基于热泵技术的纯电动轿车热管理集成开发

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随着环境和能源问题日益严峻，全球各主要车企都投入了大批的人力、物力、财力来开发和生产纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车。纯电动汽车作为其中的一种类型，目前已有若干车型投放市场。在大量阅读国内外文献的基础上，针对现有纯电动轿车制冷、制热、电池及电机的热管理相对孤立分散，不能有效的统一集成化管理的问题，利用热泵技术，提出一种制热模式回收驱动电机废热，制冷模式兼顾电池冷却的整车综合热管理系统。
　　首先，利用热泵技术，设计纯电动轿车整车综合热管理系统方案。
　　1）夏季工况，车内制冷同传统汽车空调一样，通过制冷循环对车内制冷。当车辆高速运行时，电池发热量大，热管理系统方案将对电池进行冷却。
　　2）冬季工况，车内制热采取热泵循环从车外获取热量。同时，启动电机热回收，通过板式换热器回收热量，提高制热效果，降低制热功耗。
　　其次，对于纯电动轿车热管理系统方案，开发研制了基于飞思卡尔（Freescale）16位微控制器MC9S12XEP100的综合热管理全自动控制系统。硬件方面，使用Altium Designer进行控制器硬件电路原理图的绘制。软件方面，采取模块化的程序设计思想，使用MatLab/Simulink/Stateflow进行控制系统软件开发，并在RTW下实现标准C程序代码的自动生成。
　　然后，在制冷、制热各典型工况下，对整车热管理开展系统性能试验。试验表明，热管理系统在测试工况下可满足对车内制冷、制热的性能要求。在初步的试验数据的基础上，通过Vector公司的CANape进行控制器的初步在线标定试验。
　　最后，在理论和实验的基础上，建立热管理模型。基于Advisor平台将其集成到整车模型中，考查在冬季制热模式，新型的基于热泵技术的热管理系统对整车性能影响。结果表明，对于冬季制热模式，相比 PTC热电阻，纯电动轿车采用热泵系统时，其制热运行时的整车电能消耗可降低16.4％，续驶里程可提高18.3%。
　　本文较为全面的研究设计了纯电动轿车热管理系统，并为其开发全自动控制系统，实现整车热管理一体化调节，对纯电动轿车热管理系统的发展及商品化具有一定的促进意义。

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作者
马自会;
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作者单位

湖南大学;

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授予单位湖南大学;
学科动力工程及工程热物理
授予学位硕士
导师姓名杨小龙;
年度 2015
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类电动汽车;自动控制、自动控制系统;
关键词
纯电动轿车; 整车热管理; 全自动控制; 热泵技术; 软件设计;

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专利

1. 基于热泵的纯电动轿车热管理集成开发 [J] . 杨小龙 ,马自会 ,杨林 . 中南大学学报（自然科学版） . 2016,第008期
2. 轻量化纯电动轿车集成开发技术取得重要进展 [J] . . 河南科技 . 2018,第22期
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