【正文】 可以做到小型輕量化。 采用在紅旗高級轎車空調裝置中的主要總成的產(chǎn)品水平在當時都是最先進的，汽車空調壓縮機的結構為六缸雙向斜盤式結構，這種結構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壓縮機的主流產(chǎn)品，產(chǎn)量約占各種結構壓縮機的三分之二。 微機控制空調， 利用電腦，從而將汽車空調技術推廣到一個新的高度。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。 我國汽車空調業(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壓縮機型。在原有電動汽車電力有限的基礎上，能使汽車空調正常工作，達到人們滿意的舒適度。其中汽車空調應運而生， 1927 年，（單一取暖）在美國紐約市場上出現(xiàn)了第一臺汽車空調裝置，當時轟動了世界各國汽車制造商。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。汽車空調 系統(tǒng)是實現(xiàn)對車廂內空氣進行制冷、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。 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。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，還必須設置有空調裝置。 2 （一）國內外汽車空調發(fā)展史 1886 年，德國的卡爾 奔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。 1964 年，第 一臺自動控溫的汽車空調，裝置在美國通用汽車公司的凱迪拉克名牌豪華轎車中。 1966 年一汽接受了國家下達的為中央首長制造紅旗保險車的任務，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，還必須設置有空調裝置。 繼一汽生產(chǎn)汽車空調裝置后， 1981 年上海內燃機油泵廠為上海牌轎車研制了轎車空調裝置，壓縮機也是六缸雙向斜盤式結構，至此，國內主要兩個轎車生產(chǎn)基地都有了自己的汽車空調裝置生產(chǎn)廠。 第三代壓縮機 旋轉葉片式壓縮機由于其體積和重量可以做得最小，易于在狹小的發(fā)動機室內進行布置，加之噪聲、振動小，容積效率高等優(yōu)點，也特別受到汽車制造商的青睞。壓縮機的產(chǎn)量已達 1000 萬臺／年以上，主要機型為搖盤式結構和渦旋式 結構壓縮機，近年來又開發(fā)出六缸和七缸無級可變排量斜盤式壓縮機。 家用空調器一般都是采用機械壓縮式的制冷裝置，其基本的元件共有四件：壓縮機、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，要求汽車空調結果緊湊，質輕、量小，節(jié)省更大空間。 1） 制冷原理 1. 啟動空調， 壓縮機在發(fā)動機帶動下開始工作，驅使制冷劑 )在密封的空調系統(tǒng)中循環(huán)流動，壓縮機將氣態(tài)制冷劑壓縮成高溫高壓的制冷劑氣體后排出壓縮機。 汽車空調工作原理圖如圖： 7 3）汽車空調心臟 壓縮機 制冷壓縮機作為汽車空調的心臟，其作用是將由蒸發(fā)器出來的氣溫低壓氣態(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）“無油時代” 新型電動汽車 空調的設計 全 球 氣候變暖、大氣污染以及能源成本高漲等問題日趨嚴峻，汽車作為環(huán)境污染和能 源消耗的主要來源之一，其節(jié)能減排問題受到了越來越廣泛的重視，各國政府和汽車企業(yè)均將節(jié)能環(huán)保當作未來汽車技術發(fā)展的指導方向，這樣節(jié)能環(huán)保的電動也就應運而生。 1） .國外電動汽車空調發(fā)展狀況 早在 1873 年， 英國人羅伯特 戴維森制作了世界上最初的可供實用的電動汽車 隨后電動汽車也逐步發(fā)展起來，直到 20 世紀以后， 由于內燃機技術的不斷進步， 加上電動汽車本身的 缺陷，電動汽車被無情的打壓，逐步呈萎縮狀。此外，在特別寒冷的地區(qū)使用時，部分車型顧客可以選裝一個燃油加熱器采暖系統(tǒng)。電動汽車的這些優(yōu)勢， 也讓電動汽車成為熱點，作為汽車舒適性的汽車空調，電動汽車空調的開發(fā)與研究隨著展開。主要體現(xiàn)在： 1）普通的汽車空調系統(tǒng)的壓縮機依靠發(fā)動機通過一個電磁離合器驅動，而電動汽車空調壓縮機自帶電動機獨立驅動； 2）電動汽車沒有用來采暖的發(fā)動機余熱，不能提供作為汽車空調冬天采暖用的熱源，必須自身具有供暖的功能，即要 求制冷、制熱雙向運行的熱泵型空調系統(tǒng)。該系統(tǒng)與普通的熱泵空調系統(tǒng)并無本質區(qū)別，由于在電動車上使用，壓縮機等主要部件有其特殊性。制熱及除霜工況循 環(huán)為：由壓縮機經(jīng)四通閥至車內冷凝器，再經(jīng)電子膨脹閥 車外換熱器（此時用作蒸 發(fā)器）和電磁閥回到壓縮機。 12 2） CO2熱泵空調系統(tǒng) 目前國內外研究者對二氧化碳在汽車熱泵空調上的應用已進行了大量的研究，并取得了一定的成果。他們將散熱片（散發(fā)燃料電池余熱）分別放置在室外側微通道換熱器的迎風側和背風側，在不同工況下對該系統(tǒng)進行測試，測試結果表明：制熱時，將散熱片置于迎風側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，制冷量將減少 40%~60%， COP則相應的減少 43%65%。