【正文】 元素產(chǎn)量的限制。不具備電動(dòng)汽車(chē)空調(diào)節(jié)能高效的要求。這使得電動(dòng)汽車(chē)空調(diào)更傾向于選用節(jié)能高效的熱泵型空調(diào)，該技術(shù)方案對(duì)于不同類(lèi)型電動(dòng)汽車(chē)通用性較好，并且對(duì)整車(chē)結(jié)構(gòu)改變較小，是將來(lái)電動(dòng)汽車(chē)空調(diào)發(fā)展趨勢(shì)。目前熱泵型電動(dòng)汽車(chē)空調(diào)最大的軟肋是低溫制熱問(wèn)題，尤其是在寒冷，這也是將來(lái)該行業(yè)研究難題之一。為了使熱泵型電動(dòng)汽車(chē)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。此外，電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)門(mén)的次數(shù)以及在行車(chē)中受車(chē)速、光照、怠速等因素的影響，空調(diào)濕熱負(fù)荷大。壓縮機(jī)乃至整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)都要適應(yīng)這種多因素變化的工況，壓縮機(jī)的研究至關(guān)重要。 動(dòng) 汽 車(chē) 空 調(diào) 壓 縮 機(jī) 的 設(shè) 計(jì)（1）型號(hào)匹配 電動(dòng)汽車(chē)與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的本質(zhì)區(qū)別是驅(qū)動(dòng)能源的不同，這對(duì)空調(diào)壓縮機(jī)的匹配將帶來(lái)兩個(gè)方面 的影響：① 空調(diào)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的改變；②應(yīng)選用高效節(jié)能的壓縮機(jī)。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(chē)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(lèi)型的壓縮機(jī)及驅(qū)動(dòng)方案。（2）驅(qū)動(dòng)方案 車(chē)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(guò)壓縮機(jī)電機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)兩種方式。目前壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式有三種； 內(nèi)燃機(jī) + 機(jī)械壓縮機(jī)壓縮機(jī) 由內(nèi)燃機(jī)通過(guò)膠帶帶動(dòng)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速與內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速成一定的比例，因此制冷量難以控制，通常的做法是 使壓縮機(jī)的容量可調(diào)，但這將使壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 體積、質(zhì)量都大幅度增加。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)采用的就是這種方案。16 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。它通過(guò)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 。 ) 蓄電池 +電動(dòng)壓縮機(jī)由蓄電池直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)壓縮機(jī)，可以通過(guò)脈寬調(diào)制對(duì)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，從而調(diào) 節(jié)制冷量。另外，電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)還具有以下優(yōu)點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使噪音降低，可靠性提高，安裝靈活方便，體積小、重量輕 。 刷 直 流 電 機(jī) 在 電 動(dòng) 汽 車(chē) 空 調(diào) 的 應(yīng) 用 一．無(wú)刷直流電機(jī)目前傳統(tǒng)汽車(chē)空調(diào)壓縮機(jī)由汽車(chē)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。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(chē)(電動(dòng)汽車(chē)、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(chē)的空調(diào)市場(chǎng)顯得至關(guān)重要。電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)由電機(jī)、電子控制單元 ECU(Electronic contr0I unit)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。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。今天，在汽車(chē)行業(yè)，電機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，一部汽車(chē)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。但是，直流電機(jī)的一個(gè)最大問(wèn)題就是電刷的使用，這使電機(jī)的體積變大，而電刷又需要頻繁的更換。無(wú)刷直流電機(jī)通過(guò) ECU 來(lái)控制電機(jī)的電子換相，從而取消了電刷，消除了更換電刷的顧慮，延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。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。