PTC水暖加热器结构图Fig.1.2PTCwaterheaterschematic
吉林大学硕士学位论文4何贤等人[16]结合热泵空调技术与汽车空调的结构特点，提出了两种热泵空调系统，一种为采用电磁四通阀的两换热器热泵空调系统，如图1.3所示，另一种是采用四个电磁阀进行制冷与制热模式切换的两换热器热泵空调系统，如图1.4所示，并在焓差实验室中进行了制冷制热性能对比分析，在振动实验台上进行了可靠性测试。从性能分析结果可以看出，方案1与方案2在相同工况下的换热量基本相同，两个系统的名义制冷量及制热量均约为2kW，但在环境温度为-15℃的低温工况下制热量急剧下降，小于1kW。从可靠性方面来看，方案1中的四通阀在振动情况下可靠性低，高低压易窜气从而损坏系统零部件。因此综合考虑应该尽量避免使用四通阀。图1.3方案1[16]Fig.1.3Case1图1.4方案2[16]Fig.1.4Case2轩小波等人[17]为了解决室内换热器在制热模式下换热性能不足的问题设计了一种用于电动汽车采暖的三换热器热泵空调系统，如图1.5所示，在室内使用2个串联的换热器，既充分利用了总成中的有限空间，又提升了室内换热器在制热模式下的换热性能。该文还分析了室内换热器数量对热泵空调系统性能的影响，由实验结果分析可得在相同的环境温度下，三换热器系统的制热量大于双换热器系统，并随着环境温度的增大，制热量提升的比例越大。在相同的环境温度下，通过测量除霜出风口温度可知，三换热器系统除霜、除雾速度更快。故可以使用两个室内换热器来缓解热泵空调系统低温工况下制热量低的问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于RBF神经网络的车内声品质预测及分析[J]. 张勇,王坤祥,欧健,柳亚. 控制工程. 2019(11)
[2]跨临界CO2电动汽车空调系统性能分析[J]. 俞彬彬,王丹东,向伟,余浩弘,陈江平. 上海交通大学学报. 2019(07)
[3]电动汽车热泵空调系统在严寒地区的试验研究[J]. 姜继周,李志亮,陈新强,彭大卫,董安乐,冯翠花. 制冷与空调. 2019(06)
[4]应用R410A制冷剂的补气增焓热泵型电动汽车空调的制热性能实验研究[J]. 张磊,贺春辉,张威,何林,肖彪,罗建飞. 暖通空调. 2019(06)
[5]电动汽车热泵空调系统技术研究[J]. 胡志林,张昶,杨钫,付磊. 汽车文摘. 2019(05)
[6]废热回收型纯电动汽车热泵系统试验研究[J]. 李萍,谷波,缪梦华. 上海交通大学学报. 2019(04)
[7]汽车空调产品中PTC电加热器可行性研究[J]. 杨英松. 山东工业技术. 2019(12)
[8]电动空调PTC加热器控制方案设计[J]. 王新树,孔令静,付超,张飞. 北京汽车. 2019(02)
[9]电动汽车热泵空调低温环境应用技术问题分析[J]. 高兵,牟连嵩,张淼. 内燃机与配件. 2019(06)
[10]热泵型纯电动汽车空调系统特性[J]. 张文嵘,刘丽娜,钱程,楼军. 制冷学报. 2018(06)
硕士论文
[1]纯电动汽车用热泵空调系统的开发与仿真研究[D]. 杨雨燊.郑州大学 2019
[2]大型纯电动公交车专用冷暖热泵空调特性研究[D]. 苏飞翔.中原工学院 2019
[3]纯电动汽车热泵空调系统特性研究[D]. 马磊.上海交通大学 2017
[4]电动汽车热泵空调结霜融霜实验研究[D]. 李会喜.华南理工大学 2015
[5]基于微通道平行流蒸发器的电动汽车空调系统性能研究[D]. 方继华.上海交通大学 2015
本文编号：3127072
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