《新能源汽車概論》課件-6新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)

新能源汽車空調(diào)有調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度、濕度、氣流速度、空氣潔凈度等功能，從而為乘客和駕駛員創(chuàng)造新鮮舒適的車內(nèi)環(huán)境，以減輕駕駛員的疲勞度，提高行車安全性。并且可以預(yù)防或去除風(fēng)窗玻璃上的霧、霜和冰雪的功能。新能源汽車空調(diào)的功用衡量汽車空調(diào)性能的主要指標(biāo)有車內(nèi)空氣溫度、濕度、流速和清潔度四個(gè)方面。汽車空調(diào)溫度、濕度、流速和清潔度指標(biāo)1.制冷／制熱能力強(qiáng)

車內(nèi)乘員密度大，產(chǎn)生的熱量多，熱負(fù)荷大；汽車為了減輕自重，隔熱層?。黄嚨拈T窗多、面積大，熱量流失嚴(yán)重；汽車在野外行駛，直接受到太陽(yáng)的照曬、霜雪的冷凍、風(fēng)雨的潮濕，環(huán)境惡劣，千變?nèi)f化。因此，要求汽車空調(diào)能迅速地降溫。2.抗沖擊能力強(qiáng)

汽車在顛簸不平的路面行駛時(shí)，汽車空調(diào)系統(tǒng)承受劇烈、頻繁的振動(dòng)和沖擊，因此，汽車空調(diào)的各個(gè)零部件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和抗震能力。新能源汽車空調(diào)的特點(diǎn)3.結(jié)構(gòu)緊湊

由于汽車本身的特點(diǎn)，要求汽車空調(diào)結(jié)構(gòu)緊湊，能在有限的空間進(jìn)行安裝，并且安裝空調(diào)后，不至于使汽車增重太多，影響其他性能。4.動(dòng)力源多樣

轎車、輕型車、中小型客車及工程機(jī)械，其空調(diào)所需要的動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)汽車的動(dòng)力都是來(lái)自汽車本身的發(fā)動(dòng)機(jī)或新能源汽車高壓電池包高壓電，這種空調(diào)系統(tǒng)叫非獨(dú)立空調(diào)；

對(duì)于大型客車和豪華型大中客車，由于所需制冷量和暖氣量大，一般采用專用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)制冷壓縮機(jī)和設(shè)置獨(dú)立的采暖設(shè)備，故稱之為獨(dú)立式空調(diào)系統(tǒng)。新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)組成

汽車空調(diào)系統(tǒng)由制冷系統(tǒng)、取暖系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)四大部分組成。新能源汽車制冷系統(tǒng)

汽車制冷系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、冷凝器、儲(chǔ)液干燥器、膨脹閥、蒸發(fā)器、連接管路等組成。制冷系統(tǒng)組成新能源汽車制冷系統(tǒng)

汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)是利用相變制冷的原理，通過(guò)消耗一定的動(dòng)力把制冷劑由氣體轉(zhuǎn)變成液體，然后再利用由液體轉(zhuǎn)變成氣體過(guò)程中吸收外部熱量來(lái)達(dá)到汽車制冷的目的。制冷系統(tǒng)原理新能源汽車制冷系統(tǒng)制冷系統(tǒng)原理

1）壓縮過(guò)程

壓縮機(jī)將流經(jīng)蒸發(fā)器的低溫、低壓的氣態(tài)制冷劑壓縮為高溫、高壓的氣態(tài)制冷劑，輸送到冷凝器。2）冷凝過(guò)程當(dāng)制冷劑流經(jīng)冷凝器時(shí)，將高溫、高壓的氣態(tài)制冷劑冷卻，使其變?yōu)橹袦亍⒏邏旱囊簯B(tài)制冷劑，送入儲(chǔ)液干燥器。新能源汽車制冷系統(tǒng)制冷系統(tǒng)原理

3）干燥過(guò)程儲(chǔ)液干燥器將中溫、高壓的液態(tài)制冷劑過(guò)濾，除去制冷劑中的雜質(zhì)和水分，送入膨脹閥，并根據(jù)制冷負(fù)荷情況儲(chǔ)存小部分的制冷劑。4）膨脹過(guò)程膨脹閥將過(guò)濾后的中溫、高壓液態(tài)制冷劑利用節(jié)流原理，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪红F狀的液／氣態(tài)混合物，送入蒸發(fā)器。新能源汽車制冷系統(tǒng)制冷系統(tǒng)原理5）蒸發(fā)過(guò)程低壓霧狀的液／氣態(tài)混合物流至蒸發(fā)器，吸收車內(nèi)周圍的熱量而汽化，達(dá)到制冷的目的。

