纯电动客车水暖系统的研究

徐兵伟

（苏州驿力机车科力股份有限公司，江苏苏州 215000）

0 引言

目前，由于国家政策鼓励纯电动客车向产业化方向发展，国内汽车、蓄电池企业等新增对纯电动客车的投资项目逐渐增多，纯电动客车市场发展迅速，研发投入持续提高。各大汽车企业如中通、宇通、金龙、福田等均在大力发展纯电动客车。投资者对纯电动客车市场的关注度越来越高，使得纯电动客车市场的研发需求增大。而大多数文献资料[1-4]往往只是针对行业中的热管理系统，涉及范围太广，因此对电动客车水暖系统中水循环管路的布置及电动水泵选型的研究有一定的现实意义。

1 水暖系统工作原理

冷却液存储在水箱中，水箱底部有管路进入电动水泵的进水口，冷却液通过电动水泵获得循环动力，冷却液通过加热器后温度升高，再经过散热器将热量散到车厢内，进而达到暖风调温效果，如图1 所示，整个系统形成一个稳定的能量循环。

图1 水暖系统

2 电动水泵的选用

首先需根据整车水暖系统的管路大小及长度、散热器型号及个数、除霜器的型号及个数等计算出系统水阻曲线。本文根据实际实验测试出某品牌相关零部件的水阻（表1），可依据式（1）计算出系统水阻，见表2（20 m 管路、5 个散热器和1 个除霜器）。

式中 x——管路长度，m

y——散热器个数

z——除霜器个数

可根据表2 数据绘制流量压力曲线（图2），然后根据系统所需流量，选择最匹配系统的电动水泵。图2 中有两款高扬程电动水泵的性能曲线。当水暖系统需求流量≤1500 L/h 时，选用水泵B 不仅能满足系统供暖需求，功率也小，能更好的节约能源；当水暖系统需求流量为1500～2000 L/h 时，选用水泵A。

另外，水泵选用还需注意工况点的水泵效率，一般要求≥40%，效率越高越有利于能源的合理应用。如图3 中，水泵C 与水泵D 在系统水阻下有着类似工作点，然而水泵C 功率200 W，水泵D 功率100 W，选用水泵D 能源消耗是水泵C 的1/2。

表1 各零部件水阻

表2 整车水阻

3 水暖系统管路布置

整车水暖系统管路复杂，带有加热器、散热器以及除霜器，使系统水阻非常高。因此合理选用电动水泵，优化水暖系统管路布置，不仅能有效节约能源，也能提高系统的可靠性。

（1）由于车用电动水泵不带有自吸功能，应尽可能提高进水口处水压，故电动水泵需要装在最低且靠近水箱的位置，便于冷却液能一直将叶轮完全淹没。

（2）电动水泵进出水口管路需保持20 cm 以上直管，前后可加装球阀，方便电动水泵维修及清理。

（3）电动水泵进水口不可接散热器等增加水阻的部件，且水箱应该尽量靠近进水口。

（4）电动水泵出水口应尽量朝上，有利于排气。

不合理的管路布置会造成系统的许多问题，案例如下：

案例一。水泵安装位置偏高，水暖系统调试时，系统中充满空气，此时要让水泵充满整个系统异常困难，气体会堆积在水泵处，水泵不能正常工作，往往需要几个小时的调试时间，而且系统中还会有空气残留。

图2 流量压力曲线Ⅰ

图3 流量压力曲线Ⅱ

案例二。水箱与水泵间布置散热器等水阻很高的零部件，水暖系统调试时，电动水泵进水口会形成负压，导致叶轮轴向振动，水泵异常工作，流量不稳定，系统空气排出困难。而调试完成，进水口长时间的负压会产生汽蚀现象，影响水泵的寿命。

4 结语

水泵的选取和安装是否合理，将影响整个水暖系统。合理选用和安装水泵不仅能够节约能源，同时可以延长系统寿命。因此，在选用电动水泵时，应计算或测试整个水暖系统的水阻，同时明确水暖系统的实际流量，最后比较各水泵的性能曲线，选用合适的水泵。另外还要注意管路布置，合理化布置整个水暖系统，提高系统寿命。

技术的不断革新促使汽车行业不断发展，新能源汽车所占市场份额日益增多。未来，纯电动汽车是汽车行业发展的趋势，因此对于纯电动汽车水暖系统的研究具有一定的现实意义。