新能源汽车空调系统技术探讨

李俊才 薛小康

摘 要：随着新能源汽车产业深入推进，不仅推动了空调系统技术发展步伐，并且使用效益更加显著。新能源汽车应用的空调系统主要包括余热利用空调与热泵式空调系统两种，无论是在压缩机类型上，还是在制冷制热系统形式上，以及蒸发器、冷凝器等方面，都存在较大差异。但对空调系统安全性、可靠性等方面的追求都是不变的，以确保驾驶室舒适度与稳定性。

关键词：新能源;汽车;空调系统

1 新能源汽车空调系统技术的现状

1.1 热泵式空调系统技术

（1）热泵式空调系统技术主要是通过对热泵技术进行应用，通过热泵技术实现对汽车内部的制热，热泵技术理论上能够达到3以上的制热能效比，切合新能源汽车的发展趋势，而且，热泵式空调系统的驱动方式是电动压缩机，具有独立的能源提供方式，新能源汽车的运行状况与热泵式空调系统之间的影响不大。（2）热泵技术主要的工作原理主要是：热泵空调制冷工况运行时，与传统汽油车空调基本一致。热泵空调制热工况运行时，四通阀换向线接通。这时室内换热器成为冷凝器，室外换热器成为蒸发器。从室外换热器来的低温低压过热气经四通阀流入气液分离器，气体经四通阀流入室内换热器放热冷凝，成为过冷液，过冷液经过节流装置节流降压后成为低温低压气液混合态.进入室外换热器蒸发吸热，随后经四通阀和气液分离器进入下一循环。（3）热泵空调系统技术，具有良好的温度调节能力，适用于现阶段的人们的生活中，尤其适用于温度较低的冬季，具有良好的應用效果，冬季时，环境温度为零下12℃时，热泵式空调系统能够将车内的温度控制在26℃，确保新能源汽车舒适度。（4）PTC加热器与太阳能辅助热泵技术，通过PTC热敏电阻元件的使用，可以有效地提高新能源汽车的冬季加热能力，提高汽车的舒适度，但是作为空调系统辅助使用的PTC加热系统需要合理地进行使用，主要是由于PTC加热会对新能源汽车的电能进行利用，影响新能源汽车的续航能力。太阳能辅助热泵技术，需要合理的对太阳能电池板进行布置，并将电池板产生的电能作为热控空调系统的辅助能源，提高空调系统的温度调节质量，提高新能源汽车的续航能力。

1.2 燃料电池余热利用空调系统

所谓燃料电池就是在相关燃料利用过程中与氧化剂发生相应化学反应，然后将发生反应的能源进行直接性的电能转换，其在具体的转化效率可以达到55%-65%，然后将剩余部分通过一定方式转化为废热、温水及蒸汽，通过转化装置将其能量作为主要的动力来源，在具体的能源利用当中，其在具体的能源利用率与普通燃料动力来源相比，明显高于后者数倍。如果在运行当中存在相应燃料电池过热状况，会导致其所具有的工作效率下降，并造成其相关的性能恶化，所以可将燃料电池所产生余热能源直接用在相关车辆供暖当中，对于车辆的经济效益和能量利用率状况都具有很好的提升效果，从而使燃料电池在具体的车辆用能方面更加具有合理性。其与传统的以甲醇和汽油为其燃料的电池相比，在具体的成本、环境效益以及效率等方面综合考量来看，在燃料电池汽车当中氢是首要的能源选择目标。通过电解质的方法可以将燃料电池划分为五种类型，分别是磷酸燃料电池（PAFC）、碱性燃料电池（AFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）以及固体氧化物燃料电池（SOFC）。从相关的车辆动力方面综合考量来看，世界各大车厂对质子交换膜燃料电池更加关注和所重视，这种燃料电池的工作电流为（1-5A/cm2，0.7V），其相应的比功率高为（0.2-0.3kW/kg），这种能源不仅具有很好的比能量，而且在具体的能量效率上也非常高，在冷启动时间短也是其它能源所无法比拟的。这种电池所具有的正常工作温度为65℃-110℃，并且在具体的室温状况下其在额定功率还可以达到85%，其所排出的废热温度可以达到75℃。如果采用这种燃料作为其能量来源，其在具体的汽车空调选择上，可以根据实际需要采用吸收式制冷空调系统，利用其排出的热源来实现对热泵的动力供应作用，热源可以从燃料所排出的冷却水当中进行提取，吸收式热泵在输出功率耗费方面明显优于传统压缩式空调系统，其在具体的运作过程中只有溶液泵对少量的电能进行消耗，其相关的总需求的电能状况与压缩式热泵相比，是后者的4%。

2 汽车空调系统比较

传统汽车空调的压缩机类型，包括往复式、摇摆式、斜盘式三种。新能源汽车空调的压缩机类型，包括往复式、旋叶式、涡旋式三种。传统汽车空调，其压缩机结构，以开启式为主;新能源汽车，其空调压缩机结构，涉及半封闭式，与全封闭式两种。两种汽车的蒸发器与冷凝器类型基本一致，相比普通汽车空调，新能源汽车空调制热系统，除蒸汽压缩式外，还包括了一种吸收式。尤其是全封闭、涡旋式压缩机，制冷系数大幅度提高，功率与质量显著下降。普通汽车空调制冷，通过蒸汽压缩制冷，以冷却液为制热热源，当发动机冷却液处于温度较高状态时，由系统热交换器，实现空气热交换，从而实现车内供暖。新能源汽车空调，以热泵式、电加热、燃料电池余热完成供暖。同时新能源汽车制冷量，能够随时调节参数，如空气温度等，不受车辆行驶影响，且噪声小，确保了乘客舒适度。而电动压缩机驱动效率高，且寿命长，噪声小，发动机、压缩机传动装置取消，汽车结构得到简化。在空调制冷剂方面，新能源汽车将二氧化碳作为制冷剂，成本低且无毒无害，基于超临界循环角度分析，制冷量大，压缩机体积小，传热性能佳，交换器体积小，系统结构紧凑等优势。

3 结语

新能源汽车空调系统，相比传统汽车既有优势也存在不足，未来汽车空调系统技术发展还需加大对电池过热、电池循环寿命等方面的技术突破，确保电池冷却系统能够使电池始终在最佳工况下完成供电等工作。在汽车行驶中，系统不可避免地会出现振动与冲击现象，还需加强对系统零部件气密性与强度等方面的优化研究。

参考文献：

[1]刘明瑞.新能源汽车空调系统工作原理与检修注意事项[J].汽车电器，2019（03）：17-18.

[2]胡利波.论新能源汽车空调系统工作原理与检修注意事项[J].湖北农机化，2019（20）：75.