电动汽车热泵空调系统制热性能和控制策略研究
发布时间：2021-08-16 18:14
在环境污染和能源危机日益严峻的今天,纯电动汽车已成为现代汽车产业发展的主要方向。热泵空调具有高效、节能等优势。在纯电动汽车上应用热泵空调技术,可以降低空调系统的能耗,对提升电动汽车续航里程具有重要意义。针对纯电动汽车热泵空调系统在低温工况制热速度慢、效率低等问题,本文提出了复合热源热泵空调系统,并对该系统的制热性能进行研究。另外,针对电动汽车热泵空调系统运行工况复杂,且具有非线性和滞后性的控制特点,本文进行了热泵空调系统控制方法研究。论文的主要工作包括:1.热泵空调系统模型研究本文对热泵空调系统进行理论研究,并简要介绍热泵空调的工作原理。在AMESim环境中建立热泵空调系统仿真模型,并采集多种工况下某车型热泵空调系统制热模式的实验数据,完成热泵空调系统仿真模型的验证。2.复合热源热泵空调系统性能分析在仿真模型基础上,本文将提出的复合热源热泵空调系统与单热源热泵空调系统在多种工况下进行制热性能对比。仿真结果表明,复合热源热泵空调系统可以有效回收驱动电机余热,降低蒸发器换热负荷,并提高热泵空调系统制热性能。3.基于模糊PID和BP-PID的控制方法研究面对热泵空调系统这类具有非线性、时变性...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
013年-2019年新能源汽车销量在能源危机和环境污染的压力下，新能源汽车应运而生
重庆邮电大学硕士学位论文第1章引言2无论新能源车辆还是传统车辆，都需要一个安逸的驾乘环境。空调系统具有制热、制冷、除雾、除霜、吹风和过滤等功能，可以在复杂多变的行车条件下为驾乘人员提供舒适的车内环境。作为能耗最大的汽车辅助系统，空调系统的能耗会限制纯电动汽车的续航里程[2]。纯电动汽车电池容量有限，续航里程较短，因此对空调系统的能耗和效率有较严格的要求。由于驱动系统不同，传统燃油汽车与纯电动汽车的空调系统也存在差异。制冷模式时，传统燃油汽车利用发动机驱动空调系统，工质通过蒸发器带走乘员舱的热量；制热模式时，发动机的冷却液通过暖风芯体对乘员舱加热。纯电动汽车空调系统制冷方式虽与传统燃油汽车一样，但须通过电力驱动，且没有发动机余热可以利用。目前，绝大多数电动汽车采用电加热的方式来满足乘员舱冬季采暖需求，如吉利帝豪EV450、长安逸动EV460和蔚来ES8等车型。然而，这种制热方式的制热效率小于1，且制热能耗约占整车能耗33%，大大缩短了纯电动汽车的续驶里程[3]。电动汽车整车能耗比例如图1.2所示。图1.2电动汽车整车能耗比例图热泵是一种高效节能的制热技术，且在家用空调已有成熟的应用。热泵空调系统冷暖一体，且其制热效率高于电加热系统，可有效提高电动汽车的续航能力。目前车用热泵空调系统仍存在一些难题，如在低温工况下，热泵空调系统存在制热效率降低、制热速度慢等问题。目前对热泵空调的研究中大多采用PID传统控制方法，且未考虑回收利用动力系统的余热。故研究开发出一种高效节能的热泵空调系统和相匹配的控制方法，对提升热泵空调在低温下的适用性，提高续航里程以及推广电动汽车有着重要的意义。
重庆邮电大学硕士学位论文第2章热泵空调系统模型建立与验证162.2.5其他辅助元件辅助元件的作用是确保热泵空调系统能够平稳运行，主要包括风机、单向阀、四通换向阀、储液干燥器等。风机可以增加换热器空气侧的空气流量，提高空气侧的换热系数，还能控制系统的送风量。单向阀可以防止工质倒流。四通换向阀通过改变工质的循环方向，切换热泵空调系统的制冷、制热模式。储液干燥器可以储存多余的液态工质，并过滤工质中的水分和杂质。2.3热泵空调系统模型建立与验证2.3.1热泵空调模型为了对低温工况下电动汽车热泵空调的制热性能以及控制方法进行研究，本文结合热泵空调的工作原理，通过管路依次将AMESim中相关子模型连接起来，构成电动汽车热泵空调系统制热模式仿真总模型，如图2.3所示。图2.3电动汽车热泵空调系统制热模式仿真模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]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)
