低温环境下纯电动客车热泵空调系统制热性能试验研究-绵羊汽车生活记录

针对纯电动客车热泵空调编制正在低温境遇下制热量较低、编制制热职能衰减吃紧等题目，搭修了基于R410A 的纯电动客车热泵空调编制试验台。试验推敲了车外风机风量、

针对纯电动客车热泵空调编制正在低温境遇下制热量较低、编制制热职能衰减吃紧等题目，搭修了基于R410A 的纯电动客车热泵空调编制试验台。试验推敲了车外风机风量、境遇温度及压缩机转速的变更对编制供热职能的影响。试验结果证实：车外境遇温度由7 ℃降到-20 ℃时，编制制热量低浸50.4%；采用补气手艺后，编制COPh 仍可到达1.46，可睹该编制正在低温制热方面有较高的职能；压缩机转速从3 000 r/min 增至5 000 r/min 时，制热量擢升74.4%，车外风量由60% 增至100% 时，制热量上升3%。

跟着经济社会的进展及公民存在秤谌降低，对汽车的需求量一贯扩展。目前中国汽车保有量已近3 亿辆，能源花费强大，导致能源告急及境遇题目，而大举进展纯电动客车是一种有用缓解能源及境遇题目的途径之一［1-2］。空调是新能源汽车的一大耗能部件，现行的电动车空调制热编制有两种要紧计划：

（1）行使PTC（PositiveTemperature Coefficient）电加热安装为乘员舱供应热量；

（2）热泵空调编制，然而PTC 制热功用低，正在供暖的同时会裁汰电动汽车电池的续航本事。于是，计划开荒出一套集冷、热源一体，告竣夏日制冷冬季制暖的热泵空调编制，对电动汽车的能源利器材有强大事理［3-4］。

20 世纪90 年代，SUZUKI 等［5］基于守旧汽车空调，改装搭修了一套HFC134A 热泵空调编制，编制由3 个换热器构成，比拟较于电加热辅助编制，该热泵空调编制具有较好的制热职能，编制COPh 起码降低1.3 倍。HOSOZ 等［6］正在守旧汽车空调的根基上，将其改装成热泵空调，并正在差异境遇温度和转速下举办了制冷和制热试验，结果证实压缩机转速对编制制冷量和制热量均有影响。WANG 等［7］以R410A 为制冷剂，推敲了补气手艺对热泵空调编制职能的影响。2012 年，李丽等［8］针对电动汽车正在冬季采暖时能耗较高的题目，计划了一套用于采暖的热泵空调编制，结果证实编制职能受外界境遇的影响较大。周明后等［9-10］对纯电动客车热泵空调编制举办了优化。2015 年，彭庆红等［11］行使Simul

ink 软件正在制热形式下为电动汽车成立了变频热泵空调编制各部件模子，基于部件参数之间的耦合干系组成编制的稳态仿真模子，对编制的制热量、功耗和功用等举办了推敲，结果证实，编制运转流程中压缩机转速和风机的转速对编制的制热职能发作影响。王磊等［12］推敲了正在差异低温工况下补气手艺对热泵职能的影响。武卫东等［13］开荒了一套新的新能源汽车热泵型空调编制，推敲了正在最佳工况时，压缩机转速对编制制冷职能的影响。王颖等［14］将三换热器和四通阀的两种车用热泵编制举办了比拟。张文嵘等［15］正在制热制冷5 种工况下对热泵汽车空调的职能举办了测试。张磊等［16］将以R410A 和R134A 为制冷剂的热泵型空调编制举办比拟，结果证实以R410A 制冷剂的热泵编制运转更褂讪牢靠。华若秋等［17］基于搭修的电动汽车热泵空调编制职能试验台，推敲了EXV 开度对编制的冷凝和蒸发压力、过冷度、热泵出风温度、制热量、压缩机功耗和职能系数COPh 的影响。刘明康等［18］推敲了电动汽车热泵空调编制冬季运转时的采暖职能，结果证实压缩机转速、室表里境遇温度和相对湿度对编制压缩机排气特征、汽车HVAC 总成出风温度和COPh 等职能参数均有影响［19-21］。综上所述，以上均是对热泵空调编制的完整。本文针对目前新能源汽车热泵空调正在严寒区域采暖职能差、编制运转不褂讪等题目，计划了一套以R410A 为制冷剂的热泵空调编制，试验推敲了车外风机风量、境遇温度及压缩机转速的变更对编制供热职能的影响，为降低热泵空调采暖编制职能供应参考

