純電動汽車廢熱回收雙熱源熱泵系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、空調(diào)系統(tǒng)作為改善駕駛環(huán)境、提升汽車舒適性的重要手段，是現(xiàn)代汽車必不可少的組件之一。本文針對純電動汽車動力電池、驅(qū)動電機(jī)和車內(nèi)環(huán)境熱管理需求復(fù)雜以及空調(diào)系統(tǒng)冬季制熱能耗高的問題，提出廢熱回收雙熱源熱泵系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)的性能以及控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。
　　首先，通過研究驅(qū)動電機(jī)、動力電池和車內(nèi)環(huán)境的熱特性，分析其熱管理需求，提出并設(shè)計(jì)廢熱回收雙熱源熱泵系統(tǒng)方案，具有如下功能：（1）夏季車內(nèi)制冷；（2）冬季車內(nèi)制熱；（3）電機(jī)熱管理及其冬季

2、余熱回收；（4）冬季車外換熱器除霜；（5）冬季車內(nèi)除濕；（6）電池?zé)峁芾怼?br>　　其次，針對廢熱回收雙熱源熱泵系統(tǒng)的控制需求，利用 Altium Designer/Matlab/Simulink研究設(shè)計(jì)雙熱源熱泵控制系統(tǒng)，主要包括：研制基于Freescale MC9S12XEP100的熱泵系統(tǒng)控制器硬件；研究熱泵系統(tǒng)控制策略，設(shè)計(jì)控制軟件；移植開發(fā)控制器 CCP標(biāo)定系統(tǒng)，用于系統(tǒng)的開發(fā)、測試和標(biāo)定。并在dSPACE平臺上完成系統(tǒng)的硬

3、件在環(huán)仿真。
　　然后，通過搭建廢熱回收雙熱源熱泵模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在環(huán)境艙內(nèi)完成系統(tǒng)性能測試。通過不同工況下的制冷制熱試驗(yàn)，研究電子膨脹閥開度、電池電機(jī)散熱量對系統(tǒng)性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明：在不同轉(zhuǎn)速下，系統(tǒng)存在一個(gè)最佳過熱度，此時(shí)系統(tǒng)效率最優(yōu)；電子膨脹閥開度是影響過熱度的重要因素；冬季工況下，雙熱源熱泵系統(tǒng)能夠有效地回收利用電機(jī)廢熱提高系統(tǒng)制熱效率。
　　最后，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用AMESim建立純電動汽車雙熱源熱泵系統(tǒng)仿真模型

4、，并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對仿真模型進(jìn)行驗(yàn)證；在仿真模型的基礎(chǔ)上，對城市道路循環(huán)工況UDDS下，系統(tǒng)性能和控制策略進(jìn)行研究。仿真結(jié)果表明：制冷模式下，該熱泵系統(tǒng)能有效地滿足車內(nèi)環(huán)境和動力電池的熱管理需求，而且動力電池的冷卻對熱泵性能的影響不大；制熱模式下，該熱泵系統(tǒng)能有效地回收驅(qū)動電機(jī)的廢熱，減輕車外換熱器的負(fù)荷；與空氣源熱泵相比，系統(tǒng)的制熱性能有所提高。建立的仿真模型能夠較準(zhǔn)確的模擬系統(tǒng)實(shí)際的性能，可為雙熱源熱泵系統(tǒng)及其控制策略的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供依