1、 10.16638/ki.1671-7988.2017.14.019 10.16638/ki.1671-7988.2017.14.019 浅谈关于新能源汽车空调节能方案的一些设想 空调系统方案匹配 徐 磊 （安徽江淮汽车集团有限公司，安徽 合肥 230601） 摘 要：随着新能源汽车迅速发展，在一定的标准工况下的行驶里程是考核一个新能源汽车的很重要指标，而温度对电池的影响非常大，而空调系统本身工作是要消耗一定的电量的，空调系统匹配好能大大节约电能。文章浅析了新能源汽车空调系统匹配对节能的影响。 关键词：新能源；节能；空调 中图分类号：u461.8 文献标识码：A 文章编号：1671-7988
2、(2017)14-55-04 A brief discussion on some of the ideas about energy efficiency of new energy vehicle air conditioning The air- conditioning system scheme matches Xu Lei ( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 ) Abstract: The rapid development of new energy vehicles, in certai
3、n conditions the mileage is very important index to evaluate a new energy vehicle, and the influence of temperature on battery is very large, and the air conditioning system itself is to consume some power, good, can greatly reduce the power of air conditioning system.In this paper, the effect of en
4、ergy saving on energy saving of the new energy vehicle air conditioning system. Keywords: new energy; energy conservation; air conditioning CLC NO.: u461.8 Document Code: A Article ID: 1671- 7988 (2017)14- 55- 04 引言 我国新能源汽车发展迅速，国家对新能源汽车也出台了很多政策进行支持，其中根据行驶里程不同，分别有不同的补贴。在一定的标准工况下的行驶里程是考核一个新能源汽车的很重要指标，
5、而温度对电池的影响非常大，所以对电池提供稳定的工作环境就显得非常重要，而汽车空调系统对电池系统进行热管理能大大提供电池的使用寿命并提高行驶里程。而空调系统本身工作是要消耗一定的电量的，空调系统匹配好能大大节约电能。下面浅谈一下新能源汽车空调系统匹配对节能的影响。 1 新能源汽车空调系统原理介绍 新能源汽车空调系统不仅对车内温度进行调节，还要对电池系统进行温度调节。 空调控制器控制鼓风机、模式电机、温度电机、新回风电机、PTC 等。 压缩机控制器控制压缩机启停、 电磁阀、 压缩机转速等。 电池包热管理由于涉及到的传感器很多、全部由 VCU控制。 按照蒸发器的工作状态划分制冷模式下有三种状态：作者
6、简介：徐磊，作者简介：徐磊，就职于安徽江淮汽车集团有限公司。 徐磊：浅谈关于新能源汽车空调节能方案的一些设想徐磊：浅谈关于新能源汽车空调节能方案的一些设想 56 2017 年第 14 期2017 年第 14 期 乘用舱降温电池包降温乘用舱和电池包同时降温。 上述三种模式是通过电磁阀来控制。 图 1 整车空调热管理系统布置图 2 电池热管理系统 2.1 量产的电动汽车电池包热管理方式 A、电池包降温方式有以下三种： 空气冷却式：利用空气的流通带走电池散发的热量 发动机冷却液冷却：利用冷却液循环流过安装在与电池接触的扁管，通过散热器进行热交换带走。 制冷剂式：利用制冷剂流通经过电池包进行热交换。
7、B、电池包升温方式主要有以下两种 PTC 加热 热泵加热 该电动车电池包热管理采用的是制冷剂式降温以及PTC加热 2.2 电池热管理结构图 因为电池包是按照 IP67 的标准设计的。 所以电池的冷却风只能通过风扇的前后压差在电池包内部循环。 具体见下图： 图 2 电池热管理结构图 风扇和 PTC 安放在电池包的中央风道上， 蒸发器安防在电池包的底部横梁上。 电动轿车的紧凑型结构决定了电池包的有限的外形尺寸。为了增大车辆的行驶里程，圆柱形的电池密度很大，产生很大的风阻。 本方案能尽量降低散热器的风阻。 电池包内部热管理系统布置图： 图 3 电池包内部热管理系统布置图 3 采用CAN 控制， 对空
8、调变频电动压缩机进行控制 3.1 涡旋电动压缩机的工作原理 涡旋式压缩机是由两个双函数方程型线的动、静涡盘相互咬合成。在吸气、压缩、排气的工作过程中，静盘固定在机架上，动盘由偏心轴驱动并由防自转机构制约，围绕静盘基圆中心，做很小半径的平面转动。气体通过空气滤芯吸入静盘的外围，随着偏心轴的旋转，气体在动静盘噬合所组成的若干个月牙形压缩腔内被逐步压缩，然后由静盘中心的轴向孔连续排除，或分阶段排出。 涡旋体工作原理图如下： 图 4 涡旋体工作原理图 3.2 涡旋电动压缩机与传统压缩机的系统结构比较 图 5 涡旋电动压缩机与传统压缩机的系统结构比较图 3.3 涡旋电动压缩机与传统压缩机比较的优点 图
