\>新能源汽车CO2热泵为提高电动汽车的热管理性能､解决制冷剂碳排放问题,以天然工质CO2为制冷剂,提出一种适用于电动汽车的跨临界CO2热泵空调系统,并进行了性能分析｡结果表明:该系统在-20℃环境条件下仍可保证制热量5kW且出风温度36℃;随着压缩机转速提高,制热量提高,但性能系数(COP)降低;适当提高室内换热器风量可以有效提高制热量和COP,但过大的风量会导致出风温度过低而不利于制热;40℃环境温度和7000r/min压缩机转速条件下系统制冷量为4.2kW,COP为1.1;制冷量和COP随着室内蒸发器风量升高而提高,适当提高风量可以有效提升制冷性能｡

随着能源与环境问题日益严重,以纯电动汽车为代表的新能源汽车已成为汽车的主流发展趋势^[1]｡与传统汽车不同,新能源汽车没有发动机余热来满足制热需求,存在低温条件下制热困难和制热效率较低的问题^[2-3],同时,温室效应与碳排放问题对制冷剂提出了更高的要求^[4]｡因此,汽车热管理系统的改进对新能源汽车的发展格外重要｡

相比于传统的R134a空调系统,以R1234yf为制冷剂的电动汽车超低温热泵空调系统在-20℃超低温环境中制热量和性能系数(CoefficientOfPerformance,COP)分别提升30%和14%^[5]｡Wu等^[6]假定24℃为乘员舱舒适温度,对R134a､R32､R1234yf､CO2等多种制冷剂的低温制热性能进行对比,结果表明,仅CO2热泵空调系统可以在-20℃超低温环境下可独立满足制热需求,而R134a热泵空调系统在-10℃环境温度下已无法独立满足制热需求｡CO2作为天然制冷剂,具有零污染､无毒､制热性能强等优点,因此CO2热泵空调系统在新能源汽车领域极具发展前景^[7-9]｡武悦等^[10]通过道路试验分析了CO2热泵空调系统的低温采暖能力和对整车续驶里程的影响,结果表明:CO2热泵空调系统低温采暖能力可与传统燃油车相近;在-5℃环境温度下,采用CO2热泵空调系统的电动汽车续驶里程比采用正温度系数(PositiveTemperatureCoefficient,PTC)热敏电阻采暖系统的电动汽车续驶里程高23.6%｡Dong等^[11]通过试验研究发现:CO2热泵空调系统与R134a空调系统具有相似的制冷能力和COP,但CO2热泵空调系统具有更高的制热能力和COP;在-10℃环境下,CO2热泵空调系统的制热能力较R134a空调系统的制热能力提升83%｡

为提高电动汽车的热管理性能､解决制冷剂碳排放问题,本文在现有研究基础上,以天然工质CO2作为制冷剂,提出一种适用于电动汽车的跨临界CO2热泵空调系统,并通过XINshu软件进行制冷和制热性能分析｡