新能源第十六章

1、本章要求本章要求: :1.了解電動汽車空調(diào)的制冷方式；2.知道汽車空調(diào)壓縮機(jī)類型；3.熟悉空調(diào)制冷/制熱方式；4.知道電動變排量渦旋式制冷壓縮機(jī)原理；5.了解Prius空調(diào)系統(tǒng)基本特征。第十六章第十六章 電動汽車空調(diào)系統(tǒng)電動汽車空調(diào)系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 電動汽車空調(diào)的制冷方式電動汽車空調(diào)的制冷方式一、汽車空調(diào)壓縮機(jī)大致分為三類一、汽車空調(diào)壓縮機(jī)大致分為三類 ()傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)驅(qū)動的類型 ()使用發(fā)動機(jī)和電動機(jī)驅(qū)動的混合動力型，混合動力汽車空調(diào)壓縮機(jī)，對于面向需要提高現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)效率、實現(xiàn)小型化的汽車廠商，供應(yīng)的是借助傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)傳動帶傳動類型的壓縮機(jī)，面向以發(fā)動機(jī)為主體、電動機(jī)為輔的車輛(Mild-HEV

2、弱混)供應(yīng)的是帶傳動和電動機(jī)驅(qū)動兼顧的混合式壓縮機(jī)。()單純使用變頻電動機(jī)驅(qū)動的類型，對于以電動機(jī)為主體(Strong-HEV強(qiáng)混、EV電動)的車輛，則供應(yīng)電動壓縮機(jī)。二、汽車空調(diào)的電動制冷系統(tǒng)的組成二、汽車空調(diào)的電動制冷系統(tǒng)的組成 主要由純電動或混合動力汽車的混動壓縮機(jī)、冷凝器、貯液干燥器、膨脹閥、蒸發(fā)箱和控制電路等組成。 低壓管路:從節(jié)流閥出口至壓縮機(jī)入口，沿程有蒸發(fā)箱、低壓加注口、積累器。高壓管路:從壓縮機(jī)出口至節(jié)流閥入口，沿程有壓縮機(jī)、冷凝器、干燥器、高壓加注口中、高低壓開關(guān)、節(jié)流閥。如下圖。汽車空調(diào)的電動制冷系統(tǒng)的組成汽車空調(diào)的電動制冷系統(tǒng)的組成三、汽車空調(diào)的電動制冷系統(tǒng)部件功能三、

3、汽車空調(diào)的電動制冷系統(tǒng)部件功能壓縮機(jī)壓縮機(jī)-把低溫、低壓的氣態(tài)的制冷劑吸入壓縮成高溫、高壓液態(tài)制冷劑,以跟外界空氣形成溫差。 冷凝器冷凝器-經(jīng)過冷凝器專用風(fēng)扇或發(fā)動機(jī)散熱器風(fēng)扇把高溫、高壓制冷劑的熱量散至周圍空氣，制冷劑降溫。干燥器干燥器-用來除去制冷劑中的水分。高壓加注口高壓加注口-用于加制冷劑或?qū)苈烦檎婵沼?。?jié)流閥節(jié)流閥( (膨脹閥膨脹閥)-)-即一個可變或固定截面小孔，把高壓制冷劑節(jié)流霧化，經(jīng)蒸發(fā)箱吸收車內(nèi)空氣熱量，在鼓風(fēng)機(jī)的作用下，蒸發(fā)箱吸收車內(nèi)熱量，變成低溫、低壓的氣態(tài)，積累器用來儲存制冷劑防止從蒸發(fā)箱出來的不是氣態(tài)而液擊壓縮機(jī)，低壓加注口-用于加制冷劑或?qū)苈烦檎婵沼?。第二?jié)第二

4、節(jié) 空調(diào)制熱方式和空調(diào)壓縮機(jī)空調(diào)制熱方式和空調(diào)壓縮機(jī)一、空調(diào)制冷一、空調(diào)制冷/ 制熱方式制熱方式 . 半導(dǎo)體式制冷半導(dǎo)體式制冷/ 制熱制熱 （1）半導(dǎo)體制冷又稱電子制冷，或者溫差電制冷?；驹頌椋喊雽?dǎo)體制冷器的基本器件是熱電偶對，即把一只N型半導(dǎo)體和一只P型半導(dǎo)體連接成熱電偶，通上直流電后，在接口處就會產(chǎn)生溫差和熱量的轉(zhuǎn)移，在電路上串聯(lián)起若干對半導(dǎo)體熱電偶對，而傳熱方面是并聯(lián)的。這樣就構(gòu)成了一個常見的制冷熱電堆，借助于熱交換器等各種傳熱手段，使熱電堆的熱端不斷散熱并且保持一定的溫度 而把熱電堆的冷端放到工作環(huán)境中去吸熱降溫，這就是半導(dǎo)體制冷的原理。 （2）半導(dǎo)體制冷片的溫差范圍從正溫90到負(fù)

