基于熱泵的純電動汽車熱管理系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究與仿真分析，田鎮(zhèn)，上海交通大學(xué)

2.1 熱管理系統(tǒng)方案

? ? 純電動汽車熱管理系統(tǒng)的特點(diǎn)是以熱泵系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)熱管理系統(tǒng)、動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)為“基點(diǎn)”，以冷卻回路為基礎(chǔ)，通過相互耦合關(guān)系，嚴(yán)密的控制邏輯，實(shí)現(xiàn)熱管理系統(tǒng)的功能需求并保證高效運(yùn)行。

文中熱管理系統(tǒng)，包括三個回路，熱泵回路、驅(qū)動電機(jī)冷卻回路、動力電池冷卻回路，主要部件包括電動渦旋壓縮機(jī)、微通道平行流冷凝器、電子膨脹閥、微通道平行流蒸發(fā)器、板式蒸發(fā)器、管路閥件等。

制冷模式系統(tǒng)循環(huán)圖如下圖所示

制冷模式系統(tǒng)循環(huán)圖

制熱模式系統(tǒng)循環(huán)圖如下圖所示

制熱（熱泵）模式系統(tǒng)循環(huán)圖

系統(tǒng)有五種運(yùn)行狀態(tài)，

1）夏季制冷主循環(huán)：只進(jìn)行制冷循環(huán)；

2）夏季制冷和電池冷卻循環(huán)：車內(nèi)制冷，電池制冷

3）冬季制熱主循環(huán)：只進(jìn)行制熱循環(huán)

4）冬季制熱主循環(huán)和驅(qū)動電機(jī)廢熱回收循環(huán)：車內(nèi)制熱，回收電池廢熱。

5）停機(jī)

其狀態(tài)轉(zhuǎn)移邏輯如圖所示，

熱管理系統(tǒng)狀態(tài)邏輯圖

1）條件@R：Tbcoolant >Ton_cal，切換到制冷+電池冷卻模式

2）條件R：Tbcoolant <Toff_cal，切換到制冷模式

3）條件@H：Tmcoolant > T set，切換到制熱 + 電機(jī)熱回收模式

4）條件H：T mcoolant < T set，切換到制熱模式

其中T bcoolant為電池冷卻回路中進(jìn)入板式換熱器的冷卻液溫度，T on_cal 和 T off_cal分別為電池冷卻液安全溫度的下限和上限；T mcoolant為電機(jī)冷卻回路中進(jìn)入板式換熱器的冷卻液溫度，T set 為電機(jī)保護(hù)溫度。

2.2 熱管理系統(tǒng)關(guān)鍵部件

電動渦旋壓縮機(jī)：容積式壓縮機(jī)，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，運(yùn)行平穩(wěn)。

渦旋壓縮機(jī)工作原理圖

電動渦旋壓縮機(jī)參數(shù)

微通道平行流冷凝器：1mm為微通道和常規(guī)通道的分界線。鋁制微通道換熱器與銅管翅片式換熱器相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、換熱效率高、可持續(xù)發(fā)展等有限。

微通道平行流冷凝器

微通道平行流冷凝器參數(shù)

微通道平行流蒸發(fā)器：筒微通道平行流冷凝器。

微通道平行流蒸發(fā)器

微通道平行流蒸發(fā)器參數(shù)

電子膨脹閥：調(diào)節(jié)范圍寬、反應(yīng)快、便于控制等優(yōu)勢。

電子膨脹閥結(jié)構(gòu)

其它零部件：氣液分離器，板式換熱器（4000W)等。

c為膨脹水箱起排氣、穩(wěn)壓和補(bǔ)液的作用，2L。

d為循環(huán)水泵，定頻，10L/min。

e為四通換向閥，11.1mm，4.5MPa，介質(zhì)溫度，-30~ 135C，環(huán)溫，-30~55C，R134a 名義容量為5250W。

f為先導(dǎo)性常閉電磁閥，3.3MPa，介質(zhì)溫度 -30~105C，環(huán)溫 -30~55C。

g為PTC電加熱器，220VAC，3500W。

h為車外換熱器和風(fēng)扇集成的冷卻模塊。

其它零部件1

其它零部件2

2.3 熱管理系統(tǒng)性能測試實(shí)驗(yàn)臺

熱管理實(shí)驗(yàn)臺架

上海交通大學(xué)的環(huán)境倉中進(jìn)行的性能測試實(shí)驗(yàn)，可模擬溫度，濕度，日照等汽車行駛工況。

環(huán)境倉實(shí)驗(yàn)示意圖

環(huán)境倉可控參數(shù)