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行业新闻

新能源汽车热泵空调手艺方案

作者:admin 发布时间:2019-04-12 04:50

  摘要:跟着新能源汽车财产的日趋成熟以及国度政策对新能源汽车的激励,新能源汽车越来越遭到人们的追捧。而空调作为驾乘舒服性的功能要求,也必然会有着越来越高的要求。而目前受限于电池手艺的成长和续航里程的短板,使得节能高效成为新能源汽车用空调系统的首要考虑要素。

  跟着新能源汽车财产的日趋成熟以及国度政策的激励支撑,新能源汽车越来越遭到人们的追捧。空调作为驾乘舒服性的功能要求,也必然会有着越来越高的要求。在新能源汽车空调系统方面,目前受限于电池手艺的成长和续航里程的短板,使得空调系统的节能高效成为首要考虑要素。

  从空调手艺的成长和工作效率来说,热泵型空调系统优良的工作机能将成为主要的成长趋向。本文针对目前新能源汽车空调行业痛点进行解构和阐发,并将泰铂科技的热泵手艺作为案例参考推介,针对新能源汽车空调降低能耗、提拔机能供给经验与实例。

  汽车热办理次要感化是为驾驶舱乘客供给适宜的温度情况,并使汽车各部件在适合的温度范畴工作。广义的汽车热办理包罗空调系统和对汽车上其它发烧设备的办理,狭义的热办理仅指后者。

  新能源汽车热办理系统比保守汽车更复杂。保守汽车热办理系统次要包罗两部门:策动机冷却系统和汽车空调系统。新能源汽车不只包罗保守汽车空调系统(插电夹杂动力汽车还包罗策动机冷却系统),并且新增电池、电机等冷却需求。

  从热办理需求划分的话,新能源车热办理系统次要包罗电池包情况、功率电子器件、电机散热、汽车空调等。此中最次要的是空调系统与电池热办理系统。

  相对于保守燃油汽车更多重视策动机的热办理,新能源汽车热办理系统需要从系统集成和全体角度出发,统筹热量与动力总成及整车之间的关系,采用分析手段节制和优化热量传送的系统。

  保守燃油汽车的空调系统次要由两部门构成,制冷系统采用的是由策动机供给动力的蒸汽压缩式制冷,制热系统次要是通过将冷却液的热量引入到车内。纯电动汽车夏日制冷时,空调压缩机是由电动机来驱动的,然而冬季没有策动机余热,所以需要其他的方式来处理供暖问题。因为纯电动汽车与保守燃油汽车能量来历分歧,纯电动汽车空调系统次要具有以下几种方案。

  夏日汽车制冷时,电动机带动空调压缩机运转,制冷道理与燃油车不异,同样可以或许达到制冷的目标。冬季取暖时,通过耗损蓄电池的电量来加热PTC,这种加热体例目前是电动汽车常用的一种体例。

  PTC加热器分为两种,一种是通过加热液体采暖,一种是加热空气取暖。蒸汽压缩式制冷+PTC电加热供暖系统靠得住性高,可以或许满足车内成员对温度调控的需要,可是热效率低,能源操纵率低,成本高,研究表白搭载该系统的车辆续航行使里程大约会降低1/3摆布。

  纯电动汽车在工作过程中,操纵变频器、电机、电池等元件发生的热量对车内进行加热。研究表白此种模式下发生的温度在50℃摆布,通俗制热环境下可以或许根基满足搭车需要,但在较低的温度下很难为车内供给足够的热量。因而这种方案只能作为辅助制热。

  半导体式制冷/制热空调系统操纵特种半导体材料形成的P-N结,构成热电偶对,发生珀尔帖效应。该系统不需要任何制冷剂,没有污染源,没有震动、乐音,既能制冷又能制热,容易实现遥控、程控、计较机节制,制热时间快,能够实现从90-130℃温度范畴内变化。目前具有着热电材料的优值系数较低,制冷机能不敷抱负,而且热电堆产量遭到形成热电元件元素产量的限制,不具备电动汽车空调理能高效的要求。

  热泵空调系统以电动机为动力驱动空调压缩机运转,操纵制冷轮回可逆转的特点,集制冷与制热为一体,具有布局紧凑、高效、环保等长处,成为了国表里专家在电动汽车空调系统方面研究的热点。

  热泵是一种能够将低位热源的热能强制转移到高位热源的空调安装,雷同能够将低处的水泵到高处的“水泵”。利用四通换向阀能够使热泵空调的蒸发器和冷凝器功能互相对调,改变热量转移标的目的,从而达到炎天制冷冬天制热的结果。

  热泵的理论根本来历于热力学逆卡诺轮回,热泵型空调系统的制冷和制暖,均采用公用的电动压缩机驱动制冷或制热轮回,此中冬季采暖时不再像现有电动空调如许只采用PTC制热,而是利用电动压缩机驱动实现制热。

