【正文】 可以做到小型輕量化。 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(guó)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。 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。又于 1939 年，將改進(jìn)后的冷氣機(jī)，安裝在美國(guó)福特汽車公司制造的林肯 V12 型轎車中，（當(dāng)年美國(guó)的車排量都是很大的 ,一般 以上的）效果很好。 我國(guó)汽車空調(diào)業(yè)隨著幾十年的發(fā)展，從無(wú)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(wàn)套，已躋身世界第四位，僅次于日本、美國(guó) 和韓國(guó)，今年有望達(dá) 230 萬(wàn)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。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。其中汽車空調(diào)應(yīng)運(yùn)而生， 1927 年，（單一取暖）在美國(guó)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(guó)汽車制造商。但是進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，隨著全球工業(yè)的發(fā)展，汽車業(yè)也蓬勃而起。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。 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。 汽車在成為各家各戶的代步工具同時(shí)，越來(lái)越嚴(yán)重額環(huán)境污染問(wèn)題隨之而來(lái)，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(lái)的尾氣正污染著大氣。為了保證中央首長(zhǎng)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(zhǎng)安全的各種功能外，還必須設(shè)置有空調(diào)裝置。 2 （一）國(guó)內(nèi)外汽車空調(diào)發(fā)展史 1886 年，德國(guó)的卡爾 奔馳制造出世界上第一輛三輪汽車以來(lái)，至今已有 一百多 年的歷史。 1964 年，第 一臺(tái)自動(dòng)控溫的汽車空調(diào)，裝置在美國(guó)通用汽車公司的凱迪拉克名牌豪華轎車中。 1966 年一汽接受了國(guó)家下達(dá)的為中央首長(zhǎng)制造紅旗保險(xiǎn)車的任務(wù)，為了保證中央首長(zhǎng)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(zhǎng)安全的各種功能外，還必須設(shè)置有空調(diào)裝置。 繼一汽生產(chǎn)汽車空調(diào)裝置后， 1981 年上海內(nèi)燃機(jī)油泵廠為上海牌轎車研制了轎車空調(diào)裝置，壓縮機(jī)也是六缸雙向斜盤式結(jié)構(gòu)，至此，國(guó)內(nèi)主要兩個(gè)轎車生產(chǎn)基地都有了自己的汽車空調(diào)裝置生產(chǎn)廠。 第三代壓縮機(jī) 旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)由于其體積和重量可以做得最小，易于在狹小的發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)進(jìn)行布置，加之噪聲、振動(dòng)小，容積效率高等優(yōu)點(diǎn)，也特別受到汽車制造商的青睞。壓縮機(jī)的產(chǎn)量已達(dá) 1000 萬(wàn)臺(tái)／年以上，主要機(jī)型為搖盤式結(jié)構(gòu)和渦旋式 結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)，近年來(lái)又開(kāi)發(fā)出六缸和七缸無(wú)級(jí)可變排量斜盤式壓縮機(jī)。 家用空調(diào)器一般都是采用機(jī)械壓縮式的制冷裝置，其基本的元件共有四件：壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和節(jié)流裝置，四者是相通的，其中充灌著制冷劑 。 4) 由于汽車本身特點(diǎn)，要求汽車空調(diào)結(jié)果緊湊，質(zhì)輕、量小，節(jié)省更大空間。 1） 制冷原理 1. 啟動(dòng)空調(diào)， 壓縮機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下開(kāi)始工作，驅(qū)使制冷劑 )在密封的空調(diào)系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)，壓縮機(jī)將氣態(tài)制冷劑壓縮成高溫高壓的制冷劑氣體后排出壓縮機(jī)。 汽車空調(diào)工作原理圖如圖： 7 3）汽車空調(diào)心臟 壓縮機(jī) 制冷壓縮機(jī)作為汽車空調(diào)的心臟，其作用是將由蒸發(fā)器出來(lái)的氣溫低壓氣態(tài)制冷劑壓縮后，變成高溫高壓氣態(tài)制冷劑，然后送到冷凝器冷卻。 （四）“無(wú)油時(shí)代” 新型電動(dòng)汽車 空調(diào)的設(shè)計(jì) 全 球 氣候變暖、大氣污染以及能源成本高漲等問(wèn)題日趨嚴(yán)峻，汽車作為環(huán)境污染和能 源消耗的主要來(lái)源之一，其節(jié)能減排問(wèn)題受到了越來(lái)越廣泛的重視，各國(guó)政府和汽車企業(yè)均將節(jié)能環(huán)保當(dāng)作未來(lái)汽車技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)方向，這樣節(jié)能環(huán)保的電動(dòng)也就應(yīng)運(yùn)而生。 1） .