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纯电动汽车（BEV）除动力系统外，其余系统与传统燃油车类似，本篇文章主要讲述电动汽车的空调系统。空调系统
汽车空调的功能是把车厢内的温度、湿度、空气清洁度及空气流动性保持在使人感觉舒适的状态。在各种气候环境条件下，电动汽车车厢内应保持如传统汽车般的舒适状态，以提供舒适的驾驶和乘坐环境。因此，一套节能高效的空调系统对电动汽车起着至关重要的作用。电动汽车空调与传统汽车空调的区别
普通燃油车加满油一次可行驶～km，而电动汽车充满电续驶里程通常只有～km甚至更短，且充电时间长达8～9h，甚至更长。空调作为电动汽车辅助系统中耗能最大的部分，在制冷或者取暖条件下，将会对电动汽车行驶里程产生很大的影响。因此开发新型节能空调对提高电动汽车续驶里程有一定的帮助。对电动汽车空调而言，蓄电电池冷却也是一个问题，蓄电池只有在恒定的温度下工作才能保证高效的能量密度与使用寿命，故必须有一部分冷量用于冷却蓄电池。同时，由于电动汽车电动机运转效率高，可以利用的余热非常少，因此，电动汽车空调的制热也是一个重要课题。目前传统燃油汽车空调系统，制冷主要采用发动机驱动的蒸汽压缩式制冷系统进行降温，而制热主要采用燃油发动机产生的余热。而对于电动汽车中的纯电动汽车以及燃料蓄电池来说，没有发动机作为空调压缩机的动力源，也不能提供作为汽车空调冬天制热用的热源，因此无法直接采用传统汽车空调系统的方案。但电动汽车上拥有高压直流电源，因此，采用电动热泵型空调系统，压缩机采用电动机直接驱动，成为电动汽车可行的解决方案。传统汽车空调制冷系统一般为蒸汽压缩式系统，利用制冷剂的相态变化达到吸热或者放热的目的，从而实现制冷，其组成主要为空调压缩机、风冷式冷凝器、风冷式蒸发器、热力膨胀阀、储液器及连接软管等。压缩机通过带轮和离合器与发动机主轴相连获得压缩动力，压缩后的高温高压制冷剂蒸气通过冷凝器与车室外空气换热冷却冷凝，经节流阀节流降压后进入蒸发器，在蒸发器内吸热蒸发，从而获得冷量。采用压缩式的电动汽车空调系统与传统汽车空调系统并无本质区别，其主要不同点如下：
(1)电动汽车没有发动机的余热可以利用，需采用热泵型空调系统或辅助加热器。
(2)电动空调压缩机采用电动机直接驱动，这对压缩机的高转速性和密封性要求较高。
(3)电动汽车空调除了给车厢提供冷量外，还需要供给一部分冷量用于冷却蓄电池，因为蓄电池必须在恒定的温度范围内才能高效工作。
电动压缩机制冷与电加热器制热混合调节空调系统
在该方案中，制冷由电动机驱动压缩机实现，制热由专门加热装置来实现。与热泵式空调系统相比，该方案对整车结构的改变较小，只需用电动压缩机替代机械式压缩机即可实现。丰田普锐斯轿车采用的就是该种方案，其制冷工况通过采用电动空调实现，暖风为PTC暖风，制冷、制热迅速。动力电池组的直流电经逆变器后为空调压缩机驱动电动机供电，空调电动机带动压缩机产生制冷效果。控制器将传感器送来的电池组电量信号以及温度控制信号进行处理后，通过输出端控制驱动逆变器，从而通过驱动电动机控制压缩机的功率和转速。目前市面上的电动汽车多采用加热器的电制热方式，加热器一般配置在驾驶席和副驾驶席之间的地板下方。加热器由可用电发热的PTC(PositiveTemperatureCoefficient,PTC，即正温度系数)加热器元件、将加热器元件的热量传送至散热剂(冷却液)的散热扇、散热剂流路和控制底板等组成。因要求加热器要有较高的制暖性，因此，电源使用的是驱动电动机的锂离子充电电池的高压电源，而非辅助电池(12V)。如果是纯电动汽车专用产品，也可以不使用冷却液，直接用鼓风机吹送经PTC加热器加热的暖风。由于要制造的加热单元要使用动力电池的高电压，用少量放热元件产生大量热量，因此，需要丰富的设计和制造技术经验。加热器机身内部有板状加热器元件，通过在元件两侧通入散热剂提高散热性。