新能源汽车空调系统技术探讨.pdf

汽车研发 Automobile Research and Development 汽车周刊 Auto Weekly 第 12 期 92 新能源汽车空调系统技术探讨 关志宽 周甫梁（上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州 545000）摘 要我国新颁布的节能与新能源汽车产业发展规划，是响应我国绿色可持续发展战略目标的重要举措，也是新能源汽车发展历程上的标志性突破。新能源汽车在驱动与控制方式等层面，同传统汽车对比均实现了变革，额度差别相对较大，且能在很大程度上缓解环境受到的污染，能取得更可观的能源利用效率。关键词新能源；汽车；空调系统；技术 汽车内部调节温度与空气的组成中，空调系统属于一个重要载体。深入且持续开发新能源背景下，为新能源汽车研发带来显著推动力，标志着汽车行业创造性发展。要想将汽车使用与实用功能满足，在应用空调系统技术时就须保证科学性、合理性，这不仅能响应绿色可持续发展目标，同时能促进新能源汽车空调有效性提高，并保障新能源汽车的舒适性。因此，有必要深入研究新能源汽车空调系统技术。一、新能源汽车空调系统特点 新能源汽车的诞生可将传统汽车中的一系列缺陷与不足有效弥补，两者间在能源供应系统方面有显著差异。在传统的汽车燃料方面，首先的都是汽油或者是柴油，然后通过离合器带动压缩机工作，可在夏天提供制冷，而到了冬天，通过发动机加热水箱内的冷水可以达到加热的目的。在驱动该汽车电机时主要由电池发电负责，因此其能源系统可实现高质量电能传输，可直接向压缩机供电，抹去离合器带动压缩机这一步骤。根据这基本的工作原理，在新能源汽车系统的设计上可以做一些新颖的调整，就比如汽车空调系统设计上，可以改变电池系统的发热方式，可以选择直接使用热泵形式，也可以选择让电池发热驱动的方式，从而在供电利用上可以做出调整。二、新能源汽车空调系统的工作原理（一）热泵式空调系统的工作原理 热泵技术在新能源汽车中应用，有助于实现汽车室内加热工作，保持室内温度在适宜范围。相比于传统制热技术，热泵技术拥有更高热能效比，与新能源汽车拥有更好契合度。此外，新能源汽车在使用电动压缩机进行制热时，其电源的来源是可以独立的，这对汽车在行驶过程中会有很大优势，不会对汽车行驶性造成不良影响。通过分析新能源汽车的热泵驱动技术，可知道其主要是在双路空气流的作用下，通过隔板将风道隔开，当有外部空气进来后，热泵系统会对其进行加热，再将热空气输送到驾驶室里，达到实现提升驾驶室温度目的。空调系统通过热泵技术进行空气加热，不仅可提升驾驶室内空气流通效果，如外部环境较差，还可实现除菌效果，提升驾驶室内空气质量。在使用热泵空调系统后，新能源车辆具有更好的温度调节能力，即便是在低温环境下，汽车中的空调系统也会保持良好工作状态。研究表明，如外部环境达到-12，在热泵技术帮助下，驾驶室内温度依然可维持在 26左右，可保证驾驶室内的舒适感。（二）PTC 加热器工作原理 在新能源汽车中，PTC 加热器应用效果十分显著，有助于维持驾驶室内温度在一个舒适区间。然 PTC 加热器应用，会加剧新能源汽车能源损耗，对续航里程造成负面影响。（三）太阳能辅助热泵技术的工作原理 太阳能铺筑热泵技术的使用，是通过对太阳能电池板吸收的太阳能进行转化，将太阳能转化成可以使用的电能来驱动新能源汽车的空调系统进行工作，这样不会给新能源汽车的行驶续航带来影响。（四）燃料电池余热技术的工作原理 除 PTC 加热器与太阳能热泵技术外，随空调系统不断发展，燃料电池余热空调系统也得到了广泛应用。所谓燃料电池余热空调系统，指的是收集并利用电池余热，使之成为驱动空调系统工作能源，不仅具有良好生态性，且可增强新能源汽车续航性能。在新能源汽车进入行驶状态后，大约有近一半能量会以热量方式散发出来，将电池余热进行转化处理，使之可成为空调系统驱动能源，从而实现对驾驶室内温度进行调节目的。燃料电池余热技术应用，具有良好经济性，应用潜力十分巨大。三、新能源汽车空调系统技术分析（一）系统构成 在空调系统方面来看，传统与新能源汽车间有一定区别，表 1 呈现了两者间的具体异同。立足于新能源汽车发展角度而言，需要对空调系统进行改革的方面有：对低温采暖技术进行调整，使其可高效可靠使用；对制热、制冷、电车冷却等方式进行控制，使其更加绿色且效率高；需要调整动力电池的快充，使其能够满足多种需求，降汽车研发 Automobile Research and Development 汽车周刊 Auto Weekly 第 12 期 93 低负荷。