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压缩机尺寸对电池和乘员舱散热的影响

2023-03-06 22:52:43来源：AutoAero

摘要

(资料图片)

随着电池电动汽车对快速充电和新型热结构设计的冷却需求不断增

长，汽车行业正在探索大排量电动压缩机。

与中小型（排量小于

33cc

）压缩机相比，使用了大型（

34-44cc

）和超大型（

45cc

及以上）压缩机产品。

本文研究了

段和

段电池电动汽车热泵系统的压缩机尺寸效应。

通过考虑能源效率、乘员舱热管理和电池快速充电使用情况，对大型（

34cc

）和超大型（

57cc

）压缩机的系统性能进行评估。

热泵系统的作用:

（1）热泵模式

在要求乘员舱加热的低温条件下（-10°C~10°C），制冷剂回路可以在热泵模式下工作，以吸收来自多个源（主要是环境）的热量，并将其传递至乘员舱加热器芯。对于带有辅助乘员舱冷却剂回路的间接高压，水冷凝器用于利用来自外部热交换器（OHX）的热能传递来加热冷却剂，外部热交换器用作蒸发器，从环境中吸收热量。然后，来自水冷凝器的热冷却液流到加热器芯，热空气吹进乘员舱。空气-冷却液热泵系统的操作示意图如图1所示。（a）以及图1中的冷却剂至冷却剂热泵系统。（b）。制冷剂在空气中流经OHX，形成冷却液热泵，该冷却液在空调模式下用作冷凝器。对于冷却剂到冷却剂热泵，OHX本质上是一个散热器，它与制冷剂回路中的冷却器交换热能，以将热量排到制冷剂。根据水冷凝器出口温度控制压缩机速度。附加加热功率由乘员舱冷却液回路中的冷却液加热器提供（图中未显示）。

图1

（2）空调模式

当在高温环境条件下指令乘员舱冷却时，热泵系统可作为空调（AC）系统运行。OHX作为常规冷凝器用于将热量排到周围环境中，而蒸发器用于乘员舱冷却。因此，空气-冷却剂热泵的总体布局几乎与常规空调制冷剂回路相同，包括压缩机、冷凝器（OHX）、膨胀阀和蒸发器的布置。水冷凝器旁通，图2（a）中未显示。在冷却液-冷却液热泵系统中，散热器用于冷却水冷凝器，而冷却器则在机舱冷却器中带走热量。图2（b）说明了两种高压系统的空调模式操作。压缩机速度由蒸发器出口空气温度控制。风扇转速由压缩机排气压力决定。

图2

（3）电池制冷模式

当在有限的充电时间内以高充电功率产生显著的热量时，电池冷却能力在快速充电的最坏使用情况下进行评估。用于电池冷却模拟的快速充电电流曲线如图3所示。假设电池充电状态（SOC）从5%增加到80%。

在快速充电过程中，一旦电池温度或热量达到设定值，热泵系统将使用冷却器通过风扇、冷却液泵和压缩机的运行来冷却电池。图4显示了空气-冷却液和冷却液-冷却液热泵系统中电池冷却的有源电路。压缩机和泵的速度取决于冷却器出口处的蓄电池冷却液温度。风扇速度根据压缩机排气压力进行控制。

图 3

图4

边界条件的设置：

表

总结了用于热泵性能评估的车辆配置。对于每辆车，为相应的高压系统研究了两台

400V

电动压缩机，分别为大型（

34cc