電動汽車太陽能空調(diào)系統(tǒng)的設計與研究

【摘要】：近年來，純電動汽車已悄然走進人們的視線。與傳統(tǒng)汽車一樣，車室內(nèi)也要保持適宜的溫度以創(chuàng)造一個舒服的環(huán)境，所以給電動汽車安裝空調(diào)裝置是大多數(shù)用戶的需求，同時，擁有更加舒適的車內(nèi)環(huán)境也能在一定程度上增加了它的市場競爭力。但是純電動汽車的動力只能靠自身的電池來提供，而且車載電池的容量比較受限，如果再帶動空調(diào)系統(tǒng)，那么汽車的行駛距離就要被大大縮短，所以設計一套適于在電動汽車上使用的空調(diào)系統(tǒng)影響著它的市場認可度。 本篇論文主要設計太陽能電池供電的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)，針對汽車的可利用面積小和太陽能電池的受光率等問題，為了能充分利用車頂空間，盡量多的安裝電池板，故在汽車車頂設計光伏陣列的雙層伸縮式支架系統(tǒng)，上層固定，下層可向前伸出，同時能起到為駕駛員遮陽的作用。 在分析汽車周圍環(huán)境擾量并收集相關氣象資料的基礎上，根據(jù)車體傳熱機理建立了計算汽車空調(diào)冷熱負荷的數(shù)學模型。利用所得到的計算模型，結合樣車車體結構參數(shù)，計算得到樣車所需的冷熱負荷值。通過研究比較各種電動汽車空調(diào)制冷制熱解決方案優(yōu)缺點和適宜條件，確定了半導體制冷和PTC陶瓷熱電阻制熱的實施方案。 太陽能空調(diào)系統(tǒng)核心為光伏發(fā)電系統(tǒng)，研究分析光伏電池工作的等效電路模型和數(shù)學模型，以及電池PN結結溫、輻射強度對光伏電池輸出特性的影響；在此基礎上，建立了一種在MATLAB/SIMUlink模塊下，可模擬光照強度、溫度的太陽能光伏陣列通用動態(tài)仿真模型，可對不同天氣情況下的電池輸出進行仿真分析。 對于空調(diào)的自動控制系統(tǒng)，可分為太陽能充電控制系統(tǒng)和空調(diào)控制系統(tǒng)。充電控制系統(tǒng)使用了MPPT最大功率點跟蹤策略，使用合理的蓄電池充電和放電策略，既增大了太陽能電池的使用效率，也延長了蓄電池的使用壽命，算法簡單?？照{(diào)控制系統(tǒng)則根據(jù)溫度傳感器輸入的信號，與駕駛員設置的目標溫度進行比較，對負載輸入電壓進行調(diào)節(jié)，從而達到所需溫度。整個系統(tǒng)使用了CAN總線通信技術，便于與整車控制系統(tǒng)進行通信。 【關鍵詞】：純電動汽車空調(diào) 太陽能電池 熱電阻 空調(diào)負荷 自動控制
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U469.72;U463.851
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 目錄6-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 課題背景及意義8-11
• 1.2 國內(nèi)外電動汽車太陽能空調(diào)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢11-13
• 1.3 在電動汽車上運用太陽能技術的可行性13
• 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容13-14
• 第二章 太陽能空調(diào)系統(tǒng)結構設計14-22
• 2.1 太陽能空調(diào)系統(tǒng)組成14
• 2.2 太陽能陣列的選擇及其支架設計14-17
• 2.2.1 電池陣列的選型14
• 2.2.2 電池陣列支架結構設計14-16
• 2.2.3 驅(qū)動電機的選擇16-17
• 2.3 太陽能空調(diào)系統(tǒng)選型17-20
• 2.3.1 熱泵型電動汽車空調(diào)系統(tǒng)18
• 2.3.2 電驅(qū)動壓縮機式制冷18-19
• 2.3.3 熱電式空調(diào)系統(tǒng)19
• 2.3.4 電加熱暖風系統(tǒng)19-20
• 2.4 本章小結20-22
• 第三章 空調(diào)負荷計算22-38
• 3.1 太陽輻射對空調(diào)負荷的影響22-28
• 3.1.1 太陽輻射強度22-24
• 3.1.2 太陽位置的計算24-27
• 3.1.3 設計日逐時氣溫27
• 3.1.4 綜合溫度27-28
• 3.2 空調(diào)計算參數(shù)的確定28-30
• 3.2.1 車室外空氣計算參數(shù)的確定28-29
• 3.2.2 車室內(nèi)空氣計算參數(shù)的確定29-30
• 3.3 汽車車身傳熱系數(shù)的確定30-31
• 3.4 電動汽車空調(diào)冷負荷的計算31-37
• 3.4.1 夏季車室得熱量的計算32-36
• 3.4.2 夏季空調(diào)制冷負荷的計算36-37
• 3.5 電動汽車制熱負荷的計算37
• 3.6 本章小結37-38
• 第四章 太陽能空調(diào)光伏發(fā)電系統(tǒng)研究38-52
• 4.1 光伏電池的基本原理及特性38-42
• 4.1.1 光伏電池的工作原理38-39
• 4.1.2 光伏電池的等效電路39-41
• 4.1.3 光伏電池的輸出特性41-42
• 4.2 太陽能空調(diào)系統(tǒng)光伏陣列的數(shù)學模型42-43
• 4.3 太陽能空調(diào)系統(tǒng)光伏陣列的建模和仿真分析43-50
• 4.3.1 MATLAB/SIMUlink 軟件簡介43-44
• 4.3.2 光伏陣列建模及仿真分析44-50
• 4.4 本章小結50-52
• 第五章 太陽能空調(diào)系統(tǒng)控制研究52-62
• 5.1 太陽能充電控制系統(tǒng)的設計52-58
• 5.1.1 系統(tǒng)各功能模塊設計53-57
• 5.1.2 系統(tǒng)軟件設計57-58
• 5.2 空調(diào)控制器設計58-61
• 5.2.1 系統(tǒng)各功能模塊設計59-60
• 5.2.2 控制器軟件設計60-61
• 5.3 本章小結61-62
• 第六章 結論與展望62-64
• 參考文獻64-68
• 致謝68

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