電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)

1、如果您需要使用本文檔，請(qǐng)點(diǎn)擊下載按鈕下載!電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)3.1、電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)全球氣候變暖、大氣污染以及能源成本高漲等問題日趨嚴(yán)峻，汽車作為環(huán)境污染和能源消耗的主要來源之一，其節(jié)能減排問題受到了越來越廣泛的重視，各國(guó)政府和汽車企業(yè)均將節(jié)能環(huán)保當(dāng)作未來汽車技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)方向，這樣節(jié)能環(huán)保的電動(dòng)也就應(yīng)運(yùn)而生。電動(dòng)汽車是集汽車技術(shù)、電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)、電化學(xué)技術(shù)、能源與新材料技術(shù)于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，與普通內(nèi)燃機(jī)汽車相比，具有無污染、噪聲低及節(jié)省石油資源的特點(diǎn)?；谝陨想妱?dòng)汽車的特點(diǎn)，它極有可能成為人類新一代的清潔環(huán)保交通工具，它的推廣普及具有不可估量的重要意義。電動(dòng)汽車的出現(xiàn)也為電動(dòng)汽車空調(diào)的研

2、究開發(fā)提出了新的課題與挑戰(zhàn)。汽車空調(diào)的功能就是把車廂內(nèi)的溫度、濕度、空氣清潔度及空氣流動(dòng)性保持在使人感覺舒適的狀態(tài)。在各種氣候環(huán)境條件下，電動(dòng)汽車車廂內(nèi)應(yīng)保持舒適狀態(tài)，以提供舒適的駕駛和乘坐環(huán)境。另外，擁有一套節(jié)能高效的空調(diào)系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)汽車開拓市場(chǎng)也起到至關(guān)重要的作用。因此，在開發(fā)研制電動(dòng)汽車同時(shí),必然也要對(duì)其配套的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)與研制。對(duì)于目前傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)，制冷主要采用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)進(jìn)行降溫，而制熱主要采用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的余熱。而對(duì)于電動(dòng)汽車中的純電動(dòng)汽車以及燃料電池汽車來說，沒有發(fā)動(dòng)機(jī)作為空調(diào)壓縮機(jī)的動(dòng)力源，也不能提供作為汽車空調(diào)冬天制熱用的熱源，因此無法直接采用傳

3、統(tǒng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的解決方案；對(duì)于混合動(dòng)力車型來說，發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方式多樣，故空調(diào)壓縮機(jī)也不能采用發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的方案。綜合以上原因，在電動(dòng)汽車的開發(fā)過程中，必須研究適合電動(dòng)汽車使用的新型空調(diào)系統(tǒng)。對(duì)于電動(dòng)汽車來說，車上擁有高壓直流電源，因此，采用電動(dòng)熱泵型空調(diào)系統(tǒng)，壓縮機(jī)采用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，成為電動(dòng)汽車可行的解決方案。3.2、電動(dòng)汽車空調(diào)的特點(diǎn)電動(dòng)汽車空調(diào)與普通空調(diào)裝置相比，電動(dòng)汽車空調(diào)裝置以及車內(nèi)環(huán)境主要有以下特點(diǎn)：1 / 71如果您需要使用本文檔，請(qǐng)點(diǎn)擊下載按鈕下載!1) 汽車空調(diào)系統(tǒng)安裝在運(yùn)動(dòng)的車輛上，要承受劇烈而頻繁的振動(dòng)與沖擊，要求電動(dòng)汽車空調(diào)裝置結(jié)構(gòu)中的各個(gè)零部件都應(yīng)具有足夠抗振動(dòng)沖擊的

4、強(qiáng)度和良好的系統(tǒng)氣密性能；2) 電動(dòng)汽車大部分屬于短距離代步，乘坐時(shí)間較短，加上電動(dòng)汽車內(nèi)乘員所占空間比大，產(chǎn)生的熱量相對(duì)較多，相對(duì)熱負(fù)荷大，要求空調(diào)具有快速制冷、制熱和低速運(yùn)行能力；3) 電動(dòng)汽車空調(diào)使用的是車上蓄電池提供的直流電源，壓縮機(jī)工作效率高，控制可靠性高，維護(hù)方便；4) 汽車車身隔熱層薄，而且門窗多，玻璃面積大，隔熱性能差，電動(dòng)汽車也不例外，致使車內(nèi)漏熱嚴(yán)重；5) 車內(nèi)設(shè)施高低不平且有座椅，氣流分配組織困難，難以做到氣流分布均勻。3.3、國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車空調(diào)發(fā)展現(xiàn)狀3.3.1、國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車空調(diào)發(fā)展現(xiàn)狀早期的國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車由于受到蓄電池能力的限制，為了不影響電動(dòng)汽車的續(xù)行里程，大多數(shù)電動(dòng)