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。應(yīng)運(yùn)而生的是各種無(wú)位置傳感器技術(shù)的研究，諸如反電勢(shì)法、三次諧波法等，已經(jīng)得到了深入的研究，并且一些方法也已經(jīng)得到了實(shí)際應(yīng)用。由于電子換向器的引入，傳統(tǒng)直流電機(jī)中存在已久的電刷造成的諸多問(wèn)題，在無(wú)刷直流電機(jī)中得到了很好解決。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。無(wú)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。與傳統(tǒng)直流電機(jī)相比，無(wú)刷直流電機(jī)不能直接加電工作，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)必須通過(guò)一個(gè)電力電子器件構(gòu)成的逆變橋來(lái)控制電機(jī)的電壓、電流和各相繞組的導(dǎo)通相序。因而，使用無(wú)刷技術(shù)的電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)豐要由壓縮機(jī)、電機(jī)和電子控制單元(ECU)三個(gè)部件組成。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)。永磁電機(jī)技術(shù)的研究和應(yīng)用，有利于將我國(guó)的資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)于我國(guó)在新一輪全球技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中取得相對(duì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)有著重要的意義。在國(guó)外，目前的汽車(chē)用電動(dòng)空調(diào)最主要的開(kāi)發(fā)和供應(yīng)商是日本電裝公司(Denso)。日本電裝生產(chǎn)的電動(dòng)空調(diào)已經(jīng)在豐田混合動(dòng)力轎車(chē)上得到應(yīng)用，但是目前產(chǎn)量有限。另一家日本企業(yè)三菱重工也已經(jīng)開(kāi)發(fā)出電動(dòng)汽車(chē)空調(diào)，目前已成功獲得二家美國(guó)著名17汽車(chē)廠商的訂單。但是由于目前的混合動(dòng)力和其它電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)容量有限，這一家企業(yè)的產(chǎn)量有限。 在國(guó)內(nèi)，由華東理工大學(xué)和上海三電貝洱汽車(chē)空調(diào)有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的一些電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)上試用。其他一些研究多停留在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)階段，沒(méi)有得到實(shí)際運(yùn)行。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(lài)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而工作。相比較而言，電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)具有許多明顯的優(yōu)勢(shì)。 (1)普通空調(diào)由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不穩(wěn)定，必須使用大排量壓縮機(jī)來(lái)滿(mǎn)足低轉(zhuǎn)速時(shí)的制冷要求（例如國(guó)內(nèi)卡車(chē)普遍使用 508 壓縮機(jī)排量 136cc 左右），排量加大，壓縮機(jī)體積大，大大消耗了發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，效率低。而電動(dòng)空調(diào)的轉(zhuǎn)速恒定，在同等制冷要求條件下，電動(dòng)壓縮機(jī)的排量可由普通汽車(chē)的 136cc 排量下降到 36cc 排量，使得電動(dòng)壓縮機(jī)的效率明顯提高。 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。而電動(dòng)空調(diào)由于擁有獨(dú)立的動(dòng)力源，無(wú)需依賴(lài)發(fā)動(dòng)機(jī)，可以安裝在靠近蒸發(fā)器的任何位置。圖 1 給出了一種電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)的安裝位置，可以看到這種安裝的工作環(huán)境更好，冷媒的管路更短，冷氣消耗小。 (3)電動(dòng)空調(diào)可以保持低速、持續(xù)運(yùn)行，維持車(chē)廂內(nèi)溫度，其節(jié)能原理與家用變頻空調(diào)相同。 (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。汽車(chē)在行使過(guò)程中發(fā)電機(jī)發(fā)出來(lái)的電給電瓶充電、儲(chǔ)存；停車(chē)時(shí)利用所儲(chǔ)存的電能制冷，大大節(jié)約了能源，提高了電動(dòng)空調(diào)的使用效率。此外，渦旋式壓縮機(jī)是繼往復(fù)式、擺盤(pán)式和旋葉式之后的第四代汽車(chē)空調(diào)壓縮機(jī)。它把老式壓縮機(jī)的直筒形缸體變成了海螺殼狀，讓空氣在里面經(jīng)過(guò)多次壓縮，再產(chǎn)生動(dòng)力。圖 2 給出了一種渦旋式空調(diào)壓縮機(jī)外形示意圖。永磁電機(jī)和壓縮機(jī)封閉到一個(gè)系統(tǒng)中。采用渦旋壓縮結(jié)構(gòu)，不僅壓縮效率高，也使得壓縮機(jī)的振動(dòng)、噪音都得到較大的改善。國(guó)際上空調(diào)業(yè)界人士普遍認(rèn)為，它是理想的車(chē)用空調(diào)壓縮機(jī)，是未來(lái)車(chē)用空調(diào)壓縮機(jī)發(fā)展的主流。 