[00762851]新能源汽车高效智能热泵系统关键技术研究及产业化

项目属于能源与环境科学领域。 发展新能源汽车是推动中国经济社会可持续发展的重要引擎。与传统汽车相比，新能源汽车热管理系统的重要性大幅度提升，传统采用PTC(正温度系数)电加热器的电动空调会导致冬季续航里程衰减高达60％，制约了电动汽车在北方地区的推广应用。车用热泵技术利用逆卡诺循环原理从空气中吸收热量替代现有电加热技术，是大幅度提高制热能效、解决冬季续航里程衰减问题的最有效技术途径。 车用热泵空调系统存在以下核心技术瓶颈：低温制热性能衰减严重、电动涡旋压缩机转速范围窄与效率不足、系统控制难以满足舒适节能等要求。该项目组历时10年，在多项上海市产业化重点项目的支持下，攻克了热泵系统关键技术：包括车用高效低温热泵系统设计、宽温区宽转速电动涡旋压缩机、热泵系统节能智能控制技术，取得如下创新成果： 1.高效制热的低温热泵空调系统设计：开发出新能源汽车车用准二级压缩的热泵空调系统及大流量补气独立控制技术，研制出多相流均匀分配的新型插片式微通道换热器，以及热泵系统与多能量源交互的热管理系统集成技术，解决了制热性能衰减、整车集成等难点，在-20℃环境实现高效制热，制热能效(COP)从1.0提高至2.2，整车续航里程提高25％以上。 2.车用热泵宽温区宽转速电动涡旋压缩机：开发出变节距型线设计与端部修正补偿技术、动静涡盘自适应轴径向柔性自适应防泄漏系统、6级9槽集中绕组式电机设计技术、高频注入的无传感器电机控制技术，克服了热泵工况极限转速与极限压比时涡旋端部铝合金易断裂、涡旋盘磨损失效、机械部件振动可靠性等技术难点，实现了电动压缩机在宽温区(-25～50℃)和宽转速(800～8600转/分)的可靠运行、综合运行寿命达到8000小时、容积效率达到92％。 3.热泵系统节能智能控制技术：研制出双级导向流量控制的电子膨胀阀，解决了恶劣工况流量波动和阀件可靠性的难点；研制出基于人工智能的热泵空调系统的舒适性模型、系统最优能效智能控制算法、前挡风玻璃结雾及室外换热器化霜预测模型。热舒适性评价效果优于传统汽车空调系统，控制响应速度缩短至30秒以内，整车综合运行工况下，热泵运行能耗降低12％以上，与传统系统相比，智能热泵空调系统整车匹配应用周期缩短66.7％。 项目共获国家发明专利授权58项，软件著作权7项，发表论文75篇。建立了自主设计与核心制造技术，研制成功中国具有自主知识产权的车用高效智能热泵空调系统以及压缩机等核心零部件，开发70余款系列产品，实现了产业链自主可控，率先在宇通客车、比亚迪客车、上汽乘用车等新能源客车和乘用车龙头企业实现了批量产品应用，近三年新增产值45.88亿元，利润7.91亿元，税收2.57亿元，电动客车空调市场占有率超过60％。 经中国机械工业联合会鉴定“项目总体成果达到国际先进水平”，其中补气增焓高效热泵系统技术、涡旋型线补偿与自适应防泄漏技术、热泵系统节能智能控制技术处于“国际领先水平”，科技部组织鉴定JLD电动客车空调为“国家重点新产品”，上海产学研奖励委员会评选节能客车空调为“产学研优秀项目一等奖”。