电动汽车空调系统除霜模式的仿真与实验研究

摘要

电动汽车具有低噪声、零排放、节能环保等优点，近年来得到了快速发展。但与之相匹配的空调系统大多数仍采用传统的单冷与PTC制热相结合的方式，PTC制热耗电量大、能效比低，会大大缩短电动汽车的续航里程。热泵型电动汽车空调系统能效比高、舒适性好，其优点更加突出，是电动汽车空调系统未来的发展方向。
　　在冬季工况下，热泵型电动汽车空调系统车室外换热器容易结霜，霜层达到一定厚度后，会严重降低车室外换热器的换热效率，从而影响整个系统的制热效果。因此，对热泵型电动汽车空调系统的除霜模式做进一步研究具有重要意义。针对该问题，本文做了如下工作:
　　(1)针对冬季低温高湿环境下，热泵型空调系统的车室外换热器容易结霜的问题，确定了采用将压缩机排出的部分高温高压制冷剂直接引回吸气口的热气旁通除霜方式。
　　(2)建立了带热气旁通除霜的热泵型电动汽车空调系统数值模型。主要包括采用拟合关联式的方式建立R134a制冷剂物性参数模型，基于大量实验数据拟合出压缩机模型的输气系数及电机系数关联式，建立换热器、节流装置模型和热气旁通阀模型;并采用顺序模块法将分散的模型联系起来，完成热泵型电动汽车空调系统模型的建立。并搭建实验台，基于大量的实验数据对数值模型进行验证及优化。
　　(3)通过仿真软件对车室内换热量、车室内出风温度、蒸发压力和压缩机吸气温度的综合分析，得出了当热气旁通阀开度为6圈时，系统运行状态最佳;在此基础上，从能量守恒的角度对结霜和除霜过程进行能量分析，得出最佳的除霜周期为正常运行时间25min，除霜时间5min。

目录

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致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 热泵系统的研究

1．2．2 热泵除霜方式的研究

1．3 仿真技术的应用

1．3．1 仿真技术的发展与运用

1．3．2 仿真在热泵系统上的运用

1．4 本课题研究工作

第2章 热泵型空调系统除霜方式研究

2．1 热泵系统除霜方式的对比研究

2．1．1 电除霜

2．1．2 逆向除霜

2．1．3 相交蓄能除霜

2．1．4 热气旁通除霜

2．1．5 除霜方式的对比分析

2．2 热气旁通除霜系统介绍

2．2．1 整体结构简介

2．2．2 热气旁通除霜系统

2．3 本章小结

第3章 热气旁通系统模型的建立

3．1 系统整体规划

3．2 制冷剂物性模型

3．2．1 制冷剂的发展

3．2．2 制冷剂物性模型的建立

3．2．3 R134a物性参数模型

3．2．4 制冷剂物性模型验证

3．3 压缩机模型

3．3．1 汽车空调压缩机形式

3．3．2 压缩机数学模型

3．4 换热器模型

3．4．1 换热器形式

3．4．2 平行流换热器模型

3．4．3 管片式换热器

3．5 节流元件

3．6 热气旁通阀模型

3．7 混合过程

3．8 本章小结

第4章 实验研究及模型验证

4．1 实验台的搭建

4．2 系统测试

4．3 数据处理及模型验证

4．3．I 数据处理

4．3．2 模型验证

4．4 本章小结

第5章 最佳旁通开度和除霜周期的分析

5．1 最佳旁通阀开度分析

5．2 除霜能量分析

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况