國(guó)外電動(dòng)汽車空調(diào)發(fā)展?fàn)顩r 早在 1873 年， 英國(guó)人羅伯特 戴維森制作了世界上最初的可供實(shí)用的電動(dòng)汽車 隨后電動(dòng)汽車也逐步發(fā)展起來(lái)，直到 20 世紀(jì)以后， 由于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步， 加上電動(dòng)汽車本身的 缺陷，電動(dòng)汽車被無(wú)情的打壓，逐步呈萎縮狀。此外，在特別寒冷的地區(qū)使用時(shí)，部分車型顧客可以選裝一個(gè)燃油加熱器采暖系統(tǒng)。電動(dòng)汽車的這些優(yōu)勢(shì)， 也讓電動(dòng)汽車成為熱點(diǎn)，作為汽車舒適性的汽車空調(diào)，電動(dòng)汽車空調(diào)的開(kāi)發(fā)與研究隨著展開(kāi)。主要體現(xiàn)在： 1）普通的汽車空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)依靠發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)一個(gè)電磁離合器驅(qū)動(dòng)，而電動(dòng)汽車空調(diào)壓縮機(jī)自帶電動(dòng)機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)； 2）電動(dòng)汽車沒(méi)有用來(lái)采暖的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱，不能提供作為汽車空調(diào)冬天采暖用的熱源，必須自身具有供暖的功能，即要 求制冷、制熱雙向運(yùn)行的熱泵型空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)與普通的熱泵空調(diào)系統(tǒng)并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，由于在電動(dòng)車上使用，壓縮機(jī)等主要部件有其特殊性。制熱及除霜工況循 環(huán)為：由壓縮機(jī)經(jīng)四通閥至車內(nèi)冷凝器，再經(jīng)電子膨脹閥 車外換熱器（此時(shí)用作蒸 發(fā)器）和電磁閥回到壓縮機(jī)。 12 2） CO2熱泵空調(diào)系統(tǒng) 目前國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)二氧化碳在汽車熱泵空調(diào)上的應(yīng)用已進(jìn)行了大量的研究，并取得了一定的成果。他們將散熱片（散發(fā)燃料電池余熱）分別放置在室外側(cè)微通道換熱器的迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)側(cè)，在不同工況下對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明：制熱時(shí)，將散熱片置于迎風(fēng)側(cè)以加熱室外空氣可使系統(tǒng)的制熱量和 COP 分別提高 54%和 22%，但在系統(tǒng)制冷時(shí)，制冷量將減少 40%~60%， COP則相應(yīng)的減少 43%65%。但相比傳統(tǒng)的 R134a系統(tǒng)而言， CO2系統(tǒng)排氣壓力高、成本高且壓縮機(jī)較為笨重，因而目前對(duì) CO2應(yīng)用于汽車空調(diào)系統(tǒng)的研究有所降溫。富士重工在“ 2020 年人與車科技展（ Pacifico 橫浜、 2020 年 5 月 18～ 20 日）”上展出的電動(dòng)汽車“ Subaru R1e”中，采用了電加熱輔助空調(diào)系統(tǒng)。 ? 在正確設(shè)計(jì)和應(yīng)用條件下，其制冷效率可達(dá) 90%以上，而制熱效率遠(yuǎn)大于 1。為了使熱泵型電動(dòng)汽車空調(diào)更節(jié)能高效，可以從以下幾個(gè)角度去著重解決： ? 開(kāi)發(fā)更高效的直流渦旋壓縮機(jī)； ? 開(kāi)發(fā)控制更精準(zhǔn)、更節(jié)能的硅電子膨脹閥； ? 采用高效的過(guò)冷式平行流冷凝器； ? 改善微通道蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)，使制冷劑蒸發(fā)更均勻。 蓄電池 + 壓縮機(jī) 電機(jī) 系統(tǒng) + 機(jī)械壓縮機(jī) 通過(guò)壓縮機(jī)電機(jī)系統(tǒng)先將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，然后再驅(qū)動(dòng)機(jī)械壓縮機(jī)工作。永磁無(wú)刷直流電機(jī)以其小體積、高性能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、出力大等特點(diǎn)受到了 許多行業(yè)的青睞，在一些要求高性能和高精度的控制領(lǐng)域更是得到了廣泛的重視。并且隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)，以及微處理器技術(shù)的迅猛發(fā)展，無(wú)刷直流電機(jī)的功率等級(jí)、可靠性等都得到了極大的提高和改善。另 17 一家日本企業(yè)三菱重工也已經(jīng)開(kāi)發(fā)出電動(dòng)汽車空調(diào)，目前已成功獲得二家美國(guó)著名汽車廠商的訂單。 2)普通空調(diào)的壓縮機(jī)安裝在高溫的發(fā)動(dòng)機(jī)附近，工作環(huán)境差，蒸發(fā)器及出風(fēng)口又安裝在駕駛室內(nèi)或駕駛室頂部，所以冷媒的管路長(zhǎng)，容易泄露，并且冷氣消耗非常大。圖 2 給出了一種渦旋式空調(diào)壓縮機(jī)外形示意圖。如果新的技術(shù)能夠在全球范圍內(nèi)被接受 ,則可能有同樣的好處 ,但是不可避免的是 ,有些新的設(shè)計(jì)只在某些氣候條件下或某些特殊市場(chǎng)規(guī)則下才有優(yōu)勢(shì)。例如 ,一些混合驅(qū)動(dòng)車在發(fā)動(dòng)機(jī)模式時(shí)利用多余動(dòng)力對(duì)電池充電 ,當(dāng)電池充電完成時(shí)則切向電動(dòng)模式。 對(duì)于日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題和 石油經(jīng)濟(jì)危機(jī)，在節(jié)能、環(huán)保的前提下，新型電動(dòng)汽車的發(fā)展將展現(xiàn)新的明天，電動(dòng)汽車舒適性能衡量標(biāo)準(zhǔn)之一的空調(diào)，也將會(huì)迎來(lái)全新的變革時(shí)代。