【正文】 馳制造出世界上第一輛三輪汽車以來，至今已有 一百多 年的歷史。我國汽車空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)，已與世界上主要生產(chǎn)汽車空調(diào)的企業(yè)都有了引進(jìn)或合資關(guān)系，這對(duì)我國汽車與空調(diào)技術(shù)的不斷進(jìn)步起到了很大的推動(dòng)作用。為了保證中央首長的安全，一汽在為中央制造的紅旗保險(xiǎn)車（ cA772）除了具有保障中央首長安全的各種功能外，還必須設(shè)置有空調(diào)裝置。新型環(huán)保電動(dòng)汽車，在解決能源與環(huán)境的同時(shí)，舒適性能也必不可少，其中空調(diào)系統(tǒng)改造成為世界各汽車廠家攻克的難題。 汽車在成為各家各戶的代步工具同時(shí)，越來越嚴(yán)重額環(huán)境污染問題隨之而來，人們賴以生存的家園受到嚴(yán)重的環(huán)境威脅，大量汽車排放出來的尾氣正污染著大氣。汽車在成為代步工具的同時(shí)，其舒適性越來越成為人們的追求。 現(xiàn)如今，人們的環(huán)保意識(shí)加強(qiáng)，人們意識(shí)到汽車尾 氣正步步破壞者環(huán)境，所以世界各地紛紛投入到新型汽車的研究中。 縱觀世界空調(diào)史，汽車空調(diào)從單一制冷、單一制暖冷暖一體，以至發(fā)展到如今的智能空調(diào)，汽車空調(diào)讓汽車內(nèi)部環(huán)境夏季如春，冬季如春，帶給人們無限舒適。汽車空調(diào) 系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)對(duì)車廂內(nèi)空氣進(jìn)行制冷、加熱、換氣和空氣凈化的裝置。它可以為乘車人員提供舒適的乘車環(huán)境，降低駕駛員的疲勞強(qiáng)度，提高行車安全 。但是進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，隨著全球工業(yè)的發(fā)展，汽車業(yè)也蓬勃而起。新型汽車在人們的視野中出現(xiàn)，而作為舒適性能的汽車空調(diào)，也受到環(huán)境的影響，新型汽車空調(diào)系統(tǒng)隨著而來。其中汽車空調(diào)應(yīng)運(yùn)而生， 1927 年，（單一取暖）在美國紐約市場(chǎng)上出現(xiàn)了第一臺(tái)汽車空調(diào)裝置，當(dāng)時(shí)轟動(dòng)了世界各國汽車制造商。交通運(yùn)輸領(lǐng)域的溫室氣體排放、能源消耗和尾氣排放三大問題直接影響人類的家園。在原有電動(dòng)汽車電力有限的基礎(chǔ)上，能使汽車空調(diào)正常工作，達(dá)到人們滿意的舒適度。在總廠領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷下，經(jīng)過工程技術(shù)人員和工人師付的努力，歷經(jīng)兩年多的研制時(shí)間，終于在 1969 年成功研 制了第一臺(tái)汽車空調(diào)裝置，并安裝在紅旗保險(xiǎn)車上，送到北京中南海請(qǐng)中央首長乘座。 我國汽車空調(diào)業(yè)隨著幾十年的發(fā)展，從無到有，從小到大，到 2020 年，汽車空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)已有 200 多家，產(chǎn)量達(dá) 165 萬套，已躋身世界第四位，僅次于日本、美國 和韓國，今年有望達(dá) 230 萬套，從技術(shù)上，博覽了當(dāng)前世界上最先進(jìn)的空調(diào)壓縮機(jī)型。伴隨汽車業(yè)的蓬勃發(fā)展，汽車成為人們重要的交通工具，并成為各國工業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)。又于 1939 年，將改進(jìn)后的冷氣機(jī)，安裝在美國福特汽車公司制造的林肯 V12 型轎車中，（當(dāng)年美國的車排量都是很大的 ,一般 以上的）效果很好。 1979 年，美國和日本共同推出用電腦自動(dòng)控制的汽車空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)，并用數(shù)字顯示，達(dá)到最佳控制。 微機(jī)控制空調(diào)， 利用電腦，從而將汽車空調(diào)技術(shù)推廣到一個(gè)新的高度。在總廠領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷下，經(jīng)過工程技術(shù)人員和工人師付的努力，歷經(jīng)兩年多的研制時(shí)間，終于在 1969 年成 功研制了第一臺(tái)汽車空調(diào)裝置，并安裝在紅旗保險(xiǎn)車上，送到北京中南海請(qǐng)中央首長乘座。 