广州汽车-电动汽车热泵空调冷凝器空气侧性能模拟与结构优化_吴玮

广州汽车-电动汽车热泵空调冷凝器空气侧性能模拟与结构优化_吴玮
广州汽车-电动汽车热泵空调冷凝器空气侧性能模拟与结构优化_吴玮

第13卷第1

期2 0 1 

3年2月REFRIGERATION AND AIR-CONDITIONING 88-9

1收稿日期:2012-07-

23作者简介:吴玮,硕士,热管理工程师,主要研究方向为电动汽车空调。

电动汽车热泵空调冷凝器空气侧性能

模拟与结构优化

吴玮1) 陈文单1) 付永健1) 何国新1) 许永亮1) 林用满2)

1)

(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院) 2)

中国科学院广州能源研究所)摘 要 电动汽车热泵空调是用于解决电动汽车冬季无法制热的问题,本文设计一种用于电动汽车热泵空调的新型平行流换热器。通过对换热器的冷凝工况进行数值模拟,得到不同入口速度条件下的换热及阻力特性,并与经验公式进行比较,验证数值模拟的正确性。分析不同的翅片倾斜角度及翅片间距下换热及阻力特性变化,

得到优化的结构参数,为电动汽车热泵空调换热器设计提供依据。关键词 电动汽车;热泵空调;冷凝器;数值模拟;结构优化

Simulation and structure op

timization of the condenser ofheat pump 

air conditioner for electric vehiclesWu Wei 1)

 Chen Wendan1)

 Fu Yongjian1)

 He Guoxin1)

 Xu Yongliang1)

 Lin Yong

man2

1)

(Automotive Engineering 

Institute,GAC) 2)(Guangzhou Institute of Energy Conversion,Chinese Academy 

of Sciences)ABSTRACT Electric vehicles(EV)heat pump 

air conditioner is used to solve the heatingproblem of EV in winter.A new type parallel-flow condenser for EV heat pump air condi-tioner is designed.The heat transfer and flow characters under the condensing 

condition ofdifferent inlet velocity are proposed firstly by numerical simulation,and those are com-pared with calculating results of the empirical formular to verify 

the correctness of thesimulation results.The heat transfer and flow characters with different fin ang

le and finpitch are analyzed by numerical simulation to obtain the optimal structure parameters,which provides the basis for the design of heat pump 

air conditioner for electric vehicles.KEY WORDS electric vehicles(EV);heat pump air conditioner;condenser;numericalsimulation;structure op

timization 电动汽车空调与燃油汽车空调有所区别[1

]:

一是压缩机驱动源不同,电动汽车压缩机依靠电动

机带动,燃油汽车压缩机一般由发动机带动;二是电动汽车没有可利用的发动机余热,采暖功能必须由热泵或者辅助电加热装置实现。电动汽车热泵空调

是目前的研究重点之一[1-

3],平行流换热器具有结构

紧凑、换热效率高、质量轻等优点,一般由扁管、散热翅片和集流管组成,现有的燃油汽车空调冷凝器均采用平行流热交换器。对于平行流换热器的研究主要有流动换热机制研究及结构参数对换热性能的影

响研究。Davenp

ort[4

]对大量百叶窗翅片进行了可视化研究,分析了雷诺数对流动状态的影响,提出了空气在百叶窗翅片内的2种流动形态,即低雷诺数下的管导向流和高雷诺数下的百叶窗导向流。

Yujuei Chang[5]和Junqi Dong等[6]通过对百叶窗翅片进行大量的实验研究,整理得到结构参数对

传热及流动性能影响的经验公式,其预测值与实验的平均偏差分别为4.1%和5.6%。

但传统的平行流换热器不适用于电动汽车热泵式空调,因为在冬季热泵制热模式下,传统制冷

 第1期吴玮等:电动汽车热泵空调冷凝器空气侧性能模拟与结构优化·89 

· 空调的冷凝器作为蒸发器使用,翅片上产生凝露后,积水难以流下,导致结霜严重,从而无法用于冬季制热。为了克服这一问题,笔者设计一种新型换

热器用于电动汽车空调[

]。通过倾斜翅片设计,翅片上产生凝露后可顺着翅片迅速流下,由此大幅度减少热交换器的结霜量,有效提高热泵的制热能力,为热泵空调在电动汽车上的应用创造条件。

对于新设计的换热器,需要对其换热及结霜性能进行研究,

而换热器结霜一般采用实验研究。笔者的目的在于通过数值模拟方法,研究新设计的换热器在冷凝工况下的换热性能,

并进行结构参数优化,得到一种满足电动汽车换热性能要求的换热器,为换热器的结霜实验做准备。

1 新型换热器结构设计

换热器包括微通道扁管束、带有百叶窗的翅片、集流管和挡板。微通道扁管束的两端直接插入集流管的槽中,在平行的微通道扁管束间焊接翅片。翅片与微通道扁管间存在一个向下倾斜的角度,呈松树状排列,翅片上产生凝露后可沿着翅片迅速流下,具体结构如图1所示

图1 新型换热器结构

翅片上开有百叶窗,目的在于加大气体侧的流场紊流度,强化空气侧的传热性能。百叶窗的结构如图2所示。图中,Lp为百叶窗间距,θ为百叶窗倾斜角度,δf为翅片厚度,Fp为翅片间距,Fl为空气流动方向的长度。其他结构参数包括翅片倾斜角度θf,百叶窗长度Ll,百叶窗宽度Lh,翅片长度Td,

翅片宽度Fh,扁管间距Tp

。图2 百叶窗结构

2 数值模拟

由于百叶窗翅片结构比较复杂,实验研究复

杂且成本很高,所以数值模拟成为一种研究百叶窗翅片流动和换热的有效研究方法。

2.1 模型设置

百叶窗翅片换热是一个固体壁内的导热与空气对流之间相互耦合的复杂多维对流传热问题,笔者采用Fluent软件进行换热器空气侧传热数值模拟,选取换热器中一个翅片单元为模拟对象。目前对于百叶窗换热研究中,均采用百叶窗间距为特征尺寸,当40≤ReLp

1 200时,百叶窗空气流动为层流[

]。笔者模拟雷诺数均在层流范围内,故选择稳态层流模型。

模型边界条件设置:采用速度入口、压力出口边界条件,上下界面为周期性边界条件。由于微通道扁管内为制冷剂相变过程,温度基本恒定,采用第一类边界条件,设定扁管壁面为恒定壁温333K。

网格划分采用非结构化网格,分为翅片固体区域和空气流动区域,网格数目为268 842。图3所示为固体区域的网格划分

图3 固体区域网格划分

百叶窗翅片结构参数见表1。对入口速度分别为1,3,4,5,6和10m/s时的流动和换热进行模拟,分析其速度场和温度场,从而获得换热器传热及流动性能参数。

表1 百叶窗翅片结构参数

参数

数值翅片长度Td/mm 20翅片宽度Fh/mm 5翅片间距Fp/mm 1.5翅片倾斜角度θf

/(°)30百叶窗个数

10百叶窗间距Lp/mm 1.5百叶窗倾斜角度θ/(°)30百叶窗宽度Lh/mm 4百叶窗长度Ll

/mm 18

 ·90 

·第13卷 

2.2 模拟结果

对入口速度分别为1,3,4,5,6和10m/s时的流动和传热进行模拟,截取X=0.002m平面进行性能参数对比。图4所示为入口速度为5m/s时截面处空气速度矢量图。由图可以看出,空气从左侧进入换热器,靠近固体壁面处速度较小,大部分空气从百叶窗翅片通过,即Davenport[4

