【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)都有了引進或合資關系，這對我國汽車與空調(diào)技術的不斷進步起到了很大的推動作用。為了保證中央首長的安全，一汽在為中央制造的紅旗保險車（ cA772）除了具有保障中央首長安全的各種功能外，還必須設置有空調(diào)裝置。新型環(huán)保電動汽車，在解決能源與環(huán)境的同時，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，越來越嚴重額環(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，其舒適性越來越成為人們的追求。 現(xiàn)如今，人們的環(huán)保意識加強，人們意識到汽車尾 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)是實現(xiàn)對車廂內(nèi)空氣進行制冷、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度，提高行車安全 。但是進入 21 世紀以來，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)應運而生， 1927 年，（單一取暖）在美國紐約市場上出現(xiàn)了第一臺汽車空調(diào)裝置，當時轟動了世界各國汽車制造商。交通運輸領域的溫室氣體排放、能源消耗和尾氣排放三大問題直接影響人類的家園。在原有電動汽車電力有限的基礎上，能使汽車空調(diào)正常工作，達到人們滿意的舒適度。在總廠領導的關懷下，經(jīng)過工程技術人員和工人師付的努力，歷經(jīng)兩年多的研制時間，終于在 1969 年成功研 制了第一臺汽車空調(diào)裝置，并安裝在紅旗保險車上，送到北京中南海請中央首長乘座。 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 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 230 萬套，從技術上，博覽了當前世界上最先進的空調(diào)壓縮機型。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，將改進后的冷氣機，安裝在美國福特汽車公司制造的林肯 V12 型轎車中，（當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控制的汽車空調(diào)設備系統(tǒng)，并用數(shù)字顯示，達到最佳控制。 微機控制空調(diào)， 利用電腦，從而將汽車空調(diào)技術推廣到一個新的高度。在總廠領導的關懷下，經(jīng)過工程技術人員和工人師付的努力，歷經(jīng)兩年多的研制時間，終于在 1969 年成 功研制了第一臺汽車空調(diào)裝置，并安裝在紅旗保險車上，送到北京中南海請中央首長乘座。 采用在紅旗高級轎車空調(diào)裝置中的主要總成的產(chǎn)品水平在當時都是最先進的，汽車空調(diào)壓縮機的結(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 年推向市場的新產(chǎn)品，直到今天，雙向斜盤式壓縮機仍然是汽車空調(diào)壓縮機的主流產(chǎn)品，產(chǎn)量約占各種結(jié)構(gòu)壓縮機的三分之二。 4 改革開放后，國內(nèi)掀起了汽車空調(diào)熱，上百個企業(yè)紛紛爭上汽車空調(diào)。 第二代的軸向型壓縮機（搖盤式 和斜盤式壓縮機）一直是汽車空調(diào)壓縮機的主導產(chǎn)品，約占所有壓縮機產(chǎn)品的 70％，隨著技術的不斷進步，軸向型壓縮機不但可以做到小型輕量化。產(chǎn)量有連年上升的趨勢。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，其壓縮機的產(chǎn)量達 1400 萬臺／年以上，占全世界壓縮機總產(chǎn)量的 1／ 3。美國德爾福公司是世界第三壓縮機生產(chǎn)廠，其產(chǎn)量在 500 萬臺／年左右。 汽車空調(diào)在結(jié)構(gòu)組成上比家用空調(diào)多了一個電磁離合器。 1) 家用空調(diào)制冷 空調(diào)在作制冷運行時，低溫低壓的制冷劑氣體被壓縮機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吸入，如此循環(huán)。汽車空調(diào)的動力源來自汽車發(fā)動機，其中小型汽車、轎車等，空調(diào)所需動力來源于一臺發(fā)動機，這種稱為非獨立式空調(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、暖風裝置、通風裝置、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)管路被壓縮機吸入，進行壓縮，進入下一個循環(huán)，只要壓縮機連續(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；壓縮機停止工作，空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)制冷劑隨之停止流動，不產(chǎn)生制冷效果。汽車空調(diào)壓縮機 和其它用途制冷壓縮機不同，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)壓縮機有限公司在合肥工業(yè)大學的技術支持下，自行研發(fā)了渦旋式 AP 系列壓縮機。 1) 汽車空調(diào)系統(tǒng)安裝在運動的車輛上，要承受劇烈而頻繁的振動與沖擊，要求電動汽車空調(diào)裝置結(jié)構(gòu)中的各個零部件都應具有足夠抗振動沖擊的強度和良好的系統(tǒng)氣密性能； 2) 電動汽車大部分屬于短距離代步，乘坐時間較短，加上電動汽車內(nèi)乘員所占空間比大，產(chǎn)生的熱量相對較多，相對熱負荷大，要求空調(diào)具有快速制冷、制熱 8 和低速運行能力； 3) 電動汽車空調(diào)使用的是車上蓄電 池提供的直流電源，壓縮機工作效率高，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)漏熱嚴重； 5) 車內(nèi)設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) 對于傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)，制冷主要采用發(fā)動機驅(qū)動的蒸汽壓縮式制冷系進行降溫，而制熱主要采用燃油發(fā)動機產(chǎn)生的余熱。