浅谈轻型电动客车的空调系统

郭伟

(华晨汽车工程研究院，辽宁沈阳 110044)



浅谈轻型电动客车的空调系统

郭伟

(华晨汽车工程研究院，辽宁沈阳 110044)

摘要：由于电动汽车动力系统不同于传统汽车,因此空调系统的设计也不一样。以某电动汽车为例，介绍其空调系统的组成。又因为电动汽车空调系统以PTC加热代替水暖，重点分析了PTC的工作原理。最后阐述了电动汽车空调系统的工作原理。

关键词：电动汽车；空调系统； PTC加热

0引言

随着汽车技术的不断发展，在能源短缺、环境污染严重的背景下，新能源汽车作为一种新型交通工具，在缓解能源危机、促进人类与环境的和谐发展等方面具有传统汽车不可比拟的优势，目前已成为各国政府、汽车制造商、能源企业关注的焦点。因此新能源汽车取代传统汽车已成为国际汽车行业发展的趋势。

汽车空调的功能就是把车厢内的温度、湿度、空气清洁度及空气流动性保持在使人感觉舒适的状态。对于新一代的环保型汽车——电动汽车,也应给驾乘人员提供舒适的驾驶和乘坐环境。

由于电动汽车中电机代替了传统的发动机，这就给空调系统的设计增加了不少的难度。传统车以发动机作为动力源，带动压缩机和以发动机冷却水作为暖风的热源，在电动车中都无法利用。

1空调系统的构造及功能

以某轻型电动客车为例，介绍电动空调系统，电机代替了传统的发动机，所以电动压缩机代替传动的压缩机，PTC加热代替水暖。空调系统包括电动压缩机、前空调主机(PTC加热)、制冷管路总成、顶置蒸发器总成、后暖风PTC总成、冷凝器总成、前后空调控制器总成，见图1。

1.1前空调主机总成

前空调主机总成中用PTC加热器取代前暖风芯体。由于PTC加热器为高压高温部件，为避免过热，可在PTC表面增加一个温度传感器，当温度高于设定值，切断电源。为了保证产品质量，在量产前，可对PTC加热器进行常温寿命试验、低温寿命试验、高低温冲击试验、持久过电压、瞬时过电压、绝缘电阻、耐电压、抗跌落试验、湿热试验、盐雾试验等。PTC加热器见图2。

图2　PTC加热器

1.2电动压缩机总成

电动压缩机为全封闭卧式涡旋压缩机，是一种靠固定涡旋体(定片)与可动涡旋体(动片)的相对转动，使密闭空间中的体积发生变化，从而排出高压气体的机械。它具有效率高、动作平稳、有高速旋转可能这三大特点。其最大优点是体积小、便于在汽车发动机上安装，电动压缩机为独立的装置，转速不受其他部件控制，所以低速时，性能比较好，电动压缩机模型见图3。

图3　电动压缩机模型

技术关键：密封问题，包括端面密封(轴向密封)和径向密封；设计参数的选定及动力平衡问题；加工工艺问题，两个涡旋片比较难加工；驱动控制器的高压绝缘问题。

电动压缩机的资源比较少，三电和电装公司未国产化，国内南京奥特佳和上海本菱等少数公司在生产。

1.3后暖风机总成(PTC)

后暖风机总成中用PTC加热器取代前暖风芯体，结构和性能试验同前空调主机总成中的PTC，见图4。

图4　后暖风机总成

1.4其他总成

冷凝器总成的结构采用平流式，同常规车型；制冷管路、前后控制器总成和顶置蒸发器总成同常规车型。

1.5PTC的工作原理

高分子聚合物正温度热敏电阻(简称自复保险丝)是由聚合物与导电粒子等所构成。在经过特殊加工后，导电粒子在聚合物中构成链状导电通路。当正常工作电流通过(或元件处于正常环境温度)时，自复保险丝呈低阻状态(图5(a))；当电路中有异常过电流通过(或环境温度升高)时，大电流(或环境温度升高)所产生的热量使聚合物迅速膨胀，切断导电粒子所构成的导电通路，自复保险丝呈高阻状态(图5(b))；当电路中过电流(超温状态)消失后，聚合物冷却，体积恢复正常，其中导电粒子又重新构成导电通路，自复保险丝又呈初始的低阻状态(图5(a))。

