新能源汽车空调控制系统研究

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　　摘要：在社会大发展背景下，能源形势紧张及环境污染已经成为全球性的热点话题，而通过对新能源的利用，对过去传统化石燃料给与替代，已经成为有效解决上述问题的最有效办法。同时对汽车内在的舒适性给与一定的把控，而汽车空调系统对于汽车舒适性的发挥具有重要的推动作用。
　　关键词：新能源汽车；空调系统；制冷剂；压缩机
　　新能源汽车是当前国家大力推广的新型汽车。由于对环境污染小，受到了人们的一致认可。在新能源汽车中，电动压缩机技术是重点也是关键，电动压缩机是新能源汽车的主要耗能部件，其效能将对整机的耗能产生重要影响。
　　1新能源汽车空调系统
　　当今，新能源汽車为环境污染和能源短缺提供了解决途径。但是新能源汽车的成功还需要面对很多问题，特别是电池能量密度不足问题是目前阻碍电动车推广的头号难题。电动车因为没有了传统的发动机结构，因此无法再采取使用发动机通过皮带轮为空调压缩机提供动力的模式，即便驱动源改为电动机也由于其效率低下而不被采用。因此带电动压缩机的空调系统被装配到了新能源汽车上。能源汽车空调制热采用热泵运行方式解决，这是未来发展的理想模式，但是由于目前冷媒技术发展限制，多采用PTC或者热泵+PTC结合方式实现。
　　2新能源汽车空调系统技术的现状
　　2.1热泵式空调系统技术
　　（1）热泵式空调系统技术主要是通过对热泵技术进行应用，通过热泵技术实现对汽车内部的制热，热泵技术理论上能够达到3以上的制热能效比，切合新能源汽车的发展趋势，而且，热泵式空调系统的驱动方式是电动压缩机，具有独立的能源提供方式，新能源汽车的运行状况与热泵式空调系统之间的影响不大。
　　（2）热泵技术主要的工作原理主要是：热泵空调制冷工况运行时，与传统汽油车空调基本一致。热泵空调制热工况运行时，四通阀换向线接通。这时室内换热器成为冷凝器，室外换热器成为蒸发器。从室外换热器来的低温低压过热气经四通阀流入气液分离器，气体经四通阀流入室内换热器放热冷凝，成为过冷液，过冷液经过节流装置节流降压后成为低温低压气液混合态.进入室外换热器蒸发吸热，随后经四通阀和气液分离器进入下一循环。
　　（3）热泵空调系统技术，具有良好的温度调节能力，适用于现阶段的人们的生活中，尤其适用于温度较低的冬季，具有良好的应用效果，冬季时，环境温度为零下12℃时，热泵式空调系统能够将车内的温度控制在26℃，确保新能源汽车舒适度。
　　（4）PTC加热器与太阳能辅助热泵技术，通过PTC热敏电阻元件的使用，可以有效的提高新能源汽车的冬季加热能力，提高汽车的舒适度，但是作为空调系统辅助使用的PTC加热系统需要合理的进行使用，主要是由于PTC加热会对新能源汽车的电能进行利用，影响新能源汽车的续航能力。太阳能辅助热泵技术，需要合理的对太阳能电池板进行布置，并将电池板产生的电能作为热控空调系统的辅助能源，提高空调系统的温度调节质量，提高新能源汽车的续航能力。
　　2.2燃料电池余热利用空调系统
　　所谓燃料电池就是在相关燃料利用过程中与氧化剂发生相应化学反应，然后将发生反应的能源进行直接性的电能转换，其在具体的转化效率可以达到55%-65%，然后将剩余部分通过一定方式转化为废热、温水及蒸汽，通过转化装置将其能量作为主要的动力来源，在具体的能源利用当中，其在具体的能源利用率与普通燃料动力来源相比，明显高于后者数倍。如果在运行当中存在相应燃料电池过热状况，会导致其所具有的工作效率下降，并造成其相关的性能恶化，所以可将燃料电池所产生余热能源直接用在相关车辆供暖当中，对于车辆的经济效益和能量利用率状况都具有很好的提升效果，从而使燃料电池在具体的车辆用能方面更加具有合理性。其与传统的以甲醇和汽油为其燃料的电池相比，在具体的成本、环境效益以及效率等方面综合考量来看，在燃料电池汽车当中氢是首要的能源选择目标。