电动汽车空调系统的工作原理

来源|热量管理

电动汽车与传统汽车的系统组成有所不同，不同类型的电动汽车具有不同的特性. 纯电动汽车没有将引擎作为空调压缩机的动力源，也无法利用引擎的热量来达到加热和除霜的效果. 燃料电池电动汽车也没有发动机作为空调压缩机的动力源，但是燃料电池发动机可以产生相对稳定的废热. 接下来，我将向您介绍电动汽车空调系统的工作原理.

对于混合动力电动汽车，发动机由其控制策略决定，不能随时用作制冷和压缩的动力源. 汽车空调调节车厢内空气的第一件事是调节空气温度，并通过冷却降低空气温度. 根据电动汽车的特性，当前可用的电动汽车冷却空调方法主要包括热电制冷，电动压缩机制冷和余热制冷. 其中，可以考虑将废热冷却用于燃料电池电动汽车.

电动汽车空调系统: 制冷系统

半导体制冷，也称为热电制冷，是一种固态制冷技术，不使用制冷剂，也不使用活动部件. 热电堆用作压缩制冷压缩机. 冷端及其热交换器等效于压缩制冷蒸发器，而热端及其热交换器等效于冷凝器. 通电后，自由电子和空穴在外部电场的作用下从热电堆的冷端移到热端，这等效于压缩机中的制冷剂压缩过程. 在电热反应器的冷端，通过热交换器吸收的热量还会产生电子-空穴对，这相当于蒸发器中制冷剂的吸收和蒸发. 在电热反应器的热端，电子-空穴对发生重组，热量通过热交换器消散，这等效于冷凝器中制冷剂的生热和冷凝.

热电空调具有以下特征: 热电元件需要直流电源；改变电流方向会产生冷却和加热的反作用；热电冷却片的热惯性很小，冷却时间很短，热端散热良好. 在冷端空载的情况下，冷却板通电不到1分钟即可达到最大温差；通过调节元件的工作电流可以调节冷却速度和温度，温度控制精度可以达到0.001℃，并且容易实现连续的能量调节；在正确的设计和使用条件下，其冷却效率可达到90％以上，加热效率远远大于1；体积小，重量轻，结构紧凑，有利于降低电动汽车的质量；高可靠性和长寿命，易于维护；没有旋转部件，因此没有振动，摩擦，噪音和抗冲击性.

电动汽车空调系统: 加热系统

燃油汽车空调系统的供暖源主要由发动机冷却液提供，但电动汽车的供暖系统有所不同. 电动汽车空调系统供暖的常见方案如下:

①热泵. 图中示出了由传动带和直流无刷电动机驱动的电动汽车热泵空调系统的工作原理. 空调系统的制冷/制热模式由四通换向阀切换. 实线箭头指示冷却条件，而虚线箭头指示加热条件. 原则上，该系统与普通的热泵空调没有什么不同，但是它用于电动汽车，并且专门开发了双腔滑动叶片压缩机，无刷直流电动机和逆变器控制系统. 在热泵运行条件下，当系统从除霜模式转换为制热模式时，风管中热交换器上的冷凝水会迅速蒸发并挡风玻璃上结霜，从而影响驾驶的安全性.

②PTC电加热器. PTC电加热器是一种使用PTC热敏电阻元件作为加热源的加热器. PTC热敏电阻通常由半导体材料制成，其电阻会随着湿度的变化而急剧变化. 当外部温度降低时，PTC电阻会降低，热量也会相应增加. 根据材料，可分为陶瓷PTC热敏电阻和有机聚合物PTC热敏电阻. 用于空调的辅助电加热器是陶瓷PTC热敏电阻. PTC热敏电阻元件具有随环境温度变化电阻值的增减而变化的特性，因此PTC加热器具有节能汽车冷凝器工作原理，恒温，安全，使用寿命长的特点.

电动汽车空调系统: 热泵空调系统的原理

用于空调的辅助电加热器可分为粘结陶瓷PTC加热器和金属PTC管状加热器. 粘合剂陶瓷PTC加热器是一种将多个陶瓷PTC芯片和铝波纹翅片与耐高温树脂粘合剂粘合在一起的加热器. 具有良好的散热性能和稳定的电气性能. 其中，粘合陶瓷PTC加热器分为加热器表面带电型和加热器表面不带电型.

金属PTC管状加热器采用镍铁合金丝作为加热材料，加热管内镶嵌铝翅片汽车冷凝器工作原理，散热效果非常好. 加热器配有温度控制器和热熔断器，使产品更安全，更可靠. 该加热器具有PTC材料的良好特性，一些空调器使用这种加热器作为辅助加热.

③余热+辅助PTC. 利用大功率设备（功率转换，驱动电机，电机控制器等）的工作产生的热量在车辆环境中进行热交换. 当热量不足时，将激活辅助PTC加热器.

这里是对电动汽车空调系统工作原理的介绍. 电动汽车已成为重要的交通工具. 购买汽车时，空调，制冷和制热也是我们选择汽车的重要方面. 毕竟，冷却和加热也需要电源.

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