沿用传统汽车空调的电动制冷系统的组成及部件功能

1.制冷系统的组成

如图16-1所示，主要由纯电动或混合动力汽车的混动压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发箱和控制电路等组成。低压管路：从节流阀出口至压缩机入口，沿程有蒸发箱、低压加注口、积累器。高压管路：从压缩机出口至节流阀入口，沿程有压缩机、冷凝器、干燥器、高压加注口中、高低压开关、节流阀。

图16-1　汽车制冷系统组成

注意：客车多采用变频器控制高压三相电动机驱动压缩机，因此有独立的电动机变频器，电动机和压缩机之间采用皮带传动方式。而轿车多采用整体式电动压缩机，这种压缩机内部有电动机，一般采用低电压12V驱动。

2.制冷系统部件功能

压缩机把低温、低压的气态的制冷剂吸入压缩成高温、高压液态制冷剂，以跟外界空气形成温差。冷凝器把经过冷凝器专用风扇或发动机散热器风扇的高温、高压制冷剂的热量散至周围空气，使制冷剂降温；干燥器用来除去制冷剂中的水分；高压加注口用于加制冷剂或对管路抽真空用；高、低压开关中，高压开关保护管路，低压开关保护压缩机；节流阀（膨胀阀）即一个可变或固定截面小孔，把高压制冷剂节流雾化，经蒸发箱吸收车内空气热量；在鼓风机的作用下，蒸发箱吸收车内热量，变成低温、低压的气态；积累器用来储存制冷剂防止从蒸发箱出来的不是气态而液击压缩机，一般不设计；低压加注口用于加制冷剂或对管路抽真空。

对于目前传统燃油汽车空调系统，制冷主要采用发动机驱动的蒸汽压缩式制冷系统进行降温，而制热主要采用燃油发动机产生的余热。而对于电动汽车中的纯电动汽车以及燃料电池汽车来说，没有发动机作为空调压缩机的动力源，也不能提供作为汽车空调冬天制热用的热源，因此无法直接采用传统汽车空调系统的解决方案；对于混合动力车型来说，发动机的控制方式多样，故空调压缩机也不能采用发动机直接驱动的方案。综合以上原因，在电动汽车的开发过程中，必须研究适合电动汽车使用的新型空调系统。对于电动汽车来说，车上拥有高压直流电源，因此，采用电动热泵型空调系统，压缩机采用电动机直接驱动，成为电动汽车可行的解决方案。若热泵式空调的压缩机电动机采用变频控制技术，膨胀阀采用电子膨胀阀节流技术，则使控制更精确，并可更节能。

在传统燃油汽车的自动汽车空调系统中，是通过控制混合风门的开度来调节出风温度以及控制风机的转速来调节风量，以使车室内温度保持在设定值。而对于电动车热泵空调系统而言，没有热水芯来调节出风温度，但是压缩机的转速可以通过变频器来控制，因此它的控制方法也就不同于传统燃油汽车的空调系统。

在电动车热泵空调系统中，压缩机的转速是制冷量的主要控制量，对于压缩机的转速采用的控制方法归纳如下：当车室温度高于设定温度1℃时，为了尽快使温度达到设定值，压缩机以最大转速运行；若车室温度低于设定温度1℃，压缩机以最低转速运行；当室温偏差在-1℃～1℃时，压缩机的转速通过模糊控制算法来控制，以每一采样时刻室温与设定值的温差及温差的变化率为输入量，通过模糊推理得出压缩机的转速值。蒸发器风机的风量不仅影响制冷系统，而且对车室温度有较大的影响。如果只将蒸发器风机以最大风量运行，不仅噪声比较大，也不利于满足车室的舒适性要求。尤其对于电动车空调系统，没有热水芯调节出风温度，车室内的体积比较狭小，如果车室温度只通过调节压缩机的转速来控制，车室内温度会比较容易波动，不利于系统的稳定运行。因此只在车室负荷比较大的情况下才让风机以最大风量运行，而在其他情况应该采取合适的控制策略，以保证车室内的温度稳定在设定温度。在初始打冷阶段，压缩机和蒸发器风机以最大转速运行，能使车室温度迅速降到设定温度。当温度达到设定温度后，有少许超调量，控温精度较高。例如当压缩机从最大转速6000r/min降到3300r/min左右时，通过控制蒸发器的风量，车室内温度可以平稳地降到设定温度附近，使得此时压缩机转速的超调量较小。