但相比傳統(tǒng)的 R134a系統(tǒng)而言， CO2系統(tǒng)排氣壓力高、成本高且壓縮機較為笨重，因而目前對 CO2應用于汽車空調系統(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）”上展出的電動汽車“ Subaru R1e”中，采用了電加熱輔助空調系統(tǒng)。 ? 在正確設計和應用條件下，其制冷效率可達 90%以上，而制熱效率遠大于 1。為了使熱泵型電動汽車空調更節(jié)能高效，可以從以下幾個角度去著重解決： ? 開發(fā)更高效的直流渦旋壓縮機； ? 開發(fā)控制更精準、更節(jié)能的硅電子膨脹閥； ? 采用高效的過冷式平行流冷凝器； ? 改善微通道蒸發(fā)器結構，使制冷劑蒸發(fā)更均勻。 蓄電池 + 壓縮機 電機 系統(tǒng) + 機械壓縮機 通過壓縮機電機系統(tǒng)先將電能轉換為機械能，然后再驅動機械壓縮機工作。永磁無刷直流電機以其小體積、高性能、結構簡單、出力大等特點受到了 許多行業(yè)的青睞，在一些要求高性能和高精度的控制領域更是得到了廣泛的重視。并且隨著現(xiàn)代電力電子技術，以及微處理器技術的迅猛發(fā)展，無刷直流電機的功率等級、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)開發(fā)出電動汽車空調，目前已成功獲得二家美國著名汽車廠商的訂單。 2)普通空調的壓縮機安裝在高溫的發(fā)動機附近，工作環(huán)境差，蒸發(fā)器及出風口又安裝在駕駛室內或駕駛室頂部，所以冷媒的管路長，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壓縮機外形示意圖。如果新的技術能夠在全球范圍內被接受 ,則可能有同樣的好處 ,但是不可避免的是 ,有些新的設計只在某些氣候條件下或某些特殊市場規(guī)則下才有優(yōu)勢。例如 ,一些混合驅動車在發(fā)動機模式時利用多余動力對電池充電 ,當電池充電完成時則切向電動模式。 對于日益嚴重的環(huán)境污染問題和 石油經(jīng)濟危機，在節(jié)能、環(huán)保的前提下，新型電動汽車的發(fā)展將展現(xiàn)新的明天，電動汽車舒適性能衡量標準之一的空調，也將會迎來全新的變革時代。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 ,且工質的 GWP 值在所有工質中最低。 未來新型空調系統(tǒng)的開發(fā)必須與汽車開發(fā)同步 ,以適應新的變化 :如發(fā)動機效率提高 (余熱量減少 )、電氣化、混合驅動動力及其它新型零部件使用后導致空調系統(tǒng)特性的變化。 18 汽車動力系統(tǒng)的環(huán)保設計對市場的影響要遠遠大于汽車空調系統(tǒng)效率對客戶的影響 ,然而對于能源利用效率最高的電動、混合動力、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系統(tǒng)。 (4)電動空調可以在發(fā)動機熄火狀態(tài)使用，無需消耗燃油。 二．電動空調壓縮機的優(yōu)勢 傳統(tǒng)空調系統(tǒng)的壓縮機是由曲軸通過皮帶驅動的，而電 動空調壓縮機由電機、 ECU和壓縮機組成，電機驅動壓縮機，而 ECU 控制電機出力和運行，因此空調系統(tǒng)不依賴發(fā)動機的運轉而工作。 永磁無刷直流電機一般采用稀土永磁轉子結構，我國作為一個稀土儲量和生產(chǎn)大國，在制造永磁電機方面有著得天獨厚的優(yōu)勢。而電子換相過程中的另一個問題，即需要得到轉子位置，也得到了廣泛的研究。 在電動汽車空調的應用 一．無刷直流電機 目前傳統(tǒng)汽車空調 壓縮機由汽車發(fā)動機直接帶動，存在消耗發(fā)動機功率、轉速變化范圍過大、工作環(huán)境惡劣、整體效率低等諸多問題。這就要求在進行空調壓縮機的匹配時，必須對電動汽車的動力系統(tǒng)結構進行分析 ，并綜合考慮上述兩方面的 影響，選擇合適類型的壓縮機及驅動方案。 熱電（偶）制冷、制熱工作原理如圖： 15 從空調技術成熟性和能源利用效率比較來看，對于熱電（偶）電動汽車空調系統(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)量受到構成熱電元件的蹄元素產(chǎn)量的限制。 （偶）電動汽車空調系統(tǒng) 該項技術具有很多適合電動汽車使用的特點，并且與傳統(tǒng)機械壓縮式空調系統(tǒng)相比，熱電空氣調節(jié)具有以下特點 : ? 熱電元件工作需要直流電源 。制冷運行條件下，壓縮機轉速較低(1500r/min)時， COP 隨轉速的增大，增長速度較快，當轉速增長到一定程度 (2020r/min)后， COP 隨轉速增加而趨于恒定，將太陽能電池布滿車頂后，空調系統(tǒng)制冷量的增幅為6%~27%。 上海交通大學的陳江平教授為代表的團隊一直致力于二氧化碳汽車空調壓縮機、膨脹閥以及系統(tǒng)的設計和優(yōu)化等的研究工作。實驗結果表明在相 同的運行工況下，二氧化碳和 R134a 系統(tǒng)的性能相當。 文獻 [2627]也對汽車熱泵空調系統(tǒng)的性能進行了實驗研究。若能在零部件技術上得到改進，相應效率還可以得到提高。同燃油汽車相比，對電動汽車空調系統(tǒng)的節(jié)能高效提出了更高的要求。由于沒有燃油發(fā)動機產(chǎn)生的余熱，制熱功能國內廠家目前主要采用 PTC 加熱和電熱管加熱，這些加熱模式雖能滿足制熱效果，但