5、汽車都沒有配備空調(diào)系統(tǒng)。隨著國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車逐步產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)化，電動(dòng)汽車必然要配備空調(diào)系統(tǒng)。由于受到電動(dòng)汽車獨(dú)特性影響，對(duì)于電動(dòng)汽車中的純電動(dòng)汽車以及燃料電池汽車來說，沒有發(fā)動(dòng)機(jī)作為空調(diào)壓縮機(jī)的動(dòng)力源，也不能提供作為汽車空調(diào)冬天制熱用的熱源，國(guó)內(nèi)汽車廠家就從傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行部分替換設(shè)計(jì)，將燃油發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的壓縮機(jī)替換成直流電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，控制上相應(yīng)改變，來完成空調(diào)制冷的功能，目前替換設(shè)計(jì)效果基本能解決電動(dòng)汽車空調(diào)的制冷問題，但制冷效率有待提高。由于沒有燃油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的余熱，制熱功能國(guó)內(nèi)廠家目前主要采用PTC加熱和電熱管加熱，這些加熱模式雖能滿足制熱效果，但這些加熱模式都是硬消耗電動(dòng)

6、汽車上的蓄電池電能，制熱效率相對(duì)較低，影響電動(dòng)汽車的續(xù)行里程。在空調(diào)的主要零部件選用上，目前國(guó)內(nèi)的電動(dòng)汽車除了壓縮機(jī)和控制模式，其他主要零部件還是沿用燃油汽車空調(diào)的零部件，冷凝設(shè)備主要用的是平行流冷凝器，蒸發(fā)設(shè)備主要用的是層疊式蒸發(fā)器，節(jié)流裝置仍然是熱力膨脹閥，制冷劑仍然是R134a。2 / 72如果您需要使用本文檔，請(qǐng)點(diǎn)擊下載按鈕下載!據(jù)不完全了解，國(guó)內(nèi)在大力開發(fā)電動(dòng)汽車的廠家如奇瑞、比亞迪、一汽、上汽、江淮等目前電動(dòng)汽車空調(diào)配套情況基本差不多，都處于上述的發(fā)展現(xiàn)狀。3.3.2、國(guó)外電動(dòng)汽車空調(diào)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外電動(dòng)汽車空調(diào)發(fā)展相對(duì)國(guó)內(nèi)來說較成熟，國(guó)外電動(dòng)汽車空調(diào)不乏有跟國(guó)內(nèi)相似的模式，但在熱泵電

7、動(dòng)汽車空調(diào)上已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)，日本本田純電動(dòng)車就采用了電驅(qū)動(dòng)熱泵式空調(diào)系統(tǒng)，系統(tǒng)中內(nèi)置了一個(gè)反換流器控制壓縮泵。此外，在特別寒冷的地區(qū)使用時(shí)，部分車型顧客可以選裝一個(gè)燃油加熱器采暖系統(tǒng)。日本電裝（DENSO）公司早在幾年前就開發(fā)了采用R134a制冷劑的電動(dòng)汽車熱泵型空調(diào)系統(tǒng)，其在熱泵系統(tǒng)的風(fēng)道中采用了車內(nèi)冷凝器和蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)。電裝（DENSO）公司在2003年還開發(fā)了由于自然工質(zhì)CO2良好的熱物理性能，日本電裝公司也為電動(dòng)車開發(fā)了一套CO2熱泵空調(diào)系統(tǒng)，系統(tǒng)也采用了在風(fēng)道內(nèi)設(shè)置2個(gè)換熱器的方案，與R134a系統(tǒng)不同的是當(dāng)系統(tǒng)為制冷模式時(shí)，制冷劑同時(shí)流經(jīng)內(nèi)部冷凝器和外部冷凝器。為了減少空調(diào)對(duì)蓄

8、電池的電能消耗，美國(guó)Amerigon公司開發(fā)了空調(diào)座椅，這種空調(diào)座椅上裝有熱電熱泵，熱電熱泵的作用就是通過需要調(diào)溫的空間之外的水箱轉(zhuǎn)移熱量，從而實(shí)現(xiàn)需要調(diào)溫的空間制冷或制熱。這種空調(diào)座椅除了節(jié)能還可以改善駕駛、乘坐的舒適性，在電動(dòng)汽車上配套使用比較適合。因此，國(guó)外電動(dòng)汽車空調(diào)從節(jié)能高效和實(shí)用性上有所突破，國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車空調(diào)行業(yè)應(yīng)積極向國(guó)外先進(jìn)技術(shù)學(xué)習(xí)、借鑒，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新突破。3.4、電動(dòng)汽車空調(diào)的發(fā)展趨勢(shì)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)能量來源于蓄電池，有別于傳統(tǒng)燃油汽車，使得它的空調(diào)系統(tǒng)也不同于燃油汽車空調(diào)，由于作為驅(qū)動(dòng)能量來源的蓄電池容量有限，空調(diào)系統(tǒng)的能耗對(duì)電動(dòng)汽車的續(xù)行里程有較大的影響。同燃油汽車相

