董友軍

摘 要：汽車空調(diào)壓縮機(jī)根據(jù)汽車的能源類型主要分為機(jī)械式壓縮機(jī)和電動(dòng)壓縮機(jī)兩個(gè)大類，根據(jù)使用功能和環(huán)境兩個(gè)大類又下分若干小類。如機(jī)械式壓縮機(jī)還細(xì)分為內(nèi)燃機(jī)直接驅(qū)動(dòng)和電力驅(qū)動(dòng)兩個(gè)小類，綜合現(xiàn)有壓縮機(jī)類型，以及電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)對(duì)壓縮機(jī)性能的實(shí)際需求，本文提出了三種汽車空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)的匹配方案。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車;空調(diào)系統(tǒng);壓縮器匹配研究

不同類型的電動(dòng)車個(gè)體差異較大，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)性能需求差別較大，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇匹配對(duì)的最高的空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)。在現(xiàn)有空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)中，以電動(dòng)壓縮機(jī)作為核心的壓縮機(jī)系統(tǒng)，集成度較高、體積小、重量輕同時(shí)能源利用率較低，符合階段電動(dòng)汽車對(duì)低能耗空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際需求，是電動(dòng)車空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)的最佳選擇和主要發(fā)展方向。

1 新能源電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)

傳統(tǒng)汽車在運(yùn)行過程中存在著一定的不足，而新能源汽車的出現(xiàn)則在一定程度上彌補(bǔ)了不足，新能源汽車與傳統(tǒng)汽車之間存在的最大的差異就在于能源供應(yīng)系統(tǒng)。

在電池發(fā)電驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作原理基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)人員對(duì)新能源汽車的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作也明確了新的方向，在對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，涉及人員必須要對(duì)公電的利用以及電池系統(tǒng)的發(fā)熱方式進(jìn)行全面的考慮。新能源汽車的空調(diào)系統(tǒng)主要可以劃分為熱泵式空調(diào)系統(tǒng)電池發(fā)熱驅(qū)動(dòng)是空調(diào)系統(tǒng)[1]。

2 汽車空調(diào)系統(tǒng)的工作原理

眾所周知，汽車空調(diào)系統(tǒng)涵蓋多個(gè)部件，組成了一個(gè)封閉循環(huán)的工作系統(tǒng)。冷凝器、壓縮機(jī)與膨脹閥等都是其中的關(guān)鍵性部件。這些部件之間通過高壓橡膠管和銅管彼此連接起來，以壓縮機(jī)為邊界，形成了高壓側(cè)和低壓側(cè)。高壓側(cè)主要包括貯液干燥器、冷凝器與輸出端等多個(gè)部件，低壓側(cè)主要包括低壓管、壓縮機(jī)輸入端與蒸發(fā)器等多個(gè)零部件[1]。

3 型式匹配

從使用功能角度，電動(dòng)汽車與普通內(nèi)燃汽車基本一致，都要求空調(diào)可以進(jìn)行制冷、制熱以及換氣的功能。但電動(dòng)汽車和內(nèi)燃汽車在空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及壓縮器匹配原理上存在本質(zhì)區(qū)別，首現(xiàn)階段電動(dòng)汽車最大弊端依舊是電能能源的續(xù)航能力較差，所以電動(dòng)汽車對(duì)壓縮機(jī)的能耗控制有較大的要求，

（1）驅(qū)動(dòng)方案。現(xiàn)階段，汽車空調(diào)壓縮機(jī)根據(jù)汽車的能源類型主要分為機(jī)械式壓縮機(jī)和電動(dòng)壓縮機(jī)兩個(gè)大類，根據(jù)使用功能和環(huán)境兩個(gè)大類又下分若干小類。如機(jī)械式壓縮機(jī)還細(xì)分為內(nèi)燃機(jī)直接驅(qū)動(dòng)和電力驅(qū)動(dòng)兩個(gè)小類，綜合現(xiàn)有壓縮機(jī)類型，以及電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)對(duì)壓縮機(jī)性能的實(shí)際需求，本文提出了三種汽車空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)的匹配方案[1]。 1）內(nèi)燃機(jī)加機(jī)械壓縮機(jī)。該套匹配系統(tǒng)是傳統(tǒng)內(nèi)燃式汽車的常見匹配方式之一，具有性能穩(wěn)定，制冷迅速等優(yōu)勢(shì)。但受結(jié)構(gòu)決定，該方式的壓縮動(dòng)力端與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)通過皮帶連接，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速受內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)影響，因此制冷速度難以控制，部分汽車廠家為了解決制冷效率無法有效控制的弊端，對(duì)該匹配系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，加大了壓縮機(jī)的可調(diào)容量，但也導(dǎo)致壓縮機(jī)體積、重量明顯上升，過于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也提高了故障率以及維修成本。 2）蓄電池加壓縮機(jī)電機(jī)系統(tǒng)加機(jī)械壓縮機(jī)。該方案是電動(dòng)車發(fā)展初期采用的一種匹配方式，通過壓縮機(jī)電機(jī)實(shí)現(xiàn)電能向機(jī)械能力的轉(zhuǎn)換。該套匹配系統(tǒng)在一定程度上解決了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力壓縮機(jī)制冷效果不可控制的缺點(diǎn)，通過加裝變頻系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的精準(zhǔn)控制。但該系統(tǒng)能源轉(zhuǎn)換效率較低，損耗大，降低了電動(dòng)汽車的續(xù)航能力。3）蓄電池+加電動(dòng)壓縮機(jī)。該系統(tǒng)是現(xiàn)階段電動(dòng)汽車空調(diào)壓縮機(jī)的常見匹配方式之一，電動(dòng)壓縮機(jī)的一體化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，讓電動(dòng)壓縮機(jī)故障率以及制冷劑的泄露風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到降低。同時(shí)通過加裝脈寬調(diào)制裝置，進(jìn)一步提高了制冷效率的可調(diào)性[2]。

