【正文】 有限。相比較而言，電動空調(diào)壓縮機系統(tǒng)具有許多明顯的優(yōu)勢。而電動空調(diào)由于擁有獨立的動力源，無需依賴發(fā)動機，可以安裝在靠近蒸發(fā)器的任何位置。汽 車在行使過程中發(fā)電機發(fā)出來的電給電瓶充電、儲存；停車時利用所儲存的電能制冷，大大節(jié)約了能源，提高了電動空調(diào)的使用效率。永磁電機和壓縮機封閉到一個系統(tǒng)中。例如 ,單用電力制冷和采暖可使電動車和燃料電池車的 可行駛里程減少 50%以上 ,以至連典型城市交通都難于適應(yīng)。因此在全球范圍內(nèi)可能存在多種技術(shù)選擇。一是汽車電氣化日益加強新型的電子元件如加熱座椅、娛樂系統(tǒng)、電子導(dǎo)航等在汽車上的應(yīng)用日漸廣泛 ,為了適應(yīng)這些技術(shù) ,汽車生產(chǎn)商正在擬轉(zhuǎn)向 42V 系統(tǒng)。相應(yīng)地空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計面臨新的挑戰(zhàn) :因為無論發(fā)動機模式和電動模式時都需要空調(diào) (或采暖 )。二氧化碳工質(zhì)與 HFC134a 相比 ,其壓縮熱很大 ,因而在熱泵空調(diào)系統(tǒng)使用中很有吸引力。 19 參考文獻 【 1】 《汽車空調(diào)》第二版 （ M） ，主編：楊貴田 張華 【 2】 百度文庫 (Z) 【 3】 《汽車空調(diào)維修》 (M)主編：黃遠雄 【 4】《 電動汽車空調(diào)的發(fā)展現(xiàn)狀及解決方案 》（ R） ,北京工業(yè)大學(xué)，司宗根 畢業(yè)設(shè)計成績 成績等次 優(yōu)秀 良好 中等 及 格 不及格 評定等次 指導(dǎo)教師評語 ： 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 系 畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo) 小組 評定意見： 系畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)小組 （簽名）： 年 月 日 。由于系統(tǒng)工作壓力比 HFC134a 系統(tǒng)高出 6 倍 ,因此需要新的維修設(shè)備和專業(yè)培訓(xùn)。目前 ,全球各大汽車生產(chǎn)廠和零部件供應(yīng)商都在開發(fā)超臨界的二氧化碳汽車空調(diào)系統(tǒng)及相應(yīng)的零部件。這使在汽車空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用全封閉壓縮機成為可能 ,并且只要發(fā)動機艙內(nèi)靠近儀表盤的部分在足夠的空間 ,就有可能用金屬管代替軟管 ,從而大大降低制冷劑泄漏；二是電動車及一些混合動力車需要負荷調(diào)度電動車和一些混合驅(qū)動車為了達到高效和減少溫室氣體排放的目的 ,以盡量少使用燃料來滿足動力要求。這一點在新的系統(tǒng)設(shè)計中可能會遇到挑戰(zhàn) ,例如在電動汽車中使用熱泵型空調(diào)供暖 ,能夠提高能源利用率 ,但要同時實現(xiàn)濕度和溫度的控制卻很困難。由于國際社會的共同努力 ,在全世界范圍內(nèi)實現(xiàn) CFC12 到 HFC134a 替代的速度和花費比各公司單兵作戰(zhàn)要小得多。國際上空調(diào)業(yè)界人士普遍認為，它是理想的車用空調(diào)壓縮機，是未來車用空調(diào)壓縮機發(fā)展的主流。它把老式壓縮機的直筒形缸體變成了海螺殼狀，讓空氣在里面經(jīng)過多次壓縮，再產(chǎn)生動力。 (3)電動空調(diào)可以保持低速、持續(xù)運行，維持車廂內(nèi)溫度，其節(jié)能原理與家用變頻空調(diào)相同。而電動空調(diào)的轉(zhuǎn)速恒定，在同等制冷要求條件下，電動壓縮機的排量可由普通汽車的 136cc 排量下降到 36cc 排量，使得電動壓縮機的效率明 顯提高。其他一些研究多停留在實驗室開發(fā)階段，沒有得到實際運行。日本電裝生產(chǎn)的電動空調(diào)已經(jīng)在豐田混合動力轎車上得到應(yīng)用，但是目前產(chǎn)量有限。因而，使用無刷技術(shù)的電動空調(diào)系統(tǒng)豐要由壓縮機、電機和電子控制單元 (ECU)三個部件組成。 由于電子換向器的引入，傳統(tǒng)直流電機中存在已久的電刷造成的諸多問題，在無刷直流電機中得到了很好解決。無刷直流電機通過 ECU 來控制電機的電子換相，從而取消了電刷，消除了更換電刷的顧慮，延長了電機的使用壽命。電機驅(qū)動壓縮機，而 ECU 控制電機出力和運行。另外，電動空調(diào)壓縮機還具有以下優(yōu)點：電動機內(nèi)置式結(jié)構(gòu)使得制冷劑的泄露大大減少；元需電磁離合器控制壓縮機運轉(zhuǎn)，使噪音降低，可靠性提高，安裝靈活方便，體積小、重量輕 。傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車采用的就是這種方案。 （ 1）型號匹配 電動汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的本質(zhì)區(qū)別是驅(qū)動能源的不同，這對空調(diào)壓縮機的匹配將帶來兩個方面 的影響：① 空調(diào)壓縮機驅(qū)動方式的改變；②應(yīng)選用高效節(jié)能的壓縮機。 目前熱泵型電動汽車空調(diào)最大的軟肋是低溫制熱問題，尤其是在寒冷，這也是將來該行業(yè)研究難題之一。沒有轉(zhuǎn)動部件，因此無振動、無摩擦、無噪聲且耐沖擊。 ? 調(diào)節(jié)組件工作電流的大小即可調(diào)節(jié)制冷速度和溫度，溫度控制精度可達℃，并且容易實現(xiàn)能量的連續(xù)調(diào)節(jié) 。該電加熱器配置在駕駛席和副駕駛席之間的地板下方，通過在其內(nèi)部的加熱原件兩側(cè)通入冷卻水，提高了制暖性能。 4） 電加熱輔助空調(diào)系統(tǒng) 電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)在室外環(huán)境溫度極低的情況下，制熱性能會大大降低，往往無法滿足車內(nèi)的熱負荷需求，而采用電加熱輔助的空調(diào)系統(tǒng)則克服了熱泵系統(tǒng)的以上缺 14 點。制冷 /制熱模式運行時，該系統(tǒng)的制冷量 /制 熱量隨壓縮機轉(zhuǎn)速增加呈線性增長。 CO2跨臨界循環(huán)用于汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)中不僅具有環(huán)保的 優(yōu)勢，而且在系統(tǒng)效率方面也有提高的潛力。日本電裝公司還專門為電動汽車開發(fā)了一套 CO2 熱泵空調(diào)系統(tǒng)，系統(tǒng)也采用了在風(fēng)道內(nèi)設(shè)置 2 個換熱器的方案，與 R134a 系統(tǒng)（如圖 13 所示）不同的是 13 CO2 系統(tǒng)各部件的承壓均超過 10MPa，且制冷模式運行時，制冷劑同時流經(jīng)內(nèi)部冷凝 器和外部冷凝器。 