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基于余热型热泵空调的纯电动车整车热管理研究
| 论文题名： | 基于余热型热泵空调的纯电动车整车热管理研究 |
| 关键词： | 纯电动车;整车热管理;热泵空调;余热利用 |
| 摘要： | 为了满足纯电动汽车整车热管理系统高效、节能的目标，尤其是解决低温下热泵空调系统制热效率低、能耗高的问题，开发一套将各系统在结构上、功能上和能量上集成的新型整车热管理系统显得尤为重要。 本文以某新能源汽车热管理系统重要零部件参数及试验数据为基础开展研究，利用电机/电控系统和电池系统余热提升热泵空调制热能力，降低系统能耗。 首先对热泵空调系统展开研究，介绍纯电动汽车热泵空调的组成及工作原理，对新型整车热管理系统方案进行设计，确定其各工作模式及循环回路结构。 然后建立热管理系统仿真模型。利用某车型热管理系统环境仓试验数据建立仿真模型，并用试验数据验证了热管理子系统仿真模型准确性。本文通过设定及监测各重要零部件温度对热管理系统工作模式进行调控，对系统重要零部件设计了不同控制器：空调压缩机设计基于状态空间方程的模型预测控制器控制其转速；电子膨胀阀设计PID控制器根据系统冷却介质过热度控制其开度；动力电池冷却回路水泵及电机/电控冷却回路水泵分别设计模糊PID控制器和模糊控制器控制其转速。将上述研究作为基础，对热管理各子系统进行功能上、结构上集成化处理，得到一套基于余热型热泵空调的纯电动车整车热管理系统。 最后通过Amesim-Simulink联合仿真结果表明，高温制冷和低温制热模式下乘员舱温度、动力电池温度、电机/电控温度均能快速到达目标温度，且温度稳定后误差小，波动小。在环境温度为50℃制冷模式下，空调压缩机转速MPC控制与传统PID控制相比，乘员舱能减少29.5％的降温时间，且温度变化响应更快，转速波动更小；在环境温度为-20℃制热模式下，利用电机/电控余热加热电池至20℃仅需1680S，利用电机/电控和电池双余热后热泵空调制热效率COP能达到1.83，与普通热泵空调系统相比，余热型热泵空调减少了25.5％的制热时间，且压缩机平均功耗降低了28.1％，在仿真循环2个WLTC工况后，新型整车热管理系统使整车电量消耗降低了19.33％。 |
| 作者： | 黄驰 |
| 专业： | 工程(车辆工程) |
| 导师： | 胡远志;易横 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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