淺談新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)

魏國強　高蘭芳

【摘 要】隨著《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》的正式出臺，標準著我國新能源汽車發(fā)展邁入了新的征程。與傳統(tǒng)汽車相比，新能源汽車無論是在驅(qū)動方式以及控制方式等方面均與傳統(tǒng)燃油汽車有著較大額度差別。本文從當前我國新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，深入的論述了新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上提出了我國新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)未來的發(fā)展方向，希望能夠為新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)研究工作提供新的參考思路，從而提升我國新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)水平。

【關(guān)鍵詞】新能源汽車；空調(diào)系統(tǒng)；技術(shù)

中圖分類號： U463.851 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）35-0035-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.35.015

眾所周知，汽車空調(diào)系統(tǒng)作為調(diào)節(jié)汽車內(nèi)部溫度以及空氣的重要裝置之一，汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)水平將直接的影響到汽車內(nèi)部溫度以及空氣的調(diào)節(jié)成效。隨著我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)不斷的走向成熟，使得新能源汽車的研發(fā)技術(shù)水平得到了迅猛的發(fā)展，這種發(fā)展的態(tài)勢為未來的汽車發(fā)展指引了明確的發(fā)展新方向，如何在推動新能源汽車的研發(fā)技術(shù)水平不斷攀升的基礎(chǔ)上，確保新能源汽車的使用功能以及實用功能均能夠得到滿足已成為當前新能源汽車研究相關(guān)工作人員需要重點關(guān)注的問題之一。在這一背景下，如何提升新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的有效運用水平將成為重點研究項目之一，實際上，傳統(tǒng)燃油汽車的空調(diào)系統(tǒng)與新能源汽車的空調(diào)系統(tǒng)存在著明顯的差異性，新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)研究相關(guān)工作人員應(yīng)當重新加強對于新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，從而在確保新能源汽車空調(diào)舒適性得到滿足的基礎(chǔ)上，推動我國新能源汽車行業(yè)的健康發(fā)展。

1 當前我國新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀闡述

車輛壓縮機、車輛膨脹閥、車輛蒸發(fā)器、車輛冷凝器、車輛儲液罐、空調(diào)控制系統(tǒng)以及空調(diào)管路系統(tǒng)共同構(gòu)成了傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)的主要結(jié)構(gòu)，其中，傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)的能耗情況主要受到來自于車輛壓縮機以及車輛冷凝器的限制，然而，傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)主要采取的是由車輛發(fā)動機直接提供運轉(zhuǎn)動力的方式，在這個過程中車輛發(fā)動功率往往會產(chǎn)生約為20%的能耗，但是與之相對的是效率轉(zhuǎn)化值卻明顯低于40%。如何有效的降低傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)在使用過程中的能耗，并在此基礎(chǔ)上突破現(xiàn)有的效率轉(zhuǎn)化值，已成為當前傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)研究相關(guān)工作人員關(guān)注的焦點。

與此同時，我國新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)是在傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，這就意味著我國新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的運作結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)的運作結(jié)構(gòu)有一定程度的相同。通常來說，新能源汽車電動壓縮機、新能源汽車膨脹閥、新能源汽車空調(diào)主機（蒸發(fā)器、加熱器、溫度風門執(zhí)行器、模式風門執(zhí)行器、內(nèi)外循環(huán)風門、鼓風器、蒸發(fā)器溫度傳感器）、新能源汽車冷凝器、新能源汽車傳感器以及新能源汽車管路系統(tǒng)共同構(gòu)成了新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)。與眾不同的是，傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)僅僅只需要確保其車輛的制冷功能即可，但是新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)不僅需要滿足新能源汽車的制冷需要，還要足新能源汽車的制熱需要。由于新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的主要運作動力源自于電動機，其能量來源取自于動力電池，這就使得新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)研究相關(guān)工作人員為了確保新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的制熱模式能夠同時滿足PTC加熱和電熱管加熱的兩種模式的需求，往往會采取直接利用蓄電池供電帶動電動壓縮機運轉(zhuǎn)的方式。雖然，與無刷永磁直流電動機相比，電動壓縮機的電子控制單元具有設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、制冷效率較高以及電子控制單元體積小的特點，但是恰恰是電動壓縮機本身所特有的優(yōu)勢限制了新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的制熱效率。特別是在北方地區(qū)，新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)為了滿足制熱的需求，往往將損耗大約50%的續(xù)航里程。

2 當前我國新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)闡述

2.1 熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)闡述

所謂的熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)指的是確保新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)時能夠達到3成以上的制熱能效比例的目標基礎(chǔ)上從而滿足新能源汽車內(nèi)部的空調(diào)溫度調(diào)控需求。實際上，熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)十分切合當前我國新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展模式，這是因為熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)主要采取電動壓縮設(shè)備作為新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的動力來源，能夠滿足獨立地為新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)提供能源的需求，有效的提升了新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)效率的同時，大幅度的降低了對于新能源汽車續(xù)航能力的影響。與此同時，熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)主要以雙路空氣流動的原理作為其技術(shù)的核心，熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)在使用的過程能夠?qū)⒘鲃拥碾p路空氣風道被熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)中的擋板隔開，一旦新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)的過程中引入外部的空氣進入風道時，熱泵空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)所設(shè)置的熱能感應(yīng)裝置將會感應(yīng)到外部的空氣，從而在極短的實際內(nèi)加熱新能源汽車內(nèi)部的空氣溫度，進而將外部的空氣從門窗附近流出。除此之外，熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)不僅僅能夠加快新能源汽車內(nèi)部的空氣流通速度，還能夠確保新能源汽車的門窗能夠在處于低溫的狀態(tài)下迅速的完成除霜工作，這是因為熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)能夠在短時間內(nèi)將新能源汽車內(nèi)部的空氣迅速的完成加熱工作，并利用新能源汽車的下部完成新能源汽車內(nèi)部空氣的釋放工作，從而有效的控制新能源汽車內(nèi)部的溫度，確保新能源汽車內(nèi)部能夠處于舒適的狀態(tài)。

