純電動客車水暖系統的研究

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業化方向發展，國內汽車、蓄電池企業等新增對純電動客車的投資項目逐漸增多，純電動客車市場發展迅速，研發投入持續提高。各大汽車企業如中通、宇通、金龍、福田等均在大力發展純電動客車。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需求增大。而大多數文獻資料[1-4]往往只是針對行業中的熱管理系統，涉及范圍太廣，因此對電動客車水暖系統中水循環管路的布置及電動水泵選型的研究有一定的現實意義。

1 水暖系統工作原理

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動力，冷卻液通過加熱器后溫度升高，再經過散熱器將熱量散到車廂內，進而達到暖風調溫效果，如圖1 所示，整個系統形成一個穩定的能量循環。

圖1 水暖系統

2 電動水泵的選用

首先需根據整車水暖系統的管路大小及長度、散熱器型號及個數、除霜器的型號及個數等計算出系統水阻曲線。本文根據實際實驗測試出某品牌相關零部件的水阻（表1），可依據式（1）計算出系統水阻，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

z——除霜器個數

可根據表2 數據繪制流量壓力曲線（圖2），然后根據系統所需流量，選擇最匹配系統的電動水泵。圖2 中有兩款高揚程電動水泵的性能曲線。當水暖系統需求流量≤1500 L/h 時，選用水泵B 不僅能滿足系統供暖需求，功率也小，能更好的節約能源；當水暖系統需求流量為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 水暖系統管路布置

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

（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的許多問題，案例如下：

案例一。水泵安裝位置偏高，水暖系統調試時，系統中充滿空氣，此時要讓水泵充滿整個系統異常困難，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試時間，而且系統中還會有空氣殘留。

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，水暖系統調試時，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，流量不穩定，系統空氣排出困難。而調試完成，進水口長時間的負壓會產生汽蝕現象，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。合理選用和安裝水泵不僅能夠節約能源，同時可以延長系統壽命。因此，在選用電動水泵時，應計算或測試整個水暖系統的水阻，同時明確水暖系統的實際流量，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，提高系統壽命。

技術的不斷革新促使汽車行業不斷發展，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發展的趨勢，因此對于純電動汽車水暖系統的研究具有一定的現實意義。