探索新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)

周斌

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)高度重視環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，鼓勵(lì)各個(gè)行業(yè)發(fā)展新能源。從汽車領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，新能源汽車不斷增加，《中國(guó)制造2025》將發(fā)展新能源汽車作為國(guó)家戰(zhàn)略，在雙積分政策的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)新能源汽車將呈井噴式發(fā)展。然而新能源汽車的發(fā)展，還面臨著諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，需要加以完善和優(yōu)化。因此，本文將對(duì)空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)原理和實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行深度分析，了解技術(shù)面臨的問(wèn)題，進(jìn)行問(wèn)題的深度研究有著重要的意義。現(xiàn)結(jié)合新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐，進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用的分析與總結(jié)，共享給相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：能源汽車;空調(diào)系統(tǒng);技術(shù)分析

一、新能源電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成分析

新能源電動(dòng)車的所具備的空調(diào)系統(tǒng)，主要運(yùn)轉(zhuǎn)依賴于電力驅(qū)動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)，高壓電動(dòng)機(jī)主要是由高壓電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的，與以往依托發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)工作有著顯著不同。通常而言，電加熱方式主要可以細(xì)分為以下兩種：①以高壓方式對(duì)類似傳統(tǒng)空調(diào)與暖風(fēng)系統(tǒng)中的冷卻液進(jìn)行加熱，之后，借助循環(huán)的方式從而使暖風(fēng)水箱獲得熱量。②以高壓電驅(qū)動(dòng) PTC加熱器為載體，對(duì)經(jīng)過(guò)蒸發(fā)箱的空氣進(jìn)行加熱，以此實(shí)現(xiàn)暖風(fēng)。對(duì) PTC加熱器深入了解可知，其屬于正溫度系數(shù)熱敏電阻范疇，在制造熱源上具有突出作用。

二、新能源汽車與傳統(tǒng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的區(qū)別

由于新能源汽車沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源，也沒(méi)有冷卻水提供廢熱，夏季時(shí)依靠空調(diào)制冷，在冬季采暖時(shí)還要依靠汽車空調(diào)，因此新能源汽車空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)范圍要求更大。在冬季采暖時(shí)，普遍采用的是PTC（正溫度系數(shù)）加熱裝置來(lái)直接加熱空氣，或者采用加熱管加熱的模式，能量都直接取自動(dòng)力電池。為了保持車廂內(nèi)的溫度，空調(diào)系統(tǒng)工作時(shí)間長(zhǎng)，消耗大量電能，導(dǎo)致汽車的續(xù)航能力極大的減少，浪費(fèi)了大量高品質(zhì)的能量。新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)是新能源汽車上能耗最大的附帶部件。

三、推動(dòng)能源汽車持續(xù)化發(fā)展需要克服的問(wèn)題

①結(jié)合車輛續(xù)航問(wèn)題，進(jìn)行技術(shù)攻克。當(dāng)前新能源汽車的使用，普遍反映出寒冷季節(jié)續(xù)航能力下降的問(wèn)題，車主不敢開空調(diào)，在新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)方面，要結(jié)合此情況，加大技術(shù)研究，減少空調(diào)系統(tǒng)的能量消耗。②優(yōu)化相關(guān)設(shè)備的性能。新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用，面臨著系統(tǒng)復(fù)雜與體積大等難題，影響著技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值發(fā)揮，需要加大設(shè)備性能的優(yōu)化力度，提高汽車空調(diào)系統(tǒng)的整體水平，保障系統(tǒng)功能作用的有效發(fā)揮。③降低能源消耗。若想不斷提高新能源汽車的競(jìng)爭(zhēng)力，需要不斷降低汽車空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗，滿足使用需求的同時(shí)，減少能源消耗，達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

四、現(xiàn)階段新能源汽車空調(diào)技術(shù)

目前純電動(dòng)汽車空調(diào)在制冷時(shí)與傳統(tǒng)汽車在制冷時(shí)的模式大體上相類似。空調(diào)系統(tǒng)的電動(dòng)壓縮機(jī)直接由動(dòng)力電池提供能源，直接利用蓄電池供電進(jìn)行工作也是現(xiàn)在主流的量產(chǎn)模式。相比于利用電池供電帶動(dòng)無(wú)刷永磁直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)工作，這種模式可以在電子模塊單元的控制下，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)工作的時(shí)間和轉(zhuǎn)速，從而滿足恒定的乘員艙溫度并提高能量的利用效率。采用電動(dòng)壓縮機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、制冷效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是仍然影響電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。雖然純電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的模式能夠適應(yīng)夏季和冬季對(duì)空調(diào)的使用需求，同時(shí)成本低并且使用方便快捷，但是其效率較低，損失了較大的續(xù)航里程，制約了純電動(dòng)汽車的普及。若是在北方的冬季使用，則續(xù)航里程更是可能損失超過(guò)50%，導(dǎo)致其在實(shí)際推廣中還存在較大的困難。

五、汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)分析

1.熱泵式空調(diào)系統(tǒng)

