新能源空调加热器,新能源汽车空调加热系统的元部件

1.汽车电动空调系统的组成

2.新能源汽车空调系统有哪几个系统组成

3.电动汽车如何“抛弃”PTC？特斯拉做得最绝

北汽新能源汽车纯电动汽车空调加热器简称PTC。

北汽新能源汽车纯电动汽车空调加热器英文全称PositiveTemperatureCoefficient，简称PTC。

新能源汽车是指用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

汽车电动空调系统的组成

新能源汽车空调制冷系统的组成和原理是什么样的思维导图？

新能源汽车的空调制冷系统类似于家用空调。它在一边行驶，通过电路直接到达空调部分。

新能源空调的工作原理

新能源空调用电力驱动空调压缩机，空调压缩机是由高压电机驱动，而不是由发动机皮带驱动压缩机工作。在暖空气形式下，新能源汽车不具备内燃机产生的70℃以上冷却剂的热源，用电加热方式产生暖空气。PTC加热器是一种正温度系数的热敏电阻，是制造热源的主要来源，PTC最大的优点是加热速度快，温度高可控，使用方便，安装在加热器内部的蒸发箱总成。空调压缩机用三相永磁同步直流电动机。逆变器将电池提供的直流电源转换为交流电源，给三相永磁同步电机供电，驱动空调压缩机工作。电加热有两种方式:一种是通过类似于传统空调和暖风系统中的冷却液的高压加热，然后通过循环为暖风罐提供热量。另一种是通过高压直接驱动PTC加热器通过蒸发箱加热空气，实现暖风。其系统由空调压缩机、空调驱动电机、空调风管总成、空调管道总成、冷凝器、空调控制板及相关传感器组成。空调控制器接收到信号的各种传感器,如温度传感器和面板控制开关信号,并控制空调的驱动电动机的计算主要ECU的控制,以控制空调压缩机和PTC加热器和控制空气出口模式下工作。新能源汽车空调暖系统不同于传统的汽车暖模式。新能源汽车空调加热系统包括空调ECU、阳光传感器、车内外温度传感器、速度传感器、控制开关信号、空调电源、DC-DC变换器、驱动电机、PTC加热元件等。

新能源汽车空调系统有哪几个系统组成

压缩机、冷凝器、蒸发器、冷却风扇鼓风机、膨胀阀和_低压管路附件等组成。

新能源纯电动汽车空调系统与传统燃油汽车基本相同，由：压缩机、冷凝器、蒸发器、冷却风扇鼓风机、膨胀阀和_低压管路附件等组成。不同之处在于：新能源纯电动汽车空调系统用来工作的核心零部件，压缩机没有了传统燃油汽车上的动力来源，所以只能通过电动汽车自身的动力电池来驱动，这就需要在压缩机里加装驱动电机，驱动电机与压缩机及控制器的组合，也就是我们常说的电动涡旋压缩机。

新能源纯电动汽车空调系统的控制原理：

整车控制器CU集到空调AC开关信号、空调压力开关信号、蒸发器温度信号、风速信号以及环境温度信号，经过运算处理形成控制信号，通过CAN总线传输给空调控制器，由空调控制器控制空调压缩机高压电路的通断。

电动汽车如何“抛弃”PTC？特斯拉做得最绝

汽车空调系统主要由制冷系统、加热系统、送风系统、操纵控制系统和空气净化系统等组成。制冷系统主要由蒸发器、空调压缩机、冷凝器、储液罐、膨胀阀及高低压管路等组成。加热系统主要由加热芯、水阀、鼓风机等组成。

汽车空调系统主要由制冷系统、加热系统、送风系统、操纵控制系统和空气净化系统等组成。制冷系统主要由蒸发器、空调压缩机、冷凝器、储液罐、膨胀阀及高低压管路等组成。加热系统主要由加热芯、水阀、鼓风机等组成。

现代汽车空调有四种功能，其中任何一种功能都是为了使乘客感到舒适。

（1）空调器能控制车厢内的气温，既能加热空气，也能冷却空气，以便把车厢内温度控制到舒适的水平；（2）空调器能够排出空气中的湿气。干燥空气吸收人体汗液，以营造更舒适的环境；（3）空调器可吸入新风，具有通风功能；（4）空调器可过滤空气，排除空气中的灰尘和花粉。