通过电解质的方法可以将燃料电池划分为五种类型，分别是磷酸燃料电池（PAFC）、碱性燃料电池（AFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）以及固体氧化物燃料电池（SOFC）。从相关的车辆动力方面综合考量来看，世界各大车厂对质子交换膜燃料电池更加关注和所重视，这种燃料电池的工作电流为（1-5A/cm2，0.7V），其相应的比功率高为（0.2-0.3kW/kg），这种能源不仅具有很好的比能量，而且在具体的能量效率上也非常高，在冷启动时间短也是其它能源所无法比拟的。这种电池所具有的正常工作温度为65℃-110℃，并且在具体的室温状况下其在额定功率还可以达到85%，其所排出的废热温度可以达到75℃。如果采用这种燃料作为其能量来源，其在具体的汽车空调选择上，可以根据实际需要采用吸收式制冷空调系统，利用其排出的热源来实现对热泵的动力供应作用，热源可以从燃料所排出的冷却水当中进行提取，吸收式热泵在输出功率耗费方面明显优于传统压缩式空调系统，其在具体的运作过程中只有溶液泵对少量的电能进行消耗，其相关的总需求的电能状况与压缩式热泵相比，是后者的4%。
　　3新能源汽车空调和传统汽车空调对比分析
　　从传统的汽车空调制冷运转结构来看，其主要采用的是相应压缩制冷的方式来实现制冷循环的目的，而其相应的制热只要采用对发动机的有效冷却液的使用，然后将其转化为热源，如果出现发动机的冷却液温度过高的情况，其所存在的冷却液在整个空调系统当中的热交换器中流动时，将发动机所流出的冷液与相关的鼓风机所带来的空气状况形成相应的交换模式，吹来的空气经过加热后，在鼓风机的作用下被吹送至整个车厢的各个风口当中。对于系能源空调系统来讲，由于整个系统没有相关的发动机的余热能源利用，在一定程度上就会造成其相应的制热方式与传统的制热方式产生很到的差异，新能源空调系统在空调使用方法上主要采用热泵式空调系统，电加热为其相应的辅助加热装置，整个燃料电池余热，可在汽车当中得以充分利用。而对于传统的汽车空调压缩机来讲，其经常采用开启式，也就是说压缩机的主轴在具体的输出功率时，其主轴就会向外段伸出，然后讲过相应皮带的作用来达到与发动机有效连接的目的。在压缩机主轴伸出外端部分还具有相应的轴封给与固定，从而达到对制冷剂外泄有效防治的目的。而对于新能源汽车的空调系统来说，通过汽车内部的电动压缩机来实现对其动力的循环利用的目的，从而较好的实现了对发动机所造成的束缚予以摆脱的目的。电动压缩机在具体的构造上主要分为驱动控制器及相应的电动压缩机，如果将其按照相关结构进行划分的话，可以将其分为一体式和分体式，所谓的一体式就是指电动压缩机通过对相关变频的控制，达到对能够消耗有效减少的目的，从而最终实现整个系统的效率提升的作用。而分体式主要通过在上述内容当中的两个部分，在实际操作中采用分开安装的方式来进行。与此同时，采用新能源空调系统，在具体的制冷量上不会受到相应的汽车的行驶速度所造成的影响，能够对空气温度等参数进行准确调节，从而达到对车上乘客舒适性提升的目的。并且在具体运行当中，采用电动压缩机所产生的噪音还比较小，所使用的寿命状况较长，乃至整个汽车的整体结构的复杂性还得到有效的降低。
　　4结语
　　新能源的不断发展对新能源汽车的研发起到了极大的推动作用，在现实中，新能源汽车的运用需要对其空调系统技术展开有效的研究和探索，以此提升新能源汽车的舒适性，使新能源汽车的设计更加人性化，使新能源汽车产业积极健康的发展，由此一来，就能够达成新能源汽车产业的经济效益和社会经济效益双赢的局面。
　　参考文献
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　　[2]李风雷，李玉欣.新能源汽车空调电动压缩机控制技术研究[J].上海电气技术，2013，6（2）.
　　（作者单位：山东交通职业学院）
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