新能源汽车空调电动压缩机控制技术研究

晏利民

摘要：新能源汽车是当前国家大力推广的新型汽车。由于对环境污染小，受到了人们的一致认可。在新能源汽车中，电动压缩机技术是重点也是关键，本文将进行介绍。

关键词：新能源汽车；压缩机；应用

电动压缩机是新能源汽车的主要耗能部件，其效能将对整机的耗能产生重要影响。

一、新能源汽车空调系统

当今，新能源汽车为环境污染和能源短缺提供了解决途径。但是新能源汽车的成功还需要面对很多问题，特别是电池能量密度不足问题是目前阻碍电动车推广的头号难题。电动车因为没有了传统的发动机结构，因此无法再采取使用发动机通过皮带轮为空调压缩机提供动力的模式，即便驱动源改为电动机也由于其效率低下而不被采用。因此带电动压缩机的空调系统被装配到了新能源汽车上。能源汽车空调制热采用热泵运行方式解决，这是未来发展的理想模式，但是由于目前冷媒技术发展限制，多采用PTC或者热泵+PTC结合方式实现

二、电动压缩机选型策略

上汽大通V80- APU新能源汽车是以电池组加小发动机为动力源的新能源汽车。因其发动机无法提供满足空调压缩机要求的传动比，即皮带轮式压缩机难以与上汽大通V80- APU新能源汽车进行匹配，转而选用电力驱动的压缩机[1]。其中电力驱动的压缩机主要分为两类，其一是全电动压缩机，仅由电力驱动，按驱动方式又分为独立式和非独立式；其二是混合驱动压缩机，由发动机和电机混合驱动压缩机，可以在发动机驱动模式和电力驱动模式之间切换，节省汽车能耗。

三、电动压缩机选型验证

上汽大通V80- APU新能源汽车（满载5人）采用单空调系统，制冷量为4.8Kw，其制冷系统由冷凝器、储液干燥剂、电动压缩机、风机总成、空调总成（含蒸发器/膨胀阀），以及冷媒管路组成。为进一步验证电动压缩机与上汽大通V80- APU新能源汽车的匹配度，需对系统制冷量、乘员舱内噪声试验分析。

1、V80- APU。空调系统制冷量台架试验电动压缩机产品种类繁多，从现有的电动压缩机产品中选择了两款电动压缩机作为研究对象。一款是E66电动压缩机，排量66cc；另外一款GEN2电动压缩机，压缩机排量33cc。制冷系统台架试验的环境为：蒸发器侧干球温度（27±0.5）℃，湿球温度（19.5±0.5）℃，冷凝器侧干球温度（35±0.5）℃。系統试验结果显示：E66电动压缩机，在V80- APU空调系统中，当电动压缩机转速为4500rpm时，系统最大制冷量为6.65Kw，耗电量为4.2Kw；GEN2电动压缩机，在V80- APU空调系统中，当电动压缩机转速为6000rpm，系统制冷量为5.33Kw，耗电量为2.16Kw。系统台架试验显示：两款电动压缩机均能满足V80- APU空调制冷要求，单位制冷量耗电量GEN2优于E66。

2、乘员舱内噪声试验。当V80- APU的发动机不工作时，电动压缩机将为最大的噪声源，需对两款电动压缩机噪声进行评估[2]。评估要求发动机静止时，电动压缩机转速从1660rpm提升至6000rpm时，乘员舱内主驾右耳处的噪声不得超过目标曲线。当E66工作时，主驾右耳处的噪声均在50dB以上，比目标曲线高，如下图中绿色曲线所示；而GEN2工作时，主驾右耳处的噪声均低于目标曲线。因此，GEN2电动压缩机在噪声方面GEN2优于E66。

3、电动压缩机选型结论。综上所述，在满足V80- APU空调制冷要求的情况下，单位制冷量耗电量GEN2优于E66；在发动机处于静止工况下，GEN2电动压缩机在噪声方面GEN2优于E66。因此，上汽大通V80- APU新能源汽车选用GEN2电动压缩机。

四、压缩机转速优化与性能效果验证

1、压缩机转速优化。GEN2台架测试数据显示，电动压缩机转速在4000rpm转速时，系统制冷量为4.188kw，耗电量为1.32Kw，COP为3.15；电动压缩机转速在5000rpm转速时，系统制冷量为4.787kw，耗电量为1.74Kw，COP为2.75；电动压缩机转速在6000rpm转速时，系统制冷量为 5.33kw，耗电量为2.16Kw，COP为2.47。GEN2在4000～6000rpm转速时，其系统制冷量和耗电量数据。当GEN2在转速5000rpm时，空调系统制冷量为4.787kw。根据APU- V80的空调制冷量的需求，系统最大制冷量为4.8Kw，GEN2可完全满足要求。在4000～6000rpm转速时，空调系统COP趋势。采用GEN2的空调系统运行COP随着电动压缩机转速的提升反而下降，GEN2电动压缩机高COP转速区间在0～5000rpm。对于V80- APU空调系统而言，当转速>5000rpm时，制冷量不仅过剩，且系统处于低COP工况运行。为了使得空调系统处于高COP运行，需对GEN2电动压缩机进行转速控制。

2、限速后的性能效果验证。为进一步验证GEN2电动压缩机限转速后的效果，对V80- APU整车进行制冷能力的测试。根据本司电动车对制冷试验要求，在环境舱内进行制冷能力的测试。其中环境参数为：环境温度38℃，相对湿度50%，日光照射强度1000w/m2，初始乘员舱内头部温度为60℃；车速参数为：50公里/h行驶30分钟，接着100公里/小时行驶30分钟，最后怠速30分钟。效果要求：汽车运行半小时内，乘员舱内呼吸点平均温度应低于20℃。实车的测试数据。实车的测试显示：当汽车处于50公里/h时速，行驶10分钟后，车内呼吸点的温度从60℃将至25℃；当行驶15分钟后，车内温度将至22℃；当行驶20分钟时，车内呼吸点温度将至20℃；提前10分钟将舱内温度将至试验要求温度。并在持续怠速30分钟的时间内，车内呼吸点温度持续保持在18℃左右的舒适温度。所以，对GEN2电动压缩机限速后，空调系统的制冷能力满足设计要求

五、结语

综上所述，新能源汽车电动压缩机的使用关系到汽车的整体性能，我们要做好压缩机的技术控制，为新能源汽车的深入发展提供有利保障。

参考文献

[1] 刘振全.涡旋式流体机械与涡旋压缩机[M].北京：机械工业出版社，2014.33-34.

[2] 丁洪亮，刘明.新能源汽车电动涡旋压缩机摩擦副的磨损分析与改善[J].装备机械，2014，135（1）：41-47.