吸收熱量后的制冷劑再次被壓縮機(jī)吸入進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)持續(xù)制冷的目的。新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)是將冷空氣送入熱交換器，吸收某種熱源的熱量，提高空氣的溫度，并將熱空氣送入車內(nèi)。汽車暖風(fēng)系統(tǒng)的作用如下：（1）與蒸發(fā)器一起共同將空氣調(diào)節(jié)到使人感到舒適的溫度。（2）在寒冷的冬季向車內(nèi)供暖，提高車內(nèi)空氣的溫度。（3）當(dāng)車窗結(jié)霜，影響駕駛員和乘客的視線，不利于行車安全時(shí)，可通過(guò)采暖裝置吹出的熱風(fēng)除霜。新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)暖風(fēng)系統(tǒng)功用及組成新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車主要區(qū)別在于加熱方式不同，以下介紹新能源汽車暖風(fēng)的加熱方式。

1）PTC加熱器的加熱方式純電動(dòng)汽車沒(méi)有傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，沒(méi)有了熱源，因此需要靠PTC加熱器的熱能來(lái)采暖。PTC是正溫度系數(shù)（PositiveTemperatureCoefficient）的英文縮寫(xiě)。利用PTC材料的熱敏特性，制成熱敏開(kāi)關(guān)類產(chǎn)品。利用發(fā)熱類PTC性能穩(wěn)定、升溫迅速、受電源電壓波動(dòng)影響小等特性，制成的各種加熱器產(chǎn)品，已成為金屬電阻絲類發(fā)熱材料最理想的替代產(chǎn)品。目前，已大量應(yīng)用于電動(dòng)汽車暖風(fēng)系統(tǒng)、電動(dòng)汽車除霜機(jī)等。

新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)的加熱方式采用PTC熱敏陶瓷元件，由若干單片組合后與波紋散熱鋁條經(jīng)高溫膠黏結(jié)而成，具有熱阻小、換熱效率高的顯著優(yōu)點(diǎn)。它的最大特點(diǎn)在于安全性，即遇風(fēng)機(jī)故障堵轉(zhuǎn)時(shí)，PTC加熱器因得不到充分散熱，功率會(huì)自動(dòng)急劇下降，此時(shí)加熱器的表面溫度維持限定溫度（一般為240℃左右），從而不致產(chǎn)生電熱管類加熱器表面的“發(fā)紅”現(xiàn)象，從而排除了發(fā)生事故的隱患。PTC加熱器外形展示新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)的加熱方式1）PTC加熱器的加熱方式

PTC加熱器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，如圖所示。（1）加熱器：由2組電熱阻絲并聯(lián)組成，單獨(dú)控制。（2）溫度傳感器：用于檢測(cè)加熱器本體的溫度，控制加熱器導(dǎo)通和切斷。PTC加熱器結(jié)構(gòu)示意圖新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)的加熱方式1）PTC加熱器的加熱方式新能源汽車?yán)鋮s液的作用一方面是給汽車上的容易發(fā)熱的元件（如電機(jī)等）散熱，另一方面是在溫度較低的情況下提供熱能來(lái)供駕駛室采暖。純電動(dòng)汽車沒(méi)有傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，沒(méi)有了足夠的熱源，這樣一來(lái)在溫度較低的情況下僅靠電動(dòng)汽車上的電器元件工作的熱量來(lái)加熱冷卻液是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，無(wú)法給駕駛室提供足夠的溫度。新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)的加熱方式2）加熱絲加熱冷卻液的方式取暖

冷卻液加熱裝置加熱裝置的工作狀態(tài)如下：（1）冷卻液溫度較低時(shí)的工作狀態(tài)如圖所示，加熱絲導(dǎo)通，被加熱的冷卻液在水泵的作用下經(jīng)換向水閥送往散熱器，實(shí)現(xiàn)加熱取暖功能。冷卻液加熱裝置工作狀態(tài)新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)的加熱方式2）加熱絲加熱冷卻液的方式取暖（2）冷卻液溫度較高時(shí)的工作狀態(tài)如圖所示，當(dāng)冷卻液溫度較高時(shí)，加熱絲工作回路斷開(kāi)，加熱絲不共作，停止加熱冷卻液。冷卻液加熱裝置工作狀態(tài)新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)的加熱方式2）加熱絲加熱冷卻液的方式取暖暖風(fēng)加熱系統(tǒng)的另一種實(shí)現(xiàn)方式是熱泵。空調(diào)系統(tǒng)的制冷/制熱模式由四通換向閥轉(zhuǎn)換，實(shí)線箭頭表示制冷工況，虛線箭頭表示制熱工況。從原理上講，該系統(tǒng)與普通的熱泵空調(diào)并無(wú)區(qū)別，但是用于電動(dòng)汽車上時(shí)，專門開(kāi)發(fā)了雙工作腔滑片壓縮機(jī)、直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)和逆變器控制系統(tǒng)。在熱泵工況下，系統(tǒng)從融霜模式轉(zhuǎn)為制熱模式時(shí)，風(fēng)道內(nèi)換熱器上的冷凝水將迅速蒸發(fā)，在風(fēng)窗玻璃上結(jié)霜，會(huì)影響駕駛的安全性。熱泵式空調(diào)示意圖新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)的加熱方式3）暖風(fēng)系統(tǒng)的熱泵實(shí)現(xiàn)方式新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)暖風(fēng)系統(tǒng)工作原理比亞迪E6車型的空調(diào)系統(tǒng)采用機(jī)電一體化壓縮機(jī)制冷及PTC制熱模塊采暖。暖風(fēng)功能通過(guò)約3000W的PTC制熱模塊制熱，制熱效果好，同時(shí)可以調(diào)節(jié)制熱量。新能源汽車空調(diào)控制系統(tǒng)電控單元將根據(jù)駕駛員或乘員通過(guò)空調(diào)顯示控制面板上的按鈕進(jìn)行的設(shè)定，使空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，并根據(jù)各種傳感器輸入的信號(hào)，對(duì)送風(fēng)溫度和送風(fēng)速度及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整，使車內(nèi)的空氣環(huán)境保持最佳狀態(tài)。駕駛員還可以根據(jù)氣候變化通過(guò)選擇送風(fēng)口來(lái)改變車內(nèi)的溫度分布。新能源汽車空調(diào)控制系統(tǒng)

