电动汽车空调制热系统有哪些种类?

电动汽车空调制热系统有哪些种类?,第1张

电动汽车空调制热系统与传统燃油车相比有了很大的不同,传统燃油车制暖只需利用发动机工作产生的余热即可满足整车制热的需求。可对于电动汽车而言由于没有了发动机能够提供的热源,电动汽车的制热就成了其面临的一大难题,无论从安全、能源和制热效果上都受到很大的制约。小编将重点介绍以下几种电动汽车空调系统的制热模式。

1.半导体制热系统

半导体制热系统别名温差电制热或电子制热,原理是热电偶对为其基本器件,将一只N 型半导体和P 型半导体接连成热电偶,直流电通上后,于接口处产生出热量和温差的转移,在电路上并联起数对半导体热点偶对,如果是制冷则为串联。这样就构成一个很典型的制热热电堆,借助热交换器等一系列传热途径,让热电堆的热端不停的细热,并且维持一定的温度,而将热电堆的冷端处于工作环境中去散发降温,这便是半导体制热的原理。半导体空调系统可以实现从零上90 摄氏度到零下130 摄氏度,但这并不意味这它是没有缺陷的,对于电动汽车而言,由于存在热电材料优质系数低以及制冷性能不理想等因素的影响,使得半导体制冷系统不能满足电动汽车节能高效的要求,所以该技术在未来依然会是人们研究改良的方向。

2.热泵型空调系统制热

热泵型空调系统是在传统燃油机车上进行改造的,压缩机采用永磁直流无刷电机直接来驱动,其工作原理见图4。该系统和普通热泵型空调系统是一样的,由于应用在电动汽车上,所以压缩机等主要零部件具有一定的特殊性。热泵型空调系统的最大优点是它的制冷制热效率高。

热泵技术通过改变系统制冷剂的流向,从外部的低温热源吸取热量,向车内的高温热源散热,从而达到使车厢内温度升到以达到理想温度环境的效果。热泵的热力学经济性方面比消耗电能的系统要好很多,目前在家用空调方面应用很广,在汽车空调应用方面依然有待深入。热泵型空调技术的最大软肋是在低温环境下的制热问题,尤其是在一些寒冷地区的应用会是将来主要研究课题之一。但依靠着高效的制热制冷优势,加上其和不同类型汽车车体都较吻合的优点,应该说热泵型空调系统是未来电动汽车空调发展的主要趋势。

3.驻车加热器制热

驻车加热器制热方式是遥控器或者定时器发送给ECU 一个启动信号,从油箱由计量油泵泵油并且以脉冲形式将燃油喷到燃烧室,点火器将其加热到900 摄氏度左右,使细小油滴气化,鼓风机吸入空气,和汽油混合点燃,热能被传送给发动机冷却液,水泵推动冷却液进入蒸发箱散热器循环散热,鼓风机把车内冷空气吸走,将被加热的空气鼓入车厢内,已达到温度上升至理想温度的效果。

【太平洋汽车网】PTC是PositiveTemperatureCoefficient(正温度系数)的缩写,泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。既通过给热敏电阻通电,使得电阻发热来提高温度。PTC在极致情况下,也只能实现100%的能量转换。耗费1焦耳的能量,最多只能提供1焦耳的热量。我们日常生活中用到的电烫斗、卷发烫发器等,都是这个原理。

传统燃油汽车的暖风空调的热源来自于发动机散发的热量,但新能源电动车没有了可以散发大量热量的发动机,只能找外援。而这外援就是PTC和热泵。新能源汽车空调PTC制热与热泵制热的区别在于:其中PTC制热=制造热,热泵制热=搬运热。

但PTC制热最主要的问题就是耗电,继而影响电动汽车续航里程。以一个2KW的PTC为例,全功率工作一个小时要消耗掉2kWh电。如果按一辆车行驶百公里耗电15kWh计,2kWh就将损失13公里的续航里程。很多北方车主抱怨电动汽车续航里程缩水太多,部分原因就在于PTC制热耗电上。再加上冬天寒冷天气下,动力电池内的物质活性下降,放电效率不高,续航里程也会打折。

而热泵技术则是把热量从一个地方搬到另外一个地方,比如在新能源汽车上,热泵制热就是把热量从从相对低温处(车外)搬到相对高温处(车内)。

1:冷凝器(放热),

2:节流阀(减压),

3:低温处(吸热),

4:压缩机(加压)热泵工作原理如下:在上图过程中,低沸点液体(比如空调里的氟利昂)经过节流阀减压之后蒸发,从较低温处(比如车外)吸热,然后经压缩机将蒸汽压缩,使温度升高,在经过冷凝器时放出吸收的热量而液化后,再回到节流阀处。

如此循环工作能不断地把热量从温度较低的地方转移给温度较高(需要热量)的地方。热泵技术可以使用1焦耳的能量,从更冷地方移动大于1焦耳(甚至2焦耳)的能量,因此在耗电量上要大为节省。

(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)


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