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作者:管理员    发布于:2024-03-29 05:22    文字:【】【】【
摘要:耀世娱乐-指定注册 新能源汽车空调压缩机是指应用在新能源电动汽车中蒸汽乐缩式制冷、制热系统中的压缩机,为制冷、制热系统中工质的循环提供动力,压缩机由自带电机驱动,其

  耀世娱乐-指定注册新能源汽车空调压缩机是指应用在新能源电动汽车中蒸汽乐缩式制冷、制热系统中的压缩机,为制冷、制热系统中工质的循环提供动力,压缩机由自带电机驱动,其所用制冷工质主要有R134a、R1234yf、R410A、R407C和CO 2等。

  新能源汽车空调压缩机作为热管理系统的核心部件,其技术和使用要求既有别于传统燃油汽车空调压缩机,又有别于家用空调压缩机,其主要技术特征与性能要求如下:1、高效率、低噪声、轻量化、小型化。纯电动汽车续航里程是新能源汽车的技术难题,受续航里程的制约,要求各部件运行高效节能并采用小、轻量化设计。新能源汽车没有发动机噪声源,整体噪声比传统燃油车低,整车NVH要求高,尤其在怠速工况下,电动压缩机成为最大噪声源,噪声水平是电动空调压缩机的关键技术指标。2、适应更严苛的运行条件及更宽广的运行范围。电动汽车空调压缩机由于小型化要求,采用小排量、高转速的设计理念,同时采用水磁同步电机驱动,可实现节能调速控制,具备宽广的运行转速范围600~8500rpm(短期最高10000r/min),同时还需要满足制冷和制热工况要求;满足-20~125℃运行环境,达到车规级的技术要求。3、高安全性和可靠性。满足更高EMC标准关系到整车控制可靠性及安全性,这对控制器硬件设计提出了更高的技术要求;新能源汽车热管理系统集成了热泵、动力电池冷却及加热、电池快充等更多功能,控制模式复杂,相比传统汽车乐缩机运行周期更长,对可靠性要求更高;新能源汽车空调压缩机具备故障诊断及通信功能,越来越多地要求具备USD故障诊断、软件在线升级功能,并对软件功能安全提出需求,要求软件开发及验证符合A-SPICE设计流程。

  新能源汽车行业普遍采用电动涡旋压缩机,小部分采用滚动转子压缩机,由于直接采用电机驱动,在新能源汽车空调系统中,涡旋乐缩机能够便捷高效地通过变频调节来实现流量调节。电动乘用车和物流车通常采用半封闭式,电动客车常采用全封闭形式。电动涡旋压缩机运用在新能源汽车空调中具有以下优点:1、不设吸气阀,不存在余隙容积,故容积效率高·涡旋式压缩机的容积效率可以达到90‰~98%,而往复式压缩机的容积效率一般只有65%~75%。2、涡旋式压缩机多腔室连续运转工作,转矩脉动小,压缩机工作平稳;没有吸气阀,减少吸气阀引起的噪声源·噪声低;动盘运行回转半径小,轴系容易实现动平衡,振动小。3、运动部件少,动、静涡盘的相对运动速度只有 0.4~0.8m/s;摩擦磨损很小,机械效率高,可靠性高,最高工作转速可达10000rpm。

  依据国家标准《汽车空调用电动乐缩机总成》(GB/T22068-2018),电动压缩机按照功能分为:单冷型、热泵型(在-10℃蒸发温度下正常运行)、低温热泵型(在-25℃蒸发温度下正常运行);按照结构形式分为:整体式和分体式;按照排量范围分为:A类(8-25cc)、B类(25-40cc)和C类(40cc)。

  目前,新能源汽车空调压缩机普遍采用的电动涡旋式压缩机是一种容积型压缩机,在乘用车中,通常采用半封闭卧式结构,主要由可拆卸机壳、机头主件、驱动电机、集成控制器等组成。电动涡旋式压缩机的工作腔由动涡盘和静涡盘的涡旋体啮合而成,在电机的驱动下,动涡盘相对于静涡盘平动转动,致使各个工作腔由外向内不断移动并逐渐变小,从而完成吸气、压缩和排气的工作过程·压缩机的气量由转速决定,可通过控制器由逆变器调节驱动电机的转速控制空调系统制冷剂流量。在电动涡旋式压缩机中,由于无余隙容积,因而没有气体的膨胀过程,有效地提高了容积效率。同时,吸气、压缩、排气过程连续进行,有效地实现了平稳输气,减少了输气的脉动损失。相比活塞、旋叶等其他类型的压缩机,电动涡旋式压缩机运动部件少,动盘转动回转半径小,机械效率高,转速范围宽广,振动噪声小。目前市场上电动压缩机的排量大多在34cc附近,由于未来对快充电池冷却、大尺寸车辆的需求,各大压缩机厂商在开发巧cc或者50cc的更大排量的压缩机。