]分析的百叶窗导向流。图5所示为选取不同入口速度下截面的空气温度分布情况。由图可以看出,随着入口速度的增大,空气和翅片的换热温差逐渐增大,

换热性能提高。2.3 模型验证

用经验公式计算结果对换热器模拟结果进行验证,主要对比参数为空气侧压降和平均换热系数。空气侧压降为空气入口和出口的总压差,平均换热系数需要根据能量守恒原理进行计算,

h=cpm·

(tout-tin)AΔt

(1

)式中:h为空气和扁管的换热系数;cp为空气定压比热容;m·

为空气质量流量;tout和tin分别为空气出口和入口的平均温度;A为换热面积;Δt为空气和扁管的平均温差。

目前对于不同型式的百叶窗换热器已经进行了大量实验研究,并且拟合了精度较高的换热系数和压降的经验公式,笔者分别采用Yuj

ueiChang等[5

]提供的传热因子经验公式和Junq

iDong[6

]提供的压降公式,将计算结果和模拟结果进行比较,验证数值模拟的正确性。

传热因子j按下式计算:

j=R

e-0.49

Lpθ()90

0.27 

Fp

L()p

-0.14 

Fl

L()p

-0.29 

Td

L()

-0.23

×LlL()p

0.68 

Tp

L()p

-0.28

δf

L()

-0.05

(2

)摩擦因子f按下式计算:f=0.

544 86 Re-0.306 

8Lp

θ()90

0.444 

Fp

L()

-0.992 

5×

Fh

L()p

0.545 8 

LhL()p

-0.200 3 

Ld

L()

0.068 

8(3

)图6所示为模拟结果和经验公式计算的换热系数的比较,模拟结果和经验公式计算结果平均偏差在11%左右,其中入口速度在4~6m/s时偏差小于10%。图7所示为模拟结果和经验公式计算结果的空气侧压降比较,模拟结果和经验公式计算结果平均偏差在14%左右,其中入口速度在3~6m

/s时偏差小于10%。模拟结果和经验公式的偏差处于换热器设计误差范围内,证明了模拟结果的正确性。

3 结构优化

采用相同的数值模拟方法,分析结构参数对换热性能的影响,并且得到优化的结构参数。由于所设计的换热器和常规多元平行流换

热器的差

 第1期吴玮等:电动汽车热泵空调冷凝器空气侧性能模拟与结构优化

·91 

· 别在于翅片的排列,所以模拟的重点为翅片倾斜角度及翅片间距对换热性能的影响。翅片单元其他参数采用常规多元平行流换热器设计参数。3.1 翅片倾斜角度对冷凝器性能的影响

所设计的新型换热器的翅片与微通道扁管存在一个向下倾斜的角度,

呈松树状排列形式。不同的倾斜角度下换热器的紧凑程度不同:倾斜角度越大,比表面积越大,换热器紧凑程度越高;倾斜角度越小越接近常规换热器,

紧凑程度较低。笔者分别模拟6个不同倾斜角度的换热器性能,参数设置如表2所示。其他结构参数见表1,且入口空气速度为5m/s。模拟的平均换热系数和空气侧压降见图8。

表2 各结构翅片倾斜角度设置

参数结构1

结构2结构3结构4结构5结构6θf

/(°)10 20 

25 

30 

40 

50

由图8可看出,随着倾斜角度的增大,换热器空气侧压降增大,

平均换热系数略微降低。由于所设计的新型换热器需要利用倾斜角度保证冷凝水能够顺利流下,且在相同的翅片宽度条件下,一定的倾斜角度能使得换热器比表面积更大,从而换热器结构更加紧凑,符合汽车空调换热器的要求。根据模拟结果,保证其压降在常规换热器压降范围内,综合考虑25°

倾斜角为最优,其平均换热系数为287.7W/(m2

·K),空气侧压降为91.9Pa

。图8 平均换热系数及空气侧压降随翅片倾斜角度的变化

3.2 翅片间距对冷凝器性能影响

翅片间距是决定换热器比表面积的主要参数,

翅片间距越小,比表面积越大,换热器越紧凑。设计合适的翅片间距,保证换热效果的同时,使得换热器压降维持在合理的范围。笔者分别模拟6种不同结构换热器性能,参数设置如表3所示,入口空气速度为5m/s。模拟得到的平均换热系数和空气侧压降如图9所示。

表3 各结构翅片间距参数设置

mm

参数

结构1结构2结构3结构4结构5结构6结构7Fp

1.0 

1.3 

1.4 

1.5 

1.6 

1.8 

2.

图9 平均换热系数及空气侧压降随翅片间距的变化

从模拟结果可知,

随着翅片间距的增大,平均换热系数略微增大,空气侧压降显著降低。由于模拟为速度入口条件,雷诺数变化很小,所以翅片间距下平均换热系数变化不大。但是如果考虑到换热面积的变化,随着翅片间距的增大,换热量是显著降低的。在常规换热器空气侧压降范围内,翅片间距为1.4mm时最优,

其平均换热系数为287.4W/(m2

·K),空气侧压降为99.3Pa

。3.3 结构参数设计

根据模拟优化得到的翅片倾斜角度和翅片间距参数,其他的翅片参数采用文献[9]的优化设计参数,得到电动汽车热泵空调换热器设计参数,如表4所示。可根据设计的换热器参数,进行热泵空调结霜实验。

表4 优化的百叶窗翅片结构参数

参数

数值

翅片宽度Fhmm 5翅片间距Fp/mm 

1.5翅片倾斜角度θf/(°)25百叶窗间距Lp/mm 

1.4百叶窗倾斜角度θ/(°)27百叶窗宽度Lh/mm 

4 结论

热泵空调是电动汽车空调的发展方向,笔者提出了一种用于电动汽车热泵空调的新型平行流换热器。采用数值模拟方法对该新型换热器制热工况下的流动及换热特性进行研究,得到不同入口速度条件下换热器速度场及温度场,并将数值模拟结果和经验公式计算结果进行对比,误差处于换热器设计范围内,验证了模拟结果的正确性。

为了优化换热器结构,分别对翅片倾斜角和翅片间距对冷凝器性能的影响进行分析,得到结论如下:

(下转第109页)

 第1期周生存:地铁A型车节能耐高温空调的开发·109 

· 4.3 热力膨胀阀的选型计算

热力膨胀阀的选配主要是根据制冷量、制冷

剂种类、

膨胀阀节流前后的压力差、蒸发器管内制冷剂的流动阻力等因素。选择膨胀阀,首先确定热力膨胀阀两端的压降Δptxv。制冷剂液体流经管路、管弯头、干燥过滤器、视液镜、电磁阀等部件,计算得到压降之和Δp1=66.2kPa,蒸发器前的分布器的压降Δp

2=65.6kPa,蒸发器制冷量(单系统)为Q0=10.5kW。

由整个制冷系统压力平衡,有

pe=pk-Δptxv-Δp1-Δp2因此,热力膨胀阀两端的压降Δptxv=9.532×105 

Pa

。当热力膨胀阀前的制冷剂液体过冷度偏离4℃时,

蒸发器的制冷量必须进行修正。修正方法是将所需制冷量除以表12所给的修正系数。

表12 热力膨胀阀制冷量修正表

液体过冷度Δtsc

/℃4 

10 15 20 25 30 35 40 45 50修正系数

1.00 

1.08 

1.13 

1.19 

1.25 

1.31 

1.37 

1.42 

1.48 

1.54

阀前的制冷剂过冷度Δtsc=

5℃,修正系数为1.053,则修正的蒸发器制冷量为Qes=Q0

/1.053=9.97kW。根据热力膨胀阀的前后压降Δp

txv=9.532×105 

Pa,制冷量Qes=9.97kW,查膨胀阀的容量特性表[3

]得到TDEN4.6,确定Qetxv=

13.5kW,它是系统制冷负荷的1.3倍,

所以该热力膨胀阀TDEN4.6的选择是合适的。

5 客室内CO2含量的确定

地铁内部的乘客相当于轻体力劳动,人均

CO2生成量N=0.018m3/h,新风中的CO2含量

Co=450pp

m,已知总的新风量Ve=3 200m3/h,人数Np=310,因此可计算车内CO2含量为Cs=N×Np

/Ve+Co=2 196.75ppm为了防止风门的频繁误动作,将CO2传感器的

设定值设为1 500pp

m,以保证客室内的环境。6 结束语

空调机组采用R134a制冷剂,

当室外温度为50℃时,压缩机的排气温度大约为70℃,压力为2.16MPa

,所以在高温状态下空调机组工作是没有任何问题的,同时机组采用4台压缩机的开停实现25%,50%,75%和100%的四级调节和新风量的5级控制,达到了节能的目的。

参考文献

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incoaches[S]檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱.

