电动汽车热泵空调系统设计与实验

1、大多数纯电动汽车的空调暖风开关的设计是什么样子的？

简要说一下传统的汽车是怎么取暖和制冷的吧，传统的内燃机驱动的汽车的制冷方式是用发动机来驱动空调的压缩机来实现制冷的，这也是在开空调的时候发动机的功率会下降的原因，而取暖则大多是利用发动机的冷却液的热量通过热交换的方式来实现的。
而纯电动的汽车由于没有发动机的冷却系统，因此对于取暖这个功能而言，就只能采用辅助制热的方式比如采用下图的电热管加热，感觉和烧开水以及电吹风的原理类似，只是加热的方式稍有不同，都是对空气直接加热，然后在吹入驾驶室，除此之外还有PTC加热和热泵加热等方式。其实辅助加热这种方式内燃机汽车也有使用，只是多用于客车和载货汽车。这种加热方式也会消耗汽车的电能，影响汽车的续航里程。

2、纯电动车上有了TA 就可以大胆的开暖气了？

在众多车企因疫情原因损失惨重的2月份里，特斯拉Model 3却以破万的销量成绩荣登了新能源车销量榜的冠军，而不久之后也将国产的特斯拉Model Y不仅继承了特斯拉Model 3的优点，还将拥有更大的车内空间、更好的乘坐舒适性，并且还首次搭载了特斯拉最新的专利技术---热泵空调。

● 热泵空调能为电动车带来什么？

电动车的续航问题是人们最关注的点之一，各大车厂在设计电动车的时候除了在最基础的“电池加大”方面做文章之外，另外一点最重要的就是在节能方面做功夫，确保车辆效率最大化。而热泵空调也正是电动汽车在节能方面的一个重点步骤，他的作用就像是赛车轻量化中的全车内饰拆除一样。

众所周知，因为纯电动车没有发动机，也就没办法想燃油车一样利用发动机的余热作为暖气的热源，所以大部分纯电动车的暖气普遍都是依靠PTC板产生的热量来实现，它的工作原理就跟家里的取暖器类似。虽然其结构简单且制热效果好，但它的能耗非常高，一般在纯电动车上常见的PTC板最大功率可以达到5~6kw，在使用暖气时非常耗电，进而明显影响续航里程。

例如早期一些续航里程本身就不长的纯电动车，在需要使用暖气的寒冷地区，其本身的电池活性就不高，再加上使用耗电量大的制暖设备，就会直接让续航里程打“骨”折。

而热泵空调的制热方式则完全不同，与PTC板的最大区别就是效率更高、能耗更低。

● 热泵空调的原理

先要了解热泵空调，我们需要明白它的原理。其实热泵空调的原理并不复杂，它就像是一个抽水机一样，将原本要往低处流动的水抽上高处，热泵将会把热量从温度高的地方“抽”到温度低的地方。压缩机将会派出高压蒸汽，经过转换阀门进入到冷凝器内，蒸汽也将转换为液态，液体将会流入蒸发器中，蒸发器将会进行吸热处理，对车内空间进行降温。打个比方就是夏天车主上车打开空调之后，热泵就会将车内的热“抽”出车内，再将外界的热量通过压缩机转换为冷气输送到车内。

而制热工况则正好相反，在天冷的时候车主对车厢进行加热处理，电动压缩机将外部环境的热量进行一个“抽”送动作，空调开始对车内进行制热。而制热的过程也正是与制冷过程相反的将车外热源“抽”进车内对车厢进行升温取暖。总而言之这套系统无论在制冷还是制热的情况下都只能对热量进行一个传送转换作业，并非传统PTC板的制热动作。

整个热泵空调系统由四个核心零部件组成，分别是：车外换热器、车内换热器、四通换向阀和电子膨胀阀。以制热工况为例，车外换热器从外部环境吸取热量进入系统，低压空气被压缩升温，再进入车内的换热器将车内空气加热，最后送进车厢内部。

总结为一句话就是：热泵空调的工作过程是一个运输热量的过程，即把热量从一个地方搬运到另外一个地方，无论是制热还是制冷，热泵技术都能实现。并且根据相关实验测试显示，热泵的效能系数比PTC板高出2-3倍，在电动车上可以有效延长20%左右的续航里程。

不过热泵空调也是有局限性的，一般来说，在外界温度低于-10℃时，热泵从外界获取热量的效率会明显降低。因为外界的热量本身已经太低了，没有什么热量能够从外部“搬”到车内了，所以此时空调的制热主要还是需要靠PTC板来辅助加热，但总的来说，其综合能耗还是要比纯PTC板制热的方式要低不少。

● 搭载热泵空调的纯电动车并不止特斯拉

其实特斯拉并不是第一个吃螃蟹的人，宝马i3、捷豹I-PACE、奥迪 e-tron、荣威Marvel X、蔚来ES6等都搭载有热泵空调，其结构基本都是上面文章所介绍的形式（热泵空调+PTC板辅助）。而从本次特斯拉公布的新专利可以看出，特斯拉Model Y上搭载的热泵空调又经过了优化设计。

