空调系统研究开题报告.doc

题 目： 电动汽车空调系统设计 学院：电气 专业：电力电子与电能转换 姓名：桑斯日学号一．课题背景：传统的燃油汽车由于消耗大量的石油，对环境造成了严重的污染，在日益注重环保的今天，电动汽车由于具有无任何排泄物、不污染环境、噪声低及不消耗石油资源等特点,受到了全世界广泛的关注。尤其是奥运会和世博会即将在我国举办，我国也投入了大量的人力、物力进行电动汽车的开发和研制,取得了大量的成果，并且成功开发出了性能良好样车。为了给电动汽车创造一个舒适的驾驶和乘坐环境，在开发和研制电动汽车同时,必然也要对其配套的空调系统进行开发与研制。 电动车和传统汽车的驱动动力不同，使得它们的空调系统也有很大的区别：电动车没有用来采暖的发动机余热，不能提供作为汽车空调冬天采暖用的热源， 电动车的空调系统必须自身具有供暖的功能，即要求我们采用热泵型空调系统。同时，压缩机也只能采用电机直接驱动，结构上与现有的压缩机型式不完全相同。 由于用来给热泵空调系统提供动力的电池主要是用来驱动汽车的，空调系统能量的消耗对汽车每充一次电的行程的影响很大。如果电动汽车仍采用现有能效比较低的空调系统，将要求耗费10%以上的电功率，这就意味着不是增加电池的制造成本就是降低电动汽车的驱动性能指标。在开发电动车热泵空调系统的时候，必须全面考虑这些特点。 二．文献综述：电能驱动相对于传统的燃油发动机驱动，总的能量利用率更高（电动汽车的能量利用率大概为17.8%,燃油汽车的能量利用率大致为10.3%），而空调系统是电动汽车功耗最大的辅助子系统，它的功耗占所有辅助子系统功耗的60%~75%，因此电动空调系统的使用相对提高了能量利用率。有资料显示，在炎热的夏天，比起发动机驱动的空调装置来，由电动机驱动的空调装置所消耗的能量要少20%。 传统汽车与电动汽车空调系统区别在于：电动汽车没有发动机的余热可以利用或者不能完全利用发动机的余热，需采用热泵型空调或辅助加热器;电动空调压缩机可以采用电动机直接驱动，但对压缩机高转速和密封性的要求较高。 相比传统空调系统，电动空气调节系统在环境保护，前舱结构布置以及车厢舒适性等各项指标上均处于优势，其优点如下： 电驱动压缩机空调系统可以采用全封闭的HFC134a（目前主要汽车空调用制冷剂）系统及制冷剂回收技术，整体的高度密封性可以减小正常运行以及修理维护式制冷剂的泄漏损失，从而减少了对环境的污染。 电动空调的压缩机靠电动机驱动，因此可以通过精确的控制以及在常见热负荷工况下的高效率运行来降低空调系统的能耗，从而提高整车的经济性。电动压缩机相对于传统机械式压缩机效率较高，也可以减少能量消耗。 采用电驱动，噪音较低，可靠性更高，使用寿命长，故障率低。 对于一体式电动压缩机，取消了发动机与压缩机之间的传动皮带，没有了张紧件的质量，相对于传统结构减少了整车质量。 可以在上车之前预先遥控启动电动空调，对车厢内的空气进行预先调节，相比传统空调可增加乘客的舒适性。 三．研究方法：1.电动车空调方案的介绍 对于电动空气调节系统，目前采用的方案主要包括电动热泵式空调系统，电动压缩机制冷与与电加热器混合调节空调系统。 1）电动汽车热泵式空调系统 由皮带驱动的直流无刷电机的电动汽车热泵式空调系统。其工作原理如图1所示, 空调系统的制冷/制热模式由四通换向阀转换, 实线箭头表示制冷工况, 虚线箭头表示制热工况。从原理上讲, 该系统与普通的热泵空调并无区别, 但是用于电动车辆上, 其专门开发了双工作腔滑片压缩机、直流无刷电动机和逆变器控制系统。在热泵工况下, 系统从融霜模式转为制热模式时,风道内换热器上的冷凝水将迅速蒸发, 在挡风玻璃上结霜, 影响驾驶的安全性。还有其采用的制冷剂为CFC12, 已经不能满足环保法规的要求。 电装公司开发的采用HFC134a制冷剂的电动汽车热泵空调系统, 其在热泵系统的风道中采用了车内冷凝器和蒸发器的结构, 如图2所示。制冷工况循环为: 由压缩机经四通阀至车外冷凝器, 再经电子膨胀阀1、蒸发器回到压缩机。制热及除霜工况循环为: 由压缩机经四通阀至车内冷凝器, 再经电子膨胀阀2、车外冷凝器、电磁阀回到压缩机。当系统以除霜/除湿模式运行时, 制冷剂将经过所有3个换热器。空气通过内部蒸发器来除湿, 将空气冷却到除霜所需要的温度, 再通过车内冷凝器加热,然后将它送到车室, 解决了汽车安全驾驶的问题。 2)电动压缩机制冷与电加热器制热混合调节空调系统 目前传统燃油车辆的空调装置以及热泵空调同时具有制冷和加热的能力。对于纯电动汽车来说,没有发动机, 也没有发动机废热可以利用。采用该设计方案, 制冷由电机驱动压缩机执行, 制热由专门加热装置来实现。相比热泵式空调系统, 该方案对整车结构改变较小, 制冷工况的实现通过采用电动压缩机取代机械