(上接第91页)

)随着倾斜角度增大,平均换热系数略微减小,空气侧压降显著增加,并得到优化参数为25°的翅片倾斜角度。

)随着翅片间距增大,平均换热系数略微增大,空气侧压降显著减小,并得到优化参数为1.4mm的翅片间距。

数值模拟结论为换热器的结霜实验提供设计依据。

参考文献

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多元平行流冷凝器热力性能的数值模拟[D].长沙:中南大学,2007.

纯电动汽车整车控制器(TAC)

纯电动汽车整车控制器(TAC) 项目介绍: 纯电动汽车整车控制器对新能源汽车的动力性、安全性、经济性、操纵稳定性和舒适性等都有重要影响,它是新能源汽车上的一种关键装置。在车辆行驶过程中,整车控制器通过开关输入端口、模拟量转换模块、CAN总线等硬件线路采集路况信息、驾驶员意图、车辆状态、 设备运行状态等参数,依托高速运行的 CPU和控制端口来执行预设的控制算法和管理策略,再将指令和信息等通过 CAN总线、开关输出端口等对动力系统的执行部件进行实时的、可靠的、科学的控制,以实现车辆的动力性、可靠性和经济性。 其硬件结构框图如图一所示。

tihJTJt 川“ J人 整车控制器实物图如图二所 示。 it电" * st 电 M U 电柢第iC 4- if 邨 ESlh 卜 [? ■: *■ DC IX*科电乳 ■ 1 .^ptt'AN :■' - 彝竝 tt」 7%谢洩M!* WI KX T.7*帀小

性能指标: 1)工作环境温度:-30 C—+80C 2)相对湿度:5%~93% 3)海拔高度:不大于3000m 4)工作电压:18VDC —32VDC 5)防护等级:IP65 功能指标: 1)系统响应快,实时性高 2)采用双路 CAN总线(商用车 SAE J1939协议) 3)多路模拟量采样(采样精度10位);2路模拟量输出(精度 12位)4)多路低/高端开关输出 5)多路I/O输入 6)关键信息存储 7)脉冲输入捕捉 8)低功耗,休眠唤醒功能 该项目使用的INFINEON 的物料清单:

整车控制器(VMS, vehicle management Syetem ),即动力总成控制器。是整个汽车的核心控制部件,它采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号,并做出相应判断后, 控制下层的各部件控制器的动作,驱动汽车正常行驶。作为汽车的指挥管理中心,动力总成控制器主要功能包括:驱动力矩控制、制动能量的优化控制、整车的能量管理、CAN网 络的维护和管理、故障的诊断和处理、车辆状态监视等,它起着控制车辆运行的作用。因此VMS的优劣直接影响着整车性能。 纯电动汽车整车控制器 (Vehicle Controller)是纯电动汽车整车控制系统的核心部件,它对汽车的正常行驶,再生能量回收,网络管理,故障诊断与处理,车辆的状态与监视等功能起着关键的作用。 与各部件控制器的动态控制相比,整车控制器属于管理协调型控制。 整个车辆系统采用一体化集成控制与分布式处理的车辆控制系统的体系结构,各部件都有 独立的控制器,整车控制器对整个系统进行能量管理及各部件的协调控制。为满足系统数 据交换量大,实时性、可靠性要求高的特点,整个分布式控制系统之间采用CAN总线进 行通讯。 整车控制器主要由控制器主芯片,Flash存储器和RAM存储器及相关电路组成,控制器主 芯片的输出与Flash存储器和RAM存储器的输入相连。 整车控制器通过 CAN总线接口连接到整车的 CAN网络上与整车其余控制节点进行信息交换和控制。 控制器硬件包括微处理器、CAN通信模块、BDM调试模块、串口通信模块、电源及保护 电路模块等。微处理器选用了Motorola公司专门为汽车电子开发的MCgS12,它具有运 算速度快和内部资源与接口丰富的特点,适合实现整车复杂的控制策略和算法。CAN通信 模块符合CAN2.0B技术规范,采用了光电隔离、电源隔离等多项抗干扰设计;BDM调试模块用于实时对控制程序进行调试、修改;串口通信模块用于对控制系统的诊断和标定;电源模块进行了二级滤波的冗余设计,保证控制器在车载12V系统供电情况下正常工作,并具短路保护功能。 CAN,全称为"Controller Area Network ”,即控制器局域网,是一种国际标准的,高性价的现场总线,在自动控制领域具有重要作用。CAN是一种多主方式的串行通讯总线,具有较高的实时性能,因此,广泛应用于汽车工业、航空工业、工业控制、安全防护等领域。 决策层控制单元是车辆智能化的关键,其收集车辆运行过程中的信息,并根据智能算法的决 策向物理器件层控制单元发送命令;动力源控制单元负责调节动力源系统部件以满足决策层控制单元的命令要求;驱动/制动控制单元则调节双向变量电机和能耗制动系统实现车辆的各种工况,如驱动控制、防抱制动等。 整车控制器功能需求: 整车控制器在汽车行驶过程中执行多项任务,具体功能包括:(1)接收、处理驾驶员的驾驶

电动汽车空调系统

电动汽车空调系统 、电动汽车空调系统 全球气候变暖、大气污染以及能源成本高涨等问题日趋严峻,汽车作为环境污染和能源消耗的主要来源之一,其节能减排问题受到了越来越广泛的重视,各国政府和汽车企业均将节能环保当作未来汽车技术发展的指导方向,这样节能环保的电动也就应运而生。电动汽车是集汽车技术、电子及计算机技术、电化学技术、能源与新材料技术于一体的高新技术产品,与普通内燃机汽车相比,具有无污染、噪声低及节省石油资源的特点。基于以上电动汽车的特点,它极有可能成为人类新一代的清洁环保交通工具,它的推广普及具有不可估量的重要意义。 电动汽车的出现也为电动汽车空调的研究开发提出了新的课题与挑战。汽车空调的功能就是把车厢内的温度、湿度、空气清洁度及空气流动性保持在使人感觉舒适的状态。在各种气候环境条件下,电动汽车车厢内应保持舒适状态,以提供舒适的驾驶和乘坐环境。另外,拥有一套节能高效的空调系统对电动汽车开拓市场也起到至关重要的作用。因此,在开发研制电动汽车同时, 必然也要对其配套的空调系统进行开发与研制。 对于目前传统燃油汽车空调系统,制冷主要采用发动机驱动的蒸汽压缩式制冷系统进行降温,而制热主要采用燃油发动机产生的余热。而对于电动汽车中的纯电动汽车以及燃料电池汽车来说,没有发动机作为空调压缩机的动力源,也不能提供作为汽车空调冬天制热用的热源,因此无法直接采用传统汽车空调系统的解决方案;对于混合动力车型来说,发动机的控制方式多样,故空调压缩机也不能采用发动机直接驱动的方案。综合以上原因,在电动汽车的开发过程中,必须研究适合电动汽车使用的新型空调系统。对于电动汽车来说,车上拥有高压直流电源,因此,采用电动热泵型空调系统,压缩机采用电机直接驱动,成为电动汽车可行的解决方案。 、电动汽车空调的特点 电动汽车空调与普通空调装置相比,电动汽车空调装置以及车内环境主要有以下特点:八、、? 1)汽车空调系统安装在运动的车辆上,要承受剧烈而频繁的振动与冲击,要求电动汽车