9、比，對(duì)電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能高效提出了更高的要求。同時(shí)，電動(dòng)汽車空調(diào)必須要解決制冷、制熱兩大問題。根據(jù)電動(dòng)汽車特有性質(zhì)，目前電動(dòng)汽車空調(diào)可采用熱電（偶）空調(diào)系統(tǒng)和電動(dòng)熱泵型空調(diào)系統(tǒng)。3.4.1、熱電（偶）電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)該項(xiàng)技術(shù)具有很多適合電動(dòng)汽車使用的特點(diǎn)，并且與傳統(tǒng)機(jī)械壓縮式空調(diào)系統(tǒng)相比，熱電空氣調(diào)節(jié)具有以下特點(diǎn):3 / 73如果您需要使用本文檔，請(qǐng)點(diǎn)擊下載按鈕下載!a) 熱電元件工作需要直流電源;b) 改變電流方向即可產(chǎn)生制冷、制熱的逆效果;c) 熱電制冷片熱慣性非常小，制冷時(shí)間很短，在熱端散熱良好冷端空載的情況下，通電不到一分鐘，制冷片就能達(dá)到最大溫差;d) 調(diào)節(jié)組件工作電流的大小即可

10、調(diào)節(jié)制冷速度和溫度，溫度控制精度可達(dá)0.001，并且容易實(shí)現(xiàn)能量的連續(xù)調(diào)節(jié);e) 在正確設(shè)計(jì)和應(yīng)用條件下，其制冷效率可達(dá)90%以上，而制熱效率遠(yuǎn)大于1;f) 體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，有利于減小電動(dòng)汽車的整備質(zhì)量;可靠性高、壽命長(zhǎng)并且維護(hù)方便;沒有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，因此無振動(dòng)、無摩擦、無噪聲且耐沖擊。熱電（偶）制冷、制熱工作原理如圖1所示：圖1熱電（偶）制冷、制熱工作原理圖3.4.2、熱泵型電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)該熱泵型空調(diào)系統(tǒng)是在原有燃油汽車上進(jìn)行改進(jìn)的，壓縮機(jī)是由永磁直流無刷電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)的工作原理圖如圖2所示。該系統(tǒng)與普通的熱泵空調(diào)系統(tǒng)并無本質(zhì)區(qū)別，由于在電動(dòng)車上使用，壓縮機(jī)等主要部件有其特殊性。

11、而且國(guó)外熱泵技術(shù)具備了一定的基礎(chǔ)，該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是制冷、制熱效率高，相關(guān)企業(yè)開發(fā)的全封閉電動(dòng)渦旋壓縮機(jī)，是由一個(gè)直流無刷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過制冷劑回氣冷卻，具有噪聲低，振動(dòng)小，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。在測(cè)試條件為環(huán)境溫度40，車內(nèi)溫度27，相對(duì)濕度50的工況下，系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)它能以1kW的能耗獲得2.9kW的制冷量；當(dāng)環(huán)境溫度為-l05 / 75如果您需要使用本文檔，請(qǐng)點(diǎn)擊下載按鈕下載!，車內(nèi)溫度25，以1kW的能耗可以獲得2.3kW的制熱量。在-l040的環(huán)境溫度下，均能以較高的效率為電動(dòng)汽車提供舒適的駕乘環(huán)境。若能在零部件技術(shù)上得到改進(jìn)，相應(yīng)效率還可以得到提高。圖1熱泵系統(tǒng)工作原理圖綜合以上所

12、述，從空調(diào)技術(shù)成熟性和能源利用效率比較來看，對(duì)于熱電（偶）電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)，目前存在著熱電材料的優(yōu)值系數(shù)較低，制冷性能不夠理想，并且熱電堆產(chǎn)量受到構(gòu)成熱電元件的蹄元素產(chǎn)量的限制。不具備電動(dòng)汽車空調(diào)節(jié)能高效的要求。這使得電動(dòng)汽車空調(diào)更傾向于選用節(jié)能高效的熱泵型空調(diào)，該技術(shù)方案對(duì)于不同類型電動(dòng)汽車通用性較好，并且對(duì)整車結(jié)構(gòu)改變較小，是將來電動(dòng)汽車空調(diào)發(fā)展趨勢(shì)。目前熱泵型電動(dòng)汽車空調(diào)最大的軟肋是低溫制熱問題，尤其是在東北地區(qū)，這也是將來該行業(yè)研究難題之一。為了使熱泵型電動(dòng)汽車空調(diào)更節(jié)能高效，可以從以下幾個(gè)角度去著重解決：a) 開發(fā)更高效的直流渦旋壓縮機(jī)；b) 開發(fā)控制更精準(zhǔn)、更節(jié)能的硅電子膨脹閥；5 /