电动汽车用热泵空调研发生产方案(二)

纯电动汽车用低温热泵型空调系统性能研究由于纯电动汽车无发动机冷却热源用于冬季车内供热,开发冷暖两用的热泵型空调系统,已成为当前纯电动汽车空调系统开发亟待解决的关键技术。

本文基于准双级压缩循环原理,结合工质R134a的低温特性和系统设备的结构特点,提出了纯电动汽车用低温热泵型空调系统,解决了R134a热泵空调系统低温环境工况下高效可靠供热运行技术,为开发适合纯电动汽车的高效热泵空调系统提供了可行的技术方法。

研究成果包括以下几个方面:(1)建立了纯电动汽车用低温热泵型空调系统数学模型。

包含混气型涡旋式电动压缩机、车外换热器(冷凝器)、车内换热器(蒸发器)、电子膨胀阀、混气换热器(中间换热器)以及循环工质R134a热物性参数数学模型,并根据系统各个部件之间的耦合性能,形成预测该系统性能的系统数学模型。

模拟分析了车外环境温度、混气比率等因素对纯电动汽车用低温热泵型空调系统运行特性的影响。

模拟结果与实验结果对比,二者变化趋势相同,吻合较好。

(2)设计了纯电动汽车用低温热泵型空调系统。

该系统可根据运行工况和实际需要实现中压补气和低压混气两种热泵供热循环技术,可实现不同工况下对电动汽车制冷、制热、车外换热器除霜等多种基本工作模式,通过压缩机降温增效混气系统和辅助电加热器使该系统能够在室外-20℃超低温环境温度下高效稳定地进行制热循环。

(3)设计并搭建了纯电动汽车用低温热泵型空调系统性能实验平台。

通过该实验台分别完成了电动汽车制冷、普通制热、低温制热和车外换热器除霜等基本工作模式下系统的性能实验。

实验研究结果表明:低温工况下压缩机排气温度显著降低,当车外环境温度为-20℃时仍正常运行,压缩机排气温度可有效控制在80℃以下,解决了非混气热泵循环排气温度过高无法正常工作的情况;系统制热量明显提升,在车外环境温度为10℃时,非混气热泵空调系统制热量为4200W左右,混气型低温热泵空调系统制热量在5300W左右,制热量提高了20%以上;系统低温工况运行效率较高,在车外环境温度为-20℃时,系统COP达1.5左右,高于电加热供热、热电半导体供热等其他供热方式。

