发布于 05-26 15:21:52
电动汽车空调系统和传统燃油汽车空调系统工作原理相同，只是空调压缩机的驱动方式以及暖风产生方式有所不同。电动汽车采用高压电动空调压缩机，由动力电池驱动。暖风通常采用电加热方式，电加热方式有两种：一种是通过加热冷却液，再经过循环为暖水箱提供热量；另一种是直接加热经过蒸发箱的空气实现暖风。
电动汽车空调制冷系统组成与传统汽车类似，由空调压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器及管路组成。只是空调压缩机的驱动形式不同，由传统汽车的皮带驱动式改为电动驱动式。宝马F18 PHEV插电式电动汽车空调制冷系统组成如图7-2-1所示。
图7-2-1 宝马F18 PHEV插电式电动汽车空调制冷系统组成
空调制冷剂循环过程如图7-2-2所示。
图7-2-2 空调制冷剂循环过程
1．电动空调压缩机
电动空调压缩机一般采用螺旋式压缩机（也称涡流式），电动空调压缩机的电功率一般为5kW。螺旋式电动空调压缩机由螺旋形内盘和螺旋形外盘组成，如图7-2-3所示。
图7-2-3 螺旋式电动空调压缩机的结构
电动空调压缩机的螺旋形内盘由三相交流同步电机通过一个轴驱动并进行偏心旋转。通过固定式螺旋形外盘上的两个开口吸入低温低压气态制冷剂。然后通过两个螺旋形内盘的移动使制冷剂压缩变热，如图7-2-4所示。
图7-2-4 螺旋式电动空调压缩机的工作原理
转动三圈后，吸入的制冷剂压缩、变热，可通过外盘中部的开口以气态形式释放。高温高压气态制冷剂从此处经油水分离器向冷凝器方向流至空调压缩机接口。电动空调压缩机最高转速可达到8600r/min，可产生约30 bar
的最大工作压力。
宝马i8电动空调压缩机通过三个螺栓和一个固定支架安装在变速器上，但与变速器没有机械连接关系，如图7-2-5所示。
图7-2-5 宝马i8电动空调压缩机
2．冷凝器
冷凝器是用于将制冷剂所含的热量释放，并将制冷剂由气态转变成液态的热交换器。冷凝器安装在车辆的前部，风扇将风吹过散热装置，以利于排出热量。来自压缩机的制冷剂以高温高压的气态形式从顶部进入冷凝器。当经过冷凝器时，制冷剂释放所含的大量热量并凝集在底部。在冷凝器出口，制冷剂处于高压低温液态。冷凝器的工作原理如图7-2-6所示。
图7-2-6 冷凝器的工作原理
3．膨胀阀
膨胀阀的作用是使从冷凝器过来的高温高压液体制冷剂通过膨胀阀的节流降压成为容易蒸发的低温低压雾状制冷剂进入蒸发器，即分开了制冷剂的高压侧和低压侧。膨胀阀可以自动调节制冷剂流量，它根据制冷负荷的改变和压缩机转速的变化，自动调节制冷剂进入蒸发器的流量以满足制冷循环的需要。膨胀阀的结构如图7-2-7所示。
图7-2-7 膨胀阀的结构
4．蒸发器
蒸发器是一个热交换器，减压后的制冷剂以液/气态进入蒸发器，蒸发器中的制冷剂吸收进入车内的外部空气的热量，制冷剂蒸发。在蒸发器出口处，制冷剂呈低压低温气态。
在蒸发器处安装有蒸发器温度传感器来测量蒸发器温度，当蒸发器温度低于一定温度时空调停止运转，防止蒸发器结霜、结冰。当蒸发器温度高于一定温度时，空调系统才能重新接通，是空调电气控制系统的一个保护性传感元件。蒸发器的工作原理如图7-2-8所示。
图7-2-8 蒸发器的工作原理
新能源汽车送风系统与传统汽车基本相似，空气通过蒸发器或热交换器形成冷风或暖风，根据驾驶员的需要输送到指定出风口。
新能源汽车送风系统的组成包括鼓风机、风道、空气翻板和出风口等，如图7-2-9所示。
图7-2-9 空调送风系统组成
1．空调制冷模式送风
空调制冷模式下，外界温度较高的暖新鲜空气在鼓风机的作用下经过蒸发器，将温度降低。同时此模式下通往加热器的通道被关闭。被蒸发器降低温度后的空气在驾驶员设置的出风口吹出，如图7-2-10所示。
图7-2-10 空调制冷模式下的送风模式
2．暖风模式的送风
外界温度较低，空调开启暖风模式，电动空调压缩机不工作。外界温度较低的新鲜空气在鼓风机的作用下吹过蒸发器（此时蒸发器不工作），温度翻板打开通往加热器的通道，新鲜空气流过加热器表面，温度升高，再从驾驶员设置的出风口吹出，如图7-2-11所示。
图7-2-11 暖风模式下的送风
3．混合模式下的送风
外界温度低但与车内温度相差不大（如外界温度15℃，需要设置车内温度为22℃），此时外界新鲜空气在鼓风机的作用下流经蒸发器以便冷却下来，但此时这个新鲜空气温度太低了，因此有一部分新鲜空气就被送到热交换器，流经热交换器后的暖空气和流经蒸发器后的冷空气再次混合形成较暖的空气，从驾驶员设置的出风口吹出，如图7-2-12所示。
图7-2-12 混合模式下的送风
纯电动汽车没有传统汽车的发动机，没有了热源，因此需要靠PTC加热器的热能来采暖。PTC是正温度系数（Positive Temperature Coefficient）的英文缩写。
PTC加热器如图7-2-13所示，采用热敏陶瓷元件，由若干单片组合后与波纹散热铝条经高温胶黏结而成，具有热阻小、换热效率高的显著优点。它的最大特点在于安全性，即遇风机故障堵转时，PTC加热器因得不到充分散热，功率会自动急剧下降，此时加热器的表面温度维持限定温度（一般为240℃左右），从而不致产生电热管类加热器表面的“发红”现象，从而排除了发生事故的隐患。
图7-2-13 PTC加热器
电动汽车空调制热系统的工作原理如图7-2-14所示，当空调处于加热模式时，加热器在高压电的作用下对冷却液进行加热，高温冷却液被加热器水泵抽入加热器芯。同时，冷暖温度控制电机将温度控制装置转至采暖位置，部分或全部气流在鼓风机的作用下旁通至加热器芯，产生热量传递。任何不用加热的空气，将在进入乘客舱前与加热后的空气混合，获得相应混合好的温度合适的空气。
图7-2-14 电动汽车空调制热系统的工作原理
