新能源汽车空调供热分析

1 引言

随着中国能源结构的调整与“双碳目标”的实现，国家出台一系列相关政策大力扶植新能源汽车的发展。在《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》中指出到2025年，新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右。

据中国汽车工业协会调查数据显示，截至2021年底，全国新能源汽车保有量已达784万辆，占汽车总量的2.6%。2021年底，新能源汽车新增占新增汽车总量的11.25%。我国已经成为新能源汽车产销量第一的国家。未来几年，随着国家不断推动新能源汽车的发展，新能源汽车占比还将会持续增长。

汽车空调作为现代汽车不可缺少的组成部分，满足人们对驾乘环境舒适度的要求

。新能源汽车主要包括纯电动汽车(BEV)、混合动力电动汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCEV)

。新能源汽车制热方式的选择，直接影响新能源汽车的冬季续航里程。本文对不同类型的新能源汽车空调系统冬季供热进行分析。

2 纯电动汽车空调系统

纯电动汽车驱动能量完全由电能提供。纯电动汽车空调系统与传统燃油汽车空调制热方式不同，纯电动汽车没有发动机作为空调压缩机的动力源，不能利用发动机余热作为汽车空调冬季制热热源

。纯电动汽车制热模式主要有PTC、热泵等模式。

其他参数依然保持不变，继续使用Forcite模块，改变压力为0.02Gpa压力下，对结构进行分子动力学模拟分析。仍然先对体系进行一次NVT平衡，再进行NPT体系下进行实验，经过一定时间的实验后同样得到了温度、能量、单胞密度、边长与角度的变化曲线。

2.1 PTC

PTC热敏电阻通常是用半导体材料制成，按材质的不同可以分为陶瓷PTC热敏电阻和有机高分子PTC热敏电阻。PTC热敏电阻阻值能够随环境温度高低变换而变化，具有节能、恒温、安全和使用寿命长等特点。新能源汽车中PTC加热式暖风系统主要有PTC空气加热器和PTC水暖加热器两种形式。

近年来，由于人们生育时间的推迟以及辅助生殖技术的发展，辅助生殖成为受孕困难患者的首要选择，而促排卵药物的使用导致越来越多的双胎妊娠甚至是多胎妊娠发生[1-4]。与单胎妊娠相比，双胎妊娠的染色体非整倍体发生率更高且筛查工作更为复杂，集中在双胎的合子性质对筛查的影响以及双胎更容易发生有创产前诊断的并发症等方面[1, 3, 4]。因此，急需一项创伤性小且准确有效的筛查手段解决双胎妊娠的产前筛查需求。

当冷却液温度较高时，电动转换阀打开，被发动机加热的冷却液流经电动转换阀、电加热装置(不工作)、双水阀，到达车内换热器。冷却液将一部分热量排向流经车外换热器的空气后，重新流回发动机冷却液循环中。

Model-X、荣威E50、欧拉黑猫等采用高压PTC加热器直接加热空气的方式。PTC空气加热器利用PTC恒温特性，当系统运行时，车载电池组与PTC加热器接通，利用电池组电能加热PTC加热器来直接加热冷空气。如图1所示，当开关接通时，车载电池组为PTC加热器供电，PTC加热器温度升高，鼓风机将气流吹过PTC加热器，将热量送入车厢，为车厢供暖。PTC空气加热器具有结构简单、加热温度高，但具有一定的安全隐患。

2.1.2 PTC水暖加热器

广汽埃安系列、哪吒U、欧拉白猫、欧拉好猫等采用的是PTC间接加热空气的方式。PTC水暖加热器利用PTC加热器先加热冷却液，由冷却液泵将冷却液泵送到车内散热器，用冷却液热量来加热空气。如图2所示，冷却液由PTC加热器加热，流经车内换热器，鼓风机将气流吹过车内换热器，将热量释放车内对车内供暖。PTC水暖加热器能够避免将大电流和高电压引入车内，具有便于控制和安全性高等特点，但系统相对复杂，成本较PTC空气加热器高。

图书馆作为文化教育的中心，在弘扬传统文化上启到传承的作用，而高校图书馆更是被称作“大学的心脏”，对传播知识文化和促进校园文化建设方面扮演着不可或缺的重要角色。齐齐哈尔大学图书馆在2017年9月24日孔子诞辰为契机，以“习六艺、阅经典”为主题开展弘扬中华传统文化的活动，着力点在于让高校师生更能够被传统文化感染，从而更容易理解孔子六艺，让更多的学生能够用心和传统文化做交流。