虽然其本质仍然是热泵空调+PTC板辅助制热，但其PTC板采用了和传统燃油车相同的12V电压驱动，同时Model Y也单独配置有一个12V的蓄电池，相对来说这个PTC板的功率和成本都不高。

除此之外，特斯拉还设计了一种更加复杂的八通换向阀，相比其它车型上普遍采用的四通换向阀能够获得更多热量。

举例来说，特斯拉在低温环境下，可能只需要在车辆刚刚启动时采用PTC板制热，等到车辆运行之后基本就不需要PTC板制热了，此时热泵会自动从电机、电控、电池包等主要产热部件摄取热量输送到乘员舱。

这套系统说起来简单，但要实现起来其实非常复杂。这需要电脑极其精确的控制，在不同的外部环境和工况下，判断PTC板与热泵什么时候同时工作、什么时候独立工作、在不同的工作模式下需要通过哪些管道来导热等等。

总而言之，特斯拉就是通过自己强大的技术整合更多原本无法获取的热源，包括驱动系统运行、电池放电时本身产生的一定热量，尽量减少需要使用PTC板来辅助制热的工况。

● 写在最后

作为现阶段为数不多的能够降低能耗、提升续航的手段，相信未来会有更多新的纯电动车会选择搭载热泵空调系统，而有了特斯拉的前车之鉴，越来越多的车企也将会对热泵空调系统的硬件和软件进行不断的优化。希望在不久的将来，纯电动车的用户们不会再为了续航在寒冷的冬天强忍着不开暖气。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

3、新能源汽车的空调制冷剂系统跟普通车一样吗？

汽油车开启空调后，百公里的油耗会增加1-2L，在怠速情况下开空调的油耗为1-2L/h；而电动汽车的是电池组分别对空调系统和动力系统供电，并不会增加电动机的负担，无论以任何速度行驶，空调每小时的耗电量都是1.62kwh。同样在静止情况下开空调1小时，电动汽车比汽油车省5-10元左右。

空调，费电是不争的事实。这里咱们得跟实际生活联系起来，带入到实际情境中更有意义：如果上下班来回总路程是50km，按照北京这路况，基本得开2个小时左右，这期间咱们使用空调的时间起码1个小时，这就要求电动车主每天得为空调富余出4%左右的电量，即10公里以上的续航里程，占到了总路程的20%！这意味着原本满电能开5-6天的电动车，使用空调的话就只能开4-5天了！我们还是建议电动车主合理使用空调，尤其是续航衰减明显的冬天!

电动汽车空调耗电吗：制冷系统

半导体制冷又称为热电制冷，是固态制冷技术，它不用制冷剂，没有运行件。其热电堆起着压缩式制冷压缩机的作用，冷端及其热交换器则相当于压缩式制冷蒸发器，而热端及其热交换器相当于冷凝器。通电时自由电子和空穴在外电场的作用下，离开热电堆的冷端向热端移动，相当于制冷剂在压缩机中的压缩过程。在电热堆的冷端，通过热交换器的吸热，同时产生电子-空穴对，相当于制冷剂在蒸发器内的吸热和蒸发。在电热堆的热端，发生电子-空穴对的复合，同时通过热交换器散热，相当于制冷剂在冷凝器中的发热和凝结。

热电空气调节具有以下特点：热电元件工作需要直流电源；改变电流方向即可产生制冷、制热的逆效果；热电制冷片热惯性非常小，制冷时间很短，在热端散热良好、冷端空载的情况下，通电不到1min，制冷片就能达到最大温差；调节组件工作电流的大小即可调节制冷速度和温度，温度控制精度可达0.001℃，并且容易实现能量的连续调节；在正确设计和应用条件下，其制冷效率可达90%以上，而制热效率远大于1；体积小、重量轻、结构紧凑，有利于减小电动汽车的整备质量；可靠性高、寿命长并且维护方便；没有转动部件，因此无振动、无摩擦、无噪声且耐冲击。

电动汽车空调耗电吗：暖风系统

燃油汽车空调系统的暖风热源主要由发动机冷却液提供，而电动汽车的暖风系统与之不同。电动汽车空调系统暖风常见的方案如下：

①热泵。由传动带驱动的直流无刷电动机的电动汽车热泵式空调系统工作原理如图所示。空调系统的制冷/制热模式由四通换向阀转换，实线箭头表示制冷工况，虚线箭头表示制热工况。从原理上讲，该系统与普通的热泵空调并无区别，但是用于电动汽车上，其专门开发了双工作腔滑片压缩机、直流无刷电动机和逆变器控制系统。在热泵工况下，系统从融霜模式转为制热模式时，风道内换热器上的冷凝水将迅速蒸发，在风窗玻璃上结霜，影响驾驶的安全性。