由于熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)能夠以最低的能耗迅速的完成新能源汽車內(nèi)部溫度的調(diào)節(jié)工作，這就使得新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)研究相關(guān)工作人員往往會將熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)納入到新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)當中。特別是在低溫天氣，當外界的溫度處于-12℃時，裝備了熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)的新能源汽車能夠在短時間內(nèi)將新能源汽車內(nèi)部的溫度調(diào)整至人們舒適的溫度狀態(tài)，即26℃左右，從而達到了保證新能源汽車的舒適程度的標準。實際上，熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)的正常運轉(zhuǎn)往往離不開PTC加熱裝置以及太陽能輔助，其中，PTC加熱裝置作為具有強加熱能力的新能源汽車空調(diào)輔熱裝置，借助于PTC加熱裝置中的TC熱敏電阻元件，能夠確保新能源汽車在處于低溫天氣時也能夠迅速的完成新能源汽車內(nèi)部的加熱工作。然而，新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)研究相關(guān)工作人員應(yīng)當謹慎合理的運用PTC加熱裝置，這是因為PTC加熱裝置在正常運轉(zhuǎn)的過程中往往會消耗新能源汽車的電能，從而大幅度的降低了新能源汽車的續(xù)航能力。新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)研究相關(guān)工作人員在使用太陽能輔助熱泵技術(shù)時，應(yīng)當合理的規(guī)劃太陽能電池板的布局，借助于陽能電池板所產(chǎn)生的電能從而作為新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的輔助能源之一，不僅有效的提升了新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)效率，還大幅度的延長了新能源汽車的實際續(xù)航能力。

2.2 燃料電池余熱利用技術(shù)闡述

與熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)相比，燃料電池余熱利用技術(shù)更加的貼合現(xiàn)階段我國新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢，燃料電池余熱利用技術(shù)能夠在提升新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)中能源利用效率的基礎(chǔ)上，降低新能源汽車的能源損耗。通常來說，燃料電池往往由燃料以及氧化劑所構(gòu)成，通過燃料以及氧化劑之間所產(chǎn)生的化學作用從而作為新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的主要動力來源，燃料以及氧化劑所產(chǎn)生的化學作用能夠使燃料電池轉(zhuǎn)化率提升到55%-65%的范圍內(nèi)，在這種過程中燃料電池余熱利用技術(shù)還能夠二次利用所留下的溫水、蒸汽以及廢熱，從而有效的提升了燃料電池的可持續(xù)使用能力。然而，新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)研究相關(guān)工作人員應(yīng)當控制好燃料電池的溫度，一旦燃料電池處于高溫的狀態(tài)時，那么需要更加合理的利用燃料電池所產(chǎn)生的余熱。實際上，燃料電池作為新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的主要動力來源之一，不僅能夠有效的降低新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的運行成本，凸顯了新能源汽車的經(jīng)濟性，還能夠有效的提升新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的使用率。在新能源汽車的實際運用中，燃料電池余熱利用技術(shù)將會控制新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的閥門，待新能源汽車的發(fā)動機啟動以后，燃料電池的散熱裝置將會對新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)進行調(diào)控，并收集燃料電池在運轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的冷卻水，并及時處理冷卻水，從而獲取所需要的余熱。

3 我國新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)未來的發(fā)展方向闡述

可預(yù)見，我國新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)未來的發(fā)展方向主要圍繞著高效控制以及節(jié)能環(huán)保這兩個目的。在空調(diào)控制方面，由于傳統(tǒng)燃油汽車的空調(diào)系統(tǒng)主要以ECU電控系統(tǒng)加“變排量控制”為主，這就使得傳統(tǒng)燃油汽車的空調(diào)系統(tǒng)的運作效率要高于新能源汽車的空調(diào)系統(tǒng)運作效率，目前我國新能源汽車的空調(diào)系統(tǒng)主要以電動壓縮機作為主要的驅(qū)動力，實際上，目前大部分的新能源汽車的主機廠已經(jīng)將交流變頻電動壓縮機作為主要的研究項目，通過模仿家用空調(diào)的控制模式從而使新能源汽車的空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)變頻控制。與此同時，熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用研究將會越來越深入，這是因為熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)的存在能夠有效的提升熱交換的速率，在此基礎(chǔ)上降低新能源汽車的續(xù)航里程壓力。雖然，熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)具有其他新能源汽車的空調(diào)系統(tǒng)所沒有的有點，但是新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)研究相關(guān)工作人員應(yīng)當結(jié)合新能源汽車的整車性能基礎(chǔ)上，匹配新能源汽車的空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)，要重點關(guān)注新能源汽車的續(xù)駛里程以及最高車速，從而篩選出最合適的新能源汽車的空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)。

4 結(jié)束語

綜上所述，新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)研究相關(guān)工作人員應(yīng)當重點關(guān)注我國新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)未來的發(fā)展方向，深入的研究熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)以及燃料電池余熱利用技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合新能源汽車整合的實際需求選擇出符合標準的新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)。

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