加热器元件采用了普通的PTC元件，电阻值会随着热敏电阻本体温度的变化呈现出阶跃性的变化，PTC元件夹在电极中间，具有电阻随元件温度改变的性质。在低温区，电阻低，电流流通产生热量，随着温度升高，电阻逐渐增大，电流难以流通，发热量随之降低。PTC元件的特性符合汽车的制暖性能要求，即具备在低温区的高制暖性能。PTC实物如图4-3所示，其特性曲线如图4-4所示。发动机车的制暖系统由发动机、冷却液、加热芯和送风的鼓风机电动机组成。吸收发动机热量而温度升高的散热剂在加热芯内部流过，车内冷空气从加热芯外部流过，为车内制暖。所以只要有冷却液式的加热器和电动水泵就能实现制暖。
此外，目前加热器的ECU与空调系统整体是各自独立的，故也可将ECU与加热器融为一体。汽车厂商努力为EV配备了多个加热器元件，可以使其制暖能力提高到与发动机车相当。但是，为了尽量把电池容量用于提高续驶里程，汽车厂商在设计时对制暖耗电进行了抑制。
热泵型电动汽车空调系统
在理论上，制冷循环逆转可以用于制暖。但在环境温度低的情况下，制暖性能会下降，无法满足在低温区汽车的制暖性能要求。利用电动压缩机压缩冷媒并使其循环，行驶时，冷媒在冷凝器中受风冷却，而且在冬天，当冷凝器(制暖时改为蒸发器)结霜时，制暖性能也难以发挥。这就需要考虑增加为冷凝器(制暖时为蒸发器)加温除霜的系统。制暖原本在某些情况下需要比制冷具有更高的性能。例如，在冬天制暖行驶时，为防止车窗起雾一般会导入车外空气。汽车因在行驶的同时要向车外排放加热了的空气，故此时制暖需要比制冷具有更高的性能。热泵型空调具备电动汽车空调节能高效的要求，对于不同类型的电动汽车，其通用性较好，并且对整车结构改变较小，是将来电动汽车空调的主要发展趋势。热泵型空调系统是在原有燃油汽车上进行改进的，压缩机是由永磁直流无刷电动机直接驱动的，系统的工作原理如图4-5所示。该系统与普通的热泵型空调系统并无本质区别，由于在电动车上使用，压缩机等主要部件有其特殊性，而且在国外，热泵技术已经具备了一定的基础。该技术最大的优点就是制冷、制热效率高。全封闭电动涡旋压缩机系统是由一个直流无刷电动机驱动，通过制冷剂回气冷却的系统，具有噪声低、振动小、结构紧凑、质量轻等优点。在测试条件为环境温度40°C、车内温度27℃、相对湿度50%的工况下，系统稳定时它能以1kW的能耗获得2.9kW的制热量；在-10℃～40C的环境温度下，均能以较高的效率为电动汽车提供舒适的驾乘环境。若能在零部件技术上得到改进，相应效率还可以得到提高。目前热泵型电动汽车空调最大的瓶颈是低温制热问题，尤其是在我国的东北地区，这也是将来该行业研究的难题之一。为了使热泵型电动汽车空调更节能高效，一般从以下几个角度去着重解决：开发更高效的直流涡旋压缩机；开发控制更精准、更节能的硅电子膨胀阀：采用高效的过冷式平行流冷凝器；改善微通道蒸发器结构，使制冷剂蒸发更均匀。此外，电动汽车开门的次数以及在行车中受车速、光照、怠速等因素的影响，空调湿热负荷大。压缩机乃至整个空调系统都要适应这种多因素变化工况，因此热泵型电动汽车空调系统变工况设计尤为重要。汽车空调热泵系统与普通的家用空调比较接近，是对普通家用空调使用场合的一种扩展。为防止制热时因除霜导致室内舒适性下降，采用了热气旁通不间断制热除霜方式。除霜时，运行原理与制热基本相同，只是将融霜电磁阀打开，使从压缩机出来的高温高压的过热气体有一部分被分流到室外换热器的入口，迅速把室外换热器的温度提高到0℃以上，融掉室外换热器上的霜层，使换热器保持良好的换热效率。以上就是本期的全部内容，如果有不同的见解或疑问欢迎私信交流。
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参考资料：
周华英、陈晓宝，等.纯电动汽车结构与原理，北京理工大学出版社，
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