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想请教下电动汽车空调的相关知识。关于配套整个空调系统的知识?

2017-07-07数码

电动汽车的热管理系统不同于传统燃油汽车,尤其是在供暖方面,传统汽车借助于发动机产生的余热给暖风系统,从而实现低温环境下的热舒适性,而电动汽车没有发动机这种热源,所以只能通过其他方式来实现供热。根据热系统架构与集成化程度,电动汽车热系统的发展归纳为如下三个阶段:

  • 单冷加PTC加热器供暖
  • 常规热泵应用
  • 宽温区热泵及一体化热系统
  • 1、第一阶段:单冷加PTC加热器供暖

    电动汽车发展的初期阶段,汽车通常都是油改电形式,只是用电池、电机等动力系统替代传统的发动机、变速箱系统,而空调、供暖以及电池热管理系统也都是在传统燃油车热系统基础上逐步改进而来的。纯电动汽车的空调跟燃油车空调都是通过压缩机制冷,只不过燃油车的压缩机动力来自发动机,而电动汽车的压缩机直接采用电动压缩机,相比之下变化不是很大。但是冬天供暖系统就不同了,传统燃油车可以利用发动机余热对乘员舱进行供暖,而纯电动汽车的电池和电机余热无法满足冬季供暖需求,因此冬季制热是纯电动汽车需要解决的问题。

    早期的电动汽车采用的加热方式是通过PTC(正温度系数)加热器发热来实现对车舱内的供暖,这种方式基于燃油车改动变化较小,而且PTC的热阻小、换热效率高,非常适合用于空调系统制热,所以早期的电动汽车基本都是单冷加PTC加热器方式。

    2、第二阶段:常规热泵应用

    电动汽车冬季供暖采用PTC加热器加热,从热力学角度分析其COP(性能系数)始终小于1,使得PTC加热器制热耗电量较高,能源利用率低,严重影响了电动汽车的冬季续驶里程。而热泵技术利用蒸气压缩式循环将环境中的低品位热量搬运到车内,制热的理论COP大于1,具有更高的能效利用,所以使用热泵系统代替PTC加热器可以增加电动汽车制热工况下的续驶里程。在一些高端电动汽车上率先应用,目前已经在乘用车领域已经非常普及。

    然而在低温环境下,传统热泵系统制热量衰减严重,无法满足电动汽车低温环境下的制热要求,需要额外的PTC加热器辅助加热。因此,热泵加PTC加热器辅热的制热方式成为电动汽车冬季低温下乘员舱制热的主要方式。随着动力电池容量提升,风冷技术无法满足电池热管理要求,所以液冷成为电池温控的主要方式,所以低温环境下也会通过换热器给电池加热。这样一来,就有了电池、电机余热再利用的可能,因此热泵加PTC辅热加余热利用成为大多数乘用车主流供热方式。

    3、第三阶段:宽温域热泵及一体化热系统

    传统热泵空调在低温环境下的制热效率低、制热量不足,制约了其在电动汽车上的应用。因此,一系列提升热泵空调低温工况下性能的方法得以开发应用,比较典型的是采用闪发罐或者经济器的补气增焓法。另外,通过合理的增加二次换热回路,在对动力电池和电机系统进行冷却的同时,对其余热进行回收利用,可以提高电动汽车在低温工况下的制热量。然而在环境温度更低,余热回收更少时,均通过余热回收无法满足低温制热量需求,仍然需要采用PTC辅热来弥补热泵的不足。

    随着电动汽车整车热系统集成度逐渐提升,可以通过合理地增大电机发热量的方法增加余热的回收量,从而提高热泵系统的制热量和COP,避免使用PTC辅热。其实,目前还有回风利用、新风结构创新等方式来改善供热系统的制热效率,随着供热系统集成化、高效化的发展,电动汽车的热系统在极端条件下的适应性也在提高。

    另外,值得一提的是,随着对空调工质的ODP(臭氧破坏因子)和GWP(全球变暖因子)的控制,当前使用的R410和R134a冷媒受到管控禁止,汽车热系统的制冷剂替代研究也称为行业研究热点。目前比较热门的替代工质有R1234yf、R744(CO2)、R290三种纯工质及其混合物,以后会对这几种工质专题介绍。