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本文针对纯电动汽车车室空调和电池热管理的冷热需求,建立一体式热管理系统,通过实验测试和系统仿真的方法研究分析一体式热管理系统的动态调节和稳态运行特性,并给出了制冷/制热工况时的控制思路。 在焓差室内搭建一体式热管理系统台架实验台,完成双蒸发器额定制冷工况和高温工况稳态运行和动态调试工况的实验测试、双蒸发器电池支路膨胀阀调节的动态特性测试,车室和电池在电池支路流量百分比为15.9%(额定制冷工况)、26.1%(45℃高温工况)一体式运行时,对车室空调几乎无影响,且系统COP有一定的提升。分析电池支路膨胀阀不同开度时的系统动态变化特性及电池液冷循环回路电池组与溶液之间的散热特性。 提出冬季纯电动汽车上回风利用空调系统,利用大孔硅胶吸湿和电渗再生对回风进行除湿和优化风系统的方式防止回风利用引起的结雾问题。建立并优化车厢热负荷模型,计算全工况时全新风和最大比例回风应用时的热负荷。通过实验研究,大孔硅胶吸湿电渗再生不适用于纯电动汽车空调上的回风除湿。优化现有的车厢热负荷模型,从理论上研究回风利用的可行性。根据车室空调热负荷模型,计算得到车辆大部分冬季工况(室外-5~-20℃、车速40~80km/h)、-20℃不同室外相对湿度(30%~60%)可利用的最大回风比例,分析了可利用最大回风比例的影响因素。结合-5~-20℃不同回风比的热泵性能测试结果,分析了回风利用对热泵系统性能的影响及节能效果。-20℃,压缩机转速8000rpm时,热泵+PTC系统,利用46%的回风,相对全新风系统,可节能40.6%。 基于Dymola软件搭建了带电池液冷循环溶液回路的双蒸发器制冷系统模型,分析电池支路膨胀阀不同调节开度组合时的电池蒸发器与溶液、电池降温的动态响应及车室蒸发器制冷量的变化特性。并根据动态变化的特点,设计了双蒸发器运行时的控制思路。 利用电池自然散热回路回收冬季电池余热,通过Dymola搭建的热泵系统模型计算得到不同车速、不同室外温度、利用46%回风时的电池余热回收的热泵运行性能和节能效果。室外-20℃时、车速120km/h时,最多可节约46.5%的电能。根据回风利用和余热回收时的热泵系统的性能分析,设计了纯电动汽车冬季一体式热管理系统的控制策略。