变风量汽车空调系统的研究

湖北工业大学

硕士学位论文

变风量汽车空调系统的研究

姓名：胡菲

申请学位级别：硕士

专业：电力电子与电力传动

指导教师：王粟

20080501

湖北工业大学硕士学位论文

摘要

汽车空调系统作为影响汽车舒适性的主要因素之一，为汽车提供制冷、取暖、

除霜、除雾、空气过滤和湿度控制等功能，汽车空调系统已成为汽车市场竞争的主要手段之一。汽车空调一般要消耗８％＂－－１２％的汽车发动机动力，其中压缩机占到其中的８０％～８５％，风机占其中的１５％－－一２０％，这样大的功耗不仅增加了油耗，而且严重影响了汽车发动机的输出功率。对于新一代的环保型汽车，如电动、混合动力、燃料电池和其它的低排放车辆，由于本身动力远小于传统动力车辆，能够提供给空调系统的动力极为有限。

为了解决汽车乘坐的舒适性与空调功耗之间的矛盾，有必要对汽车空调进行技

术创新。变风量（ＶａｒｉａｂｌｅＡｉｒＶｏｌｕｍｅ，ＶＡＶ）空调系统以其巨大的节能潜力逐渐成为国内外空调系统的主流。它不同于传统的定风量空气调节方式，而是能够动态的调整送入房间的风量以平衡室内负荷的变化，从而使被控温度和室内空气质量指标达到要求，变风量空调系统具有明显的节能效果。目前，变风量空调系统主要应用于建筑物当中。本文探讨了变风量系统在汽车空调上地应用，从理论上进行了深入分析和研究。具体内容如下：

首先介绍了汽车目前所采用的空调技术的工作原理，控制系统的结构；然后介

绍了变风量空调技术原理、特点及系统构成。根据汽车空调的特点，对变风量汽车空调系统结构进行设计，该系统由送风温度控制回路、送风静压控制回路、新风量控制回路、车厢温度控制回路四个控制子系统组成，对每一个子系统都作了必要的分析和研究。变风量汽车空调系统的最终控制目标是维持汽车车厢的温度为设定值，为了分析变风量汽车空调系统对车厢温度的控制效果，建立了汽车车厢温度控制系统的数学模型，并通过仿真软件Ｍａｔｌａｂ对系统进行了仿真，仿真结果表明变风量汽车空调系统具有很好的温度控制效果。

关键词：汽车空调，变风量空调系统，系统仿真

湖北工业大学硕士学位论文

Ａｂｓｔｒａｃｔ

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潮班二量大謦

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原创性声明

本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名：素日菲日期：二。霹年ｆ月巧日

学位论文版权使用授权书

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学位论文作者签名：嗣菲

日期：２韶年歹月２Ｊ６日指导教师签名日期：ｚ稻年

湖北工业大学硕士学位论文

第１章

１．１课题背景绪论

汽车是一种重要的交通运输工具。随着国际汽车市场竞争日趋激烈，为获得市场，生产出廉价、安全、舒适和低排放的汽车是各大汽车生产厂商的努力目标，汽车制造商不断地根据用户的要求更新汽车设计，并期望通过利用新技术来提供更好的性能。

汽车空调系统作为影响汽车舒适性的主要因素之一，为汽车提供制冷、取暖、除霜、除雾、空气过滤和湿度控制等功能，汽车空调系统已成为汽车市场竞争的主要手段之一。其中，采暖系统可使乘员避免过量着装、为车窗提供除雾和除霜功能，提供舒适性和安全服务；冷气系统则通过制冷、除湿来提供舒适性，通过使司机保持警醒、允许关窗等措施提供了安全服务；采暖和冷气系统还可提供除尘、除臭的功能，这些功能已成为车辆必不可少的要求。

目前，在汽车空调中，主要使用的是蒸汽压缩式空调系统，一般要消耗８％～１２％的汽车发动机动力，其中压缩机占到其中的８０％～８５％，风机占其中的１５％～２０％，这样大的功耗不仅增加了油耗，而且可能引起水箱过热，影响汽车的动力性能¨’。对于新一代的环保型汽车，如电动、混合动力、燃料电池和其它的低排放车辆，由于本身动力远小于传统动力车辆，能够提给空调系统的动力极为有限。因此，解决舒适性与空调功耗之间的矛盾已成为现代汽车空调研制中的突出问题。变风量空调系统（ＶａｉｌａｂｌｅＡｉｒＶｏｌｕｍｅＡｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，ＶＡＶ）于２０世纪６０年代诞生在美国，它不同于传统的定风量空气调节方式，而是能够动态的调整送入房间的风量以平衡室内负荷的变化，从而使被控温度和室内空气质量指标达到要求。在空调系统的运行过程中，最大冷负荷出现的时间不到空调运行总时间的１０％，全年平均负荷率仅为５０％，在绝大部分时间内，空调系统处在部分负荷运行状态。变风量系统通过减少送风量，降低了风机输送功耗；固定送风温度，降低空调压缩机功耗，从而起到了明显的节能效果¨剀比引。

变风量空调系统一直运用在建筑当中，现已成为商业建筑中最流行和最节能的空调系统，将这种先进的空调系统运用在汽车上，可以发挥变风量空调的优点，解决传统汽车空调的舒适性与空调功耗之间的矛盾，同时能够节约能源的消耗，所以对汽车空调变风量控制系统的研究具有十分必要的现实意义。