图5　PTC工作原理

自复保险丝电阻值与温度变化的关系如图5(c)所示。图中点a温度较低，自复保险丝产生的热量和散发的热量达到平衡；点b温度较高时，自复保险丝仍处于热平衡状态；点c为温度继续增加时，自复保险丝达到热平衡临界点(居里点)，此时很小的温度变化就可以导致阻值大幅度的增加；点d处自复保险丝处于高阻状态，限制大电流通过，从而保护设备不受损坏。

自复保险丝没有极性，阻抗小，安装方便，将其串联于被保护电路的线路中即可(图5(d))。

工作性能及特点：

(1)零功率电阻低。自复保险丝自身阻抗较低，正常工作时功率损耗小，表面温度低；

(2)过流保护速度快。自复保险丝由于自身材料特性，在过流状态响应速度方面比其他过流保护装置快得多；

(3)自锁运行。自复保险丝在过流、超温保护状态，以极小的电流锁定在高阻状态，只有切断电源或过电流消失后，才会恢复低阻状态；

(4)自动复位。自复保险丝在过流、超温保护作用后(故障排除)自行复位，无需进行拆换；

(5)耐大电流。自复保险丝有极好的耐大电流能力，有的规格可承受100 A电流冲击；

(6)自复时间短。自复保险丝在过电流、超温条件消失后的几秒钟内，元件的温度下降很快，能很快恢复到其低阻状态。

2空调系统的工作原理

(1)压缩过程。压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压的制冷剂气体，把它压缩成高温高压的气体排出压缩机。

(2)散热过程。高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器，由于压力及温度的降低，制冷剂气体冷凝成液体，并排出大量的热量。

(3)节流过程。温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀装置后体积变大，压力和温度急剧下降，以雾状(细小液滴)排出膨胀装置。

(4)吸热过程。雾状制冷剂液体进入蒸发器，因此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度，故制冷剂液体蒸发成气体。在蒸发过程中大量吸收周围的热量，而后低温低压的制冷剂蒸气又进入压缩机。上述过程周而复始地进行，达到降低蒸发器周围空气温度的目的。空调系统的工作原理图见图6。

图6　空调系统的工作原理图

3结束语

汽车空调可以提高乘坐舒适性，使司机保持头脑清醒，提高工作效率，能减少疲劳和车祸的发生。随着新能源技术的发展，电动空调系统将被广泛应用。

参考文献:

【1】林钢.汽车空调原理与维修[M].北京:北京大学出版社,2008.

【2】陈孟湘.汽车空调原理、结构、维修(新世纪版)[M].上海:上海交通大学出版社，2001.

【3】曹立波,杨华,高建远.电动汽车空调系统设计对策[J].湖南大学学报:自然科学版,2001，28(5)：40-45

Brief Discussion on Air-condition of Small Electric Vehicle

GUO Wei

(Brilliance Automobile Engineering Research Institute, Shenyang Liaoning 110044,China)

Abstract:The electric car’s powertrain system is different with traditional cars, so the design of the air conditioning system is different also. Taking an electric vehicle as an example, its air-condition system structure was introduced. How PTC worked was discussed due to the PTC was the heating element instead of hot water in the air-condition system.The working principle of the electric car’s air-condition system was introduced.

Keywords:Electric vehicle;Air-condition system;PTC heating

收稿日期：2015-09-30

作者简介：郭伟，男，本科，从事空调系统生产流程的过程控制和质量管理等工作。E-mail：wei.guo@brilliance-auto.com。

中图分类号:U469.72

文献标志码：B

文章编号：1674-1986(2016)01-043-03