电动汽车空调系统设计及风道的设计改进

【摘要】如今电动汽车在各种车型的应用越来越广泛，人们对电动汽车的安全性、舒适性要求越来越高。为达到空调系统在纯电动汽车上的舒适性和节能性的双重目标，本文对纯电动汽车的空调系统进行了设计及风道的设计改进。在电动汽车空调系统中，分别针对制冷模式、制热模式进行了分析。制冷模式研究时考虑了系统的可靠性、成熟性、安全性及节能等因素，最终选定了电动压缩机制冷系统。供暖时考虑了安全性、稳定性、能耗等因素，选择了热泵供热系统，从而确定了纯电动汽车空调系统采用热泵型空调系统。对热泵系统应用在电动汽车上进行了改进，对换热器总成进行了重新的定义。研究中选择了适合热泵空调系统的循环工作工质R134a。通过一维计算确定了在电动汽车中使驾乘人员舒适时的制热负荷4000W和制冷负荷4445W，结合计算得到的风道中的送风量及新风量；确定了换热器总成中1号换热器的结构尺寸，总传热面积与估算值相对误差为1.4%；从节能和舒适性的角度考虑，对电动汽车空调系统的换热器总成进行优化设计；采用了三维模拟对换热器总成中温度场和速度场进行模拟。空气侧流动为三维湍流状态，换热器总成中的两个换热器的模型为多孔介质模型，通过它们的惯性系数和粘性系数来对多孔介质进行设定。模拟计算中对换热器总成入口角度、入口深度、导流板的形状、1号换热器插入的方向、2号换热器的孔隙率等因素进行分析，比较了它们的速度场和温度场的不同，确定了速度场和温度场好的A方案，并确定2号换热器的孔隙率为0.7时的风道优化情况。将优化后的风道应用在电动汽车车室内速度场和温度场的模拟计算中，分析了不同车速下驾驶员和乘客的体表5cm处温度分布情况，研究表明体表温度分布满足驾乘人员对舒适性的要求。供暖系统中，在采用方案A和2号换热器0.7的孔隙率的基础上，提出了三个不同的供暖模式。应用三种不同模式进行了风道的模拟计算，通过比较各个出口的速度场和温度场，得出在汽车仅需供暖状态时，采用模式一较好。进而采用该模式一的供暖方案对电动汽车车室内的速度场和温度场进行模拟分析，研究表明此时驾乘人员的体表5cm处温度满足供暖的要求，并且可通过减少进风量达到节约电能的目的。通过本文研究，为纯电动汽车空调系统及风道的优化设计提供了一定的理论依据及参考意义。
【作者】刘中历；
【导师】王永珍；
【作者基本信息】吉林大学，热能工程，2014，硕士
【关键词】电动汽车；热泵；换热器；风道；优化；

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