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新能源汽车空调控制系统探索

 论文栏目:能源节能论文     更新时间:2019/1/11 16:22:13   

摘要:新能源汽车与传统汽车相较而言,具有更高的科技含量,就连汽油资源的需求量也远小于传统汽车。这些变化都是源自于汽车配置中一些辅助设备的升级和转型,基于此,本文通过对新能源汽车空调控制系统的研究,分析了传统汽油和燃油汽车与新能源汽车的不同之处,希望能够对新能源汽车的发展有所帮助。

关键词:燃油汽车;新能源汽车;控制系统;升级转型

一、新能源空调系统的应用现状

构成传统汽车空调系统的结构分别是:送风管路系统、储液罐、膨胀阀、蒸发器、冷凝器以及压缩机。其中冷凝器和压缩机是汽车空调系统中耗能最大的两个结构,而空调压缩机的驱动例主要由发动机来提供。传统燃油汽车空调系统的驱动动力直接由发动机提供,发动机的消耗功率不到20%,但这20%的能耗也给汽车能源的消耗带来了极大的影响。能耗的降低一直是人们汽车空调结构的热点研究问题。与传统汽车相比,新能源汽车的空调结构没有太大的改变,构成其空调制冷系统的部件主要有:空调控制器、鼓风器、膨胀阀、温度传感器、蒸发器、内外循环风门、模式风门执行器、温度风门执行器、加热器、空调主机、压缩吸气管、压缩排气管、液体管、管路系统、冷凝器、电动压缩控制器以及电动压缩机。除了制冷外,空调系统所要具有的功能还有制热,当前新能源汽车的空调制热系统主要应用加热电热管以及PTC两种方式,现目前电动汽车的驱动力主要来自于电池能量以及电动机,现阶段电动汽车的空调压缩机过分依赖于由无刷永磁直流电动机所产生的驱动力,但使用这种电动机的空调压缩机不仅制冷、制热效果微弱,对新能源汽车的发动续航仍然有着极大的影响,因此国内大部分汽车企业在研究电动压缩机时,选择了由蓄电池直接供能,但在我国北方地区,电动汽车冬季的空调制热就可以阻隔用于汽车续航将近一半的驱动力。

二、新能源汽车空调系统智能化设计的主要方案

空调系统带来的影响在很大程度上阻碍了新能源汽车的发展,换句话说,想要使新能源汽车真正的实现全国推广,空调系统的优化问题必须解决,以下是新能源汽车空调系统智能化的设计研究:

(一)设计内容

新能源汽车空调智能化的研究重点在于将电池系统的集成化管理,将电动汽车的能源电池在供能过程中产生的热量进行二次利用。新能源汽车的电池在功能的时候会产生一定的热量,而空调系统的智能化可以通过电热量的回收进行制热操作,并有效控制电池温度,使车辆在行驶过程中的安全性能得到有效保障。构建智能化空调的数学模型,对系统中制冷、制热功能的应用进行有效的评估,利用神经网络控制以及模糊控制等方式进行研究对比,再使用Matlab/Simulink系统仿真系统进行分析,使智能空调系统的控制数据更加科学、合理,实现新能源汽车中车厢新鲜度、湿度以及空气温度的智能化控制。结合车联网技术,实时配置整车负载以及空调系统对汽车电池能耗,通过人机交互的方式,进一步提高智能化空调系统在新能源汽车中的构建。电动汽车智能化空调系统构建完成后,开始进行对比实验研究,通过实验数据的对比分析,优化智能化空调系统的结构设计。智能化空调控制系统的研发,将在一定程度上缓解空调系统给新能源汽车普及和推广带来的影响。

(二)对比试验

(1)条件:电动汽车以45km/h的速度匀速行驶在阳光充足,环境温度为30℃的道路上,空调调至最大风速并将出风口开到最大。分别测量压缩机开启时间、乘客以及驾驶员头部温度、空调系统的气体流动速度。(2)测量方法:电动汽车第二排一个人坐,第四到第七排座椅不坐人,第八到第十排坐满人。测量第二、第五、第九排不靠空调处乘客头部的气体流动速度和温度。开始实验前,空调压缩机保持着停机状态,后部和前部区域都有乘客就坐,启动压缩机。(3)结果通过对比可以发现,空调开始制冷的同时,两个区域内的压缩机的制冷速度都很快,工作驱动力十足。从第六分钟开始,由于前部区域乘客较少,且车内温度均已达到乘客的体感舒适度的标准,压缩机的工作方式就由最初的持续性工作变成了间隔性工作,以降低能耗。由此课间,电动汽车的智能空调系统能够有效减少对汽车电池驱动力的消耗。

三、电动汽车空调系统智能化的发展趋势

电动汽车空调系统的智能化设计主要还是围绕着“绿色节能”政策来展开,与传统汽车不同的是,新能源汽车在ECU电控系统中加入了“变排量控制”系统,有效提高了电动汽车空调系统的智能化建设。在车内的应用中,新能源汽车结合了家电系统中常用的交流变频电动压缩机,利用“变频控制”的原理强化新能源汽车空调系统的智能化控制技术。除此之外,电动汽车空调系统智能化的发展还可以利用热泵技术,实现对电动汽车压缩机的有效控制,减少能耗。还有就是热交换原理的应用,将新能源汽车中空调制冷时损失的热能进行智能化应用,一方面能够减少汽车在续航时的发电机的负担,还能有效提高智能空调系统的工作效率。除去以上的发展研究外,新能源汽车空调控制系统的智能化还具有以下优势:(1)实现了新能源汽车电池和智能空调的集成化管理,通过对电池能源损失的热量进行二次利用,在确保汽车电池正常工作的基础上,将电池耗能过程中所产生的热量进行充分利用,有效降低智能空调在工作时的能耗。(2)以车厢内温度的温度差、电池荷电情况以及整车负载的电流大小等数据为参考,通过智能控制算法、神经网络、模糊控制以及车联网等技术的应用,调节执行器、风机转速、风门开度以及压缩机的输出功率,监测车辆的运行状态,充分实现空调控制系统的智能化以及人机交换系统的构建。

参考文献:

[1]黄朝宗.热泵型新能源汽车空调系统设计及实验研究[D].合肥工业大学,2017.

[2]李俊芳.电动轿车自动空调控制模式研究[D].吉林大学,2017.

作者:姚登银 单位:甘肃省兰州市安宁区兰州城市学院

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