热泵型电动汽车空调系统性能试验研究上课讲义

热泵型电动汽车空调系统性能试验研究 1.1 研究背景及意义 目前,随着人类越来越多的使用燃油汽车,汽车尾气排放出的二氧化碳加剧了全球 气候极端变化。我国的石油资源的探明储量极其有限,早在2009 年,石油消费进口依 存度就突破了“国际警戒线”(50%),高达52%。汽车保有量却是逐年增加,如果 汽车几乎完全依赖于化石燃料,很容易受到国际石油价格的冲击,甚至导致燃料的供应 中断。再者,燃油汽车的尾气排放出大量的污染物如PM10(可吸入颗粒物)、NOx(氮 氧化物)、SO2(二氧化硫)和VOCs(挥发性有机化合物)等,已经成为我国城市大 气污染的主要污染源,严重危害了人们的健康。纯电动汽车是以电能驱动的,具有燃 油汽车无法比拟的优点,主要表现在:一、污染少、噪声低。其本身不排放污染大气 的有害气体,即使按所耗电量换算为发电厂的排放,除硫和微粒外,其它污染物也显著 减少,且电动汽车电动机的发出的噪声较燃油汽车发动机小得多;二、能源的利用具有 多元化,电力可以从多种一次能源如煤、核能、水力、太阳能、风能、潮汐能等获得, 能源利用更加安全;三、可在夜间利用电网的廉价“谷电”进行充电,起到平抑电网的 峰谷差的作用;四、效率更高和控制更容易实现智能化。 作为一种具有环保和节能优势的先进交通工具,电动汽车受到了越来越广泛的关注。美、日、欧等发达国家不惜投入巨资进行电动汽车的研究开发,取得了丰硕的研究成果,纯电动汽车目前在许多发达国家已得到商业化的应用。我国电动汽车发展起步 较晚,但国家从维护能源安全,改善大气环境,提高汽车工业竞争力和实现我国汽车工 业的跨越式发展的战略高度考虑,从“八五”开始到现在,电动汽车研究一直是国家计 划项目,并在2001 年设立了“电动汽车重大科技专项”,通过组织企业、高校和科研 机构,集中各方面力量进行技术攻关。与此同时,上海、广州和深圳等地的地方政 府也出台了相应的扶持新能源汽车的发展政策,计划实现电动汽车在本地的产业化。 电动汽车代表未来汽车发展的方向,各国政策的扶持为电动汽车的发展铺平了道 路,近年来,它们在全世界范围内呈现出欣欣向荣的的发展态势,据国外著名金融杂志 JP Morgan 报道,预计到2020 年全球将有1100 万辆电动汽车上市销售,这意味着到那时电动汽车将分别占有北美20%和全球13%的市场份额,但目前电动汽车的发展遇到 很多技术问题,特别动力电池技术,续驶里程的提高和充电网络的建设等问题。 空调系统作为改善驾驶员工作条件、提高工作效率、提高汽车安全性及为乘员营造 健康舒适的乘车环境的重要手段,对燃油汽车和电动汽车而言,都是必不可少的。电 动汽车用空调系统与普通的汽车(内燃机驱动)空调相比,由于原动机不同而引发一系 列新变化。主要体现在:1)普通的汽车空调系统的压缩机依靠发动机通过一个电磁离 合器驱动,而电动汽车空调压缩机自带电动机独立驱动;2)电动汽车没有用来采暖的 发动机余热,不能提供作为汽车空调冬天采暖用的热源,必须自身具有供暖的功能,即 要求制冷、制热双向运行的热泵型空调系统。 纯电动汽车空调系统制冷、供暖和除霜所需能量均来自于整车动力电池。作为电动 汽车功耗最大的辅助子系统,空调系统的使用将极大的降低其续驶里程。因而,通过优 化电动汽车空调系统的设计以提高其性能对提高电动汽车续驶里程,推广电动汽车的应 用有着重要意义。 1.2.2 热泵式汽车空调研究现状 汽车空调系统是实现对车厢内空气进行制冷、加热、换气和空气净化的装置。随着 汽车的日益普及以及人们对汽车的舒适性、安全性要求的提高,汽车空调系统已经成为 现代汽车上必不可少的装置。汽车空调工作环境的特殊性如需要承受频繁的震动和冲

电动汽车整车控制器功能结构说明

新能源汽车整车控制器系统结构 和功能说明书 新能源汽车作为一种绿色的运输工具在环保、节能以及驾驶性能等方面具有诸多内燃机汽车无法比拟的优点,其是由多个子系统构成的一个复杂系统,主要包括电池、电机、制动等动力系统以及其它附件(如图1所示)。各子系统几乎都通过自己的控制单元(ECU)来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标,一方面必须具有智能化的人车交互接口,另一方面,各系统还必须彼此协作,优化匹配,这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。基于总线的分布式控制网络是使众多子系统实现协同控制的理想途径。由于CAN总线具有造价低廉、传输速率高、安全性可靠性高、纠错能力强和实时性好等优点,己广泛应用于中、低价位汽车的实时分布式控制网络。随着越来越多的汽车制造厂家采用CAN协议,CAN逐渐成为通用标准。采用总线网络可大大减少各设备间的连接信号线束,并提高系统监控水平。另外,在不减少其可靠性前提下,可以很方便地增加新的控制单元,拓展网络系统功能。 新能源汽车控制系统硬件框架 整车控制器电机控制器仪表ECU电池管理系统车载充电机MCU 外围 电路信号 调理 电路功率 驱动 电路电源 电路通讯 电路

图1新能源汽车控制系统硬件框架 一、整车控制器控制系统结构 公司自行设计开发的新能源汽车整车控制器包括微控制器、模拟量输入和输出、开关量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、电源等模块。整车控制器对新能源汽车动力链的各个环节进行管理、协调和监控,以提高整车能量利用效率,确保安全性和可靠性。该整车控制器采集司机驾驶信号,通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息,进行分析和运算,通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令,实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。该整车控制器还具有综合仪表接口功能,可显示整车状态信息;具备完善的故障诊断和处理功能;具有整车网关及网络管理功能。 其结构原理如图2所示。 电源模块 CAN 加速踏板传感器 制动踏板传感器模 拟 量 调 理微 控 制 器光 电

电动汽车空调系统方案

电动汽车加装空调系统方案 现阶段的电动汽车空调控制系统主要分两种: 1、热电(偶)空调控制系统 2、热泵型空调控制系统 热电偶空调控制系统具有很多适合电动汽车使用的特点,并且与传统机械压缩式空调系统相比,热电空气调节具有以下特点: a)、热电元件工作需要直流电源; b)、改变电流方向即可产生制冷、制热的逆效果; c)、热电制冷片热惯性非常小,制冷时间很短,在热端散热良好冷端空载的情况下,通电不到一分钟,制冷片就能达到最大温差; d)、调节组件工作电流的大小即可调节制冷速度和温度,温度控制精度可达0.001℃,并且容易实现能量的连续调节; e)、在正确设计和应用条件下,其制冷效率可达90%以上,而制热效率远大于1; f)、体积小、重量轻、结构紧凑,有利于减小电动汽车的整备质量;可靠性高、寿命长并且维护方便;没有转动部件,因此无振动、无摩擦、无噪声且耐冲击 但是对于热电(偶)电动汽车空调系统,目前存在着热电材料的优值系数较低,制冷性能不够理想,并且热电堆产量受到构成热电元件的蹄元素产量的限制。不具备电动汽车

