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电动汽车空调的取暖方案
发布者:admin  发布时间:  点击:166
电动汽车具有悠久的历史,存在的时间并不比内燃机汽车短。早期的电动汽车由于受到蓄电池等因素的限制,其空调系统的设计思路是在使用过程中不消耗电能。一种方法是在对蓄电池充电的同时为车室内提供暖气,此方法只适用于短距离的驾驶。即在电动汽车开始运行阶段,车室内能保持舒适的温度,随着运行时间的增加,空调系统的性能迅速下降。另一种方法是利用独立的小型燃油装置提高电动汽车车室内的环境温度,此方法虽能较好的满足车室内供暖的要求,但是燃烧产物依然会对环境造成污染。随着科学技术的不断进步,电动汽车室内取暖的方法也越来越多,如采用PTC加热器、空调座椅、热泵空调系统等方法。

1、采用PTC加热器取暖

PTC泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件,通常是指正温度系数热敏电阻。当PTC热敏电阻的温度超过居里温度时,其电阻值会急剧增加,从而使加热器的功率变得很小。目前,在环境温度较低时,大部分电动汽车均采用PTC热敏电阻做成的加热器来提高车室内的环境温度。

利用PTC热敏电阻制成的加热器为电动汽车车室内供暖时,虽然具有恒温发热、无明火、温升速度快、成本低、使用寿命长、绿色环保、不需要控制系统等优点,且不需要改动暖风机总成的壳体,但是能耗较高。当车室内要满足除霜、取暖等相关法规要求时,PTC 需要达到3kW以上的功率。这样不仅会对蓄电池产生较大的影响,同时还会产生异味,存在安全隐患。由于PTC加热器是直接将电能转化为热能的取暖装置,其最大能效比仅为1。对于电动汽车而言,PTC加热器并不是最佳的取暖方案。

2、采用电机冷却液余热,同时辅助PTC加热器取暖

电动汽车在行驶过程中,需要对驱动电机进行冷却,因此可采用与传统内燃机汽车相类似的取暖方法,即利用电机冷却液的余热来提高车室内的环境温度。当冷却液的余热无法满足车室内取暖的要求时,此时再辅以PTC加热器取暖。

由此可知,采用此方法为电动汽车的车室内供热时,在PTC加热器不工作的情况下,几乎不消耗电能,但是需要增加一些管路、阀门、加热器等部件,同时还需要对控制系统进行重新设计。

3、采用空调座椅取暖

当直流电通过不同导体组成的闭合回路时,除了产生不可逆的焦耳热之外,还会在不同导体的接头处出现吸热或放热现象,此现象称为珀耳帖效应。根据珀耳帖效应制成的热电空调系统,通过对电流的控制,可实现对特定区域进行加热或降温。如果将热电空调系统通过一定的方法排列放置于座椅内部,则构成了空调座椅系统。

4、热泵空调系统取暖

热泵是利用少量高品味的能源使热量由低温热源流向高温热源的节能装置,采用同一套设备即可实现制冷与取暖功能。如果利用热泵空调系统来提高电动汽车的车室内温度,则能以较少的能量满足取暖的要求。适用于电动汽车车室内环境调节的热泵空调系统,可在原车的空调系统上直接改装。

当热泵空调系统处于制冷模式下工作时,从压缩机排出的高温高压过热工质首先经四通换向阀进入车室外换热器(制冷模式下为冷凝器)中,工质在冷凝器中将携带的热量散失到车室外环境中,变为中温高压的过冷液体。接着工质流过节流机构,变为低温低压的气液混合物后进入车室内换热器(制冷模式下为蒸发器)中。工质在蒸发器中蒸发吸热变为低温低压的气态,从而将车室内的热量带入到热泵空调系统中,与此同时,也降低了车室内的环境温度,实现制冷功能。最后在压缩机的抽吸作用下,工质经四通换向阀回到压缩机中。在压缩机的作用下,变为高温高压的气态工质,完成一次循环。

当热泵空调系统处于制热模式下工作时,在压缩机的抽吸和压缩作用下,车室外换热器(制热模式下为蒸发器)中的低温低压的气态工质经四通换向阀进入压缩机,经压缩后变为高温高压的过热气态经四通换向阀的另一通道进入车室内换热器(制热模式下为冷凝器)。工质在冷凝器中将携带的热量传递到车室内,从而提高车室内的环境温度,与此同时,工质变为中温高压的过冷液体。从冷凝器排出的工质经节流机构后,其温度和压力进一步降低,变为低温低压的气液混合态后进入蒸发器中蒸发吸热,从而将环境中的热量带入热泵空调系统中。由能量守恒定律可知,处于制热模型下工作的热泵空调系统,车室内得到的热量为工质从车室外吸收的热能与压缩机功耗之和,因此系统的能效比较高。

通过对电动汽车冬天取暖方法的比较可知,采用热泵空调系统来提高车室内温度时具有明显的优点。这主要是因为:热泵空调系统的能效比高,在车室内冷/热负荷相同的情况下能以相对较少的电能满足取暖/制冷的要求,且一套设备可实现制冷与取暖功能双重功能。


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