2020年，韓國的 Kim 等人則為燃料電池汽車設(shè)計了一套 CO2 熱泵空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一臺半封閉壓縮機、兩個微通道冷凝器（制冷用的氣冷器和制熱用的小型換熱器）、一個微通道蒸發(fā)器、一個內(nèi)部熱交換器、一個膨脹閥和一個集氣罐組 成。與管翅式換熱器相比，微通道蒸發(fā)器的迎風(fēng)面積增大了 20%，微通道氣冷器的外形體積和空氣側(cè)迎風(fēng)面積則分別減少 23%和28%。測試結(jié)果表明：系統(tǒng)制冷運行時，各個部件的總的 損失隨著壓縮機轉(zhuǎn)速的增大而增大，切換至制熱模式運行時，系統(tǒng) 損失率則隨壓縮機的轉(zhuǎn)速提高而減?。?R134a 系統(tǒng)制熱運行時 COP 較制冷系統(tǒng)更高，單位質(zhì)量 損失更小，但系統(tǒng)在室外溫度較低的情況下制熱量是不夠的。該系統(tǒng)在制冷和制熱運 行工況下具有較好的性能：當(dāng)環(huán)境溫度為 40℃，車室溫度為 27℃，相對濕度為 50%時， 系統(tǒng)的 EER 達 ；環(huán)境溫度為 10℃，車室溫度為 25℃時，系統(tǒng)制熱性能系數(shù)達 。制冷工況循環(huán)為：由壓縮機經(jīng)四通閥至車外換 熱器（此時用作冷凝器），再經(jīng)電子膨脹閥 蒸發(fā)器回到壓縮機。在 l0℃～ 40℃的環(huán)境溫度下，均能以較高的效率為電動汽車提供舒適的駕乘環(huán)境。 熱泵型空調(diào)系統(tǒng)是在原有燃油汽車上進行改進的，壓縮機是由永磁直流無刷電機直接驅(qū)動，系統(tǒng)的工作原理圖如圖所示。 電動汽車驅(qū)動能量來源于蓄電池，有別于傳統(tǒng)燃油汽車，使得它的空調(diào)系統(tǒng)也不同于燃油汽車空調(diào)，由于作為驅(qū)動能量來源的蓄電池容量有限，空調(diào)系統(tǒng)的能耗對電動汽車的續(xù)行里程有較大的影響。 的設(shè)計 電動汽車用空調(diào)系統(tǒng)與普通的汽車（內(nèi)燃機驅(qū)動）空調(diào)相比，由于原動機不同而引發(fā)一系列新變化。由于受到電動汽車獨特性影響，對于電動汽車中的純電動汽車以及燃料電池汽車來說，沒有發(fā)動機作為空調(diào)壓縮機的動力源，也 不能提供作為汽車空調(diào)冬天 制熱 用的熱源 ，國內(nèi)汽車廠家就從傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)的基礎(chǔ)上進行部分替換設(shè)計，將燃油發(fā)動機帶動的壓縮機替換成直流電機直 接驅(qū)動的壓縮機，控制上相應(yīng)改變，來完成空調(diào)制冷的功能，目前替換設(shè)計效果基本能解決電動汽車空調(diào)的制冷問題，但制冷效率有待提高。在眾多的研究成果中，電動汽車脫穎而出，電動汽車 環(huán)境污染小 ，行駛過程中不會產(chǎn)生廢氣；無噪音，噪音低；結(jié)構(gòu)簡單，維修方便；不受環(huán)境影響。 為了減少空調(diào)對蓄電池的電能消耗，美國 Amerigon公司開發(fā)了空調(diào)座椅，這種空調(diào)座椅上裝有熱電熱泵，熱電熱泵的作用就是通過需要調(diào)溫的空間之外的水箱轉(zhuǎn)移熱量，從而實現(xiàn)需要調(diào)溫的空間制冷或制熱。 國外電動汽車空調(diào)發(fā)展相對國內(nèi)來說較成熟，國外電動汽車空調(diào)不乏有跟國內(nèi)相似的模式，但在熱泵電動汽車空調(diào)上已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)，日本本田純電動車就采用了電 9 驅(qū)動熱泵式空調(diào)系統(tǒng)，系統(tǒng)中內(nèi)置了一個反換流器控制壓縮泵。