2020-11-13_纯电动汽车热管理系统_论文解读_2

基于热泵的纯电动汽车热管理系统的实验研究与仿真分析,田镇,上海交通大学

2.1 热管理系统方案

    纯电动汽车热管理系统的特点是以热泵系统、驱动电机热管理系统、动力电池热管理系统为“基点”,以冷却回路为基础,通过相互耦合关系,严密的控制逻辑,实现热管理系统的功能需求并保证高效运行。

文中热管理系统,包括三个回路,热泵回路、驱动电机冷却回路、动力电池冷却回路,主要部件包括电动涡旋压缩机、微通道平行流冷凝器、电子膨胀阀、微通道平行流蒸发器、板式蒸发器、管路阀件等。

制冷模式系统循环图如下图所示

制冷模式系统循环图

制热模式系统循环图如下图所示

制热(热泵)模式系统循环图

系统有五种运行状态,

1)夏季制冷主循环:只进行制冷循环;

2)夏季制冷和电池冷却循环:车内制冷,电池制冷

3)冬季制热主循环:只进行制热循环

4)冬季制热主循环和驱动电机废热回收循环:车内制热,回收电池废热。

5)停机

其状态转移逻辑如图所示,

热管理系统状态逻辑图

1)条件@R:Tbcoolant >Ton_cal,切换到制冷+电池冷却模式

2)条件R:Tbcoolant <Toff_cal,切换到制冷模式

3)条件@H:Tmcoolant > T set,切换到制热 + 电机热回收模式

4)条件H:T mcoolant < T set,切换到制热模式

其中T bcoolant为电池冷却回路中进入板式换热器的冷却液温度,T on_cal 和 T off_cal分别为电池冷却液安全温度的下限和上限;T mcoolant为电机冷却回路中进入板式换热器的冷却液温度,T set 为电机保护温度。

2.2 热管理系统关键部件

电动涡旋压缩机:容积式压缩机,效率高,结构紧凑,质量轻,运行平稳。

涡旋压缩机工作原理图


电动涡旋压缩机参数

微通道平行流冷凝器:1mm为微通道和常规通道的分界线。铝制微通道换热器与铜管翅片式换热器相比,具有结构紧凑、换热效率高、可持续发展等有限。

微通道平行流冷凝器
微通道平行流冷凝器参数

微通道平行流蒸发器:筒微通道平行流冷凝器。

微通道平行流蒸发器
微通道平行流蒸发器参数

电子膨胀阀:调节范围宽、反应快、便于控制等优势。

电子膨胀阀结构

其它零部件:气液分离器,板式换热器(4000W)等。

c为膨胀水箱起排气、稳压和补液的作用,2L。

d为循环水泵,定频,10L/min。

e为四通换向阀,11.1mm,4.5MPa,介质温度,-30~ 135C,环温,-30~55C,R134a 名义容量为5250W。

f为先导性常闭电磁阀,3.3MPa,介质温度 -30~105C,环温 -30~55C。

g为PTC电加热器,220VAC,3500W。

h为车外换热器和风扇集成的冷却模块。

其它零部件1
其它零部件2

2.3 热管理系统性能测试实验台

热管理实验台架

上海交通大学的环境仓中进行的性能测试实验,可模拟温度,湿度,日照等汽车行驶工况。

环境仓实验示意图
环境仓可控参数
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