  1、机械结构型线:型线设计是电动涡旋式压缩机动静涡盘设计的关键技术,目前电动汽车空调涡旋式压缩机采用的型线(大致分为两种:定壁厚和变壁厚两种。定壁厚型线即从涡旋齿内圈到外圈其壁厚为定值,该类型线结构简单、易于加工、设计难度低且成本低;变壁厚型线即从涡旋齿内圈到外圈其壁厚逐渐减小,该类型线结构复杂、设计难度高,但可在一定程度上减轻涡盘质量,增强运转平稳性,利于实现压缩机轻量化设计。

  动盘防自转机构:在涡旋压缩机中,动盘和静盘按180。相对装配,为了保证动盘围绕静盘做回转平动,须设置动盘防自转机构。目前新能源汽车电动空调压缩机较流行环销结构,三菱、海立等少数几家供应商采用传统的“十”字滑环结构。

  2、材料及表面处理工艺由于轻量化的设计要求,除电机、曲轴和轴承外,外壳及动、静盘采用铝合金材料。为了适应高转速、高耐磨性要求,动盘表面需要提高硬度处理,常用阳极氧化或者表面镀镍两种表面处理工艺。3、电机技术为了满足小型化、高效率的技术要求,当前电动空调压缩机采用永磁同步电机驱动。定子有集中卷和分布卷两种结构形式,采用特殊耐氟漆包线,以保证电机侵泡在制冷剂和润滑油的环境中长期可靠,并且具有大于500M欧的绝缘性能;转子常用磁极有4极、6极、8极结构形式。4、控制技术:满足-20、125℃低温和高温环境工作。满足不低于3级标准的EMC要求。电子元件选择要求具有车规认证的产品。具备良好的高压电气安全,满足4000m海拔高度工作的电气强度。芯片有是够的容量,满足UDS和Bootloader底层软件开发硬件环境。

  动力电池换热器的主要功能是实现动力电池的冷却或加热。典型动力电池换热器结构:1、典型液冷板结构,电动汽车底盘-大众ID3车型;2)微通道管排管换热器,对于方形电池,另一种换热器形式是微通道管排管换热器。将多根微通道换热管平行布置,两端分别连接至左右各一根集流管上,焊接后成为一体式换热器。微通道换热管的平直段与电池包贴合,实现换热。两端集流管分别设置进出口管,连接至循环水路,实现冷却液的循环流动.使用微通道排管换热器的电池冷却回路。该形式液冷换热器的典型应用场景为宝马BMW X1 XD rive25Le和蔚来ES系列。

  3、蛇形管换热器:厂家采用的电池结构为圆柱形电池,以特斯拉为代表的电池散热采用微通道蛇形管进行换热。圆柱电池形成阵列,每两排圆柱电池之间安装一根波浪形蛇形管,形成子弹带,每条子弹带中间用绝热棉隔开,每根蛇形管采用微通道蛇形管并加工成为波浪形结构,每面涂覆自色导热胶,贴合圆柱电池,以充分利用电池的圆周表面进行换热。蛇形管的两端焊接有进出水口,并且相互连接。电池模组的总进口和出口连接至水路系统中,实现循环流动。

  板式换热器是一种高效、紧凑的换热器。热交换板片堆叠在一起构成流体通道,冷热流体之间在紧凑空间下发生间壁式换热。板式换热器的基本结构,主要包括构成换热通道的通道板(channel plate)、端板、底板(end plate)以及安装在端板或者底板上的接管(connections)。

  在传统汽车空调系统中.冷媒控制阀的数量很少。典型的冷媒控制阀为热力膨胀阀和电磁阀。在新能源汽车热管理系统中,随着电池冷却和热泵的应用,催生出各种新型的冷媒控制阀,包括带电磁阀的热力膨胀阀、电子膨张阀、电磁阀、电动切换阀、电动大口径冷媒控制阀、单向阀等

  热力膨胀阀:热力膨胀阀是汽车空调系统中的典型节流机构,热力膨胀通过蒸发器出口制冷剂的饱和压力和动力头中介质在对应过热温度下的饱和压力之差控制和调节阀口的打开或关闭,进而实现其功能。汽车空调膨胀阀从大类上分为两种:H形膨胀阀和F形膨胀阀。