  目前,电动汽车热泵空调的研究次要分为3品种型:1)基于现有制冷剂R134a的热泵系统;2)制冷剂CO2的热泵手艺;3)太阳能热泵空调系统。按照换热器的数目,这些系统又可分为单换热器和双换热器两种;按照压缩机的分歧,系统又分滑片压缩机和涡旋压缩机两种分歧类型。

  按制冷剂划分,热泵空调系统次要有R134a型和CO2型。虽然CO2具有优良的热物理机能,而且CO2使全球变暖的潜在能力(GWP)是R134a的千分之一,但因为目前各类汽车空调系统次要利用制冷剂R134a,零部件设想、出产及售后办事及维护,新能源汽车驱动系统均根据R134a制冷剂物理机能设想,R134a型热泵空调系统成为当前研发的支流手艺。

  1、方案一:系统由电动空调压缩机、气液分手器、HVAC总成(包罗车内冷凝器、蒸发器、蒸发风机、辅助加热PTC)、车外换热器以及多个电磁阀构成。总体上是在现有电动汽车遍及利用的电动空调根本上,利用电动压缩机,车外换热器为垂直“V形翅片平行流换热器形式,在HVAC总成内部添加车内冷凝器和辅助加热PTC,在空调管路上添加多个电磁阀,通过节制多个电磁阀的开启和封闭,实现制冷剂流向节制。多个电磁阀的组合实现既能够切换冷媒流向,也能够膨胀冷媒的感化。

  2、方案二:利用电动压缩机,通过四通换向阀改变制冷剂的流向,采用电子膨胀阀可实现制冷剂的双向流动,车外换热器利用垂直“V”形翅片平行流换热器,添加辅助加热。如下图所示。

  方案二这种形式的热泵空调系统,制冷制热的道理与方案一雷同,分歧之处在于四通换向阀可以或许同时起到方案一的制冷TXV阀和热泵TXV阀的冷媒切换感化,电子膨胀阀同时起到制冷TCV和热泵TXV的膨胀冷媒感化。该系统的工作由公用的热泵节制器节制。

  方案一所涉及零部件都较成熟靠得住,实现制冷和采暖功能的难度较小。但系统零部件较多,为实现冷媒切换和膨胀功能,添加了电磁阀换向阀和电磁膨胀阀。为实现车内换热功能,在蒸发器的根本上添加了一个车内冷凝器。管路空间安插坚苦,空调主机需从头设想。因方案涉及到的阀体较多,管接头过多,制冷剂流阻较大,高效节能略显不足。节制精度方面,难以切确节制,总体上开辟成本较高。

  方案二系统架构简练,涉及的零部件较少,焦点是四通换向阀和电子膨胀阀。因为车内换热器同时起到车内冷凝器和蒸发器的感化,因而空调主机可间接借用,管路复杂程度较低。节制精度方面,国内电子膨胀阀和四通换向阀的成熟产物相对较少,支流的阀类零部件厂家正在攻关开辟;需公用热泵空调理制器,可实现切确节制,这也是各主机企业在空调开辟方面重点实施的工作。现阶段开辟标定费用较多,系统成本与方案一相当,但跟着产物的普及和量的提拔,价钱会有较着下降。目前,国表里各主机企业均采用该方案。

  在现有行业布景下要实现热泵系统的多量量财产化,开辟方案二所示的热泵空调系统是趋向。财产界需培育高速高效电动压缩机、新疆时时彩注册车外和车内换热器、四通换向阀、电子膨胀阀等焦点零部件,鞭策零部件尽快成熟靠得住,主机企业在热泵系统集成方面要提拔节制开辟能力。

  热泵空调系统研究处于初级阶段,具有问题比力多。例如在制冷轮回时会呈现排气温渡过高,压力过大,影响制冷效率;在给车室供暖时只是通过切换冷媒的流历来实现,制热效率不高,低温机能较差;针对纯电动汽车特点特地婚配和设想的热泵空调系统几乎空白,导致量产搭载的系统很少。

  跟着新能源汽车财产的日趋成熟以及国度政策对新能源汽车的激励,新能源汽车越来越遭到人们的追捧。而空调作为驾乘舒服性的功能要求,也必然会有着越来越高的要求。而目前受限于电池手艺的成长和续航里程的短板,新疆时时彩投注网站使得节能高效成为新能源汽车用空调系统的首要考虑要素。

  总体来看,虽然热泵空调系统具有的问题较多,但热泵空调系统具有能效比高、耗电量低、布局紧凑等长处,被浩繁企业所关心和研究。同时具备相关手艺储蓄的热泵空调企业将在将来的市场所作占领先机,国内企业具有较大的市场潜力及前景。



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