車輛電動空調變冷媒量控制之性能實驗研析.pdfVIP

第十屆海峽兩岸冷凍空調學術曁技術交流會 車輛電動空調變冷媒量控制之性能實驗分析 An experimental performance study of variable refrigerant control for electric powered vehicle air-conditioning 1 2 3 蕭培坤 謝建新 蔡尤溪 台北科技大學能源與冷凍空調( 工程系研究生 1 東南科技大學機電科技學系 副教授 2 3 台北科技大學能源與冷凍空調 工程系 教授 ) 摘要 汽車空調約佔整車耗能 15~20% ，視為電動車輛主要電力負載之一，亦為電動車輛科技發展之要 項。採用電動馬達輔助空調取代傳統皮帶驅動，則可在怠速或高速運轉時以節能策略改善耗能及對電 力系統之負載。本研究使用雙蒸發器型式的電動空調，並探討控制參數包括電動壓縮機轉速控制、膨 脹閥開度控制、溫度控制、單 /雙蒸發器控制等，藉由瞭解相關參數後，可發展車輛空調節能策略。研 究發現只需開啟前座空調時，開啟前座單蒸發器相對於雙蒸發器其整體將有較高之節能效果，然在不 同轉速與工況下需有不同膨脹閥開度，本研究顯示當蒸發器入口空氣溫度 25 ℃時其最佳化開度為 28% ，另實驗結果發現雙蒸發器電動空調在壓縮機轉速1500~2000rpm下將呈現高效率運轉。 關鍵詞：車輛空調、變冷媒量、電動車輛 一、 前言 渦卷式電動壓縮機，電動壓縮機不但體積小、衝 近年來隨著能源議題與溫室效應廣泛的被 程小、重量輕與低噪音外，相對於傳統皮帶驅動 探討，目前各國已積極推動節能減碳措施，除了 式空調，其製冷速度更快與節能效果較佳，當車 建築物所消耗的能源與排放的二氧化碳外，就屬 輛於怠速運轉時，電動空調仍可使車廂內溫度維 車輛所排放的二氧化碳為最大宗，故發展低排放 持在25℃。Kaynakli與Horuz[2]針對車輛空調冷凝 二氧化碳的車輛，已刻不容緩，現又以電動或混( 溫度、蒸發器入口空氣溫度、環境溫度與壓縮機 合動力車輛為最佳的選擇。然空調系統乃是電動) 轉速，進行實驗研究，經實驗發現冷凝溫度為影 或混合動力( 車輛重要的電力負載，其系統性能) 響車輛空調最關鍵之因素。此外壓縮機如未有良 悠關汽車能源效率甚巨，故電動空調之能源效率 好控制策略時，壓縮機轉速愈高其性能係數COP 勢必為關鍵技術。且電動空調在操作應用又有以 相對愈低，將導致油耗增加。Li 等人[3]藉由使用 下優點：(1)不須與引擎同步，轉速配合空調需 電子膨脹閥 EEV 並搭配FSPID(Fuzzy self-tuning 求，(2)變頻控制取代離合器，節能效果佳， (3) Proportional Integral Derivative)控制，其研究結果 配合電子式膨脹閥，控制蒸發器冷媒流量， (4) 顯示 使用 FSPID 將比PID(Proportional Integral 可採車輛整體節能控制策略。 Derivative)製冷速度更快，在同樣冷卻時間下蒸 Makino 等人[1發表] Matsushita所研發的車用 發器出口溫度下降速度快 約3℃。Wang 等人[4]以 第十屆海峽兩岸冷凍空調學術曁技術交流會 實驗探討冷媒充填量、蒸發器入口空氣溫度、冷 與蒸發器出口，溫度量測