汽車空調(diào)系統(tǒng)中一般設(shè)有一個(gè)或幾個(gè)壓力保護(hù)開(kāi)關(guān)，壓力開(kāi)關(guān)分高壓開(kāi)關(guān)、低壓開(kāi)關(guān)和高低壓組合開(kāi)關(guān)三種?？照{(diào)系統(tǒng)的壓力太高、太低，將會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞空調(diào)壓縮機(jī)，或者會(huì)使制冷系統(tǒng)出現(xiàn)工作異常、蒸發(fā)器表面結(jié)冰等現(xiàn)象。新能源汽車空調(diào)通風(fēng)、凈化與配氣系統(tǒng)

目前，汽車上采用的通風(fēng)方式主要有動(dòng)壓通風(fēng)、強(qiáng)制通風(fēng)和綜合通風(fēng)三種。汽車在行駛過(guò)程中，汽車不同部位與空氣流產(chǎn)生不同的壓力，如圖所示。汽車進(jìn)排氣口位置的選擇取決于車身結(jié)構(gòu)和風(fēng)壓分布狀況，通常進(jìn)氣口設(shè)置在正風(fēng)壓區(qū)，排氣口設(shè)置在負(fù)風(fēng)壓區(qū)，這樣就可借助風(fēng)壓進(jìn)行空氣流動(dòng)?？照{(diào)通風(fēng)系統(tǒng)新能源汽車空調(diào)通風(fēng)、凈化與配氣系統(tǒng)空調(diào)凈化系統(tǒng)

汽車行駛過(guò)程中，粉塵是最大的污染物，空調(diào)凈化系統(tǒng)對(duì)室外空氣中粉塵的凈化，主要采取過(guò)濾除塵和靜電除塵兩種形式。1）過(guò)濾除塵過(guò)濾除塵是在空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)和回風(fēng)口處設(shè)置由無(wú)紡布、過(guò)濾纖維等組成的干式纖維空氣濾清裝置，主要是對(duì)塵埃等顆粒物進(jìn)行過(guò)濾。對(duì)大顆粒塵埃，直接被纖維過(guò)濾裝置攔住，而小顆粒塵埃在隨氣流運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，與過(guò)濾纖維摩擦產(chǎn)生靜電而被吸附在過(guò)濾器表面。

汽車空調(diào)凈化的目的就是除去車內(nèi)有害氣體及粉塵，使車內(nèi)保持清潔舒適的空氣環(huán)境。新能源汽車空調(diào)通風(fēng)、凈化與配氣系統(tǒng)空調(diào)凈化系統(tǒng)2）靜電除塵靜電除塵是在空氣進(jìn)口的過(guò)濾器后面再設(shè)置一套靜電除塵裝置。靜電除塵是利用高壓電極產(chǎn)生高壓電場(chǎng)，對(duì)空氣進(jìn)行電離，使塵粒帶電，然后在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)，沉降在正負(fù)電極上而實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的過(guò)濾除塵。

通過(guò)控制面板上的氣流選擇調(diào)節(jié)撥桿或旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)出風(fēng)口的位置，分別設(shè)置了中央出風(fēng)口、邊出風(fēng)口、腳下出風(fēng)口和風(fēng)擋玻璃除霜出風(fēng)口等不同的出風(fēng)口。1）氣流選擇新能源汽車空調(diào)通風(fēng)、凈化與配氣系統(tǒng)空調(diào)配氣系統(tǒng)

溫度調(diào)節(jié)采用冷暖