[3]电动汽车热泵空调发展概述[J]. 郑思宇,魏名山,宋盼盼. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(08)
[4]基于新型模糊PID算法的恒温控制系统研究[J]. 胡冬雪,张宗达,王睿,杨罕. 吉林大学学报(信息科学版). 2018(03)
[5]基于趋近律滑模控制的智能车辆轨迹跟踪研究[J]. 姜立标,吴中伟. 农业机械学报. 2018(03)
[6]采用涡旋压缩机的电动汽车空调准双级压缩热泵性能实验研究[J]. 唐景春,李晨凯,叶斌,孟晓磊. 制冷学报. 2018(01)
[7]压缩机转速对新能源汽车空调制冷性能的影响[J]. 武卫东,余强元,吴佳玮,栾忠骏. 流体机械. 2017(11)
[8]基于BP-PID的电主轴单元闭环稳定性温控策略[J]. 张艺凡,王萍,高卫国,刘腾,郭悟斌,张大卫. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2017(08)
[9]电动汽车冬季负荷特性研究[J]. 张子琦,李万勇,张成全,施骏业,陈江平. 制冷学报. 2016(05)
[10]热泵型电动汽车空调系统设计和实验研究[J]. 黄朝宗,刘向农,陈恩林. 低温与超导. 2016(08)
博士论文
[1]纯电动客车变频热泵空调系统及其优化控制研究[D]. 彭庆红.华南理工大学 2017
[2]基于热泵的纯电动汽车热管理系统的实验研究与仿真分析[D]. 田镇.上海交通大学 2016
[3]纯电动汽车水冷永磁同步电机多工况热特性及冷却系统研究[D]. 刘蕾.合肥工业大学 2015
[4]电动汽车热泵空调系统性能及其影响因素的试验研究[D]. 彭发展.北京理工大学 2015
硕士论文
[1]电动车动力电池热管理与空调系统联合仿真及控制技术研究[D]. 吴祯利.吉林大学 2015
[2]电动汽车空调压缩机控制系统设计[D]. 王帆.武汉理工大学 2015
[3]汽车自动空调控制系统研究与开发[D]. 刘忠宝.吉林大学 2011
本文编号：3346155
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
013年-2019年新能源汽车销量在能源危机和环境污染的压力下，新能源汽车应运而生
重庆邮电大学硕士学位论文第1章引言2无论新能源车辆还是传统车辆，都需要一个安逸的驾乘环境。空调系统具有制热、制冷、除雾、除霜、吹风和过滤等功能，可以在复杂多变的行车条件下为驾乘人员提供舒适的车内环境。作为能耗最大的汽车辅助系统，空调系统的能耗会限制纯电动汽车的续航里程[2]。纯电动汽车电池容量有限，续航里程较短，因此对空调系统的能耗和效率有较严格的要求。由于驱动系统不同，传统燃油汽车与纯电动汽车的空调系统也存在差异。制冷模式时，传统燃油汽车利用发动机驱动空调系统，工质通过蒸发器带走乘员舱的热量；制热模式时，发动机的冷却液通过暖风芯体对乘员舱加热。纯电动汽车空调系统制冷方式虽与传统燃油汽车一样，但须通过电力驱动，且没有发动机余热可以利用。目前，绝大多数电动汽车采用电加热的方式来满足乘员舱冬季采暖需求，如吉利帝豪EV450、长安逸动EV460和蔚来ES8等车型。然而，这种制热方式的制热效率小于1，且制热能耗约占整车能耗33%，大大缩短了纯电动汽车的续驶里程[3]。电动汽车整车能耗比例如图1.2所示。图1.2电动汽车整车能耗比例图热泵是一种高效节能的制热技术，且在家用空调已有成熟的应用。热泵空调系统冷暖一体，且其制热效率高于电加热系统，可有效提高电动汽车的续航能力。目前车用热泵空调系统仍存在一些难题，如在低温工况下，热泵空调系统存在制热效率降低、制热速度慢等问题。目前对热泵空调的研究中大多采用PID传统控制方法，且未考虑回收利用动力系统的余热。故研究开发出一种高效节能的热泵空调系统和相匹配的控制方法，对提升热泵空调在低温下的适用性，提高续航里程以及推广电动汽车有着重要的意义。