簡(jiǎn)單點(diǎn)來(lái)說(shuō)就是新能源汽車的空調(diào)系統(tǒng)在保證達(dá)到30%以上的制熱效能的情況下，正常工作能夠滿足汽車內(nèi)部對(duì)于溫度的控制系統(tǒng)。熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)具有很多傳統(tǒng)能源汽車不具備的優(yōu)勢(shì)。首先，電動(dòng)壓縮設(shè)備為熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)提供主要能源，電動(dòng)壓縮設(shè)備能夠單獨(dú)對(duì)新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行能源供給，以確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。作為一個(gè)獨(dú)立的能源供給設(shè)備，電動(dòng)壓縮設(shè)備的應(yīng)用在確保新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，避免了其他能源供給設(shè)備的同時(shí)供給駕駛系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)雙通道供電所導(dǎo)致的汽車?yán)m(xù)航差的問(wèn)題。另外一點(diǎn)，雙路空氣流動(dòng)的原理，其作為熱泵式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)的核心技術(shù)，它的優(yōu)點(diǎn)也十分明顯。在使用熱泵式空調(diào)系統(tǒng)的新能源汽車實(shí)際應(yīng)用中，如果將外部的空氣引入風(fēng)道時(shí)，外部空氣會(huì)觸發(fā)熱泵式空調(diào)系統(tǒng)的加熱感應(yīng)系統(tǒng)，內(nèi)部空氣溫度會(huì)隨之進(jìn)行加熱，由門窗附近將外部空氣排除，以此達(dá)到控制車內(nèi)溫度的目的。這一點(diǎn)還能夠使熱泵式空調(diào)系統(tǒng)在低溫環(huán)境下對(duì)車窗進(jìn)行排霜處理，因其迅速對(duì)車內(nèi)空氣進(jìn)行加熱并進(jìn)行釋放工作，進(jìn)而快速有效的控制了車內(nèi)空氣溫度，提高了駕駛?cè)藛T的體驗(yàn)舒適度。

2.燃料電池新能源汽車余熱吸收式空調(diào)系統(tǒng)

燃料電池是一種高效率的電池，通過(guò)氧化還原反應(yīng)將存在于化學(xué)物質(zhì)中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能，并輸出供用電器使用。因?yàn)橥ㄟ^(guò)化學(xué)反應(yīng)輸出能量，因此其轉(zhuǎn)化效率很高，可達(dá) 60% 左右。但由于存在電池內(nèi)阻等因素，會(huì)有少部分的能量轉(zhuǎn)化為汽化潛熱、冷卻廢水等。將其作為動(dòng)力源，實(shí)際能源利用效率是普通內(nèi)燃機(jī)的2～3 倍。但燃料電池過(guò)熱，會(huì)導(dǎo)致其工作效率降低，性能惡化。燃料電池的工作溫度比鋰離子電池高，如何合理地利用好燃料電池的余熱，對(duì)提高能量的利用效率有很大的影響。鑒于質(zhì)子交換膜燃料電池排出的廢熱可達(dá)80，在燃料電池汽車上采用吸收式制冷空調(diào)系統(tǒng)。利用廢熱作為熱源來(lái)驅(qū)動(dòng)熱泵空調(diào)，而利用冷卻水回路可以將燃料電池處的廢熱帶到空調(diào)系統(tǒng)處，通過(guò)熱量差，利用溶液的物理性質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)溫差制冷，而做功向冷源放熱則可以把外界環(huán)境作為冷源。而只需要小功率的溶液泵帶動(dòng)冷卻水循環(huán)即可。小功率的溶液泵只需要消耗極少的電能便能正常工作，這對(duì)于保證燃料電池汽車的續(xù)航里程有重要意義。

六、新能源汽車空調(diào)技術(shù)發(fā)展策略

1.提升零部件的產(chǎn)品性能

汽車產(chǎn)品配套的空調(diào)部件、熱管理系統(tǒng)部件等，其性能水平的高低，關(guān)系著系統(tǒng)運(yùn)行的效率。當(dāng)前新型能源汽車產(chǎn)品中，空調(diào)系統(tǒng)配套的新生零部件，包括電動(dòng)壓縮機(jī)裝置以及電子膨脹閥等，還存在著技術(shù)不成熟等問(wèn)題，需要進(jìn)行深度研究，提高產(chǎn)品的性能水平，促使系統(tǒng)整體運(yùn)行水平得到提高。

2.加大技術(shù)的研究力度

不同于傳統(tǒng)汽車產(chǎn)品，此類產(chǎn)品不僅要達(dá)到低能源消耗的要求，同時(shí)還需要滿足消費(fèi)者的需求，進(jìn)而帶動(dòng)產(chǎn)品的銷售。對(duì)于當(dāng)前存在的空調(diào)使用和續(xù)航能力相矛盾的問(wèn)題，除了優(yōu)化空調(diào)技術(shù)外，還要加大對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)和電池等的研究力度，提高續(xù)航能力，為消費(fèi)者提供良好的車內(nèi)空調(diào)服務(wù)，同時(shí)提供優(yōu)質(zhì)的出行服務(wù)。

3.加大技術(shù)和數(shù)據(jù)的積累

從空調(diào)技術(shù)的研發(fā)角度來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)汽車的空調(diào)系統(tǒng)，其有著豐富的技術(shù)資料和數(shù)據(jù)支持，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，技術(shù)日益成熟，因此系統(tǒng)的性能不斷優(yōu)化，新型能源汽車產(chǎn)品的研發(fā)時(shí)間比較短，缺少技術(shù)積累以及數(shù)據(jù)積累的過(guò)程，在很多技術(shù)的研發(fā)方面，還有著很大的挑戰(zhàn)，需要加大技術(shù)與數(shù)據(jù)的積累，為新型能源汽車空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，著力解決存在的技術(shù)問(wèn)題，推動(dòng)其持續(xù)化發(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)：

隨著新能源汽車的發(fā)展，相關(guān)空調(diào)技術(shù)也會(huì)有極大的進(jìn)步和突破。新能源汽車空調(diào)有望克服現(xiàn)有缺點(diǎn)，控制性能得到提升，變得更加智能和高效，更多新技術(shù)將會(huì)得到使用。這必將極大地推動(dòng)我國(guó)新能源汽車工業(yè)的發(fā)展。

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