  H形膨胀阀相比于F形膨胀阀,H形膨胀阀安装方便,感温效果好,并具有感温包受外部温度影响小等优点,广泛应用于汽车空调系统。H形膨胀阀通常采用铝作为阀体材质。膨胀阀的顶部部件称为动力头。动力头里面充满了某种制冷剂·它可以感受蒸发器出口制冷剂的温度,从而改变膜片上方的力P1,这个压力与膜片下方蒸发器出口的压力P2以及底部弹簧产生的推力F构成一个力平衡以形成一定的开度,从面根据蒸发器出口的过热度来控制系统需要的冷媒流量。

  带电磁截止功能的热力膨胀阀是在传统热力膨胀阀的基础上发展起来的,是将传统的热力膨胀阀和电磁阀串联而成的组合阀。电磁阀通过通断电实现冷媒流道的开启和截止。电磁阀可分为常开和常闭两种类型。

  电子膨胀阀和热力膨胀阀功能大致相同,即节流降压、调节流量和控制过热度,是空调系统的控制核心,但由于可靠性和成本的因素,电子膨胀阀在普通汽车空调中很少应用。电子膨胀阀的工作原理是通过控制器向电机发送驱动信号,传动系统将电机旋转运动转换为直线运动进而驱动阀针上下运动实现阀门开度的变化,从而调节制冷剂流量。

  电动切换阀(三通、四通)主要应用于电动汽车热泵系统.在汽车热泵系统中,冷媒的换向调节是一个重要功能。四通换向阀被广泛应用于家用空调中。作用是制冷和热泵循环的切换。不过在汽车热泵系统中,换热器数量要多于传统家用空调或者商用空调,通常需要三通阀和其他二通阀来组合实现热泵复杂的功能要求。

  在汽车热泵空调系统中,一个新的冷媒流量控制需求是在全开度下具备节流和全开直通的功能。图中HTR Orifice和二通阀的效果需要一个节流阀与直通并联的方式来实现。因此,需要电动大口径冷媒控制阀进行冷媒流量的控制

  目前,市面上有两种冷媒控制阀可实现上述功能:一种是通过大口径阀针来实现冷媒的大流量范围调节,其原理是通过步进电机上下运动的行程实现阀的开启和关闭。另一种是在球阀冷媒控制阀中,旋转阀芯球来实现大流量范围的调节,具体原理是通过步进电机的旋转运动驱动阀内钢球做旋转运动,钢球表面有一道或两道由浅而深的凹槽,随着旋转角度变化实现阀内流通面积变化,从而实现流量调节功能,当钢球最大通道到与阀体通道旋转到同一直线时,可实现无流阻通路。

  冷却液控制阀包括两通截止阀、三通切换阀、三通比例调节阀、四通换向阀等,两通截止通常应用在回路需要切断的场合,如汽车空调加热芯回路,当回路需要切断热流体时,通过截止阀将流动截至。三通切换阀和三通比例调节阀应用场合比较多,通常用在回路需要旁通冷却液或者切换冷却液流向的场合,典型的电动汽车热管理系统中,可将冷媒从室外冷却水箱旁通,或者切换放热元件。在电动汽车电池冷却中,四通阀的应用比较常见,通过冷却液四通阀可切换电池的冷却模式:较低散热量条件下可向环境放热;较大散热量条件下可由制冷剂回路提供冷却·

  从驱动方式分,冷却液控制阀分为电磁驱动和电机驱动。根据控制精度和驱动力的要求,电机驱动可以采用步进电机驱动或者直流电机驱动。从阀芯结构方式分,冷却液控制阀芯可分为活塞式、滑片式和圆柱式。1、电磁驱动冷却液控制阀:两通截止阀、三通切换可以用电磁驱动。2、电机驱动冷却液控制阀:一般通过齿轮扭矩放大机构将微型电机的扭矩放大,驱动阀芯的旋转运动或直线运动实现冷却液阀的开闭或切换力驱动电机一般采用直流有刷电机、直流无刷电机或者直流步进电机。

  电子水泵是新能源汽车冷却液系统循环的动力。在新能源汽车中,电子水泵总体分为两类:一类是用于发动机冷却的主水泵,功率较高,一般在300W以上;另一类是除用于发动机冷却外的其他水泵,一般称为辅助水泵,功率在200W以下。在新能源汽车中,冷却液回路复杂,通常需要2~3个辅助电子水泵来实现冷却液的循环。冷却液电子水泵一般按照电机的额定功率来区分容量。目前,用于辅助冷却电池、电机、控制部件的电子水泵功率通常在15~150W.

