燃料电池汽车空调系统研究

张克润

（江苏省常州建设高等职业技术学校,江苏 常州 213147）

0 引言

电动新能源汽车与燃油发电机汽车的空调系统有很大的不同，其空调系统利用电极直接驱动，所以在设计时，驱动形式控制方法都需具备独特之处，并且对空调的自动控制也有新的要求。但由于现在的汽车的空调系统主要以进口为主，而相关技术都有加密，为我国自主的技术的发展带来了阻碍。

本文从电池燃料的汽车空调系统原理出发，分析了电动汽车空调系统的内部结构，从制冷系统和采暖系统出发，对于该系统的主要组成部分进行详细了阐述，同时对汽车空调配气系统和风道系统的辅助系统进行了说明，并指出了汽车空调的性能指标。为了解电动汽车空调系统提供了借鉴。

1 汽车热泵冷暖空调系统的基本原理

汽车空调系统一般主要对车内的温度进行调节，以达到车内人员所需的环境温度。就汽车空调系统的结构而言，一般由制冷系统和采暖系统组成。

1.1 汽车空调制冷系统

制冷系统主要由压缩机、干燥器、膨胀阀和冷凝器(包括冷凝风机)等组成。汽车空调系统的制冷原理是通过（液态）制冷剂对空气中的潜热进行吸收从而产生冷效应。首先，车内的空气蒸发器的冷却依靠管内的低温制冷剂，制冷剂由于吸收了热量，故在一定的气压条件下气化，但在气化的过程中，管内的制冷剂的温度与管外空气温度有温度差，由于温度差的存在，制冷剂对车内的空气热度进行吸收，冷效应产生，车内的空气温度降低[1-2]。紧接着，压缩机压缩气化了的制冷剂，变成比车外空气温度高和气压高的气体，此时，车外的冷凝器将制冷器的热量释放到车外，制冷剂变成了高压液态冷凝剂，在经过膨胀阀等机构的作用，恢复到初始低温低压状态，如此循环，进行制冷。

1.2 汽车空调的采暖系统

汽车空调的采暖系统主要是对空气进行加热，达到车内加热和除湿的目的。其中，采暖系统由发动机和独立式这两种热源来提供热量。另外，采暖系统的主要构成包括风机、暖水阀和暖风散热器。众所周知，在汽车行驶过程中，发动机必然会有大量热量产生，小型汽车的空调系统普遍利用发动机的余热作为热源来采暖。当发动机中的冷却水经流暖水阀后，最后进到暖风散热器当中，从而加热暖风散热器中空气[3-4]。

2 汽车空调配气系统及风道总成系统

2.1 汽车空调配气系统

汽车空调配气系统由以下几个部分组成：（1）空气进口段，由风机和风门叶片组成，其中，车内的新鲜空气和循环空气由风门叶片控制；（2）空气混合段，可以为系统提供一定温度的空气，由加热器和蒸发器构成；（3）空气分配段，向人的面部和脚部及挡风玻璃上吹空气。

2.2 汽车空调风道总成系统

汽车空调系统中总成的配气控制是由（直流）电机带动拉杆使风门运动来实现的。而内外循环风门控制车内空调的新空气的比例；吹风向由中央风门控制；吹脚除霜风门对吹脚和除霜的风口的开合进行控制；热冷风的混合比例受混合风门的控制。在制冷时，热气被挡住，冷气由冷气通道吹出，同理亦然，空调系统就是依靠这四个风门来调整车内空气[5]。

3 汽车空调舒适度

汽车空调系统的舒适度就是指其所提供的车内适宜的空气环境，其主要表现为：（1）让人觉得舒适的温度；（2）较好空气的质量。

3.1 汽车室内的特点

汽车一般行驶在户外，遇到风雨天气或者在太阳下时，汽车很难进行隔热；而且车在行驶时，风沙和废气不可避免会从车体的缝隙进入到车厢内部，影响车内空气质量的同时，还增加了空气的热负荷；况且汽车行驶时车速也会不断变化，所以空调的工作情况很难保证[5]。相比房间内的空调系统，汽车空调系统所处的工作环境更为恶劣。汽车实际上相当于一个“移动的房间”，拥有和房间内的空调不同的特点。

3.2 汽车空调的性能评价指标

基于汽车空调自身存在的特点，对其的技术性能和工作可靠性的要求明显要比房间内的空调高许多。由此产生的对汽车空调性能评价指标如下所示：

（1）温度指标：该指标非常重要。人体适合温度在14℃-28℃，过高，人会感到燥热；过低，人会觉得“冷”。

（2）湿度指标：由相对湿度来表示，车内的湿度必须控制在一定的范围内。

（3）空气的清新度：汽车空调系统要能够对车内的空气进行过滤，从而保证车内空气的清新程度。

4 总结

本文首先对空调系统的工作原理和结构进行分析，在此基础上，对全季节型空调的功能和各个部件的运行情况进行了阐述；最后分析了影响舒适度的因素，并分析总结出了影响汽车空调的性能的评价指标，包括温度、湿度、空气清新度和除霜功能等。通过本文的介绍，为电动汽车空调系统的研究提供了一定的理论依据和参考。

[1]曾立波，杨华，高建远．电动汽车空调系统设计对策[J]．湖南大学学报,2001(05):41-47.

[2]蒋忠雄．汽车空调全自动控制系统的分析与研究[D]．上海:上海交通,2005.

[3]Takahisa Suzuki Katsuya．Air conditioning system for electricvehicle[Z]．SAE Technical Paper，960688，1996．

[4]曹中义．电动汽车空调系统解决方案[J]．汽车电器,2008(3):1-4.

[5]SuanChulKima，Jong Phil Wona，Yong SunParkb，eta1．Performance evaluation of a stack cooling systemusing CO，air conditioner in fuel cell vehicles[J]．InternationalJournal of Refrigeration,2009(32):70-77.