传统燃油汽车以发动机为动力来源，空调系统的主要部件空调压缩机由曲轴通过附加皮带来驱动。新能源汽车不以发动机作为主要动力源，空调系统特点和基本组成就会有区别。

（图/文/摄： 问答叫兽） 问界M5 小鹏汽车P7 AION V 传祺GS8 小鹏P5 理想ONE @2019

前两天有时间仔细查了一下Model?Y的信息，目前看下来100米的线束肯定是做不到了，但是在热泵和PTC上的使用上，还是非常有特点的。目前看下来，特斯拉在热管理系统上面，出现了之前驱动系统、充电系统方面相似的协调性，通过调度整车的客舱加热/散热需求、电池的加热/散热需求和驱动系统的散热需求，充分利用了空调压缩机和电机/逆变器的特性，达到了省掉水热式PTC和高压电热式PTC的效果。

第一部分?热泵系统的限制

目前所有的新能源车空调系统中主要包含制冷功能和加热功能，制冷基本都用电动压缩制冷方式，制热方案主要包括?PTC（液体/空气）和热泵系统。热泵是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置，把蒸发器和冷凝器功能互相对换，改变热量转移方向。热泵系统的类型主要有直接式热泵空调系统、间接式热泵空调系统和补气增焓直接式热泵空调系统等。低温的使用限制一个是室外换热器结霜，另外是COP制热能效比是和环境温度强相关的（空调将制冷/热循环中产生的制冷/热量与制冷/热所消耗的功率之比）。行业内的方向是制冷剂的改变和的措施，如下图所示。

图1?现有电动汽车空调系统的热泵+PTC的组合

第二部分?特斯拉的做法

特斯拉在设计中取消了高压的PTC（水热的在Model3上取消），在Model?Y上配置了一个低压的PTC集成在空调系统鼓风机里面。而车辆热泵系统包括压缩机，机舱冷凝器，机舱蒸发器，机舱鼓风机和冷却器，并且把电池系统、功率电子PCS+驱动系统和整车的系统回路整合在一起。

整个物理结构如下图所示：

图2?特斯拉Model?Y的做法

如下图所示，特斯拉把12V?PTC也作为热泵系统补充的一个拼图，从成本和产热的功率角度，把PTC完全作为了绿叶。

图3?Model?Y的热泵系统

在这套系统里面，我很惊讶于特斯拉设置的工作模式，这是根据外部的参数进行设定的，整体是比较复杂的，如下图所示，特斯拉划分了12种工作模式：

表1?整车热管理系统的工作模式

不过核心的划分依据是环境温度和电池的温度，如下图所示：

●?COP=1：热泵系统不工作的，主要是在环境温度很低的时候（-20℃），这里就用特殊的方式，按照之前处理办法，把驱动系统的做法堵转方式，把压缩机的控制算法改了，把一个电机作为加热器来使用。（The?control?electronics?may?control?the?compressor?to?operate?in?a?lossy?mode?in?which?the?compressor?generates?heat）

●?COP=1~2：温度范围在-10℃~10℃之间，会启动混合模式，这时候热量自12V?PTC，然后一部分自热泵

●?COP>>1：这是热泵高效区，这时候热泵系统是最主要的加热方式

图4?热泵COP的划分，还有不同的模式设置

实际上这12种模式，是车辆进行自己操作的，主要的输入参数包括车主所需要行驶的目的地和路线、环境（温度）、天气（湿度）、车辆的内部参数（包含电池SOC、Soh、热管理的运行参数）等等，这里面是一个很精致的过程，可能在实验验证环境会有不同工作模式和需求的界定及划分。实际做出来可能不止这么多，或者进行一定程度的简化，这个做法也只有在上层控制器里面用高算力算完，然后把命令逐个分发下去。

图5?热泵的工作模式1

图6?热泵的工作模式2

而之前电机余热发热的模式，在以上的具体模式中其实也是存在的，就是把压缩机的用法也同样做了迁移，进入了高损耗模式。我觉得，特斯拉这样打透部件的用法，真的是把零部件商逼到了角落里面，你只要有硬件设计和制造的know?how就可以了，具体怎么用，你别管，我来。按照基本的质保和寿命条款来走，后续处理根据软件的做法来调节。

图7?在几种模式下，压缩机变身为加热器

小结：

我觉得从好几个方面，特斯拉改变了软件和硬件的关系，改变了车企和供应商的关系，改变了车企内部不同的系统设计的协同的概念，而这种新的组织方式是短期内传统车企很难跟上的。

作者简介：朱玉龙，资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师，著有《汽车电子硬件设计》。

图｜朱玉龙?网络及相关截图

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。