2.2 热泵

热泵空调系统供暖时制冷剂流动方向与制冷时相反，冷凝器与蒸发器功能互换，热量从车外搬运到车内，完成车厢内供暖。家用新能源轿车热泵系统一般采用三换热器模式。

比亚迪秦DM-i是一种典型的混合动力电动汽车，相对于纯电动汽车，混合动力电动汽车具有两种动力来源，即可消耗的燃料和可再充电能的储存装置。混合动力电动汽车的发动机在很多驾驶条件下所产生的热量非常低，无法将冷却液回路加热至必要的温度，所以混合动力电动汽车配备了电加热装置，如图6所示，将电加热装置与传统汽车空调车内换热器串联，通过电加热装置加热后的冷却液进入车内换热器。

三换热器热泵供暖系统在车内设置两个换热器。如图3所示，系统中不设置四通换向阀，通过阀门的切换来实现制热与制冷功能的切换。制热工作时，电磁阀1关闭，电磁阀2开启，压缩机压缩的高温高压制冷剂蒸气经过车内换热器2向车内释放热量，节流后经过车外换热器吸收车外热量后再回到压缩机，完成供热循环。

丰田Mirai是一款燃料电池电动汽车，燃料电池电动汽车以燃料电池系统或燃料电池系统与可充电储能系统作为动力源。燃料电池电动车因余热排放量大，冬季供暖采用直接利用电池散出的热量

。如图7所示，当冬季汽车工作时，冷却水泵开启，80℃的冷却水经过燃料电池散热器对燃料电池进行冷却，降低到合适温度。打开截止阀，部分热水通过车内散热器对车内进行供暖，由供暖水泵将供暖部分的水加压输送到主管路，与三通阀出口的回流冷却液一起继续对燃料电池进行冷却。当不需要供暖时，关闭截止阀即可断开供暖循环。供暖温度的高低可通过三通阀的开启度进行调节。丰田Mirai在此基础上开发了电堆余热利用技术，当汽车起步或行驶早期阶段，使用电加热器进行温度调节，当燃料电池水温高于某个水平是，空调热回路和燃料电池冷却回路连接，减少电加热器的功耗，当高速行驶时，仅用燃料电池冷却回路，无需电加热器介入。

当冷却液温度较低时，接线盒电子装置控制电动转换阀关闭，阻止发动机冷却液流入。电动冷却液泵将冷却液泵入电加热装置中进行加热，双水阀按需求将冷却液输送到暖风热交换器中，由鼓风机吹出热风，使车内温度升高。

当环境温度低于-10℃时，热泵制热量会出现严重的衰减，为了克服热泵空调在低温环境效率低的问题，纯电动汽车采用热泵空调系统和PTC共同制热的方式。当刚起动或者环境温度较低时，通过PTC加热器或PTC加热器辅助热泵空调系统供热，当工作一段时间后，再通过热泵制热系统供热。

宝马i3采用热泵联合PTC模式供暖。如图4所示，供热时阀1、3关闭，阀2、4打开，制冷剂被电动压缩机压缩为高温高压气体到达热交换器，将热量释放给冷却液。升温后的冷却液可被PTC加热器进一步加热，流经暖风换热器，鼓风机将气流吹过暖风换热器形成热风，对车内供暖。降温后的冷却液经电动冷却液泵流回热交换器。经热交换器放热后的制冷剂经热力膨胀阀1降温调压后流入车内换热器，通过控制热力膨胀阀2，使车内换热器的压力提高，鼓风机将气流吹过换热器，车内换热器继续放热对车内供暖。放热后的制冷剂通过热力膨胀阀2节流降压，低温低压的制冷剂通过车外换热器吸收环境热量，再回到电动压缩机，完成供暖循环。

2.3 二氧化碳热泵

大众ID.4系列与ID.6系列采用二氧化碳热泵系统供暖。二氧化碳制冷剂的GWP值极低，且具有优秀的制冷、制热能力

，适合在没有足够热源的纯电动汽车供热。如图5所示，二氧化碳热泵供热系统工作时，电磁阀1、2、4关闭，电磁阀3、5开启。制冷剂被电动压缩机压缩为高温高压气体到达热交换器，将热量释放给车内空气，经热力膨胀阀1降温调压后流入车内换热器2，使车内换热器2的压力提高，鼓风机将气流吹过换热器2，车内换热器2继续放热对车内供暖。放热后的制冷剂通过热力膨胀阀2节流降压，低温低压的制冷剂通过车外换热器吸收环境热量，再回到电动压缩机，完成供暖循环。

