新能源冷藏车节能降耗方法探究

田春梅 姚文良

摘要：针对新能源冷藏车普遍存在的能耗大影响续航的问题，从新能源冷藏车上装部分的结构、性能、制冷系统等多方面进行研究和分析，提出有效节能降耗的方法，为同类产品的设计提供了借鉴。

关键词：新能源冷藏车；冷藏厢体；轻量化；隔热性能；制冷系统

中图分类号：U469  收稿日期：2023-04-18

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.07.013

1 前言

随着国家对新能源冷藏车的政策引导和支持，新能源冷藏车在冷藏车中的占比将会迅速提高。然而现阶段新能源冷藏车的热管理缺乏理论体系和标准，从能耗来看，由于技术发展不成熟、电池技术相对落后等相关因素，整体能耗水平偏高，大大影响了新能源冷藏车的续航里程，导致新能源冷藏车的续航能力不能很好地满足市场的需求，从而制约了新能源冷藏车的快速发展。本文从设计角度分析新能源冷藏车上装部分节能降耗的方法［1］。

2 冷藏车上装轻量化设计

2.1 采取轻量化的保温厢板制作工艺

新能源冷藏车主要以市内或短途配送为主，因此在保障基本的冷藏保温性能的条件下，可以选择合适的厢板制作工艺来实现冷藏厢体的轻量化，轻量化的厢板制作工艺有以下三种。

2.1.1 XPS保温厢板

XPS保温厢板的内外蒙皮一般为玻璃钢板或PP热塑板，内部保温材料为XPS挤塑板。考虑到保温性能，一般XPS挤塑板选择30～35 kg/m3的密度，相对于冷藏车普遍所用的40 kg/m3左右密度的聚氨酯泡沫材料，挤塑板重量较轻。并且，此种挤塑板的抗压强度一般为400～600 kPa，而所用聚氨酯泡沫板的抗压强度一般为200～300 kPa，所以在结构设计上可以减少一些内部加强筋，以进一步减轻重量。同等轻型车型下，一般XPS冷藏厢体比PU冷藏厢体轻100～200 kg。但是由于两种材料导热系数的差异，相对于PU冷藏厢体，XPS冷藏厢体保温性能有明显降低。

2.1.2 聚氨酯发泡保温厢板

发泡厢板的内外蒙皮一般为彩钢板或铝板，内蒙皮一般为玻璃钢板或PP热塑板，该工艺的主要特点是不需要胶粘，直接用聚氨酯黑白料混合发泡将内外蒙皮粘为一体，这样就减少了粘接用胶的重量，一般轻型车粘接用胶为50～100 kg。

2.1.3 聚氨酯湿法粘接工艺保温厢板

该工艺的厢板内外蒙皮为玻璃钢板，保温材料为聚氨酯泡沫板。国内用得比较多的是干法粘接工艺，该工艺是提前预制好玻璃钢板，然后把玻璃钢板与聚氨酯泡沫板通过不饱和树脂胶二次粘压成形。而湿法粘接工艺是把玻璃钢蒙皮和厢板一次成形，减少了一层玻璃钢板与厢板粘接用的树脂胶，再加上自动喷胶设备控胶比较精确，一般轻型冷藏车湿法工艺厢板部分比干法工艺重量会减轻80～100 kg。

2.2 副车架的轻量化设计

副车架是冷藏车主要的金属部件，作用是连接厢体和底盘。副车架的轻量化设计是在保证强度和稳定性情况下，尽量选取轻质的高强钢或铝合金材料，再辅以结构的优化。

a.选用屈服强度在650 MPa以上的高强钢材质设计副车架。经过有限元应力分析，在满足强度前提下，其材料厚度相比普通钢可以减少25%～30%，以4.2 m轻型冷藏车为例，选用高强钢的副车架总重量可以减少约30 kg。

b.选用铝合金材质设计副车架。通过设计鋁型材型式的纵横梁，并采取可靠的螺栓连接方式，既能保证副车架的载荷要求，也可以提升副车架的制作效率。经市场验证，铝合金副车架完全可以满足新能源冷藏车使用要求，相比普通碳钢副车架，铝合金副车架可以减轻20%～25%。以4.2 m冷藏车为例，选用汽车铝合金材质的副车架总重量减少约25 kg，其设计如图1所示。

