电动车空调系统及其控制方法的

电动车空调系统及其控制方法的研究摘要：由于电动车的驱动动力不同于普通的燃油汽车，使得它的空调系统也与普通的汽车空调系统有所不同。根据它的特点，本文为某型电动车设计了一套热泵型空调系统。由于结构的不同，本文还对其控制方法进行了研究。关键字：电动车热泵空调系统控制方法0前言传统的燃油汽车由于消耗大量的石油，对环境造成了严重的污染，在日益注重环保的今天，电动汽车由于具有无任何排泄物、不污染环境、噪声低及不消耗石油资源等特点,受到了全世界广泛的关注。尤其是奥运会和世博会即将在我国举办，我国也投入了大量的人力、物力进行电动汽车的开发和研制,取得了大量的成果，并且成功开发出了性能良好样车。为了给电动汽车创造一个舒适的驾驶和乘坐环境，在开发和研制电动汽车同时,必然也要对其配套的空调系统进行开发与研制。电动车和传统汽车的驱动动力不同，使得它们的空调系统也有很大的区别：电动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，电动车的空调系统必须自身具有供暖的功能，即要求我们采用热泵型空调系统。同时，压缩机也只能采用电机直接驱动，结构上与现有的压缩机型式不完全相同。由于用来给热泵空调系统提供动力的电池主要是用来驱动汽车的，空调系统能量的消耗对汽车每充一次电的行程的影响很大。如果电动汽车仍采用现有能效比较低的空调系统，将要求耗费10%以上的电功率，这就意味着不是增加电池的制造成本就是降低电动汽车的驱动性能指标。在开发电动车热泵空调系统的时候，必须全面考虑这些特点。1电动车热泵空调系统由于电动车的空调系统必须采用热泵型空调系统，使得它的设计必须区别于传统的燃油型汽车空调系统。而又是应用于汽车这一特殊场合，所以也不能简单的照搬普通的热泵空调系统。陈观生,史保新等为电动车设计了一套由永磁直流无刷电机带动的热泵空调系统[6,8]，该系统与普通的热泵空调系统并无区别，在风道中仅用一个换热器：在制冷模式下为蒸发器，制热模式下为冷凝器。采用这种结构的热泵空调系统，不仅需要开发允许双向流动的膨胀阀，并且在热泵工况下，系统融霜时，风道内换热器上的冷凝水将迅速蒸发，在挡风玻璃上结霜，不利与安全驾驶的需要。因此有必要在热泵系统的风道中采用能设有内部冷凝器和蒸发器的结构。目前国内大多数汽车空调系统采用的是由发动机直接带动的斜盘式、摇摆式等型式的压缩机，其制冷系数（COP）在1.3-1.6左右，空调系统的耗功会消耗很大一部分的电功率。为了提高电动车空调系统的能效比，我们必须采用新型高效的压缩机。压缩机采用的是专门为本项目开发的全封闭电动涡旋压缩机，它直接由电池提供的直流电源驱动，性能参数如下表所示。它可以根据车室内温度和环境温度等传感器测得的温度，采用适当的控制算法，通过变频器来调节压缩机的转速，改变系统的制热/冷量，满足车室内舒适性的要求。图2全封闭电动涡旋压缩机根据电动车的热负荷及它的结构尺寸，选用的部件及主要参数如下表所示：笼部件娃规格屿电动涡旋类压缩机蜂压缩机型办号拉SEE3俯6前压缩机排拣量糕36cm贺3帆/厕转瓣最大允许围转速摸6000珠r/mi垫n院涡旋盘壁帝厚暂4.54里mm享节距赛20.1叮6mm召涡旋盘高佳度到14mm尺重量寿9kg塞内部冷凝准器猜型式，尺泻寸撤平行流细：绒117×吃180×矿18×2狠内部蒸发惹器戒型式，尺屠寸寺层叠式再：庄221×铃238×泪70唱外部冷凝称器稀型式，尺陡寸压平行流绸：尝625×峰360×顷18扔制冷剂刑类型食HFC1盆34a通过测试，发现环境温度在-7℃到40℃的范围内，系统在稳态条件下，可以以较小的能耗满足电动车舒适性的要求。赠

伶测试条件拐测试结果啄容量旷能耗团制冷庸环境温镰度步4绿0眨℃蹈，车室干真球温钟度片2混7谨℃存，湿球温简度絮2粱0吼℃流4.12顷Kw盈1.77鲁Kw铸制热傻环境温段度浑-肝7城℃驴，车室温牲度己2莲0每℃帜2.43袭Kw嗓1.15巨Kw2系统控制方法的研究由于热泵空调系统的耗功对于电动车的驱动性能有很大的影响，为了使空调系统在各种工况下都能保持高效率，必须采用有效的控制策略。在传统燃油汽车的自动汽车空调系统中，是通过控制混合风门的开度来调节出风温度以及控制风机的转速来调节风量，以使车室内温度保持在设定值。而对于电动车热泵空调系统而言，没有热水芯来调节出风温度，但是压缩机的转速可以通过变频器来控制。因此它的控制方法也就不同于传统燃油汽车的空调系统。在电动车热泵空调系统中，压缩机的转速是制冷量的主要控制量，对于压缩机的转速采用的控制方法归纳如下：1．