理论教育 电动汽车空调系统选择及设计

电动汽车空调系统选择及设计

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于电动汽车来说,目前市场上还有可供选择的几种空气调节产品,可以作为电动空调系统的补充或者单独为驾乘人员提供舒适环境。对于短距离行驶的小型电动汽车,完全可以考虑采用座椅空调系统来提高乘坐舒适性。12V电源用于驱动水泵及风扇运转,通过水泵使冰水以每小时一千多升的流量流过铜制热交换器。其区别在于,增加了可改变制冷剂流向的四通换向阀,且采用了允许双向流动的膨胀阀。

电动汽车空调系统选择及设计

对于电动汽车来说,目前市场上还有可供选择的几种空气调节产品,可以作为电动空调系统的补充或者单独为驾乘人员提供舒适环境

1.座椅空调系统

座椅空调系统是指通过座椅直接对乘客身体加热或制冷,而不是调节整个车内空气。温度的调节通过座椅与乘客身体直接产生热传导,以及从座椅表面散发出的调温后的空气的对流来实现。制冷和加热由装在座椅内部的温差电敏器件(TED)和吹风机实现,通过控制模块调节温度、气流以及风扇转速。座椅空调系统的结构如图7-13所示。座椅空调系统应用的是热电制冷/制热技术,其制冷效率可达80%以上,而制热效率更佳。半导体材料的优值系数越高,制冷/制热效果越好。但是目前半导体制冷的效率只有机械压缩式的50%左右,在半导体材料的优值系数没有突破之前,半导体制冷/制热只能在小体积和微型化上比传统的机械压缩式制冷优越性。对于短距离行驶的小型电动汽车,完全可以考虑采用座椅空调系统来提高乘坐舒适性。

美国Amerigon公司在2005年将最新开发的气候控制座椅(CCS)应用到通用概念车STS SAE 100上。安装该系统,乘客可以根据喜好调节座椅的温度。即可在任何气候条件下,在一年四季中的任何时候,让驾驶人和乘客单独为乘坐舒适而加热或冷却座椅。目前,该系统已经被20多个汽车平台采用,其中包括本田公司的FCX CLARITY、丰田公司的雷克萨斯600hL和凯迪拉克ESCALADE HYBRID等车型。

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图7-13 座椅空调系统的结构

2.冰水制冷系统

Swampy公司开发了一种12V的汽车空调制冷系统,通过冰水制冷,由电池提供电源。12V电源用于驱动水泵及风扇运转,通过水泵使冰水以每小时一千多升的流量流过铜制热交换器。该系统如图7-14所示,上部分为热交换器,下部分为储冰箱使水冷却获得冰水。该系统为整体式结构的便携式系统,可以直接安放在驾驶舱内,不需考虑在发动机舱的安装。

通过热交换器,环境热量通过冰水媒质转移到储冰箱中,储冰箱中的冰融化吸热使冰水保持低温,冰水能够继续起到制冷剂的作用。热交换器参数与储冰箱储冰量的参数经过优化,可以达到最佳比例状态。在不通风的情况下,该系统可以产生大约2.3kW的制冷量。在白天其耗冰量大约为8kg/h,而在晚上大约为5.4kg/h。

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图7-14 冰水制冷系统(www.daowen.com)

3.热泵空调系统

由永磁直流无刷电机直接驱动的电动车热泵空调系统,较好地解决了电动车的制热问题,其工作模型如图7-15所示。

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图7-15 热泵空调系统图

该空调系统工作原理:当空调系统需要运行在制冷模式时,通过四通换向阀的动作,使得从压缩机流出的制冷剂按照图中实线指示的方向运行,通过鼓风机将冷风吹入室内,实现车内制冷。当空调系统需要运行在制热模式时,同样通过四通换向阀的动作,使得从压缩机出口流出的制冷剂按照图中虚线指示的方向运行,实现车内制热。可以看出,该热泵空调系统与普通空调系统的整体架构不同。其区别在于,增加了可改变制冷剂流向的四通换向阀,且采用了允许双向流动的膨胀阀。但当该系统工作在制热工况下,系统从除霜模式转换为制热模式时,风道内换热器上的冷凝水将迅速蒸发,在车辆的前风窗玻璃上结霜,从而影响驾驶安全性。

宝马i3纯电动车便采用了热泵系统。热泵换热器安装在冷却液泵和电加热器之间。通过采用该系统,使该车型的电加热器的电能消耗明显减少。图7-16是热泵控制器的系统图。

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图7-16 热泵控制器的系统图

1—热泵控制器 2—电动冷却液泵(12V) 3—EKK和冷凝器之间的制冷剂截止阀 4—EKK和热泵换热器之间的制冷剂截止阀 5—冷凝器和储液干燥器之间的制冷剂截止阀 6—热泵换热器电控膨胀阀(EXV)和储液干燥器之间的制冷剂截止阀 7—蒸发器电控膨胀阀(EXV) 8—高电压蓄电池冷却回路电控膨胀阀(EXV) 9—热泵换热器电控膨胀阀(EXV) 10—制冷剂温度传感器1 11—制冷剂温度传感器2 12—制冷剂温度传感器3 13—制冷剂压力-温度传感器1 14—制冷剂压力-温度传感器2 15—电加热器

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