摘 要：參考《QCT 658-2000汽車空調(diào)整車降溫性能試驗方法》國家法規(guī)評價標準，運用KULI軟件搭建了混合動力汽車的空調(diào)系統(tǒng)冷媒回路仿真模型及電池包冷卻回路仿真模型。通過仿真試驗曲線，混合動力汽車運行車速為100km/h高速穩(wěn)態(tài)工況下，在壓縮機轉速2000～7000rpm區(qū)間，隨著轉速升高，吹面出風溫度逐漸降低，而主駕頭部溫度降溫不明顯；壓縮機優(yōu)先推薦轉速6000rpm，7000rpm作為第二選擇。

關鍵詞：混合動力汽車 空調(diào)壓縮機 制冷性能

混合動力汽車的空調(diào)系統(tǒng)需要同時滿足汽車的長續(xù)航要求、乘員艙內(nèi)的熱舒適性需求以及動力電池熱安全性要求，因此其空調(diào)系統(tǒng)的制冷性能及其匹配受到廣泛關注[1-2]。

國內(nèi)外目前對于混合動力汽車的空調(diào)系統(tǒng)的核心問題主要集中在乘員艙空氣調(diào)節(jié)性能要求層面[3-4]。但是對于混合動力汽車來說主要停留在發(fā)動機冷卻系統(tǒng)部分[5-6]，主要關注點在冷卻性能達標層面，空調(diào)系統(tǒng)的研究停留在系統(tǒng)層級[7-8]；沒有進一步深入從整車各系統(tǒng)匹配角度分析制冷性能及其節(jié)能潛力[9-10]。因此，對混合動力汽車空調(diào)系統(tǒng)的性能匹配以及空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗的潛力進行研究具有重要的現(xiàn)實意義[11]。

1 典型混合動力汽車空調(diào)系統(tǒng)建模

某混合動力車型空調(diào)系統(tǒng)主要包括乘員艙降溫及電池包冷卻的冷媒回路（圖1）和電池包冷卻液回路（圖2）。在一維數(shù)值模擬平臺KULI軟件中對壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥、蒸發(fā)器、chiller、電子膨脹閥等零部件子模塊按照混合動力汽車空調(diào)系統(tǒng)的工作特性及熱管理架構進行連接，分別搭建乘員艙冷媒回路如圖3所示，搭建電池包冷卻回路如圖4所示，空氣側回路如圖5所示。

仿真工況如表所示1所示。經(jīng)開展整車環(huán)境模擬降溫性能試驗，乘員艙頭部溫度仿真結果與試驗結果誤差小于±0.5℃范圍內(nèi)，符合工程應用要求。試驗結果如圖6所示。

2 壓縮機有效轉速對汽車高速工況制冷性能影響分析

基于《QCT 658-2000汽車空調(diào)整車降溫性能試驗方法》國家標準中的評價要求，為確保電池包工作在最佳工作溫度范圍內(nèi)，采用主駕頭部溫度、空調(diào)箱吹面出風溫度及電池包出水溫度三個參數(shù)作為汽車空調(diào)系統(tǒng)制冷性能的客觀評價指標監(jiān)測參數(shù)。

混合動力汽車的電子壓縮機常用的轉速范圍為2000rpm～8000rpm。本次仿真工況保持汽車車速為100km/h高速穩(wěn)態(tài)工況，鼓風機風量為450m3/h，冷凝器進風量為0.85kg/s。根據(jù)前面所述評價指標，得到主駕頭部溫度、空調(diào)箱出風溫度、蒸發(fā)器出風溫度的變化曲線如圖7～圖9所示。

圖7中壓縮機轉速為2000rpm時系統(tǒng)高壓壓力過低，使壓縮機易出現(xiàn)液擊；壓縮機轉速7000rpm時在330s空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)不平衡情況，8000rpm和9000rpm時系統(tǒng)無法保持平衡狀態(tài)穩(wěn)定工作。所有轉速下電池包出水溫度在15～45℃最佳工作溫度區(qū)間內(nèi)，滿足電池包制冷需求。

從圖8可以看出，壓縮機轉速在2000～7000rpm中隨著壓縮機轉速升高，蒸發(fā)器出風溫度、空調(diào)箱出風口溫度與主駕頭部溫度均逐漸降低，制冷性能逐漸增強。8000rpm、9000rpm時由于系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作，導致主駕頭部溫度等參數(shù)不符合變化趨勢。

從圖9可以看出，壓縮機轉速在2000～7000rpm范圍內(nèi)，隨著轉速升高，吹面出風溫度逐漸降低，且每增加1000rpm對降低溫度的貢獻量逐漸減小，因此在滿足制冷需求的情況下應盡量選擇較低的轉速。根據(jù)參考溫度13±0.5℃，達到要求的最低轉速范圍為6000 ～7000rpm。

對主駕頭部溫度而言，當壓縮機轉速在6000～7000rpm范圍內(nèi)均滿足達到25±0.5℃及以下的制冷需求，2000～7000rpm范圍內(nèi)，隨轉速升高對降溫性能帶來的貢獻量逐漸減小，因此繼續(xù)增加轉速對性能提高意義不大，應盡量選擇較小的壓縮機轉速。

綜合以上分析，100km/h時，優(yōu)先選擇壓縮機轉速6000rpm，第二選擇為7000rpm。

3 結論

通過仿真試驗曲線，混合動力汽車運行車速為100km/h高速穩(wěn)態(tài)工況下：

壓縮機轉速為2000rpm時系統(tǒng)高壓壓力過低，使壓縮機易出現(xiàn)液擊；壓縮機轉速在8000rpm以上系統(tǒng)無法保持平衡狀態(tài)穩(wěn)定工作。

在壓縮機轉速2000～7000rpm區(qū)間，隨著轉速升高，吹面出風溫度逐漸降低；主駕頭部溫度降溫不明顯。

汽車在高速工況100km/h時，壓縮機優(yōu)先推薦轉速6000rpm，7000rpm作為第二選擇。

基金項目：2022年汽車核心軟件研發(fā)重大專項“新能源汽車先進動力系統(tǒng)設計與高效集成控制關鍵工具鏈研究”，項目編號：0001KTSJ20230961-01。

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