当车室温度高于设定温度1ºC时，为了尽快使温度达到设定值，压缩机以最大转速运行；2．若车室温度低于设定温度1ºC，压缩机以最低转速运行；3．当室温偏差在-1—1ºC之间时，压缩机的转速通过模糊控制算法来控制，以每一采样时刻室温与设定值的温差及温差的变化率为输入量，通过模糊推理得出压缩机的转速值。侧同时蒸发搞器风机的免风量不仅亮影响制冷厦系统，而嘱且对车室合温度有较农大的影响射。如果只薄将蒸发器计风机以最骆大风量运闷行，不仅品噪音比较研大，也不抄利于满足绵车室的舒洪适性要求租。尤其对纠于电动车窄空调系统摆，没有热烧水芯调节苦出风温度授，车室内边的体积比府较狭小，爬如果车室厘温度只通叹过调节压问缩机的转碍速来控制黑，车室内浙温度会比慧较容易波汁动，不利朵于系统的塘稳定运行袋。因此我罪们应当只篇在车室负县荷比较大纵的情况下冲才让风机躺以最大风傻量运行，悦而在其他钢情况应该胞采取合适忽的控制策堆略，以保彩证车室内浊的温度稳么定在设定劳温度。晋蒸发器风标机的风量首与车室内皱温度，设红定温度，语环境温度仪，太阳辐机射强度，貌蒸发器出致风温度之穿间的关系袖是非线形形的，使用耻公式率计算所需胁的风量的直指数，式汽中行，，繁，，趟分别为环静境温度，史设定温度品，车室内辉温度，蒸巴发器出风舟温度和太招阳辐射强型度坛，肚m砍，抚n剩，呈a垂，面K资为常数，踏然后通过丛查表的方江法来控制坐蒸发器的屡风量。彩利用上述淡的控制方像法，对电悦动车热泵诊空调系统搭进行实验朋，实验的锯初始条件翁为环境温轧度和车室鸡温度均谈为鼻39º阴C拍，设定温歉度顺25º赠C庸，太阳辐哲射强度见为扮1kw/海m遭2悟，运厌行英10摇0熟分钟，坛在璃6坝0青分钟时设届定温度晃由萝25º拥C乘变舟为拾22º居C典。肤通过以上胸两图可以如看出，在代初始打冷臭阶段，压蓄缩机和蒸忧发器风机盗以最大转谅速运行，处能使车室困温度迅速势降到设定依温度。当鬼温度达到扁设定温度它后，有少认许超调量恼，控温精给度较高，训静态误差或不超解过化0.22痰º突C苏。当压缩翻机从最大舱转沫速伍100r道p穷s选降障到匹55rp蠢s滑左右时，素通过控制背蒸发器的田风量，车框室内温度渴可以平稳嫁的降到设羞定温度附竿近，使得卷此时压缩和机转速的肿超调量较皮小。当设许定温度累由嫂25º顶C姿变鹿为学22º翁C日时，也能浪使车室温仙度迅速降翠到设定温睬度，并能赶使车室温恐度稳定在淋设定温度淹。3结论浮本文根据重电动车的粉实际特点面，设计了医一套不同议于家用热户泵的空调坦系统，通叙过在风道施中增设一浇个内部冷且凝器，不独仅不需要胆开发允许泽双向流动营的膨胀阀茫，而且解铁决了从融有霜模式到枝制热模式调时，车窗钩迅速结霜毫的问题。介由于电动杀车热泵空烂调系统结逆构的独特荣性，本文够还对其控脉制方法进貌行了研究音。采用本映文设计的科算法，控尸制压缩机唤转速和蒸蚊发器风机幕的转速，划通过实验饱验证，能卸使车室内逼的温度保陡持在设定卫值，满足尤车室内舒历适性的要阔求参考文献话1.T剂akah泻isa下Suzu河ki,糟Kats夜uya.避Air盆Con许diti叠onin河gSy洪stem作for先Elec幼tric幻Veh判icle戴;So蒙ciet君yof蒜Aut色omot省ive荷Engi菠neer述ing;筋199盯6凶2核．乓R.N万.N.K挂oury董,L.予Mach热ado沃etc.软Num诞eric估alS吊imul陆atio望nof引ava悬riab登les滨peed妈ref挺rige否rati诱ons扮yste拒m;I烟nter两nati志onal睡Jou慕rnal晴of疫Refr妹iger温atio励n;20净01,常192-灾200狮3址．许Youn稼Che允olP麦ark坏etc.查华Perf初orma爱nce指Anal饥ysis企on接aMul辣ti-t宽ype瓶Inve索rter起Air重Con戒diti绘oner杀;En赵ergy庆Con插vers摊ion暴and教Mana派geme债nt;牵2001恋,160萌7-16芳21辫4王．洗Suzu音kiT宫.El辽ectr稳icV狠ehic衬leA碗irC闷ondi摄tion已ing.式Aut嫌omot呈iveE钟ngin快eeri转ng;方1996阁(9),付113爸-117妥.赢5屑．旦Wern贝er,垦Nobu殖haru厕,et各c;C纲O2H疗eat胖Pump恒Sys蓝tem捷with府Elec核tric贿Com考pres修sor;兴VDA芽Alt副erna垄teR赞efri咽gera矛ntW统