9、6 涡旋电动压缩机与传统压缩机比较的优点 3.4 涡旋电动压缩机结构爆炸图 图 7 涡旋电动压缩机结构爆炸图 汽车实用技术汽车实用技术 57 2017 年第 14 期2017 年第 14 期 3.5 涡旋电动压缩机结构剖面图 图 8 涡旋电动压缩机结构剖面图 3.6 涡旋电动压缩机三大技术核心 A、采用变频设计，对于无刷电机和控制技术要求高，但能够满足涡旋压缩机的要求降低运转能耗的同时满足客户IQS要求， 使压缩机在不同工况下实际转速在20006000rpm可以自动调整； B、驱动器采用磁场定向控制（FOC） ，具备极佳的动态性能和效率，提高产品稳定性；对于 IPMSM 控制，采用先进的 MT
10、PA 算法，充分利用电机的磁阻转矩，效率最优化； C、采用平滑启动算法，可以消除启动时抖动现象；先进的无位置算法，可以轻松支持无传感器运行； PWM 控制和 CAN 控制可选， 可通过 CAN 升级压缩机程序， 无需开盖； 3.7 涡旋电动空调压缩机驱动器技术结构图 图 9 涡旋电动空调压缩机驱动器技术结构图 4 空调鼓风机风扇使用 PWM 进行控制，进行节能处理 4.1 现有驱动电机的技术方式 空调风量的控制通过调整鼓风机的端电压以实现。实现鼓风机端电压的变化控制目前有如下方式： （1）电阻分压，如图 10- 1； （2）MOS 管工作在线性区，通过电压调节，如图 10- 2； （3）MOS
11、 管工工作开关区，通过脉冲宽度调节，如图10- 3。 图 10-1 图 10-2 图 10-3 4.2 现有的驱动技术优缺点比较 有刷电机不同驱动优缺点比较 表 1 有刷电机不同驱动优缺点比较 4.3 调速模块 LPM 和 PWM 的功耗对比 12v/300w 的电机理论上的在模块上功耗损失对比数据： 4.4 MPM(PMOS)功能描述 （1）MPM 类调速模块由 MOS 管实现主要功能，根据输入电压大小变化从而 MOS 管的导通值实现调速功能；模块工作在线性工作模式下。该类模块设计的核心是要保证MOS 管工作在允许的最大安全工作区域内； （2）输入- 输出曲线为类线性； （3）带温度保护功能
12、：温度保护通过使用温度保险丝(MTF)实现，不可恢复。 （4）主要优势和劣势： 优势： 此类模块主要在亚洲地区的市场应用或欧美市场的日韩品牌车辆，最大的优势在于价格便宜； 与传统的调速电阻比较， 它在一定程度上属于的无极调速模块，厂家可以根据需求做多档位输出； EMC 方面不产生电磁干扰， 主要考虑的是抗干扰能力。劣势：在系统异常条件下，主要靠 MOS 管来承受大能量。徐磊：浅谈关于新能源汽车空调节能方案的一些设想徐磊：浅谈关于新能源汽车空调节能方案的一些设想 58 2017 年第 14 期2017 年第 14 期 如果超过 MOS 管自身能承受的能量，将会被击穿 4.5 PWM 功能 功能描
13、述： PWM调速模块根据脉冲宽度的变化从而调节MOS管的导通值实现调速功能； 工作在脉宽工作模式下。 输入 400HZ 的脉宽信号，输出 18KHZ 的脉宽信号；输入- 输出线性； 保护功能 Overvoltage behaviour 过电压保护 Undervoltagebehaviour 低电压保护 Blocked motor 马达堵住 Short circuit of the motor 马达短路 Over temperature 过温保护 Over current 过流保护 优势和劣势分析： 优势： 产品功耗低、在相同的功耗下产品重量轻、体积小； 600 多瓦的直流电机可由一个模块控制；
14、 节能，每 100 公里油耗降低达 0,3 升； 带各种保护功能（过热、过电压、过电流等保护功能） 电气接口可根据客户需求调整（PWM, LIN, CAN） 劣势： MC 方面控制比较复杂。 5 结论 通过验证得出，新能源汽车空调系统通过电磁阀来对蒸发器进行制冷模式控制、 并用制冷式降温和 PTC 加热来对电池包进行降温、采用 CAN 网络来对新能源的压缩机进行变频控制，使用 PWM 对空调鼓风机风扇进行控制，已达到节能处理，可以大大节约电能，使得电池更耐久、更环保。 参考文献 1 施骏业;陈江平;叶奇昉;张荣荣;汽车空调系统用 H 型热力膨胀阀的噪声研究A;上海市制冷学会 2009 年学术年
15、会论文集C. 2 叶奇昉;陈江平;热力膨胀阀流动噪声试验研究J;低温工程;2010年 01 期. （上接第 39 页） 情况下， 中冷器的散热面积需要从目前的4.48增加到7.09，才能满足发动机的使用要求。 5 总结 根据以上计算和分析，所选中冷器性能不足，为了保证发动机的散热量需求和其他指标，需要大幅提升中冷器的散热能力。在中冷器结构不变的情况下，中冷器的散热面积需要增加到 7.09 才能满足要求。 在实际匹配过程中， 可以通过优化中冷器结构、增加散热面积、提升冷侧风量（匹配风扇）等措施多方面同时进行优化，便于目标值的达成。通过 试验数据，可以确认，该中冷器性能匹配计算方法可以为中冷器匹配开发提供理论依据。 参考文献 1 李国祥,乇桂华等,中冷器内流动与传热的试验研究J,农业机械学报,1998. 2 李国样,李娜等,气一气中冷器内湍流特征的试验研究J,内燃机工程,2002. 3 张建华,方祖华等,车用增压柴油机中冷器模型及其性能预测，内燃机学报,1995. 4 谷操,张力,中冷器进气室结构参数对流体流动状态影响研究J,车辆与动力技术,1996.