电动汽车用热泵空调系统的设计与研究近年来，随着环保意识的增强和能源问题的日益突出，电动汽车成为了普遍关注的话题。

作为电动汽车的重要组成部分，空调系统对于车内舒适度和能源利用效率有着重要的影响。

传统的汽车空调系统采用压缩制冷技术，然而这种技术存在能源消耗较高、环境污染严重等问题。

因此，研发热泵空调系统成为了一种可行的解决方案。

热泵空调系统的基本原理是将废热转化为能量加以利用。

它通过制冷剂在蒸汽态和液态之间的相变，吸热和放热的过程，实现车内制热和制冷的功能。

热泵空调系统可以显著提高能源利用效率，减小对环境的污染。

此外，热泵空调系统还可以通过远程控制来进行预冷和预热，降低车辆启动时的能耗和车内舒适度的提升。

针对电动汽车的特点，热泵空调系统的设计应具备如下特点：首先，体积小巧，重量轻。

由于电动汽车的车身空间相对较小，因此热泵空调系统要做到体积微小，重量轻量，不占用过多的车辆空间。

同时，热泵空调系统的设计应尽量减少系统噪音，提升车内舒适度。

其次，能效高。

电动汽车续航问题一直是制约其发展的瓶颈，因此热泵空调系统应当具有高效节能的特点，将制冷剂的能量充分利用，提高系统的能效和效率。

同时，热泵空调系统也可以通过集成能量回收装置，回收车内废热，实现能源的有效再利用。

最后，稳定可靠。

电动汽车行驶过程中存在多种条件，如高温、低温、高海拔、零下天气等，因此热泵空调系统的设计应具有稳定性和可靠性，能在各种环境下正常运行，减少对驾驶者的干扰。

总之，热泵空调系统作为电动汽车的重要组成部分，具有显著的环保效益和节能效果。

随着技术的不断发展和完善，相信热泵空调系统将成为未来电动汽车的主流选择之一。

虽然热泵空调系统在电动汽车行业的应用还比较新颖，但已经有多家汽车制造商开始推出热泵空调系统的电动汽车，尤其在北欧国家使用较多。

例如，宝马插电式混动车型i3采用了热泵空调系统，实现了与传统汽油车相当的温度控制效果，同时还大幅度提高了车辆的能效。

新能源电动汽车低温热泵型空调系统研究作者：***来源：《专用汽车》2024年第07期摘要：随着电动化技术的快速发展，新能源汽车已经逐渐取代传统的燃油汽车，并且成为当今社会发展的主流。

但是新能源电动车在冬天使用电热采暖技术消耗能量很大，直接影响其经济性能，且会减小其续航里程。

为保障电动汽车能源的经济性，可以采用热泵空调系统进行采暖，不仅能有效减少低温制热性能衰减的问题，而且可以达到延长汽车续航里程的效果，因此该类系统成为降低新能源电动汽车能耗的关键手段。

据此，主要聚焦新能源电动汽车低温热泵型空调系统，通过实验和模拟分析，探讨其工作原理、性能优化及关键部件设计。

结果表明，该系统能有效提升低温环境下的空调效果，降低能源消耗，有利于推动新能源汽车技术发展。

关键词：新能源；电动汽车；低温热泵；空调系统中图分类号：U469.7 收稿日期：2024-05-14DOI：1019999/jcnki1004-02262024070201 新能源电动汽车低温热泵型空调系统性能新能源电动汽车低温热泵型空调系统，一般是建立在热泵原理的基础上而研发的，它能促进电动汽车外部低品位热能的转化，使其成为高品位热能的形式，再将其传输到车体的内部，能够实现对车体内部温度的合理调节。

此类系统可以帮助新能源电动汽车减少对能源的损耗，充分发挥其能效，有利于提高产品的续航能力。

对新能源电动汽车低温热泵型空调系统性能进行研究时，可以模拟电动汽车环境实验舱，并借助一台热泵型电动汽车空调系统，在调整实验舱内部温度和湿度时，利用不同的设定值，再将热泵型电动汽车空调系统启动，对其制热、制冷、除湿等多方面的性能表现予以观察[1]。

结果显示，在制热和制冷两种模式下，新能源电动汽车低温热泵型空调系统的性能良好。

以制冷模式为例，随着实验舱温度的下降，从35 ℃降至25 ℃，此时系统的能效比为2.1；在制热模式下，随着实验舱温度的上升，从15 ℃升到达25 ℃，此时系统的能效比为2.3。

目录1新能源车空调与燃油车空调主要区别 (5)2新能源车热泵空调技术路线：预计CO2技术渗透率将逐步提升 (8)3热泵空调核心零部件竞争格局 (11)3.1 电动压缩机：海外龙头为主，国内进入合资车企配套份额较低 (12)3.2 电子膨胀阀、四通换向阀：国内自主企业三花智控份额较高 (16)3.3 换热器：国内企业逐步进入国际车企配套 (18)3.4 热泵空调管路：国内企业技术突破，有望占据一定市场份额 (19)4 国内企业在热泵空调核心零部件布局 (21)图表目录图1：燃油车空调工作原理 (5)图2：新能源车空调工作原理 (5)图3：燃油车空调制冷工作原理 (6)图4：新能源车空调制冷工作原理 (6)图5：燃油车空调制热工作原理 (6)图6：新能源车热泵空调制热工作原理 (7)图7：新能源车PTC空调制热工作原理 (7)图8：全球汽车空调制冷剂环保政策情况 (9)图9：R-1234yf与CO2技术路线选择对比 (10)图10：新能源车热泵空调零部件构成 (11)图11：汽车空调压缩机与电动压缩机技术路线情况 (13)图12：2017年全球汽车空调压缩机市场份额情况 (14)图13：2018年全球电动压缩机市场份额情况 (14)图14：2018年国内汽车空调压缩机市场份额情况 (15)图15：国内汽车空调压缩机主要供应商情况 (15)图16：特斯拉和大众集团电动压缩机供应商情况 (16)图17：2019年全球电子膨胀阀市场份额情况 (17)图18：全球电子膨胀阀主要供应商 (17)图19：2017年国内电子膨胀阀市场份额情况 (17)图20：2018年全球电磁四通换向阀市场份额情况 (18)图21：2018年全球汽车空调电磁四通换向阀市场份额情况 (18)表1：新能源车热泵空调和PTC空调区别 (7)表2：新能源车热泵空调和燃油车空调系统区别 (8)表3：各类制冷剂的环保性能比较 (9)表4：各类制冷剂的热物性能参数比较 (10)表5：热泵空调核心零部件用途 (12)表6：国外热泵空调换热器主要生产企业 (18)表7：国内热泵空调换热器主要生产企业 (19)表8：海外空调管路主要竞争对手 (20)表9：国内汽车空调管路主要生产企业 (21)表10：二氧化碳空调管路主要研发生产企业 (21)表11：国内零部件公司在热泵空调系统领域的主要布局情况 (22)表12：国内零部件公司在热泵空调系统产品供应商下游配套客户情况 (22)表13：主要热泵空调系统公司估值比较 (23)1新能源车空调与燃油车空调主要区别燃油车空调的动力来源是发动机，燃油车利用发动机推动发电机组给电瓶充电。