在各種氣候環(huán)境條件下，電動汽車車廂內(nèi)應保持舒適狀態(tài)，以提供舒適的駕駛和乘坐環(huán)境。 21世紀新紀元，石油危機下的世界各國，重啟電動汽車的浪潮。另外，擁有一套節(jié)能高效的空調(diào)系統(tǒng)對電動汽車開拓市場也起到至關重要的作用。 日本 電裝 （ DENSO）公司早在幾年前就開發(fā)了采用 R 134a制冷劑的電動汽車熱泵型空調(diào)系統(tǒng)，其在熱泵系統(tǒng)的風道中采用了車內(nèi)冷凝器和蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)。 國內(nèi)電動汽車發(fā)展模式圖； 因此，國外電動汽車空調(diào)從節(jié)能 高效和實用性上有所突破，國內(nèi)電動汽車空調(diào)行業(yè)應積極向國外先進技術學習、借鑒，并在此基礎上有所創(chuàng)新突破。 早期的國產(chǎn)電動汽車由于受到蓄電池能力的限制，為了不影響電動汽車的續(xù)行里程，大多數(shù)電動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)的電動汽車除了壓縮機和控制模式，其他主要零部件還是沿用燃油汽車空調(diào)的零部件，冷凝設備主要用的是平行流冷凝器，蒸發(fā)設 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力電池。同時，電動汽車空調(diào)必須要解決制冷、制熱兩大問題。而且國外熱泵技術具備了一定的基礎，該技術最大的優(yōu)點就是制冷、制熱效率高，相關企業(yè)開發(fā)的全封閉電動渦旋壓縮機，是由一個直流無刷電動機驅(qū)動，通過制冷劑回氣冷卻，具有噪聲低，振動小，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕等優(yōu)點。 熱泵系統(tǒng)工作原理圖 11 對于汽車空調(diào)系統(tǒng)，目前采用的技術路線主要包括 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)。當系統(tǒng)以除霜 /除濕模式運行時，制冷劑將經(jīng)過所有 3 個換 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，測試其在低溫工作環(huán)境下的性能，將實驗結(jié)果與現(xiàn)有燃油汽車的其它供暖形式進行對比發(fā)現(xiàn)，采用熱泵空調(diào)供暖時汽車性 能更優(yōu)，耗油量更少。相對而言，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)的基礎上，設計了一套 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)除霜時放出的熱量來預熱空氣。同時他們還發(fā)現(xiàn)，壓縮機的轉(zhuǎn)速對系統(tǒng)的性能影響較大，壓縮機的轉(zhuǎn)速從 1460rpm（轉(zhuǎn)每分）增大到 2330rpm 時，系統(tǒng)的 COP 減少 28%，因為壓縮機消耗的功率的增幅遠大于系統(tǒng)制冷量的增大幅度；制冷時系統(tǒng)降溫時間隨車內(nèi)負荷的增大而增大，車內(nèi)負荷分別為 0kw、 1kw 和 2kw 時，從 35℃降到 20℃的時間分別為 8min，26min 和 30min。 2020年，上海交通大學聯(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)，通過實驗發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)與國外同期研制的樣機性能差不多。 3） 太陽能輔助空調(diào)系統(tǒng) 2020 年，廣東工業(yè)大學的陳觀生等人設計出一臺電動汽車用熱泵空調(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現(xiàn)其在汽車上的應用也是一個較好的選擇。此外，三菱汽車 2020年 7 月上市的電動汽車“ 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，有利于減小電動汽車的整備質(zhì)量 。不具備電動汽車空調(diào)節(jié)能高效的要求。 此外，電動汽車開門的次數(shù)以及在行車中受車速、光照、怠速等因素的影響，空調(diào)濕熱負荷大。 （ 2）驅(qū)動方案 車用空調(diào)壓 縮機可以分為機械壓縮機和電動壓縮機兩種；按驅(qū)動方式的不同，機械壓縮機又可以有內(nèi)燃機直接驅(qū)動和通過壓縮機電機系統(tǒng)驅(qū)動兩種方式。它通過變頻器調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速，從而可以調(diào)節(jié)壓縮機的制冷量 。同時，隨著公眾節(jié)能和環(huán)保意識的提高，一些符合節(jié)能、環(huán)保要求的新能源汽車 (電動汽車、混合動力 )的發(fā)展前景被人們看好，而一種節(jié)能、高效、性能可靠的電動空調(diào)產(chǎn)品，對占領新一代汽車的空調(diào)市場顯得至關重要。今天，在汽車行業(yè)，電機的應用越來越廣泛，一部汽車上使用的電機數(shù)量會有上百臺，這其中大部分以直流電機為主。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)境中的應用。無刷直流電機技術已經(jīng)在許多領域得到的實際應用，并表現(xiàn)出了良好的性能。永磁電機技術的研究和應用，有利于將我國的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為技術優(yōu)勢，對于我國在新一輪全球技術競爭中取得相對技術優(yōu)勢有著重要的意義。但是由于目前的混合動力和其它電動汽車的市場容量有限，這一家企業(yè)的產(chǎn)量