热泵空调系统是电动汽车新型加热取暖方式之一,具有制热制冷效率高、控制方便等优势,其在电动工程机械领域也有良好的应用前景。但热泵空调系统最大的应用难题是其利用的冷媒R134a在低温环境温度下,由于制冷剂本身性质的限制及室外侧换热器结霜现象,导致系统的制热性能严重下降,进而影响热泵空调系统的综合性能。据此,提出了基于双热源热泵空调的纯电工程机械整车热管理系统的解决办法,引入工程机械的电驱系统余热作为电驱源,与传统热泵空调的空气源组成双热源热泵空调系统,通过系统中余热的合理运用,提高能量利用率。AMESim仿真和热管理试验平台不同模式下的试验结果表明,电驱源热泵系统的制热性能明显优于传统空气热源热泵,有效提高制热能效系数。

通过实验研究了室外换热器采用平直、波纹、波纹/开缝翅片对热泵空调器动态结霜性能的影响。结果表明,在结霜工况下,平直、波纹、波纹/开缝三种翅片类型的系统制热量、COP和压缩机功率的峰值、平均值依次增大,其中,波纹/开缝翅片的各项平均值比平直翅片分别减小了14.57%、8.26%和7.11%。波纹/开缝翅片的性能参数最早开始衰减且衰减幅度也最大,其次是波纹翅片,平直翅片最晚开始衰减且幅度最小。结霜时,水蒸气变为霜的相变过程对传热具有强化作用,同时霜层减小了翅片间隙使风阻增大、室外风机流量减小,这对传热具有恶化作用。结霜时性能参数的曲线存在上升段和衰减段,与霜层微观成长特性一致：结霜初期,冰晶由粒状变为柱状,尚未显著阻塞翅片间隙,对传热的强化作用较显著,曲线处于上升段;结霜中后期,冰晶先沿半径成长,后又在柱状晶间隙...

基于搭建的电动汽车热泵空调系统性能试验台,详细研究了EXV开度变化对系统的冷凝和蒸发压力、过冷度、热泵出风温度、制热量、压缩机功耗和性能系数COP的影响。结果表明:在压缩机转速、冷凝器进风温度和风量一定的条件下,随着EXV开度增加,冷凝压力减小而蒸发压力变化较小,过冷度、制热量和热泵出风温度均呈减小并当EXV开度增大到一定程度后减小幅度变缓,压缩机功耗先减小后基本维持不变,系统COP先增大后减小;冷凝器出口过冷度较大时,通过改变EXV开度可有效调节热泵出风温度,且在开度较小时增大EXV开度有利于获得较高的COP。研究结果可为纯电动汽车热泵空调系统性能的调节和控制策略制定提供参考。