新能源汽车热泵空调系统介绍1. 引言1.1 概述随着全球环境保护意识的提高和对传统燃油车尾气排放的担忧，新能源汽车作为一种清洁、可持续的交通工具正逐渐受到广泛关注。

而在新能源汽车中，热泵空调系统起到了至关重要的作用。

本文将介绍新能源汽车热泵空调系统的原理、组成部分以及工作流程，并探讨其重要性和优势。

同时，还将总结该系统存在的潜在问题并展望未来发展趋势，以给读者提供有关该领域的全面了解。

1.2 文章结构本文共分为五个部分进行阐述。

首先，在引言部分，我们将概述本篇文章的主要内容，并简要介绍每个部分所涉及的内容。

接下来，将详细介绍新能源汽车热泵空调系统的原理和重要性，并强调其在新能源汽车中不可或缺的地位。

然后，我们会详细描述该系统的主要组成部分，包括压缩机、冷凝器、蒸发器以及膨胀阀等。

随后，在第四部分中，将深入探讨该系统的工作原理和流程，并介绍其控制方式与传感器检测技术的应用。

最后，在结论部分中，将总结新能源汽车热泵空调系统的优势和潜在问题，并对未来发展趋势进行展望和提出建议。

1.3 目的本文的目的是全面介绍新能源汽车热泵空调系统，旨在增强读者对该系统原理、组成部分以及工作流程的理解。

通过详细描述该系统的重要性和优势，我们希望读者能够深入了解其在新能源汽车中所扮演的角色，并认识到其可持续发展性。

同时，我们也会指出该系统存在的潜在问题并提出展望和建议，以促进该领域的进一步研究与创新。

2. 新能源汽车热泵空调系统介绍2.1 热泵空调系统原理新能源汽车热泵空调系统是一种基于热泵原理的空调系统，它利用电能驱动压缩机工作，通过循环流体介质，实现对车内空气的制冷和制热。

其工作原理与传统汽车空调系统相似，但使用了更高效、更环保的新能源技术。

2.2 新能源汽车热泵空调系统的重要性随着全球对环境污染问题的日益关注，新能源汽车正逐渐成为解决当今世界面临的关键问题之一。

而新能源汽车热泵空调系统在实现舒适驾乘体验的同时，还具备更低的能耗和减少尾气排放等优点。

纯电动汽车两种热泵空调系统的实验研究摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也有了很大的提高。

纯电动汽车使用电能作为驱动动力，使得它的空调系统不同于传统燃油汽车。

传统燃油汽车采用发动机余热来制热，而电动汽车普遍采用PTC（正温度系数电热管）加热的方式制热。

由于PTC制热效率低，导致电动汽车冬季续航里程严重降低。

研究表明空调制热消耗的电能约占电动汽车整车能耗的33%。

热泵是利用少量高品位能源使热量由低温热源流向高温热源的节能装置，电动汽车采用热泵空调系统取暖，可利用电能将环境中的热量泵送到车室内，得到的热量为消耗的电能与吸收的低位热能之和，因此其能效比COP（Cop，Coeffi-cientofPerformance）大于1。