空调节能高效的要求。这使得电动汽车空调更倾向于选用节能高效的热泵型空调。 热泵型空调控制系统是在原有燃油汽车上进行改进的,该技术最大的优点就是制冷、制热效率高,相关企业开发的全封闭电动涡旋压缩机,是由一个直流无刷电动机驱动,通过制冷剂回气冷却,具有噪声低,振动小,结构紧凑,质量轻等优点。 综上所述:电动汽车所优先选用的空调系统为冷暖一体式热泵型空调控制系统。加热系统采用传统的PTC加热系统,制冷系统采用蓄电池直接驱动电动压缩机,通过脉宽调制对压缩机转速进行调整,从而调节制冷量,冷凝设备主要用的是平行流冷凝器,蒸发设备主要用的是层叠式蒸发器,节流装置仍然是热力膨胀阀,制冷剂仍然是R134a。 空调各部件尺寸根据各个供应商送样决定。

【CN210047289U】电动汽车热泵空调系统【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920346808.3 (22)申请日 2019.03.19 (73)专利权人 浙江吉利汽车研究院有限公司 地址 317000 浙江省台州市临海市城东闸 头 专利权人 浙江吉利控股集团有限公司 (72)发明人 季晨捷 芮富林 王健  (74)专利代理机构 台州市方圆专利事务所(普 通合伙) 33107 代理人 徐斌斌 (51)Int.Cl. B60H 1/00(2006.01) B60H 1/32(2006.01) F25B 30/02(2006.01) F25B 41/04(2006.01) (54)实用新型名称 电动汽车热泵空调系统 (57)摘要 本实用新型提供了一种电动汽车热泵空调 系统,属于汽车空调技术领域。它解决了现有电 动汽车热泵空调系统的室外换热器换热效率低 的技术问题。本电动汽车热泵空调系统包括压缩 机、室外换热器、室内冷凝装置、气液分离器、电 子膨胀阀一和换向阀,换向阀具有阀口一、阀口 二、阀口三和阀口四,阀口一可选择地与阀口二 和/或阀口四连通,阀口二可选择地与阀口三连 通;阀口一通过冷媒管道分别与压缩机的出口和 室内冷凝装置的冷媒出口连通,阀口二、室外换 热器、电子膨胀阀一、阀口四通过冷媒管道依次 连接,阀口三通过冷媒管道与气液分离器的入口 连通。本实用新型提高了室外换热器的换热效 率。权利要求书1页 说明书5页 附图2页CN 210047289 U 2020.02.11 C N 210047289 U

权 利 要 求 书1/1页CN 210047289 U 1.一种电动汽车热泵空调系统,包括压缩机(1)、室内冷凝装置(3)、室外换热器(5)、气液分离器(13)和电子膨胀阀一(7),所述压缩机(1)的出口和入口分别通过冷媒管道与室内冷凝装置(3)的冷媒入口、气液分离器(13)的出口连通,其特征在于,所述电动汽车热泵空调系统还包括换向阀(4),所述换向阀(4)具有阀口一(41)、阀口二(42)、阀口三(43)和阀口四(44),所述阀口一(41)可选择地与阀口二(42)和/或阀口四(44)连通,所述阀口三(43)可选择地与阀口二(42)连通;所述阀口一(41)通过冷媒管道分别与压缩机(1)的出口和室内冷凝装置(3)的冷媒出口连通,所述阀口二(42)、室外换热器(5)、电子膨胀阀一(7)、阀口四(44)通过冷媒管道依次连接,所述阀口三(43)通过冷媒管道与气液分离器(13)的入口连通。 2.根据权利要求1所述的电动汽车热泵空调系统,其特征在于,所述压缩机(1)的出口与阀口一(41)之间的冷媒管道上设有电磁阀(2)。 3.根据权利要求2所述的电动汽车热泵空调系统,其特征在于,所述电动汽车热泵空调系统还包括单向阀一(6)和室内蒸发器(11),所述单向阀一(6)并联于电子膨胀阀一(7)上,且所述单向阀一(6)的入口与室外换热器(5)的端口连通,所述室内蒸发器(11)入口和出口分别通过冷媒管道与单向阀一(6)的出口、气液分离器(13)的入口连通,所述室内蒸发器(11)入口端的冷媒管道上设有电子膨胀阀二(8)。 4.根据权利要求3所述的电动汽车热泵空调系统,其特征在于,所述电动汽车热泵空调系统还包括电池冷却箱(10),所述电池冷却箱(10)的入口和出口分别通过冷媒管道与所述单向阀一(6)的出口、气液分离器(13)的入口连通,所述电池冷却箱(10)入口端的冷媒管道上设有电子膨胀阀三(9)。 5.根据权利要求4所述的电动汽车热泵空调系统,其特征在于,所述室内蒸发器(11)的出口和所述气液分离器(13)的入口之间的冷媒管道上设有单向阀二(12),所述单向阀二(12)的入口与所述室内蒸发器(11)的出口连通,所述单向阀二(12)的出口与所述气液分离器(13)的入口连通。 6.根据权利要求1至5任意一项所述的电动汽车热泵空调系统,其特征在于,所述室内冷凝装置(3)为室内冷凝器。 7.根据权利要求1至5任意一项所述的电动汽车热泵空调系统,其特征在于,所述室内冷凝装置(3)包括介质换热器(14)、暖风芯体(17)和水泵(16),所述介质换热器(14)具有冷媒层和冷却液层,所述室内冷凝装置(3)的冷媒入口和冷媒出口分别设置于冷媒层的两端,所述冷却液层的两端分别设有冷却液入口和冷却液出口,所述水泵(16)、冷却液层和暖风芯体(17)通过冷却液管道依次连接形成冷却液闭合回路。 8.根据权利要求7所述的电动汽车热泵空调系统,其特征在于,所述热泵空调系统还包括补液壶(15),所述补液壶(15)的入口通过冷却液管道同冷却液层的冷却液出口连通,所述补液壶(15)的出口通过冷却液管道同水泵(16)的入口连通。 2

汽车电气系统的组成与特点

电气 一、汽车电气系统的组成 现代汽车所装备的电气系统,按其用途可大致归纳并划分为下面四部分: 1.电源系统 电源系统包括蓄电池、发电机及其调节器。前两者是并联工作,发电机是主电源,蓄电池是辅助电源。发电机配有调节器的作用是在发电机转速升高时,自动调节发电机的输出电压使之保持稳定。 2.用电系统 汽车上用电系统大致可分为以下几类: (1)起动系:主要机件是启动机,其任务是起动发动机。 (2)点火系:它是汽油发动机的组成部分,包括电子点火系统或传统点火系统的全部组件。其任务是产生高压电火花,按发动机的工作顺序点燃气缸内的可燃混合气。 (3)照明系统:包括车内外各种照明灯以及保证夜间安全行车所必须的灯光,其中以前照明灯最为重要。军用车辆还增设了防空照明。 (4)信号系统:包括电喇叭、蜂鸣器、闪光器及各种信号灯等,主要用来保证安全行车所必要的信号。 (5)电子控制系统:主要指由微机控制的装置,包括:电子控制点火装置、电子控制燃油喷射装置、电子控制防抱死制动装置、

