新能源汽車空調控制系統研究

宋美玉

摘要：在社會大發展背景下，能源形勢緊張及環境污染已經成為全球性的熱點話題，而通過對新能源的利用，對過去傳統化石燃料給與替代，已經成為有效解決上述問題的最有效辦法。同時對汽車內在的舒適性給與一定的把控，而汽車空調系統對于汽車舒適性的發揮具有重要的推動作用。

關鍵詞：新能源汽車；空調系統；制冷劑；壓縮機

新能源汽車是當前國家大力推廣的新型汽車。由于對環境污染小，受到了人們的一致認可。在新能源汽車中，電動壓縮機技術是重點也是關鍵，電動壓縮機是新能源汽車的主要耗能部件，其效能將對整機的耗能產生重要影響。

1新能源汽車空調系統

當今，新能源汽車為環境污染和能源短缺提供了解決途徑。但是新能源汽車的成功還需要面對很多問題，特別是電池能量密度不足問題是目前阻礙電動車推廣的頭號難題。電動車因為沒有了傳統的發動機結構，因此無法再采取使用發動機通過皮帶輪為空調壓縮機提供動力的模式，即便驅動源改為電動機也由于其效率低下而不被采用。因此帶電動壓縮機的空調系統被裝配到了新能源汽車上。能源汽車空調制熱采用熱泵運行方式解決，這是未來發展的理想模式，但是由于目前冷媒技術發展限制，多采用PTC或者熱泵+PTC結合方式實現。

2新能源汽車空調系統技術的現狀

2.1熱泵式空調系統技術

（1）熱泵式空調系統技術主要是通過對熱泵技術進行應用，通過熱泵技術實現對汽車內部的制熱，熱泵技術理論上能夠達到3以上的制熱能效比，切合新能源汽車的發展趨勢，而且，熱泵式空調系統的驅動方式是電動壓縮機，具有獨立的能源提供方式，新能源汽車的運行狀況與熱泵式空調系統之間的影響不大。

（2）熱泵技術主要的工作原理主要是：熱泵空調制冷工況運行時，與傳統汽油車空調基本一致。熱泵空調制熱工況運行時，四通閥換向線接通。這時室內換熱器成為冷凝器，室外換熱器成為蒸發器。從室外換熱器來的低溫低壓過熱氣經四通閥流入氣液分離器，氣體經四通閥流入室內換熱器放熱冷凝，成為過冷液，過冷液經過節流裝置節流降壓后成為低溫低壓氣液混合態.進入室外換熱器蒸發吸熱，隨后經四通閥和氣液分離器進入下一循環。

（3）熱泵空調系統技術，具有良好的溫度調節能力，適用于現階段的人們的生活中，尤其適用于溫度較低的冬季，具有良好的應用效果，冬季時，環境溫度為零下12℃時，熱泵式空調系統能夠將車內的溫度控制在26℃，確保新能源汽車舒適度。

（4）PTC加熱器與太陽能輔助熱泵技術，通過PTC熱敏電阻元件的使用，可以有效的提高新能源汽車的冬季加熱能力，提高汽車的舒適度，但是作為空調系統輔助使用的PTC加熱系統需要合理的進行使用，主要是由于PTC加熱會對新能源汽車的電能進行利用，影響新能源汽車的續航能力。太陽能輔助熱泵技術，需要合理的對太陽能電池板進行布置，并將電池板產生的電能作為熱控空調系統的輔助能源，提高空調系統的溫度調節質量，提高新能源汽車的續航能力。

