新能源汽车空调热泵技术应用探讨.docx

新能源汽车空调热泵技术应用探讨

摘要：新能源汽车与国家节能减排的指导战略一致，在能源日益紧张的今天，即可解决民众出行对交通工具的需求，同时可减少车辆运行中对资源的消耗，也不会出现严重的环境污染问题，所以在未来有较大的发展潜力。制冷与制热是汽车空调的主要功能，传统燃油车的制冷制热技术已可非常成熟地利用燃油资源。然而，以往燃油车因技术的限制，虽然可进行制冷与制热的操作，但是存在较大的问题，比如能源利用率低，与我国能源战略的初衷相悖。新能源汽车具有无污染、零排放等优点，新能源汽车空调热泵技术的运用，可显著提高新能源汽车的综合性能，所以该技术在新能源汽车领域备受关注。本文对新能源热泵空调系统的工作模式及热泵空调技术应用状况进行探讨分析，梳理空调热泵的应用内容，探讨其在未来面临的发展机遇及面临的挑战。

关键词：新能源汽车空调热泵技术应用

新能源汽车因使用成本低、静谧、科技感强、环保等多种优点，所以在我国拥有较大的发展趋势。汽车的组成系统较多，其空调系统是汽车上必不可少的组成部分，传统燃油车和新能源汽车都有空调装置，但传统燃油车空调在制冷与制热的效率、环保及能耗方面无法与新能源汽车进行比较。新能源纯电动汽车的空调热泵技术基于工作原理，在传统燃油车基础上，对其压缩机进行变动，采用电动压缩机作为制冷与制热等功能的动力源装置。采用电动压缩机的空调热泵系统在制冷时，与传统燃油汽车的制冷的差异不大，但是制热时制热方式出现巨幅变动。新能源汽车在制热时，热泵空调技术在汽车空调系统中的运用，使得空调系统结构紧凑、能源利用效率提高，这将会成为新能源汽车空调系统较为显著的优势，因此探索研究热泵技术的应用及改进对新能源汽车的发展有较大推动作用。

1热泵空调系统的工作模式

热泵空调技术在新能源领域中的使用频次变高，经过长时间的发展，该项技术经过优化，在具体场域中的运用能力更强。热泵空调技术可通过四通换向阀、冷凝器等装置的运用，让热量转移的方向发生变化，用以达到制热或制冷的目的。热泵空调技术在汽车领域中已经成为一项常用的技术，出于对汽车功能的优化，所以对热泵空调技术的创新也在持续跟进，研究的重点放在四通换向阀的优化，引导研究活动向可靠、简单的方向发展[1]。国产汽车在新能源领域已经发展较长的时间，可引导四通换向阀向可靠、简单的方向进一步发展。目前新能源汽车在制冷与制热方面，选择采用切断阀和换向阀来控制制冷剂流向的方法[2]。比如，在系统进行制冷时，气态制冷剂经压缩机压缩成高压气体排出后，流向四通换向阀，然后进入车外冷凝器被冷却凝结成液态，然后经过干燥器干燥过滤和膨胀阀节流降压后，进入车内蒸发器，在蒸发器内吸收蒸发器其周围空气的热能，从而使得车内空气温度降低。最后制冷剂经四通换向阀流向气液分离器后回到压缩机，然后进入下一循环，以实现循环制冷（如图中蓝色箭头流向）。制热时，气态制冷剂经压缩机压缩形成高压排出后，流过四通换向阀后，进入室内换热器（冷凝器）散热，将热量释放到室内空气中，使车内空气温度上升。然后，系统内制冷剂经过干燥器和膨胀阀之后，进入室外换热器，吸收外界换热器周围空气的热进行气化，再经过四通换向阀和液气分离器后，再次回到空调压缩机，完成制热循环（如图中红色箭头流向），如此反复循环给车内制热。如图1所示。

从热泵空调技术制热的工作过程来看，可将该过程理解为将汽车外部空气的热能转移到车内，以提高车内空气的温度，最终实现有效的供暖[3]。

2热泵空调技术分析

2.1热管理系统优化

热泵空调系统在北方外界温度较低时，其制热工作性能较差，会严重影响到空调的性能，不仅会耗损不少能源，且也不能获得预期的制热效果。因此，热泵空调系统在较低温环境使用时需要考虑通过热管理进行改善，以解决汽车空调系统低温时工作不理想的问题。热泵空调系统运行时需要考虑采用增加如采暖、蓄热、热回收等多种实际可用的辅助热管理技术，让热泵空调系统相关的管理体系具有极强的综合实用性。热管理系统在汽车行业迅猛发展的今天，可基于现有的电控技术成果，为热管理较多工作的落实提供条件，对高压动力电池包、驱动电机等发热元件的热能作出高效、科学的管理[4]。热管理系统可实现对废热的合理运用，要着重推进对管理系统的更新创新的研发工作。新能源汽车的动力电池在车辆高速行驶时其电池能量损耗较大，且同时会出现热量骤升的现象。因此，热管理系统在汽车高速行驶期间进行废热的回收，可有效地作用低温条件下制热的一个重要热源，能有效地辅助制热[5]。

2.2低温环境下提高热效率

热泵空调技术的运用，针对传统空调而言会对能源的操控效果更佳，同时没有对能量提出过高的要求。基于实际状况，热泵空调系统受环境温度影响很大，当外部环境温度处于-5～15℃区间时，热泵空调系统的效率将会达到峰值[6]。当室外温度还持续降低时，热泵空调系统