采用在紅旗高級(jí)轎車空調(diào)裝置中的主要總成的產(chǎn)品水平在當(dāng)時(shí)都是最先進(jìn)的，汽車空調(diào)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)為六缸雙向斜盤式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是美國通用汽車公司 1962 年推向市場(chǎng)的新產(chǎn)品，直到今天，雙向斜盤式壓縮機(jī)仍然是汽車空調(diào)壓縮機(jī)的主流產(chǎn)品，產(chǎn)量約占各種結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)的三分之二。 4 改革開放后，國內(nèi)掀起了汽車空調(diào)熱，上百個(gè)企業(yè)紛紛爭上汽車空調(diào)。 第二代的軸向型壓縮機(jī)（搖盤式 和斜盤式壓縮機(jī)）一直是汽車空調(diào)壓縮機(jī)的主導(dǎo)產(chǎn)品，約占所有壓縮機(jī)產(chǎn)品的 70％，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，軸向型壓縮機(jī)不但可以做到小型輕量化。產(chǎn)量有連年上升的趨勢(shì)。日本電裝公司是全世界汽車空調(diào)裝置產(chǎn)量最大的廠家，其壓縮機(jī)的產(chǎn)量達(dá) 1400 萬臺(tái)／年以上，占全世界壓縮機(jī)總產(chǎn)量的 1／ 3。美國德爾福公司是世界第三壓縮機(jī)生產(chǎn)廠，其產(chǎn)量在 500 萬臺(tái)／年左右。 汽車空調(diào)在結(jié)構(gòu)組成上比家用空調(diào)多了一個(gè)電磁離合器。 1) 家用空調(diào)制冷 空調(diào)在作制冷運(yùn)行時(shí)，低溫低壓的制冷劑氣體被壓縮機(jī)吸入后加壓變成高溫高壓的制冷劑氣體，高溫高壓的制冷劑氣體在室外換熱器中放熱（通過冷凝器冷凝）變成中溫高壓的液體（熱量通過室外循環(huán)空氣帶走），中溫高壓的液體再經(jīng)過節(jié)流部件節(jié)流降壓后變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w，低溫低 壓的液體制冷劑在室內(nèi)換熱器中吸熱蒸發(fā)后變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍怏w（室內(nèi)空氣經(jīng)過換熱器表面被冷卻降溫，達(dá)到使室內(nèi)溫度下降的目的），低溫低壓的制冷劑氣體再被壓縮機(jī)吸入，如此循環(huán)。汽車空調(diào)的動(dòng)力源來自汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，其中小型汽車、轎車等，空調(diào)所需動(dòng)力來源于一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，這種稱為非獨(dú)立式空調(diào)系統(tǒng)。 （三）汽車空調(diào)工作原理 汽車空調(diào)系統(tǒng)主要由制冷裝置、暖風(fēng)裝置、通風(fēng)裝置、加濕裝置、空氣凈化裝置和控制裝置等組成。 ? 空氣凈化裝置，除去空氣中臭味、煙氣和有害氣體等，是車內(nèi)空氣清潔。 2． 高溫高壓制冷劑氣體經(jīng)管路流入冷凝器 后，在冷凝器內(nèi)散熱、降溫 ,冷凝成高溫高壓的液態(tài)制冷劑流出。 6． 低溫低壓的氣態(tài)制冷劑經(jīng)管路被壓縮機(jī)吸入，進(jìn)行壓縮，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，只要壓縮機(jī)連續(xù)工作，制冷劑就在空調(diào)系統(tǒng) 中連續(xù)循環(huán)，產(chǎn)生制冷效果；壓縮機(jī)停止工作，空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)制冷劑隨之停止流動(dòng)，不產(chǎn)生制冷效果。汽車空調(diào)壓縮機(jī) 和其它用途制冷壓縮機(jī)不同，結(jié)構(gòu)和性能上有特殊要求： 1. 質(zhì)量輕、體積小。 雖然 2020 年， ，上海奉天空調(diào)壓縮機(jī)有限公司在合肥工業(yè)大學(xué)的技術(shù)支持下，自行研發(fā)了渦旋式 AP 系列壓縮機(jī)。 