（2）電動(dòng)汽車以及混動(dòng)汽車空調(diào)壓縮機(jī)匹配方案的選擇。純電動(dòng)汽車受其單一能源特點(diǎn)決定，只能選擇蓄電池加壓縮機(jī)電機(jī)加機(jī)械壓縮機(jī)和蓄電池加電動(dòng)壓縮機(jī)兩種方案。根據(jù)汽車的造價(jià)預(yù)算以及空調(diào)系統(tǒng)需求從二者中選擇?；靹?dòng)式電動(dòng)汽車，具有混合能源的特點(diǎn)，上述方案都可以選擇。

（3）燃料電池電動(dòng)汽車空調(diào)壓縮機(jī)。燃料電池汽車也是新能源汽車的一種，動(dòng)力結(jié)構(gòu)采用燃料電池和蓄電池兩種能源結(jié)構(gòu)。此類汽車在純蓄電池功能的動(dòng)力模式下，第一種壓縮機(jī)匹配結(jié)構(gòu)無法正常工作，因此燃料電池汽車與混動(dòng)型汽車一樣，需要選擇后兩種壓縮機(jī)動(dòng)力模式作為空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)匹配模式。燃料電池汽車以及其他形式的混動(dòng)汽車，與傳統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)汽車相比，雖然具有低能耗、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，續(xù)航能力依舊是現(xiàn)階段新能源汽車發(fā)展的最大瓶頸。因此新能源汽車對(duì)空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)的重量、體積以及能耗方面都有較高的要求，因此方案3更加適合新能源汽車使用，是新能源汽車以及電動(dòng)汽車最佳方案[3]。

4 工作方式匹配

（1）熱負(fù)荷的確定。目前業(yè)內(nèi)對(duì)于汽車熱負(fù)荷的研究方法以及相關(guān)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)基本達(dá)成一致，一般采用兩種方法進(jìn)行計(jì)算。在條件允許的情況下，可以采用熱平衡方程計(jì)算的方法，計(jì)量結(jié)果精確，但該方法對(duì)汽車各項(xiàng)參數(shù)采集質(zhì)量有較高的要求，需要準(zhǔn)確采集汽車各零部件尺寸以及性能參數(shù)才能精準(zhǔn)計(jì)算，計(jì)算過程較為復(fù)雜，時(shí)間成本高[4]。

（2）選型計(jì)算。電動(dòng)汽車壓縮機(jī)的選型計(jì)算是確定壓縮機(jī)具體性能要求的重要環(huán)節(jié)。壓縮機(jī)選型主要根據(jù)汽車制冷量的實(shí)際需求選擇與之匹配的壓縮機(jī)型號(hào)。首先要掌握該車空調(diào)系統(tǒng)的額定工況、壓縮機(jī)的測(cè)試工況，以及壓縮機(jī)在這兩種工況下的性能參數(shù)，然后將額定空調(diào)工況下系統(tǒng)（即蒸發(fā)器）所需的制冷量換算到同一工況下壓縮機(jī)所需的制冷量將額定空調(diào)工況下的壓縮機(jī)制冷量換算到測(cè)試工況下的壓縮機(jī)制冷量，最后才能根據(jù)測(cè)試工況下的壓縮機(jī)制冷量和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，在所選壓縮機(jī)的性能表（或性能曲線）上進(jìn)行壓縮機(jī)的容量和型號(hào)選擇[5]。

5 結(jié)束語

電動(dòng)汽車受其低能耗、無碳環(huán)保等特點(diǎn)，已經(jīng)逐漸被消費(fèi)者認(rèn)可接受成為現(xiàn)代汽車能源的主要發(fā)展方向之一，電動(dòng)汽車采用電能作為汽車的主要驅(qū)動(dòng)能源。能源類型的差別決定電動(dòng)汽車在空調(diào)系統(tǒng)上，與傳統(tǒng)內(nèi)燃結(jié)構(gòu)汽車的結(jié)構(gòu)以及工作方式存在一定差異。汽車空調(diào)系統(tǒng)是提高汽車駕乘體驗(yàn)以及駕駛舒適的重要系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

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[5]曹云波.基于ADVISOR純電動(dòng)汽車電動(dòng)空調(diào)模塊開發(fā)及仿真分析[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2009.