②PTC电加热器。PTC电加热器是采用PTC热敏电阻元件为发热源的一种加热器。PTC热敏电阻通常是用半导体材料制成的，它的电阻随湿度变化而急剧变化，当外界温度降低，PTC电阻值随之减小，发热量反而会相应增加。按材质可以分为陶瓷PTC热敏电阻和有机高分子PTC热敏电阻。用于空调辅助电加热器的是陶瓷PTC热敏电阻。PTC热敏电阻元件因具有随环境温度高低的变化，其电阻值随之增加或减小的变化特性，所以PTC加热器具有节能、恒温、安全和使用寿命长等特点。

4、余热空调及复合热泵空调系统适用于哪种电动汽车？

这款空调适合哪种电动汽车？暂时还没有研究过，所以不太确定的呀。

5、电动汽车空调系统如何运作

一般来说，电动不是指电驱动压缩机，而是控制方式。汽车空调的控制方式有三种： 1. 机械式/手动 控制器， 用拉索控制风门和循环模式 2. 电动 控制器，用伺服电机驱动风门和循环模式 3. 自动 控制器，用电脑模块，自动根据温度设定值即环境状态控制各个风门、循环模式及风速。

6、电动汽车汽车的空调系统跟传统汽车一样吗？

电动空调是为抄新能源车（主要是电动车）开发的，与传统汽车空调压缩机最大的区别是自带电机结构驱动和控制器进行控制，只需接入电源和控制信号。当然其动力依赖于电动车的电池，如果电动车能解决目前其电池能量密度不高及不稳定的缺陷的，电动空调大有发展空调。目前情况下，传统压缩机还是比较实用和成熟。

7、纯电动汽车的空调原理是什么？

空调原理：是根据各传感器检测到车内的温度、蒸发器温度、发动机冷却液温度以及其他有关的开关信号等输出控制信号，控制散热器风扇、冷凝器风扇、压缩机离合器、鼓风机电动机及其空气控制电动机的工作状态，实现自动控制车内温度。

详细解释：

汽车空调自动温度控制ATC，俗称恒温空调系统。一旦设定目标温度，ATC系统即自动控制与调整，使车内温度保持在设定值。空调系统由车内温度传感器、车外空气温度传感器、蒸发器温度传感器、阳光传感器、空气控制电动机、加热器和冷凝器风扇、车内控制装置组成。

空调制冷系统是由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀、蒸发器和鼓风机等组成各部件之间采用铜管（或铝管）和高压橡胶管连接成一个密闭系统。

(7)电动汽车热泵空调系统设计与实验扩展资料：

空调类型

1，按驱动方式分为：独立式（专用一台发动机驱动压缩机，制冷量大，工作稳定，但成本高，体积及重量大，多用于大、中型客车）和非独立式（空调压缩机由汽车发动机驱动，制冷性能受发动机工作影响较大，稳定性差，多用于小型客车和轿车）。

2，按空调性能分为：单一功能型（将制冷、供暖、通风系统各自安装，单独操作，互不干涉，多用于大型客车和载货汽车上）和冷暖一体式（制冷、供暖、通风共用鼓风机和风道，在同一控制板上进行控制，工作时可分为冷暖风分别工作的组合式和冷暖风可同时工作的混合调温式。轿车多用混合调温式）。

3，按控制方式分为：手动式（拨动控制板上的功能键对温度、风速、风向进行控制）和电控气动调节（利用真空控制机构，当选好空调功能键时，就能在预定温度内自动控制温度和风量）。

4，按调节方式分为：全自动调节（利用计算比较电路，通过传感器信号及预调信号控制调节机构工作，自动调节温度和风量）和微机控制的全自动调节（以微机为控制中心，实现对车内空气环境进行全方位、多功能的最佳控制和调节）。

8、纯电动汽车怎样解决冷暖空调问题?

一样用电机通过皮带带动空调泵运转，而取暖是用发热管代替汽油车的暖风水箱，效果一样。不过汽车的取暖是不会损耗汽油量（因为汽油汽车本身就必须通过水箱散热，热量不能利用起来做动能，所以热能损耗是无法避免的，暖风是唯一利用此热能所以说油耗没有增加）但是加热管却是耗电。

9、小鹏汽车热泵空调原理？

空调是用的热量转换，把空气流动的和外面的温度，排出去气体变温。

10、电动汽车空调系统的工作原理？

电动汽车与传统汽车在系统构成上存在着差别，不同类型的电动汽车又有不同的特点。纯电动汽车没有发动机作为空调压缩机的动力源，也没有发动机余热可以利用以达到取暖、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比较稳定的余热。接下来电动邦小编就给大家介绍一下电动汽车空调系统的工作原理。
对于混合动力电动汽车来说，发动机由其控制策略决定不能随时作为制冷压缩的动力源。汽车空调对车厢内部空气的调节首要的是调节空气的温度，通过制冷来降低空气温度。根据电动汽车的特点，对于电动汽车来说目前可以选择的制冷空气调节方式主要有热电式制冷、电动压缩机制冷、余热制冷。其中余热制冷可以考虑在燃料电池电动汽车上采用。
电动汽车空调系统：制冷系统