试验热泵空调编制如图1 所示，为担保热泵型纯电动客车空调编制满意满意的车内境遇且高效褂讪运转，行使目前行使的准双级压缩轮回热泵手艺和客车空调组织特性，开荒了带补气手艺及经济器的热泵空调编制。该编制要紧由压缩机、四通阀、车外微通道平行流换热器、单向阀、储液器、干燥过滤器、主道电子膨胀阀、车内微通道平行流换热器、补道电子膨胀阀、中心换热气（经济器）、截止阀等部件构成

编制制热做事流程为：制冷剂经压缩机做功后变为高温高压的气态制冷剂排出压缩机，流经四通阀经管道进入车内平行流换热器，向车内放热到达为车内供热的主意，此时制冷剂变为高温高压的液体形态。随后经阀门管道流进储液器和干燥过滤器，以便除去制冷剂正在管道中流畅流程中渗透的杂质和水分，之后流经中心换热器。制冷剂从中心换热器出来后分为两道，一齐流经主道电子膨胀阀变为低温低压的气液搀和态制冷剂，流入车外平行流换热器与氛围举办换热，此时制冷剂变为低温低压的液态流入压缩机；一齐经补道电子膨胀阀减削降压，正在中心换热器内与流经主道的制冷剂举办逆流换热，增大换热强度使主道制冷剂过冷，随后换热后的制冷剂进入压缩机，进入下一个轮回。以制热轮回为例，低压补气道理为：本热泵空调编制低压补气表面轮回压焓（lgp-h）弧线经压缩机做功后制冷剂变为高温高压的气态（形态点2），随后制冷剂流入冷凝器向车内放热（形态点2- 形态点5），此时制冷剂由气态变为液态，制冷剂流经中心换热器后分为两道：主道和补道。正在中心换热器内补道中的制冷剂汲取主道中制冷剂的热量使之过冷（形态点5- 形态点3），主道中制冷剂经主道电子膨胀阀减削降压后变为低温低压的液态（形态点3-形态点4），正在蒸发器中吸热蒸发（形态点4- 形态点8），补道制冷剂经补道电子膨胀阀减削（形态点5- 形态点6），正在中心换热器中汲取主道制冷剂的热量蒸发（形态点6- 形态点7），随落伍入压缩机补气口，正在补气口处与主道制冷剂搀和（形态点8- 形态点1）进入压缩机告竣下一个轮回。热力计较公式如下。

由编制表面轮回图阐发可知，采用低压补气手艺后，编制换热量分明扩展，这是因为主道制冷剂的热量被补道制冷剂汲取了一片面，使得主道制冷剂的过冷度变大，从而起到降温增焓的恶果。凭据纯电动客车编制组织搭修试验台，为模仿实正在的车内境遇，本试验正在恒温恒湿测试室举办，试验室衡量本事为2~45 kW。该测试室的室内可模仿-30~50 ℃、室外能够模仿-30~60 ℃的大温差测试境遇温度，相对湿度的节制局限10%~95%，节制精度为±0.1%。车内最大额定风量为17 600 m3/h（风机占比100%），车外风机最大额定风量为6 000 m3/h（风机占比100%）。车内换热器及轮回风机安置于室内侧，与室内风量衡量箱的口衔尾，压缩机、膨胀阀、车外换热器等其他设置均安置于室外侧。要紧试验设置与衡量安装睹表1。