电子控制自动变速装置等,分别用来提高汽车的动力性、经济性、安全性、排气净化和操纵自动化等性能。 (6)辅助电器:包括电动刮水器、低温起动预热装置、空调器、收录机、点烟器、防盗装置、玻璃升降器、座椅调节器等。辅助电器有日益增多的趋势,主要向舒适、娱乐、保障安全方面发展。 3.检测系统 包括各种检测仪表如电压表、电流表、水温表、油压表、燃油表、车速里程表、发动机转速表和各种报警灯,用来监测发动机和其它装置的工作情况。 4.配电系统 配电系统包括中央接线盒、电路开关、保险装置、插接件和导线等,以保证线路工作的可靠性和安全性。 二、汽车电气系统电系的特点 汽车电气系统具有以下四个特点: 1.低压 汽车电系的额定电压有12伏(V)、24V两种,汽油车普遍采用12V电系,而柴油车多采用24V电系。电器产品额定运行端电压,对发电装置12V电系为14V;对24V电系为28V。对用电设备电压在0.9~1.25倍额定电压范围内变动时应能正常工作。 2.直流 汽车电系采用直流是因为起动发动机的启动机,为直流串激

电动汽车热泵空调系统的实验研究

电动汽车用热泵空调系统的实验研究 轩小波1,2陈斐1,2 1.上海新能源汽车空调工程技术研究中心 2.上海加冷松芝汽车空调股份有限公司制冷研究院 摘要:基于一款电动汽车空调设计了热泵空调系统试验台架,研究了不同压缩机转速和环境温度条件下双换热器和三换热器系统对热泵空调换热性能、总成出风口平均温度及系统COP的影响。结果表明,环境温度越高双换热器系统和三换热器系统的换热性能越高,且三换热器系统的性能优势越明显;压缩机转速为5500rpm、室外环境温度为7℃、1℃、-5℃工况下,三换热器系统较双换热器系统总成出风口平均温度分别高8.0℃、7.2℃和6.1℃,系统COP分别提高15.0%、16.5%和18.2%,提高了电动汽车乘员舱的舒适性和能效比。 关键词:电动汽车热泵空调实验研究三换热器系统系统COP Experimental Research of Heat Pump Air-conditioning System for Electric Vehicle Songz automobile air conditioning co.,ltd Shanghai 201108 Abstract: Designed a test bench of heat pump air conditioning system based on an electric car air-conditioning. The impact of heat pump air conditioning system transfer performance, average temperature of the outlet assembly and the system coefficient of performance were studied base on two exchangers system and three exchangers system, under different compressor speeds and different ambient temperatures. The test results indicate that, higher the ambient temperature, higher the heat transfer performance of the two exchangers system and three exchangers system, transfer performance advantages more obvious of the three exchangers system. Under compressor speed is 5500rpm, ambient temperature is 7℃,1℃,-5℃conditions, average temperature of outlet assembly of the three exchangers system higher 8.0℃, 7.2℃and 6.1℃than the two exchangers system, the coefficient of performance increased 15.0%, 16.5% and 18.2% respectively, and the electric vehicle passenger compartment comfort and energy efficiency is also improved. Key words: electric vehicle heat pump air-conditioning experimental research three heat exchangers system system coefficient of performance 1前言

电动汽车热泵系统简述

第16卷第7期 身| >1" f 寶;謂2 0 1 6 年 7 月 REFRIGERATION AND AIR-CONDITIONING 78-81 电动汽车热泵系统简述 陈雪峰叶梅娇黄一波 (比亚迪汽车工业有限公司) 摘要本文主要介绍了当前电动汽车塑调系统采用的制冷和采暖技术,并着重对车用热泵技术进行了详 细的说明。 关键词新能源;电动汽车;热泵;空调;采暖 Introduction of heat pump system in electrical vehicles Chen Xuefeng Ye Mengjiao Huang Yibo (B Y D A uto Industry Company Lim ited ) ABSTRACT It was introduced the refrigeration and heating technology of electric car air conditioning ? especially in heat pump . KEY WORDS new energy;electric car;heat pum p ;air -conditioning;heating 传统燃油汽车中,汽车空调在制冷时由于压 缩机需要发动机驱动,会增加一定的油耗,但因 该部分油耗较低,对续航里程影响不大。而在采 暖时,由于利用的是燃油车发动机余热,并不会 造成多余油耗,对续航里程几乎没有影响。而对 于纯电动汽车,空调又由电能驱动,且消耗电能 较多,因此,空调对电动汽车续航里程的影响不 容忽视。 1纯电动汽车空调目前使用状况 1.1当前电动汽车采用的制冷技术目前,已上市的电动汽车空调系统采用的制 冷技术与传统燃油汽车采用的空调制冷技术原理 相同,都是通过改变制冷剂的物理状态进行制冷。 这种制冷技术成熟度高、应用面广,其C O P 值可达 到2.0以上。 纯电动车在夏季空调系统开启制冷模式时, 空调系统的能耗占整车能耗约由于当前电 动汽车的续航里程并不宽裕,如何进一步降低汽 车空调制冷时的能耗受到业内关注。 1.2当前电动汽车采用的采暖技术 当今上市的纯电动汽车普遍使用P T C 水加热 器系统或P T C 风加热器系统来实现乘员舱采暖功 能(图〗、图2)。 图1 PTC 风加热器图2 PT C 水加热器对于纯电动车来说,一般使用P T C 风加热,此 种方式只需要将传统汽车空调暖风芯体替换为 P T C 风加热器,再辅以必要的控制设备,就能直接收稿日期:2016-05-23 作者简介:陈雪峰,比亚迪n 个:.1:业川似公氷笫丨‘ /I :,业部空调丨:厂厂K : ?从事新能源n 个:热竹理系统研究。

电动汽车空调系统

电动汽车空调系统 3.1、电动汽车空调系统 全球气候变暖、大气污染以及能源成本高涨等问题日趋严峻,汽车作为环境污染和能源消耗的主要来源之一,其节能减排问题受到了越来越广泛的重视,各国政府和汽车企业均将节能环保当作未来汽车技术发展的指导方向,这样节能环保的电动也就应运而生。电动汽车是集汽车技术、电子及计算机技术、电化学技术、能源与新材料技术于一体的高新技术产品,与普通内燃机汽车相比,具有无污染、噪声低及节省石油资源的特点。基于以上电动汽车的特点,它极有可能成为人类新一代的清洁环保交通工具,它的推广普及具有不可估量的重要意义。 电动汽车的出现也为电动汽车空调的研究开发提出了新的课题与挑战。汽车空调的功能就是把车厢内的温度、湿度、空气清洁度及空气流动性保持在使人感觉舒适的状态。在各种气候环境条件下,电动汽车车厢内应保持舒适状态,以提供舒适的驾驶和乘坐环境。另外,拥有一套节能高效的空调系统对电动汽车开拓市场也起到至关重要的作用。因此,在开发研制电动汽车同时,必然也要对其配套的空调系统进行开发与研制。 对于目前传统燃油汽车空调系统,制冷主要采用发动机驱动的蒸汽压缩式制冷系统进行降温,而制热主要采用燃油发动机产生的余热。而对于电动汽车中的纯电动汽车以及燃料电池汽车来说,没有发动机作为空调压缩机的动力源,也不能提供作为汽车空调冬天制热用的热源,因此无法直接采用传统汽车空调系统的解决方案;对于混合动力车型来说,发动机的控制方式多样,故空调压缩机也不能采用发动机直接驱动的方案。综合以上原因,在电动汽车的开发过程中,必须研究适合电动汽车使用的新型空调系统。对于电动汽车来说,车上拥有高压直流电源,因此,采用电动热泵型空调系统,压缩机采用电机直接驱动,成为电动汽车可行的解决方案。 3.2、电动汽车空调的特点 电动汽车空调与普通空调装置相比,电动汽车空调装置以及车内环境主要有以下特点:

