燃料電池汽車空調系統研究

張克潤

（江蘇省常州建設高等職業技術學校,江蘇 常州 213147）

0 引言

電動新能源汽車與燃油發電機汽車的空調系統有很大的不同，其空調系統利用電極直接驅動，所以在設計時，驅動形式控制方法都需具備獨特之處，并且對空調的自動控制也有新的要求。但由于現在的汽車的空調系統主要以進口為主，而相關技術都有加密，為我國自主的技術的發展帶來了阻礙。

本文從電池燃料的汽車空調系統原理出發，分析了電動汽車空調系統的內部結構，從制冷系統和采暖系統出發，對于該系統的主要組成部分進行詳細了闡述，同時對汽車空調配氣系統和風道系統的輔助系統進行了說明，并指出了汽車空調的性能指標。為了解電動汽車空調系統提供了借鑒。

1 汽車熱泵冷暖空調系統的基本原理

汽車空調系統一般主要對車內的溫度進行調節，以達到車內人員所需的環境溫度。就汽車空調系統的結構而言，一般由制冷系統和采暖系統組成。

1.1 汽車空調制冷系統

制冷系統主要由壓縮機、干燥器、膨脹閥和冷凝器(包括冷凝風機)等組成。汽車空調系統的制冷原理是通過（液態）制冷劑對空氣中的潛熱進行吸收從而產生冷效應。首先，車內的空氣蒸發器的冷卻依靠管內的低溫制冷劑，制冷劑由于吸收了熱量，故在一定的氣壓條件下氣化，但在氣化的過程中，管內的制冷劑的溫度與管外空氣溫度有溫度差，由于溫度差的存在，制冷劑對車內的空氣熱度進行吸收，冷效應產生，車內的空氣溫度降低[1-2]。緊接著，壓縮機壓縮氣化了的制冷劑，變成比車外空氣溫度高和氣壓高的氣體，此時，車外的冷凝器將制冷器的熱量釋放到車外，制冷劑變成了高壓液態冷凝劑，在經過膨脹閥等機構的作用，恢復到初始低溫低壓狀態，如此循環，進行制冷。

1.2 汽車空調的采暖系統

汽車空調的采暖系統主要是對空氣進行加熱，達到車內加熱和除濕的目的。其中，采暖系統由發動機和獨立式這兩種熱源來提供熱量。另外，采暖系統的主要構成包括風機、暖水閥和暖風散熱器。眾所周知，在汽車行駛過程中，發動機必然會有大量熱量產生，小型汽車的空調系統普遍利用發動機的余熱作為熱源來采暖。當發動機中的冷卻水經流暖水閥后，最后進到暖風散熱器當中，從而加熱暖風散熱器中空氣[3-4]。

2 汽車空調配氣系統及風道總成系統

2.1 汽車空調配氣系統

汽車空調配氣系統由以下幾個部分組成：（1）空氣進口段，由風機和風門葉片組成，其中，車內的新鮮空氣和循環空氣由風門葉片控制；（2）空氣混合段，可以為系統提供一定溫度的空氣，由加熱器和蒸發器構成；（3）空氣分配段，向人的面部和腳部及擋風玻璃上吹空氣。

2.2 汽車空調風道總成系統

汽車空調系統中總成的配氣控制是由（直流）電機帶動拉桿使風門運動來實現的。而內外循環風門控制車內空調的新空氣的比例；吹風向由中央風門控制；吹腳除霜風門對吹腳和除霜的風口的開合進行控制；熱冷風的混合比例受混合風門的控制。在制冷時，熱氣被擋住，冷氣由冷氣通道吹出，同理亦然，空調系統就是依靠這四個風門來調整車內空氣[5]。

3 汽車空調舒適度

汽車空調系統的舒適度就是指其所提供的車內適宜的空氣環境，其主要表現為：（1）讓人覺得舒適的溫度；（2）較好空氣的質量。

3.1 汽車室內的特點

汽車一般行駛在戶外，遇到風雨天氣或者在太陽下時，汽車很難進行隔熱；而且車在行駛時，風沙和廢氣不可避免會從車體的縫隙進入到車廂內部，影響車內空氣質量的同時，還增加了空氣的熱負荷；況且汽車行駛時車速也會不斷變化，所以空調的工作情況很難保證[5]。相比房間內的空調系統，汽車空調系統所處的工作環境更為惡劣。汽車實際上相當于一個“移動的房間”，擁有和房間內的空調不同的特點。

3.2 汽車空調的性能評價指標

基于汽車空調自身存在的特點，對其的技術性能和工作可靠性的要求明顯要比房間內的空調高許多。由此產生的對汽車空調性能評價指標如下所示：

（1）溫度指標：該指標非常重要。人體適合溫度在14℃-28℃，過高，人會感到燥熱；過低，人會覺得“冷”。

（2）濕度指標：由相對濕度來表示，車內的濕度必須控制在一定的范圍內。

（3）空氣的清新度：汽車空調系統要能夠對車內的空氣進行過濾，從而保證車內空氣的清新程度。

4 總結

本文首先對空調系統的工作原理和結構進行分析，在此基礎上，對全季節型空調的功能和各個部件的運行情況進行了闡述；最后分析了影響舒適度的因素，并分析總結出了影響汽車空調的性能的評價指標，包括溫度、濕度、空氣清新度和除霜功能等。通過本文的介紹，為電動汽車空調系統的研究提供了一定的理論依據和參考。

[1]曾立波，楊華，高建遠．電動汽車空調系統設計對策[J]．湖南大學學報,2001(05):41-47.

[2]蔣忠雄．汽車空調全自動控制系統的分析與研究[D]．上海:上海交通,2005.

[3]Takahisa Suzuki Katsuya．Air conditioning system for electricvehicle[Z]．SAE Technical Paper，960688，1996．

[4]曹中義．電動汽車空調系統解決方案[J]．汽車電器,2008(3):1-4.

[5]SuanChulKima，Jong Phil Wona，Yong SunParkb，eta1．Performance evaluation of a stack cooling systemusing CO，air conditioner in fuel cell vehicles[J]．InternationalJournal of Refrigeration,2009(32):70-77.