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中汽中心汽車工程研究院技術(shù)能力（三十）—熱泵空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)

2020-04-02 08:34:43·  來源：CATARC汽車工程研究院  
　
AERI 前天熱泵空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)概述熱泵空調(diào)系統(tǒng)是將低品位熱源的熱能轉(zhuǎn)移到高品位熱源的空調(diào)裝置，包含制冷、采暖、除濕、除霧等功能。在新能源汽車特別是電動車，
熱泵空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)

概述

熱泵空調(diào)系統(tǒng)是將低品位熱源的熱能轉(zhuǎn)移到高品位熱源的空調(diào)裝置，包含制冷、采暖、除濕、除霧等功能。在新能源汽車特別是電動車，由于動力電池性能的局限，采用熱泵空調(diào)系統(tǒng)可有效提高電動汽車采暖的高能效比，制熱能效系數(shù)是PTC的2～3倍，在冬季有效延長續(xù)航里程20%以上，是重要的降低電動汽車能耗的技術(shù)手段，被越來越多的應(yīng)用。
 
熱泵空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)工作內(nèi)容

以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、1D/3D仿真、試驗驗證、評價分析、控制策略、標(biāo)定驗收等為手段，為客戶提供新能源電動車熱泵空調(diào)系統(tǒng)方案選取、系統(tǒng)匹配開發(fā)、性能優(yōu)化提升、測試驗證等精準(zhǔn)全流程熱泵空調(diào)系統(tǒng)性能開發(fā)服務(wù)。
 
01  匹配開發(fā)

通過對基礎(chǔ)車型的對標(biāo)解析與性能指標(biāo)設(shè)定，架構(gòu)設(shè)計熱泵空調(diào)系統(tǒng)與控制策略，并利用仿真與試驗等手段進行系統(tǒng)匹配開發(fā)。

 
 
02  一維仿真分析

建立涵蓋多部件、多系統(tǒng)的整車熱泵空調(diào)集成仿真平臺，分析不同環(huán)境條件、運行工況和控制策略下熱泵空調(diào)系統(tǒng)的制冷制熱性能及影響因素。

 
03  三維仿真分析

利用三維分析軟件Starccm+，對前端模塊進行風(fēng)量分析為一維仿真提供邊界輸入；分析乘員艙空調(diào)降溫性能、采暖性能、除霜除霧和熱舒適性能，優(yōu)化空調(diào)箱、風(fēng)道及出風(fēng)口位置等。
 
 
04  測試驗證

a、 零部件與臺架系統(tǒng)試驗測試；

 
b、環(huán)境艙與環(huán)境風(fēng)洞進行整車熱泵性能測試驗證、空調(diào)性能標(biāo)定、熱舒適性標(biāo)定等。

 
05  熱舒適性評價
 
利用空調(diào)假人進行乘員艙的熱舒適性評價。通過假人采集環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、輻射，并計算出PMV指數(shù)來反映人體的熱舒適性。

 
06  控制器開發(fā)

a、 通過空調(diào)控制器與空調(diào)系統(tǒng)接口對接通訊，可實現(xiàn)多溫區(qū)自動空調(diào)控制系統(tǒng)，空調(diào)控制面板或中控觸摸大屏的信息交互。

 
b、 空調(diào)控制器開發(fā)是基于需求分析、軟硬件設(shè)計、軟硬件實現(xiàn)、閉環(huán)測試、臺架及實車驗證、產(chǎn)業(yè)化配套的V模式全正向開發(fā)。

 
07  低溫?zé)岜每照{(diào)系統(tǒng)解決方案

量產(chǎn)搭載熱泵空調(diào)系統(tǒng)的新能源電動汽車中，幾乎所有系統(tǒng)都使用傳統(tǒng)制冷劑R134a，在環(huán)境溫度低于-10℃時需有PTC加熱輔助。因此，為提高電動汽車的經(jīng)濟性減少PTC的使用，提出三種用于低溫環(huán)境的熱泵系統(tǒng)解決方案：
 
余熱利用：

- 電池、電機、電控系統(tǒng)余熱回收；

- 一般可應(yīng)用于環(huán)境溫度-12℃。
補氣增焓系統(tǒng)：

- 在環(huán)境溫度-15℃可有效采暖；

- 利用補氣增焓壓縮機與帶經(jīng)濟器系統(tǒng)。

 
CO2制冷劑：

- 環(huán)境溫度-20℃可穩(wěn)定并有效采暖；

- 耐高壓零部件研發(fā)；

- 最大COP最優(yōu)高壓規(guī)律研究；

- 整車含熱管理的控制系統(tǒng)與控制器開發(fā)。

 
 
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