凭据GB/T 21361—2008《汽车用空调器》、GB/T 19842—2005《轨道车辆空调机组》、QC-T657—2000《汽车空调制冷安装试验法子》、GB/T12782—2007《汽车采暖职能恳求和试验法子》、以及GB 7725—2004《房间氛围医治器》等国家和行业表率尺度制订本试验测试工况，睹表2。

03、试验结果阐发3.1 境遇温度对编制供热职能影响由图3 可知，车外境遇温度由7 ℃降到-20 ℃时，编制压缩机功率、COPh 以及制热量均低浸，排气温度升高，由于跟着车外境遇温度的下降，编制蒸发温度下降，制冷剂的比容变大压缩机吸气压力下降，从而导致编制制冷剂的质地流量裁汰，冷凝器向车内放热量裁汰，压缩机功率和制热量也随之下降。压缩机功率下降26.2%，COPh 和制热量区分下降38.5% 和50.4%，排气温度升高23.7%。

（c）压缩机功率（d）COP图3 车外境遇温度对编制制热职能的影响阐发可知，车外境遇温度对编制制热量的影响较大，其次是编制COPh，对排气温度和压缩机功率影响相对较小，由此可知，正在超低温境遇下编制长时期运转是不经济的。3.2 压缩机转速对编制供热职能的影响由图4 可知，编制排气温度、制热量、压缩机功率跟着压缩机转速的扩展而上升，编制COPh跟着压缩机转速的扩展而下降。这是由于跟着压缩机转速的扩展，压缩机功率扩展，转速的擢升使压缩机吸入的制冷剂扩展，从而使换热量扩展，制热量的扩展量小于功率的扩展量。压缩机功率扩展使得排气温度升高，但采用补气手艺后，排气温度分明低浸。压缩机转速从3 000 r/min 扩展到5000 r/min 时编制排温度上升12.6%、制热量上升74.4%、压缩机功率扩展110%，而COPh 低浸20.3%。

阐发可知，压缩机转速对编制的制热量影响较大，同时使得其功率扩展较大，从而影响编制褂讪性和压缩机行使寿命，于是编制需求抉择适当的转速来确保编制经济有用的运转。

由图5 可知，跟着车外风机风量的增大，车内出风温度和编制制热量有小幅度擢升但不分明，压缩机功率和COPh 略微低浸，出风温度上升0.3%，制热量上升3%、COPh 低浸14.3%、功率低浸7.8%。车外风量的增大使得轮回风量增大降低换热器换热功用，减小换热器换热温差，从而使蒸发温度和冷凝温度之间的温差减小，使得压缩机功率下降，同时制热量的扩展量小于风机功率扩展量于是COPh 低浸。阐发可知，风量的增大对编制供热职能影响较小，增大风量导致风机功率扩展，从而扩展功耗。

（1）车外境遇温度由7 ℃低浸到-20 ℃时，编制制热量一贯低浸，正在超低温-20℃时编制制热量低浸50.4% 为9.75 kW，此时编制COPh 仍可到达1.46，远高于电加热编制，排气温度仅为58 ℃且编制运转褂讪。

（2）压缩机转速由3 000 r/min升至5 000 r/min时，编制制热量上升74.4%，到达20.1 kW，但压缩机功率扩展110%，COPh低浸20.3%，排气温度和排气压力增大，采用补气手艺后有用下降压缩机排气温度和排气压力，排气温度不超60 ℃，降低了编制褂讪性，于是应抉择妥当的转速来降低编制运转经济性。

（3）车外风量变更对编制制热职能影响较小，车外风量从60%降低到100%时编制COPh低浸14.3%，制热量仅上升3%，于是尽量不要正在阴毒气候下运转，以防裁汰整车能耗，裁汰客车行驶里程。

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