电动汽车电动空调系统分析研究

论文摘要

随着电动汽车技术的不断进步,电动汽车产业化的趋势越来越明显。作为未来主要潜在车型,电动汽车也需要为驾乘人员提供舒适的环境,并且拥有一套节能高效的电动空调系统对电动汽车开拓市场也是至关重要的。但是,各种形式电动汽车的出现,也为其空调系统的研究开发提出了新的课题与挑战。本文基于国家科技部863电动汽车重大专项课题“电动汽车技术平台研究开发”项目车型,对电动空调系统在电动汽车上的应用进行了全面的分析。本文首先对电动汽车可以采用的空调系统解决方案进行了分析,最终确定采用电动压缩机制冷空调系统。然后,对电动压缩机在电动汽车上可以采用的驱动方式以及转速模式进行了分析,并最终确定采用独立全电动驱动方式和变速模式。随后本文对电动空调制冷循环系统各重要组成部件(压缩机、驱动电机、蒸发器、冷凝器)进行了型式选择,并且对以上各重要部件以及制冷剂、膨胀阀建立了数学模型。然后本文着重论述了电动空调系统在电动汽车整车上的匹配,电动空调系统的电机控制系统以及空调控制模式,电动空调系统在整车上的试验评价分析。(1)对于电动空调系统在电动汽车整车上的匹配,本文首先对项目车型动力舱热场的变化进行了分析,建立了整车热负荷计算模型,并计算出整车热负荷。然后,在确定计算工况后,对空调制冷系统进行了热力循环计算,并最终得出满足该热力循环的制冷循环系统各部件参数值。(2)由于电机与压缩机集成为一体,电动空调系统的电机控制系统需要在传统无刷直流电机控制的基础之上采用无位置传感器技术,针对这种特殊性,本文对电机驱动控制系统进行了软硬件设计。然后针对电动空调系统为实现整体控制,本文提出了蒸发器出口制冷剂温度控制模式、蒸发器出口制冷剂压力控制模式以及车厢温度控制模式,并对它们的节能性以及适用性进行了对比分析。(3)对于电动空调系统在整车上的试验评价分析,本文通过对电动空调系统进行环境模拟试验,对该电动空调系统的制冷性能进行了评价。最后分析了在UDDS循环工况下电动空调系统对本项目纯电动车型续驶里程性能的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的目的及主要工作
• 第2章 电动空调系统概述
• 2.1 电动汽车制冷空调系统解决方案
• 2.2.1 热电制冷空调系统
• 2.2.2 余热制冷空调系统
• 2.2.3 电动压缩机制冷空调系统
• 2.2.4 解决方案的确定
• 2.2 电动压缩机驱动方式
• 2.2.1 非独立式全电动驱动方式
• 2.2.2 独立式全电动驱动方式
• 2.2.3 混合驱动方式
• 2.2.4 电动压缩机驱动方式确定
• 2.3 电动空调转速模式分析
• 2.3.1 蓄电池组内阻特性
• 2.3.2 定速模式
• 2.3.3 变速模式
• 2.3.4 转速模式确定
• 2.4 本章小结
• 第3章 电动压缩机制冷循环系统构成及模型建立
• 3.1 电动压缩机型式选择及模型建立
• 3.1.1 压缩机型式确定
• 3.1.2 压缩机驱动电机型式确定
• 3.1.3 电动压缩机数学模型建立
• 3.2 换热器型式选择及模型建立
• 3.2.1 冷凝器型式选择
• 3.2.2 蒸发器型式选择
• 3.3.3 换热器模型建立
• 3.3 制冷剂热物性模型建立
• 3.4 膨胀阀数学模型建立
• 3.5 本章小结
• 第4章 电动汽车热负荷分析及电动空调系统匹配
• 4.1 电动汽车动力舱热场分析
• 4.1.1 纯电动车型动力舱热场分析
• 4.1.2 混合动力车型动力舱热场分析
• 4.2 电动汽车整车热负荷分析
• 4.2.1 整车热负荷计算模型
• 4.2.2 整车热负荷计算
• 4.3 全电动压缩机空调系统匹配计算
• 4.3.1 热力循环状态压焓图确定
• 4.3.2 热力循环计算工况的确定
• 4.3.3 热力循环计算
• 4.3.4 电动空调系统参数确定
• 4.4 本章小结
• 第5章 电动空调控制系统
• 5.1 压缩机驱动电机控制系统分析
• 5.1.1 压缩机驱动电机控制系统要求
• 5.1.2 压缩机驱动电机控制系统软硬件设计
• 5.1.3 压缩机驱动电机控制效果
• 5.2 电动空调控制模式
• 5.2.1 蒸发器出口制冷剂温度控制模式
• 5.2.2 蒸发器出口制冷剂压力控制模式
• 5.2.3 车厢温度控制模式
• 5.3 控制模式对比
• 5.3.1 三种控制模式能量消耗对比
• 5.3.2 三种控制模式其他性能对比
• 5.4 本章小结
• 第6章 电动空调系统的试验评价分析
• 6.1 制冷性能环境模拟试验
• 6.1.1 试验准备
• 6.1.2 试验过程
• 6.1.3 试验结果
• 6.2 电动空调系统对整车续驶里程性能的影响分析
• 6.3 本章小结
• 第7章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文