1) 汽車空調(diào)系統(tǒng)安裝在運(yùn)動(dòng)的車輛上，要承受劇烈而頻繁的振動(dòng)與沖擊，要求電動(dòng)汽車空調(diào)裝置結(jié)構(gòu)中的各個(gè)零部件都應(yīng)具有足夠抗振動(dòng)沖擊的強(qiáng)度和良好的系統(tǒng)氣密性能； 2) 電動(dòng)汽車大部分屬于短距離代步，乘坐時(shí)間較短，加上電動(dòng)汽車內(nèi)乘員所占空間比大，產(chǎn)生的熱量相對(duì)較多，相對(duì)熱負(fù)荷大，要求空調(diào)具有快速制冷、制熱 8 和低速運(yùn)行能力； 3) 電動(dòng)汽車空調(diào)使用的是車上蓄電 池提供的直流電源，壓縮機(jī)工作效率高，控制可靠性高； 4) 汽車車身隔熱層薄，而且門窗多，玻璃面積大，隔熱性能差，致使車內(nèi)漏熱嚴(yán)重； 5) 車內(nèi)設(shè)施高低不平且有座椅，氣流分配組織困難，難以做到氣流分布均勻； 6) 對(duì)于傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)，制冷主要采用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的蒸汽壓縮式制冷系進(jìn)行降溫，而制熱主要采用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的余熱。在各種氣候環(huán)境條件下，電動(dòng)汽車車廂內(nèi)應(yīng)保持舒適狀態(tài)，以提供舒適的駕駛和乘坐環(huán)境。 21世紀(jì)新紀(jì)元，石油危機(jī)下的世界各國，重啟電動(dòng)汽車的浪潮。另外，擁有一套節(jié)能高效的空調(diào)系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)汽車開拓市場(chǎng)也起到至關(guān)重要的作用。 日本 電裝 （ DENSO）公司早在幾年前就開發(fā)了采用 R 134a制冷劑的電動(dòng)汽車熱泵型空調(diào)系統(tǒng)，其在熱泵系統(tǒng)的風(fēng)道中采用了車內(nèi)冷凝器和蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)。 國內(nèi)電動(dòng)汽車發(fā)展模式圖； 因此，國外電動(dòng)汽車空調(diào)從節(jié)能 高效和實(shí)用性上有所突破，國內(nèi)電動(dòng)汽車空調(diào)行業(yè)應(yīng)積極向國外先進(jìn)技術(shù)學(xué)習(xí)、借鑒，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新突破。 早期的國產(chǎn)電動(dòng)汽車由于受到蓄電池能力的限制，為了不影響電動(dòng)汽車的續(xù)行里程，大多數(shù)電動(dòng)汽車都沒有配備空調(diào)系統(tǒng)。 在空調(diào)的主要零部件選用上，目前國內(nèi)的電動(dòng)汽車除了壓縮機(jī)和控制模式，其他主要零部件還是沿用燃油汽車空調(diào)的零部件，冷凝設(shè)備主要用的是平行流冷凝器，蒸發(fā)設(shè) 10 備主要用的是層疊式蒸發(fā)器，節(jié)流裝置仍 然是熱力膨脹閥，制冷劑仍然是 R 134a。純電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)制冷、供暖和除霜所需能量均來自于整車動(dòng)力電池。同時(shí)，電動(dòng)汽車空調(diào)必須要解決制冷、制熱兩大問題。而且國外熱泵技術(shù)具備了一定的基礎(chǔ)，該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是制冷、制熱效率高，相關(guān)企業(yè)開發(fā)的全封閉電動(dòng)渦旋壓縮機(jī)，是由一個(gè)直流無刷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過制冷劑回氣冷卻，具有噪聲低，振動(dòng)小，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。 熱泵系統(tǒng)工作原理圖 11 對(duì)于汽車空調(diào)系統(tǒng)，目前采用的技術(shù)路線主要包括 R134a 熱泵空調(diào)系統(tǒng)、 CO2 熱泵空調(diào)系統(tǒng)、太陽能輔助熱泵空調(diào)系統(tǒng)和電加熱器混合調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)以除霜 /除濕模式運(yùn)行時(shí)，制冷劑將經(jīng)過所有 3 個(gè)換 熱器。 Antonijevic 和 Heckt 將開發(fā)出熱泵空調(diào)安裝在一輛燃油汽車上，測(cè)試其在低溫工作環(huán)境下的性能，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)有燃油汽車的其它供暖形式進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，采用熱泵空調(diào)供暖時(shí)汽車性 能更優(yōu)，耗油量更少。相對(duì)而言，國外的研究起步早，研究更深入。 2020年，日本的 Tamura 等人在改造已有的 R134a 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套 CO2 熱泵型汽車空調(diào)系統(tǒng)，該熱泵系統(tǒng)能夠利用車內(nèi)的輔助換熱器收集系統(tǒng)除霜時(shí)放出的熱量來預(yù)熱空氣。