电动汽车空调系统大揭秘:压缩机、PTC 结构原理全掌握

时间:2025-05-20

电动压缩机是新能源汽车空调系统的部件,其主要作用是将低压气态冷媒压缩为高压气态冷媒,通过蒸发器和冷凝器的协同工作,实现热量在乘员舱内外的转移。与传统燃油车的压缩机不同,新能源汽车没有发动机,因此电动压缩机由电动压缩机控制器驱动永磁同步电机旋转,从而提供机械能。


电动压缩机的结构较为复杂,由顶盖、密封垫、静涡旋、动涡旋、十字滑环、主轴承座、平衡块、转子、定子、壳体、玻璃接线端子、控制器、电器盒盖、接插件等组成。大体上可分为动静盘组件、永磁同步电机、控制器组件,是一个集机械、电机、逆变器控制板于一体的机电复合单元。根据动静盘旋转一周压缩的空气量,压缩机排量常见的有 27cc、45cc、66cc 等。



涡旋式压缩机是电动压缩机中常见的一种类型,它是一种容积式压缩的压缩机,压缩部件由动涡旋盘和静涡旋组成。其工作原理是利用动、静涡旋盘的相对公转运动形成封闭容积的连续变化,实现压缩气体的目的。具体来说,两个具有双函数方程型线的动涡盘和静涡盘相错 180° 对置相互啮合,其中动涡盘由一个偏心距很小的曲柄轴驱动,并通过防自转机构约束,绕静涡盘作半径很小的平面运动,从而与端板配合形成一系列月牙形柱体工作容积。



对于压缩机而言,制冷量取决于压缩机的排气量、制冷剂的蒸发潜热等因素。排气量越大,在相同时间内能够压缩的冷媒量就越多,制冷能力也就越强;制冷剂的蒸发潜热越大,吸收的热量就越多,制冷效果也就越好。


制冷系统原理


汽车空调运行时,压缩机由高压电驱动。它吸入从蒸发器流出的低温低压气态制冷剂,经压缩作用,制冷剂的温度与压力显著升高,随后被输送至冷凝器。在冷凝器中,高温高压的气态制冷剂将热量传递给流经冷凝器的车外空气,进而液化转变为液态。液态制冷剂接着流经膨胀阀,在此过程中温度与压力降低,随后进入蒸发器。在蒸发器内,低温低压的液态制冷剂吸收流经蒸发器的车内空气的热量,发生蒸发变为气态。气态制冷剂又被压缩机吸入,开启新一轮循环。如此,通过制冷剂在系统内 “压缩 - 冷凝 - 膨胀 - 蒸发” 的循环往复,持续不断地吸收车内空气热量并排放至车外,促使车内空气温度逐步降低。



制热系统原理


目前,电动汽车空调制热系统主要有两种类型:PTC 热敏电阻加热器和热泵系统。



用水作为介质的制热系统由鼓风机、电加热器 (PTC)、 加热器水泵、加热器芯体等组成。当自动空调系统处于加热模式时,加热器在高压电的作用下对冷却液进行加热,高温冷却液被加热器水泵抽入加热器芯。同时,冷暖温度控制电机将风门旋转至采暖位置,气流在鼓风机的作用下流过加热器芯,产生热量传递。外部空气在进入乘客舱前,与加热后的空气混合,吹出舒适的暖风。虽然这种做法制热效率会有所降低,但是安全性有保证,也是目前的主流。



然而,PTC 制热的不足就是耗电,从而影响纯电动汽车的续航,特别是在寒冷的冬天。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。




使用热泵除了可以降低车内制热耗能,还可以帮助电动汽车其它部件的热管理。当前,很多电动汽车将驾驶舱的空调和电池包热管理、电驱动系统热管理结合到一起。比如,特斯拉、吉利就可以将电机的发热转移到驾驶舱的制热上。 然而,国内大部分电动汽车采用的还是 PTC,主要原因是室外温度过低的时候,热泵制暖效果一般,且价格较贵。


实车制冷与制热的切换


实车实现制冷与制热的切换涉及到复杂的系统控制和部件协同工作。通过对空调系统的相关部件进行控制,如调节压缩机的运行状态、切换制冷剂的流向等,来实现制冷和制热模式的转换。



空调通风系统


空调通风系统主要负责车内空气的流通和分配,通过合理的气流分配,为车内乘客提供舒适的环境。它包括进风口、出风口、风道等部件,能够根据不同的需求调节空气的流量和方向。



空调系统的控制




综上所述,电动汽车空调系统的结构和原理涉及到多个方面,包括压缩机的工作、制冷和制热系统的循环、通风系统的设计以及系统的控制等。了解这些知识有助于我们更好地使用和维护电动汽车的空调系统,提高乘车的舒适性

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