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电动汽车电池冷却系统的试验研究
在空调系统中，膨胀阀能够根据蒸发器出口过热度控制阀口的开启度，进而控制进入蒸发器中制冷剂的流量。试验开始时，由于充注的制冷剂较少，蒸发器出口过热度较大，说明制冷剂在蒸发器中全部蒸发为气体，此时膨胀阀开度最大，无法调整流量。制冷剂的流量随着充注量的增加而逐渐增加，蒸发器的换热量和压缩机的功耗随之增加，使得冷凝器的放热量逐渐增加。当换热量增加时，制冷剂的饱和温度和饱和压力会随之上升。随着制冷剂充注量增大到一定程度，蒸发器出口过热度逐步减小并且膨胀阀也能够调节开度，从而控制流入蒸发器内的制冷剂流量。
通过分析上述系统充注量以及充注过程，从图3和图5可以看出，当系统的有效充注量达到最小之后，冷凝器出口过冷度和蒸发器出口过热度会保持接近水平的状态，只有随着充注量的增加，曲线才会发生明显的变化。对于系统的充注量，这段水平状态就是最佳充注量的有效区间，一般情况下，会取这个区间的三分之二位置为最佳充注量。根据图3~图6所示曲线，考虑到电动汽车行驶时保证双系统的正常运行，将电动空调系统的最佳充注量定为620 g。
注：①张伟,李红旗,程睿，等. 电动汽车空调热负荷特性研究[J]. 制冷与空调,2016,16(11):53-58.
试验结果分析
控制chiller的换热量为2 kW，将冷凝器进口空气温度设置为40 ℃，冷凝器空气流速为3 m/s，防冻液质量流量为10 L/min，冷却液进口温度在35~40 ℃内，测量压缩机的转速。
单开chiller系统时系统含油率在1%左右，大部分润滑油位于压缩机内部。由图7可以看出：当chiller进水温度分别为35 ℃、36 ℃、37 ℃、39 ℃和40 ℃时，chiller防冻液侧的换热量均为2 kW；由图8可以看出，此时对应的压缩机转速分别为1 150 r/min、1 150 r/min、1 100 r/min、1 100 r/min和1 100 r/min。由于整车实际工况电池冷却系统中chiller进水温度为38 ℃，压缩机转速为1 150 r/min，chiller实际换热量（防冻液侧）为2.7 kW；若要维持chiller防冻液侧换热能力为2 kW，chiller进水温度为35~38 ℃时压缩机转速须在1 100~1 150 r/min范围内。
图7 单chiller系统下chiller换热量随进水温度的变化
图8 单chiller系统下压缩机转速随进水温度的变化
由图9可以看出，冷凝器出口过冷度为8 K左右，蒸发器出口过热度在5 K以内，制冷循环正常。由图10可知，随着压缩机转速的升高，蒸发器空气侧换热量增加，但增加速率逐渐降低；在压缩机转速为8 000 r/min时，蒸发器空气侧换热量约为4.2 kW，此时空调出风口温度在8 ℃左右。
图9 单HVAC系统下过冷/过热度随压缩机转速的变化趋势
图10 单HVAC系统下蒸发器空气侧换热量随压缩机转速的变化趋势
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