电动空调控制器概述

发展混合动力汽车和节能空调的设计方案 项目概况 汽车是现代文明的标志,是人类智慧的结晶。它在推动社会快速发展的同时,也给人类带来了日益突出的危害。据中国汽车工业协会的最新统计,2008年,我国汽车千人保有量约30辆,2009年迅速增加到58辆,2010年则达到70辆左右,截止到2010年9月,公安部交管局发布信息,我国民用汽车保有量为7000万辆,整个汽车产业呈现出产销两旺的态势。与此同时,城市污染问题也日益严重,城市中汽车的二氧化碳排放量占总排放量的51%。在北京、上海、广州等大城市,机动车已成为排放一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物等污染物的第一大污染源,我国是一个人口众多的发展中国家,石油资源人均占有量不到世界平均水平的1/15,能源利用形势非常严峻。 随着资源与环境双重压力的持续增大,新能源电动汽车以及混合动力汽车已成为未来汽车工业的发展方向。发展具有中国特色的电动汽车不仅适合我国国情,而且对于汽车业未来发展方向也具有重要战略意义。由于我国电动车研究领域已经得到了相当大的进展,因此最有可能率先实现电动车大规模产业化应用。未来3年内,电动车最关键的电池技术有望产业化,在3~5年的产品导入期后,电动车有望实现大规模量产。我国电动汽车产业虽已取得很大进步,但在关键技术方面还存在一些弊端,下面列出几点最主要的优点和弊端。 电动汽车的优势 1.降低石油消耗节能环保 在减少燃料消耗方面,电动汽车具有胜过其它技术的明显优势。其他技术承诺每辆车的汽油消耗量可以降低41-56%,而电动汽车可以100%地降低耗油量。由于电力可以从多种能源获得,如煤、核能、水力等,解除人们对石油资源日渐枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电,使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。我国已有10个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中,而使用电动汽车以及混合动力汽车后,可以低于常规汽车60%的排放,纯电动汽车可以实现零排放。

纯电动汽车用低温热泵型空调系统性能研究

纯电动汽车用低温热泵型空调系统性能研究由于纯电动汽车无发动机冷却热源用于冬季车内供热,开发冷暖两用的热泵型空调系统,已成为当前纯电动汽车空调系统开发亟待解决的关键技术。本文基于准双级压缩循环原理,结合工质R134a的低温特性和系统设备的结构特点,提出了纯电动汽车用低温热泵型空调系统,解决了R134a热泵空调系统低温环境工况下高效可靠供热运行技术,为开发适合纯电动汽车的高效热泵空调系统提供了可行的技术方法。 研究成果包括以下几个方面:(1)建立了纯电动汽车用低温热泵型空调系统数学模型。包含混气型涡旋式电动压缩机、车外换热器(冷凝器)、车内换热器(蒸发器)、电子膨胀阀、混气换热器(中间换热器)以及循环工质R134a热物性参数数学模型,并根据系统各个部件之间的耦合性能,形成预测该系统性能的系统数学模型。 模拟分析了车外环境温度、混气比率等因素对纯电动汽车用低温热泵型空调系统运行特性的影响。模拟结果与实验结果对比,二者变化趋势相同,吻合较好。 (2)设计了纯电动汽车用低温热泵型空调系统。该系统可根据运行工况和实际需要实现中压补气和低压混气两种热泵供热循环技术,可实现不同工况下对电动汽车制冷、制热、车外换热器除霜等多种基本工作模式,通过压缩机降温增效混气系统和辅助电加热器使该系统能够在室外-20℃超低温环境温度下高效稳定地进行制热循环。 (3)设计并搭建了纯电动汽车用低温热泵型空调系统性能实验平台。通过该实验台分别完成了电动汽车制冷、普通制热、低温制热和车外换热器除霜等基本工作模式下系统的性能实验。

实验研究结果表明:低温工况下压缩机排气温度显著降低,当车外环境温度为-20℃时仍正常运行,压缩机排气温度可有效控制在80℃以下,解决了非混气热泵循环排气温度过高无法正常工作的情况;系统制热量明显提升,在车外环境温度为10℃时,非混气热泵空调系统制热量为4200W左右,混气型低温热泵空调系统制热量在5300W左右,制热量提高了20%以上;系统低温工况运行效率较高,在车外环境温度为-20℃时,系统COP达1.5左右,高于电加热供热、热电半导体供热等其他供热方式。(4)提出了提温增焓逆循环快速融霜技术方法。 经实验研究,在0℃至-20℃的环境温度下,利用该快速融霜技术方法可在50~100秒时间内完成车外换热器的完全融霜,实现了快速融霜。(5)依据模拟与实验结果对纯电动汽车用低温热泵型空调系统进行了优化,开发了国内第一台纯电动汽车车载低温热泵空调系统,在大型人工环境实验室进行了相关的车载性能实验。 实验结果表明,该车载系统在标准制冷工况、标准制热工况、低温制热工况下均表现出良好的系统性能,并通过压缩机的变频转速控制和PTC(正温度系数的热敏电阻)辅助热源保证了系统在高温和低温环境温度下车内温度维持在舒适范围,实现了系统高效节能与可靠运行的统一。

电动汽车空调系统设计指南

电动汽车空调系统设计指南

目 次 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 设计依据标准 (1) 3.1 欧盟标准 (1) 3.2 美国标准 (1) 3.3 国家标准 (1) 3.4 行业标准 (2) 3.5 企业标准 (3) 4 基本要求 (3) 5 空调系统结构布置与设计内容....................................... (4) 5.1 空调系统方案设计 (4) 5.2 HVAC总成选型与布置设计 (4) 5.3 空调控制面板设计 (5) 5.4 空调系统的风道设计 (5) 5.5 压缩机选型设计及压缩机安装支架设计 (7) 5.6 冷凝器及储液器设计 (7) 5.7 冷凝器风扇的选型与安装结构设计 (7) 5.8 制冷管路设计 (8) 5.9 电气控制原理设计与协调 (8) 5.10 空调系统的性能指标及系统试验 (9) 附录A(规范性附录) 空调系统设计流程 (10)

目 次 本指南是充分借鉴公司电动车型空调系统设计过程中的经验及积累的数据、结合公司现有的实际情况及未来发展需要编写而成的,旨在指导公司空调系统的设计工作,期望在空调系统设计的过程中,提高设计效率和精度,本指南将在本公司所有电动车型空调系统设计中实施,并在实践过程中进一步提高完善。

电动汽车空调系统设计指南 1范围 本指南概述了电动汽车空调系统设计依据标准、基本要求、空调系统结构布置与设计内容。 本指南适用于新产品空调系统的设计,老产品改进和改型的空调系统设计可参照执行。 2规范性引用文件 下列文件对本文件的引用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 Q/J B022 电动汽车HVAC总成技术条件 Q/J C021 空调系统参数匹配计算指南 Q/FD TSF6 001 整车空调系统环模试验及路试技术要求 3空调系统设计依据标准 以下标准是空调系统设计过程中性能和结构应依据的标准,空调系统国内国外设计指标及试验项目详见各标准内相关规定。 3.1 欧盟标准 672/2010/EU机动车辆玻璃表面的除霜和除雾系统 2006/40/EC 机动车辆空调系统的排放 ECE R100 关于认证机动车辆的统一规定,涉及施工安全与功能安全的特殊要求 ECE R122 关于M类、N类 及O类车辆在其加热系统方面认证的统一规定 3.2 美国标准 SAE J 2344-2010 电动汽车安全指南 SAE J 902-1999 乘用车前风窗除霜系统 SAE J 381-2000 载货车、大客车及多用途车风窗玻璃除霜系统试验规程和性能要求 49 CFR 393 G77 加热器 FMVSS 101 操纵件、指示器及信号装置的标志 FMVSS 103 风窗玻璃除霜和除雾系统 FMVSS 302 内饰材料的易燃性