开发出适用于纯电动汽车的冷暖一体的热泵空调系统对纯电动汽车节能降耗具有重要意义。

关键词：纯电动汽车；两种热泵空调系统；实验研究引言为解决纯电动汽车采暖时采用电加热方式导致能源利用率低，降低纯电动车的续航里程这一问题，本文设计了分别采用四通阀和阀组的热泵空调系统并搭建了实验台，通过实验测试了系统的制冷量、制热量及耐振动性能。

结果表明：采用四通阀的热泵空调系统与采用阀组的热泵空调系统在名义工况下制冷量和制热量约为2kW，两套系统制冷模式时的出风温度皆为15.3℃，制热模式时的出风温度分别为41.3℃和38.2℃；两种热泵空调系统在低温工况下制热量均降至800W左右；采用四通阀的热泵空调系统在振动状态下易出现窜气导致系统工作不稳定，损坏压缩机；采用阀组的热泵空调系统在振动状态下运行稳定。

1纯电动汽车热泵空调系统热泵的原理是通过做功使热量从温度低的介质流向温度高的介质。

其主要包含有压缩机、室内换热器、室外换热器、膨胀阀、四通阀和气液分离器等部件。

当系统处于制冷模式时，四通阀不通电，低温低压的气态制冷剂经压缩机压缩后变成高温高压气态制冷剂，流经四通阀到室外换热器，高温高压的气态制冷剂经室外换热器与外界空气对流换热后变成中温中压的液体，经膨胀阀节流，制冷剂的温度和压力降低，变成雾状后进入室内换热器，制冷剂在室内换热器中蒸发吸热，从而降低车室内的温度，此时工质经室内换热器出口变成低温低压的气体，最终经过四通换向阀、气液分离器进入压缩机中，完成制冷循环。

电动汽车热泵空调系统的实验研究摘要：随着电动汽车的普及，人们对其舒适性和能源效率的要求越来越高。

因此研发一种高效的热泵空调系统对于提高电动汽车的舒适性和能源利用率具有重要意义。

本文首先对电动汽车热泵空调系统的研究背景和意义进行了介绍，然后详细描述了该系统的工作原理和组成部分，并进行了相关的实验研究。

实验结果表明，该系统在提供舒适空调环境的同时，能够显著提高电动汽车的能源效率和续航里程。

关键词：电动汽车，热泵空调系统，能源效率，实验研究一、引言随着全球气候变暖和环境保护意识的增强，电动汽车成为了未来汽车行业的主流。

与传统燃油汽车相比，电动汽车具有零排放、能源利用率高等优势。

然而，由于电动汽车的电池系统需要耗费大量电能，使其续航里程受到了限制。

因此，提高电动汽车的续航里程成为了当前研究的热点问题之一、同时，电动汽车在舒适性方面也存在着诸多挑战，如低速运行时的降温和高速行驶时的制冷等。

热泵空调系统作为一种高效的能源转换技术，能够利用自然界中的热能来提供舒适的温度环境。

因此，将热泵空调系统应用于电动汽车，既可以提高电动汽车的舒适性，又可以减少其能源消耗，进而提高续航里程。

二、热泵空调系统的工作原理和组成部分1.工作原理热泵空调系统的工作原理基于热力学循环，主要包括四个过程：压缩、凝结、膨胀和蒸发。

当热泵空调系统运行时，通过压缩作用，将低温的工质体积压缩，使其温度升高。

然后将高温的工质通过凝结器散发热量，使其温度下降。

接着将低温的工质通过膨胀阀放松，使其温度再次降低。

最后，在蒸发器中，低温的工质吸收外界的热量，从而形成制冷效果。

2.组成部分热泵空调系统主要由四个主要组成部分构成：压缩机、蒸发器、凝结器和膨胀阀。

其中，压缩机是热泵空调系统的心脏，其主要作用是将工质体积压缩，提高其温度。

蒸发器负责吸收外界的热量，实现制冷效果。

凝结器负责将高温的工质散发热量，从而降低其温度。

膨胀阀则负责调节工质的流量，保持其循环运行。

最新新能源汽车热泵空调技术毛志龙发布时间：2023-05-25T02:06:05.499Z 来源：《科技新时代》2023年6期作者：毛志龙[导读] 和传统燃油车有所区别的是，新能源汽车不再使用发动机余热作为供暖热源来制热，而采用电加热器PTC来实现空调系统制热功能，以满足车内采暖需求。