  通常电子水泵由三部分组成:水力部分、电机部分和电控部分·车用电子水泵的水力部分一般采用离心式叶轮泵驱动。电机采用直流有刷或无刷电机,一些小功率的电子水泵也会采用爪极电机。转子的形式有内转子和外转子结构,一般多采用内转子电机。电控部分一般采用方波驱动或正弦波驱动。

  在结构上,车用电子水泵为了满足长寿命工作的要求,并避免冷却液进入电机和控制器部位,一般采用屏蔽泵设计的方式·即旋转部分叶轮和永磁体组合成一体浸泡在冷却液腔,通过隔离套与电机定子线圈和控制板隔开,这样冷却液不能进入电气部分,提高了产品的可靠性。在转子部分,一般将永磁体与叶轮一体化注塑成型,以减少装配复杂度。永磁体采用钕铁硼或铁氧体材料。叶轮一般采用工程塑料注塑,通过模具注塑可以设计不同的叶轮叶片形状和叶轮腔盖,以达到较高的水力效率。定子一般分为内绕式定子、外绕式定子或爪极式定子。内绕式定子用于内转子电机,内转子电机效率比较高,但定子绕线相对麻烦。外绕式定子用于外转子电机,外转子电机的效率低一些,但定子绕线相对简单·爪极式定子用于爪极电机,爪极式定子绕线最简单,但效率最低,一般只用于低功率水泵。电控驱动是电子水泵的重要组成部分。电子水泵的驱动方式一般为方波驱动和正弦波驱动。方波驱动设计相对简单,但效率稍低且振动噪声较大。电子水泵开始采用正弦波驱动,这种驱动方式可以提升效率并降低振动噪声。

  通过电磁阀的调节改变制冷剂流向,实现夏季制冷、冬季采暖与除湿三大功能·其中,压缩机到车外换热器的管段为高温高压排气管,室外气冷器到室内换热器的管段为高压低温管,其余管段为低压低温管。

  冷却液管路的主要性能要求如下:泄漏量要求:由于新能源车辆冷却涉及电机、电池等单元,则对电机位置水管、底盘水管和电池包内的水管的泄漏量均有明确要求,各汽车厂的要求也会有差异性·耐酸性介质要求:部分整车厂会对电池包内的管路的耐酸性有要求,需要选择耐酸性好的材料,用PA9T/PA12结构的管路能够满足耐酸性要求。耐冷却液动态疲劳性能要求:模拟整车的温度、压力工况以及振动状态,各位置的动态疲劳性能要求均有所不同其他的性能要求,如爆破压力、吹除压力、静态老化实验、阻燃实验等,在不同整车厂均有不同的要求。

  对于目前新能源汽车的制冷剂,乘用车主要采用RI34a作为制冷工质,商用车多采用R407C、R410A作为制冷工质,这三类工质皆为氢氟烃(HFC)类工质,全球气候变暖潜能值(GWP)分别为1340、1700和2025,远高于国际标准中关于汽车空调用制冷剂GWP值不得高于150的要求,属于《蒙特利尔议定书》基加利修正案中需要严格限制生产和使用的工质。

  新能源汽车热管理领域替代制冷剂的主要选择准则包括制冷剂具有良好的热力学性能,能够适应热泵运行和制热需求,满足环保(ODP为0,GWP低)和安全性要求,生产成本和制冷剂替代成本综合低。目前潜在的替代工质主要有HFO类工质、低GWP值的HFC类工质、纯天然工质以及混合工质等。

  R1234yf虽然GWP值较低,仅为4,并在汽车空调中得到广泛应用,但是它的汽化潜热较小,理论计算出的单位制冷量最小,因此用于汽车空调中的充注量较大。同时,RI234yf的价格较高,且专利技术掌握在美国公司手中。

  CO2系统由于其优异的环保特性,也具有一定竞争力。在制热模式下,C02热泵系统的制热性能要明显优于R1234yf和R445a系统,在室外环境温度低于-20℃时仍有较好的表现。相对于R1234yf系统,R445a系统的制热性能更好。

  常用的载冷剂盐为氯化钙水溶液,有时也使用氯化镁或者氯化钠水溶液。这些水溶液的共晶点分别为:氯化钙-55℃,氯化镁-17℃,氯化钠-21℃·盐水溶液实际上使用的温度应该比共晶温度略高·例如,对氯化钙溶液,使用的最低温度应不低于-40℃。

  有机载冷剂乙二醇、丙二醇、丙三醇的水溶液都是性能较好的低温载冷剂·这些水溶液的冰点都比水的冰点低,并且对设备没有腐蚀作用·其中,乙二醇水溶液是使用最为广泛的有机载冷剂。乙二醇是一种无色微黏的液体,沸点为197.4℃,冰点为-11.5℃,能与水任比例混合。

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