超臨界二氧化碳系統(tǒng)與 HFC134a 相比有潛在的能源效率優(yōu)勢(shì) ,且工質(zhì)的 GWP 值在所有工質(zhì)中最低。 未來(lái)新型空調(diào)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)必須與汽車開(kāi)發(fā)同步 ,以適應(yīng)新的變化 :如發(fā)動(dòng)機(jī)效率提高 (余熱量減少 )、電氣化、混合驅(qū)動(dòng)動(dòng)力及其它新型零部件使用后導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)特性的變化。 18 汽車動(dòng)力系統(tǒng)的環(huán)保設(shè)計(jì)對(duì)市場(chǎng)的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于汽車空調(diào)系統(tǒng)效率對(duì)客戶的影響 ,然而對(duì)于能源利用效率最高的電動(dòng)、混合動(dòng)力、燃料電池及低排放汽車 ,它們是否能被用戶接受卻往往依賴于是否擁有效率更高的采暖和空調(diào)系統(tǒng)。 (4)電動(dòng)空調(diào)可以在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火狀態(tài)使用，無(wú)需消耗燃油。 二．電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)的優(yōu)勢(shì) 傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)是由曲軸通過(guò)皮帶驅(qū)動(dòng)的，而電 動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)由電機(jī)、 ECU和壓縮機(jī)組成，電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，而 ECU 控制電機(jī)出力和運(yùn)行，因此空調(diào)系統(tǒng)不依賴發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而工作。 永磁無(wú)刷直流電機(jī)一般采用稀土永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，我國(guó)作為一個(gè)稀土儲(chǔ)量和生產(chǎn)大國(guó)，在制造永磁電機(jī)方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。而電子換相過(guò)程中的另一個(gè)問(wèn)題，即需要得到轉(zhuǎn)子位置，也得到了廣泛的研究。 在電動(dòng)汽車空調(diào)的應(yīng)用 一．無(wú)刷直流電機(jī) 目前傳統(tǒng)汽車空調(diào) 壓縮機(jī)由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)，存在消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率、轉(zhuǎn)速變化范圍過(guò)大、工作環(huán)境惡劣、整體效率低等諸多問(wèn)題。這就要求在進(jìn)行空調(diào)壓縮機(jī)的匹配時(shí)，必須對(duì)電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析 ，并綜合考慮上述兩方面的 影響，選擇合適類型的壓縮機(jī)及驅(qū)動(dòng)方案。 熱電（偶）制冷、制熱工作原理如圖： 15 從空調(diào)技術(shù)成熟性和能源利用效率比較來(lái)看，對(duì)于熱電（偶）電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)，目前存在著熱電材料的優(yōu)值系數(shù)較低 ，制冷性能不夠理想，并且熱電堆產(chǎn)量受到構(gòu)成熱電元件的蹄元素產(chǎn)量的限制。 （偶）電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng) 該項(xiàng)技術(shù)具有很多適合電動(dòng)汽車使用的特點(diǎn)，并且與傳統(tǒng)機(jī)械壓縮式空調(diào)系統(tǒng)相比，熱電空氣調(diào)節(jié)具有以下特點(diǎn) : ? 熱電元件工作需要直流電源 。制冷運(yùn)行條件下，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速較低(1500r/min)時(shí)， COP 隨轉(zhuǎn)速的增大，增長(zhǎng)速度較快，當(dāng)轉(zhuǎn)速增長(zhǎng)到一定程度 (2020r/min)后， COP 隨轉(zhuǎn)速增加而趨于恒定，將太陽(yáng)能電池布滿車頂后，空調(diào)系統(tǒng)制冷量的增幅為6%~27%。 上海交通大學(xué)的陳江平教授為代表的團(tuán)隊(duì)一直致力于二氧化碳汽車空調(diào)壓縮機(jī)、膨脹閥以及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化等的研究工作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在相 同的運(yùn)行工況下，二氧化碳和 R134a 系統(tǒng)的性能相當(dāng)。 文獻(xiàn) [2627]也對(duì)汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。若能在零部件技術(shù)上得到改進(jìn)，相應(yīng)效率還可以得到提高。同燃油汽車相比，對(duì)電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能高效提出了更高的要求。由于沒(méi)有燃油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的余熱，制熱功能國(guó)內(nèi)廠家目前主要采用 PTC 加熱和電熱管加熱，這些加熱模式雖能滿足制熱效果，但