电动汽车空调系统的发展
摘要：低碳零碳技术是当前企业新的竞争力，作为汽车行业实现低碳零碳最好的出路是发展电动汽车。对于电动汽车，备受关注的是电池续航里程，而作为汽车上不可缺少的空调系统，会减少一部分电池续航里程。出于节能环保，降低对续航里程的影响，主要介绍电动汽车空调系统在发展中出现的，电动压缩机制冷+PTC制热的系统、节能的热泵系统及制冷剂的应用。
关键词：电动汽车制冷PTC制热热泵系统制冷剂
为响应碳达峰碳中和，保护环境的政策，对于汽车行业首要做的就是严格控制化石能源消费，推广节能低碳型交通工具，加快发展新能源车。低碳零碳技术是当前企业新的竞争力，作为汽车行业实现低碳零碳最好的出路是发展电动汽车。中国新能源汽车行业进几年得到了快速的发展。行业普遍预测2022年国内新能源汽车销量将超过650万辆，2023年新能源汽车销售可达到800万-1000辆。在电动汽车发展的同时，其配套的空调系统也发了很大的变化，传统的汽油车空调制冷与制热都不离开发动机，而在纯电动汽车由于没有了发动机提供动力和热源，使得纯电动汽车在发展的过程中，对其配套的汽车空调系统的发展也是不容忽视的[1]。
对于电动汽车的发展，空调系统主要出现了压缩机制冷+PTC制热的系统、热泵空调系统。其中电动压缩机制冷+PTC制热的系统是主流的形式。
2电动压缩机制冷+PTC制热的系统
2.1电动压缩机制冷
图1为电动汽车空调制冷系统原理图，制冷时，高温高压气体从压缩机排出，进入冷凝器，在冷凝器中冷却成高压中温的液体制冷剂，进入膨胀阀进行节流降压成气液两相混合物，进入蒸发器与空调进入热交换，吸收热量后液体汽化，经压缩机吸气管被压缩机吸入压缩成高温高压气体后再排出，如此循环。电动汽车空调与传统汽油车空调的原理一样，只是在压缩机驱动方面不一样而导致系统组成结构不同。传统汽油车空调的压缩机由于有发动机提供动力而选用机械式的压缩机，而电动汽车由于没有了发动机，所以在电动汽车空调上选用由动力电池提供动力的电动压缩机。但是对于电动汽车其续航里程受到整车动力电池的限制，而电动压缩机又是能耗较大的零部件，为了尽量减少空调制冷系统对整车续航里程的影响，可在电动压缩机的选用，性能匹配、控制策略的合理性上进行优化[1]。
2.2电动汽车空调制热系统
电动汽车制热系统与传统汽油车完全不同，传统汽油车制热只需利用发动机冷却后的余热即可满足车内温度的要求。对于电动汽车，取消了发动机，没有了热源，电动汽车的制热就需要有其他热源提供热量。对于电动压缩机制冷+PTC制热的系统组合，制热主要采用PTC风暖制热系统、PTC水暖制热系统。
2.2.1PTC风暖制热系统
PTC风暖加热是用PTC取代原有HVAC的加热暖芯，利用电能转转换的热量直接俄与可以空气进行热交换。系统的特点：制热效果快、结构简单，引擎舱不需要增加其他附加设备，但是HVAC需要配合PTC加热器改动，而且PTC加热器直接置于车内，对安全性要求较高。
2.2.2PTC水暖制热系统
图2为电动汽车水暖空调系统加热系统原理图，制热时，冷却液在水暖PTC中加热后，由水泵提供动力，将冷却液送到加热暖芯中与空气进行热交换，提高车内温度，与空气进行热交换后的冷却液流入水箱，再进入水暖PTC中继续加热，如此循环。此加热系统的特点：空调箱体不需重新开发、需增加水暖PTC加热器、水箱、电子水泵、连接管路及相应的控制设备、加热速度慢、效率低（需二次热交换）、相对PTC风暖加熱器安全性较好[1]。
风暖PTC和水暖PTC，都是需要消耗电池的电能转化为热能，而转化的效率一般情况下是小于1的。而且在低温情况下，效率更低，使得制热效果大打折扣，为了满足车内温度的要求，需要加大功率，因此这两种加热方式都会对电动车的续航里程造成很大的影响。根据实验研究的结果表明：在AC系统满负荷运转下，制冷和制热时电动汽车续航里程分别降低了16.7%和50%[2]。为了更好的解决PTC这一问题，各大汽车厂商开始加大研究节能型的热泵空调系统。据研究，热泵空调相对PTC加热系统可以使行驶里程增加25%～31%。
3热泵空调系统
热泵技术是通过改变系统中制冷剂的流动方向，实现制冷与制热。根据热泵的性能系数可知，冬季制热时COP是恒大于1的，所以，热泵的热力学经济性比消耗电能的PTC系统要好很多[1]。电动汽车热泵空调系统常见的形式有直接热泵系统、间接热泵系统、增焓补气热泵系统。
3.1直接热泵系统
热泵空调系统主要通过四通换向阀改变系统中制冷剂的流动方向，实现制冷制热的功能，其应用在家用空调上技术比较成熟，但是在汽车上应用时，四通换向阀依旧沿用家用空调中的铜制材料，其与汽车上的铝制管路焊接时存在焊接性能差、可靠性低的情况，使得传统的热泵系统不适宜用在汽车空调系统上，所以现阶段的主