表 1 空调系统构成异同 编号 构成 新能源汽车 传统汽车 1 压 缩 机 类型 往复式、旋叶式、涡旋式 往复式、摇摆式、斜盘式 2 压 缩 机 结构形式 全（半）封闭式 开启式 3 控制系统 控制复杂，控制技术、数据积累不足 控制简单，控制技术、数据积累丰富 4 空 调 系 统服务对象 乘员舱、整车温度 乘员舱 5 制 热 系 统形式 热泵式、燃料电池余热供暖 发动机冷却液 6 制 冷 系 统形式 吸收式、蒸气压缩式 蒸气压缩式 7 冷凝器 平行流、鳍片式、管带式管片式 平行流、鳍片式、管带式、管片式（二）热泵式空调系统 此类空调系统与汽车的运行安全性没有太大的联系，互不影响，因为这种热泵式空调系统的供电来自于电池组，属于独立式的电机驱动。这种空调系统投入使用后，当新鲜空气从车内顶部进入系统后，首先会被加热，然后再于挡风玻璃处进行除霜处理，并将热风从风道的左右两侧吹出，调节驾驶室内的温度，这个空调系统可同时解决车内湿度大，空气循环起霜等问题，在减低能耗的同时，使汽车在行驶中能为车内人员提供舒适性、安全性保障。新能源汽车空调系统中，蒸发器是除霜工作主要负责单元，而空气温度由冷凝器负责提升，通过此类方式将热气提供至车内，即可将结霜现象规避，能为汽车驾驶安全性提供保障。同时，电动机驱动负责电子膨胀阀，能对阀门开度、制冷剂流量等合理展开控制。车内温度 27、环境温度 40及相对湿度 50%环境条件下，制冷系统相当适用，此时系统能耗 1kW，制冷量 2.9kW。而制热系统则是在环境温度-10、车内温度 25的环境条件下适用，系统能耗 1kW，制冷量 2.3kW。车载蓄电池是 PTC 加热装置获取直电流的关键途径。低温工况条件下，PTC 热敏电阻可实现自身功用有效发挥，能实现空调制热效率有效控制，并顺利完成除霜及加热处理等工作。在安装离心式、轴流式风机的基础上，保障风道设计合理性，PTC 发热器就能维持均匀的风速，有利于装置发热性能有效发挥。值得一提的是，PTC消耗功率极大程度上取决于温度及进出风口风速，且发热量与风速间有正相关关系存在。（三）燃料电池余热利用技术 燃料电池余热利用技术相对于热泵式空调系统技术而言，该项技术不仅能实现新能源汽车空调系统能源利用效率的提高，同时能将其损耗能源量减少，因此更加符合我国新能源汽车现有空调系统发展趋势。一般情况下，燃料电池构成包含燃料与氧化剂，在两者间化学作用下会有相应动力形成，能为空调系统顺利运行提供保障。通过两者间化学作用，能实现 55%65%燃料电池转化率，且该技术在这一过程中还能对留下的蒸汽、温水及废热进行二次利用，如此即可使燃料电池凸显更突出的循环使用能力。但需注意的是，相关人员需做好燃料电池温度控制工作，处于温度相对较高情况下的燃料电池，能否实现燃料电池余热合理控制属于一个关键性问题。新能源汽车空调系统中，引入燃料电池这一新动力来源，能积极响应绿色可持续发展战略目标，能使运行成本大幅缩减，且在新能源汽车经济学凸显及空调系统使用率提升方面，发挥显著作用。在此项技术实际应用中，能合理、有效控制系统阀门，启动发动机后空调系统将会受燃料电池散热装置调控，燃料电池产生冷却水会被收集，且能及时完成冷却水处理，这样一来即可将需求的余热获取。四、新能源汽车空调发展趋势 节能环保一直是一项被现在各行各业所重视的问题，而在汽车行业中，新能源汽车的出现是非常重要的创新产业，其对能源的消耗上也得到了新的创新，也在不断的提升能源的利用率。新能源汽车的出现，摒弃了传统的燃油车的耗能方式，其采用了电池组来提供电动汽车的能源。在新能源汽车内部，空调系统是耗能比较大的组成，其制冷系统和取暖系统尤其严重，为实现新能源绿色耗能的原则，汽车空调系统能源消耗也能遵循节能环保的发展趋势。比如在制冷系统中，新能源汽车主要采取的是电动压缩机为系统提供动力，对其进行优化的话，可从以下几方面考虑：对直流涡旋压缩机的耗能进行高效利用设计；采用更加有节能效果的平行流式冷凝器；对硅电子膨胀阀进行节能开发；对蒸发器的性能进行优化设计，改善制冷剂蒸发的速度，使其蒸发更加均匀。五、结语 在持续推进新能源探究背景下，可带动新能源汽车快速发展。新能源汽车实际应用中，通过合理、科学地应用空调系统技术，能为车内人员带来更舒适的体验，能将人们的需求有效满足，可为新能源汽车产业发展提供健康与可持续性保障，且可达成更显著的经济与社会效益。参考文献：1李国莹.新能源汽车空调系统制热技术的应用分析J.内燃机与配件,2021(15):208-210.DOI:10.3969/j.issn.1674-957 X.2021.15.096.2方金湘.新能源汽车空调电动涡旋压缩机技术的应用研究J.内燃机与配件,2021(19):196-197.DOI:10.3969/j.issn.1674-957X.2021.19.092.3罗成志,王文斌,沈勇,等.基于阿里云的新能源汽车空调状况监测系统设计J.单片机与嵌入式系统应用,2021,21(1):46-49.