电动汽车用整车控制器总体设计方案

电动汽车用整车控制器总体设计方案

目次  1 文档用途 (1) 2 阅读对象 (1) 3 整车控制系统设计 (1) 3.1 整车动力系统架构 (1) 3.2 整车控制系统结构 (2) 3.3 整车控制系统控制策略 (3) 4 整车控制器设计 (4) 5 整车控制器的硬件设计方案 (5) 5.1 整车控制器的硬件需求分析 (5) 5.2 整车控制器的硬件设计要求 (6) 6 整车控制器的软件设计方案 (7) 6.1 软件设计需要遵循的原则 (7) 6.2 软件程序基本要求说明 (7) 6.3 程序中需要标定的参数 (7) 7 整车控制器性能要求 (8)

整车控制系统总体设计方案  1 文档用途  此文档经评审通过后将作为整车控制系统及整车控制器开发的指导性文件。 2 阅读对象  软件设计工程师 硬件设计工程师 产品测试工程师 其他相关技术人员 3 整车控制系统设计  3.1 整车动力系统架构  如图1所示,XX6120EV纯电动客车采用永磁同步电机后置后驱架构,电机○3通过二挡机械变速箱○4和后桥○5驱动车轮。车辆的能量存储系统为化学电池(磷酸铁锂电池组○8),电池组匹配电池管理系 统(Battery Management System,简称BMS)用以监测电池状态、故障报警和估算荷电状态(State of Charge,简称SOC)等,电池组提供直流电能给电机控制器○2通过直-交变换和变频控制驱动电机运转。 整车控制器○1(Vehicle Control Unit,简称VCU)通过CAN(Control Area Network)和其它控制器联接,用以交换数据和发送指令。该车采用外置充电机传导式充电,通过车载充电插头利用直流导线联接充电 机○9,充电机接入电网。 ○1整车控制器○2电机控制器○3交流永磁同步电机○4变速箱○5驱动桥 ○6车轮○7电池管理系统○8磷酸铁锂动力电池组○9外置充电机○10电网连接插座 图1 整车动力系统架构简图

(完整版)电动汽车整车控制器功能结构

新能源汽车整车控制器系统结构

新能源汽车作为一种绿色的运输工具在环保、节能以及驾驶性能等方面具有诸多内燃机汽车无法比拟的优点,其是由多个子系统构成的一个复杂系统,主要包括电池、电机、制动等动力系统以及其它附件(如图1所示)。各子系统几乎都通过自己的控制单元(ECU)来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标,一方面必须具有智能化的人车交互接口,另一方面,各系统还必须彼此协作,优化匹配,这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。基于总线的分布式控制网络是使众多子系统实现协同控制的理想途径。由于CAN总线具有造价低廉、传输速率高、安全性可靠性高、纠错能力强和实时性好等优点,己广泛应用于中、低价位汽车的实时分布式控制网络。随着越来越多的汽车制造厂家采用CAN协议,CAN逐渐成为通用标准。采用总线网络可大大减少各设备间的连接信号线束,并提高系统监控水平。另外,在不减少其可靠性前提下,可以很方便地增加新的控制单元,拓展网络系统功能。 图1 新能源汽车控制系统硬件框架 一、整车控制器控制系统结构 公司自行设计开发的新能源汽车整车控制器包括微控制器、模拟量输入和输出、开关量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、电源等模块。整车控制器对新能源汽车动力链的各个环节进行管理、协调和监控,以提高整车能量利用效率,确保安全性和可靠性。该整车控制器采集司机驾驶信号,通过CAN总线获

得电机和电池系统的相关信息,进行分析和运算,通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令,实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。该整车控制器还具有综合仪表接口功能,可显示整车状态信息;具备完善的故障诊断和处理功能;具有整车网关及网络管理功能。 其结构原理如图2所示。 图2 整车控制器结构原理图 下面对每个模块功能进行简要的说明: 1、开关量调理模块 开关量调理模块,用于开关输入量的电平转换和整型,其一端与多个开关量传感器相连,另一端与微控制器相接; 2、继电器驱动模块 继电器驱动模块,用于驱动多个继电器,其一端通过光电隔离器与微控制器相连,另一端与多个继电器相接;

北汽EV160电动汽车空调压缩机电控原理及故障

分析北汽EV160电动汽车空调压缩机电控原理及故障 北汽EV160纯电动汽车的空调压缩机由高压电驱动,压缩机控制器安装在压缩机上,受整车控制单元VCU控制。压缩机是空调制冷系统制冷剂循环的动力。压缩机的故障有机械故障和电气系统故障,电气系统故障又分为高压电故障和低压电控制系统故障,压缩机的高压上电受到低压电控制。空调压缩机高压电不能上电,无法正常工作,往往是由于低压控制系统的故障引起的;因此,空调压缩机的电气故障诊断重点从低压电路控制系统着手。当然压缩机的故障诊断关系到高压电,从业者一定要有相应的高压从业资格证,遵守高压维修的相关规范,才能确保人身安全。 一、北汽EV160纯电动汽车空调系统的结构组成及控制原理 1.电动汽车空调系统的结构组成 电动汽车的空调系统与传统动力汽车基本相同,由压缩机、冷凝器、蒸发器、冷却风扇、鼓风机、膨胀阀、储液干燥器和高低压管路附件等组成。传统汽车压缩机由发动机传动带通过电磁离合器带动,而电动汽车采用电动压缩机,电动压缩机由动力电池提供高压电驱动。 2.纯电动汽车空调系统的控制原理 整车控制器VCU采集到空调A/C开关信号、空调压力开关信号、蒸发器温度信号、风速信号以及环境温度信号,经过运算处理形成控制信号,通过CAN总线传输给空调控制器,由空调控制器控制空调压缩机高压电路的通断。 3.北汽EV160汽车空调电动压缩机电路原理 空调继电器控制压缩机12V低压电源,低压电源电压是空调压缩机控制器的通信信号传输及控制功能得以正常运行的可靠保证。整车控制器vCU通过数据总线“CANH、CANL”与空调压缩机控制器相连接,再由压缩机控制器控制空调压缩机的高压电源线“DC+与DC-”通断。高压互锁信号线在高压上电前确保整个高压系统的完整性,使高压电处于一个封闭的环境下工作,提高安全性。空调压缩机的高压线束与低压线束相互独立,线束的各个端子定义如图3和图4,其中高压端子B与DC+对应,为高压电源正极,A与DC-对应,为高压电源负极。空调压缩机是空调系统的动力,当空调系统工作的时候,压缩机使制冷剂在制冷系统中正常循环流动实现制冷。一旦压缩机有故障不能正常工作,空调循环系统无法运行,当然也就无法制冷了。因此压缩机就象汽车的发动机、人体的心脏,是空调系统动力的源泉。图5为北汽EV160纯电动汽车空调压缩机的外部结构,压缩机及其控制器连接在一起,形成整体结构。 二、电动压缩机常见故障原因及排除 空调电动压缩机不能工作的故障有机械故障和电子控制系统方面的故障。 三、北汽EV160汽车空调电动压缩机及控制线路的检测 1.空调压缩机故障的判别 把点火开关旋至“ON”档,打开空调“A/C”开关,风量开至最大,观察发现鼓风机工作正常,但无冷风,汽车仪表无高压绝缘性故障描述,进一步检查,发现空调压缩机不工作,初步断定为空调压缩机或其控制系统的问题,决定对空调压缩机及其控制线路进行诊断,查找故障原因,并修复排除故障。 压缩机维修诊断关系到高压危险,操作前一定要穿橡胶绝缘鞋,戴绝缘手套。严格按照高压电的操作规范操作。举升汽车,拆下空调压缩机低压连接器,识别压缩机低压连接器及高压

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