纯电动汽车用低温热泵型空调系统性能研究

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新能源电动汽车低温热泵型空调系统研究

新能源电动汽车低温热泵型空调系统研究

汽 车 工 程Automotive Engineering 2020年(第42卷)第12期2020(Vol.42)No.12doi :10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.12.018新能源电动汽车低温热泵型空调系统研究**天津市科技支撑重点项目(20YFZCGX00580)、江苏省常州市科技项目(CQ20200020)和中国汽车技术研究中心培育项目(19201209)资助。

原稿收到日期为2020年5月21日,修改稿收到日期为2020年6月29日。

通信作者:汪琳琳,高级工程师,博士,E-mail :wanglinlin@ 。

汪琳琳1,2,焦鹏飞2,王 伟2,伊虎城2,牟连嵩2,刘双喜2,许 翔3(1.天津大学机械工程学院,天津 300072; 2.中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司,天津 300300;3.中汽研(常州)汽车工程研究院有限公司,常州213164)[摘要]为提高电动汽车的能源经济性,减少低温制热性能衰减问题,提岀并分析对比了 3种用于低温环境的热泵空调系统解决方案:(1)余热回收利用:回收利用电池、电机和电控系统的余热,提高热泵空调系统性能的同时,优化整车的能量消耗。

(2)蒸汽喷射热泵空调系统:对R1234yf 制冷剂的蒸汽喷射热泵空调系统进行了试验研 究。

结果表明,开蒸汽喷射比不开蒸汽喷射时的热泵系统的制热COP 约高10%〜30%,环境温度越低,制热COP 改善越明显。

(3)CO 2制冷剂热泵空调系统:研究显示由于CO 2制冷剂的特性,热泵系统可在环境温度-20 t 稳定有 效地采暖。

得岀的结论是,目前利用蒸汽喷射热泵空调系统是解决新能源电动汽车低温采暖的有效手段,而在未 来,使用自然制冷剂CO 2是必然趋势。

关键词:电动汽车;低温热泵;R1234yf ;余热回收;蒸汽喷射;CO 2Research on Low Temperature Heat Pump Air Conditioning System inNew Energy Electric VehicleWang Linlin 1,2, Jiao Pengfei 2, Wang Wei 2, Yi Hucheng 2, Mu Liansong 2, Liu Shuangxi 2 & Xu Xiang 31. School of Mechanical Engineering , Tianjin University , Tianjin 300072 ;2. CATARC ( Tianjin) Automotive Engineering Research Institute Co. , Ltd. , Tianjin 300300;3. CATARC ( Changzhou ) Automotive Engineering Rerearch Institute Co. , Ltd. , Changzhou 213164[ Abstract ] In order to enhance the energy economy of electric vehicles and reduce the degradation of low-temperature heating performance , three solutions of heat pump air conditioning system in low temperature environ ­ment are proposed and comparatively analyzed : (1) waste heat recovery and utilization : the waste heat of battery , motor and electric control system is recovered and utilized , optimizing the energy consumption of vehicle while im ­proving the performance of heat pump air conditioning system ; ( 2) vapor-injection heat pump air conditioning sys ­tem : experimental study is conducted on heat pump air conditioning system using R1234yf refrigerant , and the re ­sults show that the heat generating COP with vapor injection is about 10% 〜30% higher than that without vapor in ­jection. The lower the ambient temperature , the more obvious the improvement of COP ;( 3) heat pump air condi ­tioning system with CO 2 refrigerant : researches indicate that due to the characteristics of CO 2 refrigerant , heat pumpsystem can provide stable and effective heating at an ambient temperature of - 20 兀.So a conclusion is drawn thatat present , vapor injection heat pump air conditioning system is an effective mean for the low temperature heating in electric vehicles , while in the future , the use of natural refrigerant CO 2 will be the inevitable trend.Keywords : electric vehicle ; low temperature heat pump ; R1234yf ; waste heat recovery ; vapor injec-tion ; CO 22020(Vol.42)No.12汪琳琳,等:新能源电动汽车低温热泵型空调系统研究-1745-前言随着大气污染日益加重和电动化技术快速发展,新能源汽车取代传统燃油汽车已是大势所趋。