5、溫度130都可以實現(xiàn)。 從空調(diào)技術(shù)成熟性和能源利用效率比較來看，對于半導(dǎo)體制冷片技術(shù)的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)，目前存在著熱電材料的優(yōu)值系數(shù)較低，制冷性能不夠理想，并且熱電堆產(chǎn)量受到構(gòu)成熱電元件元素產(chǎn)量的限制，不具備電動汽車空調(diào)節(jié)能高效的要求，這使得電動汽車空調(diào)更傾向于選用節(jié)能高效的熱泵型空調(diào)，該技術(shù)方案對于不同類型電動汽車通用性較好，并且對整車結(jié)構(gòu)改變較小，是將來電動汽車空調(diào)發(fā)展趨勢。 . 熱泵型空調(diào)系統(tǒng)制冷熱泵型空調(diào)系統(tǒng)制冷/ 制熱制熱 （1）熱泵型空調(diào)系統(tǒng)是在原有燃油汽車上進(jìn)行改進(jìn)的，壓縮機(jī)是由永磁直流無刷電動機(jī)直接驅(qū)動，系統(tǒng)的工作原理圖如圖所示。 熱泵系統(tǒng)工作原理圖(由于客車空間大，所以多用于

6、客車) （2）目前，熱泵型電動汽車空調(diào)最大的問題是低溫制熱，這個難題已從以下幾個角度得以解決:開發(fā)更高效的直流渦旋壓縮機(jī)，開發(fā)控制更精準(zhǔn)、更節(jié)能的硅電子膨脹閥，采用高效的過冷式平行流冷凝器，改善微通道蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)，使制冷劑蒸發(fā)更均勻。 汽車空調(diào)熱泵系統(tǒng)與普通的家用空調(diào)比較相近，是相對普通家用空調(diào)的一種使用場合的擴(kuò)展。 . . 駐車加熱器制熱駐車加熱器制熱 駐車加熱器的工作原理:遙控器或定時器給ECU 一個起動信號，計量油泵從油箱泵油并以脈沖形式將燃油打到燃燒室前的金屬氈上，筆狀點(diǎn)火器加熱到900左右，將噴濺的細(xì)小油滴氣化，空氣由燃燒空氣鼓風(fēng)機(jī)吸入，與汽油混合后并點(diǎn)燃，火焰將熱能傳遞給發(fā)動機(jī)冷卻液

7、，電動循環(huán)水泵推動冷卻液循環(huán)進(jìn)入蒸發(fā)箱內(nèi)散熱器，鼓風(fēng)機(jī)吸入使車內(nèi)冷空氣通過散熱器，把變熱的空氣鼓入車內(nèi)。 . . PTCPTC加熱器的電制熱方式加熱器的電制熱方式 若電動汽車采用加熱器的電制熱方式時,加熱器一般配置在駕駛席和副駕駛席之間的地板下方, 加熱器由可用電發(fā)熱的PTC(Positive Temperature Coefficient)加熱器元件,將提供的熱量傳送至散熱劑(冷卻液)的散熱扇、散熱劑流路和控制底板等組成,因要求加熱器要有較高的制熱性,因此,電源使用的是驅(qū)動電動機(jī)的鋰離子充電電池的高壓,而非輔助電池(12), 如果是純電動汽車(EV)專用產(chǎn)品,也可以不使用冷卻液,直接用鼓風(fēng)機(jī)

8、吹送經(jīng)PTC加熱器加熱的暖風(fēng). 二、電動變排量渦旋式制冷壓縮機(jī)二、電動變排量渦旋式制冷壓縮機(jī)1.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 如圖所示，電動變頻壓縮機(jī)包含一對螺旋線纏繞的固定蝸形管和可變蝸形管、無刷電動機(jī)、油擋板和電動機(jī)軸。 電動變頻壓縮機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu). . 工作原理工作原理（）吸入過程在固定蝸形管和可變蝸形管間產(chǎn)生的壓縮室的容量隨著可變蝸形管的旋轉(zhuǎn)而增大，這時，氣態(tài)制冷劑從進(jìn)風(fēng)口吸入。（2）壓縮過程吸入步驟完成后，隨著可變蝸形管繼續(xù)轉(zhuǎn)動，壓縮室的容量逐漸減小，這樣，吸入的氣態(tài)制冷劑逐漸壓縮并被排到固定蝸形管的中心了，當(dāng)可變蝸形管旋轉(zhuǎn)約兩周后，制冷劑的壓縮完成。（3）排放過程氣態(tài)制冷劑壓縮完成而壓力較高時，通過按