但常用的PTC加热器耗电量较大，导致汽车的行驶里程大幅下降，因此制热效率较高的热泵系统成为新能源汽车空调的发展方向。

池州职业技术学院安徽省池州市 247000和传统燃油车有所区别的是，新能源汽车不再使用发动机余热作为供暖热源来制热，而采用电加热器PTC来实现空调系统制热功能，以满足车内采暖需求。

但常用的PTC加热器耗电量较大，导致汽车的行驶里程大幅下降，因此制热效率较高的热泵系统成为新能源汽车空调的发展方向。

目前较普遍的新能源汽车空调制热是通过电加热器PTC，该系统效率不高且能耗大，使用电加热器PTC来制热时，动力电池有接近一半的电量被消耗，PTC技术对电量的消耗，大大缩短了新能源汽车的续航里程，显然这并不是有效解决车内供暖的好方法。

为增大新能源汽车的续航里程，在动力电池没有突破性进展的情况下要保证低能耗制热，热泵空调是为数不多的可行性节能技术，其效能系数比PTC加热高出2-3倍，可有效延长20%以上的续航里程。

热泵系统具有类似水泵将水从低处搬运到高处的特性，整个热泵系统可以把热量从温度低的地方搬用到温度高的地方。

在夏季，热泵系统把车内的热量搬向车外，达到制冷效果。

在冬季制热时，把车外的热量送到车内。

一、电动汽车空调种类电驱动热泵式、太阳能供电汽车空调、电动压缩式制冷和电加热采暖、冷热联合储能式。

1．电动热泵式空调系统，电机带动压缩机工作，与家用空调工作方式近似，具有冷暖功能。

工作效率比较高，但低温制热能力受到条件限制，还需要进一步改进。

电动热泵空调，是当前业内的主要研究方向。

2. 太阳能供电汽车空调，由太阳能电池发电，存储在蓄电池中，作为空调的动力来源，空调其余工作方式与电动热泵式相同。

新能源汽车热泵空调技术研究与应用探讨摘要：新能源汽车逐渐增多，由于具备良好的环保性能，因此受到人们的广泛欢迎。

空调系统是汽车中的主要组成部分，其运行状况也是决定汽车制冷和供暖效果的关键，与传统燃油汽车相比较而言，新能源汽车空调运行方式存在一定差异性，需要采用热泵空调技术满足供暖需求。

在应用该技术时，需要做好重点环节的设计，结合汽车功能特点实施优化，增强空调系统运行可靠性。

本文分析新能源汽车热泵空调技术选型与硬件电路设计要点，提出新能源汽车热泵空调技术的应用，以供参考。

关键词：新能源汽车；热泵空调技术；电路设计前言：新能源汽车行业发展快速，可以运用新能源逐渐替代石油能源，缓解目前能源紧缺的问题，而且对于自然环境的保护效果显著，为汽车行业的转型发展指明了方向。

但是，新能源汽车在发展中面临的问题也较多，尤其是充电问题受到人们的诟病，能量热效率较低，如何做好空调系统的优化设计，达到节能减排的目标，成了目前新能源汽车发展中面临的主要难题。

在传统运行模式下，需要充分利用发动机的余热为汽车内部提供热量，但是随着热泵空调技术的融合应用，可以达到节能减排的目的，而且不会对汽车的空间结构造成较大的影响，解决了新能源汽车发展中的局限性问题。

1新能源汽车热泵空调技术选型与硬件电路设计1.1传感器与执行器选型由于线圈的存在，会导致电流的电磁吸力作用明显增大，芯片位置会出现改变，电磁阀就是在该原理下对介质的流通状态实施改变，也是空调系统中的关键组成部分。

电磁阀电压具有一定的变化范围，一般在Dc9-16V之间，工作电流额定值、额定电压值和额定功率值分别为0.8A、12V和10W，介质朝着单方向流动，可以采用R134a作为制冷剂，工作压力一般在3.6MPa以内。

在设置负载时可以选择感性负载。

在过往设计工作中，热力膨胀阀的应用较多，随着新能源汽车性能要求的提升，电子膨胀阀的性能更加优越，对于过热度的控制作用显著，保障了系统运行的稳定性，而且能够起到节能降耗的作用。