重庆邮电大学硕士学位论文第2章热泵空调系统模型建立与验证162.2.5其他辅助元件辅助元件的作用是确保热泵空调系统能够平稳运行，主要包括风机、单向阀、四通换向阀、储液干燥器等。风机可以增加换热器空气侧的空气流量，提高空气侧的换热系数，还能控制系统的送风量。单向阀可以防止工质倒流。四通换向阀通过改变工质的循环方向，切换热泵空调系统的制冷、制热模式。储液干燥器可以储存多余的液态工质，并过滤工质中的水分和杂质。2.3热泵空调系统模型建立与验证2.3.1热泵空调模型为了对低温工况下电动汽车热泵空调的制热性能以及控制方法进行研究，本文结合热泵空调的工作原理，通过管路依次将AMESim中相关子模型连接起来，构成电动汽车热泵空调系统制热模式仿真总模型，如图2.3所示。图2.3电动汽车热泵空调系统制热模式仿真模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]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)
[3]电动汽车热泵空调发展概述[J]. 郑思宇,魏名山,宋盼盼. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(08)
[4]基于新型模糊PID算法的恒温控制系统研究[J]. 胡冬雪,张宗达,王睿,杨罕. 吉林大学学报(信息科学版). 2018(03)
[5]基于趋近律滑模控制的智能车辆轨迹跟踪研究[J]. 姜立标,吴中伟. 农业机械学报. 2018(03)
[6]采用涡旋压缩机的电动汽车空调准双级压缩热泵性能实验研究[J]. 唐景春,李晨凯,叶斌,孟晓磊. 制冷学报. 2018(01)
[7]压缩机转速对新能源汽车空调制冷性能的影响[J]. 武卫东,余强元,吴佳玮,栾忠骏. 流体机械. 2017(11)
[8]基于BP-PID的电主轴单元闭环稳定性温控策略[J]. 张艺凡,王萍,高卫国,刘腾,郭悟斌,张大卫. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2017(08)
[9]电动汽车冬季负荷特性研究[J]. 张子琦,李万勇,张成全,施骏业,陈江平. 制冷学报. 2016(05)
[10]热泵型电动汽车空调系统设计和实验研究[J]. 黄朝宗,刘向农,陈恩林. 低温与超导. 2016(08)
博士论文
[1]纯电动客车变频热泵空调系统及其优化控制研究[D]. 彭庆红.华南理工大学 2017
[2]基于热泵的纯电动汽车热管理系统的实验研究与仿真分析[D]. 田镇.上海交通大学 2016
[3]纯电动汽车水冷永磁同步电机多工况热特性及冷却系统研究[D]. 刘蕾.合肥工业大学 2015
[4]电动汽车热泵空调系统性能及其影响因素的试验研究[D]. 彭发展.北京理工大学 2015
硕士论文
[1]电动车动力电池热管理与空调系统联合仿真及控制技术研究[D]. 吴祯利.吉林大学 2015
[2]电动汽车空调压缩机控制系统设计[D]. 王帆.武汉理工大学 2015
[3]汽车自动空调控制系统研究与开发[D]. 刘忠宝.吉林大学 2011
本文编号：3346155
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