2.3 后门框的轻量化设计

目前在欧洲冷藏车市场，选用铝合金后门框的情况比较普遍，但在国内铝合金后门框的使用率仍较低。相比国内常用的不锈钢后门框和镀锌后门框，铝合金后门框可以实现轻量化的要求，且组装效率更高。根据强度要求不同，设计专用的门框铝型材时，铝型材之间可通过加强板和螺栓连接，以保证后框的整体强度。一体式门铰链设计保证了后门的稳定性和开关门操作的顺畅性。在重量方面相比不锈钢或者镀锌碳钢，铝型材可以减轻15%左右。铝合金后门框的设计如图2所示。

3 冷藏厢体隔热性能的提高和保持

厢体总传热系数是衡量冷藏厢隔热性能最重要的性能指标，直接影响冷藏所需的制冷量和制冷能耗。选择制冷机组制冷量计算公式：

W=K×S×Δθp×C

式中，W为制冷量，W；K为厢体的总传热系数，W/（m2·℃）；S为厢体的传热面积，m2；Δθp为相应类别冷藏车厢体内外部平均温度差的最大绝对值，℃；C为修正系数。从以上公式可以看出，制冷量与K值成正比例关系，所以提高冷藏厢体的隔热性能，即降低K值，直接可以减少制冷量，从而降低能耗。C为修正系数，一般是考虑开门次数及时间对制冷量的影响。因实际使用中开门次数和时间并不是固定值的，所以这里C修正系数只是一个经验值。

对于新能源冷藏车，冷藏厢的隔热性能优异，可以选择制冷量较小的制冷机组，也可以降低制冷机组的启动频率，减少制冷机组工作时间，从而直接减少制冷机组所消耗的底盘电量。提高冷藏厢体隔热性能的方法：a.采用导热系数低的隔热材料；b.增加隔热材料的厚度和均匀性；c.结构设计上尽量避免产生热桥；d.减少结构设计中预埋、开孔等薄弱点。

对于冷藏车来说，由于在户外使用，所以尽量地减小隔热性能的衰减。从设计角度减少衰减的方法有：a.采用吸水率低的隔热材料；b.从结构设计上看，保温厢板可使用全封闭的结构；c.保温板上尽量减少螺栓、铆钉等紧固件。

4 制冷系统节能设计及制冷方式

目前，市场上多数新能源冷藏车采用的是纯电驱动的制冷方式，通过底盘PDU或者220/380 VAC作为电源输入端，通过机组自带的二合一驱动制冷系统压缩机和风机进行制冷。这种制冷系统可以通过压缩机变频调速、增加热交换器、风机调速等方法进行节能降耗。

除此之外，还可以选择非机械制冷方式，如液化气体、蓄冷板等作为制冷源；也可以选择其他能源方式的机械制冷，如氢能源制冷机组等。因此选择无需底盘供能的制冷方式，也是新能源节能降耗的方法之一。

5 其他优化方式

新能源冷藏车开门次数及时间对厢内冷气的散失影响较大，可以采取加装门帘或风幕的形式，且可以设置开门与制冷机组联动开关，以减少不必要能量的消耗。刘敬辉等[1]对一种带外吸风方式风幕的冷藏车进行了性能测试，采用CFD仿真分析了冷藏车开门时风幕对其保温效果的影响，得出结论：风幕可以降低开门卸货时能量损失，减缓车厢内温度平均上升速率。

6 结语

新能源冷藏车将是未来冷链运输的主要工具，其节能降耗对能源消耗有着重要影响。本文对新能源冷藏车节能降耗方法进行研究，提出了轻量化设计、隔热性能提高和保持、制冷系统节能设计等方法，以期为新能源冷藏车的设计提供一定的参考。

参考文献：

[1]刘敬辉，陈江平，陈芝久，等.风幕对冷藏车性能影响的仿真分析和试验研究[J].流体机械，2006，34（1）：52-55+73.

作者简介：

田春梅，女，1974年生，高级工程师，研究方向为冷藏车设计技术。