电动汽车用热泵空调系统的设计与研究

电动汽车用热泵空调系统的设计与研究

电动汽车用热泵空调系统的设计与研究近年来,随着环保意识的增强和能源问题的日益突出,电动汽车成为了普遍关注的话题。

作为电动汽车的重要组成部分,空调系统对于车内舒适度和能源利用效率有着重要的影响。

传统的汽车空调系统采用压缩制冷技术,然而这种技术存在能源消耗较高、环境污染严重等问题。

因此,研发热泵空调系统成为了一种可行的解决方案。

热泵空调系统的基本原理是将废热转化为能量加以利用。

它通过制冷剂在蒸汽态和液态之间的相变,吸热和放热的过程,实现车内制热和制冷的功能。

热泵空调系统可以显著提高能源利用效率,减小对环境的污染。

此外,热泵空调系统还可以通过远程控制来进行预冷和预热,降低车辆启动时的能耗和车内舒适度的提升。

针对电动汽车的特点,热泵空调系统的设计应具备如下特点:首先,体积小巧,重量轻。

由于电动汽车的车身空间相对较小,因此热泵空调系统要做到体积微小,重量轻量,不占用过多的车辆空间。

同时,热泵空调系统的设计应尽量减少系统噪音,提升车内舒适度。

其次,能效高。

电动汽车续航问题一直是制约其发展的瓶颈,因此热泵空调系统应当具有高效节能的特点,将制冷剂的能量充分利用,提高系统的能效和效率。

同时,热泵空调系统也可以通过集成能量回收装置,回收车内废热,实现能源的有效再利用。

最后,稳定可靠。

电动汽车行驶过程中存在多种条件,如高温、低温、高海拔、零下天气等,因此热泵空调系统的设计应具有稳定性和可靠性,能在各种环境下正常运行,减少对驾驶者的干扰。

总之,热泵空调系统作为电动汽车的重要组成部分,具有显著的环保效益和节能效果。

随着技术的不断发展和完善,相信热泵空调系统将成为未来电动汽车的主流选择之一。

虽然热泵空调系统在电动汽车行业的应用还比较新颖,但已经有多家汽车制造商开始推出热泵空调系统的电动汽车,尤其在北欧国家使用较多。

例如,宝马插电式混动车型i3采用了热泵空调系统,实现了与传统汽油车相当的温度控制效果,同时还大幅度提高了车辆的能效。

新能源电动汽车低温热泵型空调系统研究

新能源电动汽车低温热泵型空调系统研究

新能源电动汽车低温热泵型空调系统研究作者:***来源:《专用汽车》2024年第07期摘要:随着电动化技术的快速发展,新能源汽车已经逐渐取代传统的燃油汽车,并且成为当今社会发展的主流。

但是新能源电动车在冬天使用电热采暖技术消耗能量很大,直接影响其经济性能,且会减小其续航里程。

为保障电动汽车能源的经济性,可以采用热泵空调系统进行采暖,不仅能有效减少低温制热性能衰减的问题,而且可以达到延长汽车续航里程的效果,因此该类系统成为降低新能源电动汽车能耗的关键手段。

据此,主要聚焦新能源电动汽车低温热泵型空调系统,通过实验和模拟分析,探讨其工作原理、性能优化及关键部件设计。

结果表明,该系统能有效提升低温环境下的空调效果,降低能源消耗,有利于推动新能源汽车技术发展。

关键词:新能源;电动汽车;低温热泵;空调系统中图分类号:U469.7 收稿日期:2024-05-14DOI:1019999/jcnki1004-02262024070201 新能源电动汽车低温热泵型空调系统性能新能源电动汽车低温热泵型空调系统,一般是建立在热泵原理的基础上而研发的,它能促进电动汽车外部低品位热能的转化,使其成为高品位热能的形式,再将其传输到车体的内部,能够实现对车体内部温度的合理调节。

此类系统可以帮助新能源电动汽车减少对能源的损耗,充分发挥其能效,有利于提高产品的续航能力。

对新能源电动汽车低温热泵型空调系统性能进行研究时,可以模拟电动汽车环境实验舱,并借助一台热泵型电动汽车空调系统,在调整实验舱内部温度和湿度时,利用不同的设定值,再将热泵型电动汽车空调系统启动,对其制热、制冷、除湿等多方面的性能表现予以观察[1]。

