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纯电动车热泵空调控制系统的设计与实现
| 论文题名： | 纯电动车热泵空调控制系统的设计与实现 |
| 关键词： | 纯电动车;热泵空调;模糊PI控制;硬件在环 |
| 摘要： | 空调系统对乘员舱的热舒适性以及对行车安全和整车续航里程等有重要影响，因此对纯电动汽车空调系统进行研究是非常有现实意义的。目前纯电动车的大多采用单冷空调与PTC电加热方式，PTC制热方式具有产热快和成本低等特点，然而因耗电量大使得续航里程严重缩短。而热泵空调系统的制热效率远高于PTC制热方式，能够降低能耗提高续航里程，是目前已知效率最高的系统。因此热泵空调系统成为现在汽车空调领域中的研究热点。本文的主要研究内容如下： 1.分析国内外热泵空调系统及其控制策略的发展现状，对汽车热泵空调系统及其制冷、制热原理进行研究，分析出在低温环境下热泵空调系统制热速率慢以及制冷、制热效率低的问题。为了便于对热泵空调控制策略研究，以某纯电动车热泵空调系统为基础，使用AMEsim软件构建汽车热泵空调系统的仿真模型，包含空调系统模型和乘员舱热交换模型，为控制策略的仿真分析提供基础，并通过实际数据与仿真数据对比说明模型的有效性。 2.针对低温工况下制热慢、效率低，采用PTC和压缩机组合控制从而提高制热量从而缩短制热时间。对于压缩机控制通过仿真对比分析的开关控制、PID控制和模糊PI控制，由于模糊PI控制的优越性，压缩机控制采用模糊PI控制；对不同环境温度制热量需求的不同，对低温工况进行划分为典型低温工况和超低温工况，从而采用不同的模糊规则对PTC控制进行模糊控制。在高温制冷工况下，对于压缩机控制通过仿真对比分析的开关控制、PID控制和模糊PI控制，根据分析结果，压缩机控制采用模糊PI控制策略。 3.为了验证控制策略的有效性，设计热泵空调控制器对空调系统中各个部件进行协调控制。根据制冷和制热的功能需求以及各部件的控制需求，进行控制器的软硬件设计和上位机设计，硬件设计包括原理图和印制电路板的设计，软件设计包括架构设计、底层软件配置、调度器设计以及制冷、制热程序设计等。 完成研究内容的设计后，为验证热泵空调制热和制冷控制策略的可行性，搭建硬件在环测试平台，主要包含热泵空调控制器、实车热泵空调系统、上位机和环境模拟实验舱。在环境模拟实验舱中设计低温工况和高温工况，在环境模拟实验舱中搭建测试平台进行测试并验证制热控制策略和制冷控制策略的有效性。 |
| 作者： | 陈竹 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 程安宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆邮电大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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