3 混合动力电动汽车空调系统

2018年1月1日开始实施的《公共图书馆法》中提出“国家鼓励和支持发挥科技在公共图书馆建设、管理和服务中的作用，推动运用现代信息技术和传播技术，提高公共图书馆的服务效能。”

智慧教育对于学生学习思维的价值 谈及智慧教育，首先考虑到一个充满智慧的智者是什么样子，然后思考如何培养出一个智者。智慧这个词语不是科学术语，它存在于生活的方方面面，生活中任何一个小的细节都可能是智慧思维的体现，所以可以借助生活中的体验和个人感悟加深对智慧教育的理解。如说某个人充满智慧，首先在通常意义上意味着这个人很聪明，头脑里可以想出常人所不能及的策略办法。其次，一个拥有智慧的人，他的思维就会潜移默化地运用在人类理想的价值行动之中。即一个人无论怎么聪明，如果他从事一件不符合道德礼仪的事情，就不会视为智慧之举。因此，智慧教育是一个让人聪慧并且高尚的统一教育，而其中的思维教育是不可或缺的因素。

2.1.1 PTC空气加热器

4 燃料电池电动汽车空调系统

神经出入征为周围神经鞘瘤的常见征象之一，MRI表现通常为在肿块的上下端可见受累增粗神经，这一征象被称为神经出入征[3]，对于周围神经鞘瘤具有重要诊断价值。

5 新能源汽车空调供热分析与展望

如表1所示，新能源汽车不同供热模式各有优缺点。相对于传统燃油汽车供暖采用发动机余热供暖，新能源汽车供暖主要采用PTC加热或者热泵加热等方式；新能源汽车供暖系统在控制上更复杂，不仅要满足乘员舱的温度要求，还要满足整车的热管理。因此，为了保障新能源车冬季可靠、高效的供暖要从以下几个方面着手：

首先，新能源汽车冬季通过PTC加热虽然能满足汽车的冬季供暖，但是会影响汽车的续航里程。将新能源汽车尤其是纯电动汽车PTC加热方式替换成更高效的热泵空调系统来保障新能源汽车的续航里程。

“已识乾坤大，犹怜草木青。”阅读可以让你站在云巅之上俯瞰众生，阅读也可以让你与低洼处的小草小花们共舞。阅读让你明白万物生灵皆为平等，万物生灵都值得我们去敬畏。

其次，研发适合新能源汽车的热泵空调系统，借鉴房间空调器成熟技术，如双级压缩和补气增焓、二氧化碳热泵等技术，来提高低温环境下热泵的运行可靠性和供热能力。

再次，通过计算机控制技术，将汽车整个热管理系统统一协调，合理分配热量，更精确的控制电池、电动机、电控系统及成员舱的温度分配，在满足汽车高效运行、满足人们舒适要求前提下，提高新能源汽车供热经济性和高效性。

最后，新能源汽车空调相较于传统汽车空调是一个新的课题，空调热管理系统还在不断发展，市场还未达到饱和，因此，企业要重视新技术的研发以及人才培养，通过大胆创新来提高新能源汽车供暖新的突破。

6 总结

随着新能源汽车时代的到来，新能源汽车正在逐步替代传统燃油汽车。与传统燃油汽车供暖不同，新能源汽车冬季供暖即要满足车内人员的温度需求又要满足电池、电动机和电控系统的热管理需求。新能源汽车冬季制热有多种方式，我们应该根据新能源汽车的自身特点，选择适合新能源汽车的供暖方式。通过加快新能源汽车热管理系统技术的研发，不断提高空调智能化、精细化的发展，结合互联网的快速发展，汽车空调将会越来越节能、高效、绿色、环保和安全。

[1]张蕾.汽车空调(第3版)[M].北京：机械工业出版社，2020.1.

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局．GB/T19596—2017电动汽车术语[S].北京：中国标准出版社2017.9

[3]魏秋兰,王红,刘涛. 新能源汽车热泵空调技术研究与应用[J].汽车实用技术，2021,46(13)：13-15+22.

[4]凌永成.汽车空调技术(第2版)[M].北京：机械工业出版社，2020.6.

[5]徐继勇.新能源汽车空调检测与维修[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2020.11.