结果显示,在制热和制冷两种模式下,新能源电动汽车低温热泵型空调系统的性能良好。

以制冷模式为例,随着实验舱温度的下降,从35 ℃降至25 ℃,此时系统的能效比为2.1;在制热模式下,随着实验舱温度的上升,从15 ℃升到达25 ℃,此时系统的能效比为2.3。

纯电动乘用车热泵空调系统设计与性能仿真研究

纯电动乘用车热泵空调系统设计与性能仿真研究
3、可靠性增强:通过选用耐用的材料和零部件以及优化系统的维护策略,可 以使得变频热泵空调系统的可靠性得到提高,从而降低客车的运营成本。
参考内容二
基本内容
基本内容
随着环保意识的不断提高和电动汽车技术的不断发展,纯电动汽车在全球范 围内的应用越来越广泛。然而,纯电动汽车在寒冷天气下的续航里程往往会受到 空调耗电的严重影响。因此,如何提高纯电动汽车在寒冷天气下的续航里程成为 了亟待解决的问题。本次演示将围绕纯电动车热泵空调与动力系统集成式热管理 系统进行研究,旨在提高纯电动汽车在寒冷天气下的续航里程。
1、电动压缩机:电动压缩机是变频热泵空调系统的核心部件,其作用是将制 冷剂压缩成高温高压气体,为整个系统提供冷量。
纯电动客车变频热泵空调系统的工作原理及构成
2、冷凝器:冷凝器是用来将压缩机排出的高温高压气体冷却成液体的部件, 液体再经过膨胀阀进入蒸发器。
纯电动客车变频热泵空调系统的工作原理及构成
基本内容
然而,仿真也存在一定的精度和局限性。例如,仿真模型可能无法完全模拟 实际运行中的所有条件和工况,因此仿真结果可能与实际情况存在一定的误差。 此外,仿真的成本也较高,需要大量的计算资源和时间。因此,在实际应用中, 需要结合实验数据和实际经验对仿真结果进行验证和修正,以得到更准确的结果。
基本内容
通过本次研究,我们可以清楚地认识到低温热泵型空调系统在纯电动汽车中 的重要性。在未来的工作中,我们将继续对低温热泵型空调系统进行更深入的研 究,以提高其性能和效率,为电动汽车的发展贡献力量。
谢谢观看
纯电动乘用车热泵空调系统 设计与性能仿真研究
基本内容
基本内容
随着全球对环保和能源利用效率的度不断提高,电动汽车的市场份额逐渐扩 大。然而,纯电动乘用车在寒冷天气下的续航里程和舒适性仍面临挑战。其中, 热泵空调系统的设计及其性能仿真对于提高车辆的舒适性和能源利用效率具有重 要意义。

纯电动汽车两种热泵空调系统的实验研究

纯电动汽车两种热泵空调系统的实验研究

纯电动汽车两种热泵空调系统的实验研究摘要:现阶段,随着社会的发展,我国的科学技术的发展也有了很大的提高。

纯电动汽车使用电能作为驱动动力,使得它的空调系统不同于传统燃油汽车。

传统燃油汽车采用发动机余热来制热,而电动汽车普遍采用PTC(正温度系数电热管)加热的方式制热。

由于PTC制热效率低,导致电动汽车冬季续航里程严重降低。

研究表明空调制热消耗的电能约占电动汽车整车能耗的33%。

热泵是利用少量高品位能源使热量由低温热源流向高温热源的节能装置,电动汽车采用热泵空调系统取暖,可利用电能将环境中的热量泵送到车室内,得到的热量为消耗的电能与吸收的低位热能之和,因此其能效比COP(Cop,Coeffi-cientofPerformance)大于1。

开发出适用于纯电动汽车的冷暖一体的热泵空调系统对纯电动汽车节能降耗具有重要意义。

关键词:纯电动汽车;两种热泵空调系统;实验研究引言为解决纯电动汽车采暖时采用电加热方式导致能源利用率低,降低纯电动车的续航里程这一问题,本文设计了分别采用四通阀和阀组的热泵空调系统并搭建了实验台,通过实验测试了系统的制冷量、制热量及耐振动性能。

结果表明:采用四通阀的热泵空调系统与采用阀组的热泵空调系统在名义工况下制冷量和制热量约为2kW,两套系统制冷模式时的出风温度皆为15.3℃,制热模式时的出风温度分别为41.3℃和38.2℃;两种热泵空调系统在低温工况下制热量均降至800W左右;采用四通阀的热泵空调系统在振动状态下易出现窜气导致系统工作不稳定,损坏压缩机;采用阀组的热泵空调系统在振动状态下运行稳定。

