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中汽中心汽車(chē)工程研究院技術(shù)能力（三十）—熱泵空調(diào)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)
2020-04-02 08:34:43· 來(lái)源：CATARC汽車(chē)工程研究院
AERI 前天熱泵空調(diào)系統(tǒng)開(kāi)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(chē)特別是電動(dòng)車(chē)，
熱泵空調(diào)系統(tǒng)開(kāi)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(chē)特別是電動(dòng)車(chē)，由于動(dòng)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(dòng)汽車(chē)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(zhǎng)續(xù)航里程20%以上，是重要的降低電動(dòng)汽車(chē)能耗的技術(shù)手段，被越來(lái)越多的應(yīng)用。
熱泵空調(diào)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作內(nèi)容
以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、1D/3D仿真、試驗(yàn)驗(yàn)證、評(píng)價(jià)分析、控制策略、標(biāo)定驗(yàn)收等為手段，為客戶(hù)提供新能源電動(dòng)車(chē)熱泵空調(diào)系統(tǒng)方案選取、系統(tǒng)匹配開(kāi)發(fā)、性能優(yōu)化提升、測(cè)試驗(yàn)證等精準(zhǔn)全流程熱泵空調(diào)系統(tǒng)性能開(kāi)發(fā)服務(wù)。
01 匹配開(kāi)發(fā)
通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)車(chē)型的對(duì)標(biāo)解析與性能指標(biāo)設(shè)定，架構(gòu)設(shè)計(jì)熱泵空調(diào)系統(tǒng)與控制策略，并利用仿真與試驗(yàn)等手段進(jìn)行系統(tǒng)匹配開(kāi)發(fā)。
02 一維仿真分析
建立涵蓋多部件、多系統(tǒng)的整車(chē)熱泵空調(diào)集成仿真平臺(tái)，分析不同環(huán)境條件、運(yùn)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(duì)前端模塊進(jìn)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(cè)試驗(yàn)證
a、 零部件與臺(tái)架系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試；
b、環(huán)境艙與環(huán)境風(fēng)洞進(jìn)行整車(chē)熱泵性能測(cè)試驗(yàn)證、空調(diào)性能標(biāo)定、熱舒適性標(biāo)定等。
05 熱舒適性評(píng)價(jià)
利用空調(diào)假人進(jìn)行乘員艙的熱舒適性評(píng)價(jià)。通過(guò)假人采集環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、輻射，并計(jì)算出PMV指數(shù)來(lái)反映人體的熱舒適性。
06 控制器開(kāi)發(fā)
a、 通過(guò)空調(diào)控制器與空調(diào)系統(tǒng)接口對(duì)接通訊，可實(shí)現(xiàn)多溫區(qū)自動(dòng)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(kāi)發(fā)是基于需求分析、軟硬件設(shè)計(jì)、軟硬件實(shí)現(xiàn)、閉環(huán)測(cè)試、臺(tái)架及實(shí)車(chē)驗(yàn)證、產(chǎn)業(yè)化配套的V模式全正向開(kāi)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(dòng)汽車(chē)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(shí)需有PTC加熱輔助。因此，為提高電動(dòng)汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)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(jī)、電控系統(tǒng)余熱回收；
- 一般可應(yīng)用于環(huán)境溫度-12℃。
補(bǔ)氣增焓系統(tǒng)：
- 在環(huán)境溫度-15℃可有效采暖；
- 利用補(bǔ)氣增焓壓縮機(jī)與帶經(jīng)濟(jì)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(chē)含熱管理的控制系統(tǒng)與控制器開(kāi)發(fā)。
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