同時(shí)他們還發(fā)現(xiàn)，壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速對(duì)系統(tǒng)的性能影響較大，壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速從 1460rpm（轉(zhuǎn)每分）增大到 2330rpm 時(shí)，系統(tǒng)的 COP 減少 28%，因?yàn)閴嚎s機(jī)消耗的功率的增幅遠(yuǎn)大于系統(tǒng)制冷量的增大幅度；制冷時(shí)系統(tǒng)降溫時(shí)間隨車內(nèi)負(fù)荷的增大而增大，車內(nèi)負(fù)荷分別為 0kw、 1kw 和 2kw 時(shí)，從 35℃降到 20℃的時(shí)間分別為 8min，26min 和 30min。 2020年，上海交通大學(xué)聯(lián)合 Santana（桑塔納）公司研制出我國第一套 CO2汽車空調(diào)系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)與國外同期研制的樣機(jī)性能差不多。 3） 太陽能輔助空調(diào)系統(tǒng) 2020 年，廣東工業(yè)大學(xué)的陳觀生等人設(shè)計(jì)出一臺(tái)電動(dòng)汽車用熱泵空調(diào)，并探討了太陽電池在熱泵空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用的可能性。熱電制冷雖然效率太低，難以滿足汽車空調(diào)的需要，但采用太陽能輔助的方法來實(shí)現(xiàn)其在汽車上的應(yīng)用也是一個(gè)較好的選擇。此外，三菱汽車 2020年 7 月上市的電動(dòng)汽車“ iMiEV”也采用了電加熱器（如圖 16a 所示）作為空調(diào)的制暖熱源。 ? 改變電流方向即可產(chǎn)生制冷、制熱的逆效果 。 ? 體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，有利于減小電動(dòng)汽車的整備質(zhì)量 。不具備電動(dòng)汽車空調(diào)節(jié)能高效的要求。 此外，電動(dòng)汽車開門的次數(shù)以及在行車中受車速、光照、怠速等因素的影響，空調(diào)濕熱負(fù)荷大。 （ 2）驅(qū)動(dòng)方案 車用空調(diào)壓 縮機(jī)可以分為機(jī)械壓縮機(jī)和電動(dòng)壓縮機(jī)兩種；按驅(qū)動(dòng)方式的不同，機(jī)械壓縮機(jī)又可以有內(nèi)燃機(jī)直接驅(qū)動(dòng)和通過壓縮機(jī)電機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)兩種方式。它通過變頻器調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而可以調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的制冷量 。同時(shí)，隨著公眾節(jié)能和環(huán)保意識(shí)的提高，一些符合節(jié)能、環(huán)保要求的新能源汽車 (電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力 )的發(fā)展前景被人們看好，而一種節(jié)能、高效、性能可靠的電動(dòng)空調(diào)產(chǎn)品，對(duì)占領(lǐng)新一代汽車的空調(diào)市場(chǎng)顯得至關(guān)重要。今天，在汽車行業(yè)，電機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，一部汽車上使用的電機(jī)數(shù)量會(huì)有上百臺(tái)，這其中大部分以直流電機(jī)為主。采用霍爾傳感器或光電編碼器等獲得轉(zhuǎn)子位置是一種可靠的方法，但是這一方面增加 了成本，另一方面由于霍爾傳感器等的使用溫度范圍也限制了在惡劣環(huán)境中的應(yīng)用。無刷直流電機(jī)技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到的實(shí)際應(yīng)用，并表現(xiàn)出了良好的性能。永磁電機(jī)技術(shù)的研究和應(yīng)用，有利于將我國的資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)于我國在新一輪全球技術(shù)競(jìng)爭中取得相對(duì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)有著重要的意義。但是由于目前的混合動(dòng)力和其它電動(dòng)汽車的市場(chǎng)容量有限，這一家企業(yè)的產(chǎn)量