1纯电动汽车热泵空调系统热泵的原理是通过做功使热量从温度低的介质流向温度高的介质。

其主要包含有压缩机、室内换热器、室外换热器、膨胀阀、四通阀和气液分离器等部件。

当系统处于制冷模式时,四通阀不通电,低温低压的气态制冷剂经压缩机压缩后变成高温高压气态制冷剂,流经四通阀到室外换热器,高温高压的气态制冷剂经室外换热器与外界空气对流换热后变成中温中压的液体,经膨胀阀节流,制冷剂的温度和压力降低,变成雾状后进入室内换热器,制冷剂在室内换热器中蒸发吸热,从而降低车室内的温度,此时工质经室内换热器出口变成低温低压的气体,最终经过四通换向阀、气液分离器进入压缩机中,完成制冷循环。

电动汽车热泵空调系统的实验研究

电动汽车热泵空调系统的实验研究

电动汽车热泵空调系统的实验研究摘要:随着电动汽车的普及,人们对其舒适性和能源效率的要求越来越高。

因此研发一种高效的热泵空调系统对于提高电动汽车的舒适性和能源利用率具有重要意义。

本文首先对电动汽车热泵空调系统的研究背景和意义进行了介绍,然后详细描述了该系统的工作原理和组成部分,并进行了相关的实验研究。

实验结果表明,该系统在提供舒适空调环境的同时,能够显著提高电动汽车的能源效率和续航里程。

关键词:电动汽车,热泵空调系统,能源效率,实验研究一、引言随着全球气候变暖和环境保护意识的增强,电动汽车成为了未来汽车行业的主流。

与传统燃油汽车相比,电动汽车具有零排放、能源利用率高等优势。

然而,由于电动汽车的电池系统需要耗费大量电能,使其续航里程受到了限制。

因此,提高电动汽车的续航里程成为了当前研究的热点问题之一、同时,电动汽车在舒适性方面也存在着诸多挑战,如低速运行时的降温和高速行驶时的制冷等。

热泵空调系统作为一种高效的能源转换技术,能够利用自然界中的热能来提供舒适的温度环境。

因此,将热泵空调系统应用于电动汽车,既可以提高电动汽车的舒适性,又可以减少其能源消耗,进而提高续航里程。

二、热泵空调系统的工作原理和组成部分1.工作原理热泵空调系统的工作原理基于热力学循环,主要包括四个过程:压缩、凝结、膨胀和蒸发。

当热泵空调系统运行时,通过压缩作用,将低温的工质体积压缩,使其温度升高。

然后将高温的工质通过凝结器散发热量,使其温度下降。

接着将低温的工质通过膨胀阀放松,使其温度再次降低。

最后,在蒸发器中,低温的工质吸收外界的热量,从而形成制冷效果。

2.组成部分热泵空调系统主要由四个主要组成部分构成:压缩机、蒸发器、凝结器和膨胀阀。

其中,压缩机是热泵空调系统的心脏,其主要作用是将工质体积压缩,提高其温度。

蒸发器负责吸收外界的热量,实现制冷效果。

凝结器负责将高温的工质散发热量,从而降低其温度。

膨胀阀则负责调节工质的流量,保持其循环运行。

电动汽车用热泵空调系统制热性能的试验研究

电动汽车用热泵空调系统制热性能的试验研究
霜、 除雾 的速 度 提 高 。
关 键 词 电动 汽 车 ; 热泵空调 ; 三换 热 器 系统 ; C O P; 试 验 研 究
Ex pe r i me n t a l r e s e a r c h o n h e a t i ng p e r f o r ma nc e o f he a t pu mp
第1 7 卷 第3 期
2 0 1 7年 3 月