9、壓排放閥，氣態(tài)制冷劑通過固定蝸形管中心排放口排出。如下圖所示電動變頻渦旋壓縮機(jī)工作原理第三節(jié)第三節(jié)PriusPrius空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)一、空調(diào)變頻器一、空調(diào)變頻器 如圖所示，變頻器總成中的空調(diào)變頻器內(nèi)部圖所示:變頻器總成中的空調(diào)變頻器為空調(diào)系統(tǒng)中電動變頻壓縮機(jī)供電,變頻器將HV蓄電池的額定電壓DC 201.6V 轉(zhuǎn)換為AC201.6V來為空調(diào)系統(tǒng)中的壓縮機(jī)供電。 變頻器總成中的空調(diào)變頻器內(nèi)部圖 1.1.電動變頻壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制電動變頻壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制如下圖所示電動變頻壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制電動變頻壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制2.新款新款Prius的空調(diào)系統(tǒng)的改進(jìn)的空調(diào)系統(tǒng)的改進(jìn)()新系統(tǒng)采用了ES18型電動變頻壓縮機(jī)；

10、()所有車型都將自動空調(diào)系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)配置而采用；()新系統(tǒng)采用了鼓風(fēng)機(jī)脈沖控制器；()車內(nèi)溫度傳感器增加了濕度傳感器功能；()采用了緊湊、輕型和高效的電動水泵；()采用了模糊控制功能來計算要求的出風(fēng)口溫度(TAO:出風(fēng)口溫度)和自動空調(diào)控制系統(tǒng)的鼓風(fēng)量。二、系統(tǒng)圖和主組件位置圖二、系統(tǒng)圖和主組件位置圖主組件位置圖三、空調(diào)其他部件介紹三、空調(diào)其他部件介紹1.1.蒸發(fā)器蒸發(fā)器新車型采用了RS(改良型條狀)蒸發(fā)器 在蒸發(fā)器裝置的頂部和底部有儲液罐并使用了微孔管結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到增強(qiáng)了導(dǎo)熱性、散熱更集中、使蒸發(fā)器更薄的效果。2.2.暖風(fēng)機(jī)芯暖風(fēng)機(jī)芯采用SFA(直吹鋁制)暖風(fēng)機(jī)芯，與傳統(tǒng)SFA暖風(fēng)機(jī)芯是同樣

11、的直吹(全程吹風(fēng))型暖風(fēng)機(jī)芯。3.PTC3.PTC暖風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)脈沖控制器暖風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)脈沖控制器如圖所示，2個PTC(正溫度系數(shù))暖風(fēng)機(jī)安裝在暖風(fēng)機(jī)芯上，電流通過PTC元件來加熱流經(jīng)散熱片的空氣。三、空調(diào)其他部件介紹三、空調(diào)其他部件介紹4.4.冷凝器，冷凝器，新款Prius保留了舊款Prius的分級制冷冷凝器。5.5.水泵，水泵， Prius系統(tǒng)采用了電動水泵。6.6.車內(nèi)溫度和濕度傳感器車內(nèi)溫度和濕度傳感器如圖所示，濕度傳感器被加入到了車內(nèi)溫度傳感器中，通過檢測車內(nèi)的濕度，這個功能優(yōu)化了空調(diào)系統(tǒng)操作期間的除濕效率。7.7.空氣過濾器空氣過濾器鼓風(fēng)機(jī)裝置內(nèi)的空氣過濾器(標(biāo)準(zhǔn)型粒子過濾器)能夠除去粉塵。四、自診斷四、自診斷 空調(diào)ECU具有自診斷功能，它以故障碼的形式將所有操作故障存儲在空調(diào)系統(tǒng)存儲器中，通過操作空調(diào)控制開關(guān)，存儲的故障碼可顯示于復(fù)式顯示器上，由于診斷結(jié)果的存儲由蓄電池直接提供電能。所以，在點(diǎn)火開關(guān)