純電動客車水暖系統(tǒng)的研究

徐兵偉

（蘇州驛力機車科力股份有限公司，江蘇蘇州 215000）

0 引言

目前，由于國家政策鼓勵純電動客車向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，國內(nèi)汽車、蓄電池企業(yè)等新增對純電動客車的投資項目逐漸增多，純電動客車市場發(fā)展迅速，研發(fā)投入持續(xù)提高。各大汽車企業(yè)如中通、宇通、金龍、福田等均在大力發(fā)展純電動客車。投資者對純電動客車市場的關注度越來越高，使得純電動客車市場的研發(fā)需求增大。而大多數(shù)文獻資料[1-4]往往只是針對行業(yè)中的熱管理系統(tǒng)，涉及范圍太廣，因此對電動客車水暖系統(tǒng)中水循環(huán)管路的布置及電動水泵選型的研究有一定的現(xiàn)實意義。

1 水暖系統(tǒng)工作原理

冷卻液存儲在水箱中，水箱底部有管路進入電動水泵的進水口，冷卻液通過電動水泵獲得循環(huán)動力，冷卻液通過加熱器后溫度升高，再經(jīng)過散熱器將熱量散到車廂內(nèi)，進而達到暖風調(diào)溫效果，如圖1 所示，整個系統(tǒng)形成一個穩(wěn)定的能量循環(huán)。

圖1 水暖系統(tǒng)

2 電動水泵的選用

首先需根據(jù)整車水暖系統(tǒng)的管路大小及長度、散熱器型號及個數(shù)、除霜器的型號及個數(shù)等計算出系統(tǒng)水阻曲線。本文根據(jù)實際實驗測試出某品牌相關零部件的水阻（表1），可依據(jù)式（1）計算出系統(tǒng)水阻，見表2（20 m 管路、5 個散熱器和1 個除霜器）。

式中 x——管路長度，m

y——散熱器個數(shù)

z——除霜器個數(shù)

可根據(jù)表2 數(shù)據(jù)繪制流量壓力曲線（圖2），然后根據(jù)系統(tǒng)所需流量，選擇最匹配系統(tǒng)的電動水泵。圖2 中有兩款高揚程電動水泵的性能曲線。當水暖系統(tǒng)需求流量≤1500 L/h 時，選用水泵B 不僅能滿足系統(tǒng)供暖需求，功率也小，能更好的節(jié)約能源；當水暖系統(tǒng)需求流量為1500～2000 L/h 時，選用水泵A。

另外，水泵選用還需注意工況點的水泵效率，一般要求≥40%，效率越高越有利于能源的合理應用。如圖3 中，水泵C 與水泵D 在系統(tǒng)水阻下有著類似工作點，然而水泵C 功率200 W，水泵D 功率100 W，選用水泵D 能源消耗是水泵C 的1/2。

表1 各零部件水阻

表2 整車水阻

3 水暖系統(tǒng)管路布置

整車水暖系統(tǒng)管路復雜，帶有加熱器、散熱器以及除霜器，使系統(tǒng)水阻非常高。因此合理選用電動水泵，優(yōu)化水暖系統(tǒng)管路布置，不僅能有效節(jié)約能源，也能提高系統(tǒng)的可靠性。

（1）由于車用電動水泵不帶有自吸功能，應盡可能提高進水口處水壓，故電動水泵需要裝在最低且靠近水箱的位置，便于冷卻液能一直將葉輪完全淹沒。

（2）電動水泵進出水口管路需保持20 cm 以上直管，前后可加裝球閥，方便電動水泵維修及清理。

（3）電動水泵進水口不可接散熱器等增加水阻的部件，且水箱應該盡量靠近進水口。

（4）電動水泵出水口應盡量朝上，有利于排氣。

不合理的管路布置會造成系統(tǒng)的許多問題，案例如下：

案例一。水泵安裝位置偏高，水暖系統(tǒng)調(diào)試時，系統(tǒng)中充滿空氣，此時要讓水泵充滿整個系統(tǒng)異常困難，氣體會堆積在水泵處，水泵不能正常工作，往往需要幾個小時的調(diào)試時間，而且系統(tǒng)中還會有空氣殘留。

圖2 流量壓力曲線Ⅰ

圖3 流量壓力曲線Ⅱ

案例二。水箱與水泵間布置散熱器等水阻很高的零部件，水暖系統(tǒng)調(diào)試時，電動水泵進水口會形成負壓，導致葉輪軸向振動，水泵異常工作，流量不穩(wěn)定，系統(tǒng)空氣排出困難。而調(diào)試完成，進水口長時間的負壓會產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，影響水泵的壽命。

4 結語

水泵的選取和安裝是否合理，將影響整個水暖系統(tǒng)。合理選用和安裝水泵不僅能夠節(jié)約能源，同時可以延長系統(tǒng)壽命。因此，在選用電動水泵時，應計算或測試整個水暖系統(tǒng)的水阻，同時明確水暖系統(tǒng)的實際流量，最后比較各水泵的性能曲線，選用合適的水泵。另外還要注意管路布置，合理化布置整個水暖系統(tǒng)，提高系統(tǒng)壽命。

技術的不斷革新促使汽車行業(yè)不斷發(fā)展，新能源汽車所占市場份額日益增多。未來，純電動汽車是汽車行業(yè)發(fā)展的趨勢，因此對于純電動汽車水暖系統(tǒng)的研究具有一定的現(xiàn)實意義。