汽車空調(diào)的功能就是把車廂內(nèi)的溫度、濕度、空氣清潔度及空氣流動性保持在使人感覺舒適的狀態(tài)。因此，電動汽車發(fā)展的同時，適合電動汽 車的空調(diào)系統(tǒng)也成為攻克的難題。 電動汽車空調(diào)系統(tǒng)如圖： 2．國內(nèi)外電動汽車空調(diào)發(fā)展?fàn)顩r 電動汽車的出現(xiàn)也為電動汽車空調(diào)的研究開發(fā)提出了新的課題與挑戰(zhàn)。 但是我國至今缺乏這方面開發(fā)研究人才。 3. 工作穩(wěn)定、噪音小。將汽車行駛過程中，水箱產(chǎn)生的大量熱量傳輸?shù)狡噧?nèi)部，以供取暖。 4． 高溫高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)膨脹閥節(jié)流，狀態(tài)發(fā)生急劇變化，變成低溫低壓的液態(tài)制冷劑。 空調(diào)系統(tǒng)主要由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥、干燥儲液器及管路等組成 。 ? 通風(fēng)裝置，將外部新鮮空氣吸進 駕駛室內(nèi)，達到通風(fēng)和換氣的作用。 3) 汽車空調(diào)工作環(huán)境復(fù) 雜，無亂刮風(fēng)下雨、日曬雨淋，夏天制冷量大，冬天取暖量大，汽車空調(diào)一直保持高負荷運行，加上汽車本身減輕自重，車身隔熱層很薄，門窗多面積大，所以汽車隔熱性能差，熱損大。 1) 汽車空調(diào)安裝在汽車上，其承受汽車運動帶來的頻繁震動和 沖擊，必須要求汽車空調(diào)具有很強的強度和抗震能力，解決這一問題而又不給汽車本身帶來行駛壓力，需技術(shù)人員開發(fā)新型材料。而汽車限于電源功率 5 的不足，不可能使用電力帶 。 （二）汽車空調(diào)的特殊性 家用空調(diào)和汽車空調(diào)在制冷部分的組成上都有壓縮機、冷凝器、干燥過濾器、膨脹閥、蒸發(fā)器、制冷劑、電子控制器等。日本三電公司是目前全世界第二大壓縮機生產(chǎn)廠。 渦旋式壓縮機最高轉(zhuǎn)速可達 12020 轉(zhuǎn)／分，以上，容積效率比活塞式壓縮機可高達60％，且噪聲小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。特別是軸向型壓縮機率先實現(xiàn)了無級可變排量控制，特別受到汽車制造商的歡迎。 由于渦旋式壓縮機是公認的最先進的第四代汽車空調(diào)壓縮機產(chǎn)品，國內(nèi)許多企業(yè)都成功的研制出該產(chǎn)品，如南京埃迪壓縮機有限公司、廣州萬寶壓縮機有限公司等。除此之外，紅旗高級轎車空調(diào)裝置中還采用了外平衡式膨脹閥，制冷系統(tǒng)中采用了防止蒸發(fā)器結(jié)霜的蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥，請化工部為制冷系統(tǒng)管路研制了丁腈橡膠材料，在制冷系統(tǒng)中設(shè)計有排氣消 聲器和吸氣消聲器等。 由于汽車空調(diào)裝置提高了乘座的舒適性，從 1971 年開始，一汽生產(chǎn)的各種型號的紅旗牌高級轎車上全部安裝了空調(diào)裝置，為此，當(dāng)時的第一機械工業(yè)部專門撥款在一汽轎車廠建立了生產(chǎn)和裝配壓縮機的車間，在一汽散熱器廠內(nèi)建立了蒸發(fā)器和冷凝器生產(chǎn)車間，開始批量生產(chǎn)汽車空調(diào)裝置。 現(xiàn)代空調(diào)系統(tǒng)如圖：