玲 室 调 4源自 — 5 0 R EFRI GERA T1 0 N A N D AI R— C0 N DI T1 0 NI NG
电动 汽 车用 热 泵 空调 系统 制热 性 能 的 试 验 研 究
轩 小 波 , 陈 斐D 戎 森 杰。
( Ne w En e r g y Au t o mo b i l e Ai r Co n d i t i o n i n g En g i n e e r i n g Te c h n o l o g y Re s e a r c h Ce n t e r o f S h a n g h a i )
a i r - c o n di t i o ni n g s y s t e m f o r e l e c t r i c v e h i c l e
Xu a n Xi a o b o ’ C h e n F e i ’ Ro n g S e n j i e 。 ’
’ ( Re f r e r a t i on Re s e a r c h I ns t i t u t e,S on gz Au t o mo bi l e Ai r Con di t i o ni n g Co . ,Lt d. ) 。 ( H e na n Re b or n Env i r o nme n t a nd Te c h no l og y Co . ,Lt d . ) ABS TRACT Ba s e d o n o ne t e s t be n c h of he a t pump a i r — c on di t i o ni n g s ys t e m f or t he e l e c t r i c v e hi c l e a i r — c o nd i t i o n i ng,t he i mp a c t on t he t r a n s f e r pe r f or ma nc e,a v e r a g e t e mpe r a t ur e o f t h e ou t l e t as s e mbl y a nd t he COP o f he a t p ump a i r — c o nd i t i on i ng s y s t e m a r e s t u di e d t hr ou g h t wo e xc ha n ge r s s y s t e m a n d t hr e e e x c h a ng e r s s y s t e m und e r d i f f e r e n t c ompr e s s or ’ S s pe e ds a n d a mbi e nt t e mp e r a t u r e s . The t e s t r e s u l t s i n di c a t e t h a t :t he a mbi e n t t e mpe r a t ur e i S hi ghe r,t he he a t t r a ns f e r pe r f o r ma n c e o f t he t wo e xc ha n ge r s s y s t e m a n d t hr e e e x c ha n ge r s s ys t e m a r e hi ghe r,a nd t he he a t t r a n s f e r pe r f o r ma n c e a dv a nt a g e s o f t he t hr e e e xc ha n ge r s

新能源电动汽车低温热泵型空调系统研究

新能源电动汽车低温热泵型空调系统研究

新能源电动汽车低温热泵型空调系统研究发布时间:2021-05-20T02:34:29.781Z 来源:《中国科技人才》2021年第8期作者:常洪东[导读] 随着中国经济发展的迅猛发展,人们的生活水平向富裕生活迈进,这就是当今时代的优势。

山东力诺瑞特新能源有限公司山东省济南市 250000摘要:随着社会的进步时代的发展,人们的生活水平经济收入也不断提高,汽车作为生活中重要的交通工具之一基本,在给我们生活提供了便利的同时排放的大量尾气也给自然环境带来了危害,大量的能源消耗也面临枯竭的危机。

汽车行业造成的环境污染和能源危机是当下阻碍社会可持续发展的关键要素。

研发新的汽车技术是时代发展下的必然趋势。

以绿色环保的理念出发,对汽车动力原料进行创新,从根本上解决环境污染和能源消耗的问题。

基于此,本篇文章对新能源电动汽车低温热泵型空调系统进行研究,以供参考。

关键词:新能源;电动汽车;低温热泵型;空调系统引言随着中国经济发展的迅猛发展,人们的生活水平向富裕生活迈进,这就是当今时代的优势。

但是,在现实中,最大的危害是环境污染,由于人们生活水平的提高,一辆汽车,甚至一个劳动力,或者像平常的饭菜一样,并不少见。

这些燃料车迅速占据了实际市场,人们依靠燃料车作为自己的交通工具,因此,当每个人都下车时,就会出现问题,也就是随着经济发展而发展起来的环境问题。

当燃料车每天在路上行驶,空气中充满燃料车整天排放的废气时,过去的新鲜空气变成了充满灰尘的现有气体,很多人外出时必须戴上口罩,以免吸入过多的污染气体对身体造成伤害。

因此,国家在新能源汽车问世前不断创新,虽然还没有真正立足于市场,但人们的认可程度还是比较高的,因为每个人都会关注自己的健康。

但是,经过这么多努力,现在失去还为时过晚,这有点可惜,因此需要在各个领域加强努力,促进新能源汽车的发展。

1新能源汽车的相关概述新能源汽车具体指的是运用一些非常规的车用燃料作为主要的动力来源,以此来供汽车运行,也可以指一些应用常规车用燃料却采用新型车载动力装置的汽车行业,总的来说,新能源汽车便是运用车辆动力控制以及驱动方面的各类先进技术,最终形成的一种具有新技术、运用新原理并且有着新结构的汽车。

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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。

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