传统的燃油汽车由于消耗大量的石油,对环境造成了严重的污染。在日益注重环保的今天,电动车因其在能源安全、环境保护及可持续发展等方面的优势,受到了全世界的广泛关注。随着电动客车的迅速发展,其空调系统作为仅次于动力系统的主要能耗部分,成为了制约电动客车动力性、经济性和续航能力的重要因素。因此,开发出一套适用于电动客车的节能、高效、适应范围广的空调系统对推广电动客车的应用有着重要意义。本文以广东省发改委新能源汽车产业项目“高效电动汽车空调研发及产业化”课题为背景,提出了一种能适应低温工况的纯电动客车空调系统解决方案,并通过理论结合实验的研究手段对空调系统进行了节能优化。本文主要内容及研究成果如下:(1)提出了一套能适应不同区域全年工况的纯电动客车空调系统技术方案。通过对比分析电动车空调系统各种解决方案,并根据电动车空调系统需求原则,设计了一套新型的纯电动客车用变频热泵空调系统。该系统融合了变频技术、双级压缩循环技术、废热辅助热源热泵技术等多种技术,解决了普通热泵型空调系统存在的适应性和节能性等问题。系统不仅在一般工况下能满足电动客车上驾乘人员对冷暖的需求,而且在低温工况下也能高效、稳定地运行,为客车提供充足的制热量。(2)系统地建立了纯电动客车用变频热泵空调系统的数学模型。包括压缩机的多项式神经网络模型、换热器的分区集中参数模型、膨胀阀的稳态集中参数模型等各部件模型,并根据各部件之间的耦合性能,建立了一个能反映该系统性能的系统数学模型。在模型建立过程中,首次将电动客车电气元件的废热引入了系统模型,考虑了废热对热泵系统性能的影响。(3)设计制作了纯电动客车变频热泵空调的实验系统,并在车用空调性能测试装置上对其进行了测试。通过名义工况下系统变频特性的实验结果,分析了压缩机频率和风机频率对系统性能的影响,并通过对比实验测试结果和仿真计算结果,验证了系统数学模型和仿真算法的正确性和精度。(4)分析了影响电动客车空调系统性能的各方面因素,给出了提高系统性能的调控方向。通过分析制冷、单级制热和双级制热模式下系统扰动因素和调节因素对系统性能的影响,给出了系统制冷/制热量、总功耗和系统能效比受各因素影响的变化规律。通过对系统热泵运行参数的比较得出,系统在制热运行时,应根据切换原则选取适当的单双级温度切换点。通过对比单热源热泵和复合热源热泵运行模式下系统性能可知,系统在废热、空气的双热源双级压缩制热模式运行时,系统制热量和能效比能分别提高了10.7%和9.73%。(5)提出了纯电动客车变频热泵空调系统的最优状态控制策略。通过建立电动客车变频热泵空调系统优化问题的数学模型,确定出系统优化的目标函数、控制变量和约束函数,再提出了一种具有较高收敛速度和求解精度的混合自适应遗传算法,并用此算法实现了系统的寻优。最后根据优化所得到的最佳运行参数,对动态负荷下系统的运行进行了优化控制,确保电动客车空调系统始终处于最优运行状态。