2.2燃料電池余熱利用空調系統

所謂燃料電池就是在相關燃料利用過程中與氧化劑發生相應化學反應，然后將發生反應的能源進行直接性的電能轉換，其在具體的轉化效率可以達到55%-65%，然后將剩余部分通過一定方式轉化為廢熱、溫水及蒸汽，通過轉化裝置將其能量作為主要的動力來源，在具體的能源利用當中，其在具體的能源利用率與普通燃料動力來源相比，明顯高于后者數倍。如果在運行當中存在相應燃料電池過熱狀況，會導致其所具有的工作效率下降，并造成其相關的性能惡化，所以可將燃料電池所產生余熱能源直接用在相關車輛供暖當中，對于車輛的經濟效益和能量利用率狀況都具有很好的提升效果，從而使燃料電池在具體的車輛用能方面更加具有合理性。其與傳統的以甲醇和汽油為其燃料的電池相比，在具體的成本、環境效益以及效率等方面綜合考量來看，在燃料電池汽車當中氫是首要的能源選擇目標。通過電解質的方法可以將燃料電池劃分為五種類型，分別是磷酸燃料電池（PAFC）、堿性燃料電池（AFC）、質子交換膜燃料電池（PEMFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）以及固體氧化物燃料電池（SOFC）。從相關的車輛動力方面綜合考量來看，世界各大車廠對質子交換膜燃料電池更加關注和所重視，這種燃料電池的工作電流為（1-5A/cm2，0.7V），其相應的比功率高為（0.2-0.3kW/kg），這種能源不僅具有很好的比能量，而且在具體的能量效率上也非常高，在冷啟動時間短也是其它能源所無法比擬的。這種電池所具有的正常工作溫度為65℃-110℃，并且在具體的室溫狀況下其在額定功率還可以達到85%，其所排出的廢熱溫度可以達到75℃。如果采用這種燃料作為其能量來源，其在具體的汽車空調選擇上，可以根據實際需要采用吸收式制冷空調系統，利用其排出的熱源來實現對熱泵的動力供應作用，熱源可以從燃料所排出的冷卻水當中進行提取，吸收式熱泵在輸出功率耗費方面明顯優于傳統壓縮式空調系統，其在具體的運作過程中只有溶液泵對少量的電能進行消耗，其相關的總需求的電能狀況與壓縮式熱泵相比，是后者的4%。

3新能源汽車空調和傳統汽車空調對比分析

從傳統的汽車空調制冷運轉結構來看，其主要采用的是相應壓縮制冷的方式來實現制冷循環的目的，而其相應的制熱只要采用對發動機的有效冷卻液的使用，然后將其轉化為熱源，如果出現發動機的冷卻液溫度過高的情況，其所存在的冷卻液在整個空調系統當中的熱交換器中流動時，將發動機所流出的冷液與相關的鼓風機所帶來的空氣狀況形成相應的交換模式，吹來的空氣經過加熱后，在鼓風機的作用下被吹送至整個車廂的各個風口當中。對于系能源空調系統來講，由于整個系統沒有相關的發動機的余熱能源利用，在一定程度上就會造成其相應的制熱方式與傳統的制熱方式產生很到的差異，新能源空調系統在空調使用方法上主要采用熱泵式空調系統，電加熱為其相應的輔助加熱裝置，整個燃料電池余熱，可在汽車當中得以充分利用。而對于傳統的汽車空調壓縮機來講，其經常采用開啟式，也就是說壓縮機的主軸在具體的輸出功率時，其主軸就會向外段伸出，然后講過相應皮帶的作用來達到與發動機有效連接的目的。在壓縮機主軸伸出外端部分還具有相應的軸封給與固定，從而達到對制冷劑外泄有效防治的目的。而對于新能源汽車的空調系統來說，通過汽車內部的電動壓縮機來實現對其動力的循環利用的目的，從而較好的實現了對發動機所造成的束縛予以擺脫的目的。電動壓縮機在具體的構造上主要分為驅動控制器及相應的電動壓縮機，如果將其按照相關結構進行劃分的話，可以將其分為一體式和分體式，所謂的一體式就是指電動壓縮機通過對相關變頻的控制，達到對能夠消耗有效減少的目的，從而最終實現整個系統的效率提升的作用。而分體式主要通過在上述內容當中的兩個部分，在實際操作中采用分開安裝的方式來進行。與此同時，采用新能源空調系統，在具體的制冷量上不會受到相應的汽車的行駛速度所造成的影響，能夠對空氣溫度等參數進行準確調節，從而達到對車上乘客舒適性提升的目的。并且在具體運行當中，采用電動壓縮機所產生的噪音還比較小，所使用的壽命狀況較長，乃至整個汽車的整體結構的復雜性還得到有效的降低。

4結語

新能源的不斷發展對新能源汽車的研發起到了極大的推動作用，在現實中，新能源汽車的運用需要對其空調系統技術展開有效的研究和探索，以此提升新能源汽車的舒適性，使新能源汽車的設計更加人性化，使新能源汽車產業積極健康的發展，由此一來，就能夠達成新能源汽車產業的經濟效益和社會經濟效益雙贏的局面。

參考文獻

[1]艾克熱木江·賽買提，趙同.新能源汽車空調系統技術分析[J].汽車與配件，2016（11）：56-57.

[2]李風雷，李玉欣.新能源汽車空調電動壓縮機控制技術研究[J].上海電氣技術，2013，6（2）.

（作者單位：山東交通職業學院）