18汽車(chē)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(chē)空調(diào)系統(tǒng)效率對(duì)客戶(hù)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(chē),它們是否能被用戶(hù)接受卻往往依賴(lài)于是否擁有效率更高的采暖和空調(diào)系統(tǒng)。例如,單用電力制冷和采暖可使電動(dòng)車(chē)和燃料電池車(chē)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)。對(duì)于日益開(kāi)拓的家用轎車(chē)市場(chǎng),微型車(chē)用于空調(diào)的能量少于普通車(chē)輛,但這部分能量在小功率發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功中占的比例卻不小。由于國(guó)際社會(huì)的共同努力,在全世界范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn) CFC12 到 HFC134a 替代的速度和花費(fèi)比各公司單兵作戰(zhàn)要小得多。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)。因此在全球范圍內(nèi)可能存在多種技術(shù)選擇。目前帶空調(diào)的汽車(chē)一般在濕度控制功能,空氣通過(guò)冷卻除濕后再被加熱到一定的溫度,以控制車(chē)窗除霧并保證乘客舒適性。這一點(diǎn)在新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可能會(huì)遇到挑戰(zhàn),例如在電動(dòng)汽車(chē)中使用熱泵型空調(diào)供暖,能夠提高能源利用率,但要同時(shí)實(shí)現(xiàn)濕度和溫度的控制卻很困難。 未來(lái)新型空調(diào)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)必須與汽車(chē)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。一是汽車(chē)電氣化日益加強(qiáng)新型的電子元件如加熱座椅、娛樂(lè)系統(tǒng)、電子導(dǎo)航等在汽車(chē)上的應(yīng)用日漸廣泛,為了適應(yīng)這些技術(shù),汽車(chē)生產(chǎn)商正在擬轉(zhuǎn)向 42V 系統(tǒng)。采用高電壓系統(tǒng)后有可能去除皮帶驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng),如發(fā)電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)、水泵及動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵等。這使在汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用全封閉壓縮機(jī)成為可能,并且只要發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)靠近儀表盤(pán)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(dòng)車(chē)及一些混合動(dòng)力車(chē)需要負(fù)荷調(diào)度電動(dòng)車(chē)和一些混合驅(qū)動(dòng)車(chē)為了達(dá)到高效和減少溫室氣體排放的目的,以盡量少使用燃料來(lái)滿(mǎn)足動(dòng)力要求。例如,一些混合驅(qū)動(dòng)車(chē)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。相應(yīng)地空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)面臨新的挑戰(zhàn):因?yàn)闊o(wú)論發(fā)動(dòng)機(jī)模式和電動(dòng)模式時(shí)都需要空調(diào)(或采暖)。三是新的零部件技術(shù)可減少空調(diào)或采暖負(fù)荷增強(qiáng)車(chē)身隔熱、改進(jìn)門(mén)封結(jié)構(gòu)、玻璃鍍層和其它新技術(shù)的應(yīng)用都可減少車(chē)室熱負(fù)荷,從而減少用于空調(diào)或采暖的能耗而減少溫室氣體排放。目前,全球各大汽車(chē)生產(chǎn)廠和零部件供應(yīng)商都在開(kāi)發(fā)超臨界的二氧化碳汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)及相應(yīng)的零部件。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。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。有必要開(kāi)發(fā)安全裝置,在檢測(cè)并將漏至車(chē)廂內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w排出。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(zhuān)業(yè)培訓(xùn)。 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(chē)的發(fā)展將展現(xiàn)新的明天，電動(dòng)汽車(chē)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。19參 考 文 獻(xiàn)【1】 《汽車(chē)空調(diào)》第二版（M） ，主編：楊貴田 張華【2】百度文庫(kù)(Z)【3】 《汽車(chē)空調(diào)維修》(M)主編：黃遠(yuǎn)雄【4】 《電動(dòng)汽車(chē)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(jì)成績(jī)成績(jī)等次 優(yōu)秀 良好 中等 及格 不及格評(píng)定等次指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日系畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)小組評(píng)定意見(jiàn)： 系畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)小組（簽名）： 年 月